CN109687632B - 一种环保降噪型内插轴伺服电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保降噪型内插轴伺服电机，属于电动机技术领域，一种环保降噪型内插轴伺服电机，可以实现通过吸音和隔音两种降噪方式相辅相成，吸音层“动静结合”起到吸音作用，隔音层则利用介质密度差起到优异的隔音效果，可以对伺服电机运行过程中产生的噪音从电机内部进行减弱，同时着手噪声是一种波的本质进行降噪，利用吸能粒子吸收声波的能量，可以大幅度减弱噪声的传播，显著提高对伺服电机的降噪效果，降噪效果可达到90％‑95％，符合当今社会的环保新理念，减少噪音污染。

Description

一种环保降噪型内插轴伺服电机

技术领域

本发明涉及电动机技术领域，更具体地说，涉及一种环保降噪型内插轴伺服电机。

背景技术

电动机是把电能转换成机械能的一种设备，它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子(如鼠笼式闭合铝框)形成磁电动力旋转扭矩，电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)，电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关，电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置，伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，伺服电机转子转速受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出，分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降。

声音的本质一种波，一切波都有能量，声音的产生也需要能量，而声波本身只是承载着能量而已，目前声音的能量已经可以被利用，如目前的超声波技术，可以用来切割工件，无损探伤，雷达等，并不是一定要转换为电能才算是利用了声音的能量，还有一种能量直接叫做“声能”，声能是介质中存在机械波时，使媒介附加的能量，声能就像光能一样所有振动的波形都具有能量，比如说光能/声能/红外线/次声波/超声波等都有能量，推动物质振动的那个能量，声能是以波的形式存在的一种能量，就像光能是以光子形式存在的一种能量一样，声能与其它能量相同，是人类可以利用的能量，声波在媒介中传播时，媒介在声能的作用下会产生一系列效应，如力学效应、热学效应、化学效应和生物学效应等，因此噪音所承载的声能可以被吸收或者损耗，进而实现降噪。

理论上考虑，电机运行时应该没有任何声响，因而电机运行中发出的任何声音都可归为电机的噪声，这些噪声包括电磁噪声、机械噪声、空气动力噪声。

1、电磁噪声：电磁噪声主要是电机中周期变化的径向电磁力或不平衡的磁拉力使铁心发生磁致伸缩和振动所引起，电磁噪声还和定子、转子本身的振动特性(如固有频率、阻尼、机械阻抗及声学特性等)有关，例如，当激振力和固有频率共振时，即使电磁力很小也会产生很大的噪声。

2、机械噪声：主要由转子和轴承引起，轴承是电机转子和定子的连接构件，它承受了电机中各种力的激励并传递激励力，从而产生振动和噪声，电机的电刷和滑环或换向器摩擦也会产生机械噪声。

3、空气动力噪声：空气动力噪声包括风扇、旋转的转子和气流沿风路流动时形成的气流噪声，降低空气动力噪声最主要的措施是控制风量。

现有的伺服电机针对上述三种噪声均作出了结构或者系统上的优化，但无论优化方式如何都无法避免噪声的产生，伺服电机作为最常见的电机之一，经常在各种公共场合被使用，因此伺服电机产生的噪声往往会影响到人们的正常生活或工作，且长期在噪声环境下对技术人员的身心健康也具有威胁。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种环保降噪型内插轴伺服电机，它可以实现通过吸音和隔音两种降噪方式相辅相成，对伺服电机运行过程中产生的噪音从电机内部进行减弱，同时着手噪声是一种波的本质进行降噪，利用吸能粒子吸收声波的能量，可以大幅度减弱噪声的传播，显著提高对伺服电机的降噪效果，降噪效果可达到90％-95％，符合当今社会的环保新理念，减少噪音污染。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种环保降噪型内插轴伺服电机，包括电机本体、电机外壳、端盖和安装脚，所述电机外壳内连接有与之相匹配的降噪内壳，所述降噪内壳一端开凿有环形密封槽，所述端盖靠近降噪内壳一端固定连接有与环形密封槽相匹配的密封环，所述密封环靠近降噪内壳一端固定连接有环形橡胶条，且环形橡胶条由遇热膨胀橡胶制成，所述密封环的材质为紫铜，密封环在与环形密封槽配合实现密封的同时，具有良好的导热性，可以将电机本体运行时产生的热量部分传导至环形橡胶条，环形橡胶条遇热膨胀进一步提高密封效果，所述降噪内壳包括吸音层和隔音层，且吸音层位于隔音层内侧，所述吸音层包括静态吸音部和动态吸音部，所述静态吸音部由多个W型吸音尖劈交错排布而成，所述动态吸音部上开凿有多个均匀分布的吸能孔，所述吸能孔内设置有多个环形阵列分布的吸能粒子，所述吸能粒子与吸能孔内壁之间固定连接有超细连接丝，所述吸能粒子包括外壳和内囊，且外壳包裹在内囊外表面，可以实现通过吸音和隔音两种降噪方式相辅相成，对伺服电机运行过程中产生的噪音从电机内部进行减弱，同时着手噪声是一种波的本质进行降噪，利用吸能粒子吸收声波的能量，可以大幅度减弱噪声的传播，显著提高对伺服电机的降噪效果，降噪效果可达到90％-95％，符合当今社会的环保新理念，减少噪音污染。

