專利名稱：?jiǎn)嗡上?/2極磁阻振動(dòng)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種不對(duì)稱磁場(chǎng)下的磁阻電機(jī)的構(gòu)造，尤其是扁平微型振動(dòng)電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前扁平微型振動(dòng)電機(jī)的結(jié)構(gòu)有兩種，一種帶換向器，一種是不帶換向器，依靠外置換向電路對(duì)線圈換向。但這兩種扁平振動(dòng)電機(jī)都存在一個(gè)問(wèn)題，即作為轉(zhuǎn)子的三個(gè)線圈因線圈尺寸和排列空間等原因，形成質(zhì)量較小，偏心度也不夠的現(xiàn)象，因此電機(jī)的振動(dòng)力度不能令人滿意。
微型振動(dòng)電機(jī)應(yīng)用在移動(dòng)電話或其他個(gè)人隨身電子信息產(chǎn)品上，并且一般使用電池作為電源，因此要求微型電機(jī)一方面耗電省，尺寸小，重量輕，另一方面又要求必須達(dá)到應(yīng)用目的具有足夠的振動(dòng)力度。目前以線圈作為轉(zhuǎn)子的扁平振動(dòng)電機(jī)在振動(dòng)力度上已經(jīng)基本上達(dá)到了極限，復(fù)雜的制作工藝也使得電機(jī)成本難以降低。
普通磁阻電機(jī)都是繞組固定，永磁體旋轉(zhuǎn)，并在換向電路支持下工作的無(wú)刷形式。換向電路采用轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，來(lái)判斷針對(duì)關(guān)鍵線圈電流的通斷時(shí)刻，并根據(jù)該線圈與其他線圈的相位關(guān)系進(jìn)行相位運(yùn)算，同時(shí)推算出所有線圈的電流通斷時(shí)刻。磁阻電機(jī)雖然具有效率高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，啟轉(zhuǎn)電流小等突出的優(yōu)越性，但磁阻電機(jī)似乎必然要與換向電路結(jié)合在一起才可以使用，這對(duì)調(diào)速應(yīng)用是很自然的，但對(duì)一些負(fù)載固定和對(duì)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定要求不高的應(yīng)用，復(fù)雜而成本較高的換向電路卻是顯得多余。這就對(duì)推廣機(jī)電效率較高的磁阻電機(jī)帶來(lái)成本顧慮。
兩極直流電機(jī)，即本發(fā)明所說(shuō)的2/2極直流電機(jī)，是一種轉(zhuǎn)子和定子都是僅有兩個(gè)磁極的電機(jī)。通常由于這種電機(jī)的電刷式換向器在特定位置處轉(zhuǎn)子沒(méi)有啟轉(zhuǎn)力矩，啟轉(zhuǎn)力矩方向不確定，以及換向瞬間有電源短路現(xiàn)象而缺乏實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但這種電機(jī)具有電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，力矩大和轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)。只要解決其固有的問(wèn)題，并結(jié)合磁阻電機(jī)的特點(diǎn)，就可以在電機(jī)應(yīng)用方面開(kāi)創(chuàng)一個(gè)新的領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種構(gòu)造具有單刷換向器和偏心永磁轉(zhuǎn)子的扁平直流微型振動(dòng)電機(jī)和非振動(dòng)電機(jī)的方法，以及適配這種電機(jī)的單刷換向器，并以不對(duì)稱磁場(chǎng)下2/2極磁阻電機(jī)的有刷驅(qū)動(dòng)方案為例，由此提出一般磁阻電機(jī)的有刷驅(qū)動(dòng)方案。
