CN106887907B - 无电刷直流振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无电刷直流振动马达，所述无电刷直流振动马达有如下特点，转子上的振动子在支架与永久磁铁之间安放固定，从而振动子的上下面牢固地固定，振动子的重量可以增相当于永久磁铁上端面积，所以有利于增加震动量，轴承结合部的上端和下端设有防止轴承脱离的卡台，下机壳的齿槽金属片安放部位采用了槽状并非穿洞，因此增加了下机壳的整体支撑力，齿槽金属片安放槽上端设有防止金属片脱离的凸台，以便金属片坚固地粘贴在下机壳上，齿槽金属片连成一体，可以一次性简便的安插在下机壳中，优化了齿槽金属片面积，保证马达启动时遏制转子的弹出，防止与上机壳的摩擦噪音，提高转动中的转子的停止速度，消除残震动，并且保证转动中转子维持均匀的水平面。

Description

无电刷直流振动马达

技术领域

本发明属于振动马达领域，涉及手机、携带式游戏机、耳机、穿戴式设备等小型电子仪器用的无电刷直流（Brushless Direct Current: BLDC）振动马达。

背景技术

智能手机市场为方便消费者的使用，持续加载各种生活中必要的各种功能，需要在有限的空间中安装硬件，有必要对硬件进行微型化。振动马达在手机、定时器等移动通讯等终端机上起到传输信号的作用，广泛应用于需要振动的领域，如：为了达到游戏的模拟效果，应用于游戏机；最近在耳机、各种佩戴类电子仪器上作为提醒功能采用，上述电子产品侧重于微型化，因此应用于上述领域的振动马达，同样需求微型化。

振动马达作为振动用途的代表产品，是运用电磁式能量的发生原理，把电磁能转化为机械能的方式发生振动。图1和图2为韩国专利号：第10-1406207中提到的BLDC振动马达（10）的分解图及剖面图。

BLDC 振动马达（10）由在驱动期间高速旋转的转子（ROTOR）和自身不旋转但支撑转子（ROTOR）（40）的定子（STATOR）以及起到包套作用的机壳（12,36）组成。

上机壳（12）铆合圆盘形状的下机壳（36），形成收纳转子（40）和定子（50）空间，下机壳（36）的中心部有定子（50）的轴（26）可以垂直压入的有孔的轴固定部（38），下机壳(36)周围设有便于齿槽金属片压入结合的贯通孔（37）。

转子（40）的结构为支架（BACK YOKE,16）的表面安插磁铁，磁铁（22）的外侧和支架（16）的表面粘贴高比重的振动子后成为一体，然后轴承强行压入到位于支架（16）中间的轴承结合部里面的轴承结合孔（17）中，从而成为一体的转子（40）和定子结合后可起到旋转的作用。

定子(50)由软性电路板(PCB,32)、驱动IC（30）、线圈（28）、轴（26）、齿槽金属片（34）组成，磁性体组成的齿槽金属板（34）安插在下机壳（36）中备好的贯通孔（37）中，齿槽金属板（34）提高转子（40）的旋转扭矩的同时，产生齿槽扭矩（COGGING TORQUE），以便提高启动时的性能，在转子（40）和磁铁（22）的相互作用下，保证转子（40）停止在一定的位置。

中间备有轴贯通孔(39)的软性电路饭（32）上面安放产生电磁力的1个以上线圈(28)(最好安放2-4个线圈)和驱动IC(30)，驱动IC（30）具有霍尔传感器功能。软性电路板（32）与下机壳用胶粘剂或双面胶等物质来进行粘贴。为了方便附在下机壳上（36）的软性电路板（32）接入外部电源，电极端子部位延伸到上机壳（26）的外围，轴（26）通过软性电路板（32）上面的贯通孔（39）后安插到下机壳（36）的中间部模切出来的按插孔中，经上述过程最终完成定子(50)的组装。

转子（40）的轴承（18）套在定子（50）的轴（26）上，由此转子（40）和定子（50）结合在一起并旋转。并且轴（26）的上部和下部各安插垫片（24），强制保证转子（40）在一定高度范围内转动。

为了保护定子（50）和转子（40），组装上机壳（12）和下机壳（36），上下机壳组装后产生的空间内收纳定子（50）和转子（40），为了减少噪音在上机壳上端部内侧粘贴滑片或安插垫片（14）。

转子（40）的磁铁下方圆形面（即线圈（28）方向的圆形面）上N极和S极交替排列，从而形成相对应的磁场，振动马达（10）的驱动电源通过电极端（33）连接到软性电路板（32），驱动电源通过驱动IC（30）向安装在内部的线圈(28)供应电流，此时，利用内置在驱动IC（30）上的霍尔传感器发出的信号，向对应的线圈供应电流，从而导通的各线圈形成磁场，定子（50）上的各线圈（28）形成的磁场和转子（40）上的磁铁（22）形成的磁场之间发生引力和斥力，通过引力和斥力的相互作用下，转子（40）以定子（50）轴（26）为中心转动，此时因为振动子（20）的重心的偏心，所以转子（50）以振动的方式转动。此类的偏心转动传输到机壳（12,36）上，导致振动马达（10）整体振动的方式转动。

此类BLDC振动马达（10）有下列几种问题：

第一、下机壳（36）贯穿孔中插入的方式安插齿槽金属板（34），因此外部冲击时，会出现齿槽金属板（34）脱离下机壳（36）的现象。磁铁（22）中形成N极和S极之间中性区域（neutral zone），如果驱动IC的内附的霍尔传感器恰好位于中性区域时，将出现不启动点，从而马达不能驱动。作为定子的组成部分齿槽金属片的作用是使转子磁铁（22）N极和S极总排列在霍尔传感器上面，保证转子在正确的位置停止，从而防止马达的不启动点，齿槽金属板（34）从下机壳（36）上脱离，将无法防止不启动点的发生。

