CN206211812U - 一种永磁直线电机及直线振动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种永磁直线电机及直线振动器，直线振动器包括永磁直线电机，永磁直线电机包括定子组件、动子组件以及电机外壳，定子组件和动子组件安装于电机外壳内，动子组件包括传动轴、连轴支架以及永磁体，传动轴中部固定设置连轴支架，永磁体固定嵌合于连轴支架内；定子组件包括定子铁芯、绕组骨架以及绕组线圈，定子铁芯固定安装于电机外壳内侧，定子铁芯径向设置齿形结构构成绕组骨架，绕组骨架上设置绕组线圈，本实用新型的永磁直线电机及直线振动器有效缩小了永磁体与铁芯、铁芯与铁芯间气隙，充分利用了电磁能并形成完整的磁路，提升了电机的有效功率和工作效率。

Description

一种永磁直线电机及直线振动器

技术领域

本实用新型涉及永磁直线电机及其应用领域，尤其涉及一种永磁直线电机及直线振动器。

背景技术

线性振动器是一种通过使用产生电磁力的原理将电能转化成机械振动的部件，例如板簧式线性致动器因使用寿命长且响应时间短而普遍应用于移动电话、平板PC或便携式电子等设备上。

目前线性致动器普遍由于其尺寸的限制以及电机的限制而在提高振动量方面受到限制。

目前的永磁直线电机的线圈绕组通电后产生电磁力，并与永磁体磁力相互作用驱动电机传动轴往复进行直线运动。现有永磁电机通常使用内外铁芯来解决电机整体磁路，内外铁芯的存在增大了铁芯与永磁体、铁芯与铁芯间气隙，使得电机体积大、气隙大、磁路不完整导致磁力与电磁力不能充分利用而降低电机功率和效率。

发明内容

为了克服现有技术的上述不足，本实用新型提供了一种永磁直线电机及直线振动器，通过采用永磁体为磁源，缩小了定子铁芯与永磁体、定子铁芯与定子铁芯间气隙以方便形成完整的磁路来提升电机有效功率和工作效率。

为实现以上目的本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型提供了一种永磁直线电机，包括定子组件、动子组件以及电机外壳；所述定子组件和动子组件安装于电机外壳内；其中：

所述动子组件包括传动轴、连轴支架以及永磁体；所述传动轴两端从电机内部延伸而出，所述传动轴中部固定设置连轴支架，所述永磁体固定嵌合于连轴支架内；

所述定子组件包括定子铁芯、绕组骨架以及绕组线圈，定子铁芯固定安装于电机外壳内侧，定子铁芯径向设置齿形结构构成绕组骨架，绕组骨架上设置绕组线圈。

优选地，电机外壳内部在定子组件两端各设有一个第一端盖，所述第一端盖固定于定子组件两端。

优选地，电机外壳两端设有一个第二端盖，所述第二端盖中部设置轴孔，传动轴的两端穿过轴孔。

优选地，连轴支架两侧设置平行于传动轴的支柱，所述支柱设置有导轨孔，导轨孔内设导轨，所述导轨的两端穿过连轴支架后抵接所述第二端盖。

优选地，永磁体为一层或多层结构，所述永磁体沿轴向分层装配；所述定子铁芯采用硅钢片冲压而成，所述定子铁芯包括两个以上的齿形结构。

本实用新型还提供了一种包括以上所述永磁直线电机的直线振动器。

优选地，还包括振动器外壳，所述振动器外壳端部设置有振动体。

优选地，永磁直线电机传动轴的一端连接连接杆，所述连接杆另一端连接振动芯，所述振动芯连接振动体。

优选地，振动芯和所述振动体为平板状，所述振动芯通过振动弹簧连接所述振动体。

优选地，还包括设置于振动器外壳内的电源模块及控制模块，所述控制模块连接永磁直线电机。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种永磁直线电机及直线振动器，具有以下有益效果：

1)本实用新型提供的永磁直线电机及直线振动器采用永磁体为磁源，永磁体两极表面外留出合理气隙后各自对应相应的定子组件，有效缩小永磁体与铁芯、铁芯与铁芯间气隙，充分利用了产生的电磁能形成完整的磁路，提升了电机的有效功率和工作效率，解决了现有电机体积大、气隙大、磁路不完整导致磁力与电磁力不能充分利用的缺陷。

2)本实用新型提供的永磁直线电机及直线振动器通过将永磁体嵌合于传动轴的连轴支架上构成一整体，绕组线圈缠绕于定子铁芯上构成定子组件，定子固定于外壳内侧，使永磁体的磁力分布均匀，且有效缩小了动子组件与定子组件之间气隙，具有体积小、功率大、能耗低及效率高的特点。

