CN1218457C - 具有偏心重块的振动发生用电动机及载有该电动机的装置 - Google Patents

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Abstract

本振动发生用电动机包括定子和与该定子相对的转子,转子具有磁铁和偏心重块,磁铁沿转动方向磁化并发生驱动磁场,偏心重块由比磁铁比重大的材质形成,磁铁为圆筒状并切除其一部分区域而形成空间,该空间中配设偏心重块,并使磁铁的转动区域与偏心重块的转动区域重合,磁铁为圆筒状,偏心重块的至少一部分配设在切除所述磁铁的一部分而形成的空间中,可在转子转动时通过偏心重块的转动确保大的振动量,并通过将偏心重块置于电动机外壳内部而保证安全性,能实现小型薄型化。

Description

具有偏心重块的振动发生用电动机 及载有该电动机的装置
技术领域
本发明涉及用于安装在例如携带式通讯装置上并通过振动使使用者知道信息到达的振动发生用电动机及载有该电动机的装置。具体涉及一种具有偏心重块且发生大的振动的同时将该偏心重块容置在电动机壳体内部而保证安全性、并能小型和薄型化的电动机结构。
背景技术
携带式通讯装置等所用的振动发生用电动机其原型为在电动机输出轴上安装偏心重块并通过使电动机转动使该偏心重块转动而发生所需振动。但由于存在使扇形、半圆形的偏心重块在露出的情况下转动引起危险的问题等,近年来的趋势是将偏心重块装在电动机壳体的内部。例如日本实用新型专利实开平6-52363号公报所记载的那种。
另一方面,振动发生用电动机以低成本化为目的,存在通过去除转子的一部分并加以平衡而省略偏心重块的情况。例如日本特许专利特开平6-284662号公报所记载的结构就是通过将无电刷电动机的转子的激磁磁铁在90°至180°的范围中切去而无需另外安装偏心重块的情况。这种省略偏心重块的结构被认为对于降低成本是有利的。
然而,近年来以携带式电话为代表的携带式通讯装置日趋小型轻量化。而用于这种装置的振动发生用电动机也必须在尺寸方面为最小并保证一定的振动等级。上述切去磁铁的结构由于磁铁的比重最多不过5左右,故必须采用相当大的磁铁才能获得所需振动等级。因此,由于该电动机尺寸为其内部包含该磁铁所占空间,故在小型化方面受到限制。
发明内容
本发明为解决上述问题,其目的在于提供一种采用偏心重块以保证大的振动发生量并将其容置在电动机壳体内部以确保安全性,同时能小型薄型的振动发生用电动机。
本发明的振动发生用电动机包括定子、与定子相对的转子,在该转子中,磁铁和比重块大于该磁铁的材质形成的偏心重块配设成磁铁的转动区域与偏心重块的转动区域在至少一部分区域中重合,上述磁铁为圆筒状,上述偏心重块的至少一部分配设在切除所述磁铁的一部分而形成的空间中。
采用这种结构,在偏心重块和磁铁两者的转动区域中,可将其一部分转动区域共用。换句话说,通过在偏心重块转动区域内除偏心重块外的剩余空间中配置磁铁,可在电动机整个空间中减少浪费。故能提供通过高密度利用空间实现小型薄型的同时发生很大振动的电动机。在此,转动区域是指第一物体绕一中心轴线转动所占据的空间。
另外,本发明的振动发生用电动机也可包括具有定子铁心的定子、具有圆筒形磁铁及比重块大于该磁铁的材质形成的偏心重块的转子,该定子铁心与磁铁配置成在径向相对的同时,并将磁铁的磁性中心在轴向偏离定子铁心的磁性中心进行配置而将磁铁吸引到定子铁心侧;并且,偏心重块的至少一部分配设在切除磁铁的一部分而形成的空间中。
通过将磁铁的磁性中心在轴向偏离定子铁心的磁性中心配置而将磁铁吸引到定子铁心侧的作用,即发生一磁性推力。该磁性推力在防止转子脱离固设于定子的轴承的同时,并用于使转子一面支承在轴承中一面稳定转动。该结构也可用偏心重块替代磁铁的一部分,该被替代的磁铁部分虽会影响到电动机的转矩发生,但这种影响很小。因此,即使切除磁铁的一部分,电动机特性的降低很小。故能实现高密度地使用空间的小型薄型的发生很大振动的电动机。
