CN1306683C

CN1306683C - 扁平型振动马达

Info

Publication number: CN1306683C
Application number: CNB2004100799665A
Authority: CN
Inventors: 金绍平; 方绍斌; 郑向超; 干方飞
Original assignee: JINLONG GROUP CO Ltd Pty
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2007-03-21
Anticipated expiration: 2024-09-09
Also published as: CN1599202A

Abstract

本发明提供了一种安装于便携式移动电话，传呼机内的、具有2线圈、4极磁极、6个换向片的扁平型振动马达，通过使线圈串联的方式在中交点连接，使其即拥有马达的两相驱动特性，又具有马达的单相驱动特性；同时通过在硬PCB板电路板上安装电容与碳膜电阻，降低了马达运转在电流发生反转时，在两个换向片的交界处产生换向火花，降低了电磁干扰，提高了马达的使用寿命。解决了现有马达在工作中的启动不良问题，不仅降低了马达对电刷的工艺成型难度，并且提高了马达在大批量时的合格率，将为移动电话、寻呼机等个人通讯系统提供一种价格更低廉，工作更高效，结构更简单的扁平型振动马达。

Description

扁平型振动马达

所属技术领域

本发明属于一种安装在便携式移动电话，寻呼机等个人通信系统内，用来向用户提供振动信息用的扁平型振动马达。

背景技术

随着科技日新月异的快速发展，在便携式个人通讯系统中的移动电话、寻呼机等中也在进行着向体积更小、功能更强大的趋势发展；而向上述器具提供振动功能用的扁平型振动马达也在进行着一场以毫米级为单位的激烈竞争。大家都知道，个人通讯系统中有一项很重要的功能就是提醒用户有信息呼入，目前最为广泛的就是采用音乐，振铃功能，还有一种就是通过使机器本身颤抖的方式来提醒用户有信息呼入。这种功能尤其适用于在人群密集的环境，或者在人们熟睡后的夜晚，以避免惊扰他人和产生噪音。本发明的主题就是向上述个人通讯系统提供振动功能的扁平型振动马达。

图1是现有扁平型振动马达的整体剖视图。从图上可以看到，这种扁平型振动马达包含：一个下机壳1；下机壳1上的中心轴6；粘接在下机壳1上的软PCB电路板10；所述软PCB电路板10的一端上焊接着一对电刷7；另一端通过其延伸至下机壳1外部的焊点12与外部电源相连。同时，下机壳1的平面上粘接着磁钢2；该磁钢2具有磁极2倍数以上的极性，如2极、4极、6极、8极、12极。由上述零件组成的是被称为马达的定子组件。相对于这些固定的定子组件而言可旋转的是围绕中心轴6、由硬PCB板电路板3、换向片13、线圈4、含油轴承5等零件组成的转子9。所述的转子9被偏心地设计，使其可以在旋转时产生足够的离心力。

如上所述，转子9处于定子组件的上方，使其硬PCB板电路板3下面的换向片13能与定子组件上的电刷7端部滑动接触，并被电刷7弹性地支撑着。同时，转子9被安置于由上机壳11与下机壳1组成的平行于定子组件并且与中心轴6相垂直的轴向空间。所述的上机壳11中心有一个粘性垫片8。

在转子9上，线圈4被按一定方向绕制并按一定角度安装在硬PCB板电路板3上。通常情况下线圈4为4个，也有3个或2个，这些线圈4通常根据马达的驱动方式被安置在硬PCB板电路板3的一侧。

为此，外部电源通过焊点12进入软PCB电路板10，然后通过焊接在软PCB电路板10上的电刷7传到换向片13，再通过硬PCB板电路板3上的电路传至线圈4，通过使线圈4产生磁场与磁钢2上产生的磁场发生相互作用，从而促使转子9旋转并产生离心力。这样的离心力会通过中心轴6传到下机壳1与上机壳11上，特别是当下机壳1固定在个人通信系统的固定部位上时，这样的离心力会通过个人通信系统的固定部位使机器本身振动起来，从而提醒用户有信息呼入。

