一种低发热高效率的电动牙刷用马达

技术领域

本发明涉及一种马达，特别是涉及一种低发热高效率的电动牙刷用马达。

背景技术

电动牙刷主要包括马达(即电机)和刷头，通过马达的快速运转使刷头产生高频震动，瞬间将牙膏分解成细微泡沫，深入清洁牙缝；与此同时，刷头上刷毛的颤动能促进口腔的血液循环，对牙龈组织有一定的按摩效果。因此，马达是电动牙刷的一个主要部件。

进一步地，目前电动牙刷用马达主要包括定子部分和转子部分；其中，定子部分包括外壳、以及都固定于外壳的定子铁芯与线圈绕组，线圈绕组缠绕在定子铁芯上；转子部分包括通过轴承可转动地支撑在外壳中的电机轴、以及固定在电机轴外表面的永磁体；定子铁芯与永磁铁相配合。然而，现有电动牙刷用马达中的定子铁芯为一个整体件；另外，电动牙刷用马达为了保证一定的性能，沿电机轴的轴向、永磁体一般都比较细长，而和永磁体相配合的定子铁芯要和永磁体具有相同的长度，从而使得定子铁芯也比较细长；比如授权公告号为CN203967899U的中国实用新型专利所公开的一种小型高频振动装置；又比如授权公告号为CN207321079U的中国实用新型专利所公开的一种超声波振动电机。如此，势必会导致缠绕在定子铁芯上的线圈绕组的单匝周长较大，即线圈绕组的单匝截面较大，直接导致电阻发热严重，电动牙刷用马达的效率低、难以提高。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低发热高效率的电动牙刷用马达，在保证定子铁芯截面不变的前提下减少线圈绕组的单匝周长。

为实现上述目的，本发明提供一种低发热高效率的电动牙刷用马达，包括外壳、都固定于外壳的定子铁芯和线圈绕组、可转动地支撑在外壳中的电机轴、以及固定于电机轴的永磁部件，所述定子铁芯包括分布在永磁部件的外周且与永磁部件相配合的铁芯主体、以及与铁芯主体磁导通配合的铁芯导磁体，所述铁芯导磁体包括平直延伸的线圈绕置部，所述线圈绕组缠绕在线圈绕置部上，且所述线圈绕组沿垂直于电机轴的轴向平直延伸；沿所述电机轴的轴向，所述铁芯导磁体中线圈绕置部的长度小于铁芯主体的长度、且两者的长度比值小于0.6。

进一步地，所述铁芯导磁体还包括从线圈绕置部的端部一体延伸出的折弯部，所述折弯部远离线圈绕置部的一端延伸至铁芯主体处、并与铁芯主体接触配合或间隙配合；沿所述电机轴的轴向，所述铁芯导磁体中线圈绕置部的长度与折弯部的长度相同。

进一步地，沿所述电机轴的轴向，所述铁芯导磁体分布在铁芯主体的中间位置处。

进一步地，所述外壳包括沿电机轴轴向相对排布的第一壳体和第二壳体、以及分布在第一壳体和第二壳体之间的中间壳体，所述第一壳体和第二壳体固定相连，所述中间壳体的两端分别与第一壳体和第二壳体固定相连，所述铁芯主体固定于第一壳体，所述铁芯导磁体和线圈绕组都固定于中间壳体。

进一步地，所述中间壳体、铁芯导磁体和线圈绕组三者固定为一个独立的预制件。

进一步地，所述中间壳体的材质为塑料，所述中间壳体以注塑的方式固定在铁芯导磁体中折弯部的外周。

进一步地，所述中间壳体的两端设有沿电机轴轴向外凸的第一插接凸部，所述第一壳体和第二壳体中开设有第一连接槽，所述第一插接凸部紧配合地插接在第一连接槽中。

进一步地，所述第一壳体和第二壳体的材质都为塑料。

如上所述，本发明涉及的电动牙刷用马达，具有以下有益效果：

本申请中，将定子铁芯设置为长度不同的铁芯主体和铁芯导磁体后，能够将铁芯导磁体中用于缠绕线圈绕组的线圈绕置部做短，不必与铁芯主体一样做的细长；而线圈绕置部的长度直接决定线圈绕组的单匝周长和截面大小。根据磁学理论，在磁路径总长不变时，线圈绕组所产生的磁动势和安匝数(NI)呈正比，磁阻和截面积成反比，线圈绕组产生的磁通等于磁动势除以磁阻。如此，本申请把线圈绕置部做短、但截面不变，保证了相同的安匝数和磁阻，在提供相同磁通的前提下能够减小线圈绕组的单匝周长，从而有效减少电阻发热，也即减少电动牙刷用马达的发热，最终提高电动牙刷用马达的效率。

