一种交流感应伺服高速电机的制作方法

本发明涉及一种伺服电机，特别是涉及一种交流感应伺服高速电机，属于伺服电机技术领域。

背景技术：

20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。

随着社会的发展，伺服电机已经被广泛的应用在了人们的生产和生活的方方面面，电器的小型化和智能化带动电机也持续朝向小型化和智能化发展，伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置，伺服电机可控制速度，位置精度非常高，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

伺服电机内部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/V/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。伺服电机的精度决定于编码器的精度。交流伺服电动机的结构主要可分为两部分，即定子部分和转子部分。其中定子的结构与旋转变压器的定子基本相同，在定子铁心中也安放着空间互成90°电角度的两相绕组，其中一组为激磁绕组，另一组为控制绕组，交流伺服电动机是一种两相的交流电动机。交流伺服电机定子的构造基本上与电容分相式单相异步电动机相似，其定子上装有两个位置互差90°的绕组，一个是励磁绕组R_f，它始终接在交流电压U_f上，另一个是控制绕组L，联接控制信号电压U_c，所以交流伺服电动机又称两个伺服电动机。

目前，现有的交流伺服电机多存在以下问题：采用的电刷和换向器工作可靠性低，对维护和保养要求较高；定子绕组散热性差；惯量大，不易于提高系统的快速性；大部分交流伺服电机不适应于高速大力矩工作状态。

技术实现要素：

本发明的主要目的是为了解决目前交流伺服电机存在的工作可靠性低、维护及保养要求高、定子绕组散热性差、惯量大、不易于提高系统的快速性、不适应于高速大力矩工作状态等问题，而提供一种交流感应伺服高速电机。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种交流感应伺服高速电机，包括机壳、PLC电路板、铁芯外圈、多组极齿、多组线圈和轴，所述铁芯外圈、所述极齿、所述线圈和所述轴均设置在所述PLC电路板上，所述PLC电路板设置在所述机壳内，所述极齿设置在所述铁芯外圈内，每组所述线圈对应一组所述极齿，多组所述极齿为相同尺寸的极齿，所述线圈内侧设有钕铁硼磁铁，所述钕铁硼磁铁上设有散热孔，所述PLC电路板上还设有换流器、换向编码器、控制器和驱动器，所述驱动器分别与所述换流器、所述换向编码器、所述控制器连接，所述轴与所述驱动器连接，两组所述线圈之间设有霍尔感应器，所述霍尔感应器位于所述极齿的下方。

优选的方案是，所述轴与所述钕铁硼磁铁之间设有轴承和橡胶轴封，所述轴承和所述橡胶轴封均套设在所述轴上。

在上述任一方案中优选的是，所述PLC电路板上设有多个中空槽和多个线圈槽，所述中空槽用于方便所述PLC电路板的安装及拆卸。

在上述任一方案中优选的是，所述机壳上设有多个安装槽，所述安装槽用于方便所述机壳的安装及拆卸。

在上述任一方案中优选的是，每组所述极齿上均设有极齿凸台，所述极齿凸台用于提高所述极齿的自定位，方便所述极齿的安装。

在上述任一方案中优选的是，所述机壳上设有金属连接器，所述金属连接器与所述驱动器连接。

在上述任一方案中优选的是，所述控制器内设有电子换相器。

在上述任一方案中优选的是，所述换流器内设有换流驱动器、电路保护器和电流传感器，所述换流驱动器的输入端与PWM直流电机调速器连接，所述换流驱动器的输出端与所述电流传感器连接，所述PWM直流电机调速器接受速度指令并将其传送至电机马达。

在上述任一方案中优选的是，所述驱动器内设有速度控制器、混合器、相位同步器、电流控制器和解析器，所述速度控制器与所述混合器电连接，所述混合器与所述相位同步器电连接，所述相位同步器与所述电流控制器电连接。

在上述任一方案中优选的是，所述电流控制器与PWM直流电机调速器电连接，所述PWM直流电机调速器的输出端与所述解析器电连接。

本发明的有益技术效果：按照本发明的交流感应伺服高速电机，本发明提供的交流感应伺服高速电机，解决了目前交流伺服电机存在的工作可靠性低、维护及保养要求高、定子绕组散热性差、惯量大、不易于提高系统的快速性、不适应于高速大力矩工作状态等问题；具有以下优点：采用无电刷、换流器和电子换相器，因此工作可靠，对维护和保养要求低，定子绕组散热比较方便，惯量小，易于提高系统的快速性，适应于高速大力矩工作状态，通过采用相同极齿提高了装配效率，降低了霍尔感应器与转子的位置，有利于电机启动，通过设置散热孔更加有利于定子绕组散热，通过设置金属连接器，使电机连接更加方便，设置换流器、换向编码器和控制器，使电机更加适应于高速大力矩工作环境。