另外,本发明的装置包括电动机、安装电动机的基板、用于驱动电动机的驱动器,其中,该电动机分别包括上述构件。
由于这些结构,本发明的装置在整个装置小型薄型化的同时,因在信息到达时发生大的振动,故能将信息可靠地传递给使用者。
附图简单说明
图1为表示本发明第1实施例的电动机结构的剖面图。
图2A为同一实施例中将电动机底座与定子组合的俯视图。
图2B为同一侧面剖面图。
图3A为同一实施例中磁铁的仰视图。
图3B为同一侧面剖面图。
图4为表示同一实施例中磁铁与偏心重块的形状及双方转动方向位置关系的分解立体图。
图5为表示本发明第2实施例的电动机结构的剖面图。
图6A为同一实施例中磁铁的仰视图。
图6B为同一侧面剖面图。
图7为表示同一实施例中磁铁与偏心重块的形状及双方转动方向位置关系的分解立体图。
图8A为表示本发明第3实施例中磁铁的仰视图。
图8B为同一侧面剖面图。
图9A为本发明第4实施例(将磁铁作为圆板形状的场合)中将磁铁的轴向的一部分切除的图。
图9B为同一实施例的将磁铁某一角度范围切除的图。
图9C为同一实施例的将磁铁半径方向的一部分切除的图。
图10为表示本发明第5实施例的装置结构的剖面图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的实施例。各实施例的电动机为用于携带式电话中使用的、用于发生振动的扁平式无电刷直流电动机(以下称为电动机)。
(第1实施例)
图1为表示本发明第1实施例的电动机结构的剖面图,图2A为同一实施例中将电动机底座与定子组合的俯视图,图2B为同一侧面剖面图,图3A为同一实施例中磁铁的仰视图,图3B为同一侧面剖面图,图4为表示同一实施例中磁铁与偏心重块的形状及双方转动方向位置关系的分解立体图。
图1中,电动机由定子20(固定部分)和转子10(转动部分)和罩壳34构成。
转子10以杯状的转子框架11为主体,并在其内壁安装有环形的磁铁12。并且在该框架11上安装有偏心重块13。因此,转子10以安装在框架11的中央的轴14为中心转动。
定子20由电动机底座31和定子装配体组合构成。该定子装配体由定子铁心21、线圈23和线处理构件22组成。并且在底座31的中央安装有轴承32。将轴14插入轴承32中,并由轴承32转动自如地支承转子10。卷绕在铁心21上的线圈23的线圈末端23a与底座31的端子31a连接。定子20的外壁在径向与磁铁12的内壁相对。并用罩壳34将这些罩覆。
另外,端子31a在电动机的下面露出并通过锡焊与装置(携带式电话)的基板连接。电动机经由其端子31a对线圈23进行通电控制而使转子10转动。而且,随着这种转动,安装在转子10上的偏心重块13而发生振动并使装置振动。
以下通过图2A和图2B说明作为本发明的主要部分的定子20。电动机底座31包括由树脂成形形成的大致平板状的底座部31c和从该底座部31c的中央垂直突出并用于支承轴承的轴承支承部31d。推力轴承由配设在轴承支承部31d的中央底面上的推力轴承部31h构成。另外,在底座部31c上如图2A所示那样在轴承支承部31d的周围配置有6个端子31a。该端子31a由金属板制成并与树脂制的底座部31c插入成形。端子31a的上面为连接线圈末端23a的连接端子。另一方面,该端子31a的下面由底座部31c的底面露出并成为用于与装置的基板锡焊的安装端子。
定子装配体如两图所示相对于底座31的轴承支承部31d同心安装。该装配体的定子铁心21由强磁性体制成,并具有中央环状部21a和由此向半径方向突出的6个突极21b。将线圈23卷绕在这些突极21b上,并将其线圈末端23a保持在线处理构件22上。
以下通过图3A、图3B和图4说明本发明电动机另一主要部件的转子10。
