具有樞軸式電樞的振動電機的製作方法

2023-10-17 12:33:59 4

專利名稱:具有樞軸式電樞的振動電機的製作方法
本發明所涉及的是由可磁化的定子和可往復運動的電樞組成的振動電機。這種電機具有二個相對放置的線圈，線圈間伸展有可磁化的鐵蕊，還有平行於該鐵蕊、並且具有排列好的磁鐵的定子部件，其中磁鐵的一個磁極與該鐵蕊相鄰，在定子和鐵蕊之間，空氣隙形成於相距較遠的兩個線圈的端面處，在氣隙中，電樞的可磁化滑動部件是可以活動的。
這樣的振動電機在雜誌「Elektrotechnik und Ma-schinenfau」，Jahrgang 96，Heft 10的一篇名為「Der Schwingende Synchronlinearmotor mit Dauermagneten als Resonanz-Zugkrafterreger」的文章中有所敘述。
大家所熟知的振動電機是象具有二個磁鐵和四個相互平行的空氣隙的直線電機那樣構造的。電樞的滑動元件安置在氣隙中，並可沿直線路徑運動。運行時，線圈可以連接到交流電壓源上，這樣，在線圈中產生了磁場，並與由磁鐵產生的永久磁場共同作用，在施加於電樞活動部件的磁力作用下，電樞能夠相對於定子作直線往復運動。
這種大家所熟知的振動電機的電樞是由彈性元件支撐的。在運行條件下，由於保持力作用在滑動元件上，這種結構允許電樞在橫切方向運動。這樣有一個缺點，電樞的往復運動不再是純粹的直線運動，並且不能再現。此外，為了避免滑動元件與定子和鐵蕊相碰，滑動元件與定子及鐵蕊之間的間隙必須要相當大。
因此，這種大家熟知的振動電機，對於要求電樞能準確地按預先確定的路徑運動的場合是不適用的。對於這種使用場合，電樞運動的全態控制是需要的，所以對這種熟知的振動電機，必須要求其具有電樞的導引方法。直線電機的導引方法，顧名思意，就能知道，但是這種導引方法-一般包括導引杆和直線軸承的方法-通常在重負載下，出現彎曲。具有已知導引方法的直線振動電機，僅僅在保持力小的情況下，才能提供令人滿意的結果。在大保持力的情況下，迫使電樞運動的必要條件不可能是十分精確的，此外，實際上由於直線振動電機的自然特性，為具有足夠剛度和合適尺寸的電樞構造一個直線導引機構，並不是一項簡單的任務。
本發明的目標是在於改變在公開文章中專門闡述的那類振動電機，以便緩和電樞支撐方法問題。
按照本發明，振動電機的電樞可以用簡單而又便宜的軸承裝置，安裝在電機軸上，例如用諸如球軸承那樣的滾動軸承，這些軸承是眾所周知的。這樣的軸承可以容易地承受由保持力引起的負載。這樣做有一個優點，與本發明一致的振動電機能夠十分平穩，電樞有完成精確確定的運動、並且又能重複再現的能力。
按照發明，在運行條件下，振動電機的電樞能完成繞電機軸的振盪運動，能使電樞的中心位置、電樞的角位移幅值和電樞振盪運動的頻率受到如電子控制單元的控制。
上述特性聯同可能高的效率和高效功率可以使與本發明一致的振動電機適用於廣寬多樣的用途。例如，該振動電機可以用來驅動控制活門、往復運動的壓縮機，諸如冰箱中連續變換的壓縮機，以及在電動刨刀中用來切割另件。
由於結構上的原因，本發明的一種更好一點的體現形式，其進一步的特點是，攜帶有電樞的電機軸相對於磁鐵軸線和線圈的公共軸線橫向伸展。
這種或另一種體現形式，更進一步的特點是，具有磁鐵的定子部件與跟所謂的定子部件相對安裝的鐵蕊共同起作用。在滑動元件處，定子有縫隙。這種結構形式的優點是，電機可以具有高的效率和傳遞高效功率的能力，而電機的尺寸不會受到前面提及過的裝置的較大影響。
這種體現形式的又一個特點是，電樞包括有二個滑動元件，每個滑動元件都具有一條延伸方向與電機軸平行的槽隙，這樣能夠防止由於電樞和定子間磁路短路而造成的不需要的磁通損失。更好一些的是去形成在滑動元件處也具有縫隙的鐵蕊。
還有另一種體現形式，可以進一步賦予的特性是，電樞包含二個電樞部件，它們可以互相獨立地繞軸轉動，而每個電樞具有二個滑動元件，磁鐵被磁化為相反的極性。在這種情況，電樞部件都可以安置在同一個電機軸上，並且相互間以相反方向實現繞樞軸的運動。這種體現形式的優點是，可以獲得二種驅動可能性，這對例如驅動具有二個活塞的壓縮機或驅動剪切或切削裝置這一些專用場合是合適的。
