專利名稱：一種伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于伺服永磁同步電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及伺服永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子 結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
永磁同步電機(jī)作為伺服控制系統(tǒng)執(zhí)行單元，克服了直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)械式換向器 和電刷帶來(lái)的一系列限制，具有調(diào)速性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、體積小、重量輕、效率 高、功率密度高、功率因數(shù)高、過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因而，其在高性能、高精度的伺服領(lǐng)域具 有廣闊的前景。伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子作為永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，同時(shí)也是能量轉(zhuǎn)化的重要部 件。其設(shè)計(jì)水平，生產(chǎn)加工工藝，將直接影響伺服永磁同步電機(jī)的性能?，F(xiàn)有伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，如專利號(hào)為ZL200720115092. 3的“交流永磁伺服電 機(jī)矽鋼片轉(zhuǎn)子”專利。公開(kāi)的轉(zhuǎn)子主要包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心外貼合永磁 體及在整個(gè)轉(zhuǎn)子鐵心外側(cè)緊固的永磁體外套。轉(zhuǎn)子鐵心由若干0. 2 Imm矽鋼片沖片疊 壓而成，沖片通過(guò)均勻分布且貫穿沖片的鉚釘固接，永磁體外側(cè)的固定外套材料為非導(dǎo)磁 材料。此電機(jī)轉(zhuǎn)子的主要缺點(diǎn)是未考慮當(dāng)伺服永磁同步電機(jī)定子每極每相槽數(shù)q為整數(shù) 時(shí)，伺服永磁同步電機(jī)會(huì)存在很大的齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，眾所周知，齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)在高精度伺服 領(lǐng)域會(huì)直接降低伺服系統(tǒng)的控制特性，并帶來(lái)振動(dòng)、諧振、噪聲的問(wèn)題，這些問(wèn)題未在轉(zhuǎn)子 上進(jìn)行解決。同時(shí)，該電機(jī)轉(zhuǎn)子未考慮作為伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)元件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小將影響 電機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的不足之處，提供一種伺服 永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，具有生產(chǎn)加工簡(jiǎn)單，能有效抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高響應(yīng)特 性，又便于實(shí)現(xiàn)電機(jī)系列化等特點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是一種伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子 鐵心段和轉(zhuǎn)子壓板等，轉(zhuǎn)子鐵心段采用表面凸出式磁路結(jié)構(gòu)。其特征在于，所述的轉(zhuǎn)子鐵心 段為1 10段，轉(zhuǎn)子鐵心段數(shù)量根據(jù)電機(jī)功率選取，功率越大，其段數(shù)越多。每段轉(zhuǎn)子鐵心 段包括轉(zhuǎn)子鐵心，永磁體和不導(dǎo)磁的不銹鋼套筒。所述的轉(zhuǎn)子鐵心由若干硅鋼沖片疊壓而 成，用鉚釘和導(dǎo)磁端板緊固，采用鉚接確保轉(zhuǎn)子鐵心不發(fā)生變形。在所述的轉(zhuǎn)子鐵心的外圓 邊分別貼有永磁體，永磁體的數(shù)量與電機(jī)極數(shù)相等，永磁體與永磁體之間用定位齒定位。所
