永磁直線振蕩電機及電動設備的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種永磁直線振蕩電機，包括動子部分和定子部分；動子部分包括軸和動子鐵芯，動子鐵芯安裝固定在軸上；定子部分包括初級鐵芯、永磁體、線圈骨架、第一線圈和第二線圈，初級鐵芯上設置有用于容納永磁體、線圈骨架、第一線圈和第二線圈的凹槽，第一線圈與所述第二線圈相對永磁體對稱地設置在線圈骨架上，當第一線圈和所述第二線圈通電時產生磁場，從而驅動所述動子部分沿著所述軸的軸線方向往復運動。本實用新型還涉及一種電動設備。本實用新型的永磁直線振蕩電機及電動設備，動子部分質量更輕，動態響應快，永磁體不易失磁，電機運行更加可靠。
【專利說明】永磁直線振蕩電機及電動設備
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及振蕩電機領域，尤其涉及一種永磁直線振蕩電機及電動設備。
【背景技術】
[0002]傳統技術通常采用滾珠絲杠、齒輪、曲柄等傳動機構實現旋轉電機的旋轉運動轉換為往復直線運動，傳動效率低、機械可靠性低、維護困難等。采用直線電機直接驅動負載做往復運動，降低了摩擦損耗，減少系統的機械時間常數，提高了系統的效率和可靠性。而直線振蕩電機利用電磁力產生往復直線運動，一般用于電動牙刷、空氣壓縮機、剃須刀、照相機電磁快門、揚聲器、電錘機、攪拌機、冷凍機、縫紉機、打包捆扎機、電磁泵等。從運動方式分，有動鐵式、動圈式、動磁式、動圈鐵式、動磁鐵式等。
[0003]中國專利ZL200610052853.5公開了一種直線振蕩電機，其定子是由二個定子軸向串接組成的組合定子，繞組互相串聯，動子外圓面上固定有N、S極交替排列的永磁磁鋼。定子線圈通以交流電時，在線圈中產生N、S極交替振蕩磁場，推動永磁磁鋼及動子鐵芯往復運動。上述結構存在不足是永磁體貼于動子鐵芯的外表面上，電機工作時，線圈磁場會對永磁體產生增磁和去磁作用，使得電機的往復運動不夠穩定可靠，而且動子質量大。
[0004]中國專利ZL201020164959.6公開了一種動鐵式直線振蕩電機，其定子鐵軛與定子鐵芯之間裝有永磁體，在定子鐵軛內圓周均勻分布4個定子鐵芯，每個定子槽上裝有2個線圈，此結構較為復雜。
[0005]中國專利ZL200710137599.3公開了一種磁阻往復式直線振蕩電機，其由兩個直流電磁鐵的組合實現，工作時，用相位不同的脈動直流并通過單極性驅動電路輪流給兩個線圈供電，使它們產生的工作磁場在電機的兩端形成來回變位，可滑動圓柱形動子則依靠“磁阻最小原理”產生磁阻力，并跟隨電動機兩端來回變動的磁場在空心定子內部形成直線往復運行。此結構較為復雜、推力密度較低。
實用新型內容
[0006]鑒于現有技術的現狀，本實用新型的目的在于提供一種永磁直線振蕩電機及電動設備，動子部分質量更輕，動態響應快，永磁體不易失磁，電機運行更加可靠。為實現上述目的，本實用新型的技術方案如下:
[0007]—種永磁直線振蕩電機，包括動子部分和定子部分，所述動子部分包括軸和動子鐵芯，所述動子鐵芯安裝固定在所述軸上；
[0008]所述定子部分包括初級鐵芯、永磁體、線圈骨架、第一線圈和第二線圈，所述初級鐵芯上設置有用于容納所述永磁體、線圈骨架、第一線圈和第二線圈的凹槽，所述第一線圈與所述第二線圈相對所述永磁體對稱地設置在所述線圈骨架上；
[0009]當所述第一線圈和所述第二線圈通電時產生磁場，從而驅動所述動子部分沿著所述軸的軸線方向往復運動。
