[实用新型]一种同步电机转子结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及伺服电机技术领域，用于低速大扭矩永磁伺服电机，为一种新型同步电机转子结构。

背景技术

目前，低速大扭矩伺服电机转子，其转子铁芯组成方式为铁芯和轮辐两端封闭焊接而成的鼠笼式转子。这种转子解决了转子转动惯量较大的问题，但无法避免由于转子轴向较长，导致的转子的刚度降低，从而影响了电机稳定性等带来的问题。

发明内容

本实用新型要解决的问题是：现有的低速大扭矩伺服电机转子由于转子轴较长，存在稳定性问题。

本实用新型的技术方案为：一对转子轮辐固定在转子铁芯中，封闭转子铁芯的两端，构成鼠笼式转子结构，转子轮辐的位置与其所封闭转子铁芯端的距离L为转子铁芯长度的1/5～1/6。

本实用新型缩短了鼠笼式转子结构两转子轮辐的间距，减小了电机转子的长径比，增加了鼠笼刚度，减小形变，减小电机转子振动，提高电机运动平稳性和精度；另外在焊接工艺和对焊缝的处理上，当转子轮辐直接在转子铁芯端部焊接时，即距离L为0时，在满足焊接应力要求的前提下，对焊接工艺要求较高；但对于在据铁芯端部一定尺寸的位置焊接，在满足焊接应力要求的前提下，对焊接应力要求可以相对降低。

附图说明

图1为转子轮辐与转子铁芯连接截面示意图。

图2为本实用新型实施例中，转子轮辐与转子铁芯端距离L为0mm时的连接示意图。

图3为本实用新型实施例中，转子轮辐与转子铁芯端距离L为72mm时的连接示意图。

图4为本实用新型实施例中，转子轮辐与转子铁芯端距离L为100mm时的连接示意图。

具体实施方式

如图1，本实用新型的同步电机转子结构，一对转子轮辐1焊接固定在转子铁芯2中，封闭转子铁芯2的两端，两个转子轮辐2之间通过连接套3连接，构成鼠笼式转子结构，转子轮辐1的位置与其所封闭转子铁芯端的距离L为转子铁芯2长度的1/5～1/6。

鼠笼式转子结构的转子铁芯和转子轮辐的焊接位置的不同，即距离L取不同长度，对应转子铁芯的应力和应变也不同。

以外径为φ500mm长440mm的转子为例，通过三维模拟计算、比较，在相同工作环境下，转子铁芯在相同转矩和压力下：①当转子轮辐焊接在转子铁芯两端时，即L＝0，如图2，鼠笼式转子最大应力4.5X10⁷Pa，安全系数为小于8倍，而形变的最大位移量达0.057mm，在转子铁芯中间的形变最为突出；②当转子轮辐焊接在距离转子铁芯端部72mm时，即L为转子铁芯总长的1/5～1/6，如图3，鼠笼式转子最大应力4.0X10⁷Pa，安全系数为近9倍，而形变的最大位移量仅0.03mm，转子铁芯整体变形量均匀；③当转子轮辐焊接在距离转子铁芯端部100mm时，即L≥1/5，如图4，鼠笼式转子最大应力4.4X10⁷Pa，安全系数为略大于8倍，而形变的最大位移量为0.045mm，且转子铁芯端部的变形量较明显。具体见下表。

经过模拟验证，当转子轮辐与转子铁芯端距离L为转子铁芯总长的1/5～1/6时，转子铁芯的最大应力及形变较小；但当转子轮辐在靠近铁芯端部L≥1/5的转子铁芯总长时，转子的最大应力比L为转子铁芯总长的1/5～1/6时小，但形变位置在转子铁芯端部，影响电机传动的稳定性；当L＝0时转子铁芯的最大应力及形变较大，集中在铁芯中间部位。

转子铁芯与转子轮辐的具体焊接位置在本实用新型的范围中，由转子鼠笼的长径比及电机的具体尺寸要求结合转子结构稳定性及刚度要求来确定。

在焊接工艺和对焊缝的处理上，当转子轮辐在转子铁芯端部焊接时，在满足焊接应力要求的前提下，对焊接工艺要求较高；但对于在据铁芯端部一定尺寸的位置焊接，在满足焊接应力要求的前提下，对焊接应力要求可以相对降低。

本实用新型的转子铁芯和转子轮辐的焊接位置，缩短了鼠笼式转子结构中两轮辐的间距，减小了电机转子的长径比，增加了鼠笼刚度，减小形变，减小电机转子振动，提高电机运动平稳性和精度。