CN110492639A - 一种永磁电主轴的转子机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种永磁电主轴的转子机构，其包括有呈筒状的转子铁芯，转子铁芯内穿设有转子且二者转动连接，转子铁芯的侧壁内开设有多个弧形槽孔，多个弧形槽孔沿转子铁芯的周向均匀分布，弧形槽孔的两侧分别开设有斜向槽孔，两个斜向槽孔呈“八”形分布，且斜向槽孔靠近弧形槽孔的一端向转子铁芯的外侧方向延伸，斜向槽孔远离弧形槽孔的一端向转子铁芯的内侧方向延伸，两个相邻的斜向槽孔之间开设有矩形槽孔，矩形槽孔沿转子铁芯的半径方向延伸，弧形槽孔、斜向槽孔和矩形槽孔均由前至后贯穿于转子铁芯的侧壁，且弧形槽孔、斜向槽孔和矩形槽孔内均填充有永磁体。本发明能够提高电主轴的运转稳定性、降低功耗以及提高加工品质。
Description
技术领域
本发明涉及电主轴，尤其涉及一种永磁电主轴的转子机构。
背景技术
永磁式电主轴设备中，具有磁芯的永磁转子铁芯是核心部件，转子铁芯和转子的结构、匹配程度是否良好，直接关系到电主轴的效率、稳定性等，现有的电主轴中，转子铁芯中的磁铁芯一般是以圆筒形分布于转子铁芯内的，经过实践证明，这种分布形式无法达到有限的空间内磁性能的最大化设计，难以得到小体积大扭矩的电主轴，影响主轴在有限空间内使用需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种能够提高电主轴的运转稳定性、降低功耗、提高加工品质的转子机构。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案。
一种永磁电主轴的转子机构，其包括有呈筒状的转子铁芯，所述转子铁芯内穿设有转子且二者固定连接，所述转子铁芯的侧壁内开设有多个弧形槽孔，多个弧形槽孔沿所述转子铁芯的周向均匀分布，所述弧形槽孔的两侧分别开设有斜向槽孔，两个斜向槽孔呈“八”形分布，且所述斜向槽孔靠近所述弧形槽孔的一端向所述转子铁芯的外侧方向延伸，所述斜向槽孔远离所述弧形槽孔的一端向所述转子铁芯的内侧方向延伸，两个相邻的斜向槽孔之间开设有矩形槽孔，所述矩形槽孔沿所述转子铁芯的半径方向延伸，所述弧形槽孔、斜向槽孔和矩形槽孔均由前至后贯穿于所述转子铁芯的侧壁，且所述弧形槽孔、斜向槽孔和矩形槽孔内均填充有永磁体。
优选地，所述转子上固定有前平衡环，所述前平衡环位于所述转子铁芯的前侧，且所述转子铁芯与所述前平衡环固定连接。
优选地，所述前平衡环覆盖于所述弧形槽孔、斜向槽孔和矩形槽孔的前端开口。
优选地，所述转子上固定有后平衡环，所述后平衡环位于所述转子铁芯的后侧，且所述转子铁芯与所述后平衡环固定连接。
优选地，所述后平衡环覆盖于所述弧形槽孔、斜向槽孔和矩形槽孔的后端开口。
优选地，所述转子上设有前螺纹部和后螺纹部，所述前平衡环和后平衡环分别螺合于所述前螺纹部和后螺纹部。
优选地，所述弧形槽孔的宽度大于所述矩形槽孔的宽度。
优选地，所述弧形槽孔的尺寸设置为：所述弧形槽孔的外弧长度：所述弧形槽孔的外弧至所述转子铁芯外圆之间的距离＝10:1。
优选地，所述弧形槽孔与所述矩形槽孔的尺寸关系设置为：所述弧形槽孔的外弧长度：该弧形槽孔两侧矩形槽孔的开口长度之和＝0.9:1～1.15:1。
优选地，所述转子铁芯的侧壁内开设有4个弧形槽孔。
本发明公开的永磁电主轴的转子机构中，当所述弧形槽孔、斜向槽孔和矩形槽孔内填充永磁体后，以所述弧形槽孔及其两侧的斜向槽孔为一对，形成2对南北磁极，每个磁极大致为拱形结构，并且均匀分布，同时，两个斜向槽孔及其中间的矩形槽孔呈现出中间隆起的“W”形结构，此结构可以在有限空间内实现磁极面积的最大化，保证磁极向外辐的磁通量达到最大，其次，南北磁极中间的矩形槽孔内填充永磁体后，将南北磁极磁感应线闭合回路隔开，进而形成磁桥，上述结构设置使电主轴的定转子在等气隙长度情况下获得接近正弦波的气隙磁感应密度分布，从而达到电主轴功耗低、转矩脉动小、单位电流扭矩输出大的效果，使得主轴旋转更平稳、电机刚性更好、所加工工件的表面光洁度更高，较好地满足了生产需要和用户需求。
