端蓋和電機的製作方法
2023-04-26 10:38:52
本實用新型涉及機械領域，特別涉及一種端蓋和電機。
背景技術：
圖1至圖5示出了現有技術中的電機端蓋的結構示意圖。如圖1至圖5所示，現有技術中的電機端蓋包括蓋體1和與蓋體1連接的支腳2，蓋體1的中心形成有軸承座9及開口位7。支腳2包括多個加強板5，這些加強板5之間相互分隔地設置。但是，這種結構的端蓋的固有頻率可能位於電機的常用轉速範圍內，因此，在電機運行過程中有可能出現較大的共振。
技術實現要素：
本實用新型提供了一種端蓋和電機，以解決現有技術中的端蓋存在運動時發生共振隱患的問題。
為解決上述問題，作為本實用新型的一個方面，提供了一種端蓋，包括蓋體和支腳，所述支腳的一端與所述蓋體的一側連接，所述端蓋還包括與所述蓋體或所述支腳連接的固有頻率調節部。
優選地，所述支腳包括至少兩個，所述固有頻率調節部包括第一加強筋，所述第一加強筋的一端與相鄰兩個所述支腳中的一個連接、另一端與該相鄰兩個所述支腳中的另一個連接。
優選地，所述第一加強筋的朝向所述蓋體的一側與所述蓋體連接。
優選地，所述第一加強筋呈弧形或直線形。
優選地，所述第一加強筋的高度小於或等於所述支腳的高度。
優選地，所述第一加強筋的厚度小於或等於所述支腳的厚度。
優選地，所述固有頻率調節部包括第二加強筋，所述第二加強筋設置在所述支腳的兩個加強板之間並連接所述兩個加強板。
優選地，所述第二加強筋由所述蓋體表面處向所述支腳的另一端的方向延伸。
優選地，所述第二加強筋的高度小於或等於所述支腳的高度。
優選地，所述支腳包括3至5個所述加強板，相鄰兩個所述加強板之間均通過一個所述第二加強筋連接。
優選地，所述加強板的厚度為3至30mm。
優選地，所述支腳與所述蓋體的軸線之間的夾角為銳角。
優選地，所述支腳採用折線式結構或弧形結構。
優選地，所述端蓋還包括開口位加強筋，與所述蓋體的開口位的外側壁連接。
優選地，所述端蓋還包括軸承室加強筋，突出地設置在所述蓋體的軸承座的外側周壁上。
本實用新型還提供了一種電機，包括上述的端蓋。
由於本實用新型中的端蓋中設置了固有頻率調節部，因此改變了端蓋的結構，提高了其各階模態的固有頻率，使使用該端蓋的設備(例如電機)的運行轉速能夠避開共振點，有效地降低了噪聲分貝值和振動值，大大提高客戶體驗、減少振動引起的緊固件等鬆動的安全隱患，具有結構簡單、成本低的特點。
附圖說明
圖1示意性地示出了現有技術中的端蓋的一個角度的立體圖；
圖2示意性地示出了現有技術中的端蓋的另一個角度的立體圖；
圖3示意性地示出了現有技術中的端蓋的俯視圖；
圖4示意性地示出了圖3的C-C剖視圖；
圖5示意性地示出了圖3的B-B剖視圖；
圖6示意性地示出了本實用新型中的端蓋的一個角度的立體圖；
圖7示意性地示出了本實用新型中的端蓋的另一個角度的立體圖；
圖8示意性地示出了本實用新型中的端蓋的俯視圖；
圖9示意性地示出了圖8的C-C剖視圖；
圖10示意性地示出了圖8的B-B剖視圖；
圖11示意性地示出了單自由度系統的原理圖；
圖12示意性地示出了多自由度系統的原理圖。
圖中附圖標記：1、蓋體；2、支腳；3、第一加強筋；4、第二加強筋；5、加強板；6、開口位加強筋；7、開口位；8、軸承室加強筋；9、軸承座。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明，但是本實用新型可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