更進一步，二部件電樞的滑動元件相對於電機軸是以幅向相對地成對排列。這樣有一個優點，電機系統中的機械振動被減到最小，而不需要用諸如
重之類的附加
備。
這種或另一種體現形式進而可以賦予有這樣的特性，電樞滑動元件的運動，至少實質上相對於線圈公共軸線是沿橫切方向的。電機軸被安裝在電機中心，這種體現形式的優點是，尺寸可以小，以至最終的振動電機能夠特別地適用於小設備中。另外，小尺寸能夠導致磁路長度的減小，從而也導致磁損的減小。
現在，藉助於實例，用參考圖示，將本發明作更詳盡的敘述。在圖中圖1、用圖形的形式表示了與本發明相一致的振動電機;
圖2、是本發明第一種體現形式的剖視;
圖3.顯示的是按圖2中Ⅲ-Ⅲ視線方向的振動電機視圖;
圖4、顯示的是振動電機按圖3Ⅳ-Ⅳ線方向的視圖;
圖5.和圖6.顯示的是本發明的第二和第三種體現形式。
在圖1中用圖形表示的與本發明相一致的振動電機標有參考符號數1，並由可磁化的定子3和電樞7組成。電樞是可以繞電機軸5往復運動的。振動電機還包含有二個線圈9和11(為了顯示清楚，用截面的形式來表示)，在線圈之間伸展有可磁化的鐵蕊13，磁鐵15安裝在鐵蕊13和定子部件3A之間，定子部件的伸展平行於所謂的鐵蕊，鐵蕊磁鐵的一個磁極靠鐵蕊13放置，另一個磁極靠著定子部件3A。定子3和鐵蕊13之間，在相距較遠的線圈9和11的端面處，引成氣隙19和21。在這些氣隙中，放置有電樞7的滑動元件23和25，由於電樞7是可以繞電機軸5轉動的，滑動元件23和25在它們運動期間，是按圓弧形的路徑-即虛線A指示的路徑-隨動，所以路徑的曲率中心被設置在電機軸5的軸線上，氣隙19和21具有與路徑A形狀相一致的弓形。當線圈9和11被激勵，一個相應的交流電流流進線圈9和11的每一匝，在線圈9和11周圍產生了一個交流磁場，該磁場與由磁鐵15產生的磁場共同作用。然後，作用在滑動元件23和25上的磁力使電樞7繞電機軸5的振盪運動增大，滑動元件23和25各自分別地由磁力交替地拉入氣隙19和21。
任何可以作用在滑動元件23、25和具有鐵蕊13的定子3之間的保持力，相對於電機軸5是徑向方向的，並且可以藉助於轉動軸承由簡單的方法來消除。
體現3本發明的一些振動電機將用參考圖2～6來敘述，在上述關于振動電機基本原理敘述中所提到過的元件，用相同的數字參考標號，例如圖1中的1。
圖2、3和4表示了第一種體現形式。所示的振動電機31包含有定子3的二個平面定子部件3A和3B，磁鐵15安裝在鐵淦氧磁蕊13和定子部件3A之間，磁鐵16安裝在鐵蕊13和定子部件3B之間，磁鐵16的磁軸線16A和磁鐵15的磁軸線15A排列成一線，二個線圈9和11繞在鐵蕊13上，它們具有與磁軸線15A和16A相垂直的公共軸線10，安裝在鐵蕊13中的電機軸5伸展方向與軸線10、15A和16A相垂直。
電樞7用轉動軸承32安裝在電機軸5上，能繞樞軸轉動，這是一看就明白的。它還包含有二個滑動元件23和25，且形成了在滑動元件23和25處具有貫穿式縫隙33的定子3，縫隙把定子分成互相隔開的二個定子部件3A和3B，縫隙用來防止磁短路。在現在的例子中，鐵蕊13具有縫隙33A，縫隙33和33A可以用諸如塑料那樣的非磁性材料來填充，這一點是顯然的。
接近彼此相距較遠的線圈9和11的每個端面處，二個圓弧形弓形空氣隙19、20和21、22各自分別在定子3和鐵蕊13之間形成，在氣隙中，電樞7的相應滑動元件23和25是可以活動的，滑動元件23和25都有一條槽隙，分別是35和37，槽隙的伸展方向與電機軸5並行，並且是用來杜絕磁通的損失。
在圖中，電樞7被顯示在中心位置，在現在的體現形式中，運行時，電樞7有一個最大的角位移幅值α＝7°。
圖5是本發明的第二種體現形式的軸測圖視，用與先前形式的相同方法，振動電機41包括有具有二個定子部件3A和3B的定子3，二個定子部件由縫隙彼此隔離，它們之間排列有軟磁鐵蕊13、電機軸5、二個線圈9和11，以及二個磁鐵15和16。二組空氣隙19、20和21、22分別相鄰於線圈9和11。
