CN104702078A - 永磁直线振荡电机及电动设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁直线振荡电机，包括动子部分和定子部分；动子部分包括轴和动子铁芯，动子铁芯安装固定在轴上；定子部分包括初级铁芯、永磁体、线圈骨架、第一线圈和第二线圈，初级铁芯上设置有用于容纳永磁体、线圈骨架、第一线圈和第二线圈的凹槽，第一线圈与所述第二线圈相对永磁体对称地设置在线圈骨架上，当第一线圈和所述第二线圈通电时产生磁场，从而驱动所述动子部分沿着所述轴的轴线方向往复运动。本发明还涉及一种电动设备。本发明的永磁直线振荡电机及电动设备，动子部分质量更轻，动态响应快，永磁体不易失磁，电机运行更加可靠。

Description

永磁直线振荡电机及电动设备

技术领域

本发明涉及振荡电机领域，尤其涉及一种永磁直线振荡电机及电动设备。

背景技术

传统技术通常采用滚珠丝杠、齿轮、曲柄等传动机构实现旋转电机的旋转运动转换为往复直线运动，传动效率低、机械可靠性低、维护困难等。采用直线电机直接驱动负载做往复运动，降低了摩擦损耗，减少系统的机械时间常数，提高了系统的效率和可靠性。而直线振荡电机利用电磁力产生往复直线运动，一般用于电动牙刷、空气压缩机、剃须刀、照相机电磁快门、扬声器、电锤机、搅拌机、冷冻机、缝纫机、打包捆扎机、电磁泵等。从运动方式分，有动铁式、动圈式、动磁式、动圈铁式、动磁铁式等。

中国专利ZL200610052853.5公开了一种直线振荡电机，其定子是由二个定子轴向串接组成的组合定子，绕组互相串联，动子外圆面上固定有N、S极交替排列的永磁磁钢。定子线圈通以交流电时，在线圈中产生N、S极交替振荡磁场，推动永磁磁钢及动子铁芯往复运动。上述结构存在不足是永磁体贴于动子铁芯的外表面上，电机工作时，线圈磁场会对永磁体产生增磁和去磁作用，使得电机的往复运动不够稳定可靠，而且动子质量大。

中国专利ZL201020164959.6公开了一种动铁式直线振荡电机，其定子铁轭与定子铁芯之间装有永磁体，在定子铁轭内圆周均匀分布4个定子铁芯，每个定子槽上装有2个线圈，此结构较为复杂。

中国专利ZL200710137599.3公开了一种磁阻往复式直线振荡电机，其由两个直流电磁铁的组合实现，工作时，用相位不同的脉动直流并通过单极性驱动电路轮流给两个线圈供电，使它们产生的工作磁场在电机的两端形成来回变位，可滑动圆柱形动子则依靠“磁阻最小原理”产生磁阻力，并跟随电动机两端来回变动的磁场在空心定子内部形成直线往复运行。此结构较为复杂、推力密度较低。

发明内容

鉴于现有技术的现状，本发明的目的在于提供一种永磁直线振荡电机及电动设备，动子部分质量更轻，动态响应快，永磁体不易失磁，电机运行更加可靠。为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种永磁直线振荡电机，包括动子部分和定子部分，所述动子部分包括轴和动子铁芯，所述动子铁芯安装固定在所述轴上；

所述定子部分包括初级铁芯、永磁体、线圈骨架、第一线圈和第二线圈，所述初级铁芯上设置有用于容纳所述永磁体、线圈骨架、第一线圈和第二线圈的凹槽，所述第一线圈与所述第二线圈相对所述永磁体对称地设置在所述线圈骨架上；

当所述第一线圈和所述第二线圈通电时产生磁场，从而驱动所述动子部分沿着所述轴的轴线方向往复运动。

在其中一个实施例中，所述永磁体设置在所述凹槽的中心，将所述凹槽等分成两部分，所述永磁体与所述第一线圈由所述线圈骨架隔离，所述永磁体和所述第二线圈也由所述线圈骨架隔离。

在其中一个实施例中，所述永磁体为一整体的环状永磁体，其充磁方向为辐射径向方向充磁；或者所述永磁体为拼接磁环，充磁方向为径向充磁或者平行充磁。

在其中一个实施例中，所述第一线圈和第二线圈均为圆环形线圈，所述第一线圈和第二线圈串联或并联连接，且所述第一线圈和第二线圈所产生的磁力线方向一致。

在其中一个实施例中，所述动子铁芯为圆环型，且由导磁材料制成；

所述初级铁芯也为圆环型，且由导磁材料制成。

在其中一个实施例中，所述的永磁直线振荡电机还包括端盖，所述端盖的数量为两个，两个所述端盖分别设置在所述初级铁芯的两个端部，其中至少一个所述端盖通过轴承与所述轴活动连接。

