CN115149707A - 电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机(100)，其具有噪声阻尼构件(402)和转子(204)，转子(204)在外表面(204AA)上具有狭缝。这种布置有助于降低由定子(205)和转子(204)引起的来自电机(100)的噪声。

Description

电机

技术领域

本主题总体上涉及车辆的电机。更具体地但非排他地，本主题涉及车辆的电机的噪声阻尼。

背景技术

典型地，车辆具有联接到发动机的电机。当发动机运行时，电机从机械能产生电能，用于给电池充电以及使其他电气系统运行。电机主要包括两个构件：定子和转子。转子是旋转部件，而定子是静止部件。转子连接到轴，而定子容纳在曲轴箱中。转子还装配有随转子一起旋转的风扇。转子包含多个磁体，并且定子包含具有狭缝和绕组的叠层。定子中的叠层通常由铁磁材料制成。当电机运行时，转子与轴一起旋转。

附图说明

在所有附图中，相同的数字用于指代相似的特征和部件。

图1示例性地示出了根据一个或多个实施方式的常规电机的横截面视图。

图2示例性地示出了根据一个或多个实施方式的电机的立体图。

图3示例性地示出了根据一个或多个实施方式的转子的立体图。

图4示例性地示出了根据一个或多个实施方式的电机的分解视图。

图5示例性地示出了根据一个或多个实施方式的噪声阻尼构件的立体图。

图6示例性地示出了根据一个或多个实施方式的电机的侧视图。

图7-图10示例性地示出了根据一个或多个实施方式在各种条件下的噪声阻尼的统计数据。

图11示例性地示出了根据一个或多个实施方式的抑制噪声的方法流程图。

具体实施方式

一种车辆的电机(其包括定子和转子)主要由两种材料构成，定子由铁磁材料制成，并且转子具有多个磁体。转子连同轴一起旋转在定子中产生波动磁场，使得电机能够根据需要作为马达或发电机运行。此外，当发电机运行时，转子和定子经历连续的振动。此外，随着技术进步，对电力的需求增加，这需要更大的电机，这意味着更大尺寸的定子和转子。定子中的波动磁场和转子的振动会产生嗡嗡噪声。

常规地认为将定子安装在金属板上以抑制噪声。然而，这样的一种防止定子振动的方法增加了车辆的重量，并且还包括将定子安装在金属板上的复杂性，这增大了发动机在车辆宽度方向上的尺寸。

在常规电机的另一现有技术中，通过在定子的侧面放置护罩(shields)来限制空气流动，从而限制空气分子的振动。然而，这种系统增加了子部件(child parts)的数量，并增加了车辆的总重量。

在常规电机的又一现有技术中，定子装配有压电致动器，以防止由定子上的波动磁场和转子的振动引起的变形。然而，这种方法增加了成本，并且需要额外的电力和控制装置来控制压电材料。

在现有技术中还认为，为了控制来自转子振动的嗡嗡噪声，已经改变了转子的谐振频率。但是，谐振频率的改变仅在运行频率固定的情况下有效。但是车辆的发动机可以在很宽的频率范围内运行。因此，这种改变谐振频率的方法可能并不总是有效。此外，发动机上有各种转子安装机构来防止振动。但是，这种方法涉及复杂的安装机构和高成本。

由于转子具有多个磁体，并且定子由铁磁材料制成，因此在转子与轴一起旋转的过程中，定子经历磁场波动。这个波动磁场在定子上施加磁致伸缩力。磁致伸缩力改变定子的形状和尺寸，即定子经历扭转和弯曲模式，由于这种模式，定子主体变形。扭转和弯曲模式也可以由发动机产生的振动或者定子与转子之间的磁相互作用而产生。扭转和弯曲模式导致定子和其他支撑结构构件中的振动，进而激发附近的空气分子并产生噪声或低音调的嗡嗡声。这种噪声影响车辆的声音质量，并给用户带来不愉快的体验。

此外，由于定子与转子之间的磁相互作用之外的其他原因，来自发动机及其相关联部件的振动被传递到转子，因此垂直于转子轴线的转子外表面变形。变形的外表面激发附近的空气分子，这进一步增加了定子产生的嗡嗡噪声。此外，存在空间有限的挑战，这限制了进行可以有效地减少由定子和转子的变形所产生的嗡嗡噪声的任何配置修改。

