交流永磁伺服电动机永磁体对齿槽转矩影响的应用研究

王 霖

（广州数控设备有限公司，广州 510530）

0 引言

电机是工业机械手各关节的重要组成部分，其工作特性直接决定了机械手的性能和可靠性。近年来，机械手的发展对电机的性能提出了更高的要求[1]。交流永磁伺服电动机（以下简称电机）的应用在一定程度上有助于解决上述问题。

交流永磁伺服电动机做为一种同步电机，其永磁体和有槽电枢（定子）铁心相互作用，产生齿槽转矩，齿槽转矩导致转矩波动，引起振动和噪声[2-3]，影响系统的控制精度。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能，以及位置控制系统中的高精度定位及运行的可靠性。

根据电机在广州数控设备有限公司机械手的使用情况，本文对其性能进行了优化，着重对齿槽转矩的优化进行了详细研究。因齿槽转矩的影响因素由永磁体和有槽电枢铁心2个部分组成，在电机已经确定电枢结构的基础上，优化永磁体结构，进而建模分析。研究不改变永磁体厚度，在其偏心圆心距发生变化时，对电机齿槽转矩的影响，进而确定永磁体顶部是否需要开辅助槽，同时对这种基于软件仿真与样机实测对比电机的齿槽转矩的应用研究进行了分析。

1 永磁体结构对电机齿槽转矩影响

1.1 基本方案

永磁体及有槽电枢（定子）铁心结构如图1 所示。电机为10极12槽，额定转矩10 N·m，考虑到电机的气隙磁密谐波畸变率较高，为减小齿槽转矩，定子铁心内圆开辅助槽[4]，同时永磁体设计成顶部开辅助槽、两端削角的结构，其偏心圆心距L=11 mm，永磁体牌号选型为38UH，平行充磁。……