一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构制造技术

本发明专利技术属于电机技术领域，具体的说是一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构，所述定子铁芯中的定子齿依据齿宽划分为常规齿与增大齿两种；所述常规齿的齿宽设定为TWS1，增大齿的齿宽设定为TWS2；所述常规齿的齿宽与增大齿的齿宽之间存在如下关系：1.06≤TWS2/TWS1≤1.35；所述转子内的磁极依据宽度划分为常规极与增大极两种；所述常规极的磁极宽度与增大极的磁极宽度之间存在如下关系：1.06≤MW2/MW1≤1.35；本发明专利技术结构简单，制作及装配便捷，对电机的定位的可靠性和稳定性大大提高，同时制造成本降低。

【技术实现步骤摘要】
一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构
本专利技术属于电机
，具体的说是一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构。
技术介绍
众所周知伺服控制的电动机效率高,运行准确,控制精准,这是由感应器对定转子的相对位置的精准采集造成的,往往需要外加的位置传感器的支持。而外加的传感器却往往存在着其自身的缺陷和局限性，结构复杂、价格不菲并且易受干扰，譬如光电传感器不能工作在脏差的环境，不能受外界冲击力；又如磁编码器极易受干扰，导致信号不准确，而采用昂贵的旋转变压器虽然相对有所改善，但是还是容易受电磁干扰影响。现阶段开始出现无位置传感器的控制电动机，但是因自身特点因素，其信号采集极其不稳，很容易受各种运行状态和工况(比如电动机转速和负载等因素)影响干扰，而且其精准度也大大不如有精准控制的方式，很难发挥出伺服电机的最大性能优点。
技术实现思路
为了弥补现有技术的不足，消除安装位置传感器的制作复杂，易受干扰等缺陷，提高定转子相对位置确认的准确性和可靠性，并且去除位置传感器以降低成本，本专利技术提出一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：本专利技术所述一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构，所述电机依据实际的使用环境以及使用要求，确定电机中的磁极数量；所述电机中的定子铁芯根据电机需求的位置采集与控制精度，确定需要进行定位的极对数，进而得到需要进行定位的磁极数量；所述定子铁芯中的定子齿依据齿宽划分为常规齿与增大齿两种；所述增大齿的数量等于需要进行定位的磁极数量，且需要定位的磁极对应的定子绕组线圈固定安装在增大齿上；所述电机中的转子上的各个磁极宽度相等且均匀分布；所述定子铁芯中任意相邻的两个增大齿之间的间隔角度相等；所述常规齿的齿宽设定为TWS1，增大齿的齿宽设定为TWS2；所述常规齿的齿宽与增大齿的齿宽之间存在如下关系：1.06≤TWS2/TWS1≤1.35；所述定子铁芯上设置增大齿后，电机转动过程中存在两种信号状态；所述定子上的常规齿与转子上的磁极相互配合时，为第一定子状态；所述第一定子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形峰值异常增大，记为A1；所述定子上的增大齿与转子上的磁极相互配合时，为第二定子状态；所述第二定子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形峰值相对平缓，记为A2；所述第一定子状态下的信号波形峰值A1大于第二定子状态下的信号波形峰值A2，即A1﹥A2；所述对电机进行控制的控制器在电机转动时，采集定子与转子在电机运转过程中产生的感应信号，通过对信号波形峰值A1与A2的对比、区分；所述控制器通过对A1与A2的对比、区分，将采集得到的感应信号中的第一定子状态与第二定子状态进行划分，确定其特定的定转子的相对位置，使控制器依据采集到的感应信号得到清晰准确的定转子的相对位置信息，完成对电机的精准控制；工作时，在定子铁芯中设置的增大齿的齿宽大于常规齿的齿宽，增大的齿即具有很强的辨识度，同时，在电机运转过程中，由于定子铁芯上的绕组线圈的圈数一定，定子齿的齿宽影响到定子齿上的磁通密度大小，齿宽相对较大的定子齿上通过的磁通密度较小，磁性较弱，因此，在电机转动过程中，齿宽较大的增大齿与转子上固定大小的磁极在圆周方向重合时，定子上的绕组线圈中产生的感应电动势相对较小，使控制器采集到的感应信号的波形峰值相对较低，从而便于控制器从采集到的感应信号中将增大齿产生的信号波形辨识出来，进而通过计算得出定转子相对位置，提升控制器对电机控制的准确性与可靠性，同时，借助电机自身结构完成定转子的相对位置测定，减少或不使用位置传感器，降低电机的生产成本，同时，在定子增大齿的选择以及分布中，通过合理的设计消除齿槽转矩，不会增大电机的转矩波动，不影响电机的正常工作，提升电机运行的稳定性。优选的，所述电机依据实际的使用环境以及使用要求，转子内的磁极数量；所述转子内的磁极依据宽度划分为常规极与增大极两种；所述定子铁芯中的各个定子齿的齿宽相等且均匀分布；所述增大极的数量依据实际使用过程中电机需求的位置采集与控制精度确定；所述转子上任意相邻的两个增大极之间的间隔角度相等；所述常规极的磁极宽度设定为MW1，增大极的磁极宽设定为MW2；所述常规极的磁极宽度与增大极的磁极宽度之间存在如下关系：1.06≤MW2/MW1≤1.35；所述增大极的磁性明显大于常规极的磁性；所述转子上设置增大极后，电机转动过程中存在两种信号状态；所述转子上的常规极与定子上的常规齿相互配合时，为第一转子状态；所述第一转子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形波峰值相对平缓，记为A3；所述转子上的增大极与定子上的常规齿相互配合时，为第二转子状态；所述第二转子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形峰值异常增大，记为A4；所述第一转子状态下的信号波形峰值A3小于第二转子状态