一种改进的永磁同步马达的制作方法

1.本发明涉及永磁同步马达技术领域，尤其是涉及一种改进的永磁同步马达。


背景技术：

2.永磁同步马达应用广泛，在仪表、机器人、玩具等领域都有着广泛的应用，永磁同步马达的定子绕组连接电源，当定子绕组接通电源时，定子绕组产生脉动磁场，转子则受到两个不同旋转方向的旋转磁场力，因此转子的旋转方向是随机的，这也导致永磁同步马达在启动时的旋转方向是不确定的。
3.现有技术中，永磁同步马达是在一级传动齿安装有定向机构，通过定向机构的定向片单向阻挡一级传动齿旋转，确保永磁同步马达每一次启动后均朝向同一个方向旋转，一般是保持正向旋转。
4.传统的定向机构结构复杂，成本相对较高，稳定性和可靠性不高，在启动过程中迫使转子反转时会出现撞击，启动时会有噪音，定向机构易因受到撞击和磨损而损坏，这会缩短永磁同步马达的使用寿命，并且传统的定向机构需要换向时，必须更换另一型号的定向机构，无法通过反向装配进行换向，导致灵活性低，增加生产成本。
5.另一方面，永磁同步马达为解决“死点”问题，永磁同步马达的爪极在圆周方向的相对位置采用对称式设计，但是，为使永磁同步马达接通电源时对转子产生一个圆周方向的作用力，永磁同步马达将其中一个爪极的大小或面积小于其它爪极大小或面积，这必然降低爪极磁通率，即会降低永磁同步马达的转换效率，因此有必要予以改进。


技术实现要素：

6.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种改进的永磁同步马达，可靠性高，声音静谧，扭矩大，结构简单，成本低，便于更换旋转方向。
7.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种改进的永磁同步马达，包括机壳、上盖板、转子、传动齿轮组和输出轴，机壳包括底壳和上盖板，上盖板固定在底壳的上部，输出轴从上盖板伸出，输出轴传动连接传动齿轮组，机壳内固定有定子绕组，定子绕组的中部具有一转子腔室，转子旋转安装在转子腔室内，转子安装有转轴，机壳内设置有一定向传动件，转子设置有至少一转子传动块，机壳设置有用于限定定向传动件或转子在垂直方向的位移并与其抵顶配合的垂直限位组件；
8.定向传动件的下部设置有至少一与转子传动块传动配合的上传动块，转子传动块的第一侧设置有正转传动部、第二侧设置有反转传动部；
9.在定子绕组通电时对于上传动块先接触正转传动部的，正转传动部与上传动块沿圆周方向传动配合并持续保持同向旋转；
10.在定子绕组通电时对于上传动块先接触反转传动部的，上传动块和反转传动部之间具有垂直方向的位移配合。
11.进一步的技术方案中，转子具有反向旋转状态和正向旋转状态，
12.在定子绕组通电时对于上传动块先接触正转传动部的，正转传动部保持持续地抵顶上传动块，转子仅具有正向旋转状态且保持正向旋转状态；
13.在定子绕组通电时对于上传动块先接触反转传动部的，转子具有短暂的反向旋转状态和持续的正向旋转状态，反转传动部抵顶上传动块，在反转传动部抵顶上传动块时定向传动件具有向上的位移，
14.在定向传动件具有向上的位移时定向传动件抵顶垂直限位组件，
15.在定向传动件抵顶垂直限位组件时垂直限位组件对转子施加一个作用阻力。
16.进一步的技术方案中，垂直限位组件为上盖板，在定向传动件具有向上的位移时定向传动件抵顶上盖板；
17.转子具有上端面和下端面，
18.转子的上端面设置有环形的定向滑槽，定向滑槽内设置有多个沿圆周方向间隔分布的转子传动块，上传动块插设在定向滑槽内。