附图说明

图1为按照本发明的交流感应伺服高速电机结构的一优选实施例的主体结构示意图；

图2为按照本发明的交流感应伺服高速电机一实施例的换流器内开路驱动结构示意图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例；

图3为按照本发明的交流感应伺服高速电机一实施例的控制器内部结构示意图，该实施例可以是与图1或图2相同的实施例，也可以是与图1或图2不同的实施例；

图4为按照本发明的交流感应伺服高速电机一实施例的换流器内部结构示意图，该实施例可以是与图1或图2或图3相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3不同的实施例；

图5为按照本发明的交流感应伺服高速电机一实施例的驱动器内部结构示意图，该实施例可以是与图1或图2或图3或图4相同的实施例，也可以是与图1或图2或图3或图4不同的实施例。

图中：1-机壳，2-PLC电路板，3-中空槽，4-换流器，5-换向编码器，6-控制器，7-铁芯外圈，8-线圈槽，9-极齿凸台，10-极齿，11-线圈，12-钕铁硼磁铁，13-轴承，14-橡胶轴封，15-轴，16-安装槽，17-霍尔感应器，18-散热孔，19-驱动器，20-金属连接器，41-换流驱动器，42-电路保护器，43-电流传感器，61-电子换相器，191-速度控制器，192-混合器，193-相位同步器，194-电流控制器，195-解析器。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，本实施例提供的一种交流感应伺服高速电机，包括机壳1、PLC电路板2、铁芯外圈7、多组极齿10、多组线圈11和轴15，所述铁芯外圈7、所述极齿10、所述线圈11和所述轴15均设置在所述PLC电路板2上，所述PLC电路板2设置在所述机壳1内，所述极齿10设置在所述铁芯外圈7内，每组所述线圈11对应一组所述极齿10，多组所述极齿10为相同尺寸的极齿，所述线圈11内侧设有钕铁硼磁铁12，所述钕铁硼磁铁12上设有散热孔18，所述PLC电路板2上还设有换流器4、换向编码器5、控制器6和驱动器19，所述驱动器19分别与所述换流器4、所述换向编码器5、所述控制器6连接，所述轴15与所述驱动器19连接，两组所述线圈11之间设有霍尔感应器17，所述霍尔感应器17位于所述极齿10的下方。

进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述轴15与所述钕铁硼磁铁12之间设有轴承13和橡胶轴封14，所述轴承13和所述橡胶轴封14均套设在所述轴15上；所述PLC电路板2上设有多个中空槽3和多个线圈槽8，所述中空槽3用于方便所述PLC电路板2的安装及拆卸；所述机壳1上设有多个安装槽16，所述安装槽16用于方便所述机壳1的安装及拆卸。

进一步的，在本实施例中，如图1所示，每组所述极齿10上均设有极齿凸台9，所述极齿凸台9用于提高所述极齿10的自定位，方便所述极齿10的安装；所述机壳1上设有金属连接器20，所述金属连接器20与所述驱动器19连接。

进一步的，在本实施例中，如图2、图3和图4所示，所述控制器6内设有电子换相器61；所述换流器4内设有换流驱动器41、电路保护器42和电流传感器43，所述换流驱动器41的输入端与PWM直流电机调速器连接，所述换流驱动器41的输出端与所述电流传感器43连接，所述PWM直流电机调速器接受速度指令并将其传送至电机马达。

进一步的，在本实施例中，如图5所示，所述驱动器19内设有速度控制器191、混合器192、相位同步器193、电流控制器194和解析器195，所述速度控制器191与所述混合器192电连接，所述混合器192与所述相位同步器193电连接，所述相位同步器193与所述电流控制器194电连接；所述电流控制器194与PWM直流电机调速器电连接，所述PWM直流电机调速器的输出端与所述解析器195电连接。

综上所述，在本实施例中，按照本实施例的交流感应伺服高速电机，本实施例提供的交流感应伺服高速电机，解决了目前交流伺服电机存在的工作可靠性低、维护及保养要求高、定子绕组散热性差、惯量大、不易于提高系统的快速性、不适应于高速大力矩工作状态等问题；具有以下优点：采用无电刷、换流器和电子换相器，因此工作可靠，对维护和保养要求低，定子绕组散热比较方便，惯量小，易于提高系统的快速性，适应于高速大力矩工作状态，通过采用相同极齿提高了装配效率，降低了霍尔感应器与转子的位置，有利于电机启动，通过设置散热孔更加有利于定子绕组散热，通过设置金属连接器，使电机连接更加方便，设置换流器、换向编码器和控制器，使电机更加适应于高速大力矩工作环境。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。