專利名稱：一種永磁交流伺服電機的轉子的制作方法
技術領域：
本實用新型涉電機領域，尤其涉及永磁交流伺服電機，具體地說是一種永磁交流伺服電機的轉子。
背景技術：
現有交流伺服電機結構，包括機殼、定子、端蓋和轉子，通常永磁體放在轉子上。圖 1、圖2結構中永磁體放在轉子外表面。永磁體1采用瓦形磁鋼，2P塊瓦形磁鋼N、S極交錯粘貼在導磁體2的外表面。這種轉子結構的缺點是磁鋼會由于粘結不實而脫落，且工藝復雜、生產效率低。圖3、4結構為另一種永磁體放在轉子外表面的結構形式，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。這種結構轉子不會產生磁鋼脫落現象，但由于充磁工具形狀、結構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。以上二種轉子，由于磁鋼均設置在導磁體2的外表面，稱為外貼式結構。如果將磁鋼放置在導磁體2的內部，稱之為內嵌式結構，傳統的內嵌式結構如圖5所示，導磁體2外表面呈圓柱形，導磁體內部環(huán)形均布2P個方孔，磁鋼N、S極交錯嵌在所述的方孔內，這種傳統結構轉子在設計時使其定轉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。另一種改進型結構的內嵌式轉子，導磁體2的外表面對應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，使氣隙磁場達到正弦。但是這種結構中，由于導磁體2內用于嵌置永磁體1的扁平方孔兩端外側與轉子外圓的最短距離A尺寸較小，沖制的沖片容易變形，而且轉子外表面的外凸圓弧面5與轉軸3不是同心圓，迭成轉子后無法進行機械加工。故轉子外表面的平整度較差，且毛刺大， 轉子的同心度差，動態(tài)不平衡度較大。
發(fā)明內容本實用新型要解決的是現有技術存在的上述問題，旨在提供一種改進型的永磁交流伺服電機轉子，通過優(yōu)化導磁體內的扁平孔的幾何尺寸，使氣隙磁場達到正弦。為解決上述問題，本實用新型采用以下技術方案一種永磁交流伺服電機的轉子， 包括永磁體和導磁體，所述的導磁體外表面呈圓柱體，所述的導磁體上沿周向均勻開設有 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，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與導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扁平孔構成的多邊形的邊長；所述的永磁體的外側與導磁體外表面之間的距離C = (0. 032 0. 036) X轉子外
圓直徑；[0011]相鄰扁平孔之間的導磁體的寬度E = 0. 6mm 1. Imm ；所述永磁體兩側邊到扁平孔兩側邊之間的距離F = O 5) XE。根據優(yōu)化結果得出的上述幾何尺寸，電機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，采用此結構時，在轉子沖片沖制過程中，可以將轉子外圓放大，即將A加大， 沖制的沖片就很平整，轉子迭好后，外圓再磨加工一次，以保證A的尺寸到規(guī)定值，并提高轉子的同心度，減少轉子動不平衡量，一般要求的轉子可以不做動平衡，而且轉子的表面質量很好。本實用新型的轉子結構，工藝簡單，生產效率高，磁鋼不會脫落，轉子外表質量好， 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動器。根據本實用新型，所述的扁平孔為軸對稱結構，其中間的主體部分截面呈長方形， 用于放置所述的永磁體，扁平孔的兩側外翻。根據本實用新型，相鄰扁平孔之間的導磁體的寬度保持一致，各相鄰扁平孔之間的導磁體的寬度相同。

圖1是現有技術永磁體放在轉子外表面，且采用瓦形磁鋼的偶數塊永磁體交錯粘帖在導磁體外表面的結構示意圖。圖2是圖1的A-A向剖視圖。圖3是現有技術永磁體放在轉子外表面，且永磁體為環(huán)形磁鋼的結構示意圖。圖4是圖3的B-B向剖視圖。圖5現有技術永磁體嵌在導磁體內的結構示意圖。圖6現有技術內嵌式永磁體且導磁體具有外凸偏心圓弧面的結構示意圖。圖7是本實用新型的結構示意圖。圖8是本實用新型導磁體的結構示意圖。
具體實施方式
參照圖7和圖8，本實用新型的一種永磁交流伺服電機的轉子，包括永磁體1和導磁體2，所述的導磁體2外表面呈圓柱體，所述的導磁體2上沿圓周向均勻開設有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，各部件的尺寸滿足以下條件所述的扁平孔6兩端外側與導磁體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扁平孔構成的多邊形的邊長；所述的永磁體1的外側與導磁體2外表面之間的距離C = O. 032 0. 036 X轉子
