电机组件和电缸的制作方法

本实用新型涉及电机产品
技术领域：
，特别涉及一种电机组件和电缸。
背景技术：
：现有的电缸系统由于没有机械减速机构而采用电机直接驱动，要求电机具有良好的运转平稳性能和高转矩性能。然而，电缸使用的永磁电机在工作过程中普遍存在振动大、噪音大的问题，该问题是由于永磁体和定子齿槽之间相互作用而产生齿槽转矩所造成的；示例性技术中，人们通过改变电枢铁芯形状的方式削弱该齿槽转矩，然而，此种方式会使电机的制造工艺变得极为复杂，严重降低了电机的生产效率。技术实现要素：本实用新型的主要目的是提出一种电机组件，旨在不增大电机制造难度的前提下，解决示例性技术中永磁电机在工作过程中振动大、噪音大的技术问题。为实现上述目的，本实用新型提出的电机组件，包括定子、转子以及磁铁结构，所述定子环绕所述转子设置，所述磁铁结构设于所述定子和转子之间，所述磁铁结构包括至少两安装于所述转子外侧的弧形磁片，所述弧形磁片均朝所述转子的一侧呈内凹设置；其中，定义所述弧形磁片内弧线所在圆的半径为R、外弧线所在圆的半径为r’，则R和r’满足：R＝r’。可选地，所述弧形磁片在自身的延伸方向上呈对称设置。可选地，定义所述弧形磁片沿径向的厚度为hm’，则hm’满足：2mm≤hm’≤3mm。可选地，定义所述弧形磁片所对应的圆心角为β，则β满足：30°≤β≤40°。可选地，定义所述弧形磁片内弧线所在圆的圆心为O、所述弧形磁片外弧线所在圆的圆心为O’，O与O’的距离为H，则H满足：0mm＜H≤10mm。可选地，R和r’满足：R＝r’＝14.5mm。可选地，所述定子和转子之间设有与所述磁铁结构适配的极槽配合结构。可选地，所述电机组件的输入电源与所述定子之间设有一正弦波发生电路。可选地，所述磁铁结构包括两所述弧形磁片，两所述弧形磁片分别安装于所述转子的相对两侧，且相对所述转子的轴向呈对称设置。本实用新型还提出一种电缸，包括电机和缸体，该电机包括电机组件，该电机组件包括定子、转子以及磁铁结构，所述定子环绕所述转子设置，所述磁铁结构包括至少两安装于所述转子外侧的弧形磁片，所述弧形磁片朝所述转子的一侧呈内凹设置；其中，定义所述弧形磁片内弧线所在圆的半径为R、外弧线所在圆的半径为r’，则R和r’满足：R＝r’。本实用新型技术方案通过引入等半径磁铁结构(弧形磁片)，以实现定子与转子之间的电磁感应，相较于示例性技术中常规的环形磁铁，等半径磁铁结构能够有效削弱电机的齿槽转矩，从而降低电缸整体的工作振动和噪音。特别地，采用弧形磁片时，由于磁极两端“逐渐变薄”，因此，相较于常规的环形磁铁，本方案还一定程度达到了节省永磁材料的效果，从而降低了电缸整体的生产成本。附图说明为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为示例性技术中电机组件磁铁的结构示意图；图2为本实用新型电缸一实施例的结构示意图；图3为图2中电机组件的结构示意图；图4为图3中弧形磁片的结构示意图；图5为本实施例电机与常规电机的定转子相对位置与齿槽转矩的关系图；图6为本实施例电机与常规电机的转速与转矩的关系图；图7为本实施例电机的电源相位角与电压的关系图。附图标号说明：标号名称标号名称1电机11定子12转子13磁铁结构131弧形磁片14丝杆2缸体本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。本实用新型提出一种电机组件，用于电缸，参照图2，电缸包括电机1和缸体2，该电机组件设于电机1的外壳内，以实现电机1将电能转化为动能的功用。应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，该电机组件还可应用于其他具有电机1的机械设备中。在本实用新型实施例中，如图3和图4所示，该电机组件包括定子11、转子12、丝杆14以及磁铁结构13，定子11环绕转子12设置，转子12环套丝杆14设置，磁铁结构13包括至少两安装于转子12外侧的弧形磁片131，弧形磁片131朝转子12的一侧呈内凹设置；其中，定义弧形磁片131内弧线所在圆的半径为R、外弧线所在圆的半径为r’，则R和r’满足：R＝r’。本实施例中，磁铁结构13包括分别安装于转子12的相对两侧的两弧形磁片131，以有效简化结构、节省永磁材料，当然，本设计不限于此，于其他实施例中，磁铁结构13还可包括更多数量的沿转子12周向排布的弧形磁片131。容易理解，通常，电机所用的磁铁结构，在延伸方向上其厚度往往是不发生变化的，参照图1，此时，磁铁结构的内外径以O为圆心，定义磁铁结构的厚度为hm，内圆的半径为R，外圆的半径为r，则r、R以及hm满足：r＝R+hm。参照图4，而本实用新型的弧形磁片131采用等半径结构，弧形磁片131的内径仍以O为圆心，但是弧形磁片131的外径则以O’为圆心，内圆的半径仍为R，外圆的半径为r’，并使R与r’满足：R＝r’，此时，弧形磁片131的厚度hm’会随位置角的变化而变化。