CN112713743A - 一种定转子结构及振动马达 - Google Patents

Abstract

本申请涉及马达的领域，尤其是涉及一种定转子结构，包括转子和定子，所述转子包括转子铁芯和设置于所述转子铁芯圆周侧的多个永磁体，所述转子铁芯其中半个圆周侧设置的第一永磁体外侧壁的磁极与另外半个圆周侧设置的第二永磁体外侧壁的磁极相反；所述定子包括设置于所述转子一侧的第一定子和设置于所述转子另一侧的第二定子，通电后，所述第一定子朝向所述转子一侧产生的磁场方向与所述第二定子朝向所述转子一侧产生的磁场方向相反。本申请省去了导电滑片，从而使得物料成本下降并实现了马达的无刷化，同时，也节省了空间，使得马达内部空间利用率提高，增加了马达的转矩密度，可以将马达的体积设计得更小。

Description

一种定转子结构及振动马达

技术领域

本申请涉及马达的领域，尤其是涉及一种定转子结构及振动马达。

背景技术

马达即为电动机、发动机，工作原理为通过通电线圈在磁场中受力转动带动起动机转子旋转，转子上的小齿轮带动发动机飞轮旋转，马达在很多领域中的使用十分普遍，而电动牙刷领域使用较多的是振动马达。

相关技术中，如图1所示，振动马达采用转子励磁结构，布置了两对永磁体在定子机壳内壁上，转子为绕有漆包线作为转子线圈的凸极转子，振动马达工作时，转子线圈需要通入交流电流信号；根据磁通流过磁阻最小路径的原理，磁场张力会驱动转子在两个磁阻最小的位置往复动作，频率与通入的交流电流频率相同；转子励磁结构中，需要对转子线圈通入交流励磁电流，进而需要使用滑片（滑环）将励磁电流引入到转子上。

针对上述中的相关技术，发明人认为，该滑片（滑环）增加了振动马达装配的复杂性，增加了振动马达的物料和制造成本，增大了振动马达的轴向长度，并且，由于存在机械接触，因此长期振动摩擦会导致该滑片（滑环）容易损坏，降低了振动马达的可靠性和寿命。

发明内容

为了降低振动马达的体积和制造成本，并提高振动马达可靠性和寿命，本申请提供了一种定转子结构及振动马达。

第一方面，本申请提供一种定转子结构，采用如下的技术方案：

一种定转子结构，包括转子和定子，

所述转子包括转子铁芯和设置于所述转子铁芯圆周侧的多个永磁体，所述转子铁芯其中半个圆周侧设置的第一永磁体外侧壁的磁极与另外半个圆周侧设置的第二永磁体外侧壁的磁极相反；

所述定子包括设置于所述转子一侧的第一定子和设置于所述转子另一侧的第二定子，通电后，所述第一定子朝向所述转子一侧产生的磁场方向与所述第二定子朝向所述转子一侧产生的磁场方向相反。

通过采用上述技术方案，因为无需对转子部件引入交流电流，因此省去了导电滑片，从而使得物料成本下降并实现了马达的无刷化，同时，也节省了空间，使得马达内部空间利用率提高，增加了马达的转矩密度，可以将马达的体积设计得更小。

