專利名稱：短行程往復直線電機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種直線電機，特別是一種廣泛應用于家用電器(家用針織機和縫紉機、炒茶機、清潔設備、往復泵)和電動工具(如電動往復鋸、電動往復銼刀等)中的短行程往復直線電機。
背景技術：
直線電機在我國的研究和應用始于20世紀的70年代，在國內開發應用比較晚，但隨著多年的發展，直線電機已進入獨立應用領域，各類直線電機得到了普及，很多有實用價值的直線電機真正受到了生產領域的認可，例如直線電機在物流運輸系統中的應用，包括 郵政系統的郵包、印刷品的物流分揀、輸送線；在IT行業中的應用，包括PCB板定位、打孔機，計算機硬盤、軟盤、光驅的磁頭定位裝置，打印機，掃描儀等；在交通方面的應用，最典型的就是磁懸浮列車；直線電機在民用方面的應用也得到較大發展，有直線電機驅動的門、 窗、窗簾，盤形直線電機驅動的洗衣機，空調、冰箱用直線電機壓縮機，還有用直線電機驅動的家用針織機和縫紉機、炒茶機等。現有的直線電機大多數體積大，推力小，其結構不能滿足一些微型器械的使用要求。尤其是能夠適用于家用電器和電動工具的短行程往復直線電機，相關的研究、 應用十分缺乏。以下是2010年1月20日公開的一種新型直線電機，(專利申請號為 200920020090. 5)，在該技術方案中，包括初級與次級，直線電機的初級由圓筒骨架以及密繞其上的螺線圈構成；直線電機的初級，由永磁鐵同性磁極對峙經固結件固結后構成動子； 動子置于骨架圓筒內。該新型直線電機充分利用了電磁場能，加大了推力和行程，拓展了直線電機的應用范圍，廣泛應用于許多需要直線運動的機械設備。采用該技術方案確實能利用電磁場能實現往復運動，但仍存在以下不足1.、動子置于骨架圓筒內，即使通電工作，動子運動起來不穩定，由于動子兩端沒有定位的裝置，出力不均勻，不能充分利用電磁場能， 效率低，耗能；2.、動子置于骨架圓筒內，如向線圈一邊偏，動子就可能無法運動起來；3.、 動子置于骨架圓筒內，動子兩端無法連接負載，帶負載能力差；4.、動子與初級線圈之間的間隙大，漏磁大，電磁場能利用不充分，出力也小；5.、線圈體積太大。
發明內容本實用新型主要針對現有技術中直線電機體積大，動子運動不穩定，因漏磁而出力不足、實現短行程內往復直線運動較難的缺點，發明了一種結構合理、體積小、性能穩定可靠，使用安全的短行程內實現往復直線運動的直線電機。該短行程往復直線電機適用于家用電器和電動工具等器械。本實用新型的上述技術問題是通過以下技術方案得以實施的一種短行程直線電機，包括定子部分和動子部分，動子部分設置在定子部分內，其中定子部分由螺線圈環繞在梭芯骨架上構成，動子部分包括位于電機中心的運動軸，以及按照同性磁極對峙的方式布置的一組動子磁環，其特征在于，所述的運動軸中部設置一段動子鐵芯，該段動子鐵芯的左、右兩側分別設置有左動子磁環、右動子磁環，所述的左動子磁環、右動子磁環按照同性磁極對峙排布；由運動軸、動子鐵芯以及左、右動子磁環固結構成的動子部分設置在所述的梭芯骨架內部，并且有一組與所述左動子磁環、右動子磁環分別呈同性磁極對峙分布的復原磁環連接在梭芯骨架上。作為優選，所述的動子鐵芯為圓柱狀，其圓柱體壁面設置有呈圓周分布且沿軸向的凹槽，凹槽內安裝條形疊壓而成的疊層硅鋼片；其中心部分為圓柱中空，該段動子鐵芯環套在運動軸的中間段；所述的左、右動子磁環為圓環狀永磁體，分別環套在設置在動子鐵芯兩端的橫向軸套上，且左、右動子磁環的外直徑與動子鐵芯的直徑相等。