一种新型小电机及其制造、控制方法与流程

本发明属于电机，具体涉及一种新型小电机及其制造、控制方法。

背景技术：

1、电动机的主要作用是将电能转换为机械能，从而驱动各种机械设备进行工作。电动机的应用非常广泛，几乎涵盖了生活的各个方面，电动机可以直接驱动各种机械设备，如风扇、泵、压缩机、机床等，也可以通过各种传动机构间接驱动机械设备。

2、现有技术中公开了申请号为cn202010491446.4的中国专利，公开了一种具有双向输出轴的电机，包括壳体，所述壳体内部设置有驱动装置与控制装置，且控制装置设置在驱动装置左右两侧，所述壳体左右两侧设置有封闭装置，且封闭装置内部设置有散热装置，所述控制装置中心设置有输出轴，且输出轴左右两端均贯穿封闭装置与散热装置相连接，所述驱动装置包括：定子固定筒。该具有双向输出轴的电机，设置有插头、插座和分线盘，每个缠绕在定子铁芯外侧的定子绕组的两端均通过插头与插座电性连接，分线盘内部的线路将各个定子绕组按照三项绕组的连接方式进行电性连接，各个定子铁芯通过螺栓分别固定在定子固定筒上，且定子绕组通过插拔的方式进行连接，方便单独拆卸进行维修更换。

3、通常的双轴电机需要主轴贯穿电机外壳的两端，通过主轴的两端做工，两端连接机械结构，若是一端发生歪斜，容易直接损坏主轴，导致电机报废，安全性能不高，为此我们提出一种新型小电机及其制造方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种新型小电机及其制造、控制方法，旨在解决背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种新型小电机，包括主壳体，所述主壳体的一端固定连接有副工作仓，所述主壳体的另一端固定连接有尾壳，所述主壳体内转动连接有主轴，所述主轴的圆周表面固定连接有转子，所述转子的表面设置有定子，所述主轴的两端分别延伸至副工作仓和尾壳内，所述副工作仓内转动连接有双向轴，所述双向轴贯穿副工作仓的两侧并向外延伸，所述主轴与双向轴之间设置有传动机构。

4、作为本发明一种优选的方案，所述传动机构包括第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿轮固定连接于双向轴的圆周表面，所述第二伞齿轮固定连接于主轴的一端，所述第一伞齿轮与第二伞齿轮相啮合。

5、作为本发明一种优选的方案，所述副工作仓远离主壳体一侧固定连接有密封盖，所述副工作仓内填充有齿轮润滑油。

6、作为本发明一种优选的方案，所述主轴靠近副工作仓和尾壳处均套设有第一轴承。

7、作为本发明一种优选的方案，所述主轴的圆周表面固定连接有轴密封圈，所述轴密封圈嵌合于主轴贯穿副工作仓处。

8、作为本发明一种优选的方案，所述副工作仓的两侧均嵌合有第二轴承，所述第二轴承固定连接于双向轴的圆周表面。

9、作为本发明一种优选的方案，所述尾壳内设置有定位槽，所述定位槽内转动连接有风扇，所述主轴的另一端固定连接于风扇。

10、作为本发明一种优选的方案，所述尾壳的尾侧设置有防尘网。

11、作为本发明一种优选的方案，所述主壳体的表面设置有散热叶。

12、一种新型小电机的制造方法，包括如下步骤：

13、s1、通过模具铸造主壳体、副工作仓和尾壳主体结构，采用不锈钢材质；

14、s2、在主壳体内安装主轴、转子和定子，然后通过螺栓将主壳体固定在副工作仓和尾壳之间；

15、s3、在主轴延伸至副工作仓的一端固定第二伞齿轮，然后在副工作仓内安装双向轴，并在双向轴的圆周表面固定第一伞齿轮，使第一伞齿轮与第二伞齿轮啮合；

16、s4、在副工作仓内添加齿轮润滑油，然后通过螺栓固定密封盖，从而密封副工作仓方式轮润滑油泄漏；

17、s5、最后通过螺栓固定尾壳，使主轴的另一端与风扇连接，完成安装。

18、本发明的一种新型小电机的控制方法，包括以下步骤：

19、引入传感器用于实时监测电机的运行状态和工作温度；将数据处理模块安装在主壳体1内，该模块与传感器相连，接收并分析传感器采集的数据；根据数据处理模块的分析结果执行聚类和神经网络算法模型，通过驱动器调整电机的转速、输出功率工作参数，以适应不同工作环境；

20、聚类算法：

21、输入物理量：电机的实时运行状态参数，包括双向轴的转动状态：转速、温度、负载；轴密封圈的磨损程度：轴密封圈磨损通过振动传感器、温度传感器或声音传感器来检测；第一伞齿轮和第二伞齿轮的振动水平：通过振动传感器检测；

22、输出物理量：将数据分为不同的聚类，每个聚类代表双向轴和相关部件的一种运行状态，可能有聚类x、y、z；x表示正常状态，聚类y表示轴密封圈磨损，聚类z表示齿轮振动较大；

