CN102447370A

CN102447370A - 致动器、电动剪切装置和电气装置

Info

Publication number: CN102447370A
Application number: CN2010105124017A
Authority: CN
Inventors: 干金云; 张国际; 刘立生; 李越
Original assignee: Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Johnson Electric Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2012-05-09

Abstract

本发明实施例公开致动器、电动剪切装置和电气装置，所述致动器包括至少一个定子及至少一个振荡器；每个振荡器至少与一个定子呈磁耦合，并由至少一个弹性单元弹性地支撑；至少一对呈磁耦合的振荡器与定子其中之一设有电磁体，其中之另一设有永磁体；永磁体沿振荡器的运动方向至少形成两个磁极，且相邻磁极的极性相反，所述电磁体具有沿所述运动方向布置的至少两个绕组单元与所述永磁体的至少两个磁极一一对应，且流经相邻绕组单元的电流方向相反。本发明实施例的致动器具有效率高、噪声低、寿命长等优点。

Description

致动器、电动剪切装置和电气装置

技术领域

本发明涉及可产生往复运动的致动器，尤其适用于理发器、剃须刀、震动器、给料机、研磨机等电气装置。

背景技术

现有技术中一种振动型致动器包括具有电磁体的定子组件及具有永磁体的振荡器。其中，电磁体包括E形定子，其具有一个中心凸极和一对侧凸极，线圈缠绕于中心凸极，在电流激励下中心凸极和侧凸极各自上端处的极端磁化为相反的极性；振荡器具有水平细长的基座，永磁体曝露在基座的底部靠近电磁体的上端，由固定在基座下端的磁轭所支持。通过施加一个交流电流，电磁体产生一个交变磁场，该磁场与永磁体相互作用，使振荡器沿线性路径往复运动。

本发明旨在提供一种新型的振动型致动器。

发明内容

本发明实施例的一方面提供一种致动器，包括至少一个定子及至少一个振荡器；其中，每个振荡器至少与一个定子呈磁耦合，并由至少一个弹性单元弹性地支撑，以在和与其呈磁耦合的定子间的磁场及所述弹性单元的作用下做往复运动；其中：至少一对呈磁耦合的振荡器与定子其中之一设有电磁体，其中之另一设有永磁体；其中，所述永磁体沿振荡器的运动方向至少形成两个磁极，且相邻磁极的极性相反，所述电磁体具有沿所述运动方向布置的至少两个绕组单元与所述永磁体的至少两个磁极一一对应，且流经相邻绕组单元的电流方向相反。

较佳的，每一电磁体的相邻绕组单元之间设有间隔，所述间隔大于或等于电磁体的运动行程的一半。

可选的，所述弹性单元被配置为使相应振荡器做弧形往复运动。

较佳的，所述弹性单元包括在与振荡器的运动方向垂直的方向上对称设置的一对弹性件，每一弹性件包括固定于相应振荡器的自由端、固定于一支撑单元的固定端、以及可弹性支撑振荡器沿其运动方向运动的弹性臂。

较佳的，所述致动器具有多个交替分布的定子和振荡器。

较佳的，所述致动器包括至少两个定子，且相邻的定子在彼此相对的表面形成磁性相同的永磁体磁极；或，所述致动器包括至少两个振荡器，且相邻的振荡器在彼此相对的表面形成磁性相同的永磁体磁极。

可选的，所述致动器包括至少两个振荡器，每个振荡器被配置为与相邻振荡器做方向相反的往复运动。

本发明实施例的另一方面提供一种电动剪切装置，包括致动器、及至少两个可形成剪切作用的刀头，所述致动器包括至少一个定子及至少一个振荡器；其中每个振荡器至少与一个定子呈磁耦合，并由至少一个弹性单元弹性地支撑，以在和与其呈磁耦合的定子间的磁场及所述弹性单元的作用下做往复运动；至少一对呈磁耦合的振荡器与定子其中之一设有电磁体，其中之另一设有永磁体；其中，所述永磁体沿振荡器的运动方向至少形成两个磁极，且相邻磁极的极性相反，所述电磁体具有沿振荡器的运动方向布置的至少两个绕组单元与所述永磁体的至少两个磁极一一对应，且流经相邻绕组单元的电流方向相反；至少一个振荡器具有输出轴用于带动至少一个刀头做往复运动。

