CN107394928A - 一种转子及伺服电机 - Google Patents

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王瑞东
黄侠昌
钟成堡
肖胜宇
李峰岩
马艳娇
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
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    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors

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Abstract

本发明公开了一种转子及伺服电机，其中转子包括转轴和套设在所述转轴的磁环位上的磁环，所述磁环位上设置有轴向限位装置，通过所述轴向限位装置来限制所述磁环在所述转轴轴向方向上移动；所述磁环与所述磁环位彼此相对的面上设置有周向限位结构，通过所述周向限位结构来限制所述磁环在所述转轴上转动。本发明通过轴向限位装置和周向限位结构将磁环固定在转轴上，省去了胶水，不存在胶水失效的可能，即使电机在承受长期负载或过载后，转轴表面温度升高，依然可以保证磁环不会发生窜动或飞出，提高了电机可靠性。

Description

一种转子及伺服电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，更具体地说是涉及一种转子及伺服电机。
背景技术
转子是电机的重要组成部分，其质量水平的优劣直接影响电机性能好坏。伺服电机由于控制精度高、性能好，因此对转子质量要求更高。
传统的表贴式磁环转子结构，采用胶水将永磁体磁环固定在转轴表面，防止永磁体磁环窜动，而采用胶水粘接存在以下缺点：
1、电机在长期负载或过载时，转轴表面温度升高，使胶水粘接性能降低，会存在胶水失效的风险，使得磁环窜动，甚至飞出，进而可能导致电机失控；
2、胶水厚度不一致，导致磁环与转轴偏心，影响气隙磁密，进而影响电机性能；
3、胶水磁导率低，在磁环与转轴之间涂抹胶水会使电机磁阻增加，在满足额定功率的情况下必然增加电机电流，从而使电机损耗和整机发热增大，不利于电机的高效化和散热性能；
4、使用胶水粘接，对操作者会造成伤害，作业环境要求较高，同时增加工序（烘干、静置等），不利于提高生产效率。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的缺点本发明提供一种转子及伺服电机。
本发明的技术方案为：提供一种转子，包括转轴和套设在所述转轴的磁环位上的磁环，所述磁环位上设置有轴向限位装置，通过所述轴向限位装置来限制所述磁环在所述转轴轴向方向上移动；所述磁环与所述磁环位彼此相对的面上设置有周向限位结构，通过所述周向限位结构来限制所述磁环在所述转轴上转动。
所述轴向限位装置由一环形挡片和一卡簧构成，所述磁环夹在所述环形挡片与所述卡簧之间。
所述环形挡片设置在磁环位一端的外圆表面上并与该磁环位一体成型，磁环位的另一端设置有环形卡槽，所述卡簧卡在磁环位的另一端的环形卡槽内。
所述轴向限位装置为两个卡簧，所述磁环夹在所述两个卡簧之间。
所述磁环位的两端分别设置有环形卡槽，所述两个卡簧分别卡在磁环位两端的环形卡槽内。
所述周向限位结构由至少一个凸起和与所述凸起相适配的凹槽构成。
所述凸起形成于所述磁环内圆表面上，所述凹槽由所述磁环位外圆表面向内凹陷形成，所述凸起沿所述磁环的整个长度延伸，所述凹槽沿所述磁环位的整个长度延伸。
所述凸起、所述凹槽的横截面为圆弧形, 圆弧形凸起、圆弧形凹槽的圆弧角度都大于180度。
所述凸起形成于所述磁环位外圆表面上，所述凹槽由所述磁环内圆表面向内凹陷形成，所述凸起沿所述磁环位的整个长度延伸，所述凹槽沿所述磁环的整个长度延伸。
本发明还提供一种伺服电机，包括上述所述的转子。
