CN218829560U - 电动牙刷及其振动电机 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电动牙刷及振动电机,振动电机包括输出轴、第一磁环及第一定子组件。第一磁环套设于输出轴,第一磁环被配置为沿第一磁环的外径多极充磁方式充磁,以在第一磁环的外周壁上形成多个转子磁铁部;第一定子组件包括第一定子铁芯及第一定子绕组,第一定子铁芯套设于转子绕组周侧,第一定子铁芯包括绕转子组件的周向分布的多个定子齿,相邻两个定子齿之间构设出定子槽,第一定子绕组绕设于多个定子齿上并位于定子槽中;第一定子绕组通电时,定子齿的朝向转子组件的一端产生多个与多个转子磁极相互作用的第一定子磁极,以驱动转子组件以及输出轴绕输出轴的轴向往复转动,从而提高振动电机长时间工作下的稳定性,并降低振动电机的制造成本。
Description
技术领域
本申请涉及口腔清洁技术领域,尤其涉及到一种电动牙刷及其振动电机。
背景技术
电动牙刷通过振动电机带动刷头振动,进而对用户口腔进行清洁。相关技术中,振动电机的转子通常设置有转子绕组,通过改变线转子组内的电流方向,来改变转子与定子之间的磁性作用关系,进而使得转子往复运动,以带动刷头往复振动,然而,转子绕组的引出线也会跟随转子往复运动,引出线产生机械扭转弯折应力,在长时间的使用过程中,会加速引出线的老化,甚至导致引出线断裂而导致振动电机无法继续工作。
实用新型内容
本申请提供一种电动牙刷以及振动电机,能够提高振动电机长时间工作下的稳定性。
本申请实施例第一方面提供一种振动电机,包括:
输出轴;
第一磁环,套设于所述输出轴,所述第一磁环被配置为沿所述第一磁环的外径多极充磁方式充磁,以在所述第一磁环的外周壁上形成多个转子磁铁部,相邻两个所述转子磁铁部的极性相反且包括南极和北极,在所述第一磁环内,磁感线由所述南极指向相邻的两个所述北极;
第一定子组件,包括第一定子铁芯以及第一定子绕组,所述第一定子铁芯套设于所述第一磁环周侧,且所述第一定子铁芯包括绕所述第一磁环的周向分布的多个定子齿,相邻两个所述定子齿之间构设出定子槽,所述第一定子绕组绕设于多个所述定子齿上并位于所述定子槽中;
其中,所述第一定子绕组通电时,所述定子齿的朝向所述第一磁环的一端产生多个第一定子磁极,且相邻两个所述第一定子磁极的极性相反,多个所述第一定子磁极与多个所述转子磁极相互作用,以驱动所述第一磁环以及所述输出轴绕所述输出轴的轴向往复转动。
进一步地,所述转子磁铁部的数量为N,N为大于等于6的偶数,所述第一定子绕组通电时产生的第一定子磁极的数量为M,M为大于等于6的偶数。
进一步地,还包括:
第一支架,设置于所述第一定子铁芯与所述第一定子绕组之间,所述第一支架为绝缘件,以将所述第一定子铁芯与所述第一定子绕组绝缘。
进一步地,所述第一支架与所述第一定子铁芯一体注塑成型;或者
所述第一支架包括两个独立的套接部,两个所述套接部分别套接于所述第一定子铁芯的在所述输出轴的轴向上的两端。
进一步地,所述第一支架的朝向所述第一磁环的内壁面具有限位部以及限位槽中的一个,所述第一磁环的朝向所述第一支架的外壁面具有所述限位部以及所述限位槽中的另一个,所述限位部位于所述限位槽内并可在所述限位槽所限定的范围内绕所述输出轴的轴向往复转动,以限制所述输出轴的往复转动角度。
进一步地,所述定子齿包括:
绕线部,所述第一定子绕组绕设于所述绕线部;
内齿部,连接于所述绕线部的朝向所述第一磁环的一端;
外齿部,连接于所述绕线部的背离所述第一磁环的一端;
其中,相邻两个所述绕线部间隔设置,且所述内齿部以及所述外齿部在所述输出轴周向上的尺寸均大于所述绕线部在所述输出轴周向上的尺寸,以构设出所述定子槽;和/或,相邻两个所述内齿部相向延伸,多个所述内齿部围设出用于容置所述第一磁环以及所述输出轴的圆柱形空间。
进一步地,每一所述定子齿还包括:
连接部,相邻的两个所述内齿部通过一个所述连接部或者多个间隔的所述连接部连接;和/或,相邻的两个所述外齿部通过一个所述连接部或者多个间隔的所述连接部连接。
进一步地,每一所述定子齿还包括:
两个聚磁部,分别设置于所述内齿部的在所述输出轴的周向上的两端,且自所述内齿部向所述输出轴凸设。
进一步地,所述输出轴的往复转动角度大于等于4度且小于等于5度;和/ 或,所述磁铁部的牌号大于等于N35。
进一步地,还包括:
振子组件,套设于所述输出轴并与所述第一磁环间隔设置,具有沿所述输出轴的轴向分布的多个振子磁铁部,每一所述振子磁铁部具有一振子磁极,所述振子磁极沿所述输出轴的轴向成对设置,同一对所述振子磁极的两个磁极的极性相反;