可选的，所述致动器包括两个具有输出轴的振荡器，所述两个输出轴分别带动两个相邻的刀头做方向相反的往复运动。

本发明实施例的再一方面提供一种电气装置，具有上述的致动器。

可选的，所述电气装置为剃须刀、理发器、震动器、给料机、研磨机、泵、食品加工机、玩具其中之一。

本发明实施例的致动器结构简单，节约铜材，动子惯量小，功率密度高；无转轴摩擦部件，因此噪声低、寿命长；此外，弹性单元的结构简单，因此能够节省材料、降低成本。

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1示出本发明一实施例的致动器；

图2是本发明一实施例的致动器的一个平面示意图；

图3是本发明一实施例的致动器的分解图；

图4是本发明一实施例的致动器的振荡器的放大图；

图5是本发明一实施例的致动器的弹性单元的放大图；

图6示出本发明一实施例的致动器的电磁体的供电电压；

图7A和图7B示出本发明一实施例的致动器的工作原理；

图8示出本发明另一实施例的致动器；

图9示出本发明第三实施例的致动器；

图10示出本发明第四实施例的致动器；

图11示出本发明一个实施例的电动剪切装置。

具体实施方式

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式详细描述，将使本发明的技术方案及其他有益效果显而易见。

参阅图1至图5，本发明一实施例的致电器100包括三个定子110～112、及两个可相对定子运动的振荡器130和131分别设于相邻定子110和111之间以及定子111和112之间；定子110～112及振荡器130和131基本平行设置，每两个相邻的振荡器与定子间具有与振荡器的运动方向基本平行的气隙150。

定子110～112由支撑单元170固定支撑，每一定子中设有永磁体，定子110和定子111在彼此相对的表面各自形成两个极性相反的永磁体磁极110a、110b和111a、111b，且两定子110和111在彼此相对面上的磁极的极性相同，即110a与111a的极性相同(本实施例中为N极)，110b与111b的极性相同(本实施例中为S极)。同样的，定子111和112也在彼此相对的表面各自形成两个极性相反的永磁体磁极111c、111d和112a、112b，111c与112a以及111d与112b的极性也分别相同(本实施例中分别为S极和N极)。此外，位于两侧的两个定子110和112还分别具有导磁轭部110c和112c用于形成磁回路。可以理解的，在更多实施例中，电磁铁也可以不包括铁心而是做成空心线圈。

每个振荡器130和131具有电磁体132及与振荡器的运动方向垂直的输出轴133，电磁体132包括铁心134及沿振荡器的运动方向缠绕在铁心上的两个绕组单元135和136，两个绕组单元135和136分别对应于在电磁体132相邻的定子中形成于与电磁体132相对的表面的两个永磁体磁极，且被配置为电磁体通电后，流过两个绕组单元135和136的电流方向相反；两个绕组单元135和136之间具有间隔137以避免两个绕组单元135和136处于同一磁场中从而对彼此的电磁力产生抵消，较佳的，间隔137大于或等于电磁体132的运动行程的一半。振荡器130和131在其运动方向上受两个设置于振荡器两侧的弹性单元140的弹性支撑，并保证与定子间的气隙；其中，每个弹性单元140具有一对在与振荡器的运动方向垂直的方向上对称设置的弹性件142和143，每个弹性件142和143包括自由端144和固定端145分别固定于相应的振荡器和支撑单元170、以及沿与振荡器的运动方向大致垂直的方向延伸的弹性臂146。在初始状态(即致动器100未被供电的状态)下，各弹性单元140处于自然状态，振荡器130和131的初始位置被配置为使其间隔137位于各自运动轨迹的中心线138上。本实施例中，振荡器130和131运动轨迹的中心线重叠。可以理解的，在更多实施例中，振荡器也可以不是由其两侧的两个弹性单元的支撑，而是由仅设于其一侧的弹性单元支撑；每个弹性单元也可以只具有一个弹性件；弹性件也可以采用其他合适的方式；此外，两振荡器的运动轨迹的中心线也可以是不重叠的。

