CN217545841U - 往复摆动电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种往复摆动电机，包括转子组件和定子组件；所述转子组件包括：圆柱形磁石，且所述圆柱形磁石的南极与北极以一直径截面为分界面；所述定子组件包括：壳体，设置在所述壳体内用于与所述圆柱形磁石产生安培力驱动所述转子组件实现往复摆动的线圈绕组，用于安装所述线圈绕组且与所述壳体固定的柔性电路板。本实用新型结构简洁，使得加工制造、装配更加简单，非常适用于大批量生产。

Description

往复摆动电机

技术领域

本实用新型涉及电机的技术领域，尤其涉及一种往复摆动电机。

背景技术

现有的往复摆动电机通常都需要依靠弹簧进行复位，整体装配体积较大，结构较复杂。

以往复摆动电机当中的振镜电机为例，振镜是一种优良的矢量扫描器件，它是一种特殊的摆动电机，其基本原理是通过通电线圈在磁场中产生力与转子相互作用，频繁改变电流方向，从而使振镜实现往复式摆动运动。

然而，目前市面上常用的振镜电机依然有诸多问题，现有的振镜电机通过线圈骨架来将线圈固定在磁石四周，这样导致电机体积大，同时，连接外部线路等也需要额外的结构设计，另外现有的电机常采用光电传感器或光栅传感器反馈电机位置，通过光电信号转化成位置信号，因而在定子和转子之外还需要设计额外的空间来放置些发光二极管、反射导光板、编码器、PCB电路板等元器件，导致电机的整体体积大，结构复杂。

另外电机的振动频率跟光电传感器的灵敏度，还有光电信号转换的处理速度有关，也跟振镜电机自身结构、共振频率有关，目前市面上一般的振镜电机高频后振幅极小，为了达到需要的振幅，所以现有的振镜电机的工作频率不会太高。

综上所述，现有的振镜电机存在例如反馈方式良莠不齐、往复式定位精度不高、振动频率不高、传感器及其硬件体积大导致电机体积大、结构件复杂导致加工成本高、装配困难、工艺复杂等问题。

因而，如何提供一种结构简单、体积较小的往复摆动电机是业界亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中往复摆动电机结构复杂、体积大的技术问题，提出一种往复摆动电机。

本实用新型的往复摆动电机，包括转子组件和定子组件；

所述转子组件包括：圆柱形磁石，且所述圆柱形磁石的南极与北极以一直径截面为分界面；

所述定子组件包括：壳体，设置在所述壳体内用于与所述圆柱形磁石产生安培力驱动所述转子组件实现往复摆动的线圈绕组，用于安装所述线圈绕组且与所述壳体固定的柔性电路板。

进一步，所述壳体包括底座，与底座固定连接的电机罩，固定在底座上的下端轴承，固定在电机罩上与所述下端轴承同轴心设置的上端轴承。

进一步，所述底座上用于安装下端轴承的位置处设有圆槽，所述圆槽内设有用于补偿所述下端轴承及其连接件的轴向空间间隙的弹性垫圈。

进一步，所述转子组件还包括分别设置在所述圆柱形磁石两端用于固定所述圆柱形磁石的下端固定件和上端固定件，所述下端固定件通过所述下端轴承与所述定子组件转动连接，所述上端固定件通过所述上端轴承与所述定子组件转动连接。

进一步，所述往复摆动电机为振镜电机，所述电机罩上设有可供上端固定件穿过的通孔，所述上端固定件穿过所述电机罩的一端固定着镜片。

进一步，所述上端固定件上设有一字槽，所述镜片的底部固定在所述一字槽内。

进一步，所述底座上设有用于限制所述下端固定件往复摆动角度的限位结构。

进一步，所述电机罩内设有用于固定所述线圈绕组的线圈固定件。

进一步，所述柔性电路板上的线圈绕组围绕所述圆柱形磁石的轴心对称设有两个，每一个线圈绕组相对于所述直径截面对称设置，使所述线圈绕组内电流相反的两部分导线分别位于所述南极和北极。

进一步，所述往复摆动电机还包括固定在所述柔性电路板上位于所述南极与北极交界处用于反馈转子组件位置的霍尔传感器。

本实用新型将目前市面上往复摆动电机常用的PCB电路板替换为FPC柔性电路板，使整体结构更加轻巧，另外采用霍尔传感器反馈及PID闭环算法控制，大大提高振镜电机往复式运动定位精度。本实用新型的结构设计简洁紧凑，具有高精密性，高转速，低噪音的特点，使得振镜电机振动频率上限、机械精度、使用寿命大大提高。将本实用新型的往复摆动电机应用在振镜电机上，鉴于振镜电机在全球的巨大保有量和需求量，本实用新型可广泛运用于激光打标、激光内雕、舞台灯光控制、激光打孔、激光医疗美容等行业，具备难以估量的市场价值。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型一实施例的驱动原理图。

