一種伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及永磁交流伺服電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來工業(yè)縫紉機(jī)的驅(qū)動越來越多地采用永磁伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制，交流伺服電機(jī)以其控制精度高、矩頻特性好以及加速性能好等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于一些控制精度要求比較高的場合。隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高，對伺服電機(jī)的過載能力以及體積有了新的要求。
[0003]目前，微型伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子多采用輻射環(huán)磁鋼，但磁鋼長度有限制，且輻射環(huán)磁環(huán)的表面磁通密度不夠高。后來隨著極異方性燒結(jié)釹鐵硼多極磁環(huán)工藝的國產(chǎn)化，開始使用極異方性多極磁環(huán)替代輻射環(huán)多極磁環(huán)。但是極異方性磁環(huán)由于工藝限制，如磁極要做成斜極角，充磁不良率太高，增加了制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于永磁交流伺服電機(jī)，來解決傳統(tǒng)的極異方性燒結(jié)釹鐵硼斜極充磁難度大、制造成本高的問題。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0006]提供一種伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括一轉(zhuǎn)軸和一磁環(huán)，其特征在于，
[0007]所述磁環(huán)包含若干個磁環(huán)單元，且所述若干個磁環(huán)單元分別按一軸向旋轉(zhuǎn)角度套裝在所述轉(zhuǎn)軸外側(cè)，以形成所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的所述磁環(huán)。
[0008]優(yōu)選的，上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，所述若干個磁環(huán)單元中每個磁環(huán)單元包含數(shù)量相同的磁極對數(shù)；以及
[0009]沿所述轉(zhuǎn)軸的軸心方向，任一所述磁環(huán)單元包含的磁極與其它所述磁環(huán)單元包含的磁極對齊。
[0010]優(yōu)選的，上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，所述軸向旋轉(zhuǎn)角度為:
[0011]Θ = 360°/(C*N);
[0012]其中，Θ為所述軸向旋轉(zhuǎn)角度，C為磁極數(shù)與磁極槽數(shù)的最小公倍數(shù)，N為所述若干個磁環(huán)單元的個數(shù)。
[0013]優(yōu)選的，上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，所述磁極數(shù)為每個所述磁環(huán)單元包含的磁極對數(shù)，所述磁極槽數(shù)為所述伺服電機(jī)的定子槽數(shù)。
[0014]優(yōu)選的，上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，每個所述磁環(huán)單元包含的磁極對數(shù)的范圍為2?24對。
[0015]優(yōu)選的，上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，所有所述磁極均呈極異方性徑向取向。
[0016]優(yōu)選的，上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，所述磁環(huán)的材質(zhì)為燒結(jié)釹鐵硼。
[0017]優(yōu)選的，上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還包括鐵芯，所述轉(zhuǎn)軸穿過鐵芯并與鐵芯緊固在一起，且所述若干個磁環(huán)單元套裝在所述鐵芯外側(cè)。
[0018]優(yōu)選的，上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，所述磁環(huán)與所述轉(zhuǎn)軸之間填充有粘接劑。
[0019]優(yōu)選的，上述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，所述磁環(huán)包含第一磁環(huán)單元、第二磁環(huán)單元以及第三磁環(huán)單元；
[0020]其中，所述第二磁環(huán)單元套裝在按所述軸向旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行第一次旋轉(zhuǎn)的套裝有所述第一磁環(huán)單元的所述轉(zhuǎn)軸上，所述第三磁環(huán)單元套裝在按所述軸向旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行第二次同向旋轉(zhuǎn)的套裝有所述第二磁環(huán)單元和所述第一磁環(huán)單元的所述轉(zhuǎn)軸上;所述第一磁環(huán)單元、第二磁環(huán)單元以及第三磁環(huán)單元連接形成所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的所述磁環(huán)。
[0021]上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點或有益效果:本發(fā)明提供的伺服電機(jī)的分段多極磁環(huán)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，解決了極異方性燒結(jié)釹鐵硼斜極充磁難度大、制造成本高的問題，用此方法，磁環(huán)可簡化成直充磁，且單個磁環(huán)長度可為原有長度的1/3，彌補了單個磁環(huán)加工工藝長度限制的缺陷，方便設(shè)計出長型電機(jī)。同時降低了裝配過程的不良率，裝配時利用旋轉(zhuǎn)特定的角度來達(dá)到斜槽的效果。磁環(huán)與轉(zhuǎn)軸緊密配合連接且兩者之間通過粘接劑粘接。該極異方性燒結(jié)釹鐵硼多極磁環(huán)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)提升了磁環(huán)制造過程中的良品率，從而降低稀土材料的浪費，根本上也降低了成本。
