CN213906405U - 一种单向磁悬浮声波无刷电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单向磁悬浮声波无刷电机，包括电机外壳和电机轴枝，所述电机轴枝设置在电机外壳轴心处，所述电机外壳底端设有端盖，所述电机外壳和端盖的轴心处均开设有轴孔，所述电机轴枝贯穿两个轴孔。本实用新型通过线圈绕组通电在定子铁芯处形成磁场，磁钢位于该磁场范围内，使磁钢推动转子铁芯转动，进而带动电机轴枝转动，线圈绕组通过外部电路切换电流方向及控制通电时间，从而使转子产生左右转动的往复运动，依靠电磁效应实现运动的传递，一方面避免了弹性结构在使用时易损坏使得电机的使用寿命较短的情况，另一方面使得单位体积的电机可以传递更大数值的扭矩，结构稳定性强，机械消耗低。

Description

一种单向磁悬浮声波无刷电机

技术领域

本实用新型涉及无刷电机技术领域，具体涉及一种单向磁悬浮声波无刷电机。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，电动牙刷开始走进人们的日常生活中，替代传统牙刷以实现更理想和更便捷的刷牙效果。

现有的电动牙刷通常采用电机驱动，通过牙刷刷头的振动起到清洁牙齿的作用。现有的电动牙刷中的电机一般需要安装弹簧或者类似扭簧的扭力杆，在使用过程中这类结构容易损坏，不易修复，因此电机的使用寿命往往取决于上述结构能使用多长时间。并且采用上述结构设计使得电机的承载能力低，单位体积的电机能够传递的扭矩较小，而且承受不同负载时电机轴的摆幅变化较大，使用效果也不够稳定，在申请号为202022585069.9，名称为一种可靠性高的单向磁悬浮声波无刷电机的实用新型专利中有提到使用挡圈从电机轴枝两端穿过并套接在转子组件两端，再进行零件的组装，能有效提高整机的可靠性，可以避免电机内部老化和结构脱落，延长装置的使用寿命。本实用新型仍延用了该结构，并且在此基础上，公开了一种单向磁悬浮声波无刷电机，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种单向磁悬浮声波无刷电机，通过线圈绕组通电在定子铁芯处形成磁场，磁钢位于该磁场范围内，使磁钢推动转子铁芯转动，进而带动电机轴枝转动，线圈绕组通过外部电路切换电流方向及控制通电时间，从而使转子产生左右转动的往复运动，依靠电磁效应实现运动的传递，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种单向磁悬浮声波无刷电机，包括电机外壳和电机轴枝，所述电机轴枝设置在电机外壳轴心处，所述电机外壳底端设有端盖，所述电机外壳和端盖的轴心处均开设有轴孔，所述电机轴枝贯穿两个轴孔，且电机轴枝与轴孔的连接处设有滚珠轴承，所述端盖与电机外壳铆合连接，所述电机外壳内部设有传动单元，所述传动单元由定子组件和转子组件组成，且转子组件设置在定子组件内部；

所述转子组件包括转子铁芯和磁钢，所述转子铁芯叠压设置在电机轴枝外侧，所述转子铁芯外侧开设有放置槽，所述磁钢设置于放置槽内；

所述定子组件包括定子铁芯、绝缘线架和线圈绕组，所述绝缘线架的数量设置为两个，两个所述绝缘线架对称分布于定子铁芯两侧内部，所述线圈绕组绕设在定子铁芯和绝缘线架外侧；

所述放置槽和磁钢的数量均设置为四个，且四个所述放置槽呈不均匀环绕分布于转子铁芯外侧，四个所述放置槽以相邻两个放置槽为一组分为左侧放置槽组和右侧放置槽组，左侧放置槽组和右侧放置槽组关于转子铁芯的中轴线呈轴对称分布，左侧放置槽组和右侧放置槽内的两个磁钢极性相同，且左侧放置槽组内的磁钢与右侧放置槽内的磁钢极性相反；

