專利名稱：一種適合批量生產(chǎn)的永磁電機及其磁極定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及永磁電機，具體是一種適合批量生產(chǎn)的永磁電機及其磁極定位方法。
背景技術(shù)：
永磁電機必須實時確定轉(zhuǎn)子的位置才能進行有效控制，因此永磁電機需向控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置信號。永磁電動機常采用結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的分體式正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置傳感器。分體式的正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器(以下簡稱旋變)由定、轉(zhuǎn)子兩部分組成，旋變的轉(zhuǎn)子和定子需分別安裝在電動機的轉(zhuǎn)動部位和靜止部位。當旋變轉(zhuǎn)子磁極軸線正交于其定子余弦繞組軸線時，定義為旋變的絕對電氣零位。當電機轉(zhuǎn)子帶動旋變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)軸在0° 360°的任意位置時，通過比較旋變定子的正、余弦信號和勵磁信號，可通過判斷轉(zhuǎn)軸在相對絕對零位的第幾象限和相對絕對零位的角度，得到電機轉(zhuǎn)軸的準確位置。實際上因為制造工藝偏差，旋變轉(zhuǎn)子磁極軸線與其定子余弦繞組軸線存在一定的角度θ ；同時永磁電機的轉(zhuǎn)子d軸與電機定子A相軸線之間存在夾角α，θ和α的存在將導致電機轉(zhuǎn)子定位偏差，稱為零位誤差。因此永磁電機采用旋變做為位置傳感器進行電機控制前，控制系統(tǒng)需先找出零位誤差值，并在控制程序中進行修正(以下簡稱調(diào)零)，才能保證精確控制。目前永磁電機通常的設(shè)計制造方法，定、轉(zhuǎn)子磁極在圓周方向的相對位置是隨意的，每臺電機的轉(zhuǎn)子d軸與電機定子A相軸線之間的夾角α都不一樣，這樣控制系統(tǒng)在調(diào)零時，每臺電機需修正的值不同，導致與電機配套的控制器的程序每臺都不一樣。對于批量生產(chǎn)的永磁電機來說，這就意味著電機與控制器之間具有單臺唯一性，不可互換，給調(diào)試、 使用及維護帶來極大的不便，同時也將大大增加管理和維護成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種適合批量生產(chǎn)的永磁電機及其磁極定位方法，解決永磁電機采用分體式旋變作為電機的位置信號傳感器時， 單臺永磁電機與控制器之間具有唯一匹配性，批量生產(chǎn)的永磁電機與控制器不能互換的問題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種適合批量生產(chǎn)的永磁電機，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子沖片、旋變轉(zhuǎn)子、旋變定子、端蓋、定子沖片、軸承裝配和機座，轉(zhuǎn)子沖片疊壓在一起組成空心圓柱體形狀的轉(zhuǎn)子鐵芯，定子沖片疊壓在一起組成空心圓柱體形狀的定子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯內(nèi)部設(shè)置有磁體槽，轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯兩端設(shè)有端蓋，轉(zhuǎn)子鐵芯、軸承裝配和旋變轉(zhuǎn)子套接在轉(zhuǎn)軸上，端蓋的一端套接在軸承裝配上，端蓋的另一端固定在機座上，定子鐵芯固定在機座上，轉(zhuǎn)子鐵芯一端的端蓋上固定有旋變定子，旋變轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸套接處設(shè)有擋圈，轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間、旋變轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間、旋變定子與端蓋之間、旋變定子側(cè)的端蓋與機座之間、定子鐵芯與機座之間設(shè)置有鍵槽，鍵槽中設(shè)有鍵。
轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間的鍵槽設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)徑上。定子鐵芯與機座之間的鍵槽設(shè)在定子鐵芯外徑上。