專利名稱：線性電動馬達的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及線性電動馬達領域并且還涉及包括線性電動馬達的家用電器領域。
背景技術：
在現(xiàn)有技術中，常常通過旋轉(zhuǎn)式電動馬達來驅(qū)動家用電器，例如電動牙刷和剃刀。然而，結(jié)果是在某些情況下，旋轉(zhuǎn)式電動馬達所發(fā)出的噪聲超過了被認為是讓使用者感到舒適的水平。因此，現(xiàn)有技術作出了多種努力以用線性電動馬達來取代旋轉(zhuǎn)式電動馬達。然而，具有可相對于外殼移動的電樞和安裝到外殼上的定子的線性馬達可導致向外殼的擺動的轉(zhuǎn)移。這些轉(zhuǎn)移的擺動可強烈地影響使用者在使用該裝置時的感覺。一種布置方式是已知的，其中定子不是剛性地安裝到外殼上的。在該布置方式中，定子通過彈簧彈性地安裝到外殼上，因此可相對于外殼移動。定子和電樞通過另一個彈簧耦接，使得定子和電樞以180度相移擺動。因此，大體上減小了向外殼的擺動轉(zhuǎn)移。然而，為了獲得足夠的用于電樞的動量轉(zhuǎn)移，將定子耦接到外殼的彈簧可具有相當高的彈簧常數(shù)。由于該相當高的彈簧常數(shù)的緣故，可發(fā)生向外殼的基本的振動轉(zhuǎn)移。線性馬達一般討論于W02005/062445A1 中。

發(fā)明內(nèi)容
因此期望提供一種如下的線性電動馬達，其在實用條件下將基本上減小向外殼的振動轉(zhuǎn)移。此外，還可能期望提供一種如下的線性馬達，其具有用于驅(qū)動電器的兩個功能元件的兩個電樞(移動部件)。此外，還可能期望本發(fā)明提供一種如下的線性電動馬達，其不需要任何用于支撐電樞的襯套軸承或滾動軸承。以上期望中的至少一個是通過如下的線性電動馬達來滿足的，其包括外殼、可在第一基本線性路徑上相對于外殼移動的第一電樞、和可在第二基本線性路徑上相對于外殼移動的第二電樞。第一電樞可通過第一安裝彈簧安裝到外殼。例如，第一電樞可僅通過第一安裝彈簧相對于外殼機械地連接，即不提供其他軸承。此外，第一電樞和第二電樞還可通過耦合彈簧彼此耦接。第一電樞、第二電樞或外殼可包括線圈(例如，螺線管)。第二電樞可通過第二安裝彈簧安裝到外殼(例如，第二電樞可僅通過第二安裝彈簧相對于外殼機械地固定，即不提供其他軸承)。本發(fā)明的線性電動馬達可為一種擺動式線性電動馬達，其中第一電樞和第二電樞以擺動線性方式沿它們相應的基本線性路徑移動。線性路徑就此而言基本上為線性的，因為電樞可在線性方向上每移動一毫米就偏離完美的線性路徑10微米或更少微米。此處，“基本上線性的”是指與完美的線性路徑的偏差為1%或更小。在本發(fā)明的線性電動馬達的一個實施方案中，第一電樞以及第二電樞各自經(jīng)由相應的安裝彈簧安裝到外殼，這導致外殼與在操作中經(jīng)由第一電樞和第二電樞的運動所誘導的振動部分地退稱。該退稱尤其適用于本發(fā)明的實施方案，其中第一電樞、第二電樞、第一安裝彈簧、第二安裝彈簧和耦合彈簧被布置成使得第一電樞和第二電樞在操作時以180度的相移移動。由于第一電樞和第二電樞之間的這種180度的相移,轉(zhuǎn)移至外殼的振動可在至少某種程度上(如果不是完全地)彼此抵消。例如，經(jīng)由第一電樞轉(zhuǎn)移至外殼的振動能夠至少部分地被經(jīng)由第二電樞轉(zhuǎn)移至外殼的振動抵消。在一個實施方案中，第一電樞和第二電樞中的一個包括線圈(即線圈可安裝到相應的電樞)，所述線圈與第一電樞和第二電樞中的另一個相互作用，從而在所述兩個電樞之間誘導吸引力或排斥力。第一電樞和第二電樞中的另一個可包括用于與線圈相互作用的至少一個永久磁體。由于在所述兩個電樞之間施加了磁力，它們能夠在相反方向上移動，即180度的異相，而獨立于第一安裝彈簧和第二安裝彈簧或耦合彈簧的具體實現(xiàn)形式。在一個實施方案中，線圈可連接到外殼從而與第一電樞和第二電樞中的至少一個相互作用。