因此，需要通过一种系统来有效地减少来自电机的嗡嗡声，该系统简单、易于制造、经济高效、节省空间、重量轻、符合现有系统配置，并且能够有效地克服所有其他挑战以及现有技术的缺点。

本发明的目的是提供一种电机，该电机简单、易于制造、经济、节省空间、重量轻，并且不需要对现有系统配置进行重大改变来减小来自发电机的嗡嗡噪声。所要求保护的主题适用于任何类型的车辆，具有所需的变化并且不脱离本发明的范围。

根据本发明的一方面，所公开的电机包括固定地附接到壳体构件的定子，转子可旋转地附接到轴构件。轴构件由所述壳体构件保持。定子包括多个齿和缠绕在所述多个齿上的一个或多个绕组。转子包括沿所述转子的内周周向布置的多个磁体。多个磁体布置成邻接所述定子的所述多个齿。噪声阻尼构件围绕所述轴周向布置，其中所述噪声阻尼构件夹在所述定子与所述壳体构件之间。

根据本发明的又一方面，电机包括：固定地附接到壳体构件的定子、可旋转地附接到轴构件的转子，所述轴构件由所述壳体构件保持。定子包括多个齿和缠绕在所述多个齿上的一个或多个绕组。转子包括外表面，所述外表面包括外圆柱形构件和内圆柱形构件。多个磁体沿所述转子的所述外圆柱形构件的内周周向布置。多个磁体布置成邻接所述定子的所述多个齿并且所述内圆柱形构件安装在所述轴构件上。外表面包括沿所述外表面径向地布置的一个或多个开口。

根据本发明的又一方面，所述转子的外表面包括径向地设置在所述一个或多个开口之间的一个或多个第一组开口。

根据本发明的另一方面，所述转子的外表面包括径向地设置在所述一个或多个第一组开口之间的一个或多个第二组开口。第二组开口能够安装风扇。

根据本发明的另一方面，所述噪声阻尼构件包括多个开口。

根据本发明的另一方面，所述噪声阻尼构件包括一个或多个突起。

根据本发明的另一方面，所述一个或多个突起能够在所述定子的所述多个齿之间形成的间隙中延伸。

根据本发明的另一方面，所述噪声阻尼构件包括一个或多个阶梯状表面，用于允许延伸出所述一个或多个绕组的线材通过。

根据本发明的又一方面，本文公开的电机包括固定地附接到壳体构件的定子、可旋转地附接到轴构件的转子。轴构件由所述壳体构件保持。定子包括多个齿和缠绕在所述多个齿上的一个或多个绕组。转子包括外表面，所述外表面包括外圆柱形构件和内圆柱形构件，并且多个磁体沿所述转子的所述外圆柱形构件的内周周向布置。所述多个磁体邻近所述定子的所述多个齿布置，并且所述内圆柱形构件安装在所述轴构件上，其中所述外表面包括沿所述外表面径向地布置的一个或多个开口。噪声阻尼构件围绕所述轴周向布置，其中所述噪声阻尼构件夹在所述定子与所述壳体构件之间。

本发明提供了一种电机，其简单、易于制造、经济、节省空间、重量轻，并且不需要对现有系统配置进行重大改变来减小来自发电机的嗡嗡噪声。

参考附图进一步描述本主题。应该注意的是，说明书和附图仅仅说明了本主题的原理。尽管在本文没有明确描述或示出，但是可以设计涵盖了本主题的原理的各种布置。此外，本文记载本主题的原理、方面和示例的所有陈述及其具体示例旨在涵盖其等同内容。

图1示例性地示出了电机的现有总组件的分解立体图，该电机包括与电源(例如电池或发动机)联接的定子(102)和转子(103)。更具体地，定子(102)通过紧固件与发动机的壳体构件(101)附接，而轴构件保持转子(103)。定子(102)具有多个齿，该多个齿还包括缠绕在它们周围的多个绕组。绕组由铁磁材料制成。转子(103)的内周具有布置在它们内部的多个磁体。多个磁体和定子(102)的多个齿彼此邻接。当发动机开始运行时，来自发动机的振动被传递到转子(103)。转子(103)的振动导致垂直于转子(103)的轴线的转子(103)的外表面(204AA)的平面外变形。变形的外表面(204AA)开始振动，这进一步激发了附近的空气分子，由此转子(103)的振动产生持续的嗡嗡声。噪声的幅度与被激发的空气分子的数量成正比。

