CN1299419C - 振动电机 - Google Patents

Abstract

揭示的是一种在产生离心转动的转子和支撑转子转动的定子之间采用改进的支撑结构的振动电机。为了认识到上述目标，本发明的一个方面提供的振动电机包括：带有偏心质量的转子；支撑转子转动的定子；插入到转子的转动中心部分中的固定轴，其上端和下端由定子支撑；下端和上端的横截面直径小于中心部分的轴承，轴承与转子在转子的中心部分相连，与固定轴的外围接触；固定在定子的内部上方中心部分的用来弹性支撑固定轴的第一垫圈，它与固定轴的上表面接触；与轴承的下端接触的第二垫圈，它安装在围绕固定轴的定子上来支撑转子。

Description

振动电机

技术领域

本发明涉及的领域是一种振动电机，它在产生离心转动的转子和支撑转子转动的定子之间采用一种改进的支撑结构。

背景技术

通信设备一般用铃和振子来通报用户来电。在振动模式中，一般是驱动小尺寸的振动电机来把驱动力传到通信设备的外壳上，从而使通信设备振动。

现在应用在移动电话中的振动电机一般分为扁平型振动电机和圆柱型振动电机。扁平型振动电机的振动结构相对简单，比如，转动放在电机内部的重物。扁平型振动电机可以做薄使得移动电话小型化。基于这些优点，扁平型振动电机的应用越来越广泛。

图1是一种传统扁平型振动电机的截面图。传统扁平型振动电机包括作为固定单元的定子(比如定子组件)以及作为转动单元的转子(比如转子组件)。也就是说，下底板101与圆形平面支架的上表面粘接在一起，并且环形磁铁102以相同的方式集中地放在下底板101的上表面上。

外壳110从上方罩住支架100，并且利用中轴105把它们连接起来。中轴105有转子120，如图2所示，转子包括轴承121，上底板122，整流器123，绕组线圈组124，砝码125以及绝缘体126。

上底板122是圆形的印制电路板。并且当从放在上底板的下表面上的整流器123获取能量后，依照在其上部和下部形成的模式，给绕组线圈组124的每个线圈提供不同的电能。整流器123上有许多整流子片，按照给定的间隔掩藏在上底板122的下方转动中心周围，露出其紧凑表面。绕组线圈组124彼此以共同(common)的半径平行排列，正对着放置在绕组线圈组124下方的磁铁102。提供给绕组线圈组124中线圈的电能的极性不同于提供给线圈组中其它线圈电能的极性。

重物125一般是由高比重材料制成，比如钨(W)，并且放在上底板122上正对着上底板122上的绕组线圈组124的位置上来决定电机的离心性。绝缘体126是用来保证轴承121、绕组线圈组124和重物125在上底板122上可靠地相互连接的元件，并且保证相互绝缘。同时，定子和转子120通过一对电刷127在电气上相互连接，电刷的下端固定在下底板101上，上端与整流器123可滑动地连接。

上面所述的振动电机被称作是电刷型振动电机，它的缺点是在转子转动时，电刷127在通过整流子片的间隔时引起机械摩擦或产生电火花。这种情形带来的副作用是电接触稳定性损害的主要因素，接下来可以产生噪声或者降低振动电机的工作性能。因此缩短了振动电机的寿命。

为了克服上述电刷型振动电机的缺点，近来研究了一种不需要电刷或整流器的无电刷型振动电机。无电刷型振动电机在设计中用集成电路(IC)芯片来驱动电机，并且把磁铁放置在转子中，不同于先前的电刷型电机。

图3是传统无电刷型振动电机的截面图。在图3中，转子包括磁轭202，固定在磁轭202下方的磁铁203以及固定在磁轭202末端上的重物205。磁轭202的中心部分与转动轴204固定连接，使得转动轴204向下凸出。

