專利名稱：一種微型永磁直流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種直流電動(dòng)機(jī)，尤其涉及一種微型永磁直流電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
微型永磁直流電動(dòng)機(jī)在使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)子不平衡使得軸對軸承擊振而產(chǎn)生噪音與震動(dòng)的現(xiàn)象，目前常規(guī)的解決方法是1.借助于動(dòng)平衡測試儀器，通過加重或減重的方法提高轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度，以盡可能提高電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)子在磁場中高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持平衡狀態(tài)，減少震動(dòng)，降低噪音。
2.生產(chǎn)對磁極的選用或制備時(shí)，提高不同磁極磁場的磁力大小、尺寸的一致性，以盡可能提高電機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)子在磁場中高速旋轉(zhuǎn)時(shí)保持平衡狀態(tài)，減少震動(dòng)，降低噪音。
3.減小軸與軸承的配合間隙，使軸與軸承的配合間隙很小且保持在某一很小的變動(dòng)范圍內(nèi)，用以減小電機(jī)的震動(dòng)和噪音。
但上述解決方法存在著以下缺陷1.由于動(dòng)平衡測量儀器的精度總是存在一定的誤差，以及轉(zhuǎn)子批量生產(chǎn)制造過程中的生產(chǎn)率要求等因素，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)絕大部分的轉(zhuǎn)子不可能做到絕對的平衡。當(dāng)存在一定不平衡量的轉(zhuǎn)子裝成電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子將總會(huì)由于動(dòng)不平衡而產(chǎn)生一個(gè)離心力，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在這個(gè)離心力的作用下將不能保持在理論的旋轉(zhuǎn)軸心上，實(shí)際的旋轉(zhuǎn)軸心將偏離/大于理論旋轉(zhuǎn)軸心，導(dǎo)致電機(jī)震動(dòng)并由此產(chǎn)生噪音。而且，當(dāng)電機(jī)相對磁極磁力大小一致性越好時(shí)，產(chǎn)生的噪音和震動(dòng)就會(huì)越大。電機(jī)轉(zhuǎn)速越高時(shí)產(chǎn)生的離心力越大，電機(jī)噪音和震動(dòng)也將隨著增大。并且電機(jī)噪音和震動(dòng)將隨電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增長而不斷增大。
2.由于要提高轉(zhuǎn)子的動(dòng)平衡精度和磁極磁力大小的一致性，這必然將導(dǎo)致生產(chǎn)效率的降低，同時(shí)會(huì)增加很大的生產(chǎn)成本(因?yàn)槲⑿陀来胖绷麟妱?dòng)機(jī)行業(yè)一般都是大批大量生產(chǎn))。而最終無論如何都不可能做到絕對的動(dòng)平衡。
3.減小軸與軸承配合間隙的方法雖然也能解決電機(jī)震動(dòng)和噪音問題。但是由于電機(jī)是一個(gè)多零部件的裝配體，各相關(guān)零部件存在著軸徑與軸承孔徑的加工精度與公差要求，過小的孔軸配合會(huì)導(dǎo)致電機(jī)無法裝配或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)軸發(fā)生抱死，而且大批大量生產(chǎn)不可能進(jìn)行選配。當(dāng)軸與軸承的配合間隙要求太高時(shí)，必然會(huì)導(dǎo)致電機(jī)零部件生產(chǎn)、電機(jī)裝配難度加大，生產(chǎn)效率降低，從而直接導(dǎo)致電機(jī)生產(chǎn)成本的大幅度增高。因此，軸與軸承的配合也不可能無限制的減小其配合間隙的要求。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種能夠穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的平衡性，降低噪音與震動(dòng)，同時(shí)又能夠降低部件加工及裝配難度，提高生產(chǎn)效率的微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型提供的一種微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，包括殼體、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸和軸承；所述殼體內(nèi)壁上對稱設(shè)有兩個(gè)磁極，這兩個(gè)磁極分別為N、S磁極且磁力大小具有偏差，從而產(chǎn)生磁拉力；所述轉(zhuǎn)子與兩個(gè)磁極之間具有間隙。由于兩個(gè)N、S磁極磁力大小具有偏差，因此在殼體內(nèi)產(chǎn)生不平衡磁場。轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該不平衡磁場會(huì)對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁拉力。而轉(zhuǎn)子與兩個(gè)磁極之間具有間隙，轉(zhuǎn)子在磁拉力的吸附作用下能夠向磁力較大一邊的磁極偏移，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)子的平衡性，從而減小了軸對軸承的擊振作用，最終達(dá)到減小電機(jī)震動(dòng)與噪音的目的。由于微型永磁直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一般質(zhì)量都較小，而且一般都通過動(dòng)平衡測試，不平衡量也很小。雖然電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子由于不平衡產(chǎn)生的離心力及離心力矩，將對電機(jī)軸承產(chǎn)生周期性的擊振力作用，這會(huì)導(dǎo)致微型永磁直流電動(dòng)機(jī)震動(dòng)和噪音。但是，其離心力及離心力矩并不大，在設(shè)計(jì)/選擇時(shí)只要使兩個(gè)磁極對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁拉力差值保持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)即可最大限度的消除由于轉(zhuǎn)子不平衡產(chǎn)生的離心力及離心力矩對軸承周期性的擊振動(dòng)力而導(dǎo)致的噪音和震動(dòng)。
磁極可以按照下列不平衡受力公式進(jìn)行設(shè)計(jì)選擇(離心力F＝mrω2)≤(兩片相對磁極對轉(zhuǎn)子的吸引力之差)(轉(zhuǎn)子重量Mg)≤ц×(兩片相對磁極對轉(zhuǎn)子的吸引力之差)m——微電機(jī)轉(zhuǎn)子不平衡質(zhì)量(g)r——不平衡質(zhì)量偏移的半徑(cm)ω——轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度(rad/s)M——轉(zhuǎn)子質(zhì)量ц——與轉(zhuǎn)子質(zhì)量、轉(zhuǎn)子長度直徑比、轉(zhuǎn)速及磁隙等有關(guān)的系數(shù)(一般取0.6～2)本實(shí)用新型具體可采用以下措施在殼體內(nèi)產(chǎn)生不平衡磁場所述兩個(gè)磁極的磁場強(qiáng)度具有偏差，可以是N磁極具有強(qiáng)磁場強(qiáng)度，S磁極具有弱磁場強(qiáng)度，也可以是N磁極具有弱磁場強(qiáng)度，S磁極具有強(qiáng)磁場強(qiáng)度?；蛘?，所述兩個(gè)磁極的厚度具有偏差，使兩個(gè)磁極與轉(zhuǎn)子的距離不同而對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁拉力，可以是N磁極的厚度大，S磁極的厚度??；也可以是N磁極的厚度小，S磁極的厚度大。
本實(shí)用新型具有以下有益效果1、降低了微型永磁直流電動(dòng)機(jī)噪音和震動(dòng)，減少了由此而導(dǎo)致的部件的報(bào)廢。
2、提高了微型永磁直流電動(dòng)機(jī)噪音的一致性和穩(wěn)定性。而且空載轉(zhuǎn)速和負(fù)載轉(zhuǎn)速均得到提高。
3、微型永磁直流電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)，可用較大的孔軸配合間隙和較大配合間隙范圍，降低對零部件精度、生產(chǎn)設(shè)備精度與電機(jī)裝配精度要求，便于生產(chǎn)裝配與微型永磁直流電動(dòng)機(jī)空載電流的調(diào)整，節(jié)省生產(chǎn)工時(shí)，提高生產(chǎn)效率。
4、減少了由于為防止微型永磁直流電動(dòng)機(jī)震動(dòng)而采用過緊的孔軸配合導(dǎo)致的裝配困難，以及由此導(dǎo)致電機(jī)報(bào)廢、返工與孔軸配合過緊而導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)。
5、減少了由于為防止微型永磁直流電動(dòng)機(jī)震動(dòng)而過度提高對轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡精度，磁極磁拉力、磁極性能、尺寸一致性等的依賴，以及由此產(chǎn)生的工時(shí)浪費(fèi)與成本增加。


