CN85101773B - 具有枢轴式衔铁的振动电机 - Google Patents

Abstract

振动电机包括有定子（３），具有二个平面线圈（９、１１）的铁蕊（１３），并至少有一个磁铁（１５、１６）。圆弧形弓形空气隙形成于互相间隔较远的线圈（９、１１）的端面处，在气隙中，电枢（７）的滑动元件（２３、２５）是可以活动的，电枢（７）安装在电机轴（５）上，能绕枢轴转动。

Description

具有枢轴式衔铁的振动电机

本发明所涉及的是由可磁化的定子和可往复运动的衔铁组成的振动电机。这种电机具有两个相对放置的线圈，线圈间伸展有可磁化的铁心，还有平行于该铁心，并且具有排列好的磁铁的定子部件，其中磁铁的一个磁极面向该铁心，在定子和铁心之间，空气隙形成于相距较远的两个线圈的端面处，在气隙中，衔铁的可磁化滑动部件是可以活动的。

这样的振动电机在杂志“Elektrotechnik und Maschinenfau”，Jahrgang 96，Heft 10的一篇名为“Der Schwingende Synchronlinearmotor mit Dauermagneten als Resonanz-Zugkrafterreger”的文章中有所叙述。

大家所熟知的振动电机是象具有两个磁铁和四个相互平行的空气隙的直线电机那样构造的。衔铁的滑动元件安置在气隙中，并可沿直线路径运动，运行时，线圈可以连接到交流电压源上，这样，在线圈中产生了磁场，并与由磁铁产生的永久磁场共同作用，在施加于活动部件的磁力作用下，衔铁能够相对于定子作直线往复运动。

这种大家所熟知的振动电机的衔铁是由弹性元件支撑的。在运行条件下，由于保持力作用在滑动元件上，这种结构允许衔铁沿横向运动。这样有一个缺点，衔铁的往复运动不再是纯粹的直线运动，并且不具有重复性。此外，为了避免滑动元件与定子和铁心相碰，滑动元件与定子及铁心之间的间隙必须要相当大。

因此，这种大家熟知的振动电机，对于要求衔铁能准确地按预先确定的路径运动的场合是不适用的。对于这些使用场合，衔铁运动的全态控制是必需的，所以对这种熟知的振动电机，必须装配有衔铁用的导向装置。直线电机的导向装置，顾名思意，就能知道，但是这种导向装置（一般包括导杆和直线轴承装置）通常在重负载下，出现弯曲。配有已知导向装置的直线振动电机，仅仅在保持力小的情况下，才能提供令人满意的结果。在大保持力的情况下，迫使衔铁运动的必要条件不可能是十分精确的，此外，实际上由于直线振动电机的特性，制造具有足够刚度和合适尺寸的衔铁用的一个直线导向机构，并不是一项简单的任务。

本发明的目的是在于改进在文章开始那段中专门阐述的那类振动电机，以便缓和衔铁支撑装置问题。

根据本发明的振动电机的特征在于，滑动元件运动时，循着圆形路径的一部分，穿过圆弧形气隙，衔铁可绕电机轴转动。

按照本发明，振动电机的衔铁可以用简单而又便宜的轴承装置，安装在电机轴上，例如用诸如球轴承那样的滚柱轴承，这些轴承是众所周知的，这些轴承可以容易地承受由保持力引起的负载。这样做有一个优点，即本发明的振动电机能够十分平稳，衔铁能进行精确确定的重复运动。

按照本发明，在运行条件下，振动电机的衔铁能完成绕电机轴的振荡运动，能使衔铁的中心位置、衔铁的角位移幅值和衔铁振荡运动的频率受到如电子控制单元的控制。

上述特性联同可能高的效率和高效功率可以使本发明的振动电机适用于多样的用途。例如，该振动电机可以用来驱动控制阀、往复运动的压缩机，诸如冰箱中连续变化的压缩机，以及在电动刨刀中用来切割零件。

由于结构上的原因，本发明的一个最佳实例，其进一步的特征是，携带有衔铁的电机轴相对于磁铁轴线和线圈的公共轴线横向伸展。

这个或另一个实施例，更进一步的特征是，具有磁铁的定子部件与跟所述的定子部件相对安装的铁心共同作用。在滑动元件处，定子有缝隙。这个实施例的优点是，电机可以具有高的效率和传递高效功率的能力，而电机的尺寸不会受到前面提及过的方法的较大影响。

