阅读说明：本技术 一种电机及其控制方法 (Motor and control method thereof ) 是由 杨鑫桃 陈成 胡佳伟 何阿龙 刘志华 于 2020-04-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电机及其控制方法,电机包括磁阻尼调节装置,磁阻尼调节装置包括：第一磁感应流体阻尼件,第一磁感应流体阻尼件设置在转轴与轴承的内圈之间；和/或,磁阻尼调节装置包括：第二磁感应流体阻尼件,第二磁感应流体阻尼件设置在轴承的外圈与壳体之间。通过改变磁感应流体阻尼件的周围的磁场,本发明能够有效降低电机的噪声,尤其可降低直流电机换相噪声问题。本发明通过识别换相噪声、针对性调节可变阻尼减振装置控制电机转子的振动传递,降低机组振动。本发明通过逐渐调节可调电阻的电阻值,结合噪声检测,得到损耗因数,根据损耗因数最大值对应的电阻值对可调电阻进行调整,可显著的改善机组的换相噪声问题,提高机组的运行品质。(The invention relates to a motor and a control method thereof, wherein the motor comprises a magnetic damping adjusting device, and the magnetic damping adjusting device comprises: the first magnetic induction fluid damping piece is arranged between the rotating shaft and the inner ring of the bearing; and/or, the magnetic damping adjustment device comprises: a second magnetically induced fluid damping member disposed between the outer race of the bearing and the housing. By changing the magnetic field around the magnetic induction fluid damping piece, the invention can effectively reduce the noise of the motor, and particularly can reduce the problem of phase change noise of the direct current motor. The invention controls the vibration transmission of the motor rotor by identifying the commutation noise and adjusting the variable damping vibration attenuation device in a pertinence manner, thereby reducing the vibration of the unit. According to the invention, the loss factor is obtained by gradually adjusting the resistance value of the adjustable resistor and combining noise detection, and the adjustable resistor is adjusted according to the resistance value corresponding to the maximum value of the loss factor, so that the problem of phase change noise of the unit can be obviously improved, and the operation quality of the unit is improved.)

一种电机及其控制方法

技术领域

本发明涉及电器领域，具体而言，涉及一种电机及其控制方法。

背景技术

常见地，电机如直流电机在以某一段转速运转时会产生比较明显的换相噪声，对产品声品质影响较大。而换相噪声此类共振噪声，其噪声与电机的振动具有强相关性，故设法抑制电机的振动，其噪声也会随之衰减。直流电机的换相噪声是因为不平衡电磁力使得转子振动较大，转子上的振动通过轴承直接传递至电机壳体、定子以及电机架上，加上轴承自身的精度以及装配质量的影响，转子上振动会进一步放大传至定子上，如果定子中或系统中存在某阶固有频率与换向频率相近，便会引起电机的共振。从而产生换相噪声。想要解决此类换相噪声，就要从噪声源和传递路径上进行改进，从噪声源上控制涉及不平衡电磁力的平衡，要求转子自身有较高的动、静平衡，同时还要保证定子与转子之间的气隙间距合适、磁场均匀，从而减小不平衡电磁力对转子的激励；传递路径上隔振则需要在转子与轴承、轴承与电机壳体之间进行减振，从而达到降低电机的振动，减小电机的共振噪声。

现有磁流变液是一种由非磁性基液、微小磁性颗粒、表面活性剂等组合而成的智能型流体材料。其表面粘性和流动性受磁场强弱的影响，且磁流变液随磁场强弱的属性变化是可逆的。在无磁场的情况下，磁流变液微小磁性颗粒呈自由运动状态随机分布于磁流变液中，表现为粘度低流动性强的特性；在加入磁场的情况下，微小磁性颗粒会沿磁场方向呈线链状的结构，使得磁流变液在磁场方向上的剪切应力增大。不同磁场中磁流变液的粘度和流动性差异使其能够表现出不同的阻尼力和阻尼力矩，对系统振动产生不同的减振效果。

