CN218216867U - 一种控制电机轴前后运动的机构及采用该机构的两种自由度运动的电机 - Google Patents

Abstract

本专利提供一种控制电机轴前后运动的机构，包括滑动铁块、紧贴在滑动铁块两侧的多个磁片，每个侧边的多个磁片按照不同磁极交替方式排列；所述滑动铁块的两侧边还分别设置有线圈架和线圈，贴附连接着所述多个磁片，所述线圈有连接外部的导线；通电后的线圈可控制多个磁片带动滑动铁块前后运动。本专利还提供一种采用该机构的两自由度运动的电机，包括上述控制电机轴前后运动的机构，这样的电机结构紧凑简单布局合理、体积小、制作成本低，电机轴运行稳定。

Description

一种控制电机轴前后运动的机构及采用该机构的两种自由度 运动的电机

技术领域

本专利属于电动机领域，尤其涉及一种控制电机轴前后运动的机构及其电机。

背景技术

现有的二自由度运动的旋转电机很多由于结构复杂，零部件多制作难度大，布局结构不合理导致整体体积大，响应慢。比如申请号为201510110614X的专利《一种两自由度电机》，是在机壳的内壁上对称设置有旋转运动弧形定子和直线运动弧形定子，所述旋转运动弧形定子和直线运动弧形定子所包围的空间内设置有感应-永磁电机动子；感应-永磁电机动子由多个感应铁心和多个永磁铁心交替排列构成，形成了旋转运动单元和直线运动单元的交替排列。这样的结构导致电机整体圆柱体体积增大，直径有4厘米以上，不方便安装在精密工具和电动牙刷上，另外直线运动弧形定子结构复杂，精密制作难度大，电机轴运行不够稳定。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本专利提供一种控制电机轴前后运动的机构及其电机，其结构简单布局合理、体积小、制作成本低，电机轴运行稳定。

本申请方案提供一种控制电机轴前后运动的机构，包括滑动铁块、紧贴在滑动铁块两侧的多个磁片，每个侧边的多个磁片按照不同磁极交替方式排列；所述滑动铁块的两侧边还分别设置有线圈架和线圈，贴附连接着所述多个磁片，所述线圈有连接外部的导线；通电后的线圈可控制多个磁片带动滑动铁块前后运动。

进一步，所述滑动铁块一端有空腔用于容纳电机轴端部，所述空腔内壁上部有螺丝孔，通过安装螺丝将所述电机轴和所述滑动铁块固定连接；或者所述空腔内壁有内螺纹，用于旋转匹配连接电机轴端部的外螺纹。

进一步，所述滑动铁块单侧边的磁片有3-4个，每个磁片呈方形，通过磁力吸附或胶水粘附在所述滑动铁块上。

本专利还提供一种两自由度运动的电机，包括外壳、电机轴，控制电机轴旋转的旋转机构，还包括上述控制电机轴前后运动的机构；所述旋转机构包括线架、铁芯和磁铁，所述铁芯的两端固定有所述线架，第一线圈缠绕于所述铁芯和线架上，所述电机轴穿过所述磁铁，与所述磁铁一起设置在铁芯和线架内；所述控制电机轴前后运动的机构通过限位部件与所述旋转机构连接，所述限位部件上有导轨容纳所述滑动铁块，并限制所述滑动铁块前进的距离，可提高控制精准度。

进一步，所述旋转机构的前端设置有前滚动轴承座，后端设置有后滚动轴承座，所述前滚动轴承座和后滚动轴承座呈圆盖体结构，其圆盖体端部表面设有多个缝隙；所述前滚动轴承座的前端还设置有前端盖。

进一步，所述前端盖上设置有电机轴位置还原机构，所述电机轴位置还原机构包括连接电机轴的固定件和弹簧，所述固定件连接弹簧一端，弹簧另一端连接所述前端盖，电机轴带动所述弹簧一端运动。当电机轴左右高频小角度转动，弹簧可控制电机轴的稳定性，减少大幅度晃动。

本申请的改进带来如下优点：

(1)、本专利的控制电机轴前后运动的机构，其布局结构合理，整体体积小制作难度低，不用像现有技术在外壳内壁开设精度高的沟槽。本专利控制电机轴前后运动的机构设是将多个磁片按照不同磁极交替方式排列紧贴在滑动铁块两侧，所述滑动铁块的两侧边还分别紧靠着线圈，改变线圈电流方向，就能控制滑动铁块带动电机轴前后运动，运行稳定。

