专利名称：一种永磁交流伺服电机的转子的制作方法
技术领域：
本实用新型涉电机领域，尤其涉及永磁交流伺服电机，具体地说是一种永磁交流伺服电机的转子。
背景技术：
现有交流伺服电机结构，包括机壳、定子、端盖和转子，通常永磁体放在转子上。图 1、图2结构中永磁体放在转子外表面。永磁体1采用瓦形磁钢，2P块瓦形磁钢N、S极交错粘贴在导磁体2的外表面。这种转子结构的缺点是磁钢会由于粘结不实而脱落，且工艺复杂、生产效率低。图3、4结构为另一种永磁体放在转子外表面的结构形式，其采用的永磁体为一环形磁钢1，在环形磁钢1的圆周上进行充磁，使其在圆周表面形成N、S极交错排列，其效果与图1相似。这种结构转子不会产生磁钢脱落现象，但由于充磁工具形状、结构及磁钢各方向的不均勻性，很难做到各个磁极的波形完全相同，且磁场的正弦性也难于控制。以上二种转子，由于磁钢均设置在导磁体2的外表面，称为外贴式结构。如果将磁钢放置在导磁体2的内部，称之为内嵌式结构，传统的内嵌式结构如图5所示，导磁体2外表面呈圆柱形，导磁体内部环形均布2P个方孔，磁钢N、S极交错嵌在所述的方孔内，这种传统结构转子在设计时使其定转子之间的气隙磁场呈矩形波，只通过定子绕组采取分布、短距措施，削弱部分高次谐波，以改善反电势波形，正弦性不是很好。另一种改进型结构的内嵌式转子，导磁体2的外表面对应于安放永磁体的方孔处形成外凸偏心圆弧面5，如图6所示。所述的偏心圆弧面造成一个不均勻气隙，使气隙磁场达到正弦。但是这种结构中，由于导磁体2内用于嵌置永磁体1的扁平方孔两端外侧与转子外圆的最短距离A尺寸较小，冲制的冲片容易变形，而且转子外表面的外凸圆弧面5与转轴3不是同心圆，迭成转子后无法进行机械加工。故转子外表面的平整度较差，且毛刺大， 转子的同心度差，动态不平衡度较大。
发明内容本实用新型要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种改进型的永磁交流伺服电机转子，通过优化导磁体内的扁平孔的几何尺寸，使气隙磁场达到正弦。为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案一种永磁交流伺服电机的转子， 包括永磁体和导磁体，所述的导磁体外表面呈圆柱体，所述的导磁体上沿周向均勻开设有 2P个扁平孔，2P个永磁体N极和S极交错嵌置于所述的扁平孔内，其特征在于各部件的尺寸满足以下条件所述的扁平孔两端外侧与导磁体外表面之间的最短距离A = 0. 3mm 0. 8mm ；所述的永磁体的宽度B = (0. 8 0. 88) X扁平孔构成的多边形的边长；所述的永磁体的外侧与导磁体外表面之间的距离C = (0. 032 0. 036) X转子外
圆直径；[0011]相邻扁平孔之间的导磁体的宽度E = 0. 6mm 1. Imm ；所述永磁体两侧边到扁平孔两侧边之间的距离F = O 5) XE。根据优化结果得出的上述几何尺寸，电机气隙磁场的三次谐波为零，五次谐波、七次谐波和九次谐波接近于零，气隙磁场的正弦性很好。另外，采用此结构时，在转子冲片冲制过程中，可以将转子外圆放大，即将A加大， 冲制的冲片就很平整，转子迭好后，外圆再磨加工一次，以保证A的尺寸到规定值，并提高转子的同心度，减少转子动不平衡量，一般要求的转子可以不做动平衡，而且转子的表面质量很好。本实用新型的转子结构，工艺简单，生产效率高，磁钢不会脱落，转子外表质量好， 动态不平衡小且特别适合于采用无位置传感器的伺服驱动器。根据本实用新型，所述的扁平孔为轴对称结构，其中间的主体部分截面呈长方形， 用于放置所述的永磁体，扁平孔的两侧外翻。根据本实用新型，相邻扁平孔之间的导磁体的宽度保持一致，各相邻扁平孔之间的导磁体的宽度相同。
图1是现有技术永磁体放在转子外表面，且采用瓦形磁钢的偶数块永磁体交错粘帖在导磁体外表面的结构示意图。图2是图1的A-A向剖视图。图3是现有技术永磁体放在转子外表面，且永磁体为环形磁钢的结构示意图。图4是图3的B-B向剖视图。图5现有技术永磁体嵌在导磁体内的结构示意图。图6现有技术内嵌式永磁体且导磁体具有外凸偏心圆弧面的结构示意图。图7是本实用新型的结构示意图。图8是本实用新型导磁体的结构示意图。
具体实施方式
参照图7和图8，本实用新型的一种永磁交流伺服电机的转子，包括永磁体1和导磁体2，所述的导磁体2外表面呈圆柱体，所述的导磁体2上沿圆周向均勻开设有2P个扁平孔6，2P个永磁体1，N极和S极交错嵌置于所述的扁平孔6内，各部件的尺寸满足以下条件所述的扁平孔6两端外侧与导磁体2外表面之间的最短距离A = 0. 3mm 0. 8mm ；所述的永磁体1的宽度B = (0. 8 0. 88) X扁平孔构成的多边形的边长；所述的永磁体1的外侧与导磁体2外表面之间的距离C = O. 032 0. 036 X转子