第二、齿槽金属板（34）以贯通下机壳（36）的方式安插，下机壳（36）对为齿槽金属板（34）支撑力减弱，因此扩大齿槽金属板（34）面积存在局限性。齿槽金属板（34）的面积小，与安装在转子（40）上的磁铁（22）间引力弱，因此马达（10）启动时转子（40）受到反弹力的影响，出现转子（40）向上面反弹上浮的现象，上浮的转子（40）碰触到起保护作用的上机壳（12）产生噪音。以往为了消除此类噪音，安装防止噪音的滑片或垫片（14），因此作业较繁琐。

第三、如果齿槽金属板（34）的面积小，马达（10）停止驱动时，转动中的转子（40）彻底停止为止发生残震动。相反，齿槽金属板（34）的面积过大，将发生不启动现象，因此安插适当面积的金属板是相当重要的。

发明的内容

本发明要解决的技术问题主要有以下几个方面：

本发明为了弥补以往BLDC振动马达的缺点， 改善了以往下机壳上金属片的安插结构，提高下机壳的支撑力，同时提高马达的停止速度，消除残留的振动。

本发明优化齿槽金属片的面积，消除启动时对上机壳的摩擦，无需采取额外的防噪音措施。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：

如本发明实施例子所示，无电刷振动马达的原理是重心偏心的转子和定子结合后，容纳到机壳里面，因为上述定子产生的电磁力的磁场和转子的永久磁铁磁场之间相互作用下形成的电磁力使转子转动并产生振动。上述机壳设有多数的齿槽金属片安放槽；上述定子包括垂直插入轴固定部的轴；防止转子磁极回到中性区域、安放在下机壳齿槽金属片安放槽中、产生齿槽转矩的多个齿槽金属片；粘附在安插齿槽金属片的下机壳的上面，利用外部电源，提供转子驱动必要电流的软性电路板；安放在软性电路板上面，在供应驱动电源期间，起到磁场作用的多个线圈；安插在轴上，可支撑安放于轴固定部上端的转子的垫片。

作为本发明的一种实施方式，多个的齿槽金属片安放槽互相连通，多个的齿槽金属片互相连接，齿槽金属片和安放槽一一对应，一次性将齿槽金属片安装到齿槽金属片安放槽中。

作为本发明的一种实施方式，多个齿槽金属片的安放槽和齿槽金属片的数量与永久磁铁的磁极数相同或达到磁极数量的一半。

作为本发明的一种实施方式，下机壳中齿槽金属片安放槽侧面设有防脱离的凸台结构。

作为本发明的一种实施方式，齿槽金属片的厚度与金属片安放槽的厚度相同，齿槽金属片与下机壳上面形成平面。

作为本发明的一种实施方式，齿槽金属片的厚度为0.03mm-0.05mm范围内确定。

作为本发明的一种实施方式，多个的齿槽金属片形成的圆形外径与转子上面的永久磁铁的外径是相同的。

作为本发明的一种实施方式，机壳由套状的上机壳，以及中央有轴固定部、在轴固定部周围形成多个齿槽金属片安放槽的下机壳组成，上机壳与下机壳相互配套，内部形成可收纳定子和转子的空间。

作为本发明的一种实施方式，软性电路板上安装向线圈输送电流并内附磁性传感器的驱动IC，，锭子定子包含两个线圈，磁性传感器可以放置在两个线圈空心的中间位置。

作为本发明的一种实施方式，两个线圈空心之间的角度为永久磁铁两个相邻磁极之间角度的自然倍数的值。

作为本发明的一种实施方式，永久磁铁有六个极，齿槽金属片由六个或三个小叶片组成，从轴固定部为基点观察发现，从线圈的中心部到临近的永久磁铁的中性区域中心点的角度为11.1度~15.6度之间确定，磁性传感器与临近的永久磁铁中性区域中心点的角度为14.4度~18.9度之间确定。

作为本发明的一种实施方式，永久磁铁由四个磁极组成，齿槽金属片由四个或两个小叶片组成，从轴固定部为基点观察发现，从线圈的中心部到临近的永久磁铁的中性区域中心点的角度为11.7度~14度之间确定，磁性传感器与临近的永久磁铁中性区域中心点的角度为12度~33.3度之间确定。

作为本发明的一种实施方式，永久磁铁、多数线圈、齿槽金属片有助于永久磁铁磁极的起点与线圈空心的起点排列一致。

作为本发明的一种实施方式，齿槽金属片保证转子停止转动时永久磁铁的磁极一直排列在磁性传感器上面。

作为本发明的一种实施方式，轴的下端部插入到轴固定部中的结合孔中，轴的上端部插入到没有噪音防止材质的上机壳内侧中心孔中，以便固定不至于晃动。

本发明的的有益效果是：

本发明中安插齿槽金属片的部位，非穿孔的方式而是槽状制作，因此加大了下机壳的支撑力，下机壳齿槽金属片安放槽的上端形成了防脱离凸台，有助于金属片牢固地安插在下机壳上，从而达到耐高冲击力的效果，便于适用于重量大的智能手机或佩戴装置。

优化齿槽金属片的面积，可以防止马达启动时转子浮上的现象，减少转子和上机壳之间的摩擦噪音，提高转子转动时的停止速度，从而消除残震动。保证转动中转子保持一定的水平度，因此无需安放防噪音滑片、垫片等。

