一种电机及应用该电机的纹身笔的制作方法

一种电机及应用该电机的纹身笔
1.本技术要求2021年9月30日提交的申请号分别为cn202111156942.5和cn202111156911.x的两件中国专利申请的优先权，该两件申请的全部内容在此引作参考。
技术领域
2.本发明属于消费电子技术领域，具体地涉及一种电机以及运用该电机的纹身笔。


背景技术：

3.传统的电动机都是旋转电机，即包括一个定子和一个转子。转子在磁场的作用下旋转，从而带动轴旋转，并通过轴将动能输出。
4.电动纹身笔等电子产品通常是用旋转电机作为动力，带动针头上下运动来完成纹身作业的。其中为了把电机轴的旋转运动转换为针头的直线往复运动，需要通过复杂的齿轮传动机构，例如专利申请cn202111156942.5中就描述了一种这样的齿轮传动机构。
5.图1示出一种安装了旋转电机的纹身笔的分解结构，该纹身笔包含壳体a1和壳体a3，以及分别容纳在壳体a1和壳体a3中的电池盒a7、电池a2、控制电路板a8、动力舱a6，和针头组件a4，以及照明组件a5。
6.图2示出动力舱a6中的具体结构，其中电机通过旋转轴输出动能，通过垂直齿轮组以及偏心曲轴，将电机轴的旋转运动转换为曲轴的往复运动，由曲轴带动针头组件a4运动，完成纹身操作。
7.这样的齿轮传动机构结构复杂，造价高，且容易出现故障，而且在传动过程中会大量损耗能量，从而降低整个产品的能效。
8.因此，需要一种技术，避免上述复杂的传动机构，从而简化产品结构，降低造价，降低故障率，同时提高产品的能效。


