CN112953095B - 一种磁力耦合低振动电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁力耦合低振动电机，由常规径向磁路结构的一台电机，在其外部再增加一套外轴承、外端盖和外机座，原电机的机座外圆与外机座内圆处设置磁力耦合结构，用于将原电机定子产生的扭矩，以非接触的方式传递到外机座，而原电机定子通过转子、外轴承、外端盖固定于外机座，最终外机座设置电机底脚；本发明实现了电机扭矩传递与重力支撑的结构解耦，原电机扭矩通过磁力耦合装置以非接触方式传递到外机座，其他结构件不承担扭矩，而原电机定子上产生的电磁振动需经过内外两套端盖、轴承及转子才传递到到外机座及底脚，大大增加了振动传递路径长度且使之衰减，并为进一步在路径上采取减隔振措施提供了自由度。

Description

一种磁力耦合低振动电机

技术领域

本发明属于电机技术领域，尤其涉及一种磁力耦合低振动电机。

背景技术

目前对于外定子径向磁通交流电机，一般在机座外侧布置底脚，而机座内侧布置电机定子铁心。定子铁心承受电机转矩且是电机电磁振动源，为了传递大扭矩，一般定子铁心与机座刚性连接（如焊接、热套等），这样定子铁心与机座之间在传递扭矩时，也将定子铁心电磁振动直接传输到机座，此时认为电机定子的扭矩传递与振动输出路径相同，二者是耦合的。

为了降低电机底脚输出的振动，在机座伸出底脚的前提下，一般在定子铁心与机座之间设置减振结构，减振结构主要有两种型式。第一种减振型式为在定子铁心与机座之间设置金属弹性连接结构，此结构利用低频隔振原理，降低定子铁心向机座传输的振动。第一种减振型式为在定子铁心与机座之间设置具有阻尼效应的非金属连接结构如聚氨酯或橡胶，此结构利用低频隔振和阻尼减振原理，降低定子铁心向机座传输的振动。以上两种减振措施，其减振结构都同时需要传递扭矩，受材料强度限制，减振结构不可能具有很低的隔振频率，容易引起电机低频振动恶化，且两种减振结构还是存在定子铁心与机座的物理连接，所以减隔振效果有限。如果减振结构使定子铁心振动变大，将使电机定转子偏心，可能进一步恶化电机性能。

发明内容

本发明针对现有减振结构由于需要承担扭矩传递，造成减振效果差，且容易发生低频振动恶化的不足，提出了一种磁力耦合低振动电机，实现了电机扭矩传递与振动输出路径的结构解耦，大大增加了振动传递路径长度，为进一步在路径上采取减隔振措施提供了自由度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种磁力耦合低振动电机，包括转子组件、定子组件和设置有电机底脚与基础连接的外机座，所述定子组件的内驱动端端盖和内非驱动端端盖分别通过内驱动端轴承和内非驱动端轴承与转子组件连接，所述外机座的外驱动端端盖和外非驱动端端盖分别通过外驱动端轴承和外非驱动端轴承与转子组件连接，还包括设置在外机座和定子组件之间、以磁力耦合的非接触方式将定子组件产生的转矩传递到外机座的磁力耦合装置，通过定子组件、两侧的内驱动端端盖和内非驱动端端盖、两侧的内驱动端轴承和内非驱动端轴承、转子组件、两侧的外驱动端轴承和外非驱动端轴承、两侧的外驱动端端盖和外非驱动端端盖以及外机座构成的振动路径传递电磁振动，实现了扭矩传递与重力支撑的结构解耦，大幅增加了定子组件上产生的电磁振动向电机底脚传输的路径长度，所述的磁力耦合装置由外侧磁体压块、外侧磁体和内侧磁体压块、内侧磁体组成。

所述的一种磁力耦合低振动电机，其外驱动端轴承和外非驱动端轴承、内驱动端轴承和内非驱动端轴承均为滑动轴承，其中内驱动端轴承和内非驱动端轴承的轴颈大于外驱动端轴承和外非驱动端轴承。

