[发明专利]对电机定子齿的切向振动进行主动控制的齿结构

说明书

本发明公开了一种对电机定子齿的切向振动进行主动控制的齿结构。包括压电执行器、振动传感器、振动控制器和功率放大器，齿的两侧侧面上固定铺设有压电执行器及振动传感器，振动传感器检测采集电机定子齿的切向振动信号，并将切向振动信号发送给振动控制器，振动控制器根据齿上压电执行器的分布、切向振动信号产生一个控制信号输出给功率放大器，功率放大器对振动控制器输入的控制信号进行功率放大，驱动铺设在电机定子齿侧面上的压电执行器来改变电机定子齿的切向动力特性，从而实现对电机定子齿的切向振动进行主动控制。本发明能够对电机定子上齿的切向振动进行主动控制，从而达到控制电机振动和噪声的目的。

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别是涉及了一种对电机定子齿的切向振动进行主动控制的齿结构，利用压电执行器来对电机定子上齿的切向振动进行主动控制。

背景技术

电机在国民经济和人们的日常生活中占有重要的地位。电机在工作过程中产生的振动和噪声，不仅影响电机的性能，而且还对环境产生污染。随着人们对机电产品振动和噪声要求的提高，电机的振动和噪声己经成为衡量电机质量一个重要的技术指标。

电机的定子结构无论是采用铁芯与壳体组合的结构还是全部采用铁芯的整体结构，通常都会在定子上开有一定数量的槽，两槽之间的部分称为齿。电机的绕组就按照一定的要求放置在这些槽中。绕组上通电就会在定转子上形成磁场，电机定子磁场与转子磁场的相互作用，以实现机电能量的转换。电机工作过程中齿上必定会受到切向和径向的电磁力，这些电磁力，特别是切向电磁力不仅会引起电机定子上齿的振动，更重要的是齿的振动还会进一步传递到外围的定子上，引起电机整体的振动。对在那些定子上只有几个齿的电机来讲，如旋转电枢式同步电机、直流电机、开关磁阻电机、集中绕组结构的永磁电机等，齿的切向振动更为明显，如果直接在齿上采取减振措施，会取得更明显的减振效果。

目前,对电机定子上齿的切向振动的控制,通常是采用一些被动的控制手段,如增大齿的厚度、采用斜齿、增大气隙、齿上采用高阻尼的材料等，这些措施在一些特定的条件下可能会取得一定的效果，但是当电机的工作状态发生变化后，齿的切向振动仍然十分严重，难以从根本上解决电机的振动和噪声问题。

发明内容

基于振动主动控制技术及压电材料的迅速发展，本发明提出了一种对电机定子齿的切向振动进行主动控制的齿结构及其方式，从而能够对任何条件下电机定子上齿的切向振动进行主动控制，以减小电机的振动和噪声问题。

本发明的技术方案是：

本发明包括压电执行器，齿的两侧侧面上固定铺设有压电执行器，利用铺设在电机定子齿侧面上的压电执行器来改变电机定子齿的动力特性，实现对电机定子齿的振动进行主动控制的目的。

所述的齿位于电机定子内或外周面上，多个齿沿电机定子内或外周面间隔均布。

本发明的压电执行器可以选择地铺设在其中一部分的齿上，也可以是全部的齿上。并且对于每单个齿上的铺设，压电执行器可以是非全覆盖地局部铺设，也可以是全覆盖的铺设。

所述的压电执行器可以是单层、双层或多层压电陶瓷(PZT)、压电聚合物(PVDF)或者压电宏纤维复合材料(MFC)结构或者其中的一种或者几种组合结构。

还包括振动传感器、振动控制器和功率放大器，振动传感器固定在齿的侧面，振动传感器的信号输出端与振动控制器连接，振动控制器经功率放大器与压电执行器连接。

所述的振动传感器检测采集电机定子齿的切向振动信号，并将切向振动信号发送给振动控制器，振动控制器根据齿上压电执行器的分布以及切向振动信号，以定子齿的切向振动最小为目标，按照一定控制方式产生一个控制信号输出给功率放大器，功率放大器对振动控制器输入的控制信号进行功率放大，驱动铺设在电机定子齿侧面上的压电执行器来改变电机定子齿的切向动力特性，从而实现对电机定子齿的切向振动进行主动控制。