作為優選，所述的螺線圈環繞在梭芯骨架中間的圓柱筒上，該圓柱筒包圍著動子鐵芯部分；圓柱筒的左環面、右環面上均設置有沿圓周分布的若干安裝槽、定位圈、定位孔； 所述左、右環面之間設置有若干硅鋼片，硅鋼片的兩端分別對應固定在左、右兩環面的安裝槽內。沿軸向安裝在梭芯骨架兩個端面上呈圓周均勻分布而且有一定寬度的安裝槽中，使兩端形成兩個磁極(N-S)，提高感抗，減小繞線圈數，減小電機的體積。作為優選，所述梭芯骨架的左環面、右環面外側分別連接有左端蓋、右端蓋；并且左端蓋與左環面之間形成左運動腔，右端蓋與右環面之間形成右運動腔；所述左、右端蓋的中心對稱設置有用于運動軸穿行的通孔。該兩端的運動腔用于滿足動子部分直線往復運動過程中所需的空間。作為優選，所述左端蓋、右端蓋中心的通孔內表面設置有滑動軸承，所述左、右端蓋外側分別設置有左壓蓋板、右壓蓋板，并且左、右壓蓋板的中心對稱設置有用于運動軸穿行的通孔。所述滑動軸承采用承載能力和耐磨性好的無油潤滑軸承或陶瓷軸承，安裝在左端蓋和右端蓋的通孔內表面，并且用左壓蓋板和右壓板蓋住固定；所述的運動軸的兩端穿過蓋板和壓蓋板上的通孔，其外露的兩端便于連接負載，實現“零傳動”，有利于簡化結構， 消除不必要的元件。作為優選，所述的一組復原磁環為圓環狀永磁體，其中左復原磁環從外側嵌入左端蓋，與所述的左動子磁環呈同性磁極對峙；右復原磁環從外側嵌入右端蓋內，與所述的右動子磁環呈同性磁極對峙，并且左、右復原磁環分別從外側嵌入左端蓋、右端蓋內；所述的左、右復原磁環位于所述通孔的周圍。作為優選，所述的一組復原磁環為圓環狀永磁體，固定在所述梭芯骨架的圓柱筒內壁，其中左復原磁環位于所述左動子磁環的右邊，與左動子磁環呈同性磁極對峙；右復原磁環位于所述右動子磁環的左邊，與右動子磁環呈同性磁極對峙。上述的左、右復原磁環與動子鐵芯上的左、右動子磁環相互配合，為動子部分提供回復力，確保直線往復運動順利進行。作為優選，所述的一組復原磁環為兩段復位彈簧，其中左復位彈簧設置在左端蓋與動子鐵芯的左側端面之間，右復位彈簧設置在右端蓋與動子鐵芯的右側端面之間。該設置是利用了彈簧的彈性勢能為運動軸提供回復力，確保直線往復運動順利進行。作為優選，所述的定子部分可以成為運動的部分，同時所述的動子部分則成為靜止的部分。定子與動子的運動狀態發生轉換。綜上所述，本實用新型與現有技術相比具有如下優點。本實用新型結構緊湊，體積小動子鐵芯與梭芯骨架的圓柱筒內壁之間只留有很小的間隙，即控制了體積又能減少漏磁現象；利用有一定寬度的硅鋼片，提高感抗，從而減小繞線圈數，減小電機的體積；由于運動軸的兩端呈外露狀態，可以直接連接負載，動子部分直接成為機構的一部分，削減多余的傳動部件，精簡結構，節約生產制造成本，便于維護。本實用型新利用永磁鐵的磁極特性，充分利用磁場能或者綜合利用磁場能、彈簧的彈性勢能，加大了推力和行程，并且產生出足夠的回復力，以維持運動軸的直線往復運動，提高了電機的工作效率。本實用型新運行穩定，使用安全為提高運動軸在直線運動時的平穩性，本實用新型在運動軸的兩端設置端蓋，并在兩端端蓋內設置滑動軸承作為支撐、在運動軸上環套動子鐵芯。本實用型新反應速度快，靈敏度高，易于調節和控制，通過控制電路來調節電壓或頻率，或更換次級材料，可以得到不同的速度、電磁推力，適用于低速往復運行場合通過控制電路來調節電壓或頻率可以實現雙向電磁閥的功能，在通電瞬間進行換向，并且保持現有的方向狀態；當再一次通電，則改變方向，保持改變后的方向狀態。上述過程交替循環進行。

