CN104935124B - 一种伺服电机分段式斜转子的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种伺服电机分段式斜转子的实现方法，其首先，利用与伺服电机分段式斜转子横截面相对应的转子冲片叠压成分段转子铁芯；接着，将若干段的分段转子铁芯按照伺服电机分段式斜转子的斜角度依次叠压成分段式斜转子铁芯；最后，在分段式斜转子铁芯中压入转轴，并在分段式斜转子铁芯表面粘磁钢。本发明提供的伺服电机分段式斜转子的实现方法基于转子冲片形成相应的伺服电机分段式斜转子，据此降低齿槽转矩的同时也提高了生产效率及电机磁钢性能的一致性。

Description

一种伺服电机分段式斜转子的实现方法

技术领域

本发明涉及伺服电机分段式斜转子，具体涉及分段式斜转子的制作工艺。

背景技术

齿槽转矩是永磁伺服电机的特有问题之一，它是永磁电机定子绕组不通电时转子上的永磁体和定子铁芯之间相互作用产生的转矩。它的存在会使得永磁电机在运行时产生转矩脉动，并引起电机的振动和噪声，严重影响伺服电机在高性能伺服***中的使用。

目前，市场上出现了一种用于降低伺服电机齿槽转矩的分段式斜转子结构，参见图1，现有的分段式斜转子的组件包括实心圆钢转子1和磁钢2，其中，实心圆钢转子1为用圆钢直接加工而成，未充磁的磁钢2先粘接在转子表面，等粘磁钢胶固化好后再充磁。

由此构成的转子存在以下问题：

1.惯量比较大，会影响到伺服***的高响应性；

2.当分段比较多时，粘磁钢时需要好多工装来保证磁钢倾斜角度的准确；

3.这种分段式斜转子磁钢的后充磁，对充磁头的设计要求很高，成本较高；再者目前这方面的技术还不是很成熟，充磁出来的磁钢的磁性能的一致性不是很好。

发明内容

针对现有伺服电机分段式斜转子采用实心圆钢转子所存在的问题，本发明的目的在于提供一种伺服电机分段式斜转子的实现方法，通过方法能够基于转子冲片形成相应的伺服电机分段式斜转子，据此降低齿槽转矩的同时也提高了生产效率及电机磁钢性能的一致性。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种伺服电机分段式斜转子的实现方法，该方法包括如下步骤

(1)首先，利用与伺服电机分段式斜转子横截面相对应的转子冲片叠压成分段转子铁芯；

(2)接着，将若干段的分段转子铁芯按照伺服电机分段式斜转子的斜角度依次叠压成分段式斜转子铁芯；

(3)最后，在分段式斜转子铁芯中压入转轴，并在分段式斜转子铁芯表面粘磁钢。

优选的，所述步骤(1)中的转子冲片上根据伺服电机惯量开设有相应大小的工艺孔，工艺孔内部按转子分段所斜角度开有相隔相同角度的若干定位槽。

优选的，所述转子冲片包括一圆形转子冲片本体，该圆形转子冲片本体中部开设有轴孔，其四周开设有若干的工艺孔，若干的工艺孔以圆形转子冲片本体圆心为中心两对称分布，在其中至少一对相对称的两工艺孔上对称的开设有若干定位槽，定位槽的个数与转子铁芯分段数相同，且相邻定位槽的中心线之间相隔的角度与相邻两段转子间相错的角度相同。

优选的，所述步骤(1)中通过高速冲压将若干转子冲片叠压成所需要长度的分段转子铁芯。

优选的，所述步骤(2)中通过分段叠压工装与分段转子铁芯中转子冲片上的定位槽配合，将若干段分段转子铁芯在分段叠压工装上依次按照同一方向斜角度进行依次叠压，由此形成分段式斜转子铁芯。

