一種柔性彈簧軸承支撐的直線振蕩電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種直線振蕩電機(jī)，具體來(lái)說(shuō)是一種柔性彈簧軸承支撐的直線振蕩電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]直線振蕩電機(jī)是一種直接輸出短行程、高頻往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的電磁作動(dòng)器，廣泛應(yīng)用于空氣壓縮機(jī)、直線栗、電錘等工業(yè)應(yīng)用中。隨著電力電子、控制等技術(shù)水平的提高，系統(tǒng)性能也從最初的功能級(jí)向性能級(jí)轉(zhuǎn)變，要求作動(dòng)器具有高功率密度的特點(diǎn)。對(duì)直線振蕩電機(jī)而言，功率密度的提升主要體現(xiàn)在效率和工作頻率提升方面。針對(duì)效率提升問(wèn)題，目前多數(shù)直線振蕩電機(jī)采用諧振彈簧技術(shù)，通過(guò)動(dòng)子動(dòng)能與彈簧勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)換，避免了傳統(tǒng)用電磁力進(jìn)行加減速所帶來(lái)的功率損耗，提升了系統(tǒng)效率。對(duì)工作頻率提升問(wèn)題，主要研究在于如何提升軸承耐磨性能，使其適應(yīng)于高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)工況。然而，工作頻率的提升所帶來(lái)的問(wèn)題是多方面的。首先，對(duì)軸承而言，其最大可承受的運(yùn)動(dòng)速度并不能無(wú)限度的提升，嚴(yán)重受到材料性能的制約，這樣高頻運(yùn)動(dòng)勢(shì)必會(huì)帶來(lái)軸承的嚴(yán)重磨損，從而降低壽命直至故障；其次，由于摩擦力與運(yùn)動(dòng)速度呈正相關(guān)關(guān)系，高頻運(yùn)動(dòng)勢(shì)必會(huì)引起動(dòng)子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中摩擦阻力的增大，從而加劇了軸承磨損、系統(tǒng)能量和效率損失；此外，由于其諧振工作特性，運(yùn)動(dòng)頻率需與彈簧剛度進(jìn)行匹配，頻率的升高導(dǎo)致彈簧剛度急劇增大，相應(yīng)地帶來(lái)體積的明顯變化，對(duì)系統(tǒng)集成化設(shè)計(jì)帶來(lái)了挑戰(zhàn)；最后，彈簧、軸承分離式設(shè)計(jì)導(dǎo)致系統(tǒng)體積不可避免增大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，集成度和可靠性也隨之降低。
[0003]為了解決軸承問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)主要通過(guò)增強(qiáng)潤(rùn)滑性、減少摩擦面兩個(gè)途徑展開(kāi)。增強(qiáng)潤(rùn)滑性的主要方式包括油脂潤(rùn)滑、材料表面改性等等，但該類方法需要定期維護(hù)，也不是適應(yīng)于往復(fù)磨削直線運(yùn)動(dòng)工況。減少摩擦面方式主要包括氣浮、磁懸浮軸承等方案，其原理是通過(guò)氣體懸浮力或者磁懸浮力將動(dòng)子懸浮起來(lái)，避免與定子直接接觸，這樣可以有效地減小摩擦。然而，氣浮或磁懸浮技術(shù)比較復(fù)雜，需要主動(dòng)控制技術(shù)，很難做到集成化設(shè)計(jì)。因此，目前高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)缺乏有效地動(dòng)子支撐手段，這也是限制高頻化發(fā)展的主要因素之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決直線振蕩電機(jī)動(dòng)子支撐和集成化設(shè)計(jì)問(wèn)題，提出一種柔性彈簧軸承支撐的直線振蕩電機(jī)，包括電機(jī)模塊與柔性彈簧模塊。
[0005]其中，電機(jī)模塊包括定子、動(dòng)子兩部分；定子部分為保持靜止的部分，呈雙層磁極結(jié)構(gòu)；動(dòng)子部分為產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)輸出的部分。動(dòng)子部分的兩端由柔性彈簧模塊進(jìn)行支撐，且通過(guò)柔性彈簧模塊實(shí)現(xiàn)動(dòng)子部分的諧振。柔性彈簧模塊為具有內(nèi)環(huán)、外環(huán)與彈簧臂的柔性彈簧片；內(nèi)環(huán)與外環(huán)間通過(guò)彈簧臂相連。柔性彈簧片通過(guò)動(dòng)子彈簧連接件與動(dòng)子部分端部相連；動(dòng)子彈簧連接件的連接端固定于動(dòng)子端部；柔性彈簧片內(nèi)環(huán)套在動(dòng)子彈簧連接件連接端上設(shè)計(jì)的伸出桿上，外環(huán)與電機(jī)模塊端部固定。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0007]1、本發(fā)明柔性彈簧軸承支撐的直線振蕩電機(jī)，利用柔性彈簧同時(shí)實(shí)現(xiàn)軸承與諧振彈簧的作用，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了集成度。
