CN201918814U - 一种伺服永磁同步电机转子 - Google Patents

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Abstract

一种伺服永磁同步电机转子，涉及伺服永磁同步电机的转子结构，本实用新型包括转轴、转子铁心段和转子压板等。每段转子铁心段包括转子铁心，永磁体和不导磁不锈钢套筒。本实用新型具有生产加工简单，能有效抑制转矩脉动，减小转动惯量，提高响应特性和电机稳定性，降低工艺难度，又便于实现电机系列化，能有效控制制造成本等优势。本实用新型可广泛应用于伺服系列永磁同步电机。

Description

一种伺服永磁同步电机转子
技术领域
本实用新型属于伺服永磁同步电机技术领域，具体涉及伺服永磁同步电机的转子结构。
背景技术
永磁同步电机作为伺服控制系统执行单元，克服了直流伺服电动机机械式换向器和电刷带来的一系列限制，具有调速性能优越、结构简单、运行可靠、体积小、重量轻、效率高、功率密度高、功率因数高、过载能力强等优点。因而，其在高性能、高精度的伺服领域具有广阔的前景。
伺服永磁同步电机转子作为永磁同步电机转动部件，同时也是能量转化的重要部件。其设计水平，生产加工工艺，将直接影响伺服永磁同步电机的性能。
现有伺服永磁同步电机转子，如专利号为ZL200720115092.3的“交流永磁伺服电机矽钢片转子”专利。公开的转子主要包括转轴、转轴上的转子铁心、转子铁心外贴合永磁体及在整个转子铁心外侧紧固的永磁体外套。转子铁心由若干0.2～1mm矽钢片冲片叠压而成，冲片通过均匀分布且贯穿冲片的铆钉固接，永磁体外侧的固定外套材料为非导磁材料。此电机转子的主要缺点是：未考虑当伺服永磁同步电机定子每极每相槽数q为整数时，伺服永磁同步电机会存在很大的齿槽转矩脉动，众所周知，齿槽转矩脉动在高精度伺服领域会直接降低伺服系统的控制特性，并带来振动、谐振、噪声的问题，这些问题未在转子上进行解决。同时，该电机转子未考虑作为伺服电机的运动元件，其转动惯量的大小将影响电机的动态响应速度。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有伺服永磁同步电机转子的不足之处，提供一种伺服永磁同步电机转子，具有生产加工简单，能有效抑制转矩脉动，减小转动惯量，提高响应特性，又便于实现电机系列化等特点。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种伺服永磁同步电机转子，包括转轴、转子铁心段和转子压板等，转子铁心段采用表面凸出式磁路结构。其特征在于，所述的转子铁心段为1～10段，转子铁心段数量根据电机功率选取，功率越大，其段数越多。每段转子铁心段包括转子铁心，永磁体和不导磁的不锈钢套筒。所述的转子铁心由若干硅钢冲片叠压而成，用铆钉和导磁端板紧固，采用铆接确保转子铁心不发生变形。在所述的转子铁心的外圆边分别贴有永磁体，永磁体的数量与电机极数相等，永磁体与永磁体之间用定位齿定位。所述的每块永磁体均以转轴中心为圆心，沿圆周表面平均偏移
Figure BSA00000353820600011
机械角度(其中：P为电机极对数，Z1为定子槽数)，累计与电机的极数相等的永磁体共偏移机械角度(一个定子齿距)，即所述与电机的极数相等的永磁体在
Figure BSA00000353820600022
机械角度范围内均布，达到移极效果。同时，由于表面突出式磁路结构电机的转子磁轭磁密往往不是很高，因此，在转子磁轭上开设去重孔，用以提高转子磁轭的磁密。所述去重孔的数量与电机的极数相同，去重孔的直径大小、位置根据转子磁轭磁密大小及机械强度确定。由于移极后转子铁心的质心会发生改变，因此在较大的定位齿下端设置圆形的平衡孔。平衡孔圆心的位置、孔径大小根据伺服永磁同步电机转子极数、去重孔大小选取。为确保电机在高速运转时，永磁体不被抛出，在所述转子的最外圈圆周处用不导磁的不锈钢套筒紧固永磁体外侧。
本实用新型采用上述技术方案后，主要的效果如下：
1.有效的抑制转矩脉动，电机转矩输出更加平稳。如图3、图4所示移极使各极槽下产生的转矩相互抵消，进而削弱了齿槽转矩。
2.转子开孔后减小电机转子转动惯量，提高了伺服系统响应速度。采用平衡孔保证了转子质心位于中心点，提高电机运行的稳定性。
3.转子铁心采用分段永磁体易于生产加工，更便于电机系列化。
4.采用永磁体移极方式，相对于定子斜槽，简化了电机嵌线工艺；相对于转子斜极，利于永磁体的成型加工，降低工艺难度，利于产品的批量生产，有效控制制造成本。
本实用新型可广泛应用于伺服系列永磁同步电机中。
附图说明
图1为实施例1的结构图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本实施例1的转子永磁体移极前输出转矩曲线图；
图4为本实施例1的转子永磁体移极后输出转矩曲线图；
图中：1转轴；2转子铁心段；3转子压板；4永磁体；5铆钉；6去重孔；7定位齿；8平衡孔；9不锈钢套筒；10导磁端板。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步说明本实用新型。
实施例1
如图1-2所示一种伺服永磁同步电机转子，包括转轴1、转子铁心段2和转子压板3等，转子铁心段2采用表面凸出式磁路结构。其特征在于，所述的转子铁心段2为8段。每段转子铁心段2包括转子铁心，永磁体4和不导磁的不锈钢套筒9。转子铁心由若干硅钢片叠压而成，用铆钉5和导磁端板10紧固。转子铁心外边分别贴有永磁体4，所述永磁体4的数量为8，永磁体4与永磁体4之间用定位齿7定位。所述的每块永磁体4均以转轴1中心为圆心，沿圆周表面平均偏移
Figure BSA00000353820600031
机械角度(其中：电机极对数为4，定子槽数为24)，累计8块永磁体共偏移
Figure BSA00000353820600032
机械角度，即采取8块永磁体4在
Figure BSA00000353820600033
Figure BSA00000353820600034
机械角度范围内均布。同时，在本例的转子磁轭上开设8个直径为8mm的去重孔6。在较大的定位齿7下端设置一个直径为4mm的圆形的平衡孔8。在所述转子最外圈圆周处用不导磁不锈钢套筒9紧固永磁体4外侧。
实施例2
一种伺服永磁同步电机转子，同实施例1，其中所述的转子铁心段2为10段，所述的永磁体数量为4，所述的每块永磁体4均以转轴1中心为圆心，沿圆周表面平均偏移机械角度(其中：电机极对数为2，定子槽数为24)，累计4块永磁体共偏移
Figure BSA00000353820600036
机械角度，即采取4块的永磁体4在
Figure BSA00000353820600037
机械角度范围内均布。同时，在本例的转子磁轭上开设4个直径为12mm的去重孔6。在较大的定位齿7下端设置一个直径5mm的圆形的平衡孔8。
实施例3
一种伺服永磁同步电机转子，同实施例1，其中所述的转子铁心段2为1段，所述的永磁体数量为4，所述的每块永磁体4均以转轴1中心为圆心，沿圆周表面平均偏移
Figure BSA00000353820600038
机械角度(其中：电机极对数为6，定子槽数为48)，累计12(电机极数)块永磁体共偏移
Figure BSA00000353820600039
机械角度，即采取12块永磁体4在
Figure BSA000003538206000310
Figure BSA000003538206000311
机械角度范围内均布。同时，在本例的转子磁轭上开设12个直径4mm的去重孔6。在较大的定位齿7下端设置一个直径3mm的圆形的平衡孔8。