3)本实用新型提供的永磁直线电机及直线振动器的定子铁芯包括两个及两个以上的齿形结构，通过齿形结构叠压形成多齿定子铁芯，多齿定子铁芯对应永磁体的两极成一的倍数分组布置；线圈绕组根据电机功率和尺寸需要，可以轴向缠绕于铁芯轭部的绕组骨架上、径向缠绕于铁芯齿部的绕组骨架或在多个铁芯的同层齿槽间的绕组骨架上圆周方向缠绕线圈绕组等不同结构；永磁体采用一层或多层结构，为平板型，多层永磁体结构沿轴向分层装配，电机的多层永磁体可通过每一层永磁体的交替反向充磁过程形成多个反向磁场，通过与定子铁芯各极产生的电磁力相互作用，实现动子组件的推、拉作用，最后形成完整的电机动力系统，提高了电机的工作效率。

4)本实用新型提供的永磁直线电机及直线振动器通过在电机外壳内部的定子组件两端设置第一端盖，使第一端盖安装于定子组件两端实现定位和固定的作用，防止定子组件的移动及松动；连轴支架内设的导轨两端被第二端盖扣紧，防止了导轨的松动或轴方向的移动，起到了对电机动子组件的导向及定位作用；采用弹簧套在导轨端部起到了加强并推动动子组件的直线往返运动的作用。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型实施例的永磁直线电机的爆炸结构示意图；

图2是本实用新型实施例的直线振动器的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例的直线振动器的结构示意图。

1-传动轴；2-永磁体；3-弹簧；4-定子铁芯；5-第一端盖；5′-第一端盖；6-电机外壳；7-第二端盖；7′-第二端盖；71-轴孔；8-绕组线圈；9-连轴支架；91-支柱；100-导轨；11-绕组骨架；10-永磁直线电机；20-振动器外壳；21-伸缩部；22-振动体；23-显示器；30-控制模块；40-电源模块；50-振动芯；51-连接杆。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

下面结合附图和示例性实施例对本实用新型作进一步地描述，其中如果已知技术的详细描述对于示出本实用新型的特征是不必要的，则将其省略。

图1是本实用新型实施例的永磁直线电机的爆炸结构示意图，永磁直线电机包括定子组件、动子组件以及电机外壳6。定子组件和动子组件安装于电机外壳6内。其中：

所述动子组件包括传动轴1、连轴支架9以及永磁体2。传动轴1两端从电机内部延伸而出，传动轴1的中部固定设置连轴支架9。永磁体2固定嵌合于连轴支架9内，永磁体2与连轴支架9构成一整体。

所述定子组件包括定子铁芯4、绕组骨架11以及绕组线圈8。其中，定子铁芯4固定安装于电机外壳6内侧，定子铁芯4径向设置齿形结构构成绕组骨架11。绕组骨架11上设置绕组线圈8，绕组线圈8缠绕于定子铁芯4表面的绕组骨架11上构成定子组件。

定子组件与动子组件保持一定的距离，使之间设置有一定间隙。本实用新型提供的电机结构，永磁体2的磁力分布均匀，且有效缩小了动子组件与定子组件之间气隙。所述定子组件与动子组件之间的间隙，具体为0.2mm-0.5mm之间。电机外壳6内部在定子组件两端设置有第一端盖5和第一端盖5′。第一端盖5和第一端盖5′固定在定子组件两端，安装于定子组件两端实现定位和固定的作用，防止定子组件的移动及松动，避免了电机运作中出现的问题及隐患。

电机外壳6两端还设置有第二端盖7和第二端盖7′。第二端盖7和第二端盖7′与电机外壳6固定形成内部空间，将定子组件与动子组件安装于内部形成完整的直线电机。同时，在第二端盖中部设置轴孔71，传动轴1的两端穿过轴孔71而延伸出永磁直线电机。

连轴支架9的两侧设置有平行于传动轴的支柱91，支柱91设置有导轨孔，导轨孔内设导轨100。导轨100的两端穿过连轴支架9的支柱91后抵接第二端盖7。导轨100两端被固定在第二端盖7和第二端盖7′内，且不穿透端盖7防止导轨松动或轴方向的移动，起到了对电机动子组件的导向及定位作用。

优选地，在导轨100的端部套设有弹簧3，弹簧3套在导轨100上，起到了加强并推动动子组件的直线往返运动的作用，进一步提高了电机的工作效率。

永磁体2采用一层或多层结构，为平板型，多层永磁体结构沿轴向分层装配，具体的，可根据电机功率和电机的尺寸增减动子组件的永磁体个数和层数。电机的多层永磁体可通过每一层永磁体的交替反向充磁过程形成多个反向磁场，通过与定子铁芯4各极产生的电磁力相互作用，实现动子组件的推、拉作用，最后形成完整的电机动力系统。

定子铁芯4采用硅钢片冲压而成，定子铁芯4包括两个及两个以上的齿形结构，通过齿形结构叠压形成多齿定子铁芯，定子铁芯4的齿形结构即绕组骨架11，多齿定子铁芯与永磁体2的两极呈一一对应布置，绕组线圈8沿绕组骨架11缠绕线圈，根据电机所需功率和电机尺寸要求，可选择线圈绕组8轴向缠绕定子铁芯4的轭部、径向缠绕定子铁芯4的齿部或在多个定子铁芯4的同层齿槽间圆周方向缠绕线圈等不同缠绕结构。