利用复合模具冲压的方式使下机壳和齿槽金属片同时模切并粘贴，多数齿槽金属片连为一体，因此一次成型的方式粘贴到下机壳中，从而减少制造成本。

附图说明图1为传统BLDC马达的分解图。

图2为传统BLDC马达的剖面图。

图3为根据本发明实施例的BLDC振动马达分解图。

图4为根据本发明实施例的BLDC 马达的组装后的剖面图。

图5为根据本发明实施例的BLDC 振动马达的机壳、组装的振动子和组装的定子以及相互组装后的分解图。

图6为根据本发明的实施例，表示定子的组装过程。

图7为根据本发明的实施例，表示振动子的组装过程。

图8到图10为根据本发明的实施例，说明下机壳和齿槽金属片安装的方法。

图11为根据本发明的实施例，说明永久磁铁的磁场和线圈产生的磁场之间的相互作用而永久磁铁转动的原理。

图12为采用六极永久磁铁和六个小叶片组成的齿槽金属片时，线圈（起到转子停止时回到不启动点的作用）、齿槽金属片、霍尔元件、永久磁铁的排列关系。

图13为采用六极永久磁铁和六个小叶片组成的齿槽金属片时，线圈、齿槽金属片、霍尔元件、永久磁铁之间最优排列关系。

图15为采用四极永久磁铁和四个小叶片组成的齿槽金属片时，线圈、齿槽金属片、霍尔元件、永久磁铁之间最优排列关系。

图16为采用四极永久磁铁和两个小叶片组成的齿槽金属片时，线圈、齿槽金属片、霍尔传感器、永久磁铁之间最优排列关系。

符号的说明

100：BLDC振动马达 110：下机壳

120,120-1,120-2，120-3：齿槽金属片 130：轴

135：垫片 140：双面胶

150：软性电路板（PCB） 160：电容

170：驱动IC 175：传感器

180：线圈 190：定子

200：永久磁铁 205：中性区域

210：轴承 220：振动子

230：支架 240：转子

260：机壳。

具体实施方式

为了便于实施本发明，下面结合附图做详细说明。

图3为本发明实施例中BLDC振动马达（100）的构成部件的分解状态，图4为组装后的BLDC振动马达（100）的剖面图，BLDC振动马达包括定子（190）、转子（240）、收纳上述两个组装体（190,240）起到保护作用的机壳（110,260）。

上机壳（260）为套状并且底部开放，上机壳（260）由圆形的上端面（262）和从上端面（262）边缘垂直向下折弯的侧面（264）组成。

下机壳（110）由覆盖上机壳（260）底部起封闭作用的圆盘部（112）和从圆盘部（112）边缘水平延伸的凸出部（113）组成。

下机壳（110）覆盖在上机壳（260）开放的底部，上机壳（260）与下机壳（110）的圆盘部（112）相结合后，用激光焊接或锡膏焊接的方式连接，上机壳（260）的侧壁（264）至少形成了一个卡槽（266），相应的在下机壳（110）圆盘部（112）的边缘至少有一个卡台（114），卡槽（266）与卡台（114）相吻合，上机壳（260）和下机壳（110）结合，外力旋转时，上机壳（260）和下机壳（110）牢固地固定在一起。

上机壳（260）和下机壳（110）相结合后形成下面所述的定子和转子收纳的空间。下机壳（110）圆盘部（112）中央设有轴固定部（115），轴固定部（115）为向上凸出的圆筒状，其中间有插入并固定轴（130）的轴结合孔（118），以轴固定部（115）为中心，向外放射性分布有多个的齿槽金属片安放槽（116）。

齿槽金属片安放槽（116）为齿槽金属片（120）安放的部位，与传统方式贯通孔（37）形状不同，下机壳表面有可安放齿槽金属片（120）的凹陷，形成槽状，齿槽金属片安放槽（116）的深度最好与后面所述的齿槽金属片（120）的厚度一致。图面所示，六个齿槽金属片安放槽（116）相隔60度角，排成放射性分布，以轴结合孔（118）为中心，形成相互连接的状态。图面虽然显示齿槽金属片安放槽（116）的数量是六个，但此数量仅是举例，可以采用不同数量，齿槽金属片安放槽（116）数量与齿槽金属片叶片（122）的数量相同。

BLDC振动马达（100）包括固定组装在机壳（110,260）内部的定子（190），定子（190）为转子（240）提供旋转轴，从外部电源接入的电流形成电磁，产生转动转子（240）的永久磁铁（200）的电磁力。

定子（190）可以由齿槽金属片（120）、轴（130）、软性电路板（PCB,150）、粘贴在软性电路板（150）上面的电容（160）、驱动IC（170）、多个线圈（180）、垫片（135）组成。图面所示，两个空心线圈（180）以轴（130）为中心，对称分布，相互之间间隔角度为180度，可以放置更多的线圈。驱动IC（170）中内置将磁速或磁场的大小转换为电的信号的磁性传感器（magnetic sensor,175），比如，运用赫尔效应（hall effect）可测试磁力方向或强度的赫尔元件（hall element）起到磁性传感器作用，当然也可以使用其他类型的磁性传感器。

转子（240）转动时，如果以定子（190）为参照物，永久磁铁（200）的磁极位置发生变化，转子（240）上的永久磁铁（200）的磁极位置相对应的定子（190）的线圈导电磁化，才能保证永久磁铁（200）和线圈（180）之间相互作用的电磁力向旋转方向保持，从而转子也向一个方向持续旋转。如果在转子（240）停止状态下，定子（190）和线圈（180）的磁场中心和转子（240）的永久磁铁（200）的磁场中心一致，振动马达（100）启动时，将导致旋转轴距微弱，未能有效完成启动。即感应磁极的磁性传感器（175）位于永久磁铁（200）的N极和S极之间的中性区域（Neutral Zone）时，无法感应永久磁铁（200）的磁极，而产生转子（240）的不启动点。

