CN113037051A - 一种直线运动电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种直线运动电机，包括外壳体、传动轴、动子组件和定子组件，传动轴可滑动地穿设于外壳体，动子组件可滑动地设于外壳体内，传动轴与动子组件相固连，定子组件固设于外壳体内。当定子组件输入电流方向交替变化的方波电流时，定子组件的电磁场极性随之交替地发生变化，使定子组件驱动动子组件相对于外壳体沿直线往复移动，动子组件带动传动轴同步动作。本发明所提供的直线运动电机省去了有刷电机的机械换向结构，且无需借助复杂的齿轮组件传递动力，结构较简单，消除了齿轮组件对微型水泵稳定运转的影响，微型水泵运转更稳定，可靠性更高。

Description

一种直线运动电机

技术领域

本发明涉及电机领域，特别涉及一种直线运动电机。

背景技术

微型水泵能够将机械能转换为液压能，达到抽送液体的目的，广泛应用于家用电器或医疗设备等。一般地，微型有刷直流旋转电机通过齿轮组件驱动微型水泵运转，然而，此类电机及其配套的齿轮组件的结构通常较复杂，且齿轮组件极易出现磨损，使用寿命相对较短，导致微型水泵的压力不稳定，可靠性相对较低。

因此，如何设计出一款结构简单且可靠性较高的电机是本领域技术人员需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种直线运动电机，动子组件包含永磁铁使动子组件本身带有一定极性的永磁场，通过向定子组件输入电流方向交替变化的方波电流，使定子组件的极性交替发生变化，定子组件驱动动子组件动作，动子组件带动传动轴相对于外壳体沿直线往复移动，结构较简单，且可靠性较高。

本发明所提供的直线运动电机，包括：

外壳体；

可滑动地穿设于外壳体的传动轴；

可滑动地设于外壳体内且与传动轴相固连的动子组件；

固设于外壳体的定子组件；

当定子组件输入电流方向交替变化的方波电流时，定子组件通过动子组件驱动传动轴相对于外壳体沿直线往复移动。

优选的，外壳体固设有直线轴承，直线轴承与传动轴间隙配合。

优选的，传动轴外周固套有轴向挡圈。

优选的，外壳体设有容纳腔，动子组件包括设于容纳腔内且具有固定槽的磁铁架及两个并排装于固定槽的磁铁，两个磁铁的工作面极性相反。

优选的，动子组件还包括抵接于磁铁架与容纳腔之间的弹性件。

优选的，容纳腔与磁铁架之间设有相互配合的导向槽和导向块。

优选的，磁铁架一体式设有连接套，连接套与传动轴过盈配合。

优选的，动子组件还包括固套于传动轴且与连接套的端部弹性相抵的缓冲垫。

优选的，外壳体具体为塑料壳。

优选的，定子组件包括具有U型结构的定子铁芯和两个分别相对地绕于定子铁芯的定子线圈，两个定子线圈的电流方向不相同。

优选的，外壳体内设有用于限定定子铁芯位置的定位槽。

相对于背景技术，本发明所提供的直线运动电机，包括外壳体、传动轴、动子组件和定子组件，传动轴可滑动地穿设于外壳体，动子组件可滑动地设于外壳体内，传动轴与动子组件相固连，定子组件固设于外壳体上。

当定子组件输入电流方向交替变化的方波电流时，定子组件的电磁场极性随之交替地发生变化；当定子组件的电磁场极性与动子组件的极性相同时，动子组件被排斥，动子组件向远离定子组件的方向移动；当定子组件的电磁场极性与动子组件的极性相反时，动子组件被吸附，动子组件向靠近定子组件的方向移动；如此，定子组件驱动动子组件相对于外壳体沿直线往复移动，动子组件带动传动轴同步动作，达到提供动力的目的。

本发明所提供的直线运动电机省去了有刷电机的机械换向结构，且无需借助复杂的齿轮组件传递动力，结构较简单，消除了齿轮组件对微型水泵稳定运转的影响，微型水泵运转更稳定，可靠性更高。

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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的直线运动电机的结构图；