为了产生上述的振动力，现有的马达大都采用四相驱动方式，但是四相驱动方式由于在工艺上成本上都难以适应竞争日趋激烈的市场。因此，出现了马达的多种驱动方式，如三相驱动方式、二相驱动方式及单相驱动方式。

但是，无论是上述的何种驱动方式，都很难维持马达的持续驱动力，原因在于当线圈4和磁钢2产生相互作用并使转子9旋转时，硬PCB板电路板3上的换向片13会在电刷7上移动，在电刷7滑过换向片13上的不同区域时，线圈4中的电流方向会产生反转并在磁极变换的瞬间产生无电流区域而发生丧失驱动力。特别是当这样的马达大批量生产时，会产生大量的不合格品。

如在2极四相驱动方式的马达中，一对电刷7的夹角为180度，换向片13为4个。如图2、图3所示。正常马达的电刷7会接触到换向片13上a与c的位置，这样电流就会进入换向片13的a位置经过线圈4a至4b，然后从换向片13的c上出来。通电后的线圈4a、4b就会产生磁场与磁钢2上的磁场发生相互作用来促使转子9旋转。同样，当电刷7接触到换向片13上b与d的位置时，电流就会进入换向片13的b位置经过线圈4c至4d，然后从换向片13的d上出来，如此重复循环。马达就会的磁力的作用下使转子9旋转而产生振动力，如图3、图4所示。

问题在于，线圈4的这种连接方式会在工艺上对电刷7的成型工艺提出了更高的要求。大家都知道，在实际的马达生产过程当中，要使一对电刷7按规定的成型要求制造几乎是不可能的事，并且在马达的生产过程中也难以保证电刷7不因为人为、设备原因遭到破坏，这些不可预测的因素会使马达的内部产生细微的差异，正是这种细微的差异会引起马达在大批量生产时会产生大量的不合格品。

如图5、图6所示，在2极四相驱动方式的马达中，电刷7的夹角为180度。但当一对电刷7的成型角度大于180度时，实际上电刷7就会偏离中心接触点h，就会在换向片13上产生不通电区域。

图7、图8是2极四相驱动方式的马达中，当一对电刷7的成型角度小于180度时，实际上电刷7就会偏离中心接触点h，也会在换向片13上产生不通电区域。

同时，2极四相驱动方式的马达中，无论是对线圈的绕制工艺、焊接工艺还是成本核算，都难以适应市场上日趋激烈的竞争环境。

还有，马达在工作时由于电刷7会因转子9的旋转会滑过换向片13上的不同区域，此时电流的方向会发生反转。而电流的反转会在两个换向片13的交界处产生换向火花；这种产生的换向火花一方面会产生电磁干扰，另一方面还会烧炙换向片13与电刷7，使马达的使用寿命缩短。

发明内容

本发明的一个目的就是提供一种两线圈、四极磁极、六换向片的扁平型振动马达，并使两线圈通过串联的方式，也就是使线圈在中交点上连接在一起的方法，从而使电刷可以在一定的范围内自由活动，同时又可使马达安两相驱动方式和单相驱动方式工作。

本发明的另一个目的就是在上述发明目的的前提下，使电刷的成型角度具有一定的兼容性，从而可降低电刷的工艺成型难度，提高马达在大批量生产时的合格率。

本发明的还有一个目的就是在马达的线圈电路上安装电容，从而降低电流在反转时在两个换向片的交界处产生的换向火花。

本发明的再有一个目的就是在马达的线圈电路上安装碳膜电阻，用来降低电流在反转时在两个换向片的交界处产生的换向火花。

本发明的扁平型振动马达，具有以下一些技术特征：包含

一个下机壳；

连接在下机壳上的中心轴；

粘结在下机壳上的软PCB电路板，及与软PCB电路板焊接在一起的一对电刷；

粘结在下机壳平面上的，具有4极磁极特性的磁钢；

围绕中心轴以偏心设计的硬PCB电路板，其下面平面上具有磁极2倍数以上的换向片，所述的换向片与电刷端部滑动接触；

线圈：安装在硬PCB电路板上面，并按一定次序依次通电的2个线圈，所述的线圈通过串联方式，以一定的夹角附在硬PCB电路板上，并通过焊接的方式使线圈与硬PCB电路板上的焊点连接，所述的焊点与硬PCB电路板下而的换向片以电路的方式连接，形成一个完整的电路。