图6示出电磁体132的一种可选的供电电压。当电压为V时，流过振荡器130和131的电磁体中的绕组单元135和136的电流方向如图7A所示，使得振荡器130和131在绕组单元所受电磁力的作用下克服弹性单元的变形力而分别向左和向右移动；当电压由V变为0时，各绕组单元中无电流流过，振荡器130和131在弹性单元的回复力的作用下移动至初始位置；当电压为-V时，流过振荡器130和131的电磁体中的绕组单元135和136的电流方向如图7B所示，使得振荡器130和131在绕组单元所受反向电磁力的作用下克服弹性单元的变形力向右和向左移动；当电压由-V变为0时，振荡器130和131在弹性单元的回复力的作用下移动至初始位置。由此，可以通过向电磁体提供如图6所示的电压，使振荡器130和131实现方向相反的直线往复运动。当两个振荡器130和131的重量相等时，可以实现平衡动量，从而降低震动噪声。可以理解的，在对两个电磁体的绕组单元做出相应配置的前提下，两振荡器的电磁体的供电电压可以相同，也可以不同；在更多实施例中，电磁体的供电电压也可采用其他形式，只要能够保证两振荡器能够实现方向相反的往复运动。

参阅图8，本发明另一实施例的致动器200与致动器100相似，区别之处在于，致动器200具有两个定子210和211、及设于此两个定子之间的振荡器230；同样，定子210和211在彼此相对的表面各自形成两个极性相反的永磁体磁极，且两定子210和211在彼此相对的面上的磁极的极性相同。振荡器230的电磁体通电后，流过其两个绕组单元235和236的电流方向相反，使得振荡器230在绕组单元所受电磁力的作用下克服弹性单元240的变形力而向左或向右移动，电磁体的供电电压变为0后，振荡器230在弹性单元240的回复力的作用下向右或向左移动至弹性单元恢复自然状态，由此，振荡器230可以实现左右方向的直线往复运动。

图9示出本发明第三实施例的致动器300，其具有平行设置的四个定子和三个可分别相对定子做往复运动的振荡器，其中，相邻的定子在彼此相对的表面各自形成有四个永磁体磁极，每个振荡器的电磁体具有四个绕组单元，并且，每个定子表面上的相邻磁极的极性相反，流经每个电磁体的相邻绕组单元的电流相反。本实施例中，可以使两侧的振荡器与中间的振荡器的往复运动方向相反，以消除扭矩上的不平衡振动。

如图10所示，本本发明第四实施例中，致动器振荡器130也可进行弧形往复运动。其中，振荡器由一摆动卷簧440支撑，其具有径向延伸的螺旋部441可沿弧形往复运动的轨迹摆动，摆动卷簧440的固定端442固定于支撑体(图中未示出)并设于弧形往复运动的运动轨迹的一个中心轴线位置上，自由端443固定于振荡器130。

本发明实施例所提供的致动器可用于剃须刀、剪发器等电动剪切装置、或震动器、给料机、研磨机、泵、食品加工机、电动玩具等电气装置，用于驱动刀头等被驱动件做直线或弧形往复运动。

图11示出本发明一个实施例的电动剪切装置900，其包括外壳912、电源接口914用于接外接电源、控制电路916、致动器918、以及两个刀头920、922；其中，致动器920可以采用上述的致动器200或400，其支撑单元相对外壳912固定。当电源接口914接通电源时，控制电路916可从电源接口914获取电源，输出一定频率、幅值和占空比的交变脉冲电压；较佳的，电压的频率可以为100-250赫兹可调，占空比可为20％至50％可调。驱动致动器918使其输出轴924输出图示方向的直线或弧形往复运动；本实施例中，驱动器918具有一个输出轴924，带动刀头920做左右方向的直线或弧形往复运动，刀头922则相对外壳912固定，由此两刀头920和922可相互形成剪切作用将两者之间的毛发剪断。较佳的，电动剪切装置900还可以包括充电电池926与控制电路916电连接，由从电源接口914输入的外接电源充电，以使电动剪切装置900在断开外接电源后仍可继续工作一段时间。本实施例的电动剪切装置可以实现高速剪切，效率较高。

