可调频调幅往复旋动电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，尤其是提供一种可调频调幅往复旋动电机。


背景技术：

2.随着人们生产生活的需要以及电子产品的日益更新，对电机新用途有着特殊的要求，比如某些电动牙刷及面部美容仪器需要使用比较特殊的微型电机，要求直径小、扭矩大并能在较大弧度角内往复旋动，还要求对旋动频率及幅度容易调节。然而，现有的振动电机为转子固定式振动电机，即在工作时是靠扭簧、弹簧或钢丝的回复力与转子扭力进行拉锯式往复共振运动，其共振频率是因弹簧的固有频率而决定的，其旋动幅度也由弹簧的弹力所控制，因而工作时难以输出理想的范围较大的频率及幅度，以及较大负荷的扭矩。如中国国家专利局公开的专利申请号为：2018113306992的“一种微型往复摆动的电机结构”以及专利申请号为：2015201238479的“小幅度来回转动电机”均属上述情形，因此，需要解决现有的振动电机的输出频率低、扭矩小、一定范围内旋动频率及旋动幅度不易调节、直径偏大的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种可调频调幅往复旋动电机，旨在解决现有的振动、来回转动及往复摆动电机的输出频率低、扭矩小、一定范围内旋动频率和旋动幅度不易调节及直径尺寸偏大的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：可调频调幅往复旋动电机，包括机壳、转轴、转子、定子、绕组和折返器，所述定子为与机壳形状相适应固定在机壳内侧壁上，机壳形状一般采用圆筒形，所述定子的形状为与圆筒形相一致的弧形片状结构，所述转子与定子保持间隙，形状相适应的两面带槽的圆柱结构，位置相对应固定在转轴上，静态时其中心线与转子的中心线形成夹角b。所述折返器由磁体组构成，这里避免使用弹簧，使得旋动频率不受弹簧固有频率限制，能使频率提高且可调、可控，所述磁体组包括转轴磁体及壳壁永磁体，其中转轴磁体包括电磁体、永磁体或其组合体，所述转轴磁体与转子均固定在同一转轴上并在轴线方向保持适当距离（转轴磁体与转子在转轴上不处于相同位置，优点在于：一是不占用转子空间，从而可使得电机直径更小；二是让转子有足够的空间绕线，增加扭矩）， 且两者的中心线在其垂直轴线的截面上投影形成一个夹角a，夹角a与b之和为90度，所述壳壁永磁体与转轴永磁体磁极近端极性相反正对应地设在机壳内壁，静态下壳壁永磁体与转轴磁体中心线在其垂直于轴线的截面上投影重叠。所述绕组分为转子绕组及电磁体绕组，两者的绕线互为正反向绕到铁芯上，方式包括两种：独线绕组及共线绕组，所述独线绕组是将绕线按顺时针或反时针分开绕到转子铁芯及电磁体铁芯上，独立的外部控制电路，所述共线绕组是将两者的绕线相串连在一起为一根漆包线，绕线方向相反，共同外部控制电路。所述转子绕组及电磁体绕组为独线绕组时，运行中转子绕组通以单脉冲电流，电磁体绕组通以恒定直流电，调节直流电的大小或转子绕组中单脉冲电流的周期以控制转轴
旋动输出不同的往复旋动频率及幅度。所述转子绕组及电磁体绕组为共线绕组时，两者绕线方向相反运行中同时通以双脉冲电流，调节脉冲周期以控制转轴旋动输出不同的往复旋动频率及幅度。
5.所述壳壁永磁体中心线与定子中心线在它们的垂直轴线的截面上的投影线相互垂直。所述壳壁永磁体设在机壳内侧壁。在某些需要的情况下，所述壳壁永磁体固定在机壳中的一端（这时壳壁永磁体只有一片）。机壳顶端或底座，相应地转轴磁体位置上设置靠近，另外的情形是所述壳壁永磁体与定子永磁体可连为一体（这时的角度a、b均为零度的特例），壳壁永磁体为定子永磁体的延伸，或可称为共用定子。在一种情形下，所述定子为带绕组的铁芯，所述转子为永磁体。当所述转轴磁体为永磁体，运行时所述转子中绕组通以单脉冲直流电，调节单脉冲直流电周期以控制转轴旋动输出不同的往复旋动频率及幅度。所述定子与壳壁永磁体用z形弹簧固定在机壳内侧壁上。
附图说明
6.为了更明确地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面附图描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
7.图1为本发明实施例提供的可调频调幅往复旋动电机的外观图；图2为本发明实施例提供的可调频调幅往复旋动电机的爆炸示意图；图3为本发明实施例提供的可调频调幅往复旋动电机的转子、定子及折返器部分截面示意图；图4为本发明实施例提供的可调频调幅往复旋动电机的转子、定子部分截面示意图；图5为本发明实施例提供的可调频调幅往复旋动电机的折返器部分截面示意图；各部件标记：机壳1、壳顶开口11、绕组引线口12、转轴2、转轴顶端21、转轴底端22、上端轴承31、下端轴承32、定子4、转子5、转子绕线槽51、转子绕组511、上z形弹簧6、下z形弹簧7、折返器8、壳壁永磁体81、电磁体82、电磁体绕线槽821、电磁体绕组822、永磁体83、底座9、轴线o、转子中心线p、磁体组中心线q、定子中心线k、q与p夹角a、p与k夹角b、磁南极s、磁北极n。
