CN111262408A - 一种永磁同步电机及组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种永磁同步电机及组装方法，具体涉及电机技术领域，其中的永磁同步电机包括机壳、定子、转子、磁钢、转轴、前端盖以及后端盖；所述定子内圆为椭圆；所述转子设置在定子内，转子的中心设置在定子内圆的短半轴中心线上。本发明的永磁同步电机，通过将转子向定子内椭圆的短半轴偏移，从而有效降低齿槽转矩以及转矩脉动，有利于提高电机的精度，从而提高相应设备的运行精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机，特别是涉及一种永磁同步电机及组装方法。
背景技术
传统永磁同步电机主要由机壳、定子7、磁钢16、转子6、前端盖9、后端盖3及转轴5组成，如图1所示。理想状态下，定子7内圆为理想圆，转子6所在的中心位置与定子7内圆柱所在的中心位置在同一条直线上，即定子7与转子6的中心重合，如图2和图3所示。但是，由于在零件加工过程中，存在加工公差，定子内圆一般为椭圆，在前端盖与后端盖分别与机壳配合后，前、后端盖的轴承无法同轴线，从而导致转子与定子不同心。
此时，由于定子与转子存在偏心情况，相对于理想状态下定子和转子，偏心设置的定子和转子会导致齿槽转矩与转矩脉动增大，影响永磁同步电机的控制精度，从而影响相关机械设备的运行情况。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种永磁同步电机，该永磁同步电机能够降低齿槽转矩以及转矩脉动，实现提高控制精度。
本发明的另一目的在于提供一种永磁同步电机的组装方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种永磁同步电机，包括机壳、定子、转子、磁钢、转轴、前端盖以及后端盖；所述定子内圆为椭圆；所述转子设置在定子内，转子的中心设置在定子内圆的短半轴中心线上。
优选地，所述转子的中心与定子内圆圆心的偏移距离为0.01mm-0.1mm。
优选地，所述转子的中心与定子内圆圆心的偏移距离为0.1mm。
一种永磁同步电机的组装方法，包括以下步骤：
(1)检测定子内椭圆的椭圆度，并标记内椭圆的长半轴和短半轴；
(2)检测前端盖轴承室内圆与机壳配合止口的同心度，检测后端盖轴承室内圆与其和机壳配合止口的同心度，并对前端盖和后端盖偏移止口中心线的方向进行标记；
(3)定子绕组出线端设定在定子内椭圆的短半轴方向上，定子放置在套装工具上，定子上的出线位置对准套装工具上的出线标记，并将机壳对应套在定子上；
(4)将前后轴承分别压入到转子的相应位置上；
(5)将前端盖轴承室内圆的中心线偏离止口中心线方向的面对准定子绕组出线所在的面，然后用螺钉将前端盖锁在机壳上；
(6)将后端盖轴承室内圆的中心线偏离止口中心线方向的面对准定子绕组出线所在的面，然后用螺钉将后端盖锁在机壳上；
(7)安装编码器，完成整个永磁同步电机的组装。
优选地，在步骤(1)中，采用三坐标或千分尺检测定子内椭圆的椭圆度。
优选地，在步骤(3)中，在套装机壳与定子前，先将机壳放入到设定温度的高温箱中进行加热；所述套装工具采用热套工装。由于永磁同步电机的机壳一般由铝材料制成，因此先通过对机壳加热，使机壳膨胀，以便套装到定子上，并且当机壳的温度降下来后，机壳收缩，使得与定子的装配更加紧凑。
优选地，在对机壳进行加热时，高温箱的温度设定为200℃-300℃。
优选地，在步骤(4)中，选用压轴承工装以及油压机将前后轴承分别压入到转子相应位置处。
优选地，在步骤(4)中，选用压轴承工装以及手压机将前后轴承分别压入到转子相应位置处。
优选地，在步骤(7)中，安装编码器时，先锁紧紧固螺钉，将编码器顶装在永磁同步电机的转轴上；接着再锁紧弹片，将编码器端盖安装固定在后端盖上，完成整个编码器的安装。
本发明的有益效果：
