电机噪音改善用磁瓦的制作方法

本实用新型涉及磁瓦，具体涉及一种电机噪音改善用磁瓦。

背景技术：

噪音通常是乘客舒适度的主要评价指标，考核指标为总噪音和阶次噪音。电机在特定转速、或升降速阶段下会表现出“叽叽”的特别噪音，且有较大振动，此噪音即为阶次噪音，以阶次噪音不引起总噪音曲线明显凸起为好。目前，永磁直流电机应用的磁瓦主要由同心磁瓦和偏心磁瓦，如图1a和1b所示。

同心磁瓦，由其电磁力脉动致振动-噪音随转速的变化曲线和电磁力激励的不同阶次谐波分量曲线可得出，转速持续上升过程中，某几个转速档位上存在阶次有异常噪音，最终致使总噪音曲线在相对应的转速下也有明显凸起。因此，同心磁瓦存在较高的阶次噪音。

偏心磁瓦，由其电磁力脉动致振动-噪音随转速的变化曲线和电磁力激励的不同阶次谐波分量曲线可得出，转速持续上升过程中，某几个转速档位上存在阶次有异常噪音可能存在，但已大幅下降，最终总噪音曲线在相对应的转速下无明显凸起。偏心磁瓦是现有常规的电机噪音优化手段，能够有效降低阶次噪音，但是存在电机效率低、耗能耗材的缺点。

因此，需要设计一种在不改变电机性能和效率的前提下，有效改善电机噪音的永磁直流电机用磁瓦。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种电机噪音改善用磁瓦，实现与常规等半径磁瓦相似效率条件下的振动噪声性能改善。

为实现上述目的，本实用新型提出的电机噪音改善用磁瓦，包括圆弧形磁瓦本体，磁瓦本体的内侧面分为中心等厚度区域，以及位于中心等厚度区域两侧对称设置地畸变边缘过渡区，其中，畸变边缘过渡区采用抛物线与中心等厚度区域平滑过渡。

优选地，在所述电机噪音改善用磁瓦中，所述中心等厚度区域的圆心角为θ1，圆弧形磁瓦本体圆心角为θ2，θ1不大于θ2。

优选地，在所述电机噪音改善用磁瓦中，所述θ1大于等于1/2的θ2且小于等于3/4的θ2。

优选地，在所述电机噪音改善用磁瓦中，所述磁瓦本体在畸变边缘过渡区的外缘设置倒角。

优选地，在所述电机噪音改善用磁瓦中，所述磁瓦本体的极靴最外侧边缘距磁瓦本体中心顶部距离为15～16mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：通过对同心磁瓦的边缘局部结构的改进，即对磁瓦内侧畸变边缘与中心等厚度区域(即中心等半径区域)进行了抛物线平滑过渡处理，改善了磁瓦的磁性能局部畸变，Tmax-Tmin(磁通畸变波动)得到了有效降低，Tavg(有效磁通)却维持相当的水平；Tmax和Tmin的差值即为电枢旋转通过磁瓦时的电磁力脉动波动，Tavg则与磁瓦性能、电机性能、效率相关，即从根源上优化了电磁力脉动的幅度，改善了电机振动噪声等舒适性指标；与此同时，Tavg平均值性能的维持，电机在性能和效率上得到了有效保证。

附图说明

图1a为现有技术中同心磁瓦示意图；

图1b为现有技术中偏心磁瓦示意图；

图2为同心磁瓦磁性能曲线；

图3为本实用新型一实施例中电机噪音改善用(削角)磁瓦。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的电机噪音改善用磁瓦进行更详细的描述，其中表示了本实用新型的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本实用新型，而仍然实现本实用新型的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本实用新型的限制。

本实用新型的设计原理如下：

(1)常规直流永磁电机等半径磁瓦磁性能曲线

常规同心磁瓦的磁性能波动曲线，边缘畸变效应显著。这一现象导致——在一个旋转周期内电磁力脉动产生起伏波动。如图2所示，磁性能曲线顶部边缘处出现了严重的局部畸变(畸变角4)，与顶部平缓区差值很大。在电磁力上下变化区也出现了畸变上台角(畸变角3)，且这一畸变效应在等厚度磁瓦的两侧基本是对称的。