下的信号波形峰值A4，即A3＜A4；所述对电机进行控制的控制器在电机转动时，采集定子与转子在电机运转过程中产生的感应信号，通过对信号波形峰值A3与A4的对比、区分；所述控制器通过对A3与A4的对比、区分，将采集得到的感应信号中的第一转子状态与第二转子状态进行划分，确定其特定的定转子的相对位置，使控制器依据采集到的感应信号得到清晰准确的定转子的相对位置信息，完成对电机的精准控制；工作时，在转子中使用的增大极的磁极宽度相对较大，由于转子中的磁极采用同种材料制备，因此，转子中的增大极相对常规极而言，增大极的磁场强度较大，因此，在电机转动过程中，转子内的增大极与定子上的大小不变的定子齿在圆周方向重合时，定子上的绕组线圈中产生的感应电动势相对较大，使控制器采集到的感应信号的波形峰值相对较高，从而便于控制器从采集到的感应信号中将增大极产生的信号波形辨识出来，进而通过计算得出定转子相对位置，提升控制器对电机控制的准确性与可靠性，同时，借助电机自身结构完成定转子的相对位置测定，减少或不使用位置传感器，降低电机的生产成本，同时，在定子增大齿的选择以及分布中，通过合理的设计消除齿槽转矩，不会增大电机的转矩波动，不影响电机的正常工作，提升电机运行的稳定性。优选的，所述电机中定子铁芯内的增大齿设计与转子内的增大极设计存在多种组合方式；所述电机中仅使用定子增大齿的设计，记为组合一；所述电机中仅使用转子增大极的设计，记为组合二；所述电机中同时使用定子增齿的设计与转子增大极的设计，记为组合三；所述组合一中，电机在运转过程中，存在两种信号状态，分别为第一定子状态与第二定子状态；所述组合二中，电机在运转过程中，存在两种信号状态，分别为第一转子状态与第二转子状态；所述组合三中，电机在运转过程中，存在两种状态；所述组合三中，当定子上的增大齿与转子上的增大极相互配合且定子上的常规齿与转子上的常规极相互配合时，为第一定转子状态；所述第一定转子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形波峰值异常增大，记为A5；所述组合三中，当定子上的增大齿与转子上的转子常规极相互配合且定子上的常规齿与转子上的增大本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构，其特征在于：所述电机依据实际的使用环境以及使用要求，确定电机中的磁极数量；所述电机中的定子铁芯根据电机需求的位置采集与控制精度，确定需要进行定位的极对数，进而得到需要进行定位的磁极数量；所述定子铁芯中的定子齿依据齿宽划分为常规齿(12)与增大齿(11)两种；所述增大齿(11)的数量等于需要进行定位的磁极数量，且需要定位的磁极对应的定子绕组线圈固定安装在增大齿(11)上；所述电机中的转子上的各个磁极宽度相等且均匀分布；所述定子铁芯中任意相邻的两个增大齿(11)之间的间隔角度相等；所述常规齿(12)的齿宽设定为TWS1，增大齿(11)的齿宽设定为TWS2；所述常规齿(12)的齿宽与增大齿(11)的齿宽之间存在如下关系：1.06≤TWS2/TWS1≤1.35；所述定子铁芯上设置增大齿(11)后，电机转动过程中存在两种信号状态；所述定子上的常规齿(12)与转子上的磁极相互配合时，为第一定子状态；所述第一定子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形峰值异常增大，记为A1；所述定子上的增大齿(11)与转子上的磁极相互配合时，为第二定子状态；所述第二定子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形峰值相对平缓，记为A2；所述第一定子状态下的信号波形峰值A1大于第二定子状态下的信号波形峰值A2，即A1﹥A2；所述对电机进行控制的控制器在电机转动时，采集定子与转子在电机运转过程中产生的感应信号，通过对信号波形峰值A1与A2的对比、区分；所述控制器通过对A1与A2的对比、区分，将采集得到的感应信号中的第一定子状态与第二定子状态进行划分，确定其特定的定转子的相对位置，使控制器依据采集到的感应信号得到清晰准确的定转子的相对位置信息，完成对电机的精准控制。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构，其特征在于：所述电机依据实际的使用环境以及使用要求，确定电机中的磁极数量；所述电机中的定子铁芯根据电机需求的位置采集与控制精度，确定需要进行定位的极对数，进而得到需要进行定位的磁极数量；所述定子铁芯中的定子齿依据齿宽划分为常规齿(12)与增大齿(11)两种；所述增大齿(11)的数量等于需要进行定位的磁极数量，且需要定位的磁极对应的定子绕组线圈固定安装在增大齿(11)上；所述电机中的转子上的各个磁极宽度相等且均匀分布；所述定子铁芯中任意相邻的两个增大齿(11)之间的间隔角度相等；所述常规齿(12)的齿宽设定为TWS1，增大齿(11)的齿宽设定为TWS2；所述常规齿(12)的齿宽与增大齿(11)的齿宽之间存在如下关系：1.06≤TWS2/TWS1≤1.35；所述定子铁芯上设置增大齿(11)后，电机转动过程中存在两种信号状态；所述定子上的常规齿(12)与转子上的磁极相互配合时，为第一定子状态；所述第一定子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形峰值异常增大，记为A1；所述定子上的增大齿(11)与转子上的磁极相互配合时，为第二定子状态；所述第二定子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形峰值相对平缓，记为A2；所述第一定子状态下的信号波形峰值A1大于第二定子状态下的信号波形峰值A2，即A1﹥A2；所述对电机进行控制的控制器在电机转动时，采集定子与转子在电机运转过程中产生的感应信号，通过对信号波形峰值A1与A2的对比、区分；所述控制器通过对A1与A2的对比、区分，将采集得到的感应信号中的第一定子状态与第二定子状态进行划分，确定其特定的定转子的相对位置，使控制器依据采集到的感应信号得到清晰准确的定转子的相对位置信息，完成对电机的精准控制。


