CN1233084C - 小型扁平电动机及装载该电动机的装置 - Google Patents

Abstract

一种小型电动机，底座上设有垂直支承轴承的轴承支承部、与该轴承支承部大致同心、用于安装定子组装体的定子支承部。轴承支承部周围，金属制端子的下面从底座部底面露出，所述端子插入成形于所述电动机底座，其埋设部实质性地平行于所述底座部，并沿所述轴承支承部延伸。定子组装体内壁嵌合固定于定子支承部外壁，且设有从底座凸设的定子限制部，使定子限制部与定子组装体外壁侧端面作轴向邻接对置。根据上述结构，可提高径向及轴向轴承机构、轴承支承部与电动机底座的结合部、轴紧固部、电动机与装置的结合部等对径向、轴向负荷的耐冲击性。

Description

小型扁平电动机及装载该电动机的装置

本发明涉及一种小型扁平电动机及装载该电动机的装置，比如携带装置。本发明尤其是涉及一种电动机基座的底面具有可安装于装置基板表面的端子，同时可提高耐冲击性能的电动机结构。

最近，装载在携带装置等上面的小型扁平电动机要求具有小型、薄、轻并耐冲击。其中移动电话机等所使用的振动发生用电动机最近要求其具有10000-20000G这样极高的耐冲击性能。而且人们一直要求减小其大小及重量。

以前一般提高耐冲击性能的方法是，采用加厚结构构件的厚度，以使其耐冲击负荷，或采用高刚性的构造体、或将零件的结合部确切牢固地紧固等方法。但是在特别是前述携带装置用途的场合，仅考虑增强牢固程度便无法适应上述提高耐冲击性能的要求。而且，增强牢固程度会使自重增加，这不仅与轻量化的要求背道而驰，还加重了支承结构的负荷，反而不能满足耐冲击性能的要求。

对电动机来说，10000-20000G这样的耐冲击性能要求是以往所没有的、极为严格的要求。因此很难找到有效的传统技术。为此，本发明者对何处损坏、受到什么样的力进行分析以求得到解决。对外转子型带铁芯的扁平电动机来说，其弱点是径向和轴向轴承机构、轴承支承部与电动机底座的结合部、轴的紧固部、电动机与装置的结合部分、磁铁等。另外，作用于各部位的负荷可按径向负荷和轴向负荷分开考虑。另外还有旋转方向的冲击力，但其影响小，可不考虑。

本发明为解决上述问题而作，本发明的目的在于提供一种小型、薄型、轻量化、且同时能适应上述各种要求并能提高耐冲击性能的电动机及装载该电动机的装置。

本发明的电动机具有包括下述部件的结构：

转子；

与转子相对的定子组装体；

电动机底座，所述电动机底座具有底座部、相对底座部垂直支承轴承的轴承支承部、与轴承支承部大致同心、且用于安装定子组装体的定子支承部；

配设于轴承支承部的周围，下面从前述底座部的底面露出的金属制端子；

此处，所述端子插入成形于所述电动机底座，其埋设部实质性地平行于所述底座部，并沿所述轴承支承部延伸。

又，所述结构系将定子组装体内壁嵌合固定于定子支承部的外壁，同时所述结构还包括从底座部凸设的定子限制部，所述定子限制部与定子组装体的外壁侧端面轴向邻近相对。

本发明的装置具有如下结构。

(a)电动机；(b)装载电动机的基板；(c)用于驱动电动机的驱动器；该电动机具有上述各结构。

根据这些结构，不仅使电动机自身能达到小型、薄型、轻量化，使装载该电动机的装置实现小型、薄型、轻量化，而且还能实现优秀的耐冲击性能。

图1是本发明的第1实施例的电动机结构的侧剖视图。

图2A是上述实施例的电动机的俯视图。

图2B是上述电动机的侧视图。

图2C是上述电动机的仰视图。

图3A是上述实施例电动机底座的俯视图。

图3B是上述电动机底座的侧剖视图。

图4A是上述实施例的定子组装体的侧视图。

图4B是上述定子组装体的俯视图。

图5A是上述实施例的转子俯视图。

图5B是上述转子的侧剖视图。

图5C是上述转子的仰视图。

图6A是说明第2实施例的主要相关零件关系的俯视图。

图6B是第2实施例主要相关零件关系的侧剖视图。

图7是本发明的第3实施例的电动机侧剖视图。

图8是本发明的第4实施例的装置结构的侧剖视图。

以下参照附图对本发明的实施例作说明。

(第1实施例)

