[实用新型]改进的伺服电机磁涡流三角型旋转磁钢

说明书

改进的伺服电机磁涡流三角型旋转磁钢，磁钢体(1)为三棱柱体，其中一个棱角的截面有劈尖角(a)，劈尖角(a)为45‑90°，在劈尖角(a)两侧的二个柱面宽度相同。在劈尖角(a)正对的柱面向外侧有弧面突起，凸起弧度(b)不大于5°。改良磁涡流的产生机理，磁钢制成三棱柱型结构，进一步在这种结构的磁钢上设置带旋转型磁力线，以强化克制磁涡流的产生物理条件，消除涡流效应。减少或消除由磁钢涡流引起的电机发热现象，避免和克服退磁，提高电机的性能，保持电机永久性能完好稳定，有效降低磁钢涡流，克服退磁效应，杜绝由涡流发热发生故障，可以提高永磁电机性能二倍以上，延长使用寿命，使电机性能始终保持不变。

技术领域

本实用新型属于伺服电机技术领域，涉及永磁伺服电机磁钢的结构改进技术，尤其是改进的伺服电机磁涡流三角型旋转磁钢。

背景技术

伺服电机(servo motor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。通常现有伺服电机都是有磁钢或有触点转子供电装置。

磁钢一般是指铝镍钴合金，磁钢是由几种硬的强金属，如铁与铝、镍、钴等合成，有时是铜、铌、钽合成，用来制作超硬度永磁合金。铝镍钴合金 (Alnico)是一种铁合金，除了铁以外，还添加了铝(Al)、镍(Ni)、钴(Co) 以及少量其他增强磁性能的成分。铝镍钴合金具有高矫顽性(coercivity)，是很适合为永久磁铁的材料。铝镍钴合金坚硬易脆，无法冷加工(cold work)，必需用铸造或者烧结(Sintering)处理制成。

磁钢金属成分的构成不同，磁性能不同，从而用途也不同，主要用于各种传感器、仪表、电子、机电、医疗、教学、汽车、航空、军事技术等领域。

钕铁硼磁钢也是磁钢应用最广泛的的一种永磁材料，以粉末冶金法制造，主要分为钡料(Ba)和锶料(Sr)两种，并分为各向异性和各向同性两类，是不易退磁不易腐蚀的一种永磁材料，最高工作温度可达250℃，较坚硬且脆，可用金刚石沙等工具切割加工，用合金刚加工之模具一次成型。

除了磁钢的材料对工作性能具有重要影响作用外，磁钢结构和形状也十分重要，现有传统磁钢一般是呈瓦片状，该种磁钢又叫磁瓦，磁瓦通常是一块一块用胶水粘贴到转子铁芯外表面上的，其中，磁钢的涡流效应得到关注和重视。涡流是指一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生，也就是说就是电磁感应效应所造成的，这个动作产生一个在导体内循环的电流。根据电磁感应原理，当磁路中的磁通随时间交变时，会在铁心中感生出一个旋涡状电动势，从而感应出电流，这个电流在垂直于磁通方向的平面上围绕磁感应线呈旋涡状流动，因此称为涡流。该电流通过涡流回路电阻产生热损耗，称为涡流损耗。为了减小涡流损耗，导磁铁心通常采用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠装而成。由于硅有较高的电阻率，采用薄硅钢片后又加长了涡流路径从而使涡流电阻增大；同时，硅钢片很薄，使通过每片硅钢片的磁通较整个铁心大为减小，从而使每片中的感生电动势降低，因此可以达到减小涡流的目的。若块状金属被放入变化的磁场中，或在非均匀的磁场中运动，则在该金属内要产生感应电动势，由于金属的电阻很小，因而即使感应电动势不很大，也能引起强大的电流。这种电流在金属内沿着一个一个闭合回路流动，像河水中的旋涡，因此被称为涡旋电流，简称涡流。涡流既可产生热效应，也可引起机械效应。

目前，盘式电机解决磁钢涡流的问题都是把单一磁钢分成多段来降低涡流，但是，该方法通过对单一磁钢分片使分片之间绝缘增大电阻率不能大幅度有效的提高磁钢电阻率，还会造成磁钢分片过多，使磁钢制作困难成本上升。