进一步的，所述内囊内填充有水，且水占内囊的体积比为40％-60％，水拥有良好的吸能特性，还可以吸收吸能粒子与声波摩擦时产生的热量。

进一步的，所述外壳由吸音海绵和玻璃纤维混合制成，且吸音海绵和玻璃纤维的混合比例为2:1，外壳不仅具备一定的吸音能力，同时在与声波摩擦时将声波的能量转化为热能消耗一部分。

进一步的，所述超细连接丝包括刚性部和回弹部，所述刚性部与吸能孔内壁固定连接，所述回弹部与外壳固定连接，所述刚性部的材质为金属铜，所述回弹部的材质为记忆材料，刚性部起到固定作用，回弹部具有慢回弹的特性，起到拉动吸能粒子复位的作用。

进一步的，所述动态吸音部采用离心玻璃棉制成，离心玻璃棉作为一种在世界各地长期广泛应用的声学材料，远销东南亚、欧洲等地被证明具有优异的吸声性能，所述动态吸音部两端均粘贴有吸音布，所述吸音布为无纺布，使得动态吸音部具备十分优异的吸音效果。

进一步的，所述W型吸音尖劈由原料为100％的聚酯纤维制成，所述W型吸音尖劈上还开凿有多个均匀分布的吸音微孔，且吸音微孔的孔径为100-200um，聚酯纤维具有吸音、环保、阻燃、隔热、保温、防潮、防霉变、易除尘、易切割、施工简便、稳定性好、性价比高等优点，吸音微孔可以进一步提高吸音效果。

进一步的，所述隔音层包括普通隔音板和一对加强隔音板，且普通隔音板夹设在一对加强隔音板之间，所述普通隔音板和加强隔音板均由铝板制成，且普通隔音板与加强隔音板的密度比为2:1，声音在不同密度的介质中传播时，声波的削弱很大，密度差距越大，声波的削弱效果越明显，利用普通隔音板和一对加强隔音板的配合首先对噪音进行反射，极少的噪音穿透向外传播，此时依次经过加强隔音板、普通隔音板、加强隔音板，存在两次削弱，起到十分明显的隔音效果。

进一步的，所述密封环靠近降噪内壳一端固定连接有环形橡胶条，且环形橡胶条由遇热膨胀橡胶制成，所述密封环的材质为紫铜，密封环在与环形密封槽配合实现密封的同时，具有良好的导热性，可以将电机本体运行时产生的热量部分传导至环形橡胶条，环形橡胶条遇热膨胀进一步提高密封效果。

进一步的，所述安装脚下端固定连接有减震缓冲块，所述减震缓冲块包括一对硬质橡胶块，一对所述硬质橡胶块之间固定连接有多个缓冲气囊和硬质弹簧，且缓冲气囊与硬质弹簧之间交错排布，通过对安装脚进行减震缓冲，一方面减弱电机外壳的震动，另一方面大幅减少安装脚与安装体之间震动产生的外部噪音。

进一步的，所述电机外壳内外表面均涂覆有吸音层，所述吸音层为喷涂型高分子阻尼材料，喷涂型高分子阻尼材料可直接通过喷涂或辊涂、刮涂的方式附着在电机外壳内外表面上，如水性阻尼涂料，工艺简单，具有吸声、隔热、防振等功能。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案可以实现通过吸音和隔音两种降噪方式相辅相成，对伺服电机运行过程中产生的噪音从电机内部进行减弱，同时着手噪声是一种波的本质进行降噪，利用吸能粒子吸收声波的能量，可以大幅度减弱噪声的传播，显著提高对伺服电机的降噪效果，降噪效果可达到90％-95％，符合当今社会的环保新理念，减少噪音污染。