可选的，所述定子包括定子铁芯和绕制于所述定子铁芯的定子线圈。

可选的，所述定子铁芯靠近所述转子的一端固定设置有定子齿。

可选的，所述定子齿靠近所述转子的一侧开设有定子槽。

通过采用上述技术方案，定子槽的设计，让定子部件的饱和程度与相关技术相比较小，从而使得最大振感的设计上限与相关技术相比较高，对振动马达性能的提升较大。

可选的，所述定子铁芯和所述定子齿一体化设置。

通过采用上述技术方案，定子铁芯和所述定子齿模块化设计的装配方式，使得绕线方式更加简便和迅速，从而使得加工的时间成本下降。

可选的，所述定子铁芯远离所述转子的一端固定设置有定子机壳。

通过采用上述技术方案，可以通过在定子机壳上设置相互匹配固定的凹槽和凸起即可实现两个定子的固定，并且预留有用于装配定子的空间。

可选的，所述定子铁芯和所述定子机壳一体化设置。

通过采用上述技术方案，定子铁芯和所述定子机壳模块化设计的装配方式，使得绕线方式更加简便和迅速，从而使得加工的时间成本下降。

可选的，所述第一定子的定子线圈一端用于连接外部电源一端，另一端连接所述第二定子的定子线圈一端，所述第二定子的定子线圈另一端用于连接外部电源另一端。

通过采用上述技术方案，采用第一定子的定子线圈和第二定子的定子线圈串联的方式接入外部电源，而定子线圈的绕制方向和定子线圈抽头的连接方式并非只有一种，只需要保证在通电后，第一定子朝向转子一侧产生的磁场方向与第二定子朝向转子一侧产生的磁场方向相反即可。

可选的，所述第一永磁体数量为两个，所述第二永磁体数量为两个。

通过采用上述技术方案，两个第一永磁体数量和两个第二永磁体数量分别对应设置在振动马达的两个平衡位置处，即可很好的实现振动功能。

第二方面，本申请提供一种振动马达，采用如下的技术方案：

一种振动马达，包括外壳、连接组件和上述任一种定转子结构，所述外壳和定转子结构之间通过所述连接组件固定连接。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：因为无需对转子部件引入交流电流，因此省去了导电滑片（电刷），从而使得物料成本下降并实现了马达的无刷化，同时，也节省了空间，使得马达内部空间利用率提高，增加了马达的转矩密度，可以将马达的体积设计得更小。

附图说明

图1是相关技术中采用转子励磁结构的振动马达结构示意图。

图2是本申请定转子结构一实施例的结构示意图。

图3是本申请定转子结构工作时处于第一平衡位置示意图。

图4是本申请定转子结构工作时处于第二平衡位置示意图。

图5是本申请定转子结构另一实施例的结构示意图。

图6是本申请定转子结构又一实施例的结构示意图。

图7是本申请振动马达的结构示意图。

附图标记说明：1、转子；11、转子铁芯；12、第一永磁体；13、第二永磁体；14、转子转轴；15、键；

2、定子；21、定子铁芯；22、定子线圈；23、定子齿；24、定子槽；25、定子机壳；

3、第一定子；

4、第二定子；

5、外壳；

6、连接组件；61、端盖；62、大轴承；63、小轴承；64、转轴绝缘套；65、密封圈；66、第一垫片；67、第二垫片；68、接线端；69、输出轴。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图2-7及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种定转子结构。参照图2，该定转子结构包括转子1和定子2，转子1包括转子铁芯11和设置于转子铁芯11圆周侧的多个永磁体，永磁体包括第一永磁体12和第二永磁体13，转子铁芯11其中半个圆周侧设置的第一永磁体12外侧壁的磁极与另外半个圆周侧设置的第二永磁体13外侧壁的磁极相反。

其中，第一永磁体12和第二永磁体13的数量都可以是一个或一个以上，可以根据实际情况选择，在本申请实施例中，参照图2，采用两个第一永磁体12和两个第二永磁体13，并且，转子铁芯11上半圆周侧设置的两个第一永磁体12外侧壁的磁极均为N极，转子铁芯11下半圆周侧设置的两个第而永磁体外侧壁的磁极均为S极；永磁体与转子铁芯11之间可以采用胶粘固定的表面嵌入方式进行安装，也可以采用卡接固定的内部***方式进行安装，可以以“一”字型或者“V”字型布置。

参照图2，定子2包括设置于转子1一侧的第一定子3和设置于转子1另一侧的第二定子4，第一定子3和第二定子4以转子1的轴心为中轴对称设置，其中，第一定子3和第二定子4均包括定子铁芯21和绕制于定子铁芯21的定子线圈22。

