CN112332602A - 一种可快速停机的电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电机，具体涉及一种可快速停机的电机。一种可快速停机的电机，包括机壳、端盖、转子、磁环和金属环，所述金属环由导磁材料制成，所述磁环与金属环相互临近并能相互发生磁力作用，所述金属环临近磁环的端面或圆周面上设有若干凹槽，若干凹槽在金属环圆周方向上呈环形间隔设置，所述磁环与金属环相邻的端面或圆周面上形成有若干磁极，所述凹槽的数量为磁环的磁极数量的约数或倍数，所述若干磁极在磁环圆周方向上呈N极和S极交错布置，所述磁环和金属环的两个环形件中的一个环形件与转子同轴固定，两个环形件中的另一个环形件与机壳或端盖固定。相比使用常规机械阻尼结构的电机而言，本发明的电机在正常运行时效率更高。

Description

一种可快速停机的电机

技术领域

本发明涉及一种电机，具体涉及一种可快速停机的电机。

背景技术

申请号为201910494172.1的中国专利公开了一种可快速停机的电机，通过压缩弹簧等机械结构对转子轴提供阻尼，以在电机断电后进一步降低转子的转速，以实现转子的快速停止转动，以实现电机的快速停机。上述方案存在以下缺陷：①压缩弹簧等机械零部件转动时会产生噪音，且压缩弹簧等零部件会磨损，会产生碎屑粉尘，存在电机零部件卡住、使用寿命缩短的风险；②随着压缩弹簧等零部件的磨损，随着使用时间的增加，阻尼力矩会逐渐下降，难以在电机断电后实现快速停机；③这种机械阻力结构会影响电机的正常使用，电机正常运行过程中会损失机械功率，电机运行效率较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种能实现快速停机，且不影响电机正常使用的一种可快速停机的电机。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种可快速停机的电机，包括机壳、端盖、转子、磁环和金属环，所述金属环由导磁材料制成，所述磁环与金属环相互临近并能相互发生磁力作用，所述金属环临近磁环的端面或圆周面上设有若干凹槽，若干凹槽在金属环圆周方向上呈环形间隔设置，所述磁环与金属环相邻的端面或圆周面上形成有若干磁极，所述凹槽的数量为磁环的磁极数量的约数或倍数，所述若干磁极在磁环圆周方向上呈N极和S极交错布置，所述磁环和金属环的两个环形件中的一个环形件与转子同轴固定，两个环形件中的另一个环形件与机壳或端盖固定。

当电机断电停机时，磁环与金属环相互作用，存在对转子施加的阻尼力矩，以提高转子转动所要力的大小，以增加磁阻力，从而降低转子的转速，以实现电机断电后的快速停机。

相比其它阻尼结构，本发明电机在使用时，即转子快速转动时，金属环与磁环间的阻尼力矩不同时刻正负交替，使转子不停的受到交替出现的拉力和推力，合成力矩基本为零，使得金属环与磁环间磁力作用几乎不对正在使用的电机产生影响，电机在正常运行时效率高。本发明的电机使用效率明显高于使用传统机械阻力结构的电机的使用效率，在同等负载情况下电机温升更低，输出阻尼力矩稳定，可满足长时间稳定工作，本发明电机更适合需要长时间运行的场合

同时，本发明的电机采用磁阻尼结构，在电机运转过程中不存在机械摩擦，因此不会产生噪音，可实现低噪音甚至静音的效果；由于没有机械摩擦，不存在摩擦所产生的粉尘，可有效避免电机卡死或使用寿命缩短的风险。本发明的电机适用于在电机断电后在外力(如重力、机构弹簧里等)作用下仍然需要保持静止的场合，能避免负载下滑或倒溜现象的情况发生。