所述磁钢与定子铁芯的重合段为自吸面，所述磁钢远离自吸面的一端设置为非自吸面，所述自吸面面积大于非自吸面面积；

所述线圈绕组包括线圈一和线圈二，所述线圈一和线圈二分别绕设在定子铁芯内侧两端，且线圈一和线圈二在定子铁芯上的绕线方向相同，所述线圈一和线圈二连接方式为：

线圈一的头和线圈二的头均直接引出并分别接外电路，且线圈一的尾接线圈二的尾。

优选的，所述线圈一的头端设置为A端，所述线圈二的头端设置为B端，所述A端和B端通入占空比大小相等、相位差相差180°的方波信号。

优选的，所述线圈一和线圈二在左侧放置槽组内的一侧通电方向相同，所述线圈一和线圈二在右侧放置槽组内的一侧通电方向相同。

优选的，所述右侧放置槽组内两个磁钢相邻两端在径向上的间距角度为C1，所述磁钢两端在径向上的间距角度为C2，所述左侧放置槽组和右侧放置槽组内相邻的两个磁钢相邻两端在径向上的间距角度为C3，所述C1、C3和与之相匹配的C2均为一个预设值，且该预设值可调节。

优选的，所述转子组件两端均设有挡圈，所述挡圈扣合在转子铁芯和磁钢外侧，所述挡圈设置为盖状，且挡圈的底部轴心处开设有通孔，所述挡圈的内径与转子组件的外径相等，所述通孔内径与电机轴枝直径相等，所述挡圈由不锈钢304材料制成。

优选的，所述转子铁芯靠近端盖的一端与绝缘线架之间设有挡片，所述挡片叠压在电机轴枝外侧底端，且挡片与其中一个挡圈贴合，所述挡片由不锈钢304制成。

在上述技术方案中，本实用新型提供的技术效果和优点：

1、通过线圈绕组通电在定子铁芯处形成磁场，磁钢位于该磁场范围内，使磁钢推动转子铁芯转动，进而带动电机轴枝转动，线圈绕组通过外部电路切换电流方向及控制通电时间，从而使转子产生左右转动的往复运动，依靠电磁效应实现运动的传递，一方面避免了弹性结构在使用时易损坏使得电机的使用寿命较短的情况，另一方面使得单位体积的电机可以传递更大数值的扭矩，结构稳定性强，机械消耗低；

2、通过将转子铁芯叠压在电机轴枝外侧，并将四个磁钢分别放置于四个放置槽内部，使用挡圈从电机轴枝两端穿过并套接在转子组件两端，进一步进行零件的组装，组装时通过挡片将其有效限位，避免电机内部老化和结构脱落，使用时，电机运行稳定，应用于牙刷能够提高整机的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构爆炸示意图；

图2为本实用新型的整体外部结构示意图；

图3为本实用新型的俯剖视图；

图4为本实用新型的主视图；

图5为本实用新型电机轴枝、挡圈、挡片和磁钢的连接结构示意图；

图6为本实用新型定子组件的主视图；

图7为本实用新型图6的A-A和B-B剖面上线圈一与线圈二电路连接图；

图8为本实用新型磁钢极性分布结构示意图；

图9为本实用新型自吸面与非自吸面的分布结构示意图；

图10为本实用新型多个磁钢间预设值C1、C2和C3的结构示意图；

图11为本实用新型线圈正向通电转子转动方向示意图；

图12为本实用新型线圈反向通电转子转动方向示意图。

附图标记说明：

1电机外壳、2电机轴枝、3端盖、4滚珠轴承、5挡圈、6定子组件、61定子铁芯、62绝缘线架、63线圈绕组、631线圈一、632线圈二、7转子组件、71转子铁芯、711放置槽、72磁钢、721自吸面、722非自吸面、8挡片。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细介绍。

本实用新型提供了如图1-12所示的一种单向磁悬浮声波无刷电机，包括电机外壳1和电机轴枝2，所述电机轴枝2设置在电机外壳1轴心处，所述电机外壳1底端设有端盖3，所述电机外壳1和端盖3的轴心处均开设有轴孔，所述电机轴枝2贯穿两个轴孔，且电机轴枝2与轴孔的连接处设有滚珠轴承4，所述端盖3与电机外壳1铆合连接，所述电机外壳1内部设有传动单元，所述传动单元由定子组件6和转子组件7组成，且转子组件7设置在定子组件6内部；

所述转子组件7包括转子铁芯71和磁钢72，所述转子铁芯71叠压设置在电机轴枝2外侧，所述转子铁芯71外侧开设有放置槽711，所述磁钢72设置于放置槽711内；

所述定子组件6包括定子铁芯61、绝缘线架62和线圈绕组63，所述绝缘线架62的数量设置为两个，两个所述绝缘线架62对称分布于定子铁芯61两侧内部，所述线圈绕组63绕设在定子铁芯61和绝缘线架62外侧；

