[发明专利]一种内定子永磁型动铁芯式直线振荡电机

说明书

本发明公开了一种内定子永磁型动铁芯式直线振荡电机，其包括内、外定子铁芯、动子铁芯、笼型动子铁芯支架、永磁体、电枢绕组及谐振弹簧；内定子铁芯的每个环状定子铁芯的轭部沿圆周方向均匀地嵌入多块永磁体；组成电枢绕组的多个线圈缠绕于外定子铁芯齿上；动子铁芯由多段弧形铁芯组成，各段弧形铁芯用笼型动子铁芯支架紧固连接为整体，该整体居中安装在内、外定子铁芯之间的气隙中，在笼型动子铁芯支架与端盖之间套设有谐振弹簧。本发明中永磁体不参与往复振动，可极大地提高电机的安全性、可靠性和鲁棒性；永磁体与电枢绕组放置在不同定子上，可避免永磁体的高温失磁；动子质量减轻，可降低系统对谐振弹簧刚度的需求，有利于谐振频率的提高。

技术领域

本发明属于直线振荡电机领域，更具体地，涉及一种在同一电机内采用内、外两套定子，且永磁体和电枢绕组分开放置于内、外定子上，运动和受力部件为动子铁芯的直线振荡电机。

背景技术

一直以来，直线往复运动主要靠传统的旋转电机+曲柄等传动机构来实现，该种方式因效率和功率因数低下，结构复杂，体积庞大而饱受诟病。采用永磁直线振荡电机实现直线往复运动，不仅可以省去曲柄等中间传动机构，而且在效率和功率因数方面也有显著提升，因而得到了广泛的关注。

永磁直线振荡电机，按运动受力部件的构成不同，可分为动圈式、动磁式、动磁铁式、动铁芯式，各种不同构成的永磁直线振荡电机的介绍如下：

动圈式直线振荡电机，其运动部件为线圈。其主要缺点在于，线圈的固定难度较大，长行程时驱动力相对较小，由于振动部分为线圈，频率太高会使线圈接线处折断，因此，动圈式直线振荡电机的振荡频率不能太高。

动磁式直线振荡电机，其运动受力部件为永磁体。永磁体一般位于内外两个定子之间，永磁体上下均为气隙，为固定永磁体，需要强度高且质量轻的永磁体支架，从而使得其运动部件结构相对复杂，气隙较大，绕组电感值小，气息磁场弱，功率密度低。另外，该种形式的直线振荡电机，其内外铁芯的硅钢片一般为周向叠压，漏磁大，工艺难度高，可靠性和安全性不足。

动磁铁式直线振荡电机，其运动受力部件为永磁体和铁芯。永磁体表贴或内嵌于动子铁芯，随动子铁芯做往复振荡。其缺点是动子质量较高，碍于永磁体为运动部件，考虑到工艺和安全性，气隙无法设计得较小，气隙磁场强度相对较弱。

无论是动磁式还是动磁铁式直线振荡电机，永磁体均参与往复运动。它们共同的缺陷在于，永磁体作为易损件在气隙中参与直线振荡，增加了加工工艺难度，降低了电机的鲁棒性和安全性，特别在高频振荡和恶劣工况下，其可靠性较低。而且电机中稀土永磁体的用量相对较大，仍然有进一步降低稀土材料用量的空间。

而就传统结构的动铁芯式直线振荡电机而言，其动子仅由硅钢片叠压而成，强度与可靠性均较高。但随之而来的问题就是，永磁体与电枢绕组均处于同一个发热单元上，电枢产生的热量极易传导到永磁体上，严重时甚至会导致其不可逆失磁，严重制约的电机的过载能力，削弱其可靠性。另外，铁芯式动子质量偏大，对写真弹簧刚度要求较高，也是制约该类直线振荡电机应用的一大因素。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种内定子永磁型动铁芯式直线振荡电机，其目的在于，将永磁体和电机热源(绕组)分别放置在不同定子上，有效减少了传导到永磁体上的热量，降低高温退磁的风险；通过重新设计动子结构，有效降低了动子质量，使电机在提高可靠性、安全性的同时，降低了对弹簧刚度的要求，更容易提高电机的谐振频率，其在结构上避免永磁体参与往复振动，极大地提高了电机的安全性、可靠性和鲁棒性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种内定子永磁型动铁芯式直线振荡电机，包括内定子铁芯、外定子铁芯、动子铁芯、笼型动子铁芯支架、传动轴、支撑轴、永磁体、电枢绕组、机壳、轴承、端盖以及谐振弹簧：