[发明专利]伺服电机及其转子

说明书

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其涉及一种能降低伺服电机齿槽转矩的转子结构。

背景技术

随着电力电子技术的发展，伺服电机在各行各业得到了广泛的应用。其中，伺服伺服电机作为一种特殊伺服电机，也称执行伺服电机，其工作原理为将收到的电信号转换成伺服电机轴上的角位移或角速度输出，控制容易，体积小重量轻，输出功率和转矩大，方便调速，近年来得到广泛应用。

图6所示为一种现有技术的伺服电机的转子结构示意图，图7所示为所述现有技术的伺服电机的齿槽转矩与转子机械角度的关系图。从图7可看出，所述现有技术的伺服电机的齿槽转矩随转子机械角度变化幅度较大，最大值与最小值的差值大约为177mNm。一般来说，在永磁电动机中，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。在变速驱动中，当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。

因此，开发一种新型的能降低齿槽转矩的伺服电机已成为业界亟需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种伺服电机，其包括外壳、装设于外壳内腔的定子和转子，所述转子包括铁心及包附于铁心外围的磁铁，所述磁铁沿其轴线分为若干段，相邻两段磁极中心沿铁心圆周方向错开一机械角度。

本发明进一步的改进为：每一段磁铁沿铁心圆周方向包括若干个相同结构的磁铁单元，所述磁铁单元为内外圆不同心的瓦片形。

本发明亦提供一种伺服电机的转子，所述转子包括铁心及包附于铁心外围的磁铁，所述磁铁沿其轴线分为若干段，相邻两段磁极中心沿铁心圆周方向错开一机械角度。

本发明进一步的改进为：每一段磁铁沿铁心圆周方向包括若干个相同结构的磁铁单元，所述磁铁单元为内外圆不同心的瓦片形。

本发明所举实施例具有的有益效果是：通过改善磁铁的形状可以使磁通波形尽量接近正弦，同时，转子在轴向上分为若干段，相邻两段沿圆周方向错开一定的机械角度，错开的机械角度可以减小或消除齿槽转矩的基波成分，因而减小电机的齿槽转矩。

附图说明

图1是本发明实施例提供的伺服电机的结构示意图，伺服电机的外壳及定子的一部分被移走以便露出转子；

图2是本发明实施例提供的伺服电机的转子结构示意图；

图3是本发明实施例提供的伺服电机的转子的磁铁单元的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的伺服电机的转子的轴向视图；

图5是本发明实施例提供的伺服电机的齿槽转矩与转子机械角度的关系图；

图6是一现有技术的伺服电机的结构示意图；

图7是现有技术的伺服电机的齿槽转矩与转子机械角度的关系图。

具体实施方式

为了使本发明的所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，本发明实施例提供的一种伺服电机，包括外壳10、装设于外壳内腔的定子30和转子50。

请参阅图2，所述转子50包括转子铁心60及包附于铁心60外围的磁铁，所述磁铁沿其轴线分为若干段，在本实施例中为两段52、54，每一段磁铁52、54沿铁心60圆周方向包括若干个相同结构的磁铁单元52a、54a，每一个磁铁单元52a、54a形成一个磁极。

请参阅图3，每一个磁铁单元52a、54a为内外圆不同心的瓦片形，图中O表示外圆圆心，O’表示内圆圆心，内圆直径等于转子铁心60的直径，磁铁单元52a、54a的中心厚度与边缘厚度满足以下关系式：

0.23＜W/H＜0.4(I)，其中

W代表磁铁单元52a、54a的边缘厚度，H代表磁铁单元52a、54a的中心厚度。

请参阅图4，相邻两段52、54的磁极中心沿圆周方向错开机械角度A，假设齿槽转矩基波波长(即：基波一个周期的机械角度)为，在本发明实施例中，机械角度A与齿槽转矩基波波长满足以下关系式：

其中齿槽转矩基波波长

如在本发明实施例中，定子30包括12个磁极，转子50包括8个磁极，根据关系式(II)可知

A＝7.5±1.5。