本發(fā)明的技術(shù)方案為對(duì)于2/2極磁阻電機(jī)來(lái)說(shuō)，采用相對(duì)于轉(zhuǎn)軸偏心的轉(zhuǎn)子或定子磁場(chǎng)，以獲取電機(jī)在任何相位的啟轉(zhuǎn)力矩，如果是振動(dòng)電機(jī)，轉(zhuǎn)子的質(zhì)心也同時(shí)偏轉(zhuǎn)；單刷換向器為定子繞組線圈根據(jù)轉(zhuǎn)子位置提供電流通斷操作；振動(dòng)電機(jī)優(yōu)選軸向氣隙，動(dòng)力電機(jī)可任選軸向和徑向氣隙。
本發(fā)明的有益效果是，作為兩極電機(jī)的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，合理地利用了兩極電機(jī)的特點(diǎn)，以轉(zhuǎn)子磁極偏心求得啟動(dòng)力矩并兼得振子效果，啟轉(zhuǎn)無(wú)死點(diǎn)，起動(dòng)電流小，換向過(guò)程無(wú)短路現(xiàn)象；每個(gè)極線圈只有在一周的三分之二的相位內(nèi)正常通電，轉(zhuǎn)動(dòng)效率較高。
單刷換向器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，以較小的代價(jià)解決了有刷釹鐵硼永磁直流電機(jī)永磁體體積和質(zhì)量小，強(qiáng)度高但必須作為定子，線圈質(zhì)量大體積大，強(qiáng)度較低且技術(shù)處理余度小，但必須作為轉(zhuǎn)子，由此造成永磁直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的問(wèn)題；如果使單刷換向器與功率開(kāi)關(guān)電路的控制端連接，直接控制功率開(kāi)關(guān)電路的功率輸出端對(duì)繞組線圈進(jìn)行電流通斷的操作，對(duì)于普通磁阻電機(jī)來(lái)說(shuō)，既可以替代轉(zhuǎn)子位置探測(cè)電路，也可以避免電刷因控制大電流而造成的電火花產(chǎn)生的電磁輻射和對(duì)電刷表面的燒蝕，從而使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的電刷能夠在磁阻電機(jī)上得以應(yīng)用，并且使電刷的壽命大大提高。
如果保持轉(zhuǎn)子關(guān)于轉(zhuǎn)軸磁極偏心但重心平衡，或者使重心關(guān)于轉(zhuǎn)軸平衡的線圈作為轉(zhuǎn)子，偏心的磁極作為定子，可以使兩極電機(jī)具有自啟動(dòng)能力，因而使兩極電機(jī)力矩大、轉(zhuǎn)速高的特點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用中前景更加廣泛。
作為扁平微型永磁振動(dòng)電機(jī)，以永磁體作為轉(zhuǎn)子既可以在轉(zhuǎn)子偏心度上具有較大調(diào)整自由度，又使得處于軸向的磁氣隙，因省去了線圈托板而更小且穩(wěn)定；
下面結(jié)合附圖和一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是所述本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的微型振動(dòng)電機(jī)的示意圖；圖2A是所述第一實(shí)施例的電機(jī)電路示意圖；圖2B是所述第一實(shí)施例的電機(jī)電路的另一實(shí)施例方案的示意圖；圖3A～F是所述第一實(shí)施例電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)與換向器換向相位的對(duì)應(yīng)關(guān)系；圖4是所述第一實(shí)施例電機(jī)在換向器作用下兩個(gè)定子線圈的磁極相序圖；圖5是所述第二實(shí)施例的微型振動(dòng)電機(jī)的示意圖；圖6是所述第三實(shí)施例的微型振動(dòng)電機(jī)的示意圖；圖7是一種用于徑向氣隙的偏心永磁轉(zhuǎn)子振動(dòng)電機(jī)的局部示意圖；圖8是一種轉(zhuǎn)子質(zhì)心配平，磁極偏心的轉(zhuǎn)子方案示意圖；圖9是一種定子線圈偏置，轉(zhuǎn)子磁極和質(zhì)心對(duì)稱的電機(jī)的示意圖；圖10是一種定子磁極偏置，轉(zhuǎn)子繞組和質(zhì)心關(guān)于轉(zhuǎn)軸對(duì)稱，并具有軸向氣隙的電機(jī)構(gòu)造底視示意圖；圖中，1.