CN210839090U - 永磁振动电机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种永磁振动电机，所述永磁振动电机由定子支架、线圈、定子铁芯、动子部件、端盖、轴承和限位轴套装配组成，其特征是：所述定子支架两边的绕线槽内绕制有两个相同的互联线圈；所述定子铁芯由两块相同且对称配置的山字形铁芯构成并安装在定子支架两边，所述动子部件由转轴、动子铁芯、永磁体及振动簧片装配组成，动子部件通过端盖、轴承和限位轴套连接耦合后套装在定子支架中；所述动子铁芯安装在转轴上，所述永磁体有两块并安装在动子铁芯上；所述振动簧片前端安装在转轴上；振动簧片后端安装在定子支架上；所述轴承安装在端盖内。本申请结构简单，牢固可靠，材料利用率高，能量损耗小，效率高，性能好。

Description

永磁振动电机

技术领域

本申请涉及一种永磁振动（周向来回摆动）电机，主要适用于振动式小家电的驱动。

背景技术

现代生活中，振动电机已经普遍应用到诸如电动牙刷、按摩器、洁面器等各种清洁、保健器具用品上。

发明内容

本申请提供一种结构简单，体积小，材料利用率高，使用可靠，性能好的永磁振动（周向来回摆动）电机技术方案。

本申请所述一种永磁振动电机，所述永磁振动电机由定子支架、线圈、定子铁芯、动子部件、端盖、轴承和限位轴套装配组成，其特征是所述定子支架两边的绕线槽内绕制有两个线圈，相对于纵轴面对称配置；所述定子铁芯由两块相同的山字形铁芯构成，相对于纵轴面对称配置安装在定子支架上；所述动子部件由转轴、动子铁芯、永磁体及振动簧片装配组成，动子部件通过端盖、轴承和限位轴套连接耦合后套装在定子支架中；所述动子铁芯安装在转轴上；所述永磁体有两块，相对于横轴面对称配置安装在动子铁芯上；所述振动簧片的前端安装在转轴上；振动簧片的后端安装在定子支架上；所述限位轴套安装在转轴上伸出端；所述轴承安装在端盖内；所述端盖上的卡扣与定子支架上的卡口相互卡牢。（纵轴面和横轴面指相对于转轴轴线正交的坐标面）。

本申请所述定子支架两边对称设置有绕线槽，绕线槽横截面为长方形；所述定子支架两边对称设置有长方形的定子铁芯安装孔；所述定子支架后端设置有振动簧片安装腔；所述定子支架前端外缘处设置有卡口；所述定子支架内设置用来安装动子部件的定子支架内腔，定子支架内腔横截面为长方形，所述动子部件安装在定子支架内腔中与定子支架内腔四周壁皆有间隙，使动子部件在一定摆幅范围内摆动时不受阻挡。

本申请所述线圈由漆包线紧密绕制、整齐排列，两个线圈电磁上相关互联。

本申请所述定子铁芯的两端磁极面及中间磁极面皆为圆弧面；所述定子铁芯的两端磁极面及中间磁极面的圆心均在转轴轴线上，动子部件被支撑在定子支架内腔中心位置，定子铁芯、动子铁芯均相对于转轴轴线对称配置，定子铁芯沿转轴轴线上下对称，永磁体外极面任一点至其对应的两端磁极面的距离为第一气隙长度，两块定子铁芯对应的中间磁极面的半径-动子铁芯两侧圆弧面的半径为第二气隙长度。

本申请所述动子铁芯设置有两个永磁体定位槽，永磁体定位槽深度不深于永磁体高度，两个永磁体分别安装在两个永磁体定位槽中；动子铁芯左右两侧的两侧圆弧面为相同直径尺寸的同心圆弧面，所述同心圆弧面的圆心在转轴轴线上。

本申请所述永磁体与永磁体定位槽接触面贴平，两个永磁体的外极面磁场极性配置不同，一面为 N极，另一面为S极。

本申请所述永磁体外极面为圆弧面或平面，当永磁体外极面为圆弧面时，永磁体外极面的圆心与其对应的两端磁极面的圆心重合，从而确保永磁体外极面转动至与其对应的两端磁极面对牢时永磁体外极面所有（质）点均与其对应的两端磁极面距离相等（即第一气隙相等），内极面为平面（或圆弧面）。