述的每塊永磁體均以轉(zhuǎn)軸中心為圓心，沿圓周表面平均偏移機(jī)械角度(其中p為電機(jī) 極對(duì)數(shù),Z1為定子槽數(shù))，累計(jì)與電機(jī)的極數(shù)相等的永磁體共偏移g機(jī)械角度(一個(gè)定子齒
距)，即所述與電機(jī)的極數(shù)相等的永磁體在機(jī)械角度范圍內(nèi)均布，達(dá)到移極效果。同
時(shí)，由于表面突出式磁路結(jié)構(gòu)電機(jī)的轉(zhuǎn)子磁軛磁密往往不是很高，因此，在轉(zhuǎn)子磁軛上開(kāi)設(shè)去重孔，用以提高轉(zhuǎn)子磁軛的磁密。所述去重孔的數(shù)量與電機(jī)的極數(shù)相同，去重孔的直徑大 小、位置根據(jù)轉(zhuǎn)子磁軛磁密大小及機(jī)械強(qiáng)度確定。由于移極后轉(zhuǎn)子鐵心的質(zhì)心會(huì)發(fā)生改變， 因此在較大的定位齒下端設(shè)置圓形的平衡孔。平衡孔圓心的位置、孔徑大小根據(jù)伺服永磁 同步電機(jī)轉(zhuǎn)子極數(shù)、去重孔大小選取。為確保電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，永磁體不被拋出，在所述 轉(zhuǎn)子的最外圈圓周處用不導(dǎo)磁的不銹鋼套筒緊固永磁體外側(cè)。本實(shí)用新型采用上述技術(shù)方案后，主要的效果如下1.有效的抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)矩輸出更加平穩(wěn)。如圖3、圖4所示移極使各極槽 下產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相互抵消，進(jìn)而削弱了齒槽轉(zhuǎn)矩。2.轉(zhuǎn)子開(kāi)孔后減小電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高了伺服系統(tǒng)響應(yīng)速度。采用平衡孔保 證了轉(zhuǎn)子質(zhì)心位于中心點(diǎn)，提高電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性。3.轉(zhuǎn)子鐵心采用分段永磁體易于生產(chǎn)加工，更便于電機(jī)系列化。4.采用永磁體移極方式，相對(duì)于定子斜槽，簡(jiǎn)化了電機(jī)嵌線工藝；相對(duì)于轉(zhuǎn)子斜 極，利于永磁體的成型加工，降低工藝難度，利于產(chǎn)品的批量生產(chǎn)，有效控制制造成本。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于伺服系列永磁同步電機(jī)中。

圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)圖；圖2為圖1的A-A剖視圖；圖3為本實(shí)施例1的轉(zhuǎn)子永磁體移極前輸出轉(zhuǎn)矩曲線圖；圖4為本實(shí)施例1的轉(zhuǎn)子永磁體移極后輸出轉(zhuǎn)矩曲線圖；圖中1轉(zhuǎn)軸；2轉(zhuǎn)子鐵心段；3轉(zhuǎn)子壓板；4永磁體；5鉚釘；6去重孔；7定位齒；8 平衡孔；9不銹鋼套筒；10導(dǎo)磁端板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。實(shí)施例1如圖1-2所示一種伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸1、轉(zhuǎn)子鐵心段2和轉(zhuǎn)子壓板 3等，轉(zhuǎn)子鐵心段2采用表面凸出式磁路結(jié)構(gòu)。其特征在于，所述的轉(zhuǎn)子鐵心段2為8段。 每段轉(zhuǎn)子鐵心段2包括轉(zhuǎn)子鐵心，永磁體4和不導(dǎo)磁的不銹鋼套筒9。轉(zhuǎn)子鐵心由若干硅 鋼片疊壓而成，用鉚釘5和導(dǎo)磁端板10緊固。轉(zhuǎn)子鐵心外邊分別貼有永磁體4，所述永磁 體4的數(shù)量為8，永磁體4與永磁體4之間用定位齒7定位。所述的每塊永磁體4均以轉(zhuǎn)
軸1中心為圓心，沿圓周表面平均偏移H =機(jī)械角度(其中電機(jī)極對(duì)數(shù)為
4，定子槽數(shù)為24)，累計(jì)8塊永磁體共偏移g = ^= 15°機(jī)械角度，即采取8塊永磁體4在
2π-^=360°_15。=345。機(jī)械角度范圍內(nèi)均布。同時(shí)，在本例的轉(zhuǎn)子磁軛上開(kāi)設(shè)8個(gè)直徑為
