CN103516109B - 电机结构和使用该电机结构的扁平型振动电机结构 - Google Patents

Abstract

在此公开了一种能够减小轴承的旋转阻力的电机结构。根据本发明的优选实施方式的电机结构包括：固定体；轴，该轴固定于所述固定体；轴承，该轴承可旋转地安装在所述轴上；旋转体，该旋转体固定于所述轴承的外侧并且通过电磁力旋转；壳体，该壳体固定于所述固定体，并且所述轴、轴承以及旋转体容纳于所述壳体的内部空间；以及垫圈，该垫圈固定于所述壳体的顶部内侧以插入到所述壳体的顶部内侧和所述轴承的顶表面之间，并且该垫圈与所述轴承的顶部区域的一部分接触。

Description

电机结构和使用该电机结构的扁平型振动电机结构

相关申请的交叉引用

本申请要求申请号为10-2012-0070818、申请日为2012年6月29日、题名为“MotorStructureandFlatTypeVibrationMotorStructureUsingtheSame（电机结构和使用该电机结构的扁平型振动电机结构）”的韩国专利申请的优先权，在此其全部内容作为参考引入到本申请。

技术领域

本发明涉及一种电机结构和一种使用该电机结构的扁平型振动电机结构。

背景技术

在便携式电子设备（如手机、游戏机、掌上电脑（PDAs）等）中安装有各种形式的振动发生装置，从而防止外声损坏其他。

特别地，安装在手机中的振动发生装置已经被用作无声终端信号发生装置。近来，随着手机的小型化和轻量化，对于安装在手机里的小型多功能振动发生装置的需求已经增长。

振动发生装置已经使用了多种类型的振动电机作为振源，其中，振动电机根据其形状分为扁平型和圆柱型，根据其是否设置电刷分为刷式和无刷式。

其中，刷式扁平型振动电机可以被制造为具有薄的厚度，从而适合于使手机小型化。因此，现今，刷式扁平型振动电机已经被广泛使用。

韩国专利公开No.10-2008-0033702公开了一种根据现有技术的刷式扁平型振动电机。

韩国专利公开No.10-2008-0033702中所公开的扁平型振动电机构造为包括固定有下基座（substrate）的托架、覆盖托架的顶部且隔出内部空间的壳体、通过托架支撑的轴、作为定子安装在托架顶部边缘的磁体、以及可旋转地安装在轴上的偏心转子。

在这种构造中，转子设置为包括：上基座，该上基座具有形成在其底表面上的换向器；轴承，该轴承可旋转地支撑轴；线圈和配重体，该线圈和配重体分别安装在上基座的顶表面上；以及模制部件，该模制部件将上基座、线圈和配重体相互一体连接。

此外，电刷的一侧焊接于下基座并且电刷的另一侧焊接于换向器，从而将来自外部的电力供应到线圈上。

当来自外部的电力经过下基座→电刷→换向器供应到线圈上时，采用这种结构的刷式振动电机产生振动，同时转子通过形成在线圈和磁体之间的电磁力旋转。

同时，根据现有技术的扁平型振动电机通常具有垫圈插入到轴承顶表面和壳体内侧之间的结构，从而在轴承转动过程中，轴承的顶表面不与壳体的内侧接触。

当垫圈没有插入到轴承顶表面和壳体内侧之间时，轴承在转动时与壳体内侧接触。在这种情况下，可能会磨损部件、产生噪声等。

为了防止这个问题，将垫圈插入到轴承顶表面和壳体内侧之间。

垫圈通常为圆盘状。在这种情况下，垫圈的外径大于轴承的外径。因此，轴承的顶表面与垫圈的底表面完全接触。

在根据现有技术的扁平型振动电机中，垫圈为圆盘状，因此，垫圈和轴承之间的接触面被限制为大面积地形成。由此，在转动轴承时大量地产生旋转阻力，从而可能增加能量消耗、降低转子的转速（rpm）。