(2)内囊内填充有水，且水占内囊的体积比为40％-60％，水拥有良好的吸能特性，还可以吸收吸能粒子与声波摩擦时产生的热量。

(3)外壳由吸音海绵和玻璃纤维混合制成，且吸音海绵和玻璃纤维的混合比例为2:1，外壳不仅具备一定的吸音能力，同时在与声波摩擦时将声波的能量转化为热能消耗一部分。

(4)超细连接丝包括刚性部和回弹部，刚性部与吸能孔内壁固定连接，回弹部与外壳固定连接，刚性部的材质为金属铜，回弹部的材质为记忆材料，刚性部起到固定作用，回弹部具有慢回弹的特性，起到拉动吸能粒子复位的作用。

(5)动态吸音部采用离心玻璃棉制成，离心玻璃棉作为一种在世界各地长期广泛应用的声学材料，远销东南亚、欧洲等地被证明具有优异的吸声性能，动态吸音部两端均粘贴有吸音布，吸音布为无纺布，使得动态吸音部具备十分优异的吸音效果。

(6)W型吸音尖劈由原料为100％的聚酯纤维制成，W型吸音尖劈上还开凿有多个均匀分布的吸音微孔，且吸音微孔的孔径为100-200um，聚酯纤维具有吸音、环保、阻燃、隔热、保温、防潮、防霉变、易除尘、易切割、施工简便、稳定性好、性价比高等优点，吸音微孔可以进一步提高吸音效果。

(7)隔音层包括普通隔音板和一对加强隔音板，且普通隔音板夹设在一对加强隔音板之间，普通隔音板和加强隔音板均由铝板制成，且普通隔音板与加强隔音板的密度比为2:1，声音在不同密度的介质中传播时，声波的削弱很大，密度差距越大，声波的削弱效果越明显，利用普通隔音板和一对加强隔音板的配合首先对噪音进行反射，极少的噪音穿透向外传播，此时依次经过加强隔音板、普通隔音板、加强隔音板，存在两次削弱，起到十分明显的隔音效果。

(8)密封环靠近降噪内壳一端固定连接有环形橡胶条，且环形橡胶条由遇热膨胀橡胶制成，密封环的材质为紫铜，密封环在与环形密封槽配合实现密封的同时，具有良好的导热性，可以将电机本体运行时产生的热量部分传导至环形橡胶条，环形橡胶条遇热膨胀进一步提高密封效果。

(9)安装脚下端固定连接有减震缓冲块，减震缓冲块包括一对硬质橡胶块，一对硬质橡胶块之间固定连接有多个缓冲气囊和硬质弹簧，且缓冲气囊与硬质弹簧之间交错排布，通过对安装脚进行减震缓冲，一方面减弱电机外壳的震动，另一方面大幅减少安装脚与安装体之间震动产生的外部噪音。

(10)电机外壳内外表面均涂覆有吸音层，吸音层为喷涂型高分子阻尼材料，喷涂型高分子阻尼材料可直接通过喷涂或辊涂、刮涂的方式附着在电机外壳内外表面上，如水性阻尼涂料，工艺简单，具有吸声、隔热、防振等功能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明降噪内壳部分的结构示意图；

图3为本发明密封环部分的结构示意图；

图4为本发明降噪内壳部分的剖视图；

图5为本发明吸音层部分的结构示意图；

图6为本发明W型吸音尖劈部分的结构示意图；

图7为本发明动态吸音部部分的结构示意图；

图8为本发明吸能孔部分正常状态下的结构示意图；

图9为本发明吸能孔部分吸能状态下的结构示意图；

图10为本发明吸能粒子和超细连接丝部分的结构示意图；

图11为本发明减震缓冲块部分的结构示意图。

图中标号说明：

101电机外壳、102端盖、103安装脚、2降噪内壳、201吸音层、2011静态吸音部、2012动态吸音部、202隔音层、2021普通隔音板、2022加强隔音板、3环形密封槽、4密封环、5环形橡胶条、6W型吸音尖劈、7吸能孔、8超细连接丝、801刚性部、802回弹部、9吸能粒子、901外壳、902内囊、10硬质橡胶块、11缓冲气囊、12硬质弹簧。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-3，一种环保降噪型内插轴伺服电机，包括电机本体、电机外壳101、端盖102和安装脚103，电机外壳101内外表面均涂覆有吸音层，吸音层为喷涂型高分子阻尼材料，喷涂型高分子阻尼材料可直接通过喷涂或辊涂、刮涂的方式附着在电机外壳101内外表面上，如水性阻尼涂料，工艺简单，具有吸声、隔热、防振等功能，电机外壳101内连接有与之相匹配的降噪内壳2，降噪内壳2一端开凿有环形密封槽3，端盖102靠近降噪内壳2一端固定连接有与环形密封槽3相匹配的密封环4，在安装端盖102的时候环形密封槽3与密封环4配合实现密封，噪音不易从缝隙处“逃逸”。

