CN1299420C - 扁平振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明的扁平振动马达包括：定子，包括：上电路板，具有终端单元，外部电源将电流送到该终端单元；以及磁铁，具有N极和S极；轴，其下端固定压入定子的上部中心部分，其上部组装到外壳的下部中心部分；转子，可旋转地组装在定子与外壳之间，其中转子包括：偏心体的绝缘体，集成包含对应于磁铁的绕组线圈和偏心设置在绕组线圈附近的重物以及上电路板，安装在绝缘体的下侧；多个电刷，电连接到终端单元，而且其下端固定到定子上；多个圆环形滑环，设置在上电路板的下侧，其中心轴与轴同心，每个滑环分别接触每个电刷的上端；以及集成电路(IC)芯片，用于通过改变通过电刷传送到滑环然后送到绕组线圈的电流的极性，变换流过绕组线圈的电流的方向。本发明将用于在定子与转子之间传送电流的电刷的机械摩擦和电火花减小到最小，从而延长马达的寿命并防止马达性能恶化。

Description

扁平振动马达

技术领域

本发明涉及一种振动马达，更具体地说，本发明涉及一种可以将用于接收电流的电刷与设置在转子上的换向器之间的机械摩擦和电火花降低到最小从而延长该马达的寿命并增强其可靠性的改进型振动马达。

背景技术

在本技术领域内众所周知，通信设备通常使用钟和振动器来通知用户有呼叫进来。振动模式通常起动小型振动马达，从而将驱动力传递到通信设备的外壳以使通信设备振动。

当前应用于移动电话的振动马达分为：扁平振动马达(硬币型振动马达)和圆柱形振动马达。扁平振动马达具有例如转动设置在马达内的高比重重物的较简单振动结构。扁平振动马达可以制造得较薄，因此可以容易地使移动电话的各部件实现小型化。因为这些优点，扁平振动马达的应用在不断扩大。

图1是传统扁平振动马达的剖视图，而图2A和2B是该扁平振动马达的转子的平面图和底视图。如图1至2B所示，传统扁平振动马达300通常包括：定子组件100，起静止部件的作用(以下简称为“定子”)；以及转子组件200，起旋转部件的作用(以下简称为“转子”)。

定子100包括具有圆柱形轴保持器115的盘式下板110，该圆柱形轴保持器115从下板110的上部中心部分伸出预定高度，用于利用插入压力固定轴140的下端。定子100还包括集成安装到下板110的上表面上、在其上印刷了电路图形的下电路板120。终端单元125安装在下电路板120的末端部分上，并与外部电源相连(未示出)。

环形磁铁130安装在下板110的上部外表面上，而且在以同样间隔交替磁化的磁铁130的外表面上具有N极和S极。

定子100还包括一对互相隔离开预定角度并被设置在下电路板120的上部中心部分的附近的电刷160。每个电刷160分别电连接到终端单元125的输入端和输出端。

圆柱形外壳150从上部连接到下板110的外表面以保护定子100和转子200。轴孔155成型在外壳150下侧的中心部分以在轴向支承轴140的上端。

利用轴140的轴承部件145，绕定子100可旋转地设置转子200，而且转子200包括上板210、换向器220、重物230以及一对绕组线圈240。

上板210设置在绝缘体250的下侧，而通过插入注塑成型，重物230和绕组线圈240集成包含在绝缘体250内。换向器220具有多个换向片，多个换向片以转子为中心、以预定间隔、露出其接触面掩埋在上电路板210的下面。通过弹性接触件，换向片与电刷160的上端实现电连接。

重物230设置在绕组线圈240之间，以在起动马达的过程中使偏心增加到最大，而且该重物230由诸如钨的大比重材料构成。

在大致等于设置在绕组线圈240下面的磁铁130的半径的公共半径上，绕组线圈240互相对着。利用接触电刷160的换向片220，使对绕组线圈240之一提供的电流的极性与对绕组线圈240之另一提供的电流的极性不同。

在具有上述结构的传统振动马达300中，在通过终端单元125从外部电源将电流送到下板120时，通过其下端电连接到下板120的电刷160，电流传送到设置在上电路板210上、弹性接触电刷160的上端的换向器220。然后，通过印刷在上电路板210上的电路图形，电流从换向器传送到绕组线圈240。

