CN102739006A - 线性致动器及电动剪切装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开线性致动器及电动剪切装置，所述线性致动器，包括：定子及可相对所述定子做往复运动的动子，所述定子和动子其中之一设电磁体；速度检测单元，用于检测所述动子的振荡速度；供电单元，用于向所述电磁体供电；及控制单元，用于基于所述振荡速度调整所述供电单元的供电功率以使所述动子的往复运动恒定；其中，所述速度检测单元包括光传感器。本发明所举实施例可在线性致动器的负载发生变化时，保证动子的运动速度和振幅基本保持恒定。

Description

线性致动器及电动剪切装置

技术领域

本发明涉及线性致动器，尤其涉及线性致动器的控制方法。

背景技术

电动理发剪通常包括外壳、线性致动器、及两个相互形成剪切作用的刀头；所述刀头中至少有一个在线性致动器驱动下作往复运动。所述线性致动器包括定子和可相对定子做往复运动的动子。互为磁耦合的动子与定子之间设复位弹性装置，动子与定子其中之一设电磁体，其中之另一设永磁体。理发剪通电后，向电磁体施加交变电流使其产生交变磁场，该磁场与永磁体相互作用，使动子以大体上固定的自然频率振动。理发剪在使用过程中，致动器的负载常常会发生变化，此变化会导致动子的运动速度和振幅发生改变，影响剪切效果。

本发明旨在提供一种新的线性致动器，可在其负载发生变化时，保证动子的运动速度和振幅基本保持恒定。

发明内容

本发明实施例一方面提供一种线性致动器，包括：定子及可相对所述定子做往复运动的动子，所述定子和动子其中之一设电磁体；速度检测单元，用于检测所述动子的振荡速度；供电单元，用于向所述电磁体供电；及控制单元，用于基于所述振荡速度调整所述供电单元的供电功率以使所述动子的往复运动恒定；其中，所述速度检测单元包括光传感器。

较佳的，所述光传感器为红外线传感器，包括红外发射单元和红外接收单元。

较佳的，所述速度检测单元还包括设有至少一个贯穿孔/槽/缝的挡光件，所述挡光件和红外线传感器其中之一相对所述定子固定，其中之另一随所述动子运动。

较佳的，所述红外发射单元和红外接收单元相对定子固定且彼此相对设置；所述挡光件固定于所述动子并可在动子的带动下运动于所述红外发射单元和红外接收单元之间，使所述红外发射单元发射的红外信号间隔性地经所述贯穿孔/槽/缝传至所述红外接收单元。

较佳的，所述定子包括一环形铁芯，所述环形铁芯内侧延伸出至少一对相对的凸极，凸极上绕设有绕组；所述动子位于所述相对的凸极之间，所述动子与凸极相对的两侧各形成有至少一对相邻的永久磁极；所述动子与定子间设复位弹性装置，所述动子在所述复位弹性装置及磁场力的作用下做往复运动。

本发明实施例的另一方面提供一种电动剪切装置，包括线性致动器、至少两个可相互形成剪切作用的刀头、及容纳所述致动器于其内的外壳，所述至少两个刀头中的至少一个由所述线性致动器驱动；其中，所述线性致动器如前所述。

本发明所举实施例可在线性致动器的负载发生变化时，保证动子的运动速度和振幅基本保持恒定。

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

附图中：

图1是本发明一实施例的线性致动器的动定子结构的立体示意图；

图2是所述动定子结构的平面示意图；

图3是所述线性致动器的控制部分的结构框图；

图4是所述绕性致动器的动子的位移轨迹、绕组的感应电压及其供电电压的波形图；

图5示出所述线性致动器的速度检测单元的一种实现方式；

图6是图5所示实现方式中所述绕性致动器的动子的位移轨迹、及红外接收单元的速度检测信号的一种波形图；

图7是所述绕性致动器的动子的位移轨迹、红外接收单元的速度检测信号、及红外发射单元的红外发射信号的另一种波形图；

图8示出所述线性致动器的速度检测单元的另一种实现方式；

图9是图8所示实现方式中所述绕性致动器的动子的位移轨迹、及红外接收单元的速度检测信号的波形图；

图10示出本发明一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。

请参阅图1和图2，本发明一实施例线性致动器包括定子10和动子30。动子30与定子10之间设复位弹性装置50。所述定子10包括一环形铁芯12，所述环形铁芯12内侧设两相对的凸极14，凸极14上绕设有绕组16。所述动子30位于两相对凸极14之间，包括支撑体32、安装于支撑体32上的永久磁铁34，所述永久磁铁34在与两凸极14相对的两侧方向上各形成有一对永久磁极，每一侧的一对永久磁极的极性相反，并且两侧相对位置处的永久磁极的极性也相反；所述绕组16通电后产生的磁场与所述磁铁34相互作用，可使得动子30在复位弹性装置50及磁场力的作用下相对定子10做线性往复运动。