下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例之一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A視圖；圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例之二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的B-B視圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一圖1和圖2所示為本實(shí)用新型的實(shí)施例之一，包括殼體1、轉(zhuǎn)子2(包括轉(zhuǎn)軸3)和軸承4。殼體1內(nèi)壁上對稱設(shè)有兩個(gè)磁極5和5′，其中磁極5為N磁極且具有強(qiáng)磁場強(qiáng)度，磁極5′為S磁極且具有弱磁場強(qiáng)度(或者相反，即磁極5具有弱磁場強(qiáng)度，磁極5′具有強(qiáng)磁場強(qiáng)度)。轉(zhuǎn)子2與兩個(gè)磁極5和5′之間具有間隙。
由于兩個(gè)磁極5和5′磁力大小具有偏差，因此在殼體1內(nèi)兩個(gè)磁極對轉(zhuǎn)子2產(chǎn)生的磁拉力是不一致的。轉(zhuǎn)子2運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子2在磁拉力的吸附作用下能夠向磁力較大一邊的磁極5偏移，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)子2的平衡性，從而減小了軸3對軸承4的擊振作用，最終達(dá)到減小電機(jī)震動(dòng)與噪音的目的。
采用本實(shí)施例的改進(jìn)裝配的電機(jī)(其中磁極5的中心磁性為95±4mT，磁極5′的中心磁性為105±4mT)與原裝配的電機(jī)相比，其噪音、空載轉(zhuǎn)速、負(fù)載轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)扭矩的比較結(jié)果分別見表1、表2、表3和表4。
表1噪音比較結(jié)果表

