直驱式永磁交流伺服电机设计

摘要

跟随直驱式伺服电机的最新发展趋势，本文研究了该类电机在生产设计中所经常遇到的一些问题。同时，基于实践和理论研究，对于一些新问题进行了分析，提出了对策。
　　 首先从分数槽绕组的基本理论入手，介绍了分数槽绕组的特点、绕组布置方法及其绕组系数。对近年来新出现的不等匝绕组和多层绕组布置方法进行了讨论，通过对绕组磁动势的FFT分析，说明了新型绕组的布置方法可以减弱磁动势中次谐波(Sub-Harmonic)的含量。
　　 接下来讨论了伺服电机的齿槽转矩。列举并比较了不同的齿槽转矩解析计算模型，并结合这些模型的比较，总结了一些细节性的问题。结合设计实践，也给出了两个削弱齿槽转矩的例子。
　　 专题讨论了定子铁心焊槽和定子齿部饱和对齿槽转矩的影响，提出了削弱齿槽转矩的有效方法，采用有限元分析验证了方法的有效性。
　　 当永磁电机极槽存在不对称时会产生径向力，本文基于有限元法进行了研究，其独特之处是把径向力引起的波动分成了幅值的周期性波动和方向的周期性变动。同时，也研究了磁极偏移带来的径向力的变化。
　　 最后，对研制的样机进行了试验，验证了样机的性能，并提出了分离铁耗和机械损耗的方法。