图1是本发明的第1实施例的电动机结构的侧剖视图，图2A是同一实施例的电动机的俯视图，图2B是所述电动机结构的侧视图，图2C是所述电动机结构的仰视图，图3A是所述实施例电动机底座的俯视图，图3B是所述电动机底座的侧剖视图，图4A是所述实施例的定子组装体的侧视图，图4B是所述实施例的定子组装体的俯视图，图5A是所述实施例的转子俯视图，图5B是所述实施例的转子的侧剖视图，图5C是所述实施例转子的仰视图。

在本发明第1实施例的一个电动机上采用多种提高耐冲击性能的方法。首先，说明电动机的整体结构，然后对各个方法的提高耐冲击性能的方法及作用效果进行说明。

图1中，电动机由定子组装体20(固定部分)、转子10(旋转部分)及盖子34构成。转子10以杯状转子框体11为主体，其内壁装有环形磁铁12。而且在该框架11上装有偏心重块13。转子10以安装在框架11中央的轴14为中心作旋转。

定子由电动机底座31与定子组装体20组合构成。该定子组装体20由定子铁芯21、线处理构件22及线圈23构成。而且在底座中央垂直安装金属等的轴承32。定子组装体20由衬套33固定于底座31上。

绕在铁芯21上的线圈23的绕线末端23a电弧焊接在底座31的端子31a上。轴承32由转子10的轴14作可旋转地支承。定子组装体20的外壁即铁芯21的外壁与磁铁12的内壁作径向相对而置。上述零部件用盖子34覆盖。

第1实施例的电动机外观如图2A-2C所示。该电动机呈例如，直径10mm、厚3.4mm的小型扁平形状。其重量约为1g。该电动机如图2A的俯视图所示，呈圆形盖子34盖在多角形底座31上的形状。在盖子34上如图2B所示，有几个向底座31一侧延伸的凸出部34a、34b，有的一直延伸到底座31的下端，有的与从底座31的侧面凸出的金属凸出片31b焊接连接。在电动机的下面，如图2C所示有6个端子31a露出，可与如移动电话机等装置的基板(未图示)作软熔焊锡焊接。该电动机与装置基板作焊锡焊接，经下面的端子31a与线圈通电而得到控制，使转子10旋转。然后由装在转子10上的偏心重块13的旋转而产生振动，从而使装置振动。

以下，对本发明电动机的电动机底座的结构进行详细说明。图3A、3B是该电动机底座的形状。从图3B可知电动机底座31由树脂成型而形成，具有略呈平板状的底座部31C、从该底座部31c的中央垂直凸出、以支承轴承的轴承支承部31d、与该轴承支承部31d同心、用于支承定子组装体20的定子支承部31e。该轴承支承部31d和定子支承部31e成一体地形成为一圆筒状物。轴承支承部31d为该圆筒部的内壁侧，定子支承部31e为其外壁侧。圆筒部外壁下端的段部31f也是构成定子支承部31e的一部分。此外，底座31还具有从底座部31c朝向定子组装体20的外壁侧端面凸出的定子限制部31g。另外轴向轴承由转子支承部31d中央底面的轴向轴承部31h构成。

另外，底座31c上，如图3A所示，在轴承支承部31d的周围配置6个端子31a。这些端子31a由金属板制成，插入底座部31c成形。端子31a的上面是连接定子组装体20的绕线末端23a的连接端子。又，端子31a的下面从底座31c的底面露出，是用于软熔锡焊连接在装置基板上的安装端子。而且，从图3B可清楚看到，端子31a的金属板的轴承支承部侧的部分埋设在底座31c内，该金属板一直延伸到轴承支承部31d。