图2是本实用新型一实施例的柔性电路板的立体示意图。

图3是本实用新型一实施例的剖视图。

图4是本实用新型一实施例的爆炸图。

附图标注说明：1、镜片；2、上端轴承；3、上端固定件；4、线圈固定件；5、电机罩；6、柔性电路板；7、圆柱形磁石；8、下端固定件；9、下端轴承；10、柔性垫圈；11、底座；12、线圈绕组；13、霍尔传感器。

具体实施方式

为使得本实用新型的实用新型目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的往复摆动电机包括转子组件和定子组件。

如图1所示，转子组件包括圆柱形磁石7，该圆柱形磁石7的南极与北极以一直径截面为分界面，即该圆柱形磁石7以一直径截面为分界面进行两极充磁，从而形成一半为南极一半为北极的结构。

定子组件包括壳体、柔性电路板6以及线圈绕组12。

如图2所示，柔性电路板6固定在壳体内，线圈绕组12固定安装在柔性电路板6上，线圈绕组12与壳体内的圆柱形磁石7产生安培力驱动转子组件实现往复摆动。

如图3、图4所示，在一个具体实施例中，本实用新型的往复摆动电机为振镜电机，但是本实用新型的往复摆动电机除了振镜电机以外，还包含其他类型的往复摆动运动的振动电机，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

在图中所示的实施例中，该圆柱形磁石7的两端分别设有固定件，本实用新型将位于圆柱形磁石7两端的两个固定件分别进行命名，称之为下端固定件8和上端固定件3。其中，下端固定件8通过下端轴承9与定子组件转动连接，上端固定件3通过上端轴承2与定子组件转动连接。

在一个实施例中，壳体包括底座11、电机罩5以及下端轴承9和上端轴承2。

其中底座11整体呈圆形，电机罩5呈圆柱形，与底座11固定连接，下端轴承9固定在底座11上，上端轴承2固定在电机罩5上，下端轴承9和上端轴承2同轴心设置。

底座11上设有限位结构，通过限位结构可以限制下端固定件8往复摆动角度。

底座11上还设置了圆槽，该圆槽设置在用于安装上端轴承2的位置处，圆槽内设有弹性垫圈，弹性垫圈可以补偿上端轴承2及其连接件的轴向空间间隙。本实用新型所指上端轴承2的连接件包括直接与上端轴承2连接的连接件以及间接与上端轴承2连接的连接件，弹性垫圈的作用在于整体组装后的预紧，补偿整体加工及装配误差导致的轴向空间间隙，相比于市面上振镜电机用的普通的碟簧弹片等结构更加小巧轻薄，节省空间，节约成本。例如组装时若沿着轴向的下端轴承9与下端固定件8之间，或者电机罩5与下端轴承9之间，或者上端固定件3与上端轴承2之间等存在轴向空间间隙，均可以通过弹性垫圈得到补偿。

在一个实施例中，柔性电路板6上的线圈绕组12设有两个，两个线圈绕组12围绕圆柱形磁石7的轴心对称设置，每一个线圈绕组12相对于用于两极充磁分界面的直径截面对称设置，使同一线圈绕组12内电流相反的两部分导线分别位于南极和北极。该实施例是从电机体积以及驱动作用力等方面综合考虑的最优的线圈数量以及线圈排布方式，本实用新型并不限于这一种线圈的数量以及线圈排布方式，在其他应用场合本领域内技术人员可以根据需要，在柔性电路板上设置对应数量的线圈以及采用对应的排布方式。

为了对往复摆动电机的运动进行精确控制，在一个实施例中，往复摆动电机在柔性电路板6上还安装着霍尔传感器13，霍尔传感器13具体设置在柔性电路板6上位于南极与北极交界处，用来反馈转子组件位置。

为了安装镜片1，本实用新型的电机罩5上设有可供上端固定件3穿过的通孔，上端固定件3穿过电机罩5的一端固定着镜片1。在一个具体实施例中，上端固定件3上设有一字槽，镜片1的底部固定在一字槽内。下面以振镜电机为例，对本实用新型的具体装配结构进行详细说明。

圆柱形磁石7上端粘接上端固定件3，下端粘接下端固定件8，上下固定件均有凸起结构与磁石7外径过渡配合，保证同心度。

上端轴承2装在电机罩5的圆槽内，下端轴承9装在底座11的圆槽内，与底座11之间夹有柔性垫圈10，柔性垫圈10用于整体组装后的预紧（因此柔性垫圈也可以称之为预紧垫圈），补偿整体加工及装配误差导致的轴向空间间隙，相比于市面上振镜电机用的普通的碟簧弹片等结构更加小巧轻薄，节省空间，节约成本。