本发明通过轴向限位装置和周向限位结构将磁环固定在转轴上，省去了胶水，不存在胶水失效的可能，即使电机在承受长期负载或过载后，转轴表面温度升高，依然可以保证磁环不会发生窜动或飞出，提高了电机可靠性。另外，磁环固定在转轴上后，磁环的内圆表面与磁环位的外圆表面可以贴合在一起，减小磁路磁阻，同等输出功率的情况下，电机所需电流值更低，电机产热减少，利于电机的高效化和散热；同时还提高了两者的同心度，使气隙更加均匀，电机齿槽转矩降低，控制精度更高，电机性能更优。
附图说明
图1为本发明第一种实施例中转子结构图。
图2为本发明第一种实施例中转子爆炸图。
图3为本发明第一种实施例中磁环端面示意图。
图4为本发明第一种实施例中转子剖视图。
图5为本发明第二种实施例中转子剖视图。
具体实施方式
如图1和图2，本发明提出的转子，包括转轴10和磁环20，转轴10上设置有磁环位11，磁环20套设在转轴10的磁环位11上。磁环位11上设置有轴向限位装置，轴向限位装置用来限制磁环在转轴轴向方向上移动。磁环与磁环位彼此相对的面上设置有周向限位结构，周向限位结构用来限制磁环在转轴上转动。这样通过轴向限位装置和周向限位结构将磁环固定在转轴上，而且磁环与磁环位彼此相对的面可以贴合在一起。
第一种实施例：
如图1和图2，本实施例中轴向限位装置由一环形挡片30和一卡簧40构成，环形挡片30设置在磁环位11一端的外圆表面上并与磁环位一体成型，环形挡片30的凸起高度介于1/2磁环厚度与3/4磁环厚度之间。磁环位11的另一端设置有环形卡槽111，卡簧40卡在磁环位11的另一端的环形卡槽111内，卡簧40为片状。该环形卡槽111由磁环位11的外圆表面向内凹陷形成，卡簧40内圈直径略小于环形卡槽111直径，这样有助于提升卡簧的紧固性。环形挡片30与卡簧40之间的距离等于磁环20的长度，磁环20夹在环形挡片30与卡簧40之间，从而限制了磁环20在转轴10轴向方向上移动。
本实施例中，周向限位结构由至少一个凸起21和与该凸起21相适配的凹槽112构成，凸起21和凹槽112数量相同，凸起21形成于磁环20内圆表面上，凹槽112由磁环位11外圆表面向内凹陷形成的，凸起21沿磁环20的整个长度延伸，凹槽112沿磁环位11的整个长度延伸。磁环20上的凸起21与磁环位11上的凹槽112相配合，限制了磁环20在转轴10上转动，同时通过凸起21与凹槽112相配合可以使磁环20的内圆表面与磁环位11的外圆表面贴合在一起。
如图3，本实施例中磁环20上具有四个凸起21，对应的磁环位上具有四个凹槽，四个凸起均匀分布在磁环的内圆表面上，即相邻两个凸起之间的夹角为90度；四个凹槽均匀分布在磁环位的外圆表面上，即相邻两个凹槽之间的夹角为90度。凸起、凹槽的横截面为圆弧形，圆弧形凸起的圆弧角度大于180度，即四个圆弧形凸起的圆心依次相连所构成的圆的直径小于磁环内圆直径。圆弧形凹槽的圆弧角度大于180度，即四个圆弧形凹槽的圆心依次相连所构成的圆的直径小于磁环位的外圆直径。圆弧形凸起、圆弧形凹槽的圆弧角度也可以小于180度，但是圆弧形凸起、圆弧形凹槽的圆弧角度大于180度，可以增大圆弧形凸起与圆弧形凹槽之间的接触面积，使得限位效果更好。
如图4，磁环20通过圆弧形凸起在圆弧形凹槽内滑动而套在磁环位11的外圆表面上，使磁环20的一端与环形挡片30相抵，再将卡簧40卡在磁环位11的环形卡槽内，使磁环20的另一端与卡簧40相抵，从而将磁环20固定在转轴的磁环位11上。这样省去了胶水，不存在胶水失效的可能，即使电机在承受长期负载或过载后，转轴表面温度升高，依然可以保证磁环不会发生窜动或飞出，提高了电机可靠性；而且只需将磁环套在转轴表面，再装上卡簧即可，操作简便，提高了装配效率。另外，磁环固定在转轴上后，磁环的内圆表面与磁环位的外圆表面可以贴合在一起，减小磁路磁阻，同等输出功率的情况下，电机所需电流值更低，电机产热减少，利于电机的高效化和散热；而且磁环的内圆表面与磁环位的外圆表面贴合在一起，还提高了两者的同心度，使气隙更加均匀，电机齿槽转矩降低，控制精度更高，电机性能更优。另外，绝大多数胶水为化学产品，使用胶水粘接时，即使操作者佩戴护具也会对其造成伤害，使用本实施例中固定磁环的方式，可消除这种伤害。
