專利名稱：一種永磁交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及永磁交流伺服電機(jī)，具體地說是一種永磁交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有交流伺服電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括機(jī)殼、定子、端蓋和轉(zhuǎn)子，通常永磁體放在轉(zhuǎn)子上。圖 1、圖2結(jié)構(gòu)中永磁體放在轉(zhuǎn)子外表面。永磁體1采用瓦形磁鋼，2P塊瓦形磁鋼N、S極交錯粘貼在導(dǎo)磁體2的外表面。這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是磁鋼會由于粘結(jié)不實(shí)而脫落，且工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低。圖3、4結(jié)構(gòu)為另一種永磁體放在轉(zhuǎn)子外表面的結(jié)構(gòu)形式，其采用的永磁體為一環(huán)形磁鋼1，在環(huán)形磁鋼1的圓周上進(jìn)行充磁，使其在圓周表面形成N、S極交錯排列，其效果與圖1相似。這種結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子不會產(chǎn)生磁鋼脫落現(xiàn)象，但由于充磁工具形狀、結(jié)構(gòu)及磁鋼各方向的不均勻性，很難做到各個磁極的波形完全相同，且磁場的正弦性也難于控制。以上二種轉(zhuǎn)子，由于磁鋼均設(shè)置在導(dǎo)磁體2的外表面，稱為外貼式結(jié)構(gòu)。如果將磁鋼放置在導(dǎo)磁體2的內(nèi)部，稱之為內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的內(nèi)嵌式結(jié)構(gòu)如圖5所示，導(dǎo)磁體2外表面呈圓柱形，導(dǎo)磁體內(nèi)部環(huán)形均布2P個方孔，磁鋼N、S極交錯嵌在所述的方孔內(nèi)，這種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子在設(shè)計(jì)時使其定轉(zhuǎn)子之間的氣隙磁場呈矩形波，只通過定子繞組采取分布、短距措施，削弱部分高次諧波，以改善反電勢波形，正弦性不是很好。另一種改進(jìn)型結(jié)構(gòu)的內(nèi)嵌式轉(zhuǎn)子，導(dǎo)磁體2的外表面對應(yīng)于安放永磁體的方孔處形成外凸偏心圓弧面5，如圖6所示。所述的偏心圓弧面造成一個不均勻氣隙，使氣隙磁場達(dá)到正弦。但是這種結(jié)構(gòu)中，由于導(dǎo)磁體2內(nèi)用于嵌置永磁體1的扁平方孔兩端外側(cè)與轉(zhuǎn)子外圓的最短距離A尺寸較小，沖制的沖片容易變形，而且轉(zhuǎn)子外表面的外凸圓弧面5與轉(zhuǎn)軸3不是同心圓，迭成轉(zhuǎn)子后無法進(jìn)行機(jī)械加工。故轉(zhuǎn)子外表面的平整度較差，且毛刺大， 轉(zhuǎn)子的同心度差，動態(tài)不平衡度較大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的是現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，旨在提供一種改進(jìn)型的永磁交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子，通過優(yōu)化導(dǎo)磁體內(nèi)的扁平孔的幾何尺寸，使氣隙磁場達(dá)到正弦。為解決上述問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種永磁交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子， 包括永磁體和導(dǎo)磁體，所述的導(dǎo)磁體外表面呈圓柱體，所述的導(dǎo)磁體上沿周向均勻開設(shè)有 2P個扁平孔，2P個永磁體N極和S極交錯嵌置于所述的扁平孔內(nèi)，其特征在于各部件的尺寸滿足以下條件所述的扁平孔兩端外側(cè)與導(dǎo)磁體外表面之間的最短距離A = 0. 3mm 0. 8mm ；所述的永磁體的寬度B = (0. 8 0. 88) X扁平孔構(gòu)成的多邊形的邊長；所述的永磁體的外側(cè)與導(dǎo)磁體外表面之間的距離C = (0. 032 0. 036) X轉(zhuǎn)子外