在这种情况下，绕组线圈240和磁铁130产生的磁场互相作用产生电磁力，从而使转子200以某个方向转动。在转子200的绕组线圈240改变相对于定子100的磁铁的相对位置时，换向器220周期性地交替送到绕组线圈240的电流的极性。

具有偏心设置在其内的重物230的转子200在一个方向绕作为旋转中心的轴140偏心转动。转子200的偏心转动通过轴140传递到下板110和外壳150产生振动，因此振动马达300可以用作移动通信设备的净音呼叫设备。

然而，上述传统振动马达300的缺陷在于，在转子200在旋转过程中，在通过换向器220的换向片之间的间隙G时，电刷160引起机械摩擦或者产生电火花。因此，可能产生诸如黑粉的副产品，破坏了电刷160与换向器220之间接触的稳定性，它是降低振动马达的性能并产生噪声的主要因素。

发明内容

为了解决上述问题，提出本发明，因此，本发明的一个目的是提供一种可以将用于在定子与转子之间传送电流的电刷产生的机械摩擦和电火花降低到最小，从而延长该马达的寿命并防止马达性能恶化进而提高成品的可靠性的改进型扁平振动马达。

根据实现上述目的的本发明的一个方面，提供了一种以供电的方式产生振动的扁平振动马达。该扁平振动马达包括：定子，包括：下电路板，具有终端单元，外部电源将电流送到该终端单元，以及磁铁，具有位于其外围、被交替磁化的N极和S极；轴，其下端固定压入定子的上部中心部分，其上部组装到外壳的下部中心部分；转子，可旋转地组装在定子与外壳之间，其中转子包括：偏心体的绝缘体，至少集成包含一个对应于磁铁的绕组线圈和偏心设置在绕组线圈附近的重物，以及上电路板，安装在绝缘体的下侧；多个电刷，电连接到终端单元，而且其下端固定到定子上；多个圆环形滑环，设置在上电路板的下侧，其中心轴与轴同心，每个滑环分别接触每个电刷的上端；以及集成电路(IC)芯片，用于通过改变通过电刷传送到滑环然后送到绕组线圈的电流的极性，变换流过绕组线圈的电流的方向。

电刷优选地包括负极电刷和与负极电刷分离的正极电刷，正极电刷的长度不同于负极电刷的长度。

电刷的上端优选地倾斜设置在磁铁顶部的上方。

滑环优选地包括负极滑环和正极滑环，正极滑环的外径不同于负极滑环的外径，以便不覆盖正极滑环。

每个滑环的下侧优选地分别接触每个电刷的上端，其中该下侧被成型为具有均匀表面粗糙度、沿每个滑环的外围延续的平滑、平坦表面。

IC芯片优选地设置在具有电路图形的上电路板上，该电路图形用于将滑环电连接到绕组线圈。

滑环与电刷优选地至少形成一个电接点。

根据实现上述目的的本发明的另一个方面，提供了一种以供电的方式产生振动的扁平振动马达，该扁平振动马达包括：外壳；轴，其上端支承在外壳上；定子，可旋转地设置在外壳内，而且包括至少一个绕组线圈、偏心设置在绕组线圈附近的重物以及多个设置在上底板的下侧的圆环形滑环；集成电路(IC)芯片，设置在上底板的上表面上，用于变换流过绕组线圈的电流的方向；定子，具有设置在其下底板上的磁铁，在该磁铁的外表面上具有交替磁化的N极和S极；以及多个电刷，其一端接触相应的滑环，其另一端电连接到接收电流的终端单元。