第二定子组件,围设于所述振子组件外围,包括第二定子铁芯以及第二定子绕组,所述第二定子铁芯包括多个沿所述输出轴的轴向间隔设置的铁芯环,相邻两个所述铁芯环之间构设出绕线空间,所述第二定子绕组位于所述绕线空间内且与所述铁芯环间隔设置;
其中,所述第二定子绕组通电时,所述铁芯环在所述输出轴轴向上的两端产生成对的第二定子磁极,且同一对的两个所述第二定子磁极的极性相反,以驱动所述振子组件以及所述输出轴沿所述输出轴的轴向往复运动。
进一步地,所述振子组件包括:
第二磁环,套设于所述输出轴且与所述第一磁环间隔设置,所述第二磁环被配置为沿所述第二磁环的轴向充磁方式充磁,以在所述第二磁环的轴向两端形成成对设置的振子磁铁部,成对设置的两个所述振子磁铁部的极性相反且包括南极和北极,且磁感线由所述南极指向所述北极。
进一步地,还包括:
第二支架,围设于所述振子组件外围,且具有多个铁芯安装环槽以及多个绕组安装环槽,所述第二支架为绝缘件,多个所述铁芯安装环槽以及多个所述绕组安装环槽沿所述输出轴的轴向依次交替设置,所述铁芯环安装于所述铁芯安装环槽,所述第二定子绕组安装于所述绕组安装环槽,所述绕线空间包括所述绕组安装环槽。
进一步地,所述铁芯安装环槽的槽壁以及所述铁芯环中的一个具有定位部,所述铁芯安装环槽的槽壁以及所述铁芯环中的另一个具有定位槽,所述定位部位于所述定位槽内,以对所述铁芯环进行定位;和/或
所述第二支架以及所述铁芯环还具有走线槽,所述走线槽连通相邻的两个所述绕组安装环槽,以便于所述第二定子绕组通过所述走线槽在相邻两个所述绕组安装环槽内走线。
进一步地,还包括至少一组弹性组件,至少一组所述弹性组件位于所述第一磁环以及所述振子组件所组成的整体在所述输出轴的轴向上的任一侧;每一所述弹性组件包括:
轴承,所述轴承的内圈套设于所述输出轴;
端盖,围设于所述轴承外围;
弹性件,连接所述轴承的外圈以及所述端盖;
其中,所述轴承跟随所述输出轴沿所述输出轴的轴向往复运动时,所述弹性件发生弹性形变。
进一步地,所述弹性组件的数量为两组,两组所述弹性组件位于所述第一磁环以及所述振子组件所组成的整体在所述输出轴的轴向上的相背两侧;和/ 或,
所述弹性件为弹片,所述弹片一端与所述端盖固定连接,并自所述端盖以螺旋状向所述轴承延伸,所述弹片的另一端具有插接孔,所述轴承的外圈插接于所述插接孔中。
本申请实施例第三方面一种电动牙刷,包括:
如上述任一项所述的振动电机;
刷柄,所述第一磁环以及所述第一定子组件设置于所述刷柄内,所述输出轴一端设置于所述刷柄内,另一端穿出所述刷柄而位于所述刷柄外;
刷头,与所述输出轴的位于所述刷柄外的一端可拆卸连接。
本申请实施例提供一种电动牙刷及其振动电机,振动电机的第一定子组件围设于第一磁环周侧,也即该振动电机属于内转子电机,且通过在第一磁环上设置具有永磁性而非电磁性的转子磁铁部,同时在第一定子组件上设置第一定子绕组,通过改变第一定子绕组的电流流向来驱动第一磁环实现周向振动,相比于相关技术中,在第一磁环上设置线圈绕组以及引出线,本申请实施例由于无需在第一磁环设置绕组线圈,也就不需要设置绕组线圈的引出线,因此,彻底解决了绕组线圈的引出线因跟随转子转动产生机械扭转弯折应力,而加速老化的问题,也解决了引出线断裂而导致振动电机无法继续工作的问题,因此本申请实施例的振动电机,能够提高振动电机长时间工作下的稳定性。且第一磁环被配置为沿所述第一磁环的外径多极充磁方式充磁,使得第一磁环具有多个沿第一磁环的周向分布的转子磁极,相比于其他结构类型的第一磁环,具有结构简单,成本低廉的优势。
附图说明
图1为本申请一种实施例中的振动电机的结构示意图;
图2为本申请一种实施例中的振动电机的分解结构示意图;
图3为本申请一种实施例中的转子组件的结构示意图;
图4为本申请一种实施例中的第一定子组件的结构示意图;
图5为本申请一种实施例中第一定子组件的分解结构示意图;
图6为本申请一种实施例中的第一定子铁芯的结构示意图;
图7为本申请再一种实施例中的振动电机的分解结构示意图;
图8为本申请一种实施例中的振动电机沿径向平面的剖视示意图;
图9为本申请另一种实施例中的第一定子铁芯的结构示意图;
图10为本申请另一种实施例中的振动电机的结构示意图;
图11为本申请再一种实施例中的振动电机的分解结构示意图;
图12为本申请一种实施例中的第二定子绕组的分解结构示意图;
图13为本申请一种实施例中的输出轴以及弹性组件的结构示意图。