圖1是本實用新型的主視圖。圖2是本實用新型的動子鐵芯的結構示意圖。圖3是本實用新型的梭芯骨架的結構示意圖。圖4是本實用新型硅鋼片的安裝方式示意圖。圖5是本實用新型的第二種實施方式。圖6是本實用新型的第三種實施方式。圖7是本實用新型的第四種實施方式。圖中標號為1、梭芯骨架；2、圓柱筒；3、螺線圈；4、運動軸；5、動子鐵芯；6、左動子磁環；7、右動子磁環；8、凹槽；9、軸套；10、通孔；11、塑料墊圈；14、左環面；15、右環面；16、左復原磁環；17、右復原磁環；18、安裝槽；19、硅鋼片；20、滑動軸承；24、左端蓋； 25、右端蓋；26、左復位彈簧；27、右復位彈簧；34、左壓蓋板；35、右壓蓋板；44、左運動腔； 45、右運動腔。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。實施例1。圖1中所示的短行程往復直線電機，包括定子部分和動子部分，其中動子部分包括位于電機中心的運動軸4，運動軸4的中間段被一段圓柱狀且中心部分為圓柱中空的動子鐵芯5包圍，如圖2所示，動子鐵芯5的圓柱體壁面設置有呈圓周分布且沿軸向的凹槽8， 凹槽8內安裝條形疊壓而成的疊層硅鋼片；動子鐵芯5的左右兩端有橫向軸套9，軸套上環套著一組圓環狀的釹鐵硼永磁體動子磁環，分別為左動子磁環6、右動子磁環7，其圓環外直徑與動子鐵芯5的直徑相等，并且左、右動子磁環按照同性磁極對峙的方式布置。所述的動子部分由運動軸4、動子鐵芯5以及左、右動子磁環固結構成，動子部分位于所述梭芯骨架1中間的圓柱筒2內。所述的螺線圈3環繞在梭芯骨架1中間的圓柱筒2上，如圖3所示，圓柱筒2兩端的左環面14、右環面15上對稱設置有三個以上的沿著圓周分布的安裝槽18、位于環面中間的定位圈、定位孔，硅鋼片19軸向固定在兩端面相對應的安裝槽18內，其安裝方式如圖4 所示。梭芯骨架由膠木粉、尼龍、塑料、陶瓷等絕緣材料加工而成，一定寬度的硅鋼片安裝槽在軸向呈圓周均勻分布，兩個端面還分別設有定位圈和螺絲固定孔，螺絲固定孔在端面上軸向呈圓周均勻分布。所述梭芯骨架的左環面14、右環面15外側分別連接有左端蓋對、右端蓋25，兩端蓋的中心對稱設置有一個通孔10 ；并且左端蓋M與左環面14之間形成左運動腔44，右端蓋25與右環面15之間形成右運動腔45 ；所述的復原磁環為圓環狀釹鐵硼永磁體，其中左復原磁環16從外側嵌入左端蓋 24，與所述的左動子磁環6呈同性磁極對峙；右復原磁環17從外側嵌入右端蓋25內，與所述的右動子磁環7呈同性磁極對峙；所述的左、右復原磁環位于所述通孔10的周圍。所述左端蓋M、右端蓋25中心的通孔10內表面設置有滑動軸承20，所述左、右端蓋外側分別設置有左壓蓋板34、右壓蓋板35，并且左、右壓蓋板的中心對稱設置有一個通孔10。本實施例中梭芯骨架由膠木粉、尼龍、塑料、陶瓷等絕緣材料加工而成，在梭芯骨架的端面上設有一定寬度的、軸向呈圓周均勻分布的硅鋼片安裝槽，兩個端面上還分別設有定位圈和螺絲固定孔，螺絲固定孔在端面上軸向呈圓周均勻分布。線圈是由漆包線密繞在梭芯骨架的圓柱筒上所形成的一定數量的螺線圈。