[发明专利]一种低电磁振动的有刷直流电机

说明书

本发明提供一种低电磁振动的有刷直流电机，包括定子基座、定子铁心、定子磁极、阻尼环、转子铁心、转子绕组、转轴、轴承、换向器和碳刷；所述定子铁心固定在定子基座上，所述定子铁心是电机磁路的一部分，所述的定子磁极固定在所述定子铁心内，所述的阻尼环固定在定子磁极内表面，所述绕组呈一定规律绕制在所述转子铁心上，所述转子铁心固定在所述转子轴上，所述转子轴带动所述转子铁心绕轴旋转，转子绕组通过所述的换向器和碳刷与外部直流电源相连，转子轴通过轴承与电机端盖相连。本发明对系统设备的减振降噪具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种直流电机，特别是一种低电磁振动的有刷直流电机。

背景技术

电机的电磁振动不仅会损坏电机的结构，影响电机寿命，还会向外辐射噪声。在日常生活中，过大的噪声将会影响人们的正常生活。在军用领域，过大的噪声会严重影响设备的性能，例如，潜艇领域，过高的噪声会严重暴露潜艇目标，降低潜艇的生存周期。

因此，降低电机的振动噪声具有重要的意义。

直流电机振动产生的根本原因是电机中的电磁激振力。直流电机定子上的永磁体产生磁动势，忽略边缘效应，则永磁体在气隙内的磁动势近似为方波，每一对磁极下磁极方向变化一次，设其磁动势幅值为f_m，则：

式中p为磁极对数，α为极弧系数，j代表磁极序数，即第j个磁极，θ为电机转子电角度，t为时间，F为永磁体产生的磁动势幅值。

当考虑转子开槽的影响时，可用气隙磁导表示：

式中，Z为转子槽数，ω_r为旋转角速度，k为谐波次数。Λ₀为平均磁导，Λ_k为第k次谐波磁导。

永磁体在气隙内的磁动势近似为方波，根据磁势磁导法计算磁密，可得：

式中，B₀＝FΛ₀为磁密平均值，B_k＝FΛ_k为k次谐波磁密，式中第一项表示由永磁体产生的、不随时间变化的主磁场，第二项表示转子开槽且旋转时，气隙磁导发生周期性变化而在主极磁场上叠加的随时间变化的附加磁场。

根据麦克斯韦应力张量法，铁磁物质表面的径向电磁力密度为：

式中第一项是由永磁体中不随时间变化的磁场作用产生，是电机径向力波中不随时间变化的直流分量。由于不随时间变化，因此该项径向力作用在电机结构上不能产生振动。式中第二项为随时间变化的径向力，由气隙磁导周期性变化产生的附加磁场作用产生。由于系数是由各次谐波磁导平方得到，数值较小。式中第三项为随时间变化的径向力，由不随时间变化的磁场与周期性变化附加磁场相互作用产生，幅值较大。

由上述分析可知，引起直流电机电磁振动的电磁力分量主要为槽频与旋转频率相关的频率分量，即，F_fre＝k×Z×ω_r/2π。要想降低电机中的电磁振动，就必须降低电机中的这些槽频电磁力。到目前为止，还没有解决该电机电磁振动和噪声较好的方案。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种低电磁振动的有刷直流电机，能够降低电磁振动的有刷直流电机，从而实现电机系统减振降噪。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：