附图说明

图1为本申请中电动牙刷用马达的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2的A-A向剖视图。

图4至图6为本申请中电动牙刷用马达省略外壳后的结构示意图。

图7为本申请中由中间壳体、铁芯导磁体和线圈绕组构成的预制件的结构示意图。

图8为本申请中第一壳体和铁芯主体装配后的结构示意图。

图9为本申请中第二壳体的结构示意图。

元件标号说明

10 外壳

11 第一壳体

111 第一安装槽

112 第一连接槽

113 安装卡槽

114 壳体端部

115 壳体主体

116 第二插接凸部

12 第二壳体

121 第二安装槽

122 第二连接槽

13 中间壳体

131 第一插接凸部

20 定子铁芯

21 铁芯主体

211 圆弧段

212 水平段

213 竖直段

22 铁芯导磁体

221 线圈绕置部

222 折弯部

30 线圈绕组

40 电机轴

50 永磁部件

51 永磁体

60 第一轴承

70 第二轴承

80 柔性件

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本申请提供一种低发热高效率的电动牙刷用马达，用于电动牙刷。如图1至图3所示，本申请涉及的电动牙刷用马达包括外壳10、定子铁芯20、线圈绕组30、电机轴40、以及永磁部件50；其中，定子铁芯20和线圈绕组30都固定于外壳10；电机轴40通过轴承可转动地支撑在外壳10中，电机轴40由导磁材料制成；永磁部件50电机轴40的外周。为便于叙述，本实施例中，将电机轴40的轴向定义为前后方向。

进一步地，如图4至图6所示，定子铁芯20包括分布在永磁部件50的外周且与永磁部件50相配合的铁芯主体21、以及与各铁芯主体21磁导通配合的铁芯导磁体22。图4至图6所示的视图中，永磁部件50配置有一对；相应地，定子铁芯20中的铁芯主体21也配置一对、与永磁部件50一一对应。另外，每个永磁部件50都为双极性、具有N极和S极；即：每个永磁部件50都包括两个极性不相同的永磁体51，构成每个永磁部件50的两个永磁体51沿电机轴40的周向紧靠设置、且都沿电机轴40的轴向延伸，故永磁体51为细长的条状体结构；相连的两个永磁部件50之间在电机轴40的周向上具有空隙。

进一步地，如图4至图6所示，定子铁芯20的铁芯主体21和铁芯导磁体22为两个相互独立的部件，即定子铁芯20为分体式结构，但构成定子铁芯20的铁芯主体21和铁芯导磁体22都为整体式结构。其中，铁芯主体21呈Y形，铁芯主体21朝向永磁部件50的端面为圆弧面，或者说，铁芯主体21靠近永磁部件50的这段为圆弧段211；铁芯主体21从内而外依次包括圆弧段211、沿左右方向水平延伸的水平段212、以及沿上下方向竖直延伸的竖直段213。铁芯导磁体22包括沿左右方向水平延伸的线圈绕置部221，线圈绕组30缠绕在铁芯导磁体22的线圈绕置部221上，且线圈绕组30沿垂直于电机轴40的轴向左右平直延伸；如此，如图3所示，线圈绕置部221在电机轴40轴向上的长度直接决定线圈绕组30在其绕置方向上的单匝周长和截面大小：线圈绕置部221在电机轴40轴向上的长度长，则线圈绕组30的单匝周长和截面大；线圈绕置部221在电机轴40轴向上的长度短，则线圈绕组30的单匝周长和截面小。特别地，本申请中，沿电机轴40的轴向，铁芯主体21的长度与永磁部件50的长度相同、也可以不相同，但铁芯导磁体22中线圈绕置部221的长度小于铁芯主体21的长度、且两者的长度比值小于0.6。