在一個實施方案中，線圈連接到外殼并與第一電樞和第二電樞中的一個相互作用，同時另一個電樞經(jīng)由由耦合彈簧提供的耦接被驅(qū)動。在線性電動馬達的一個實施方案中，與連接到外殼的線圈相互作用的電樞包括永久磁體。為了提供擺動運動，可控制通過線圈的電流使得其為間歇的。當所述兩個電樞達到它們的擺動線性運動的最大振幅時，可中斷所述電流。耦合彈簧以及所述兩個安裝彈簧隨后能夠迫使所述兩個電樞回到它們相應的靜止位置。在一個實施方案中，第一安裝彈簧在與第一電樞的線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)和第二安裝彈簧在與第二電樞的線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)之間的比率等于第一電樞的質(zhì)量和第二電樞的質(zhì)量之間的比率，以優(yōu)化電樞的擺動質(zhì)量與外殼的退耦。在一個實施方案中，第一電樞的線性路徑和第二電樞的線性路徑彼此平行或甚至部分地相同。雖然當這些電樞的路徑既不彼此平行也不彼此相同時也可獲得對擺動電樞的補償，但平行或部分地相同的路徑增強了所述補償。在另一個實施方案中，第二電樞包括細長主體，所述細長主體具有與第二線性路徑平行的通道；并且其中第一電樞包括細長主體，所述細長主體在與第一線性路徑平行的方向上延伸穿過第二電樞的通道。這樣，所述兩個電樞在基本上相同的路徑上移動。該特定布置方式還減小了具有兩個電樞的線性馬達的占有面積。在一個實施方案中，第一電樞的第一側(cè)面通過第一安裝彈簧安裝到外殼，并且第二電樞的第二側(cè)面通過第二安裝彈簧安裝到外殼，其中第二電樞的第二側(cè)面被定位成與第一電樞的第一側(cè)面相對。在該構(gòu)型中，所述兩個安裝彈簧能夠在相反方向上作用到異相移動的兩個電樞上，因此補償了由所述兩個安裝彈簧作用到外殼上的恢復力。由于該構(gòu)型的緣故，作用于外殼的力能夠彼此抵消或抵消它們的至少一部分。這最小化了使用者在抓持外殼期間所感覺到的振動量。此外，所述兩個安裝彈簧在耦接的第一電樞和第二電樞的相對側(cè)面處的定位還提供了安裝所述兩個電樞所需的機械穩(wěn)定性。在一個實施方案中，第一電樞和第二電樞能夠在除了第一安裝彈簧和第二安裝彈簧以外沒有任何其他軸承的情況下運行。如果線性電動馬達在第一電樞和第二電樞之間包括兩個耦合彈簧，則能夠增強所述機械穩(wěn)定性，其中第一耦合彈簧被定位在第一電樞的第一側(cè)面和第二電樞的第一側(cè)面之間，并且第二耦合彈簧被定位在第一電樞的第二側(cè)面和第二電樞的第二側(cè)面之間。通過如下方式能夠獲得一種無任何附加軸承的線性電動馬達的機械設計通過耦合彈簧在第一電樞和第二電樞之間提供機械耦接，并且通過第一安裝彈簧將第一電樞安裝到外殼并通過第二安裝彈簧將第二電樞安裝到外殼。因此，在一個實施方案中，第一安裝彈簧包括在與第一線性路徑平行的方向上的第一彈簧常數(shù)，所述第一彈簧常數(shù)小于在與第一線性路徑垂直的至少一個方向上的第二彈簧常數(shù)，并且第二安裝彈簧包括在與第二線性路徑平行的方向上的第一彈簧常數(shù)，所述第一彈簧常數(shù)小于在與第二線性路徑垂直的至少一個方向上的第二彈簧常數(shù)。在一個實施方案中，第一安裝彈簧可包括在與第一線性路徑垂直的至少一個方向上的彈簧常數(shù)，所述彈簧常數(shù)按至少因數(shù)5，因數(shù)10，因數(shù)20，因數(shù)50或因數(shù)100大于第一安裝彈簧在與第一線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)。