定子铁芯4的数量为1组或1组以上，根据电机所需功率和电机尺寸不同而选择，通过缠绕绕组线圈，线圈绕组通电后，各串、并联的线圈通以电流形成感应磁场，与永磁体2的磁场相匹配作用，驱动动子组件产生往复振荡运动，带动传动轴1往复输出动力而形成完整的电机动力系统。

本实用新型提供的永磁直线电机具有完整的动力系统，通过传动轴1的两端连接外部器件，实现如汽缸器件的往复压缩、推动，具有高效低耗的优点，可以应用于发动机、压缩机、气泵、油泵、水泵、伸缩机械手、振动器械和各类门锁。

图2是本实用新型实施例提供的直线振动器的结构示意图，可用作成人用品如振动棒。本实施例中直线振动器包括永磁直线电机10及振动器外壳20。永磁直线电机10的传动轴1(图未示出)一端延伸出来的部分连接连接杆51，连接杆51另一端连接振动芯50。振动器外壳20端部设置振动体22，振动体22连接振动芯50接收振动力的输出。

振动器还包括设置于振动器外壳20内部的电源模块40及控制模块30，控制模块30连接并控制永磁直线电机。

振动器外壳20为硅胶材质，并设置有伸缩部21，如图2所示，可设置于振动器外壳20侧面，通过设置伸缩部21使振动器外壳20在直线振动往复运动中更好的产生形变，达到振动的效果。

图3是本实用新型另一优选实施例的直线振动器的结构示意图，可作为健身振动器材。本实施例中的直线振动器通过连接杆51连接永磁直线电机10的振动芯50为平板状，平板状的振动芯50作为永磁直线电机的动力转换板可以更好地将电机的动能进行传送和转换。振动体22也为平板状，本实施例中，振动体22作为按摩振动平台，平板状的振动芯50通过振动弹簧52连接平板状的振动体22。优选地，振动弹簧52为两对对称设置的弹簧，通过弹簧可以更好地传送振动芯50的振动力至振动体22，使振动体22达到更好的振动或按摩效果。

本实施例中，平板状的振动体22上还可设置显示器23，所述显示器23连接控制模块30用于显示振动器的振动次数、频率、身体消耗卡路里或者室内温度等数据。

本实用新型提供的振动器利用电机的直线驱动原理可实现振动器的往复振荡运动，优选地应用于成人用品如振动棒或者健身振动器材等上，也可以应用于日常生活电器，如电动牙刷和各类美容仪器等设备上。

以上仅为本实用新型较佳实施例，并不用于局限本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均需要包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种永磁直线电机，其特征在于，包括定子组件、动子组件以及电机外壳(6)；所述定子组件和动子组件安装于电机外壳(6)内；其中：

所述动子组件包括传动轴(1)、连轴支架(9)以及永磁体(2)；所述传动轴(1)两端从电机内部延伸而出，所述传动轴(1)中部固定设置连轴支架(9)，所述永磁体(2)固定嵌合于连轴支架(9)内；

所述定子组件包括定子铁芯(4)、绕组骨架(11)以及绕组线圈(8)，定子铁芯(4)固定安装于电机外壳(6)内侧，定子铁芯(4)径向设置齿形结构构成绕组骨架(11)，绕组骨架(11)上设置绕组线圈(8)。

2.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，所述电机外壳内部在定子组件两端各设有一个第一端盖(5，5′)，所述第一端盖(5，5′)固定于定子组件两端。

3.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，所述电机外壳两端设有一个第二端盖(7，7′)，所述第二端盖(7，7′)中部设置轴孔(71)，传动轴(1)的两端穿过轴孔(71)。

4.根据权利要求3所述的永磁直线电机，其特征在于，所述连轴支架(9)两侧设置平行于传动轴(1)的支柱(91)，所述支柱(91)设置有导轨孔，导轨孔内设导轨(100)，所述导轨(100)的两端穿过连轴支架(9)后抵接所述第二端盖(7，7′)。

5.根据权利要求1所述的永磁直线电机，其特征在于，所述永磁体(2)为一层或多层结构，所述永磁体(2)沿轴向分层装配；所述定子铁芯(4)采用硅钢片冲压而成，所述定子铁芯(4)包括两个以上的齿形结构。

6.一种包括权利要求1-5任一项所述永磁直线电机的直线振动器。

7.根据权利要求6所述的直线振动器，其特征在于，还包括振动器外壳(20)，所述振动器外壳(20)端部设置有振动体(22)。

8.根据权利要求6所述的直线振动器，其特征在于，所述永磁直线电机(10)传动轴的一端连接连接杆(51)，所述连接杆(51)另一端连接振动芯(50)，所述振动芯(50)连接振动体(22)。

9.根据权利要求8所述的直线振动器，其特征在于，所述振动芯(50)和所述振动体(22)为平板状，所述振动芯(50)通过振动弹簧(52)连接所述振动体(22)。

10.根据权利要求6～9任一项所述的直线振动器，其特征在于，还包括设置于振动器外壳(20)内的电源模块(40)及控制模块(30)，所述控制模块(30)连接永磁直线电机。