外圆直径；相邻扁平孔6之间的导磁体的宽度E = 0. 6mm 1. Imm ； 所述永磁体1两侧边到扁平孔6的两侧边之间的距离F = O 5) XE。 所述的扁平孔6为轴对称结构，其中间的主体部分7截面呈长方形，用于放置所述的永磁体1，扁平孔6的两侧8外翻。[0033]相邻扁平孔6之间的导磁体的宽度保持一致，各相邻扁平孔6之间的导磁体的宽度相同。不同磁钢宽度B对反电势波形会产生影响，其结果如表1所示。表 1
三次谐波五次谐波七次谐波九次谐波备注B= (0.58-0.68) *扁平孔构成多边形边长00.85%0.9%0.5%B= (0.68-0.79) *扁平孔构成多边形边长00.4%0.45%0.2%B= (0.8-0.88) *扁平孔构成多边形边长00.10%0.15%0优化值B= (0.89-1.0) *扁平孔构成多边形边长00.45%0.55%0.3%B= (1.0-1.1) *扁平孑L 构成多边形边长00.95%0.95%0.55%所述永磁体1的两侧边到所述的扁平孔6的两侧边间的距离F的增大和减小就会影响磁钢宽度B的变化，从而影响磁场波形。其结果如表1所示。所述的永磁体1的外侧与导磁体2外表面之间的距离C尺寸的大小，会影响极间漏磁大小，减小主磁通值，从而影响电机出力；也会影响到电机磁场，乃至反电势波形。例如当磁钢宽度B为最佳优化尺寸时，永磁体1的外侧与导磁体2外表面之间的距离C尺寸变化会影响反电势波形。尺寸C对反电势波形影响如表2所示表 2
三次谐波五次谐波七次谐波九次谐波备注C= (0.2-0.3) *转子外圆直径00.45%0.55%0.35%C= (0.3-0.36) *转子外圆直径00.10%0.15%0优化值C= (0.38-0.48) *转子外圆直径00.35%0.80%0.25%C= (0.5-0.6) *转子外圆直径00.5%1.1%0.5% 所述的扁平孔6两端外侧与导磁体2外表面之间的最短距离A和相邻扁平孔6之间的导磁体的宽度E尺寸的最小值，受工艺限制，取最小值为本专利推荐值。大于此值会增大极间漏磁，减小主磁通值，减小电机的出力。[0042]从以上实验数据可知，本实用新型根据优化结果得出的上述几何尺寸，电机气隙磁场的三次谐波为零，五次谐波、七次谐波和九次谐波接近于零，气隙磁场的正弦性非常好。实用新型人做了详细的有限元分析，得到了准确度很高的正弦波磁场，为适应工程应用简化成上述实例。应该理解到的是上述实施例只是对本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神范围内的实用新型创造，均落入本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种永磁交流伺服电机的转子，包括永磁体(1)和导磁体O)，所述的导磁体(2)外表面呈圆柱体，所述的导磁体(2)上沿周向均勻开设有2P个扁平孔(6)，2P个永磁体(I)N 极和S极交错嵌置于所述的扁平孔(6)内，其特征在于各部件的尺寸满足以下条件所述的扁平孔(6)两端外侧与导磁体(2)外表面之间的最短距离A = 0. 3mm 0. 8mm ；所述的永磁体(1)的宽度B = (0. 8 0. 88) X扁平孔构成的多边形的边长；所述的永磁体(1)的外侧与导磁体(2)外表面之间的距离C = (0. 032 0. 036) X转子外圆直径；相邻扁平孔(6)之间的导磁体的宽度E = 0. 6mm 1. Imm ；所述永磁体两侧边到所述的扁平孔两侧边之间的距离F = O 5) XE。
2.如权利要求1所述的永磁交流伺服电机的转子，其特征在于所述的扁平孔(6)为轴对称结构，其中间的主体部分(7)截面呈长方形，用于放置所述的永磁体(1)，扁平孔(6)的两侧边⑶外翻。
3.如权利要求2所述的永磁交流伺服电机的转子，其特征在于相邻扁平孔(6)之间的导磁体的宽度保持一致，各相邻扁平孔(6)之间的导磁体的宽度相同。
专利摘要本实用新型公开了一种永磁交流伺服电机的转子，包括永磁体和导磁体，所述的导磁体外表面呈圆柱体，所述的导磁体上沿周向均匀开设有2P个扁平孔，2P个永磁体N极和S极交错嵌置于所述的扁平孔内，优化扁平孔的尺寸及与圆柱体之间的相对位置。根据优化结果得出，电机气隙磁场的三次谐波为零，五次谐波、七次谐波和九次谐波接近于零，气隙磁场的正弦性很好。此外，本实用新型工艺简单，生产效率高，磁钢不会脱落，转子的表面质量好，且特别适合于采用无位置传感器的伺服驱动器。
文档编号H02K1/27GK202034840SQ20112009070
公开日2011年11月9日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者陶志鹏 申请人:杭州德伺麦科技有限公司