在另一個實施方案中，第二安裝彈簧可包括在與第二線性路徑垂直的至少一個方向上的彈簧常數(shù)，所述彈簧常數(shù)按至少因數(shù)5，因數(shù)10，因數(shù)20，因數(shù)50或因數(shù)100大于第二安裝彈簧在與第二線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)。在另一個實施方案中，耦合彈簧包括在與第一線性路徑和/或第二線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)，所述彈簧常數(shù)小于在與第一線性路徑和/或第二線性路徑垂直的至少一個方向上的彈簧常數(shù)。在一個實施方案中，耦合彈簧包括在與第一線性路徑和/或第二線性路徑垂直的至少一個方向上的彈簧常數(shù)，所述彈簧常數(shù)按至少因數(shù)5，因數(shù)10，因數(shù)20，因數(shù)50或因數(shù)100大于耦合彈簧在與第一線性路徑和/或第二線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)。這樣，第一安裝彈簧、第二安裝彈簧或耦合彈簧或它們中的全部均用作與第一電樞和第二電樞的線性路徑平行的方向上的彈簧，同時在與所述路徑的方向垂直的至少一個方向上提供或多或少的剛性支撐。在另一個實施方案中，耦合彈簧和/或安裝彈簧在與線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)小于在與線性路徑垂直且彼此垂直的兩個方向上的彈簧常數(shù)。在一個實施方案中，通過片簧來提供這種彈簧，所述片簧任選地由環(huán)形片，具體地由環(huán)形成，所述環(huán)在一段處被中斷使得其有效地形成彈簧。在一個實施方案中，片簧包括從環(huán)形片的一個端部徑向向外延伸的第一安裝段和從環(huán)形片的第二端部徑向向內(nèi)延伸的第二安裝段。一旦這種片簧被用作安裝彈簧，即可適宜地將第一安裝段安裝到外殼，同時將第二安裝段安裝到第一電樞或第二電樞。一旦這種片簧被用作耦合彈簧，則這些電樞中的一個可安裝到第一安裝段，同時第二電樞可安裝到第二安裝段。在一個實施方案中，第一電樞包括具有阻尼常數(shù)的阻尼器，并且第二電樞包括具有阻尼常數(shù)的阻尼器，同時第一電樞的阻尼和第二電樞的阻尼被選擇成使得由第一電樞和第二電樞的移動所提供的力彼此相等。由這些電樞中的每一個在運動時所提供的力F可被計算為F = k乘以V，其中k為阻尼常數(shù)并且V為相應電樞的速度。第一電樞和第二電樞的阻尼可通過在第一電樞或第二電樞和外殼之間提供的密封件來弓IA。所述密封件也可減小水分進入到外殼中的可能性。以上期望中的至少一個還通過家用電器來滿足，所述家用電器包括如前所述的電動線性馬達。在家用電器的一個特定實施方案中，第一電樞稱接到家用電器的第一功能兀件，并且第二電樞耦接到家用電器的第二功能元件。在本專利申請的意義上，家用電器的實例為電動牙刷和電動剃刀。


將通過詳細地說明示例性實施方案并參照附圖來進一步闡釋本發(fā)明的線性電動馬達。在附圖中，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的線性電動馬達的示意性機械圖；圖2示出了包括阻尼的線性電動馬達的一個實施方案的示意圖；圖3示出了線性電動馬達的一個可供選擇的實施方案的示意圖；圖4示出了如用于根據(jù)圖1-3的實施方案中的一個的彈簧的示意性側(cè)視圖；并且圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的線性電動馬達的剖面圖。
