CN104205570B - 马达和用于马达的减震系统 - Google Patents

Abstract

一种马达，所述马达包括：被支撑以绕纵向轴线旋转的转子；包括磁芯的定子；被定位在所述磁芯的第一端处的第一端板；和被定位在所述磁芯的第二端处的第二端板。所述磁芯、所述第一端板和所述第二端板协作限定中心开口。所述马达还包括多个杆，每个杆被固定地附接至所述第一端板和所述第二端板，并且包括沿所述纵向轴线延伸超过所述第一端板的第一端和沿所述纵向轴线延伸超过所述第二端板的第二端。第一支撑盘联接至每个杆的第一端，并且第二支撑盘联接至每个杆的第二端。

Description

马达和用于马达的减震系统

相关申请数据

本申请要求2012年1月30日提交的美国共同待决临时申请No.61/592,465的优先权，其公开内容在此通过引用以其整体并入。

技术领域

本发明涉及马达。更具体地，本发明涉及被支撑在壳体中的电整流马达。

发明内容

本发明提供一种马达，该马达包括：被支撑以绕纵向轴线旋转的转子；包括磁芯的定子；被定位在磁芯的第一端处的第一端板；和被定位在磁芯的第二端处的第二端板。磁芯、第一端板和第二端板协作限定中心开口。转子的至少一部分被设置在该中心开口内。该马达还包括多个杆。每个杆被固定地附接至第一端板和第二端板，并且每个杆包括平行于纵向轴线在远离磁芯的方向上延伸超过第一端板的第一端和平行于纵向轴线在远离磁芯的方向上延伸超过第二端板的第二端。第一支撑盘被联接至所述多个杆中的每个杆的第一端，使得第一支撑盘与第一端板间隔开，并且第二支撑盘被联接至所述多个杆中的每个杆的第二端，使得第二支撑盘与第二端板间隔开。

在另一构造中，本发明提供一种降低马达的振动的方法。该方法包括：对转子进行支撑，以绕纵向轴线旋转，该转子在第一端和第二端处被外部壳体支撑。该方法还包括：选择多个杆中的每个杆，每个杆都具有限定每个杆的自然频率的长度、横截面形状、横截面面积和硬度，且每个杆都被选择为具有期望自然频率。该方法还包括：将所述多个杆中的每个杆固定地联接至定子的磁芯，使得每个杆的第一端延伸超过磁芯，并且每个杆的第二端延伸超过磁芯。该方法还包括：将第一支撑盘连接至每个杆的第一端，将第二支撑盘连接至每个杆的第二端，并接合第一支撑盘、第二支撑盘和外部壳体，以支撑定子的磁芯。该方法还包括：通过将所述多个杆中的每个杆的频率调谐成与磁芯的振动频率不同，以对马达的振动进行阻尼。

在又另一构造中，本发明提供一种马达，该马达包括壳体和转子，壳体包括外壁、第一端部框架和第二端部框架，转子被第一端部框架和第二端部框架支撑，以绕纵向轴向旋转。第一支撑盘被联接至外壁和第一端部框架，并且第二支撑盘被联接至外壁和第二端部框架。多个杆中的每个杆具有在固定地附接至第一支撑盘的第一端和固定地附接至第二支撑盘的第二端之间测量的杆长度。外壁抑制第一支撑盘和第二支撑盘相对于纵向轴线的径向运动，并且第一端部框架和第二端部框架协作抑制第一支撑盘、第二支撑盘和所述多个杆沿着纵向轴线的轴向运动。定子芯围绕转子的一部分，并且具有在第一定子端部和第二定子端部之间测量的定子长度，杆长度是定子长度的约1.1倍至2.5倍，且第一定子端部和第二定子端部固定地附接至所述多个杆中的每个杆。

附图说明

图1a是包括纵向狭槽的定子芯的部分的透视图；

图1b是包括端板的图1a的定子芯的部分的透视图；

图1c是包括多个杆的图1b的定子芯的部分的透视图；

图1d是包括支撑盘的图1c的定子芯的部分的透视图；

图1e是具有定位在定子开口内的转子的图1d的定子芯的透视图；

图1f是图1d的定子芯的照片；

图2是定子芯的第一构造的端视图；

图3是定子芯的第二构造的端视图；

图4是被安装在壳体中的图1e的马达的纵向截面图；

图5是沿垂直于纵向轴线的平面截取的被安装在壳体中的图1e的马达的截面图；并且

图6是沿中心平面截取的支撑盘的横截面图。

在详细解释本发明的任何实施例之前，应理解，本发明的应用不限于下文描述中提出或者附图中示意的构造细节以及组件布置结构。本发明能够具有其它实施例，并且能够以各种方式实施或执行本发明。同样地，应理解，本文中使用的措词和术语是为了说明，并且不应将其视为限制。在本文中使用“包括…”、“包含…”或“具有…”及其变体的意思是涵盖之后所列的条目及其等同物，以及另外的条目。除非另外专门指出或限制，术语“被安装”、“被连接”、“被支撑”和“被联接”及其变体都广泛地使用，并且涵盖直接和间接的安装、连接、支撑和联接。此外，“被连接”和“被联接”不限于物理或机械的连接或联接。

