一种高推力密度的永磁直线振动电机制造技术

本发明专利技术公开了一种高推力密度的永磁直线振动电机，包括相互配合的动子结构和定子结构，动子结构包括有两块完全相同的圆筒形永磁体，两块永磁体上下叠放且两块永磁体相对面的极性相同，上层永磁体的上方、两块永磁体之间、下层永磁体的下方分别放置一块圆筒形铁芯；定子结构包括有定子内部铁芯、内层圆筒形线圈、外层圆筒形线圈以及定子外部铁芯；动子结构置于定子结构的内、外层圆筒形线圈之间。本发明专利技术不仅结构简单、经济实用，而且一个或两个线圈通入单相交流电时，动子部分均可产生直线振动，直线运动稳定可靠，温升低，过载能力强，且易加工、生产成本低，推力密度高。

Permanent magnet linear vibration motor with high thrust density

The invention discloses a high thrust density of the permanent magnet linear vibration motor, including the interaction of dynamic structure and structure of stator, rotor structure comprises two identical cylindrical permanent magnet, two permanent magnets are stacked vertically and two permanent magnets are relatively the same polarity, upper permanent magnet above, two permanent magnets and between the lower magnets are respectively arranged below a cylindrical iron core; the stator structure comprises a stator core inside the inner cylindrical coil, the outer cylindrical stator coil and the outer core; between the dynamic structure in the stator structure of inner and outer cylindrical coil. The invention has the advantages of simple structure, economical and practical, and one or two winding single-phase alternating current, rotor can produce linear vibration, linear motion is stable and reliable, low temperature, strong overload capacity, easy processing, low production cost, high thrust density.

