[实用新型]一种通过压电元件对电机定子振动进行控制的定子结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别是涉及了一种通过压电元件对电机定子振动进行控制的定子结构。

背景技术

以电磁原理工作的各类电机，如感应电机、永磁电机、开关磁阻电机等，是目前电能转换过程中的核心设备，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，而且对环境产生污染。随着人们对机电产品振动和噪声的关注，电机的振动和噪声己经成为衡量电机产品质量一个重要的技术指标。特别是现代电机朝着大电流、高磁密、轻结构化的方向发展，电机的振动和噪声问题更为突出。

电机的振动和噪声由电磁振动和噪声、机械振动和噪声、通风振动和噪声三部分组成。电磁振动和噪声是由于电机气隙中电磁场的作用，在定、转子靠近气隙的表面上产生随时间和空间变化的电磁力，使定子(包括机座)和转子发生振动，引起周围空气脉动而产生的噪声。机械振动和噪声是由转子的不平衡、轴承、电刷等引起的振动和噪声。通风振动和噪声是由通风部件，如风扇、风道的空气流动或由空气动力引起的振动和噪声。对于转速不高的电机中，通风振动和噪声一般也不突出。因此，电磁振动和噪声就成为许多电机主要的振动和噪声源，研究电机的电磁振动和噪声特性，是解决电机振动和噪声的关键。

由于电机的定子是电机实现电磁能量转换的关键部分，电机实现电磁能量转换时的电磁力就直接作用在定子的内或外表面上，所以电机中定子的振动和噪声是电机振动和噪声的核心。

目前,对电机定子振动和噪声的控制,通常是采用一些被动的控制手段,如采用斜槽、增大气隙、定子上敷设高阻尼的材料等，这些措施在一些特定的条件下可能会取得一定的效果，但是当电机的转速或工作状态发生变化后，电机定子的振动和噪声仍然十分严重，难以从根本上解决电机的振动和噪声问题。

实用新型内容

基于振动主动控制及压电执行器的发展，本实用新型提出了一种通过压电元件对电机定子振动进行控制的定子结构，利用压电执行器对以电磁原理工作的各类电机定子的电磁及机械振动进行主动控制，能够对任何条件下电机定子的振动进行主动控制，以减小电机由机械及电磁引起的振动和噪声问题。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型包括压电执行器，电机定子表面上固定铺设有压电执行器，利用铺设在电机定子表面上的压电执行器来改变电机定子的动力特性，实现对电机的机械及电磁振动和噪声进行主动控制的目的。

本实用新型的压电执行器可以选择地铺设在电机定子的局部表面上，也可以是电机定子的全部表面上。

所述的压电执行器可以为单层、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，振动传感器固定在电机定子的表面及/或地脚上，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的振动信号并发送给振动控制器，振动控制器根据电机定子上压电执行器的分布以及振动信号经功率放大器驱动铺设在电机定子上的压电执行器振动来改变电机定子的动力特性，从而实现对电机定子的机械及电磁振动和噪声进行主动控制。

所述的振动传感器为加速度传感器、速度传感器或应变传感器。

多个所述压电执行器与功率放大器连接时，采用单独方式、串联方式、并联方式或者串并联方式中的一种或者几种组合进行连接。

单独方式：将每个压电执行器分别与功率放大器连接。

串联方式：将多个压电执行器串联后连接到功率放大器。

并联方式：将多个压电执行器并联后连接到功率放大器。

串并联方式：将多个压电执行器先串联后再并联或者先并联再串联后连接到功率放大器。

所述的压电执行器的形状是为长方形、瓦片形或环形。铺设时可以按照任意方向铺设，环形是指绕电机定子表面周向完整或部分圆周的环形。

所述的压电执行器固定在电机定子的内表面或/和外表面。

不同所述的压电执行器的铺设方向可以相同，也可以不同。

所述的压电执行器可以沿电机轴向、周向或与轴线成任一角度的方向铺设。

所述的压电执行器可以是对称铺设，也可以是非对称铺设。

所述的压电执行器固定铺设方式可以是粘贴方式或者其他任何可行的方式。