CN110011473A - 多磁极微型空心杯振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多磁极微型空心杯振动马达，包括定子组件和转子组件，定子组件包括机壳和以圆筒形固定于机壳内的空心杯线圈组；转子组件包括电机轴，磁铁组规则的环绕固定在电机轴外。本发明的有益效果是：在保持体积微型化的前提下，可有效的提升振动量，减少零部件数量以降低制造成本，并且提高了可靠性，延长了使用寿命。

Description

多磁极微型空心杯振动马达

技术领域

本发明涉及电机制造领域，具体是一种多磁极微型空心杯振动马达。

背景技术

空心杯电动机在结构上突破了传统电机的转子结构形式，采用的是无铁芯转子，也叫空心杯型转子。这种新颖的转子结构彻底消除了由于铁芯形成涡流而造成的电能损耗。由于转子的结构变化，空心杯电动机的运转特性得到了极大改善，具有突出的节能特性、控制特性和拖动特性。由于具备了这些显著优势，空心杯电动机被广泛应用在小家电、智能终端、医疗服务及航模等驱动或振动触觉反馈功能领域。当空心杯电动机被应用在振动触觉反馈功能领域时，也被称为空心杯振动马达。传统的空心杯振动马达，如中国专利文献 CN201247984Y于2009年5月27日公开的“弹片式振动电机”，端盖上设置有支撑骨架，支撑骨架包括与端盖固定在一起的端面部和由端面部下端向电机本体的前端延伸的延伸部；两个给电机本体提供电压的接线端子包括：与支撑骨架的端面部固定的第一部分；由第一部分的下端向电机本体的前端延伸的第二部分，第二部分的前端与支撑骨架的延伸部固定；从第二部分前端向后偏离一定距离的位置往电机本体的后端斜向下延伸的第三部分；从第三部分下端向上弯曲形成的第四部分，在第三部分和第四部分连接处的下表面设置有接地部。该方案的有益效果是，接线端子的接地部不会与线路板上的电连接点发生偏移，能保证电接触良好。在此类传统技术方案中，存在一些待改进的技术缺陷：1，目前空心杯振动马达受线圈绕制工艺的制约，采用线圈三相位或五相位，无法从增加相位来提高驱动扭矩；2，根据振动量公式m为摆锤重量，ω为旋转速度，r为摆锤重心到轴心的距离，M为结构总重量)，目前的设计提升振动量方案不多；3，目前空心杯振动马达的磁场是圆柱型磁铁产生，径向磁场只能有一对S N极，磁场大小靠磁铁的体积来改变；增加磁力效果有限；4，马达工作时，导电部件的电刷与换向片表面摩擦接触，会产生接触面磨损，随着磨损程度上升，无法避免的造成马达寿命及可靠性下降；5，空心杯线圈为转动部件，高速旋转时易造成线圈的短路或匝间断路，造成马达功能丧失；6，零部件多，材料成本高，装配效率低。

发明内容

基于以上问题，本发明提供一种多磁极微型空心杯振动马达，在保持体积微型化的前提下，可有效的提升振动量，减少零部件数量以降低制造成本，并且提高了可靠性，延长了使用寿命。

为了实现发明目的，本发明采用如下技术方案：一种多磁极微型空心杯振动马达，包括定子组件和转子组件，定子组件包括机壳和以圆筒形固定于机壳内的空心杯线圈组；转子组件包括电机轴，磁铁组规则的环绕固定在电机轴外。

本方案设计的多磁极微型空心杯振动马达，将传统的转动部件空心杯线圈组设计为固定的，而将传统的固定部件磁铁组设计为转动的。两者的运动固定状态互换之后，磁铁组和空心杯线圈的相对转动关系依然不变，电流经过空心杯线圈后依然能够驱动磁铁组所在的转子结构转动，但是带来了诸多优点。首先是取消了传统电机中的换向结构，不再需要电刷、换向片等零件，电机的零件数量减少，装配效率提高，整体成本得到降低。其次是由于没有了换向结构，导电部件的电刷与换向片表面的摩擦接触不存在了，既减少了转动阻力，提升了振动量，又不会因为磨损而影响产品可靠性和使用寿命。第三是传统电机结构中空心杯线圈为转动部件，高速旋转时易造成线圈的短路或匝间断路，造成马达功能丧失，而将空心杯线圈转做固定部件后，线圈的布局更加宽裕，相位数量可以得到有效提升。理论上磁铁组中有多少对磁铁，线圈数量就可以设计为多少相位，将相位数量的瓶颈转移到了转子组件的磁铁数量上。而磁铁的形状加工更为简单，也无需与导线相连，有更好的条件在转子组件上大量安装。由此可见，本方案在其它条件相等或相当的前提下，具有振动量大、制造成本低、可靠率高、使用寿命长的优势。