[0010]在其中一個實施例中，所述永磁體設置在所述凹槽的中心，將所述凹槽等分成兩部分，所述永磁體與所述第一線圈由所述線圈骨架隔離，所述永磁體和所述第二線圈也由所述線圈骨架隔離。
[0011 ] 在其中一個實施例中，所述永磁體為一整體的環狀永磁體，其充磁方向為輻射徑向方向充磁；或者所述永磁體為拼接磁環，充磁方向為徑向充磁或者平行充磁。
[0012]在其中一個實施例中，所述第一線圈和第二線圈均為圓環形線圈，所述第一線圈和第二線圈串聯或并聯連接，且所述第一線圈和第二線圈所產生的磁力線方向一致。
[0013]在其中一個實施例中，所述動子鐵芯為圓環型，且由導磁材料制成；
[0014]所述初級鐵芯也為圓環型，且由導磁材料制成。
[0015]在其中一個實施例中，所述的永磁直線振蕩電機還包括端蓋，所述端蓋的數量為兩個，兩個所述端蓋分別設置在所述初級鐵芯的兩個端部，其中至少一個所述端蓋通過軸承與所述軸活動連接。
[0016]在其中一個實施例中，所述的永磁直線振蕩電機還包括彈性部件，所述彈性部件置于所述端蓋與所述動子鐵芯之間，且與所述軸同心。
[0017]在其中一個實施例中，所述彈性部件為壓縮彈簧、扭轉彈簧或者板彈簧。
[0018]在其中一個實施例中，所述彈性部件的數量為一個或兩個；
[0019]當所述彈性部件為兩個時，兩個所述彈性部件分別設置在所述動子鐵芯的兩側。
[0020]在其中一個實施例中，所述的永磁直線振蕩電機還包括板彈簧，所述板彈簧的數量為兩個，兩個所述板彈簧分別設置在所述初級鐵芯的兩個端部。
[0021 ] 在其中一個實施例中，所述的永磁直線振蕩電機還包括板彈簧和端蓋；
[0022]所述初級鐵芯的一端設置所述板彈簧，另一端設置所述端蓋，所述端蓋通過軸承與所述軸活動連接。
[0023]在其中一個實施例中，所述第一線圈和第二線圈的電源為交流電源，所述交流電源為正弦波形或方波波形。
[0024]在其中一個實施例中，所述交流電源的頻率等于或接近所述動子部分在軸線方向上往復運動的諧振頻率。
[0025]還包括一種電動設備，包括永磁直線振蕩電機，所述永磁直線振蕩電機為上述任一技術特征的永磁直線振蕩電機。
[0026]本實用新型的有益效果是:
[0027]本實用新型的永磁直線振蕩電機及電動設備，動子部分質量更輕，動態響應快，永磁體不易失磁，電機運行更加可靠；通過調整繞組電流幅值可以改變推力大小，進而改變振動幅值；動子部分與彈性部件所組成的彈性部件-質量系統的諧振頻率高，使電機動態特性好，提高電機的功率密度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型的永磁直線振蕩電機實施例一的剖面示意圖；
[0029]圖2為幅向環永磁體的結構示意圖；
[0030]圖3為拼接永磁體的環結構示意圖；
[0031]圖4為本實用新型的永磁直線振蕩電機實施例二的剖面示意圖；
[0032]圖5為本實用新型的永磁直線振蕩電機實施例三的剖面示意圖；[0033]圖6為本實用新型的永磁直線振蕩電機實施例四的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0034]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例對本實用新型的永磁直線振蕩電機及電動設備進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0035]參照圖1至圖6，本實用新型的永磁直線振蕩電機101 —實施例，包括動子部分70和定子部分50，動子部分70包括軸I和動子鐵芯2，動子鐵芯2安裝固定在軸I上。