具体来说，参照图2，第一定子3的定子铁芯21上方的定子线圈22的抽头a用于连接外部电源一端，第一定子3的定子铁芯21下方的定子线圈22的抽头b连接第二定子4的定子铁芯21上方的定子线圈22的抽头c，第二定子4的定子铁芯21下方的定子线圈22的抽头d用于连接外部电源另一端，外部电源用于提供预设频率的交流电，通电后，第一定子3朝向转子1一侧产生的磁场方向与第二定子4朝向转子1一侧产生的磁场方向相反。

参照图3，当抽头a接收到正电流时，抽头a处的电流方向为向里，抽头b处的电流方向为向外，抽头c处的电流方向为向里，抽头d处的电流方向为向外，即：第一定子3朝向转子1一侧产生的磁场极性为S，第二定子4朝向转子1一侧产生的磁场极性为N，此时，磁场力驱动转子1逆时针旋转过一预设角度，达到第一平衡位置，该预设角度的大小与定子、转子以及永磁体的几何尺寸设计相关，可以根据具体需要设计对应的预设角度。

参照图4，当抽头a接收到负电流时，抽头a处的电流方向为向外，抽头b处的电流方向为向里，抽头c处的电流方向为向外，抽头d处的电流方向为向里，即：第一定子3朝向转子1一侧产生的磁场极性为N，第二定子4朝向转子1一侧产生的磁场极性为S，此时，磁场力驱动转子1顺时针旋转过一预设角度，达到第二平衡位置，同理，该预设角度的大小与定子、转子以及永磁体的几何尺寸设计相关，可以根据具体需要设计对应的预设角度。

本申请实施例的定转子结构工作原理：在给定子线圈22通入交替变化的交流电流时，会驱动转子1在第一平衡位置和第二平衡位置之间往复交替动作，形成振动输出；转子1输出的频率与外部电源的驱动电流的频率同步，摆幅大小受几何设计以及负载影响，一般地，负载越大输出的摆幅将越小。

需要说明的是，定子线圈22的绕制方向和定子线圈22抽头的连接方式并不以上述方式为限，例如，参照图5，第一定子3的定子铁芯21下方的定子线圈22的抽头b’用于连接外部电源一端，第一定子3的定子铁芯21上方的定子线圈22的抽头a’连接第二定子4的定子铁芯21下方的定子线圈22的抽头d’，第二定子4的定子铁芯21上方的定子线圈22的抽头c’用于连接外部电源另一端；只需要保证在通电后，第一定子3朝向转子1一侧产生的磁场方向与第二定子4朝向转子1一侧产生的磁场方向相反即可。

参照图6，本申请实施例中，定子铁芯21靠近转子1的一端固定设置有定子齿23，定子齿23靠近转子1的一侧开设有定子槽24，定子槽24的设计，让定子部件的饱和程度与相关技术相比较小，从而使得最大振感的设计上限与相关技术相比较高，对振动马达性能的提升较大；其中，定子铁芯21和定子齿23可以是一体化设置。

参照图6，本申请实施例中，定子铁芯21远离转子1的一端固定设置有定子机壳25，其中，定子铁芯21和定子机壳25可以是一体化设置；定子铁芯21、定子齿23和定子机壳25也可以是一体化设置。

具体来说，第一定子3和第二定子4的结构可以是一样的，通过在定子机壳25上设置相互匹配固定的凹槽和凸起即可实现两个定子的固定，并且预留有用于装配定子的空间。

本申请实施例还提供了一种振动马达，参照图7，马达包括外壳5、连接组件6和上述任一种定转子结构，外壳5和定转子结构之间通过连接组件6固定连接，其中，连接组件6包括端盖61、大轴承62、小轴承63、第一转轴绝缘套64、第二转轴绝缘套64、密封圈65、第一垫片66、第二垫片67和接线端68。