噪音≤41dBA表2空載轉(zhuǎn)速比較結(jié)果表

空載轉(zhuǎn)速3950-4550RPM表3負(fù)載轉(zhuǎn)速比較結(jié)果表

負(fù)載轉(zhuǎn)速2469-3109RPM表4堵轉(zhuǎn)扭矩比較結(jié)果表


堵轉(zhuǎn)扭矩78.4-93.1mN·m結(jié)論1、本實(shí)施例改進(jìn)裝配電機(jī)對電機(jī)噪音有改善。噪音值較現(xiàn)有裝配電機(jī)噪音值低1-1.5dBA，正反各1分鐘噪音測試中電機(jī)噪音一致性及穩(wěn)定性較好。
2、本實(shí)施例改進(jìn)裝配電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速比現(xiàn)有裝配電機(jī)空載轉(zhuǎn)速提高150轉(zhuǎn)/分左右，負(fù)載轉(zhuǎn)速高于現(xiàn)有裝配電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)速180轉(zhuǎn)/分，堵轉(zhuǎn)扭矩基本一致。
實(shí)施例二圖3和圖4所示為本實(shí)用新型的實(shí)施例之二，與實(shí)施例不同之處在于兩個(gè)磁極5和5′的厚度具有偏差，其中磁極5的厚度較大，磁極5′的厚度較小，(或者相反，即磁極5厚度較小，磁極5′厚度較大)。這樣兩個(gè)磁極5和5′內(nèi)表面與轉(zhuǎn)子2的軸心距離不同，磁極5與轉(zhuǎn)子2之間的距離d小，磁極5′與轉(zhuǎn)子2之間的距離d′大(或者相反，即磁極5與轉(zhuǎn)子2之間的距離d大，磁極5′與轉(zhuǎn)子2之間的距離d′小)，從而對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡磁拉力，距離小的一邊吸力大，距離大的一邊吸力小，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)子被吸附在距離小一面。
采用本實(shí)施例的改進(jìn)裝配的電機(jī)(其中d＝R12.5mm，d′＝R12.1mm)與原裝配的電機(jī)相比，其噪音、空載轉(zhuǎn)速、負(fù)載轉(zhuǎn)速和堵轉(zhuǎn)扭矩的比較結(jié)果分別見表5、表6、表7和表8。
表5噪音比較結(jié)果表