请参阅图11，安装脚103下端固定连接有减震缓冲块，减震缓冲块包括一对硬质橡胶块10，一对硬质橡胶块10之间固定连接有多个缓冲气囊11和硬质弹簧12，且缓冲气囊11与硬质弹簧12之间交错排布，通过对安装脚103进行减震缓冲，一方面减弱电机外壳101的震动，另一方面大幅减少安装脚103与安装体之间震动产生的外部噪音。

请参阅图4，降噪内壳2包括吸音层201和隔音层202，且吸音层201位于隔音层202内侧，吸音层201起到吸音效果，隔音层202起到隔音效果，吸音层201和隔音层202相互配合可以起到显著降噪的效果，吸音层201包括静态吸音部2011和动态吸音部2012，动态吸音部2012采用离心玻璃棉制成，离心玻璃棉作为一种在世界各地长期广泛应用的声学材料，远销东南亚、欧洲等地被证明具有优异的吸声性能，动态吸音部2012两端均粘贴有吸音布，吸音布为无纺布，使得动态吸音部2012具备十分优异的吸音效果，隔音层202包括普通隔音板2021和一对加强隔音板2022，且普通隔音板2021夹设在一对加强隔音板2022之间，普通隔音板2021和加强隔音板2022均由铝板制成，且普通隔音板2021与加强隔音板2022的密度比为2:1，声音在不同密度的介质中传播时，声波的削弱很大，密度差距越大，声波的削弱效果越明显，利用普通隔音板2021和一对加强隔音板2022的配合首先对噪音进行反射，极少的噪音穿透向外传播，此时依次经过加强隔音板2022、普通隔音板2021、加强隔音板2022，存在两次削弱，起到十分明显的隔音效果。

请参阅图5-6，静态吸音部2011由多个W型吸音尖劈6交错排布而成，W型吸音尖劈6由原料为100％的聚酯纤维制成，W型吸音尖劈6上还开凿有多个均匀分布的吸音微孔，且吸音微孔的孔径为100-200um，聚酯纤维具有吸音、环保、阻燃、隔热、保温、防潮、防霉变、易除尘、易切割、施工简便、稳定性好、性价比高等优点，吸音微孔可以进一步提高吸音效果，W型吸音尖劈6制作成锥形或尖劈状吸声体，坚挺不变形，对低频的吸收更为有效，能消除驻波，低截止频率吸声系数大于0.99，吸音效果十分明显。

请参阅图7-9，动态吸音部2012上开凿有多个均匀分布的吸能孔7，吸能孔7内设置有多个环形阵列分布的吸能粒子9，声音的本质一种波，一切波都有能量，声音的产生也需要能量，而声波本身只是承载着能量而已，因此利用吸能粒子9与声波的摩擦将其承载的能量转化为热能消耗和动能，吸能粒子9与吸能孔7内壁之间固定连接有超细连接丝8。

请参阅图10，吸能粒子9包括外壳901和内囊902，且外壳901包裹在内囊902外表面，内囊902内填充有水，且水占内囊902的体积比为40％-60％，水拥有良好的吸能特性，还可以吸收吸能粒子9与声波摩擦时产生的热量，外壳901由吸音海绵和玻璃纤维混合制成，且吸音海绵和玻璃纤维的混合比例为2:1，外壳901不仅具备一定的吸音能力，同时在与声波摩擦时将声波的能量转化为热能消耗一部分，超细连接丝8包括刚性部801和回弹部802，刚性部801与吸能孔7内壁固定连接，回弹部802与外壳901固定连接，刚性部801的材质为金属铜，回弹部802的材质为记忆材料，刚性部801起到固定作用，回弹部802具有慢回弹的特性，起到拉动吸能粒子9复位的作用。

本发明可以实现通过吸音和隔音两种降噪方式相辅相成：

吸音层201“动静结合”起到吸音作用，静态吸音部2011属于静态吸音，利用W型吸音尖劈6的结构特性达到第一步吸音，动态吸音部2012主要利用吸能孔7中的吸能粒子9进行动态吸音，隔音层202则利用普通隔音板2021和加强隔音板2022的密度差起到优异的隔音效果，吸音层201和隔音层202相互配合可以起到显著降噪的效果，对伺服电机运行过程中产生的噪音从电机内部进行减弱。