附图说明:10、振动电机;11、输出轴;11a、圆柱形空间;12、转子组件; 121、转子磁铁部;122、第一磁环;122a、安装槽;122b、限位部;123、套接体;124、永磁体;13、第一定子组件;131、第一定子铁芯;131a、定子槽; 1311、定子齿;1312、绕线部;1313、内齿部;1314、外齿部;1315、连接部; 1316、聚磁部;132、第一定子绕组;133、第一支架;133a、限位槽;14、振子组件;141、振子磁铁部;142、第二磁环;15、第二定子组件;151、第二定子铁芯;151a、绕线空间;151b、定位槽;1511、铁芯环;152、第二定子绕组; 153、第二定支架;153a、铁芯安装环槽;153b、绕组安装环槽;153c、走线槽; 153d、走线槽;16、弹性组件;161、轴承;162、弹性件;162a、插接孔;163、端盖。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
请参阅图1-2,本申请实施例第一方面提供一种振动电机100,振动电机 100通过往复的运动以形成振动,进而带动负载振动。振动电机100可应用于电动牙刷、按摩器等需要振动电机100带动其部分结构振动的产品,例如,在振动电机100应用于电动牙刷时,振动电机100能够带动电动牙刷的刷头振动,从而对用户口腔进行清洁。
请参阅图1-3,在一些实施例中,振动电机100包括:输出轴11、转子组件12以及第一定子组件13。输出轴11用于与负载例如刷头连接,并驱动负载进行周向振动,周向振动可以理解为输出轴11以及负载沿输出轴11自身周向往复运动而形成的振动。
转子组件12套设于输出轴11并与输出轴11固定连接,用于带动输出轴 11与转子组件12同步进行运动,转子组件12具有沿输出轴11的周向分布的多个转子磁铁部121,每一转子磁铁部121均具有一转子磁极,由于存在多个转子磁铁部121,也就存在多个转子磁极,且多个转子磁极沿输出轴11的轴向分布,有利于提高转子组件12受到第一定子组件13驱动时的扭矩,相邻两个转子磁铁部121的转子磁极的极性相反,能够使得转子组件12与第一定子组件 13形成多点多位的磁性相互作用,有利于提高转子组件12受到第一定子组件 13驱动时开始振动的响应速度,也即第一定子组件13开始工作后,转子组件 12能够快速开始进行周向振动。
请参阅图4-5,第一定子组件13用于驱动转子组件12振动,第一定子组件13包括第一定子铁芯131以及第一定子绕组132,第一定子铁芯131套设于转子绕组12周侧,也即,转子组件12穿设于第一定子铁芯131中,使得振动电机10结构紧凑。请结合图6,第一定子铁芯131包括绕转子组件12的周向分布的多个定子齿1311,相邻两个定子齿1311之间构设出定子槽131a,第一定子绕组132绕设于多个定子齿1311上并位于定子槽131a中,也即,通过将第一定子绕组132绕设于多个定子齿1311上,并使得第一定子绕组132收纳于定子槽131a中,有利于减小振动电机100的体积,进而提高第一定子组件13 的磁能量密度。第一定子绕组132可以是三相绕组,也可以是其他类型的绕组,本实施例对此不做限制。
上述实施例的振动电机100的工作原理如下:第一定子绕组132通电时,定子齿1311的朝向转子组件12的一端产生多个第一定子磁极,且相邻两个第一定子磁极的极性相反,多个第一定子磁极与多个转子磁极相互作用,驱动转子组件12以及输出轴11绕输出轴11的轴向往复转动,以实现周向振动;可以理解的是,为了实现转子组件12的周向振动,第一定子绕组132需要通以交流电,在不同时刻使得第一定子磁极的极性发生变化,从而改变第一定子磁极与转子磁极的磁性作用关系,例如,对于某一特定的第一定子磁极,此时对邻近的转子磁极起到吸引作用,则结果体现为通过磁性吸引作用驱动具有转子磁极的转子磁铁部121顺时针转动,在下一时刻,由于第一定子绕组132中电流方向的改变,则同一第一定子磁极此时对同一转子磁极起到排斥作用,则结果体现为通过磁性相斥作用驱动具有该转子磁极的转子磁铁部121逆时针转动;且由于存在多个转子磁极以及多个第一定子磁极,多个转子磁极以及多个第一定子磁极相互作用,多个第一定子磁极可以给予多个转子磁极更强的磁性吸引力或者磁性排斥力,从而强有力地驱动输出轴11以及转子组件12往复转动,进而输出轴11可以带动负载振动。
基于上述实施例可知,本申请的振动电机100的第一定子组件13围设于转子组件12周侧,也即该振动电机100属于内转子电机,且通过在转子组件12 上设置具有永磁性而非电磁性的转子磁铁部121,同时在第一定子组件13上设置第一定子绕组132,通过改变第一定子绕组132的电流流向来驱动转子组件 12实现周向振动,相比于相关技术中,在转子组件12上设置线圈绕组以及引出线,本申请实施例由于无需在转子组件12设置绕组线圈,也就不需要设置绕组线圈的引出线,因此,彻底解决了绕组线圈的引出线因跟随转子转动产生机械扭转弯折应力,而加速老化的问题,也解决了引出线断裂而导致振动电机100 无法继续工作的问题,因此本申请实施例的振动电机100,能够提高振动电机 100长时间工作下的稳定性。