优选的，所述步骤(2)中的分段叠压工装包括：

圆盘底座，所述圆盘底座的中部开设与伺服电机分段式斜转子转轴相对应的通孔；

两导向立柱，所述两导向立柱的截面结构与转子冲片上工艺孔相对应，两导向立柱相对的设置在圆盘底座，两者相对的设置位置与转子冲片中开设定位槽的工艺孔相对应；导向立柱上还设置与转子冲片上定位槽相配合的定位凸台。

优选的，所述步骤(2)中叠压分段转子铁芯时，每段分段转子铁芯根据分段式斜转子的斜角度，选择其上对应的定位槽与分段叠压工装上的导向立柱配合，并整体套设在分段叠压工装的导向立柱上，实现分段转子铁芯按照同一方向斜角度进行依次叠压。

本发明提供的伺服电机分段式斜转子的实现方法基于转子冲片形成相应的伺服电机分段式斜转子，据此降低齿槽转矩的同时也提高了生产效率及电机磁钢性能的一致性。

另外，本方法相对于现有技术，具有如下优点：通过相应的转子冲片和分段斜叠压工装，使得伺服电机惯量可以根据需要自行在转子冲片上开相应大小的工艺孔进行设计，而且分段斜转子叠压的工作也更加容易操作；并且方便粘接充好磁的磁钢，在有效降低了齿槽转矩的同时也可以保证高效生产以及在现有充磁技术下保证电机磁钢磁性能的一致性。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为现有伺服电机分段式斜转子的结构示意图；

图2为本发明实例中伺服电机分段式斜转子的结构示意图；

图3为本发明实例中转子冲片的结构示意图；

图4为本发明实例中分段式转子铁芯的结构示意图；

图5为本发明实例中叠压工装的结构示意图；

图6为本发明实例中分段式转子铁芯的叠装示意图；

图7为本发明实例中叠装分段式转子铁芯时，压入转轴的示意图；

图8为本发明实例中退出叠压工装时的分段式斜转子状态示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

本发明通过采用一种与伺服电机分段式斜转子横截面相对应的转子冲片来叠压形成伺服电机分段式斜转子，其首先利用若干转子冲片并列叠压成相应长度的分段式转子铁芯；接着在利用叠压成的若干段分段式转子铁芯按照伺服电机分段式斜转子的斜角度和方向依次叠压成分段式斜转子铁芯；最后再压入转轴和粘贴磁钢。

具体实现时，首先，针对伺服电机分段式斜转子，设计一种与伺服电机分段式斜转子横截面相对应的转子冲片，该转子冲片上根据需要设计转子惯量的对称设定相应的工艺孔，并在两个对边工艺孔一边的边缘开有圆弧定位槽，定位槽的个数与分段式斜转子铁芯的分段数相同，相邻定位槽的中心线(即定位槽的中心与转子冲片圆心之间的连线)之间相隔的角度与相邻两段转子间斜的角度一样。

接着，通过高速冲压将若干的转子冲片进行并列叠压成规定长度的分段式转子铁芯，由于该分段式转子铁芯是由若干的转子冲片进行并列叠压而成，故该分段式转子铁芯上具有相应的工艺孔和定位槽(由若干转子冲片上的工艺孔和定位槽并叠压而成)。

再接着，在铁芯叠压工装上先放一块转子铁芯挡板，接着将第一段分段式转子铁芯的工艺孔上第一个定位槽与转子铁芯叠压工装对齐配合进行压装；接着将后续的分段式转子铁芯依次通过将其上工艺孔上相邻的定位槽(如压装第二段分段式转子铁芯时，利用铁芯上第二个定位槽与转子铁芯叠压工装对齐配合进行压装，依次类推)与转子铁芯叠压工装对齐配合进行压装；由此完成将若干段分段转子铁芯在分段叠压工装上依次按照同一方向斜角度进行依次叠压，形成分段式斜转子铁芯；当所有分段转子铁芯在转子铁芯叠压工装上压装好后，再放一块铁芯挡板。