具体实施方式

本发明提供一种马达10，该马达10包括支撑系统，该支撑系统降低从定子至马达壳体的振动传递。图1a-1e示意了在定子构造过程期间与本发明一起使用的定子芯15，其中图1a是构造的开始，并且图1e是完成的组件。在图1a中示意的构造中，芯的一部分20被示意为由叠片堆形成。有时将由叠片(或其它布置结构)限定的芯的这一部分20称为磁芯20a。优选地，采用电工钢形成叠片，并且叠片的数目被选择用以提供期望长度的定子芯15。在其它构造中，采用其它材料或布置结构来形成磁芯20a或定子芯的例示的部分20。例如，视需要，能够采用粉末金属来形成芯的这一部分20，或者芯的这一部分20能够由单块材料加工而成。

在图1a的构造中，定子芯的这一部分20包括在芯20的外部上的多个纵向延伸的狭槽25。另外，芯20包括径向向内延伸的六个齿30。在其它构造中，能够省去狭槽25。另外，齿30的数目能够视具体马达应用的需要而变化。

参考图1b，示出两个环形端板35被附接至在图1a中形成的磁芯20a的芯的上述部分20的端部。端板35具有比定子芯的这一部分20的外径稍大的外径，并且使用与将各个叠片保持在一起相同的方法或者其它合适的方法，将端板35固定至定子芯的这一部分20。在优选构造中，端板35包括轴向延伸穿过端板35的多个孔口40或狭槽。在定子芯的这一部分20包括纵向狭槽25的构造中，端板35的孔口40与狭槽25对准。在所示意的构造中，端板35为环形，并且包括圆形中心开口45。在另外的构造中，端板35包括径向向内延伸的齿，使得该端板35更类似于叠片。在其它构造中，端板35具有与定子芯的这一部分20相同的直径，或者具有甚至稍微更小的直径。在其它构造中，端板35被形成为定子芯的这一部分20的一部分。例如，在其中芯20由粉末金属形成的构造中，端板35能够与芯20的其余部分形成为整体件。

如图1c中所示，多个杆50绕定子芯的这一部分20的外侧纵向延伸。杆50穿过端板35中的孔口40，并且纵向延伸超过每个端板35。在包括狭槽25的定子的这一部分20的构造中，所述杆50的至少一部分被定位在狭槽25内。每个杆50都是圆柱形的，并且在任一端上包括螺纹55。如将讨论的，杆50的直径、杆50的长度(有效长度)和杆50的材料被选择用以提供期望的动力学特性。在一些构造中，杆50具有圆形横截面，而其它构造具有其它横截面形状。

如图1d所示，一对支撑盘60附接至杆50的端部。在所示意的构造中，支撑盘60是环形的，但是可能有其它形状。杆50的带螺纹端部55穿过支撑盘60中的孔口65。然后，螺母70被旋拧到杆50上，以将杆50刚性地附接至支撑盘60。如图1d中所示，在附接有支撑盘60的情况下，完成了定子芯15，并且准备好定子芯15用以接收绕组。

在一些构造，诸如图6中所示的构造中，所述盘60中的一个或两个的部分的厚度改变，使得所有的杆50不正好具有相同长度。在图6的构造中，杆50a、50b中的每个使用两个螺母70固定地附接至支撑盘60a。最上部的杆50a的有效长度是长度300的两倍，而最下部的杆50b的长度是长度305的两倍。能够看出，当与和最下部的杆50b相邻的区域相比时，与最上部的杆50a相邻的支撑盘60a的更厚区域导致最下部的杆50b的有效长度比最上部的杆50a长的布置结构。应注意，当涉及杆50、50a、50b时，本文中所使用的术语“长度”应被理解为有效长度。因而，如图6中所示，当附接至具有变化厚度的支撑盘60a时，具有相同实际长度的两个杆能够具有不同的有效长度。