在图3中，定子包括支撑转动轴204转动并且与转子的转动轴相连的轴承208。轴承208被插进在下面支架209的中心部分处形成的凸出部分中，并且把底板206放置在支架209上。把线圈20放在底板206上，并且放置在底板206上的IC芯片211给线圈210提供交流电能。

传统无电刷型振动电机的设计中，转动轴204被固定到转子上。因此，在振动电机工作时，转子垂直移动，与外壳201和支架209直接碰撞，造成很大的噪声，同时它对外壳和支架的寿命有很坏的影响。

而且，无电刷型振动电机的转子的体积比传统的电刷型振动电机大。当转动轴象电刷型振动电机一样与转子连接时，负载就集中在支架上。这样就降低了支架的可靠性。

发明内容

本发明被用来解决上述问题，因此本发明的目标就是要提供一种振动电机，它包括与转子连接的轴承以及由定子支撑的固定轴，保证转子转动时更加稳定，减小噪声以及保证可靠性。

本发明的另一个目的就是在振动电机中提供一种改进的转子轴承和支撑轴承的垫圈结构，使得它们能长久地承受转子的轴负载。因此提升了转子的转速，同时减小了能量消耗。

根据本发明的实现上述目的的一个方面，提供了一种振动电机。该振动电机包括：带有偏心质量的转子；支撑转子转动的定子；插入转子的转动中心中并且其上、下端的中心部分由定子弹性支撑的固定轴；其上端和下端在横截面积上小于中心部分的轴承，与转子在其转动中心相连，并且与固定轴的外围接触；固定在定子的内部上方中心部分的用来弹性支撑固定轴的第一垫圈，与固定轴的上表面接触；与轴承的下端接触的第二垫圈，它固定在围绕固定轴的定子上以支撑转子。

优选地，转子包括：线圈和由多个把电能交变注入线圈的整流子片组成的整流器，并且其中定子包括固定在对应于转子线圈位置的位置上的磁铁和与整流器相连施加电能的电刷。也是优选地，定子包括线圈和把电能交变地注入线圈中的集成电路(IC)芯片，并且其中转子包括磁铁。

优选地，定子在其里面上部的中心部分形成凹口，并且放置第一垫圈来覆盖凹口。也是优选地，定子在其里面下部的中心部分有凸出圆柱，用来安置固定轴，其中的第二垫圈被放置在凸出圆柱的顶部。

优选地，凸出圆柱与施加夹紧力的电刷连接，并且把第二垫圈放置在电刷的顶部。

优选地，第一和第二垫圈的外径要大于轴承的外径，轴承的上端和下端成锥形或圆形状。

根据本发明的另一个实现上述目的方面，提供了一种振动电机包括：与线圈和给线圈提供交流电能的集成电路(IC)芯片一起固定的磁性支架，支架的凸出部分在其中心部分形成有通孔；罩住支架的外壳，外壳有内部空间和在其上部中心部分形成的凹口；固定轴，其第一末端部分插入进凸出圆柱，第二末端部分插入凹口中；至少包括固定在其下部的磁铁的磁轭，磁铁被磁化为多个极，并且引入偏心质量的重物附装到磁轭；其上端和下端的横截面积小于其中心部分面积的轴承，与转子在转子的转动中心部分相连，以与固定轴的外围接触；放置在凹口用来弹性支撑固定轴的第一垫圈，与固定轴的上表面相连；以及与轴承的下端接触的第二垫圈，安装在围绕固定轴的转子上上，用来支撑转子。

优选地，线圈和给线圈提供交流能量的IC芯片在外壳的内部下表面上，并且第一和第二垫圈的内径要小于轴承的内径。

再优选地，轴承的上、下端成锥形或者是圆形。优选地，凸出圆柱与施加夹紧力的电刷相连，并且把第二垫圈放置在电刷的顶部。

本发明中的振动电机包括把固定轴放置在定子边的接点部分的接触结构，其中转子转动时与定子接触，并且轴承被连接在转子中。另外，振动电机还包括一种结构，使得在转子中的垫圈和支撑轴承的垫圈彼此在细小面积上接触。本发明中带有轴结构的振动电机优选的是无电刷型振动电机，但并不局限于此。相反，本发明的振动电机可以包括电刷。

