一种微型扁平式马达制造技术

本发明专利技术公开了一种微型扁平式马达，属于微型马达领域。马达包括基板、平面环形线圈、导轨和转子部件；所述的平面环形线圈嵌入基板上的圆形凹槽内，平面环形线圈的正负极连接外部电源；所述的转子部件通过导轨限位在基板上且位于平面环形线圈的正上方，转子部件内置的磁体在平面环形线圈通电后产生磁场，驱动转子部件在导轨的约束下转动；所述磁体为多极磁石。本发明专利技术的环形多极磁石能达到40～80极并能连续驱动，小极距和多极特性有助于降低退磁场，可诱导产生较大的表面磁通密度，输出扭矩较大。采用平面多极磁石和平面线圈所需空间大大减小，能达到亚毫米级的扁平式马达结构。能达到亚毫米级的扁平式马达结构。能达到亚毫米级的扁平式马达结构。

【技术实现步骤摘要】
一种微型扁平式马达


[0001]本专利技术涉及微型马达领域，尤其涉及一种微型扁平式马达。

技术介绍

[0002]近年来，微型马达的应用范围越来越广泛，如可穿戴式设备、微型机器人、微创治疗和诊断设备等都需要用到微型马达，特别是占用空间较小的扁平式马达。现有的微型扁平式马达主要是静电式、电磁式或者压电式驱动。以压电式微型马达为例，利用压电体在电压作用下发生振动，驱动运动件旋转或直线运动。
[0003]现有的静电或压电微型马达虽应用广泛，技术较为成熟，但仍存在一些问题与限制。静电马达与批量制造工艺如集成电路(IC)技术兼容，但其输出扭矩小，限制了它的发展；压电马达一般具有较高的扭矩和功率密度，但它的主要缺点是需要至少几十伏的高驱动电压。
[0004]与其他驱动方式相比，电磁驱动具有无需升压电路即可电池驱动等突出优点，这使得电磁驱动在移动和可穿戴应用中具有更大的潜力。电磁式微型马达驱动电压通常低于3.8V，由锂离子电池提供，典型的例子是由Sebastiano等人开发的三相轴向无刷直流微型马达，它采用12极环形磁铁，但其驱动扭矩只能达到纳米量级。此外，永磁厚度为亚毫米级的微型平板马达值得进一步研究。