永磁偏心轉(zhuǎn)子，2.定子，3.換向器，4.固定軸，5.軸承，6.電機(jī)外殼，10.永磁體，11.偏心桿，12.轉(zhuǎn)子軸套，13.電刷座，14.徑向氣隙偏心轉(zhuǎn)子，15.非偏心轉(zhuǎn)子，20.粒狀鐵心，21.線圈1，22.線圈2，23.成型鐵心，24.定子副極，30.電刷，31.換向片，32.電刷環(huán)，33.刷環(huán)電刷，34.刷環(huán)電刷座，41轉(zhuǎn)軸，50.軸座墊片，51.上軸座，52.下軸座，60.電機(jī)底板，61.電機(jī)上蓋，210.線圈1的中心抽頭端b，211.線圈1的起始端a，212.線圈1的末尾端c，213.線圈1的N1極線圈，214.線圈1的S1極線圈，220.線圈2的中心抽頭端b，221.線圈2的起始端a，222.線圈2的末尾端c，223.線圈2的N1極線圈，224.線圈2的S2極線圈。
圖1所示是本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的一種直流微型振動(dòng)電機(jī)的構(gòu)造圖。該電機(jī)取定子無(wú)鐵心兩相線圈直列，轉(zhuǎn)子兩極偏心永磁體形式。
永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)處于定子線圈1(21)和2(22)的軸向一側(cè)，并由下軸座(52)托持使轉(zhuǎn)子(1)與定子線圈(2)之間在軸向保持極小的磁氣隙。定子線圈1(21)和2(22)是空心的，兩線圈(21)和(22)軸線與固定軸平行，兩定子線圈的軸心之間的連線與固定軸(4)軸線正交。定子線圈1(21)和定子線圈2(22)粘接固定在電機(jī)底板(60)上。固定軸(4)一端固定在電機(jī)底板(60)的下軸座(52)上，另一端插入電機(jī)上蓋(60)的上軸座(51)上。
永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)可以具有多種形式。圖1中所示是一種永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)的優(yōu)選實(shí)施例。圖中永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)的永磁體磁極(10)相對(duì)于固定軸(4)有一個(gè)磁極偏心距(11)?；畹钠挠来朋w(10)其磁極位于弧型的兩端處，并在軸向方向上充磁。兩磁極對(duì)軸心的夾角為120°。偏心桿一頭連接弧狀永磁體(10)，另一頭連接軸套(12)。軸套(12)套在固定軸(4)上，使永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)相對(duì)于固定軸(4)和定子線圈(2)轉(zhuǎn)動(dòng)。軸座墊片(50)將轉(zhuǎn)子軸套(12)與兩個(gè)軸座(51)和(52)隔離開(kāi)來(lái)，并緩沖來(lái)自轉(zhuǎn)子軸套的軸向振動(dòng)力，降低軸承振動(dòng)并進(jìn)行潤(rùn)滑。
換向器(3)套在固定軸上，并固定在定子線圈1(21)和定子線圈2(22)之間的中心位置處，處于永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)的軸套(12)穿過(guò)下方，套在永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)軸套中的固定軸(4)從其中間的孔中穿過(guò)換向器(3)與下軸座(52)接觸。電刷(30)固定在永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)的偏心桿(11)上，觸點(diǎn)在其自身彈性作用下壓在換向器(3)的換向片上。