Claims (1)

1.一种伺服永磁同步电机转子，包括转轴(1)、转子铁心段(2)和转子压板(3)，转子铁心段(2)采用表面凸出式磁路结构，其特征在于所述的转子铁心段(2)为1～10段，每段转子铁心段(2)包括转子铁心，永磁体(4)和不导磁的不锈钢套筒(9)，所述的转子铁心由若干硅钢冲片叠压而成，用铆钉(5)和导磁端板(10)紧固，在所述的转子铁心的外圆边分别贴有永磁体(4)，永磁体(4)的数量与电机极数相等，永磁体(4)与永磁体(4)之间用定位齿(7)定位，所述的每块永磁体(4)均以转轴中心为圆心，沿圆周表面平均偏移
Figure FSA00000353820500011
机械角度，其中：P为电机极对数，Z1为定子槽数，累计与电机的极数相等的永磁体(4)共偏移机械角度，即所述的与电机的极数相等的永磁体(4)在
Figure FSA00000353820500013
机械角度范围内均布，在转子磁轭上开设去重孔(6)，所述去重孔(6)数量与电机极数相等，在较大的定位齿(7)下端设置圆形的平衡孔(8)，在所述转子的最外圈圆周处用不导磁的不锈钢套筒(9)紧固永磁体(4)外侧。
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