一種高性能永磁伺服電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高性能永磁伺服電機設計制造領域，特別涉及對于體積、重量有嚴格要求的諸如機床、電子制造等高精密度機械工藝設備領域。
【背景技術】
[0002]隨著永磁體性能的提高和價格的下降，以及電力電子控制技術、微電子器件開發技術的飛速發展，永磁伺服控制系統得到了快速發展。由永磁體取代繞線式轉子中的轉子繞組所帶來的一系列優點如轉子無發熱問題、控制系統簡單，且體積小、重量輕、功率密度高、具有較高的運行效率和較高的運行速度等等，使永磁同步伺服電機在數控機床、機器人等高性能、高精度的運動控制領域和一些小功率應用場合，獲得了廣泛應用。
[0003]有高性能、高精度等指標要求的永磁伺服電機的定、轉子結構和制造工藝與普通永磁同步電機以及異步電動機已經有了較大區別，高性能永磁伺服電機對電動勢諧波、齒槽轉矩、轉動慣量等要求更高，并且要求在結構設計上使之能更多采用自動化設備完成諸如鐵芯疊壓、線圈繞線、綁帶等工序，以提高生產效率，保證制造精度。一般結構的永磁電機定子采用整圓沖片疊壓鐵芯，然后人工下線，這樣大大降低了勞動生產效率，并且線圈與鐵芯會有較大縫隙，不利于定子散熱；轉子則多采用永磁體表面粘貼式結構，在高速運轉中可能發生永磁體被甩出的危險，而且受沖片尺寸約束，永磁體的用量受到限制，將對電機的功率密度帶來不良影響。綜上所述，可見定、轉子結構設計是提高永磁伺服電機性能的關鍵技術所在。定、轉子結構不同，電機的運行性能、制造工藝和適用場合也不相同。因此提高永磁伺服電機的性能，應重點考慮電機的新型結構開發。
[0004]申請號為200610024831.8的專利，提到一種高效永磁同步電機的轉子沖片結構，但此結構在轉子鐵芯上設置有起動籠，電機雖然具有了自起動能力，但增加了電機的轉子重量，因此主要適用于自起動的永磁電機，而不適用于對轉動慣量要求較高的永磁伺服電機。申請號為200720031138.3的專利，提到一種永磁交流伺服電動機永磁轉子結構，但該結構只在轉子鐵芯上設置有嵌放永磁體的方槽，沒有考慮磁路結構對空載反電動勢和電機交、直軸電抗參數的影響，導致氣隙內磁場為梯形分布，因此并不能很好提高永磁伺服電機的動態響應特性。申請號為201010175463.3的專利，提到一種沖片磁極永磁電機轉子，但該方案只是單純考慮了沖制定子片后留下的內圓片沖制轉子片，而并沒有考慮改進沖片結構提升伺服電機的性能。申請號為201210081738.6的專利，提到一種新型永磁電機的轉子沖片結構，但該方案在轉子鐵芯上設置有起動籠，考慮重點是提高永磁體產生的氣隙主磁場的強度，縮小電機的體積，并不適用于對起動、調速、剎車等響應時間要求較高的伺服電機。申請號為201210419454.3的專利，提到一種內置式永磁電機轉子沖片及內置式永磁電機轉子，該方案的轉子磁路結構能有效避免隔磁磁橋處的漏磁，因而使得同樣用量的永磁體產生的氣隙磁場強度要更大，降低了制造成本，但其磁路結構依然不能很好解決空載相正弦反電動勢問題，特別是交軸電樞反應磁場對直軸磁路影響沒有考慮，會降低高速運行時電機的運行性能。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的問題是克服現有技術不足，通過改善定、轉子沖片結構，提高永磁伺服電機鐵芯制造和線圈下線生產效率，提高定子槽滿率，改善氣隙磁場走向，充分利用轉子沖片結構提高永磁體運行的安全性，提升永磁伺服電機的抗退磁能力和過載能力，降低永磁電機的定、轉子溫升水平，有效提高永磁伺服電機制造和運行性能。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是提供了一種高性能永磁伺服電機，包括定子和轉子，所述的定子包括定子鐵芯以及纏繞在定子鐵芯上的線圈，所述的轉子包括轉子鐵芯以及設于轉子鐵芯外周上的永磁體，其特征在于，所述的定子鐵芯由定子沖片疊壓形成，所述的定子沖片由至少二個定子齒沖片拼接形成，所述的轉子鐵芯由轉子沖片疊壓形成，轉子鐵芯的外周形成有永磁體槽，所述的永磁體嵌在所述的永磁體槽中。
[0007]優選地，所述的永磁體的表面和永磁體槽內皆涂抹膠水加固。
[0008]優選地，所述的永磁體槽為鴿尾形。
[0009]優選地，所述的永磁體槽的底部設有軸向冷卻通道。
[0010]優選地，所述的定子鐵芯具有閉口槽結構或半開口槽結構。
[0011]優選地，所述的定子齒沖片在一端的軛部形成拼接槽，所述的拼接槽為三角形、半圓形或梯形。
[0012]優選地，所述的定子齒沖片的齒頂部開有三角形或矩形槽。
[0013]優選地，所述的永磁體為不等厚形狀。
[0014]優選地，所述的轉子鐵芯及永磁體的外側設有塑封，所述的定子鐵芯以及纏繞在定子鐵芯上的線圈的外側設有塑封。
[0015]優選地，所述的轉子鐵芯的外周上設有限位凸起。
[0016]與現有技術相比，本發明的優點在于:
[0017]1、本發明的用于永磁伺服電機的定子結構，其拼裝式齒片結構，有利于提高硅鋼片的利用率；齒部鐵芯疊壓后，可以直接使用繞線機直接在齒上繞線，不僅提高了生產率，而且能提高槽滿率，使槽內線圈排列整齊密集，有利于線圈的散熱。嵌完線的鐵芯拼接后，進行塑封，可使定子鐵芯和線圈形成牢固的一體結構，不僅提高了剛度和強度，而且有利于鐵芯的散熱，大大提高了永磁伺服電機的可靠性。
[0018]2、本發明的用于永磁伺服電機的轉子結構，在轉子外圓形成鴿尾槽，然后涂抹膠水，以固定永磁體，這種結構使永磁伺服電機在高速運轉時也能保證永磁體的安全可靠，不會發生甩出或移動的情況。
[0019]3、本發明的用于永磁伺服電機的不等厚永磁體結構，優化了磁場波形，能減小電機的齒槽轉矩，使轉矩脈動率減低，電機運行更加平穩。
[0020]4、本發明的用于永磁伺服電機的轉子通風孔結構，使電機轉子有了軸向風道，能有效降低電機溫升，保證永磁體工作在可靠溫度內，使電機運行安全系數更高。
[0021]5、本發明的用于永磁伺服電機的轉子結構，在裝好永磁體后，對轉子整體塑封，可以提高轉子的剛度和強度，增加了永磁體運行的安全性，并有利于轉子部件的散熱。
【附圖