[发明专利]一种电机转子结构及高性能伺服电机

说明书

本发明公开了一种电机转子结构及高性能伺服电机，属于电机技术领域，转子结构包括转子冲片，转子冲片中心设有与电机转轴相配合的转轴孔，在转子冲片外周均匀等角度间隔布置有凸圆磁钢槽，在凸圆磁钢槽内对应嵌设有凸圆磁钢，本发明的电机转子采用双面凸圆结构的凸圆磁钢和凸圆磁钢槽，可以通过调整凸圆磁钢轮廓圆弧的曲率半径，使凸圆磁钢自身的磁动势更加接近正弦分布，同时优化每极转子外圆偏心弧，两个圆弧的协同调整，使气隙磁场更好的趋向于正弦波磁场，减少气隙磁密的高次谐波尤其减少nZ/2p次谐波，从而减少电机的齿槽转矩，同时，有利于空载反电势波形更加接近正弦波，使得电机的附加损耗更低，效率更高，温升更低，转矩波动更小。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种电机转子结构及高性能伺服电机。

背景技术

在工业制造领域，工业机器人具有技术要求高，应用场景广泛，增长速度快等特点。其中，伺服电机作为机器人的核心部件，其性能决定了机器人动作的精确性、稳定性和生产效率。所以必须要求伺服电机具有转矩波动小、调速范围宽、效率高、转矩密度大和过载能力强等能力。为了实现电机齿槽转矩和转矩波动小，现有的主要技术是优化定子内圆齿靴偏心弧或转子外圆偏心弧的形状，虽然能够减小转矩波动，但是却降低了电机转矩的输出能力。

其中专利一：CN110022044A公开车载空调压缩机用低转矩波动永磁同步电机。

该发明通过对定子齿部和转子外圆的优化设计，改变定子齿靴部弧线形状，同时对转子外圆进行优化设计，达到了降低转矩波动，进而降低压缩机振动噪音的目的。但只考虑了优化转矩波动和气隙磁密谐波，没有考虑优化后的电机输出性能是否下降的。

专利二：CN112928842A公开一种转子冲片、转子、永磁同步电机及车辆。

该发明的目的是提供一种转子冲片，采用“V”+“一”型布置，增加磁通面积，并且“一”字第二永磁体采用弧面结构，减少了永磁体到转子外圆磁通路径，降低磁阻，提升输出转矩。但只考虑通过优化磁路提高转矩输出的能力，并未考虑磁路变化对其他电机特性的影响，如转矩波动变大了、气隙谐波损耗的变化情况等。

发明内容

技术目的：针对现有电机转子结构优化存在的不足，本发明公开了一种可以在减小转矩波动和齿槽转矩的同时，提高转矩输出能力，增加电机过载运行范围的电机转子结构及高性能伺服电机。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

一种电机转子结构，包括转子冲片，转子冲片中心设有与电机转轴相配合的转轴孔，在转子冲片外周均匀等角度间隔布置有凸圆磁钢槽，在凸圆磁钢槽内对应嵌设有凸圆磁钢，所述转子冲片外周设有与凸圆磁钢槽相对应的偏心圆弧曲面，在偏心圆弧曲面与凸圆磁钢槽的上表面之间形成极靴，极靴的厚度自中心向两端逐渐减小。

优选的，本发明的凸圆磁钢采用对称结构，包括对称设置的磁钢上圆弧曲面和磁钢下圆弧曲面，凸圆磁钢槽与凸圆磁钢的形状相匹配，磁钢上圆弧曲面和磁钢下圆弧曲面之间使用竖直平面连接过渡；所述偏心圆弧曲面的曲率半径小于磁钢上圆弧曲面的曲率半径。

优选的，本发明的极靴的两端在凸圆磁钢槽外侧形成自凸圆磁钢端部向外侧连续收敛的隔磁桥。

优选的，本发明的凸圆磁钢槽包括磁钢槽上圆弧曲面和磁钢槽下圆弧曲面，偏心圆弧曲面轮廓线的圆心为Q1，曲率半径为R1；磁钢槽上圆弧曲面轮廓线的圆心为Q2，曲率半径为R2，0＜(R2-R1)/T1＜1，T1为圆心Q1和Q2之间的距离。

优选的，本发明的极靴中心位置厚度为H3，两端隔磁桥的厚度为L1, 0.9＜L1＜1.2，H3=2.6*L1。

优选的，本发明的凸圆磁钢的中间厚度为H2，端部厚度为H1，2.5*H1＜H2＜3*H1，且H12.2*Gair，Gair为转子与定子之间气隙长度的平均值。

优选的，本发明的凸圆磁钢充磁方向为平行充磁。