为了防止转子（240）位于不启动点，产生齿槽转矩（cogging torque）和定位转矩（detent torque）的齿槽金属片（120）安插在下机壳（110）中，齿槽金属片（120）的作用是避免永久磁铁（200）的中性区域与磁性传感器（175）重叠。

产生齿槽扭矩的齿槽金属片（120）的材质为磁性体，齿槽金属片（120）与齿槽金属片安放槽（116）为互相匹配的形状，齿槽金属片（120）以压入的方式收纳在齿槽金属片安放槽（116）中，如图3所示，6片齿槽金属片叶片（122），相隔60度角，放射性形状排列并连接，其中间部位形成插入轴固定部（115）的贯穿孔（124）。

齿槽金属片（120）的厚度最好与齿槽金属片安放槽（116）的深度相同，齿槽金属片安放槽（116）中安插的齿槽金属片（120）与下机壳（110）的上表面保持同一平面。本发明的实例中，齿槽金属片（120）的厚度在0.03mm-0.05mm范围内，若厚度超过上述值，有可能发生振动马达（100）不启动，反之，若厚度比上述值小，振动马达（100）启动时，因转子（240）的弹跳力使转子（240）向上弹出，与上机壳（260）相碰撞产生噪音。

齿槽金属片（120）的面积同样重要，本发明的实施例中，推荐整个齿槽金属片（120）形成的圆形区域的外径最好与转子（240）的永久磁铁（200）的外径相同，这样齿槽金属片（120）与永久磁铁（200）之间的引力最强。

齿槽金属片（120）的叶片（122）数量最好与后叙的永久磁铁（200）的极数1比1对应，本发明图示例，双向六极的永久磁铁（200）对应的齿槽金属片（120）的叶片（122）数也是六个，可提高齿槽金属片（120）和永久磁铁（200）的相互引力，防止振动马达（100）启动时转子的弹跳现象。传统技术中为了防止转子弹跳现象导致的噪音而设置滑片（14）或垫片，但本发明无需适用。根据情况不同，齿槽金属片的叶片（122）可以以永久磁铁（200）极数的一半数量构成。

轴（130）为表面光滑的圆柱形状，其下端部插入到轴固定部位（115）后与下机壳（110）固定，其上端部插入到上机壳（260）上端面（262）内侧中心部位的轴槽中，起到支撑作用防止晃动。

软性电路板PCB(150)的形状与下机壳（110）相似，可覆盖下机壳（110）的圆盘部（112）和齿槽金属片的叶片（122），由中间部的贯通孔（156）和排线回路部以及水平方向延伸并把外部电源连接到排线回路部（152）的端子部（154）组成。排线回路部（152）上面粘贴驱动IC(170)和在过电压下保护驱动IC（170）的电容（160）等电子元件，这些电子元件通过电线相互连接，驱动IC（170）接受外部电源后产生驱动电流并控制对线圈（180）的电流的供应，从而控制转子（240）的驱动。PCB（150）可以由软性底板制成。

多个线圈（180）粘贴在PCB（150）上面，并与永久磁铁（200）相对称，通过相连驱动IC（170）的方式接通电源。

PCB（150）以胶粘剂或胶带等胶粘物（140）为媒介，固定在安装有齿槽金属片片叶（122）的下机壳（110）的上面，图3所示以双面胶为胶粘物（140）的例子。PCB(150)和双面胶（140）上有可通过轴（130）的贯通孔（156,142）。

环状的垫片（135）外套于轴（130），放入轴固定部（115）上，从而保证转子（240）的轴承（210）转动。为了使垫片（135）与排线回路部（152）不直接接触，轴固定部（115）高出PCB（150）排线回路部（152），置于轴固定部（115）上面的垫片（135）高出线圈（180）、驱动IC（170）等形成定子（190）的元件，以便托起转子（240）。

BLDC振动马达（100）包括安放在机壳内部的与定子（190）相结合的转子（240），转子（240）由支架（230）、振动子（220）、轴承（210）、永久磁铁（200）等元件坚固地连结在一起。

支架（230）的结构如图3、图4和图7（A）所示，支架（230）位于转子（240）的最上端，防止永久磁铁（200）产生的磁束向上方向的泄露，从而保证组成转子（240）的元件组成为一体，为了防止漏磁现象，支架（230）的材质以磁性材质为宜。

支架（230）由垂直方向贯通的圆筒形轴承结合部（232）以及与轴承结合部（232）上端相结合并向水平方向延伸的水平支架（233,234）构成。从轴（垂直方向）方向看，水平支架（233,234）形状为近圆形。水平支架（233,234）的半圆区域，沿着一定的圆弧边形成阶差，以阶差为界区分上端支架（233）和下端支架（234），其阶差可以半圆区域的1/4-3/4点位，沿着圆弧形成，圆弧有可能为半圆形，其阶差的高度应该与后面所述的振动子（220）上端部的厚度相同。

下端支架（234）有可能包含其边缘向下轴方向小距离延伸的下端支架侧壁部（235）（参考图7（A）），下端支架侧壁部（235）与永久磁铁（200）的侧面以焊接的方式粘贴，以便保证永久磁铁（200）更牢固的粘贴在支架（230）上（详细内容后面叙述），如果下端支架侧壁部（235）过短，可能出现与永久磁铁（200）侧面的结合力不足；过长则可能抵消振动子（220）的重量，减弱偏心力。因此下端支架侧壁部（235）大小以遮盖永久磁铁（200）侧面的1/4-3/4为宜。

轴承结合部（232）的中间有贯通孔（236），此贯通孔（236）的中心轴的方向与轴（130）方向一致，轴承（210）为圆筒状，轴承（210）中央朝着轴方向形成了贯通孔（212），沿着轴承（210）上面的边缘形成上切断部（214），沿着下面边缘部形成下切断部（216），轴承（210）插入到轴承结合部（232）的贯通孔（236）里，与支架（230）组装为一体便于转动。