从严格的字面意义上讲，由于无电刷型电机没有在直流电机中使用的电刷或整流器，它的寿命是半永久的。相比较直流电机，无电刷电机包括带永久磁铁的转子和带线圈组的定子。由于要求依靠转子的转动角度来调整提供给线圈的电能，无电刷电机还包括检测转子角度的传感器。

附图说明

从下述结合附图进行的详细描述中可以更清晰地理解本发明的上述和其它目的、特点以及其它优点。其中：

图1是传统扁平型振动电机的截面图；

图2是图1中的转子的透视图；

图3是传统无电刷振动电机的截面图；

图4是本发明中的振动电机的截面图；

图5是本发明中的振动电机中的定子的平视图；

图6是本发明中的振动电机中的转子的底视图；

图7是本发明中的振动电机中的轴承的另一结构的侧视图；

图8是图4中的安装了电刷的振动电机的截面图。

具体实施方式

对照关于附图的本发明优选实施例，下面将详细地描述一种无电刷型振动电机。在附图中，图4是本发明中的振动电机的截面图，图5是本发明中的振动电机的定子的平面图，图6是本发明中的振动电机的转子的底视图，图7是本发明中的振动电机中的轴承的另一结构的侧视图，图8是图4中电刷固定在上面的振动电机的截面图。

定子

本发明中的振动电机包括带有偏心质量的转子和固定的用来支撑转子的转动部分的定子。图4是本发明中的振动电机的截面图。

定子包括放置在定子下部的支架12，罩住支架12的外壳1，压入支架12中的固定轴5，放置在支架12上的底板8，附装到底板8上的线圈组11以及也附装在底板8上的集成电路(IC)芯片9。

支架12还包括从其中心部分凸出的圆柱14，上面有孔，用来使固定轴5插入。为了增强放置在支架上方的磁铁的磁力，支架12由磁性材料制成。也就是说，支架由象铁一样的磁性材料制成，使得磁铁的磁力能影响线圈。

支架12和固定在它上面的元件一起组成了振动电机的下部结构，从上方缠绕在外壳1中，在外壳中形成内部空间。圆柱14从支架12的中心部分向上凸出，并且圆柱14的孔的直径等于或稍小于固定轴5的直径，使得固定轴5能被很合适地压入孔中。

支架12被外壳1从上方罩住。外壳被设计成与支架12一起形成内部空间。外壳在其中心部分有凹口，用来安置固定轴5的上端。

固定轴5是圆柱型的，其下端被很合适地压入支架12的凸出圆柱14中，并且将上端插入外壳上部的中心凹口中。结果是固定轴5在两端都得到支撑。

此外，插入进凸出圆柱14中的固定轴5依靠图8中所示的环形电刷17的帮助以更强的轴夹紧力固定到凸出圆柱14上。

柔性印刷电路(FPC)或印刷电路板(PCB)放在支架12的上表面上，并且线圈组11(至少线圈)，如图5中所示，与FPC或PCB相连。如图5所示，振动电机有三个固定在FPC或PCB上的线圈组11，但并不限于三个。线圈组11与外部电源(没有示出)相连，来激励与转子相连的磁铁，使得转子在磁力的作用下转动。

通过能将交流电能提供给线圈组的IC芯片，电能被施加到线圈组11中。把霍尔效应传感器或霍尔传感器(未视出)分别放在线圈组11的中心空间中来检测转子的转动。另外，可以把霍尔传感器安置在IC芯片内。

转子

转子包括至少有磁铁6与之附装的磁轭2，与磁轭2附装的重物7以及安装在磁轭2的转动中心上的轴承4，并且在绕着定子的固定轴5转动的同时产生振动。

磁轭2的形状象圆形磁盘，由象铁一样的磁性材料制成，使得在磁铁6的磁力下能起作用。磁轭2还有通孔，用来安置通过它的固定轴5。通孔的直径要大于固定轴5的直径，使得通孔能通过轴承4与固定轴5接触。

