一種基於共振的小型迴轉擺動電的製造方法
2023-06-14 10:16:21
一種基於共振的小型迴轉擺動電的製造方法
【專利摘要】一種基於共振的小型迴轉擺動電機，它主要由電機外殼、電機前端蓋、電機後端蓋、永磁體組、前端軸承、後端軸承、轉子軸、轉子鐵芯、轉子繞組及彈性軸組成；轉子軸的前後端分別安裝在前端軸承和後端軸承內，彈性軸的前端和轉子軸的後端固定連接，彈性軸的後端則固定安裝在電機後端蓋中。本實用新型的彈性軸隨著轉子軸的轉動而發生彈性變形，調整彈性軸的結構尺寸將改變電機的固有頻率；當轉子繞組通過交變電流時，將產生交變磁場，該交變磁場和相鄰的永磁體組相互作用，使轉子軸迴轉擺動，調整交變電流的頻率使其和電機的固有頻率相近，則電機在其共振頻率附近迴轉擺動，輸出功率大，能量轉換效率高。
【專利說明】-種基於共振的小型迴轉擺動電機
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種基於共振的小型迴轉擺動電機，此小型迴轉擺動電機特別適 用於電動牙刷或電動剃鬚刀。
【背景技術】
[0002] 傳統的迴轉擺動電機常採用偏心輪機械結構，振動頻率低、使用壽命短且噪音大。 中國專利（專利號：200620062958. 4)公開了一種高頻振動電機：二個線架上繞有線圈，若 幹永磁鐵安裝在線圈的下方及上方，線架、線圈及永磁鐵固定安裝在電機殼的內壁，電機轉 子軸上安裝有鐵芯，鐵芯和線圈相鄰安裝，當線圈中通過交變電流時，將產生交變磁場，從 而驅動電機轉子迴轉振動；該高頻電機，由於線圈固定安裝在電機外殼內，在結構上不易小 型化；另外，電機轉子軸活動安裝在前後二個軸承中，由於轉子的慣性作用，當交變磁場變 化時，轉子並不能同步迅速相應，其結果是擺動幅度小，輸出功率有限。 實用新型內容
[0003] 本實用新型的目的在於針對上述現有技術的不足和缺陷而提供一種易於小型化 且輸出功率大的基於共振的小型迴轉擺動電機。
[0004] 本實用新型的目的由如下技術方案實現。
[0005] -種基於共振的小型迴轉擺動電機，它主要由電機外殼、電機前端蓋、電機後端 蓋、永磁體組、前端軸承、後端軸承、轉子軸、轉子鐵芯、轉子繞組及彈性軸組成；其特徵在 於：所述的電機外殼、電機前端蓋及電機後端蓋固定連接；所述的永磁體組固定安裝在轉 子鐵芯上下兩側的電機外殼的內壁；所述的轉子繞組繞制在轉子鐵芯上，轉子鐵芯固定安 裝在轉子軸上，轉子軸的前後端分別安裝在前端軸承和後端軸承內；所述的彈性軸的前端 和轉子軸的後端固定連接，彈性軸的後端則固定安裝在電機後端蓋中，彈性軸隨著轉子軸 的轉動而發生彈性變形。
[0006] 進一步的，所述永磁體組包括4塊永磁體，兩兩安裝在所述轉子鐵芯的上方及下 方，其配置結構是上方左右都為N極，下方左右都為S極；或者上方左右都為S極，下方左右 都為N極；或者上方左右分別為N極、S極，下方左右分別為S極、N極；或者上方左右分別 為S極、N極，下方左右分別為N極、S極。
[0007] 進一步的，所述前端軸承和後端軸承是滾動軸承，或是滑動軸承，或是彈性軸承。
[0008] 進一步的，所述彈性軸和轉子軸是固定連接，或是一體製造。