8mm的去重孔6。在較大的定位齒7下端設(shè)置一個(gè)直徑為4mm的圓形的平衡孔8。在所述轉(zhuǎn) 子最外圈圓周處用不導(dǎo)磁不銹鋼套筒9緊固永磁體4外側(cè)。實(shí)施例2一種伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，同實(shí)施例1，其中所述的轉(zhuǎn)子鐵心段2為10段，所述的永磁體數(shù)量為4，所述的每塊永磁體4均以轉(zhuǎn)軸1中心為圓心，沿圓周表面平均偏移 Jir^r3·75。^^戒-貞(胃巾 Mm^ 2, %)，胃#4±夬*石茲##{扁 移營(yíng)=S= 15°機(jī)械角度，即采取4塊的永磁體4在2π-^=360° -15° =345°機(jī)械角度范
圍內(nèi)均布。同時(shí)，在本例的轉(zhuǎn)子磁軛上開(kāi)設(shè)4個(gè)直徑為12mm的去重孔6。在較大的定位齒 7下端設(shè)置一個(gè)直徑5mm的圓形的平衡孔8。實(shí)施例3一種伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，同實(shí)施例1，其中所述的轉(zhuǎn)子鐵心段2為1段，所 述的永磁體數(shù)量為4，所述的每塊永磁體4均以轉(zhuǎn)軸1中心為圓心，沿圓周表面平均偏移
(^Φ ttwm^6,48),Mit i2(^mm)
塊永磁體共偏移* =,7.5°機(jī)械角度，即采取12塊永磁體4在加-^=360° ·7·5°=352.5。
機(jī)械角度范圍內(nèi)均布。同時(shí)，在本例的轉(zhuǎn)子磁軛上開(kāi)設(shè)12個(gè)直徑4mm的去重孔6。在較大 的定位齒7下端設(shè)置一個(gè)直徑3mm的圓形的平衡孔8。
權(quán)利要求1. 一種伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)軸⑴、轉(zhuǎn)子鐵心段⑵和轉(zhuǎn)子壓板(3)，轉(zhuǎn)子鐵 心段(2)采用表面凸出式磁路結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的轉(zhuǎn)子鐵心段(2)為1 10段，每段 轉(zhuǎn)子鐵心段(2)包括轉(zhuǎn)子鐵心，永磁體(4)和不導(dǎo)磁的不銹鋼套筒(9)，所述的轉(zhuǎn)子鐵心由 若干硅鋼沖片疊壓而成，用鉚釘(5)和導(dǎo)磁端板(10)緊固，在所述的轉(zhuǎn)子鐵心的外圓邊分 別貼有永磁體(4)，永磁體(4)的數(shù)量與電機(jī)極數(shù)相等，永磁體(4)與永磁體(4)之間用定位齒(7)定位，所述的每塊永磁體(4)均以轉(zhuǎn)軸中心為圓心，沿圓周表面平均偏移^·機(jī)械 角度，其中Ρ為電機(jī)極對(duì)數(shù),Z1為定子槽數(shù)，累計(jì)與電機(jī)的極數(shù)相等的永磁體(4)共偏移$機(jī)械角度，即所述的與電機(jī)的極數(shù)相等的永磁體(4)在機(jī)械角度范圍內(nèi)均布，在轉(zhuǎn)子磁軛上開(kāi)設(shè)去重孔(6)，所述去重孔(6)數(shù)量與電機(jī)極數(shù)相等，在較大的定位齒(7)下端 設(shè)置圓形的平衡孔(8)，在所述轉(zhuǎn)子的最外圈圓周處用不導(dǎo)磁的不銹鋼套筒(9)緊固永磁 體⑷外側(cè)。
專利摘要一種伺服永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子，涉及伺服永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子鐵心段和轉(zhuǎn)子壓板等。每段轉(zhuǎn)子鐵心段包括轉(zhuǎn)子鐵心，永磁體和不導(dǎo)磁不銹鋼套筒。本實(shí)用新型具有生產(chǎn)加工簡(jiǎn)單，能有效抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高響應(yīng)特性和電機(jī)穩(wěn)定性，降低工藝難度，又便于實(shí)現(xiàn)電機(jī)系列化，能有效控制制造成本等優(yōu)勢(shì)。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于伺服系列永磁同步電機(jī)。
文檔編號(hào)H02K1/27GK201918814SQ20102061689
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者于建, 吳竣, 唐曉春, 秦啟巍 申請(qǐng)人:重慶紅宇精密工業(yè)有限責(zé)任公司, 重慶虎溪電機(jī)廠