CN108081322B - 枢轴电机和包括其的理发推剪 - Google Patents

Abstract

一种枢轴电机具有定子和电枢。所述电枢具有两个间隔开的永磁体的组件和在一端的三角形磁通桥。通过使交流电穿过定子内的电子线圈的交流电而产生磁通。所述磁通流动通过永磁体，以产生使所述电枢振动的电动力。邻近所述磁体的三角形磁通桥促进磁通流动，提高了典型负载条件下的电机功率并提高了电机效率。

Description

枢轴电机和包括其的理发推剪

技术领域

本发明涉及枢轴电机，更特别地涉及在电枢中具有三角形磁通桥的枢轴电机。

背景技术

传统的枢轴电机被用于理发推剪中，因为它们产生使剪切刀片振动以修剪毛发的往复运动。这样的枢轴电机具有电枢，所述电枢具有在其一端的驱动臂、在相对端的磁性组件和在驱动臂与磁性组件之间的枢轴。位于所述磁性组件附近的定子产生磁通，所述磁通驱动电枢来回运动，继而使往复刀片振荡以修剪毛发。传送至往复刀片的功率受到磁路效率和定子和磁性组件之间的能量的磁通传递的影响。

在已知的磁性组件中，如图5A和5B所示，穿过线圈502的交流电生成穿过叠片504的磁通。磁通穿过在电枢(未在图5A和5B中示出)内的磁性组件506。在交流电周期的一部分期间，磁通将磁性组件吸引到图5A所示的位置。

磁性组件506包括互相以斜角布置的两个磁体508、510。V形的磁通桥512跨越两个磁体，这提高了功率和效率。本发明在这样的枢轴电机中进一步提升效率并进一步促进功率传递。

因此，本发明的一个目的是提供一种新的且改进的枢轴电机。

另一个目的是提供一种新的且改进的枢轴电机，所述枢轴电机具有提升的效率和从定子至电枢中的磁性组件的更佳的功率传递。

另一个目的是提供一种新的且改进的理发推剪，所述理发推剪由枢轴电机驱动。

还有另一个目的是提供一种新的且改进过的理发推剪，所述理发推剪具有更有效率的且更有效力的枢轴电机。

发明内容

本发明人已经明确了枢轴电机中的磁通桥的设计的问题，在于由于V形的磁通桥向中心弯曲，其沿着更长的路径引导磁通。所述弯曲还将磁通集中在磁通桥的中心，这样可导致材料在该区域达到饱和。这在图5B中通过聚集在磁通桥中心的饱和的磁通线来示出。这些问题都通过本发明的三角形磁通桥而得到改善，因为所述三角形磁通桥在磁体之间提供了直线路径。利用更厚的中心，磁通就不如原来集中，换言之，其帮助降低饱和。

因此，本发明人提供了一种具有加长的冲程长度和降低的功率消耗的效率更高的枢轴电机。

根据本发明的一方面，一种枢轴电机具有定子和电枢。所述电枢具有由两个间隔开的永磁体组成的磁性组件和在一端的三角形磁通桥。使交流电流穿过定子内的电子线圈而产生的磁通流动通过永磁体和三角形磁通桥，以生成使所述电枢振荡的机电力。所述三角形磁通桥促进磁通流，增大电机功率和电机效率。所述电机可被用于理发推剪。

附图说明

本发明的上述和其他特征以及获得所述特征的方式将变的更加明显，且本发明自身将通过参考本发明的实施例的结合附图的下述说明而得到更好的理解，其中：

图1是具有根据本发明的实施例而制造出的枢轴电机的理发推剪的内部的平面图；

图2是图1中的枢轴电机的平面图；

图3是图1中的枢轴电机的分解图；

图4A是图1中的电机内的电枢的分解图；

图4B是图1中的电机内的电枢组装完成的透视图；

图5A是示出了已知枢轴电机中的磁通流的示意图；

图5B是示出了从图5A中的已知枢轴电机的电枢内的磁性组件中通过的磁通流的示意图；

图6A是示出了在根据本发明的实施例而制造出的具有三角形磁通桥的枢轴电机内的磁通流的示意图；

图6B是示出了从图6A中的枢轴电机的电枢的磁性组件中通过的磁通流的示意图；以及

图7是在不同负载条件下将现有技术中的枢轴电机的冲程和功率消耗与本发明中的枢轴电机的冲程和功率消耗进行对比的图表。

具体实施方式

如图1所示，理发推剪10具有被固定至外壳14的固定刀片12。固定刀片12具有第一排切削齿16。

往复刀片18可操作地固定抵靠固定刀片12。往复刀片18具有与第一排切削齿16互补的第二排切削齿20。第一排切削齿和第二排切削齿的尖端之间的距离可通过调节杆22来设置以及使用调节杆22来改变。