所述放置槽711和磁钢72的数量均设置为四个，且四个所述放置槽711呈不均匀环绕分布于转子铁芯71外侧，四个所述放置槽711以相邻两个放置槽711为一组分为左侧放置槽组和右侧放置槽组，左侧放置槽组和右侧放置槽组关于转子铁芯71的中轴线呈轴对称分布，左侧放置槽组和右侧放置槽内的两个磁钢72极性相同，且左侧放置槽组内的磁钢72与右侧放置槽内的磁钢72极性相反；

所述磁钢72与定子铁芯61的重合段为自吸面721，所述磁钢72远离自吸面721的一端设置为非自吸面722，所述自吸面721面积大于非自吸面722面积，使电机内部实现磁悬浮；

所述线圈绕组63包括线圈一631和线圈二632，所述线圈一631和线圈二632分别绕设在定子铁芯61内侧两端，且线圈一631和线圈二632在定子铁芯61上的绕线方向相同，所述线圈一631和线圈二632连接方式为：

每个线圈在每个定子齿上绕线方向都是固定的，但无论是顺时针还是逆时针，线圈一631的头和线圈二632的头均直接引出并分别接外电路，且线圈一631的尾接线圈二632的尾，在径向上可以产生各异极性的磁场。

优选的，所述线圈一631的头端设置为A端，所述线圈二632的头端设置为B端，所述A端和B端通入占空比大小相等、相位差相差180°的方波信号。

如图11和图12所示，所述线圈一631和线圈二632在左侧放置槽组内的一侧通电方向相同，所述线圈一631和线圈二632在右侧放置槽组内的一侧通电方向相同。

图中圆圈加点表示电流方向向外，圆圈加×表示电流方向向里，图中仅列出了一种转子NS极排布的情况，和定子通电的情况，其他类似的如以上提到的不管是转子NS极如何排布，定子通电顺序如何变更，只要不违反上述提到的结构，都应该受到保护。

进一步的，在上述技术方案中，所述右侧放置槽组内两个磁钢72相邻两端在径向上的间距角度为C1，所述磁钢72两端在径向上的间距角度为C2，所述左侧放置槽组和右侧放置槽组内相邻的两个磁钢72相邻两端在径向上的间距角度为C3，所述C1、C3和与之相匹配的C2均为一个预设值，且该预设值可调节，根据不同用户对摆幅、力矩的需求进行调节，且一个电机系统以上提及的预设值可以是一样，也可以是各不相同。

进一步的，在上述技术方案中，所述转子组件7两端均设有挡圈5，所述挡圈5扣合在转子铁芯71和磁钢72外侧，所述挡圈5设置为盖状，且挡圈5的底部轴心处开设有通孔，所述挡圈5的内径与转子组件7的外径相等，所述通孔内径与电机轴枝2直径相等，所述挡圈5由不锈钢304材料制成。

进一步的，在上述技术方案中，所述转子铁芯71靠近端盖3的一端与绝缘线架62之间设有挡片8，所述挡片8叠压在电机轴枝2外侧底端，且挡片8与其中一个挡圈5贴合，所述挡片8由不锈钢304制成。

本实用工作原理：

参照说明书附图1-12，线圈绕组63通电在定子铁芯61处形成磁场，磁钢72位于该磁场范围内，由于在径上有预设值，它们相互作用，各异极性的定子推动各异性的磁钢72，磁钢72受到各异性的定子磁场作用力，从而使磁钢72推动转子铁芯71转动，由于转子铁芯71与电机轴枝2固定连接，进而带动电机轴枝2转动，线圈绕组63通过外部电路切换电流方向及控制通电时间，从而使转子产生左右转动的往复运动，转子组件7运动即对应电机轴枝2的运动，依靠电磁效应实现运动的传递；

参照说明书附图1-5，将转子铁芯71叠压在电机轴枝2外侧，并将四个磁钢72分别放置于四个放置槽711内部，使用挡圈5从电机轴枝2两端穿过并套接在转子组件7两端，进一步进行零件的组装，组装时通过挡片8将其有效限位。

以上只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本实用新型权利要求保护范围的限制。

Claims (6)

