CN102510147A - 一种永磁伺服电机用的转子拓扑结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种永磁伺服电机用的转子拓扑结构，属于伺服电机技术领域。它解决了现有伺服电机转子的永磁体厚度较大以及安装结构占用定转子气隙的空间的问题。本永磁伺服电机用的转子拓扑结构包括转轴和设置在转轴上的毂盘，在毂盘外套有转子铁芯，在转子铁芯的外周面上均布有磁钢片，在毂盘两侧分别固连有将磁钢片和转子铁芯夹持住的铝制压板，磁钢片为月牙形，且两片磁钢片之间均设有将磁钢片压紧在转子铁芯上的固定结构。本转子拓扑结构减小了永磁体厚度，占用空间小，增大了电枢反应电感，改善了低速时电机的性能和扩宽伺服电机的调速范围。

Description

一种永磁伺服电机用的转子拓扑结构

技术领域

本发明属于电机技术领域，涉及一种永磁伺服电机用的转子拓扑结构。

背景技术

永磁伺服电机由定子组件、转子组件、机座端盖组件和编码器四部分组成。定子组件包括带有槽的定子铁芯和放在槽里的线圈绕组；转子组件包括转子铁芯、永磁体、轴和磁钢端部压板。对面贴式凸装磁钢的转子组件，当永磁伺服电机高速旋转的时候处在转子表面的磁钢受到比较大的离心力，当这个离心力大于磁钢的转子铁芯的吸引力时，磁钢将飞离转子，造成伺服电机的严重损坏。

传统的处理办法主要有两种：第一种是磁钢装配到转子铁芯上时先用环氧树脂等耐温胶结剂直接粘接在转子铁芯上，再用纤维质带绑扎起来；第二种是使用非磁性的金属套筒将永磁体套装在转子上。以上两种方法都占用定转子气隙的空间，导致电机定转子气隙翻倍增大，有效区域利用率减少。

上述的两种办法都带来会导致定子和转子之间的气隙增大，一定程度上降低了电枢反应的强度，即减小了电枢反应电感，同时电机的调速范围有限；另外，由磁路计算公式可知，磁钢磁化方向厚度和气隙长度成正比关系，气隙增大后需要相应的增大磁钢磁化方向，即增大了永磁体的厚度，导致了材料成本增高。

发明内容

本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种永磁伺服电机用的转子拓扑结构，用于实现减小永磁体厚度和增大电枢反应电感，改善了低速时电机的性能和扩宽伺服电机的调速范围。

本发明通过下列技术方案来实现：一种永磁伺服电机用的转子拓扑结构，包括转轴和设置在转轴上的毂盘，在毂盘外套有转子铁芯，在转子铁芯的外周面上均布有磁钢片，在毂盘两侧分别固连有将磁钢片和转子铁芯夹持住的铝制压板，其特征在于，所述的磁钢片为月牙形，且两片磁钢片之间均设有将磁钢片压紧在转子铁芯上的固定结构。

在上述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构中，所述的磁钢片厚度由中间向两侧变薄，磁钢片的外侧面的弧度系数为0.7～0.9。

月牙形的磁钢片使其磁化方向不等厚，并从轴线由厚到薄，使定子和转子之间的气隙产生接近正弦分布的励磁磁场。将磁钢片制成月牙形并均布在转子铁芯外圆周上，这种结构使磁路区域进行有效的分割，是电机内部磁场空间的拓扑结构得到优化，提升电机功率密度和电气性能。

在上述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构中，所述磁钢片的外侧面的弧度系数为0.8。选用0.8最能接近正弦分布的励磁磁场。

在上述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构中，所述的固定结构包括直条状的尼龙嵌条，所述的尼龙嵌条固定在上述的转子铁芯上且两侧分别压在磁钢片上。尼龙嵌条具有一定的机械强度且其表面硬度对磁钢片软了很多，因此在装配时不损坏磁钢，同时又能保持足够大的压力，在电机高速旋转时能可靠的压住磁钢片。

在上述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构中，所述的尼龙嵌条底面的两侧边沿为斜面，且所述斜面形成的张角A大于相邻两磁钢片边沿所形成的张角B。由于磁钢片表面坚硬，有加工误差，为了便于装配，通过上述的结构能使磁钢片和尼龙嵌条之间在装配时形成线接触，保证了装配工艺性。

在上述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构中，所述的尼龙嵌条顶面的中心上设有下凹的弧形凹槽。这种形状保证了装配的便利，同时在负载尤其是重负载时电机发热导致尼龙尼龙膨胀预留了空间，而且尼龙嵌条成对的固定在每个磁钢片侧边，当尼龙嵌条受热膨胀时增加了磁钢片压向轴心的压力，周向的作用力相互抵消，不会导致磁钢片位移。

在上述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构中，所述铝制压板的边缘设有数量与上述的尼龙嵌条一一对应的折边，所述折边内侧面倾斜且与上述的尼龙嵌条形成夹角。这种结构便于铝制压板装配，消除加工误差的影响。

在上述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构中，所述的尼龙嵌条粘接在转子铁芯上，且通过螺钉穿过尼龙嵌条连接到转子铁芯上，在尼龙嵌条与上述折边形成的夹角内填充使两者粘接在一起的耐温胶。通过上述的方式将尼龙嵌条固定在转子铁芯上，这种方式固定牢固，尼龙嵌条不易脱落。

现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、由于将磁钢片制成月牙形，使得磁钢片两侧的厚度变薄，节省了价格较贵的磁钢材料，降低了成本。