上底板优选地包括具有电路图形的印刷电路板，该电路图形形成在印刷电路板的上表面上，用于使滑环电连接到绕组线圈，其中IC芯片设置在印刷电路板的上表面上。

每个滑环优选地分别包括安装在上底板的下侧并与轴同心设置的圆环形导电金属部件。

每个滑环优选地包括印刷在上底板的下侧并与轴同心设置的圆环形导电图形。

滑环优选地包括负极滑环和正极滑环，正极滑环的外径不同于负极滑环的外径，以便不覆盖正极滑环。

电刷优选地包括负极电刷和与负极电刷分离的正极电刷，正极电刷的长度不同于负极电刷的长度。

电刷的上端优选地倾斜设置在磁铁顶部的上方。

每个滑环的下侧优选地分别接触每个电刷的上端，其中该下侧被成型为具有均匀表面粗糙度、沿每个滑环的外围延续的平滑、平坦表面。

滑环与电刷优选地至少形成一个电接点。

下底板优选地包括具有形成在其上表面上、用于将终端单元连接到电刷的电路图形的下电路板。

转子优选地进一步包括偏心体的绝缘体，在其内集成了重物，该重物偏心设置在绕组线圈的附近。

附图说明

根据以下结合附图所做的详细说明，可以更清楚地理解本发明的上述以及其他目的、特征以及其他优点，附图包括：

图1是传统扁平振动马达的剖视图；

图2A和2B示出传统扁平振动马达的转子，其中图2A示出该转子的平面图，而图2B示出其底视图；

图3是本发明的扁平振动马达的分解透视图；

图4是本发明的扁平振动马达的剖视图；

图5是本发明的扁平振动马达采用的定子的平面图；

图6A和6B示出本发明的扁平振动马达采用的转子，其中图6A是该转子的平面图，而图6B是其底视图；以及

图7A和7B示出本发明的扁平振动马达采用的定子的变换例，其中图7A是包括安装在转子上的两个绕组线圈和IC芯片的转子的变换例的平面图，而图7B是包括安装在转子上的一个绕组线圈和IC芯片的转子的另一个变换例。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的优选实施例。

在附图中，图3是本发明的扁平振动马达的分解透视图，图4是本发明的扁平振动马达的剖视图，图5是本发明的扁平振动马达采用的定子的平面图，图6A和6B是示出本发明的扁平振动马达采用的转子的平面图和底视图。

如图3至6B所示，本发明的扁平振动马达1包括：定子10、转子20、一对电刷30、一对滑环40以及集成电路(IC)芯片50，以便产生作为净音呼叫的振动，同时将在定子10与转子20之间传送用于驱动转子的电流的电刷产生的机械摩擦和电火花降低到最小。

定子10包括具有圆柱形轴保持器15的盘式下板11，该圆柱形轴保持器15从下板11的上部中心部分伸出预定高度，以便轴14的下端组装到轴保持器15内。定子10还包括集成安装到下板11的上表面上的下电路板12。终端单元19安装在下电路板12的末端部分上，并与外部电源相连。

此外，电路图形印刷在安装了终端单元19的下电路板12上，在下电路板12上钻通孔，以便在该通孔内设置轴保持器15，而不妨碍下电路板12。

定子10还包括位于下板11的上部外表面附近的磁铁13，沿磁铁13的外围，磁铁13具有交替磁化的N极和S极。磁铁13可以由具有2、4、6、…、或2n个交替磁化N极和S极的永久磁铁构成。因为定子10内相关部件的数量与磁铁13的磁极数量成正比增加，为了简化定子10的各部件，磁铁13的磁极的数量优选为2、4或6。

轴14采取预定长度的细长部件的形式，它垂直组装到下板11的中心部分，而且具有在长度上围绕轴14的中部设置的轴承部件17。外壳16取底部具有开口的圆柱形外罩形式，而且外壳16连接到下板11的外表面，以便集成包含设置在下板11上的磁铁13、电刷30以及转子20。

转子20包括：上电路板21，具有印刷在其上的电路图形，并安装在转子20的下侧；重物23，偏心设置在没有电路图形的、上电路板21的上部；以及两个绕组线圈24，设置在重物23的附近。在大致等于设置在绕组线圈240下面的磁铁130的半径的公共半径上，绕组线圈240互相对着。

为了增强转子20的偏心体，注塑成型由例如树脂构成的绝缘体25以在其内集成包含重物23和绕组线圈24。在注塑成型绝缘体25的过程中，上电路板21还与绝缘体25的下侧集成接合在一起。

通过形成在下电路板12的顶部的电路图形或任何其他电连接器装置，固定到下电路板12上的、电刷30的一端或下端电连接到终端单元19，终端单元19与外部电源相连。

电刷30被划分为正极电刷30a和负极电刷30b，它们电连接到从终端单元19分支的正极端和负极端。利用诸如螺栓的固定部件，将电刷30a和30b固定在对下电路板12适当的位置。作为一种选择，通过进行焊接，可以使电刷30a和30b固定到对下电路板12适当的位置，从而有助于在下电路板12与电路图形部分之间实现电连接。

