CN205377500U - 一种改善气隙磁场波形的永磁交流伺服电机转子及永磁体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改善气隙磁场波形的永磁交流伺服电机转子，包括转轴、导磁体、永磁体和永磁体固定套，所述导磁体设置在转轴上，在导磁体的外圆周开设有2p个缺口，2p块永磁体1N极和S极交替地嵌置于上述导磁体外圆周缺口内，所述的永磁体呈瓦形状，包括左右两个侧面、外圆弧面和内圆弧面，所述的两个侧面为纵向的平面，其特征在于所述的外圆弧面包括中间1/2圆弧面和两边各1/4圆弧面，所述的中间1/2圆弧面与内圆弧面的半径相同，所述1/4圆弧面的参数满足特定的条件。本实用新型气隙磁场的正弦性好、加工简单，生产效率高，且成本较低。

Description

一种改善气隙磁场波形的永磁交流伺服电机转子及永磁体

技术领域

本实用新型涉及电机领域，尤其涉及永磁交流伺服电机，具体的说是一种改善气隙磁场波形的永磁交流伺服电机转子及其永磁体。

背景技术

现有交流伺服电机结构，包括机壳、定子、端盖和转子，通常永磁体设置在转子上。所述的转子包括转轴、导磁体、永磁体和永磁体固定套。具体来说，所述导磁体设置在转轴上，在导磁体的外圆周开设有2p个缺口，2p块永磁体N极和S极交替地嵌置于上述导磁体外圆周缺口内。

为了降低成本、提高生产效率，磁钢通常做成图4所示的瓦形形状。瓦形永磁体的左右两个侧面7、8为纵向的平面，内圆弧面6和外圆弧面5的半径R相同，两者圆心间的距离e等于永磁体的厚度。这种结构的优点是线切割时，可一次切出前一永磁体的外圆弧面和后一永磁体的内圆弧面，因此可提高生产效率，并减少用材量，降低制造成本。然而，这种结构的永磁体，其气隙磁场为矩形波，由此永磁体制成的电机只适用于精度要求不是很高的场合。

为了提高气隙磁场波形，通常的办法是将瓦形永磁体N极和S极的外表面设计成正弦面(如图5所示)。这种结构虽然在一定程度上改善了气隙磁场的波形，但是由于永磁体的最大厚度大于图4结构的永磁体的厚度，因而比较浪费材料，成本高，并且外圆弧面需要单独加工，生产效率低。

发明内容

本实用新型要解决的是现有技术存在的上述问题，旨在提供一种改善气隙磁场波形、且成本不会增加很多的永磁交流伺服电机转子。

为解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案：一种改善气隙磁场波形的永磁交流伺服电机转子，包括转轴、导磁体、永磁体和永磁体固定套，所述导磁体设置在转轴上，在导磁体的外圆周开设有2p个缺口，2p块永磁体1N极和S极交替地嵌置于上述导磁体外圆周缺口内，所述的永磁体呈瓦形状，包括左右两个侧面、外圆弧面和内圆弧面，所述的两个侧面为纵向的平面，其特征在于所述的外圆弧面包括中间1/2圆弧面和两边各1/4圆弧面，所述的中间1/2圆弧面与内圆弧面的半径相同，所述1/4圆弧面的参数满足以下条件：

其圆心在1/2圆弧面的圆心沿中心线上移5b/16mm处，其中b为永磁体的宽度；

其半径其中R为内圆弧面的半径。

本实用新型的一种改善气隙磁场波形的永磁交流伺服电机转子，与现有技术相比具有以下优点：

1、永磁体的外圆弧面采用三段式结构，通过有限元分析后，使两边1/4圆弧面的圆心位置和半径尺寸与中间1/2圆弧面圆心位置和半径尺寸形成特定的关联。经此优化设计后，与图4所示永磁体相比，电机气隙磁场的三次谐波、五次谐波和七次谐波都有较大幅度减小，气隙磁场的正弦性变好。

2、在对永磁体切割加工时，由于两侧面为纵向的平面，因此先按宽度切割出长条的中间体，然后按内圆弧面的半径切割出永磁体的半成品，最后再切割外圆弧面两边的各1/4圆弧面。因而，对于每个永磁体，只需切割1又1/4个圆弧面就可完成。而图5结构的永磁体，由于其外表面为正弦面，每个内圆弧面和外表面都必须单独切割，一个永磁体需切割2个圆弧面才能完成。因此，与图5的结构的永磁体相比，本实用新型的永磁体切割简单，生产效率高。