具体来说，参照图7，转子1为圆柱形，表面嵌入安放了两对永磁体磁钢，转子1通过硅钢片叠压组成，转子1还包括转子转轴14和键15，转子铁芯11内侧壁和转子转轴14外侧壁对应设置有供键15插接的槽，通过键15将转子铁芯11和转子转轴14固定连接，防止转动错位；转子转轴14固定连接输出轴69。转子1的轴向一端通过大轴承62与外壳5固定连接，另一端通过小轴承63与端盖61固定连接；转子1的轴向两端均装配有转轴绝缘套64，转轴绝缘套64和大轴承62之间装配有第一垫片66，转轴绝缘套64和小轴承63之间装配有第二垫片67，大轴承62与外壳5之间还设置有密封圈65。

具体来说，定子由导磁的硅钢片叠压而成，呈模块化设计，定子整体可以是由两个相同的定子模块组成，每个定子模块内部有Y型结构的定子铁芯21和定子齿23，用于安放定子线圈22；第一定子3和第二定子4通过外壳5紧固在一起，同时外壳5内部设计有卡位凸起，用于对定子机壳25的轴向限位，防止装配过程的轴向滑动和不对准，其中，定子铁芯21和定子机壳25也可以是一体化设置，安装更加方便。

定子铁芯21与定子线圈22接触处（线圈缠绕处）的表面可以浸绝缘漆；大轴承62与外壳5之间，小轴承63与外壳5之间，大轴承62与转子转轴14之间，小轴承63与转子转轴14之间，转子铁芯11、键15与转子转轴14之间，定子机壳25与定子铁芯21之间均可以采用胶粘。

本申请实施例的振动马达工作原理：在给定子线圈22通入交替变化的交流电流时，会驱动转子1在第一平衡位置和第二平衡位置之间往复交替动作，形成振动输出；转子1输出的频率与外部电源的驱动电流的频率同步，摆幅大小受几何设计以及输出轴69上的负载影响，一般地，负载越大输出的摆幅将越小。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种定转子结构，其特征在于：包括转子（1）和定子（2），

所述转子（1）包括转子铁芯(11)和设置于所述转子铁芯(11)圆周侧的多个永磁体，所述转子铁芯(11)其中半个圆周侧设置的第一永磁体(12)外侧壁的磁极与另外半个圆周侧设置的第二永磁体(13)外侧壁的磁极相反；

所述定子（2）包括设置于所述转子（1）一侧的第一定子(3)和设置于所述转子（1）另一侧的第二定子(4)，通电后，所述第一定子(3)朝向所述转子（1）一侧产生的磁场方向与所述第二定子(4)朝向所述转子（1）一侧产生的磁场方向相反。

2.根据权利要求1所述的定转子结构，其特征在于：所述定子（2）包括定子铁芯(21)和绕制于所述定子铁芯(21)的定子线圈(22)。

3.根据权利要求2所述的定转子结构，其特征在于：所述定子铁芯(21)靠近所述转子（1）的一端固定设置有定子齿(23)。

4.根据权利要求3所述的定转子结构，其特征在于：所述定子齿(23)靠近所述转子（1）的一侧开设有定子槽(24)。

5.根据权利要求3所述的定转子结构，其特征在于：所述定子铁芯(21)和所述定子齿(23)一体化设置。

6.根据权利要求2所述的定转子结构，其特征在于：所述定子铁芯(21)远离所述转子（1）的一端固定设置有定子机壳(25)。

7.根据权利要求6所述的定转子结构，其特征在于：所述定子铁芯(21)和所述定子机壳(25)一体化设置。

8.根据权利要求2所述的定转子结构，其特征在于：所述第一定子(3)的定子线圈(22)一端用于连接外部电源一端，另一端连接所述第二定子(4)的定子线圈(22)一端，所述第二定子(4)的定子线圈(22)另一端用于连接外部电源另一端。

9.根据权利要求1所述的定转子结构，其特征在于：所述第一永磁体(12)数量为两个，所述第二永磁体(13)数量为两个。

10.一种振动马达，其特征在于：包括外壳(5)、连接组件(6)和如权利要求1-9任一项所述的定转子结构，所述外壳(5)和定转子结构之间通过所述连接组件(6)固定连接。

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