为了解决新风机直流电机换相噪声影响产品声品质问题，本发明利用磁流变液的独特属性设计了一款带有可变阻尼减振装置的新型直流电机结构。分别在电机转子与轴承内圈、轴承外圈与电机壳体之间增加可变阻尼减振装置，运用减振装置结合控制系统识别直流电机换相噪声，针对换相噪声频率段的振动传递进行阻尼调节，削弱由电机转子振动向机组的振动传递，优化整机的换相噪声，提高了机组的声品质。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种电机及其控制方法，以解决电机在某些转速下会因为不平衡电磁力而使得转子振动过大，电机转子的振动通过与轴承接触传递到了电机壳体、壳体定子及机组部分，在振动传递期间容易受轴承影响，发生共振，进一步将振动放大。本发明优选地可以抑制直流电机的振动，直流电机的振动在传递过程中容易被放大产生换相噪声。本发明优选地的带有可变阻尼减振装置的直流电机，可识别换相噪声，并根据电机的振动状况调节磁感应可变阻尼装置，使可变阻尼装置的减振效果达到最佳效果。

具体地：一种电机，包括：包括壳体，转子，转子的转轴，与转轴配合的轴承，轴承包括内圈和外圈；轴承的外圈与壳体固定在一起，轴承的内圈与转轴固定在一起；还包括磁阻尼调节装置；磁阻尼调节装置包括：第一磁感应流体阻尼件，第一磁感应流体阻尼件设置在转轴与轴承的内圈之间；和/或，磁阻尼调节装置包括：第二磁感应流体阻尼件，第二磁感应流体阻尼件设置在轴承的外圈与壳体之间。

优选地，转轴上设有第一凹槽，第一磁感应流体阻尼件设在所述第一凹槽内。

优选地，第一凹槽为第一环形凹槽，第一磁感应流体阻尼件为第一环形结构，环设在第一凹槽内，第一凹槽的深度与第一环形结构的厚度大致相等。

优选地，壳体上设有第二凹槽，第二磁感应流体阻尼件设在所述第二凹槽内。

优选地，第二凹槽为第二环形凹槽，第二磁感应流体阻尼件为第二环形结构，环设在第二凹槽内，第二凹槽的深度大于第二环形结构的厚度，部分外圈位于第二环形凹槽内。

优选地，磁阻尼调节装置包括：第一线圈，通过改变通过第一线圈的电流可调节第一磁感应流体阻尼件周围的磁场；和/或，磁阻尼调节装置还包括：第二线圈，通过改变通过第二线圈的电流可调节第二磁感应流体阻尼件周围的磁场。

优选地，所述电机为直流电机。

本发明还提供一种电机的控制方法，通过磁阻尼调节装置，调节第一磁感应流体阻尼件和/或第二磁感应流体阻尼件的周围的磁场，以降低电机的噪声。

优选地，所述电机为直流电机，所述噪声为换向噪声；

当电机启动时或在电机运行过程中，进行如下降低电机噪声的控制：

R01：检测电机的转速；

R02：根据电机的转速得出该转速下的换向频率f；

R03：检测电机的噪声数据，提取所述换向频率f±Δf范围内的噪声峰值A,Δf为第一预设频率值；如果A≥第一预设值X，则执行下一步骤R04，否则，返回步骤R01继续检测；

R04：调节第一磁感应流体阻尼件和/或第二磁感应流体阻尼件的周围的磁场，以降低电机的噪声。

优选地，磁阻尼调节装置还包括可调电阻，通过调节可调电阻的阻值可以调节通过第一线圈和/或第二线圈的电流，进而调节第一磁感应流体阻尼件和/或第二磁感应流体阻尼件的周围的磁场；步骤R04中“通过磁阻尼调节装置，调节第一磁感应流体阻尼件和/或第二磁感应流体阻尼件的周围的磁场，降低电机的噪声”包括：

T01：多次调节可调电阻的电阻值，并同步计算噪声的损耗因数b和对应的电阻值；

T02：得到最大损耗因数对应的电阻值，将可调电阻的电阻值调节为最大损耗因数对应的电阻值。

优选地，计算损耗因数的方式为：由公式算出噪声损耗因数b，其中F为换向频率f±Δf范围内的峰值频率，F₀为共振曲线的半值宽度,即频率F对应的噪声峰值下降第一预设噪声值处的频率宽度，Δf为第一预设频率值。

优选地，步骤T01“多次调节可调电阻的电阻值”包括：先调节可调电阻的阻值为最大值，然后将电阻值由最大每次调小第一预设电阻值k，第一预设电阻值k为最大电阻值的1/N,N≥2,N为自然数，直至调节到电阻值为0。

通过以上设置，本发明可以降低电机的噪声如直流电机换相噪声问题。本发明通过识别换相噪声、针对性调节可变阻尼减振装置控制电机转子的振动传递，降低机组振动，改善机组的换相噪声问题，提高机组品质。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1本发明实施方式的电机示意图。