上述电动牙刷用马达工作时，线圈绕组30中通入交变电流，定子铁芯20的铁芯导磁体22产生磁路、并将磁路传导至铁芯主体21，定子铁芯20产生的磁通量和永磁体51相互作用，把电能转换为机械能；即：在永磁部件50、定子铁芯20和线圈绕组30的共同作用下，驱使电机轴40摆动，刷头固定在电机轴40上，则电机轴40带动电动牙刷的刷头快速摆动。在工作过程中，定子铁芯20存在电阻发热：Q＝I

进一步地，铁芯主体21与铁芯导磁体22之间磁导通的结构为：如图3至图6所示，铁芯导磁体22还包括从线圈绕置部221的左右两端一体向靠近铁芯主体21方向延伸出的折弯部222，折弯部222远离线圈绕置部221的一端延伸至铁芯主体21的竖直段213处、并与铁芯主体21的竖直段213接触配合或间隙配合，由此实现铁芯导磁体22与两个铁芯主体21的磁导通配合。当然，在其他实施例中，也可以在铁芯主体21上设置延伸至线圈绕置部221、并与线圈绕置部221接触配合或间隙配合的折弯部。

优选地，如图4至图6所示，沿电机轴40的轴向，铁芯导磁体22中线圈绕置部221的长度与折弯部222的长度相同，即铁芯导磁体22整体在前后方向上具有相同的长度；铁芯主体21中的圆弧段211的长度、水平段212的长度和竖直段213的长度相同，即铁芯主体21整体在前后方向上具有相同的长度。另外，沿电机轴40的轴向，铁芯导磁体22分布在铁芯主体21的中间位置处，则铁芯主体21的前端位于铁芯导磁体22的前侧，铁芯主体21的后端位于铁芯导磁体22的后侧。

进一步地，如图1至图3所示，外壳10包括沿电机轴40轴向前后相对排布的第一壳体11和第二壳体12、以及分布在第一壳体11和第二壳体12之间的中间壳体13，第一壳体11和第二壳体12固定相连，中间壳体13的前后两端分别与第一壳体11和第二壳体12固定相连，铁芯主体21固定于第一壳体11，铁芯导磁体22和线圈绕组30都固定于中间壳体13。优选地，第一壳体11、第二壳体12和中间壳体13的材质都为塑料，则第一壳体11、第二壳体12和中间壳体13都为注塑件、也同时为一体成型件，有利于降低成本、便于装配。

优选地，铁芯导磁体22和中间壳体13之间的固定方式可以为：一、分别加工完成后再胶粘固定；二、在中间壳体13注塑过程中直接包胶固定，即中间壳体13以注塑的方式直接固定在铁芯导磁体22中折弯部222的外周。另外，如图7所示，中间壳体13、铁芯导磁体22和线圈绕组30三者固定为一个独立的预制件，便于线圈绕组30的绕线，也便于电动牙刷用马达的加工、装配和维修；在组装电动牙刷用马达时，直接将预制件中的中间壳体13分别与第一壳体11和第二壳体12固定相连即可。

进一步地，如图1和图8所示，第一壳体11包括壳体端部114、以及从壳体端部114下侧后端平直向后延伸的壳体主体115，壳体主体115延伸至第二壳体12的前端面、且两者插接连接，壳体主体115包括位于电机轴40下侧的底部、以及位于电机轴40左右两侧的侧部。第一壳体11的壳体端部114与第二壳体12之间形成有安装空区，该安装空区位于电机轴40的上侧，由中间壳体13、铁芯导磁体22和线圈绕组30装配后构成的预制件被容置在安装空区中，中间壳体13的前端与第一壳体11的壳体端部114插接连接，中间壳体13的后端与第二壳体12插接连接。具体说，如图7至图9所示，中间壳体13的前后两端设有沿电机轴40轴向外凸的第一插接凸部131，第一壳体11的壳体端部114的后端面上、以及第二壳体12的前端面上开设有第一连接槽112；中间壳体13前端的第一插接凸部131紧配合地插接在第一壳体11的壳体端部114的第一连接槽112中，将预制件与第一壳体11相固定；中间壳体13后端的第一插接凸部131紧配合地插接在第二壳体12的第一连接槽112中，将预制件与第二壳体12相固定。第一壳体11的壳体主体115的后端面上设有向后外凸的第二插接凸部116，第二壳体12的前端面上开设有第二连接槽122，第一壳体11上的第二插接凸部116紧配合地插接在第二壳体12的第二连接槽122中，将第一壳体11和第二壳体12相固定。如图8所示，第一壳体11的壳体主体115的侧部中开设有安装卡槽113，该安装卡槽113的截面形状与铁芯主体21的截面形状相适配，安装卡槽113向后贯通壳体主体115的侧部，铁芯主体21从壳体主体115的后端插入安装卡槽113中，如此将铁芯主体21固定在壳体主体115中。