本申请所述端盖设置有一个轴承室和內柱，所述轴承安装在轴承室内；內柱外缘处设置有卡扣，內柱插入定子支架内腔，定子支架卡口与端盖的卡扣相互配合卡牢。

本申请所述定子铁芯中间磁极被线圈包围，定子铁芯与定子支架接触面贴紧。

本申请所述转轴、动子铁芯、振动簧片三者中心线处于同一条直线牢靠固定。

本申请所述永磁振动电机装配完成后，动子部件通过后端的振动簧片和前端端盖内的轴承被支撑在定子支架内腔中心位置，整个结构（包括定子支架、定子铁芯、动子部件）相对于转轴轴线呈上下、周向对称，两块定子铁芯对应的两端磁极之间具有相同间隔（即左边定子铁芯的上、下两端磁极分别与右边定子铁芯的上、下两端磁极具有相同间隔），永磁体外极面任一质点至其对应的定子铁芯两端磁极面的距离为第一气隙长度，第一气隙长度在0.1~0.5毫米之间，定子铁芯中间磁极面的半径-动子铁芯两侧圆弧面的半径为第二气隙长度，第二气隙长度在0.1~0.5毫米之间。当动子部件以转轴轴线为中心摆动时，永磁体外极面质点的运动轨迹呈以该点到转轴轴线距离为半径的圆弧，根据具体情况选取适当的气隙长度，既要使所述永磁振动电机各部分的机、电、磁等性能得到充分发挥，也保证所述永磁振动电机工作时永磁体与定子铁芯磁极之间不会擦碰。

本申请与已有技术相比，具有以下优点和效果：结构简单，牢固可靠，材料利用率高，能量损耗小，效率高，性能好。

附图说明

图1是本申请实施例定子支架的主视示意图。

图2是图1的俯视示意图。

图3是图1的左视示意图。

图4是图1的剖视示意图。

图5是本申请实施例端盖的主视示意图。

图6是图5的右视示意图。

图7是图5的剖视示意图。

图8是本申请实施例线圈绕制的主视示意图。

图9是图8的左视剖视示意图。

图10是本申请实施例动子部件的主视示意图。

图11是图10的横截面剖视示意图。

图12是本申请实施例永磁振动电机装配结构的主视示意图。

图13是图12的主视剖视示意图。

图14是图12的左视剖视示意图。

图15是本申请实施例线圈通入正半波电流时，定子铁芯磁极的极性示意图。

图16是本申请实施例线圈通入负半波电流时，定子铁芯磁极的极性示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本申请作进一步的详细说明，以下实施例是对本申请的解释而本申请并不局限于以下实施例。参见图1～图14，图中除了左视图以外，其余视图均为左为前，右为后；上下（指相对于转轴轴线的一端与另一端）、周向是相对于转轴轴线（中心线）而言的。

本申请所述永磁振动电机的工作原理是：当线圈9中通入特定频率的交变电流后，在定子铁芯3内产生交变磁场使定子铁芯3磁极极性交替改变，该定子铁芯3磁极与动子部件4上安装的永磁体7磁极相互吸引和排斥而产生力矩，此交变力矩与振动簧片8的弹力、动子部件4和工作负载的综合转动惯量相互耦合作用而产生共振，从而输出频率与输入电流频率相同的圆周摆动及机械功率，通过转轴5驱动相关功能负载工作。具体电磁相互作用步骤原理是：当线圈9通入正半波电流时，定子铁芯3磁极产生的磁极性如图15所示，左边定子铁芯3上边磁极（两端磁极31的左上部分，下同）和右边定子铁芯3下边磁极（两端磁极31的右下部分，下同）分别与动子部件4上的上边永磁体7磁极和下边永磁体7磁极异性相吸，左边定子铁芯3下边磁极（两端磁极31的左下部分，下同）和右边定子铁芯3上边磁极（两端磁极31的右上部分，下同）分别与动子部件4上的上边永磁体7磁极和下边永磁体7磁极同性相斥，从而产生一对由正半波电流驱动的切向力F，形成以转轴5轴线为矩心的逆时针方向力矩T；当线圈9通入负半波电流时，定子铁芯3磁极产生的磁极性如图16所示，左边定子铁芯3上边磁极和右边定子铁芯3下边磁极分别与动子部件4上的上边永磁体7磁极和下边永磁体7磁极同性相斥，左边定子铁芯3下边磁极和右边定子铁芯3上边磁极分别与动子部件4上的上边永磁体7磁极和下边永磁体7磁极异性相吸，从而产生另一对由负半波电流驱动的切向力F，形成以转轴5轴线为矩心的顺时针方向力矩T；以上过程中，左右定子铁芯3的中间磁极321圆弧面与动子铁芯6左右两侧圆弧面62始终保持等距离，两边定子磁极3对动子部件4都不产生切向力，所产生的的径向磁拉力大小相等、方向相反而相互抵消。因此，将线圈9连续通入交变电流，由此产生的交替改变方向的力矩实现了本申请所述永磁振动电机的功能。

