[發明專利]對電機定子齒的切向振動進行主動控制的齒結構

有效

• 申請號: 201710344605.6
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107222041B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發明（設計）人: 祝長生
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K11/30
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種對電機定子齒的切向振動進行主動控制的齒結構。包括壓電執行器、振動傳感器、振動控制器和功率放大器，齒的兩側側面上固定鋪設有壓電執行器及振動傳感器，振動傳感器檢測采集電機定子齒的切向振動信號，并將切向振動信號發送給振動控制器，振動控制器根據齒上壓電執行器的分布、切向振動信號產生一個控制信號輸出給功率放大器，功率放大器對振動控制器輸入的控制信號進行功率放大，驅動鋪設在電機定子齒側面上的壓電執行器來改變電機定子齒的切向動力特性，從而實現對電機定子齒的切向振動進行主動控制。本發明能夠對電機定子上齒的切向振動進行主動控制，從而達到控制電機振動和噪聲的目的。

技術領域

本發明涉及電機技術領域，特別是涉及了一種對電機定子齒的切向振動進行主動控制的齒結構，利用壓電執行器來對電機定子上齒的切向振動進行主動控制。

背景技術

電機在國民經濟和人們的日常生活中占有重要的地位。電機在工作過程中產生的振動和噪聲，不僅影響電機的性能，而且還對環境產生污染。隨著人們對機電產品振動和噪聲要求的提高，電機的振動和噪聲己經成為衡量電機質量一個重要的技術指標。

電機的定子結構無論是采用鐵芯與殼體組合的結構還是全部采用鐵芯的整體結構，通常都會在定子上開有一定數量的槽，兩槽之間的部分稱為齒。電機的繞組就按照一定的要求放置在這些槽中。繞組上通電就會在定轉子上形成磁場，電機定子磁場與轉子磁場的相互作用，以實現機電能量的轉換。電機工作過程中齒上必定會受到切向和徑向的電磁力，這些電磁力，特別是切向電磁力不僅會引起電機定子上齒的振動，更重要的是齒的振動還會進一步傳遞到外圍的定子上，引起電機整體的振動。對在那些定子上只有幾個齒的電機來講，如旋轉電樞式同步電機、直流電機、開關磁阻電機、集中繞組結構的永磁電機等，齒的切向振動更為明顯，如果直接在齒上采取減振措施，會取得更明顯的減振效果。

目前,對電機定子上齒的切向振動的控制,通常是采用一些被動的控制手段,如增大齒的厚度、采用斜齒、增大氣隙、齒上采用高阻尼的材料等，這些措施在一些特定的條件下可能會取得一定的效果，但是當電機的工作狀態發生變化后，齒的切向振動仍然十分嚴重，難以從根本上解決電機的振動和噪聲問題。

發明內容

基于振動主動控制技術及壓電材料的迅速發展，本發明提出了一種對電機定子齒的切向振動進行主動控制的齒結構及其方式，從而能夠對任何條件下電機定子上齒的切向振動進行主動控制，以減小電機的振動和噪聲問題。

本發明的技術方案是：

本發明包括壓電執行器，齒的兩側側面上固定鋪設有壓電執行器，利用鋪設在電機定子齒側面上的壓電執行器來改變電機定子齒的動力特性，實現對電機定子齒的振動進行主動控制的目的。

所述的齒位于電機定子內或外周面上，多個齒沿電機定子內或外周面間隔均布。

本發明的壓電執行器可以選擇地鋪設在其中一部分的齒上，也可以是全部的齒上。并且對于每單個齒上的鋪設，壓電執行器可以是非全覆蓋地局部鋪設，也可以是全覆蓋的鋪設。

所述的壓電執行器可以是單層、雙層或多層壓電陶瓷(PZT)、壓電聚合物(PVDF)或者壓電宏纖維復合材料(MFC)結構或者其中的一種或者幾種組合結構。

還包括振動傳感器、振動控制器和功率放大器，振動傳感器固定在齒的側面，振動傳感器的信號輸出端與振動控制器連接，振動控制器經功率放大器與壓電執行器連接。

所述的振動傳感器檢測采集電機定子齒的切向振動信號，并將切向振動信號發送給振動控制器，振動控制器根據齒上壓電執行器的分布以及切向振動信號，以定子齒的切向振動最小為目標，按照一定控制方式產生一個控制信號輸出給功率放大器，功率放大器對振動控制器輸入的控制信號進行功率放大，驅動鋪設在電機定子齒側面上的壓電執行器來改變電機定子齒的切向動力特性，從而實現對電機定子齒的切向振動進行主動控制。