图2图1的A-A处剖视示意图。

图3图1的B-B处剖视示意图。

图4图3的C处放大示意图。

图5图4的D-D处剖视示意图。

图6本发明实施方式的磁感应流体阻尼件示意图。

图7本发明实施方式的磁感应流体阻尼件线圈示意图。

图8本发明实施方式的磁阻尼调节装置控制原理示意图。

图9本发明实施方式的直流电机控制示意图。

图10本发明实施方式的磁阻尼调节示意图。

其中：1-电机，2-转子，3-定子，4-壳体，51-内圈，52-外圈，53-滚子，61-第一磁感应流体阻尼件，62-第二磁感应流体阻尼件，63-橡胶层，64-磁流变液层，65-感应线圈，7-端盖，8-垫片。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

下面结合附图1-10对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：

本发明的实施方式提供一种电机1及其控制方法，优选为一种针对直流电机1换相噪声此类共振噪声而设计的带有减振装置的直流电机1。电机1包括磁阻尼调节装置，可通过对电机1转子2换向频率段振动传递的抑制，优化机组的换相噪声。

如图1-5所示，电机1，包括：包括壳体4，转子2，转子2的转轴，与转轴配合的轴承，轴承包括内圈51、滚子53和外圈52；轴承的外圈52与壳体4固定在一起，轴承的内圈51与转轴固定在一起；还包括磁阻尼调节装置；磁阻尼调节装置包括：第一磁感应流体阻尼件61，第一磁感应流体阻尼件61设置在转轴与轴承的内圈51之间；和/或，磁阻尼调节装置包括：第二磁感应流体阻尼件62，第二磁感应流体阻尼件62设置在轴承的外圈52与壳体4之间。电机1还包括端盖7、垫片8，其中轴承可为滚动轴承。

电机1转子2与轴承内圈51之间设置第一磁感应流体阻尼件61、在电机1壳体4与轴承外圈52之间设置第二磁感应流体阻尼件62，抑制电机1转子2因不平衡电磁力产生的振动向电机1其他部分传递，从而降低噪声如换相噪声。

转轴上设有第一凹槽，第一磁感应流体阻尼件61设在所述第一凹槽内。第一凹槽为第一环形凹槽，第一磁感应流体阻尼件61为第一环形结构，环设在第一凹槽内，第一凹槽的深度与第一环形结构的厚度大致相等。

壳体4上设有第二凹槽，第二磁感应流体阻尼件62设在所述第二凹槽内。

第二凹槽为第二环形凹槽，第二磁感应流体阻尼件62为第二环形结构，环设在第二凹槽内，第二凹槽的深度大于第二环形结构的厚度，部分外圈52位于第二环形凹槽内。

如图6-8所示，而磁感应流体阻尼件包括：中空的橡胶层63和填充其中的磁流变液层64，磁流变液粘度受其流通电流的强弱影响会表现出不同的阻尼力和阻尼力矩，从而对系统有不一样的减振效果。

磁阻尼调节装置包括：磁感应流体阻尼件，可调电阻，感应线圈65，电源，电源可为DC电源。感应线圈65包括第一线圈和第二线圈，通过改变第一线圈的电流，可向第一磁感应流体阻尼件61提供不同的磁场；通过改变第二线圈的电流，可向第二磁感应流体阻尼件62提供不同的磁场。

如图9，10所示，本发明的实施方式还提供一种电机1的控制方法，电包括如下控制：启动磁阻尼调节装置，调节第一磁感应流体阻尼件61和/或第二磁感应流体阻尼件62的周围的磁场，降低电机1的噪声。

另外，本发明的实施方式还提供一种磁感应可变磁阻尼调节装置及控制方式，其调节方式可逆且可控，可通过计算对比不同阻尼状态下的噪声损耗因数，找出最佳的阻尼状态，使减振装置达到最佳的减振效果。

本发明的控制方式：包括了电机1控制系统对于换相噪声的检测判断以及根据判断结论对阻尼装置进行调节两个流程。其中所述的阻尼装置采用了磁感应流体阻尼件，并通过磁感应控制器对其进行控制调节，磁阻尼调节装置收到一定的指令后，调节流经磁感应流体阻尼电流强弱，实现对磁感应流体阻尼的阻尼值控制。