图1e示意了图1d的定子芯15，其中转子75被定位在定子开口内。图1f是包括绕组的完成的定子芯15的照片。

为了装配根据本发明的一个实施例的定子芯15，用户首先堆叠多个叠片，以限定芯的上述部分20，或者由单个材料块来形成芯的上述部分20。如果正被装配的构造不包括纵向狭槽25，则能够采用具有类似于图2中示意的横截面的叠片或整体(unitary)芯件。在采用狭槽25的构造中，能够采用具有诸如图3中所示意的横截面的叠片或整体芯件。然后，使用任何合适的方法(例如，焊接、粘合、软焊、铜焊、紧固件等)将两个端板35附接至芯的上述部分20。杆50被定位在端板35的孔口40内，使得它们在每个方向上延伸期望距离(例如，定子芯长度的1.1-2.5倍)。然后，使用任何适当的方法(例如，焊接、粘合、软焊、铜焊、紧固件等)将杆50固定地附接至端板35。

参考图5，并且继续装配，定子芯15被定位在壳体80内。所示意的壳体80包括外壁85和设置在外壁85的每个端部处的两个端部框架90。定子芯15配合在外壁85内，其中支撑盘60中的每个都接触端部框架90中的一个和外壁85。因而，端部框架90抑制支撑盘60的轴向或纵向运动，并且外壁85抑制支撑盘60的径向运动。杆50、端板35和定子芯的上述部分20每个被定尺寸，以关于壳体80的外壁85提供空隙(参见图4和图5)。因而，支撑盘60是定子芯15的与壳体80直接接触的仅有(only)部分。壳体80支撑所述支撑盘60，所述支撑盘60支撑杆50，杆50则支撑定子芯的上述部分20和绕组。转子则由一对轴承95支撑在定子开口内，所述一对轴承95由端部框架90支撑。

用于杆50的直径、长度、横截面形状和材料被选择用以支撑定子芯15，并且在运行期间对定子芯15产生的振动进行阻尼。本质上，杆50被调谐为期望频率，以降低从定子芯15至壳体80的振动传播。通过改变杆50的长度、直径、形状和/或硬度，用户能够极大地减少被传递到壳体80的振动。在一些构造中，具有不同特性的杆50被一起采用，以对超过一个频率的或跨一定频率范围的振动进行阻尼。例如，支撑盘60能够被形成为在每隔一个杆位置处包括台阶。通过这种方式，每隔一个杆50将具有稍微不同的长度，并且因此将具有不同的自然频率。不同的自然频率将允许杆50对不同的振动进行阻尼。类似地，能够改变杆50的直径或形状以实现类似的结果。

应注意，图5示意了具有六极定子15和四极转子75的开关磁阻马达10。然而，本文所述的发明能够应用于包括具有更多或更少极的定子、具有更多或更少极的转子的马达，或者开关磁阻马达10之外的马达。

Claims (20)

1.一种马达，包括：

转子，所述转子被支撑以绕纵向轴线旋转；

定子，所述定子包括磁芯；

第一端板，所述第一端板被定位在所述磁芯的第一端处并且包括多个第一杆孔口；

第二端板，所述第二端板被定位在所述磁芯的第二端处并且包括多个第二杆孔口，所述磁芯、所述第一端板和所述第二端板协作限定中心开口，所述转子的至少一部分被设置在所述中心开口内；

多个杆，每个杆穿过所述多个第一杆孔口中的一个第一杆孔口和所述多个第二杆孔口中的一个第二杆孔口并且被固定地附接至所述第一端板和所述第二端板，并且包括第一端和第二端，所述第一端平行于所述纵向轴线在远离所述磁芯的方向上延伸超过所述第一端板，所述第二端平行于所述纵向轴线在远离所述磁芯的方向上延伸超过所述第二端板；

第一支撑盘，所述第一支撑盘被联接至所述多个杆中的每个杆的第一端，使得所述第一支撑盘与所述第一端板间隔开；和

第二支撑盘，所述第二支撑盘被联接至所述多个杆中的每个杆的第二端，使得所述第二支撑盘与所述第二端板间隔开。

2.根据权利要求1所述的马达，其中，所述磁芯包括沿所述纵向轴线堆叠的多个叠片。

3.根据权利要求1所述的马达，其中，所述磁芯包括粉末金属部分。

4.根据权利要求1所述的马达，其中，所述磁芯包括多个狭槽，所述多个狭槽大致平行于所述纵向轴线沿着所述磁芯的外侧部分延伸，并且其中，所述多个杆中的一个杆被至少部分地设置在所述多个狭槽中的每个狭槽中。

5.根据权利要求1所述的马达，其中，所述多个杆中的每个杆包括协作限定自然频率的长度、横截面形状、横截面面积和硬度。

6.根据权利要求5所述的马达，其中，每个杆的长度为沿着所述纵向轴线测量的所述磁芯的长度的1.1倍至2.5倍。

7.根据权利要求5所述的马达，其中，每个杆的长度、横截面形状、横截面面积和硬度被选择为使得：所述杆的自然频率与所述磁芯的振动频率不同，以对所述马达的振动进行阻尼。