如图6所示，附装在磁轭2下方的磁铁6上有多个磁极并且为圆环形状。重物7被安装在磁轭2上以便转子有偏心质量，重物7一般是由钨制成，安装在磁轭的外周，以围绕半个磁轭。图4和图6示出了重物7安装在上面的磁轭2。

轴承4被安装在磁轭2的中心部分，方式为轴承4的内表面与固定轴5接触，并且轴承4的外表面与磁轭2接触。轴承一般优选用金属制作。

在定子的线圈组11和转子的磁铁6之间产生的磁场的作用下，转子能够转动。在转动时，转子中的重物7的偏心质量导致了振动。

如上所述，在本发明的振动电机设计中使用利用外壳1和支架12支撑的固定轴5，使得转子以固定轴为转动中心转动。这是与传统结构的区别，在传统结构中，固定在转子上的轴被插入进支架的轴承中用来转动。

由于传统的旋转轴是这样设计的，使得它只有一端插入支架中用来使轴转动。转子的负载直接转移到支架上，而且在转动时的振动很容易损害轴。相反，依照本发明，固定轴的两端都固定，转子的负载被转移到固定轴上，然后分配到外壳和支架中。这样，振动电机的外壳和支架就不容易损害，并且振动电机的可靠性得到了保证。

轴承和垫圈

如上所述，把轴承4安置在转子中，使得转子能绕着通过轴承4支撑到定子上的转动轴5转动。

轴承4被安装在磁轭2的中心部分上，其内表面与固定轴相连，外表面与磁轭相连。一般地，轴承是通过烧结铜、铁、锡、铅、碳的粉末并用油浸润而成。因此，在电机驱动时，在转子转动产生的压力差作用下，浸润油从轴承中泄漏出来，使得轴承在支撑转子转动的同时润滑轴及其周围部分。

轴承一般被放置来包围固定轴5大约60％的长度，并且以合适的压入方式安置固定轴。另外，轴承通过注射成型的方法形成在固定轴的周围。这样做的优点就在于轴承和磁轭之间的力偶一致并且过程简单。然而，它的缺点就是装配设备和制造模型比较困难。

与轴承4接触的第一垫圈3和第二垫圈10被固定在定子侧上。垫圈通常是由金属制成，用来防止轴承的下端和支架直接接触，同时在轴向支撑轴承。而且，垫圈是被设计用来在固定轴5和外壳直接接触时，防止摩擦或移动发生。

被放置用来覆盖外壳1的凹口15的第一垫圈3有通过固定轴5的上端挤压的中心部分，并且垫圈以圆弧的形式凸出到固定轴5的外围。而且，如图8所示，第二垫圈10被放置在电刷17的顶部，固定在圆柱15上。

在本发明的无电刷型振动电机中，由于磁铁放在转子上，转子要比传统振动电机中的重。而且由于转子的下端不被电刷弹性地支撑，本发明的无电刷型振动电机需要轴向支撑转子的结构。

因此，本发明在轴承的上部和下端部提供垫圈，更具体的是轴承的上端和下端的截面积要小于轴承中心部分的，如图4所示。随着形成时减小了轴承的上、下端的截面积，轴承和垫圈之间的摩擦面积也减小，降低了通过垫圈转移到支架和外壳上的负载。

图7示出了在本发明的振动电机中的一种支撑转子的典型轴承结构。如图7所示，轴承4′被形成为使得相对于其它面积部分(areas)，减小了它的上、下端的横截面积。因此，轴承4的上端和下端是圆形边缘，如图4所示，而轴承4′的上端和下端是锥形，如图7所示。