同时着手噪声是一种波的本质进行降噪，利用吸能粒子9吸收声波的能量：

声音的本质一种波，一切波都有能量，声音的产生也需要能量，而声波本身只是承载着能量而已，因此利用吸能粒子9与声波的摩擦将其承载的能量转化为热能消耗和动能，进而削弱噪音，吸能粒子9内的水可以提高吸能粒子9的吸能效果。

可以大幅度减弱噪声的传播，显著提高对伺服电机的降噪效果，降噪效果可达到90％-95％，符合当今社会的环保新理念，减少噪音污染。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种环保降噪型内插轴伺服电机，包括电机本体、电机外壳(101)、端盖(102)和安装脚(103)，其特征在于：所述电机外壳(101)内连接有与之相匹配的降噪内壳(2)，所述降噪内壳(2)一端开凿有环形密封槽(3)，所述端盖(102)靠近降噪内壳(2)一端固定连接有与环形密封槽(3)相匹配的密封环(4)，所述降噪内壳(2)包括吸音层(201)和隔音层(202)，且吸音层(201)位于隔音层(202)内侧，所述吸音层(201)包括静态吸音部(2011)和动态吸音部(2012)，所述静态吸音部(2011)由多个W型吸音尖劈(6)交错排布而成，所述动态吸音部(2012)上开凿有多个均匀分布的吸能孔(7)，所述吸能孔(7)内设置有多个环形阵列分布的吸能粒子(9)，所述吸能粒子(9)与吸能孔(7)内壁之间固定连接有超细连接丝(8)，所述吸能粒子(9)包括外壳(901)和内囊(902)，且外壳(901)包裹在内囊(902)外表面。

2.根据权利要求1所述的一种环保降噪型内插轴伺服电机，其特征在于：所述内囊(902)内填充有水，且水占内囊(902)的体积比为40％-60％。

3.根据权利要求1所述的一种环保降噪型内插轴伺服电机，其特征在于：所述外壳(901)由吸音海绵和玻璃纤维混合制成，且吸音海绵和玻璃纤维的混合比例为2:1。

4.根据权利要求1所述的一种环保降噪型内插轴伺服电机，其特征在于：所述超细连接丝(8)包括刚性部(801)和回弹部(802)，所述刚性部(801)与吸能孔(7)内壁固定连接，所述回弹部(802)与外壳(901)固定连接，所述刚性部(801)的材质为金属铜，所述回弹部(802)的材质为记忆材料。

5.根据权利要求1所述的一种环保降噪型内插轴伺服电机，其特征在于：所述动态吸音部(2012)采用离心玻璃棉制成，所述动态吸音部(2012)两端均粘贴有吸音布，所述吸音布为无纺布。

6.根据权利要求1所述的一种环保降噪型内插轴伺服电机，其特征在于：所述W型吸音尖劈(6)由原料为100％的聚酯纤维制成，所述W型吸音尖劈(6)上还开凿有多个均匀分布的吸音微孔，且吸音微孔的孔径为100-200um。

7.根据权利要求1所述的一种环保降噪型内插轴伺服电机，其特征在于：所述隔音层(202)包括普通隔音板(2021)和一对加强隔音板(2022)，且普通隔音板(2021)夹设在一对加强隔音板(2022)之间，所述普通隔音板(2021)和加强隔音板(2022)均由铝板制成，且普通隔音板(2021)与加强隔音板(2022)的密度比为2:1。

8.根据权利要求1所述的一种环保降噪型内插轴伺服电机，其特征在于：所述密封环(4)靠近降噪内壳(2)一端固定连接有环形橡胶条(5)，且环形橡胶条(5)由遇热膨胀橡胶制成，所述密封环(4)的材质为紫铜。

9.根据权利要求1所述的一种环保降噪型内插轴伺服电机，其特征在于：所述安装脚(103)下端固定连接有减震缓冲块，所述减震缓冲块包括一对硬质橡胶块(10)，一对所述硬质橡胶块(10)之间固定连接有多个缓冲气囊(11)和硬质弹簧(12)，且缓冲气囊(11)与硬质弹簧(12)之间交错排布。

10.根据权利要求1所述的一种环保降噪型内插轴伺服电机，其特征在于：所述电机外壳(101)内外表面均涂覆有吸音层，所述吸音层为喷涂型高分子阻尼材料。

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