磁环材料为高磁能积的永磁材料，可以使电机功率密度得到提升，体积效率性能更优，如钕铁硼。转轴材料为软磁材料，可被外磁场磁化，但去掉外磁场后基本无磁性能，可以保证磁环更紧密的贴附在转轴表面，如45号钢。
第二种实施例：
如图5，第二种实施例与第一种实施例的区别在于：轴向限位装置为两个卡簧40，磁环位11的两端分别设置有环形卡槽，两个卡簧分别卡在磁环位两端的环形卡槽内，两个卡簧40之间的距离等于磁环20的长度，磁环20夹在两个卡簧40之间。
第三种实施例：
第三种实施例与第一种实施例的区别在于：凸起形成于磁环位外圆表面上，凹槽由磁环内圆表面向内凹陷形成，凸起沿磁环位的整个长度延伸，凹槽沿磁环的整个长度延伸。
本发明还提出一种伺服电机，包括上述三种实施例中的转子。
以上的具体实施例仅用以举例说明本发明的构思，本领域的普通技术人员在本发明的构思下可以做出多种变形和变化，这些变形和变化均包括在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种转子，包括转轴(10)和套设在所述转轴的磁环位(11)上的磁环(20)，其特征在于：所述磁环位上设置有轴向限位装置，通过所述轴向限位装置来限制所述磁环在所述转轴轴向方向上移动；所述磁环与所述磁环位彼此相对的面上设置有周向限位结构，通过所述周向限位结构来限制所述磁环在所述转轴上转动。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述轴向限位装置由一环形挡片(30)和一卡簧(40)构成，所述磁环（20）夹在所述环形挡片与所述卡簧之间。
3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述环形挡片（30）设置在磁环位（11）一端的外圆表面上并与该磁环位一体成型，磁环位的另一端设置有环形卡槽（111），所述卡簧（40）卡在磁环位的另一端的环形卡槽内。
4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述轴向限位装置为两个卡簧(40)，所述磁环（20）夹在所述两个卡簧之间。
5.根据权利要求4所述的转子，其特征在于，所述磁环位（11）的两端分别设置有环形卡槽（111），所述两个卡簧（40）分别卡在磁环位两端的环形卡槽内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的转子，其特征在于，所述周向限位结构由至少一个凸起(21)和与所述凸起相适配的凹槽(112)构成。
7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述凸起(21)形成于所述磁环(20)内圆表面上，所述凹槽(112)由所述磁环位(11)外圆表面向内凹陷形成，所述凸起沿所述磁环的整个长度延伸，所述凹槽沿所述磁环位的整个长度延伸。
8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，所述凸起(21)、所述凹槽(112)的横截面为圆弧形, 圆弧形凸起、圆弧形凹槽的圆弧角度都大于180度。
9.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，所述凸起形成于所述磁环位(11)外圆表面上，所述凹槽由所述磁环(20)内圆表面向内凹陷形成，所述凸起沿所述磁环位的整个长度延伸，所述凹槽沿所述磁环的整个长度延伸。
10.一种伺服电机，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的转子。
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