请参阅图7,在一些实施例中,转子组件12包括第一磁环122,第一磁环 122套设于输出轴11,第一磁环122被配置为沿第一磁环122的外径多极充磁方式充磁,以在第一磁环122的外周壁上形成多个转子磁铁部121,而每一转子磁铁部121均具有一转子磁极,也即,通过对第一磁环122进行径向充磁的方式,使得第一磁环122具有多个沿第一磁环122的周向分布的转子磁极,使得第一磁环122具有永磁性,第一磁环122相比于其他结构类型的转子组件12,具有结构简单,成本低廉的优势。且相邻两个转子磁铁部121的极性相反且包括南极和北极,在第一磁环122内,磁感线由南极指向相邻的两个北极,可以根据实际情况增加第一磁环122上转子磁极的数量,进而提高转子组件12的磁能量密度。
请参阅图2-3,在另一些实施例中,转子组件12包括套接体123以及永磁体124,套接体123套设于输出轴11以实现与输出轴11的固定连接,套接体 123的外周壁具有多个间隔的安装槽122a,永磁体124具有永磁性,用于形成转子磁铁部121,且永磁体124一一对应安装于多个安装槽122a,每一永磁体 124均包括相背设置的内置端以及外置端,内置端安装于安装槽122a内,从而实现永磁体124与套接体123的稳固连接,外置端位于安装槽122a外,以更靠近第一定子铁芯131,外置端用于转子磁极,从而使得实现转子磁极与第一定子铁芯131的第一定子磁极的近距离感应,提高感应灵敏度。且相邻两个外置端的极性相反,能够增加不同极性的转子磁极的数量,提高与第一定子组件13 磁性感应的灵敏度。
请参阅图4-5,进一步地,第一定子组件13还包括第一支架133,第一支架133设置于第一定子铁芯131与第一定子绕组132之间,且第一支架133为绝缘件,以将第一定子铁芯131与第一定子绕组132绝缘,从而避免第一定子绕组132与第一定子铁芯131直接短路,保证第一定子绕组132能正常地将交流电产生的磁能传递给第一定子铁芯131。
具体地,第一支架133可与第一定子铁芯131一体注塑成型,从而简化生产工艺,降低生产成本。或者,第一支架133也可以包括两个独立的套接部(图中未标号),两个套接部分别套接于第一定子铁芯131的在输出轴11的轴向上的两端,第一定子绕组132在两个套接部上往复缠绕,同样可以使得第一定子绕组132与第一定子铁芯131之间处于间隔状态而不直接接触,从而保证第一支架133与第一定子铁芯131的之间绝缘,如此,可以减少第一支架133的用料,降低用料成本。
请参阅图8,在一些实施例中,第一支架133的朝向转子组件12的内壁面具有限位部122b以及限位槽133a中的一个,转子组件12的朝向第一支架133 的外壁面具有限位部122b以及限位槽133a中的另一个,例如,在第一磁环122 或者套接体123或者永磁体124上设置限位部122b以及限位槽133a中的另一个,限位部122b位于限位槽133a内,并可在限位槽133a所限定的范围内绕输出轴11的轴向往复转动,以限制输出轴11的往复转动角度,从而避免输出轴 11转动角度过大导致振动频率降低。具体地,限位部122b可以为限位块或者限位凸起等,本实施例对此不做限制。
请参阅图9,在一些实施例中,定子齿1311包括绕线部1312、内齿部1313 以及外齿部1314,第一定子绕组132绕设于绕线部1312,内齿部1313连接于绕线部1312的朝向转子组件12的一端,外齿部1314连接于绕线部1312的背离转子组件12的一端,且相邻两个绕线部1312间隔设置,且内齿部1313以及外齿部1314在输出轴11周向上的尺寸均大于绕线部1312在输出轴11周向上的尺寸,以构设出定子槽131a,且由于内齿部1313以及外齿部1314在输出轴 11周向上的尺寸均大于绕线部1312在输出轴11周向上的尺寸,第一定子组件 13绕设于绕线部1312上后,内齿部1313以及外齿部1314可以防止第一定子绕组132沿第一定子铁芯131的径向脱离第一定子铁芯131,提高了第一定子绕组132在绕设于第一定子铁芯131的稳定性。
请继续参阅图9,在一些实施例中,相邻两个内齿部1313相向延伸,多个内齿部1313围设出用于容置转子组件12以及输出轴11的圆柱形空间11a,不仅便于内齿部1313与转子组件12的转子磁极进行磁性感应,且能够保证转子组件12在第一定子铁芯131内部无障碍地进行转动。