[0009] 與現有技術相比，本實用新型所述的基於共振的小型迴轉擺動電機的優點在於： [0010] 1、本實用新型包括一可隨所述轉子軸轉動而發生彈性變形的彈性軸，通過調整彈 性軸的結構尺寸將改變電機的固有頻率；當轉子繞組通過交變電流時，將產生交變磁場，該 交變磁場和相鄰的永磁體組相互作用，使轉子軸迴轉擺動，調整交變電流的頻率使其和電 機的固有頻率相近，則電機在其共振頻率附近迴轉擺動，輸出功率大。
[0011] 2、本實用新型的彈性軸和轉子軸是固定連接，或是一體製造，當電機轉子在磁場 力的作用下正向迴轉擺動時，部分能量將以彈性勢能貯存在彈性軸中，改變轉子繞組中電 流的方向，磁場力將使電機轉子反向迴轉擺動，此時，貯存在彈性軸中的彈性勢能將釋放以 加速電機轉子的反向迴轉擺動，從而使本實用新型的迴轉擺動電機輸出功率大，能量轉換 效率高。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 圖1是本實用新型基於共振的小型迴轉擺動電機的結構示意圖。
[0013] 圖2是一種永磁體組和轉子繞組配置結構圖及磁作用力分析圖。
[0014] 圖3是圖2在轉子繞組電流方向改變後的磁作用力分析圖。
[0015] 圖4是另一種永磁體組和轉子繞組配置結構圖。
[0016] 圖中：1電機外殼，2電機前端蓋，3電機後端蓋，4永磁體組，5前端軸承，6後端軸 承，7轉子軸，8轉子鐵芯，9轉子繞組，10彈性軸。
【具體實施方式】
[0017] 以下結合附圖1、圖2、圖3和圖4進一步詳細說明本實用新型的結構。
[0018] 圖1是一種基於共振的小型迴轉擺動電機，它主要由電機外殼1、電機前端蓋2、電 機後端蓋3、永磁體組4、前端軸承5、後端軸承6、轉子軸7、轉子鐵芯8、轉子繞組9及彈性 軸10組成；所述的電機外殼1、電機前端蓋2及電機後端蓋3固定連接；所述的永磁體組4 固定安裝在轉子鐵芯8上下兩側的電機外殼1的內壁；所述的轉子繞組9繞制在轉子鐵芯 8上，轉子鐵芯8固定安裝在轉子軸7上，轉子軸7的前後端分別安裝在前端軸承5和後端 軸承6內；所述的彈性軸10的前端和轉子軸7的後端固定連接，彈性軸10的後端則固定安 裝在電機後端蓋3中，彈性軸10隨著轉子軸7的轉動而發生彈性變形，調整彈性軸10的結 構尺寸（直徑及長度）將改變電機的固有頻率；當轉子繞組9通過交變電流時，將產生交變 磁場，該交變磁場和相鄰的永磁體組4相互作用，使轉子軸7迴轉擺動，調整交變電流的頻 率使其和電機的固有頻率相近，則電機在其共振頻率附近迴轉擺動，輸出功率大。
[0019] 所述前端軸承5和後端軸承6是滾動軸承，或是滑動軸承，或是彈性軸承。
[0020] 所述的彈性軸10和轉子軸7是固定連接，或是一體製造；當電機轉子在磁場力的 作用下正向迴轉擺動時，部分能量將以彈性勢能貯存在彈性軸10中，改變轉子繞組9中電 流的方向，磁場力將使電機轉子反向迴轉擺動，此時，貯存在彈性軸10中的彈性勢能將釋 放以加速電機轉子的反向迴轉擺動，從而使本實用新型的迴轉擺動電機輸出功率大，能量 轉換效率高。