图4A、4B为表示定子组装体安装在电动机底座上的状态图。如图4B所示，定子铁芯21由中央环状部21a及从其向半径方向凸出的6个凸极21b构成。而且在该铁芯21的表面形成薄的绝缘膜。如图4A所示，在该端面重叠线处理构件22，在铁芯21及线处理构件22上绕有线圈23，该绕线末端23a由同线处理构件22支承。

图5A-5C为表示转子的图。转子框架11为杯状。将轴14固接于该框架11中央的轴紧固部11a，将偏心重块13安装在框顶内侧并夹住磁铁12。重块13铆接固定于框架11的顶部。在框架11的顶部设有2个棱圆形孔11b。

这些零件如图1所述，搭建在电动机底座31上。即将轴承32嵌入轴承支承部31d内。将定子组装体20嵌合于定子支承部31e的外壁，并用衬套33固定。转子10的轴14插入轴承32内。用盖子34将这些零件整体罩住。这样组装工程简单故可容易且高速地组装。

以上系对整体结构的说明，其次，说明各个提高耐冲击性能的方法。

第1实施例的电动机为外转子型带铁芯的扁平无电刷电动机。其一般的弱点如先前所述，在于径向及轴向轴承机构、轴承支承部与电动机底座的结合部、轴紧固部、电动机与装置的结合部分等。

解决这些构件存在的问题的对策是：

(1)减轻构件重量。其第1方法以带铁芯外转子构件为基本。比无铁芯平面相对结构导磁率高，电动机可轻很多。其第2方法是用树脂制电动机底座和薄金属板制盖子可实现轻量化。

(2)对零件集成化，选择合理的支承负荷的结构。

(3)分散作用于弱处的冲击力。

(4)消除作用于弱处的冲击力。

试图通过以上的想法提高耐冲击性能，以下对(2)、(4)的具体方法进行说明。

第1实施例的电动机具有从底座31c垂直凸出的轴承支承部31d和定子支承部31e，有多个安装端子31a在周围插入成形，且这些端子31a的下面从电动机底座31的底面露出，使可减小焊锡焊接。即，藉由轴承支承部31d和端子31a的插入成形，使它们牢固结合于所形成的底座31。在轴承支承部31d周围的很大范围内配置的端子31a直接与装置的基板结合，故受大的负荷作用的轴承支承部31d可承受转子10及定子组装体20自重的大冲击负荷，可切实支承转子。

另外，将由金属板制成的端子31a至少其轴承支承部31d侧的部分埋设于底座部31c内。即，构成端子31a的金属板通过其位于轴承支承部侧的埋设部分，可有效地支承轴承支承部31d。该结构也有助于提高轴承支承部31d的耐冲击负荷。

这样，通过插入成型使各零件集成化，可形成将轴承支承部31d和端子31a直接结合，且将端子31a分散配置的合理结构。

另外，如图1所示，将定子支承部31e的外壁与定子组装体20的内壁嵌合固定的同时，将定子限制部31g与定子组装体20的外壁侧端面作轴向相邻相对。藉此结构，可在转子或定子组装体上受到负荷作用时，可限制轴承支承部31d的倾斜及变位。因此，可防止轴承支承部31d与底座31的结合部的损坏，可提高电动机的耐冲击特性。又，该实施例的定子限制部31g由树脂凸起形成，但，也可藉由插入的金属板而形成凸起的定子限制部。这样，可减轻作用于单悬臂结构的轴承支承部31d的冲击从而避免损坏。

另外，第1实施例的电动机系将转子10的外壁与盖子34的内壁的径向间隙Gd取得比定子组装体20的外壁与磁铁12的内壁间隙Ge小。这样即使作外加有径向冲击时，转子10外壁与盖子34内壁发生的抵接先于定子组装体20与磁体12之间发生的抵接。其结果，通过定子组装体20，使作用于轴承支承部31d的冲击负荷消失或减小，可保护轴承支承部31d及轴承32遭受径向冲击负荷。同时，可避免脆性材料制的磁铁20的内壁表面的损坏。