具体实施方式
8.根据本发明的原理的说明性实施例的描述旨在结合附图进行阅读，附图将作为整个书面描述的一部分。在本文所公开的本发明的描述中（包括权利要求书部分），对零件的方向或定向的任何引用或称谓只是为了描述的方便，而并非限制本发明的范围。例如，含有上、下、左、右、内、外、远、近等的相对性术语应理解为是指上述描述附图中的处向。
9.实施例1，由图1及图2，可调频调幅往复旋动电机中各部件的结构，主要包括：机壳1、转轴2、转子5、定子4、转子绕组511和折返器8。整体结构：机壳1为圆筒形结构，机壳1的顶端设壳顶开口11、壳顶开口11内固定上端轴承31，转轴顶端21与上端轴承31内圈固定且伸出机壳1外作为电机机械动力输出端，定子4（两个相正对的弧形片状物）与机壳形状相适应用相互间用z形弹簧6固定在机壳1内侧壁上端部位，转子5固定在转轴2上于上端轴承31下
方并保持适当距离，装配时与定子4位置相对应，转子5的外柱面与定子4内侧面有一定间隙以便于转子5沿转轴2旋转，静态时转子中心线p与定子中心线k形成夹角b（本文中的中心线指的是垂直于轴线o穿越过几何体中心点的线，几何体以中心线对称，以下同），b>0，本实施例为30度，如图4所示。转子5的下面适当距离的转轴2上固定转轴磁体，包括电磁体82与永磁体83（两者间隔一定距离处向相同），转子5与电磁体82的中心线q与p在其垂直轴线的截面上投影形成一个大于零度的夹角a，a>0，本实施例为60度，如图3所示。壳壁永磁体81与转轴永磁体83磁极近端极性相反正对应地设在机壳内壁两侧并用下z形弹簧7固定，静态下壳壁永磁体与转轴磁体的磁体组中心线q在其垂直于轴线o的截面上投影重叠，如图5所示。其中转子绕组511在转子绕线槽51内，电磁体绕组822在电磁体绕线槽821内，它们可以是各自单独绕线，使用的外部电路的控制部分也独立的；也可以是连通绕线，即转子绕组511及电磁体绕组822为一条线，只是两者绕线方向相反，绕组端线由绕组引线口12引出，转轴底端22固定入底座9上的下端轴承32的内圈中，底座9于机壳1下端固定。
10.其工作原理如下：初始状态（静止状态或不通电状态），在转轴2上的永磁体83一端的磁南极s与壳壁永磁体81的一侧的磁北极n相吸引，另一端类同，使得转轴2的顶端21（也可称之为输出端）始终保持相同偏转位置，那么与顶端21连接的负载也会保持在起始位置，不会因为每次使用完后停留在不同点。当转子5中转子绕组511通以单脉冲电流，电磁体绕线槽821中电磁体绕组822通以恒定的直流电，如图3—5所示，单脉冲电流电位幅值较高时，定子4对转子5两极产生吸引力，将会对转轴2产生较大扭矩力，当扭矩力大于电磁体82及永磁体83两者与壳壁永磁体81之间的吸引力之和，转子5开始偏转，由于转子5与定子4之间的吸引力在定子4中心线k处引力最大，p与k之间的夹角b会减小或趋于零，当单脉波形电位为零时，转轴2又回到起始状态，在持续周期性单脉冲电流的冲击下，转子5带动转轴2来回旋动，b的值与单脉冲电流电位幅值大小成正比，与电磁体绕组822通以的直流电位大小成反比，因此调节这两个值可以调节b值的大小，进而达到转轴2的输出往复旋动的幅度，调节单脉波形的周期的大小使转轴2的输出往复旋动的频率。当为共线绕组时，转子绕组511及电磁体绕组822中通以双脉冲电流，由于两者的绕线方向相反，其中同一绕线方向的线圈中电流大小相同相位相反，产生转子5与定子4以及电磁体82与壳壁永磁体81的其中一组相互吸引，另一组相互排斥，当波形反相时，情形相反，因此使得转轴2来回旋动，只要调节双脉冲波的周期及其电位值可以得到转轴2的输出往复旋动的不同幅度及频率。如果转子绕组511及电磁体绕组822中通以单脉冲电流也可产生类似效果。
11.实施例2，如图2所示，折返器8中去掉电磁体8，保留永磁体83及壳壁永磁体81，且壳壁永磁体81可以两片合一固定在底座9上或折返器8整体与定子4及转子5置换位置，将其固定在机壳1内的顶部邻近壳顶开口11处，工作原理与上述类似。
12.实施例3，如图2所示，折返器8中只保留电磁体8与壳壁永磁体81，去掉永磁体83，工作原理也与上述类似。
13.以上仅为本发明几款实施例，并不以此限制本发明，但凡以本发明的精髓、原理、思路所作的形状、部件位置关系的变换及改进等，均包括在此发明范围内。