下端固定件8与下端轴承9的内圈连接，底座11上设计有限位结构，限制下端固定件8转动角度范围，以此限制动子部分的转动角度范围，防止动子部分偏转过度，导致电机失效。

柔性电路板6呈T字形，其下端粘接在底座11上，底座11上有限位设计，限制柔性电路板6的位置，柔性电路板6上端与线圈固定件4粘接。柔性电路板6面向圆柱形磁石的一面焊接线圈绕组12，另一面焊接有霍尔传感器13，柔性电路板安装时弯折呈c型，将线圈绕组和霍尔传感器布置在圆柱形磁石7周围的对应位置。圆柱形磁石7的磁场由N级出发回到S级，途中经过通电线圈绕组12，根据左手定则，通电线圈产生力矩，线圈为定子，故形成反作用力使磁石动子转动，频繁切换线圈内电流方向，即可实现振镜往复式摆动运动。另外霍尔传感器13布置于磁石南北极交界处，用来检测动子转动过程中的磁场变化，反馈动子位置，相比于市面上振镜电机常用的反射式光电传感器，具有响应时间快、测量精度高、体积小等特点。配合现有的PID闭环算法控制，大大提高了振镜电机的往复式运动定位精度。

电机罩5和底座11通过沉头螺钉连接，电机罩5底部一侧设有开槽，方便柔性电路板引出，与外部控制板通信连接。镜片1最后粘接在上端固定件3的一字槽中。所述电机罩5和电机底座11均采用导磁材料，构成整个振镜电机的磁屏蔽外壳，使得内部磁场更集中，也能防止振镜电机受外部磁场干扰。整体结构紧凑简洁，装配工艺简单。

本实用新型所述的振镜电机摒除了原有的反射式光电传感器，采用霍尔传感器，结合PID闭环算法控制，大大提高了振镜电机的定位精度、线性度。摒除了原有的PCB板，采用FPC柔性电路板技术，以及紧凑简洁的结构设计和高精度微型轴承，在一个实施例中，本实用新型所采用的微型轴承尺寸范围大概为2-6mm，大大缩小了振镜电机的体积，加工制造装配工艺也更加简单。对激光打标、激光内雕、舞台灯光控制、激光打孔、激光医疗美容等行业将带来巨大帮助。

以上为对本实用新型所提供的具体的几个实施例的描述，对于本领域的技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种往复摆动电机，包括转子组件和定子组件，其特征在于：

所述转子组件包括：圆柱形磁石，且所述圆柱形磁石的南极与北极以一直径截面为分界面；

所述定子组件包括：壳体，设置在所述壳体内用于与所述圆柱形磁石产生安培力驱动所述转子组件实现往复摆动的线圈绕组，用于安装所述线圈绕组且与所述壳体固定的柔性电路板。

2.如权利要求1所述的往复摆动电机，其特征在于：所述壳体包括底座，与底座固定连接的电机罩，固定在底座上的下端轴承，固定在电机罩上与所述下端轴承同轴心设置的上端轴承。

3.如权利要求2所述的往复摆动电机，其特征在于：所述底座上用于安装下端轴承的位置处设有圆槽，所述圆槽内设有用于补偿所述下端轴承及其连接件的轴向空间间隙的弹性垫圈。

4.如权利要求2所述的往复摆动电机，其特征在于：所述转子组件还包括分别设置在所述圆柱形磁石两端用于固定所述圆柱形磁石的下端固定件和上端固定件，所述下端固定件通过所述下端轴承与所述定子组件转动连接，所述上端固定件通过所述上端轴承与所述定子组件转动连接。

5.如权利要求4所述的往复摆动电机，其特征在于：所述往复摆动电机为振镜电机，所述电机罩上设有可供上端固定件穿过的通孔，所述上端固定件穿过所述电机罩的一端固定着镜片。

6.如权利要求5所述的往复摆动电机，其特征在于：所述上端固定件上设有一字槽，所述镜片的底部固定在所述一字槽内。

7.如权利要求4所述的往复摆动电机，其特征在于：所述底座上设有用于限制所述下端固定件往复摆动角度的限位结构。

8.如权利要求2所述的往复摆动电机，其特征在于：所述电机罩内设有用于固定所述线圈绕组的线圈固定件。

9.如权利要求1至8任意一项所述的往复摆动电机，其特征在于：所述柔性电路板上的线圈绕组围绕所述圆柱形磁石的轴心对称设有两个，每一个线圈绕组相对于所述分界面对称设置，使所述线圈绕组内电流相反的两部分导线分别位于所述南极和北极。

10.如权利要求1至8任意一项所述的往复摆动电机，其特征在于：所述往复摆动电机还包括固定在所述柔性电路板上位于所述南极与北极交界处用于反馈转子组件位置的霍尔传感器。

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