图3A、图3B表示磁铁12的形状。磁铁12为环状并与以往的外转子式电动机类似,但其一部分被切除。即,沿轴向单侧切除磁铁12的大约半个圆周的区域并形成切除空间区域12a。磁铁12的切除半个圆周实体区域的残余部分称为切除残余区域12b,而将下侧的连续的环状部称为连续区域12c。在该磁铁的场合,转动空间区域为区域12c、区域12a和区域12b三者的合计空间。
另一方面,如图4所示,偏心重块13为将环剩下半周以下而切除其它部分后的形状。其下部13a为位于转子框架11内部的部分,上部13b为与框架11的孔卡合并稍微突出于该孔的上方的部分。并且,该下部13a配置在图3B所示的磁铁12的切除空间区域12a中。故磁铁12与偏心重块13共有其转动空间区域的一部分。
以下参照图1说明磁铁12与转子铁心21的位置关系。
磁铁12作为整体相对于铁心21配置成偏向轴向上方,从而发生将转子10的轴14的前端压向推力轴承31h的磁性推力。即,将转子10吸引到定子20侧。而且,该力的发生在磁铁侧主要由图3B所示的切除残余区域12b承担。本第1实施例具有上述结构,能实现以薄型紧凑的形状维持电动机的性能和特性并产生振动的电动机。
本第1实施例的电动机将偏心重块13和磁铁12配置于同一转动空间区域,两者共有其空间的一部分。由于将磁铁配置在偏心重块转动区域内的除去偏心重块所占空间的空间区域中,故可减少空间浪费。因此可实现高密度使用空间的小型薄型并发生大振动的电动机。
另外,本第1实施例的电动机将磁铁12的圆周方向的一部分切除而形成空间,并在切除的切除空间区域12a中配设偏心重块13的一部分。磁铁12为圆筒形以充分发挥其能力,将其一部分切除而将偏心重块13和磁铁12位于同一转动区域中。故能高密度地利用电动机结构上所必需的空间,实现小型薄型并发生大振动的电动机。尤其是在带铁心的外转子电动机中,通常在定子铁心的外周配置有转子磁铁,故即使仅将磁铁的少许区域置换为偏心重块即能得到大的振动。
在传统方式中,偏心重块通常为切除半个圆周以上的圆筒形状,且切除区域为别无它物的空间。本发明则在该空间中配置磁铁而使电动机的特性提高,其结果是小型薄型形状和大振动两者兼而有之。
另一方面,从磁铁侧的观点来看,磁铁与不平衡振动发生技术的关系在以往主要是采用不均匀磁化的磁铁发生振动及采用去除一部分的磁铁发生振动。本发明将磁铁(比重约为5)区域的一部分置换为比重块大的偏心重块(例如钨,比重约为18),与单纯去除磁铁的一部分的情况相比能得到大的不平衡量,其结果是小型薄型形状和大振动两者兼而有之。
另外,本第1实施例的电动机的磁铁12为其包络线具有外径、内径和高度的圆筒体,该圆筒体具有切除圆周方向的轴向单侧的一部分的空间。即,具有将转动方向连续的圆筒(连续区域12c)和一部分切除的不连续圆筒(切除残余区域12b)沿轴向重合的形状。由于具有连续的圆筒形区域,电动机发生的转矩均匀,电动机的性能和质量好。另外,磁铁在工作过程中不易损坏,生产率高。由于具有连续区域和切除·置换区域,电动机的特性和生产率良好,并能实现高密度使用空间的小型薄型并发生大振动的电动机。
如上所述,在本第1实施例的电动机中,换句话说,用于磁性推力吸引的磁铁的一部分被置换成偏心重块。此时,关于置换成偏心重块的磁铁部分,如该部分未被置换成偏心重块,该磁铁部分也有发生转矩的作用,但与面对定子铁心的磁铁部分相比则小得多。故即使象本实施例那样切除磁铁的一部分,电动机特性也不会下降很多。
另外,本实施例因采用上述的磁性推力结构而成为简单轴承结构的电动机。另外,虽然因切除磁铁的一部分而使磁性止推吸引力降低,但因本发明转子小型化而减小了必要的吸引力,故两者相抵。此外,如吸引力不足,则磁铁的偏置量及高度可少许增加。
(第2实施例)
图5为表示本发明第2实施例的电动机结构的剖面图,图6A为同一实施例中磁铁的仰视图,图6B为同一侧面剖面图,图7为表示同一实施例中磁铁与偏心重块的形状及双方转动方向位置关系的分解立体图。