噪音≤41dBA表6空載轉(zhuǎn)速比較結(jié)果表

空載轉(zhuǎn)速3950-4550RPM表7負(fù)載轉(zhuǎn)速比較結(jié)果表

負(fù)載轉(zhuǎn)速2469-3109RPM表8堵轉(zhuǎn)扭矩比較結(jié)果表

堵轉(zhuǎn)扭矩78.4-93.1mN·m結(jié)論1、本實(shí)施例改進(jìn)裝配電機(jī)對電機(jī)噪音有改善。噪音值較現(xiàn)有裝配電機(jī)噪音值低1-1.5dBA，正反各1分鐘噪音測試中電機(jī)噪音一致性及穩(wěn)定性較好。
2、本實(shí)施例改進(jìn)裝配電機(jī)的空載轉(zhuǎn)速比現(xiàn)有裝配電機(jī)空載轉(zhuǎn)速提高120轉(zhuǎn)/分左右，負(fù)載轉(zhuǎn)速高于現(xiàn)有裝配電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)速190轉(zhuǎn)/分，堵轉(zhuǎn)扭矩基本一致。
此外，采用本實(shí)用新型實(shí)施例的改進(jìn)裝配電機(jī)與原有裝配電機(jī)在同等條件(測試環(huán)境本底噪音小于30dBA，測試距離45.72cm)下進(jìn)行噪音對比檢測，保持電機(jī)正反兩個(gè)方向各運(yùn)轉(zhuǎn)2分鐘，每隔時(shí)10秒記錄一次噪音數(shù)值，比較測試其噪音大小及變化情況，其結(jié)果見表9。
表9噪音大小及隨時(shí)間變化情況


表9結(jié)果顯示現(xiàn)有裝配電機(jī)噪音不穩(wěn)定，隨時(shí)間不斷上升。本實(shí)用新型改進(jìn)裝配電機(jī)噪音穩(wěn)定，不隨時(shí)間上升。
權(quán)利要求1.一種微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，包括殼體、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸和軸承，其特征在于所述殼體內(nèi)壁上對稱設(shè)有兩個(gè)磁極，這兩個(gè)磁極分別為N、S磁極且磁力大小具有偏差，從而產(chǎn)生磁拉力；所述轉(zhuǎn)子與兩個(gè)磁極之間具有間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述兩個(gè)磁極的磁場強(qiáng)度具有偏差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述N磁極具有強(qiáng)磁場強(qiáng)度，S磁極具有弱磁場強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述N磁極具有弱磁場強(qiáng)度，S磁極具有強(qiáng)磁場強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述兩個(gè)磁極的厚度具有偏差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述N磁極的厚度大，S磁極的厚度小。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述N磁極的厚度小，S磁極的厚度大。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種微型永磁直流電動(dòng)機(jī)，包括殼體、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸和軸承；所述殼體內(nèi)壁上對稱設(shè)有兩個(gè)磁極，這兩個(gè)磁極分別為N、S磁極且磁力大小具有偏差，從而產(chǎn)生磁拉力；所述轉(zhuǎn)子與兩個(gè)磁極之間具有間隙。由于兩個(gè)N、S磁極磁力大小具有偏差，因此在殼體內(nèi)產(chǎn)生不平衡磁場。轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，該不平衡磁場會(huì)對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁拉力。而轉(zhuǎn)子與兩個(gè)磁極之間具有間隙，轉(zhuǎn)子在磁拉力的吸附作用下能夠向磁力較大一邊的磁極偏移，增強(qiáng)了轉(zhuǎn)子的平衡性，從而減小了軸對軸承的擊振作用，最終達(dá)到減小電機(jī)震動(dòng)與噪音的目的。本實(shí)用新型能夠穩(wěn)定轉(zhuǎn)子的平衡性，降低噪音與震動(dòng)，同時(shí)又能夠降低部件加工及裝配難度，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號H02K23/02GK2785241SQ200520053408
公開日2006年5月31日 申請日期2005年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月4日
發(fā)明者王文光, 龍翔, 田力 申請人:廣東肇慶愛龍威機(jī)電有限公司