为了防止插入到轴承结合部（232）的轴承（210）垂直脱离，轴承结合部（232）的上端和下端分别有上端卡台（237）和下端卡台（238）。上端卡台（237）可以通过冲压的方式加工形成，上端卡台（237）形状为圆形，遮挡整个上切断部（214），轴承（210）的上面切断部（214）挂在上端卡台（237）中，防止轴承（210）向上脱离。轴承（210）的下切断部（216）挂在下端卡台（238）中，防止轴承（210）向下脱离，与垫片（135）相接处的轴承（210）的表面面积越小越有利于减少摩擦损失，轴承下切断部（216）有助于减少摩擦。

振动子（220）包括围着一部分轴承结合部（232）的侧面、与上端支架（233）内侧表面相粘贴的上端部（222），以及上端部（222）的边缘朝下延伸所形成的侧壁部（224）。振动子（220）的原材采用钨或以钨为主材的高比重合金制作为宜。侧壁部（224）为圆弧形，呈弯曲带角的条形状。上端部（222）与上端支架（233）之间的粘贴方法可以采用焊接方式或胶粘方式。为了偏心量的最大化，振动子（220）的上端部（222）可以做成类似马蹄状，并且与支架（230）的相当于一半圆形面积相连。为了有助于振动子（220）重量及振动子（220）与上端支架（233）之间粘合度的最大化，振动子（220）上端部（222）最宜采用半圆形状，并且能够遮盖上端支架（233）表面大部分面积为宜。

为了保证稳定地装配永久磁铁（200），上端部（222）的表面与下端支架（234）的内侧表面处于同一个平面为宜，因此有必要确定相对应的上端部（222）的高度与下端支架（234）之间的阶差、下端支架（234）的高度等。

永久磁铁（200）为环状，N极和S极交替排列。为了牢固地与振动子粘合，永久磁铁（200）的上端制作成平面为宜，永久磁铁（200）的相邻的N极和S极之间存在无磁性的中性区域（NEUTRAL ZONE）（205）（参照图11），其中性区域（205）的宽度大约在0.2-0.6mm范围内，永久磁铁（200）从轴承结合部（232）的外围套进，上表面的一部分与振动子（220）上端部（222）表面结合，剩下的一部分与下端支架（234）内侧表面结合，通过焊接或粘胶等形永久磁铁（200）与支架（230）牢固地粘贴在一起。

此外，永久磁铁（200）的外侧面与下端支架侧壁部（235）相连，这种相连有助于加强永久磁铁（200）与支架（230）之间的粘合力，振动子（220）侧壁部（224）的内侧面与永久磁铁（200）外侧面之间也可以利用胶粘剂等物质进行粘合，强化元件之间的结合力。

本发明中的振动子（220）与传统技术相比，加大了振动子（20）的上端部（222），因此增加了重量，同时增加了震动量。永久磁铁（200）的上端部和侧面都与支架（230）间接或直接向连接，从而加强了永久磁铁（200）与支架（230）的粘合度，同时加强了振动子（220）与支架（230）之间的粘合度。

传统技术中，只有振动子（20）的上端部与支架（16）相连，而且相连的面积也小。本发明与传统技术相比，振动子（220）的上端部（222）大面积与上端支架（233）相连，而且上端部（222）位于上端支架（233）与永久磁铁（200）（牢固地粘贴在支架（230）上）之间，以汉堡状相连接。因此本发明的振动子与传统技术相比，具有更强的粘附力，从而振动子（220）牢固地粘附在支架（230）上，即使存在外部冲击，也能保证稳定的结合状态。

上述说明的转子（240）结构仅作例子而已，即使与上述转子（240）不是同一结构，能够与转子结合，也能适用于本发明。

图5分别示意了组装的转子（240）和定子（190）纳入机壳(260,110)前后的状态，如上面所述，振动子（220）、永久磁铁（200）、轴承（210）与支架（230）牢固地结合并成为一体，振动子（220）处相对更重，从而形成具有偏心转动中心的转子（240）。转子（240）的轴承（210）通过贯通孔（236）从定子（190）的轴（130）的外侧套入。轴承（210）的底面置于垫片（135）上面，为了减少转动时的摩擦损失，垫片（135）和轴承（210）表面非常光滑。因线圈（180）产生的磁场和永久磁铁（200）的磁场之间产生相互作用下，产生使转子（240）朝一个方向转动的电磁力。转子（240）以轴（130）为中心转动时，因重心的偏心，从而产生了伴随着振动的转动。

下机壳（110）与定子（190）的组装顺序如图6所示，组装转子（240）的元件的顺序如图7所示，图8至图10示意了下机壳（110）上安插齿槽金属片（120）的具体程序和加工方法。为了组装定子（190）需要下机壳（110）和齿槽金属片（120），下机壳（110）的作用是保护内部元件以及固定轴（130）和齿槽金属片（120）。

传统技术制作的下机壳，中心部位形成了轴固定部（38），为了便于垂直固定轴（26），轴固定部（38）中心形成了结合孔，沿着轴固定部（38）下机壳（36）圆盘部位留有组装齿槽金属板（34）的金属片贯通孔（37），因此需要齿槽金属板（34）和下机壳（36）单独组装，从而增加了制造成本。并且下机壳（36）中形成贯通孔(37)，下机壳（36）的支撑力必然变小，外加冲击时下机壳（36）易变形，导致里面元件容易破损或变形，发生齿槽金属板（34）与下机壳的结合松弛或脱离现象，并且振动马达（10）的停止速度变慢，不适合应用在对反应速度要求高的智能手机上。