2、同时，磁钢片和磁钢片之间的周向存在空余的20％左右的区域，在这部分空间内设置尼龙嵌条，在电机温度升高时，尼龙嵌条受热膨胀挤压磁钢片，使得磁钢片固定更加牢固。

3、由于磁钢片的厚度减小，使得转子和定子之间的气隙可以相应的减小，在一定程度上增强了电枢反应的强度，即增大电枢反应的电感，改善了低速时的电机性能，扩宽伺服电机的调速范围。

附图说明

图1是本发明的侧视结构示意图。

图2是本发明的剖视结构示意图。

图3是图1中A部分的放大结构示意图。

图4是图1中B部分的放大结构示意图。

图5是图2中C部分的放大结构示意图。

图中，1、转轴；2、毂盘；3、转子铁芯；4、磁钢片；5、铝制压板；51、折边；6、尼龙嵌条；61、斜面；62、弧形凹槽；7、螺钉；8、耐温胶。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并结合附图对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，本发明包括转轴1和设置在转轴1上的毂盘2，在毂盘2外套有转子铁芯3，转子铁芯3是由冲片叠压而成，在转子铁芯3与毂盘2之间形成过盈配合，在转子铁芯3的外周面上通过耐温胶8均匀地粘接有磁钢片4，也可以不涂耐温胶8或者涂少量的耐温胶8。每个磁钢片4为月牙形，磁钢片4厚度由中间向两侧变薄，月牙形的磁钢片4使其磁化方向不等厚，并从轴线由厚到薄，使定子和转子之间的气隙产生接近正弦分布的励磁磁场。磁钢片4的外侧面的弧度系数为0.7～0.9，选用0.8最能接近正弦分布的励磁磁场。因此磁钢片4和磁钢片4之间的周向存在空余的20％左右的区域，在该区域内即两片磁钢片4之间均设有将磁钢片4压紧在转子铁芯3上的固定结构。将磁钢片4制成月牙形并均布在转子铁芯3外圆周上，这种结构使磁路区域进行有效的分割，是电机内部磁场空间的拓扑结构得到优化，提升电机功率密度和电气性能。

如图2所示，在毂盘2两侧分别固连有将磁钢片4和转子铁芯3夹持住的铝制压板5。每个铝制压板5通过六个螺钉固定在毂盘2上。结合图2，如图4所示，铝制压板5的边缘设有数量与尼龙嵌条6一一对应的折边51，折边51内侧面倾斜且与尼龙嵌条6形成夹角。为了方便装配，如图5所示，在折边51和磁钢片4之间设有装配间隙。

结合图1，如图3所示，固定结构包括尼龙嵌条6，尼龙嵌条6固定在转子铁芯3上且两侧分别压在磁钢片4上。尼龙嵌条6通过耐温胶8粘接在转子铁芯3上，且通过细小的螺钉7穿过尼龙嵌条6连接到转子铁芯3上，在尼龙嵌条6与折边7形成的夹角内填充使两者粘接在一起的耐温胶8。如图3所示，为了使尼龙嵌条6压住磁钢片4，尼龙嵌条6底面的两侧边沿为斜面61，且斜面61形成的张角A大于相邻两磁钢片4边沿所形成的张角B。尼龙嵌条6顶面的中心上设有下凹的弧形凹槽62，因此在尼龙嵌条6受热膨胀时能够增加磁钢片4压向轴心的压力，且周向的作用力相互抵消，不会导致磁钢片4位移。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了本体1、接线盒2、通孔3、接线柱4、盖子5、固定槽6等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (8)

1.一种永磁伺服电机用的转子拓扑结构，包括转轴(1)和设置在转轴(1)上的毂盘(2)，在毂盘(2)外套有转子铁芯(3)，在转子铁芯(3)的外周面上均布有磁钢片(4)，在毂盘(2)两侧分别固连有将磁钢片(4)和转子铁芯(3)夹持住的铝制压板(5)，其特征在于，所述的磁钢片(4)为月牙形，且两片磁钢片(4)之间均设有将磁钢片(4)压紧在转子铁芯(3)上的固定结构。

2.根据权利要求2所述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构，其特征在于，所述的磁钢片(4)厚度由中间向两侧变薄，磁钢片(4)的外侧面的弧度系数为0.7～0.9。

3.根据权利要求2所述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构，其特征在于，所述磁钢片(4)的外侧面的弧度系数为0.8。

4.根据权利要求1或2或3所述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构，其特征在于，所述的固定结构包括直条状的尼龙嵌条(6)，所述的尼龙嵌条(6)固定在上述的转子铁芯(3)上且两侧分别压在磁钢片(4)上。

5.根据权利要求4所述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构，其特征在于，所述的尼龙嵌条(6)底面的两侧边沿为斜面(61)，且所述斜面(61)形成的张角A大于相邻两磁钢片(4)边沿所形成的张角B。

6.根据权利要求5所述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构，其特征在于，所述的尼龙嵌条(6)顶面的中心上设有下凹的弧形凹槽(62)。

7.根据权利要求6所述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构，其特征在于，所述铝制压板(5)的边缘设有数量与上述的尼龙嵌条(6)一一对应的折边(51)，所述折边(51)内侧面倾斜且与上述的尼龙嵌条(6)形成夹角。

8.根据权利要求7所述的永磁伺服电机用的转子拓扑结构，其特征在于，所述的尼龙嵌条(6)粘接在转子铁芯(3)上，且通过螺钉(7)穿过尼龙嵌条(6)连接到转子铁芯(3)上，在尼龙嵌条(6)与上述折边(51)形成的夹角内填充使两者粘接在一起的耐温胶(8)。

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