【附圖說明】
[0022]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點將會變得更加明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未可以按照比例繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。
[0023]圖1是本發(fā)明的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本發(fā)明實施例中磁環(huán)的磁極結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)作詳細(xì)說明。
[0026]本發(fā)明的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子機(jī)構(gòu)，利用若干段呈筒狀的極異方性燒結(jié)釹鐵硼多極磁環(huán)分別套裝在轉(zhuǎn)軸外側(cè)，使得產(chǎn)品裝配工藝簡單、生產(chǎn)成本低、可靠性高、性能好。且突破了原有電機(jī)轉(zhuǎn)子長度的限制，可以設(shè)計出長形伺服電機(jī)。
[0027]參照圖1，本實施例中的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸I和若干段筒狀磁環(huán)(本實施例中優(yōu)選為三段筒狀磁環(huán)，即磁環(huán)2、磁環(huán)3和磁環(huán)4)。其中，轉(zhuǎn)軸為實心轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)還包括鐵芯，但在實際生產(chǎn)工藝中，通常將鐵芯與轉(zhuǎn)軸合為一體，即將鐵芯設(shè)計為轉(zhuǎn)軸的一部分，用來與磁環(huán)緊密裝配。轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子鐵芯做成一體，可以節(jié)省生產(chǎn)步驟。因此在本發(fā)明中，不再將鐵芯單獨標(biāo)示出來講述。在本實施例中，轉(zhuǎn)軸I上與各磁環(huán)接觸的一段為轉(zhuǎn)軸I的固定段U，該固定段11長度等于各段磁環(huán)高度的和，各段磁環(huán)按一定的軸向旋轉(zhuǎn)角度分別套裝在固定段11上。
[0028]作為一個優(yōu)選的實施例，磁環(huán)2、磁環(huán)3、磁環(huán)4采用釹鐵硼材料制成，且每個磁環(huán)包括一對以上的磁極，例如可以根據(jù)設(shè)計需求將磁環(huán)設(shè)計成包含2對至24對磁極，其磁極的結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。
[0029]參照圖2，在本實施例中，以4對極磁極為例對發(fā)明的磁極結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體說明，本發(fā)明的磁極呈極異方性徑向取向，磁環(huán)2、3、4整體結(jié)構(gòu)也呈環(huán)狀，即磁環(huán)2、3、4為包括一對以上磁極的筒狀的極異方性燒結(jié)釹鐵硼磁環(huán)。
[0030]作為一個優(yōu)選的實施例，本實施中，磁環(huán)2、3、4不用設(shè)計斜極角，優(yōu)化了工藝流程。其中磁環(huán)2、3、4與轉(zhuǎn)軸I的裝配過程具體為:
[0031]設(shè)0sk為360°除以磁極數(shù)(也即磁極的個數(shù)，例如圖2中包含的磁極數(shù)即為8)和磁極槽數(shù)(即伺服電機(jī)的定子槽數(shù)，本發(fā)明側(cè)重于新型的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，因此此處不再對定子展開敘述)的最小公倍數(shù)，保證各磁環(huán)(磁環(huán)2、磁環(huán)3、磁環(huán)4)的磁極沿轉(zhuǎn)軸I的軸心方向?qū)R，將磁環(huán)2套裝入轉(zhuǎn)軸固定段11的外側(cè)后，將轉(zhuǎn)軸I旋轉(zhuǎn)0sk/3的角度后，將磁環(huán)3套裝入轉(zhuǎn)軸固定段11外側(cè)并與磁環(huán)2緊密接觸，再將轉(zhuǎn)軸I沿同一方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)0sk/3的角度后，將磁環(huán)4套裝入轉(zhuǎn)軸固定段11的外側(cè)并與磁環(huán)3接觸。
[0032]具體的，例如采用8個磁極和12個磁極槽的電機(jī)，先將磁環(huán)2、3、4在軸心方向磁極對齊，由于8和12的最小公倍數(shù)為24，則0sk = 36O°/24= 15°。磁環(huán)2套裝入轉(zhuǎn)軸固定段11的外側(cè)，將轉(zhuǎn)軸I旋轉(zhuǎn)5°后，把磁環(huán)3套裝入轉(zhuǎn)軸固定段11的外側(cè)與磁環(huán)2緊密接觸，再把轉(zhuǎn)軸I沿同一方向繼續(xù)旋轉(zhuǎn)5°后，把磁環(huán)4套裝入轉(zhuǎn)軸固定段11的外側(cè)與磁環(huán)3接觸，以完成各段磁環(huán)的裝配。
[0033]作為一個優(yōu)選的實施例，各段磁環(huán)與轉(zhuǎn)軸固定段11的外側(cè)之間填充有粘接劑，來保證機(jī)械強度及可靠性，從而無需添加額外的保護(hù)裝置。
[0034]作為進(jìn)一步優(yōu)選實施例，各磁環(huán)可以根據(jù)不同的設(shè)計需求設(shè)計不同的磁極對數(shù)、磁環(huán)厚度和磁環(huán)高度等。