19.进一步的技术方案中，转子的下端面设置有环形的另一定向滑槽，定向滑槽内设置有多个沿圆周方向间隔分布的转子传动块，设置在下端面的定向滑槽内的转子传动块的第一侧设置有反转传动部、第二侧设置有正转传动部。
20.进一步的技术方案中，上传动块的上部为上传动部，上滑动块的下部为上滑动部，上滑动部的左右两侧分别由下至上向上倾斜设置有上斜面，
21.转子传动块的反转传动部具有一由上至下向下倾斜的下斜面，在反向旋转状态下上斜面与下斜面抵顶配合，转子传动块的正转传动部具有一传动直壁面，在正向旋转状态下上传动部保持持续地抵顶传动直壁面。
22.进一步的技术方案中，定向传动件的上部沿圆周方向设置有多个齿牙，输出轴的下部设置有驱动齿轮，定向传动件与传动齿轮组齿合，传动齿轮组与驱动齿轮齿合；
23.转子的中心部开设有贯穿的轴孔，转轴固定于机壳并活动地插装于轴孔或者转轴固定于轴孔并旋转安装于机壳，定向传动件的中心部开设有贯穿的安装孔，定向传动件通过安装孔套接在转轴的上部。
24.进一步的技术方案中，定向传动件与转子之间设置有弹性复位件，转子朝向弹性复位件的一侧设置有环形的安装槽，弹性复位件嵌设在安装槽内，弹性复位件的上端部抵顶定向传动件，弹性复位件的下端部抵顶转子；
25.转子传动块与相邻的上传动块之间具有一启动夹角，启动夹角的角度为0.5
°
～60
°
。
26.进一步的技术方案中，启动夹角的角度为3
°
～15
°
。
27.进一步的技术方案中，机壳内设置有多个上爪极组和多个下爪极组，上爪极组包括两个形状完全相同的上爪极，下爪极组包括两个形状完全相同的下爪极，各上爪极组和各下爪极组的形状完全相同，其中一个上爪极组的两个上爪极相对转轴非对称设置或者其中一个下爪极组的两个下爪极相对转轴非对称设置，各上爪极和各下爪极分别沿圆周方向间隔设置并插入转子腔室内，上爪极分别插设在相邻的两个下爪极之间。
28.进一步的技术方案中，底壳包括底板和从底板折弯并延伸出来的侧板，底板与侧板一体冲压成型为一体，底壳的上端面设置有一个敞开口，上盖板盖设于敞开口；
29.底壳内设置有一上轴板，上轴板安装在定子绕组与上盖板之间的位置，上轴板固
定于定子绕组的上部，上轴板的中部开设有轴板口，轴板口的内侧边缘向内侧方向折弯并向下延伸出多个上爪极，下爪极设置于底板的上部；
30.上轴板的顶面向上延伸出多个与传动齿轮组相对应的齿轮安装柱，传动齿轮组旋转安装在相应的齿轮安装柱上，上轴板的顶面的外缘还向上延伸出至少一支撑板，支撑板的上端部与上盖板连接。
31.采用上述结构后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：通过定向传动件传动连接传动齿轮组和转子，当转子正转时正转传动部保持持续地抵顶上传动块，驱动定向传动件持续正转，当转子反转时反转传动部抵顶上传动块使定向传动件向上移动直至抵顶垂直限位组件，从而阻止定向传动件旋转以改变转子的旋转方向，始终保持单向旋转；转子旋转时，正转传动部始终与上传动块保持抵压，减小摩擦，降低磨损率，提高可靠性，降低噪音，提高静谧性；通过翻转装配转子即可完成永磁同步马达的换向，无需额外生产其他规格的定向机构，增加灵活性，降低生产成本，提高生产效率。
附图说明
32.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
33.图1是本发明的结构示意图；
34.图2是本发明的分解图；
35.图3是本发明的转子正向旋转装配时的正转状态图；
36.图4是本发明的转子正向旋转装配时的反转状态图；
37.图5是本发明的转子反向旋转装配时的反转状态图；
38.图6是本发明的转子反向旋转装配时的正转状态图；