在其中一个实施例中，所述的永磁直线振荡电机还包括弹性部件，所述弹性部件置于所述端盖与所述动子铁芯之间，且与所述轴同心。

在其中一个实施例中，所述弹性部件为压缩弹簧、扭转弹簧或者板弹簧。

在其中一个实施例中，所述弹性部件的数量为一个或两个；

当所述弹性部件为两个时，两个所述弹性部件分别设置在所述动子铁芯的两侧。

在其中一个实施例中，所述的永磁直线振荡电机还包括板弹簧，所述板弹簧的数量为两个，两个所述板弹簧分别设置在所述初级铁芯的两个端部。

在其中一个实施例中，所述的永磁直线振荡电机还包括板弹簧和端盖；

所述初级铁芯的一端设置所述板弹簧，另一端设置所述端盖，所述端盖通过轴承与所述轴活动连接。

在其中一个实施例中，所述第一线圈和第二线圈的电源为交流电源，所述交流电源为正弦波形或方波波形。

在其中一个实施例中，所述交流电源的频率等于或接近所述动子部分在轴线方向上往复运动的谐振频率。

还包括一种电动设备，包括永磁直线振荡电机，所述永磁直线振荡电机为上述任一技术特征的永磁直线振荡电机。

本发明的有益效果是：

本发明的永磁直线振荡电机及电动设备，动子部分质量更轻，动态响应快，永磁体不易失磁，电机运行更加可靠；通过调整绕组电流幅值可以改变推力大小，进而改变振动幅值；动子部分与弹性部件所组成的弹性部件-质量系统的谐振频率高，使电机动态特性好，提高电机的功率密度。

附图说明

图1为本发明的永磁直线振荡电机实施例一的剖面示意图；

图2为幅向环永磁体的结构示意图；

图3为拼接永磁体的环结构示意图；

图4为本发明的永磁直线振荡电机实施例二的剖面示意图；

图5为本发明的永磁直线振荡电机实施例三的剖面示意图；

图6为本发明的永磁直线振荡电机实施例四的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的永磁直线振荡电机及电动设备进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1至图6，本发明的永磁直线振荡电机101一实施例，包括动子部分70和定子部分50，动子部分70包括轴1和动子铁芯2，动子铁芯2安装固定在轴1上。

定子部分50包括初级铁芯3、永磁体4、线圈骨架5、第一线圈61和第二线圈62，初级铁芯3上设置有用于容纳永磁体4、线圈骨架5、第一线圈61和第二线圈62的凹槽12，第一线圈61与第二线圈62相对永磁体4对称地设置在线圈骨架5上，当第一线圈61和第二线圈62通电时产生磁场，从而驱动动子部分70沿着轴1的轴线方向往复运动。第一线圈61和第二线圈62的电源为交流电源，所述交流电源为正弦波形或方波波形。优选地，所述交流电源的频率等于或接近动子部分70在轴1的轴线方向上往复运动的谐振频率。

作为一种可实施方式，永磁体4设置在凹槽12的中心，将凹槽12等分成两部分，永磁体4与第一线圈61由线圈骨架5隔离，永磁体4和第二线圈62也由线圈骨架5隔离。

其中，永磁体4为一整体的环状永磁体，如图2所示，其充磁方向为辐射径向方向充磁；当然，永磁体4也可为拼接磁环，由多段圆弧状磁体拼接成圆环形的永磁体4，如图3所示，充磁方向为径向充磁或者平行充磁。其中，磁力线发出和进入的方向在环状永磁体4的直径方向就是径向充磁，磁力线在环状永磁体4的轴线方向出入就是平行充磁。优选地，永磁体4由钕铁硼材料或者铁氧体材料制成。

第一线圈61和第二线圈62均为圆环形线圈，第一线圈61和第二线圈62可以串联连接，也可并联连接，且第一线圈61和第二线圈62产生的磁力线方向一致。也就是说第一线圈61和第二线圈62的电流方向同为流入或同为流出，这样第一线圈61和第二线圈62所产生的合成磁力线经过永磁体4等于零或者接近于零。