本实施例的安装步骤：

1.将漆包线绕制在定子支架1两边设置的绕线槽101内构成线圈9。

2.将轴承10装入端盖2的轴承室21内。

3.将转轴5装入动子铁芯6，将永磁体7装入在动子铁芯6上设置的永磁体定位槽61内并粘牢，再将振动簧片8的前端固定在转轴5上的开口51内构成动子部件4，动子部件4可绕转轴5的中心线转动。

4.将动子部件4后端的振动簧片8后端插入定子支架1上的簧片安装腔102，再将转轴5的伸出端52套上限位轴套11，再装入定子支架内腔106，到位后将端盖內柱23插入定子支架内腔106，并使定子支架卡口105和端盖2外缘上的端盖卡扣22相互卡牢，然后将定子铁芯3插入定子支架1上的长方形的定子铁芯安装孔103、104内到位，即构成本实施例永磁振动电机。

5.装配完成后，静态（未通电状态）时，动子部件4通过后端的振动簧片8和前端端盖2内的轴承10被支撑在定子支架内腔106中心位置，整个结构相对于转轴轴线呈上下、周向对称，当动子部件4以转轴5轴线为中心摆动时，永磁体7的外极面71与定子铁芯3的两端磁极31始终保持等距离（或近似等距离）间隙，动子铁芯6的两侧圆弧面62与中间磁极32也始终保持等距离（或近似等距离）间隙；振动簧片8后端与定子支架1的簧片安装腔15四面贴紧固牢；限位轴套11限制动子部件4轴向窜动，定子支架1卡口103与端盖2卡扣22连接卡紧。

本实施例的优点是：

1.定子支架1形成整体，兼顾了绕制线圈4、安装振动簧片8、安装固定定子铁芯3和安装固定端盖2的不同需要；使得电机装配简单，固定部分的强度好，有利于电机共振频率稳定从而发挥效能。

2.本申请的端盖2为独立构件，其设有轴承室21，还设有内柱23，內柱外缘设有连接固定用卡扣22；轴承室成型的精度高，有利于与轴承10更好的配合更好地发挥轴承的效能。

3.定子支架1卡口102与端盖2的卡口22的连接固定方式使装配简单。

4.定子铁芯3由两块相同且对应配置的山字形铁芯构成（参见图14，山字中间偏短，即中间磁极32短于两端磁极31，转向后山字头对头，为左右以间隔相对），定子铁芯3安装后与定子支架1接触处呈面接触并贴紧；两端磁极31面（内壁）311为相同半径且以转轴5轴线为轴心的圆弧面，中间磁极32面（内壁）321为另一相同半径且以转轴轴线为轴心的圆弧面；且两个定子铁芯3对应的定子铁芯两端磁极面311处于同一半径及同一轴心的圆周面上，与永磁体7的外极面71构成等长（或近似等长）的第一气隙（例如图14上面永磁体7外极面71转动至其与左上或者右上定子铁芯两端磁极面311对应时，此时共同圆心至永磁体7外极面71上任一质点的连线向外延长后落在左上或者右上定子铁芯两端磁极面311上，该延长线的长度就是第一气隙长度）；两个定子铁芯3对应的中间磁极面321处于另一半径并以转轴轴线为圆心的圆周面上，与动子铁芯6两侧圆弧面62构成等长（或近似等长的）的第二气隙（一般取0.1~0.5mm），动子铁芯6两侧圆弧面62的弧长一般取略等于该电机最大工作摆幅值；定子铁芯3的两端磁极31和中间磁极32的宽度一般选取为大致相等；以上设置有利于电机磁场稳定、漏磁小，从而提升了电机性能和效率。