所述铁芯12基本为方形，两相对凸极14分别从方形铁芯12的两相对侧(本实施例中为较长边)向内延伸。所述复位弹性装置50设于动子30支撑体32的两端与方形铁芯12的另外两相对侧(较短边)之间。所述动子30的沿其运动方向的两端(朝向方形铁芯12的较短边)分别设导杆36，每一导杆36的两端分别连接至动子30的支撑体32和铁芯12，具体地，动子支撑体32两端对应导杆36末端处设定位孔以供导杆末端插入，定子铁芯12对应导杆36末端亦设定位孔以供导杆36末端插入。所述动子30设有一输出轴38，所述输出轴38可用来驱动负载(如电动理发器的可动刀片)作线性往复运动。本实施例中，复位弹性装置50为绕设于导杆36上的螺旋弹簧。致动器未通电状态下，动子30的输出轴38的轴线与动子30的振荡中心轴线重合。

进一步的，如图3所示，所述线性致动器还包括至少由速度检测单元60、供电单元70、及控制单元80组成的控制部分。其中，速度检测单元60用于检测动子30的运动速度，供电单元70向绕组16供电以驱动动子30运动，控制单元80基于速度检测单元60所检测的运动速度，调整供电单元70的供电功率，以使动子保持恒定的往复运动。

动子30在复位弹性装置50和磁场力的作用下以大体上固定的自然频率振动。绕组16和永久磁铁34间的磁场作用将在绕组16上产生感应电压，绕组16的感应电压的幅值与动子30的运动速度成正比。为补偿机械磨擦产生的能量损失以保持动子30的振动，在到动子30改变运动方向并延迟一预定时间(T0)后，由控制单元80控制供电单元70以脉冲形式向绕组16供电；图4示出动子30的位移轨迹、绕组16的感应电压及其供电电压的波形图。其中，可由一方向检测单元90通过检测绕组16的感应电压的过零点(如图3中Z1，Z2所示)来确定动子30方向的改变。

致动器的负载发生变化时，会导致动子30的运动速度和振幅发生改变。本实施例中，为保证动子的运动速度和振幅保持基本恒定，由速度检测单元60检测动子30的运动速度，由控制单元80基于所检测的运动速度调整供电单元70提供给绕组16的PWM信号的脉宽。

较佳的，如图5所示，速度检测单元60包括挡光件62、以及由红外发射单元64和红外接收单元66组成的红外线传感器。红外发射单元64和红外接收单元66相对定子10固定且彼此相对设置；挡光件62固定于动子30的输出轴38上，挡光件62上设有两个贯穿孔62a和62b分别位于输出轴38的两侧。当动子30运动时，可带动挡光件62使其在红外发射单元64和红外接收单元之间66运动。当两贯穿孔62a和62b均不在红外发射单元64发射的红外信号的传输路径时，红外信号被挡光件62阻挡，因此红外接收单元66无法接收到红外信号；当两贯穿孔62a和62b其中之一移动到传输路径内时，红外信号即可穿过该贯穿孔到达红外接收单元66；由此，红外发射单元64发射的红外信号间隔性地经两贯穿孔62a和62b传至红外接收单元66，使红外接收单元66产生图6中所示的速度检测信号。根据预置的两贯穿孔62a和62b的间距和速度检测信号中连续两个分别对应两贯穿孔62a和62b的脉冲间的时间差Tpw可确定动子30的运动速度。红外发射单元64在控制单元80的控制下发射红外信号，红外接收单元66产生的速度检测信号传至控制单元80进行处理。做为替代的，控制单元80控制红外发射单元64周期性地停止红外信号的发射，例如如图7所示，控制单元80可控制红外发射单元64仅在每一周期T的前半周期发射红外信号，而在后半周期停止发射。

图8示出速度检测单元60的一个替代实施方案，其中，挡光件62上仅在输出轴38一侧设贯穿孔62b。当动子30运动时，带动挡光件62使其在红外发射单元64和红外接收单元之间66运动，使红外发射单元64发射的红外信号间隔性地经贯穿孔62b传至红外接收单元66，从而使红外接收单元66产生图9中所示的速度检测信号。根据预置的贯穿孔62b的孔径及速度检测信号中的脉宽Tw可确定动子30的运动速度。其中，控制单元80控制红外发射单元64仅在每一周期T的前半周期发射红外信号，而在后半周期停止发射。