这个实施例的其它最佳特征是，衔铁包括有两个滑动元件，每个滑动元件都具有一条延伸方向与电机轴平行的槽隙，这样能够防止由于电枢和定子间磁路短路而造成的不必要的磁通损失。最好是按滑动元件的位置，铁心也制有缝隙。

还有另一个实施例，可以进一步赋予的特征是，衔铁包含两个衔铁部件，它们可以互相独立地绕轴转动，而每个衔铁具有两个滑动元件，磁铁被磁化为相反的极性。在这种情况，衔铁部件都可以安置在同一个电机轴上，并且相互间以相反方向实现绕枢轴的运动。这个实施例的优点是，可以获得两种驱动可能性，这对例如驱动具有两个活塞的压缩机或驱动剪切或切削装置这一些专用场合是合适的。

最好，两部件衔铁的滑动元件相对于电机轴是以径向相对地成对排列。这样有一个优点，电机系统中的机械振动被减到最小，而不需要用诸如配重之类的附加配备。

这个或另一个实施例其余的特征是，衔铁滑动元件的运动，相对于线圈公共轴线至少基本上是沿横向的。电机轴被安装在电机中心，这个实施例的优点是，尺寸可以小，以至最终的振动电机能够特别地适用于小设备中。另外，小尺寸能够导致磁路长度的减小，从而也导致磁损的减小。

现在，借助于实例，用参考图示，将本发明作更详尽的叙述。在图中：

图1.概略地表示根据本发明的振动电机;

图2.是本发明第一实施例的剖视图;

图3.显示的是按图2中Ⅲ-Ⅲ线所作的振动电机视图;

图4.显示的是振动电机按图3Ⅳ-Ⅳ线所作的视图;

图5.和图6.显示的是本发明的第二和第三个实施例。

在图1中概略地表示的根据本发明的振动电机标有参考符号数1，并由可磁化的定子3和衔铁7组成。衔铁是可以绕电机轴5往复运动的。振动电机还包含有两个线圈9和11（为了显示清楚，用截面图来表示），在线圈之间伸展有可磁化的铁心13，磁铁15安装在铁心13和定子部件3A之间，定子部件3A平行于所述的铁心而伸展，磁铁的一个磁极靠铁心13放置，另一个磁极靠着定子部件3A。定子3和铁心13之间，在相距较远的线圈9和11的端面17处，引成气隙19和21。在这些气隙中，放置有衔铁7的滑动元件23和25，由于衔铁7是可以绕电机轴5转动的，滑动元件23和25在它们运动期间是按圆弧形的路径（即虚线A指示的路径）随动，所以路径的曲率中心被设置在电机轴5的轴线上，气隙19和21具有与路径A形状相一致的弓形。

当线圈9和11被激励，一个相应的交流电流流进线圈9和11的每一匝，在线圈9和11周围产生了一个交变磁场，该磁场与由磁铁15产生的磁场共同作用。然后，作用在滑动元件23和25上的磁力引起衔铁7绕电机轴5的振荡运动，滑动元件23和25各自分别地由磁力交替地拉入气隙19和21。

任何可以作用在滑动元件23、25和具有铁心13的定子3之间的保持力，相对于电机轴5是径向方向的，并且可以借助于转动轴承由简单的方法来消除。

实施本发明的一些振动电机将参考图2-6来叙述，在上述关于振动电机基本原理叙述中所提到过的元件，用与图1中相同的数字参考标号。

图2、3和4表示了第一个实施例。所示的振动电机31包含有定子3的两个面对的定子部件3A和3B，磁铁15安装在铁淦氧磁心13和定子部件3A之间，磁铁16安装在铁心13和定子部件3B之间，磁铁16的磁轴16A和磁铁15的磁轴15A排列成一线，两个线圈9和11绕在铁心13上，它们具有与磁轴15A和16A相垂直的公共轴线10，安装在铁心13中的电机轴5伸展方向与轴线10、15A和16A相垂直。

衔铁7用本来就公知的转动轴承３2安装在电机轴5上，能绕枢轴转动。它还包含有两个滑动元件23和25，在滑动元件23和25位置，定子3形成有贯穿式缝隙33，缝隙把定子分成互相隔开的两个定子部件3A和3B，缝隙33用来防止磁短路。在本例中，铁心13具有缝隙33A，缝隙33和33A可以用诸如塑料那样的非磁性材料来填充，这一点是显然的。

