一种无平衡环内嵌式伺服电机转子组件及制造方法与流程

本发明涉及电机制造技术领域，具体涉及一种无平衡环内嵌式伺服电机转子组件及制造方法。

背景技术：

普通伺服电机转子组件一般由转轴、转子铁芯、磁钢、平衡环以及碳纤维管或金属套等零件装配而成，转子组件装配工序和零件较多。转子铁芯和磁钢组成的转子模块构成了转子组件的核心部件，转子铁芯与磁钢的结构和尺寸基本决定了转子组件的制造工艺、成本、性能。现有的转子组件通常对尺寸公差和形位公差要求高，转子组件装配工序和零件较多时，其装配累积误差也较大，导致转子动平衡精度难做，进而影响电机的振动和噪音。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种无平衡环内嵌式伺服电机转子组件及制造方法，本无平衡环内嵌式伺服电机转子组件及制造方法省去了普通转子组件的平衡环和碳纤维管或金属套等零件，结构简单，装配工序少，装配累积误差小，转子动平衡精度高，体积小，耗材少，工作过程中的振动小、噪音小，运转时产生的热量少，没有涡流损耗，电机整体性能好。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种无平衡环内嵌式伺服电机转子组件，包括转轴、转子模块、锁紧螺母和填充芯，所述转轴前端的外圆周面上设有一圈定位凸圈，所述转轴的外圆周面上设有沿其长度方向延伸的第一u型槽且第一u型槽位于定位凸圈的后侧；所述转子模块包括转子铁芯和磁钢，所述转子铁芯的圆周端面沿轴向设有多个磁钢通孔和填充芯安装孔，所述磁钢通孔内安装有磁钢，所述填充芯安装孔填充有用于对转子组件做动平衡的填充芯，所述转子铁芯的内壁设有与第一u型槽相匹配的径向定位凸台，所述转子模块套设在所述转轴上且径向定位凸台位于第一u型槽内，所述转子模块的前端面与转轴上的定位凸圈的端面贴合接触，所述转轴后端与锁紧螺母连接且锁紧螺母的前端面与转子模块的后端面贴合接触。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述转子铁芯包括多个转子冲片，所述转子冲片的内孔壁上设有径向定位凸台，所述转子冲片的圆周端面开设有多个间隔分布的磁钢通孔、减重孔、通风孔和填充芯安装孔，所述转子冲片的圆周端面开设有若干个间隔分布的自扣点，所述磁钢通孔位于减重孔、通风孔、填充芯安装孔和自扣点的外侧，多个所述转子冲片通过自扣点相互铆接从而形成转子铁芯。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述转子冲片上的磁钢通孔至少为2个且磁钢通孔的数量为正偶数，所述磁钢至少为2个且磁钢的数量为正偶数，所述转子冲片上的径向定位凸台为多个，转轴的外圆周面上的第一u型槽为多个，所述转子冲片为矽钢片。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述磁钢包括n极磁钢和s极磁钢，磁钢为长方形，填充芯为铜芯。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述转子模块为1个或多个，1个或多个转子模块串联后压装在转轴上，转轴后端的外圆周面上设有用于与锁紧螺母相互配合连接的外螺纹，所述转轴后端通过外螺纹与锁紧螺母连接，所述锁紧螺母用于锁紧1个或多个转子模块。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述转轴为空心转轴且内孔轴向设有用于安装平键从而连接设备机头主轴的第二u型槽，所述转轴的前端面设有吊装孔且后端面设有用于拆卸转子组件的螺纹孔。

为实现上述技术目的，本发明采取的另一个技术方案为：

一种无平衡环内嵌式伺服电机转子组件的制造方法，包括：

步骤1：取矽钢片，将矽钢片通过高速冲床和级进模制作成多个转子冲片并将多个转子冲片叠卯形成转子铁芯；

步骤2：将转轴棒料加工成转轴成品；

步骤3：将一块n极磁钢嵌入到转子铁芯的磁钢通孔内，n极磁钢的端面与转子铁芯的端面对齐后固定；将一块s极磁钢嵌入到与n极磁钢相邻的磁钢通孔内，s极磁钢的端面与转子铁芯的端面对齐后固定；依次将磁钢按照n-s-n-s的磁极极性顺序排列嵌入到转子铁芯的磁钢通孔内，形成了1个转子模块；