可以理解的，本发明中，挡光件和红外线传感器只要其中之一相对所述定子固定，其中之另一随动子运动即可。

可以理解的，上述贯穿孔还可以是贯穿槽/缝等。

图10示出本发明一实施例的电动剪切装置100，包括外壳110、电源接口120用于接外接电源、线性致动器130、两个可形成剪切作用的刀头140和142；其中，线性致动器130可由上述实施例中的线性致动器实现，其定子相对外壳110固定。当电源接口120接通电源时，线性致动器控制部分可从电源接口120获取电源，向定子绕组输出PWM信号以驱动动子使其输出轴138带动刀头140相对固定刀头142做往复运动从而形成剪切作用。较佳的，电动剪切装置100还可以包括充电电池150与线性致动器130电连接，由从电源接口120输入的外接电源充电，以使电动剪切装置100在断开外接电源后仍可继续工作一段时间。

可以理解的，在更多实施例中，线性致动器可包括两个具有输出轴的动子，所述两个输出轴分别带动两个刀头做方向相反的线性往复运动以相互形成剪切作用。本发明的电动剪切装置例如可以是电动剃须刀、电动理发器等。

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。

Claims (13)

1.一种线性致动器，包括：

定子及可相对所述定子做往复运动的动子，所述定子和动子其中之一设电磁体；

速度检测单元，用于检测所述动子的振荡速度；

供电单元，用于向所述电磁体供电；及

控制单元，用于基于所述振荡速度调整所述供电单元的供电功率以使所述动子的往复运动恒定；

其中，所述速度检测单元包括光传感器。

2.如权利要求1所述的线性致动器，其特征在于，所述光传感器为红外线传感器，包括红外发射单元和红外接收单元。

3.如权利要求2所述的线性致动器，其特征在于，所述速度检测单元还包括设有至少一个贯穿孔/槽/缝的挡光件，所述挡光件和红外线传感器其中之一相对所述定子固定，其中之另一随所述动子运动。

4.如权利要求3所述的线性致动器，其特征在于，所述红外发射单元和红外接收单元相对定子固定且彼此相对设置；所述挡光件固定于所述动子并可在动子的带动下运动于所述红外发射单元和红外接收单元之间，使所述红外发射单元发射的红外信号间隔性地经所述贯穿孔/槽/缝传至所述红外接收单元。

5.如权利要求4所述的线性致动器，其特征在于，所述挡光件具有一个贯穿孔/槽/缝设于所述动子的振荡中心轴线一侧。

6.如权利要求4所述的线性致动器，其特征在于，所述挡光件具有两个贯穿孔/槽/缝分别设于所述动子的振荡中心轴线两侧。

7.如权利要求2至6任一项所述的线性致动器，其特征在于，所述红外发射单元被配置为周期性地停止红外信号的发射。

8.如权利要求2至6任一项所述的线性致动器，其特征在于，所述供电单元以PWM信号方式向所述电磁体供电，所述控制单元以调整所述PWM信号脉宽的方式调整所述供电功率。

9.如权利要求1至6任一项所述的绕性致动器，其特征在于，所述定子包括一环形铁芯，所述环形铁芯内侧延伸出至少一对相对的凸极，凸极上绕设有绕组；所述动子位于所述相对的凸极之间，所述动子与凸极相对的两侧各形成有至少一对相邻的永久磁极；所述动子与定子间设复位弹性装置，所述动子在所述复位弹性装置及磁场力的作用下做往复运动。

10.如权利要求9所述的线性致动器，其特征在于，所述线性致动器还包括方向检测单元，用于检测所述绕组的感应电压的过零点。

11.如权利要求9所述的线性致动器，其特征在于，所述动子每一侧的相邻永久磁极的极性相反，且动子两侧相对位置处的永久磁极的极性也相反。

12.如权利要求11所述的绕性致动器，其特征在于，所述动子沿运动方向的两端分别设导杆，每一导杆的两端分别连接至动子和定子，所述复位弹性装置为绕设于导杆上的弹簧。

13.一种电动剪切装置，包括线性致动器、至少两个可相互形成剪切作用的刀头、及容纳所述致动器于其内的外壳，所述至少两个刀头中的至少一个由所述线性致动器驱动；其中，所述线性致动器如权利要求1至12任一项所述。

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