CN102403864B - 一种适合批量生产的永磁电机及其磁极定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及永磁电机，具体公开了一种适合批量生产的永磁电机及其磁极定位方法，适合批量生产的永磁电机，包括转轴、转子冲片、旋变转子、旋变定子、端盖、定子冲片、轴承装配和机座等，转子铁芯与转轴之间、旋变转子与转轴之间、旋变定子与端盖之间、旋变定子侧的端盖与机座之间、定子铁芯与机座之间设置有键槽，键槽中设有键，本发明极大程度上简化了批量生产的产品的调试、保管及维护流程，节约了成本。
Description
技术领域
本发明涉及永磁电机，具体是一种适合批量生产的永磁电机及其磁极定位方法。
背景技术
永磁电机必须实时确定转子的位置才能进行有效控制，因此永磁电机需向控制系统提供转子位置信号。永磁电动机常采用结构简单、可靠性高的分体式正余弦旋转变压器作为位置传感器。
分体式的正余弦旋转变压器(以下简称旋变)由定、转子两部分组成，旋变的转子和定子需分别安装在电动机的转动部位和静止部位。当旋变转子磁极轴线正交于其定子余弦绕组轴线时，定义为旋变的绝对电气零位。当电机转子带动旋变转子旋转，转轴在0°～360°的任意位置时，通过比较旋变定子的正、余弦信号和励磁信号，可通过判断转轴在相对绝对零位的第几象限和相对绝对零位的角度，得到电机转轴的准确位置。
实际上因为制造工艺偏差，旋变转子磁极轴线与其定子余弦绕组轴线存在一定的角度θ；同时永磁电机的转子d轴与电机定子A相轴线之间存在夹角α，θ和α的存在将导致电机转子定位偏差，称为零位误差。因此永磁电机采用旋变做为位置传感器进行电机控制前，控制系统需先找出零位误差值，并在控制程序中进行修正(以下简称调零)，才能保证精确控制。
目前永磁电机通常的设计制造方法，定、转子磁极在圆周方向的相对位置是随意的，每台电机的转子d轴与电机定子A相轴线之间的夹角α都不一样，这样控制系统在调零时，每台电机需修正的值不同，导致与电机配套的控制器的程序每台都不一样。对于批量生产的永磁电机来说，这就意味着电机与控制器之间具有单台唯一性，不可互换，给调试、使用及维护带来极大的不便，同时也将大大增加管理和维护成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种适合批量生产的永磁电机及其磁极定位方法，解决永磁电机采用分体式旋变作为电机的位置信号传感器时，单台永磁电机与控制器之间具有唯一匹配性，批量生产的永磁电机与控制器不能互换的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种适合批量生产的永磁电机，包括转轴、转子冲片、旋变转子、旋变定子、端盖、定子冲片、轴承装配和机座，转子冲片叠压在一起组成空心圆柱体形状的转子铁芯，定子冲片叠压在一起组成空心圆柱体形状的定子铁芯，转子铁芯和定子铁芯内部设置有磁体槽，转子铁芯和定子铁芯两端设有端盖，转子铁芯、轴承装配和旋变转子套接在转轴上，端盖的一端套接在轴承装配上，端盖的另一端固定在机座上，定子铁芯固定在机座上，转子铁芯一端的端盖上固定有旋变定子，旋变转子与转轴套接处设有挡圈，转子铁芯与转轴之间、旋变转子与转轴之间、旋变定子与端盖之间、旋变定子侧的端盖与机座之间、定子铁芯与机座之间设置有键槽，键槽中设有键。
转子铁芯与转轴之间的键槽设在转子铁芯内径上。
定子铁芯与机座之间的键槽设在定子铁芯外径上。
一种适合批量生产的永磁电机磁极定位方法，该方法为：
