磁环、转子以及电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种磁环、转子以及电机。

背景技术：

齿槽转矩是电机绕组不通电时，由于电机的定子与转子之间的磁拉力而产生的转矩。齿槽转矩是电机的重要参数，其数值越小，电机的控制精度越高，因此电机对齿槽转矩的要求较高。例如，伺服电机的控制精度高、性能好，对齿槽转矩的要求更高。

为了降低电机的齿槽转矩，现有技术中有一种在电机内设置磁环的技术方案，但是电机的齿槽转矩仍然较高。

技术实现要素：

本发明提供一种磁环、转子以及电机，以解决现有技术中的电机的齿槽转矩过高的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种磁环，包括：第一环体，第一环体为环状结构，第一环体包括第一磁件，第一磁件具有磁性；第二环体，第二环体为环状结构，第二环体的端部与第一环体的端部相接触，第二环体包括第二磁件，第二磁件具有磁性，第二磁件与第一磁件之间具有夹角。

进一步地，第一环体包括多个第一磁件，多个第一磁件沿第一环体的圆周方向顺次连接，第二环体包括多个第二磁件，多个第二磁件沿第二环体的圆周方向顺次连接，多个第二磁件与多个第一磁件一一对应设置，对应设置的第二磁件与第一磁件呈v型。

进一步地，第一磁件具有第一侧面，相邻两个第一磁件通过第一侧面配合连接，第一侧面与第一环体的轴线之间具有第一夹角。

进一步地，第一夹角的值为α，α的取值范围为：0°＜α≤360°/z，其中z为定子的齿槽的个数。

进一步地，α的值为180°/z。

进一步地，相邻两个第一磁件的磁性相反，和/或，对应设置的第一磁件与第二磁件的磁性相同。

进一步地，第一环体为一体式结构。

进一步地，第一环体与第二环体具有接触面，第一环体与第二环体相对于接触面对称。

进一步地，第一磁环为多个，第二磁环为多个，多个第一磁环与多个第二磁环交替设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种转子，包括磁环和转轴，磁环设置在转轴上，其中，磁环为上述提供的磁环。

进一步地，转轴包括阶梯设置的第一轴段和第二轴段，第一轴段的直径小于第二轴段的直径，磁环套设在第一轴段上，磁环的端面与第二轴段的端面抵接。

根据本发明的又一方面，提供了一种电机，包括定子和转子，转子设置在定子内，其中，转子为上述提供的转子。

应用本发明的技术方案，在磁环中设置相互接触的第一环体和第二环体，并且第一环体包括具有磁性的第一磁件，第二环体包括具有磁性的第二磁件，第二磁件与第一磁件之间具有夹角。将带有该磁环的转子设置在定子中后，由于第二磁件与第一磁件之间具有夹角，第二磁件与定子之间产生的磁拉力的方向与第一磁件与定子之间产生的磁拉力的方向不同，这样不同方向的磁拉力可以抵消或部分抵消，从而减小定子与转子之间的作用力，进而可以减小电机的齿槽转矩。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明提供的转子的结构示意图；

图2示出了图1中的转子的轴向剖视图；

图3示出了磁环中的第一环体的结构示意图；

图4示出了图1中的转子的径向剖视图；

图5示出了本发明提供的转子的另一结构示意图；

图6示出了图5中的转子的轴向剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、第一环体；11、第一磁件；20、第二环体；21、第二磁件；30、转轴；31、第一轴段；32、第二轴段。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图6所示，本发明的实施例提供了一种磁环，该磁环包括第一环体10和第二环体20。其中，第一环体10为环状结构，第一环体10包括第一磁件11，第一磁件11具有磁性。第二环体20为环状结构，第二环体20的端部与第一环体10的端部相接触，第二环体20包括第二磁件21，第二磁件21具有磁性，并且第二磁件21与第一磁件11之间具有夹角。