【技术实现步骤摘要】
一种高推力密度的永磁直线振动电机
本专利技术涉及一种高推力密度的永磁直线振动电机，属于直线振动电机领域。
技术介绍
直线振动动力来源主要有两大类，一是利用旋转电机配合相应的机械装置，将电机对外输出的旋转运动转化为直线运动；另一类是直接采用直线振动电机的工作方式，不仅省去中间动力转化的机械装置，而且还可以提高工作效率。传统的永磁直线振动电机主要分为三类：动磁式、动圈式以及动铁芯式。其中动磁式直线振动电机具有良好的带载能力、力学特性好等优点。直线振动电机不仅应用在工业生产上，而且在用于人们日常生活中。如医疗保健器械、按摩产品、振动音乐播放器中也随处可见，具有广阔的市场需求。为了提高永磁直线振动电机的性能，本专利技术设计了一种高推力密度的永磁直线振动电机。该电机不仅控制方式灵活，控制效果多样化，而且带载能力强、温升低，使用寿命长。中国专利201020617560.9公开了一种永磁直线振荡电机，所述电机采用轴向充磁方式，电机结构包括动子铁轭、动子永磁体、定子铁芯、绕组、直线导轨、弹簧、限位块、直线轴承、零气隙保证点以及机座等结构，但电机的结构和工作磁路十分复杂，调节控制电机特性很不灵活。中国专利201520220373.X公开了一种带振动功能的扬声器，包括盆架下盖、T型铁、音圈、盆架上盖以及弹片等结构。该扬声器当音圈通入电流后，与磁体相互作用，线圈内部会产生安培力，利用作用力与反作用力原理，使弹片带动磁气回路振动。但该扬声器结构较复杂，且永磁结构为T型铁，充磁不易实现。此外，该扬声器的工作磁路没有完全封闭，漏磁比较大，产生相同振动效果时所需的线圈电流较大。中国专利201010179601.5公开了一种用于直驱压缩机的动磁式横向磁通直线振动电机。所述电机采用横向磁路结构，磁路与电机的运动方向呈垂直关系，电机的动子部件是由永磁体支架和镶嵌在永磁体支架的外圆面上若干块N、S极交替排列的永磁构成，定子部分包括内定子与外定子，并且定子冲片上有定子齿和齿槽，定子绕组采用集中绕组，但要求永磁磁钢与外定子的定子齿数的数目相同并且位置一一对应，增加了生产过程中的复杂性，电机的结构相当复杂，对加工精度也提出了更高要求。
技术实现思路
为了弥补已有技术的不足，本专利技术提供一种高推力密度的永磁直线振动电机。本专利技术采用的技术方案是：一种高推力密度的永磁直线振动电机，包括相互配合的动子结构和定子结构，其特征在于：所述动子结构包括有两块完全相同的圆筒形永磁体，两块永磁体上下叠放且两块永磁体相对面的极性相同，所述上层永磁体的上方、两块永磁体之间、下层永磁体的下方分别放置一块圆筒形铁芯；所述定子结构包括有定子内部铁芯、内层圆筒形线圈、外层圆筒形线圈以及定子外部铁芯，外层圆筒形线圈固定在定子外部铁芯的内表面，内层圆筒形线圈固定在定子内部铁芯的外表面，且内、外层圆筒形线圈的水平对称轴与定子内、外部铁芯的水平对称轴都在一条水平线上，内、外层圆筒形线圈上分别通入方向相反的电流；所述动子结构置于定子结构的内、外层圆筒形线圈之间。所述的一种高推力密度的永磁直线振动电机，其特征在于：所述上方的圆筒形铁芯和下方的圆筒形铁芯的尺寸完全相同，中间圆筒形铁芯的尺寸略小。所述的一种高推力密度的永磁直线振动电机，其特征在于：所述定子内、外部铁芯均固定在机座上，机座为非导磁材料。所述的一种高推力密度的永磁直线振动电机，其特征在于：由于动子在振动过程中相对中心位置上下运动，为保持动子在运动过程中的磁阻不变，所述定子内、外部铁芯的高度相同，且大于整个动子结构的高度。所述的一种高推力密度的永磁直线振动电机，其特征在于：所述动子结构的水平对称轴和所述定子结构的水平对称轴在一条水平线上，所述动子结构的垂直对称轴和所述定子结构的垂直对称轴重合。所述的一种高推力密度的永磁直线振动电机，其特征在于：采用胶粘的方式将外层圆筒形线圈固定在定子外部铁芯的内表面，内层圆筒形线圈固定在定子内部铁芯的外表面。所述的一种高推力密度的永磁直线振动电机，其特征在于：所述动子结构的上、下端分别设有一个用来支撑和固定动子结构的塑料弹簧片，塑料弹簧片上开有若干小螺孔，小螺孔与螺钉配合紧固塑料弹簧片与动子结构之间的联结。根据电磁场理论，载流线圈在磁场中受到力的方向、磁场的方向以及电流的方向满足左手定则关系。当电流相同时，磁场与电流正交的部分越多，线圈所受的力也越大。由于线圈固定在定子铁芯上，为静止部分，再由作用力与反作用力的关系可知，动子部分也会受到力的作用而发生运动。在该电机中，为保证两个线圈所受到的力方向一致，这两个线圈通入的电流方向应相反。当线圈中通入单相交流电时，动子部分受到反复变化的作用力而沿直线轨迹上下振动。