优选地，第一垫圈3和第二垫圈10的外径要小于轴承的整个外部的直径，以防止垫圈凸出到轴承的外部直径以外。这就导致垫圈和其它元件之间的潜在冲突减少。

如上所述，本发明中的振动电机采用在转子中的轴承，定子中的支架以及由外壳支撑的固定轴来通过使用两端都受支撑的固定轴来合适地分配转子的负载及其自身的负载。从而防止了损害和破坏，减小了噪声以及保证转子的转动更加稳定。

而且，在本发明中，改进了转子的轴承和支撑轴承的垫圈的结构，减小垫圈的摩擦面积，从而减小通过垫圈转移到支架和外壳上的负载。摩擦面积的减小也减小了振动电机的噪声，而且也可以提高振动电机的寿命。

对照具体说明的实施例对本发明进行了描述，同时并不受实施例的局限，只仅仅受限于附加的权利说明。本领域中的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，可以对本发明的实施例进行改变和修改。

Claims (15)

1.一种振动电机包括：

带有偏心质量的转子；

用来支撑转子转动的定子；

插入到转子转动中心部分中的固定轴，并且具有由定子支撑的上端和下端；

轴承，其上、下端在横截面面积上小于轴承中心部分的面积，与转子在其转动中心相连，以与固定轴的外围接触；

固定在定子的内部上方中心部分的用来弹性支撑固定轴的第一垫圈，并与固定轴的上表面接触；

与轴承的下端接触的第二垫圈，并且安装在围绕固定轴的定子上来支撑转子。

2.根据权利要求1所述的振动电机，其中转子包括线圈以及有多个把电能交变注入线圈中的整流子片的整流器，并且其中定子包括固定在对应于转子中线圈位置的位置上的磁铁和与施加电能的整流器接触的电刷。

3.根据权利要求1所述的振动电机，其中定子包括线圈和把电能交变注入进线圈的集成电路芯片，并且其中转子包括磁铁。

4.根据权利要求1所述的振动电机，其中定子有在它的内部上方中心部分形成的凹口，并且其中第一垫圈被放置来覆盖凹口。

5.根据权利要求1所述的振动电机，其中定子在它的内部下方中心部分有凸出圆柱，用来安置固定轴，并且其中第二垫圈被放置在凸出圆柱的顶部。

6.根据权利要求5所述的振动电机，其中凸出圆柱与施加夹紧力的电刷相连，并且第二垫圈被放置在电刷的顶部。

7.根据权利要求1所述的振动电机，其中第一和第二垫圈的外径要大于轴承的外径。

8.根据权利要求1所述的振动电机，其中轴承的上端和下端是锥形的。

9.根据权利要求1所述的振动电机，其中轴承的上端和下端是圆形边缘。

10.一种振动电机包括：

与线圈和给线圈提供交流电能的集成电路芯片一起安装的磁性支架，支架具有在其中心部分形成通孔的凸出圆柱；

罩住支架的外壳，外壳有内部空间和在外壳上部中心部分形成的凹口；

固定轴，其第一末端部分插入凸出圆柱，并且第二末端部分插入凹口中；

具有至少一个安装在其下部的磁铁的磁轭，磁铁被磁化为多个极，并且引入偏心质量的重物附装到磁轭；

其上端和下端的横截面积小于其中心部分面积的轴承，与转子在转子的转动中心部分相连以与固定轴的外围接触；

放置在凹口用来弹性支撑固定轴的第一垫圈，并且与固定轴的上表面相连；以及

第二垫圈，与轴承的下端接触，并且安装在围绕固定轴的转子上，以支撑转子。

11.根据权利要求10所述的振动电机，其中线圈和给线圈提供交流电能的集成电路芯片放置在外壳的内部下表面。

12.根据权利要求10所述的振动电机，其中第一和第二垫圈的外径要小于轴承的外径。

13.根据权利要求10所述的振动电机，其中轴承的上端和下端是锥形的。

14.根据权利要求10所述的振动电机，其中轴承的上端和下端是圆形边缘。

15.根据权利要求10所述的振动电机，其中凸出圆柱与施加夹紧力的电刷相连，并且第二垫圈放置在电刷的顶部。

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