驱动元件24被固定至往复刀片18。往复刀片18由允许往复刀片来回移动的弹簧(未示出)压到固定刀片12上，从而使切削齿在运行中削剪头发。

枢轴电机28也被固定至外壳14。枢轴电机28由交流电流驱动，该交流电流通过电源线31、开关32和引线(未示出)供应。

如图2所示，枢轴电机28具有定子30和通过气隙34与定子30分隔开的电枢33。电枢33具有在第一端上的磁性组件36、在相对的第二端上的驱动臂38和在磁性组件36与驱动臂38之间的枢轴40。

如图3和图4A所示，电枢33可以是包括驱动臂38、枢轴40和电枢臂37的模塑的塑料件35。电枢臂37具有用于弹簧48、50的一对相对的开口39、接收磁通桥70的狭槽41、和将磁体66、68正确地设置在电枢臂37中的对准骨架43。骨架43允许磁体66、68和磁通桥70直接接触。

枢轴电机28可被组装在框架42内。框架42具有一对耳翼44、46。弹簧48在压缩状态下被置于耳翼44与驱动臂33的一侧之间，邻近磁性组件36。当电机运转时，盖子45降低弹簧移位的噪音。第二弹簧50在压缩状态下被置于耳翼46和驱动臂33的相对侧之间，也邻近磁性组件36。盖子47降低弹簧噪音。

再参考图1，当电机28被安装至外壳14内时，驱动臂38被可操作地连接至往复刀片18。正如将更详细描述的，当供电时，在定子30中产生的磁通流动通过磁性组件36，引起该磁性组件振荡。所述振荡继而引起驱动臂38振荡，这继而使往复刀片18摆动并修剪毛发。

如图2和图3所示，定子30具有多个堆叠的叠片52。叠片可被松散地堆叠在一起，或者可被部分地穿通以将它们在堆里保持在一起。叠片52具有被布置以形成E形形状的后部54、第一外臂56和第二外臂58以及中央臂60。在定子30组装完成时，线圈62围绕中央臂60。

第一和第二弹簧48、50被压缩，从而使得当电机未运转时，电枢33被居中邻近叠片52的中央臂60，如图1所示。电枢通过销64被可旋转地固定至框架42。电枢33中的套管65促进与销64的旋转接触。

电枢33和磁性组件36被更详细地在图4A和图4B中示出。电磁组件36具有位于电枢33的外侧的第一和第二永磁体66、68。当电机组装完成时，磁体66、68暴露于定子30，如图1所示。

当电机未运转时，第一永磁体66与第一臂56间隔开且朝向第一臂56定向。当电机未运转时，第二永磁体68与第二臂58间隔开且面朝向第二臂58定向。第一磁体66和第二磁体68相对于中央臂60并相对于彼此以倾斜的角度定向，如图2所示。在此实施例中，永磁体互相成倾斜的角度。

磁性组件36还具有大体上为三角形的磁通桥70，所述磁通桥70位于第一永磁体66的内侧面72(图4A和4B)以及第二永磁体68的内侧面74上。磁通桥70具有与第一永磁体66相接触并与其平行的第一表面76、与第二永磁体68相接触并与其平行的第二表面78、以及垂直于中央臂60的后表面80(图1)。磁体66、68的相反的极性(在图4中由N和S来表示)与磁通桥70相接触。

在本发明的上下文中，磁通桥的形状可被称为三角形。当从三维角度看来时，磁通桥的形状还可被称为三棱柱形状，或被称为具有三角形横截面。该形状允许磁通桥占据第一和第二永磁体的内侧面之间的空间。换言之，磁通桥在很大程度上填充了两个永磁体之间的空间。