請參考圖6至圖10，本實用新型中的端蓋，特別是一種電機端蓋，包括蓋體1和與所述蓋體1連接的至少一個支腳2，例如，可以 為一至四個支腳2。所述支腳2的一端與所述蓋體1的一側連接，所述端蓋還包括與所述蓋體1或所述支腳2連接的固有頻率調節部。
由於本實用新型中的端蓋中設置了固有頻率調節部，因此改變了端蓋的結構，提高了其各階模態的固有頻率，使使用該端蓋的設備(例如電機)的運行轉速能夠避開共振點，有效地降低了噪聲分貝值和振動值，大大提高客戶體驗、減少振動引起的緊固件等鬆動的安全隱患，具有結構簡單、成本低的特點。
本實用新型中的固有頻率調節部可以是一些形式的加強筋，這樣，通過固有頻率調節部不但可以改變固有頻率，而且可以增加強度。其中，本實用新型可以設置一個固有頻率調節部，也可以設置多個固有頻率調節部。當然，本實用新型中的固有頻率調節部也可以採用其他的結構形式，只要能夠達到調節端蓋固有頻率的目的即可。
在圖6至圖10所示的實施例中，本實用新型中的所述固有頻率調節部至少包括兩個，分別為第一加強筋3和第二加強筋4。
請參考圖6、圖8至圖10，本實用新型中的第一加強筋3設置在相鄰兩個支腳2之間，其中，第一加強筋3的一端與其中的一個支腳2連接、另一端與另一個支腳2連接。在圖示的實施例中，所述第一加強筋3呈弧形(此時，第一加強筋3可為扇葉狀)，當然也可以是其他形狀，例如直線形等。更優選地，第一加強筋3的朝向所述蓋體1的一側與所述蓋體1的外表面連接成一體，以更好地提高強度和調節固有頻率。所述第一加強筋3的高度可以在小於或等於所述支腳2的高度的範圍內變化，其徑向厚度可以在小於或等於所述支腳2的厚度的範圍內變化。
又如，本實用新型中的第二加強筋4則設置在所述支腳2的內部，用於連接支腳2中的相鄰兩個加強板5，這樣，支腳2的相鄰兩個加 強板5之間設置一個第二加強筋4，其至少將這兩個加強板5的靠近蓋體1的一側連接起來。更優選地，第二加強筋4的一端與蓋體1連接，另一端則由所述蓋體1表面處向所述支腳2的另一端的方向延伸，其高度可以在小於或等於所述支腳2的高度的範圍內變化。
例如，本實用新型中的每個支腳2可包括多個加強板5(例如3至5個)，在本實施例中，任何相鄰兩個所述加強板5之間均可通過一個所述第二加強筋4連接，加強板5的厚度則可以為3至30mm。
此外，在圖5至圖10所示的實施例中，支腳2採用的是折線式結構，其與所述蓋體1的軸線之間的夾角為銳角。在其他未圖示的實施例中，本實用新型中的支腳2也可以採用弧形結構。
除了上述用於改變端蓋固有頻率的固有頻率調節部以外，本實用新型還可採取一些結構上的改進，以提高強度，解決端蓋機械結構強度不足的問題。
優選地，所述端蓋還包括開口位加強筋6，與所述蓋體1的開口位7的外側壁連接。這樣，本實用新型通過在端蓋開口位處增加的加強筋，提高了結構強度，因此可以更好地使端蓋免受生產時機加工、運輸和使用時溫度變化及安裝力的影響。
優選地，所述端蓋還包括軸承室加強筋8，突出地設置在所述蓋體1的軸承座9的外側周壁上。由於軸承室的加工精度較高，在軸承室外側增加軸承室加強筋8，可以加強該部分的結構強度，有效避免了機加工和使用過程中對軸承室尺寸造成影響，提高了尺寸精度，改善了軸承裝入後的使用壽命和噪聲情況。軸承室外側加強筋的數量、分布和形狀可以改變，更優選地，所述軸承室加強筋8數量可以為1至36個，還可沿周向均勻分布。軸承室外側加強筋的形狀可以為其剖面可以和軸承室外側平行或不平行(比如三角錐型形)、正視圖呈 矩形或梯形等。軸承室外側加強筋除了可以增加結構強度，進而還可以提高軸承室內的尺寸精度，因為機械強度增加，其尺寸受溫度變化、安裝力、及其它外因而形變的可能性就小。
