阅读说明：本技术 一种双向磁悬浮有刷电机装置 (Bidirectional magnetic suspension brush motor device ) 是由 罗东胜 晏木 于 2020-06-19 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种双向磁悬浮有刷电机装置,包括电机外壳、电机轴枝和端盖,所述端盖设置于电机外壳底端,所述电机外壳和端盖的轴心处均开设有轴孔,所述电机轴枝设置在两个轴孔之间,且电机轴枝与电机外壳和端盖的连接处均设有轴承,所述电机轴枝远离端盖的一端延伸出电机外壳,且电机轴枝顶端设有传动连接轴。本发明通过依靠电磁效应实现运动的传递,不再需要安装扭力杆等弹性结构,一方面避免了弹性结构在使用时易损坏使得电机的使用寿命较短的情况,另一方面使得单位体积的电机可以传递更大数值的扭矩,利用换向器和电刷针的组合提供传播媒介,将外电路电流引入到转子线圈绕组产生磁场,工作稳定性较高。(The invention discloses a bidirectional magnetic suspension brush motor device which comprises a motor shell, a motor shaft branch and an end cover, wherein the end cover is arranged at the bottom end of the motor shell, shaft holes are formed in the axle centers of the motor shell and the end cover, the motor shaft branch is arranged between the two shaft holes, bearings are arranged at the connecting positions of the motor shaft branch, the motor shell and the end cover, one end, far away from the end cover, of the motor shaft branch extends out of the motor shell, and a transmission connecting shaft is arranged at the top end of the motor shaft branch. The invention realizes the transmission of motion by depending on the electromagnetic effect, does not need to install elastic structures such as a torsion bar and the like, avoids the condition that the service life of the motor is shorter because the elastic structures are easy to damage when in use, and enables the motor with unit volume to transmit torque with larger numerical value.)

一种双向磁悬浮有刷电机装置

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种双向磁悬浮有刷电机装置。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，电动牙刷开始走进人们的日常生活中，替代传统牙刷以实现更理想和更便捷的刷牙效果。

现有的电动牙刷通常采用电机驱动，通过牙刷刷头的振动起到清洁牙齿的作用。现有的电动牙刷中的电机一般需要安装弹簧或者类似扭簧的扭力杆，在使用过程中这类结构容易损坏，不易修复，因此电机的使用寿命往往取决于上述结构能使用多长时间。并且采用上述结构设计使得电机的承载能力低，单位体积的电机能够传递的扭矩较小，而且承受不同负载时电机轴的摆幅变化较大，使用效果也不够稳定。

另外，现有电动牙刷运动轨迹普遍都是径向左右摆动，没有轴向的伸缩功能，但人们日常生活中刷牙，不仅需要上下摆动清洁牙齿（径向摆动），更需要左右移动（轴向伸缩）达到全方位清洁的目的，且电动牙刷电机的安全防护需要进一步加强。

因此，发明一种双向磁悬浮有刷电机装置来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种双向磁悬浮有刷电机装置，依靠电磁效应实现运动的传递，不再需要安装扭力杆等弹性结构，一方面避免了弹性结构在使用时易损坏使得电机的使用寿命较短的情况，另一方面使得单位体积的电机可以传递更大数值的扭矩，利用换向器和电刷针的组合提供传播媒介，达到全方位清洁的目的和安全的效果，以解决技术中的上述不足之处。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双向磁悬浮有刷电机装置，包括电机外壳、电机轴枝和端盖，所述端盖设置于电机外壳底端，所述电机外壳和端盖的轴心处均开设有轴孔，所述电机轴枝设置在两个轴孔之间，且电机轴枝与电机外壳和端盖的连接处均设有轴承，所述电机轴枝远离端盖的一端延伸出电机外壳，且电机轴枝顶端设有传动连接轴，所述端盖远离电机外壳的一侧设有绝缘护壳，所述电机轴枝底部外侧套接有换向器，所述换向器底部两侧设有有对称分布的两个电刷针，所述电刷针的截面形状设置为L形，且电刷针顶端和底端分别与换向器和端盖插接，所述电机外壳内部设有传动单元，所述传动单元由定子组件和转子组件组成，且转子组件设置在定子组件内部；