運動軸采用A3鋼材料，并且比整個電機外殼的軸向長度要長，它與動子鐵芯居中固結后形成一個整體。動子鐵芯采用電磁純鐵材料或軸向圓周面上開槽的塑料注件嵌入長條形硅鋼片疊壓而成的硅鋼片疊層，提高感抗，減小繞線圈數，減小電機的體積。左動子磁環、右動子磁環采用環形的釹鐵硼永磁體，分別安裝在動子鐵芯的兩端， 與動子鐵芯固結形成一個整體；兩磁體的同極性是對峙(SN-NS或NS-SN)布置的，并且還要與左端蓋、右端蓋上的復原磁環的磁極對峙(NS-SN或SN-NS)。硅鋼片是由磁導率高的“[”字形的硅鋼片疊壓而成的疊層，安裝在梭芯骨架的端面上軸向呈圓周均勻分布而且有一定寬度的安裝槽中，使梭芯骨架兩端形成兩個磁極 (N-S)，提高感抗，減小繞線圈數，減小電機的體積；所述的硅鋼片也可以用鐵氧體代替。滑動軸承采用承載能力和耐磨性好的無油潤滑軸承或陶瓷軸承，安裝在左端蓋、 右端蓋中心的通孔中，外側分別用左壓蓋板、右壓蓋板壓住固定。左端蓋、右端蓋是采用塑料注件，它與梭芯骨架緊固連接，螺絲孔在端面上軸向呈圓周均勻分布。左壓蓋板、右壓蓋板是采用塑料注件，螺絲孔在端面上軸向呈圓周均勻分布。實施例2。如圖5所示，所述的復原磁環為兩段復原彈簧，其中左復原彈簧沈設置在左端蓋 24與動子鐵芯的左側端面之間，右復原彈簧27設置在右端蓋25與動子鐵芯的右側端面之間。本實施例中，左復原彈簧沈、右復原彈簧27代替了實施例1中圖1中所示的左復原磁環16、右復原磁環17，利用彈簧的彈性勢能為動子部分提供回復力。實施例3。如圖6所示，本實施例與實施例1的區別點在于所述的復原磁環為圓環狀的釹鐵硼永磁體，固定在所述梭芯骨架1的圓柱筒2內壁，其中左復原磁環16位于所述左動子磁環6的右邊，與左動子磁環6呈同性磁極對峙；右復原磁環17位于所述右動子磁環7的左邊，與右動子磁環7呈同性磁極對峙。本實施例中，同樣利用永磁體的磁極特性，為動子部分提供回復力。實施例4。如圖7所示，本實施例與實施例1的區別在于構成動子部分的動子鐵芯5與運動軸4由固定連接改成滑動連接，在動子鐵芯5的內壁與運動軸4之間設置有兩個滑動軸承 20，并且動子鐵芯5與梭芯骨架1的圓柱筒2內壁固定連接。在動子鐵芯5兩端原本環套動子磁環的位置，設置左復原磁環16、右復原磁環17。除去了實施例1中圖1中所示的位于梭芯骨架1兩側的左端蓋M、右端蓋25 ；在運動軸4兩端設置塑料墊圈11，把左動子磁環6、右動子磁環7分別環套在兩端的塑料墊圈上，并且用左壓蓋板34、右壓蓋板35壓緊。所述的左動子磁環6與左復原磁環16之間形成左運動腔44 ；右動子磁環7與右復原磁環17之間形成右運動腔45。本實施例中，定子部分與動子部分的運動狀態相互轉換。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
權利要求1.一種短行程往復直線電機，包括定子部分和動子部分，動子部分設置在定子部分內， 其中定子部分由螺線圈(3)環繞在梭芯骨架(1)上構成，動子部分包括位于電機中心的運動軸(4)，以及按照同性磁極對峙的方式布置的一組動子磁環，其特征在于，所述的運動軸中部設置一段動子鐵芯(5)，該段動子鐵芯的左、右兩側分別設置有左動子磁環(6)、右動子磁環(7)，所述的左動子磁環、右動子磁環按照同性磁極對峙排布；由運動軸、動子鐵芯以及左、右動子磁環固結構成的動子部分設置在所述的梭芯骨架內孔中，并且有一組軸向設置與所述左動子磁環、右動子磁環分別呈同性磁極對峙分布的復原磁環連接在梭芯骨架上。