技术实现要素：

9.为了解决上述问题，根据本发明的一方面，提供了一种电机，包括：
10.线圈组件，配置为通过电流时产生轴线方向的磁场；
11.串动轴，轴向穿设于所述线圈组件，且所述串动轴的至少一端延伸超出所述线圈组件的外部；以及
12.永磁体，设置于所述串动轴延伸超出所述线圈组件的外部的一端；其中，
13.当所述线圈组件通以极性交替变换的电流时，其在轴线方向所产生的磁场极性也交替变换，从而对所述永磁体产生交替的吸引力和排斥力。
14.在一个实施例中，上述电机的所述线圈组件包括线圈支架和线圈，所述线圈支架包括中心轴和位于中心轴两端的凸缘，所述线圈绕制在所述中心轴上，并被限制在所述凸缘之间，其中
15.所述中心轴为中空形，中空部分形成通孔，用于容纳所述串动轴。
16.在一个实施例中，上述电机的所述线圈支架为铝合金材料，且其中所述串动轴为
不锈钢材料。
17.根据本发明的另一方面，提供了一种纹身笔，包括：
18.针头组件，用于对皮肤进行针刺操作；
19.电机，用于驱动所述针头组件运动；其中，
20.所述电机为以上所述的电机中的任一种。
21.在一个实施例中，上述纹身笔中的所述针头组件还包括笔尖部件和笔芯部件，其中所述笔芯部件用于将所述笔尖部件耦合到所述电机的轴。
22.在一个实施例中，上述纹身笔中的所述笔芯部件可以控制所述笔尖运动的幅度。
23.在一个实施例中，上述纹身笔还包括照明灯，该照明灯设置在所述笔尖部位，使得当所述笔尖进行纹身操作时，所述照明灯照亮所操作的皮肤。
24.在一个实施例中，上述纹身笔还包括壳体，所述针头组件和所述电机容纳在所述壳体内。
25.通过本发明的电机和纹身笔，避免了传统的纹身笔类电子产品中复杂的传动机构，不仅可以简化产品的结构，简化生产制造工艺，还可以减少故障，延长产品的使用寿命，并且能够提高产品的能效。
附图说明
26.下面结合附图说明本发明的实施例。其中：
27.图1示出一种传统的采用旋转电机做动力的纹身笔的分解结构；
28.图2示出传统纹身笔中的传动结构；
29.图3示出根据本发明一方面的一种电机的示意图；
30.图4示出图3所示电机的截面图；
31.图5示出图3所示电机中线圈支架的结构图；
32.图6示出根据本发明另一方面的纹身笔的拆解结构示意图。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例，对本发明的原理进行描述。需要说明的是，此处描述的具体实施例仅仅为了阐述和解释本发明的原理，从任何角度都不能被看作是对本发明保护的限制，本发明的保护范围由权利要求来具体限定，而不限于此处所描述的任何具体特征。
34.图3示出根据本发明一方面的一种电机的示意图。从图3中可以看出，本发明的电机包括串动轴1和固定连接在串动轴1上的永磁体2以及外壳4和线圈支架3。线圈支架3用于在其上缠绕励磁线圈，以提供电机运行所需要的磁场。
35.图4示出图3所示的本发明电机沿圆筒形外壳直径所作的截面图。
36.其中示出了外壳4、线圈5、线圈支架3以及串动轴1以及永磁体2互相之间的结构关系。
37.由线圈5和线圈支架3组成的线圈组件设置在电机外壳4中，串动轴1穿设于所述线圈组件，且其一端延伸到所述线圈组件的外部。在串动轴1延伸到所述线圈组件外部的这一端，固定设置有永磁体2，使得当永磁体2收到磁场的作用运动时，带动串动轴1一起运动。
38.图5示出上述本发明电机的线圈支架4的结构的一种实施例的示意图。其中，线圈
支架4包括圆柱形线圈轴32，和位于线圈轴32两端的凸缘31。线圈轴32为中空结构，带有通孔33，以容纳串动轴1从中穿过。
39.其中线圈5在线圈支架4上的绕制方式可以是围绕线圈轴32沿同一个方向绕制，例如顺时针或逆时针，使得当线圈中通入电流时，根据右手螺旋定则，在线圈的中心部位，即线圈支架的通孔33内将产生轴向的磁场。磁场的极性将随着线圈中电流的方向改变而改变。例如，如果通入正向电流时磁通方向是向着永磁体，那么通入反向电流时磁通方向将背离永磁体。不同方向的磁场将对永磁体产生吸引力或排斥力。因此，通过给线圈交替通入相反方向的电流，将产生方向随之交替变化的磁场，从而驱动永磁体带着串动轴做往复运动。
40.由于在电机运行过程中，通孔33作为线圈磁路的一部分，其磁阻的大小将会影响电机的输出效率。其中，电机的串动轴1位于通孔中，因而也构成磁路的一部分，并且是主要的部分。
41.为了降低通孔33部分磁路的磁阻，一方面，要尽力缩小串动轴1与通孔33之间的间隙，通过精密加工，可以达到这一目的。在本发明的一个实施例中，电机串动轴1的直径为3毫米，通孔33的直径为3.76毫米，运行效果很好。另一方面，电机串动轴1尽量选用导磁性好的铁磁材料。同时，当考虑电机用于纹身笔等特殊环境时，还要考虑潮湿的环境容易引起材料锈蚀等反应，从而引发串动轴被卡死或者电机寿命缩短等因素。在本发明的一个实施例中，所述串动轴采用不锈钢材料。
42.采用不锈钢材料不仅可以防止锈蚀等不良反应，还可以提高电机轴的顺滑性，减小摩擦力，从而提高电机运行效率。
43.线圈支架4也是磁路的一部分。同样，在选择线圈支架4的材料时，也需要尽量考虑降低磁路磁阻、降低涡流损耗等因素，因此，尽量采用导磁性好的铁磁材料，并且尽量阻断涡流回路，例如采用矽钢片或硅钢片叠置而成。同时，当考虑电机用于纹身笔等特殊环境时，还要考虑电机安装空间极其有限，体积限制比较严格的特殊情况。在本发明的一个实施例中，选用了延展性比较好的铝合金作为线圈支架4的材料。由于铝合金的延展性好，在体积比较小、凸缘和线圈轴的厚度比较小的情况下也容易拉伸成型。并且由于铝合金的刚度适中，足以为线圈提供支撑。同时，与铁磁材料相比，铝合金的电阻较大，可以有效抑制涡流效应。因此，采用铝合金作为线圈支架4的材料，取得了良好的效果。
44.图6示出根据本发明另一方面的一电动纹身笔的拆解结构图。如图6所示，本发明的电动纹身笔包括外壳和外壳内部的功能部件。在一个实施例中，外壳分为彼此配合的三部分，即前部b1,中部b2，和后部b3。当纹身笔装配好时，前部b1对应笔尖部分，后部b3对应笔尾部分，中部b2位于前部和后部之间。
45.在一个实施例中，内部功能部件包括驱动电机b6、笔尖b4、笔芯b5，以及连接件b8。笔尖b4用于在用户的皮肤上进行针刺操作，驱动电机b6用于给笔芯提供操作动力。在笔尖b4与驱动电机b6之间，通过连接件b8连接有笔芯b5。笔芯b5一方面将驱动电机b6的动力传递到笔尖b4，另一方面，也可以调节挡位，从而调节笔尖上下运动的幅度，从而控制笔尖刺入皮肤的深度，从而实现深浅不同的纹身操作。
46.在笔芯上还可以设置其它部件，例如电源开关，用于控制笔尖电机的启停等操作。
47.在一个实施例中，在笔尖部分还设置有用于照明纹身部位的照明灯，如图1中的a5所示。在这种情况下，在笔芯上还可以设置照明开关，用于开启或关闭照明灯。
48.b7表示电源接口，用于给纹身笔接入电源。在一个实施例中，纹身笔所用电源为12伏50赫兹的交流电。当然，在其它实施例中，纹身笔也可采用直流电，例如5伏或12伏直流电。在这种情况下，纹身笔还可包含用于将直流电变成极性交替变换的电流的装置，使得电机的线圈5通以方向交替变换的电流，从而产生极性交替变换的磁场，产生轴向往复运动。
49.此外，在有的实施例中，纹身笔也可以直接用电池供电。在这种情况下，还需要容纳电池的电池仓，以及用于将直流电变成极性交替变换的电流的装置，使得电机的线圈5通以方向交替变换的电流，从而产生极性交替变换的磁场，产生轴向往复运动。
50.在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
51.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。