CN209545277U - 一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子，包括永磁体和导磁体；所述导磁体上沿圆周方向均匀分布有2p个永磁体容置孔，其中p表示电机的极对数；所述的永磁体N、S交错设置在所述的永磁体容置孔内；所述的永磁体容置孔呈长方形，具有一对长边和一对短边；其特征在于导磁体外周面为圆柱面，在所述的圆柱面上对应每个永磁体处削出一个平面，形成交替的圆弧面和平面。本实用新型的内嵌式永磁交流伺服电机转子，通过将导磁体外周面设计成交替设置的圆弧面和平面，大大抑制了高次谐波，使气隙磁场的正弦性更好。

Description

一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子

技术领域

本实用新型涉及电机领域，尤其涉永磁交流伺服电机，具体的说是一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子。

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，通常永磁体放在转子上。参照图1，一种典型的永磁交流伺服电机的转子结构，所述的转子包括转轴5、导磁体2和永磁体3。所述的转子导磁体2外圆周有2p个缺口(其中p表示电机的极对数)，2p块瓦型永磁体3以N极和S极交错排列的方式嵌置于上述导磁体外圆周缺口内。上述结构称之为表贴式永磁交流伺服电机。

参照图2，另一种典型的永磁交流伺服电机的转子结构，转子导磁体2上沿周向均匀分布2p个长方形孔，用于放置2p个N、S交错排列的永磁体3。长方形孔的长边沿圆周方向排列，磁路呈径向分布，因而称之为径向磁路内嵌式伺服电机。该结构受转子外圆尺寸限制长方形孔的长边不能加长，无法提高气隙磁通密度。该结构的导磁体外周面4由多个外凸的圆弧面构成，每个圆弧面分别与一个永磁体3对应，一般而言它的气隙磁场波形的正弦性要好一些。

参照图3，另一种径向磁路内嵌式伺服电机。其导磁体外周面4为圆柱面。这种结构的电机，其设计和制造相对简单，但是气隙磁场的波形的正弦性较差。

发明内容

本实用新型要解决的是现有技术存在的上述技术问题，旨在提供一种改善气隙磁场波形的内嵌式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内嵌式永磁交流伺服电机转子，包括永磁体和导磁体；所述导磁体上沿圆周方向均匀分布有2p个永磁体容置孔，其中p表示电机的极对数；所述的永磁体N、S交错设置在所述的永磁体容置孔内；所述的永磁体容置孔呈长方形，具有一对长边和一对短边；其特征在于导磁体外周面为圆柱面，在所述的圆柱面上对应每个永磁体处削出一个平面，形成交替的圆弧面和平面。

本实用新型的内嵌式永磁交流伺服电机转子，通过将导磁体外周面设计成交替设置的圆弧面和平面，大大抑制了高次谐波，使气隙磁场的正弦性更好。

作为本实用新型的改进，所述永磁体容置孔的长度方向沿径向设置，即永磁体的宽度方向沿径向设置，磁路在永磁体内呈切向分布，永磁体的重心距轴心的距离小，可大大减小转子旋转时永磁体的离心力，避免永磁体因离心力过大撞开外磁轭后飞出，从而造成电机的损坏。同时，本实用新型可以开设更大面积的永磁体容置孔，因而可大大提高气隙磁通密度。

作为本实用新型的再进一步改进，所述导磁体外周平面的宽度b与永磁体容置孔的短边长a的比例为b：a＝1.15～1.73，进一步优化气隙磁场的正弦性。

作为本实用新型的再进一步改进，所述永磁体容置孔的短边长a＝2.6mm时，所述导磁体外周平面的宽度b＝3.0～4.5mm，气隙磁场的正弦性最好。

作为本实用新型的再进一步改进，每个导磁体外周平面的宽度b均相等。

作为本实用新型的更一步改进，为减小齿槽力矩，取2p＝10。优选地，定子齿数为12。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是现有表贴式永磁交流伺服电机的转子结构示意图。

图2是转子外周面为多个圆弧面构成的现有径向磁路内嵌式伺服电机的转子结构示意图。

图3是转子外周面为圆柱面的现有径向磁路内嵌式伺服电机的转子结构示意图。

图4是本实用新型改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子的结构示意图。

图5是本实用新型的导磁体的结构示意图。

图中，1-转子，2-导磁体，3-永磁体，4-导磁体的外周面，5-转轴，6-导磁体的外周面的平面，7-永磁体容置孔，8-永磁体容置孔的长边，9-永磁体容置孔的短边，10-导磁体的外周面的圆弧面。