发明内容

本发明旨在提供一种能够通过减小轴承和垫圈之间的接触面积来减小轴承的旋转阻力的电机结构，并且提供一种使用该电机结构的扁平型振动电机结构。

根据本发明的优选实施方式，提供了一种电机结构，包括：固定体；轴，该轴固定于所述固定体；轴承，该轴承可旋转地安装在所述轴上；旋转体，该旋转体固定于所述轴承的外侧并且通过电磁力旋转；壳体，该壳体固定于所述固定体，并且所述轴、轴承以及旋转体容纳于所述壳体的内部空间；以及垫圈，该垫圈固定于所述壳体的顶部内侧以插入到所述壳体的顶部内侧和所述轴承的顶表面之间，并且该垫圈与所述轴承的顶部区域的一部分接触。

所述垫圈可以形成为条形，该条形垫圈的长度大于所述轴承的外径且该条形垫圈的宽度小于所述轴承的外径。

所述垫圈可以设置为沿所述轴承的直径方向横过所述轴承的顶表面。

所述壳体的顶部内侧可以设置有朝向所述轴承的顶表面突出的环形突出。

所述轴承的顶部边缘可以设置有锥形表面。

所述垫圈可以粘结于所述壳体的顶部内侧。

所述垫圈可以由PET材料制成。

根据本发明的另一种优选实施方式，提供了一种扁平型振动电机结构，包括：托架，该托架具有连接于该托架的顶表面的下基座和磁体；轴，该轴固定于所述托架的中心部分；轴承，该轴承可旋转地安装在所述轴上；上基座，该上基座具有安装在该上基座的底表面上的换向器；线圈绕组（windingcoils）和配重体，该线圈绕组和配重体连接于所述上基座的顶表面；树脂材料，该树脂材料形成在所述上基座上并且固定于所述轴承；电刷，该电刷的一端固定于所述下基座并且该电刷的另一端与所述换向器接触；壳体，该壳体固定于所述托架同时覆盖所述托架的顶部；以及垫圈，该垫圈固定于所述壳体的顶部内侧以插入到所述壳体的顶部内侧和所述轴承的顶表面之间，并且该垫圈与所述轴承的顶部区域的一部分接触。

所述垫圈可以形成为条形，该条形垫圈的长度大于所述轴承的外径且该条形垫圈的宽度小于所述轴承的外径。

所述垫圈可以设置为沿所述轴承的直径方向横过所述轴承的顶表面。

所述壳体的顶部内侧可以设置有朝向所述轴承的顶表面突出的环形突出。

所述轴承的顶部边缘可以设置有锥形表面。

所述垫圈可以粘结于所述壳体的顶部内侧。

所述垫圈可以由PET材料制成。

附图说明

通过下面结合附图的对优选实施方式的详细说明，将会更清楚地理解本发明的上述和其他目的、特征和优点，其中：

图1是显示根据本发明的优选实施方式的扁平型振动电机结构的剖视图；

图2是图1中显示的垫圈的透视图；

图3是显示图1中显示的垫圈的固定结构的局部放大图；

图4是图1中显示的垫圈和轴承的俯视图，显示垫圈和轴承间的相互接触面；以及

图5是图4中显示的垫圈和轴承的主视图。

具体实施方式

本发明的目的、特征和优点将通过以下结合附图的对于优选实施方式的详细描述而被更清楚地理解。在全部的附图中，同样的附图标记用于标示相同或者相似的部件，并且省略对其多余的描述。此外，在以下的描述中，术语“第一”、“第二”、“一侧”、“另一侧”等用于区分某一部件与其他部件，但是这些部件的结构不应当视为被这些术语所限制。而且，在本发明的描述中，当确定对于相关技术的详细描述将使本发明的主旨模糊时，将省略对其的描述。

在下文中，将结合附图对本发明的优选实施方式进行详细描述。

图1是显示根据本发明的优选实施方式的扁平型振动电机结构的剖视图；图2是图1中显示的垫圈的透视图；图3是显示图1中显示的垫圈的固定结构的局部放大图；图4是图1中显示的垫圈和轴承的俯视图，显示垫圈和轴承间的相互接触面；图5是图4中显示的垫圈和轴承的主视图。

