CN1298095C - 偏心转子和设有该转子的扁平式电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能合适地发生由离心力形成的振动，而且能得到高效率、组装容易、着眼于空心线圈的配置结构、配备偏心平衡块而能得到大振动量的偏心转子和设有这偏心转子的扁平式振动电机。有效导体部分具有大致张开到磁铁的磁极磁化张角的第1、第2和第3空心线圈(3A、3B和3C)；中心配置着整流子(5)，在这整流子的另一侧设有树脂制的轴座部(2)，上述第1、第2空心线圈以配置张角约30～60度错开地重叠，第3空心线圈与第1空心线圈错开约120度而不重叠地配置。

Description

偏心转子和设有该转子的扁平式电机

技术领域

本发明涉及一种用于移动通信装置的无声呼机的扁平式振动电机和作为它主要构件的偏心转子的改良。

背景技术

至今已知的薄型或携带式电话机等无声呼机是如图10所示、在圆筒状直流电机M的输出轴S上配设着钨合金制的偏心平衡块W，在回转时、利用这个偏心平衡块W的离心力之差而使其发生振动。

但是，由于在上述以前的输出轴S上附加了偏心平衡块W，因而就有这个问题，即、在扁平式等机器侧必需考虑这个偏心平衡块W的回旋空间等。这些问题对设计有制约；由于上述平衡块使用了高价的钨合金，因而还有成本问题。

最近，要求将这种圆筒状直流电机简化，开始使用直径大致是4mm左右的电机。但是，为了得到振动量，虽然电机本体是4mm、但配设在输出轴上的偏心平衡块的回旋空间是6mm左右，而且，不能原封不动地配置成圆筒式，通常都需要设置安装构件，不得不设置相当的占用空间，这样就很难使携带式机器薄型化。此外，每台机器的效率也只有20～30％，有消费电流较大的问题。因此，开始研究那种容易确保3mm以下厚度的扁平式电机。

本申请人以前在日本专利第2137724号(参照美国专利5036239号)中提出过一个方案，它是将输出轴去除，将本来通常回转式等分配置的3个空心线圈中的1个朝相反侧移相地偏置，由此形成一个使内装的转子本体偏心的扁平无铁心式振动电机。

由于上述电机采用了较长的电枢线圈的有效导体长度，因而有较高的效率，用3V输入就能容易地得到8mA左右的消费电力。而且，由于没有输出轴、没有偏心平衡块，因而不受设计的制约；还有使用较方便，回旋时没有危险性等优点，在市场上受到好评。但是，由于靠一侧地设有3个空心的无铁心线圈，因而不能形成尺寸较小的线圈结构，在形成小型的场合下，有效导体部不能达到磁铁的磁极张角。

最近，提出的一个方案如特开2001-211624号所述，在空间相位相等的同一位置上，使大、中、小3个空心线圈在径向上重叠。

但是，这种结构在不增大组合磁铁的中性区时、有发生反扭矩的部分。因此这种结构的磁铁有效断面积较少、效率不好。

而特开2001-190052号所述的一个方案是在空间相位相等的同一位置上、使大、中2个空心线圈在径向上重叠，替代小线圈而插入电阻。但是，由于这种结构插入了对扭矩没有任何作用的电阻，因而使效率恶化。

如上所述，要使具有配置在单侧的3个电枢线圈的内装式偏心转子小型化到没有电枢绕组之间的间隙、并能不损伤电枢绕组地将它的终端与整流子连接等已构成很难的技术问题。还由于不能使各个电枢线圈比作为基准电气张角的磁铁的磁极张角小，因而希望把效率进一步提高。

发明内容

本发明的第1个目的是提供一种能使其合适地发生由离心力形成的振动、同时能得到高效率、能容易地组装的扁平式振动电机；第2个目的是提供一种着眼于空心线圈的配置结构而配备偏心平衡块(weight)，由此能得到大振动量的扁平式振动电机；而本发明的第3个目的是提供一种借助用这样的偏心转子而能得到高效率的、零件个数少、成本有利的扁平式振动电机。

为了达到上述发明目的而作出的偏心转子的第1方案，具有在一侧中心配置整流子并且在另一侧中心配置树脂制的轴座的印刷电路板、和在上述印刷电路板的另一侧向上述轴座的半径方向外侧偏心配置的第1空心线圈、第2空心线圈和第3空心线圈，其特征在于，关于上述各空心线圈，在上述轴座的半径方向上延伸的两侧的有效导体部达到组合的磁铁的磁极张角，上述第1空心线圈和上述第2空心线圈重叠为其中心在15～60度的范围内相互错开；上述第3空心线圈配置为与上述第1空心线圈错开120度，使得与上述第1、第2空心线圈不重叠，在与上述第2空心线圈不重叠的位置上，以不从上述第2空心线圈向轴方向突出的方式配设有偏心平衡块。