两个永磁体可被描述为具有相对于彼此的倾斜角度，或被描述为形成V形形状。在此布置中，两个永磁体的外侧面暴露于或邻近定子。磁通桥可被描述为填充或占据此V形形状布置的内侧，接触永磁体的内侧面且具有三角形横截面。

在磁性组件内，磁通桥可被描述为具有与第一永磁体相接触的第一表面、与第二永磁体相接触的第二表面、和在第一和第二表面之间的后表面。磁通桥的第一和第二表面接触第一和第二永磁体的内侧面。

现参考图6A和6B，线圈62在运行时经由包括气隙34的磁路，在叠片52和磁性组件36内产生磁磁通。磁路中的磁通线在图5A、5B以及图6A、6B中用虚线示出。

如图6B所示，三棱柱形状在永磁体的内侧面之间产生了大体上直的或直接的磁通流路径。具体来说，直的磁通流路径可通过至少在永磁体的内侧面的外角之间的磁通桥来提供。磁通桥可被描述为填充了永磁体的内侧面之间的空间，以便在永磁体的内侧面之间提供直的磁通流路径。虽然为磁通流提供的路径可被称为“直的”，但是可以预见在所述永磁体的实际磁通流中的一些从直线偏开的变化。因此，直的磁通流路径包含大体上直的路径。重要地是，本发明的磁通桥为永磁体的内侧面之间的磁通流提供了直接路线。其不使磁通流从永磁体的内侧面之间的直的或直接的路径上偏离。

三角形磁通桥还可以与永磁体以及由定子的叠片形成的臂相关联地进行描述。磁通桥具有与第一永磁体相接触的第一表面、与第二永磁体相接触的第二表面、和后表面，在电枢邻近叠片的中央臂被居中时所述后表面垂直于叠片的中央臂。

用于描述磁通桥的术语“三角形”包含大体上三角形的形状。同样地，术语“三棱形状的”和“三角形横截面”包含大体上三棱形状的或大体上具有三角形横截面的形状。三角形形状不必是完美的三角形。例如，三角形可以具有钝的或平的角部。例如，图4A和图4B所示的三角形的磁通桥具有钝的角部的三角形横截面。如上所述，三角形磁通桥的重要特征是其占据了永磁体的内侧面之间的空间，以在永磁体的内侧面之间提供大体上直的磁通流路径。

磁通桥可以由粉末金属制成。例如，磁通桥可以由软磁复合(Soft MagneticComposite，SMC)材料制成。在本领域中有多种SMC配方。

在一个实施例中，磁通桥的大概尺寸为：高度0.511英寸(12.9mm)、宽度0.638英寸(16.20mm)及深度0.118英寸(3.0mm)。对于这些尺寸中的每一个来说都存在制造公差。重要地是，磁通桥与狭槽适配且与永磁体直接接触。高度(h)、宽度(w)和深度(d)在图4A中示出。高度指的是三棱柱的长度。在三角形横截面上看，深度指的是三角形的接触永磁体的表面之间的角与三角形的后表面之间的距离。宽度指的是后表面的长度。

已经描述了图5A和图5B的电机中的磁路和V形形状的磁通桥。具有图5A和5B中所示的V形形状磁通桥的电机的性能与具有图6A和6B中所示的三角形磁通桥的电机的性能的对比的实验结果在图7中示出。图5A和5B的现有技术的电机的性能用实线示出，而图6A和6B的电机的性能用虚线示出。

冲程和功率消耗都是在逐渐增大的负载条件下测量得到的。冲程指的是往复刀片在运行时移动的距离。负载指的是对往复刀片的移动的阻力，其在使用中与速度和迫使进入切削刃的齿之间的毛发的量有关。图7的实验结果是通过向电机的电枢施加模拟负载而获得的。

图7中顶部的两条线对比了在逐渐增大的负载下两个电机的冲程。这些结果显示，具有三角形磁通桥的电机以较大的冲程启动，并且其冲程在负载增大到大约10-14磅时减少到小于具有V形形状磁通桥的电机的冲程。这证明了具有三角形磁通桥的电机具有更高的功率。

图7底部的两条线对比了两个电机的功率消耗。在所有负载条件下，具有三角形磁通桥的电机所消耗的功率都小于另一个电机所消耗的功率。

鉴于增大的功率输出和减小的功率消耗，具有三角形磁通桥的电机效率更高。

虽然本发明的原理已经在上文中结合具体的装置和应用进行了说明，但是应该理解，本说明仅作为示例而不是对本发明范围的限制。

Claims (5)