请继续参阅图9,进一步地,每一定子齿1311还包括连接部1315,相邻的两个内齿部1313通过一个或者多个连接部1315连接固定,从而通过连接部 1315将多个内齿部1313连接到一起,而每一内齿部1313均通过一个绕线部 1312连接一个外齿部1314,多个内齿部1313、多个绕线部1312以及多个外齿部1314连接固定到一起,相互之间不存在过大位移,便于第一定子绕组132 在第一定子铁芯131上绕线,相邻的两个内齿部1313通过多个间隔的连接部 1315连接时,可以提高相邻内齿部1313之间的连接稳定性,且由于不是在相邻两个内齿部1313之间完全填充满连接部1315,不仅可以降低用料成本,也便于第一定子绕组132通过多个连接部1315之间的间隔散热。
同理地,相邻的两个外齿部1314也可以通过一个或者多个连接部1315连接,从而通过连接部1315将多个外齿部1314连接到一起,而每一外齿部1314 均通过一个绕线部1312连接一个内齿部1313,多个外齿部1314、多个绕线部 1312以及多个外齿部1314连接固定到一起,相互之间不存在过大位移,便于第一定子绕组132在第一定子铁芯131上绕线,相邻的两个外齿部1314通过多个间隔的连接部1315连接时,可以提高相邻外齿部1314之间的连接稳定性,且由于不是在相邻两个外齿部1314之间完全填充满连接部1315,不仅可以降低用料成本,也便于第一定子绕组132通过多个连接部1315之间的间隔散热。
请继续参阅图9,进一步地,每一定子齿1311还包括两个聚磁部1316,聚磁部1316用于将第一定子铁芯131感应于第一定子绕组132的交流电而产生的磁能聚集在自身所在位置,两个聚磁部1316分别设置于内齿部1313的在输出轴11的周向上的两端,且自内齿部1313向输出轴11凸设,从而缩短内齿部 1313与转子组件12之间的距离,从而使得内齿部1313更有效地与转子组件12 的转子磁极进行感应,提高第一定子组件13所产生的磁能的利用率,进而降低振动电机100的能耗。
进一步地,输出轴11的往复转动角度大于等于4度且小于等于5度,如此,可以将输入至振动电机100的电能转换成较高频的振动,在将振动电机100应用于电动牙刷时,具有更好地口腔清洁效果。
在一些具体实施例中,转子磁铁部121的数量为N,N为大于等于6的偶数,第一定子绕组132通电时产生的第一定子磁极的数量为M,M为大于等于 6的偶数,如此,转子组件12具有较多的转子磁极,第一定子绕组132也具有较多的第一定子磁极,可以增加振动电机100的磁能量密度,进而在相同的输出驱动力的条件下,可以减小振动电机100的体积,构成转子磁铁部121的磁铁的牌号也可以降低,进而节约转子组件12的用料成本。可以理解的是,转子磁铁部121的数量与第一定子磁极的数量可以相同也可以不同。
具体地,转子磁铁部121的牌号大于等于N35,根据相关技术,磁铁的牌号越大,成本越高,相关技术中为了满足电机的驱动性能,磁铁牌号均较高,成本也就较高,而本申请实施例的振动电机100由于磁能量密度高,选用转子磁铁部121的牌号可以降低,转子磁铁部121的牌号只需能够大于等于N35即可,因此,可以有效降低振动电机100的制造成本。
请参阅图10-11,进一步地,振动电机100还包括振子组件14以及第二定子组件15,振子组件14套设于输出轴11且与输出轴11固定连接,振子组件 14与转子组件12间隔设置,以避免振子组件14与转子组件12相互干扰,振子组件14具有沿输出轴11的轴向分布的多个振子磁铁部141,每一振子磁铁部141均具有一振子磁极,振子磁极沿输出轴11的轴向成对设置,同一对振子磁极的两个磁极的极性相反,振子组件14用于在第二定子组件15的磁力作用下,带动输出轴11沿自身轴向往复移动。
第二定子组件15围设于振子组件14外围,包括第二定子铁芯151以及第二定子绕组152,第二定子铁芯151包括多个沿输出轴11的轴向间隔设置的铁芯环1511,铁芯环1511用于聚集第二定子绕组152中交变电流产生的磁能,相邻两个铁芯环1511之间构设出绕线空间151a,第二定子绕组152位于绕线空间151a内,如此,可以缩短第二定子绕组152与铁芯环1511的距离,提高第二定子绕组152向铁芯环1511传递磁能的效率,且第二定子绕组152与铁芯环1511间隔设置,可以避免第二定子绕组152与铁芯环1511之间直接短路,第二定子绕组152用于以磁力驱动的方式驱动振子组件14沿输出轴11的轴向往复直线运动。