1)在旋变定子铁芯任一定子槽对应的外圆上开一键槽，将此定子槽规定为旋变定子余弦绕组下线第一槽，旋变定子侧的端盖与机座之间的键与端盖上键槽位置唯一对应，此时，旋变定子余弦绕组的磁极中心与端盖上的键槽中心唯一对应；在电机的定子铁芯任一定子槽对应的外圆上开一键槽，将此定子槽规定为电机定子A相绕组下线第一槽，定子铁芯与机座之间的键与机座上键槽位置唯一对应，此时，电机定子A相绕组的磁极中心与机座上的键槽中心唯一对应；
2)电机定子A相绕组中心通过定子铁芯与机座之间的键与机座定位，旋变定子余弦绕组的磁极中心通过旋变定子侧的端盖与机座之间的键与端盖定位，此时电机机座与端盖通过旋变定子与端盖之间的键进行周向定位，保证批量生产的每台电机定子A相绕组中心与旋变定子余弦绕组的磁极中心相对位置固定；
3)分别在转轴上固定旋变转子铁芯和电机机转子铁芯的位置开两段键槽，在旋变转子和电机转子的铁芯上开设键槽，键槽的位置与各自的转子磁极中心对应，通过转子铁芯与转轴之间的键和旋变转子与转轴之间的键使电机的转子磁极中心和旋变转子的磁极中心相对位置固定；
4)规定所有键和键槽之间的定位尺寸公差带，使得永磁电机组装后，θ+α的累积偏差在控制系统要求的精度范围内，其中θ为旋变转子磁极轴线与其定子余弦绕组轴线之间的角度，α为永磁电机的转子轴与电机定子A相轴线之间的夹角。
本发明所设计的定位方法，使组装完成的永磁电机的定子A相绕组轴线与旋变定子余弦绕组轴线、转子的磁极轴线与旋变转子磁极轴线在圆周方向上的位置相对固定，并且组装造成的累积偏差在控制系统要求的精度范围之内，使控制系统可以采用同一套程序控制批量生产的同型号的永磁电机，从而使同型号永磁电机控制系统中的任一台控制器都能与任一台永磁电机匹配，实现电机与控制器间互换，并且此方法简单易行，适合于批量生产，极大程度上简化了批量生产的产品的调试、保管及维护流程，节约了成本。
附图说明
图1为本发明一实施例电机的定子冲片图；
图2为本发明一实施例电机的转子冲片图；
图3为本发明一实施例电机的轴剖切图；
其中：
1、转轴；2、键I；3、转子冲片；4、挡圈；5、键II；6、旋变转子；7、旋变定子；8、键III；9、压板；10、端盖；11、键IV；12：定子冲片；13、键V；14、机座。
具体实施方式
如附图1所示，电机的定子外径带有键槽，键槽中心与电机定子嵌线第一槽的槽中心对齐。
如附图2所示，电机的转子冲片内径带有键槽，键槽中心与电机转子磁极轴线对齐。
如图3所述，本发明一实施例包括转轴1、转子冲片3、旋变转子6、旋变定子7、端盖10、定子冲片12、轴承装配和机座14，转子冲片3叠压在一起组成空心圆柱体形状的转子铁芯，定子冲片12叠压在一起组成空心圆柱体形状的定子铁芯，转子铁芯内部设置有磁体槽，机座两端设有端盖10，转子铁芯、轴承装配和旋变转子6套接在转轴1上，端盖10的一端套接在轴承装配上，端盖10的另一端固定在机座14上，定子铁芯12固定在机座上，机座一端的端盖上固定有旋变定子7，旋变转子与转轴套接处设有挡圈4，转子铁芯与转轴之间设置有键槽，键槽内设有键I2；旋变转子与转轴之间设置有键槽，键槽内设有键II5；旋变定子与端盖之间设置有键槽，键槽内设有键III8；旋变定子侧的端盖与机座之间设置有键槽，键槽内设有键IV11；定子铁芯与机座之间设置有键槽，键槽内设有键V 13。
同时旋变的定、转子冲片也采用相同的方法使旋变定子余弦绕组下线第一槽中心线与旋变定子冲片上的键槽中心线对齐，旋变转子磁极与旋变转子冲片上的键槽中心线对齐。