电机1为直流电机1，噪声为换向噪声，当电机启动时或在电机运行过程中，进行如下降低电机噪声的控制：

R01：检测直流电机1的转速；机组开始运行，系统启动检测传感器获取电机1转速值。

R02：根据直流电机1的转速得出该转速下的换向频率f；由公式

计算出电机1在该转速下的换向频率，其中c为电机1转子2槽数与定子3极数的最小公倍数，n为电机1转速(单位rpm)。如8极12槽直流电机1在1000rmp转速时的换向频率为：1000×24/60Hz。

R03：检测电机1的噪声数据；提取换向频率f±Δf，范围内的噪声峰值A，Δf即第一预设频率值；如果A≥第一预设值X，则执行下一步骤，否则，电机1继续正常运行。

通过噪声传感器采集机组的噪声数据，系统提取换向频率点±5Hz内的噪声峰值A，单位为dB，判断A是否超过换相噪声限值X dB，当A<X时,机组可以正常运行，此时磁感应可变阻尼中无电流，磁流变液表现为粘度较低、流动性较强的液体特性，阻尼值固定不变；

当A≥X时，判定换相噪声不接受，机组自动启动磁阻尼调节装置，磁感应可变阻尼中有电流通过，磁流变液表现为粘度较高、流动性较低的特性，阻尼值随电流变化而变化。

磁阻尼调节装置还包括可调电阻，通过调节可调电阻的阻值可以调节第一线圈和/或第二线圈的电流，进而调节磁阻尼件的磁场。

步骤R04中“启动磁阻尼调节装置，启动磁阻尼调节装置，调节第一磁感应流体阻尼件61和/或第二磁感应流体阻尼件62的周围的磁场，降低电机1的噪声”包括：T01：多次调节可调电阻的电阻值，并同步计算噪声的损耗因数b和对应的电阻值；

T02：得到最大损耗因数对应的电阻值，将可调电阻的电阻值调节为最大损耗因数对应的电阻值。

具体可为：U01：调节可调电阻的阻值为最大值；

U02：检测机组噪声数据；

U03：计算得出噪声的损耗因数b；

电机1机组启动磁阻尼调节装置，阻尼调节电路电源启动，初始状态，可调与磁感应可变阻尼串联的可调电阻阻值为最大值，通过磁感应可变阻尼中的电流为最小值，系统同步检测共振峰值频率F和半值宽度F₀，由公式计算出噪声损耗因数b，其中F为共振峰值频率即换向频率f±Δf如5Hz范围内的峰值频率,F₀为共振曲线的半值宽度即频率F对应的噪声峰值下降第一预设噪声值如3dB处的频率宽度,系统记录当前电阻值和损耗因数，Δf为第一预设频率值。

U04：由大至小多次调节可调电阻的电阻值，并同步计算噪声的损耗因数b和对应的电阻值；

系统同步计算并记录损耗因数和电阻值。直至可调电阻阻值为零，系统对比所有损耗因数取其最大值，损耗因数达到最大值时，降噪程度达到最大程度，与之相对应的电阻值为最优电阻值，将可调电阻的电阻值调至与最大损耗因数对应的电阻值。

U05：得到最大损耗因数对应的电阻值；

U06:将可调电阻的电阻值调节为最大损耗因数对应的电阻值。

步骤U03和U04中计算损耗因数的方式为：由公式，算出噪声损耗因数b，其中F为换向频率f±Δf范围内的峰值频率，为共振曲线的半值宽度,即频率F对应的噪声峰值下降第一预设噪声值处的频率宽度。

步骤U04：由大至小多次调节可调电阻的电阻值包括：将电阻值由最大每次调小第一预设电阻值k，第一预设电阻值k为最大电阻值的1/N,N≥2,N为自然数，直至调节到电阻值为0。控制器由大至小调节可变电阻，每调节一次电阻值减小k,k指可变电阻的调节量(可变电阻最大阻值的整数除数)，由可变电阻的最大阻值确定，选最大阻值的1/10～1/15最佳

本发明可根据具体的电机1结构设置磁感应可变阻尼的厚度，可将本发明控制系统灵活修改运用于除换相噪声外的其他共振噪声的降低，改善同类型由于共振导致的噪声问题，以上方案均在本发明的保护范围之内。

有益效果：

本发明能够有效降低电机的噪声，尤其可降低直流电机换相噪声问题。本发明优选地通过识别换相噪声、针对性调节可变阻尼减振装置控制电机转子的振动传递，降低机组振动。本发明优选地通过逐渐调节可调电阻的电阻值，结合噪声检测，得到损耗因数，根据损耗因数最大值对应的电阻值对可调电阻进行调整，可显著的改善机组的换相噪声问题，提高机组的运行品质。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。