3、本实用新型与图5所示的传统机构相比，波形的正弦性与图5所示的永磁体相当。但当永磁体的最大厚度相同时，本实用新型的磁通量较图5所示的传统机构的大。换言之，在获得相同磁通量时，本实用新型的永磁体的最大厚度较传统机构永磁体的最大厚度小，表明本实用新型的永磁体所需材料要少，从而可降低电机的成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型的转子结构示意图。

图2是本实用新型的永磁体的结构示意图。

图3是本实用新型永磁体的参数示意图。

图4是现有永磁体内外圆弧面半径相同时的结构示意图。

图5是现有永磁体外表面为正弦面时的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型的一种改善气隙磁场波形的永磁交流伺服电机转子，包括转轴4、导磁体2、永磁体1和永磁体固定套3，所述导磁体2设置在转轴4上，在导磁体2的外圆周开设有2p个缺口，2p块永磁体1N极和S极交替地嵌置于上述导磁体外圆周缺口内。

参照图2和图3，所述的永磁体1呈瓦形状，包括左右两个侧面7、8、外圆弧面5和内圆弧面6，所述的两个侧面7、8为纵向的平面，所述的外圆弧面5包括中间1/2圆弧面502和两边各1/4圆弧面501、503，所述的中间1/2圆弧面502与内圆弧面6的半径相同，所述1/4圆弧面501、503的参数满足以下条件：

其圆心A1在1/2圆弧面502的圆心A3沿中心线上移5b/16mm处，其中b为永磁体的宽度；

其半径其中R为内圆弧面6的半径。

将采用本实用新型的永磁体形状的永磁交流伺服电机转子和采用图4所示的现有永磁体形状的永磁交流伺服电机转子的气隙磁场波形进行比较，其结果如表1所示。

表1

	三次谐波	五次谐波	七次谐波
				现有转子幅值	16.0100	0.0910	0.1200
本实用新型转子幅值	7.2700	0.0219	0.0800

从表1数据可知，在本实用新型的转子的气隙磁场波中，三次谐波、五次谐波和七次谐波均得到较好的抵制，磁场波形得到明显改善。

应该理解到的是：上述实施例只是对本实用新型的说明，而不是对本实用新型的限制，任何不超出本实用新型实质精神范围内的实用新型创造，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种改善气隙磁场波形的永磁交流伺服电机转子，包括转轴(4)、导磁体(2)、永磁体(1)和永磁体固定套(3)，所述导磁体(2)设置在转轴(4)上，在导磁体(2)的外圆周开设有2p个缺口，2p块永磁体(1)N极和S极交替地嵌置于上述导磁体外圆周缺口内，所述的永磁体(1)呈瓦形状，包括左右两个侧面(7、8)、外圆弧面(5)和内圆弧面(6)，所述的两个侧面(7、8)为纵向的平面，其特征在于所述的外圆弧面(5)包括中间1/2圆弧面(502)和两边各1/4圆弧面(501、503)，所述的中间1/2圆弧面(502)与内圆弧面(6)的半径相同，所述1/4圆弧面(501、503)的参数满足以下条件：

其圆心(A1)在1/2圆弧面(502)的圆心(A3)沿中心线上移5b/16mm处，其中b为永磁体的宽度；

其半径其中R为内圆弧面(6)的半径。

2.一种改善气隙磁场波形的永磁交流伺服电机的永磁体，所述的永磁体(1)呈瓦形状，包括左右两个侧面(7、8)、外圆弧面(5)和内圆弧面(6)，所述的两个侧面(7、8)为纵向的平面，其特征在于所述的外圆弧面(5)包括中间1/2圆弧面(502)和两边各1/4圆弧面(501、503)，所述的中间1/2圆弧面(502)与内圆弧面(6)的半径相同，所述1/4圆弧面(501、503)的参数满足以下条件：

其圆心(A1)在1/2圆弧面(502)的圆心(A3)沿中心线上移5b/16mm处，其中b为永磁体的宽度；

其半径其中R为内圆弧面(6)的半径。