一種斜極電機轉子、制造方法以及電機與流程

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本發明涉及電機技術領域，具體涉及一種斜極電機轉子及其制造方法。本發明還涉及一種電機。

背景技術：

伺服電機的應用環境決定了其對定位的精確度、控制響應速度都有極嚴格的要求。電機齒槽轉矩過大，會引發電機旋轉時軸伸端輸出力矩的不均勻，影響位置控制精度。因此，伺服電機設計的重點之一便是盡量消減齒槽轉矩。

傳統的伺服電機多采用斜極結構降低齒槽轉矩。傳統的實現方法主要是設計圓柱形轉子鐵芯，并在圓柱形鐵芯外表面分段粘貼弧形磁鋼。此方法對粘貼磁鋼的角度要求較高，必須使用自動化設備完成磁鋼粘貼與轉子生產。另外，降低齒槽轉矩的方法還包括采用套裝磁環，之后斜極充磁的方式。但磁環受制于其復雜的工藝，產品的內、外徑尺寸與長度只能滿足有限型號電機的需求。

因此，如果能以簡單的方式實現斜極結構，則可以以較低的成本實現伺服電機的精度的明顯提高，意義重大。

技術實現要素：

基于上述現狀，本發明的主要目的在于提供一種斜極電機轉子及其制造方法，其能夠以簡單的方式實現轉子的斜極結構，制造工藝簡單，成本低。

上述目的通過以下技術方案實現：

一種斜極電機轉子，包括轉子軸和轉子鐵芯，其中，所述轉子鐵芯包括n個鐵芯段，每個鐵芯段中安裝有磁體，各個鐵芯段沿軸向拼合地套設在所述轉子軸上，所述轉子軸上設有n個第一鍵槽，各個第一鍵槽在軸向上一一對應于各個鐵芯段，各個第一鍵槽在圓周方向上依次錯位，每個鐵芯段的內孔中設有第二鍵槽，每個第二鍵槽與對應的第一鍵槽之間通過鍵實現連接，其中，n≥2。