2.根据权利要求1所述一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构，其特征在于：所述电机依据实际的使用环境以及使用要求，转子内的磁极数量；所述转子内的磁极依据宽度划分为常规极(25)与增大极(24)两种；所述定子铁芯中的各个定子齿的齿宽相等且均匀分布；所述增大极(24)的数量依据实际使用过程中电机需求的位置采集与控制精度确定；所述转子上任意相邻的两个增大极(24)之间的间隔角度相等；所述常规极(25)的磁极宽度设定为MW1，增大极(24)的磁极宽设定为MW2；所述常规极(25)的磁极宽度与增大极(24)的磁极宽度之间存在如下关系：1.06≤MW2/MW1≤1.35；所述增大极(24)的磁性明显大于常规极(25)的磁性；所述转子上设置增大极(24)后，电机转动过程中存在两种信号状态；所述转子上的常规极(25)与定子上的常规齿(12)相互配合时，为第一转子状态；所述第一转子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形波峰值相对平缓，记为A3；所述转子上的增大极(24)与定子上的常规齿(12)相互配合时，为第二转子状态；所述第二转子状态下，对电机进行位置检测时，控制器采集到的感应信号的信号波形峰值异常增大，记为A4；所述第一转子状态下的信号波形峰值A3小于第二转子状态下的信号波形峰值A4，即A3＜A4；所述对电机进行控制的控制器在电机转动时，采集定子与转子在电机运转过程中产生的感应信号，通过对信号波形峰值A3与A4的对比、区分；所述控制器通过对A3与A4的对比、区分，将采集得到的感应信号中的第一转子状态与第二转子状态进行划分，确定其特定的定转子的相对位置，使控制器依据采集到的感应信号得到清晰准确的定转子的相对位置信息，完成对电机的精准控制。


3.根据权利要求2所述一种自带定位感应的永磁控制电机的定转子结构，其特征在于：所述电机中定子铁芯内的增大齿(11)设计与转子内的增大极(24)设计存在多种组合方式；所述电机中仅使用定子增大齿(11)的设计，记为组合一；所述电机中仅使用转子增大极(24)的设计，记为组合二；所述电机中同时使用定子增齿的设计与转子增大极(24)的设计，记为组合三；所述组合一中，电机在运转过程中，存在两种信号状态，分别为第一定子状态与第二定子状态；所述组合二中，电机在运转过程中，存在两种信号状态，分别为第一转子状态与第二转子状态；所述组合三中，电机在运转过程中，存在两...

【专利技术属性】
技术研发人员：於海洋，莫世佳，孙祥，
申请(专利权)人：利欧集团浙江泵业有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33