根据本发明的优选实施方式的电机结构包括：固定体；轴，该轴固定于所述固定体；轴承，该轴承可旋转地安装在所述轴上；旋转体，该旋转体固定于所述轴承的外侧并且通过电磁力旋转；壳体，该壳体固定于所述固定体，并且所述轴、轴承以及旋转体容纳于所述壳体的内部空间；以及垫圈，该垫圈固定于所述壳体的顶部内侧以插入到所述壳体的顶部内侧和所述轴承的顶表面之间，并且该垫圈与所述轴承的顶部区域的一部分接触。

将对根据本发明的优选实施方式的电机结构的实例进行更详细的描述。能够应用根据本发明的优选实施方式的电机结构的电机的具体实例可以包括扁平型振动电机。例如，将在下文详细描述一个实例，在该实例中本发明的优选实施方式被应用到扁平型振动电机。

如图1所示，能够应用根据本发明的优选实施方式的电机结构的扁平型振动电机结构1可以包括：托架100，该托架100具有与该托架100连接的下基座110和磁体120；轴200，该轴200固定于托架100的中心部分；轴承300，该轴承300可旋转地安装在轴200上；上基座410，该上基座410具有安装在该上基座410的底表面上的换向器412；线圈绕组420和配重体430，该线圈绕组420和配重体430连接于上基座410的顶表面；树脂材料440，该树脂材料440形成在上基座410的顶表面上且固定于轴承300；电刷500，该电刷500的一端固定于下基座110，并且该电刷500的另一端与换向器412接触；壳体600，该壳体600固定于托架100同时覆盖托架100的顶部；以及垫圈700，该垫圈700固定于壳体600的顶部内侧以插入到壳体600的顶部内侧和轴承300的顶表面之间，并且该垫圈700与轴承300的顶部区域的一部分接触。

在这种构造中，托架100对应于根据本发明的优选实施方式的电机结构的固定体，并且上基座410、树脂材料440、线圈绕组420和配重体430对应于根据本发明的优选实施方式的电机结构的旋转体。

此外，根据扁平型振动电机结构1的轴承300、壳体600以及垫圈700分别对应于根据本发明的优选实施方式的电机结构中所包括的轴承、壳体以及垫圈。

托架100支撑振动电机结构1的部件且与壳体600装配在一起，以提供预定的内部空间。托架100具有预定厚度，并且可以具有圆盘形状，轴200为固定于托架100的中心部分的轴。此外，托架100具有连接于托架100顶表面的下基座110和磁体120。

这里，托架100的中心部分可以设置有向上突出的结合部（burringpart）101，从而固定轴200。结合部101与轴200的一端压配合，从而使轴200垂直地竖立。

下基座110包括与用于供电的外部电源连接的端子部。下基座110连接于托架100的顶表面。在这种情况下，下基座110焊接于下文中将要描述的电刷500的一侧。

同时，图1显示下基座110独立于托架100形成，但是下基座110和托架100可以由同种材料一体形成。

磁体120产生具有预定强度的磁场。此外，线圈绕组420根据在其上施加的电流产生电磁力。由线圈绕组420产生的电磁力与磁体120的磁力相互作用。在这种情况下，旋转体通过相互作用旋转。

磁体120可以通过粘结材料等粘结于下基座110的顶部。磁体120可以设置在以轴200为中心的环形内，轴200垂直固定于托架100。此外，磁体120可以设置为永久磁铁，该永久磁铁具有多个磁极，其中N极和S极沿周向交替磁化。在这种情况下，磁体120被固定为面对下文将要描述的线圈绕组420。

壳体600固定于托架100同时覆盖托架100的顶部。壳体600具有形成于其内部的空间，该空间容纳轴200、轴承300以及包括旋转体的振动电机结构1的部件。因此，壳体600可以保护振动电机结构1的多个部件。

壳体600具有相当大的磁导率从而形成磁通量的磁路，该磁通量由磁体120和线圈绕组420产生，并且壳体600可以由具有高强度的磁性材料形成从而防止旋转体受到由外力导致的变形的限制。