可以理解的，在电动剪切装置的更多实施例中，致动器918也可以采用上述的致动器100，其两个输出轴分别带动两刀头920和922做方向相反的往复运动，从而使两刀头920和922相互形成剪切作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。例如，可以将电磁体设于定子而将永磁体设于振荡器，同样可以实现本发明的目的。

Claims

1.一种致动器，包括至少一个定子及至少一个振荡器；其中，每个振荡器至少与一个定子呈磁耦合，并由至少一个弹性单元弹性地支撑，以在和与其呈磁耦合的定子间的磁场及所述弹性单元的作用下做往复运动；其中：

至少一对呈磁耦合的振荡器与定子其中之一设有电磁体，其中之另一设有永磁体；其中，所述永磁体沿振荡器的运动方向至少形成两个磁极，且相邻磁极的极性相反，所述电磁体具有沿所述运动方向布置的至少两个绕组单元与所述永磁体的至少两个磁极一一对应，且流经相邻绕组单元的电流方向相反。

2.如权利要求1所述的致动器，其中，每一电磁体的相邻绕组单元之间设有间隔，所述间隔大于或等于电磁体的运动行程的一半。

3.如权利要求1所述的致动器，其中，所述弹性单元被配置为使相应振荡器做弧形往复运动。

4.如权利要求1所述的致动器，其中，所述弹性单元包括在与振荡器的运动方向垂直的方向上对称设置的一对弹性件，每一弹性件包括固定于相应振荡器的自由端、固定于一支撑单元的固定端、以及可弹性支撑振荡器沿其运动方向运动的弹性臂。

5.如权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器具有多个交替分布的定子和振荡器。

6.如权利要求5所述的致动器，其中，所述致动器包括至少两个定子，且相邻的定子在彼此相对的表面形成磁性相同的永磁体磁极；或，所述致动器包括至少两个振荡器，且相邻的振荡器在彼此相对的表面形成磁性相同的永磁体磁极。

7.如权利要求1所述的致动器，其中，所述致动器包括至少两个振荡器，每个振荡器被配置为与相邻振荡器做方向相反的往复运动。

8.一种电动剪切装置，包括致动器、及至少两个可形成剪切作用的刀头，所述致动器包括至少一个定子及至少一个振荡器；其中：

每个振荡器至少与一个定子呈磁耦合，并由至少一个弹性单元弹性地支撑，以在和与其呈磁耦合的定子间的磁场及所述弹性单元的作用下做往复运动；

至少一对呈磁耦合的振荡器与定子其中之一设有电磁体，其中之另一设有永磁体；其中，所述永磁体沿振荡器的运动方向至少形成两个磁极，且相邻磁极的极性相反，所述电磁体具有沿所述运动方向布置的至少两个绕组单元与所述永磁体的至少两个磁极一一对应，且流经相邻绕组单元的电流方向相反；

至少一个振荡器具有输出轴用于带动至少一个刀头做往复运动。

9.如权利要求8所述的电动剪切装置，其中，所述致动器包括两个具有输出轴的振荡器，所述两个输出轴分别带动两个相邻的刀头做方向相反的往复运动。

10.如权利要求8所述的电动剪切装置，其中，所述致动器具有如权利要求2至6任一项所述致动器的特征。

11.一种电气装置，具有如权利要求1至7任一项所述的致动器。

12.如权利要求11所述的电气装置，其特征在于，所述电气装置为剃须刀、剪发器、震动器、给料机、研磨机、泵、食品加工机、玩具其中之一。