具体实施方式

图1图2和图3是现有内嵌式伺服电机的转子的结构示意图，其缺陷前面已经描述过了，在此不再赘述。

参照图4，本实用新型的一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子1，包括永磁体3、导磁体2和转轴5；所述导磁体2上沿圆周方向均匀分布有2p个永磁体容置孔7，其中p表示电机的极对数；所述的永磁体3以N、S交错设置的方式设置在所述的永磁体容置孔7内。所述的N、S交错排列是指相邻二块永磁体3的N极与N极相对，S极与S极相对。

参照图5，所述的永磁体容置孔7呈长方形，具有一对长边8和一对短边9；所述永磁体容置孔7的长度方向沿径向设置。导磁体外周面4为圆柱面，在所述的圆柱面上对应每个永磁体3处削出一个平面6，形成交替的圆弧面10和平面6。

本实用新型的内嵌式永磁交流伺服电机转子，通过将导磁体外周面设计成交替设置的圆弧面和平面，抑制了高次谐波，尤其大大抑制了了5次谐波、7次谐波、9次谐波、11次谐波和13次谐波，使气隙磁场的正弦性更好。

优选地，所述导磁体外周平面的宽度b与永磁体容置孔的短边长a的比例为b：a＝1.15～1.73，进一步优化气隙磁场的正弦性。

最优选地，所述永磁体容置孔的短边长a＝2.6mm时，所述导磁体外周平面的宽度b＝3.0～4.5mm。

永磁体容置孔的短边长a＝2.6mm时，导磁体外周平面的宽度b对磁场波形产生影响，其结果如表1所示。

表1

平面宽度

3次谐波

5次谐波

7次谐波

9次谐波

11次谐波

13次谐波

备注

0.0mm

0

0.7％

1.1％

1.0％

3.9％

2％

2.5mm

0

0.6％

0.7％

0％

4.0％

1.7％

3.5mm

0

0.6％

0.7％

0.3％

1.1％

0.3％

优化值

4.5mm

0

0.6％

0.7％

0.6％

1.4％

0.6％

5.0mm

0

0.8％

0.7％

1.1％

1.9％

0.3％

5.5mm

0

1.0％

0.7％

2.4％

0.4％

1.4％

以上数据表明本实用新型根据优化结果得出的上述平面宽度的电机气隙磁场3次谐波为零，5次谐波、7次谐波、11次谐波、13次谐波为最小，电机气隙磁场波形的正弦性最好。

本实用新型的另一个特点是：由于永磁体容置孔7的长度方向沿径向设置，即永磁体3的宽度方向沿径向设置，磁路在永磁体3内呈切向分布，永磁体3的重心距轴心的距离小，可大大减小转子旋转时永磁体3的离心力，避免永磁体3因离心力过大撞开外磁轭后飞出，从而造成电机的损坏。同时，本实用新型可以开设更大面积的永磁体容置孔7，因而可大大提高气隙磁通密度。并且，本实用新型结构和工艺简单，制造成本较低。

通常，电机的极对数越多，槽力矩越小。但是对于拼装式小功率电机，气隙磁密较高时，电机槽数不宜过多。为减小齿槽力矩，同时又不过多增加极对数时按齿槽配合优化准则，通常取2p＝10。相应地，定子齿数设计为12。

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发明创造，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子，包括永磁体和导磁体；所述导磁体上沿圆周方向均匀分布有2p个永磁体容置孔，其中p表示电机的极对数；所述的永磁体N、S交错设置在所述的永磁体容置孔内；所述的永磁体容置孔呈长方形，具有一对长边和一对短边；其特征在于导磁体外周面为圆柱面，在所述的圆柱面上对应每个永磁体处削出一个平面，形成交替的圆弧面和平面。

2.如权利要求1所述的一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子，其特征在于所述永磁体容置孔的长度方向沿径向设置。

3.如权利要求2所述的一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子，其特征在于，所述导磁体外周平面的宽度b与永磁体容置孔的短边长a的比例为b：a＝1.15～1.73。

4.如权利要求3所述的一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子，其特征在于所述永磁体容置孔的短边长a＝2.6mm时，所述导磁体外周平面的宽度b＝3.0～4.5mm。

5.如权利要求1～4任何一项所述的一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子，其特征在于相邻两个永磁体容置孔的内侧之间分别设有一个通孔。

6.如权利要求1所述的一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子，其特征在于每个导磁体外周平面的宽度b均相等。

7.如权利要求1所述的一种改善气隙磁场波形的内嵌式永磁交流伺服电机转子，其特征在于2p＝10。