作为优选，磁铁组包括至少2对磁铁，磁铁的长度方向平行于电机轴的轴向，各相邻磁铁在以电机轴轴心为圆心点的圆周上等角度排列；空心杯线圈组设有的线圈的相位数与磁铁的对数相等，各相位相邻的线圈在以电机轴轴心为圆心点的圆周上等角度排列。为了发挥本结构的优势，磁铁组中包括的磁铁的数量至少为2对，形成多磁极多相位的结构，使转子输出的扭矩成几何倍数增长。

作为优选，还包括导电组件；导电组件包括与机壳后端密封扣合的后盖，导线从外向内贯通后盖，在后盖内侧电连接焊接片，焊接片与空心杯线圈组的各线圈电连接。后盖具有三个作用，一是封闭机壳后部，二是形成一个可以实现导线与空心杯线圈组电连接的平台，三是与机壳前端结构配合，构成对电机轴的前后安装限位。

作为优选，电机轴上固定有骨架，骨架为圆柱形框架结构，圆柱形的轴线与电机轴轴线重合，圆柱形的外圆柱面与空心杯线圈组的内圆柱面间隙配合；各磁铁以轴向为长度方向固定在骨架的框架结构内。骨架固定在电机轴外，构成一个圆柱体，圆柱体内部为相应的空间，用来固定安装磁铁。当磁铁安装完毕后，就形成了一个绕电机轴布局的磁铁圆周阵列。在该圆柱体内的磁铁，与空心杯线圈组的距离越近越好，以相对转动时不接触为限。

作为优选，磁铁的横截面形状为内外侧边均为圆弧的扇形。该形状充分利用了空间，尽可能的增大了磁铁的体积，有助于提高磁力。

作为优选，电机轴的前后端均以轴承可转动的与机壳固定。一般的，前端的轴承的外圈可以固定在机壳前端收口处，有后盖的，后端的轴承的外圈可以固定在后盖上，电机轴的前后端分别紧配合的插接在前后轴承的内圈中。在安装精密、同心度较高的前提下，可有效的降低电机轴的滚动摩擦，减少摩擦阻力，无论在节能还是在使用感受上均更加理想。

作为优选，电机轴的前端还固定有功能连接结构。电机轴的前端为扭矩输出端，该端可以根据需要安装相应的功能连接结构，以满足不同的设计要求，例如可以安装皮带轮，以带动皮带转动，可以安装砂轮，作为打磨工具，等等。

作为优选，所述功能连接结构为偏心设置的配重块。当本方案用于民用消费电子产品的振动功能时，前述功能连接结构即为配重块，配重块为偏心设计，以利用其在转动时形成的偏心振动。配重块的几何参数和材质、质量等具体参数，由本领域技术人员按照设计需要确定。

综上所述，本发明的有益效果是：在保持体积微型化的前提下，可有效的提升振动量，减少零部件数量以降低制造成本，并且提高了可靠性，延长了使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的轴向部件分解图。

图3是转子组件的结构示意图。

图4是图3的A向示意图。

图5是导电组件的结构示意图。

图6是图5的B向示意图。

其中：1定子组件，2转子组件，3导电组件，4配重块，5垫圈，11机壳，12空心杯线圈组，13轴承，21电机轴，22磁铁组，23骨架，31后盖，32导线，33焊接片。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1所示的实施例，为一种多磁极微型空心杯振动马达，主要应用在某款手机上作为按键振动反馈提示电机。

如图2所示，本例的多磁极微型空心杯振动马达，包括定子组件1、转子组件2、导电组件3、配重块4和垫圈5。

定子组件包括机壳11，本例的机壳为圆筒形。机壳内侧壁上粘贴固定有空心杯线圈组12。本例的空心杯线圈组包括3个相位的线圈，相邻的线圈在以机壳轴心为圆心点的圆周上等角度排列。