具體實施例方式如本文所用，術語“電樞”是指電磁裝置的移動部件。圖1繪出了根據(jù)一個示例性實施方案的線性電動馬達的示意圖。電動馬達I包括外殼2、第一電樞3和第二電樞4。第一電樞3通過第一安裝彈簧5安裝到外殼2,而第二電樞4通過第二安裝彈簧6安裝到外殼2。第一電樞和第二電樞3，4通過耦合彈簧7彼此耦接。在圖1所示的實施方案中，第一電樞3包括線圈10，并且第二電樞4包括永久磁體11。在第一電樞和第二電樞3，4之間施加的磁力可導致第一電樞3和第二電樞4在相反方向上移動，即180度地異相(在理想情況下，其中不存在第一電樞和第二電樞的擺動質(zhì)量的附加阻尼)。此外，還可選擇耦合彈簧7的彈簧常數(shù)使得其共振頻率對應于由線圈10和永久磁體11施加的第一電樞和第二電樞3，4的擺動頻率。耦合彈簧7能夠獨自迫使第一電樞和第二電樞3,4在運動時以180度的相移移動。稱合彈簧支撐第一電樞和第二電樞3，4的180度的相移運動。為了提供擺動運動，可控制通過線圈10的電流使得其為間歇的。當?shù)谝浑姌泻偷诙姌?，4達到擺動運動的最大振幅時，可中斷所述電流。隨后耦合彈簧7以及所述兩個安裝彈簧5，6能夠迫使第一電樞和第二電樞3，4回到它們相應的開始位置。由于第一安裝彈簧和第二安裝彈簧5，6在它們的相對側(cè)面連接到所述兩個電樞，因此它們對外殼2提供反作用力。由于第一電樞和第二電樞3,4為異相的,在第一運動循環(huán)中，第一安裝彈簧5推壓或按壓外殼，同時第二安裝彈簧6牽拉外殼2。由于這些力是發(fā)生在相反方向上的，所述兩個恢復力在相反方向上作用于外殼2從而彼此抵消。在第二運動循環(huán)中，第一安裝彈簧5牽拉外殼2，同時第二安裝彈簧2推壓或按壓外殼2。同樣，經(jīng)由彈簧5,6施加到外殼2上的力作用在相反方向上,使得外殼2的恢復力也作用在相反方向上，從而至少部分地(如果不是完全地)彼此抵消。因此，能夠減少或完全消除從第一電樞和第二電樞3，4轉(zhuǎn)移至外殼2的振動擺動量。為了獲得這種效果，選擇彈簧常數(shù)使得
權(quán)利要求
1.一種線性電動馬達(1)，包括 外殼⑵， 能夠在第一基本線性路徑上相對于所述外殼(2)移動的第一電樞(3,50)、和能夠在第二基本線性路徑上相對于所述外殼(2)移動的第二電樞(4，54)，所述第一電樞(3，50)通過第一安裝彈簧(5,51)安裝到所述外殼(2),所述第一電樞(3,50)和所述第二電樞(4,54)通過耦合彈簧(7，57，58)彼此耦接，其中所述第二電樞(4，54)通過第二安裝彈簧(6，56)安裝到所述外殼(2);和包括在所述第一電樞(3，50)、所述第二電樞(4，54)或所述外殼(2)中的線圈，其中所述第一電樞和所述第二電樞與所述線圈電磁連通，并且其中所述第一安裝彈簧和所述第二安裝彈簧被構(gòu)造成向所述外殼傳遞反向力，使得所述反向力抵消彼此的至少一部分。
2.如權(quán)利要求1所述的線性電動馬達(I)，其中所述第一電樞(3，50)、所述第二電樞(4, 54)、所述第一安裝彈簧(5, 51)、所述第二安裝彈簧(6,56)和所述I禹合彈簧(7,57,58)被布置成使得所述第一電樞(3,50)和所述第二電樞(6,54)在操作時以基本上180°的相移移動。
3.如權(quán)利要求1或2所述的線性電動馬達(1)，其中所述第一安裝彈簧(5，51)在與所述第一電樞(3，5)的基本線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)和所述第二安裝彈簧出，56)在與所述第二電樞出，56)的基本線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)之間的比率等于所述第一電樞(3，50)的質(zhì)量和所述第二電樞(4，54)的質(zhì)量之間的比率。
4.如權(quán)利要求1-3中的一項所述的線性電動馬達(I)，其中所述第一電樞(3，50)的基本線性路徑和所述第二電樞(4，54)的基本線性路徑為彼此平行的。
5.如權(quán)利要求4所述的線性電動馬達(I)，其中所述第二電樞(54)包括具有通道(55)的細長主體，所述通道與所述第一線性路徑和所述第二線性路徑平行，并且其中所述第一電樞(50)包括細長主體，所述細長主體在與所述第一基本線性路徑平行的方向上延伸穿過所述第二電樞(54)的通道(55)。