此外，本實用新型還可通過增大端蓋合蓋的接觸面積和厚度的方式增大合蓋面積，從而提高合蓋面與軸向的垂直度、減小了合蓋面粗糙度的影響、使合蓋更加穩固，提高端蓋前後軸承室的同軸度，從而優化尺寸鏈，使合蓋部分的機械強度更高、端蓋表面粗糙度和合蓋安裝力的影響更小，更好地保證了二者之間的同軸度，同時，也使電機的轉子組件裝機後偏心更小。
本實用新型還提供了一種電機，包括上述的端蓋。本實用新型通過固有頻率調節部不但提高了端蓋的機械強度，而且改變了電機模態的固有頻率、減小了共振。下面結合圖11至圖12，對本實用新型進行進一步的解釋說明。
發明人對圖1至圖5中所示的現有技術中的端蓋與圖6至圖10所示的本實用新型中的端蓋分別進行了一、二、三階模態仿真響應分布圖，結果如下：
可見，其固有頻率由723Hz、1068Hz、1416Hz提高到1640Hz、1958Hz、2410Hz，模態分析計算的原理如下(下文中：m為模型質量，c阻尼係數，x振動位移，一二階導數是速度加速度，k剛度阻抗，f阻尼力)。
共振是給端蓋的激勵頻率與固有頻率接近，使振動大增導致的現象。由於激勵頻率已經確定，因此本實用新型通過改變端蓋的固有頻率，使二者儘量避開，以達到解決端蓋共振隱患的目的。其中，固有頻率分為一階、二階、三階等，根據經驗可知，前三階的能量最大，因此可認定這三階的固有頻率代表該端蓋的固有頻率。以10000、12000、14000rpm這三個激勵頻率、電機14000rpm轉速為例，此時，電機振動的總值大、能量高，急需降低，因此以下面的分析中主要考察這三個高轉速。
其中，電機轉速除以60的值為該轉速下電機噪聲振動的一倍頻(14000/60＝233Hz)，根據電機噪聲振動的測試結果可知，被測試電機的噪聲振動峰值出現在1倍頻、5.9(6)倍頻、8倍頻，即對於14000rpm的轉速來說就是233Hz、1374Hz、1864Hz。
根據設計要求，必須達到這些轉速，因此端蓋的固有頻率應儘量多的超過這些高轉速的頻率點，即只能提高端蓋固有頻率。
首先，以圖11所示的單自由度粘性阻尼系統為例，其系統力學模型的運動微分方程式為：
對於自由振動而言，f＝0，對公式兩邊進行拉式變換，可得：
ms2+cs+k＝0
由上式可解得s的兩個根，
式中：系統的無阻尼固有圓頻率，由下式可得固有頻率與結構剛度係數和質量的關係；ζ為阻尼，為量綱為1的因子。
其次，在圖12所示的N自由度線性定常系統中，N自由度線性定常系統由N個自由度變換成N個單自由度的組合，其運動微分方程為：
經過拉氏變換和矩陣變換，其系統運動方程為：
(K-ω2+jωC)X(ω)＝F(ω)
由振動理論知，對線性時不變系統，系統的任何一點相應均可表示為各階模態相應的線性組合。對l點的相應可表示為下式，式中φlr為第l個測試點、第r階模態的振型係數。
由矩陣求解的ω就是固有頻率，多自由度實際上就是各個質量和剛度變換成矩陣，從而得到一、二、三階的固有頻率。
以上的模態分析計算得到端蓋的一、二、三階模態仿真響應分布圖及其固有頻率，本實用新型中的電機的1階模態頻率提高到1640Hz，避開了10000～14000rpm的6倍頻對應頻段982～1385Hz，同時2階模態頻率1958Hz避開14000rpm的8倍頻(1833Hz)頻率點。
以上需要規避的頻率點是將電機進行噪聲測試，其測試數據經過傅立葉分解後得到其倍頻分布，經分析1倍頻、5.9(6)倍頻、8倍頻對噪聲貢獻最高，故應從這些倍頻進行規避(特別是高轉速時)。