又，第1实施例的电动机的上述径向间隙Gd取为这样的数值，使其在受到外加的、大于运转时加速度、而小于耐冲击要求的加速度的加速度作用时，互相抵接。由此，在外加径向冲击作用时，转子10的外壁与盖子34的内壁间在轴承支承部31d、轴承32、转子10等电动机结构件在损坏之前先行抵接。藉此，可避免这些电动机结构件的损坏。

第1实施例的电动机，其转子10端面与电动机底座31上面的轴向间隙Ga取值如此大小，使其在受到外加的、大于运转时加速度、而小于耐冲击要求的加速度的加速度作用时，互相抵接。这样在外加轴向冲击时，转子10的端面与与其对置的电动机底座31的上面在轴向轴承部31h、转子轴的紧固部11a等电动机结构构件损坏之前先行接触。由此，可避免这些电动机结构构件的损坏。

另外，第1实施例的电动机，转子10上面与与其对向而置的盖子34的轴向间隙取为如此大小，使其在受到外加的、大于运转时加速度、而小于耐冲击要求的加速度的加速度作用时，互相抵接。在本实施例中，该轴向间隙系从转子10上面与盖子34之间的间隙Gb减去轴14头端与盖子34之间的间隙Gc的尺寸。在外加轴向冲击时，转子10上面与与其相对而置的盖子34在转子的轴紧固部11a、盖子34等电动机结构件损坏变形之前先接触，使该接触部和轴接触部分散承接负荷，以避免这些结构件损坏。

通过上述多种方法，在外加运转时加速度，即，装载电动机的装置，如移动电话机在一般使用时对电动机加以加速度的环境下可正常运转。并且可电动机结构构件作得较传统的小、薄、轻，以便在电动机结构件受到可发生塑性变形或损坏这样的过大耐冲击要求加速度(可认为落下冲击保证的速度)环境下，可使作用于弱处的冲击力分散或不受到冲击力。

又，为有效发挥上述作用效果，可使转子10弹性变形。其结构可作成：减薄形成转子框架11的金属板板厚，或在框架11的顶部开设孔11b。这些都对转子10变轻有作用，成为可与弹性变形作用相辅的有效的方法。

又，在第1实施例的电动机中，偏心重块13由转子框架11顶部的内面和磁铁12的上面夹住。由于上下夹住，即使有离心力或冲击力作用也不会脱落。再有，重块13铆接固定于设在框架11顶部的孔内。因此不管作用什么方向的冲击力都不会脱落。不过，本实施例的杯状框架11上的铆接固定位置选择顶部或外壁都可，主要考虑作业方便而选择了顶部。

又，第1实施例的电动机，其电动机底座31具有多个焊锡焊接用安装端子31a，对电动机自重除以这些端子31a的总面积所得到的单位面积的质量为0.1g/mm²以下。这样可减轻结合面的单位面积的冲击负荷，以大的面积作分散支承结合。

这种场合，采用结合强度为20N/mm²左右的结合材料(焊锡)，通过保证良好的焊锡焊接质量，藉此，电动机仅依靠焊锡接，而不借助其它支承手段，就可经受10000-20000G这样的过大冲击。

又，该值最好为0.08g/mm²以下。这样，结合强度比较小的焊锡材料也可应付。

更好的是，上述(单位面积质量)在0.06g/mm²以下。这样，结合面积率稍有下降也能应付。

另外，从焊锡焊接质量的观点来看，1个安装端子的面积虽因其形状而异但基本以10mm²以下为宜。如1个安装端子的面积过大，则只要增加安装端子的个数即可。

(第2实施例)

图6A说明第2实施例的主要相关零件关系的俯视图，图6B是侧剖视图，仅表示电动机的主要相关零件即电动机底座312、定子组装体20、磁铁12的关系。

本第2实施例的特征如图6B的右侧部分所示，在底座312设有朝定子组装体20的方向凸出的大致呈三角形的凸起，即转子限制部31j2。该凸起的头部高度比定子组装体20的定子铁芯的顶部高。其它构件及电动机底座的其它部分与上述第1实施例相同。转子限制部31j2如图6A所示，设于定子组装体20的凸极21b之间。俯视可见6个转子部31j2各大致呈T字形。其外壁半径Rb设定为与定子组装体20的外壁半径Rs基本相等或比其大的值。