作為偏心距的桿狀部分(11)的桿體可用非磁性材料制成。實(shí)際的永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)可采用環(huán)氧樹(shù)脂密封釹鐵硼磁條、電刷(30)或電刷座(13)和銅制軸套(12)的方法制造，以使永磁體(10)、偏心桿(11)、電刷(30)或電刷座(13)和軸套(12)以經(jīng)濟(jì)的成本構(gòu)成一體。
定子線圈1(21)和定子線圈2(22)分別具有線圈起始端a(211)、d(221)，以及中心抽頭端b(210)和e(220)和末尾端c(212)和f(222)。其中，對(duì)于定子線圈(2)來(lái)說(shuō)，如果電流從中心抽頭b(210)和e(220)流入，分別由a(211)和d(221)流出，則定子線圈(2)就對(duì)永磁轉(zhuǎn)子(1)表現(xiàn)出S極，而電流分別從c(212)和f(222)流出，則定子線圈(2)就對(duì)永磁轉(zhuǎn)子(1)表現(xiàn)出N極。
實(shí)際的情況也就是如此。每個(gè)線圈的中心抽頭都被固定地與電源的一個(gè)電極，比如電源正極連接在一起了，如果希望定子線圈1(21)表現(xiàn)為N極，則將電流導(dǎo)入由中心抽頭b(210)和末尾點(diǎn)c(212)組成的N1極線圈(213)，反之，則將電流導(dǎo)入由中心抽頭b(220)和起始點(diǎn)a(211)組成的S1極線圈(214)。
同理對(duì)于定子線圈2(22)也有對(duì)應(yīng)的N2極線圈(223)和S2極線圈(224)。
為避免定子線圈1(21)在N極和S極上的性能表現(xiàn)不一致，N1線圈(213)和S1線圈(214)可以在工藝上采用雙線同時(shí)同向纏繞的方法制作，并將由此構(gòu)成的雙線線圈的一個(gè)起始端和另一個(gè)的末尾端相連，構(gòu)成一個(gè)中心抽頭b(210)，與電源的一個(gè)電極，比如電源的正極連接。
由于每個(gè)雙線繞制的線圈的線頭都已經(jīng)固定連接在換向器(3)上的對(duì)應(yīng)換向片(31)上，而另一端固定連接在電源的正極上，因此可以保證每個(gè)線圈里的電流是按照預(yù)先規(guī)定的方向流動(dòng)的。
如圖2A所示，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電機(jī)電路為所有定子線圈的中心抽頭端b(210)和e(220)均與直流電源正相連，所有起始端a(211)、d(221)和末尾端c(212)和f(222)均按換流相位角與換向器(3)的對(duì)應(yīng)換向片(31)相連；電刷(30)一端與換向器(3)滑動(dòng)接觸，另一端與作為電導(dǎo)體的偏心桿(11)的電刷座(13)相連；永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)的偏心桿(11)經(jīng)過(guò)軸套(12)與固定軸(4)以滑動(dòng)軸承的方式接觸配合，最終與直流電源的負(fù)極構(gòu)成電路連接。
當(dāng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流從電源正極→線圈中心抽頭端b(210)或e(220)→線圈起始端a(211)、d(221)或末尾端c(212)、f(222)→換向片(31)→電刷(30)→電刷座(13)→偏心桿(11)→轉(zhuǎn)子軸套(12)→固定軸(4)→軸座(6)→電源負(fù)極。
由于電刷(30)在固定于轉(zhuǎn)子上的電刷座(13)的帶動(dòng)下，相對(duì)于換向器(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，使N1、S1、N2和S2極線圈分別按相序接通和斷開(kāi)，形成對(duì)轉(zhuǎn)子的定向轉(zhuǎn)矩。