一種適合批量生產(chǎn)的永磁電機磁極定位方法，該方法為1)在旋變定子鐵芯任一定子槽對應(yīng)的外圓上開一鍵槽，將此定子槽規(guī)定為旋變定子余弦繞組下線第一槽，旋變定子側(cè)的端蓋與機座之間的鍵與端蓋上鍵槽位置唯一對應(yīng)， 此時，旋變定子余弦繞組的磁極中心與端蓋上的鍵槽中心唯一對應(yīng)；在電機的定子鐵芯任一定子槽對應(yīng)的外圓上開一鍵槽，將此定子槽規(guī)定為電機定子A相繞組下線第一槽，定子鐵芯與機座之間的鍵與機座上鍵槽位置唯一對應(yīng)，此時，電機定子A相繞組的磁極中心與機座上的鍵槽中心唯一對應(yīng)；2)電機定子A相繞組中心通過定子鐵芯與機座之間的鍵與機座定位，旋變定子余弦繞組的磁極中心通過旋變定子側(cè)的端蓋與機座之間的鍵與端蓋定位，此時電機機座與端蓋通過旋變定子與端蓋之間的鍵進行周向定位，保證批量生產(chǎn)的每臺電機定子A相繞組中心與旋變定子余弦繞組的磁極中心相對位置固定；3)分別在轉(zhuǎn)軸上固定旋變轉(zhuǎn)子鐵芯和電機機轉(zhuǎn)子鐵芯的位置開兩段鍵槽，在旋變轉(zhuǎn)子和電機轉(zhuǎn)子的鐵芯上開設(shè)鍵槽，鍵槽的位置與各自的轉(zhuǎn)子磁極中心對應(yīng)，通過轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間的鍵和旋變轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間的鍵使電機的轉(zhuǎn)子磁極中心和旋變轉(zhuǎn)子的磁極中心相對位置固定；4)規(guī)定所有鍵和鍵槽之間的定位尺寸公差帶，使得永磁電機組裝后，θ+α的累積偏差在控制系統(tǒng)要求的精度范圍內(nèi)，其中θ為旋變轉(zhuǎn)子磁極軸線與其定子余弦繞組軸線之間的角度，α為永磁電機的轉(zhuǎn)子軸與電機定子A相軸線之間的夾角。本發(fā)明所設(shè)計的定位方法，使組裝完成的永磁電機的定子A相繞組軸線與旋變定子余弦繞組軸線、轉(zhuǎn)子的磁極軸線與旋變轉(zhuǎn)子磁極軸線在圓周方向上的位置相對固定，并且組裝造成的累積偏差在控制系統(tǒng)要求的精度范圍之內(nèi)，使控制系統(tǒng)可以采用同一套程序控制批量生產(chǎn)的同型號的永磁電機，從而使同型號永磁電機控制系統(tǒng)中的任一臺控制器都能與任一臺永磁電機匹配，實現(xiàn)電機與控制器間互換，并且此方法簡單易行，適合于批量生產(chǎn)，極大程度上簡化了批量生產(chǎn)的產(chǎn)品的調(diào)試、保管及維護流程，節(jié)約了成本。


圖1為本發(fā)明一實施例電機的定子沖片圖；圖2為本發(fā)明一實施例電機的轉(zhuǎn)子沖片圖；圖3為本發(fā)明一實施例電機的軸剖切圖；其中1、轉(zhuǎn)軸；2、鍵I ；3、轉(zhuǎn)子沖片；4、擋圈；5、鍵II ；6、旋變轉(zhuǎn)子；7、旋變定子；8、鍵 III ；9、壓板；10、端蓋；11、鍵IV ；12 定子沖片；13、鍵V ；14、機座。
具體實施例方式如附圖1所示，電機的定子外徑帶有鍵槽，鍵槽中心與電機定子嵌線第一槽的槽中心對齊。如附圖2所示，電機的轉(zhuǎn)子沖片內(nèi)徑帶有鍵槽，鍵槽中心與電機轉(zhuǎn)子磁極軸線對齊。如圖3所述，本發(fā)明一實施例包括轉(zhuǎn)軸1、轉(zhuǎn)子沖片3、旋變轉(zhuǎn)子6、旋變定子7、端蓋10、定子沖片12、軸承裝配和機座14，轉(zhuǎn)子沖片3疊壓在一起組成空心圓柱體形狀的轉(zhuǎn)子鐵芯，定子沖片12疊壓在一起組成空心圓柱體形狀的定子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部設(shè)置有磁體槽，機座兩端設(shè)有端蓋10，轉(zhuǎn)子鐵芯、軸承裝配和旋變轉(zhuǎn)子6套接在轉(zhuǎn)軸1上，端蓋10的一端套接在軸承裝配上，端蓋10的另一端固定在機座14上，定子鐵芯12固定在機座上，機座一端的端蓋上固定有旋變定子7，旋變轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸套接處設(shè)有擋圈4，轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置有鍵槽，鍵槽內(nèi)設(shè)有鍵12 ；旋變轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)置有鍵槽，鍵槽內(nèi)設(shè)有鍵115 ；旋變定子與端蓋之間設(shè)置有鍵槽，鍵槽內(nèi)設(shè)有鍵III8 ；旋變定子側(cè)的端蓋與機座之間設(shè)置有鍵槽，鍵槽內(nèi)設(shè)有鍵IVll ；定子鐵芯與機座之間設(shè)置有鍵槽，鍵槽內(nèi)設(shè)有鍵V 13。同時旋變的定、轉(zhuǎn)子沖片也采用相同的方法使旋變定子余弦繞組下線第一槽中心線與旋變定子沖片上的鍵槽中心線對齊，旋變轉(zhuǎn)子磁極與旋變轉(zhuǎn)子沖片上的鍵槽中心線對齊。定子沖片12疊壓好后，通過鍵V 13與機座14上的鍵槽定位，定子嵌線時按鍵槽所對應(yīng)的定子槽下第一把線，這樣在圓周方向確定了定子A相繞組軸線與機座14的相對位置；旋變定子7在嵌線時采用同樣的方法將旋變定子余弦繞組軸線與旋變定子沖片上的鍵槽中心線對齊，旋變定子通過鍵III8與端蓋10上的鍵槽、鍵IVll與機座14上的鍵槽定位， 使旋變定子余弦繞組軸線與電機定子繞組軸線在圓周上的位置相對固定。轉(zhuǎn)子沖片3在轉(zhuǎn)軸1上疊壓，通過鍵I 2與轉(zhuǎn)軸1上的鍵槽將轉(zhuǎn)子磁極與轉(zhuǎn)軸在圓周方向的位置相對固定，通過鍵Π5與轉(zhuǎn)軸1上的鍵槽將旋變轉(zhuǎn)子6和電機轉(zhuǎn)子磁極在圓周方向上的相對位置固定，這樣造成零位偏差的θ和α都可在圓周方向上相對固定。通過合理設(shè)計各部位定位件的公差，可以使θ和α的累積誤差在可控制系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，從而實現(xiàn)匹配互換。
權(quán)利要求