(2)电磁力畸变导致电机振动-噪声的激励原理

由于磁瓦边缘磁性能存在畸变，使得电机电枢在每次通过磁瓦边缘受到的力与通过磁瓦中心段时所受的力是不同的。该周期性的交变力构成了电机电磁脉动力的基波，同时该脉动力又存在着大量的谐波分量。基波力和谐波力，直接对电机轴系及其承载结构进行激励。当轴系和承载结构响应频率与脉动力及其谐波力频率接近，将激发较为强烈的振动，同时结构振荡又产生的相应的噪声。

因此，本实用新型从降低电机电磁脉动力出发，在保持电机性能基本不变的前提下，通过对磁瓦局部设计结构优化，去除局部影响磁密畸变的多余结构设计，降低磁密在边缘处的畸变水平，针对现有降噪常规优化手段——偏心磁瓦的能耗缺陷进行优化，实现了与常规等半径磁瓦相似效率条件下的振动噪声性能改善。

如图3所示，电机噪音改善用磁瓦主要对磁瓦本体100的畸变边缘进行了局部结构优化。磁瓦本体100为圆弧形，其内侧面分为中心等厚度区域1，以及位于中心等厚度区域两侧对称设置地畸变边缘过渡区2，其中，畸变边缘过渡区2采用抛物线与中心等厚度区域1平滑过渡。

具体地，磁瓦本体的外半径R1恒定，保持不变；磁瓦本体的内半径R2仅在圆心角为θ1的范围内恒定，保持不变，形成上文的中心等厚度区域1(即等半径区域，类似于等半径同心磁瓦)，磁瓦本体100在该区域(即等半径区域内)厚度不变。其中，θ1不大于磁瓦本体圆心角θ2，优选地，θ1大于等于1/2的θ2；小于等于3/4的θ2。

畸变边缘过渡区2采用抛物线与中心等厚度区域1平滑过渡，即磁瓦本体100在畸变边缘至距离中心θ1/2的等半径区域存在过渡区，且过渡区段采用平滑抛物线过渡。磁瓦本体100在畸变边缘过渡区的外缘设置倒角R，即畸变边缘处给予倒角处理。

此外，极靴最外侧边缘距磁瓦本体中心顶部的高度H为15～16mm。电机在工作时，在定子和转子之间存在气隙，会产生交变的磁场。先确定电枢外径，再确定气隙，两者相加为磁瓦内径。磁瓦外径等于机壳内径。有刷直流电动机的极弧系数选取较大值对缩小电机尺寸有利。笼统的说，极弧系数可以直接计算得到θ2。两磁瓦之间有小部分空间磁通为0，导致磁通在此会有骤变。本专利在此基础上缓慢增大边缘的气隙，减小磁通骤变，达到抑制电磁转矩的目的。

综上，本实用新型实施例提供的电机噪音改善用磁瓦，主要应用于汽车散热器风扇领域，对磁瓦内侧畸变边缘与中心等厚度区域(即中心等半径区域)进行了抛物线平滑过渡处理，即在中心等厚度区域的两侧对称设置畸变边缘过渡区，使其具有如下优点：

(1-1)由于对磁瓦边缘结构的进行了特别改进，能调整电枢气隙磁场磁密度分布，改善了气隙磁场的边缘效应，使得不均匀磁通(磁压降)导致的电磁脉动力得到了下降。

(1-2)本实用新型的设计结构仅针对局部进行了结构优化调整，大幅降低了偏心磁瓦所致的整体磁性能下降，本实用新型的磁瓦结构优化设计，使得磁瓦-电枢整体磁通性能与常规等半径磁瓦结构相似。由于电枢-磁瓦磁通性能得到了保证，从而使电机效率这一参数几乎没有下降。

(1-3)由于上述磁瓦边缘结构的优化，最终改善了电磁脉动力的波动幅度。磁瓦-电枢系统对电机轴的周期性作用力，以及谐波作用力的也得到了下降，使得电机工作时的振动和谐波振动得到了有效抑制。电机的振动噪声得到了改善，而电机结构振动的下降，对电机的耐久性，寿命也有一定益处。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。