图2示例性地示出了根据本发明的实施例的电机的分解立体图。本发明公开了电机(200)，其具有两个主要部分，即定子(102)和带有狭缝(201、202、203)的转子(103)。定子(205)具有多个齿，所述多个齿还包括缠绕在它们周围的多个绕组。转子(204)与发动机的轴相附接。转子(204)的外表面(204AA)具有由一个或一个以上开口(201)以及第一组开口(202)和第二组开口(203)构成的多个狭缝(201、202、203)。具有狭缝(201、202、203)的转子(204)在下文中被称为带狭缝的转子(204)。

图3示出了根据本发明的带狭缝的转子(204)的立体图。转子(204)包括外圆柱形构件(301)、内圆柱形构件(302)。外圆柱形构件(301)的内周(304)配置有多个磁体(未示出)，所述多个磁体布置成使得多个磁体和定子(205)的多个齿彼此邻接。内圆柱形构件(302)安装在轴构件上。外表面(204AA)配置有由一个或一个以上开口(201)以及一个或多个第一组开口(202)和一个或多个第二组开口(203)构成的多个狭缝。一个或多个开口(201)沿转子(204)的外表面(204AA)周向地配置。第一组开口(202)周向地设置在一个或多个开口(201)之间，而第二组开口(203)以比第一组开口(202)的径向距离更低的径向距离周向地设置。第二组开口(203)能够保持风扇。通过在转子(204)的外表面(204AA)上设置开口(201)和第一组开口(202)，转子(204)的总表面积减小。更具体地，通过减小转子(204)的表面积，由于振动的总面积减小了，所以由于不局限于定子(205)与转子(204)之间的磁相互作用的各种原因(诸如通过发动机运行和其他相关联部件传递的振动)引起的转子(204)的振动减小了。小的表面积比较大的表面积激发的附近空气分子少。因此，较小表面积的转子(204)将产生比常规转子更少的嗡嗡噪声。通过减小转子(204)的表面积，没有谐振频率改变，因此所述配置可以在所有发动机频率下工作。此外，转子(204)的外表面(204AA)上的狭缝以这样的一种特定图案配置，使得开口(201)和第一组开口(202)允许数量上更多量的空气通过，从而允许保持定子(205)的较低温度。本配置不需要在安装、附加成本或重量方面的任何额外改变来减小由于转子(204)变形引起的嗡嗡噪声。带狭缝的转子提供了机械完整性和产生噪声的较小表面积两个方面的优点。减小外表面(204AA)的表面积的特征不限于开口(201)和第一组开口(202)或第二组开口(203)。

图4示例性地示出了根据本发明的实施例的电机的分解立体图。电机(200)包括定子(205)、具有开口(201)、第一组开口(202)和第二组开口(203)的转子(204)。风扇(401)布置在转子(204)的外表面(204AA)的第二组开口(203)上并且噪声阻尼构件(402)轴向地布置在壳体构件(206)与定子(205)之间。如上所述，在常规电机中，当转子(204)与轴(403)一起旋转时，因为转子(204)包含多个磁体，并且定子(205)的齿由铁磁材料制成，定子(205)由于波动磁场而经受磁致伸缩力。由于磁致伸缩力以及发动机及其相关联部件的振动，定子(205)经历扭转和弯曲模式。这导致定子(205)表面上的变形(这导致定子(205)和其他支撑结构构件的振动)。振动进一步激发附近的空气分子，并产生噪声，并促成由转子(204)振动产生的嗡嗡声。本发明将噪声阻尼构件(402)轴向地夹在定子(205)与壳体构件(206)之间。噪声阻尼构件(402)围绕轴构件(403)周向地布置。噪声阻尼构件(402)在定子(205)的表面上提供恒定的弹性张力，并且当邻接地安装定子(205)时被轻微弹性压缩，从而限制定子(205)由于任何种类的力或振动而变形或振动。更具体地，所述噪声阻尼构件(402)在定子(205)易于发生高振动和变形的地方夹紧定子(205)的外边缘。因此，由定子(205)的振动或变形产生的噪声的振幅显著减小。噪声阻尼构件可以放置在定子(205)与任何固定表面(诸如金属板或曲轴箱)之间。噪声阻尼构件(402)使得其具有可忽略的重量，该重量可以适当地配合在壳体构件(101)和定子(205)的可用空间之间，因此不会对车辆配置和重量增加任何显著变化。此外，所述噪声阻尼构件(402)简单地用现有的用于将定子安装到壳体构件(101)的安装紧固件来夹紧定子(205)，因此不需要任何额外的安装机构，因此不会增加制造成本。本发明不需要增加壳体(101)与定子(205)之间的尺寸或空间。