39.图7是本发明的转子的上端面的结构示意图；
40.图8是本发明的转子的下端面的结构示意图；
41.图9是本发明的定向传动件的结构示意图；
42.图10是本发明的底壳的俯视图。
43.图中：
44.11上盖板、12底壳、121底板、122侧板、13转轴、14输出轴、141驱动齿轮、15下爪极；
45.2转子、21轴孔、22转子传动块、221下斜面、222传动直壁面、23定向滑槽；
46.3定子绕组、31转子腔室；
47.4定向传动件、41安装孔、42上传动块、421上传动部、422上滑动部、423上斜面、43齿牙；
48.5弹性复位件；
49.6上轴板、61轴板口、62上爪极、63齿轮安装柱、64支撑板；
50.7传动齿轮组。
具体实施方式
51.以下仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。
52.一种改进的永磁同步马达，如图1至图10所示，包括机壳、上盖板11、转子2、传动齿轮组7和输出轴14，机壳包括底壳12和上盖板11，上盖板11固定在底壳12的上部，输出轴14
从上盖板11伸出，输出轴14传动连接传动齿轮组7，机壳内固定有定子绕组3，定子绕组3的中部具有一转子腔室31，转子2旋转安装在转子腔室31内，转子2安装有转轴13，机壳内设置有一定向传动件4，转子2设置有至少一转子传动块22，机壳设置有用于限定定向传动件4或转子2在垂直方向的位移并与其抵顶配合的垂直限位组件；定向传动件4的下部设置有至少一与转子传动块22传动配合的上传动块42，转子传动块22的第一侧设置有正转传动部、第二侧设置有反转传动部；在定子绕组3通电时对于上传动块42先接触正转传动部的，正转传动部与上传动块42沿圆周方向传动配合并持续保持同向旋转；在定子绕组3通电时对于上传动块42先接触反转传动部的，上传动块42和反转传动部之间具有垂直方向的位移配合。
53.传统的永磁同步马达的在旋转时，转子2与定向片相互摩擦，导致噪音大，磨损严重，产品寿命短，稳定性差，通过定向传动件4传动连接传动齿轮组7和转子2，当转子2正转时正转传动部保持持续地抵顶上传动块42，驱动定向传动件4持续正转，当转子2反转时反转传动部抵顶上传动块42使定向传动件4向上移动直至抵顶垂直限位组件，从而阻止定向传动件4旋转以改变转子2的旋转方向，始终保持单向旋转；转子2旋转时，正转传动部始终与上传动块42保持抵压，减小摩擦，降低磨损率，提高可靠性，降低噪音，提高静谧性。
54.具体地，转子2具有如图4所示的反向旋转状态和如图3所示的正向旋转状态，在定子绕组3通电后正向旋转时，即上传动块42优先接触正转传动部的，正转传动部保持持续地抵顶上传动块42，转子2仅具有正向旋转状态且保持正向旋转状态；正转传动部沿圆周方向旋转推动上传动块42同心旋转，从而驱动定向传动件4正向旋转。
55.在定子绕组3通电后反向旋转时，即上传动块42优先接触反转传动部的，转子2先进入反向旋转状态，反转传动部抵顶上传动块42，在反转传动部抵顶上传动块42时定向传动件4具有向上的位移，此时定向传动件4的上端部抵顶垂直限位组件，定向传动件4的下端部抵顶转子2，定向传动件4的上端部与垂直限位组件之间产生摩擦力，当摩擦力等于或大于转子2的扭力时，垂直限位组件对转子2施加一个作用阻力，使转子2从短暂的反向旋转状态进入持续的正向旋转状态，从而限定转子2的旋转方向。
56.较佳地，垂直限位组件为上盖板11，在定向传动件4具有向上的位移时定向传动件4抵顶上盖板11；垂直限位组件还可以是定向传动件4上方的其他永磁同步马达的组件，例如上盖板11与定子绕组3之间的隔板，而定向传动件4直接抵顶在上盖板11上，简化结构，降低成本。
