[发明专利]一种低惯量内置Flat型永磁伺服电机

说明书

本发明公开了一种低惯量内置Flat型永磁伺服电机，所述电机的转子铁芯沿转子铁芯断面圆周方向均匀设置若干孔槽，各孔槽内均设置一个永磁体；所述转子侧永磁体是由底面、两个侧面、两个端面和表面构成的多棱柱。所述转子侧永磁体的表面是由两个或两个以上左右对称的平面构成的折曲面，折曲面全部的折边以及表面与两侧面的共同边在转子侧永磁体的横断面上共圆，并且与转子铁芯表面同圆心，所述两个侧边等高。本发明电机，转子侧永磁体表面采用多平面共圆折曲面，可进一步提高电机的转矩密度和过载能力，能使气隙磁密更趋向于正弦，电机转子侧易于装配。

技术领域

本发明涉及一种低惯量内置Flat型永磁伺服电机，尤其是一种转子侧永磁体表面为多折面的低惯量内置Flat型永磁伺服电机。

背景技术

由于具有较高的功率密度和功率因数，永磁电机在伺服、交通和家用电器中已获得广泛应用。表贴式永磁(Surface-mounted Permanent Magnet，SPM)电机，结构灵活简单，易于自动化生产，并且转矩脉动小，控制精度高。然而在转子永磁体表面，经常要采用不锈钢套管或者高强度纤维，其定转子之间气隙相对较大。为了进一步提高电机的转矩密度和过载能力，一些高端伺服产品开始逐渐采用内置式永磁(Interior Permanent Magnet，IPM)电机设计方案。该类电机不仅气隙相对较小，而且具有磁阻转矩，具有更高的转矩密度和恒功率速度范围。作为内置串联式磁路典型拓扑，Flat型转子侧相邻的两磁极永磁体串联提供每极磁通，并且转子侧极弧系数较高。

中国永磁电机专家唐任远院士于1997年系统提出内置Flat型IPM电机，该电机转子侧永磁体在二维空间为矩形截面（三维空间为长方体），其磁路为串联式结构，两个磁极通过永磁体串联提供一对极的磁动势，每极磁通由一个磁极的永磁体面积提供，气隙磁密相对较低，电机转子铁心可不采用隔磁措施或转轴无需采用非导磁材料。该种拓扑结构的电机不仅漏磁系数小，转轴制作成本低，极弧系数易于控制，而且转子冲片机械强度高，安装永磁体后转子铁心不易变形等优点。

在伺服电机领域，目前转子侧主流设计方案依然是SPM方案，然而日本某知名电机企业近年来逐渐推出几乎全系列Flat型IPM电机最新产品，其定子侧采用12槽模块化分数槽集中绕组设计方案，转子侧采用5对Flat型永磁转子，永磁体在转子的二维截面中为矩形。与同规格其他SPM产品相比，该种产品定子与转子之间气隙相对较小，电机轴向长度相对较小，并且通过输出电机的磁阻转矩，电机的过载能力进一步提升，在同类产品中具有较高的转矩密度和显著竞争力。然而，对于低惯量IPM电机，由于矩形永磁体的运用，相对减小了电机的极弧系数，电机功率密度和过载能力提升效果有限，因而通过改变永磁体结构拓扑，该类电机转子还可以进一步改善，从而提高电机的转矩密度。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术存在的缺陷，提出了一种低惯量内置Flat型永磁伺服电机，其转子侧永磁体表面为折面，断面为五边形或五边以上的多边形。能解决现有低惯量Flat型IPM电机存在的过载能力弱和转矩密度低等缺陷。

本发明低惯量内置Flat型永磁伺服电机，包括电机转子，所述电机转子的转子铁芯沿转子铁芯断面圆周方向均匀设置若干孔槽，各孔槽内均设置一个转子侧永磁体。所述转子侧永磁体是由底面、两个侧面、两个端面和表面构成的多棱柱。其特征是：所述转子侧永磁体的表面是由两个或两个以上的平面构成的折曲面，折曲面的全部折边以及表面与两侧面的共同边在转子侧永磁体的横断面（与侧面垂直的断面）上共圆，并且与转子铁芯表面同圆心。所述两个侧边等高。

优选方案之一：所述转子侧永磁体的表面是由两个平面构成的折曲面，两个平面宽度（平面在转子侧永磁体横断面上的长度）相等。所述平面宽度是指平面在转子侧永磁体横断面上的长度。该永磁体横断面呈五边形。

优选方案之二：所述转子侧永磁体的表面是由三个平面构成的折曲面，其中两个靠近侧面的平面宽度相等。该永磁体横断面呈六边形。