圓直徑；[0011]相鄰扁平孔之間的導(dǎo)磁體的寬度E = 0. 6mm 1. Imm ；所述永磁體兩側(cè)邊到扁平孔兩側(cè)邊之間的距離F = O 5) XE。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果得出的上述幾何尺寸，電機(jī)氣隙磁場的三次諧波為零，五次諧波、七次諧波和九次諧波接近于零，氣隙磁場的正弦性很好。另外，采用此結(jié)構(gòu)時，在轉(zhuǎn)子沖片沖制過程中，可以將轉(zhuǎn)子外圓放大，即將A加大， 沖制的沖片就很平整，轉(zhuǎn)子迭好后，外圓再磨加工一次，以保證A的尺寸到規(guī)定值，并提高轉(zhuǎn)子的同心度，減少轉(zhuǎn)子動不平衡量，一般要求的轉(zhuǎn)子可以不做動平衡，而且轉(zhuǎn)子的表面質(zhì)量很好。本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，工藝簡單，生產(chǎn)效率高，磁鋼不會脫落，轉(zhuǎn)子外表質(zhì)量好， 動態(tài)不平衡小且特別適合于采用無位置傳感器的伺服驅(qū)動器。根據(jù)本實(shí)用新型，所述的扁平孔為軸對稱結(jié)構(gòu)，其中間的主體部分截面呈長方形， 用于放置所述的永磁體，扁平孔的兩側(cè)外翻。根據(jù)本實(shí)用新型，相鄰扁平孔之間的導(dǎo)磁體的寬度保持一致，各相鄰扁平孔之間的導(dǎo)磁體的寬度相同。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)永磁體放在轉(zhuǎn)子外表面，且采用瓦形磁鋼的偶數(shù)塊永磁體交錯粘帖在導(dǎo)磁體外表面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的A-A向剖視圖。圖3是現(xiàn)有技術(shù)永磁體放在轉(zhuǎn)子外表面，且永磁體為環(huán)形磁鋼的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是圖3的B-B向剖視圖。圖5現(xiàn)有技術(shù)永磁體嵌在導(dǎo)磁體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)嵌式永磁體且導(dǎo)磁體具有外凸偏心圓弧面的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是本實(shí)用新型導(dǎo)磁體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
參照圖7和圖8，本實(shí)用新型的一種永磁交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括永磁體1和導(dǎo)磁體2，所述的導(dǎo)磁體2外表面呈圓柱體，所述的導(dǎo)磁體2上沿圓周向均勻開設(shè)有2P個扁平孔6，2P個永磁體1，N極和S極交錯嵌置于所述的扁平孔6內(nèi)，各部件的尺寸滿足以下條件所述的扁平孔6兩端外側(cè)與導(dǎo)磁體2外表面之間的最短距離A = 0. 3mm 0. 8mm ；所述的永磁體1的寬度B = (0. 8 0. 88) X扁平孔構(gòu)成的多邊形的邊長；所述的永磁體1的外側(cè)與導(dǎo)磁體2外表面之間的距離C = O. 032 0. 036 X轉(zhuǎn)子
外圓直徑；相鄰扁平孔6之間的導(dǎo)磁體的寬度E = 0. 6mm 1. Imm ； 所述永磁體1兩側(cè)邊到扁平孔6的兩側(cè)邊之間的距離F = O 5) XE。 所述的扁平孔6為軸對稱結(jié)構(gòu)，其中間的主體部分7截面呈長方形，用于放置所述的永磁體1，扁平孔6的兩側(cè)8外翻。[0033]相鄰扁平孔6之間的導(dǎo)磁體的寬度保持一致，各相鄰扁平孔6之間的導(dǎo)磁體的寬度相同。不同磁鋼寬度B對反電勢波形會產(chǎn)生影響，其結(jié)果如表1所示。表 1
三次諧波五次諧波七次諧波九次諧波備注B= (0.58-0.68) *扁平孔構(gòu)成多邊形邊長00.85%0.9%0.5%B= (0.68-0.79) *扁平孔構(gòu)成多邊形邊長00.4%0.45%0.2%B= (0.8-0.88) *扁平孔構(gòu)成多邊形邊長00.10%0.15%0優(yōu)化值B= (0.89-1.0) *扁平孔構(gòu)成多邊形邊長00.45%0.55%0.3%B= (1.0-1.1) *扁平孑L 構(gòu)成多邊形邊長00.95%0.95%0.55%所述永磁體1的兩側(cè)邊到所述的扁平孔6的兩側(cè)邊間的距離F的增大和減小就會影響磁鋼寬度B的變化，從而影響磁場波形。其結(jié)果如表1所示。所述的永磁體1的外側(cè)與導(dǎo)磁體2外表面之間的距離C尺寸的大小，會影響極間漏磁大小，減小主磁通值，從而影響電機(jī)出力；也會影響到電機(jī)磁場，乃至反電勢波形。例如當(dāng)磁鋼寬度B為最佳優(yōu)化尺寸時，永磁體1的外側(cè)與導(dǎo)磁體2外表面之間的距離C尺寸變化會影響反電勢波形。尺寸C對反電勢波形影響如表2所示表 2