57.转子2具有上端面和下端面，转子2的上端面设置有环形的定向滑槽23，定向滑槽23内设置有多个沿圆周方向间隔分布的转子传动块22，上传动块42插设在定向滑槽23内。上传动块42插入定向滑槽23内，定向滑槽23充当了上传动块42的轨道，减小定向传动件4向上位移时产生的晃动，提高其稳定性。
58.具体地，转子2的下端面设置有环形的另一定向滑槽23，定向滑槽23内设置有多个沿圆周方向间隔分布的转子传动块22，设置在下端面的定向滑槽23内的转子传动块22的第一侧设置有反转传动部、第二侧设置有正转传动部。设置在上端面的转子传动块22的正转传动部和反转传动部与设置在下端面的转子传动块22的正转传动部和反转传动部相反。
59.对于永磁同步马达在接通电源启动时的旋转方向，永磁同步马达一般是在接通电源后保持沿顺时针方向旋转，即正向旋转，当然，根据产品的不同需求，永磁同步马达也可以根据客户要求设置成在接通电源后保持沿逆时针方向旋转，即反向旋转，而传统的永磁
同步马达在改变其旋转方向时需要更换不同型号规格的定向机构，而本发明的转子2的装配方式有两种，如图3和4所示转子2为正向旋转装配，如图5和图6所示，转子2为反向旋转装配，当转子2正向旋转装配时，转子2的上端面朝向定向传动件4的一侧，当转子2反向旋转装配时，转子2的下端面朝向定向传动件4的一侧，在生产装配时，通过翻转装配转子2即可完成转换永磁同步马达的旋转方向，提高生产效率，降低生产成本。
60.在转子2反向旋转装配时：
61.在定子绕组3通电后反向旋转时，即上传动块42优先接触反转传动部的，反转传动部保持持续地抵顶上传动块42，转子2仅具有反向旋转状态且保持反向旋转状态；反转传动部沿圆周方向旋转推动上传动块42同心旋转，从而驱动定向传动件4反向旋转。
62.在定子绕组3通电后正向旋转时，即上传动块42优先接触正转传动部的，转子2先进入正向旋转状态，正转传动部抵顶上传动块42，在正转传动部抵顶上传动块42时定向传动件4具有向上的位移，此时定向传动件4的上端部抵顶垂直限位组件，定向传动件4的下端部抵顶转子2，定向传动件4的上端部与垂直限位组件之间产生摩擦力，当摩擦力等于或大于转子2的扭力时，垂直限位组件对转子2施加一个作用阻力，使转子2从短暂的正向旋转状态进入持续的反向旋转状态。
63.具体地，上传动块42的上部为上传动部421，上滑动块的下部为上滑动部422，上滑动部422的左右两侧分别由下至上向上倾斜设置有上斜面423，转子传动块22的反转传动部具有一由上至下向下倾斜的下斜面221，如图4和图6所示，在反向旋转状态下上斜面423与下斜面221抵顶配合，在转子2反向旋转下定向传动件4沿着下斜面221向上移动，直至与上盖板11抵顶配合，使转子2停转并改变旋转方向。转子传动块22的正转传动部具有一传动直壁面222，如图3和图5所示，在正向旋转状态下上传动部421保持持续地抵顶传动直壁面222，上传动部421的左右两侧同样为直壁面，两个直壁面抵顶后不具备垂直方向的位移配合，从而使定向传动件4与上盖板11之间轻触或间隙配合，上盖板11不对转子2施加阻力，从而确保转子2持续保持正向旋转状态。
64.具体地，定向传动件4的上部沿圆周方向设置有多个齿牙43，输出轴14的下部设置有驱动齿轮141，定向传动件4与传动齿轮组7齿合，传动齿轮组7与驱动齿轮141齿合；齿牙43的长度大于与之齿合的传动齿轮组7的齿轮厚度，在定向传动件4沿垂直方向位移时，定向传动件4始终保持与传动齿轮组7齿合。
65.转子2的中心部开设有贯穿的轴孔21，定向传动件4的中心部开设有贯穿的安装孔41，定向传动件4通过安装孔41套接在转轴13的上部；