附图说明
图1为本发明转子机构的剖视图；
图2为本发明转子机构的分解图；
图3为转子铁芯的立体图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
本发明公开了一种永磁电主轴的转子机构，结合图1至图3所示，其包括有呈筒状的转子铁芯1，所述转子铁芯1内穿设有转子2且二者固定连接，所述转子铁芯1的侧壁内开设有多个弧形槽孔10，多个弧形槽孔10沿所述转子铁芯1的周向均匀分布，所述弧形槽孔10的两侧分别开设有斜向槽孔11，两个斜向槽孔11呈“八”形分布，且所述斜向槽孔11靠近所述弧形槽孔10的一端向所述转子铁芯1的外侧方向延伸，所述斜向槽孔11远离所述弧形槽孔10的一端向所述转子铁芯1的内侧方向延伸，两个相邻的斜向槽孔11之间开设有矩形槽孔12，所述矩形槽孔12沿所述转子铁芯1的半径方向延伸，所述弧形槽孔10、斜向槽孔11和矩形槽孔12均由前至后贯穿于所述转子铁芯1的侧壁，且所述弧形槽孔10、斜向槽孔11和矩形槽孔12内均填充有永磁体3。
上述结构中，当所述弧形槽孔10、斜向槽孔11和矩形槽孔12内填充永磁体3后，以所述弧形槽孔10及其两侧的斜向槽孔11为一对，形成2对南北磁极，每个磁极大致为拱形结构，并且均匀分布，同时，两个斜向槽孔11及其中间的矩形槽孔12呈现出中间隆起的“W”形结构，此结构可以在有限空间内实现磁极面积的最大化，保证磁极向外辐的磁通量达到最大，其次，南北磁极中间的矩形槽孔12内填充永磁体后，将南北磁极磁感应线闭合回路隔开，进而形成磁桥，上述结构设置使电主轴的定转子在等气隙长度情况下获得接近正弦波的气隙磁感应密度分布，从而达到电主轴功耗低、转矩脉动小、单位电流扭矩输出大的效果，使得主轴旋转更平稳、电机刚性更好、所加工工件的表面光洁度更高，较好地满足了生产需要和用户需求。
作为一种优选结构，所述转子2上固定有前平衡环4，所述前平衡环4位于所述转子铁芯1的前侧，且所述转子铁芯1与所述前平衡环4固定连接。
为了在前端对各槽孔起到遮挡作用，本实施例中，所述前平衡环4覆盖于所述弧形槽孔10、斜向槽孔11和矩形槽孔12的前端开口。
作为一种优选方式，所述转子2上固定有后平衡环5，所述后平衡环5位于所述转子铁芯1的后侧，且所述转子铁芯1与所述后平衡环5固定连接。
为了在后端对各槽孔起到遮挡作用，本实施例中，所述后平衡环5覆盖于所述弧形槽孔10、斜向槽孔11和矩形槽孔12的后端开口。
为了提高主轴的结构紧密性，本实施例优选将所述转子铁芯1夹设于所述前平衡环4和后平衡环5之间，为了将所述前平衡环4和后平衡环5固定，本实施例中，所述转子2上设有前螺纹部20和后螺纹部21，所述前平衡环4和后平衡环5分别螺合于所述前螺纹部20和后螺纹部21。
为了进一步地实现磁极向外辐的磁通量最大化，本实施例优选采用如下尺寸设置：
首先，所述弧形槽孔10的宽度大于所述矩形槽孔12的宽度；
其次，所述弧形槽孔10的尺寸设置为：
所述弧形槽孔10的外弧长度：所述弧形槽孔10的外弧至所述转子铁芯1外圆之间的距离＝10:1；
再次，所述弧形槽孔10与所述矩形槽孔12的尺寸关系设置为：
所述弧形槽孔10的外弧长度：该弧形槽孔10两侧矩形槽孔12的开口长度之和＝0.9:1～1.15:1；
上述尺寸中，弧形槽孔10外弧与内弧之间的距离比矩形槽孔12的宽度大，弧形槽孔10外弧周长与外弧至转子铁芯1外圆之间的距离比例为10:1，同一磁极内，弧形槽孔10外弧周长与两侧矩形槽孔12的长度之和的比例为0.9:1至1.15:1之间，这种尺寸设置更好地实现了定转子在等气隙长度情况下获得接近正弦波气隙磁感应密度分布，从而达到功耗低、转矩脉动小、单位电流扭矩输出大的效果，进而满足电主轴的运转稳定性、加工精度需求。
作为一种优选方式，所述转子铁芯1的侧壁内开设有4个弧形槽孔10。