图2为图1的内部结构图；

图3为图1中动子组件的爆炸图；

图4为图1中传动轴、直线轴承和轴向挡圈三者的爆炸图；

图5为图1中外壳体与直线轴承二者的爆炸图；

图6为图1中定子组件的结构图；

图7为本发明所提供的直线运动电机的动子组件与定子组件极性相同时动子组件上移状态图；

图8为本发明所提供的直线运动电机的动子组件与定子组件极性相反时动子组件下移状态图。

附图标记如下：

外壳体1、传动轴2、动子组件3、定子组件4、直线轴承5和轴向挡圈6；

定位槽11、隔板12和固定柱13；

磁铁31、磁铁架32和弹性件33；

定子铁芯41和定子线圈42。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1至图8，图1为本发明实施例所提供的直线运动电机的结构图；

图2为图1的内部结构图；图3为图1中动子组件的爆炸图；图4为图1中传动轴、直线轴承和轴向挡圈三者的爆炸图；图5为图1中外壳体与直线轴承二者的爆炸图；图6为图1中定子组件的结构图；图7为本发明所提供的直线运动电机的动子组件与定子组件极性相同时动子组件上移状态图；图8为本发明所提供的直线运动电机的动子组件与定子组件极性相反时动子组件下移状态图。

本发明实施例公开了一种直线运动电机，包括外壳体1、传动轴2、动子组件3和定子组件4，其中，外壳体1的中心具有容纳腔，动子组件3可滑动地设于容纳腔内，使动子组件3相对于外壳体1滑动。为防止外壳体1干扰定子组件4的电磁场，外壳体1具体为塑料壳。

传动轴2可滑动地穿设于外壳体1，使传动轴2相对于外壳体1滑动。具体地，传动轴2为不锈钢轴。为使传动轴2沿直线滑动，外壳体1固设有直线轴承5，直线轴承5与传动轴2间隙配合，使直线轴承5支撑并引导传动轴2滑动。直线轴承5采用含油轴承，其结构具体可参考现有技术。外壳体1的顶部固设有固定孔，直线轴承5固定于固定孔内。固定孔的内壁设有环形油槽，为传动轴2提供润滑油。

为轴向限定传动轴2，传动轴2的外周固套有轴向挡圈6。轴向挡圈6具体为卡簧，相应地传动轴2设有环形卡槽，卡簧固定于环形卡槽内，当传动轴2下移至极限位置时，轴向挡圈6与直线轴承5的端部相抵，阻止传动轴2继续下移，避免传动轴2过度回退而将定子组件4顶出外壳体1，有利于提升可靠性。

动子组件3与传动轴2相固连，二者保持同步动作。

向定子组件4输入方波电流，当方波电流的电流方向为正向时，定子组件4的电磁场极性与动子组件3的极性相同，动子组件3被排斥，动子组件3向远离定子组件4的方向移动；当方波电流的电流方向为反向时，定子组件4的电磁场极性与动子组件3的极性相反，动子组件3被吸附，动子组件3向靠近定子组件4的方向移动；电流方向交替地变化，定子组件4的电磁场极性随之交替变化，使定子组件4驱动动子组件3相对于外壳体1沿直线往复移动，动子组件3带动传动轴2同步动作，达到提供动力的目的。

综上所述，本发明所提供的直线运动电机，省去了有刷电机的机械换向结构，且无需借助复杂的齿轮组件传递动力，结构较简单，消除了齿轮组件对微型水泵稳定运转的影响，微型水泵运转更稳定，可靠性更高。

动子组件3包括两个磁铁31、磁铁架32和弹性件33，三者均设于外壳体1的容纳腔内。磁铁架32具有固定槽，两个磁铁31均装于固定槽内，固定槽与磁铁31之间可采用过盈配合，使磁铁31随磁铁架32同步滑动。需特别指明的是，两个磁铁31的工作面的极性相反，具体地，两个磁铁31远离磁铁架32的一端分别为N极和S极。磁铁架32具体由金属板材冲压而成。

弹性件33抵接于磁铁架32与容纳腔之间，当动子组件3向靠近定子组件4的方向移动，弹性件33被拉伸；当动子组件3向远离定子组件4的方向移动时，弹性件33恢复弹性变形，使弹性件33起到阻止磁铁31与定子铁心41完全吸合，同时弹性件33的复位弹力还可增加动子组件3向外的推力。具体地，容纳腔与磁铁架32之间装有两根弹性件33，容纳槽的顶部设有两个固定柱13，磁铁架32顶部设有两个卡扣，每个弹性件33固定于固定柱13与卡扣之间。弹性件33具体可与外壳体1一起注塑固定。