在第2实施例中，具有从底座向定子组装体的凸极间凸出的转子限制部，该转子限制部的外壁半径作成与定子组装体的外壁半径大致相同或更大。这样即使受到外加径向冲击的作用，磁铁内壁与定子组装体的外壁及转子限制部的外壁抵接。因此，通过定子组装体而作用于轴承支承部的冲击负荷减小，使轴承支承部及轴承从径向冲击负荷中得到保护。尤其是，转子限制部的外壁半径Rb比定子组装体的外壁半径Rs大的场合，可防止磁铁与由硬磁性材料结构的定子组装体的外周面接触，避免用比较脆的材料制成的磁铁内壁受到损坏。

(第3实施例)

图7是本发明的第3实施例的电动机侧剖视图。

在图7中，在盖子343的顶部中央形成小的杯状凹部34C3。其特征为，轴143的头端部分嵌合在该部分内。其它构件及盖子的其它部分与第1实施例相同。

该凹部34C3称为轴限制部。轴限制部34C3具有比轴143大的内径的凹部，轴143的头部嵌合在其内，且平常运转时可以进行无接触的运转。

根据上述结构，即使有径向冲击也使转子的倾向受到限制，可限制作用于轴承支承部及轴承的冲击应力。其结果可提高电动机的耐冲击性能。不过轴限制部34C3也可用孔代替凹部。

(第4实施例)

以下，说明装载本发明电动机的本发明的装置。图8是本发明的第4实施例的装置结构的侧剖视图。

图8中的装置50为移动电话机。电动机为如上述第1实施例所说明的结构，直接安装在装置基板51上。即电动机40由电动机端子的下面与基板51的上面的脊面作软熔焊锡焊接。作为电动机驱动器的电动机驱动IC52与装置回路结构零件等一起作软熔焊锡焊接在基板51上。装置50的框体53内装有电池54，从该电池54向装置50的回路及IC52供电。在电动机40中，从电池54也通过基板51的脊面及电动机端子向线圈供电，使定子激磁。定子与磁铁的吸引排斥使转子旋转。由于转子装有偏心重块，故随着转子的旋转将振动传向装置50，将呼出、报时等信息以体感传递方式传递给使用者。在此，基板51与装置的框体53的底面平行配置，电动机轴安置成与基板51垂直，故振动发生在与装置50的底面平行的方向上。

如上所述，第4实施例的装置装载上小型、薄型且具有优良耐冲击性能电动机，可藉此实现装置本身的小型、薄型化及提高耐冲击性能。另外通过软熔焊锡焊接，将电动机装在装置基板上，藉此，可提供生产效率及可靠性高的装置。再有，由于电动机的轴与装置底面垂直安置，振动方向与底面平行，所以，即使将装置安放在桌上，其从桌面上跳动的力很小，可望防止装置跳起落下的事态发生。

如上所述，根据本发明，提供了一种提高对于作用于小型扁平电动机的径向及轴向轴承机构、轴承支承部与电动机底座的结合部、轴的紧固部、电动机与装置的结合部分、磁铁等部位的径向负荷、轴向负荷的耐冲击性能的方法，可有助实现具有优良耐冲击性能的电动机及装载该电动机的装置。

以上对本发明的几个实施例作了说明，但本发明并不局限于上述实施例，在本发明的宗旨范围内可展开各种应用。

由于本发明尤其适用于用于移动电话机的带铁芯扁平形状的振动发生用电动机，故对其实施例作了说明，但本发明也可用于其它用途及结构的电动机。在本实施例中，轴承是以用烧结含油合金的金属制轴承作了说明，但也可使用其它种类的轴承，比如动压流体轴承或滚珠承。另外，上述轴承也可与电动机底座一体成形。又，在本发明中，所谓盖子，其实质在于：围住转子的外周方向或上方，用作限制其移动的构件。比如，盖子可呈围住转子外壁的形状，且与电动机底座一体成型。

Claims (16)