(2)、本专利控制电机轴前后运动的机构设置在电机轴后部，旋转机构设置在电机轴中部，这样布局合理，整体电机的外壳直径小，重量轻，非常适合做电动牙刷的电机，方便持握手中。

(3)本专利一种两自由度运动的电机实现了电机轴的边左右轻微震动、边前后做伸缩运动，当然也可以只震动不做前后伸缩运动，或是只做前后伸缩运动不震动的三种运动方式，适合用作电动牙刷的电机。

(3)所述前滚动轴承座和后滚动轴承座呈圆盖体结构，由金属或弹性塑料制成，内部有空腔用于安装轴承，腔体还有空隙可受力变形和复位；同时其圆盖体端部表面设有多个缝隙，这样形成受压变形的弹性形变结构，两个滚动轴承座的中间插入电机轴，电机轴沿轴向前后移动碰撞前滚动轴承座和后滚动轴承座，产生弹性形变，这样可以缓冲碰撞力，减少刚性碰撞损耗，同时也能更好支撑约束电机轴，防止大幅度晃动。

(4)所述前滚动轴承座前端还设置有前端盖，所述前端盖上设置有电机轴位置还原机构。当电机轴左右高频小角度转动，这样可控制电机轴的稳定性，减少大幅度晃动；另外当电机轴停止转动时，已经蓄力的弹簧可以恢复至起始位置，帮助电机轴还原到初始位置，为精准控制电机下一次正确启动位置提供保障，方便精准控制。

附图说明

图1为实施例提供的一种控制电机轴前后运动的剖面机构示意图。

图2为实施例中的滑动铁块上布局排列的多个磁片示意图。

图3为一种两自由度运动的电机的整体结构示意图。

图4为一种两自由度运动的电机的侧面结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本专利的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利的其他优点与功效。

如图1-2所示，本申请方案提供一种控制电机轴前后运动的机构100，包括滑动铁块1、紧贴在滑动铁块两侧的多个磁片2，每个侧边的多个磁片按照不同磁极交替方式排列；所述滑动铁块单侧边的磁片有3-4个，每个磁片呈方形，通过磁力吸附或胶水粘附在所述滑动铁块上。如图2所示，比如滑动铁块单侧边的多个磁片磁极从前到后依次为N-S-N-S或S-N-S-N。

所述滑动铁块一端有空腔5用于容纳电机轴端部，所述空腔内壁上部有螺丝孔，通过安装螺丝6将所述电机轴和所述滑动铁块固定连接；或者作为另一种结构方式，所述空腔内壁有内螺纹，用于旋转匹配连接电机轴端部的外螺纹。

所述滑动铁块的两侧边还分别设置有线圈架3和线圈4，贴附连接着所述多个磁片，所述线圈有连接外部的导线；通电后的线圈可控制多个磁片带动滑动铁块和电机轴前后运动。

控制电机轴前后运动工作过程是，当线圈4通电后，形成电磁场，初始位置时，磁片的最左端N极位于两个线圈4的中间位置，通过改变两第二线圈中的电流的方向，使得电磁场的N极方向朝向N极磁片，迫使滑动铁块受到斥力从而向前滑动，滑动铁块与电机轴固定连接，当磁片的S极位于两个线圈4的中间位置时，通过改变两个线圈4中的电流的方向，使得电磁场的S极方向朝向S极磁片，迫使滑动铁块1受到斥力从而继续向前滑动，当滑动铁块1滑到最后端时，即磁片的S极位于两个线圈4的中间位置，此时滑动铁块与电机轴受到前后两个滚动轴承座和限位部件的阻力，无法继续向前，从而使得滑动铁块与电机轴只得向后运动，其运动方式与向前运动时的方式一样，通过改变电流的方向来改变磁场的方向，使磁片受到阻力与引力，从而带动滑动铁块与电机轴一起前后运动，当滑动铁块滑到最后时，即磁片的N极位于两个线圈4的中间位置，回到初始位置时的状态，进而形成电机轴的前后运动。这种结构布局合理，整体体积小制作难度小，而且响应快运行稳定。

