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转子分段斜极对永磁伺服电机性能的影响

发布日期:2021-08-19 17:36浏览次数:
引言随着电力电子技术、计算机技术、新资料技术、控制理论的不时开展,以及配备系统对电机速度、精度和实时性请求的不时进步,永磁伺服电机得到了绝后的开展[1]。永磁伺服电机为满足高端设备高精度的需求,电机的稳态性能和动态性能均请求很高。电机采用正弦波输出的控制器供电,因而气隙磁密波形正弦度要好。这样齿槽转矩小、定位精确、控制精度高同时谐波损耗小。在这些方面国内外学者做了大量的研讨工作,文献[2-3]研讨了永磁体充磁方式对永磁电机气隙磁密波形和气隙磁通大小有重要影响,采用永磁体平行充磁时产生的齿槽转矩要比永磁体径向充磁时小很多。文献[4]研讨了一种经过采用转子偏心磁极构造来削弱齿槽转矩的办法,依据每极磁通不遭到影响的状况下,对不同的极槽配合数而合理选择磁极的偏心距大小能够有效削弱永磁电机的齿槽转矩。文献[5]总结了多种办法能够有效削弱无刷直流电动机齿槽转矩,其中包括转子分段斜极。文献[6]应用3D有限元工具对转子分段斜极之间的斜极角停止了优化,并提出了应用2D有限元法对电机转矩停止逐段剖析的思绪和剖析办法。文献[7]为了减小齿槽转矩有时会采用不对称构造,但是由于存在偏心时不对称使电机的不均衡径向力和转矩动摇会对电机性能形成较大的影响,此外还会对反电动势波形和电流波形惹起畸变,从而增加了转矩动摇。文献[8]应用Maxwell公式计算径向力波时,能够用气隙中间的磁密替代定子电枢外表的磁密,同时能够疏忽气隙磁密的切向重量也具有足够的精确性。
1分段斜极对永磁伺服电机影响为消弭齿谐波电势,交流伺服电机通常采用定子斜槽和转子斜极两种办法。转子斜极分为两类,一类是连续斜极,另一类则是分段斜极。转子分段斜极由于其本钱低,更易采用。斜极与斜槽具有同样的效果,即削弱电机齿谐波、齿槽转矩及转矩动摇。分段斜极的斜极角度为[9]=2pLCM(Q1,2p)n-1n(1)式中:n转子在轴向的分段数;斜极角(电角度);LCM(Q1,2p)定子槽数和极数的最小公倍数。本文以一台8极36槽电机为例,应用Ansoft停止3D电磁场对没有斜极电机、斜极分红2段电机和斜极分红3段电机停止了反电动势、齿槽转矩、转矩动摇有限元计算。依照上述斜极角度办法,当分段斜极电机分段段数为2时,斜极角度为10,斜极1/4个齿距。当分段斜极电机分段段数为3时,斜极角度为13.3,斜极1/3个齿距。转子斜极构造模型如图1所示。图1转子斜极构造图
1.1分段斜极对反电动势波形的影响经过斜极效果有限元剖析计算,得出不同转子斜极段数对反电动势的影响。图2为不同斜极段数的反电动势波形,图3为不同斜极段数波形图2不同斜极段数的反电动势波形图3不同斜极段数的反电动势波形谐波剖析剖析。数据如表1所示。表1不同转子斜极段数对反电动势波形的影响斜极段数1段2段3段E0/V273.9266.1264.1电压THD/%10.067.946.82从表1能够看出,经过斜极的办法有效地削弱了电压波形畸变率,同时也减小了反电动势的大小,随着斜极段数的增加,反电动势的大小和电压波形畸变率也随之减小。
1.2分段斜极对齿槽转矩的影响用3D有限元对不同分段斜极的转子构造停止齿槽转矩波形仿真剖析,如图4所示。数据如表2所示。图4不同斜极段数的齿槽转矩波形表2不同转子斜极段数对齿槽转矩波形的影响斜极段数1段2段3段齿槽转矩/(Nm)0.3900.0900.072从表2能够看出,经过斜极的办法能够有效地削弱齿槽动摇的大小,随着斜极段数的增加,齿槽转矩的大小随之减小。
1.3分段斜极对转矩动摇的影响用3D有限元对不同分段斜极的转子构造停止转矩动摇仿真剖析


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