定子冲片12叠压好后，通过键V 13与机座14上的键槽定位，定子嵌线时按键槽所对应的定子槽下第一把线，这样在圆周方向确定了定子A相绕组轴线与机座14的相对位置；旋变定子7在嵌线时采用同样的方法将旋变定子余弦绕组轴线与旋变定子冲片上的键槽中心线对齐，旋变定子通过键III8与端盖10上的键槽、键IV11与机座14上的键槽定位，使旋变定子余弦绕组轴线与电机定子绕组轴线在圆周上的位置相对固定。
转子冲片3在转轴1上叠压，通过键I 2与转轴1上的键槽将转子磁极与转轴在圆周方向的位置相对固定，通过键II5与转轴1上的键槽将旋变转子6和电机转子磁极在圆周方向上的相对位置固定，这样造成零位偏差的θ和α都可在圆周方向上相对固定。
通过合理设计各部位定位件的公差，可以使θ和α的累积误差在可控制系统允许的范围内，从而实现匹配互换。
Claims (4)
1.一种适合批量生产的永磁电机，包括转轴、转子冲片、旋变转子、旋变定子、端盖、定子冲片、轴承装配和机座，转子冲片叠压在一起组成空心圆柱体形状的转子铁芯，定子冲片叠压在一起组成空心圆柱体形状的定子铁芯，转子铁芯内部设置有磁体槽，转子铁芯和定子铁芯两端设有端盖，转子铁芯、轴承装配和旋变转子套接在转轴上，端盖的一端套接在轴承装配上，端盖的另一端固定在机座上，定子铁芯固定在机座上，转子铁芯一端的端盖上固定有旋变定子，旋变转子与转轴套接处设有挡圈，其特征在于，转子铁芯与转轴之间、旋变转子与转轴之间、旋变定子与端盖之间、旋变定子侧的端盖与机座之间、定子铁芯与机座之间设置有键槽，键槽中设有键；旋变定子侧的端盖与机座之间的键与端盖上键槽位置唯一对应；定子铁芯与机座之间的键与机座上键槽位置唯一对应；转子铁芯与转轴之间、旋变转子与转轴之间键槽的位置与各自的转子磁极中心对应。
2.根据权利要求1所述的适合批量生产的永磁电机，其特征在于，转子铁芯与转轴之间的键槽设在转子铁芯内径上。
3.根据权利要求1所述的适合批量生产的永磁电机，其特征在于，定子铁芯与机座之间的键槽设在定子铁芯外径上。
4.一种如权利要求1所述的适合批量生产的永磁电机磁极定位方法，其特征在于，该方法为：
1）在旋变定子铁芯任一定子槽对应的外圆上开一键槽，将此定子槽规定为旋变定子余弦绕组下线第一槽，旋变定子侧的端盖与机座之间的键与端盖上键槽位置唯一对应，此时，旋变定子余弦绕组的磁极中心与端盖上的键槽中心唯一对应；在电机的定子铁芯任一定子槽对应的外圆上开一键槽，将此定子槽规定为电机定子A相绕组下线第一槽，定子铁芯与机座之间的键与机座上键槽位置唯一对应，此时，电机定子A相绕组的磁极中心与机座上的键槽中心唯一对应；
2）电机定子A相绕组中心通过定子铁芯与机座之间的键与机座定位，旋变定子余弦绕组的磁极中心通过旋变定子侧的端盖与机座之间的键与端盖定位，此时电机机座与端盖通过旋变定子与端盖之间的键进行周向定位，保证批量生产的每台电机定子A相绕组中心与旋变定子余弦绕组的磁极中心相对位置固定；
3）分别在转轴上固定旋变转子铁芯和电机机转子铁芯的位置开两段键槽，在旋变转子和电机转子的铁芯上开设键槽，键槽的位置与各自的转子磁极中心对应，通过转子铁芯与转轴之间的键和旋变转子与转轴之间的键使电机的转子磁极中心和旋变转子的磁极中心相对位置固定；
4）规定所有键和键槽之间的定位尺寸公差带，使得永磁电机组装后，θ+α的累积偏差在控制系统要求的精度范围内，其中θ为旋变转子磁极轴线与其定子余弦绕组轴线之间的角度，α为永磁电机的转子轴与电机定子A相轴线之间的夹角。
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