所述定子组件包括定子骨架和磁钢，所述定子骨架两侧均开设有放置槽，所述磁钢设置于放置槽内部，所述定子骨架内壁两侧均设有限位框；

所述转子组件包括转子铁芯和线圈绕组，所述转子铁芯叠压设置在电机轴枝外侧，所述转子铁芯由转子齿和极靴组成，且转子齿与极靴一体化设置，所述线圈绕组绕设在转子齿外侧；

所述放置槽的数量设置为四个，四个所述放置槽关于转子铁芯平分线对称分布，四个所述放置槽之间的间距角度不相等，所述四个磁钢高度交错分布，且相邻两个磁钢高度不等，所述磁钢与转子铁芯形成了自吸面和非自吸面，且自吸面面积大于非自吸面面积。

优选的，所述电机轴枝与传动连接轴同轴设置，所述传动连接轴底端开设有插接槽，所述电机轴枝顶端设置在插接槽内部，且电机轴枝与传动连接轴传动连接。

优选的，所述传动单元的数量设置为一个或多个，多个所述传动单元提及的预设值设置为一个或多个。

优选的，所述电机外壳的截面形状设置为扁形或圆形，所述端盖和定子骨架均与电机外壳内轮廓相匹配，且端盖与电机外壳之间铆合连接，所述转子铁芯与定子骨架内壁相匹配。

优选的，所述线圈绕组在转子齿上绕线方向相同，两个所述传动单元之间通过线圈抽头电性连接，四个所述线圈绕组抽头线分别设置为线圈一、线圈二、线圈三和线圈四，所述线圈一的头接线圈二的尾，所述线圈三的头接线圈四的尾，所述线圈二的头与线圈四的头连接在换向器一侧，所述换向器顶端两侧均设有耳仔，所述线圈一的尾与线圈三的尾连接在换向器的耳仔上。

优选的，所述线圈绕组的线圈绕线分别设置为上下绕组和左右绕组，所述上下绕组通电后磁场相同，所述左右绕组通电后磁场相反。

优选的，所述传动单元中四个磁钢分为两组，每组磁钢的数量均设置为两个，且每组中的两个磁钢极性相反，两组磁钢上下磁极对应相同。

优选的，所述电刷针与外部电源电性连接，所述电刷针通过换向器与线圈绕组电性连接。

优选的，所述转子铁芯表面上涂设有3M绝缘粉。

在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

通过依靠电磁效应实现运动的传递，不再需要安装扭力杆等弹性结构，一方面避免了弹性结构在使用时易损坏使得电机的使用寿命较短的情况，另一方面使得单位体积的电机可以传递更大数值的扭矩，利用换向器和电刷针的组合提供传播媒介，将外电路电流引入到转子线圈绕组产生磁场，工作稳定性较高，与现有技术相比，能够同时轴向和径向转动刷牙，填补了市场上电动牙刷除径向左右摆动外没有轴向伸缩运动的空白。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构爆炸图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的右视图；

图4为本发明图3中A-A^，剖面结构示意图；

图5为本发明的主视图；

图6为本发明图5中B-B^，剖面结构示意图；

图7为本发明转子铁芯的结构示意图；

图8为本发明的电机内部结构示意图；

图9为本发明图8中C-C^，剖面结构示意图；

图10为本发明图8中D-D^，剖面结构示意图；

图11为本发明自吸面与非自吸面分布结构主视图；

图12为本发明自吸面与非自吸面分布结构左视图；

图13为本发明中磁钢极性分布结构左视图；

图14为本发明中磁钢极性分布结构主视图；

图15为本发明磁钢分布结构示意图。

附图标记说明：

1电机外壳、2电机轴枝、3端盖、4轴承、5传动连接轴、6绝缘护壳、7换向器、8电刷针、9定子组件、10转子组件、11定子骨架、12磁钢、121自吸面、122非自吸面、13放置槽、14限位框、15转子铁芯、151转子齿、152极靴、16线圈绕组、161线圈一、162线圈二、163线圈三、164线圈四。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

