[发明专利]一种智能装备用高性能永磁同步伺服电机的磁路结构

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域，具体是一种智能装备用高性能永磁同步伺服电机的磁路结构。

背景技术

德国提出工业4.0，美国提出先进制造业国家战略计划，我国也在推进传统制造业的转型与升级，在这样的大背景下，作为智能装备核心动力的电机行业也正在发生变化，对高性能永磁同步伺服电机也提出了新的需求。永磁同步电机作为其主要核心动力，具有不可替代的优势。通用伺服永磁同步电机的磁路多数采用分布式绕组结构，常用分布式绕组磁路设计结构。采用了多槽极配合的磁路设计，定子叠片上绕制铜线圈与转子叠片配合，稀土永磁磁钢内嵌于转子叠片里，使得电磁性能满足情况下，也能增大弱磁能力，具有效率高、调速宽等优点。

但是对永磁同步伺服电机的使用和应用要求也越来越苛刻，在相同的功率因素下，使得永磁同步伺服电机的体积、重量等也须做到小而轻。为了使电机磁路设计性能满足智能装备应用领域，所采用分布式绕组方式的磁路结构，其绕线方式大多数为人工嵌线，并且绕组端部较高，对于有体积和重量要求的智能装备来说是致命的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种可靠性高、功率密度高的智能装备用高性能永磁同步伺服电机的磁路结构。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：

一种智能装备用高性能永磁同步伺服电机的磁路结构，包括定子冲片、转子冲片和磁钢，所述转子冲片套设于所述定子冲片内，所述磁钢安装在转子冲片上，所述定子冲片为圆环型，所述定子冲片的内壁上设有12个沿圆周等角度分布的定子槽口，所述定子槽口的开口宽度为4.2mm，所述定子槽口的槽深为22mm，两个所述定子槽口之间的齿宽为17.9mm，所述转子冲片上设有10个沿圆周等角度分布的磁钢安装槽，每个所述安装槽里设有与其仿形的磁钢，所述转子冲片的磁桥宽度为1mm，所述磁钢的厚度为6.3mm，所述磁钢的张角为32.4°。

进一步的，所述定子冲片的外径为178mm。

进一步的，所述定子冲片的内径为114mm。

进一步的，所述气隙长度为1mm。

进一步的，所述定子冲片的绕组方式为集中绕组。

与现有技术相比，本发明智能装备用高性能永磁同步伺服电机的磁路结构的有益效果是：具有高功率密度的电磁性能，而且可以实现自动化生产。在实际应用中可以做到体积小、重量轻，电磁性能优异,针对高端智能装备的应用特性而设计，易于实现高精密控制，输出高功率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是定子冲片的结构示意图。

图3是转子冲片的结构示意图。

图4是图1的局部放大图。

图5是图2的局部放大图。

具体实施方式

请参阅图1至图5，一种智能装备用高性能永磁同步伺服电机的磁路结构，包括定子冲片1、转子冲片2和磁钢3，转子冲片2套设于定子冲片1内，磁钢3安装在转子冲片2上。

定子冲片1为圆环型，定子冲片1的内壁上设有12个沿圆周等角度分布的定子槽口11，定子槽口11的截面形状为具有凸起的梯形。定子槽口11的开口宽度h为4.2mm，定子槽口宽度对于高性能永磁同步伺服电机的齿槽力矩、电磁转矩、转矩波动等电磁多种性能有影响，在相同转速下，定子槽口宽度依次增加，电磁转矩波动则随着槽口宽度的增加而逐渐降低，定子转矩先增大后减少，磁阻转矩占电磁转矩的比例也是先增大后减少。定子槽口11的槽深H为22mm，两个定子槽口之间的齿宽h为17.9mm，齿宽及槽深都会影响电机的磁通密度分布，进而影响电机的电磁噪音和振动等性能。

转子冲片2上设有10个沿圆周等角度分布的磁钢安装槽21，每个安装槽21里设有与其仿形的磁钢3。转子冲片2的磁桥宽度D为1mm，磁桥宽度对于永磁电机的电磁性能影响很大，主要是磁桥宽度的大小能极大地影响磁体的漏磁，从而影响磁钢的利用率和电机的性能。因此，从提高磁钢的利用率，进而提高电机性能的角度来考虑应该尽量减少磁桥的宽度，但是由于电机工作在较高的速度下，磁桥宽度设计得过小，则会导致转子的机械强度不够。

磁钢3的厚度W为6.3mm，在相同转速下磁钢厚度增加，其磁阻转矩增大，磁钢厚度越大，则会导致直轴电感降低，这不利于弱磁扩速，也会导致电机在高速点输出的电磁转矩下降。由于磁钢厚度越小其抗退磁能力越差，当磁钢厚度为6.3mm时，磁钢的磁密大于磁钢退磁曲线拐点值，且有部分余量。

磁钢3的张角a为32.4°，定子冲片1的外径为178mm、内径为114mm、气隙长度为1mm。