为了达到上述发明目的而作出的偏心转子的第2方案，其特征在于，上述第1空心线圈和第3空心线圈是由印刷线路式空心线圈构成；第2空心线圈是由绕组式空心线圈构成。

为了达到上述发明目的而作出的偏心转子的第3方案，其特征在于，上述第1空心线圈和第2空心线圈是由绕组式空心线圈构成；第3空心线圈是由印刷线路式空心线圈构成。

为了达到上述发明目的而作出的偏心转子的第4方案，其特征在于，上述第3空心线圈是由绕组式空心线圈构成，其厚度做成上述重叠的第1、第2空心线圈的共计的厚度。

为了达到上述发明目的而作出的偏心转子的第5方案，其特征在于，上述轴座放置有含油轴承；在上述印刷线路板的在平面视图上没有配置上述各个空心线圈的位置上，形成用于连接的接头部。

为了达到上述发明目的而作出的扁平式振动电机，其特征在于，它是由下述构件构成：即由、如上述任意一个方案所述的偏心转子；支承这偏心转子的轴；借助轴向空隙而将磁场加在这转子上、而且N、S交替地至少磁化成4极的磁铁；借助整流子构件而将电力加在各个空心线圈上的电刷；由收容上述这些构件的壳体(7)和托板(8)构成的箱体。

为了达到上述发明目的而作出的扁平式振动电机的另一个方案，其特征在于，上述轴的基端是不向外方突出地固定在该箱体的一方上，而且在安装完上述偏心转子之后，上述轴的另一端由上述箱体的另一方固定住，以防止其向径向移动

为了达到上述发明目的而作出的扁平式振动电机的又一个方案，其特征在于，通过从上述箱体的外部用激光焊接上述箱体和上述轴，来固定上述轴和上述箱体

如果采用上述偏心转子的第1方案，由于将空心线圈的尺寸大小设定成有效导体部分大致达到作为磁极张角的基准电气张角程度，因而能形成高效率；由于平时能使2个空心线圈通电，因而起动扭矩也很充分；由于能充分取得终端的连接区域，因而连接作业就能容易地进行。因为由作为辅助机构的偏心平衡块使重心的移动更偏向一侧，因而能使振动增大。

如果采用上述偏心转子的第2方案，由于能使转子减薄，因而能使偏心平衡块加厚。

如果采用上述偏心转子的第3方案，由于能使偏心平衡块进一步加厚，因而能得到大振动量。

如果采用上述偏心转子的第4方案，由于第3空心线圈的圈数较多，因而能增加扭矩。

如果采用上述偏心转子的第5方案，能降低轴承损耗、能容易地进行空心线圈的连接。

如果采用上述扁平式振动电机的方案，由于有效导体部分增多，因而能得到小型而且效率较好的振动电机。

如果采用上述扁平式振动电机的另一个方案，由于输出轴不突出、因而能得到用1个轴承就可以完成的振动电机。

如果采用上述扁平式振动电机的又一个方案，则用较少的压入费用就能得到较大的轴的固紧强度。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式偏心转子的、从整流子侧看到的主要部分的平面图。

图2是上述偏心转子的、从整流子相反侧看到的主要部分的平面图。

图3是表示在由A-A线切断图2所示转子的状态下收容着的本发明扁平式振动电机的断面图。

图4是图3所示的电机的动作说明图。

图5是表示第1实施方式变形例的偏心转子的平面图。

图6是表示第2实施方式偏心转子的、从整流子侧看到的主要部分的平面图。

图7是收容着图6的偏心转子的本发明扁平式振动电机的纵断面图。

图8是表示本发明第3实施方式偏心转子的平面图。

图9是图8的偏心转子的纵断面图。

图10是以前的振动电机的斜视图。

具体实施方式

下面，参照着附图所示的各个实施方式来说明本发明的结构。

图1是表示本发明第1实施方式偏心转子的、从整流子侧看到的主要部分的平面图。图2是上述偏心转子的、从整流子相反侧看到的主要部分的平面图。图3是表示在由A-A线切断图2所示转子的状态下收容着的本发明扁平式振动电机的断面图。图4是图3所示的电机的动作说明图。图5是表示第1实施方式变形例的偏心转子的平面图。图6是表示第2实施方式偏心转子的、从整流子侧看到的主要部分的平面图。图7是收容着图6的偏心转子的本发明扁平式振动电机的纵断面图。图8是表示本发明第3实施方式偏心转子的平面图。图9是图8的偏心转子的纵断面图。