[0035]綜上所述，本發(fā)明提供了一種伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其磁環(huán)采用極異方性燒結(jié)釹鐵硼多極磁環(huán)，可以根據(jù)要求靈活設(shè)計長度、厚度，以及磁環(huán)的充磁極對數(shù)。分段式磁環(huán)不用考慮斜極角，克服了單段磁環(huán)高度的限制，從而可以設(shè)計出特殊場合長形電機(jī)。極異方性燒結(jié)釹鐵硼多極磁環(huán)表面磁通密度遠(yuǎn)高于同尺寸燒結(jié)釹鐵硼輻射環(huán)多極磁環(huán)，這充分利用了永磁體的磁性能，從而提高伺服電機(jī)的性能且可以縮小電機(jī)的體積，讓電機(jī)符合更多的工況。
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員在結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及上述實施例可以實現(xiàn)所述變化例，在此不做贅述。這樣的變化例并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容，在此不予贅述。
[0037]以上對本發(fā)明的較佳實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實施;任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括一轉(zhuǎn)軸和一磁環(huán)，其特征在于， 所述磁環(huán)包含若干個磁環(huán)單元，且所述若干個磁環(huán)單元分別按一軸向旋轉(zhuǎn)角度套裝在所述轉(zhuǎn)軸外側(cè)，以形成所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的所述磁環(huán)。2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述若干個磁環(huán)單元中每個磁環(huán)單元包含數(shù)量相同的磁極對數(shù)；以及 沿所述轉(zhuǎn)軸的軸心方向，任一所述磁環(huán)單元包含的磁極與其它所述磁環(huán)單元包含的磁極 對齊。3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述軸向旋轉(zhuǎn)角度為: 9 = 360°/(C*N); 其中，Θ為所述軸向旋轉(zhuǎn)角度，C為磁極數(shù)與磁極槽數(shù)的最小公倍數(shù)，N為所述若干個磁環(huán)單元的個數(shù)。4.如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁極數(shù)為每個所述磁環(huán)單元包含的磁極對數(shù)，所述磁極槽數(shù)為所述伺服電機(jī)的定子槽數(shù)。5.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述磁環(huán)單元包含的磁極對數(shù)的范圍為2?24對。6.如權(quán)利要求2?5所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所有所述磁極均呈極異方性徑向取向。7.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁環(huán)的材質(zhì)為燒結(jié)釹鐵硼。8.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括鐵芯，所述轉(zhuǎn)軸穿過鐵芯并與鐵芯緊固在一起，且所述若干個磁環(huán)單元套裝在所述鐵芯外側(cè)。9.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁環(huán)與所述轉(zhuǎn)軸之間填充有粘接劑。10.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述磁環(huán)包含第一磁環(huán)單元、第二磁環(huán)單元以及第三磁環(huán)單元； 其中，所述第二磁環(huán)單元套裝在按所述軸向旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行第一次旋轉(zhuǎn)的套裝有所述第一磁環(huán)單元的所述轉(zhuǎn)軸上，所述第三磁環(huán)單元套裝在按所述軸向旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行第二次同向旋轉(zhuǎn)的套裝有所述第二磁環(huán)單元和所述第一磁環(huán)單元的所述轉(zhuǎn)軸上;所述第一磁環(huán)單元、第二磁環(huán)單元以及第三磁環(huán)單元連接形成所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的所述磁環(huán)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及永磁交流伺服電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括一轉(zhuǎn)軸和若干磁環(huán)單元，所述若干磁環(huán)單元分別按一軸向旋轉(zhuǎn)角度套裝在所述轉(zhuǎn)軸外側(cè)以形成本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁環(huán)。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用分段磁環(huán)彌補了單個磁環(huán)加工工藝長度限制的缺陷，方便設(shè)計出長型電機(jī)；同時采用極異方性燒結(jié)釹鐵硼磁環(huán)，降低了裝配過程的不良率，裝配時利用旋轉(zhuǎn)特定的角度來達(dá)到斜槽的效果。
【IPC分類】H02K15/03, H02K1/27
【公開號】CN105680593
【申請?zhí)枴緾N201610228538
【發(fā)明人】薛往, 李勇
【申請人】上海信耀電子有限公司
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年4月13日