1.一种单向磁悬浮声波无刷电机，包括电机外壳（1）和电机轴枝（2），所述电机轴枝（2）设置在电机外壳（1）轴心处，其特征在于：所述电机外壳（1）底端设有端盖（3），所述电机外壳（1）和端盖（3）的轴心处均开设有轴孔，所述电机轴枝（2）贯穿两个轴孔，且电机轴枝（2）与轴孔的连接处设有滚珠轴承（4），所述端盖（3）与电机外壳（1）铆合连接，所述电机外壳（1）内部设有传动单元，所述传动单元由定子组件（6）和转子组件（7）组成，且转子组件（7）设置在定子组件（6）内部；

所述转子组件（7）包括转子铁芯（71）和磁钢（72），所述转子铁芯（71）叠压设置在电机轴枝（2）外侧，所述转子铁芯（71）外侧开设有放置槽（711），所述磁钢（72）设置于放置槽（711）内；

所述定子组件（6）包括定子铁芯（61）、绝缘线架（62）和线圈绕组（63），所述绝缘线架（62）的数量设置为两个，两个所述绝缘线架（62）对称分布于定子铁芯（61）两侧内部，所述线圈绕组（63）绕设在定子铁芯（61）和绝缘线架（62）外侧；

所述放置槽（711）和磁钢（72）的数量均设置为四个，且四个所述放置槽（711）呈不均匀环绕分布于转子铁芯（71）外侧，四个所述放置槽（711）以相邻两个放置槽（711）为一组分为左侧放置槽组和右侧放置槽组，左侧放置槽组和右侧放置槽组关于转子铁芯（71）的中轴线呈轴对称分布，左侧放置槽组和右侧放置槽内的两个磁钢（72）极性相同，且左侧放置槽组内的磁钢（72）与右侧放置槽内的磁钢（72）极性相反；

所述磁钢（72）与定子铁芯（61）的重合段为自吸面（721），所述磁钢（72）远离自吸面（721）的一端设置为非自吸面（722），所述自吸面（721）面积大于非自吸面（722）面积；

所述线圈绕组（63）包括线圈一（631）和线圈二（632），所述线圈一（631）和线圈二（632）分别绕设在定子铁芯（61）内侧两端，且线圈一（631）和线圈二（632）在定子铁芯（61）上的绕线方向相同，所述线圈一（631）和线圈二（632）连接方式为：

线圈一（631）的头和线圈二（632）的头均直接引出并分别接外电路，且线圈一（631）的尾接线圈二（632）的尾。

2.根据权利要求1所述的一种单向磁悬浮声波无刷电机，其特征在于：所述线圈一（631）的头端设置为A端，所述线圈二（632）的头端设置为B端，所述A端和B端通入占空比大小相等、相位差相差180°的方波信号。

3.根据权利要求1所述的一种单向磁悬浮声波无刷电机，其特征在于：所述线圈一（631）和线圈二（632）在左侧放置槽组内的一侧通电方向相同，所述线圈一（631）和线圈二（632）在右侧放置槽组内的一侧通电方向相同。

4.根据权利要求1所述的一种单向磁悬浮声波无刷电机，其特征在于：所述右侧放置槽组内两个磁钢（72）相邻两端在径向上的间距角度为C1，所述磁钢（72）两端在径向上的间距角度为C2，所述左侧放置槽组和右侧放置槽组内相邻的两个磁钢（72）相邻两端在径向上的间距角度为C3，所述C1、C3和与之相匹配的C2均为一个预设值，且该预设值可调节。

5.根据权利要求1所述的一种单向磁悬浮声波无刷电机，其特征在于：所述转子组件（7）两端均设有挡圈（5），所述挡圈（5）扣合在转子铁芯（71）和磁钢（72）外侧，所述挡圈（5）设置为盖状，且挡圈（5）的底部轴心处开设有通孔，所述挡圈（5）的内径与转子组件（7）的外径相等，所述通孔内径与电机轴枝（2）直径相等，所述挡圈（5）由不锈钢304材料制成。

6.根据权利要求5所述的一种单向磁悬浮声波无刷电机，其特征在于：所述转子铁芯（71）靠近端盖（3）的一端与绝缘线架（62）之间设有挡片（8），所述挡片（8）叠压在电机轴枝（2）外侧底端，且挡片（8）与其中一个挡圈（5）贴合，所述挡片（8）由不锈钢304制成。

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