如图3、图4所示，转子组件包括电机轴21和磁铁组22。电机轴与机壳轴重合。电机轴上固定有骨架23，骨架形成一个圆柱形框架结构，圆柱形的轴线与电机轴重合。本例中，磁铁组包括3对磁铁，每对磁铁均在框架结构内卡接固定，各磁铁以轴向为长度方向固定在骨架的框架结构内。同一对内的两磁铁在以电机轴轴心为圆心点的圆周上相对布置，相邻的两磁铁在以电机轴轴心为圆心点的圆周上等角度排列。本例使用的磁铁，横截面形状为内外侧边均为圆弧的扇形。安装好磁铁的骨架，圆柱形的外圆柱面与空心杯线圈组的内圆柱面间隙配合。

如图5、图6所示，导电组件包括后盖31，可与机壳后端密封扣合。后盖上设有两个贯通的通孔，可导通导线32。后盖的内侧壁上固定有两个彼此绝缘的金属材质的焊接片33，两导线的内侧端一一对应的焊接在焊接片上，空心杯线圈组的线圈两端也一一对应的焊接在焊接片上，从而实现了电源至线圈的电连接。

如图2所示，机壳前端收敛处和后盖中部的孔中分别卡与一个轴承13的外圈卡接固定，而电机轴的前后两端分别紧配合的插接在前后两个轴承的内圈中。

电机轴的前端还套接有一个垫圈，最端部则固定有功能连接结构，本例的固定有功能连接结构为偏心设置的配重块。

由于本例的多磁极微型空心杯振动马达为6磁极3相位设计，因此电机轴前端的输出扭矩与其它条件相同或相当的传统2磁极电机相比，具有几何级数的增长。根据申请人实测，本例的电机轴前端的输出扭矩比同等条件的传统振动马达的电机轴前端的输出扭矩大12.3％。

在不考虑转子的磁铁加工工艺限制的前提下，磁铁组中的磁铁的对数可以进一步增加，对应的，空心杯线圈组设有的线圈的相位数也同步增加，成品马达的输出扭矩则会进一步倍增。

Claims (8)

1.一种多磁极微型空心杯振动马达，包括定子组件（1）和转子组件（2），其特征是，定子组件包括机壳（11）和以圆筒形固定于机壳内的空心杯线圈组（12）；转子组件包括电机轴（21），磁铁组（22）规则的环绕固定在电机轴外。

2.根据权利要求1所述的一种多磁极微型空心杯振动马达，其特征是，磁铁组包括至少2对磁铁，磁铁的长度方向平行于电机轴的轴向，各相邻磁铁在以电机轴轴心为圆心点的圆周上等角度排列；空心杯线圈组设有的线圈的相位数与磁铁的对数相等，各相位相邻的线圈在以电机轴轴心为圆心点的圆周上等角度排列。

3.根据权利要求1或2所述的一种多磁极微型空心杯振动马达，其特征是，还包括导电组件（3）；导电组件包括与机壳后端密封扣合的后盖（31），导线（32）从外向内贯通后盖，在后盖内侧电连接焊接片（33），焊接片与空心杯线圈组的各线圈电连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种多磁极微型空心杯振动马达，其特征是，电机轴上固定有骨架（23），骨架为圆柱形框架结构，圆柱形的轴线与电机轴轴线重合，圆柱形的外圆柱面与空心杯线圈组的内圆柱面间隙配合；各磁铁以轴向为长度方向固定在骨架的框架结构内。

5.根据权利要求4所述的一种多磁极微型空心杯振动马达，其特征是，磁铁的横截面形状为内外侧边均为圆弧的扇形。

6.根据权利要求1或2所述的一种多磁极微型空心杯振动马达，其特征是，电机轴的前后端均以轴承（13）可转动的与机壳固定。

7.根据权利要求1或2所述的一种多磁极微型空心杯振动马达，其特征是，电机轴的前端还固定有功能连接结构。

8.根据权利要求7所述的一种多磁极微型空心杯振动马达，其特征是，所述功能连接结构为偏心设置的配重块（4）。