优选地使负极电刷30a和正极电刷30b具有不同的长度，从而有助于接触其外径互相不同的负极滑环40a和正极滑环40b。

在磁铁13的内圆周内倾斜设置电刷30，以避免妨碍磁铁13，因此将电刷30的上端设置在磁铁13的顶部之上，以弹性接触并支承滑环40。

滑环40取圆环形部件的形式，它集成安装到上电路板21下侧的中心部分，从而具有与轴14同心的公共轴。滑环40包括负极滑环40a和正极滑环40b，它们的直径互相不同，因此负极滑环40a和正极滑环40b分别接触负极电刷30a和正极电刷30b，而且它们不互相重叠。

电刷30的每个上端分别接触滑环40a或40b的下侧，其中该下侧优选地成型为具有均匀表面粗糙度、沿外围延续的平滑、平坦表面。

排列滑环40和电刷30，以便至少形成一个电接点。

IC芯片50安装在转子20的上电路板上，而且用于周期性地改变送到转子20的绕组线圈24的电流的极性，以便周期性地送到绕组线圈24的电流的方向，这样，通过固定安装在定子10上的负极电刷30a和正极电刷30b，使电流传送到负极滑环40a和正极滑环40b，然后将电流送到绕组线圈24。IC芯片50优选地与霍尔效应传感器或霍尔传感器(未示出)安装在一起，霍尔传感器用于检测沿其外围具有交替磁化的N极和S极的磁铁13的位置，并将检测信号送到IC芯片50。作为一种选择，霍尔传感器可以安装到IC芯片50的外部。

如图6A和6B所示，为了根据磁铁13的磁极的数量，改变从滑环40送到绕组线圈24的电流的方向，上电路板21上的IC芯片50设置在用于使滑环40连接到绕组线圈24的各电路部分之间。

图7A和7B示出本发明的扁平振动马达采用的定子的变换例，其中图7A是具有安装在转子上的两个绕组线圈和IC芯片的转子的变换例的平面图，而图7B是具有安装在转子上的一个绕组线圈和IC芯片的转子的另一个变换例。如图7A和7B所示，本发明的振动马达的转子20至少具有一个绕组线圈24，而且IC芯片50设置在上电路板21的上部，而不妨碍绕组线圈50(图7A)或各绕组线圈(图7B)。

在将电流从外部电源送到具有上述结构的扁平振动马达1时，通过下电路板12上的电路图形，送到安装在定子10的下电路板12上的终端单元19的电流被传送到具有负极电刷30a和负极电刷30b的电刷30。

因为集成设置在上电路板21的下侧的圆环形滑40a和40b的表面持续保持滑动接触其下端固定到下电路板12上的电刷30a和30b的上端，所以在转子20绕固定在适当位置的定子10旋转时，可以将传送到电刷30的负极电刷30a和正极电刷30b的电流连续、稳定送到上电路板21，而不发生中断。

响应用于检测在其外围具有交替磁化的N极和S极的磁铁13的霍尔传感器输出的检测信号，送到滑环40的电流周期性地改变其方向，同时流过设置在各电路部分之间的IC芯片50，各电路部分用于将滑环40电连接到绕组线圈24。

因此，送到绕组线圈24的电流的极性从负变为正并从正变为负，以便利用该电流磁化绕组线圈24，从而与磁铁13产生电磁力。

通过轴14的轴承部件17，在绕组线圈24与磁铁13之间产生的电磁力使安装在定子10与外壳16之间的转子20在一个方向围绕作为旋转中心的轴14旋转。

由于重物23偏心设置在转子20上，所以在旋转时，通过轴向外传递偏心驱动力，而使整个通信设备振动。

根据以上描述的本发明，滑环设置在转子的下侧，以便滑动接触电刷的上端，外部电源将电流送到该电刷，而IC芯片设置在转子上以交替改变送到绕组线圈的电流的极性，从而在转子相对于定子绕轴旋转时，稳定提供电流，而且使电刷的机械摩擦和电火花减小到最小。因此，本发明减少了诸如黑粉的副产品，从而延长了振动马达的寿命，同时提高了其性能。