本发明提供了如图1-15所示的一种双向磁悬浮有刷电机装置，包括电机外壳1、电机轴枝2和端盖3，所述端盖3设置于电机外壳1底端，所述电机外壳1和端盖3的轴心处均开设有轴孔，所述电机轴枝2设置在两个轴孔之间，且电机轴枝2与电机外壳1和端盖3的连接处均设有轴承4，所述电机轴枝2远离端盖3的一端延伸出电机外壳1，且电机轴枝2顶端设有传动连接轴5，所述端盖3远离电机外壳1的一侧设有绝缘护壳6，所述电机轴枝2底部外侧套接有换向器7，所述换向器7底部两侧设有有对称分布的两个电刷针8，所述电刷针8的截面形状设置为L形，且电刷针8顶端和底端分别与换向器7和端盖3插接，所述电机外壳1内部设有传动单元，所述传动单元由定子组件9和转子组件10组成，且转子组件10设置在定子组件9内部；

所述定子组件9包括定子骨架11和磁钢12，所述定子骨架11两侧均开设有放置槽13，所述磁钢12设置于放置槽13内部，所述定子骨架11内壁两侧均设有限位框14；

所述转子组件10包括转子铁芯15和线圈绕组16，所述转子铁芯15叠压设置在电机轴枝2外侧，所述转子铁芯15由转子齿151和极靴152组成，且转子齿151与极靴152一体化设置，所述线圈绕组16绕设在转子齿151外侧；

所述放置槽13的数量设置为四个，四个所述放置槽13关于转子铁芯15平分线对称分布，四个所述放置槽13之间的间距角度不相等，所述四个磁钢12高度交错分布，且相邻两个磁钢12高度不等，所述磁钢12与转子铁芯15形成了自吸面121和非自吸面122，且自吸面121面积大于非自吸面122面积；

换向器7和电刷针8的组合提供了一种媒介，将外电路电流引入到转子线圈绕组产生磁场。

进一步的，在上述技术方案中，所述电机轴枝2与传动连接轴5同轴设置，所述传动连接轴5底端开设有插接槽，所述电机轴枝2顶端设置在插接槽内部，且电机轴枝2与传动连接轴5传动连接，一方面提高轴的加工精度，另一方面提高生产效率，不同的客户只需要更换不同的输出轴，马达可以做库存，易于标准化。

进一步的，在上述技术方案中，所述传动单元的数量设置为一个或多个，多个所述传动单元提及的预设值设置为一个或多个。

进一步的，在上述技术方案中，所述电机外壳1的截面形状设置为扁形或圆形，所述端盖3和定子骨架11均与电机外壳1内轮廓相匹配，且端盖3与电机外壳1之间铆合连接，所述转子铁芯15与定子骨架11内壁相匹配，绝缘护壳6可以保护电刷针8不易变形，焊线以后盖住，再引出连接线，也起到了绝缘的目的。

进一步的，在上述技术方案中，所述线圈绕组16在转子齿151上绕线方向相同，两个所述传动单元之间通过线圈抽头电性连接，四个所述线圈绕组16抽头线分别设置为线圈一161、线圈二162、线圈三163和线圈四164，所述线圈一161的头接线圈二162的尾，所述线圈三163的头接线圈四164的尾，所述线圈二162的头与线圈四164的头连接在换向器7一侧，所述换向器7顶端两侧均设有耳仔，所述线圈一161的尾与线圈三163的尾连接在换向器7的耳仔上。