以下将解释为何采用该等半径磁铁结构即可降低电机1的工作振动以及噪音：电机齿槽转矩采用能量法解析，假设电枢铁芯的磁导率为无穷大，则电枢铁芯的磁阻近似为零，将电枢铁芯中储存的能量忽略不计，此时磁场能量可以近似认为是气隙和永磁体中的能量，其表示为：其中：Bγ2(θ)为永磁体剩磁，g(θ，α)为有效气隙长度，hm为永磁体充磁方向长度根据齿槽转矩的定义可知，电机在不通电时磁场能量W对定转子相对位置角α的负导数即为齿槽转矩：在磁极均匀分布的电机中，齿槽转矩是呈周期性变化的，因此可通过傅里叶分解把齿槽转矩表示为：式中，LFe为电枢铁芯长度，和分别为电枢外径和定子轭内径，n为使为整数的整数。当R2和R1等参数一定时，齿槽转矩的大小只与有关。图1所示磁铁的气隙磁密：本实用新型等半径磁铁的气隙磁密：由于hm’小于hm，所以B’(θ)会小于B(θ)，则TCOG’会小于TCOG，等半径磁铁的齿槽转矩会小于图1中磁铁的齿槽转矩，即本实用新型的方案削弱了电机1的齿槽转矩，进而达到了降低电缸的振动和噪声的目的。参照图5，通过将本实施例电机1工作过程中定转子相对位置与齿槽转矩的关系与传统电机进行比较，可以很容易看出，本实施例电机工作过程中的齿槽转矩被削弱了超过30％，这也是从实验数据的角度验证了等半径磁铁应用在电机1中，确实能起到削弱齿槽转矩，从而降低振动和噪声的效果。另外，参照图6，通过将本实施例电机1工作过程中的转速与转矩的关系与传统电机进行比较，也能很容易看出，虽然改变了磁铁结构13的设计，但是对磁铁每极磁通的影响很小，几乎不会影响电机1的转矩和转速性能。本实用新型技术方案通过引入等半径磁铁结构(弧形磁片131)，以实现定子11与转子12之间的电磁感应，相较于示例性技术中常规的环形磁铁，等半径磁铁结构能够有效削弱电机1的齿槽转矩，从而降低电缸整体的工作振动和噪音。特别地，采用弧形磁片131时，由于磁极两端“逐渐变薄”，因此，相较于常规的环形磁铁，本方案还一定程度达到了节省永磁材料的效果，从而降低了电缸整体的生产成本。参照图4，为了更好地保持两弧形磁片131之间磁场的稳定与均衡，本实施例中，两弧形磁片131相对转子12的轴向呈对称设置。同理，对于每一弧形磁片131而言，也需要维持其自身所产生磁性的均衡，因而在本实施例中，每一弧形磁片131在自身的延伸方向上呈对称设置，即在弧形磁片131的延伸方向上，其厚度hm’先增再减或先减再增；当然，本设计不限于此，于其他实施例中，在弧形磁片131的延伸方向上，其厚度hm’也可始终增大或始终减小。另外，本实施例中，定义弧形磁片131所对应的圆心角为β，则β满足：30°≤β≤40°，可以理解，β过大，一方面，不利于维持磁场的稳定、均衡，另一方面，容易造成弧形磁片131的跨度过大，继而降低弧形磁片131的抗剪能力，；而β过小，容易导致磁铁尺寸过小，影响电机1转速和转矩等性能。应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，β也可具体为其他数值。参照图4，本实施例中，hm’满足：2mm≤hm’≤3mm；可以理解，hm’过大，容易造成磁铁结构13的材料浪费，hm’过小，容易造成等半径磁铁结构13对电机1振动和噪音的削弱效果不够显著。应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，hm’也可具体为其他数值。另外，定义O与O’的距离为H，则H满足：0mm＜H≤10mm，可以理解，H过大，会一定程度上增大弧形磁片131的加工难度，而H过小，则容易成等半径磁铁结构对电机1振动和噪音的削弱效果不够显著。应当说明的是，本设计不限于此，于其他实施例中，H也可具体为其他数值。参照图4，本实施例中，R＝r’＝14.5mm；容易理解的，该弧形磁片131的半径选择主要针对常规尺寸的电缸所配备的电机1，显然，若是针对于其他尺寸、规格的电缸，弧形磁片131的R(r’)也可具体为其他数值，本设计不限于此。为了更好地削弱电机1的齿槽转矩，本实施例中，定子11和转子12之间设有与磁铁结构13适配的极槽配合结构。具体地，齿槽转矩周期数nP要尽量小以达到对最佳齿槽转矩的削弱效果，而GCD(Z，2P)即代表着定子11、转子12以及磁铁结构13之间的极槽配合关系。例如但不限于，定子11、转子12以及磁铁结构13之间采用10极11槽的配合设计，从而将齿槽转矩削弱至超过50％；当然，于其他实施例中，还可具体采用其他极槽配合设计，本设计不限于此。为了更好地降低电缸运行的电磁噪声，本实施例中，电机组件的输入电源与定子11之间设有一正弦波发生电路，参照图7可知，如此设置，正弦波反电动势与正弦波发生电路相互配合，从而使电缸获得良好的静音效果。例如但不限于，输入电源与定子11之间设有正弦波发生器，当然，于其他实施例中，输入电源与定子11之间还可设有其他能够产生正弦波发生电路的装置，本设计不限于此。本实用新型还提出一种电缸，该电缸包括电机组件，该电机组件的具体结构参照上述实施例，由于本电缸采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的
技术领域：
均包括在本实用新型的专利保护范围内。当前第1页1 2 3