[0008]2、本發(fā)明柔性彈簧軸承支撐的直線振蕩電機(jī)，柔性彈簧片作為軸承具有無(wú)摩擦、尚徑向剛度的特點(diǎn)，有助于提尚系統(tǒng)效率。
[0009]3、本發(fā)明柔性彈簧軸承支撐的直線振蕩電機(jī)，通過(guò)柔性彈簧片的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以方便的實(shí)現(xiàn)剛度、壽命的組合設(shè)計(jì)，為不同工況提供了便利。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明柔性彈簧軸承支撐的直線振蕩電機(jī)整體結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0011]圖2是本發(fā)明柔性彈簧軸承支撐的直線振蕩電機(jī)中柔性彈簧片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖中:
[0013]1-電機(jī)模塊2-柔性彈簧模塊 101-內(nèi)層軸向磁鐵
[0014]102-內(nèi)層徑向磁鐵 103-外層軸向磁鐵104-外層徑向磁鐵
[0015]105-內(nèi)層背鐵106-外層背鐵 107-端蓋
[0016]108-動(dòng)子支架109-線圈201-彈簧支架
[0017]202-動(dòng)子彈簧連接件203-柔性彈簧片 202a_伸出桿
[0018]203a-內(nèi)環(huán)203b_外環(huán)203c_彈簧臂
[0019]203d-防應(yīng)力集中孔
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]本發(fā)明是一種柔性彈簧軸承支撐的直線振蕩電機(jī)裝置，包括電機(jī)模塊I與柔性彈簧模塊2兩個(gè)部分，如圖1所示。
[0022]所述電機(jī)模塊I包括定子、動(dòng)子兩部分。定子部分為保持靜止的部分，呈雙層磁極結(jié)構(gòu)，包括由內(nèi)層軸向磁鐵101與內(nèi)層徑向磁鐵102構(gòu)成的內(nèi)層磁極、外層軸向磁鐵103與外層徑向磁鐵104構(gòu)成的外層磁極，以及內(nèi)層背鐵105、外層背鐵106與端蓋107。動(dòng)子部分為產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)輸出的部分，包括動(dòng)子支架108與線圈109。
[0023]上述內(nèi)層背鐵105、動(dòng)子支架108與外層背鐵106均為筒狀結(jié)構(gòu)，由內(nèi)至外依次相套。其中，內(nèi)層背鐵105與動(dòng)子支架108間，沿內(nèi)層背鐵105軸向交替設(shè)置有內(nèi)層軸向磁鐵101與內(nèi)層徑向磁鐵102，內(nèi)層軸向磁鐵101與內(nèi)層徑向磁鐵102套接在內(nèi)層背鐵105上，相互間貼合，并使兩內(nèi)層軸向磁鐵101分別位于內(nèi)層背鐵105兩端，且內(nèi)層軸向磁鐵101和內(nèi)層徑向磁鐵102的外圓周面與動(dòng)子支架108內(nèi)壁間具有一定間隙。所述動(dòng)子支架108上在各個(gè)內(nèi)層徑向磁鐵102對(duì)應(yīng)位置處，周向開(kāi)有凹槽，凹槽內(nèi)部設(shè)置有線圈109，在工況時(shí)線圈109可隨著動(dòng)子支架108進(jìn)行往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。外層背鐵106與動(dòng)子支架108間，沿外層背鐵106軸向交替設(shè)置有外層軸向磁鐵103與外層徑向磁鐵104 ;各個(gè)外層軸向磁鐵103和外層徑向磁鐵104的位置與各個(gè)內(nèi)層軸向磁鐵101和內(nèi)層徑向磁鐵102對(duì)應(yīng)，且使各個(gè)外層軸向磁鐵103和外層徑向磁鐵104的內(nèi)圓周面與動(dòng)子支架108外壁間具有一定間隙。上述內(nèi)層徑向磁鐵與外層徑向磁鐵充磁方向相同，且在內(nèi)層軸向磁鐵101與內(nèi)層徑向磁鐵102的非氣隙側(cè)設(shè)計(jì)了內(nèi)層背鐵，同時(shí)在外層軸向磁鐵103和外層徑向磁鐵104的非氣隙側(cè)設(shè)計(jì)了外層背鐵，由內(nèi)層背鐵105與外層背鐵106實(shí)現(xiàn)磁路走向的引導(dǎo)，增強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0024]上述外層背鐵106兩端設(shè)計(jì)有連接法蘭，分別與兩個(gè)端蓋107固定，通過(guò)端蓋實(shí)現(xiàn)內(nèi)層背鐵105與外層背鐵106間的軸向定位