CN1068730C - 无铁心电动机 - Google Patents

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Abstract

一种无铁心电动机具有一个磁材料的圆筒外壳、一个圆柱状磁铁，该圆柱状滋铁牢固地和同轴地被定位在所述外壳中以便在它们之间形成一个圆筒型间隙、和一个转子。该转子具有：一个圆筒型绕组的线圈，所述绕组被同轴地设置在所述外壳和所述磁铁之间形成的所述间隙中、一个换向器，该换向器机械地支承所述绕组的一端并且与所述线圈的两端电连接、和一个用于支承所述换向器的轴。电动机还包括一对电刷，和两个可旋转地支承所述轴的轴承。

Description

无铁心电动机
本发明涉及一种无铁心电动机。特别是，本发明涉及一种最好与像便携式视频摄象机这样的小型电装置一起使用的小尺寸的无铁心电动机。此外，本发明涉及在小尺寸电装置如寻呼机中构成振动源主要部分的无铁心电动机
近年来对便携式电装置要求尺寸上更小和更薄的趋势要求无铁心电动机更小型化、更经济和更可靠。同时，由于更好携带而小型化的寻呼机需要装在其中的电池小型化。为了这些原因，至今一直在需要一种小尺寸的和更小的功率消耗的无铁心电动机。
图3示出了一种现有的小尺寸无铁心电动机20。该无铁心电动机包括一个转子21。转子21包括一个输出轴22、一个安装在输出轴22上的换向器23、和一个线圈绕组24，线圈绕组24成形成一个圆筒，该圆筒围绕着输出轴22同轴地设置并且在它的一端上固定在换向器23上。线圈在它的两端利用像焊接或点焊这样的适当方法与换向器23电连接。利用一对安装在壳体25的相邻两端上的轴承26和27把输出轴22同轴地和旋转地支承在壳体25中，由此转子21能够围绕着圆筒壳体25转动。壳体25在它的外表面上载有一个圆筒型的磁铁28。转子21和壳体25同轴地被装在一个圆筒外壳29中。同时，外壳29的一个端部开口保持着圆筒壳体25的一端，而它的另一个端部开口中具有一个托架30，最终在磁铁28和外壳29之间形成一个磁路。托架30在它的内表面上支承着一对相对置的电刷31，以致于电刷31与换向器23接触。托架30也接收输出轴22的一端以便防止轴22在它的纵向上移动。根据这种结构的无铁心电动机，一个电流借助于电刷31和换向器23被提供给线圈，使转子21在一个规定的方向上旋转。
图4A和4B示出了总地由符号32表示的一个振动器，在该振动器中普通的无铁心电动机被用作为它的一个主要部件。在这个振动器中一个重物33被偏心地安装在轴22的一端上，该轴22从外壳29中伸出。因此，通过激励电动机，重物33转动以便产生离心力并由此产生周期的振动。
虽然使用无铁心电动机是可取的，但是根据电装置的小型化和更高特性的要求一直在需要其它的改进。
此外，当在振动器中使用无铁心电动机时，施加一个低电流将导致旋转能量一个较大的损失，其原因是一个相对大的离心力被加在靠近重物的轴承上。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的小尺寸无铁心电动机，它能够被小型化和能够利用一个减小的电流被驱动，并且容易地被组装。
为了实现这个目的，本发明的一种无铁心电动机，包括：一个磁性材料的圆筒外壳；一个转子，该转子具有：一个圆筒型绕组的线圈，所述绕组被同轴地设置在所述外壳中、一个换向器，该换向器机械地支承所述绕组的一端并且与所述线圈的两端电连接、和一个用于支承所述换向器的轴；一对电刷，该电刷被设置与所述换向器接触，一个电流借助于所述换向器被提供给所述线圈的两端；以及一个第一轴承，该轴承与所述外壳的一端相邻地被安装以便旋转地支承所述轴的一个第一部分；其特征在于，所述无铁心电动机还包括：一个圆柱状磁铁，该圆柱状磁铁牢固地和同轴地被定位在所述外壳中以便在它们之间形成一个圆筒型间隙，所述轴定位于所述圆柱状磁铁的一个轴线上；一个第二轴承，该轴承被安装在所述磁铁与所述换向器相邻的一个端部上以便旋转地支承所述轴的一个第二部分。
最好无铁心电动机包括还包括一个烧结金属环，为了容易地组装，该烧结金属环被压入配合在所述外壳和所述磁铁之间以便固定所述磁铁。
最好所述烧结金属环主要地由铜组成，以便消除一个有害的磁影响，否则它将导致在把磁铁定位在外壳中时需要利用能磁化的环。
利用所述第一轴承支承的所述轴的第一部分是一个第一末端部分。而由所述第二轴承支承的所述轴的第二部分是与所述第一末端部分相反的一个第二末端部分。
本发明的另一个方面是：无铁心电动机还包括一个由所述轴偏心地支承的重物。该重物可以被支承在所述第一和第二轴承之间。