进一步的，在上述技术方案中，所述线圈绕组16的线圈绕线分别设置为上下绕组和左右绕组，所述上下绕组通电后磁场相同，所述左右绕组通电后磁场相反。

进一步的，在上述技术方案中，所述传动单元中四个磁钢12分为两组，每组磁钢12的数量均设置为两个，且每组中的两个磁钢12极性相反，两组磁钢12上下磁极对应相同；

在径向，由于有转子齿吸磁钢，且自吸面比非自吸面面积大，所以径向可以悬浮；在轴向，也因为转子铁芯吸磁钢，且自吸面比非自吸面面积大，所以轴向可以悬浮；在径向，即使转子偏摆到最大位置角度，自吸面的面积依然大于非自吸面；在轴向，即使转子轴向位移到最大位置，自吸面的面积依然大于非自吸面。

进一步的，在上述技术方案中，所述电刷针8与外部电源电性连接，所述电刷针8通过换向器7与线圈绕组16电性连接。

进一步的，在上述技术方案中，所述转子铁芯15表面上涂设有3M绝缘粉，在线圈绕组16和转子铁芯15之间起绝缘作用。

电机外壳1底端通过端盖3铆合封口，并配合绝缘护壳6绝缘防护，使用轴承4相对定子组件9构成双向磁悬浮电机结构，使得电机轴枝2的转动更加顺畅，避免电机轴枝2的磨损，同时也能稳定电机轴枝2的位置，同时，一对轴承4可以使电机轴枝2的前后两端受力更加均匀，且安装稳定，一方面为电机轴枝2提供了支撑位置，方便定子组件9和转子组件10的紧凑安装，稳定配合，另一方面也能保护内部的定子组件9和转子组件10尽可能少的受到外部环境的污染和影响，保证电机轴枝2持续稳定的动力传输。

实施方式具体为：本装置在实际使用时，通过换向器7和电刷针8将外部电流引导给线圈绕组16通电在转子铁芯15处形成磁场，磁钢12位于该磁场范围内，由于径向和轴向都有预设值，它们相互作用，同极性的定子推动各异性的磁钢12，同极性的磁钢12受到各异性的定子磁场作用力，从而使磁钢12推动转子铁芯15转动的同时使其上下往复运动，由于转子铁芯15与电机轴枝2固定连接，进而带动电机轴枝2转动的同时作上下往复运动，线圈绕组16通过外部电路切换电流方向及控制通电时间，从而使转子产生左右上下往复运动，转子组件10运动即对应电机轴枝2的运动，依靠电磁效应实现运动的传递，不再需要安装扭力杆等弹性结构，一方面避免了弹性结构在使用时易损坏使得电机的使用寿命较短的情况，另一方面使得单位体积的电机可以传递更大数值的扭矩，则可以在达到额定扭矩的情况下尽可能地缩小电机的体积，该装置应用于电动牙刷时，可减轻电动牙刷的重量，左右摆动的同时上下伸缩运动更贴近日常生活中刷牙的感受，清洁作用大大提升，通过电磁结构传递动力，使得动力传递过程更为稳定，且换向器7和电刷针8的组合提供传播媒介，将外电路电流引入到转子线圈绕组产生磁场，工作稳定性较高。

本发明工作原理：

参照说明书附图1-14，线圈绕组16通电在转子铁芯15处形成磁场，磁钢12位于该磁场范围内，由于径向和轴向都有预设值，它们相互作用，同极性的定子推动各异性的磁钢12，同极性的磁钢12受到各异性的定子磁场作用力，从而使磁钢12推动转子铁芯15转动的同时使其上下往复运动，由于转子铁芯15与电机轴枝2固定连接，进而带动电机轴枝2转动的同时作上下往复运动，线圈绕组16通过外部电路切换电流方向及控制通电时间，从而使转子产生左右上下往复运动，转子组件10运动即对应电机轴枝2的运动，依靠电磁效应实现运动的传递，不再需要安装扭力杆等弹性结构，一方面避免了弹性结构在使用时易损坏使得电机的使用寿命较短的情况，另一方面使得单位体积的电机可以传递更大数值的扭矩。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。