电容：连接于硬PCB电路板上面，以焊接方式与硬PCB电路板上的电路连接在一起；

安装在2个线圈中间的振子；

含油轴承：围绕中心轴并以注塑方式与硬PCB电路板、线圈、电容、振子结合在一起，形成一个转子组件；

上机壳：与下机壳上的中心轴连接，并能盖在下机壳上面的一部分，所述的上机壳中心有一个粘性垫片。

本发明的特征在于：所述电刷的夹角为80度至110度。

本发明的特征在于：所述2个线圈的夹角为135度。

在本发明的另一个实施例中，扁平型振动马达还包含其它技术特征：包括

一个下机壳；

连接在下机壳上的中心轴；

粘结在下机壳平面上的，具有4极磁极特性的磁钢；

线圈：安装在硬PCB电路板上面，并按一定次序依次通电的2个线圈，所述的线圈通过串联方式，以一定的夹角附在硬PCB电路板上，并通过焊接的方式使线圈与硬PCB电路板上的焊点连接，所述的焊点与硬PCB电路板下面的换向片以电路的方式连接，形成一个完整的电路；

碳膜电阻：连接于硬PCB电路板上面，以浇注方式与硬PCB电路板上的电路连接在一起；

安装在2个线圈中间的振子；

含油轴承：围绕中心轴并以注塑方式与硬PCB电路板、线圈、碳膜电阻、振子结合在一起，形成一个转子组件；

本发明的特征在于：所述电刷的夹角为80度至110度。

本发明的特征在于：所述2个线圈的夹角为135度。

附图说明

图1是现有马达的整体剖视图；

图2是现有马达电刷的整体俯视图；

图3是现有马达正常情况下电刷与换向片的接触状态图；

图4是现有马达正常情况下电刷与换向片接触时的线路结构图；

图5是现有马达电刷成型角度大于180度，电刷偏离中心接触点h时的状态图；

图6是现有马达电刷成型角度大于180度，电刷偏离中心接触点h与换向片接触时的线路结构图；

图7是现有马达电刷成型角度小于180度，电刷偏离中心接触点h时的状态图；

图8是现有马达电刷成型角度小于180度，电刷偏离中心接触点h与换向片接触时的线路结构图；

图9是本发明的扁平型振动马达整体解剖分析图；

图10是本发明的扁平型振动马达电刷接触换向片上的a、b时，马达的运转状态图；

图11是本发明的扁平型振动马达电刷接触换向片上的a、b时，马达的线路结构示意图；

图12是本发明的扁平型振动马达电刷接触换向片上的a、c时，马达的运转状态图；

图13是本发明的扁平型振动马达电刷接触换向片上的a、c时，马达的线路结构示意图；

图14是本发明的扁平型振动马达电刷在大于90度、小于110度时的俯视图；

图15是本发明的扁平型振动马达另一个实施例中，碳膜电阻与马达的线路结构示意图；

具体实施例

本发明的扁平型振动马达，它由三大部分组成：定子组件、转子组件与机壳组件。如图9所示：定子组件包含有：下机壳1，通过铆压与下机壳1结合在一起的中心轴4，中心轴4下面的一个调节垫片2，粘接在下机壳1上的软PCB电路板16。所述的软PCB电路板16的一端焊接着一对电刷5，另一端通过焊点3与外部电源相连。下机壳1上面还粘接着磁钢6，该磁钢6具有4极磁极特性。

