CN105978289A - 一种线性往复电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性往复电机，包括：线圈骨架、第一永磁体、第二永磁体以及供电装置，所述线圈骨架的周部卷绕有电磁线圈，所述供电装置电连接所述电磁线圈，用于为所述电磁线圈提供交流的方波电流，所述线圈骨架的中部开设有导向通孔，所述导向通孔内设置有衔铁，所述衔铁的第一端部和所述第一永磁体的第一磁极吸合，所述衔铁的第二端部和所述第二永磁体的第一磁极吸合。工作时，所述供电装置为所述电磁线圈提供交流的方波电流，使电磁线圈的两端的磁极产生周期性的变换，进而改变了衔铁的两极磁性，使衔铁在所述通孔内沿轴向做来回往复运动，本发明的线性往复电机结构简单，与现有的线性往复电机相比，造价更低。

Description

一种线性往复电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种线性往复电机。

背景技术

直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达，推杆马达。最常用的直线电机类型是平板式、U型槽式和管式。线圈的典型组成是三相，有霍尔元件实现无刷换相。直线电机是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。直线电机可以认为是旋转电机在结构方面的一种变形，它可以看作是一台旋转电机沿其径向剖开，然后拉平演变而成。随着自动控制技术和微型计算机的高速发展，对各类自动控制系统的定位精度提出了更高的要求，在这种情况下，传统的旋转电机再加上一套变换机构组成的直线运动驱动装置，已经远不能满足现代控制系统的要求，为此，世界许多国家都在研究、发展和应用直线电机，使得直线电机的应用领域越来越广。

目前的线性电机结构大多较为复杂，造成了造价高的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种线性往复电机，来解决以上技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种线性往复电机，包括：线圈骨架、第一永磁体、第二永磁体以及供电装置；

所述线圈骨架的周部卷绕有电磁线圈；所述供电装置电连接所述电磁线圈，用于为所述电磁线圈提供工作电流；

所述线圈骨架的中部开设有导向通孔，所述导向通孔内设置有衔铁；所述衔铁的第一端部和所述第一永磁体的第一磁极吸合；所述衔铁的第二端部和所述第二永磁体的第一磁极吸合；

其中，所述工作电流为交流的方波电流；所述第一磁极为N极或S极。

工作时，供电装置向电磁线圈提供方波脉冲电流，使电磁线圈的两端的磁极产生周期性的变换，进而改变了衔铁的两极磁性，由于衔铁的两端均设置有永磁体，且磁极相同，故任意时刻，一永磁体为衔铁提供斥力时，则另一永磁体必定为衔铁提供吸力，两永磁体施加于衔铁的力的方向一致，可使衔铁在所述通孔内沿着线圈骨架的轴线运动，而由于电磁线圈的两端的磁极是周期性变化的，故衔铁的移动方向也周期性的变化，使衔铁在所述通孔内来回往复运动，实现将电能转换为直线运动的机械能。

优选的，所述第一永磁体可伸入所述导向通孔内；所述第一永磁体的外侧壁缠绕有第一弹簧；所述第一弹簧的外径大于所述导向通孔的孔径。

所述第二永磁体可伸入所述导向通孔内；所述第二永磁体的外侧壁缠绕有第二弹簧；所述第二弹簧的外径大于所述导向通孔的孔径。

优选的，所述导向通孔为圆孔；所述第一永磁体和所述第二永磁体均呈圆柱体形；

所述第一永磁体的直径、所述第二永磁体的直径均小于所述导向通孔的孔径。

优选的，所述第一永磁体的左端部设有第一弹簧阻挡部，用于阻挡所述第一弹簧，以防止所述第一弹簧从所述第一永磁体的左端部脱落；所述第一永磁体的右端部和所述衔铁的第一端部吸合；

