端盖和电机的制作方法

本发明涉及机械领域，特别涉及一种端盖和电机。

背景技术：

图1至图5示出了现有技术中的电机端盖的结构示意图。如图1至图5所示，现有技术中的电机端盖包括盖体1和与盖体1连接的支脚2，盖体1的中心形成有轴承座9及开口位7。支脚2包括多个加强板5，这些加强板5之间相互分隔地设置。但是，这种结构的端盖的固有频率可能位于电机的常用转速范围内，因此，在电机运行过程中有可能出现较大的共振。

技术实现要素：

本发明提供了一种端盖和电机，以解决现有技术中的端盖存在运动时发生共振隐患的问题。

为解决上述问题，作为本发明的一个方面，提供了一种端盖，包括盖体和支脚，所述支脚的一端与所述盖体的一侧连接，所述端盖还包括与所述盖体或所述支脚连接的固有频率调节部。

优选地，所述支脚包括至少两个，所述固有频率调节部包括第一加强筋，所述第一加强筋的一端与相邻两个所述支脚中的一个连接、另一端与该相邻两个所述支脚中的另一个连接。

优选地，所述第一加强筋的朝向所述盖体的一侧与所述盖体连接。

优选地，所述第一加强筋呈弧形或直线形。

优选地，所述第一加强筋的高度小于或等于所述支脚的高度。

优选地，所述第一加强筋的厚度小于或等于所述支脚的厚度。

优选地，所述固有频率调节部包括第二加强筋，所述第二加强筋设置在所述支脚的两个加强板之间并连接所述两个加强板。

优选地，所述第二加强筋由所述盖体表面处向所述支脚的另一端的方向延伸。

优选地，所述第二加强筋的高度小于或等于所述支脚的高度。

优选地，所述支脚包括3至5个所述加强板，相邻两个所述加强板之间均通过一个所述第二加强筋连接。

优选地，所述加强板的厚度为3至30mm。

优选地，所述支脚与所述盖体的轴线之间的夹角为锐角。

优选地，所述支脚采用折线式结构或弧形结构。

优选地，所述端盖还包括开口位加强筋，与所述盖体的开口位的外侧壁连接。

优选地，所述端盖还包括轴承室加强筋，突出地设置在所述盖体的轴承座的外侧周壁上。

本发明还提供了一种电机，包括上述的端盖。

由于本发明中的端盖中设置了固有频率调节部，因此改变了端盖的结构，提高了其各阶模态的固有频率，使使用该端盖的设备(例如电机)的运行转速能够避开共振点，有效地降低了噪声分贝值和振动值，大大提高客户体验、减少振动引起的紧固件等松动的安全隐患，具有结构简单、成本低的特点。

附图说明

图1示意性地示出了现有技术中的端盖的一个角度的立体图；

图2示意性地示出了现有技术中的端盖的另一个角度的立体图；

图3示意性地示出了现有技术中的端盖的俯视图；

图4示意性地示出了图3的C-C剖视图；

图5示意性地示出了图3的B-B剖视图；

图6示意性地示出了本发明中的端盖的一个角度的立体图；

图7示意性地示出了本发明中的端盖的另一个角度的立体图；

图8示意性地示出了本发明中的端盖的俯视图；

图9示意性地示出了图8的C-C剖视图；

图10示意性地示出了图8的B-B剖视图；

图11示意性地示出了单自由度系统的原理图；

图12示意性地示出了多自由度系统的原理图；

图13示意性地示出了现有技术中的端盖的一阶模态仿真响应分布图；

图14示意性地示出了现有技术中的端盖的二阶模态仿真响应分布图；

图15示意性地示出了现有技术中的端盖的三阶模态仿真响应分布图；

图16示意性地示出了本发明中的端盖的一阶模态仿真响应分布图；

图17示意性地示出了本发明中的端盖的二阶模态仿真响应分布图；

图18示意性地示出了本发明中的端盖的三阶模态仿真响应分布图。

图中附图标记：1、盖体；2、支脚；3、第一加强筋；4、第二加强筋；5、加强板；6、开口位加强筋；7、开口位；8、轴承室加强筋；9、轴承座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参考图6至图10，本发明中的端盖，特别是一种电机端盖，包括盖体1和与所述盖体1连接的至少一个支脚2，例如，可以为一至四个支脚2。所述支脚2的一端与所述盖体1的一侧连接，所述端盖还包括与所述盖体1或所述支脚2连接的固有频率调节部。