作为优选，所述金属环的相邻两凹槽间构成有凸台，凸台临近磁环的面为平缓的曲面或平面。凸台靠近磁环的面越平缓，凸台与凹槽交界处的磁力矩的改变会更为显著，能更好地降低电机正常使用时对转子所造成的负面影响，以提高电机正常使用时的效率。

作为优选，所述若干凹槽在金属环圆周方向上呈环形均匀间隔设置；所述凹槽的数量与磁环的磁极数量相同。上述设置以使对转子所施加的阻尼力矩更接近正弦波，以使合出力矩更接近为零，以进一步降低对电机正常使用时所造成的影响，以提高电机正常运行时的效率。

作为优选，所述凹槽呈方形或梯形或半圆形结构；所述凹槽贯穿金属环相对两侧端面或相对两侧圆周面。当凹槽呈方形或梯形或半圆形结构时，在磁力线经过凸点到凹点时，阻尼力矩的下降更为明显，以使阻尼力矩的正负改变更为明显，以使金属环和磁环对转子的吸引力显著下降。当凹槽贯穿相对两侧端面或相对两侧圆周面时，既便于金属环的加工，也便于金属环和磁环的放置对应。

作为优选，所述金属环的相邻两凹槽间构成有凸台，所述凹槽槽距角是凸台槽距角的0.3至3倍。上述设置以使电机停机时，使转子的停转效果更好。

作为优选，所述磁环与金属环相互套设，所述磁环圆周面上形成有所述磁极，所述金属环圆周面上形成有所述凹槽；或所述磁环和金属环沿转子轴向间隔设置，所述磁环端面上形成有所述磁极，所述金属环端面上形成有所述凹槽。磁环位于金属环周向外侧或周向内侧，能使电机轴向长度更短，以使电机能做的更小。磁环位于金属环轴向前侧或轴向后侧，能使电机径向尺寸做的更小。

作为优选，所述金属环轴线偏离磁环轴线。上述设置以提高本发明使用时的磁阻力，以使快速停机的效果更为明显。

作为优选，所述端盖上固定有所述两个环形件中的一个环形件，环形件通过紧固螺钉与端盖固定，所述环形件和端盖均设有至少两个用于配合所述紧固螺钉的固定孔；或所述端盖内侧形成有固定槽，所述环形件固定于所述固定槽内，所述固定槽位于端盖轴承档开口处；所述环形件通过压铸的方式固定于所述固定槽内。金属环或磁环与端盖固定，而不是与机壳固定，能使金属环或磁环的尺寸做的更小，并使金属环和磁环的定位固定更为方便。金属环或磁环固定于端盖上的固定槽内，能避免占用过多电机内部空间，不影响其他电机部件的设置。其中，可以先将金属环或磁环压铸在端盖上，然后进行金属环或磁环的切割加工，再进行轴承的安装，以使本发明电机部件安装更为方便，且体积能做的更小。

作为优选，所述转子的转子轴外固定有连接环，所述两个环形件中的一个环形件固定于连接环端面或圆周面上。上述设置以使转子轴上的环形件内径能做的更小，且转子转动时稳定性更高。且环形件通过连接环与转子轴固定，可使环形件的耗材更少，并使环形件的固定更为稳定。连接环可做成各种形状，环形件可以固定在连接环周向圆周面上，也可以固定于连接环轴向端面上。其中，连接环采用导磁材料制成，以使转子转动时所受到的磁阻力更大，以提高快速停机的效果。

作为优选，所述金属环由若干环形金属片叠装而成，或所述金属环由通过粉末冶金方式烧结而成。金属环由若干金属片冲压叠装而成，能提高金属环的导磁率，能增加阻尼力矩、磁阻力。金属环采用粉末冶金制得，成型更为方便，且成本更低。