在現在的例子中，磁鐵15和16按這樣的方式安裝，二個同性磁極面面相對，也就是，磁鐵15和16按相反的方向磁化，二部件電樞安裝在電機軸5上，電樞部件7A和7B彼此獨立地能繞樞軸轉動，電樞部件7A和7B可以用滾球座圈32安裝在電機軸5上，電樞部件7A和7B各自都具有二個滑動元件，電樞部件7A的滑動元件43和49能相應地在氣隙19和21中活動，電樞部件7B的滑動元件47和45能相應地在氣隙20和22中活動。
當線圈9和11被激勵時，電樞部件7A和7B按相反方向運動，電樞部件7A和7B可以按各自獨立運動的形式或者按聯動的形式一同連接到需要驅動的裝置上。
為了獲得自由振動電機，可以利用
重，以保證電樞部件7A和7B的重心落在電機軸5的軸線上。
圖6是第三種體現形式的軸測視圖，採用如同前面形式中相同的方法。振動電機51包括有定子3、具有二個線圈9和11的鐵蕊13、二個磁鐵15和16，四個氣隙19、20和21、22，以及安裝在鐵蕊13中、且裝有電樞的電機軸5。
電樞具有二個可以互相獨立運動的部件7C和7D，每個部件都有二個幅向排列的滑動元件，分別是53、55和57、59。在滑動元件53、55、57和59處，定子具有縫隙33。在現在的這種體現形式中，振動電機51的結構是不對稱的，這是由於縫隙33的不對稱設置造成的，縫隙33中的一個縫隙被置於氣隙21和22之間，而縫隙33的另外二個縫隙分別置於鄰接氣隙19和21的一邊。
採用同前面體現形式中的相同方法，磁鐵15和16反向磁化，以至於運行時，二個電樞部件7C和7D以相反的形式，繞電機軸5往復運動。
振動電機51的特殊結構最終導致了一個平衡的對稱電樞，以至於可以取消
重。
這一點是顯然的，本發明的範圍不限於在這裡所描述過的這些形式。
補正 85101773文件名稱 頁行 補正前 補正後說明書 3 18 以幅向 以徑向6 1 測視圖， 側視圖，18 測視圖， 側視圖，23 有兩個幅向 有兩個徑向摘要 1 2 具有兩個平面線圈 具有兩個對應線圈
權利要求
1.具有可磁化定子和可往復運動電樞的振動電機，具有二個互相對立放置的線圈，線圈之間伸展有可磁化的鐵蕊，平行於該鐵蕊的定子部件安裝有磁鐵，磁鐵的一個磁極面臨鐵蕊，在定子和鐵蕊之間，氣隙形成於相互隔離較遠的兩個線圈的端面處；其特徵在於滑動元件在經過圓弧形氣隙的運動時是沿著圓形路徑的一部分而動的，而電樞能繞電機軸轉動。
2.根據權利要求
1中所述的振動電機，其特徵是帶有電樞的電機軸的伸展方向垂直於磁鐵軸線和線圈的公共軸線。
3.根據權利要求
1或2中所述的振動電機，其特徵是，具有磁鐵的定子部件與跟所謂的定子部件相對安裝的鐵蕊，共同作用在滑動元件處，定子具有縫隙。
4.根據權利要求
3中所述的振動電機，其特徵是，電樞具有二個滑動元件，每個元件都有與電機軸平行伸展的槽隙。
5.根據權利要求
3中所述的振動電機，其特徵是，電樞具有二個能彼此獨立轉動的電樞部件，每個部件又有二個滑動元件，二個磁鐵反向磁化。
6.根據權利要求
5中所述的振動電機，其特徵是，滑動元件相對於電機軸按徑向，成對地相對排列。
7.根據前面所提及的任意權利要求
，所述的振動電機，其特徵是，電樞滑動元件的運動方向，實質上是垂直於線圈的公共軸線的，電機軸被安裝在電機的正中。
專利摘要
振動電機包括有定子(3)，具有二個平面線圈(9、11)的鐵蕊(13)，並至少有一個磁鐵(15、16)。圓弧形弓形空氣隙形成於互相間隔較遠的線圈(9、11)的端面處，在氣隙中，電樞(7)的滑動元件(23、25)是可以活動的，電樞(7)安裝在電機軸(5)上，能繞樞軸轉動。
文檔編號H02K33/00GK85101773SQ85101773
公開日1987年1月31日 申請日期1985年4月1日
發明者漢新施米特 申請人:菲利浦光燈製造公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan