专利名称：往复式马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种往复式马达，并且具体地说，涉及一种其中缠绕多个线圈的往复式马达。
背景技术：
往复式马达具有平面形式的磁通量，并且设置在一对定子之间的磁桨(magnet paddle)根据磁通量的变化线性移动。
如图1所示，现有的往复式马达包括外部定子10，其通过在其中缠绕线圈30的线轴40外部径向堆叠多个层叠片12而具有圆柱型形状；内部定子20，其被设置在外部定子10的内圆周中，和外部定子10的内圆周表面具有确定的空气间隙(T)，并且通过径向堆叠多个层叠片22而具有圆柱型形状；以及圆柱型磁桨(magnet paddle)60，其被设置在外部定子10和内部定子20之间，并且具有被安装在它的圆周方向的多个磁体50。
如图2所示，线轴40包括在其中设置有缠绕线圈30并具有从它的内圆周向外圆周扩大的大致梯形的横截面；端子46，其被安装在主体45的一侧，用于连接线圈30到外部电源；以及盖子47，其用于密封主体45的内部空间。
线圈30由单一的线制成，并且被缠绕以形成偶数层，使得它的引入线35和引出线36在相同方向向着线轴40的端子46延伸。
对于以这种方式构造的往复式马达，当将外部电能通过端子46加到线圈30时，在线圈30周围形成磁通量。该通量通过沿着外部定子10的一侧路径流到内部定子20，并且再次流到外部定子10的另一侧路径而形成各种闭合环形。并且根据通量的方向推或拉磁桨60的磁体50，并且因此线性和往复移动。
为增强上述现有往复式马达的性能，增加在线圈30中导体的直径，或增加线圈30的匝数。但是，在线圈30的直径增加的情况中，线圈30的硬度增加，并且这使得难以缠绕线圈30，并且增加了因为趋肤效应的损耗。而且，和线圈30增加的硬度一样多地增加在缠绕操作其间需要的张力。因为这种张力作为大的负载作用在线轴40上，线轴40可能被损坏。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种往复式马达，其能够通过在线轴上缠绕多个线圈而有效增加负载量。
本发明的另一目的是提供一种往复式马达，其能够通过提供用于选择性的串联或并联连接多个线圈的工作控制装置来根据马达的所需负载量控制操作。
为实现这些和其他优点并且根据本发明的目的，如在这里具体的和广泛的所述的，提供了一种往复式马达，其包括第一定子，其具有线轴和层叠在线轴外侧的层叠片；第二定子，其在距离第一定子一空气间隙上被设置，并具有层叠片；以及磁桨，其被设置在第一定子和第二定子之间，并具有安装在它的圆周的磁体，其中将多个线圈缠绕在线轴内侧。
另外，该往复式马达包括用于选择性的串联或并联多个线圈的工作控制装置。
通过下面结合附图的本发明的详细说明可以更加清楚地了解本发明的前述和其他目的、特征、方面和优点。
附图是为了能进一步了解本发明而包含的，并且被纳入本说明书中构成本说明书的一部分，这些附图示出了本发明的实施例，并用于与本说明书一起对本发明的原理进行说明。
在附图中图1是示出了现有往复式马达的示意性截面图；图2是示出了图1的往复式马达的线轴和线圈的截面图；图3是示出了根据本发明的第一实施例的往复式马达的示意性截面图；图4是示出了图3的往复式马达的线轴和线圈的截面图；图5是示出了图3的往复式马达的线轴和线圈的另一实例的截面图；图6和7是示出了用于控制图3的往复式马达的工作控制装置及其工作过程的电路图；图8和9是示出了根据本发明第二实施例的往复式马达的工作控制装置及其工作过程的电路图；图10是示出了根据第三实施例的往复式马达的工作控制装置的电路图；图11是示出了根据本发明第四实施例的线轴和线圈的截面图；图12是示出了图11的往复式马达的线轴和线圈的另一实例的截面图。
具体实施例方式
下面将详细描述本发明的优选实施例，在附图中示出了其实例。
第一实施例如图3到7所示，根据本发明第一实施例的往复式马达包括外部定子110，其具有通过将多个层叠片112径向堆叠在其中缠绕多个线圈130的线轴140外侧形成的圆柱形形状；内部定子120，其被设置在外部定子110的内圆周中，并且和外部定子110的内圆周表面具有确定的空气间隔(T)，且其具有通过径向堆叠多个层叠片122形成的圆柱形形状；磁桨160，其被设置在外部定子110和内部定子120之间，并且具有被安装在它的圆周方向的多个磁体150；以及工作控制装置100，其用于通过选择性的串联或并联连接多个线圈130来控制往复式马达的工作。
一对定子盖133分别通过比如螺钉(B)等的连接装置连接到外部定子110和内部定子120的两侧，由此固定外部定子110和内部定子120。
如图4所示，线轴140包括主体145，其具有从它的内圆周向着外圆周变宽的大致梯形的截面形状；端子146，其被安装在主体145的一侧，用于连接线圈130和外部电源；以及盖147，其用于密封主体145的内部空间。
将用于防止线圈130滑动的至少一个阶梯148形成在主体145的内表面，并且主体145和盖147由绝缘材料制成。
线圈130的数量可以是两个或更多，并且在本实施例中，将解释被形成为缠绕的两条线的线圈130。即，线圈130包括主要缠绕在线轴140的主体145的第一线圈131和其次缠绕在第一线圈131的外圆周的第二线圈132。这里，将绝缘部件170设置在第一线圈131和第二线圈132之间。
第一线圈131和第二线圈132具有相同的直径，并且缠绕相同匝数，使得防止产生循环电流，由此有效地改进马达效率。
第一线圈131的引入线135和引出线136及第二线圈的引入线137和引出线138在相同方向上向着线轴140的端子146延伸。因此，缠绕第一线圈131和第二线圈132以形成偶数层。
如图5所示，第一线圈131和第二线圈132可以被循序设置在线圈140的右和左侧方向，就是说，在磁桨160线性移动的方向。在这个情况中，因为可以将第一线圈131和第二线圈132形成为相同形状，使得第一线圈131和第二线圈132的阻抗和反电动势相等。
在将第一线圈131和第二线圈132设置在线轴140的右和左侧方向上的情况下，第一线圈131的引入线135和引出线136以及第二线圈132的引入线137和引出线138从线轴140的两侧延伸。并且将分别用于连接第一线圈131和第二线圈132到外部电源的一对端子146a和146b分别安装在线轴140的两侧。
另外，可以将被设置在第一线圈131和第二线圈132之间的绝缘部件形成为具有线轴140的主体145的单一主体。
如图6和7所示，工作控制装置100包括具有相同电容值的第一电容(C1)和第二电容(C2)；开关装置，其包括用于串联或并联连接第一线圈131和第二线圈132的第一继电器(Ry1)和第二继电器(Ry2)；并联连接第一电容(C1)和第二电容(C2)的第三继电器(Ry3)；以及控制单元101，其用于根据往复式马达的负载控制第一继电器(Ry1)、第二继电器(Ry2)和第三继电器(Ry3)的工作。
第一继电器(Ry1)连接或断开触点A以及触点B具有或来自触点B的电源，其中触点A连接第一线圈131的前端，而触点B连接第二线圈132的后端。另外，第二继电器(Ry2)连接触点E和触点C，其中触点E连接电源，触点C连接第一线圈131的后端和第二线圈132的前端，或者第二继电器(Ry2)连接触点E和与第二线圈132的后端连接的触点D。
第三继电器(Ry3)被安装在两个电容(C1)和(C2)的一个上，并且连接或切断电源。因此，通过第三继电器(Ry3)的工作，将两个电容(C1)和(C2)中的一个连接到电路，或将两个电容(C1)和(C2)并联连接到电路。
同时，控制单元101设置有存储马达负载的预先设置的参考值的存储器(没有示出)。控制单元101比较往复式马达所需的负载量和预先设置的基准负载，并且根据比较结果控制第一(Ry1)、第二(Ry2)和第三继电器(Ry3)。
即，如图6所示，如果往复式马达的所需负载量大约预先设置的基准负载，控制单元识别马达在过载状态，连接第一继电器(Ry1)的触点A和触点B，并且连接第二继电器(Ry2)的触点E和触点C，由此并联连接第一线圈131和第二线圈132。另外，控制单元101打开第三继电器(Ry3)，由此并联连接第一电容(C1)和第二电容(C2)。
因此，减少反电动势的常数，并且增加输入电流和冲程，使得增加往复式马达的输出。
并且，如图7所示，如果往复式马达的所需负载量小于预先设置的基准负载，则控制单元101识别马达在低负载状态，断开第一继电器(Ry1)的触点A和触点B，并且连接第二继电器(Ry2)的触点E和触点C，由此串联连接第一线圈131和第二线圈132。另外，通过关闭第三继电器(Ry3)，仅将第一电容(C1)和第二电容(C2)之一连接到电路。
因此，增加反电动势的常数，并且减少输入电流和冲程，使得往复式马达的输出被减少。
如上所述的根据本发明第一实施例的往复式马达的优点在于可以通过在外部定子110的线轴140缠绕多个线圈130和允许并联连接多个线圈130来有效增加往复式马达的负载量。
另外，通过允许选择性的并联或串联连接多个线圈130，可以根据往复式马达的负载有效地控制该工作。
第二实施例将参考图8和9描述根据本发明第二实施例的往复式马达。将相同的参考数字给予和上述的实施例相同的部分，并且在这里省略它们的描述。
如图8和9所示，在根据本发明的第二实施例的往复式马达中，工作控制装置200用于选择性的串联或并联连接第一线圈131和第二线圈132，以控制往复式马达的工作，该装置包括分别连接到第一线圈131和第二线圈132的前端，且具有相等电容值的第一电容(C1)和第二电容(C2)；开关装置，其包括用于串联或并联连接第一线圈131和第一电容器(C1)以及第二线圈132和第二电容器(C2)的第一继电器(Ry1)和第二继电器(Ry2)；以及控制单元201，其用于根据往复式马达的负载控制第一继电器(Ry1)和第二继电器(Ry2)的开关工作。
第一继电器(Ry1)连接触点F和触点G，其中触点F连接第一线圈131的后端，并且触点G连接其中安装第二电容(C2)的第二线圈132的前端，或者该第一继电器(Ry1)连接触点G和与电源连接的触点H。另外，第二继电器(Ry2)连接或断开触点I和触点J，其中触点I和第一线圈131的后端连接，并且触点J和电源连接。
通过这种结构，如图8所示，当往复式马达的所需负载量大于预先设置的基准负载时，控制单元201识别马达处在过载状态，连接第一继电器(Ry1)的触点G和触点H，并且连接第二继电器(Ry2)的触点I和触点J，由此并联连接第一线圈131和第二线圈132，其中第一线圈和第一电容(C1)连接，并且第二线圈132和第二电容(C2)连接。因此，第一电容(C1)和第二电容(C2)彼此连接。
因此，减少反电动势的常数，并且增加输入电流和冲程，使得往复式马达的输出增加。在这时，第一131和第二线圈132和被安装在每一前端的电容(C1)和(C2)执行LC谐振工作。
并且，如图9所示，如果往复式马达的所需负载量小于基准负载，则控制单元201识别马达处在低负载状态，连接第一继电器(Ry1)的触点G和触点F，并且断开第二继电器(Ry2)的触点I和触点J，由此串联连接第一线圈131和第二线圈132。因此，将第一电容(C1)和第二电容(C2)分别连接到第一线圈131和第二线圈132的后端。
据此，增加反电动势的常数(constant)，并且减少输入电流和冲程，使得往复式马达的输出减少。
在根据本发明第二实施例的往复式马达中，因为第一电容(C1)和第二电容(C2)工作为具有第一和第二线圈131和132的组，不需要单独提供继电器给电容(C1)和(C2)，由此减少成本。
而且，第一线圈131产生谐振现象到第一电容(C1)，并且第二线圈132产生谐振现象到第二电容(C2)。因此，可以显著地减少流过第一和第二线圈131和132的电流的相位差值，使得电流的量减少，由此减少电损耗并改进马达的效率。
第三实施例将参考图10描述根据本发明第三实施例的往复式马达。将相同的参考数字给予和上述的实施例相同的部分，并且在这里省略它们的描述。
如图10所示，在根据本发明第三实施例的往复式马达中，工作控制装置300选择性的串联或并联连接第一线圈131和第二线圈132，以控制往复式马达的工作，该装置包括三端双向可控硅开关元件(Tr)，其和电源连接，用于稳定保持电压；开关装置，其包括第一继电器(Ry1)和第二继电器(Ry2)，用于串联或并联连接第一线圈131和第二线圈132；以及控制单元301，其用于根据往复式马达的负载控制第一继电器(Ry1)和第二继电器(Ry2)的开关工作。
第一继电器(Ry1)和第二继电器(Ry2)的结构和工作与如上所述的第一和第二实施例实质上相同。
通过这种结构，如果马达的负载小于基准负载，控制单元301操作第一继电器(Ry1)和第二继电器(Ry2)，并且串联连接第一线圈131和第二线圈132。而且，如果马达的负载大于基准负载，则控制单元301操作第一继电器(Ry1)和第二继电器(Ry2)，由此并联连接第一线圈131和第二线圈132根据本发明第三实施例的往复式马达的工作控制装置300可以通过移去电容和提供三端双向可控硅开关元件按所需的减少整个成本。而且，串联或并联连接具有相同缠绕比率的多个线圈以进行工作，使得可以稳定驱动整个系统。
第四实施例将参考图11和12描述根据本发明第四实施例的往复式马达。将相同的参考数字给予和上述的实施例相同的部分，并且在这里省略它们的描述。
如图11所示，根据本发明第四实施例的往复式马达的外部定子110内侧设置的线轴240包括第一线轴部件241，其上缠绕第一线圈131；第二线轴部件242，其上缠绕第二线圈132；端子246，其被安装在线轴240的一侧，用于连接第一线圈131和第二线圈132到外部电源；以及盖247，用于将线轴240密封在第一线轴241和第二线轴242彼此连接的状态。
从外部定子110的内圆周向着外部定子110的外圆周循序设置第一和第二线轴部件241和242。这里，安装第二线轴部件242以覆盖其上缠绕第一线圈131的第一线轴部件241的开口，并且安装盖247以覆盖其上缠绕第二线圈132的第二线轴部件242的开口。
端子246连接第一线圈131的引入线135和引出线136以及第二线圈132的引入线137和引出线138。
同时，如图12所示，第一线轴部件241和第二线轴部件242可以被循序设置在磁桨160线性移动的方向。在这个情况下，第一线圈131和第二线圈132可以具有相同形状，并且因此可以使得第一线圈131和第二线圈132的电阻和反电动势相同。
同时，在第一线轴部件241和第二线轴部件242被循序设置在磁桨160移动的方向的情况下，第一线圈131的引入线135和引出线136以及第二线圈132的引入线137和引出线138从线轴240的两侧延伸。并且将分别连接第一线圈131和第二线圈132到外部电源的一对端子246a和246b分别安装在线轴240的两侧。
另外，优选地，将用于防止第一线圈131和第二线圈132的滑动的至少一个阶梯248安装在第一和第二线轴部件241、242的每个内表面。
优选地，第一和第二线轴部件241和242以及盖247由绝缘材料制成。
在根据如上所述的本发明的第四实施例的往复式马达中，提供多个线轴部件，并且对应于线轴的数目在其上缠绕线圈，因此，分散了在缠绕线圈期间产生的张力，从而防止了因为张力造成的线轴损坏，从而提高了可靠性。
根据本发明的往复式马达可以通过在外部定子的线轴上缠绕多个线圈，并允许并联连接多个线圈来有效增加往复式马达的负载量。
另外，通过允许选择性地串联或并联连接多个线圈，可以根据往复式马达的负载有效地控制其工作。
可以单独采用在本发明的每个实施例中描述的精神和本质特性，或者可以和其它实施例采用的组合。
因为在不脱离本发明的精神和本质特征的情况下，其可以具体表现为多种形式，应该理解除非特别说明，上述的实施例不由任意前述描述的细节所限制，而是应该在附加的权利要求中定义的精神和范围内被广泛的理解，并且因此，所有在权利要求范围，或范围的等效物内的修改和变更都意在被附加的权利要求所包括。
权利要求
1.一种往复式马达，其包括第一定子，其具有线轴和层叠在线轴外侧的层叠片；第二定子，其在距离第一定子一空气间隙上被设置，并具有层叠片；以及磁桨，其被设置在第一定子和第二定子之间，并具有安装在它的圆周的磁体，其中将多个线圈缠绕在线轴内侧。
2.如权利要求1所述的马达，其中，该多个线圈被以相同匝数缠绕。
3.如权利要求1所述的马达，其中，该多个线圈具有相同直径。
4.如权利要求1所述的马达，其中，该绝缘部件被设置在线圈之间。
5.如权利要求4所述的马达，其中，该绝缘部件和线轴一起形成为单一主体。
6.如权利要求1所述的马达，其中，该多个线圈被从线轴的内圆周向着线轴的外圆周循序地设置。
7.如权利要求1所述的马达，其中，该多个线圈被循序地设置在磁桨移动的方向上。
8.如权利要求1所述的马达，其中，该线轴包括其分别缠绕多个线圈的多个线轴部件。
9.如权利要求8所述的马达，其中，该多个线轴部件被从第一定子的内圆周向着第一定子的外圆周循序地设置。
10.如权利要求8所述的马达，其中，该多个线轴部件被循序设置在磁桨移动的方向上。
11.如权利要求1所述的马达，进一步包括工作控制装置，其用于选择性的串联或并联多个线圈，以控制往复式马达的工作。
12.如权利要求11所述的马达，其中，该工作控制装置包括开关装置，用于串联或并联连接多个线圈；以及控制单元，用于输出用于根据马达的负载量控制开关装置的信号。
13.如权利要求12所述的马达，其中，该控制单元比较马达的负载和预先设置的基准负载，当马达负载小于基准负载时串联连接多个线圈，并且当马达负载大于基准负载时并联连接多个线圈。
14.如权利要求12所述的马达，其中，该控制单元提供有其存储马达的负载的预先设置的参考值的存储器。
15.如权利要求12所述的马达，其中，该多个线圈包括第一线圈和第二线圈，并且该开关装置包括第一继电器，其用于连接或断开与第一线圈的前端连接的触点和或来自与第二线圈的后端连接的触点；以及第二继电器，其用于连接与电源连接的触点和其中第一线圈的后端碰到第二线圈的前端的触点，或连接与电源连接的触点和第二线圈的后端。
16.如权利要求15所述的马达，其中，该工作控制装置包括具有相同电容值的第一和第二电容。
17.如权利要求16所述的马达，其中，该第一和第二电容被并联安装到电源上。
18.如权利要求17所述的马达，其中，该用于连接或切断电源的第三继电器被安装在第一和第二电容中的一个上。
19.如权利要求18所述的马达，其中，该控制单元比较马达的负载和预先设置的基准负载，当马达负载小于基准负载时仅连接第一和第二电容中的一个，并且当马达负载大于基准负载时并联连接第一电容和第二电容。
20.如权利要求16所述的马达，其中，该第一和第二电容被分别直接连接到第一和第二线圈。
21.如权利要求20所述的马达，其中，该控制单元比较马达的负载和预先设置的基准负载，当马达负载小于基准负载时串联连接第一线圈和第一电容以及第二线圈和第二电容，并且当马达负载大于基准负载时并联连接第一线圈和第一电容以及第二线圈和第二电容。
22.如权利要求20所述的马达，其中，该第一和第二电容被分别安装在第一线圈和第二线圈的前端，并且该控制单元比较马达的负载和预先设置的基准负载，当马达负载小于基准负载时连接第一电容和第二电容，并且当马达负载大于基准负载时连接第一电容和第二电容到第一线圈和第二线圈的后端。
23.如权利要求15所述的马达，其中，该工作控制装置包括三端双向可控硅开关元件。
全文摘要
一种往复式马达，包括第一定子，其具有线轴和层叠在线轴外侧的层叠片；第二定子，其在距离第一定子一空气间隙上被设置，并具有层叠片；以及磁桨，其被设置在第一定子和第二定子之间，并具有安装在它的圆周的磁体，其中将多个线圈缠绕在线轴内侧。因此，可以选择性地串联或并联连接多个线圈，由此根据往复式马达的负载有效控制该马达的工作。
文档编号H02K33/00GK1625025SQ200410097909
公开日2005年6月8日 申请日期2004年12月6日 优先权日2003年12月4日
发明者郑相爕, 李爀 申请人:Lg电子株式会社