一种无刷永磁电机的转子制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无刷永磁交流伺服电机的转子，包括永磁体、导磁体和转轴，所述导磁体内环形均布有Ｐ对方槽，永磁体以Ｎ、Ｓ极交错的方式嵌在所述的方槽内，其特征在于所述导磁体２的外表面呈正半波正弦曲面、正弦样条分布的曲面或外凸的偏心圆弧面。本实用新型专利技术的转子结构，由于每极转子外表呈正弦或准正弦分布，因而可有效提高气隙磁场的正弦性，减小电机齿槽力矩和运行时的力矩波动。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电机领域，具体地说是一种永磁交流伺服电机的转子，包括 无刷直流电机和永磁同歩电机(也称为永磁交流伺服电机)。
技术介绍
现有的无刷型永磁电机大都采用同歩电机结构，包括机壳、定子和转子，通 常将永磁体设置在转子上。图l、 2所示为一种常用的转子结构，导磁体2的外 表面呈圆柱面，永磁体采用的是瓦形磁钢1, 2P (P为极对数)块瓦形磁钢N、 S极交错粘贴在导磁体2的外表面上。图3、 4所示为另一种常用的转子结构， 采用了环形磁钢1，在环形磁钢1的圆周充磁成P对交错排列的N极和S极，其 效果与图l、 2的结构相同。导磁体2用软铁制成，也可采用硅钢片迭成。以上二种结构的转子，由于磁钢均设置在导磁体2的外表面，因而均称为外 贴式结构。也有转子结构是将永磁体设置在导磁体2的内部，称为内嵌式结构。 常用的内嵌式结构的转子如图5所示，在导磁体2的外表面呈圆柱面，其上环 形均布有P对方槽，转子磁钢N、 S极交错嵌在所述的方槽内。从上面分析可知，现有的转子结构，无论是外嵌式还是内嵌式，转子外圆基 本上是一个以电机轴线为圆心的一个圆柱面，因而转子与定子之间的气隙在任何 位置基本相同，其结果是气隙磁场呈矩形波，由此，电机齿槽力矩和运行时的力 矩波动较大。为削弱谐波磁场，往往只能通过定子采用正弦绕组或分布短距绕组， 以提高反电势的正弦性来解决这一问题，这样给定子的加工制造带来了麻烦，进 而会提高产品的制造成本。
技术实现思路
本技术要解决的是现有技术存在的上述问题，提供一种改进型的永磁电 机的转子结构，旨在提高气隙磁场的正弦性，减小电机齿槽力矩和运行时的力矩 波动，改善电机性能，降低制造成本。解决上述问题采用的技术方案是 一种无刷永磁电机的转子，包括永磁体、 导磁体和转轴，所述导磁体内环形均布有P对方槽，永磁体以N、 S极交错的方 式嵌在所述的方槽内，其特征在于气隙长度的不均匀分布，磁场中心处气隙长度 最短，向两边逐歩加大，使每极导磁体的外表面呈近似正弦曲面。本技术还要提供一种无刷永磁交流伺服电机的转子，包括永磁体、导磁 体和转轴，所述导磁体内环形均布有P对方槽，永磁体以N、 S极交错的方式嵌 在所述的方槽内，其特征在于每极导磁体的外表面为按近似正弦样条分布的曲 面，所述的正弦样条是在JH弦线的正半波上取一组基准点经曲线拟合后形成。本技术的无刷永磁电机的转子，每极导磁体的曲面可以是一个完整的近 似正半波正弦曲面或准正弦曲面，也可以是其中的一部分，优选采用对称曲面。本技术还要提供一种无刷永磁交流伺服电机的转子，包括永磁体、导磁 体和转轴，所述导磁体内环形均布有P对方槽，永磁体以N、 S极交错的方式嵌在所述的方槽内，其特征在于每极导磁体的外表面为以半径位于其对应的永磁体的中心线上的外凸偏心圆弧面，且满足kl (Rl-Rmin)=Rl - (e+Re)式中kl=0.1 0.6，优选kl=0.3 (U。 R外为定子铁心外圆半径，Rl为定 子铁心内圆半径，Rmin为转子外圆最小半径，Re为转子偏心圆半径，e为偏心 距。所述的R1二 (0.5-0.75) R外。由于Rl-(e+Re)代表最小气隙，通常该尺寸为0.3 lmm，则e+Re=Rl-(0.3 l)mm， Rmin=Rl-(0.3 l)/kl，根据几何关系式，可得可以求得e和Re。Re也可用下列关系式近似得到g = 、_("O -4_式中k2 = 0.4 0.8所述的永磁体的宽度满足5二2/ 國sin丄—、 式中1^ = 1 8为进一歩控制漏磁大小和保证磁场的正弦性，所述的导磁体的方槽与外表 面之间的最小径向厚度A为0.3 1.5mm。