技术实现思路

[0005]为了克服现有的微型马达驱动扭矩小，且难以进一步降低厚度的问题，本专利技术提出了一种能达到亚毫米级的微型扁平式马达，且提高了驱动扭矩。
[0006]本专利技术具体采用如下技术方案：
[0007]一种微型扁平式马达，包括基板、平面环形线圈、导轨和转子部件；所述的平面环形线圈嵌入基板上的圆形凹槽内，平面环形线圈的正负极连接外部电源；所述的转子部件通过导轨限位在基板上且位于平面环形线圈的正上方，转子部件内置的磁体在平面环形线圈通电后产生磁场，驱动转子部件在导轨的约束下转动；所述磁体为多极磁石，所述的平面环形线圈为单相或者二相。
[0008]作为本专利技术的优选，所述的平面环形线圈为单相，通过将单根金属丝沿圆形凹槽的径向排列成首尾相连的开口扇形形成，金属丝的两端位于圆形凹槽的开口处，分别作为平面环形线圈的正负极。
[0009]作为本专利技术的优选，所述的平面环形线圈为二相，通过将两根金属丝并排沿圆形凹槽的径向排列成首尾相连的开口扇形形成，两根金属丝的两端位于圆形凹槽的开口处，分别作为平面环形线圈的两个正极和两个负极。
[0010]作为本专利技术的优选，所述的转子部件为圆柱体，转子部件内置的磁体位于平面环形线圈的正上方。
[0011]作为本专利技术的优选，所述的导轨为三角形结构，转子部件的周向表面和三角形导
轨的内环面相切，转子部件在三角形导轨内环面的约束下转动。
[0012]作为本专利技术的优选，所述的转子部件包括支架、铁芯、多极磁石和耐磨层，所述支架内设有开口朝下的用于安装铁芯和多极磁石的第一环形凹槽，所述的铁芯叠加在多极磁石上表面，两者安装在支架的第一环形凹槽内并固定，耐磨层位于多极磁石下表面与基板上表面之间。
[0013]作为本专利技术的优选，所述的耐磨层为类金刚石薄膜或磁流体。
[0014]作为本专利技术的优选，所述的导轨为环形结构且导轨上沿周向均布滚珠，转子部件通过滚珠滚动安装在导轨上。
[0015]作为本专利技术的优选，所述的转子部件包括支架、铁芯和多极磁石，所述支架内设有开口朝下的用于安装铁芯和多极磁石的第一环形凹槽，以及用于安装滚珠的第二环形凹槽；所述的铁芯叠加在多极磁石上表面，两者安装在支架的第一环形凹槽内并固定，多极磁石的下表面与基板上表面之间留有间隙。
[0016]作为本专利技术的优选，所述的多极磁石为平面环状结构，由若干个S极和N极交变布置的磁石单体拼接或一体式磁化形成。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0018]1、本专利技术通过在多极环形磁石下方布置一个平面环形线圈，通过对线圈通以电流，磁石可实现连续的旋转运动。由于其为电磁式驱动，无需升压电路，，且环形多极磁石能达到40～80极并能连续驱动，小极距和多极特性有助于降低退磁场，可诱导产生较大的表面磁通密度，输出扭矩较大。
[0019]2、本专利技术采用的是平面多极磁石和平面线圈，所需空间大大减小，能达到亚毫米级。
附图说明
[0020]图1是本专利技术实施例示出的其中一种扁平式马达结构示意图；
[0021]图2是图1的结构爆炸示意图；
[0022]图3是本专利技术实施例示出的一种转子部件结构示意图；
[0023]图4是图1的剖视图；
[0024]图5是图1所示的马达运动原理图；
[0025]图6是本专利技术实施例示出的另一种扁平式马达结构示意图(a)及其爆炸图(b)；
[0026]图7是图6的剖视图；
[0027]图8是本专利技术实施例示出的单相线圈(a)和二相线圈(b)结构示意图；
[0028]图9是本专利技术实施例示出的二相线圈结构下的受力示意图；
[0029]图10是本专利技术实施例示出的二相线圈结构下的洛伦兹力随时间变化的示意图；
[0030]图中：1
‑
基板，2
‑
平面环形线圈，3
‑
导轨，4
‑
转子部件，41
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支架，42
‑
铁芯，43
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多极磁石，44
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耐磨层，45
‑
滚珠；N
‑
磁北极，S
‑
磁南极，I
‑
电流，B
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磁场，F1‑
安培力，F2‑
反作用力。
具体实施方式
[0031]下面将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加
全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
[0032]本专利技术公开了一种在多极环形磁石下方布置平面环形线圈方式设计扁平式马达，通过对线圈通以电流，磁石可实现连续的旋转运动。由于平面多极磁石和平面线圈所需空间大大减小，能实现亚毫米级的结构。
[0033]在本专利技术的一种实施中，如图1所示，马达的主要结构包括基板1、平面环形线圈2、导轨3和转子部件4；所述的平面环形线圈2嵌入基板1上的圆形凹槽内，平面环形线圈2的正负极连接外部电源；所述的转子部件4通过导轨3限位在基板1上且位于平面环形线圈2的正上方，转子部件4内置的磁体在平面环形线圈2通电后产生磁场，驱动转子部件4在导轨3的约束下转动；所述磁体为多极磁石。所述的转子部件为圆柱体，转子部件4内置的磁体位于平面环形线圈的正上方。
[0034]如图2所示，基板1内有凹槽和三个圆孔，凹槽用以安装环形线圈2，圆孔用以安装导轨3，使导轨3下表面和基板上表面相贴合。转子部件4整体呈圆柱形，其下表面也和基板上表面贴合，周向表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型扁平式马达，其特征在于，包括基板(1)、平面环形线圈(2)、导轨(3)和转子部件(4)；所述的平面环形线圈(2)嵌入基板(1)上的圆形凹槽内，平面环形线圈(2)的正负极连接外部电源；所述的转子部件(4)通过导轨(3)限位在基板(1)上且位于平面环形线圈(2)的正上方，转子部件(4)内置的磁体在平面环形线圈(2)通电后产生磁场，驱动转子部件(4)在导轨(3)的约束下转动；所述磁体为多极磁石。2.根据权利要求1所述的微型扁平式马达，其特征在于，所述的平面环形线圈(2)为单相，通过将单根金属丝沿圆形凹槽的径向排列成首尾相连的开口扇形形成，金属丝的两端位于圆形凹槽的开口处，分别作为平面环形线圈的正负极。3.根据权利要求1所述的微型扁平式马达，其特征在于，所述的平面环形线圈(2)为二相，通过将两根金属丝并排沿圆形凹槽的径向排列成首尾相连的开口扇形形成，两根金属丝的两端位于圆形凹槽的开口处，分别作为平面环形线圈的两个正极和两个负极。4.根据权利要求1所述的微型扁平式马达，其特征在于，所述的转子部件为圆柱体，转子部件(4)内置的磁体位于平面环形线圈的正上方。5.根据权利要求1所述的微型扁平式马达，其特征在于，所述的导轨(3)为三角形结构，转子部件(4)的周向表面和三角形导轨的内环面相切，转子部件(4)在...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冬，曹青，王博怀，朱展芸，卢方，龚国芳，杨华勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：