转子11组件包含有：硬PCB电路板10，所述的硬PCB电路板10是在一个圆形的平面板上被偏心地切割掉一块的板面。在硬PCB电路板10上面的一边，偏心地安装有两个线圈8a、8b，所述的两个线圈8a、8b是按一定的方向绕制、通过串联方式与硬PCB电路板10上的电路连接在一起，还使两个线圈8a、8b的中间线头通过g点焊接在一起，使其即拥有马达的两相驱动特性，又具有马达的单相驱动特性；并且在硬PCB电路板10的上面安装有电容7a、7b，使其通过焊接方式与两个线圈8a、8b、换向片15连接在一起；同时，两个线圈8a、8b中间安装有用重元素制作的振子12。而硬PCB电路板10下面有换向片15与电刷5端部滑动接触，使其形成一个完整的电路。并且，所有上述零件都与一个含油轴承9一起、通过注塑方式成为一个转子11整体。

机壳组件包含有：上机壳13；上机壳13中心的粘性垫片14。下机壳1；与下机壳1铆压在一起的中心轴4。上机壳13下面的一部分能与下机壳1端面的一部分结合，通过焊接与铆压方式成为一个整体。同时，由下机壳1、中心轴4、软PCB电路板16、电刷5、磁钢6组成的定子组件通过中心轴4与上机壳13结合在一起，而形成了一个与定子组件相平行、与中心轴4相垂直的轴向空间。

如图9所示：转子11通过含油轴承9并围绕中心轴4、在上机壳13与定子组件组成的有效空间里旋转，使其通过转子11旋转时产生的离心力使马达产生振动。

从上述附图可以看到，外部电源通过软PCB电路板16上的焊点3进入马达，经过电刷5到换向片15，然后通过硬PCB电路板10上的电路达到线圈8a、8b，使线圈8a、8b产生磁场。该磁场与定子组件上的磁钢6产生的磁场发生相互作用，从而促进转子11旋转而产生振动力。这样的振动力会通过与下机壳1固定的个人通信系统而传递到用户身上，从而提醒用户有外部信息呼入。

从图10、图11上可以看到，安装在硬PCB电路板10上的线圈8a、8b具有不同的相位角，其两组线圈8a、8b在中交点g上通过焊接方式连接在一起；这种电路上的串联方式使其既可以拥有马达的二相驱动特性，又具有马达的单相驱动特性。

如上所述，当本发明的两个线圈8a、8b的夹角β处于135度的相位角时，实际上电刷5的夹角为80度至110度。如图14所示，这样就降低了电刷5的成型工艺难度，也就是说，无论当电刷5的输入端在换向片15的a时，输出端可以在换向片15的b或c，甚至是同时接触换向片15的b、c；或者当输入端在换向片15的b或c，甚至是同时接触换向片15的b、c时，输出端可以是换向片15的d。即使在这样的接触状态下，本发明仍然可以保证两个线圈8a、8b都可以通电，或单个线圈通电，从而促进转子11旋转而产生振动力。如图12、图13所示。

在本发明中，换向片15的a、c、e与换向片15的b、d、f的电路连接方式有明显不同，换向片的15a、c、e在电路上是通过硬PCB电路板10直接与线圈8a、8b电容7a、7b连接的，而换向片15的b、d、f是间接的通过与换向片15的a、c、e产生电路上的连接才与线圈8a、8b电容7a、7b产生连接的。在这里，换向片15的a直接与换向片15的d连接；换向片15的c直接与换向片15的f连接；换向片15的e直接与换向片15的b连接。因此，当一对电刷5的电流从换向片15的b、d、f输入的时，电流会通过换向片15的a、c、e传到线圈8a、8b电容7a、7b。所以，无论电刷5接触到换向片15的a、c、e还是换向片15的b、d、f，都会使电流传到线圈8a、8b电容7a、7b，从而使线圈8a、8b产生磁场使转子11产生旋转振动力。