作为本技术的进一歩改进，相邻两极导磁体的表面可以采用圆弧导角光 滑过渡。本技术的转子结构，由于每极转子外表呈正弦或准JF.弦分布，因而可有 效提高气隙磁场的TH弦性，减小电机齿槽力矩和运行时的力矩波动。附图说明以下结合附图和实施例对本技术作进一歩说明。图1是现有永磁体采用瓦形磁钢的外嵌式转子结构示意图。图2是图1的A-A向剖视图。图3是现有永磁体采用环形磁钢的外嵌式转子结构示意图。图4是图3的B-B向剖视图。图5是现有的内嵌式转子的结构示意图。图6是本技术转子其导磁体外表面呈正弦分布的实施方式的结构示意图。图7是图6实施方式的转子在应用于直槽电机中，其齿槽力矩与采用传统结 构转子的直槽电机的对比图，图中电机处在空载状态。图8是图6实施方式的转子在应用于斜槽电机中，其负载力矩波动与采用传 统结构转子的斜槽电机的对比图，图中电机处在额定负载状态。图9是本技术转子其导磁体外表面呈偏心圆弧面的实施方式的结构示意图。具体实施方式参照图6，本技术的无刷永磁交流伺服电机的转子，包括永磁体l、导 磁体2和转轴3，所述导磁体2内环形均布有4对方槽，永磁体1以N、 S极交错的方式嵌在所述的方槽内，所述导磁体2的外表面呈正弦分布，相邻两极导磁 体的表面采用圆弧导角光滑过渡。参照图7、 8,图中虚线分别表示采用传统的圆柱形转子结构的电机的齿槽 力矩和负载力矩波动波形图，实线表示采用本技术转子结构的电机的齿槽和 负载力矩波形图，可以明显看出本技术转子结构电机的齿槽力矩和力矩波动 的幅度相比传统转子结构的电机要小得多。本技术的另一种实施方式，每极导磁体2的外表面为按正弦样条分布的 曲面，所述的正弦样条是在正弦线的JH半波上取一组基准点经曲线拟合后形成。 其余结构与图6实施方式相同。参照图9，本技术的又一种实施方式，每极导磁体2的外表面为以半径位于其对应的永磁体1的中心线上的外凸偏心圆弧面，且满足kl (Rl-Rmin)=Rl-(e+Re) 式中kl=0.1 0.6, R外为定子铁心外圆半径，Rl为定子铁心内圆半径， Rmin为转子外圆最小半径，Re为转子偏心圆半径，e为偏心距。 其余结构与图6实施方式相同。在图7实施方式的基础上，Re也可用下列关系式近似得到<formula>formula see original document page 7</formula>式中k2 = 04 08<formula>formula see original document page 7</formula>所述的永磁体的宽度满足<formula>formula see original document page 7</formula> 式中k3 = l 8所述的导磁体的方槽与外表面之间的最小径向厚度A为0.3 1.5mm。 应该理解到的是专利技术人作了详细的有限元分析，得到了准确度很高的正弦 波磁场，为适用于工程应用简化成上述实例。上述实施例只是对本技术的说 明，而不是对本技术的限制，任何不超出本技术实质精神范围内的专利技术 创造，均落入本技术的保护范围之内,，权利要求1. 一种无刷永磁电机的转子，包括永磁体(1)、导磁体(2)和转轴(3)，所述导磁体(2)内环形均布有P对方槽，永磁体(1)以N、S极交错的方式嵌在所述的方槽内，其特征在于每极导磁体(2)的外表面为正弦曲面。2、 一种无刷永磁交流伺服电机的转子，包括永磁体(l)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刷永磁电机的转子，包括永磁体（１）、导磁体（２）和转轴（３），所述导磁体（２）内环形均布有Ｐ对方槽，永磁体（１）以Ｎ、Ｓ极交错的方式嵌在所述的方槽内，其特征在于每极导磁体（２）的外表面为正弦曲面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶志鹏，
申请(专利权)人：杭州英迈克电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]