接近彼此相距较远的线圈9和11的每个端面处，两个圆弧形空气隙19、20和21、22各自分别在定子3和铁心13之间形成，在气隙中，衔铁7的相应滑动元件23和25是可以活动的，滑动元件23和25都有一条槽隙，分别是35和37，槽隙的伸展方向与电机轴5并行，并且是用来杜绝磁铁通的损失。

在图中，衔铁7被显示在中心位置，在本实施例中，运行时，衔铁7有一个最大的角位移幅值α＝7°

图5是本发明的第二个实施例的轴向视图，用与先前实施例相同方法，振动电机41包括具有两个定子部件3A和3B的定子3，两个定子部件由缝隙彼此隔离，它们之间排列有软磁铁心13、电机轴5、两个线圈9和11，以及两个磁铁15和16。两组空气隙19、20和21、22分别相邻于线圈9和11。

在本实例中，磁铁15和16按这样的方式安装，两个同性磁极面面相对，也就是，磁铁15和16按相反的方向磁化，二部件衔铁安装在电机轴5上，衔铁部件7A和7B彼此地能绕枢轴转动，衔铁部件7A和7B可以滚球座圈32安装在电机轴5上，衔铁部件7A和7B各自都具有两个滑动元件，衔铁部件7A的滑动元件43和49能分别在气隙19和21中活动，衔铁部件7B的滑动元件47和45能分别在气隙20和22中活动。

当线圈9和11被激励时，衔铁部件7A和7B按相反方向运动，电枢部件7A和7B可以按各自独立运动的形式或者按联动的形式一同连接到需要驱动的装置上。

为了获得无振电机，可以利用配重，以保证衔铁部件7A和7B的重心落在电机轴5的轴线上。

图6是第三个实施例的轴向视图，采用如同前面实施例相同的方法。振动电机51包括有定子3、具有两个线圈9和11的铁心13、两个磁铁15和16，四个气隙19、20和21、22，以及安装在铁心13中、且装有衔铁的电机轴5。

衔铁具有两个可以互相独立运动的部件7C和7D，每个部件都有两个径向排列的滑动元件，分别是53、55和57、59。在滑动元件53、55、57和59处，定子具有缝隙33。在本实施例中，振动电机51的结构是不对称的，这是由于缝隙33的不对称设置造成的，缝隙33中的一个缝隙被置于气隙21和22之间，而缝隙33的另外两个缝隙分别置于邻接气隙19和21的一侧。

采用同前面实施例中的相同方法，磁铁15和16反向磁化，以至于运行时，两个衔铁部件7C和7D以反相，绕电机轴5往复运动。

振动电机51的特殊结构最终导致了一个平衡的对称衔铁，以至于可以取消配重。

这一点是显然的，本发明的范围不限于在这里所描述过的这些实施例。

Claims (8)

1、一种振动电机，它包括一个用可磁化材料制成的铁心，两个平行于该铁心布置的，该铁心的两侧各有一个的定子部件，该铁心和每个定子构件之间各有一个永久磁铁，两个绕该铁心相邻布置的线圈，该线圈的线匝在该铁心和该定子部件之间延伸，形成于该铁心的相应端部和该定子构件之间的气隙，以及用可磁化材料制成的，可动地布置在所述气隙内的滑动元件;其特征在于：

限定所述气隙的该铁心和该定子部件的那些壁各自加工成一个圆的一段弧的形状，因而适合该滑动元件的形状。

所述滑动元件被分量在一个可绕电机轴枢轴转动的共用衔铁上，

所述电机轴相对于该磁铁的一轴线和该线圈的一公共轴线而横向地延伸，

每个滑动元件设有一条平行于该电机轴延伸的槽，以及

该滑动元件的运动相对于该线圈的该公共轴线是基本上朝向横向的。

2、根据权利要求1中所述的振动电机，其特征是，该衔铁具有两个能彼此独立转动的衔铁部件，每个部件又有两个滑动元件，两个磁铁反向磁化。

3、根据权利要求2中所述的振动电机，其特征是，滑动元件相对于电机轴按径向，成对地相对排列。

Images