图5所示的本发明第2实施例的电动机与图1所示的第1实施例的不同点主要是转子结构与第1实施例的电动机相比更为高度低而薄型。现说明该转子102的结构。虽然其他构件也有些变化,但这些变化仅为适合其转子102而为高度低,故关于这些构件的说明从略。
在图5中,固定于转子框架112的内壁的磁铁122从上面看为切除环的一部分被切除的C字状,如图6A所示。即由从中心轴看切除90°的角度范围区域的切除空间区域12a2和作为残余270°的实体区域的切除残余区域12b2构成。与第1实施例不同的是没有如图3B的标号12c所示那样的连续区域。因此,在第2实施例中磁铁122的场合,转动空间区域为切除空间区域12a2和切除残余区域12b2合计的空间。另外,磁铁122如图6A所示那样沿圆周方向多极磁化,切除空间区域12a2相当于其N/S一对角度范围。磁铁122的材质为可挠性材料。
如图7所示,偏心重块132为具有与磁铁122的切除空间区域12a2基本一致的90°的转动方向角度的形状。偏心重块132的下部13a2位于转子框架112的内部。偏心重块132的上部13b2与框架112的孔卡合并从该孔略为突出。偏心重块132的凹部13c2系用于与框架112卡合。
磁铁122与偏心重块132的位置关系为磁铁122与偏心重块132通过将偏心重块132的一部分配置在磁铁122的切除空间区域12a2中而共有其转动空间区域。另外,如图5所示,偏心重块132在轴向长度方面超过磁铁122并延伸到框架112的开口端11a2,从而占据了所有可利用的空间。另外,在偏心重块132的凹部13c2中卡合有框架112的卡合部11b2,籍以将偏心重块132固定成不从框架112上脱落。
在该第2实施例中,磁铁122为圆筒形,其中包括在其高度的整个范围中切除圆周方向的一定角度范围的空间12a2,并将偏心重块132配设在该切除的空间中。由此,能在其一定角度范围中将磁铁122的整个转动区域置换成偏心重块132。而且,有些场合能确保无需在其他区域置换偏心重块那样大的区域。因此能消除以往在偏心重块的转动区域中存在的浪费空间,获得极为小型且薄型的振动发生用电动机。
另外,如该第2实施例所示电动机那样使轴承的轴向与磁铁的轴向平行状,能在配置有轴承的电动机中使转子的重心的轴向位置与轴承的支承范围一致。其结果是轴承负荷在转子转动过程中并不增加,从而能抑制电流消耗,有利于电动机的小型薄型化。
另外,磁铁沿圆周方向多极磁化,也可对相当于其一对N/S极范围的整数倍的角度范围进行切除而形成空间。由此能通过沿圆周方向部分缺少磁铁将榫槽或转动波动控制在最小限度。其结果是电动机发生的转矩大致均匀,电动机的性能和品质提高。
另外,本实施例的电动机是使转子框架的圆筒部的一部分向内周侧突出并阻止偏心重块的轴向移动。采用这种结构,偏心重块的固定作业容易,且转子不向外周突出而不无用地占据区域。故能高密度地使用空间,实现发生大振动的小型薄型电动机。
另外,本实施例的电动机是以可挠性材料形成磁铁122,故能防止磁铁发生开裂或缺损,弥补磁铁为圆环状不连续磁铁的结构弱点。
另外,虽然在本实施例中是以磁铁的切除残余区域为270°的角度范围为例加以说明的,但在用户希望进一步减少榫槽或转矩波动或增大不平衡量等的场合下,也可对该角度进行增减。
(第3实施例)
图8A为表示本发明第3实施例中磁铁的仰视图,图8B为同一侧面剖面图。虽然未示出偏心重块,但与上述第2实施例所示的形状类似,但与磁铁靠近部分的半径方向厚度减少。
本第3实施例的磁铁123如图所示那样为将环状磁铁的外壁的一部分切除。将外壁侧的约90°的区域的外侧切除并形成切除空间区域12a3。残余的270°的实体区域为切除残余区域12b3,内侧的连续环状部为连续区域12c3。并在该切除空间区域12a3中埋入偏心重块以发生不平衡。