優選地，任意兩個相鄰的第一鍵槽之間的錯位角度相同，等于斜極角/(n-1)。

優選地，各個鐵芯段具有完全相同的結構。

優選地，所述磁體以內嵌或表貼的方式安裝于所述鐵芯段中。

優選地，所述磁體的橫截面為圓弧形或矩形。

優選地，每個鐵芯段的鐵芯部分為沖制件。

優選地，每個鐵芯段的外周面為一個圓柱面，或者由多個圓心不同的圓弧面構成。

每個鐵芯段的外周面由多個圓心不同的圓弧面構成，每個磁體的內側面和外側面為圓弧面，所述磁體的各圓弧面與鄰近的鐵芯段外周面的圓弧面為同心圓弧面。

一種根據前面所述的斜極電機轉子的制造方法，其包括步驟：

S1、分別制造所述轉子軸和所述鐵芯段，其中所述鐵芯段中安裝有磁體；

S2、向所述轉子軸上對應于第一個鐵芯段的第一鍵槽中放入第一鍵，任意取一個鐵芯段套設到所述轉子軸上，使所述鐵芯段的第二鍵槽與所述第一鍵配合；

S3、向相鄰的下一個第一鍵槽中放入第二鍵，任意取一個鐵芯段套設到所述轉子軸上，使所述鐵芯段的第二鍵槽與所述第二鍵配合，以此類推，直至完成最后一個鐵芯段的套設。

優選地，步驟S1中，制造所述轉子軸的過程包括步驟：

將所述轉子軸的各段軸頸的外徑和長度加工到位；

依據預先確定的錯位角度和軸向位置加工各個第一鍵槽。

優選地，步驟S1中，制造所述鐵芯段的過程包括步驟：

沖制所述鐵芯段的鐵芯部分，一次加工出所述鐵芯部分的外形、所述第二鍵槽以及用于安裝磁體的結構；

將磁體安裝至所述鐵芯部分。

優選地，在安裝磁體時，先將所述磁體在無磁性的狀態下安裝至所述鐵芯部分，之后再進行充磁操作。

優選地，在向轉子軸上套設鐵芯段時，相鄰的鐵芯段之間、和/或鐵芯段與轉子軸之間設置有膠黏劑。

本發明的另一目的在于提供一種電機，其能有較低的成本實現齒槽轉矩的降低。

為實現該目的，采用的技術方案如下：

一種電機，其包括定子和與所述定子配合的轉子，其特征在于，所述轉子為前面所述的斜極電機轉子。

本發明的斜極電機轉子中，轉子鐵芯采用多個鐵芯段沿軸向布置，相鄰的鐵芯段之間依次錯位一定的角度，即可獲得斜極結構，其制造和裝配過程簡單；各鐵芯段的結構統一，沖制工藝簡單，單列模具即可生產；裝配時則僅靠鍵槽之間的簡單匹配即可滿足要求，完全不存在裝錯的風險。

本發明的電機可以顯著地降低齒槽轉矩，使電機定位精度和響應速度得到大幅提升。

附圖說明

以下將參照附圖對根據本發明的斜極電機轉子及電機進行描述。圖中：

圖1為本發明的一種優選實施方式的鐵芯段的端視示意圖；

圖2為圖1的鐵芯段的鐵芯部分與磁體的分解示意圖；

圖3為本發明的一種優選實施方式的轉子軸的主視示意圖；

圖4為圖3中的A-A剖視圖；

圖5為圖3的轉子軸的立體示意圖；

圖6為安裝第一個鐵芯段的示意圖；

圖7為完成安裝的電機轉子的示意圖。

具體實施方式

參見圖1-7，其中示意地示出了本發明的優選實施方式的斜極電機轉子。

如圖7所示，本發明的斜極電機轉子包括轉子軸1和轉子鐵芯，其中，所述轉子鐵芯包括n個鐵芯段2，每個鐵芯段2中安裝有磁體3(參見圖1和圖2)，各個鐵芯段2沿軸向拼合地套設在所述轉子軸1上，所述轉子軸1上設有n個第一鍵槽11(參見圖3-5)，各個第一鍵槽11在軸向上一一對應于各個鐵芯段2，各個第一鍵槽11在圓周方向上依次錯位，每個鐵芯段2的內孔中設有一個第二鍵槽21，每個第二鍵槽21與對應的第一鍵槽11之間通過鍵4實現連接，其中，n≥2，稱為分段數。

也即，本發明通過將轉子鐵芯采用分段排列，每相鄰的兩段間朝同一方向錯位一定的角度，使得各個鐵芯段中的磁體形成斜極結構。特別地，由于本發明中僅依靠轉子軸1上的第一鍵槽11的布置來實現鐵芯段2的錯位，而各個鐵芯段則不需要做任何區分，只需要任取一個鐵芯段，并簡單地將其上唯一的鍵槽與鍵完成連接，即可保證預定的錯位角度，因而無論是加工過程還是裝配過程，都大大得到簡化。

優選地，任意兩個相鄰的第一鍵槽11之間的錯位角度相同，等于斜極角/(n-1)。這可以簡化鍵槽的加工過程，例如采用銑削方式加工時，每次轉過相同的角度即可。如圖4所示，斜極角等于位于兩端的首個和末個第一鍵槽的中心線之間的偏移角度，而錯位角度則是指相鄰的兩個第一鍵槽的中心線之間的偏移角度。由于這些第一鍵槽11設置在轉子軸1的同一軸段的外表面上，因此，在轉子軸1的軸向看時，這些第一鍵槽11的中心線都與轉子軸1的中心線相交，在圖4中，表現為這些第一鍵槽11的中心線都經過轉子軸1的橫截面中心。

