一种电机的制作方法

1.本实用新型涉及机械驱动机构领域，更具体地涉及一种电机。


背景技术：

2.一般旋转电机均由定子、转子组成，定、转子之间必然有一定的气隙，各种类型电机的气隙根据不同的需求而设计。气隙是电磁能与机械能转换的关键，其绝对值与变化值对电机性能有很大的影响。
3.一些精确控制场合需求的电机，比如伺服电机，对性能及控制精度的要求较高。气隙的变化会影响其反电势、负载电流、电感等参数。反电势、负载电流变化，会进一步影响其损耗及绕组温升。而电感会直接影响其与驱动器的匹配，使原本驱动器输入的控制参数与电机不匹配。
4.例如永磁电机运行时，不免会发热，定、转子结构受热膨胀，使得结构相对尺寸发生变化。内转子永磁电机，定子内径＝转子外径+气隙。定子铁芯、转子铁芯材料一般相同，热膨胀系数也相同。而使用的钕铁硼磁瓦或其他材料的磁瓦，材料属性及膨胀系数则与铁芯相差较大。例如硅钢片热膨胀系数典型值可取
5.11.6x10-6m/k，钕铁硼磁瓦热膨胀系数取典型值6.8x10-6m/k。可知磁瓦膨胀系数小于铁芯膨胀系数，且定子铁芯内径尺寸更大，膨胀量也更高，即当电机带负载运行时，温度上升后，定子内径膨胀量大于转子外径膨胀量，其气隙将增大。反电势将降低，额定电流增加，效率下降。电感发生变化，控制参数匹配性下降，控制精度降低。