第二定子绕组152驱动振子组件14的的工作原理如下:第二定子绕组152 通电时,铁芯环1511在输出轴11轴向上的两端产生成对的第二定子磁极,且同一对的两个第二定子磁极的极性相反,多个第二定子磁极与多个振子磁极相互作用,驱动振子组件14以及输出轴11沿输出轴11的轴向往复直线运动。可以理解的是,为了实现振子组件14在输出轴11轴向上往复直线运动,第二定子绕组152需要通以交流电,在不同时刻使得第二定子磁极的极性发生变化,从而改变与振子磁极的磁性作用关系,例如,对于某一特定的第二定子磁极,此时对邻近的振子磁极起到吸引作用,则结果体现为通过磁性吸引作用驱动具有振子磁极的振子组件14沿远离转子组件12的方向运动,在下一时刻,由于第二定子绕组152中电流方向的改变,则同一第二定子磁极此时对同一振子磁极起到排斥作用,则结果体现为通过磁性相斥作用驱动具有该振子磁极的振子组件14沿靠近离转子磁极12的方向运动。且由于存在多个振子磁极以及多个第二定子磁极,多个振子磁极以及多个第二定子磁极相互作用,多个第二定子磁极可以给予多个振子磁极更强的磁性吸引力或者磁性排斥力,从而强有力地驱动振子组件14以及输出轴11沿输出轴11的轴向往复直线运动,进而输出轴 11可以带动负载例如电动牙刷的刷头沿输出轴11的轴向往复振动。
请继续参阅图11,在一种具体实施例中,振子组件14包括第二磁环142,第二磁环142套设于输出轴11且与第一磁环122间隔设置,以避免第二磁环 142与第一磁环122相互影响,第二磁环142被配置为沿第二磁环142的轴向充磁方式充磁,以在第二磁环142的轴向两端形成成对设置的振子磁铁部141,而每一振子磁铁部141均具有一振子磁极,也即,通过对第二磁环142进行轴向充磁的方式,使得第二磁环142具有一对或者多对沿第二磁环142的分布的振子磁极,使得第二磁环142具有永磁性,第二磁环142相比于其他结构类型振子子组件,具有结构简单,成本低廉的优势。且成对设置的两个振子磁铁部 141的极性相反且包括南极和北极,在第二磁环142内,磁感线由南极指向北极,可以根据实际情况增加第二磁环142上转子磁极的数量,进而提高振子组件14的磁能量密度。
请继续参阅图11-12,在一种具体的实施例中,振动电机100还包括第二支架153,第二支架153围设于振子组件14外围,且第二支架153具有多个铁芯安装环槽153a以及多个绕组安装环槽153b,多个铁芯安装环槽153a以及多个绕组安装环槽153b沿输出轴11的轴向依次交替设置,铁芯环1511安装于铁芯安装环槽153a,第二定子绕组152安装于绕组安装环槽153b,从而实现铁芯环1511、第二定子绕组152在第二支架153上的紧凑安装,有利于减小振动电机100的体积,且第二支架153为绝缘件,通过第二支架153能够避免第二定子绕组152与铁芯环1511直接导通而短路。前述的绕线空间151a包括绕组安装环槽153b。
请一并参阅图11-12,在一些实施例中,铁芯安装环槽153a的槽壁以及铁芯环1511中的一个具有定位部1531,铁芯安装环槽153a的槽壁以及铁芯环 1511中的另一个具有定位槽151b,定位部1531位于定位槽151b内,以对铁芯环1511进行定位,从而在将铁芯环1511安装于铁芯安装环槽153a的过程中,能够实现对铁芯环1511进行定位安装,且在铁芯环1511安装于铁芯安装环槽 153a后,能够提高铁芯环1511在铁芯安装环槽153a内的安装稳定性。
请继续参阅图12,在一些实施例中,第二支架153以及铁芯环1511还具有走线槽151c,走线槽151c连通相邻的两个绕组安装环槽153b,以便于第二定子绕组152通过走线槽151c在相邻两个绕组安装环槽153b内走线,也即,通过在第二支架153以及铁芯环1511上开设走线槽151c,使得相邻的两个绕组安装环槽153b连通,相邻两个绕组安装环槽153b内的第二定子绕组152的走线通过走线槽151c进行走线,从而实现第二定子绕组152的走线全部位于第二支架153以及铁芯环1511内,使得第二定子绕组152被收纳于第二支架153 以及铁芯环1511内,对第二定子绕组152及其走线起到保护作用,且避免了走线混乱。
请参阅图11以及图13,在一些实施例中,还包括至少一组弹性组件16,至少一组弹性组件16位于转子组件12以及振子组件14所组成的整体在输出轴 11的轴向上的任一侧。如图13所示,每一弹性组件16包括轴承161、弹性件 162以及端盖163,轴承161的内圈套设于输出轴11,端盖163围设于轴承161 外围,弹性件162连接轴承161的外圈以及端盖163,端盖163可以与振动电机100的外壳(图中未标号)连接,在第二定子绕组152驱动振子组件14以及输出轴11沿输出轴11轴向振动时,轴承161跟随输出轴11沿输出轴11的轴向往复直线运动,此时,弹性件162发生弹性形变,通过设置上述弹性组件16,既实现了输出轴11与振动电机100的外壳之间的连接,又可以通过弹性件162 的弹性形变使得输出轴11既能够沿输出轴11的轴向往复直线运动,还可以实现输出轴11沿自身周向的往复振动,还可以通过弹性件162限制输出轴11在自身周向以及自身轴向上的振动幅度。