为了解决上述问题，本发明的实施例中，下机壳（110）中形成齿槽金属片安放槽（116），其槽上组装齿槽金属片（120），图8至图11示意了上述过程。

制作下机壳（110）时，使用比齿槽金属片（120）大约厚2倍的材料，即非磁性体SUS304 软质系列的材质制作下机壳（110），运用冲压工艺切割下机壳（110）形状，再加工包含轴结合孔（118）的轴固定部（115）。

可以使用冲床锻造加工下机壳（110）中的齿槽金属片安放槽（116），齿槽金属片（120）同样可以适用冲压切割的方式加工，上述方法加工形成的齿槽金属片安放槽（116）中插入齿槽金属片（120）（参考图8）。

下机壳（110）与齿槽金属片（120）的结合方式可以采用复合模具方式，即两个模具同时模切下机壳（110）和齿槽金属片（120）的方式加工，减少齿槽金属片的安插费用。并且为了加强下机壳（110）的支撑力，下机壳（110）上不另行设置齿槽金属片（120）的贯通孔，而是下机壳（110）和齿槽金属片（120）使用不同厚度的材质，采用冲压模切的方式锻造加工齿槽金属片安放槽（116），因锻造加工厚度变薄的安放槽（116）里面强行组装齿槽金属片（120），此方法为同一冲床使用两个模具制成而成，采用复合模具的方式完成作业，可以保证品质稳定，节约成本。

齿槽金属片（120）组装到齿槽金属片安放槽（116），下机壳（110）的齿槽金属片安放槽（116）侧壁上端部向安放槽（116）里侧凸起的部分形成了齿槽金属片防脱离凸台（119）。向下机壳（110）上端以箭头方向加压，沿着齿槽金属片安放槽（116）的全部边缘形成齿槽金属片防脱离凸台（119），并且扩大下机壳（110）轴固定部（115）的外径（即r2>r1），使其与齿槽金属片（120）贯通孔（124）的内径强行贴紧，防止齿槽金属片（120）滑动，以便牢固地固定在轴固定部（115），（参考图9）。

下机壳（110）的下端面和上端面同时逐渐压制，减少凸出高度，以便齿槽金属片（120）牢固地贴紧下机壳（110），齿槽金属片（120）卡在下机壳（110）的齿槽金属片防脱离凸台上，齿槽金属片（120）的上端面与下机壳（110）的上端面维持同一平面（参考图10），因此齿槽金属片（120）更加牢固的固定在下机壳（110）上。

齿槽金属片（120）与下机壳（110）的上述贴紧结构有下列优点，齿槽金属片（120）采用多金属叶片一体式结构，可以一次性简便完成安装；按上述方法组装的齿槽金属片（120）和下机壳（110）结构稳定，即使外加冲击，齿槽金属片（120）也不会从下机壳（110）中脱离；并且齿槽金属片（120）的全部金属叶片的数量匹配永久磁铁（200）极数，以便强化齿槽金属片（120）对永久磁铁（200）的引力。

按上述方法制成的齿槽金属片（120）固定到下机壳（110）的轴固定部（115）的轴结合孔（118）中，强行压入轴（130）固定（参考图6的（B）和（C））。

下机壳（110）和齿槽金属片（120）的上端粘贴双面胶（140）以便固定PCB（150）（参考图6的（C）和（D））。

在PCB上面用胶粘剂粘贴线圈（180），并与PCB（150）的排线回路部（152）进行焊接（参考图6的（E）和（F）），以便通过端子部（154）外加的电源通过驱动IC，向线圈提供驱动电源。

振动子（240）的组转过程参考图7。

首先支架（230）按照前述方法加工，特别强调，为了防止轴承（210）脱落，在轴承结合部（232）的上端制成上端卡台（237）。

准备好的支架（230）上粘贴振动子（220），振动子安放在上端支架（233）表面，为了固定，采用激光焊接等粘贴技术，（图7（A）（B））。

支架（230）轴承结合部（232）上的结合孔中强行压入圆柱形轴承（210）以便固定，轴承（210）压入固定后，为了防止发生轴承（210）因外部冲击脱离的现象，轴承结合部（232）下端进行切削加工，形成防脱离下端卡台（238），上端卡台（237）和下端卡台（238）起到防止轴承（210）上下脱离的作用（参考图7的（B）和（C））。

轴承压入后把永久磁铁（200）固定在震动子（220）和下端支架（234）上。即震动子上端部（222）的表面和下端支架（234）的表面及侧壁部（235）的内侧上粘贴永久磁铁（200），可以采用焊接或胶粘等方式粘贴（参考图7的（C）及（D））。将永久磁铁放在上面后粘贴于侧壁部（235）之间的支架（230）表面，从而完成转子（240）的组装。

组装的定子（190）和转子（240），如图5所示，转子（240）的轴承（210）外套于定子（190）的轴（130）上，轴承（210）和轴（130）结合后可以转动，轴承（210）的底面置于定子（190）的垫片（135）上面。轴承（210）围绕固定的轴（130）及垫片（135）旋转，为了减少摩擦引起的运动损失，建议所需部件表面要光滑。

定子（190）和转子（240）的组合体上面套上机壳（260），上机壳（260）和下机壳（110）用激光焊接的方式粘贴后，可以完成振动马达（100）的组装（参考图5）。