本发明的这些和其它的目的和特征从下面结合附图所描述的最佳实施例中将变得更清楚，在这些附图中相同的部件利用相同的符号来表示：
图1是一个本发明的第一实施例的一个无铁心电动机的截面图；
图2A是一个被用作为一个振动器的主要部件的第二实施例的无铁心电动机的顶视图；
图2B是在图2A中所示的无铁心电动机的一个截面图；
图3是一个现有无铁心电动机的截面图；
图4A是一个结合有一个现有无铁心电动机的振动发生器的截面图；
图4B是一个在图4A中所示的振动发生器截面图。
现在参照附图，特别是参照图1，在图1中示出了一个由符号1表示的本发明的无铁心电动机的例子。无铁心电动机1具有一个转子2。转子2包括一个输出轴3。轴3在它的一侧上，例如下侧上载有一个换向器4。具有一对对置的导电区段4a的换向器4支承着一个以圆筒形式的线圈的绕组5的最上端。同时，线圈的两端与换向器4的导电区段4a电连接。
一个形成圆柱形式的磁铁6在它的最上端上具有一个轴承组件7。轴承组件7包括一个固定在磁铁6的顶端上的轴承盖8、一个以环形式被固定在轴承盖8中的下轴承9，用于接收轴3的下周边，和一个被插在轴承盖8和下轴承9之间的推压板10，用于接收轴3的最下端，由此把轴3定位在磁铁6的一个轴线上。该磁铁6从绕组5的最下开口被插入到绕组5中，使下轴承9和推压板10支承轴3的下端。
转子2和磁铁6在一个由磁性材料制成的圆筒外壳11中由上轴承12和一个下隔离环13被固定就位。上轴承12被固定在圆筒外壳11最上开口上，以致于它支承轴3而下隔离环13被压入配合在圆筒外壳11和磁铁6之间，由此圆筒外壳11、绕组5和磁铁6被相互同轴地定位，并且在它们相互之间分别留有圆筒间隙14和15。下轴承9和上轴承12最好是由金属制成的。最好下隔离环13是通过一种粉末冶金方法制造的一个烧结金属环，通过该方法包含有铜的粉末材料被烧结到环中。
此外，上轴承12在它的内表面支承一个托架16，该托架16也载有一对相对的电刷组件17，以致它们能够在相对的位置上与换向器4的对应导电区段4a相接触。
在这样构成的无铁心电动机1的操作中，通过电刷组件17和换向器4提供一个电流给绕组5的线圈的两端，由此使转子2和轴3转动。
如从上面描述所看到的，无铁心电动机利用了圆柱状磁铁6，这种圆柱状磁铁6能够建立一个比具有与圆柱状磁铁6的体积相同体积的普通圆筒磁铁的磁场更大的磁场，它使得本发明的无铁心电动机变为更小型化和具有更大输出特性。
此外，圆柱状磁铁6利用一个烧结金属环13被固定到圆筒外壳11中，烧结金属环13被压入配合在磁铁6和圆筒外壳11之间，这两个部件在这之前被组装。
此外，烧结金属环13将导致各种优点。特别是，烧结金属基本上是疏松的或多孔的。因此，压入配合的环13将在圆筒外壳11中几乎不引起过度的压力。同样地，一般地烧结金属产品是通过在一个模具中利用压力模压制成的，因此，该环能够精确地和经济地被制造，在制造中外侧和内侧圆周表面被同轴地形成。此外，环13是由主要地包括铜的材料制成的。因此，即使当一个磁性装置被用于其定位时，磁铁6能够外壳11中被固定就位，此外不需要机械的定位装置来使磁铁6定位，这就使磁铁更便宜并且导致电动机的组装装置的简化。
图2A和图2B示出了另一个无铁心电动机，它能够构成一个振动发生器的一个主要部件，总地由符号1｀来表示，在该无铁心电动机1｀中轴承12被压入配合在外壳11的顶部部分中并且在轴承12和托架16之间具有一个足够的空间，以便在它们之间形成一个腔18。同时一个重物19在腔18内用一种适当的方式，例如压或焊接被偏心地固定在轴3上。
利用这种机构，具有重物19的轴3在它的两端由固定轴承9和12被支承，因此由重物19的旋转引起的离心力被分配给两个轴承9和12，由此减小了输出能量的损失以及轴承的摩擦损耗。
虽然固定环首先围绕着磁铁被设置，然后与在上述实施例中的磁铁一道被压入配合在外壳中，另一种组装方法也能够被利用，在该方法中环被固定到外壳中，然后磁铁被压入配合到环。
如从上面描述所看到的，本发明无铁心电动机将提供各种优点。
这些优点是：通过利用一个圆柱状磁铁，磁铁体积与电动机体积的比能够被增加，这个增加导致了无铁心电动机的小型化和更高的输出特性。
同时，利用烧结金属环和把该环压入配合在外壳和磁铁之间将导致它们更容易地组装。
此外，利用主要地包括铜的材料来制造烧结金属环将定位不产生有害影响，在定位时一个磁力被利用。此外，对于磁铁不需要机械的定位装置，它使磁铁更便宜并且导致电动机的一个组装装置的简化。
因此，在外壳中设置一个重物和利用固定地定位在外壳中的轴承来支承它将导致在支承上能量损失的减小提供给电动机的电流的减小和更高的轴转速。