1、本发明的永磁同步电机，通过将转子中心向定子内椭圆的短半轴偏移，使得转子中心设置在定子内椭圆的短半轴中心线上，从而有效降低齿槽转矩以及转矩脉动，有利于提高电机的精度，从而提高相应设备的运行精度。
2、本发明只需要将转子向定子内椭圆的短半轴偏移组装，即可有效解决电机齿槽转矩和转矩脉动过大的问题，结构简单，并且便于调整，无需过多的其他辅助零部件。
3、本发明的永磁同步电机组装方法步骤简单，便于操作，并且组装精度高。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1-图3是传统永磁同步电机的结构示意图，其中，图1为主视剖视图，图2为侧视图，图3为定子内圆和转子外圆装配后的示意简图(虚线为理想圆)。
图4-图7为本发明的永磁同步电机的结构示意图，其中，图4为主视剖视图，图5为定子内圆和转子外圆装配后的示意简图(虚线为理想圆)，图6为前端盖轴承室偏心示意图，图7为后端盖轴承室偏心示意图。
图8为传统永磁同步电机与本发明的永磁同步电机的齿槽转矩曲线对比示意图。
图9为传统永磁同步电机与本发明的永磁同步电机的转矩曲线对比示意图。
附图编号如下：
1-编码器端盖；2-编码器；3-后端盖；4-后轴承；5-转轴；6-转子；7-定子；8-前轴承； 9-前端盖；10-绕组；11-内椭圆；12-转子外圆；13-止口中心线；14-前端盖轴承室内圆的中心线；15-后端盖轴承室内圆的中心线。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
参见图4-图7，本实施例的一种永磁同步电机，包括机壳、定子7、转子6、磁钢16、转轴5、前端盖9以及后端盖3；所述定子7内圆为椭圆；所述转子6设置在定子7内，转子 6的中心设置在定子7内圆的短半轴中心线上(且转子6的中心与定子7的内圆圆心不在同一点上)。其中，所述转子6的中心与定子7内圆圆心的偏移距离为0.01mm-0.1mm。
本实施例的永磁同步电机，通过将转子6向定子7内椭圆11的短半轴偏移，从而有效降低齿槽转矩以及转矩脉动，有利于提高电机的精度，从而提高相应设备的运行精度。具体可参见图5，本实施例的转子外圆12向定子7的上短半轴偏移。
参见图4-图7，本实施例的永磁同步电机的组装方法，包括以下步骤：
(1)采用三坐标或千分尺检测定子7内椭圆11的椭圆度，并标记内椭圆11的长半轴和短半轴的顶点；
(2)检测前端盖9轴承室内圆与机壳配合止口的同心度，检测后端盖3轴承室内圆与其和机壳配合止口的同心度，并对前端盖9和后端盖3偏移止口中心线13的方向进行标记。
(3)定子7绕组10出线端设定在定子7内椭圆11的短半轴方向上，定子7放置在热套工具上，定子7上的出线位置对准热套工具上的出线标记；将机壳放入到设定温度的高温箱中进行加热，使机壳膨胀，接着再将机壳对应套在定子7上。由于永磁同步电机的机壳一般由铝材料制成，因此先通过对机壳加热，使机壳膨胀，以便套装到定子7上，并且当机壳的温度降下来后，机壳收缩，使得与定子7的装配更加紧凑。其中，对机壳进行加热的温度一般设置为200℃-300℃；具体地，加热温度根据电机的大小而定，电机越大温度越高；例如， 60口径的电机采用200℃的高温加热，180口径的电机则采用270℃的高温加热。
(4)选用压轴承工装以及油压机将前轴承8和后轴承4分别压入到转子6相应位置上。
(5)将前端盖9轴承室内圆的中心线14偏离止口中心线13方向的面对准定子7绕组10出线所在的面，然后用螺钉将前端盖9锁在机壳上；
(6)将后端盖3轴承室内圆的中心线15偏离止口中心线13方向的面对准定子7绕组10出线所在的面，然后用螺钉将后端盖3锁在机壳上；
(7)安装整体式编码器；首先，先锁紧其中的两个紧固螺钉，将编码器2顶装在永磁同步电机的转轴5上；接着再锁紧弹片，将编码器端盖1安装固定在后端盖3上，完成整体式编码器的安装；最后完成整个永磁同步电机的组装。
本实施例中，所述转子6的中心与定子7内椭圆11圆心的偏移距离为0.1mm。