1.一種適合批量生產(chǎn)的永磁電機，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子沖片、旋變轉(zhuǎn)子、旋變定子、端蓋、定子沖片、軸承裝配和機座，轉(zhuǎn)子沖片疊壓在一起組成空心圓柱體形狀的轉(zhuǎn)子鐵芯，定子沖片疊壓在一起組成空心圓柱體形狀的定子鐵芯，轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)部設(shè)置有磁體槽，轉(zhuǎn)子鐵芯和定子鐵芯兩端設(shè)有端蓋，轉(zhuǎn)子鐵芯、軸承裝配和旋變轉(zhuǎn)子套接在轉(zhuǎn)軸上，端蓋的一端套接在軸承裝配上，端蓋的另一端固定在機座上，定子鐵芯固定在機座上，轉(zhuǎn)子鐵芯一端的端蓋上固定有旋變定子，旋變轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸套接處設(shè)有擋圈，其特征在于，轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間、旋變轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間、旋變定子與端蓋之間、旋變定子側(cè)的端蓋與機座之間、定子鐵芯與機座之間設(shè)置有鍵槽，鍵槽中設(shè)有鍵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合批量生產(chǎn)的永磁電機，其特征在于，轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間的鍵槽設(shè)在轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)徑上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適合批量生產(chǎn)的永磁電機，其特征在于，定子鐵芯與機座之間的鍵槽設(shè)在定子鐵芯外徑上。
4.一種如權(quán)利要求1所述的適合批量生產(chǎn)的永磁電機磁極定位方法，其特征在于，該方法為1)在旋變定子鐵芯任一定子槽對應(yīng)的外圓上開一鍵槽，將此定子槽規(guī)定為旋變定子余弦繞組下線第一槽，旋變定子側(cè)的端蓋與機座之間的鍵與端蓋上鍵槽位置唯一對應(yīng)，此時， 旋變定子余弦繞組的磁極中心與端蓋上的鍵槽中心唯一對應(yīng)；在電機的定子鐵芯任一定子槽對應(yīng)的外圓上開一鍵槽，將此定子槽規(guī)定為電機定子A相繞組下線第一槽，定子鐵芯與機座之間的鍵與機座上鍵槽位置唯一對應(yīng)，此時，電機定子A相繞組的磁極中心與機座上的鍵槽中心唯一對應(yīng)；2)電機定子A相繞組中心通過定子鐵芯與機座之間的鍵與機座定位，旋變定子余弦繞組的磁極中心通過旋變定子側(cè)的端蓋與機座之間的鍵與端蓋定位，此時電機機座與端蓋通過旋變定子與端蓋之間的鍵進行周向定位，保證批量生產(chǎn)的每臺電機定子A相繞組中心與旋變定子余弦繞組的磁極中心相對位置固定；3)分別在轉(zhuǎn)軸上固定旋變轉(zhuǎn)子鐵芯和電機機轉(zhuǎn)子鐵芯的位置開兩段鍵槽，在旋變轉(zhuǎn)子和電機轉(zhuǎn)子的鐵芯上開設(shè)鍵槽，鍵槽的位置與各自的轉(zhuǎn)子磁極中心對應(yīng)，通過轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間的鍵和旋變轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間的鍵使電機的轉(zhuǎn)子磁極中心和旋變轉(zhuǎn)子的磁極中心相對位置固定；4)規(guī)定所有鍵和鍵槽之間的定位尺寸公差帶，使得永磁電機組裝后，θ+α的累積偏差在控制系統(tǒng)要求的精度范圍內(nèi)，其中θ為旋變轉(zhuǎn)子磁極軸線與其定子余弦繞組軸線之間的角度，α為永磁電機的轉(zhuǎn)子軸與電機定子A相軸線之間的夾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及永磁電機，具體公開了一種適合批量生產(chǎn)的永磁電機及其磁極定位方法，適合批量生產(chǎn)的永磁電機，包括轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)子沖片、旋變轉(zhuǎn)子、旋變定子、端蓋、定子沖片、軸承裝配和機座等，轉(zhuǎn)子鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間、旋變轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸之間、旋變定子與端蓋之間、旋變定子側(cè)的端蓋與機座之間、定子鐵芯與機座之間設(shè)置有鍵槽，鍵槽中設(shè)有鍵，本發(fā)明極大程度上簡化了批量生產(chǎn)的產(chǎn)品的調(diào)試、保管及維護流程，節(jié)約了成本。
文檔編號H02K15/00GK102403864SQ201110358370
公開日2012年4月4日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者何思源, 李益豐, 楊金霞, 符敏利 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司