大功率交流永磁伺服电机转子结构

大功率交流永磁伺服电机转子结构
摘要:大功率交流永磁伺服电机是一种新型的高速、高电压技术。随着电力电子和计算机控制理论发展,在工业领域中,它将成为未来研究热点。直流励磁电流源作为直流电机的重要组成部分之一,已经被广泛应用于各种生产设备之中并取得了巨大成功。其中转子结构作为永磁电机的关键部分,其性能好坏将直接影响到整个直流励磁系统,因此研究高性能、高可靠性交流伺服电动机具有重要意义。
关键词:大功率,交流永磁伺服电机,转子,结构.
目前,随着科学技术的飞速发展,各种工业机械设备在不断地更新换代。因此如何准确、快速地获得转子所需要的信息成为研究人员必须攻克的难题。其中大功率交流永磁电机是一种典型类型。它具有高效率和功率密度大优点等特点已被广泛应用于生产生活中并取得了广泛应用,但其在启动、制动和换向器等方面的研究仍处于发展阶段,尤其是转子结构设计不合理以及参数选择不当都给控制算法带来了很大困难。
1.永磁同步电机的基本结构与数学模型
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1.1坐标变换
转子结构是电机中最重要的部分,也是实现能量转换、变换和控制,以及最终转差率等关键问题的基础。随着科学技术发展速度越来越快。因此对换相器提出了更高要求。由于交流电动机在实际应用中是复杂多变参数变化较多而且参数变动频繁并且存在非线性因素影响比较大时变频器更容易发生故障从而导致转子异常工况下运行不稳定甚至产生事故而引起大范围内电机损坏,所以转子结构的研究具有非常重要意义。
1.2永磁同步电机的定子磁场矢量控制
永磁同步电机的定子磁场矢量控制方法是目前转子控制中的主要研究对象。该系统具有较高的转矩脉动和电机优化性能,但同时也存在一些问题,如过流损耗、轴承摩擦损失等;并且由于传统矢量计算法不能满足对交流永磁同步电动机更先进的控制要求而限制了它在实际应用中发挥作用。其中转子结构参数对控制电机转矩、转速波动等具有重要的影响,而永磁同步电动机是一种新型电功率调速系统,在实际中应用范围较广。
1.3永磁同步电机的结构与建模
永磁同步电机的转子结构是其最重要组成部分,它直接决定了电动机在工作中运动和转矩传递过程,以及与其他部件之间相互作用力及其控制。因此对于永磁体而言具有很高要求空间自润滑性能。其中对于永磁体而言,其主要研究的就是电机转子结构,而对于其他部件来说则是由结构、材料以及制造工艺等方面来设计及加工。
1.4永磁同步电机的基本结构和参考坐标系
永磁同步电机的基本结构和参考坐标系与转子结构,并在同一时间,相同的坐标(转差角)。它是一种典型的电机。该永磁体具有高能量密度、低损耗和较高效率等优点;但同时也存在着机械特性不稳定、动静态性能指标波动大等问题。为了使永磁同步电机的运行性能更好,必须考虑到该转子结构设计和维护等问题,同时还需结合实际情况,对其进行优化与改进。
2.永磁同步电机转子结构分析
2.1转子谐振频率
转子谐振频率和转差频率都是电机转子结构中的重要参数,在实际工业应用中有很多类型
的电动机,但由于负载变化、工作条件等原因导致转子绕组温度升高或变频损坏。为了保证电动机的安全可靠运行,转子必须具有足够大的动负荷。
金属弯管2.2转子结构不平衡
转子结构不平衡引起的转矩波动、静态和动态换向都对电机产生很大影响。为了改善转矩波动的因素,提出了一种转子动平衡控制方法,通过在定子附加一个扭振,从而提高电机绕组和换向器等机械设备运行可靠性。
3.永磁同步电机转子结构的设计
3.1永磁同步电机转子结构的电磁路尺寸
光纤熔接示意图永磁同步电机转子结构的电磁路尺寸主要是由定子绕组和转子磁链的控制,它与永磁体结构,以及电机负载结合在一起。为了获得良好的动态性能,延长永磁同步电机和转子之间的接触寿命应该采取适当的措施,通过优化结构参数,使转子具有良好的动态特性。
3.2转子齿槽角
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转子齿槽角自抗性分析主要是在电机运行过程中,转子齿槽的磨损是影响电动机性能和可靠性以及寿命长等重要参数,而对其进行研究可以发现:当电动机处于静止状态时;绕组匝间存在着相互嵌合效应、空载电压、转差角及定子表面粗糙度会导致产生不同相径系数的正弦波电流。其中转子齿槽的磨损是由于定子绕组匝间短路电流引起,而定、转子上各相径区都存在不同的正弦波电压,且其产生原因比较复杂。
3.3转子的结构及主要电机
转子的结构主要有转差转子、直齿圆柱齿轮副及异步风力发电单元等,其中转矩是影响电机特性的主要参数,也决定着电动机运行时的可靠性和寿命。随着科技的不断发展,转子结构在电机中扮演着越来越重要角,而永磁电动机也成为研究和应用最多、最成熟的一种。转子的主要电机有永磁电机和转子蓄电池两类。其中,在直流励磁系统中,为了减少交流发电机的损耗、提高电动机寿命及改善转矩系数等方面都有广泛的应用。并且直流励磁系统的转子结构主要有直齿圆柱齿轮副、转矩鼠笼式异步风力发电机组等,其中永磁电机是目前应用最广泛也最为成熟可靠和使用最多的是双馈感应电动机。
3.4齿间径向比
齿间径向比主要是指齿间的面积,而在大功率交流永磁伺服电机中,由于转子结构比较复杂且存在大量影响因素(如转速、转矩等)使得其控制较为困难。其中对于齿间比的控制是大功率交流永磁伺服电机控制中最关键、也是最有效和应用前景最广的。
发光棒
4.结束语
大功率交流永磁伺服电机转子结构研究是大功率交流永磁伺服电机控制技术中的重要一环。文章首先介绍了永磁同步电机的基本结构与数学模型,然后在永磁同步电机转子结构方面上进行分析,最后介绍了永磁同步电机转子结构的设计。在大功率永磁伺服电机的基础上,提出了一种基于自适应规则系统设计和变结构控制技术,用于转子位置控制与动态性能分析中。
参考文献:
[1]张曦,关于大功率交流永磁伺服电机转子结构研究[J],电机控制技术,2021.
[2]许多,针对大功率交流永磁伺服电机转子结构技术分析[J],电机控制与技术,2021.

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