在这种情况下，壳体600的内部中心直接接触旋转体，从而产生摩擦和噪声，因而可以设置能够减少摩擦和噪声的减摩擦部件（未示出）。

同时，仅作为一个例子，本发明的优选实施方式描述了托架100具有圆盘结构，并且壳体600固定于托架100且覆盖托架100的顶部。显然，托架100和壳体600可以采用设置有容纳振动电机结构1的部件的内部空间和旋转体可以旋转的旋转空间的任意结构。

旋转体固定于下文将要描述的轴承300的外侧，并且能够在电磁力的作用下旋转。扁平型振动电机结构1为旋转体的一个实例，并且可以构造为包括例如上基座410、树脂材料440、线圈绕组420和配重体430。此外，上述实例的旋转体产生振动同时在扁平型振动电机结构1中偏心地转动。

上基座410向线圈绕组420供电同时支撑旋转体的其他部件。上基座410可以为半圆盘形，从而通过切去该上基座410的一部分而形成偏心。此外，上基座410的中心部分设置有供轴200和轴承300插入的通孔411。

这里，形成有上基座410的底表面，从而在上基座410的底表面分割为多个节段的换向器412在以通孔411为中心的环形内形成。换向器412接触下文将要描述的电刷500以向线圈绕组420供电。换向器412可以通过多种方式形成，例如图案印刷、电镀等。

树脂材料440固定于轴承，从而使旋转体可以固定于轴承300的外侧，该树脂材料440可以设置有凹槽部441，轴承300固定于该凹槽部441。

在这种情况下，树脂材料440也可以形成在上基座410的全部区域上，也可以围绕轴承300安装的最大区域形成，从而具有轴承固定凹槽部441。树脂材料440延伸地形成到上基座410的一端，从而牢固地固定到上基座410上，因而树脂材料440也可以形成为围绕上基座410的一侧。

在这种情况下，轴承300形成为具有预定高度，从而稳定地支撑轴200，并且固定于轴承300的树脂材料440也可以以预定高度形成或更相应地形成。如图所示，围绕轴承固定凹槽部441形成的树脂材料440可以通过穿过上基座410的通孔411从上基座410向下突出，并且以预定或更高的高度形成在上基座410上，从而覆盖轴承300的高度。

这里，树脂材料440与上基座410一起注塑，或与上基座410分开注塑从而可以压配合在上基座410内。

当电流施加到线圈绕组420上时，线圈绕着420产生具有预定强度的磁场。可以通过与电刷500接触的换向器412向线圈绕组420施加电流。从线圈绕组420产生的磁场与从磁体120产生的磁场相互作用，旋转体通过该相互作用旋转。

这里，至少一个线圈绕组420可以通过粘结剂或双面胶带粘结于上基座410的顶表面。

配重体430用于增加预定的重量，以使得旋转体能够偏心地旋转。至少一个配重体430可以通过粘结剂或双面胶带粘结于上基座410的顶表面。此外，配重体430可以由具有高比重的金属（例如钨等）形成。

轴承300可旋转地支撑轴200。此外，轴承300插入树脂材料440的轴承固定凹槽部441内，从而使轴承300固定于树脂材料440。在这种情况下，轴承300可以通过压配合的方式或粘结剂等固定于轴承固定凹槽部441。

如图5所示，为了进一步减小轴承300和下面将要描述的垫圈700之间的接触面积，轴承300的顶表面的边缘上可以形成有锥形表面301。

电刷500用于向换向器412供电，并且电刷500的一端固定于下基座10的顶表面，电刷500的另一端弹性地接触形成在上基座410的底表面上的换向器412。

在这种情况下，下基座110连接于供电单元（未示出），从而向电刷500供电。供电单元包括正（+）电流和负（-）电流分别流经的正极端子和负极端子（未示出），从而通过一对电刷500向换向器412的节段供应不同极性的电流。

同时，壳体600的顶部内侧面对轴承300的顶表面。在这种情况下，当壳体600的顶部内侧直接接触轴承300的顶表面时，在转动轴承300的时候，旋转阻力增加，与此同时产生噪声。