6.如權(quán)利要求1-4中的一項所述的線性電動馬達(I)，其中所述第一電樞(3，50)的第一側(cè)面通過所述第一安裝彈簧(5，51)安裝到所述外殼(2)，并且其中所述第二電樞(4，54)的第二側(cè)面通過所述第二安裝彈簧出，56)安裝到所述外殼(2)，其中所述第二電樞出，56)的第二側(cè)面被定位成與所述第一電樞的第一端部相對。
7.如權(quán)利要求5或6所述的線性電動馬達，其中所述第一電樞(50)和所述第二電樞(54)通過兩個I禹合彈簧(57,58)彼此I禹接,所述第一I禹合彈簧(57)被定位在所述第一電樞的第一側(cè)面和所述第二電樞(54)的第一側(cè)面之間，并且所述第二耦合彈簧(58)被定位在所述第一電樞(50)的第二側(cè)面和所述第二電樞(54)的第二側(cè)面之間。
8.如權(quán)利要求1-7中的一項所述的線性電動馬達(1)，其中所述第一安裝彈簧(5，51)包括在與所述第一基本線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)，所述彈簧常數(shù)小于在與所述第一基本線性路徑垂直的至少一個方向上的彈簧常數(shù)，并且其中所述第二安裝彈簧(6，56)包括在與所述第二基本線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)，所述彈簧常數(shù)小于在與所述第二基本線性路徑垂直的至少一個方向上的彈簧常數(shù)。
9.如權(quán)利要求1-8中的一項所述的線性電動馬達(1)，其中所述耦合彈簧(7，57，58)包括在與所述第一基本線性路徑和/或所述第二基本線性路徑平行的方向上的彈簧常數(shù)，所述彈簧常數(shù)小于在與所述第一基本線性路徑和/或第二基本線性路徑垂直的至少一個方向上的彈簧常數(shù)。
10.如權(quán)利要求1-9中的一項所述的線性電動馬達(I)，其中所述安裝彈簧(5，6，51，56)和/或所述耦合彈簧(7，57，58)為片簧(20)。
11.如權(quán)利要求10所述的線性電動馬達(I)，其中所述片簧(20)由環(huán)形片(21)形成。
12.如權(quán)利要求11所述的線性電動馬達(1)，其中所述片簧(20)包括從所述環(huán)形片(21)徑向向外布置的第一安裝段(24)和從所述環(huán)形片(21)徑向向內(nèi)布置的第二安裝段(26)。
13.如權(quán)利要求1-12中的一項所述的線性電動馬達(I)，其中所述第一電樞(3，50)包括阻尼器(8)，并且所述第二電樞(4，54)包括阻尼器(9)，其中選擇所述阻尼器(8，9)使得在操作期間由所述第一電樞(3，5)和所述第二電樞(4，54)提供的力彼此相等。
14.一種家用電器，包括如權(quán)利要求1-13中的一項所述的線性電動馬達(I)。
15.如權(quán)利要求14所述的家用電器(I)，其中所述第一電樞(3，50)耦接到第一功能元件，并且其中所述第二電樞(4，54)耦接到第二功能元件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種線性電動馬達，其包括外殼、可在第一基本線性路徑上相對于外殼(2)移動的第一電樞(3)、和可在第二基本線性路徑上相對于外殼(2)移動的第二電樞(4)，其中所述第一電樞(3)通過第一安裝彈簧(5)安裝到外殼，其中所述第一電樞(3)和所述第二電樞(4)通過耦合彈簧(7)彼此耦接，并且其中所述第二電樞(4)通過第二安裝彈簧(6)安裝到外殼。
文檔編號H02K33/16GK103026602SQ201180036077
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者弗蘭克·齊格勒, 羅伯特·謝菲爾, 尤韋·肖伯, 托馬斯·邁因克 申請人:博朗有限公司