动子铁芯2为圆环型，且由导磁材料制成；初级铁芯3也为圆环型，且由导磁材料制成。

作为一种可实施方式，永磁直线振荡电机101还包括端盖7，端盖7的数量为两个，两个端盖7分别设置在初级铁芯3的两个端部，其中至少一个端盖7通过轴承9与轴1活动连接。弹性部件8置于端盖7与动子铁芯2之间，且与轴1同心。弹性部件8为压缩弹簧、扭转弹簧或者板弹簧。弹性部件8的数量为一个或两个；其中图4为只有一个弹性部件8的情形；图1为设置两个弹性部件8的情形，当弹性部件8为两个时，两个弹性部件8分别设置在动子铁芯2的两侧，弹性部件8分别介于轴承9和动子铁芯2之间，以使两个弹性部件8跟随动子部分70的往复运动而扩张及收缩，从而将张力和压缩力施加至动子部分70。特别当通过第一线圈61和第二线圈62的是接近由弹性部件8的弹簧系数和动子部分70的质量限定的谐振频率的交流电时，能够扩大动子部分70的移动量。

作为一种可实施方式，如图5所示，永磁直线振荡电机还包括板弹簧10，板弹簧10的数量为两个，两个板弹簧10分别设置在初级铁芯3的两个端部。

作为一种可实施方式，如图6所示，初级铁芯3的一端设置板弹簧10，另一端设置端盖7，端盖7通过轴承9与轴1活动连接。

以上实施例的永磁直线振荡电机使用在电动设备上，其中电动设备可为电动牙刷、空气压缩机、剃须刀、照相机电磁快门、扬声器、电锤机、搅拌机、冷冻机、缝纫机、打包捆扎机、电磁泵等，由于以上电动设备除永磁直线振荡电机外均为现有技术，此处不再一一赘述。

上述实施例的永磁直线振荡电机及电动设备，动子部分质量更轻，动态响应快，永磁体不易失磁，电机运行更加可靠；通过调整绕组电流幅值可以改变推力大小，进而改变振动幅值；动子部分与弹性部件所组成的弹性部件-质量系统的谐振频率高，使电机动态特性好，提高电机的功率密度。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种永磁直线振荡电机，包括动子部分和定子部分，其特征在于：

所述动子部分包括轴和动子铁芯，所述动子铁芯安装固定在所述轴上；

所述定子部分包括初级铁芯、永磁体、线圈骨架、第一线圈和第二线圈，所述初级铁芯上设置有用于容纳所述永磁体、线圈骨架、第一线圈和第二线圈的凹槽，所述第一线圈与所述第二线圈相对所述永磁体对称地设置在所述线圈骨架上；

当所述第一线圈和所述第二线圈通电时产生磁场，从而驱动所述动子部分沿着所述轴的轴线方向往复运动。

2.根据权利要求1所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

所述永磁体设置在所述凹槽的中心，将所述凹槽等分成两部分，所述永磁体与所述第一线圈由所述线圈骨架隔离，所述永磁体和所述第二线圈也由所述线圈骨架隔离。

3.根据权利要求2所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

所述永磁体为一整体的环状永磁体，其充磁方向为辐射径向方向充磁；

或者所述永磁体为拼接磁环，充磁方向为径向充磁或者平行充磁。

4.根据权利要求3所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

所述第一线圈和第二线圈均为圆环形线圈，所述第一线圈和第二线圈串联或并联连接，且所述第一线圈和第二线圈所产生的磁力线方向一致。

5.根据权利要求4所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

所述动子铁芯为圆环型，且由导磁材料制成；

所述初级铁芯也为圆环型，且由导磁材料制成。

6.根据权利要求1-5任一项所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

还包括端盖，所述端盖的数量为两个，两个所述端盖分别设置在所述初级铁芯的两个端部，其中至少一个所述端盖通过轴承与所述轴活动连接。

7.根据权利要求6所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

还包括弹性部件，所述弹性部件置于所述端盖与所述动子铁芯之间，且与所述轴同心。

8.根据权利要求7所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

所述弹性部件为压缩弹簧、扭转弹簧或者板弹簧。

9.根据权利要求8所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

所述弹性部件的数量为一个或两个；

当所述弹性部件为两个时，两个所述弹性部件分别设置在所述动子铁芯的两侧。

10.根据权利要求1-5任一项所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

还包括板弹簧，所述板弹簧的数量为两个，两个所述板弹簧分别设置在所述初级铁芯的两个端部。

11.根据权利要求1-5任一项所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

还包括板弹簧和端盖；

所述初级铁芯的一端设置所述板弹簧，另一端设置所述端盖，所述端盖通过轴承与所述轴活动连接。

12.根据权利要求1-5任一项所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

所述第一线圈和第二线圈的电源为交流电源，所述交流电源为正弦波形或方波波形。

13.根据权利要求12所述的永磁直线振荡电机，其特征在于：

所述交流电源的频率等于或接近所述动子部分在轴线方向上往复运动的谐振频率。

14.一种电动设备，包括永磁直线振荡电机，其特征在于：

所述永磁直线振荡电机为权利要求1-13任一项所述的永磁直线振荡电机。