由于本发明中的端盖中设置了固有频率调节部，因此改变了端盖的结构，提高了其各阶模态的固有频率，使使用该端盖的设备(例如电机)的运行转速能够避开共振点，有效地降低了噪声分贝值和振动值，大大提高客户体验、减少振动引起的紧固件等松动的安全隐患，具有结构简单、成本低的特点。

本发明中的固有频率调节部可以是一些形式的加强筋，这样，通过固有频率调节部不但可以改变固有频率，而且可以增加强度。其中，本发明可以设置一个固有频率调节部，也可以设置多个固有频率调节部。当然，本发明中的固有频率调节部也可以采用其他的结构形式，只要能够达到调节端盖固有频率的目的即可。

在图6至图10所示的实施例中，本发明中的所述固有频率调节部至少包括两个，分别为第一加强筋3和第二加强筋4。

请参考图6、图8至图10，本发明中的第一加强筋3设置在相邻两个支脚2之间，其中，第一加强筋3的一端与其中的一个支脚2连接、另一端与另一个支脚2连接。在图示的实施例中，所述第一加强筋3呈弧形(此时，第一加强筋3可为扇叶状)，当然也可以是其他形状，例如直线形等。更优选地，第一加强筋3的朝向所述盖体1的一侧与所述盖体1的外表面连接成一体，以更好地提高强度和调节固有频率。所述第一加强筋3的高度可以在小于或等于所述支脚2的高度的范围内变化，其径向厚度可以在小于或等于所述支脚2的厚度的范围内变化。

又如，本发明中的第二加强筋4则设置在所述支脚2的内部，用于连接支脚2中的相邻两个加强板5，这样，支脚2的相邻两个加强板5之间设置一个第二加强筋4，其至少将这两个加强板5的靠近盖体1的一侧连接起来。更优选地，第二加强筋4的一端与盖体1连接，另一端则由所述盖体1表面处向所述支脚2的另一端的方向延伸，其高度可以在小于或等于所述支脚2的高度的范围内变化。

例如，本发明中的每个支脚2可包括多个加强板5(例如3至5个)，在本实施例中，任何相邻两个所述加强板5之间均可通过一个所述第二加强筋4连接，加强板5的厚度则可以为3至30mm。

此外，在图5至图10所示的实施例中，支脚2采用的是折线式结构，其与所述盖体1的轴线之间的夹角为锐角。在其他未图示的实施例中，本发明中的支脚2也可以采用弧形结构。

除了上述用于改变端盖固有频率的固有频率调节部以外，本发明还可采取一些结构上的改进，以提高强度，解决端盖机械结构强度不足的问题。

优选地，所述端盖还包括开口位加强筋6，与所述盖体1的开口位7的外侧壁连接。这样，本发明通过在端盖开口位处增加的加强筋，提高了结构强度，因此可以更好地使端盖免受生产时机加工、运输和使用时温度变化及安装力的影响。

优选地，所述端盖还包括轴承室加强筋8，突出地设置在所述盖体1的轴承座9的外侧周壁上。由于轴承室的加工精度较高，在轴承室外侧增加轴承室加强筋8，可以加强该部分的结构强度，有效避免了机加工和使用过程中对轴承室尺寸造成影响，提高了尺寸精度，改善了轴承装入后的使用寿命和噪声情况。轴承室外侧加强筋的数量、分布和形状可以改变，更优选地，所述轴承室加强筋8数量可以为1至36个，还可沿周向均匀分布。轴承室外侧加强筋的形状可以为其剖面可以和轴承室外侧平行或不平行(比如三角锥型形)、正视图呈矩形或梯形等。轴承室外侧加强筋除了可以增加结构强度，进而还可以提高轴承室内的尺寸精度，因为机械强度增加，其尺寸受温度变化、安装力、及其它外因而形变的可能性就小。