1.一种枢轴电机，包括：

定子和通过气隙与所述定子间隔开的塑料电枢；

所述塑料电枢具有在第一端上的磁性组件以及用于第一弹簧和第二弹簧的一对相对的开口、在相对的第二端上的驱动臂、和在所述第一端和所述第二端之间的枢轴；

所述磁性组件具有第一永磁体和第二永磁体，每个永磁体都具有暴露于所述定子的外侧面，所述第一永磁体和所述第二永磁体相对彼此以倾斜的角度定向；

所述磁性组件进一步具有磁通桥，所述磁通桥位于所述第一永磁体和所述第二永磁体的与所述外侧面相对的内侧面上；

所述磁通桥占据所述第一永磁体和所述第二永磁体的所述内侧面之间的空间，所述磁通桥具有与所述第一永磁体邻近的第一表面、与所述第二永磁体邻近的第二表面、和在所述第一表面和所述第二表面之间的后表面，

其中所述塑料电枢进一步包括仅保持所述磁通桥的孔、以及将所述第一永磁体和所述第二永磁体设置在所述电枢中的在所述孔外的对准骨架。

2.如权利要求1所述的枢轴电机，其中所述定子具有：多个叠片，所述叠片具有被布置以形成E形形状的后部、第一外臂和第二外臂、以及中央臂；以及围绕所述中央臂的线圈；

所述枢轴电机进一步具有邻近所述电枢的一侧的第一弹簧和邻近所述电枢的相对侧的第二弹簧，所述第一弹簧和所述第二弹簧被张紧，从而使得当所述枢轴电机未运转时，所述电枢被居中邻近所述叠片的所述中央臂；

当所述枢轴电机未运转时，所述第一永磁体的所述外侧面与所述第一外臂间隔开并朝向所述第一外臂定向，当所述枢轴电机未运转时，所述第二永磁体的所述内侧面与所述第二外臂间隔开并朝向所述第二外臂定向。

3.一种理发推剪，包括枢轴电机，所述枢轴电机包括定子和通过气隙与所述定子间隔开的塑料电枢；

所述塑料电枢具有在第一端上的磁性组件以及用于第一弹簧和第二弹簧的一对相对的开口、在相对的第二端上的驱动臂、和在所述第一端和所述第二端之间的枢轴；

所述磁性组件具有第一永磁体和第二永磁体，每个永磁体都具有暴露于所述定子的外侧面，所述第一永磁体和所述第二永磁体相对彼此以倾斜的角度定向；

所述磁性组件进一步具有磁通桥，所述磁通桥位于所述第一永磁体和所述第二永磁体的与所述外侧面相对的内侧面上；

所述磁通桥占据所述磁体的所述内侧面之间的空间，所述磁通桥具有与所述第一永磁体相接触的第一表面、与所述第二永磁体相接触的第二表面、和在所述第一表面和所述第二表面之间的后表面，

其中所述塑料电枢进一步包括仅保持所述磁通桥的孔、以及将所述第一永磁体和所述第二永磁体设置在所述电枢臂中的对准骨架。

4.如权利要求3所述的理发推剪，进一步包括：

固定至外壳的固定刀片，所述固定刀片具有第一排切削齿；

可操作地固定抵靠所述固定刀片的往复刀片，所述往复刀片具有与所述第一排切削齿互补的第二排切削齿。

5.如权利要求3所述的理发推剪，所述定子具有：多个叠片，所述叠片具有被布置以形成E形形状的后部、第一外臂和第二外臂、以及中央臂；以及围绕所述中央臂的线圈；

所述理发推剪进一步具有邻近所述电枢的一侧的第一弹簧和邻近所述电枢的相对侧的第二弹簧，所述第一弹簧和所述第二弹簧被张紧，从而使得当所述枢轴电机未运转时，所述电枢被居中邻近所述叠片的所述中央臂；

当所述枢轴电机未运转时，所述第一永磁体的所述外侧面与所述第一外臂间隔开并朝向所述第一外臂定向，当所述枢轴电机未运转时，所述第二永磁体的所述内侧面与所述第二外臂间隔开并朝向所述第二外臂定向。

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