进一步地，如图3所示，用于将电机轴40可转动地支撑在外壳10中的轴承有两个、分别为前后排布的第一轴承60和第二轴承70，电机轴40通过第一轴承60可转动地支撑在第一壳体11中，电机轴40通过第二轴承70可转动地支撑在第二壳体12中。特别地，第一壳体11的壳体端部114背向第二壳体12的外端开设有第一安装槽111，第一安装槽111的外端向前贯穿第一壳体11，第一轴承60容置在第一安装槽111中、且第一轴承60的内圈与电机轴40固定相连，第一安装槽111内端的槽底止档第一轴承60；第二壳体12背向第一壳体11的外端开设有第二安装槽121，第二安装槽121的外端向后贯穿第二壳体12，第二轴承70容置在第二安装槽121中、且第二轴承70的内圈与电机轴40固定相连，第二安装槽121内端的槽底止档第二轴承70。装配电机轴40和第一壳体11时，将电机轴40插入在第一壳体11的内孔中，将第一轴承60从电机轴40的前端向后敲入第一壳体11的第一安装槽111中、直至第一轴承60与第一安装槽111的槽底抵接，则第一轴承60向内压紧第一壳体11。同理，装配电机轴40和第二壳体12时，将电机轴40插入在第二壳体12的内孔中，将第二轴承70从电机轴40的后端向前敲入第二壳体12的第二安装槽121中、直至第二轴承70与第二安装槽121的槽底抵接，则第二轴承70向内压紧第二壳体12。如此，安装完第一轴承60和第二轴承70后，依靠第一轴承60的内圈和电机轴40的紧固力、以及第二轴承70的内圈和电机轴40的紧固力在前后方向上将第一壳体11和第二壳体12夹紧相连，实现第一轴承60和第二轴承70从壳体的外侧装配、并夹紧第一壳体11和第二壳体12，由此实现产品的封装。并且，在装配电机轴40和第一壳体11、以及电机轴40和第二壳体12时，只需相应地从第一壳体11的外侧敲入第一轴承60、以及从第二壳体12的外侧敲入第二轴承70即可，为一道铆接即实现了产品的封装、且安装了轴承，节省安装工序，提高装配效率。

优选地，第一轴承60的内圈与电机轴40之间铆接固定或胶粘固定，第二轴承70的内圈与电机轴40之间铆接固定或胶粘固定。

进一步地，如图3所示，在电机轴40的轴向上，第一轴承60的内端和第一壳体11之间设有具有弹性的柔性件80，该处的柔性件80适当压缩产生向前的力；或者，第二轴承70的内端和第二壳体12之间设有具有弹性的柔性件80，该处的柔性件80适当压缩产生向后的力；或者，第一轴承60的内端和第一壳体11之间、以及第二轴承70的内端和第二壳体12之间都设有具有弹性的柔性件80。柔性件80为硅胶圈、或为其他弹性材料制成的垫圈，实现第一轴承60和第二轴承70处的柔性支撑。如此，当第一轴承60和/或第二轴承70的外圈在前后方向Z向上交错受力时，柔性件80能够消除第一轴承60和/或第二轴承70的Z向游隙，从而消除第一轴承60和/或第二轴承70的运行噪音。另外，当跌落时电机轴40受到Z向冲击力，则柔性件80能够缓冲冲击力，起到一定的保护作用。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。