圖2B示例了本發(fā)明的另一種電機(jī)電路實(shí)施例方案。該實(shí)施例是在上述電路回路中，將電刷座(13)與偏心桿(11)絕緣，并與另行安裝的一個(gè)電刷環(huán)(32)進(jìn)行電路連接。刷環(huán)電刷(33)保持與電刷環(huán)(32)處于持續(xù)電接觸，并固定在刷環(huán)電刷座(34)上，將刷環(huán)電刷座(34)與電源負(fù)極連接。本電路所代表的實(shí)施例方案可見(jiàn)圖5描述。
圖2僅例舉了單刷換向器的換向片直接驅(qū)動(dòng)繞組線圈的形式，這在通常情況下會(huì)帶來(lái)?yè)Q向火花。如果換向片與一個(gè)功率開(kāi)關(guān)電路的控制端，比如一個(gè)達(dá)林頓功率三極管的基極連接，線圈連接在該達(dá)林頓管的發(fā)射極，則換向火花將不再存在，而且換向器可以在很小的電壓和電流下工作，工作壽命大大增強(qiáng)。
圖3A～F描述了本發(fā)明所述第一實(shí)施例的電機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)角與換向器(3)的相位對(duì)應(yīng)關(guān)系。圖3A～F中為了明顯和易于說(shuō)明問(wèn)題，將S線圈和N線圈作為內(nèi)外線圈來(lái)處理。其中外線圈在通電狀態(tài)下分別為N1或N2線圈，內(nèi)線圈在通電狀態(tài)下分別為S1或S2線圈。
圖3A表示在轉(zhuǎn)角為0°時(shí)，電刷(30)處于線圈1(21)磁極換向瞬間。此時(shí)線圈2的S2線圈被接通。永磁偏心轉(zhuǎn)子(1)的S極被線圈2(22)的S極磁性所排斥，轉(zhuǎn)子(1)偏轉(zhuǎn)使其S極偏離線圈2中心位置以尋求最小磁阻狀態(tài)而形成對(duì)轉(zhuǎn)子(1)的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。
線圈1(21)的N1極線圈(213)和S1線圈(214)在此瞬間被同時(shí)接通，線圈1(21)的磁性被抵消，而在此前僅S1線圈(214)被接通，之后是N1線圈(213)被接通，分別連續(xù)地對(duì)轉(zhuǎn)子(1)的N極構(gòu)成順時(shí)針驅(qū)動(dòng)力矩。
圖3B表示當(dāng)轉(zhuǎn)子(1)偏轉(zhuǎn)到60°時(shí)，電刷處于換向器(3)上使線圈1(21)的N1線圈(223)接通的位置。此前轉(zhuǎn)子(1)的兩極先是N極被線圈1(21)的N1極線圈(213)所排斥，然后是轉(zhuǎn)子的S極被線圈1(21)的N1極線圈(213)所吸引。轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)到60°的時(shí)刻時(shí)，在前后個(gè)各60°的120°轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，具有相對(duì)穩(wěn)定的順時(shí)針驅(qū)動(dòng)力矩的作用，此時(shí)一個(gè)線圈的正常工作電流同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子(1)兩個(gè)磁極都具有較強(qiáng)的作用力，直到轉(zhuǎn)子的S極到達(dá)線圈1(21)的中心位置。
由于本實(shí)施例是針對(duì)2/2極直流電機(jī)，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子的一個(gè)磁極相對(duì)某個(gè)線圈的角距接近或超過(guò)90°時(shí)，則該線圈對(duì)轉(zhuǎn)子(1)該磁極的作用力和力臂都將迅速減小，但該線圈對(duì)這個(gè)轉(zhuǎn)子磁極的電流分量在感生電動(dòng)勢(shì)減小的趨勢(shì)下，反而變得迅速增大，可以肯定此時(shí)電機(jī)在這一因素的作用下，機(jī)電效率具有降低的趨勢(shì)。