所述第二永磁体的右端部设有第二弹簧阻挡部，用于阻挡所述第二弹簧，以防止所述第二弹簧从所述第一永磁体的右端部脱落；所述第二永磁体的左端部和所述衔铁的第二端部吸合。

优选的，所述第一弹簧阻挡部呈圆柱体状；所述第一弹簧阻挡部的中轴线和所述第一永磁体的中轴线在同一直线上；所述第一弹簧阻挡部的直径大于所述第一弹簧的外径；

所述第二弹簧阻挡部呈圆柱体状；所述第二弹簧阻挡部的中轴线和所述第二永磁体的中轴线在同一直线上；所述第二弹簧阻挡部的直径大于所述第二弹簧的外径。

优选的，所述线性往复电机还包括用于电连接所述供电装置和所述电磁线圈的线圈导线。

优选的，所述衔铁采用铁制材料制成。

优选的，所述供电装置包括PCB控制板和直流电源；

所述PCB控制板的输入端电连接所述直流电源，所述PCB控制板的工作电流输出端电连接所述电磁线圈，用于为所述电磁线圈提供交流的方波电流。

优选的，所述直流电源为锂电池。

优选的，所述第一磁极为N极。

本发明的有益效果：本发明提供了一种线性往复电机，通过交流的方波电流使电磁线圈的两端的磁极产生周期性的变换，使衔铁在所述通孔内来回往复运动，相比于传统的线性往复电机，结构更简单，造价更低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的线性往复电机的结构原理图。

图2为本发明实施例的供电装置输出的工作电压的波形图。

图中：

100、线圈骨架；101、电磁线圈；102、导向通孔；103、衔铁；110、第一永磁体；111、第一弹簧阻挡部；120、第二永磁体；121、第二弹簧阻挡部；130、第一弹簧；140、第二弹簧；200、供电装置；300、线圈导线。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的线性往复电机的结构原理图。该线性往复电机包括线圈骨架100、第一永磁体110、第二永磁体120以及供电装置200。

线圈骨架100的周部或外侧壁上卷绕有电磁线圈101；供电装置200通过线圈导线300电连接电磁线圈101，用于为电磁线圈101提供工作电流或工作电压。本实施例中，所述工作电流为交流的方波电流，或所述工作电压为交流的方波电压。

具体请参考图2，图2为本发明实施例的供电装置200输出的工作电压的波形图。本实施例中，t1、t2、t3和t4相等，均为t，电磁线圈101的工作电流的方向周期性变换。

线圈骨架100的中部开设有导向通孔102，导向通孔102内设置有衔铁103；衔铁103的第一端部和第一永磁体110的第一磁极吸合；衔铁103的第二端部和第二永磁体120的第一磁极吸合；所述第一磁极可为N极或S极。本实施例中，所述第一磁极为N极。

图1示出了当电流方向为从供电装置200的左端流向供电装置200的右端时的衔铁103的磁极，即衔铁103的左侧为N极，右侧为S极。需要说明的是，电流方向还可为从供电装置200的右端流向供电装置200的左端，此时，衔铁103的磁极与图1中的衔铁103的磁极方向相反，即左侧为S极，右侧为N极。

供电装置200向电磁线圈101提供交流的方波电流，电流方向周期性变化，使电磁线圈101的两端的磁极产生周期性的变换，进而改变了衔铁103的两极磁性，由于衔铁103的两端均设置有永磁体，且磁极相同，故任意时刻，一永磁体为衔铁103提供斥力时，则另一永磁体必定为衔铁提供吸力，两永磁体施加于衔铁103的力的方向一致，可使衔铁103在导向通孔102内沿着线圈骨架100的中轴线104方向运动，而由于电磁线圈101的两端的磁极是周期性变化的，故衔铁103的移动方向也周期性的变化，使衔铁103在导向通孔102内沿中轴线104方向来回往复运动，实现将电能转换为直线运动的机械能。

具体的，第一永磁体110和第二永磁体120均可伸入导向通孔102内；第一永磁体110的外侧壁缠绕有第一弹簧130；第二永磁体120的外侧壁缠绕有第二弹簧140。

优选的，导向通孔102为圆孔；第一永磁体110和第二永磁体120均呈圆柱体形；第一永磁体110的直径、第二永磁体120的直径均小于导向通孔102的孔径。本实施例中，导向通孔102的孔径为导向通孔102的直径。

为防止第一弹簧130从第一永磁体110的左端部脱落，在第一永磁体110的左端部设有第一弹簧阻挡部111，用于阻挡第一弹簧130；第一永磁体110的右端部和衔铁103的第一端部吸合；为防止第二弹簧140从第二永磁体120的右端部脱落，在第二永磁体120的右端部设有第二弹簧阻挡部121，用于阻挡第二弹簧140；第二永磁体120的左端部和衔铁103的第二端部吸合。

本实施例中，衔铁103的第一端部即图1中衔铁103的左端部。衔铁103的第二端部即图1中衔铁103的右端部。

更具体的，第一弹簧阻挡部111和第二弹簧阻挡部121均呈圆柱体状；第一弹簧阻挡部111的中轴线和第一永磁体110的中轴线在同一直线上；第二弹簧阻挡部121的中轴线和第二永磁体120的中轴线在同一直线上；第一弹簧阻挡部111的直径大于第一弹簧130的外径，第二弹簧阻挡部121的直径大于第二弹簧140的外径。