上面所述组装顺序只是举例，并非必然的先后顺序，即使顺序颠倒也无妨。

通过下机壳（150）的端子部（154）连接外部电源后，驱动IC（170）向线圈（180）供应驱动电源，从而两个线圈（180）形成磁场，而成为电磁铁。如图11所示，向两个线圈输送电流，使之轴固定部（115）的左侧线圈（180）和右侧线圈（180）的上部形成S极和N极时，永久磁铁（200）将如按照图11标示的箭头方向受力，因此永久磁铁（200）向顺时针方向转动。如果永久磁铁（200）顺时针方向旋转动60度，使之轴固定部(115)的左侧线圈（180）和右侧线圈（180）上面分别形成N极和S极反向时，永久磁铁（200）与上述情况相同顺时针方向受力。两个线圈（180）形成的第一磁场与转子（240）的永久磁铁（200）形成的第二磁场相互作用，产生引力和斥力，因此产生转子（240）朝一个方向转动的旋转力。在旋转力的作用下，转子（240）以定子（190）轴（130）为中心能够高速转动。

驱动电源中断时，转子（240）将停止转动，转子（240）停止转动时，齿槽金属片（120）左侧领域和右侧领域将形成永久磁铁（200）相邻的N极和S极（或是S极和N极），如果磁性传感器（175）位于永久磁铁（200）的中性区域（205），振动马达（100）将不会启动。齿槽金属片（120）可防止振动马达（100）的停止点在非启动点上。为了防止震动马达（100）停止在非启动点上，转子（240）在停止旋转时，N极或S极不应位于永久磁铁（200）的中性区域（205），而应该准确地排列于驱动IC（170）的磁性传感器（175）上面。下面实施例具体说明上述情况。

假设电磁力的产生方式，采用双向六极的永久磁铁（200）和两个线圈（180）时，六个磁极沿着圆柱方向相隔60度排列，定子（190）的两个线圈（180）以轴固定部（115）为中心，反方向排列。两个线圈（180）之间的角度180度半分位置上安装内附磁性传感器（175）的驱动IC(170)，以轴固定部（115）为中心，磁性传感器（175）和每个线圈（180）之间的角度可能是90度（参考图12及图13）。

如图12所示，振动马达（100）的转子（240）位于不启动点，线圈（180）的中心与临近齿槽金属叶片（122）的中心间角度为30度时，驱动IC（170）内附的磁性传感器（175）和最临近的齿槽金属片叶片（122）的中心间角度为0，因此磁性传感器（175）和永久磁铁（200）的中性区域（205）将重叠，可能会发生振动马达（100）位于非启动点上的问题。

图13所示，防止振动马达（100）处于上述状态的设计，根据此设计说明，永久磁铁（200）的中性区域（205）的幅宽W制成4mm，线圈（180）中心与齿槽金属片叶片（122）的中心之间的角度可以制作成12.5度，此时磁性传感器（175）和永久磁铁（200）中性区域（205）中间点之间角度可能为17.5度，1个磁极的角度（60度）的一半30度减12.5度后得出17.5度，根据此种设计，磁性传感器（175）超出永久磁铁（200）的中性区域（205）后，与永久磁铁（200）的磁极排序，从而感知磁极，此时齿槽金属片叶片（122）的中心超出永久磁铁（200）的中性区域，磁极的时点与线圈（180）空心点保持一致，因此启动振动马达时，保证永久磁铁（200）与线圈（180）之间的电磁力最大化，从而得到大的启动轴距。

如果齿槽金属片（120）的面积小，振动马达启动时，因转子（240）的永久磁铁（200）的引力作用，齿槽金属片（120）会向上弹出，与上机壳（260）碰撞发生噪音。传统技术为了解决噪音问题，使用了防噪音滑片或垫片。但本发明中，齿槽金属片叶片（122）的片数与永久磁铁（200）的极数保持一致，制成6片，因此无需另行安装滑片或垫片也能预防上面所述的噪音问题，充分保证齿槽金属片叶片（122）的片数，可以保证以轴（130）为中心转动的转子（240）按照水平面转动，有利于振动马达（100）延长寿命和消除噪音。

按图14所示，齿槽金属片（120-1）的叶片（122-1）可以制成相当于永久磁铁（200）极数的一半数量即3个，3片齿槽金属片叶片（122-1）相隔120度相连接。为了避免永久磁铁（200）位于不启动点，设计成即使磁性传感器（175）超出永久磁铁（200）的中性区域（205）也能感应磁极。齿槽金属片的叶片（122-1）的片数设计成磁极的一半数量时，线圈（180）的中心与永久磁铁（200）的中性区域（205）之间的角度、磁性传感器（175）与齿槽金属片的叶片（122-1）中心之间的角度按图13所示分别为12.5度和17.5度时，可以获得大的启动轴距。

图13和图14所示，定子的两个线圈（180）的空心之间角度可以按照永久磁铁（200）两个相邻磁极间角度的自然倍数来确定，永久磁铁（200）有六个磁极，磁极间角度为60度，因此两个线圈（180）空心之间的角度除了例子中的180度，还有可能成为60度或120度。

前述的例子中永久磁铁（200）的磁极数为六个，但如图15及图16所示，也可以采用四个磁极的永久磁铁（200-1）。

图15所示齿槽金属片（120-2）的叶片（122-2）数量为四个，等同于磁极数量。齿槽金属片（120-2）四个叶片相隔90度角连成一体，永久磁铁（200-1）四个磁极之间的角度为90度，两个线圈（180）空心之间的角度为90度的自然倍数，如图15、图16所示，两个线圈（180）空心之间的角度为90度，并按相邻方向配置，磁性传感器（175）可以位于两个线圈（180）中间的对面。为了产生大的轴距，线圈（180）的中心和临近的永久磁铁（200）的中性区域（205）中间点之间的角度可以设置为12.5度，传感器（175）和相邻中性区域（205）中间点之间的角度可以设置为32.5度，一个磁极角度的半角即45度减掉12.5度即可得到32.5度。

如图16所示，齿槽金属片（120-3）的叶片（122-3）数量相当于磁极个数的一半，图15所示，两个线圈（180）与磁性传感器（175）的设置，两个齿槽金属片（120-2）相隔180度角连成一体。如上设计，线圈（180）中心与相邻的永久磁铁（200）中性区域之间的角度设计成12.5度，传感器（175）与相邻的中性区域（205）中心点之间的角度设计成32.5度时，可以得到大的轴距。