三次諧波五次諧波七次諧波九次諧波備注C= (0.2-0.3) *轉(zhuǎn)子外圓直徑00.45%0.55%0.35%C= (0.3-0.36) *轉(zhuǎn)子外圓直徑00.10%0.15%0優(yōu)化值C= (0.38-0.48) *轉(zhuǎn)子外圓直徑00.35%0.80%0.25%C= (0.5-0.6) *轉(zhuǎn)子外圓直徑00.5%1.1%0.5% 所述的扁平孔6兩端外側(cè)與導(dǎo)磁體2外表面之間的最短距離A和相鄰扁平孔6之間的導(dǎo)磁體的寬度E尺寸的最小值，受工藝限制，取最小值為本專利推薦值。大于此值會增大極間漏磁，減小主磁通值，減小電機(jī)的出力。[0042]從以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，本實(shí)用新型根據(jù)優(yōu)化結(jié)果得出的上述幾何尺寸，電機(jī)氣隙磁場的三次諧波為零，五次諧波、七次諧波和九次諧波接近于零，氣隙磁場的正弦性非常好。實(shí)用新型人做了詳細(xì)的有限元分析，得到了準(zhǔn)確度很高的正弦波磁場，為適應(yīng)工程應(yīng)用簡化成上述實(shí)例。應(yīng)該理解到的是上述實(shí)施例只是對本實(shí)用新型的說明，而不是對本實(shí)用新型的限制，任何不超出本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的實(shí)用新型創(chuàng)造，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種永磁交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括永磁體(1)和導(dǎo)磁體O)，所述的導(dǎo)磁體(2)外表面呈圓柱體，所述的導(dǎo)磁體(2)上沿周向均勻開設(shè)有2P個扁平孔(6)，2P個永磁體(I)N 極和S極交錯嵌置于所述的扁平孔(6)內(nèi)，其特征在于各部件的尺寸滿足以下條件所述的扁平孔(6)兩端外側(cè)與導(dǎo)磁體(2)外表面之間的最短距離A = 0. 3mm 0. 8mm ；所述的永磁體(1)的寬度B = (0. 8 0. 88) X扁平孔構(gòu)成的多邊形的邊長；所述的永磁體(1)的外側(cè)與導(dǎo)磁體(2)外表面之間的距離C = (0. 032 0. 036) X轉(zhuǎn)子外圓直徑；相鄰扁平孔(6)之間的導(dǎo)磁體的寬度E = 0. 6mm 1. Imm ；所述永磁體兩側(cè)邊到所述的扁平孔兩側(cè)邊之間的距離F = O 5) XE。
2.如權(quán)利要求1所述的永磁交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于所述的扁平孔(6)為軸對稱結(jié)構(gòu)，其中間的主體部分(7)截面呈長方形，用于放置所述的永磁體(1)，扁平孔(6)的兩側(cè)邊⑶外翻。
3.如權(quán)利要求2所述的永磁交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于相鄰扁平孔(6)之間的導(dǎo)磁體的寬度保持一致，各相鄰扁平孔(6)之間的導(dǎo)磁體的寬度相同。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種永磁交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子，包括永磁體和導(dǎo)磁體，所述的導(dǎo)磁體外表面呈圓柱體，所述的導(dǎo)磁體上沿周向均勻開設(shè)有2P個扁平孔，2P個永磁體N極和S極交錯嵌置于所述的扁平孔內(nèi)，優(yōu)化扁平孔的尺寸及與圓柱體之間的相對位置。根據(jù)優(yōu)化結(jié)果得出，電機(jī)氣隙磁場的三次諧波為零，五次諧波、七次諧波和九次諧波接近于零，氣隙磁場的正弦性很好。此外，本實(shí)用新型工藝簡單，生產(chǎn)效率高，磁鋼不會脫落，轉(zhuǎn)子的表面質(zhì)量好，且特別適合于采用無位置傳感器的伺服驅(qū)動器。
文檔編號H02K1/27GK202034840SQ20112009070
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者陶志鵬 申請人:杭州德伺麥科技有限公司