技术实现要素：

6.本实用新型实施例公开的技术方案中，提出了一种电机，包括定子、转子及气隙保持结构块，
7.转子可相对定子转动且转子和定子间具有一定转动气隙；
8.气隙保持结构块设置于定子和转子之间，用于使定子和转子之间的气隙大小在不同负载温升状态下保持在预设范围内。
9.在上述的技术方案中，气隙保持结构块用于使转子和定子之间的气隙大小在不同的负载温升状态下保持不变。
10.在上述的技术方案中，转子上还包括磁瓦，气隙保持结构块设置在转子铁芯和磁瓦之间。
11.在上述的技术方案中，磁瓦设置在转子铁芯的外周或内周上；
12.当转子同轴设置于定子内部时，磁瓦设置在转子铁芯的外周；
13.当转子同轴设置于定子外部时，磁瓦设置在转子铁芯的内周。
14.在上述的技术方案中，当转子同轴设置于定子内部时，气隙保持结构块固定设置于转子的外周壁上并于磁瓦固定连接；
15.当转子同轴设置于定子外部时，气隙保持结构块固定设置于转子的内周壁上并于
磁瓦固定连接。
16.在上述的技术方案中，气隙保持结构块的厚度基于：
17.转子和定子间的距离、磁瓦的厚度值、定子的热膨胀系数、磁瓦的热膨胀系数、气隙保持结构块的热膨胀系数确定。
18.在上述的技术方案中，气隙保持结构块的厚度d满足公式d＝[c(a-b)+ba]/(d-a)，其中：
[0019]
b为气隙值，即从磁瓦到定子之间的最短的距离；
[0020]
c为磁瓦的厚度值；
[0021]
a为定子的热膨胀系数；
[0022]
b为磁瓦的热膨胀系数；
[0023]
d为气隙保持结构块的材料热膨胀系数；
[0024]
气隙保持结构块的厚度d为气隙保持结构块在转子径向上的尺寸。
[0025]
在上述的技术方案中，气隙保持结构块的厚度d由公式a＝b+c+d+e和a(1+ka)＝b+c(1+kb)+d(1+kd)+e(1+ka)推到得出，其中：
[0026]
a为定子的内径；
[0027]
e为转子的旋转中心到气隙保持结构块的最短距离；
[0028]
k为电机的温升值。
[0029]
在上述的技术方案中，气隙保持结构块的膨胀系数可基于定子所使用的永磁体膨胀系数和转子铁芯的膨胀系数确定。
[0030]
在上述的技术方案中，若定子所使用的永磁体膨胀系数小于转子铁芯的膨胀系数，则气隙保持结构块的材料膨胀系数大于转子铁芯的膨胀系数；
[0031]
若定子所使用的永磁体膨胀系数大于转子铁芯的膨胀系数，则气隙保持结构块的材料膨胀系数小于永磁体的的膨胀系数。
[0032]
在上述的技术方案中，气隙保持结构块的材质为pet材质。
[0033]
在上述的技术方案中，气隙保持结构块的热膨胀系数为60*10-6/k，永磁体的膨胀系数为11.6*10-6/k，转子铁芯的膨胀系数为11.6*10-6/k。
[0034]
在上述的技术方案中，电机为伺服电机。
[0035]
采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下
[0036]
有益效果：
[0037]
一、本实用新型通过在转子和定子之间巧妙地设计气隙保持结构块，可使电机在负载运行中，由于温度的升高引起的各部分热膨胀时，也能确保转子和定子之间的气隙保持在预设的范围之内，保证了电机在温升状态下稳定的电磁性能，提高了电机的工作效率及控制精度。
[0038]
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
附图说明
[0039]
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图进行简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图。
[0040]
图1为本实用新型实施例的电机的结构示意图；
[0041]
图2为标示本实用新型实施例的电机的各组成部件之间间距的示意图。
[0042]
图1-2中：1-转子，2-定子，3-气隙保持结构块，4-磁瓦。
具体实施方式
[0043]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0044]
在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
[0045]
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0046]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素
[0047]
目前现有的电机带负载后温度升高，结构受热膨胀导致气隙变大，影响电机电流、效率及与控制器的匹配性，降低了电机效率及控制精度。本实用新型通过在转子和定子之间设置气隙保持结构块可使电机的气隙(即转子和定子间的气隙)在各种负载温升状态下可保持与常温时相同的气隙，从而保证电机在各温升状态下都可实现稳定的电磁性能。
[0048]
为进一步阐述本实用新型中的技术方案，现结合图1-图2所示，提供了如下具体实施例。
[0049]
实施例1。
[0050]
本实用新型实施例中提供了一种如图1所示的电机，其包括定子2、转子1及气隙保持结构块3。其中，转子1可相对定子2转动且转子1和定子具有一定转动间隙，具体的，上述所提到的气隙保持结构块3设置在转子1和定子2之间，气隙保持结构块3被配置为使转子1和定子2之间的气隙大小在不同的负载温升状态下保持在预设范围内。
[0051]
本实用新型实施例中通过在转子1和定子2之间巧妙地设计气隙保持结构块3，可使电机在负载运行中，由于温度的升高引起的各部分热膨胀时，也能确保转子1和定子2之间的气隙保持在预设的范围之内，保证了电机在温升状态下稳定的电磁性能，提高了电机的效率及控制精度。