[0036]定子部分50包括初級鐵芯3、永磁體4、線圈骨架5、第一線圈61和第二線圈62，初級鐵芯3上設置有用于容納永磁體4、線圈骨架5、第一線圈61和第二線圈62的凹槽12，第一線圈61與第二線圈62相對永磁體4對稱地設置在線圈骨架5上，當第一線圈61和第二線圈62通電時產生磁場，從而驅動動子部分70沿著軸I的軸線方向往復運動。第一線圈61和第二線圈62的電源為交流電源，所述交流電源為正弦波形或方波波形。優選地，所述交流電源的頻率等于或接近動子部分70在軸I的軸線方向上往復運動的諧振頻率。
[0037]作為一種可實施方式，永磁體4設置在凹槽12的中心，將凹槽12等分成兩部分，永磁體4與第一線圈61由線圈骨架5隔離，永磁體4和第二線圈62也由線圈骨架5隔離。
[0038]其中，永磁體4為一整體的環狀永磁體，如圖2所示，其充磁方向為輻射徑向方向充磁；當然，永磁體4也可為拼接磁環，由多段圓弧狀磁體拼接成圓環形的永磁體4，如圖3所示，充磁方向為徑向充磁或者平行充磁。其中，磁力線發出和進入的方向在環狀永磁體4的直徑方向就是徑向充磁，磁力線在環狀永磁體4的軸線方向出入就是平行充磁。優選地，永磁體4由釹鐵硼材料或者鐵氧體材料制成。
[0039]第一線圈61和第二線圈62均為圓環形線圈，第一線圈61和第二線圈62可以串聯連接，也可并聯連接，且第一線圈61和第二線圈62產生的磁力線方向一致。也就是說第一線圈61和第二線圈62的電流方向同為流入或同為流出，這樣第一線圈61和第二線圈62所產生的合成磁力線經過永磁體4等于零或者接近于零。
[0040]動子鐵芯2為圓環型，且由導磁材料制成；初級鐵芯3也為圓環型，且由導磁材料制成。
[0041]作為一種可實施方式，永磁直線振蕩電機101還包括端蓋7，端蓋7的數量為兩個，兩個端蓋7分別設置在初級鐵芯3的兩個端部，其中至少一個端蓋7通過軸承9與軸I活動連接。彈性部件8置于端蓋7與動子鐵芯2之間，且與軸I同心。彈性部件8為壓縮彈簧、扭轉彈簧或者板彈簧。彈性部件8的數量為一個或兩個；其中圖4為只有一個彈性部件8的情形；圖1為設置兩個彈性部件8的情形，當彈性部件8為兩個時，兩個彈性部件8分別設置在動子鐵芯2的兩側，彈性部件8分別介于軸承9和動子鐵芯2之間，以使兩個彈性部件8跟隨動子部分70的往復運動而擴張及收縮，從而將張力和壓縮力施加至動子部分70。特別當通過第一線圈61和第二線圈62的是接近由彈性部件8的彈簧系數和動子部分70的質量限定的諧振頻率的交流電時，能夠擴大動子部分70的移動量。
[0042]作為一種可實施方式，如圖5所示，永磁直線振蕩電機還包括板彈簧10，板彈簧10的數量為兩個，兩個板彈簧10分別設置在初級鐵芯3的兩個端部。
[0043]作為一種可實施方式，如圖6所示，初級鐵芯3的一端設置板彈簧10，另一端設置端蓋7，端蓋7通過軸承9與軸I活動連接。
[0044]以上實施例的永磁直線振蕩電機使用在電動設備上，其中電動設備可為電動牙刷、空氣壓縮機、剃須刀、照相機電磁快門、揚聲器、電錘機、攪拌機、冷凍機、縫紉機、打包捆扎機、電磁泵等，由于以上電動設備除永磁直線振蕩電機外均為現有技術，此處不再一一贅述。
[0045]上述實施例的永磁直線振蕩電機及電動設備，動子部分質量更輕，動態響應快，永磁體不易失磁，電機運行更加可靠；通過調整繞組電流幅值可以改變推力大小，進而改變振動幅值；動子部分與彈性部件所組成的彈性部件-質量系統的諧振頻率高，使電機動態特性好，提高電機的功率密度。