再接着，将转轴压入分段式斜转子铁芯，再退出铁芯压装的工装，由此将分段式斜转子铁芯组装好；

最后，在组装好的分段式斜转子铁芯上的表面上直接粘磁钢，由此组装得到伺服电机分段式斜转子。

针对上述的组装工艺，以下通过一具体实例来进一步说明。

参见图2，本实例中涉及到的伺服电机分段式斜转子采用三段结构的分段式斜转子。

由图可知，该伺服电机分段式斜转子20主要包括转轴21、前转子铁芯挡板22、磁钢23、分段转子铁芯24以及后转子铁芯挡板25。

针对该结构的伺服电机分段式斜转子20，其整个组成过程分为如下四步。

一、设计转子铁芯部分。

参见图2，其所示为本实例中针对分段式斜转子结构设计采用的转子冲片的结构示意图。由图可知，转子冲片10与伺服电机分段式斜转子横截面相对应，其整体为圆盘形，主要包括一圆形转子冲片本体11，该圆形转子冲片本体11中部开设有轴孔12，其四周开设有若干的工艺孔13。这些工艺孔13以圆形转子冲片本体圆心为圆心沿圆周方向均匀分布，且以圆形转子冲片本体圆心为中心两对称分布。

对于工艺孔13的数量，其与电机极数相同；工艺孔13的形状，可根据需要设计转子惯量的进行设定，本实例中，在圆形转子冲片本体11上开设有八个工艺孔13，这八个工艺孔13沿同一圆周方向均匀分布，且这八个工艺孔13结构相同，都为上下两边为同轴圆弧形的等腰梯形。

为与便于叠装形成铁芯，在其中至少一对相对称的两工艺孔上对称的开设有若干定位槽14，定位槽14的个数与转子铁芯分段数相同，由于本实例中转子铁芯分段数为3段，故每个转子冲片10上开设有3对定位槽14；且相邻定位槽的中心线(即定位槽的中心与转子冲片圆心之间的连线)之间相隔的角度与相邻两段转子间相错的角度(即分段式斜转子中铁芯偏斜的角度)相同。

在具体实现时，该定位槽14具体为圆弧形。

进一步的，为了便于安装固定，本实例在轴孔12的四周均匀分布若干的弧形凹槽15，弧形凹槽15的个数与工艺孔13个数相同，分布位置与相邻工艺孔13之间的间隙相对。

同时，在圆形转子冲片本体11的外侧等距分布有若干限位块16，用于在形成铁芯时，安置磁钢。

该限位块16具体为方形，其数量根据实际需求而定，图示实例中采用8个，且相对于工艺孔13的中心分布。

上述结构的转子冲片10制作时，可直接冲压形成，快速方案且能够保证所有转子冲片的一致性。

由此构成的转子冲片可根据需要设计转子惯量，在形成分段式斜转子时，在降低了齿槽转矩的同时也提高了生产效率及电机磁钢性能的一致性。

在完成上述转子冲片10的设计后，再根据每段分段转子铁芯的长度，利用由若干的转子冲片10依次并列叠装组成所需要的分段式转子铁芯，共计三段。

参见图4，每段的分段式转子铁芯241由若干转子冲片10依次并列叠压而成。具体转子冲片10的数量，可根据每段的分段式转子铁芯241的长度而成。

具体叠压时，可采用相应的叠压装置，利用每个转子冲片10上的定位槽14进行叠压，保证每段的分段式转子铁芯241中所有的转子冲片10严格对齐并列设置；由此叠压形成的分段式转子铁芯241，整体为一圆柱形，中部为轴孔，轴孔的四周均匀对称的分布有若干的工艺孔，在其中一对工艺孔一边的边缘由每个转子冲片10上的定位槽14依次并列叠加形成相应的三对定位槽244；同时在其外侧由每个转子冲片10上的限位块16依次并列叠加形成相应的限位条242，继而在分段式转子铁芯241的外侧形成磁钢安置槽243。