应用本实施例的技术方案，在磁环中设置相互接触的第一环体10和第二环体20，并且第一环体10包括具有磁性的第一磁件11，第二环体20包括具有磁性的第二磁件21，第二磁件21与第一磁件11之间具有夹角。将带有该磁环的转子设置在定子中后，由于第二磁件21与第一磁件11之间具有夹角，第二磁件21与定子之间产生的磁拉力的方向与第一磁件11与定子之间产生的磁拉力的方向不同，这样不同方向的磁拉力可以抵消或部分抵消，从而减小定子与转子之间的作用力，进而可以减小电机的齿槽转矩。

通过本实施例的技术方案，可以减小电机的齿槽转矩，从而提高电机的控制精度，而且还可以减小电机的转矩波动，从而可以降低电机的振动和噪声，提高电机性能。将磁环设置为第一环体10和第二环体20还能够便于磁环与转子的转轴的装配，从而提高装配精度，降低生产成本。

具体地，第一环体10包括多个第一磁件11，多个第一磁件11沿第一环体10的圆周方向顺次连接，第二环体20包括多个第二磁件21，多个第二磁件21沿第二环体20的圆周方向顺次连接，多个第二磁件21与多个第一磁件11一一对应设置，对应设置的第二磁件21与第一磁件11呈v型。通过设置多个第一磁件11和多个第二磁件21，并且将多个第二磁件21与多个第一磁件11一一对应设置，这样能够在圆周方向具有多对相互配合的第二磁件21与第一磁件11，从而在磁环圆周方向的不同位置上产生的磁拉力可以抵消或部分抵消，从而使转子与定子的受力均匀，减小电机的齿槽转矩。

如图3所示，第一磁件11具有第一侧面，相邻两个第一磁件11通过第一侧面配合连接，第一侧面与第一环体10的轴线之间具有第一夹角。采用此种方案可将第一磁件11倾斜设置在第一环体10上，以便于第一磁件11与第二磁件21之间产生夹角。从而使第一磁件11产生的磁拉力与第二磁件21产生的磁拉力抵消。而且，第一磁件11具有两个第一侧面，两个第一侧面相互平行，如此设置可使多个第一磁件11具有相同的结构，从而便于第一环体10的制造和充磁。而且还能够使第一环体10在圆周方向上受力均匀，从而可以进一步减小电机的齿槽转矩。

如图3所示，第一夹角的值为α，并且α的取值范围为0°＜α≤360°/z，其中z为定子的齿槽的个数。将α的值设置在此范围内，有利于减小电机的齿槽转矩。

优选地，在本实施例中可以将α的值设置为180°/z，这样可以更好地起到降低齿槽转矩的效果。

相应地，第二磁件21具有第二侧面，相邻两个第二磁件21通过第二侧面配合连接，第二侧面与第一环体10的轴线之间具有第一夹角。采用此种方案可将第二磁件21倾斜设置在第一环体10上，以便于第二磁件21与第一磁件11之间产生夹角。从而使第二磁件21产生的磁拉力与第一磁件11产生的磁拉力抵消。而且，第二磁件21具有两个第二侧面，两个第二侧面相互平行，如此设置可使多个第二磁件21具有相同的结构，从而便于第二环体20的制造和充磁。而且还能够使第二环体20在圆周方向上受力均匀，从而可以进一步减小电机的齿槽转矩。

如图3所示，在本实施例中，相邻两个第一磁件11的磁性相反，例如图中交替设置的n极与s极，这样可以提高电机的性能。在本实施例中，对应设置的第一磁件11与第二磁件21的磁性相同，如此设置，有利于使第一磁件11与定子之间产生的作用力和第二磁件21与定子之间产生的作用力相互抵消或部分抵消，从而减小电机的齿槽转矩。

在本实施例中，可以将第一环体10设置为一体式结构，这样能够便于第一环体10的制造，从而降低磁环的成本。而且，将第一环体10设置为一体式结构，能够使第一环体10的材质更加均匀，从而提高产品的合格率与性能。