图5示例性地示出了噪声阻尼构件(402)的立体图。噪声阻尼构件(402)配置有一个或多个周向突起(501)，以及在侧表面上的一个或多个周向阶梯状表面(502)。突起(501)能够在所述定子(205)的多个齿之间形成的间隙中延伸，从而与所述定子(205)的多个齿接合。阶梯状表面(502)允许延伸出定子(205)的齿的绕组的线材通过。噪声阻尼构件(402)还包括多个开口或孔(未示出)。这些开口使得足够量的空气可以通过，以保持发动机的温度。噪声阻尼构件(402)可以由具有耐磨性、比重、抗撕裂性的任何材料制成，诸如橡胶。

图6示例性地示出了根据本发明的实施例的电机(100)组件连同安装构件和驱动轴构件(例如曲轴)的侧切剖面视图。噪声阻尼构件(402)的如图5所示的阶梯状表面(502)允许线材(601)从定子(205)的齿横向通过并布线。安装在转子(204)的顶部的风扇(401)、具有开口(201)和第一组开口(202)的转子(204)以及具有开口、突起(501)和阶梯状表面(502)的噪声阻尼构件(402)一起有助于显著减小嗡嗡噪声，并且还有助于降低发动机的温度。

图7-图8示出了电机(100)在加速和减速条件下的多种情况的测试结果的统计。统计结果根据噪声(dB)和发动机每分钟转速(RPM)制作。从图7中可以看出，在加速条件下，当实施本发明提出的所有改进的组合(即在电机(100)中一起配置噪声阻尼构件(402)和具有狭缝的转子(204))时，噪声水平的降低最高。而当仅具有风扇(401)的转子(204)组装在电机(100)中时，噪声降低最小。

从图8中可以看出，在减速条件下，当本发明提出的所有改进的组合(即噪声阻尼构件(402)和具有狭缝的转子(204))一起配置在电机(100)中时，噪声被最大程度地降低。

图9-图10分别示出了加速条件和减速条件下噪声水平的图形差异。从图9推断，在车辆加速时，在常规配置中，噪声水平最高(901)。在风扇和具有狭缝构造的转子(204)中，噪声水平是中等的(902)，而当噪声阻尼构件(402)和具有风扇(401)的转子(204)配置在电机(100)中时，噪声水平最小(903)。类似地，从图10可以推断出，在车辆处于减速状态时，噪声水平最高(901)。在风扇(401)和具有狭缝配置的转子(204)中，噪声水平是中等的(902)，而当噪声阻尼构件(402)和具有风扇(401)的转子(204)配置在电机(100)中时，噪声水平是最小的(903)。

图11示出了减小来自电机(100)的噪声的方法的流程图。当发动机开始运行时，如果噪声来自电机(100)，那么根据本发明示出的方法显著地减少了噪声。该方法涉及以下步骤(1101-1105)：在转子(204)的外表面(204AA)上形成多个开口(201)；在转子(204)的外表面(204AA)上形成第一组开口(202)；以及在外表面(204AA)上形成第二组开口(203)。为了最大程度减小噪声，噪声阻尼构件(402)被引入在定子(205)与固定表面(1105)(例如壳体构件(101))之间。

在不脱离本发明的范围的情况下，许多其他的改进和修改可以并入本文。

附图标记列表

100：电机

101：根据现有技术的壳体构件

102：根据现有技术的定子

103：根据现有技术的转子

104：外表面

200：根据本发明的电机

201：开口

202：第一组开口

203：第二组开口

204：根据本发明的转子

204AA：转子的外表面

205：根据本发明的定子

206：根据本发明的壳体构件

301：外圆柱形构件

302：内圆柱形构件

303：内周

401：风扇

402：噪声阻尼构件

403：轴构件

501：突起

502：阶梯状表面

601：线材

901-903：图表的线

1101-1105-方法流程图。

Claims (12)