在图1和图2中，1是整流子构件，它是由两面将铜箔形成厚度约0.15mm左右的印刷电路板构成；整流子构件1的中心配设着轴的通孔，从平面看、它的外形被做成将圆盘形的一部分切除的形状、形成与一侧面对着的扇形体，利用另一面、在穿通孔S1、S2处、形成6个开槽的整流子连接扇形块接合区a、b、c、d、e、和f。

在这个整流子构件1的另一侧，在中心部分、呈一体地形成树脂制的轴座2；从这轴座2沿着径向的3个方向、呈一体延伸地设置着空心线圈配置导引部2a；借助在印刷线路板上开空的沟槽m形成空心线圈配置内径导引部2b、2c，利用这些导引部2a、2b、2c配设着有效导体部分(整流子构件的径向)的中心间大致成90度(与磁铁的磁极张角相等)的第1绕组式空心线圈3A，而且在这个第1绕组式空心线圈3A上、以配置张角约30度、向左错开地重叠配设第2绕组式空心线圈3B(这里、它是与第1绕组式空心线圈3A相同的式样)，还与这些绕组式空心线圈不重叠地、以配置张角约120度、在离开上述第1绕组式空心线圈3A偏右的位置上配置第3绕组式空心线圈3C(这里、它也是与第1绕组式空心线圈3A相同的式样)，此外，还跨越上述第1绕组式空心线圈3A和第3绕组式空心线圈3C地、而且轴向不突出于第2绕组式空心线圈3B地配置钨合金制的偏心平衡块4，并且用粘接剂等树脂与上述整流子构件1形成一体。

从轴座2沿着径向的3个方向、呈一体延伸地设置的空心线圈配置导引部2a、和各个空心线圈配置内径导引部2b、2c中的任何一个都可以省略。

上述第1绕组式空心线圈3A和第2绕组式空心线圈3B错开情况是从偏心量和有效导体部的活用方面考虑而设定成30度，但是也可以错开15度～60度。当错开60度地重叠时，由于第1和第3空心线圈处在180度的面对着位置上，因而两个空心线圈的重心和中心就一致，为了弥补偏心，就需要增大偏心平衡块。

而且，由这样结构的印刷线路板构成的整流子构件的另一面上、还形成用于将卷绕在上述第1、第3空心线圈之间的外周部上的绕组终端汇总连接的接合区1b，在将轴通孔处于中间的相反侧上形成用于将绕组始端汇总连接的接合区1c、1d和1e。其中、绕组始端连接接合区1c、1d和1e借助空开一定位置的上述通孔S1、S2等而与上述的一侧形成的6个整流子连接扇形块接合区a、b、c、d、e、和f连接着。

用锡焊等方法将上述各个绕组式空心线圈的绕组始端与上述绕组始端连接接合区1c、1d和1e相连接，将上述线圈的绕组终端汇总之后、与上述绕组终端汇总接合区1b相连接。

在这个整流子构件1的一侧、用锡焊等方法将6极的圆筒式整流子5的端头安装在上述6个整流子连接扇形块接合区a、b、c、d、e、和f上；而在另一侧、1个含油轴承2d插入在上述轴座2中，由此构成偏心转子R。

其中，为了增大偏心量，将偏心平衡块4加在上述第1、第2空心线圈上，这个偏心平衡块是由比重是13左右的铜钨合金或用聚酰胺树脂将其粉末粘合而构成，轴向不从上述第2空心线圈突出地，即、如下述图3所示那样地固紧着。

具有上述图1、2所示的偏心转子的扁平式振动电机形成图3所示的轴固定式的结构。即、能自由回转地支承上述偏心转子R的轴6的一端插入在构成机架一方的壳体7的中央，从外方用激光焊接工艺将其固紧。