1.一种电动机，所述电动机包括：

(a)转子；

(b)与转子对向而置的定子组装体；

(c)电动机底座，所述电动机底座具有底座部、与底座部垂直支承轴承的轴承支承部、与轴承支承部大致同心、且用于安装定子组装体的定子支承部；

(d)配设于所述轴承支承部的周围，其下面从前述底座部的底面露出的金属制端子，

此处，所述端子插入成形于所述电动机底座，其埋设部平行于所述底座部，并延伸至所述轴承支承部。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述轴承支承部与所述定子支承部一体构成。

3.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，将所述定子组装体内壁嵌合固定于定子支承部的外壁，再有，所述电动机具有从所述底座部凸设的定子限制部，将所述定子限制部与定子组装部的外壁侧端面作轴向邻近相对。

4.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

所述转子具有其内壁设有磁铁、中心设有轴的杯状转子框架，包括围住所述转子框架的外壁同时固定于所述电动机底座上的盖子，所述转子框架的外壁与所述盖子的内壁之间的径向间隙设定为：小于所述定子组装体外壁与所述磁铁内壁的间隙。

5.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于，

所述转子框架由弹性薄板材料构成，在所述电动机上加上冲击时，将所述转子框架的侧面和所述盖子的内面的间隔，或所述转子框架的下部端面和所述电动机底座上面的间隔，或所述电动机上面和所述盖子的内面的间隔之至少一处设定于可抵接的大小。

6.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

所述电动机在底座部具有多个转子限制部，所述转子限制部向外周方向突出，其突出部的外壁半径大于所述定子组装体的外壁半径。

7.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于，

所述盖子在其上面部设有其内径大于所述轴的直径的凹状的轴限制部，在所述电动机上加上冲击时，所述轴与所述轴限制部抵接。

8.根据权利要求4所述的电动机，其特征在于，

所述转子框架还具有由所述转子框架顶部和所述磁铁夹持、被固定的偏心重块。

9.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

所述端子具有多个在电动机底座上的焊接用安装端子，将所述电动机的自重用所述安装端子的总面积相除，所得单位面积的质量为0.1g/mm²以下。

10.一种装置，包括：

(a)电动机；

(b)用于装载所述电动机的基板；

(c)用于驱动所述电动机的驱动器；

所述电动机包括：

转子；

与转子对向而置的定子组装体；

电动机底座，所述电动机底座具有底座部、与底座部垂直支承轴承的轴承支承部、与轴承支承部大致同心且安装定子组装体用的定子支承部；

配设于轴承支承部的周围，其下面从前述底座部的底面露出的金属制端子，

此处，所述端子插入成形于所述电动机底座，其埋设部平行于所述底座部，并延伸至所述轴承支承部。

11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述转子具有其内壁设有磁铁、中心设有轴的杯状转子框架，包括围住所述转子框架的外壁同时固定于所述电动机底座上的盖子，所述转子框架的外壁与所述盖子的内壁之间的径向间隙设定为：小于所述定子组装体外壁与所述磁铁内壁的间隙。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述转子框架由弹性薄板材料构成，在所述电动机上加上冲击时，将所述转子框架的侧面和所述盖子的内面的间隔，或所述转子框架的下部端面和所述电动机底座上面的间隔，或所述电动机上面和所述盖子的内面的间隔之至少一处设定于可抵接的大小。

13.如权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述电动机在底座部具有多个转子限制部，所述转子限制部向外周方向突出，其突出部的外壁半径大于所述定子组装体的外壁半径。

14.如权利要求10所述的装置，其特征在于，

所述盖子在其上面部设有其内径大于所述轴的直径的凹状的轴限制部，在所述电动机上加上冲击时，所述轴与所述轴限制部抵接。

15.如权利要求11所述的装置，其特征在于，

所述转子框架还具有由所述转子框架顶部和所述磁铁夹持、被固定的偏心重块。

16.如权利要求11所述的装置，其特征在于，

所述端子具有多个在电动机底座上的焊接用安装端子，将所述电动机的自重用所述安装端子的总面积相除，所得单位面积的质量为0.1g/mm²以下。

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