5.本申请的激磁磁场仅由两块永磁体7产生，且对动子铁芯6的永磁体定位槽61深度以及动子铁芯6的两侧圆弧面62和附近面（指接近两侧圆弧面62的动子铁芯6除了两侧圆弧面62以外其余侧面，通常采用斜面）63结构形状及尺寸要素加以优化，漏磁小，永磁材料利用率和内腔空间利用率高。

总之，本实施例永磁振动电机结构紧凑，体积小，装配简单，材料利用率高，性能好，效率高。

凡是本申请技术特征和技术方案的简单变形或者组合，应认为落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种永磁振动电机，所述永磁振动电机由定子支架、线圈、定子铁芯、动子部件、端盖、轴承和限位轴套装配组成，其特征是：所述定子支架两边的绕线槽内绕制有两个相同的互联线圈；所述定子铁芯由两块相同且对称配置的山字形铁芯构成并安装在定子支架两边，所述动子部件由转轴、动子铁芯、永磁体及振动簧片装配组成，动子部件通过端盖、轴承和限位轴套连接耦合后套装在定子支架中；所述动子铁芯安装在转轴上，所述永磁体有两块并安装在动子铁芯上；所述振动簧片前端安装在转轴上；振动簧片后端安装在定子支架上；所述轴承安装在端盖内。

2.根据权利要求1所述永磁振动电机，其特征是：所述定子支架两边对称设置有绕线槽，绕线槽横截面为长方形；所述定子支架两边对称设置有长方形的定子铁芯安装孔；所述定子支架后端设置有振动簧片安装腔；所述定子支架前端外缘处设置有卡口；所述定子支架内设置用来安装动子部件的定子支架内腔，定子支架内腔横截面为长方形，所述动子部件安装在定子支架内腔中与定子支架内腔四周壁皆有间隙。

3.根据权利要求1所述永磁振动电机，其特征是：所述定子铁芯的两端磁极面及中间磁极面皆为圆弧面。

4.根据权利要求3所述永磁振动电机，其特征是：所述定子铁芯的两端磁极面及中间磁极面的圆心均在转轴轴线上，动子部件安装在定子支架内腔中心位置，定子铁芯、动子铁芯均相对于转轴轴线对称配置，定子铁芯沿转轴轴线上下对称，永磁体外极面任一点至其对应的两端磁极面的距离为第一气隙长度，两块定子铁芯对应的中间磁极面的半径-动子铁芯两侧圆弧面的半径为第二气隙长度。

5.根据权利要求1或3或4所述永磁振动电机，其特征是：所述动子铁芯设置有两个永磁体定位槽，永磁体定位槽深度不深于永磁体高度，两个永磁体分别安装在两个永磁体定位槽中；动子铁芯左右两侧的两侧圆弧面为相同直径尺寸的同心圆弧面，所述同心圆弧面的圆心为转轴轴线。

6.根据权利要求1所述永磁振动电机，其特征是：所述永磁体与永磁体定位槽接触面贴平，两个永磁体的外极面极性不同，所述永磁体外极面为圆弧面或平面。

7.根据权利要求1所述永磁振动电机，其特征是：所述端盖设置有一个轴承室和內柱，所述轴承安装在轴承室内；內柱外缘处设置有卡扣，內柱插入定子支架内腔，定子支架卡口与端盖的卡扣相互配合卡牢。

8.根据权利要求1所述永磁振动电机，其特征是：所述定子铁芯中间磁极被线圈包围，定子铁芯与定子支架接触面贴紧。

9.根据权利要求4所述永磁振动电机，其特征是：所述转轴、动子铁芯、振动簧片三者中心线处于同一条直线上并牢靠固定，永磁体外极面为圆弧面，永磁体外极面的圆心与其对应的两端磁极面的圆心重合。

10.根据权利要求4所述永磁振动电机，其特征是：第一气隙长度在0.1~0.5毫米之间；第二气隙长度在0.1~0.5毫米之间。

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