上述轴6的另一端嵌入在构成机架另一方的托板8中，托板8的外周、用激光焊接而安装在上述壳体7的开口部上，这样、就抑制了径向移动。与上述圆筒式整流子5滑动连接的正负电刷9、9直立地设置在电刷夹具部10a上，设有这电刷夹具部10a的电刷基底10、借助由弹性板材构成的供电薄片F、用外侧固定成形等方法设置在上述托板8上，而且、在电刷基底10上部还放置着N、S交替地磁化成4极的环形体式耐热性希土类磁铁M，其借助轴向空隙而与上述偏心转子R邻接着。

这样，由于磁铁M是在托板8的上方浮着而与供电薄片F分离的，因而较难进行热传导。这个供电薄片F是用锡焊设置着电刷9的弹性供电导出构件，在导出到壳体7的侧方、回流锡焊到下述机器侧的印刷线路板P上时，与下述安装用脚部一起连接在别的位置上。

在这种场合下，当电刷基底10形成梁状，在其与上述磁铁之间夹有空气层K时能进一步提高绝热效果。

这样结构的扁平式振动电机，当直径是8mm左右时，就能避免这个电机设置部的折回模式等，能以埋入的方式将一部分放置到机器侧的印刷线路板P上。

也就是说、其中、将上述壳体7的侧方开一个切口，将安装用脚部7a向侧方突出，将其一部分埋入地放置在机器侧的印刷线路板P上，用回流锡焊将它的下面部分和上述供电薄片F一起安装到别的位置上。

图中、7b、7c是由聚酯薄膜构成的被滑动构件。

图4是说明上述图3所示电机动作的示意图。其中，整流子连接扇形块接合区和图中没有表示的整流子扇形块是在同一位置上的，为了方便而用同一符号加以表示而进行说明。

图4是表示这样的状态，即、表示负的电刷9正好跨越在整流子扇形块a、b上时，即、由正的电刷9、借助扇形块c而供供电流，由沿着箭号Y方向、流过全部线圈的有效导体部的电流、与邻接这些线圈的磁铁M的磁极一起，根据弗来明左手法则所发生的力是朝着与上述(箭头Y)方向同样的方向。

在这种场合下，由第2空心线圈的移动会使偏心量减少，但是，使第2空心线圈重叠的位置可以用如上所述、由想象线表示的配置张角是15～60度。

但是，从偏心量和发生扭矩的平衡方面考虑，最好的错开是30～45度左右。

这样，不会使磁铁M的中性区扩大；即使转子在任意位置停止，由于没有反向扭矩成分，因而就能容易起动；由于不会牺牲磁铁的有效面积，因而能形成高效率。

下面，说明各个实施方式，即、各个变形例，而与第1实施方式同样的构件则用同一个符号表示，而且省略对它们的说明。

图5所示的结构是上述第1实施方式的变形例，由印刷线路板构成的整流子构件11除了连接部11h以外、大致形成圆盘形，使第1、第2绕组式空心线圈3A、3BB相互错开45度地重叠而形成偏心转子R1。

其中，由于错开量比上述第1实施方式的少，因而就能确保空心线圈配置用的导引销插入孔1g，能使各个空心线圈3A。3BB、3C与偏心平衡块4和含油轴承一起用树脂J形成一体。也就是说，用这树脂兼作轴座2。

其中，可以也将上述树脂形成高滑动性，并用这树脂本体形成轴承。

图6、图7是表示本发明第2实施方式的结构，它是将第1、第3空心线圈做成印刷线路式线圈3AA、3CC。为了使这些印刷线路式空心线圈3AA、3CC挣得圈数，当然是利用印刷线路板的两面，用通孔S3将它们串联连接。

在这种场合下，即使用1个绕组式空心线圈也能容易地起动地、将磁性体L配设在接受磁铁外周部磁通泄漏的位置上，可以使这个磁性体L进入到磁铁的中性区，在发生最大扭矩的位置上使转动停止。当然，在这种场合下，由于上述偏心转子R2能做成较薄，因而整个电机也就较薄；由于即使将底面放置在机器侧的印刷线路板P1上也不会有状态的问题，因而可将电刷的基端作为接头而从底面突出，由此形成安装用接头。

这样，由于绕组式空心线圈可以是1个，因而从价格性能比方面考虑也是有利的。

这个变形例也可以将第1、第2空心线圈取成绕组式、将第3空心线圈取成印刷线路式。

这样，由于能将偏心平衡块做成较厚，因而能得到大的振动量。

图8、图9是表示本发明偏心转子的第3个实施方式，是图2所示结构的变形例，它是将第3空心线圈3D的厚度增加到第1、第2空心线圈3A、3B重叠的厚度而形成偏心转子R3。

