[發明專利]一種智能裝備用高性能永磁同步伺服電機的磁路結構

在審

• 申請號: 201710711876.0
• 申請日: 2017-08-18
• 公開（公告）號: CN107332370A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 何建軍;易志輝;鞠晗松
• 申請（專利權）人: 蘇州德邁科電機技術有限公司
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/27;H02K21/16
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及電機領域，具體是一種智能裝備用高性能永磁同步伺服電機的磁路結構。

背景技術

德國提出工業4.0，美國提出先進制造業國家戰略計劃，我國也在推進傳統制造業的轉型與升級，在這樣的大背景下，作為智能裝備核心動力的電機行業也正在發生變化，對高性能永磁同步伺服電機也提出了新的需求。永磁同步電機作為其主要核心動力，具有不可替代的優勢。通用伺服永磁同步電機的磁路多數采用分布式繞組結構，常用分布式繞組磁路設計結構。采用了多槽極配合的磁路設計，定子疊片上繞制銅線圈與轉子疊片配合，稀土永磁磁鋼內嵌于轉子疊片里，使得電磁性能滿足情況下，也能增大弱磁能力，具有效率高、調速寬等優點。

但是對永磁同步伺服電機的使用和應用要求也越來越苛刻，在相同的功率因素下，使得永磁同步伺服電機的體積、重量等也須做到小而輕。為了使電機磁路設計性能滿足智能裝備應用領域，所采用分布式繞組方式的磁路結構，其繞線方式大多數為人工嵌線，并且繞組端部較高，對于有體積和重量要求的智能裝備來說是致命的缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種可靠性高、功率密度高的智能裝備用高性能永磁同步伺服電機的磁路結構。

本發明通過如下技術方案實現上述目的：

一種智能裝備用高性能永磁同步伺服電機的磁路結構，包括定子沖片、轉子沖片和磁鋼，所述轉子沖片套設于所述定子沖片內，所述磁鋼安裝在轉子沖片上，所述定子沖片為圓環型，所述定子沖片的內壁上設有12個沿圓周等角度分布的定子槽口，所述定子槽口的開口寬度為4.2mm，所述定子槽口的槽深為22mm，兩個所述定子槽口之間的齒寬為17.9mm，所述轉子沖片上設有10個沿圓周等角度分布的磁鋼安裝槽，每個所述安裝槽里設有與其仿形的磁鋼，所述轉子沖片的磁橋寬度為1mm，所述磁鋼的厚度為6.3mm，所述磁鋼的張角為32.4°。

進一步的，所述定子沖片的外徑為178mm。

進一步的，所述定子沖片的內徑為114mm。

進一步的，所述氣隙長度為1mm。

進一步的，所述定子沖片的繞組方式為集中繞組。

與現有技術相比，本發明智能裝備用高性能永磁同步伺服電機的磁路結構的有益效果是：具有高功率密度的電磁性能，而且可以實現自動化生產。在實際應用中可以做到體積小、重量輕，電磁性能優異,針對高端智能裝備的應用特性而設計，易于實現高精密控制，輸出高功率。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是定子沖片的結構示意圖。

圖3是轉子沖片的結構示意圖。

圖4是圖1的局部放大圖。

圖5是圖2的局部放大圖。

具體實施方式

請參閱圖1至圖5，一種智能裝備用高性能永磁同步伺服電機的磁路結構，包括定子沖片1、轉子沖片2和磁鋼3，轉子沖片2套設于定子沖片1內，磁鋼3安裝在轉子沖片2上。

定子沖片1為圓環型，定子沖片1的內壁上設有12個沿圓周等角度分布的定子槽口11，定子槽口11的截面形狀為具有凸起的梯形。定子槽口11的開口寬度h為4.2mm，定子槽口寬度對于高性能永磁同步伺服電機的齒槽力矩、電磁轉矩、轉矩波動等電磁多種性能有影響，在相同轉速下，定子槽口寬度依次增加，電磁轉矩波動則隨著槽口寬度的增加而逐漸降低，定子轉矩先增大后減少，磁阻轉矩占電磁轉矩的比例也是先增大后減少。定子槽口11的槽深H為22mm，兩個定子槽口之間的齒寬h為17.9mm，齒寬及槽深都會影響電機的磁通密度分布，進而影響電機的電磁噪音和振動等性能。

轉子沖片2上設有10個沿圓周等角度分布的磁鋼安裝槽21，每個安裝槽21里設有與其仿形的磁鋼3。轉子沖片2的磁橋寬度D為1mm，磁橋寬度對于永磁電機的電磁性能影響很大，主要是磁橋寬度的大小能極大地影響磁體的漏磁，從而影響磁鋼的利用率和電機的性能。因此，從提高磁鋼的利用率，進而提高電機性能的角度來考慮應該盡量減少磁橋的寬度，但是由于電機工作在較高的速度下，磁橋寬度設計得過小，則會導致轉子的機械強度不夠。

磁鋼3的厚度W為6.3mm，在相同轉速下磁鋼厚度增加，其磁阻轉矩增大，磁鋼厚度越大，則會導致直軸電感降低，這不利于弱磁擴速，也會導致電機在高速點輸出的電磁轉矩下降。由于磁鋼厚度越小其抗退磁能力越差，當磁鋼厚度為6.3mm時，磁鋼的磁密大于磁鋼退磁曲線拐點值，且有部分余量。

磁鋼3的張角a為32.4°，定子沖片1的外徑為178mm、內徑為114mm、氣隙長度為1mm。