[0046]以上所述實施例僅表達了本實用新型的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種永磁直線振蕩電機，包括動子部分和定子部分，其特征在于: 所述動子部分包括軸和動子鐵芯，所述動子鐵芯安裝固定在所述軸上； 所述定子部分包括初級鐵芯、永磁體、線圈骨架、第一線圈和第二線圈，所述初級鐵芯上設置有用于容納所述永磁體、線圈骨架、第一線圈和第二線圈的凹槽，所述第一線圈與所述第二線圈相對所述永磁體對稱地設置在所述線圈骨架上； 當所述第一線圈和所述第二線圈通電時產生磁場，從而驅動所述動子部分沿著所述軸的軸線方向往復運動。
2.根據權利要求1所述的永磁直線振蕩電機，其特征在于: 所述永磁體設置在所述凹槽的中心，將所述凹槽等分成兩部分，所述永磁體與所述第一線圈由所述線圈骨 架隔離，所述永磁體和所述第二線圈也由所述線圈骨架隔離。
3.根據權利要求2所述的永磁直線振蕩電機，其特征在于: 所述永磁體為一整體的環狀永磁體，其充磁方向為輻射徑向方向充磁； 或者所述永磁體為拼接磁環，充磁方向為徑向充磁或者平行充磁。
4.根據權利要求3所述的永磁直線振蕩電機，其特征在于: 所述第一線圈和第二線圈均為圓環形線圈，所述第一線圈和第二線圈串聯或并聯連接，且所述第一線圈和第二線圈所產生的磁力線方向一致。
5.根據權利要求4所述的永磁直線振蕩電機，其特征在于: 所述動子鐵芯為圓環型，且由導磁材料制成； 所述初級鐵芯也為圓環型，且由導磁材料制成。
6.根據權利要求1-5任一項所述的永磁直線振蕩電機,其特征在于: 還包括端蓋，所述端蓋的數量為兩個，兩個所述端蓋分別設置在所述初級鐵芯的兩個端部，其中至少一個所述端蓋通過軸承與所述軸活動連接。
7.根據權利要求6所述的永磁直線振蕩電機，其特征在于: 還包括彈性部件，所述彈性部件置于所述端蓋與所述動子鐵芯之間，且與所述軸同心。
8.根據權利要求7所述的永磁直線振蕩電機，其特征在于: 所述彈性部件為壓縮彈簧、扭轉彈簧或者板彈簧。
9.根據權利要求8所述的永磁直線振蕩電機，其特征在于: 所述彈性部件的數量為一個或兩個； 當所述彈性部件為兩個時，兩個所述彈性部件分別設置在所述動子鐵芯的兩側。
10.根據權利要求1-5任一項所述的永磁直線振蕩電機,其特征在于: 還包括板彈簧，所述板彈簧的數量為兩個，兩個所述板彈簧分別設置在所述初級鐵芯的兩個端部。
11.根據權利要求1-5任一項所述的永磁直線振蕩電機，其特征在于: 還包括板彈簧和端蓋； 所述初級鐵芯的一端設置所述板彈簧，另一端設置所述端蓋，所述端蓋通過軸承與所述軸活動連接。
12.根據權利要求1-5任一項所述的永磁直線振蕩電機,其特征在于: 所述第一線圈和第二線圈的電源為交流電源，所述交流電源為正弦波形或方波波形。
13.根據權利要求12所述的永磁直線振蕩電機，其特征在于:所述交流電源的頻率等于或接近所述動子部分在軸線方向上往復運動的諧振頻率。
14.一種電動設備,包括永磁直線振蕩電機,其特征在于:所述永磁直線振蕩電機為權利要求1-13任一項所述的永磁直線振蕩電機。
【文檔編號】H02K1/17GK203708063SQ201320793930
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】陳進華, 廖有用, 張馳, 金勤曉, 羅寧 申請人:中國科學院寧波材料技術與工程研究所