请参阅图11以及图13,进一步地,弹性组件16的数量为两组,两组弹性组件16位于转子组件12以及振子组件14所组成的整体在输出轴11的轴向上的相背两侧,从而使得输出轴11的与两个端盖163对应的节段均连接有弹性件 162,两个弹性件162对输出轴11实现两处位置的弹性限位,从而使得输出轴 11在振动过程中自身轴线不会发生过大角度的偏摆运动,提高输出轴11输出振动运动的稳定性。
请参阅图13,具体地,弹性件162为弹片,弹片一端与端盖163固定连接,弹片的另一端具有插接孔162a,轴承161的外圈插接于插接孔162a中,从而实现弹片两端分别与轴承161外圈以及端盖163的连接。且弹片自端盖163以螺旋状向轴承161延伸,如此,可以使得弹片具有较长的长度,更易于发生弹性形变,螺旋状的弹片也可以缩短弹片所占据的长度空间,有利于振动电机100 的小型化,此外,由于弹片的存在,输出轴11能够沿自身轴向以及周向振动,并在振动停止后通过弹片恢复原位。
本申请实施例第二方面一种电动牙刷(图中未标号),电动牙刷包括如上述任一实施例的振动电机100、刷柄以及刷头,转子组件12以及第一定子组件 13设置于刷柄内,输出轴11一端设置于刷柄内,另一端穿出刷柄而位于刷柄外,刷头与输出轴11的位于刷柄外的一端可拆卸连接,从而便于刷头的更换。由于前述的振动电机100至少能够沿输出轴11的周向往复转动,因此,能够驱动刷头能够沿牙齿上下方向移动对牙齿进行至少一个方向维度的清洁,在振动电机100还包括振子组件14以及第二定子组件15时,输出轴11还能够带动刷头沿输出轴11自身的轴向做往复直线运动,因此,可以从两个方向维度驱动刷头振动,进而对牙齿进行更好地清洁处理。
本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的件件;在本申请的描述中,需要理解的是,若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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申请和简化描述,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,因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明,不能理解为对本专利的限制,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的具体含义。
以上仅为本申请的较佳实施例而已,并不用以限制本申请,凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种振动电机,其特征在于,包括:
输出轴;
第一磁环,套设于所述输出轴,所述第一磁环被配置为沿所述第一磁环的外径多极充磁方式充磁,以在所述第一磁环的外周壁上形成多个转子磁铁部,相邻两个所述转子磁铁部的极性相反且包括南极和北极,在所述第一磁环内,磁感线由所述南极指向相邻的两个所述北极;
第一定子组件,包括第一定子铁芯以及第一定子绕组,所述第一定子铁芯套设于所述第一磁环周侧,且所述第一定子铁芯包括绕所述第一磁环的周向分布的多个定子齿,相邻两个所述定子齿之间构设出定子槽,所述第一定子绕组绕设于多个所述定子齿上并位于所述定子槽中;
其中,所述第一定子绕组通电时,所述定子齿的朝向所述第一磁环的一端产生多个第一定子磁极,且相邻两个所述第一定子磁极的极性相反,多个所述第一定子磁极与多个所述转子磁铁部相互作用,以驱动所述第一磁环以及所述输出轴绕所述输出轴的轴向往复转动。
2.根据权利要求1所述的振动电机,其特征在于,所述转子磁铁部的数量为N,N为大于等于6的偶数,所述第一定子绕组通电时产生的第一定子磁极的数量为M,M为大于等于6的偶数。
3.根据权利要求1所述的振动电机,其特征在于,还包括:
第一支架,设置于所述第一定子铁芯与所述第一定子绕组之间,所述第一支架为绝缘件,以将所述第一定子铁芯与所述第一定子绕组绝缘。
4.根据权利要求3所述的振动电机,其特征在于,
所述第一支架与所述第一定子铁芯一体注塑成型;或者
所述第一支架包括两个独立的套接部,两个所述套接部分别套接于所述第一定子铁芯的在所述输出轴的轴向上的两端。
5.根据权利要求3所述的振动电机,其特征在于,所述第一支架的朝向所述第一磁环的内壁面具有限位部以及限位槽中的一个,所述第一磁环的朝向所述第一支架的外壁面具有所述限位部以及所述限位槽中的另一个,所述限位部位于所述限位槽内并可在所述限位槽所限定的范围内绕所述输出轴的轴向往复转动,以限制所述输出轴的往复转动角度。