外圓直徑；相鄰扁平孔6之間的導磁體的寬度E = 0. 6mm 1. Imm ； 所述永磁體1兩側邊到扁平孔6的兩側邊之間的距離F = O 5) XE。 所述的扁平孔6為軸對稱結構，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8外翻。[0033]相鄰扁平孔6之間的導磁體的寬度保持一致，各相鄰扁平孔6之間的導磁體的寬度相同。不同磁鋼寬度B對反電勢波形會產生影響，其結果如表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) *扁平孔構成多邊形邊長00.85%0.9%0.5%B= (0.68-0.79) *扁平孔構成多邊形邊長00.4%0.45%0.2%B= (0.8-0.88) *扁平孔構成多邊形邊長00.10%0.15%0優(yōu)化值B= (0.89-1.0) *扁平孔構成多邊形邊長00.45%0.55%0.3%B= (1.0-1.1) *扁平孑L 構成多邊形邊長00.95%0.95%0.55%所述永磁體1的兩側邊到所述的扁平孔6的兩側邊間的距離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。其結果如表1所示。所述的永磁體1的外側與導磁體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，從而影響電機出力；也會影響到電機磁場，乃至反電勢波形。例如當磁鋼寬度B為最佳優(yōu)化尺寸時，永磁體1的外側與導磁體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) *轉子外圓直徑00.45%0.55%0.35%C= (0.3-0.36) *轉子外圓直徑00.10%0.15%0優(yōu)化值C= (0.38-0.48) *轉子外圓直徑00.35%0.80%0.25%C= (0.5-0.6) *轉子外圓直徑00.5%1.1%0.5% 所述的扁平孔6兩端外側與導磁體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，減小電機的出力。[0042]從以上實驗數據可知，本實用新型根據優(yōu)化結果得出的上述幾何尺寸，電機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。實用新型人做了詳細的有限元分析，得到了準確度很高的正弦波磁場，為適應工程應用簡化成上述實例。應該理解到的是上述實施例只是對本實用新型的說明，而不是對本實用新型的限制，任何不超出本實用新型實質精神范圍內的實用新型創(chuàng)造，均落入本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種永磁交流伺服電機的轉子，包括永磁體(1)和導磁體O)，所述的導磁體(2)外表面呈圓柱體，所述的導磁體(2)上沿周向均勻開設有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，其特征在于各部件的尺寸滿足以下條件所述的扁平孔(6)兩端外側與導磁體(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扁平孔構成的多邊形的邊長；所述的永磁體(1)的外側與導磁體(2)外表面之間的距離C = (0. 032 0. 036) X轉子外圓直徑；相鄰扁平孔(6)之間的導磁體的寬度E = 0. 6mm 1. Imm ；所述永磁體兩側邊到所述的扁平孔兩側邊之間的距離F = O 5) XE。
2.如權利要求1所述的永磁交流伺服電機的轉子，其特征在于所述的扁平孔(6)為軸對稱結構，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)的兩側邊⑶外翻。
3.如權利要求2所述的永磁交流伺服電機的轉子，其特征在于相鄰扁平孔(6)之間的導磁體的寬度保持一致，各相鄰扁平孔(6)之間的導磁體的寬度相同。
專利摘要本實用新型公開了一種永磁交流伺服電機的轉子，包括永磁體和導磁體，所述的導磁體外表面呈圓柱體，所述的導磁體上沿周向均勻開設有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，優(yōu)化扁平孔的尺寸及與圓柱體之間的相對位置。根據優(yōu)化結果得出，電機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，本實用新型工藝簡單，生產效率高，磁鋼不會脫落，轉子的表面質量好，且特別適合于采用無位置傳感器的伺服驅動器。
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