2.根據權利要求1所述的短行程往復直線電機，其特征在于，所述的動子鐵芯為圓柱狀，其圓柱體壁面設置有沿軸向且呈圓周分布的凹槽(8)，凹槽內安裝條形疊壓而成的疊層硅鋼片；其中心部分為圓柱中空，該段動子鐵芯環套在運動軸的中間段；所述的左、右動子磁環為圓環狀永磁體，分別環套在設置在動子鐵芯兩端的橫向軸套(9)上，且左、右動子磁環的外直徑與動子鐵芯的直徑相等。
3.根據權利要求2所述的短行程往復直線電機，其特征在于，所述的螺線圈環繞在梭芯骨架中間的圓柱筒(2)上，該圓柱筒包圍著動子鐵芯部分；圓柱筒的左環面(14)、右環面 (15)上均設置有沿圓周分布的若干安裝槽(18)、定位圈、定位孔；所述左、右環面之間設置有若干硅鋼片(19)，硅鋼片的兩端分別對應固定在左、右兩環面的安裝槽內。
4.根據權利要求3所述的短行程往復直線電機，其特征在于，所述梭芯骨架的左環面、 右環面外側分別連接有左端蓋(24)、右端蓋(25)；并且左端蓋與左環面之間形成左運動腔 (44)，右端蓋與右環面之間形成右運動腔(45)；所述左、右端蓋的中心對稱設置有用于運動軸穿行的通孔(10)。
5.根據權利要求4所述的短行程往復直線電機，其特征在于，所述左端蓋、右端蓋中心的通孔內表面設置有滑動軸承(20)，所述左、右端蓋外側分別設置有左壓蓋板(34)、右壓蓋板(35)，并且左、右壓蓋板的中心對稱設置有用于運動軸穿行的通孔。
6.根據權利要求1 5任意一項所述的短行程往復直線電機，其特征在于，所述的一組復原磁環為圓環狀永磁體，其中左復原磁環(16)從外側嵌入左端蓋，與所述的左動子磁環呈同性磁極對峙；右復原磁環(17)從外側嵌入右端蓋內，與所述的右動子磁環呈同性磁極對峙，并且左、右復原磁環分別從外側嵌入左端蓋、右端蓋內；所述的左、右復原磁環位于所述通孔的周圍。
7.據權利要求1 5任意一項所述的短行程往復直線電機，其特征在于，所述的一組復原磁環為圓環狀永磁體，固定在所述梭芯骨架的圓柱筒內壁，其中左復原磁環位于所述左動子磁環的右邊，與左動子磁環呈同性磁極對峙；右復原磁環位于所述右動子磁環的左邊， 與右動子磁環呈同性磁極對峙。
8.據權利要求1 5任意一項所述的短行程往復直線電機，其特征在于，所述的一組復原磁環為兩段復位彈簧，其中左復位彈簧(26)設置在左端蓋與動子鐵芯的左側端面之間， 右復位彈簧(27)設置在右端蓋與動子鐵芯的右側端面之間。
專利摘要本實用新型涉及直線電機，針對現有直線電機體積大，動子運動不穩定，漏磁而出力不足的缺點，提供一種體積小、性能穩定，適用于家電、電動工具等器械的短行程往復直線電機。技術方案包括定子部分和動子部分，動子部分在定子部分內，其中定子部分由螺線圈環繞在梭芯骨架上構成，動子部分包括位于電機中心的運動軸，以及按照同性磁極對峙的方式布置的一組動子磁環，所述的運動軸中部設置一段動子鐵芯，該段動子鐵芯的左、右兩側分別設置有左、右動子磁環，所述的左動子磁環、右動子磁環按照同性磁極對峙排布；動子部分設置在梭芯骨架內部，并且有一組與左、右動子磁環分別呈同性磁極對峙分布的復原磁環連接在梭芯骨架上。
文檔編號H02K33/02GK202167973SQ20112028560
公開日2012年3月14日 申請日期2011年8月8日 優先權日2011年8月8日
發明者楊子勤, 鄭寒東 申請人:鄭寒東