為了避免這個(gè)現(xiàn)象，提高本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的機(jī)電效率，本實(shí)施例選擇60°作為線圈與轉(zhuǎn)子磁極的作用范圍。也就是說(shuō)，當(dāng)轉(zhuǎn)子的一個(gè)磁極距某線圈的角距超過(guò)60°時(shí)，換向器將切斷該線圈對(duì)該轉(zhuǎn)子磁極的作用電流。
圖3C表現(xiàn)了當(dāng)轉(zhuǎn)子(1)偏轉(zhuǎn)到120°時(shí)，轉(zhuǎn)子的S極與線圈1(21)的中心位置重合，線圈1處于換向瞬間。而此時(shí)轉(zhuǎn)子的N極開(kāi)始被線圈2(22)的S2線圈(224)所吸引，使換向瞬間轉(zhuǎn)子所受到的驅(qū)動(dòng)力矩連續(xù)不斷。
實(shí)際上，在本實(shí)施例的任何一個(gè)換向瞬間，以及任何一個(gè)轉(zhuǎn)角位置，轉(zhuǎn)子(1)所受到的驅(qū)動(dòng)力矩都不曾中斷過(guò)，而且驅(qū)動(dòng)力矩值波動(dòng)不大，其值與|sinθ|+|sin(θ-60°)|相關(guān)。
圖3D表示當(dāng)轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)到180°時(shí)，轉(zhuǎn)子的N極與線圈2(22)的中心位置重合。當(dāng)線圈2(22)的換向過(guò)程結(jié)束前，轉(zhuǎn)子的S極受線圈1(21)的S1線圈(213)的作用，繼續(xù)產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。當(dāng)線圈2(22)換向結(jié)束后，轉(zhuǎn)子已轉(zhuǎn)過(guò)線圈2(22)的中心位置，重新對(duì)線圈2(22)具有力臂。此時(shí)線圈2(22)的N2極線圈(223)對(duì)轉(zhuǎn)子的N極產(chǎn)生順時(shí)針轉(zhuǎn)矩，而線圈1的S極線圈(214)在線圈2(22)換向結(jié)束時(shí)，就被切斷了電流，失去了對(duì)轉(zhuǎn)子S極的作用。
以下圖3E和F將基本重復(fù)上述已闡述的原理過(guò)程，恕不綴述。
總之，所述本發(fā)明第一實(shí)施例的微型振動(dòng)電機(jī)，是以120°轉(zhuǎn)子磁極夾角，60°作用范圍確定本方案的換向器(3)的換向相位關(guān)系的。由于該兩個(gè)角度互為補(bǔ)角，因此換向器具有換向片(31)分布對(duì)稱，啟動(dòng)沒(méi)有死點(diǎn)，也沒(méi)有換向短路現(xiàn)象，更不需要通常磁阻電機(jī)需要的初始啟轉(zhuǎn)位置定位裝置的特點(diǎn)。
圖4是對(duì)應(yīng)圖3A～F各位置的定子磁極換向相序圖。圖中標(biāo)示字母的部分，為定子線圈(2)上對(duì)應(yīng)的線頭通電的時(shí)段，與在圖3A～F中換向片(31)上注明的字母具有相同意義。
圖5示例了本發(fā)明第二實(shí)施例的微型振動(dòng)電機(jī)示意圖。其中電機(jī)構(gòu)造的變化部分是將換向器(3)安裝到電極上蓋(61)中心處，上軸座(51)位于換向器(3)的中心處。電刷(30)也移到了轉(zhuǎn)子的背部偏心桿(11)處，并和刷環(huán)電刷(33)一起固定在電刷座(13)與刷環(huán)電刷座(34)合并的組合刷座上。同理，電刷環(huán)(32)也和換向器(3)合并了。
圖5中還描述了本發(fā)明第二實(shí)施例所述電機(jī)的另一種定子實(shí)施方案，是在上述微型永磁振動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)中，在兩個(gè)定子線圈1(21)和2(22)的線圈中空部分嵌入了粒狀鐵心(20)。
圖6示例了所述本發(fā)明第三實(shí)施例的微型電機(jī)示意圖。該方案的獨(dú)特的之處是其鐵心裝置。該型鐵心可以提高對(duì)轉(zhuǎn)子的作用效率，是電機(jī)的徑向尺寸更小。
圖7是一種采用徑向氣隙的偏心轉(zhuǎn)子的振動(dòng)電機(jī)的局部示意圖。該偏心轉(zhuǎn)子采用的是相對(duì)于鐵心的外徑向氣隙的形式或是類杯狀轉(zhuǎn)子形式。