[0052]
优选的，上述所提到的气隙保持结构块3用于使转子1和定子3之间的气隙大小在
不同的负载温升状态下保持不变。从而使电机气隙在各种负载温升状态下可保持与常温时相同的气隙，并保证各温升状态下稳定的电磁性能。
[0053]
值得说明的是，如图1所示，上述所提到的电机转子1上还包括由磁瓦4，其中，气隙保持结构块3设置在转子铁芯和磁瓦4之间。
[0054]
具体的，磁瓦4设置在转子铁芯的外周或者内周上，磁瓦4通过粘接的方式，粘接在转子铁芯的表面，或通过其他的固定方式将磁瓦4固定再转子铁芯的外周或内周上，在本技术实施例中，不对磁瓦4的固定方式进行限定。值得说明的是，当转子1同轴设置于定子2内部时，磁瓦4设置在转子铁芯的外周，此时的电机为内转子电机，内转子电机是转子1主轴一起旋转，电机机座固定，用外壳做定子，内部和主轴做转子。内转子电机如图1所示。
[0055]
当转子1同轴设置于定子2外部时，磁瓦4设置在转子铁芯的内周，此时的电机为外转子电机，当电机为外转子电机时，此时是电机的转子随之电机外壳一起旋转，电机主轴固定，外壳做转子，内部和主轴做定子。值得说明的是，无论电机是内转子电机还是外转子电机，在本技术的实施例中，气隙保持结构块3均能够使转子和定子之间的气隙保持不变或者保持在预设范围内，在本实施例中不对电机的具体形式进行限定。
[0056]
进一步的，如图1所示，当转子1同轴设置于定子2内部时，即此时的电机为内转子电机，此时的气隙保持结构块3固定设置于转子2的外周壁上并于磁瓦4固定连接；
[0057]
当转子同轴设置于定子外部时，即此时的电机为外转子电机(图中未示出)，气隙保持结构块3固定设置于转子1的内周壁上并于磁瓦4固定连接。
[0058]
需要说明的是，为了使本实用新型实施例中的气隙保持结构块3具有上述的气隙保持功能，需要对气隙保持结构块3的厚度进行设定：在本技术实施例中气隙保持结构块3的厚度是基于以下参数进行设定的：
[0059]
其参数分别为：转子1和定子2间的距离、磁瓦4的厚度值、定子2的热膨胀系数、磁瓦4的热膨胀系数、气隙保持结构块3的热膨胀系数确定。
[0060]
其中，气隙保持结构块的厚度d满足以下公式d＝[c(a-b)+ba]/(d-a)，其中：
[0061]
b为气隙值，即从磁瓦到定子之间的最短的距离；
[0062]
c为磁瓦的厚度值；
[0063]
a为定子的热膨胀系数；
[0064]
b为磁瓦的热膨胀系数；
[0065]
d为气隙保持结构块的材料热膨胀系数；
[0066]
需要说明的是，气隙保持结构块的厚度d为气隙保持结构块在转子径向上的尺寸。
[0067]
还需要说明的是，气隙保持结构块3的厚度公式d是由以下公式a＝b+c+d+e和a(1+ka)＝b+c(1+kb)+d(1+kd)+e(1+ka)推到得出，其中：
[0068]
a为定子的内径；
[0069]
e为转子的旋转中心到所述气隙保持结构块的最短距离；
[0070]
k为电机的温升值。
[0071]
由上述推到公式可知，气隙保持结构块3的材料尺寸、厚度与电机的温升k无关，可适用与各负载工况下。气隙保持结构块的材料厚度仅与磁瓦厚度c，气隙值b(即从磁瓦到定子之间的最短的距离)，定子铁芯热膨胀系数a，磁瓦热膨胀系数b，本实用新型设计结构材料热膨胀系数d有关。
[0072]
值得说明的是，上述所提到的气隙保持结构块3的膨胀系数可基于定子2所使用的永磁体膨胀系数和转子1铁芯的膨胀系数确定。
[0073]
具体的，若定子2所使用的永磁体膨胀系数小于转子铁芯的膨胀系数，则气隙保持结构块3的材料膨胀系数大于转子铁芯的膨胀系数；
[0074]
若定子2所使用的永磁体膨胀系数大于转子铁芯的膨胀系数，则气隙保持结构块2的材料膨胀系数小于永磁体的的膨胀系数。
[0075]
再具体的，若气隙保持结构块3的材料为pet材料时，那么此时代入该pet材料的膨胀系数与定子本体结构尺寸及膨胀系数即可计算得到其厚度。若选取其他材料，则代入其材料膨胀系数等参数即可。
[0076]
再具体的，当气隙保持结构块的热膨胀系数为60*10-6/k时，可将永磁体的膨胀系数设置为11.6*10-6/k，将转子铁芯的膨胀系数为11.6*10-6/k。
[0077]
在本技术的一个实施例中，上述所提到的电机可为伺服电机。
[0078]
下面以电机为伺服电机为例进行具体说明：
[0079]
在对本技术实施例中的伺服电机进行说明之前，对传动的电机结构进行简单的介绍：传统的电机从外向内的结构依次为：外圆部分为定子，定转子间具有一定的气隙；转子表面粘贴有磁瓦，磁瓦具有一定的厚度；磁瓦粘贴在转子铁芯上。最中间部分为转轴。
[0080]
假设物体原尺寸为x1，温度升高δt使其受热膨胀时，其尺寸变为x2，且x2＝x1(1+λδt)。
[0081]
而在本实用新型的实施例中，如图1所示，在转子铁芯、磁瓦4之间增加了一种特殊材料的气隙保持结构块3，其可以为pet等类型的塑料，并可以通过粘接的方式，粘接在转子铁芯的表面。之后再将转子1的磁瓦4粘贴到此塑料结构的表面。整体保持磁瓦4的位置与原有电机的位置相同。
[0082]
而通过上述描述可知，气隙保持结构块3的尺寸厚度与电机的温升k并无关系，因此，可适用与各负载工况下，即可使电机的气隙(转子1和定子2之间的距离)在各种负载温升状态下都可保持与常温时相同的气隙或使气隙保持在预设的范围内，从而保证了电机在不同的温升状态下都可保持稳定的电磁性能，提高电机的整体工作效率及控制精度。
[0083]
以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型方案的范围内。