本发明电机正常使用时，金属环与磁环间的阻尼力矩不同时刻正负交替，使转子不停的受到交替出现的拉力和推力，合成力矩基本为零，使得金属环与磁环间的磁力作用对正在使用的电机几乎不产生影响，相比使用常规机械阻尼结构的电机而言，本发明的电机在正常运行时效率更高，且在同等负载情况下电机温升更低，输出阻尼力矩稳定，可满足长时间稳定工作，本发明电机更适合需要长时间运行的场合，适用于要求电机在断电后在外力(如重力、机构弹簧力等)作用下仍然保持静止，要求电机转子不出现负载下滑或倒溜现象的场合。本发明的结构为磁阻尼结构，在电机运转过程中不存在机械摩擦，因此不会产生机械噪声，可实现完全低噪音甚至完全静音的效果，提升电机使用体验；同时，不存在因摩擦所产生的粉尘，可有效避免电机卡死或使用寿命缩短的风险。

附图说明

图1为本发明实施例1的一种结构示意图；

图2为实施例1中金属环的一种结构示意图；

图3为本发明实施例2的一种结构示意图；

图4为实施例2中金属环的一种结构示意图；

图5为本发明实施例3的一种结构示意图；

图6为实施例3中金属环的一种结构示意图；

图7为本发明电机使用时的阻尼特性图。

具体实施方式

下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

由图1和图2所示，一种可快速停机的电机，包括机壳1、端盖2、转子、磁环4和金属环5，金属环5由导磁材料制成，磁环4为永磁体，磁环4与金属环5相互临近并能相互发生磁力作用，金属环5临近磁环4的端面或圆周面上设有若干凹槽51，若干凹槽51在金属环圆周方向上呈环形均匀间隔设置，磁环4与金属环5相邻的端面或圆周面上形成有若干磁极，凹槽51的数量与磁环4的磁极数量相同，若干磁极在磁环4圆周方向上呈N极和S极交错布置，磁环4和金属环5的两个环形件中的一个环形件与转子的转子轴3同轴固定，两个环形件中的另一个环形件与机壳1或端盖2固定。

其中，磁环4与金属环5相互套设，磁环4圆周面上形成有所述磁极，金属环5周向内侧的圆周面上形成有所述凹槽51。其中，转子的转子轴3外固定有由导磁材料制成连接环31，磁环4固定于连接环31周向外侧圆周面上，且金属环5和磁环4均转子的转子轴3同轴。金属环5固定于机壳1内并与端盖2固定，金属环5通过紧固螺钉50与端盖2固定，金属环和端盖2均设有两个用于配合紧固螺钉50的固定孔53。

金属环5的相邻两凹槽51间构成有凸台52，凹槽51槽距角是凸台52槽距角的0.3至3倍，凸台52临近磁环4的面为平缓的曲面或平面。凹槽51呈方形，凹槽51贯穿金属环相对两侧端面。其中，金属环5由若干环形金属片冲压叠装而成。

由图7所示，电机正常使用时，金属环与磁环间的阻尼力矩不同时刻正负交替，对转子所施加的阻尼力矩更接近正弦波，使转子不停的受到一个交替出现的拉力和推力，合成力矩基本为零，使得金属环与磁环的配合对正在使用的电机几乎不产生影响。

实施例2

由图3和图4所示，本实施例与实施例1的区别在于：磁环4与金属环5沿转子的轴向间隔设置，磁环4端面上形成有所述磁极，金属环端面上设有贯穿两侧圆周面的凹槽51，磁环4端面与金属环5端面沿转子轴向具有呈环形的重合面。端盖2内侧形成有固定槽，金属环5固定于固定槽内，固定槽位于端盖2的轴承档21开口处，金属环5通过压铸的方式固定于固定槽内。

实施例3

由图5和图6所示，本实施例与实施例1的区别在于：金属环5轴线偏离磁环4轴线。其中，连接环31呈台阶状结构，转子轴3具有用于对连接环31进行限位的台阶凸起30，连接环31紧配在转子轴上，磁环4紧配在连接环31上。端盖2内侧形成有固定槽，金属环5固定于固定槽内，固定槽位于端盖2的轴承档21开口处，金属环5通过压铸的方式固定于固定槽内。

