一种磁滞电机的制作方法

本实用新型涉及一种磁滞电机，属于电机技术领域，。

背景技术：

现有技术中磁滞电机应用于地暖和中央空调风道中，以控制供暖或者制冷。通常，磁滞电机安装在带有拉簧或者压簧的拉伸或者压缩执行机构中，磁滞电机正常运转工作时，其输出部件拉伸执行机构中的拉簧(或者压缩执行机构中的压簧)，开启阀门对空间进行供暖或者制冷，当供暖或者制冷温度达到设定值后，外部控制系统对该执行机构进行断电，利用磁滞电机在断电状态下自定位力矩很小的特性，通过拉簧或者扭簧的回复力，反向作用于输出部件，使磁滞电机输出部件反向旋转，进而带动转子磁环反向旋转以关闭阀门。

由于输出部件的作用，通过拉簧或者扭簧的回复力拉动转子磁环旋转时，输出部件会带动转子磁环高速运转。在惯性作用下，转子磁环反向旋转速度逐渐增大，产生较大的噪音，在实际使用中，当温度需要频繁调节时，磁滞电机频繁的开启和关闭控制阀门会产生扰人的噪音；另一方面，执行机构复位后，磁滞电机输出部件会突然停止旋转，此时转子磁环在惯性的作用下继续运转，惯性对输出部件产生较大的冲击，虽然在电机内部设计有软质的缓冲垫，但还是会不可避免的导致输出部件存在损坏，进而影响电机的整体寿命。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种磁滞电机，在执行机构复位过程中降低转子磁环的转速。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种磁滞电机，包括后盖组件、转子组件、定子组件、输出部件、和执行机构；

所述定子组件用于在通电状态下，驱动转子组件运转；

所述转子组件用于向输出部件输出力矩，转子组件包括使用软磁材料制作的转子磁环，输出部件用于将转子组件提供的力矩输出传递到外部执行机构；

所述后盖组件包括后盖与阻尼磁环，后盖适于安装所述阻尼磁环，与转子磁环交互作用，产生电磁力以阻碍转子组件反向旋转。

进一步，所述阻尼磁环采用单面轴向充磁工艺制成，阻尼磁环的仅朝向转子组件的面进行充磁。

进一步，所述阻尼磁环磁场分布为2*n极，n≥2。

进一步，磁滞电机工作时，定子组件驱动转子组件进行旋转并输出扭力F1，执行机构中的拉簧或压簧具有弹力F2，并且恒有F1>F2。

进一步，磁滞电机工作保持时，执行机构的拉簧或压簧被拉伸或压缩到限定位置，转子组件持续输出扭力F1与拉簧或压簧的弹力F2之间恒有F1>F2。

进一步，磁滞电机断电复位时，转子组件在阻尼磁环的磁场中旋转产生的电磁力F4与磁滞电机自身拥有的自定位力F3，以及外部拉簧或压簧的弹力F2之间具有如下关系：F2>F3+F4。

进一步，所述后盖组件中，后盖具有台阶状的第一平面和第二平面，所述第一平面用于粘接阻尼磁环，第二平面与定子组件的极爪相贴合，以使阻尼磁环与转子组件之间具有间隙。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型采用电磁阻尼的原理，在后盖组件上增加阻尼磁环，利用阻尼磁环产生电磁场，转子组件中的转子磁环在该电磁场中运动，从而在转子磁环内部生成感应电流，感应电流具有与转子磁环运动方向相反的电磁力，从而降低转子组件反转的速度，从而能有效降低磁滞电机复位时产生的噪音，使磁滞电机复位过程中机械零件之间产生的冲击减小，实现提高电机的使用寿命，以及避免执行机构复位后，输出部件突然停止旋转，转子组件在惯性的作用下继续运转，惯性对输出部件产生较大的冲击。

附图说明

图1为本实用新型的磁滞电机的整体结构示意图；

图2为本实用新型的磁滞电机的爆炸图(第一方向)；

图3为本实用新型的磁滞电机的爆炸图(第二方向)；

图4为本实用新型的磁滞电机的主视剖视图；

图5为图4的A部局部放大图；

图6为本实用新型的阻尼磁环与转子磁环的相互作用示意图；

图7为本实用新型的磁滞电机在通电运转过程中的受力分板图；

图8为本实用新型的磁滞电机在断电时的受力分析图；

图9为本实用新型的磁滞电机工作速度曲线图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

除非别作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

如图1至图9所示，一种磁滞电机，包括后盖组件1、转子组件2、定子组件3和输出部件4。后盖组件1以及转子组件2和定子组件3组成独立的动力源，将旋转扭矩输送到输出部件4，输出部件4用来传递扭矩至外部执行机构。