本实施例中，所述弧形槽孔10、斜向槽孔11和矩形槽孔12内填充的永磁体3由多个单元磁铁片组成。
以上所述只是本发明较佳的实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的技术范围内所做的修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明所保护的范围内。
Claims (10)
1.一种永磁电主轴的转子机构，其特征在于，包括有呈筒状的转子铁芯(1)，所述转子铁芯(1)内穿设有转子(2)且二者固定连接，所述转子铁芯(1)的侧壁内开设有多个弧形槽孔(10)，多个弧形槽孔(10)沿所述转子铁芯(1)的周向均匀分布，所述弧形槽孔(10)的两侧分别开设有斜向槽孔(11)，两个斜向槽孔(11)呈“八”形分布，且所述斜向槽孔(11)靠近所述弧形槽孔(10)的一端向所述转子铁芯(1)的外侧方向延伸，所述斜向槽孔(11)远离所述弧形槽孔(10)的一端向所述转子铁芯(1)的内侧方向延伸，两个相邻的斜向槽孔(11)之间开设有矩形槽孔(12)，所述矩形槽孔(12)沿所述转子铁芯(1)的半径方向延伸，所述弧形槽孔(10)、斜向槽孔(11)和矩形槽孔(12)均由前至后贯穿于所述转子铁芯(1)的侧壁，且所述弧形槽孔(10)、斜向槽孔(11)和矩形槽孔(12)内均填充有永磁体(3)。
2.如权利要求1所述的永磁电主轴的转子机构，其特征在于，所述转子(2)上固定有前平衡环(4)，所述前平衡环(4)位于所述转子铁芯(1)的前侧，且所述转子铁芯(1)与所述前平衡环(4)固定连接。
3.如权利要求2所述的永磁电主轴的转子机构，其特征在于，所述前平衡环(4)覆盖于所述弧形槽孔(10)、斜向槽孔(11)和矩形槽孔(12)的前端开口。
4.如权利要求2所述的永磁电主轴的转子机构，其特征在于，所述转子(2)上固定有后平衡环(5)，所述后平衡环(5)位于所述转子铁芯(1)的后侧，且所述转子铁芯(1)与所述后平衡环(5)固定连接。
5.如权利要求4所述的永磁电主轴的转子机构，其特征在于，所述后平衡环(5)覆盖于所述弧形槽孔(10)、斜向槽孔(11)和矩形槽孔(12)的后端开口。
6.如权利要求5所述的永磁电主轴的转子机构，其特征在于，所述转子(2)上设有前螺纹部(20)和后螺纹部(21)，所述前平衡环(4)和后平衡环(5)分别螺合于所述前螺纹部(20)和后螺纹部(21)。
7.如权利要求1所述的永磁电主轴的转子机构，其特征在于，所述弧形槽孔(10)的宽度大于所述矩形槽孔(12)的宽度。
8.如权利要求1所述的永磁电主轴的转子机构，其特征在于，所述弧形槽孔(10)的尺寸设置为：
所述弧形槽孔(10)的外弧长度：所述弧形槽孔(10)的外弧至所述转子铁芯(1)外圆之间的距离＝10:1。
9.如权利要求1所述的永磁电主轴的转子机构，其特征在于，所述弧形槽孔(10)与所述矩形槽孔(12)的尺寸关系设置为：
所述弧形槽孔(10)的外弧长度：该弧形槽孔(10)两侧矩形槽孔(12)的开口长度之和＝0.9:1～1.15:1。
10.如权利要求1所述的永磁电主轴的转子机构，其特征在于，所述转子铁芯(1)的侧壁内开设有4个弧形槽孔(10)。
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| DE102022121384A1 (de) | 2022-08-24 | 2024-02-29 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Rotor, Verfahren zur Herstellung eines Rotors, elektrische Maschine und Kit-of-parts zum Auswuchten eines Rotors |
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