本专利技术的有益效果是：本专利技术利用圆筒形铁芯和永磁的组合改变磁场分布，使气隙中的磁场为径向分布，这样线圈中电流的方向与磁场的方向正交更多，线圈受到更大的磁场力；当线圈中通入交流电时，依据相互作用力原理，动子部分就会上下振动；对于两个线圈，彼此相互独立，既可同时通电，又可单独通电，根据实际情况需要的振动效果，可以灵活选择通入电流的线圈数和通入电流的大小；本专利技术的电机结构简单，力学性能好，易加工，生产成本低，并且，和传统的单个线圈的永磁直线振动电机相比，提高了推力密度，温升低，过载能力强。附图说明图1是本专利技术电机结构的俯视示意图。图2是本专利技术电机动子结构的剖面示意图。图3是本专利技术电机结构的纵向剖面示意图。图4是本专利技术电机轴线处纵向剖面的二维磁力线分布示意图。图5是本专利技术电机的各部件展开示意图。图6是本专利技术电机的组合示意图。具体实施方式图1为本专利技术永磁直线振动电机结构的俯视示意图。如图1所示，高推力密度的永磁直线振动电机由以下组成：定子外部铁芯7、外层圆筒形线圈6、永磁体4、内层圆筒形线圈3以及定子内部铁芯2。采用胶粘的方式将外层圆筒形线圈固定在定子外部铁芯的内表面，并将内层圆筒形线圈固定在定子内部铁芯的外表面。图2是本专利技术电机动子结构的剖面示意图。考虑到永磁体4为轴向磁化的圆筒形结构，磁力线在圆筒形铁芯表面两侧呈径向分布。考虑到磁场分布的对称性，保证两块永磁体4相对的面极性相同，并在中间放置一块圆筒形铁芯5。图3为本专利技术电机结构的纵向剖面示意图。其中，上方圆筒形铁芯1、中间圆筒形铁芯5、下方圆筒形铁芯8以及永磁体4共同组成电机的动子结构。在动子部分上端和下端各有一个塑料弹簧片，用来支撑和固定动子。在塑料弹簧片上开有一些小螺孔，通过螺钉的作用可以紧固弹簧与动子之间的联结，确保动子整个振动过程中的平稳性。对于图1和图3中的外层圆筒形线圈6和内层圆筒形线圈3，必须通入方向相反的电流，这样整个动子部分所受的电磁力的方向相同，产生的合力可以增强动子的振动效果。如果在某些场合，需要减弱振动效果时，可以减小线圈中的电流，或者也可以对这两个线圈通入方向相同的电流，产生的合力是两个线圈分别受力的差值。外层圆筒形线圈6与内层圆筒形线圈3彼此独立，因此每个线圈的电流都可独立控制，对直线振动效果的控制十分灵活。图4是本专利技术电机轴线处纵向剖面的二维磁力线分布示意图。从图4中可以看出，磁力线与线圈正交的部分很多，验证了本专利技术所提出的方案是正确的。当外层圆筒形线圈6与内层圆筒形线圈3通入方向相反的电流时，由于电流方向与磁场方向正交，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高推力密度的永磁直线振动电机，包括相互配合的动子结构和定子结构，其特征在于：所述动子结构包括有两块完全相同的圆筒形永磁体，两块永磁体上下叠放且两块永磁体相对面的极性相同，所述上层永磁体的上方、两块永磁体之间、下层永磁体的下方分别放置一块圆筒形铁芯；所述定子结构包括有定子内部铁芯、内层圆筒形线圈、外层圆筒形线圈以及定子外部铁芯，外层圆筒形线圈固定在定子外部铁芯的内表面，内层圆筒形线圈固定在定子内部铁芯的外表面，且内、外层圆筒形线圈的水平对称轴与定子内、外部铁芯的水平对称轴都在一条水平线上，内、外层圆筒形线圈上分别通入方向相反的电流；所述动子结构置于定子结构的内、外层圆筒形线圈之间。

【技术特征摘要】
1.一种高推力密度的永磁直线振动电机，包括相互配合的动子结构和定子结构，其特征在于：所述动子结构包括有两块完全相同的圆筒形永磁体，两块永磁体上下叠放且两块永磁体相对面的极性相同，所述上层永磁体的上方、两块永磁体之间、下层永磁体的下方分别放置一块圆筒形铁芯；所述定子结构包括有定子内部铁芯、内层圆筒形线圈、外层圆筒形线圈以及定子外部铁芯，外层圆筒形线圈固定在定子外部铁芯的内表面，内层圆筒形线圈固定在定子内部铁芯的外表面，且内、外层圆筒形线圈的水平对称轴与定子内、外部铁芯的水平对称轴都在一条水平线上，内、外层圆筒形线圈上分别通入方向相反的电流；所述动子结构置于定子结构的内、外层圆筒形线圈之间。2.根据权利要求1所述的一种高推力密度的永磁直线振动电机，其特征在于：所述上方的圆筒形铁芯和下方的圆筒形铁芯的尺寸完全相同，中间圆筒形铁芯的尺寸略小。3.根据权利要求1或2所述的一种高推力密度的永...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪有源，崔征山，刘跃斌，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34