所述定子组件3通过励磁绕组和导磁材料制成的极爪产生交变的磁场，在通电状态下，驱动转子组件2运转，输出力矩。

所述转子组件2用于向输出部件4输出力矩，转子组件2包括使用软磁材料制作的转子磁环21、支撑转子磁环21的轴22和铝制支架。

输出部件4用于将转子组件2提供的力矩输出传递到外部执行机构，比如实现开启和关闭阀门。输出部件4的作用是将转子组件2产生的力矩放大。输出部件优选为齿轮组件。

所述后盖组件1包括后盖12与阻尼磁环11，后盖12适于安装所述阻尼磁环11，阻尼磁环11用于对转子磁环21产生电磁力F4以阻碍转子组件反向旋转。

在通电时，定子组件3产生励磁磁场，转子磁环21与励磁磁场作用，产生旋转力矩。

在断电时软磁材料因为较低的矫顽力，剩磁很小，此时转子组件2的自定位力很小。执行机构5上的拉簧51或压簧积蓄的弹力释放，目的在于使执行机构回复到初始状态。拉簧51或压簧释放弹力，对输出部件4施加外力，通过输出部件4内部的齿轮组件，驱动转子组件2反转(此处所述的反转，是指与磁滞电机正常工作时的旋转方向相反)。回复过程中，转子磁环21作为封闭的导体，与阻尼磁环11的磁场作用，在转子磁环21内部产生感应电流，阻碍转子组件2反向旋转。

本实用新型的磁滞电机的工作原理如下：

1、通电工作

当磁滞电机通电时，定子组件3的线圈绕组产生电磁场，驱动转子组件2进行旋转并输出扭矩，转子组件2将扭矩传递至输出部件4，输出部件4将扭矩输出至外部执行机构5。输出部件4通过拉伸执行机构中的拉簧(或者压缩执行机构中的压簧)，实现对外部执行机构5，诸如冷气阀门的开启或关闭。此时后盖组件1中阻尼磁环11的磁场，相对于定子组件3与转子组件2之间产生的电磁场影响很小，对电机工作不造成影响。本实施例以在执行机构5上设置拉簧51为例进行说明。设置压簧与设置拉簧51的区别仅在于弹力的方向不同，即输出部件4压缩压簧。

2、通电保持

磁滞电机持续提供驱动力，当执行机构的拉簧21被拉伸(或者压簧被压缩)运动到限定位置时，外部执行机构诸如冷气阀门已经完全开启或关闭至最大极限位置，磁滞电机保持通电堵转状态，以使执行机构5和外部机构动作保持。

3、断电回复

当磁滞电机断电后，定子组件3形成的电磁场消失，磁滞电机对执行机构5和外部机构动作保持力消失。此时，执行机构5的拉簧51(或者压簧)释放弹性势能，将弹性势能转换成旋转动力传递给输出部件4。通过输出部件4内部的齿轮结构带动转子组件2反向旋转，转子组件2与阻尼磁环11的磁场之间产生电磁涡流，从而产生与转子组件2旋转方向相反的电磁力，以起到降低转子组件2反向旋转的速度的作用，直至转子组件2停止旋转，磁滞电机运动复位。

本实用新型采用电磁阻尼11的原理，在后盖组件上增加阻尼磁环11，利用阻尼磁环11产生电磁场，转子组件2中的转子磁环21在该电磁场中运动，从而在转子磁环21内部生成感应电流，感应电流具有与转子磁环21运动方向相反的电磁力，从而降低转子组件2反转的速度，从而能有效降低磁滞电机复位时产生的噪音，使磁滞电机复位过程中机械零件之间产生的冲击减小，实现提高电机的使用寿命，以及避免执行机构5复位后，输出部件4突然停止旋转，转子组件2在惯性的作用下继续运转，惯性对输出部件4产生较大的冲击。

在执行机构拉簧51或压簧回复力一定的情况下，本结构的磁滞电机回复时间可以比普通磁滞电机回复时间延长70-80％，有效降低高回复转速下磁滞电机的机械零件之间产生的冲击，提高磁滞电机内部结构使用寿命。同时，随着回复转速的降低，回复时的噪音也可以降低20-30％。该实用新型结构简单、紧凑，装配方便，无机械摩擦，成本低。

所述阻尼磁环11采用单面轴向充磁工艺制成，阻尼磁环11仅朝向转子组件2的面进行充磁。优选采用单面轴向多级充磁的工艺制成，阻尼磁环11仅朝向转子组件2的面进行充磁，并且磁场分布为2*n极，n≥2。采用单面轴向充磁的磁环，生产制造过程，利用同性相斥的原理，方便拿取，便于机械化，自动化生产；且充磁线圈制作简单，体积较小。

采用单面轴向充磁的阻尼磁环11提供磁场，与转子组件2的转子磁环21形成磁路闭环。当磁滞电机回复时，转子磁环21在磁场中旋转时，外部拉簧51的弹力F2驱动转子组件2旋转，转子磁环21内部产生感应电流，生成与转子组件旋转方向相反的电磁力F4，同时电机拥有自定位力矩F3，两者同时对转子组件2的旋转产生阻尼作用，如图8所示。