Claims (7)

1．一种无铁心电动机，包括：
一个磁性材料的圆筒外壳；
一个转子，该转子具有：一个圆筒型绕组的线圈，所述绕组被同轴地设置在所述外壳中、一个换向器，该换向器机械地支承所述绕组的一端并且与所述线圈的两端电连接、和一个用于支承所述换向器的轴；
一对电刷，该电刷被设置与所述换向器接触，一个电流借助于所述换向器被提供给所述线圈的两端；以及
一个第一轴承，该轴承与所述外壳的一端相邻地被安装以便旋转地支承所述轴的一个第一部分；
其特征在于，所述无铁心电动机还包括：
一个圆柱状磁铁，该圆柱状磁铁牢固地和同轴地被定位在所述外壳中以便在它们之间形成一个圆筒型间隙，所述轴定位于所述圆柱状磁铁的一个轴线上：
一个第二轴承，该轴承被安装在所述磁铁与所述换向器相邻的一个端部上以便旋转地支承所述轴的一个第二部分。
2．根据权利要求1的无铁心电动机，还包括一个烧结金属的环，该烧结金属环被压入配合在所述外壳和所述磁铁之间以便把所述磁铁固定在所述外壳中。
3．根据权利要求1的无铁心电动机，其特征在于，所述烧结金属环主要地由铜组成。
4．根据权利要求1的无铁心电动机，其特征在于，由所述第一轴承支承的所述轴的第一部分是一个第一末端部分。
5．根据权利要求1或4的无铁心电动机，其特征在于，由所述第二轴承支承的所述轴的第二部分是与所述第一末端部分相反的一个第二末端部分。
6．根据权利要求1的无铁心电动机，其特征在于，还包括一个由所述轴偏心地支承的重物。
7．根据权利要求6的无铁心电动机，其特征在于，所述重物由在所述第一和第二轴承之间的所述轴支承着的。
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