高速高功率密度永磁同步伺服电机设计-论文.pdf

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1、第49卷(总第薯18嗍)(ExXPL0OsS10N．—PR00FELECTRICMACHINE)玢II万爆’e1龟机，b高速高功率密度永磁同步伺服电机设计丁闪，王毅，周连辉，程晓月，刘旺(北京精密机电控制设备研究所，北京100076)摘要根据某航天项目机电伺服系统的要求，提出了一种500W高速、高功率密度的永磁同步伺服电机技术方案，开展了详细设计和样机生产试验。通过对电机磁路优化设计和热分析，使产品能够在高温环境下可靠工作。设计计算结果与实测值吻合良好，满足设计和伺服系统的使用要求。关键词永磁同步伺服电机；机电伺服；高转速；高功率密度D0I：10．3969／J．

2、ISSN．1008-7281．2014．05．03中图分类号：TM351文献标识码：A文章编号：1008-7281(2014)05-0008-004DesignResearchonaHigh-SpeedHigh·PowerDensityPermanentMagneticSynchronousServoMotorDingShah，WangYi，ZhouLianhui，ChengXiaoyueandLiuWang(BeijingResearchInstituteofPreciseElectromeehanicalControlEquipment，Beijing100

3、076，China)AbstractAccordingtotherequirementofeleetromeehanicalservosystemofanaerospaceproject，atechnicalschemefor500Whigh-speedhigh—powerdensitypermanentmagneticsyn—chronousservomotorisproposedinthispaper，andthedetaileddesignandproductiontestofmodelmotorareexpanded．Byoptimaldesignand

4、thermalanalysisformagneticcircuitofthemotor，themotorcanreliablyoperateinhigh—temperatureenvironment．Thecomputedresultsarewellcoincidedwithexperimentresults，anda．realsosatisfiedtheoperatingrequirementsofdesignandservosystem．KeywordsPermanentmagneticsynchronousservomotor；electromechani

5、calselwo；highspeed；highpowerdensity温度场有限元分析技术，对电机电磁和热进行设U引菁计分析，通过样机试验，验证了方案的正确性和合近年来，随着高性能永磁材料技术、电力电子理性。技术、微电子技术飞速的发展以及矢量控制理论、l技术指标及设计难点自动控制理论研究的不断深入，永磁同步电机伺服控制系统得到了迅速发展⋯。由于航天型号的电机的技术指标要求如下特点，作为机电伺服机构的核心动力元件，伺服电(1)直流电压：61V；(2)电流：≤12A；(3)调机不仅需要具有高可靠性和优良的动态性能，还速范围：0—12000r／min；(4)额定转矩：

6、0．4N·m，转必须具有较高的功率质量比密度，具有较强的耐矩波动：≤0．02N·m；(5)体积：≤~45mm×130mm热力学环境能力。(不含轴伸长度)；(6)单次工作时间：10min；(7)本文根据航天某项目机电伺服系统要求，开工作环境温度：125cC。展了耐高温、高转速、高功率密度永磁同步伺服电由技术指标可以看出，电机具有以下特点及机的设计研究，并进行样机生产试验，样机具有体难点：首先，电机转速高，调速范围宽，动态性能要积小、功率密度高、调速范围宽、耐高温等优点。求高；其次，电机体积小、重量轻，即功率密度要求在设计过程中，合理设计电机磁路，应用电磁场和高；最

7、后，电机工作环境温度较高，需重点考虑电8爆'包机fExPLosIoN—PR0oFELECTRICMACHINE)第49卷20雾期)机耐热设计。表1电机主要结构参数2设计方案2．1主要参数设计永磁同步伺服电机的主要尺寸公式如下／4×10一(1)2．2电磁仿真分析BA按电机使用时实际负载和电机供电电压，利用AnsoftRmxprt和Maxwell电磁场分析软件进行设^一，D“计仿真。主要陛能计算、电磁场分析结果见表2。式中，D一定子内径(cm)；rm一峰值转矩·m)，表2电磁仿真结果一般为额定转矩的2．5倍以上；。一气隙磁密基波幅值(T)；A一电负荷(A／cm)；A

8、一长径比；z∥一定子铁心