尽管参考特定说明性实施例对本发明进行了说明，但是本发明并不局限于这些实施例，而且只有所附权利要求限定本发明。显然，在本发明实质范围内，本技术领域内的普通技术人员可以变更或修改这些实施例。

Claims (18)

1.一种以供电的方式产生振动的扁平振动马达，该扁平振动马达包括：

定子，包括：下电路板，具有终端单元，外部电源将电流送到该终端单元；以及磁铁，具有位于其外围、被交替磁化的N极和S极；

轴，其下端固定压入定子的上部中心部分，其上部组装到外壳的下部中心部分；

转子，可旋转地组装在定子与外壳之间，其中转子包括：偏心体的绝缘体，至少集成包含一个对应于磁铁的绕组线圈和偏心设置在绕组线圈附近的重物；以及上电路板，安装在绝缘体的下侧；

多个电刷，电连接到终端单元，而且其下端固定到定子上；

多个圆环形滑环，设置在上电路板的下侧，以便它们的中心轴与轴同心，每个滑环分别接触每个电刷的上端；以及

集成电路(IC)芯片，用于通过改变通过电刷传送到滑环然后送到绕组线圈的电流的极性，变换流过绕组线圈的电流的方向。

2.根据权利要求1所述的扁平振动马达，其中电刷包括负极电刷和与负极电刷分离的正极电刷，正极电刷的长度不同于负极电刷的长度。

3.根据权利要求1所述的扁平振动马达，其中电刷的上端倾斜设置在磁铁顶部的上方。

4.根据权利要求1所述的扁平振动马达，其中滑环包括负极滑环和正极滑环，正极滑环的外径不同于负极滑环的外径，以便负极滑环不覆盖正极滑环。

5.根据权利要求1所述的扁平振动马达，其中每个滑环的下侧分别接触每个电刷的上端，其中该下侧被成型为具有均匀表面粗糙度、沿每个滑环的外围延续的平滑、平坦表面。

6.根据权利要求1所述的扁平振动马达，其中IC芯片设置在具有电路图形的上电路板上，该电路图形用于将滑环电连接到绕组线圈。

7.根据权利要求1所述的扁平振动马达，其中滑环与电刷至少形成一个电接点。

8.一种以供电的方式产生振动的扁平振动马达，该扁平振动马达包括：

外壳；

轴，其上端支承在外壳上；

定子，可旋转地设置在外壳内，而且包括：至少一个绕组线圈；重物，偏心设置在绕组线圈附近；以及多个圆环形滑环，设置在上底板的下侧；

集成电路(IC)芯片，设置在上底板的上表面上，用于变换流过绕组线圈的电流的方向；

定子，具有设置在其下底板上的磁铁，在该磁铁的外表面上具有交替磁化的N极和S极；以及

多个电刷，其一端接触相应的滑环，其另一端电连接到接收电流的终端单元。

9.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中上底板包括具有电路图形的印刷电路板，该电路图形形成在印刷电路板的上表面上，用于使滑环电连接到绕组线圈，其中IC芯片设置在印刷电路板的上表面上。

10.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中每个滑环分别包括安装在上底板的下侧并与轴同心设置的圆环形导电金属部件。

11.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中每个滑环包括印刷在上底板的下侧并与轴同心设置的圆环形导电图形。

12.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中滑环包括负极滑环和正极滑环，正极滑环的外径不同于负极滑环的外径，以便负极滑环不覆盖正极滑环。

13.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中电刷包括负极电刷和与负极电刷分离的正极电刷，正极电刷的长度不同于负极电刷的长度。

14.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中电刷的上端倾斜并且设置在磁铁顶部的上方。

15.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中每个滑环的下侧分别接触每个电刷的上端，其中该下侧被成型为具有均匀表面粗糙度、沿每个滑环的外围延续的平滑、平坦表面。

16.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中滑环与电刷至少形成一个电接点。

17.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中下底板包括具有形成在其上表面上、用于将终端单元连接到电刷的电路图形的下电路板。

18.根据权利要求8所述的扁平振动马达，其中转子进一步包括偏心体的绝缘体，在其内集成了重物，该重物偏心设置在绕组线圈的附近。

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