进一步，所述的外驱动端轴承和外非驱动端轴承、内驱动端轴承和内非驱动端轴承的轴承座沿轴向分为两瓣，且轴瓦为整体式结构。

更进一步，所述的磁力耦合装置是内侧磁体和外侧磁体沿极性方向串联叠加或沿周向/轴向成对交替出现的双边励磁永磁耦合结构。

更进一步，所述的磁力耦合装置是一侧为交替极性永磁磁极，另外一侧为凸极结构永磁磁极的单边励磁永磁耦合结构。

所述的一种磁力耦合低振动电机，其内侧磁体和外侧磁体的永磁磁极采用径向表贴式结构，通过非导磁楔形压块采用鸽尾方式固定在各自机座的内圆或外圆。

所述的一种磁力耦合低振动电机，其外机座为导磁材料的圆筒形结构。

所述的一种磁力耦合低振动电机，其电机底脚焊接在外机座外侧。

本发明的有益效果是：

本发明通过在常规电机外侧，再设置一套由外轴承、外端盖、外机座组成的外围结构，外机座伸出底脚，电机原内机座与外机座间设置磁力耦合装置，以非接触方式将电机定子铁心处产生的转矩传递给外机座，原电机所有重量由转轴承担，转轴架在外轴承、外端盖上，最终安装在外机组上。

电机转矩直接通过磁力耦合装置由内机座传递给外机座，由于二者物理上是非接触的，所以电机定子产生的电磁振动不会由此路径传递出去；而电机以接触方式固定于外机座上，经过了内机座、内端盖、内轴承、外轴承、外端盖、外机座等多个部件环节，大幅度增加了定子铁心振动通过物理接触方式向外传递的路径长度，路径变长且接触环节增多，本身就可以减少振动，还可以通过改变其路径上部件的材料或设置减振结构进一步降低振动。支撑环节不再承担转矩输出仅起重力支撑作用，为减隔振设计提供了更大自由度。

本发明的应用对象为对电机底脚向基础输出振动要求苛刻的场合，如舰船推进电机。

附图说明

图1为本发明实施例电机结构的轴向剖视图；

图2为本发明双边励磁磁力耦合装置的剖视图；

图3为本发明第实施例电机结构的径向剖视图。

各附图标记为：1—转子组件，2—外驱动端轴承，3—外驱动端端盖，4—内驱动端轴承，5—内驱动端端盖，6—定子组件，7—外机座，8—磁力耦合装置，9—内非驱动端端盖，10—内非驱动端轴承，11—外非驱动端端盖，12—外非驱动端轴承，8.1—外侧磁体压块，8.2—外侧磁体，8.3—内侧磁体压块，8.4—内侧磁体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1、图2、图3所示是本发明的基于一台永磁电机基础上、并采用双边励磁磁力耦合结构的一个基本实施例：包括转子组件1、定子组件6和设置有电机底脚与基础连接的外机座7，所述定子组件6的内驱动端端盖5和内非驱动端端盖9分别通过内驱动端轴承4和内非驱动端轴承10与转子组件1连接，所述外机座7的外驱动端端盖3和外非驱动端端盖11分别通过外驱动端轴承2和外非驱动端轴承12与转子组件1连接，还包括设置在外机座7和定子组件6之间、以磁力耦合的非接触方式将定子组件6产生的转矩传递到外机座7的磁力耦合装置8，通过定子组件6、两侧的内驱动端端盖5和内非驱动端端盖9、两侧的内驱动端轴承4和内非驱动端轴承10、转子组件1、两侧的外驱动端轴承2和外非驱动端轴承12、两侧的外驱动端端盖3和外非驱动端端盖11以及外机座7构成的振动路径传递电磁振动，以非接触方式将定子组件6铁心处产生的转矩传递给外机座7的电机底脚，实现了扭矩传递与重力支撑的结构解耦，大幅增加了定子组件6上产生的电磁振动向电机底脚传输的路径长度，所述的磁力耦合装置8由外侧磁体压块8.1、外侧磁体8.2和内侧磁体压块8.3、内侧磁体8.4组成。