6.根据权利要求1所述的振动电机,其特征在于,所述定子齿包括:
绕线部,所述第一定子绕组绕设于所述绕线部;
内齿部,连接于所述绕线部的朝向所述第一磁环的一端;
外齿部,连接于所述绕线部的背离所述第一磁环的一端;
其中,相邻两个所述绕线部间隔设置,且所述内齿部以及所述外齿部在所述输出轴周向上的尺寸均大于所述绕线部在所述输出轴周向上的尺寸,以构设出所述定子槽;和/或,相邻两个所述内齿部相向延伸,多个所述内齿部围设出用于容置所述第一磁环以及所述输出轴的圆柱形空间。
7.根据权利要求6所述的振动电机,其特征在于,每一所述定子齿还包括:
连接部,相邻的两个所述内齿部通过一个所述连接部或者多个间隔的所述连接部连接;和/或,相邻的两个所述外齿部通过一个所述连接部或者多个间隔的所述连接部连接。
8.根据权利要求6所述的振动电机,其特征在于,每一所述定子齿还包括:
两个聚磁部,分别设置于所述内齿部的在所述输出轴的周向上的两端,且自所述内齿部向所述输出轴凸设。
9.根据权利要求1所述的振动电机,其特征在于,所述输出轴的往复转动角度大于等于4度且小于等于5度;和/或,所述磁铁部的牌号大于等于N35。
10.根据权利要求1-9任一项所述的振动电机,其特征在于,还包括:
振子组件,套设于所述输出轴并与所述第一磁环间隔设置,具有沿所述输出轴的轴向分布的多个振子磁铁部,每一所述振子磁铁部具有一振子磁极,所述振子磁极沿所述输出轴的轴向成对设置,同一对所述振子磁极的两个磁极的极性相反;
第二定子组件,围设于所述振子组件外围,包括第二定子铁芯以及第二定子绕组,所述第二定子铁芯包括多个沿所述输出轴的轴向间隔设置的铁芯环,相邻两个所述铁芯环之间构设出绕线空间,所述第二定子绕组位于所述绕线空间内且与所述铁芯环间隔设置;
其中,所述第二定子绕组通电时,所述铁芯环在所述输出轴轴向上的两端产生成对的第二定子磁极,且同一对的两个所述第二定子磁极的极性相反,以驱动所述振子组件以及所述输出轴沿所述输出轴的轴向往复运动。
11.根据权利要求10所述的振动电机,其特征在于,所述振子组件包括:
第二磁环,套设于所述输出轴且与所述第一磁环间隔设置,所述第二磁环被配置为沿所述第二磁环的轴向充磁方式充磁,以在所述第二磁环的轴向两端形成成对设置的振子磁铁部,成对设置的两个所述振子磁铁部的极性相反且包括南极和北极,且磁感线由所述南极指向所述北极。
12.根据权利要求10所述的振动电机,其特征在于,还包括:
第二支架,围设于所述振子组件外围,且具有多个铁芯安装环槽以及多个绕组安装环槽,所述第二支架为绝缘件,多个所述铁芯安装环槽以及多个所述绕组安装环槽沿所述输出轴的轴向依次交替设置,所述铁芯环安装于所述铁芯安装环槽,所述第二定子绕组安装于所述绕组安装环槽,所述绕线空间包括所述绕组安装环槽。
13.根据权利要求12所述的振动电机,其特征在于,
所述铁芯安装环槽的槽壁以及所述铁芯环中的一个具有定位部,所述铁芯安装环槽的槽壁以及所述铁芯环中的另一个具有定位槽,所述定位部位于所述定位槽内,以对所述铁芯环进行定位;和/或
所述第二支架以及所述铁芯环还具有走线槽,所述走线槽连通相邻的两个所述绕组安装环槽,以便于所述第二定子绕组通过所述走线槽在相邻两个所述绕组安装环槽内走线。
14.根据权利要求10所述的振动电机,其特征在于,还包括至少一组弹性组件,至少一组所述弹性组件位于所述第一磁环以及所述振子组件所组成的整体在所述输出轴的轴向上的任一侧;每一所述弹性组件包括:
轴承,所述轴承的内圈套设于所述输出轴;
端盖,围设于所述轴承外围;
弹性件,连接所述轴承的外圈以及所述端盖;
其中,所述轴承跟随所述输出轴沿所述输出轴的轴向往复运动时,所述弹性件发生弹性形变。
15.根据权利要求14所述的振动电机,其特征在于,所述弹性组件的数量为两组,两组所述弹性组件位于所述第一磁环以及所述振子组件所组成的整体在所述输出轴的轴向上的相背两侧;和/或,
所述弹性件为弹片,所述弹片一端与所述端盖固定连接,并自所述端盖以螺旋状向所述轴承延伸,所述弹片的另一端具有插接孔,所述轴承的外圈插接于所述插接孔中。
16.一种电动牙刷,其特征在于,包括:
如权利要求1-15任一项所述的振动电机;
刷柄,所述第一磁环以及所述第一定子组件设置于所述刷柄内,所述输出轴一端设置于所述刷柄内,另一端穿出所述刷柄而位于所述刷柄外;
刷头,与所述输出轴的位于所述刷柄外的一端可拆卸连接。
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