二.设计转子分段铁芯叠压工装部分。

针对上述叠压形成的三段分段式转子铁芯241设计相应的转子分段铁芯叠压工装，以便快速、准确的叠压形成分段式斜转子铁芯。

参见图5，其所示为本实例针对上述分段式转子铁芯241给出的叠压工装的结构示意图。

由图可知，该叠压工装30主要包括圆盘底座31、以及两导向立柱32、33。

其中，圆盘底座31为整个叠压工装30的基础，其中部开设有容伺服电机分段式斜转子的转轴21穿过的通孔34。

同时在圆盘底座31的安装面设置有一用于安置转子铁芯挡板的安置槽35。该转子铁芯挡板安置槽35整体设置在圆盘底座31的中部，且深度不小于转子铁芯挡板的厚度。

两导向立柱32、33设置在圆盘底座31上，用于在叠压转子冲片时，对其进行导向和定位。

具体的，两导向立柱32、33为圆盘底座31的圆心为中心相对称的竖直设置在圆盘底座31的安装面上，且两者之间相对的设置位置与转子冲片10中开设定位槽14的两相对的工艺孔13(参见图3)相对应。

同时，每个导向立柱的外形与工艺孔13的形状相配合，即每个导向立柱的截面结构与转子冲片上工艺孔对应配合，具体为上下两边为同轴圆弧形的等腰梯形；但每个导向立柱的外形尺寸小于工艺孔13的尺寸，保证导向立柱可与工艺孔13上的每个定位槽进行配合(即可与每段分段式转子铁芯241上定位槽244配合)。

在此基础上在每个导向立柱上还设置与转子冲片上定位槽14(参见图3)相配合的定位凸台36。

该定位凸台36沿导向立柱侧面沿其延伸方向设置，设置方向与冲片上定位槽14设置方向相对应。由于图2中定位槽14位于工艺孔13的外边上，故本实例中的定位凸台36设置在导向立柱的侧面上。具***于导向立柱侧面的中部。

三.分段式斜转子的铁芯装配。

对于上述叠压构成的三段分段式转子铁芯241，采用专用的分段叠压工装30，快速、准确的将几段分段式转子铁芯按照同一个方向斜角度(即沿同一圆周方向，以此错开相同的角度)依次进行叠压，由此构成分段式斜转子铁芯24(参见图2)。

整个压装过程如下(参见图6)：

(1)首先，在铁芯叠压工装30的安置槽中先放一块转子铁芯挡板22。

(2)在铁芯叠压工装30叠装第一段分段式转子铁芯241a，其利用第一段分段式转子铁芯241a上的设有三对定位槽244的一对工艺孔(如图4所示)对其对齐转子铁芯叠压工装30上的导向立柱32、33，并利用其上第一对定位槽244a分别与导向立柱32、33上定位凸台36对齐配合，使得第一段分段式转子铁芯241a套装在铁芯叠压工装30上。

(3)在铁芯叠压工装30叠装第二段分段式转子铁芯241b，其利用第二段分段式转子铁芯241b上的设有三对定位槽244的一对工艺孔(如图4所示)对其对齐转子铁芯叠压工装30上的导向立柱32、33，并利用其上第二对定位槽244b分别与导向立柱32、33上定位凸台36对齐配合，使得第二段分段式转子铁芯241b叠装在铁芯叠压工装30上，并与第一段分段式转子铁芯241a相错一定角度。

(4)在铁芯叠压工装30叠装第三段分段式转子铁芯241c，其利用第三段分段式转子铁芯241c上的设有三对定位槽244的一对工艺孔(如图4所示)对其对齐转子铁芯叠压工装30上的导向立柱32、33，并利用其上第三对定位槽244c分别与导向立柱32、33上定位凸台36对齐配合，使得第三段分段式转子铁芯241c叠装在铁芯叠压工装30上，并与第二段分段式转子铁芯241b相错一定角度，由此完成将三段分段转子铁芯在分段叠压工装上依次按照同一方向斜角度进行依次叠压，形成分段转子铁芯24。