步骤4：将1个或多个转子模块串联后通过油压机压装在转轴上，将锁紧螺母安装到转轴上并锁紧转子模块，形成转子组件；

步骤5：将校正合格的动平衡工装套在转子组件上，然后放在动平衡仪器上并采用加重的方法对转子组件进行动平衡处理，使转子组件的不平衡量满足需求，所述的加重的方法为用填充芯作为填充物放入转子模块的填充芯安装孔内。

本发明的有益效果为：

（1）本发明涉及的转子组件省去了普通转子组件上的平衡环和碳纤维管或金属套等零件，结构简单，加工装配工序少，导致装配累积误差小，转子动平衡操作简单，精度高，安装拆卸方便。

（2）本发明的磁钢为普通的长方形磁瓦，内嵌入转子铁芯中，磁钢的耗材较少，且不需要定位磁瓦。

（3）本发明可根据不同的长度要求选用1个或多个标准化的转子模块组合安装在转轴上，且一个转子组件可匹配多个定子组件，可实现转子模块的通用性和互换性。

（4）本发明的转子冲片结构设计成自扣式，通过高速冲床和级进模生产以保证转子铁芯的内外直径和高度尺寸以及形位公差要求，转子冲片圆周面上开有若干间隔分布的减重孔，减少了转子重量，也减少了转子的转动惯量。转子冲片圆周面上开有若干间隔分布的通风孔，方便通风。转子铁芯的高度由转子冲片的数量确定。

（5）本发明生产的转子组件的尺寸、同轴度和垂直度精度高，工作过程中的振动、噪音小；转子组件体积小，耗材少，运转时产生的热量少，没有涡流损耗，电机整体性能好。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的转轴的结构示意图。

图3为本发明的转子冲片的结构示意图。

图4为本发明的锁紧螺母的主视图。

图5为本发明的锁紧螺母的侧视图。

具体实施方式

下面根据图1至图5对本发明的具体实施方式作出进一步说明：

参见图1，一种无平衡环内嵌式伺服电机转子组件，包括转轴1、转子模块、锁紧螺母2和填充芯，参见图2，图2为图2的右视图，图2为图2的左视图，转轴1前端的外圆周面上设有一圈定位凸圈4，转轴1的外圆周面上设有沿其长度方向延伸的第一u型槽5且第一u型槽5位于定位凸圈4的后侧，第一u型槽5用于与转子模块实现径向定位。参见图1，转子模块包括转子铁芯6和磁钢7，磁钢7嵌在转子铁芯6内，具体可参见图3，转子铁芯6的圆周端面沿轴向设有多个磁钢通孔8和填充芯安装孔9，磁钢通孔8内安装有磁钢7，填充芯安装孔9填充有用于对转子组件做动平衡的填充芯，转子铁芯6的内壁设有与第一u型槽5相匹配的径向定位凸台10，径向定位凸台10卡入第一u型槽5内实现转子模块的定位。转子模块套设在转轴1上且径向定位凸台10卡入第一u型槽5内，转子模块的前端面与转轴1上的定位凸圈4的端面贴合，转轴1后端与锁紧螺母2连接且锁紧螺母2的前端面与转子模块的后端面贴合。锁紧螺母2用于锁紧转子模块从而使转子模块被夹持在定位凸圈4和锁紧螺母2之间。

参见图3，所述转子铁芯6包括多个转子冲片11，转子冲片11的内孔壁上设有径向定位凸台10，转子冲片11的圆周端面开设有多个间隔分布的磁钢通孔8、减重孔12、通风孔13和填充芯安装孔9，转子冲片11的圆周端面开设有若干个间隔分布的自扣点14，磁钢通孔8位于减重孔12、通风孔13、填充芯安装孔9和自扣点14的外侧，多个转子冲片11通过自扣点14相互对齐铆接从而形成转子铁芯6，转子冲片11冲裁时直接冲压一定数量的自扣点14，铆接时按一定数量的转子冲片11自铆成型。转子铁芯6的高度由对应数量的转子冲片11确定。磁钢通孔8、减重孔12和通风孔13沿圆周方向均匀分布在转子冲片11的圆周端面上，每3个填充芯安装孔9组成一对进而均匀分布在转子冲片11的圆周端面上。

本实施例的转子冲片11上的磁钢通孔8至少为2个且磁钢通孔8的数量为正偶数。转子铁芯6的内部圆周上的磁钢通孔8嵌入至少两块永磁材料制成的磁钢7，磁钢7的数量为正偶数，并按照n-s-n的磁极极性顺序排列。本实施例的磁钢7包括n极磁钢和s极磁钢，磁钢7为长方形，磁钢7形状尺寸和数量根据转子结构大小决定。