因此,本第3实施例中的磁铁123为其包络线具有外径、内径和高度的圆筒体,其中在圆周方向的一定角度范围具有沿其整个高度范围切除不朝向定子铁心一侧的空间,磁铁的朝向定子铁心一侧则为沿整个圆周连续。由于朝向定子铁心一侧具有连续的圆筒区域,电动机发生的转矩均匀,电动机的性能和品质高。另外,磁铁不容易在使用过程中破损,生产率高。尤其是在外转子式电动机的情况下,磁铁外壁侧的一部分置换为偏心重块,内壁侧被用来发生转矩,但由于此时在磁铁的最外周配设有偏心重块,即使小的置换区域也能获得大的不平衡振动。
(第4实施例)
虽然在上述第1实施例至第3实施例中,磁铁为圆筒形,但磁铁的形状也可构成圆盘状、加以倒角、使一部分的面倾斜而一部分的面为曲面、凸缘状等各种变形。第4实施例中的磁铁是以圆盘状为基础进行修改以在其中组合偏心重块的实例。
图9为本第4实施例,其中图9A为圆板形磁铁在轴向的一部分切除的磁铁31,图9B为将同一磁铁的某一角度范围切除的磁铁32,图9C为同一磁铁在半径方向的一部分切除的磁铁33。采用本第4实施例的电动机,均能取得与上述实施例同样的效果。
(第5实施例)
以下说明装有本发明电动机的本发明的装置。图10为表示本发明第5实施例的装置结构的剖面图。
在图10中,装置50为携带式电话机。电动机40为例如上述第1实施例说明的结构并直接安装在装置基板上。即,电动机40为端子的下面锡焊到基板51的上面的凸台上。作为电动机驱动器的电动机驱动集成电路(IC)52与装置的电路构成元件一起锡焊在基板51上。电池54安装在装置50的框体53的内部,并由电池54向装置50的电路及集成电路52供电。电池54并经基板51的凸台及电动机端子向线圈供电以对定子激磁。并通过定子与磁铁之间的吸引及排斥使转子转动。由于转子装配有偏心重块,转子的转动将振动传递到装置50,故能将呼叫或报警等信号通过体感传递到使用者。基板51与装置的框体53的底面平行配置,以使电动机的轴配置成垂直于基板51,故振动在与装置50的底面平行的方向发生。
因此,本第5实施例的装置能通过装设可小型薄型化的本发明的电动机实现装置本身的小型薄型化。另外,由于将电动机通过锡焊安装在装置基板上,能提供生产率及可靠性高的装置。还有,由于电动机的轴配置成与装置的底面垂直,振动方向与底面平行,即使在将装置放在桌上的场合,由于从桌上浮起的力小,具有能防止装置在桌上浮动并落到地上的效果。
如上所述,本发明采用偏心重块确保大的振动发生量,并将该偏心重块装于电动机外壳内部,偏心重块和磁铁设置在相同的转动空间区域,两者共有空间,可减少以往电动机内部的无用空间,实现发生大振动的小型薄型电动机。
以上虽然对本发明的几个实施例作了说明,但本发明并不限于上述实施例,而能在本发明的宗旨的范围内作各种改进。

Claims (23)

1.一种电动机,包括定子、与所述定子相对的转子,其特征在于,在所述转子中,磁铁和比重大于所述磁铁的材质形成的偏心重块配设成所述磁铁的转动区域与所述偏心重块的转动区域至少在一部分区域中重合,所述磁铁为圆筒状,所述偏心重块的至少一部分配设在切除所述磁铁的一部分而形成的空间中。
2.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,所述空间为切除所述磁铁的轴向单侧的一部分而形成的空间。
3.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,所述定子铁心与所述磁铁配置成在径向相对的同时,并将所述磁铁的磁性中心在轴向偏离所述定子铁心的磁性中心配置而将所述磁铁磁性吸引到所述定子铁心侧。
4.如权利要求3所述的电动机,其特征在于,所述空间为沿所述磁铁高度的整个范围内切除所述磁铁中一定角度区域而形成的空间。
5.如权利要求3所述的电动机,其特征在于,所述空间为沿所述磁铁高度的整个范围内切除所述磁铁中不朝向所述定子铁心侧的一部分而形成的空间。
