胡文广 韩业鹏 邸建忠 谭宝来

摘要：根据自动化设备实际需求，设计12槽10极交流伺服电机，分析该电机主要参数的选取。建立该电机的有限元模型和电路仿真模型，并进行电路 电磁场耦合分析。在空载状态下计算气隙磁通密度分布，分析空载反电势及其谐波含量和齿槽转矩;在额定负载状态下，分析电机额定电流下的电磁转矩和交直轴电感。结果表明：该电机的设计参数和电机性能满足技术指标要求，可为伺服电机的进一步优化提供参考。

关键词：

伺服电机; 气隙磁通密度; 反电势; 电感; 齿槽转矩; 有限元

中图分类号：TM302; TB115.1

文献标志码：B

Simulation analysis of AC servo motor

based on finite element method

HU Wenguang， HAN Yepeng， DI Jianzhong， TAN Baolai

（

INTESIM（Dalian） Co.， Ltd.， Dalian 116023， Liaoning， China）

Abstract：

According to the actual requirements of automation equipment， an AC servo motor with 12 slots and 10 poles is designed， and its key parameter selection is analyzed. The finite element model and circuit simulation model of the motor are established. The coupling between circuit and electromagnetic field is analyzed. Under no load condition， the air gap magnetic flux density distribution is calculated， and the no load back EMF and its harmonic content and the cogging torque are analyzed. Under the rated load condition， the electromagnetic torque and inductance of AC DC axis under rated current is studied. The results show that the design parameters and motor performance of the motor meet the technical requirements， that can provide reference for further optimization of the servo motor.

Key words：

servo motor; air gap magnetic flux density; back EMF; inductance; cogging torque; finite element

0 引 言

電机是95%以上电能的生产者和60%以上电能的消耗者，是工业、国防、航空航天和高端装备等众多领域赖以生存和发展的基础部件。[1]永磁同步电机以具有体积小、质量轻、效率高和功率密度/转矩密度高等优点而被广泛使用。[2]工业上使用的永磁同步伺服电机不仅要求在额定点稳定运行，还要求其具有良好的动态响应特性、宽阔的调速范围、平稳的运行转矩与转速、快速的应急反应，以及较好的NVH特性[3]。

随着智能制造概念的提出，电机的自动化升级也成为必然。作为自动化升级执行环节的重要组成部分，伺服电机也正朝着智能化方向发展。[4]伺服电机集成反馈、控制和运动等环节，可极大地提升设备运行效率。交流伺服电机设计方法也一直随着自动化设备指标的变化而不断发展变化。[5]采用新材料、新工艺的伺服电机也在不断涌现，