因此，垫圈700可以插入壳体600的顶部内侧和轴承300的顶表面之间。

然而，设置在根据现有技术的扁平型振动电机内的垫圈为圆盘形，从而大面积地形成垫圈和轴承的顶表面之间的接触面，并且大面积地形成垫圈和轴承之间的摩擦面，使得在转动轴承时旋转阻力成为一个难题。

为了克服上述难题，根据本发明的优选实施方式的垫圈700的底表面与轴承300的顶表面完全接触并且仅与轴承300的顶部区域的一部分接触。此外，垫圈700可以形成为多种形状，比如仅与轴承300的顶部区域的一部分接触。

图2显示垫圈700的具体形状的一个实例。这里，显示了垫圈700大致形成为条状的一个实例。更具体地，垫圈700沿轴承300的直径方向集中在轴承300上，从而使垫圈700可以具有比轴承300的外径更长的长度，以使其不与轴承300接触，并且使垫圈700可以具有比轴承300的外径更短的宽度，以减小与轴承300的接触面积。

如图4和图5所示，具有上述形状的垫圈700可以设置为沿轴承300的直径方向横过轴承300的顶表面。

垫圈700固定于壳体600的顶部内侧。作为固定结构的具体实例，可以显示垫圈700粘结于壳体600的内侧的实施方式。更具体地，如图2所示，垫圈700的顶表面设置有粘结层701，如图3所示，从而垫圈700可以粘结于壳体600的顶部内侧。

此外，垫圈700可以由PET(聚对苯二甲酸乙二酯)材料形成，以在旋转轴承300时减少摩擦和噪声的产生。由PET材料形成的垫圈700可以被稍微弹性地弯曲。

同时，如图1所示，轴200可以从轴承300的顶表面向上突出。在这种情况下，壳体600的顶部内侧可以设置有轴200的顶端可以插入的凹槽部601（参见图3）。与上述垫圈700由PET材料形成并且设置为沿轴承300的直径方向横过轴承300的顶表面的情况相同，轴200在轴承300的顶表面上突出的情况允许轴200的顶端挤压垫圈700的中心部分。在这种情况下，如图1所示，垫圈700可以插入凹槽部601内，同时垫圈700的中心部分弯曲。在垫圈700插入凹槽部601内同时垫圈700的中心部分弯曲的情况下，垫圈700可以保持垫圈700通过粘结层701的粘合以及垫圈700的中心部分与凹槽部601的内侧之间的相互粘合牢固地固定在壳体600的顶部内侧的状态。

同时，如图3所示，壳体600可以设置有环形突出602，该环形突出602在轴承300的顶表面彼此面对的区域内朝向轴承300的顶表面突出，同时围绕壳体600的顶部内侧的凹槽部601形成。环形突出602稍微增加了轴承300的顶表面和垫圈700的底表面之间的粘合力，从而在转动轴承300时轴承300在与垫圈700接触的同时稳定地旋转。

如上所述，根据本发明的优选实施方式的电机结构可以减小垫圈700和轴承300之间的接触面积，以减小轴承300旋转时的转动阻力。由此，减小了驱动电机所需的电流，或者提高了旋转件的转速。

为了验证根据本发明的优选实施方式的电机结构的上述优点，进行了对于本发明的优选实施方式具体运用的上述扁平型振动电机结构1的转速和电流值的测量实验。实验结果如下。

〈通过测量和对比转速与电流获得的实验数据〉

通过测量和对比应用根据本发明的优选实施方式的包括条形垫圈700的电机结构的扁平型振动电机和根据现有技术的使用圆盘形垫圈的扁平型振动电机的转速值和电流值，获得实验数据。此外，进行了关于同种类型的四个振动电机A、B、C和D的实验。

应用包括在本发明的优选实施方式中的条形垫圈700的振动电机显示：在实验A中，转速相比于根据现有技术的振动电机的转速进一步提高了2.23%，电流值与根据现有技术的振动电机的电流值相近；进一步地，在实验B和实验D中，电流值小于根据现有技术的振动电机的电流值，转速相比于根据现有技术的振动电机的转速进一步提高了4.06%和2.53%；进一步地，在实验C中，转速与根据现有技术的振动电机的转速相近，电流值相比于根据现有技术的振动电机的电流值进一步减小了8.75%。