相应地，可以将第二环体20设置为一体式结构，这样能够便于第二环体20的制造，从而降低磁环的成本。而且，将第二环体20设置为一体式结构，能够使第二环体20的材质更加均匀，从而提高产品的合格率与性能。

在本实施例中，第一环体10与第二环体20具有接触面，第一环体10与第二环体20相对于接触面对称。如此设置，一方面可以便于磁环的制造，另一方面可以使第一环体10上受到的磁拉力与第二环体20上受到的磁拉力更好地抵消，从而可以减小齿槽转矩，提高电机的性能。

如图5所示，可以将第一磁环设置为多个，第二磁环也设置为多个，多个第一磁环与多个第二磁环交替设置。如此设置，一方面能够便于磁环的制造，从而可以降低装置的制造成本，另一方面能够进一步降低电机的齿槽转矩，提升电机的性能。

如图1至图6所示，本发明的另一实施例提供了一种转子，转子包括磁环和转轴30，磁环设置在转轴30上，其中，磁环为上述实施例提供的磁环。

应用本实施例的技术方案，在磁环中设置相互接触的第一环体10和第二环体20，并且第一环体10包括具有磁性的第一磁件11，第二环体20包括具有磁性的第二磁件21，第二磁件21与第一磁件11之间具有夹角。将该转子设置在定子中后，由于第二磁件21与第一磁件11之间具有夹角，第二磁件21与定子之间产生的磁拉力的方向与第一磁件11与定子之间产生的磁拉力的方向不同，这样不同方向的磁拉力可以抵消或部分抵消，从而减小定子与转子之间的作用力，进而可以减小电机的齿槽转矩，从而提高电机的控制精度。

而且，将磁环套设在转轴30上，同心效果好，可以使圆周方向上不同位置的受力比较均匀，从而可以减小单侧的磁拉力，降低齿槽转矩并提高电机的控制精度。在本实施例中，可以先给磁环充磁，然后装配到转轴30上，还可以先将磁环装配到转轴30上然后充磁。第一磁件11可以为单独设置的磁性件，也可以为在第一环体10上充磁后形成的磁性区域。相应地，第二磁件21可以为单独设置的磁性件，也可以为在第二环体20上充磁后形成的磁性区域。

如图2和图6所示，转轴30包括阶梯设置的第一轴段31和第二轴段32，其中，第一轴段31的直径小于第二轴段32的直径，磁环套设在第一轴段31上，磁环的端面与第二轴段32的端面抵接。如此设置可便于磁环在转轴30上的安装和定位。

在本实施例中，磁环与第一轴段31之间具有间隙，这样便于将磁环穿到第一轴段31上，磁环与第一轴段31可通过胶粘的方式实现可靠连接。例如，可在磁环与第一轴段31之间采用性能良好的厌氧胶并喷涂催化剂粘接固化，从而提高连接强度。磁环的材料可采用磁能积较大的永磁材料，如钕铁硼，其成型方式可采用对顶辐射成型，这样可使磁环材料一致性得到进一步提升。转轴30的材料为软磁材料，如45号钢，软磁材料可被外磁场磁化，但去掉外磁场后基本无磁性，因此可以保证磁环更紧密的贴附在转轴30的表面。在本实施例中，可以将磁环的轴向长度与第一轴段31的轴向长度设置为相同的值，以使两者更好地匹配。

本发明的又一实施例提供了一种电机，电机包括定子和转子，转子设置在定子内，其中，转子为上述提供的转子。在本实施例中，由于第二磁件21与第一磁件11之间具有夹角，第二磁件21与定子之间产生的磁拉力的方向与第一磁件11与定子之间产生的磁拉力的方向不同，这样不同方向的磁拉力可以抵消或部分抵消，从而减小定子与转子之间的作用力，进而可以减小电机的齿槽转矩，从而提高电机的控制精度。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。