在衔铁104的两端设置弹簧，可极大降低往复运动时，第一弹簧阻挡部111或第二弹簧阻挡部121对线圈骨架100的冲击时产生的噪音，还可进一步增大来回往复运动的力度或惯性。

优选的，衔铁103采用铁制材料制成。

具体的，供电装置200包括PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)控制板和直流电源；所述PCB控制板的输入端电连接所述直流电源，所述PCB控制板的工作电流输出端电连接所述电磁线圈101，用于为电磁线圈101提供交流的方波电流。本实施例中，PCB控制板的输出电压为3V。

通过将直流电流或交流电网转换为正负交替的方波电流，这个是电学领域的常规技术手段，故在此不赘述。

优选的，所述直流电源为锂电池。

可以理解的是，导向通孔102还可为方形或其他形状，但需保证第一永磁体110和/或第二永磁体120能伸入导向通孔102内。

可以理解的是，线圈骨架100可为方体形或圆柱体形，优选为圆柱体形，均应在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供的线性往复电机可应用于诸多领域，比如用于绘制点画的画笔、人体穴位微型按摩器等。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种线性往复电机，其特征在于，包括：线圈骨架、第一永磁体、第二永磁体以及供电装置；

所述线圈骨架的周部卷绕有电磁线圈；所述供电装置电连接所述电磁线圈，用于为所述电磁线圈提供工作电流；

所述线圈骨架的中部开设有导向通孔，所述导向通孔内设置有衔铁；所述衔铁的第一端部和所述第一永磁体的第一磁极吸合；所述衔铁的第二端部和所述第二永磁体的第一磁极吸合；

其中，所述工作电流为交流的方波电流；所述第一磁极为N极或S极。

2.根据权利要求1所述的线性往复电机，其特征在于，所述第一永磁体可伸入所述导向通孔内；所述第一永磁体的外侧壁缠绕有第一弹簧；所述第一弹簧的外径大于所述导向通孔的孔径。

所述第二永磁体可伸入所述导向通孔内；所述第二永磁体的外侧壁缠绕有第二弹簧；所述第二弹簧的外径大于所述导向通孔的孔径。

3.根据权利要求2所述的线性往复电机，其特征在于，所述导向通孔为圆孔；所述第一永磁体和所述第二永磁体均呈圆柱体形；

所述第一永磁体的直径、所述第二永磁体的直径均小于所述导向通孔的孔径。

4.根据权利要求3所述的线性往复电机，其特征在于，所述第一永磁体的左端部设有第一弹簧阻挡部，用于阻挡所述第一弹簧，以防止所述第一弹簧从所述第一永磁体的左端部脱落；所述第一永磁体的右端部和所述衔铁的第一端部吸合；

所述第二永磁体的右端部设有第二弹簧阻挡部，用于阻挡所述第二弹簧，以防止所述第二弹簧从所述第一永磁体的右端部脱落；所述第二永磁体的左端部和所述衔铁的第二端部吸合。

5.根据权利要求4所述的线性往复电机，其特征在于，所述第一弹簧阻挡部呈圆柱体状；所述第一弹簧阻挡部的中轴线和所述第一永磁体的中轴线在同一直线上；所述第一弹簧阻挡部的直径大于所述第一弹簧的外径；

所述第二弹簧阻挡部呈圆柱体状；所述第二弹簧阻挡部的中轴线和所述第二永磁体的中轴线在同一直线上；所述第二弹簧阻挡部的直径大于所述第二弹簧的外径。

6.根据权利要求5所述的线性往复电机，其特征在于，还包括用于电连接所述供电装置和所述电磁线圈的线圈导线。

7.根据权利要求1所述的线性往复电机，其特征在于，所述衔铁采用铁制材料制成。

8.根据权利要求1所述的线性往复电机，其特征在于，所述供电装置包括PCB控制板和直流电源；

所述PCB控制板的输入端电连接所述直流电源，所述PCB控制板的工作电流输出端电连接所述电磁线圈，用于为所述电磁线圈提供交流的方波电流。

9.根据权利要求8所述的线性往复电机，其特征在于，所述直流电源为锂电池。

10.根据权利要求1所述的线性往复电机，其特征在于，所述第一磁极为N极。