本实施例的转子冲片11上的径向定位凸台10和转轴1的第一u型槽5均为多个，所述转子冲片11为矽钢片。填充芯为铜芯。

本实施例的转子模块为1个或多个，1个或多个转子模块串联后压装在转轴1上，转子模块的转子铁芯6的前端面与转轴1的定位凸圈4贴合，转轴1后端的外圆周面上设有用于与锁紧螺母2相互配合连接的外螺纹15，转轴1后端通过外螺纹15与锁紧螺母2连接，锁紧螺母2用于锁紧1个或多个转子模块。

参见图2，本实施例的转轴1为空心转轴且内部设有相互连通的第一圆柱形轴孔和第二圆柱形轴孔，第一圆柱形轴孔大于第二圆柱形轴孔。第一圆柱形轴孔轴向设有用于安装平键从而连接设备机头主轴的第二u型槽3，所述转轴1的前端面设有吊装孔且后端面设有用于拆卸转子组件的螺纹孔。转轴1的内孔与端面和外圆有形位公差要求。用于拆卸转子组件的螺纹孔可以通过螺杆固定在转子安装拆卸专用机上，通过转子安装拆卸专用机将转子组件从设备机头主轴上拆卸下来。

本实施例还提供一种无平衡环内嵌式伺服电机转子组件的制造方法，包括：

步骤1：取矽钢片，将矽钢片通过高速冲床和级进模制作多个转子冲片11，转子冲片11结构设计成自扣式，通过高速冲床和级进模生产以保证转子铁芯6的内外直径和高度尺寸以及形位公差要求，转子冲片11圆周面上开有若干间隔分布的减重孔12，减少了转子重量，也减少了转子的转动惯量。转子冲片11圆周面上开有若干间隔分布的通风孔13，方便通风。转子冲片11的内孔壁有径向定位凸台10，用来作为与转轴1的径向定位，转子铁芯6的高度由转子冲片11的数量确定，通过自动化高速成型设备和模具实现。使用专用模具或工装将将多个转子冲片11叠卯形成转子铁芯6。

步骤2：通过机械加工设备和工艺流程将转轴棒料加工成转轴1成品。

步骤3：磁钢7分为n极磁钢和s极磁钢，n极磁钢和s极磁钢均为长方体，磁钢7的尺寸和转子铁芯6轴向外侧的长方形的磁钢通孔8匹配。

将一块n极磁钢嵌入到转子铁芯6的磁钢通孔8内，n极磁钢的端面与转子铁芯6的端面对齐后固定；将一块s极磁钢嵌入到与n极磁钢相邻的磁钢通孔8内，s极磁钢的端面与转子铁芯6的端面对齐后固定；依次将磁钢7按照n-s-n-s的磁极极性顺序排列嵌入到转子铁芯6的磁钢通孔8内，形成了1个转子模块；

步骤4：将1个或多个转子模块串联后通过油压机和工装压装在转轴1上，将锁紧螺母2安装到转轴1上并锁紧转子模块，形成转子组件；

步骤5：将校正合格的动平衡工装套在转子组件上，另一端用螺母锁住，然后放在动平衡仪器上并采用加重的方法对转子组件进行动平衡处理，其中加重的方法为用铜芯作为填充物放入转子模块的填充芯安装孔9内，使转子组件的不平衡量满足需求。动平衡处理操作简单。

本实施例省去了普通转子组件的平衡环和碳纤维管或金属套等零件，加工装配工序少，导致装配累积误差小，转子动平衡操作简单，精度高，安装拆卸方便。可根据不同的长度要求选用1个或多个标准化的转子模块组合，且一个转子组件可匹配多个定子组件，可实现转子模块的通用性和互换性。转子模块为整体式，转子冲片11为自锁式结构，通过冲床和高速冲模一次性冲裁并叠卯形成转子铁芯6，转子铁芯6的尺寸和行为公差要求容易保证，自动化程度高。磁钢7为普通的长方形磁瓦，内嵌入转子铁芯6中，磁钢7的耗材较少，且不需要定位磁瓦。转子零件的制造精度高，装配工序少，自动化程度高；且转子组件的尺寸、同轴度和垂直度精度高，工作过程中的振动、噪音小；转子组件体积小，耗材少，运转时产生的热量少，没有涡流损耗，电机整体性能好。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。