從圖6和圖7中轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸固定連接的形式以及轉(zhuǎn)軸可以伸出機(jī)殼之外這些特殊的應(yīng)用形式，還預(yù)示著，如果將轉(zhuǎn)子的重心配平于轉(zhuǎn)軸并保持轉(zhuǎn)子磁極偏心，本發(fā)明所述微型電機(jī)形式一樣可以作為沒(méi)有振動(dòng)特性的拖動(dòng)動(dòng)力電機(jī)應(yīng)用。
圖8是一個(gè)配平轉(zhuǎn)子重心于轉(zhuǎn)軸之上的轉(zhuǎn)子方案。該轉(zhuǎn)子兩磁極中心連線與轉(zhuǎn)軸不相交。這是一個(gè)2/2機(jī)磁阻電機(jī)用于動(dòng)力拖動(dòng)，既非振動(dòng)應(yīng)用時(shí)的轉(zhuǎn)子形式。轉(zhuǎn)子因此而具有與偏心轉(zhuǎn)子一樣的啟轉(zhuǎn)力矩，但并不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。
由于磁型材料的昂貴，像圖8那樣用永磁材料對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行配平會(huì)有成本方面的顧慮，因此可以采用其他材料制作配平部分，但又要多出一個(gè)平衡檢測(cè)和校準(zhǔn)的工序。
圖9是一個(gè)定子繞組偏置的電機(jī)方案。該方案的定子繞組所產(chǎn)生的兩個(gè)磁極中心的連線，與轉(zhuǎn)軸不相交，但轉(zhuǎn)子的兩個(gè)磁極中心的連線與轉(zhuǎn)軸正交，且轉(zhuǎn)子的質(zhì)心在轉(zhuǎn)軸上。
圖9方案是圖8所示轉(zhuǎn)子方案的一種改進(jìn)。啟轉(zhuǎn)力矩仍然存在，但轉(zhuǎn)子卻無(wú)需再進(jìn)行配平。
圖10是一種定子磁極偏置，而轉(zhuǎn)子電樞結(jié)構(gòu)對(duì)稱的普通2/2極電機(jī)示意圖。該電機(jī)的啟轉(zhuǎn)力矩依然存在，而且只要配備了單刷換向器，換向瞬間就不會(huì)有電源短路的現(xiàn)象。
結(jié)合圖8方案，并與圖10所示方案類似地，還可以有轉(zhuǎn)子電樞所產(chǎn)生的磁極偏置而定子兩個(gè)磁極中心連線與轉(zhuǎn)軸正交的方案。即將轉(zhuǎn)子電樞制作成如圖8所示的磁極分布結(jié)構(gòu)，其效果如同一個(gè)普通三槽直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子，并將其一個(gè)凸極繞組斷路以作為配重。
采用單刷換向器，該轉(zhuǎn)子電樞依然可以啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。如果用于振動(dòng)應(yīng)用，將作為配重的凸極去掉即可。
本發(fā)明將開(kāi)拓2/2極直流電機(jī)的應(yīng)用前景，尤其是在微型電機(jī)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的微型振動(dòng)電機(jī)方案，對(duì)常規(guī)交流異步振動(dòng)電機(jī)領(lǐng)域也是一個(gè)沖擊。單刷換向器對(duì)于降低磁阻電機(jī)的成本具有現(xiàn)實(shí)意義。
權(quán)利要求
1.一種單刷換向器，由一組換向片和至少一個(gè)電刷組成，其特征為a.電刷與電源的一個(gè)電極相連，換向片與一個(gè)獨(dú)立線圈的一個(gè)線頭連接，而該線圈的另一個(gè)線頭直接與電源的另一個(gè)電極連接；b.一個(gè)換向片上至少連接一個(gè)獨(dú)立線圈；c.電刷與各個(gè)換向片在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)中順序接觸。