如上所述，永久磁铁（200）的中性区域（205）幅宽（W）4mm为例子中的数值，可以选择0.2-0.6mm, 最佳数值为0.2-0.5mm范围内确定。选用六个磁极永久磁铁（200），如图13或图14所示，设计中性区域（205）幅宽（W）为0.2mm时，线圈（180）的中间与相邻永久磁铁（200）的中性区域（205）中心点之间的角度可以采用15.6度，磁性传感器（175）与相邻的永久磁铁（200）中性区域（205）中间点角度可以采用14.4度，这样可以得到大的启动轴距，如果中性区域（205）的幅宽（W）设计成0.5mm时，线圈（180）的中心点与中性区域（205）的中间点之间的角度设计成11.1度，传感器（175）与相邻的永久磁铁（200）的中性区域（205）中间点之间的角度采用18.9度时，可以得到大的轴距。

采用四个磁极永久磁铁（200-1），如图15或图16所示，中性区域（205）的幅宽（W）可以设计成0.2-0.5mm之间，此时线圈（180）中心与相邻永久磁铁（200）的中性区域（205）之间的角度可以采用11.7-14度，磁性传感器（175）与相邻的永久磁铁（200）中性区域（205）中间点之间的角度采用12.5-33.3时，可以得到大的启动轴距。

上述内容为以实施例为参照进行说明，相关技术领域从业人员可以理解不超出本发明专利的思想或领域范围内，可以多种方案变更或修改本发明。

本发明可以适用于应用BLDC振动马达的手机、便携式游戏机、耳机、穿戴用品等小型电子产品中。

Claims (10)

1.一种无电刷直流振动马达，所述无电刷直流振动马达是重心偏心的转子与定子结合后，收纳于机壳中，上述定子产生的电磁力的磁场和永久磁铁的磁场相互作用下形成的电磁力作用下，使转子转动并产生振动；

所述机壳由套状的上机壳和下机壳组成，所述下机壳的中间部有轴固定部，轴固定部的周围有多个齿槽金属片安放槽；定子由轴、齿槽金属片、软性电路板、线圈及垫片组成，所述轴垂直固定于下机壳的轴固定部；所述齿槽金属片包含多个块状叶片，齿槽金属片安插在齿槽金属片安放槽中以防止转子位于不启动点，发生齿槽转距；所述软性电路板与安插齿槽金属片的下机壳相互粘贴，利用外部电源为转子转动提供电流；所述线圈有多个，安装于软性电路板上面，在有驱动电源期间，起到电磁体的作用；所述垫片套在轴上面安放于轴固定部，以便支持转子转动；

所述机壳齿槽金属片安放槽侧壁上端形成了防止齿槽金属片脱离的凸台；

所述齿槽金属片形成的圆形区域的外径与所述转子的所述永久磁铁的外径相等；

所述软性电路板设有传感器和向线圈提供驱动电力的驱动IC，定子包含两个线圈，传感器位于两个线圈的空心间角度分成一半的角度的点上；所述两个线圈空心之间的角度为永久磁铁两个相邻磁极之间角度的自然倍数；所述永久磁铁包含六个极，齿槽金属片包含六个或三个齿槽金属小叶片，在轴固定部中心位置来看，线圈的中心位置与相邻的永久磁铁中性区域中心点之间的角度在11.1度-15.6度之间确定，传感器和相邻的永久磁铁中性区域中心点之间的角度在14.4-18.9度之间确定。

2.根据权利要求1所述的无电刷直流振动马达，其特征是所述多个齿槽金属片安放槽相互贯通，所述齿槽金属片的多个叶片连成一体与安放槽相互对应，一次性将所述齿槽金属片收纳于安放槽。

3.根据权利要求1所述的无电刷直流振动马达，其特征是多个的齿槽金属片安放槽和所述齿槽金属片的叶片的数量与所述永久磁铁的极数相同或达到永久磁铁极数的一半数量。

4.根据权利要求1所述的无电刷直流振动马达，其特征是所述齿槽金属片的厚度与安放槽的深度相同，齿槽金属片与下机壳的上表面保持一致。

5.根据权利要求1所述的无电刷直流振动马达，其特征是齿槽金属片的厚度在0.03mm-0.05mm范围内确定。

6.根据权利要求1所述的无电刷直流振动马达，其特征是机壳由套状的上机壳，以及中央有轴固定部、在轴固定部周围形成多个齿槽金属片安放槽的下机壳组成，上机壳与下机壳相互配套，内部形成可收纳定子和转子的空间。

7.根据权利要求1所述的无电刷直流振动马达，其特征是永久磁铁还可以包含四个磁极，齿槽金属片包含四个或两个小叶片，在轴固定部中心位置来看，线圈的中心与相邻的永久磁铁中性区域中心点之间的角度在11.7度-14.0度之间确定，传感器与相邻的永久磁铁中性区域中间点之间的角度在12.5度-33.3度的范围内确定。

8.根据权利要求1所述的无电刷直流振动马达，其特征是为了保证上述永久磁铁的起始点与上述线圈的空心点的起始点相同，永久磁铁、多数线圈、齿槽金属片轴向排列。

9.根据权利要求8所述的无电刷直流振动马达，其特征是，齿槽金属片起到转子停止转动时永久磁铁的磁极一直排列在传感器上面的作用。

10.根据权利要求1所述的无电刷直流振动马达，其特征是轴下端部压入到轴固定部位的结合孔固定，轴上端部未另行安装防噪音辅材，上机壳上面的内侧制成卡槽，防止晃动。