需要說明的是，為避免影響觀察鍵槽剖面輪廓，圖4的剖視圖中并沒有畫出剖面線。圖4中，三個第一鍵槽的剖面輪廓分別用實線、點劃線和虛線畫出。

在確定了所需要的斜極角之后，便可以設計分段數n和第一鍵槽的錯位角度。定位鍵槽數量與分段數相同，斜極角由兩端的兩個第一鍵槽中心線的偏移角度保證。

優選地，各個鐵芯段2具有完全相同的結構。這特別地可以簡化鐵芯段的制造過程，例如，當采用沖制的方式制造鐵芯部分時，可以只采用一套模具即可完成，沖制工藝簡單，同時也簡化了模具結構，可提高模具壽命。同時，當各個鐵芯段2采用完全相同的結構時，顯然其軸向疊高也相同，各磁體也都具有相同的規格，各個鍵也都具有相同的規格，從而大大減化制造和裝配過程。

優選地，所述磁體3以內嵌或表貼的方式安裝于所述鐵芯段2中。附圖中所示的優選實施方式為內嵌方式，鐵芯段2中相應地設置有磁體槽。將磁體嵌入磁體槽中時，可以采用涂膠粘接等方式將磁體固定。磁體高度優選與單個鐵芯段的軸向高度相同，保證磁體兩端面與鐵芯段的兩端面平齊。

優選地，所述磁體3的橫截面為圓弧形或矩形。

優選地，每個鐵芯段2的鐵芯部分為沖制件。例如，可采用高沖方式沖制每個鐵芯段2的鐵芯部分。每個鐵芯段2的疊高為整個轉子鐵芯的疊高的n分之一。

優選地，每個鐵芯段2的外周面可以為一個圓柱面，或者可以由多個圓心不同的圓弧面構成，如圖1所示。

優選地，每個鐵芯段2的外周面由多個圓心不同的圓弧面構成，每個磁體3的內側面和外側面也為圓弧面，所述磁體3的內、外側面與鄰近的鐵芯段2外周面的圓弧面為同心圓弧面，如圖1所示。當采用這種結構時，可以使磁體與轉子鐵芯外周面之間的間距盡可能小，例如可減小至0.5mm以下，以最大程度地減少漏磁。當然，為減少漏磁，也可以在鐵芯段中增加防止漏磁的輔助槽結構等。

優選地，所述轉子軸1與各個鐵芯段2之間既可以為間隙配合，也可以為過盈配合。同時，還可以在鐵芯段2與轉子軸1之間涂覆膠黏劑等，以保證連接強度。

進一步地，本發明還提供了前面所述的斜極電機轉子的制造方法，其包括步驟：

S1、分別制造所述轉子軸1和所述鐵芯段2，其中所述鐵芯段2中安裝有磁體3；

S2、向所述轉子軸1上對應于第一個鐵芯段2的第一鍵槽11中放入鍵4，任意取一個鐵芯段2套設到所述轉子軸1上，使所述鐵芯段2的第二鍵槽21與所述鍵4配合，該過程如圖6所示；

S3、向相鄰的下一個第一鍵槽11中放入鍵4，任意取一個鐵芯段2套設到所述轉子軸1上，使所述鐵芯段2的第二鍵槽21與所述鍵4配合，以此類推，直至完成最后一個鐵芯段2的套設。

至此，便完成斜極電機轉子的制造和裝配，非常快捷而方便，裝配工藝簡單，無需工裝即可完成。

優選地，步驟S1中，制造所述轉子軸1的過程可以包括步驟：

將所述轉子軸1的各段軸頸的外徑和長度加工到位；

依據預先確定的錯位角度和軸向位置加工各個第一鍵槽11，例如采用銑削的方式加工出。

優選地，步驟S1中，制造所述鐵芯段2的過程可以包括步驟：

沖制所述鐵芯段2的鐵芯部分，一次加工出所述鐵芯部分的外形、所述第二鍵槽21以及用于安裝磁體的結構，例如磁體槽等；

將磁體3安裝至所述鐵芯部分。