为防止磁铁架32卡死，容纳腔与磁铁架32之间设有相互配合的导向槽和导向块，引导磁铁架32沿容纳腔的内壁线性滑动。具体地，导向块可以是一体式设于磁铁架32两相对侧的弧形凸起，导向槽具体为设于容纳腔两相对侧的矩形滑槽，当然，互换导向块与导向槽的设置位置并不影响实现本发明的目的。

磁铁架32一体式设有连接套，连接套与传动轴2过盈配合，使磁铁架32与传动轴2同步动作。连接套可具体焊接在磁铁架32的顶部。当然，磁铁架32与传动轴2还可借助塑料材料注塑成一体式结构，磁铁31与磁铁架32之间放置有一块铁片闭合磁铁磁路。磁铁架32与传动轴2的固定方式在此不做具体限定。

动子组件3还包括固套于传动轴2的缓冲垫，缓冲垫具体套于传动轴2位于容纳腔的一端，缓冲垫与连接套的端部弹性相抵，利用缓冲垫吸收传动轴2运动过程中所产生的冲击振动，起到减震及降噪目的。缓冲垫具体可以是橡胶垫，但其材质不限于此。

定子组件4包括定子铁芯41和两个定子线圈42，其中，定子铁芯41具有U型的两极结构，由硅钢片冲压而成。两个定子线圈42分别相对于绕于定子铁芯41上，两个定子线圈42与两个磁铁31一一对应设置。当定子铁芯41通电时，两个定子线圈42的电流方向相反，使两个定子线圈42产生极性相反的电磁场。

定子铁芯41固定于外壳体1内，具体固定于外壳体1的容纳腔内。外壳体1内设有定位槽11，定子铁芯41的两端分别卡固于两个定位槽11内，从而限定定子铁芯41的位置。具体地，外壳体1的容纳腔内固设一块隔板12，隔板12隔开动子组件3和定子组件4，使动子组件3和定子组件4保持适当的气隙距离。隔板12优选为塑料板，防止干涉定子组件4的电磁场。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种直线运动电机，其特征在于，包括：

外壳体(1)；

可滑动地穿设于所述外壳体(1)的传动轴(2)；

可滑动地设于所述外壳体(1)内且与所述传动轴(2)相固连的动子组件(3)；

固设于所述外壳体(1)的定子组件(4)；

当所述定子组件(4)输入电流方向交替变化的方波电流时，所述定子组件(4)通过所述动子组件(3)驱动所述传动轴(2)相对于所述外壳体(1)沿直线往复移动。

2.根据权利要求1所述的直线运动电机，其特征在于，所述外壳体(1)固设有直线轴承(5)，所述直线轴承(5)与所述传动轴(2)间隙配合。

3.根据权利要求1所述的直线运动电机，其特征在于，所述传动轴(2)外周固套有轴向挡圈(6)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的直线运动电机，其特征在于，所述外壳体(1)设有容纳腔，所述动子组件(3)包括设于所述容纳腔内且具有固定槽的磁铁架(32)及两个并排装于所述固定槽的磁铁(31)，两个所述磁铁(31)的工作面极性相反。

5.根据权利要求4所述的直线运动电机，其特征在于，所述动子组件(3)还包括抵接于所述磁铁架(32)与所述容纳腔之间的弹性件(33)。

6.根据权利要求4所述的直线运动电机，其特征在于，所述容纳腔与所述磁铁架(32)之间设有相互配合的导向槽和导向块。

7.根据权利要求4所述的直线运动电机，其特征在于，所述磁铁架(32)一体式设有连接套，所述连接套与所述传动轴(2)过盈配合。

8.根据权利要求7所述的直线运动电机，其特征在于，所述动子组件(3)还包括固套于所述传动轴(2)且与所述连接套的端部弹性相抵的缓冲垫。

9.根据权利要求1至3任一项所述的直线运动电机，其特征在于，所述外壳体(1)具体为塑料壳。

10.根据权利要求1至3任一项所述的直线运动电机，其特征在于，所述定子组件(4)包括具有U型结构的定子铁芯(41)和两个分别相对地绕于所述定子铁芯(41)的定子线圈(42)，两个所述定子线圈(42)的电流方向相反。

11.根据权利要求10所述的直线运动电机，其特征在于，所述外壳体(1)内设有用于限定所述定子铁芯(41)位置的定位槽(11)。

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