此外，本发明还可通过增大端盖合盖的接触面积和厚度的方式增大合盖面积，从而提高合盖面与轴向的垂直度、减小了合盖面粗糙度的影响、使合盖更加稳固，提高端盖前后轴承室的同轴度，从而优化尺寸链，使合盖部分的机械强度更高、端盖表面粗糙度和合盖安装力的影响更小，更好地保证了二者之间的同轴度，同时，也使电机的转子组件装机后偏心更小。

本发明还提供了一种电机，包括上述的端盖。本发明通过固有频率调节部不但提高了端盖的机械强度，而且改变了电机模态的固有频率、减小了共振。下面结合图11至图18，对本发明进行进一步的解释说明。

在图13至图18中，最重要的是关注每张图右上角写明的是固有频率的数值，而不需过多关注颜色深浅的分布情况，颜色深浅仅表示该阶在激励下振动位移更大，由于各个图之间相同颜色所代表的位移不一定相同，因此不代表浅色多的图比浅色少的图振动就大。

发明人对图1至图5中所示的现有技术中的端盖与图6至图10所示的本发明中的端盖分别进行了一、二、三阶模态仿真响应分布图，分别如图13至图18所示，其固有频率由723Hz、1068Hz、1416Hz提高到1640Hz、1958Hz、2410Hz，模态分析计算的原理如下(下文中：m为模型质量，c阻尼系数，x振动位移，一二阶导数是速度加速度，k刚度阻抗，f阻尼力)。

共振是给端盖的激励频率与固有频率接近，使振动大增导致的现象。由于激励频率已经确定，因此本发明通过改变端盖的固有频率，使二者尽量避开，以达到解决端盖共振隐患的目的。其中，固有频率分为一阶、二阶、三阶等，根据经验可知，前三阶的能量最大，因此可认定这三阶的固有频率代表该端盖的固有频率。以10000、12000、14000rpm这三个激励频率、电机14000rpm转速为例，此时，电机振动的总值大、能量高，急需降低，因此以下面的分析中主要考察这三个高转速。

其中，电机转速除以60的值为该转速下电机噪声振动的一倍频(14000/60＝233Hz)，根据电机噪声振动的测试结果可知，被测试电机的噪声振动峰值出现在1倍频、5.9(6)倍频、8倍频，即对于14000rpm的转速来说就是233Hz、1374Hz、1864Hz。

根据设计要求，必须达到这些转速，因此端盖的固有频率应尽量多的超过这些高转速的频率点，即只能提高端盖固有频率。

首先，以图11所示的单自由度粘性阻尼系统为例，其系统力学模型的运动微分方程式为：

对于自由振动而言，f＝0，对公式两边进行拉式变换，可得：

ms²+cs+k＝0

由上式可解得s的两个根，

式中：系统的无阻尼固有圆频率，由下式可得固有频率与结构刚度系数和质量的关系；ζ为阻尼，为量纲为1的因子。

其次，在图12所示的N自由度线性定常系统中，N自由度线性定常系统由N个自由度变换成N个单自由度的组合，其运动微分方程为：

经过拉氏变换和矩阵变换，其系统运动方程为：

(K-ω²+jωC)X(ω)＝F(ω)

由振动理论知，对线性时不变系统，系统的任何一点相应均可表示为各阶模态相应的线性组合。对l点的相应可表示为下式，式中φ_lr为第l个测试点、第r阶模态的振型系数。

由矩阵求解的ω就是固有频率，多自由度实际上就是各个质量和刚度变换成矩阵，从而得到一、二、三阶的固有频率。

以上的模态分析计算得到端盖的一、二、三阶模态仿真响应分布图及其固有频率，本发明中的电机的1阶模态频率提高到1640Hz，避开了10000～14000rpm的6倍频对应频段982～1385Hz，同时2阶模态频率1958Hz避开14000rpm的8倍频(1833Hz)频率点。

以上需要规避的频率点是将电机进行噪声测试，其测试数据经过傅里叶分解后得到其倍频分布，经分析1倍频、5.9(6)倍频、8倍频对噪声贡献最高，故应从这些倍频进行规避(特别是高转速时)。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。