从实验数据中可以得出，根据本发明的优选实施方式的电机结构在减小驱动电机所需电流和提高转速方面具有优势。

根据本发明，通过减小垫圈与轴承的接触面积能够减小转动轴承时的旋转阻力。由此，可以减小驱动电机所需的电流或提高旋转件的转速。

虽然出于说明的目的公开了本发明的实施方式，但是应该理解，本发明不局限于此，并且本领域的技术人员将会领会到，在不脱离所附的权利要求所公开的本发明的范围和构思的情形下，可以对本发明的实施方式进行多种修改、增加和替换。

因此，任何和全部修改、变型或者等同布置均应视为落入本发明的保护范围，本发明的具体范围将由所附的权利要求公开。

Claims (12)

1.一种电机结构，该电机结构包括：

固定体；

轴，该轴固定于所述固定体；

轴承，该轴承可旋转地安装在所述轴上；

旋转体，该旋转体固定于所述轴承的外侧并且通过电磁力旋转；

壳体，该壳体固定于所述固定体，并且所述轴、轴承以及旋转体容纳于所述壳体的内部空间中；以及

垫圈，该垫圈固定于所述壳体的顶部内侧以插入到所述壳体的顶部内侧和所述轴承的顶表面之间，并且该垫圈与所述轴承的顶端区域的一部分接触，

其中，所述垫圈形成为条形，该条形垫圈的长度大于所述轴承的所述顶端的外径且该条形垫圈的宽度小于所述轴承的所述顶端的外径，并且所述轴承以该轴承的所述顶端与所述垫圈在局部区域相接触的状态旋转。

2.根据权利要求1所述的电机结构，其中，所述垫圈设置为沿所述轴承的直径方向横过所述轴承的顶表面。

3.根据权利要求2所述的电机结构，其中，所述壳体的顶部内侧设置有朝向所述轴承的顶表面突出的环形突出。

4.根据权利要求2所述的电机结构，其中，所述轴承的顶部边缘设置有锥形表面。

5.根据权利要求1所述的电机结构，其中，所述垫圈粘结于所述壳体的顶部内侧。

6.根据权利要求1所述的电机结构，其中，所述垫圈由PET材料制成。

7.一种扁平型振动电机结构，该扁平型振动电机结构包括：

托架，该托架具有连接于该托架的顶表面的下基座和磁体；

轴，该轴固定于所述托架的中心部分；

轴承，该轴承可旋转地安装在所述轴上；

上基座，该上基座具有安装在该上基座的底表面上的换向器；

线圈绕组和配重体，该线圈绕组和配重体连接于所述上基座的顶表面；

树脂材料，该树脂材料形成在所述上基座上并且固定于所述轴承；

电刷，该电刷的一端固定于所述下基座并且该电刷的另一端与所述换向器接触；

壳体，该壳体固定于所述托架同时覆盖所述托架的顶部；以及

垫圈，该垫圈固定于所述壳体的顶部内侧以插入到所述壳体的顶部内侧和所述轴承的顶表面之间，并且该垫圈与所述轴承的顶端区域的一部分接触，

其中，所述垫圈形成为条形，该条形垫圈的长度大于所述轴承的所述顶端的外径且该条形垫圈的宽度小于所述轴承的所述顶端的外径，并且所述轴承以该轴承的所述顶端与所述垫圈在局部区域相接触的状态旋转。

8.根据权利要求7所述的扁平型振动电机结构，其中，所述垫圈设置为沿所述轴承的直径方向横过所述轴承的顶表面。

9.根据权利要求8所述的扁平型振动电机结构，其中，所述壳体的顶部内侧设置有朝向所述轴承的顶表面突出的环形突出。

10.根据权利要求8所述的扁平型振动电机结构，其中，所述轴承的顶部边缘设置有锥形表面。

11.根据权利要求7所述的扁平型振动电机结构，其中，所述垫圈粘结于所述壳体的顶部内侧。

12.根据权利要求7所述的扁平型振动电机结构，其中，所述垫圈由PET材料制成。