1.一种电机(100)，所述电机(100)包括：固定地附接到壳体构件(101)的定子(205)、能够旋转地附接到轴构件(403)的转子(204)以及围绕所述轴构件(403)周向地布置的噪声阻尼构件(402)，所述轴构件(403)由所述壳体构件(101)保持，所述定子(205)包括多个齿和缠绕在所述多个齿上的一个或多个绕组，所述转子(204)包括沿所述转子(204)的内周(303)周向地布置的多个磁体，所述多个磁体布置成邻接所述定子(205)的所述多个齿，其中所述噪声阻尼构件(402)夹在所述定子(205)与所述壳体构件(101)之间。

2.一种电机(100)，所述电机(100)包括：固定地附接到壳体构件(101)的定子(205)、能够旋转地附接到轴构件(403)的转子(204)以及多个磁体，所述轴构件(403)由所述壳体构件(101)保持，所述定子(205)包括多个齿和缠绕在所述多个齿上的一个或多个绕组，所述转子(204)包括外表面(204AA)，所述外表面(204AA)包括外圆柱形构件(301)和内圆柱形构件(302)，所述多个磁体沿所述转子(204)的所述外圆柱形构件(301)的内周(303)周向地布置，所述多个磁体布置成邻接所述定子(205)的所述多个齿，并且所述内圆柱形构件(302)安装在所述轴构件(403)上，其中所述外表面(204AA)包括沿所述外表面(204AA)周向地布置的一个或多个开口(201)。

3.根据权利要求2所述的电机(100)，其中所述转子(204)的所述外表面(204AA)包括周向地设置在所述一个或多个开口(201)之间的一个或多个第一组开口(202)。

4.根据权利要求2所述的电机(100)，其中所述转子(204)的所述外表面(204AA)包括一个或多个第二组开口(203)，所述一个或多个第二组开口(203)以比所述一个或多个第一组开口(202)的径向距离更低的径向距离周向地设置，其中所述第二组开口(203)能够安装风扇(401)。

5.根据权利要求1所述的电机(100)，其中所述噪声阻尼构件(402)包括多个开口。

6.根据权利要求1所述的电机(100)，其中所述噪声阻尼构件(402)为弹性构件。

7.根据权利要求1所述的电机(100)，其中所述噪声阻尼构件(402)包括一个或多个突起(501)。

8.根据权利要求1或7所述的电机(100)，其中所述一个或多个突起能够在形成于所述定子(205)的所述多个齿之间的间隙中延伸。

9.根据权利要求1所述的电机(100)，其中所述噪声阻尼构件(402)包括一个或多个阶梯状表面(502)，用于允许延伸出所述一个或多个绕组的线材(601)的横向布线。

10.一种电机(100)，所述电机(100)包括：固定地附接到壳体构件(101)的定子(205)、能够旋转地附接到轴构件(403)的转子(204)、多个磁体以及围绕所述轴构件(403)周向地布置的噪声阻尼构件(402)，所述轴构件(403)由所述壳体构件(101)保持，所述定子(205)包括多个齿和缠绕在所述多个齿上的一个或多个绕组，所述转子(204)包括外表面(204AA)，所述外表面(204AA)包括外圆柱形构件(301)和内圆柱形构件(302)，所述多个磁体沿所述转子(204)的所述外圆柱形构件(301)的内周(303)周向地布置，所述多个磁体布置成邻接所述定子(205)的所述多个齿，并且所述内圆柱形构件(302)安装在所述轴构件(403)上，其中所述外表面(204AA)包括沿所述外表面(204AA)周向地布置的一个或多个开口(201)，其中所述噪声阻尼构件(402)弹性地夹装在所述定子(205)与所述壳体构件(101)之间。

11.一种噪声阻尼构件(402)，所述噪声阻尼构件(402)包括：

能够与定子(205)的齿的间隙接合的一个或多个突起(501)；

以及一个或多个阶梯状表面(502)，用于允许延伸出所述定子(205)的齿的一个或多个绕组的线材(601)的布线。

12.一种在电机(100)中抑制噪声的方法，所述方法包括以下步骤：

在转子(204)上形成多个开口(201)；

在所述转子(204)上形成第一组开口(202)；

在所述转子(204)上形成第二组开口(203)；以及

将噪声阻尼构件(402)布置在定子(205)与任何固定表面之间。

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