(5)当三段分段转子铁芯压装好后，在铁芯端部放另一块铁芯挡板25，然后将转轴21压入分段式斜转子铁芯(参见图7)。

(6)退出铁芯叠压工装，得到叠装好的分段式斜转子铁芯(参见图8)，三段分段式转子铁芯241a、241b、241c依次叠装在转轴21上，且三段分段式转子铁芯中相邻两分段式转子铁芯之间依次相错相同角度，并且相邻两分段式转子铁芯之间相错角度方向相同，由此构成分段转子铁芯24；同时前转子铁芯挡板22和后转子铁芯挡板25分别套设在转轴21上，并位于分段转子铁芯24的前后端，从前后两端对分段转子铁芯24进行限位固定。

四.粘磁钢。

在叠装哈哦的分段式斜转子铁芯的表面上磁钢放置处(即相应的安置槽中)，涂上胶水，再依次将充磁后的磁钢23按极性进行放置，得到伺服电机分段式斜转子20(如图2所示)。

由此，整个伺服电机分段式斜转子就完成了装配，整个过程快速、准确。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种伺服电机分段式斜转子的实现方法，其特征在于，所述实现方法包括如下步骤

(1)首先，利用与伺服电机分段式斜转子横截面相对应的转子冲片并列叠压成分段转子铁芯；所述转子冲片包括一圆形转子冲片本体，该圆形转子冲片本体中部开设有轴孔，其四周开设有若干的工艺孔，若干的工艺孔以圆形转子冲片本体圆心为中心两对称分布，在其中至少一对相对称的两工艺孔上对称的开设有若干定位槽，定位槽的个数与转子铁芯分段数相同，且相邻定位槽的中心线之间相隔的角度与相邻两段转子间相错的角度相同；

(2)接着，将若干段的分段转子铁芯按照伺服电机分段式斜转子的斜角度和方向依次叠压成分段式斜转子铁芯；

(3)最后，在分段式斜转子铁芯中压入转轴，并在分段式斜转子铁芯表面粘磁钢。

2.根据权利要求1所述的一种伺服电机分段式斜转子的实现方法，其特征在于，所述步骤(1)中的转子冲片上根据伺服电机惯量开设有相应大小的工艺孔，工艺孔内部按转子分段所斜角度开有相隔相同角度的若干定位槽。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的一种伺服电机分段式斜转子的实现方法，其特征在于，所述步骤(1)中通过高速冲压将若干转子冲片叠压成所需要长度的分段转子铁芯。

4.根据权利要求1或2所述的一种伺服电机分段式斜转子的实现方法，其特征在于，所述步骤(2)中通过分段叠压工装与分段转子铁芯中转子冲片上的定位槽配合，将若干段分段转子铁芯在分段叠压工装上依次按照同一方向斜角度进行依次叠压，由此形成分段式斜转子铁芯。

5.根据权利要求4所述的一种伺服电机分段式斜转子的实现方法，其特征在于，所述步骤(2)中的分段叠压工装包括：

圆盘底座，所述圆盘底座的中部开设与伺服电机分段式斜转子转轴相对应的通孔；

两导向立柱，所述两导向立柱的截面结构与转子冲片上工艺孔相对应，两导向立柱相对的设置在圆盘底座，两者相对的设置位置与转子冲片中开设定位槽的工艺孔相对应；导向立柱上还设置与转子冲片上定位槽相配合的定位凸台。

6.根据权利要求5所述的一种伺服电机分段式斜转子的实现方法，其特征在于，所述步骤(2)中叠压分段转子铁芯时，每段分段转子铁芯根据分段式斜转子的斜角度，选择其上对应的定位槽与分段叠压工装上的导向立柱配合，并整体套设在分段叠压工装的导向立柱上，实现分段转子铁芯按照同一方向斜角度进行依次叠压。