磁滞电机工作时，为了保证磁滞电机在工作时能够拉动拉簧51，定子组件3驱动转子组件2进行旋转并输出扭力F1，执行机构5中的拉簧51或压簧具有弹力F2，并且恒有F1>F2。磁滞电机通电后，定子组件3的线圈绕组产生电磁场，驱动转子组件2进行旋转并输出扭力F1，转子组件2将扭力F1传递至输出部件4，输出部件4将扭力输出至外部执行机构5，将执行机构5中的拉簧拉伸，克服外部拉簧51的弹力F2工作。

磁滞电机工作保持时，执行机构5的拉簧51或压簧被拉伸或压缩到限定位置，无法进行运转，电机堵转，为了使执行机构5的拉簧51位置得以保持，转子组件2持续输出扭力F1与拉簧51或压簧的弹力F2之间恒有F1>F2。

磁滞电机断电复位时，转子组件2在阻尼磁环11的磁场中旋转产生的电磁力F4与磁滞电机自身拥有的自定位力F3，以及外部拉簧51或压簧的回复力F2之间具有如下关系：F2>F3+F4。

执行机构5的拉簧51释放弹性势能，将外部拉簧的弹力F2转换成旋转动力传递给输出部件4，带动转子组件2反向旋转，克服转子组件2在阻尼磁环11的磁场中旋转产生的电磁力F4，以及电机自身拥有自定位力F3，直至转子组件2停止旋转，执行机构复位。

为了更加清楚的描述本实用新型相对于现有技术的优越性，图9为磁滞电机工作速度曲线图。图9中横坐标代表时间，纵坐标代表分贝值。

V1实线表示：现有技术，不带磁环的电机工作曲线；

V2虚线表示：本实施例增加阻尼磁环11的电机工作曲线。

A、普通磁滞电机

通电工作：普通磁滞电机通电旋转，在时间为0的时刻，其转速从0转迅速上升至600转，噪音从0分贝提高至18分贝，电机驱动输出部件为执行机构提供动力，驱动执行机构动作，执行机构克服拉簧或压簧的弹力，将动力传递到外部，此时拉簧或压簧具有弹性势能，此处仅描述拉簧。

通电保持：磁滞电机持续旋转到时刻为3时，电机堵转，执行机构处于动作保持状态，磁滞电机转速降为0转，持续保持至7的时刻。

停电回复：磁滞电机从7的时刻开始断电，在断电瞬间，拉簧或压簧的弹性势能释放，执行机构在拉簧或压簧的弹力F2下，将动力传递到输出部件，通过输出部件4内部齿轮将转速放大，并克服停电状态下磁滞电机自定位力F3，转子组件速度从7的时刻到9的时刻，转速快速上升至3000转，噪音从0分贝提高至60分贝，随着拉簧或压簧弹性势能的衰减，转子组件转速逐步下降，速度从9的时刻到14的时刻，转子组件旋转趋于停止，在此过程中转子组件转速也是趋于快速下降。最终磁滞电机复位，噪音也从60分贝降低值0分贝。

B、具有阻尼磁环的磁滞电机

其通电工作状态、通电保持状态与普通磁滞电机完全相同。

停电回复：

磁滞电机从7的时刻开始断电，在断电瞬间，拉簧15或压簧的弹性势能释放，执行机构5在拉簧或压簧的复位力下，将动力传递到输出部件4，通过输出部件4内部齿轮将转速放大。在克服阻尼磁环11产生的电磁力F4，以及停电状态下磁滞电机自定位力F3，两者合力的状态下，转子组件2速度从7的时刻到11的时刻，转速快速上升至1700转，噪音从0分贝提高至45分贝，随着拉簧或压簧弹性势能的衰减，转子组件2转速逐步下降，速度从11的时刻到19的时刻，转子组件2旋转趋于终止，在此过程中转子组件转速为缓慢下降。最终磁滞电机复位，同时噪音也从45分贝降低值0分贝。

综上对比可以看出，采用具有阻尼磁环11的磁滞电机，在趋于回复状态时，其转子组件2反向旋转转速较普通磁滞电机下降，对输出部件4产生的冲击减小；回复时段转子组件2转速上升和下降时间均得到延长，噪音也降低，有效提高磁滞电机整体寿命。

所述后盖12具有台阶状的第一平面121和第二平面122，所述第一平面121用于安装阻尼磁环11，阻尼磁环11粘接在第一平面121上。第二平面122与定子组件3的极爪31相贴合，以使阻尼磁环11与转子磁环21之间具有间隙。这种结构设计可以有效保持转子磁环21和阻尼磁环11之间的距离，使得转子组件2在回复时，阻尼磁环11对转子组件2产生的电磁力最大化，更好的实现对磁滞电机回复时对转子组件2转速的降低。

该方案通过运用磁场间相互作用力，改变电机转子组件的运转速度，根据转子特性，选用永磁体单面充磁后，持续产生作用力，简化控制方法，有效解决电机频繁启动，关闭过程产生的噪音问题，利用作用力干扰转子组件2运转，降低速度，减小传动机构间冲击力，有益延长电机使用寿命。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。