本实施例相较现有永磁电机基本结构形式没有变化，只是内机座不再伸出底脚，且内机座需采用导磁材料的圆筒形结构。外机座7一般亦采用导磁材料的圆筒形结构，外机座7外侧焊接电机底脚。

该结构在加载扭矩时电机定子组件6与外机座7沿圆周发生静态扭转变形，当扭矩发生波动时，电机定子组件6与外机座7亦产生沿圆周的相对扭转振动，从而起到切向振动隔振作用。在气隙磁场一定的前提下可通过增加极数增加传递扭矩最大值，同时也增加了切向刚度。

本专利的磁力耦合装置8一般采用永磁式，可以双边励磁，也可单边励磁：双边励磁永磁耦合结构时，内外永磁体极性应串联叠加，沿周向成对交替出现，此时内外永磁体极性应串联叠加，沿轴向成对交替出现；单边励磁永磁耦合结构时，一侧为交替极性的永磁磁极，另外一侧为具有凸极效应的导磁结构件，此时另外一边为凸极结构。

本实施例的磁力耦合装置8采用双边励磁结构，永磁磁极采用径向表贴式结构，采用非导磁楔形压块固定。非导磁楔形压块采用鸽尾方式固定在各自机座的内圆或外圆，内外机座需要加工出相应的鸽尾槽。当楔形压块宽度足够时，亦可采用螺栓固定。

本实施例采用了滑动轴承，为了实现总装，内侧轴承的轴颈要大于外侧轴承轴颈，确保轴承可以依次从沿轴向套入。所有轴承的轴承座沿轴向分为了两瓣，而轴瓦是一个整体，轴承考虑了调心结构。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种磁力耦合低振动电机，包括转子组件（1）、定子组件（6）和设置有电机底脚的外机座（7），所述定子组件（6）的内驱动端端盖（5）和内非驱动端端盖（9）分别通过内驱动端轴承（4）和内非驱动端轴承（10）与转子组件（1）连接，所述外机座（7）的外驱动端端盖（3）和外非驱动端端盖（11）分别通过外驱动端轴承（2）和外非驱动端轴承（12）与转子组件（1）连接，其特征在于：外机座（7）为导磁材料的圆筒形结构，电机底脚焊接在外机座（7）外侧，还包括设置在外机座（7）和定子组件（6）之间的磁力耦合装置（8），通过磁力耦合装置（8）将定子组件（6）铁心处产生的转矩传递给外机座（7）的电机底脚，通过定子组件（6）、内驱动端端盖（5）和内非驱动端端盖（9）、内驱动端轴承（4）和内非驱动端轴承（10）、转子组件（1）、外驱动端轴承（2）和外非驱动端轴承（12）、外驱动端端盖（3）和外非驱动端端盖（11）以及外机座（7）构成的传递路径，定子组件（6）铁心处产生的振动传递到电机底脚，所述的外驱动端轴承（2）和外非驱动端轴承（12）、内驱动端轴承（4）和内非驱动端轴承（10）均为滑动轴承，其中内驱动端轴承（4）和内非驱动端轴承（10）的轴颈大于外驱动端轴承（2）和外非驱动端轴承（12），所述的外驱动端轴承（2）和外非驱动端轴承（12）、内驱动端轴承（4）和内非驱动端轴承（10）的轴承座沿轴向分为两瓣，且轴瓦为整体式结构；所述的磁力耦合装置（8）由外侧磁体压块（8.1）、外侧磁体（8.2）和内侧磁体压块（8.3）、内侧磁体（8.4）组成，所述内侧磁体（8.4）和外侧磁体（8.2）的永磁磁极采用径向表贴式结构，通过非导磁楔形压块采用鸽尾方式固定在各自机座的内圆或外圆，内侧磁体（8.4）和外侧磁体（8.2）沿极性方向串联叠加或沿周向/轴向成对交替出现，或者一侧为交替极性永磁磁极，一侧为凸极结构永磁磁极。

Images