[0021] 圖2是一種永磁體組4和轉子繞組9配置結構圖及磁作用力分析圖：永磁體組4由 4塊永磁體構成，假定轉子繞組9在通過驅動電流時，轉子鐵芯8的左右二端為異性磁極，圖 中左邊為N極，右邊為S極；此時，永磁體組4上方左右配置為N極（N1，N2)，下方左右則為 S極（Sl，S2)，永磁體N1對轉子鐵芯8的磁作用力為FN1，永磁體S1對轉子鐵芯8的磁作用 力為F N2, FN1和FN2的合力為FN ;同樣永磁體N2和永磁體S2對轉子鐵芯8的磁作用力分別 為FS1和FS2，其合力為F s ;F1^P Fs大小相等，方向相反，對轉子軸7施加了一個逆時針方向 的磁力矩，其大小為FN*R+F S*R = 2FN*R,該磁力矩驅動轉子軸7逆時針方向迴轉擺動。
[0022] 對於圖2,當轉子繞組9中的電流方向改變時，轉子鐵芯8的左邊為S極，右邊為N 極，見圖3,此時，轉子鐵芯8受順時針方向磁力矩，該磁力矩驅動轉子軸7順時針方向迴轉 擺動。
[0023] 由以上分析可知，永磁體組4和轉子繞組9在圖2的配置下，當轉子繞組9通過交 變電流時，轉子鐵芯8受逆時針方向及順時針方向磁力矩的交替作用，從而驅動轉子軸7作 周期迴轉擺動。
[0024] 上述圖2中的4塊永磁體的另外一種配置是上方左右配置為S極，下方左右配置 為N極。
[0025] 圖4是另一種永磁體組4和轉子繞組9配置的結構圖：假定轉子繞組9在通過驅 動電流時，轉子鐵芯8的左右二端為同性磁極，同為N極或同為S極；此時，永磁體組4上方 左右分別配置為N極、S極，下方左右分別配置為S極、N極。圖4的永磁體組4另外一種配 置是上方左右分別為S極、N極，下方左右分別為N極、S極。
[0026] 本實用新型並不受上述實施例的限制，在本實用新型範圍內的技術人員可設計出 其他實施例。
【權利要求】
1. 一種基於共振的小型迴轉擺動電機，其特徵在於：它主要由電機外殼（1)、電機前端 蓋（2)、電機後端蓋（3)、永磁體組（4)、前端軸承（5)、後端軸承（6)、轉子軸（7)、轉子鐵芯 (8)、轉子繞組（9)及彈性軸（10)組成；所述的電機外殼（1)、電機前端蓋（2)及電機後端蓋 (3)固定連接；所述的永磁體組（4)固定安裝在轉子鐵芯（8)上下兩側的電機外殼（1)的內 壁；所述的轉子繞組（9)繞制在轉子鐵芯（8)上，轉子鐵芯（8)固定安裝在轉子軸（7)上， 轉子軸（7)的前後端分別安裝在前端軸承（5)和後端軸承￠)內；所述的彈性軸（10)的前 端和轉子軸（7)的後端固定連接，彈性軸（10)的後端則固定安裝在電機後端蓋（3)中，彈 性軸（10)隨著轉子軸（7)的轉動而發生彈性變形。
2. 根據權利要求1所述的一種基於共振的小型迴轉擺動電機，其特徵在於：所述永磁 體組（4)包括4塊永磁體，兩兩安裝在所述轉子鐵芯（8)的上方及下方，其配置結構是上方 左右都為N極，下方左右都為S極；或者上方左右都為S極，下方左右都為N極；或者上方左 右分別為N極、S極，下方左右分別為S極、N極；或者上方左右分別為S極、N極，下方左右 分別為N極、S極。
3. 根據權利要求1所述的一種基於共振的小型迴轉擺動電機，其特徵在於：所述前端 軸承（5)和後端軸承（6)是滾動軸承，或是滑動軸承，或是彈性軸承。
4. 根據權利要求1所述的一種基於共振的小型迴轉擺動電機，其特徵在於：所述彈性 軸（10)和轉子軸（7)是固定連接，或是一體製造。
【文檔編號】H02K33/18GK203896167SQ201420293162
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】葉洪源 申請人:葉洪源