23、目标函数：

24、

25、其中：

26、j是目标函数，表示加权距离的平方和；

27、k是簇的数量；

28、n是每个簇中数据点的数量；

29、wi是权重，用于加权每个数据点对簇中心的贡献；

30、是第i个簇中的第j个数据点；

31、ci是第i个簇的中心；

32、加权更新簇中心公式：

33、

34、神经网络算法：

35、输入物理量：引入聚类算法的输出结果，作为神经网络的一部分输入，以便网络更好地学习适应不同工作模式的控制策略；

36、输出物理量：

37、调整后的电机控制参数，包括输出轴的转速、功率；

38、维护建议，包括更换双向轴的建议；

39、前向传播公式：

40、y＝σ(w2·σ(w1·x+b1)+b2)

41、其中：

42、y是神经网络的输出；

43、σ是激活函数，通常使用sigmoid或其他激活函数；

44、w1和w2是权重矩阵；

45、x是输入特征向量；

46、b1和b2是偏置向量；

47、损失函数(带正则化项)：

48、

49、其中：

50、mse是均方误差损失函数；

51、n是样本数量；

52、yi是神经网络的输出值；

53、ytrue，i是样本的真实标签；

54、λ是正则化系数；

55、m是输入层到隐藏层的权重数量；

56、p是隐藏层到输出层的权重数量；

57、w1，j和w2，k是相应的权重；

58、梯度下降更新权重和偏置：

59、

60、

61、

62、

63、其中：

64、α是学习率；w1，new、w2，new、b1，nex、b2，new分别是更新后的输入层到隐藏层的权重矩阵、更新后的隐藏层到输出层的权重矩阵、更新后的输入层到隐藏层的偏置、更新后的隐藏层到输出层的偏置；

65、分别是更新前的输入层到隐藏层的权重矩阵、更新前的隐藏层到输出层的权重矩阵、更新前的输入层到隐藏层的偏置、更新前的隐藏层到输出层的偏置对损失函数的偏导数；

66、通过上述算法，神经网络输出维护建议，包括更换双向轴的建议：

67、双向轴健康评估：在每个聚类中，评估双向轴和相关部件的健康状况，包括磨损程度、振动水平、温度变化；

68、聚类x：正常状态：电机处于正常工作状态：转速、温度、负载和功率处在正常工作范围内；

69、建议：无特殊建议，继续正常运行；

70、聚类y：轴密封圈磨损：描述了电机中轴密封圈的磨损情况；

71、建议：针对轴密封圈的磨损，需要及时更换密封圈，以防止液体或气体泄漏，确保电机的正常运行；

72、聚类z：齿轮振动较大：描述了电机中齿轮振动较大的情况，与齿轮的磨损、不平衡有关；

73、建议：对于齿轮振动较大的情况，建议检查齿轮的状态，需要进行维护或更换，推荐的更换周期、更换时机，亦可传送给维护团队或系统操作员，以确保电机的稳定性和寿命。

74、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

75、1、本方案中通过主轴驱动第二伞齿轮转动，在啮合的作用下带动第一伞齿轮转动，从而带动双向轴转动，双向轴的两端贯穿副工作仓，以达到双输出轴的目的，本方案将传统主轴换成双向轴的输出方式，通过双向轴提供两个方向的旋转动力，能够适应特定的应用场合下工作，而且双向轴与主轴装配式结构，即使双向轴产生磨损或损坏，也难以影响主轴的输出，有效保护主轴高效运转，安全性能更高，使用寿命更长。

76、2、本方案在副工作仓内填充齿轮润滑油，第一伞齿轮和第二伞齿轮的转动，均受到润滑作用，以减少第一伞齿轮和第二伞齿轮的磨损，延长使用寿命，保持高精度运转。通过伞齿轮的设计，可以实现更高效的能量传递，减小能量损耗。此设计可能导致小电机整体效率的提高，使其在相同功率下具有更好的性能。

77、第一轴承和轴密封圈的组合设计可降低主轴的摩擦和磨损，提高电机的稳定性和寿命。这有助于减小电机在运行时的能量损失，从而提高整体效率。主壳体表面设置有散热叶。散热叶的设计可以提高电机的散热效果，防止过热。这有助于确保电机在高负载条件下仍能保持良好的性能，提高了小电机在各种工作环境下的适应性。

78、3、传统电机可能难以适应多种工作模式，导致在不同工作场合下性能不尽如人意。本发明引入双向轴和改进的聚类神经网络算法，能够根据电机的实际运行状态智能地切换工作模式，适应不同的应用场景。传统电机一旦发生主轴损坏可能导致整个电机报废，降低了电机的安全性能。通过将主轴换成双向轴的输出方式，即使双向轴产生磨损或损坏，也难以影响主轴的输出，有效保护主轴高效运转，提高了电机的安全性能。传统电机在工作过程中主轴易于发生磨损，导致寿命降低，且维护困难。通过本发明的结构设计，主轴更容易维护和更换，延长了电机的使用寿命，提高了维护的便捷性。