8.根据权利要求5所述的马达，其中，所述多个杆中的一个杆的长度与所述多个杆中的另一个杆的长度不同。

9.根据权利要求8所述的马达，其中，所述第一支撑盘包括多个孔口，所述孔口每个被设定尺寸，以接纳所述杆中的一个杆，并且其中，所述第一支撑盘限定与所述孔口中的一个孔口相邻的第一厚度和与所述孔口中的第二个孔口相邻的第二厚度，所述第二厚度与所述第一厚度不同。

10.根据权利要求1所述的马达，还包括外部壳体，所述外部壳体被定位用以支撑所述转子和所述磁芯，所述外部壳体包括外壁、第一端部框架和第二端部框架。

11.根据权利要求10所述的马达，其中，所述第一支撑盘接合所述第一端部框架和所述外壁，并且所述第二支撑盘接合所述第二端部框架和所述外壁，以完全支撑所述磁芯。

12.根据权利要求11所述的马达，其中，所述第一支撑盘、所述第二支撑盘、所述第一端部框架、所述第二端部框架和所述外壁之间的连接是所述外部壳体和所述磁芯之间的唯独的连接。

13.一种降低马达的振动的方法，所述方法包括：

对转子进行支撑，以绕纵向轴线旋转，所述转子在第一端和第二端处被外部壳体支撑；

选择多个杆中的每个杆，所述多个杆中的每个杆都具有限定每个杆的自然频率的长度、横截面形状、横截面面积和硬度，且每个杆被选择为具有期望自然频率；

将所述多个杆中的每个杆固定地联接至设置在定子的磁芯的一端的第一端板和设置在所述磁芯的相反端上的第二端板，使得每个杆的第一端延伸超过所述磁芯，并且每个杆的第二端延伸超过所述磁芯；

将第一支撑盘连接至所述杆中的每个杆的第一端；

将第二支撑盘连接至所述杆中的每个杆的第二端；

接合所述第一支撑盘、所述第二支撑盘和所述外部壳体，以支撑所述定子的所述磁芯；和

通过将所述多个杆中的每个杆的频率调谐成与所述磁芯的振动频率不同，对所述马达的振动进行阻尼。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，将所述多个杆中的每个杆固定地联接至所述定子的所述磁芯包括：将每个杆焊接至第一端板和第二端板，并将所述第一端板和所述第二端板附接至所述磁芯。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，选择所述多个杆中的每个杆包括：选择具有第一长度的第一杆，并且选择具有第二长度的第二杆，所述第二长度与所述第一长度不同。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述第一支撑盘连接至所述杆中的每个杆的第一端包括：在所述第一支撑盘具有第一厚度的区域中将所述第一杆连接至所述第一支撑盘，并在所述第一支撑盘具有第二厚度的区域中将所述第二杆连接至所述第一支撑盘，所述第二厚度与所述第一厚度不同。

17.一种马达，包括：

壳体，所述壳体包括外壁、第一端部框架和第二端部框架；

转子，所述转子被所述第一端部框架和所述第二端部框架支撑，以绕纵向轴向旋转；

第一支撑盘，所述第一支撑盘被联接至所述外壁和所述第一端部框架；

第二支撑盘，所述第二支撑盘被联接至所述外壁和所述第二端部框架；

多个杆，每个杆具有在固定地附接至所述第一支撑盘的第一端和固定地附接至所述第二支撑盘的第二端之间测量的杆长度，所述外壁抑制所述第一支撑盘和所述第二支撑盘相对于所述纵向轴线的径向运动，并且所述第一端部框架和所述第二端部框架协作抑制所述第一支撑盘、所述第二支撑盘和所述多个杆沿着所述纵向轴线的轴向运动；和

定子芯，所述定子芯围绕所述转子的一部分，并且所述定子芯具有在第一定子端部和第二定子端部之间测量的定子长度，所述杆长度是所述定子长度的1.1倍至2.5倍，且所述第一定子端部和所述第二定子端部固定地附接至所述多个杆中的每个杆。

18.根据权利要求17所述的马达，其中，所述杆是所述定子芯与所述第一支撑盘、所述第二支撑盘以及所述外壁之间的唯独的支撑连接。

19.根据权利要求17所述的马达，其中，所述多个杆中的一个杆具有第一杆长度，并且所述多个杆中的第二个杆具有第二杆长度，所述第二杆长度与所述第一杆长度不同。

20.根据权利要求17所述的马达，其中所述多个杆中的每个杆包括横截面轮廓和厚度，并且所述横截面轮廓、所述厚度和所述杆长度被选择用以提供具有不同于所述定子芯的频率的期望自然频率的杆。