本发明电机正常使用时，金属环与磁环间的阻尼力矩不同时刻正负交替，使转子不停的受到交替出现的拉力和推力，合成力矩基本为零，使得金属环与磁环间的磁力作用对正在使用的电机几乎不产生影响，相比使用常规机械阻尼结构的电机而言，本发明的电机在正常运行时效率高，且在同等负载情况下电机温升更低，输出阻尼力矩稳定，可满足长时间稳定工作，本发明电机更适合需要长时间运行的场合，适用于要求电机在断电后在外力(如重力、机构弹簧力等)作用下仍然保持静止，要求电机转子不出现负载下滑或倒溜现象的场合。

本发明的结构为磁阻尼结构，在电机运转过程中不存在机械摩擦，因此不会产生机械噪声，可实现完全低噪音甚至完全静音的效果，提升电机使用体验；同时，不存在因摩擦所产生的粉尘，可有效避免电机卡死或使用寿命缩短的风险。

Claims (10)

1.一种可快速停机的电机，其特征在于包括机壳、端盖、转子、磁环和金属环，所述金属环由导磁材料制成，所述磁环与金属环相互临近并能相互发生磁力作用，所述金属环临近磁环的端面或圆周面上设有若干凹槽，若干凹槽在金属环圆周方向上呈环形间隔设置，所述磁环与金属环相邻的端面或圆周面上形成有若干磁极，所述凹槽的数量为磁环的磁极数量的约数或倍数，所述若干磁极在磁环圆周方向上呈N极和S极交错布置，所述磁环和金属环的两个环形件中的一个环形件与转子同轴固定，两个环形件中的另一个环形件与机壳或端盖固定。

2.根据权利要求1所述的一种可快速停机的电机，其特征在于所述金属环的相邻两凹槽间构成有凸台，凸台临近磁环的面为平缓的曲面或平面。

3.根据权利要求1所述的一种可快速停机的电机，其特征在于所述若干凹槽在金属环圆周方向上呈环形均匀间隔设置；所述凹槽的数量与磁环的磁极数量相同。

4.根据权利要求1所述的一种可快速停机的电机，其特征在于所述凹槽呈方形或梯形或半圆形结构；所述凹槽贯穿金属环相对两侧端面或相对两侧圆周面。

5.根据权利要求1所述的一种可快速停机的电机，其特征在于所述金属环的相邻两凹槽间构成有凸台，所述凹槽槽距角是凸台槽距角的0.3至3倍。

6.根据权利要求1所述的一种可快速停机的电机，其特征在于所述磁环与金属环相互套设，所述磁环圆周面上形成有所述磁极，所述金属环圆周面上形成有所述凹槽；或所述磁环和金属环沿转子轴向间隔设置，所述磁环端面上形成有所述磁极，所述金属环端面上形成有所述凹槽。

7.根据权利要求1所述的一种可快速停机的电机，其特征在于所述金属环轴线偏离磁环轴线。

8.根据权利要求1所述的一种可快速停机的电机，其特征在于所述端盖上固定有所述两个环形件中的一个环形件，环形件通过紧固螺钉与端盖固定，所述环形件和端盖均设有至少两个用于配合所述紧固螺钉的固定孔；或所述端盖内侧形成有固定槽，所述环形件固定于所述固定槽内，所述固定槽位于端盖轴承档开口处；所述环形件通过压铸的方式固定于所述固定槽内。

9.根据权利要求1所述的一种可快速停机的电机，其特征在于所述转子的转子轴外固定有连接环，所述两个环形件中的一个环形件固定于连接环端面或圆周面上；所述连接环由导磁材料制成。

10.根据权利要求1所述的一种可快速停机的电机，其特征在于所述金属环由若干环形金属片叠装而成，或所述金属环由通过粉末冶金方式烧结而成。

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