[发明专利]一种低齿槽转距永磁无刷伺服电机的制作方法及电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种永磁无刷直流伺服电动机，特别是一种低齿槽转距永磁无刷伺服电机的制作方法及电机。

背景技术

由于永磁直流无刷伺服电动机具有很好的可控制性，以及大起动转矩、最大转矩、低速直接驱动、高功率因数和高功率密度的特点，所以在自动化控制系统中具有广泛的应用。

但与感应电机相比，永磁电机固有的不足是齿槽转矩较大。齿槽转矩常常成为引起振动、噪声和提高控制精度困难的基本原因。特别是当齿槽转矩频率与定子或转子的机械共振频率一致时，齿槽转矩产生的振动和噪声将被放大。齿槽转矩的存在同样影响了电机在速度控制系统中的低速性能和在位置控制系统中的高精度定位。

目前降低齿槽转矩的方法主要有以下三种：一是在迭装定子冲片时，采用专门的工装，将每片冲片间依次均匀错开一定的角度，使定子槽倾斜设置。这种方法的主要缺点是：在迭装定子冲片时，需要专用的工装夹具和专门的工艺，增加了材料成本和人工成本；同时，由于定子采用斜槽，给下线带来了很大困难，一方面无法采用自动绕线机，从而大大降低下线速度，另一方面电机槽满率也受到限制，影响电机的输出特性。二是将转子磁钢沿轴向分成几段，每段之间错开一定的角度，可以达到和定子斜槽相似的效果。这种方法的主要缺点是：增加了磁钢的安装难度和定位精度，同样需要专门的工装设备，增加加工和装配成本。三是：通过选择合适的定子槽数和转子极对数，能使定子齿中心和转子各磁极中心相互错开。这种方法的主要缺点是：消除齿槽转矩效果不理想，同时会导致电机的电磁转矩降低较大。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种降低永磁直流无刷伺服电机齿槽转距的方法和电机。本发明既可以大大削弱齿槽转矩，又具有易于加工、加工速度快的特点。

本发明的技术方案：一种低齿槽转距永磁无刷伺服电机的制作方法，该方法是：电机的转子磁极采用不对称的大、小极结构，通过对大、小极极弧的控制，降低电机的齿槽转矩。

上述的低齿槽转距永磁无刷伺服电机的制作方法中，所述大、小极结构，是将转子磁极制成8个，其中一个是机械角度为60°的大磁极，其它7个是将机械角度300°均分成7等份的小磁极。

前述的低齿槽转距永磁无刷伺服电机的制作方法中，在定子齿的齿顶设置有小槽。

前述的低齿槽转距永磁无刷伺服电机的制作方法中，所述小槽宽度为1～2mm，深度为1～2mm。

前述的低齿槽转距永磁无刷伺服电机的制作方法中，所述小槽宽度为1.5mm，深度为1.5mm。

一种低齿槽转距永磁无刷伺服电机，包括转子和定子，转子的转子磁极的构成包括一组不对称的大、小磁极。

上述的低齿槽转距永磁无刷伺服电机中，所述磁极为8个，其中1个是机械角度等于60°的大磁极；其它7个是机械角度等于300/7°的小磁极。

前述的低齿槽转距永磁无刷伺服电机中，所述定子上设有一组定子槽，两个定子槽之间形成的定子齿上设有小槽。

前述的低齿槽转距永磁无刷伺服电机中，所述小槽的宽度为1～2mm，深度为1～2mm。

前述的低齿槽转距永磁无刷伺服电机中，所述小槽的宽度为1.5mm，深度为1.5mm。

与现有技术相比，本发明由于采用大小磁极和在定子齿上设置小槽的方法，可以大大削弱齿槽转矩。由于本发明的定子仍然采用直槽，转子仍采用直磁极，所以在大大削弱齿槽转矩的同时，还具有易于加工、加工速度快的特点。

为了比较本发明与现有技术对齿槽转矩的影响，申请人将本发明的电机与现有电机作了对比分析。

(a)、转子采用均匀磁极，定子齿不开槽；

(b)、转子采用均匀磁极，定子齿开槽；

(c)、转子采用不均匀(不对称)磁极，定子齿不开槽；

(d)、转子采用不均匀(不对称)磁极，定子齿开槽。

四种结构模型的轴向长度、定子冲片、转子铁芯、磁钢厚度等主要尺寸均相等。主要几何参数如表1所示。

表1：