2.如權(quán)力1所述的單刷換向器，其特征為a.換向器片可以與該繞組對(duì)應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)電路的一個(gè)電子開(kāi)關(guān)元件的控制端連接；b.該功率開(kāi)關(guān)電路的輸出端與該繞組的一個(gè)接線端連接，而該繞組的另一個(gè)接線端直接與電源的一個(gè)電極連接；c.一個(gè)換向片上可以連接多個(gè)獨(dú)立的電子開(kāi)關(guān)元件的控制端；
3.一種2/2極電機(jī)，其特征為當(dāng)電機(jī)工作時(shí)，定子和轉(zhuǎn)子都只表現(xiàn)出兩個(gè)磁極，轉(zhuǎn)軸至少不與下列連線之一正交a.轉(zhuǎn)子兩個(gè)磁極中心的連線上；b.定子兩個(gè)磁極中心的連線上。
4.如權(quán)力3所述的一種磁阻電機(jī)，其特征為該電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間的磁氣隙是沿軸向的。
5.如權(quán)力3所述的一種磁阻電機(jī)，其特征為該電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子之間的磁氣隙是沿徑向的。
6.如權(quán)力3和4所述的一種磁阻電機(jī)，當(dāng)該電機(jī)作為振動(dòng)電機(jī)時(shí)，其特征為轉(zhuǎn)子的質(zhì)心不在轉(zhuǎn)軸上。
7.如權(quán)力3和5所述的一種磁阻電機(jī)，當(dāng)該電機(jī)作為振動(dòng)電機(jī)時(shí)，其特征為轉(zhuǎn)子的質(zhì)心不在轉(zhuǎn)軸上。
8.一種磁阻電機(jī)，其特征為轉(zhuǎn)軸與永磁轉(zhuǎn)子的磁極連線不相交。
9.一種永磁振動(dòng)電機(jī)，其特征為定子至少由兩組繞組構(gòu)成，且各繞組分別置于環(huán)繞轉(zhuǎn)軸的徑向方向上，永磁轉(zhuǎn)子的質(zhì)心和磁極中心偏離轉(zhuǎn)軸。
10.如權(quán)力6所述的一種永磁振動(dòng)電機(jī)，其特征為定子繞組在圍繞轉(zhuǎn)軸的周向上的分布是均勻的。
11.如權(quán)利6所述的永磁振動(dòng)電機(jī)，其特征為a.定子繞組中的每一個(gè)獨(dú)立的線圈，一端與換向片相連，另一端與電源的一個(gè)電極相連；b.電刷直接與電源的另一個(gè)電極相連。c.一個(gè)換向片上可以連接多個(gè)獨(dú)立線圈；d.電刷與各個(gè)換向片在轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)中順序接觸。
全文摘要
一種兩相2/2極磁阻振動(dòng)電機(jī)的構(gòu)造。定子中線圈的一端與換向片連接，另一端與電源的一個(gè)極連接，電刷與電源的另一個(gè)電極相連；轉(zhuǎn)子由偏心永磁體和軸套組成，定子由直列于固定軸兩側(cè)的線圈組成，轉(zhuǎn)子借助轉(zhuǎn)子軸套套在固定軸上旋轉(zhuǎn)；固定軸既不與轉(zhuǎn)子的質(zhì)心重合，也不在轉(zhuǎn)子磁極連線上，從而構(gòu)成偏心振子；單刷換向器為這種偏心轉(zhuǎn)子提供啟轉(zhuǎn)力矩和穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)力矩。配平轉(zhuǎn)子的重心后，同樣的電機(jī)構(gòu)造也可以用于普通動(dòng)力電機(jī)；同樣的單刷換向器也可以用于電樞式轉(zhuǎn)子的磁阻電機(jī)，和替代普通磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器，直接驅(qū)動(dòng)大功率換向電路。本電機(jī)構(gòu)造對(duì)于多極磁阻電機(jī)也可以應(yīng)用。
文檔編號(hào)H02K7/06GK1578070SQ03149540
公開(kāi)日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者馮魯民 申請(qǐng)人:馮魯民