如图3-4所示，本专利还提供一种两自由度运动的电机，包括外壳7、电机轴8，控制电机轴旋转的旋转机构，还包括上述控制电机轴前后运动的机构100；所述旋转机构包括第一线架9、铁芯10和磁铁11，所述铁芯的两端固定有所述线架，第一线圈12缠绕于所述铁芯10和第一线架9上，具体的，所述第一线圈12缠绕有三组铜线，均匀分布在所述铁芯10和第一线架9的周围，所述电机轴穿过所述磁铁，与所述磁铁一起设置在铁芯和线架内；所述控制电机轴前后运动的机构通过限位部件13与所述旋转机构连接，所述限位部件上有导轨容纳所述滑动铁块，并通过一个凸起件限制所述滑动铁块前进的距离，可提高控制精准度。所述旋转机构工作原理为当第一线圈通电后，形成电磁场，三组铜线产生三个磁场，产生的磁场为N-S-N,即电机轴与磁铁在三个磁场力相互配合的作用下，三个磁场力为三个正弦波力，控制电流方向使得电机轴和磁铁一起高频左右转动。

所述旋转机构的前端设置有前滚动轴承座14，后端设置有后滚动轴承座15，所述前滚动轴承座和后滚动轴承座呈圆盖体结构，其圆盖体端部表面设有多个缝隙，这样形成受压变形的弹性形变结构；所述前滚动轴承座的前端还设置有前端盖16。

所述前端盖上设置有电机轴位置还原机构，所述电机轴位置还原机构包括连接电机轴的固定件17和弹簧18，所述固定件可以为螺钉，连接弹簧一端，弹簧另一端连接所述前端盖，电机轴带动所述弹簧一端运动。当电机轴左右高频小角度转动，弹簧可控制电机轴的稳定性，减少大幅度晃动。所述外壳上设置有导电线片20，将外部电线连接到所述旋转机构和控制电机轴前后运动的机构。

本专利的电机整体很轻巧，非常适合做电动牙刷的电机，可实现二自由度的精准控制，机构都很简单，整体体积小，零部件容易制作，成本低。

以上所述，仅为本专利较佳的具体实施方式，但本专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种控制电机轴前后运动的机构，其特征在于，包括滑动铁块、紧贴在滑动铁块两侧的多个磁片，每个侧边的多个磁片按照不同磁极交替方式排列；所述滑动铁块的两侧边还分别设置有线圈架和线圈，贴附连接着所述多个磁片，所述线圈有连接外部的导线；通电后的线圈可控制多个磁片带动滑动铁块前后运动。

2.根据权利要求1所述一种控制电机轴前后运动的机构，其特征在于，所述滑动铁块一端有空腔用于容纳电机轴端部，所述空腔内壁上部有螺丝孔，通过安装螺丝将所述电机轴和所述滑动铁块固定连接；或者所述空腔内壁有内螺纹，用于旋转匹配连接电机轴端部的外螺纹。

3.根据权利要求1所述一种控制电机轴前后运动的机构，其特征在于，所述滑动铁块单侧边的磁片有3-4个，每个磁片呈方形，通过磁力吸附或胶水粘附在所述滑动铁块上。

4.一种两自由度运动的电机，其特征在于，包括外壳、电机轴，控制电机轴旋转的旋转机构，还包括如权利要求1-3任一项所述的控制电机轴前后运动的机构；所述旋转机构包括线架、铁芯和磁铁，所述铁芯的两端固定有所述线架，第一线圈缠绕于所述铁芯和线架上，所述电机轴穿过所述磁铁，与所述磁铁一起设置在铁芯和线架内；所述控制电机轴前后运动的机构通过限位部件与所述旋转机构连接，所述限位部件上有导轨容纳所述滑动铁块，并限制所述滑动铁块前进的距离。

5.根据权利要求4所述的一种两自由度运动的电机，其特征在于，所述旋转机构的前端设置有前滚动轴承座，后端设置有后滚动轴承座，所述前滚动轴承座和后滚动轴承座呈圆盖体结构，其圆盖体端部表面设有多个缝隙；所述前滚动轴承座的前端还设置有前端盖。

6.根据权利要求5所述的一种两自由度运动的电机，其特征在于，所述前端盖上设置有电机轴位置还原机构，所述电机轴位置还原机构包括连接电机轴的固定件和弹簧，所述固定件连接弹簧一端，弹簧另一端连接所述前端盖，电机轴带动所述弹簧一端运动。

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