6.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,所述磁铁沿圆周方向多极磁化,所述空间为切除所述多极磁化中相当于一对N/S极范围的整数倍的角度范围而形成的空间。
7.如权利要求2所述的电动机,其特征在于,所述磁铁沿圆周方向多极磁化,所述空间为切除所述多极磁化中相当于一对N/S极范围的整数倍的角度范围而形成的空间。
8.如权利要求3所述的电动机,其特征在于,所述磁铁沿圆周方向多极磁化,所述空间为切除所述多极磁化中相当于一对N/S极范围的整数倍的角度范围而形成的空间。
9.如权利要求4所述的电动机,其特征在于,所述磁铁沿圆周方向多极磁化,所述空间为切除所述多极磁化中相当于一对N/S极范围的整数倍的角度范围而形成的空间。
10.如权利要求5所述的电动机,其特征在于,所述磁铁沿圆周方向多极磁化,所述空间为切除所述多极磁化中相当于一对N/S极范围的整数倍的角度范围而形成的空间。
11.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,所述转子还具有转子框架,所述转子框架为具有圆筒部和上面部的大致杯状,其中容置所述偏心重块的至少一部分,同时使所述圆筒部的一部分向内周侧突出并阻止所述偏心重块的轴向移动。
12.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,所述转子还具有转子框架,所述转子框架为具有圆筒部和上面部的大致杯状,其中容置所述偏心重块的至少一部分,同时使所述圆筒部的一部分向内周侧突出并阻止所述偏心重块的轴向移动。
13.如权利要求2所述的电动机,其特征在于,所述转子还具有转子框架,所述转子框架为具有圆筒部和上面部的大致杯状,其中容置所述偏心重块的至少一部分,同时使所述圆筒部的一部分向内周侧突出并阻止所述偏心重块的轴向移动。
14.如权利要求3所述的电动机,其特征在于,所述转子还具有转子框架,所述转子框架为具有圆筒部和上面部的大致杯状,其中容置所述偏心重块的至少一部分,同时使所述圆筒部的一部分向内周侧突出并阻止所述偏心重块的轴向移动。
15.如权利要求4所述的电动机,其特征在于,所述转子还具有转子框架,所述转子框架为具有圆筒部和上面部的大致杯状,其中容置所述偏心重块的至少一部分,同时使所述圆筒部的一部分向内周侧突出并阻止所述偏心重块的轴向移动。
16.如权利要求5所述的电动机,其特征在于,所述转子还具有转子框架,所述转子框架为具有圆筒部和上面部的大致杯状,其中容置所述偏心重块的至少一部分,同时使所述圆筒部的一部分向内周侧突出并阻止所述偏心重块的轴向移动。
17.如权利要求1所述的电动机,其特征在于,所述磁铁为可挠性材料。
18.如权利要求2所述的电动机,其特征在于,所述磁铁为可挠性材料。
19.如权利要求3所述的电动机,其特征在于,所述磁铁为可挠性材料。
20.如权利要求4所述的电动机,其特征在于,所述磁铁为可挠性材料。
21.如权利要求5所述的电动机,其特征在于,所述磁铁为可挠性材料。
22.一种装置,包括电动机、装载所述电动机的基板、用于驱动所述电动机的驱动器,所述电动机包括定子、与所述定子相对的转子,其特征在于,在所述转子中,磁铁和比重大于所述磁铁的材质形成的偏心重块配设成所述磁铁的转动区域与所述偏心重块的转动区域至少在一部分区域中重合,所述偏心重块的至少一部分配设在切除所述磁铁的一部分形成的空间中。
23.如权利要求22所述的装置,其特征在于,所述定子具有铁心,所述磁铁为圆筒形,所述定子铁心与所述磁铁配置成在径向相对的同时,并将所述磁铁的磁性中心在轴向偏离所述定子铁心的磁性中心配置而将所述磁铁磁性吸引到所述定子铁心侧。
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