这样，由于能使偏心量增大，因而偏心平衡块44是将比重是17位的铜钨合金构成的结构、较小地配置在第2空心线圈和上述第3空心线圈之间的空间中、也可能将这空间消除。

虽然上述实施方式是用圆筒形的整流子进行说明，但是，印刷线路板的上述整流子扇形体当然可以采用金合金(使其含有钴提高硬度的合金)等贵金属电镀了的平板式整流子和轴向滑动连接式电刷。

除了上述的以外，本发明还可以在不超出本发明的技术思想、或特征的范围内、用其他各种方式实施。因此上述的实施方式只是举例说明，不是限定性的解释。

本发明的技术范围由权利要求书的范围确定，并不受说明书的限定。

发明的效果

由于如上所述，本发明借助使离心力形成的振动合适地发生、而且使空心线圈较大等分地配置，就能得到高效率；由于平时能使2个空心线圈通电，因而起动扭矩也很充分；由于能充分取得终端的连接区域，因而连接作业就能容易地进行。

本发明因为由作为辅助机构的偏心平衡块使重心的移动更偏向一侧，因而能使振动增大。

本发明由于能使转子减薄，因而能使偏心平衡块加厚。

本发明由于能使偏心平衡块进一步加厚，因而能得到大振动量。

本发明由于第3空心线圈的圈数较多，因而能增加扭矩。

根据本发明，能容易地进行空心线圈的连接。

根据本发明，能得到小型而且效率较好的振动电机。

根据本发明，能得到输出轴不突出的、而且用1个轴承就可以完成的振动电机。而且用较少的压入费用就能得到较大的轴的固紧强度。

Claims (8)

1.一种偏心转子，具有在一侧中心配置整流子(5)并且在另一侧中心配置树脂制的轴座(2)的印刷电路板(1)、和在上述印刷电路板的另一侧向上述轴座的半径方向外侧偏心配置的第1空心线圈(3A、3AA)、第2空心线圈(3B)和第3空心线圈(3C、3CC、3D)，其特征在于，

关于上述各空心线圈，在上述轴座的半径方向上延伸的两侧的有效导体部达到组合的磁铁的磁极张角，

上述第1空心线圈(3A、3AA)和上述第2空心线圈(3B)重叠为其中心在15～60度的范围内相互错开；上述第3空心线圈(3C、3CC、3D)配置为与上述第1空心线圈(3A、3AA)错开120度，使得与上述第1、第2空心线圈不重叠，

在与上述第2空心线圈(3B)不重叠的位置上，以不从上述第2空心线圈(3B)向轴方向突出的方式配设有偏心平衡块(4、44)。

2.如权利要求1所述的偏心转子，其特征在于，上述第1空心线圈(3AA)和上述第3空心线圈(3CC)是由印刷线路式空心线圈构成；上述第2空心线圈(3B)是由绕组式空心线圈构成。

3.如权利要求1所述的偏心转子，其特征在于，上述第1空心线圈(3A)和上述第2空心线圈(3B)是由绕组式空心线圈构成；上述第3空心线圈(3CC)是由印刷线路式空心线圈构成。

4.如权利要求1所述的偏心转子，其特征在于，上述第3空心线圈(3D)是由绕组式空心线圈构成，其厚度做成上述第1空心线圈(3A)和上述第2空心线圈(3B)厚度的合计。

5.如权利要求1所述的偏心转子，其特征在于，上述轴座(2)放置有含油轴承(2d)；在上述印刷线路板(1)的在平面视图上没有配置上述各个空心线圈的位置上，形成用于连接的接头部(1c、1d、1e)。

6.一种扁平式振动电机，其特征在于，具有：如权利要求1～5中任意一项所述的偏心转子；支承该偏心转子的轴(6)；借助轴向空隙而将磁场加在该偏心转子上、而且N、S交替地至少磁化成4极的磁铁(M)；借助上述整流子(5)而将电力加在各个空心线圈上的电刷(9)；由收容上述这些构件的壳体(7)和托板(8)构成的箱体。

7.如权利要求6所述的扁平式振动电机，其特征在于，上述轴的基端是不向外方突出地固定在该箱体的一方上，而且在安装完上述偏心转子之后，上述轴的另一端由上述箱体的另一方固定住，以防止其向径向移动。

8.如权利要求7所述的扁平式振动电机，其特征在于，通过从上述箱体的外部用激光焊接上述箱体和上述轴，来固定上述轴和上述箱体。

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