参见图8，A表示当永磁同步电机的转子6中心没有偏移，与定子7内椭圆11中心重合时的齿槽转矩曲线，其齿槽转矩峰峰值为17.32mN.m。B表示将永磁同步电机的转子6中心向定子7内椭圆11的短半轴偏移0.1mm后的齿槽转矩曲线，其齿槽转矩峰峰值为7.50mN.m。由此可见，将转子6中心向定子7内椭圆11的短半轴偏移后，电机的齿槽转矩明显降低，并且变得更加稳定，有效提高电机的精度。
参见图9，C表示永磁同步电机的转子6中心没有偏移，与定子7内椭圆11中心重合时的转矩曲线，其转矩脉动为1.48％。D表示将永磁同步电机的转子6中心向定子7内椭圆11的短半轴偏移0.1mm后的齿槽转矩曲线，其齿槽转矩峰峰值为7.50mN.m。由此可见，将转子6中心向定子7内椭圆11的短半轴偏移后，电机的转矩脉冲明显降低，并且变得更加稳定，有效提高电机的精度。
实施例2
在永磁同步电机的组装方法的步骤(4)中，选用压轴承工装以及手压机将前轴承8和后轴承4分别压入到转子6相应位置处。采用手压机进行前轴承8和后轴承4的安装，便于人工控制安装精度，有利于工人根据实际组装情况进行调整。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种永磁同步电机，其特征在于：包括机壳、定子、转子、磁钢、转轴、前端盖以及后端盖；所述定子内圆为椭圆；所述转子设置在定子内，转子的中心设置在定子内圆的短半轴中心线上。
2.如权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于：所述转子的中心与定子内圆圆心的偏移距离为0.01mm-0.1mm。
3.如权利要求2所述的永磁同步电机，其特征在于：所述转子的中心与定子内圆圆心的偏移距离为0.1mm。
4.一种永磁同步电机的组装方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)检测定子内椭圆的椭圆度，并标记内椭圆的长半轴和短半轴的顶点；
(2)检测前端盖轴承室内圆与机壳配合止口的同心度，检测后端盖轴承室内圆与其和机壳配合止口的同心度，并对前端盖和后端盖偏移止口中心线的方向进行标记；
(3)定子绕组出线端设定在定子内椭圆的短半轴方向上，定子放置在套装工具上，定子上的出线位置对准套装工具上的出线标记，并将机壳对应套在定子上；
(4)将前后轴承分别压入到转子的相应位置上；
(5)将前端盖轴承室内圆的中心线偏离止口中心线方向的面对准定子绕组出线所在的面，然后用螺钉将前端盖锁在机壳上；
(6)将后端盖轴承室内圆的中心线偏离止口中心线方向的面对准定子绕组出线所在的面，然后用螺钉将后端盖锁在机壳上；
(7)安装编码器，完成整个永磁同步电机的组装。
5.如权利要求4所述的永磁同步电机的组装方法，其特征在于：在步骤(1)中，采用三坐标或千分尺检测定子内椭圆的椭圆度。
6.如权利要求4所述的永磁同步电机的组装方法，其特征在于：在步骤(3)中，在套装机壳与定子前，先将机壳放入到设定温度的高温箱中进行加热；所述套装工具采用热套工装。由于永磁同步电机的机壳一般由铝材料制成，因此先通过对机壳加热，使机壳膨胀，以便套装到定子上，并且当机壳的温度降下来后，机壳收缩，使得与定子的装配更加紧凑。
7.如权利要求6所述的永磁同步电机的组装方法，其特征在于：在对机壳进行加热时，高温箱的温度设定为200℃-300℃。
8.如权利要求4所述的永磁同步电机的组装方法，其特征在于：在步骤(4)中，选用压轴承工装以及油压机将前后轴承分别压入到转子相应位置处。
9.如权利要求4所述的永磁同步电机的组装方法，其特征在于：在步骤(4)中，选用压轴承工装以及手压机将前后轴承分别压入到转子相应位置处。
10.如权利要求4所述的永磁同步电机的组装方法，其特征在于：在步骤(7)中，安装编码器时，先锁紧紧固螺钉，将编码器顶装在永磁同步电机的转轴上；接着再锁紧弹片，将编码器端盖安装固定在后端盖上，完成整个编码器的安装。
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