66.转轴13有如下安装方式：
67.转轴13固定于机壳并活动地插装于轴孔21；转子2与转轴13为旋转配合关系；
68.转轴13固定于轴孔21并旋转安装于机壳，转轴13与转子2为固定关系，通过转轴13同转子2同步旋转；
69.转轴13还可以旋转安装于机壳并活动地插装于轴孔21，转轴13与机壳和转子2同为旋转配合关系。
70.具体地，定向传动件4与转子2之间设置有弹性复位件5，弹性复位件5采用伸缩弹簧，转子2朝向弹性复位件5的一侧设置有环形的安装槽，弹性复位件5嵌设在安装槽内，弹性复位件5的上端部抵顶定向传动件4，弹性复位件5的下端部抵顶转子2。弹性复位件5对定
向传动件4起到弹性支撑作用，减缓定向传动件4撞击上盖板11的力度，提高静谧性和稳定性，同时缩短转子2处于反向旋转状态的时间，提高永磁同步马达的启动速度。较佳地，安装槽内填充润滑油，进一步提高静谧性。
71.具体地，转子传动块22与相邻的上传动块42之间具有一启动夹角，启动夹角的角度为0.5
°
～60
°
。当转子2从反向旋转状态进入正向旋转状态时，转子2所需要旋转的角度为启动夹角，通过增加转子传动块22和上传动块42的数量和宽度缩小启动夹角，如图7所示，在定向滑槽23内设置两个转子传动块22，缩小了50％的启动夹角；如图8所示，在定向滑槽23内设置四个转子传动块22，缩小了75％的启动夹角。较佳地，启动夹角的角度为3
°
～15
°
。
72.具体地，机壳内设置有多个上爪极组和多个下爪极组，上爪极组包括两个形状完全相同的上爪极62，下爪极组包括两个形状完全相同的下爪极15，各上爪极组和各下爪极组的形状完全相同，其中一个上爪极组的两个上爪极62相对转轴13非对称设置或者其中一个下爪极组的两个下爪极15相对转轴13非对称设置，如图10所示，非对称设置的下爪极组中的第一个下爪极15沿圆周方向偏离第二个下爪极15的对称位置设定的角度。各上爪极62和各下爪极15分别沿圆周方向间隔设置并插入转子腔室31内，上爪极62分别插设在相邻的两个下爪极15之间。传统的永磁同步马达为解决“死点”问题，通过缩小其中一个爪极的大小或面积，改变此处的爪极磁通率，从而使转子2避免出现“死点”现象，但改变了爪极的大小或面积后，势必有一个或多个爪极小于其他爪极，导致整体的爪极磁通率下降，降低了永磁同步马达的转换效率，而本发明通过一组非对称设置的上爪极组或下爪极组，使转子2受到的旋转力不均匀，从而防止“死点”现象的发生，因爪极的大小或面积并未发生改变，所以爪极磁通率没有下降，使永磁同步马达保持较高的转换效率，保证其扭矩。
73.具体地，底壳12包括底板121和从底板121折弯并延伸出来的侧板122，底板121与侧板122一体冲压成型为一体，底壳12的上端面设置有一个敞开口，上盖板11盖设于敞开口；底壳12内设置有一上轴板6，上轴板6安装在定子绕组3与上盖板11之间的位置，上轴板6固定于定子绕组3的上部，上轴板6的中部开设有轴板口61，轴板口61的内侧边缘向内侧方向折弯并向下延伸出多个上爪极62，下爪极15设置于底板121的上部；上轴板6的顶面向上延伸出多个与传动齿轮组7相对应的齿轮安装柱63，传动齿轮组7旋转安装在相应的齿轮安装柱63上，上轴板6的顶面的外缘还向上延伸出至少一支撑板64，支撑板64的上端部与上盖板11连接。支撑板64的上端部设置有插接部，相应的上盖板11开设有插接孔，插接部插入插接孔内起到定位和固定作用。
74.以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。