表1

马达运转阶段	输入换向片	经过线圈	电容	经过线圈	电容	输出换向片
马达运转阶段	输入换向片	经过线圈	电容	经过线圈	电容	输出换向片	1	a	8a	7a	8b	7b	b
2	a	8a	7a			c	1	a	8a	7a	8b	7b	b
2	a	8a	7a			c	3	b	8b	7b			c
4	b	8b	7b	8a	7a	d	3	b	8b	7b			c
4	b	8b	7b	8a	7a	d	5	c	8a	7a			d
6	c	8b	7b			e	5	c	8a	7a			d
6	c	8b	7b			e	7	d	8a	7a	8b	7b	e
8	d	8a	7a			f	7	d	8a	7a	8b	7b	e
8	d	8a	7a			f	9	e	8b	7b			f
10	e	8b	7b	8a	7a	a	9	e	8b	7b			f
10	e	8b	7b	8a	7a	a	11	f	8a	7a			a
12	f	8b	7b			b	11	f	8a	7a			a

从上述附表中可以看到，本发明电刷5与换向片15的接触顺序是：a与b；a与c；b与c；b与d；c与d；c与e；d与e；d与f；e与f；e与a；f与a；f与b。可以看到，马达的转子11每运转30度为一个小周期，每运转90度为一个大周期。当马达在小周期上工作时，马达的两个线圈8a、8b中只有单个线圈在工作，这时的马达体现为单相驱动特性；当马达在大周期上工作时，马达的两个线圈8a、8b同时工作，这时的马达体现为两相驱动特性。从而可以实现马达的持续驱动，解决了马达在运转中的起动不良问题，提高马达在大批量生产时的合格率。

同时，从图11、图13上可以看到，本发明在两个线圈8a、8b的电路上，通过焊接方式安装了两个电容7a、7b；所述的电容7a一端与线圈8a的一端相连，另一端与线圈8a的另一端相相连；而电容7b一端与线圈8b的一端相连，另一端与线圈8b的另一端相相连；这两个电容7a、7b与线圈8a、8b在电路上也是一种串联关系。当马达在通电工作时，电容7a、7b就会有一个充电放电的过程，这个过程会抵消掉一部份线圈8a、8b在工作时产生的脉冲电流，从而降低电流在反转时在两个换向片15的交界处产生的换向火花。

在本发明的另一个实施例中，在两个线圈8a、8b的电路上，安装了三个电碳膜电阻15a、15b、15c，与上述不同的是，这三个碳膜电阻17a、17b、17c是在制作硬PCB电路板10时就通过浇注方式与硬PCB电路板10上的电路连接在一起。在本发明中，当马达在工作通电时，经过电碳膜电阻17a、17b、17c的电流会受到阻力的作用而降低了其脉冲特性，从而降低电流在反转时在两个换向片15的交界处产生的换向火花。由于它们无论在物理特性的差异上，还是在电路连接方式的差异上有什么不同，但它们所产生的结果是一样的，因此它们同样适合在同一种马达上使用。

从以上的实施例中可以看到，本发明马达六个换向片15的a、b、c、d、e、f无论在与电刷5的接触方式上，还是在与线圈8a、8b电容7a、7b的电路连接方式上，都具有现有马达所无法比拟的优势，并且由于创造性地在硬PCB电路板10上安置了电容7a、7b或碳膜电阻17a、17b、17c，极大地降低了电流在反转时在两个换向片15的交界处产生的换向火花，因而极大地降低了马达在运转中产生的电磁干扰，减少了电刷5与换向片15之间的火花烧炙，提高了马达的使用寿命。

综上所述，本发明完全解决了现有马达在工作中存在的不通电问题，四相二极驱动马达的工艺难度大、成本高问题；现有马达对电刷的工艺成型难度要求偏高的问题；及现有马达电刷与换向片会产生换向火花的问题。在全程中没有任何牺牲，可为移动电话、寻呼机等个人通讯系统提供一种价格更低廉，工作更高效，结构更简单的扁平型振动马达。尽管本发明已通过特殊的模型已阐述清楚，但如任何有关本发明的更改与修正都将不再另行通知。

Claims

1、一种扁平型振动马达，其特征在于：包含

一个下机壳；

连接在下机壳上的中心轴；

粘结在下机壳平面上的，具有4极磁极特性的磁钢；

安装在2个线圈中间的振子；

2、根据权利要求1所述的扁平型振动马达，其特征在于：所述电刷的夹角为80度至110度。

3、根据权利要求1所述的扁平型振动马达，其特征在于：所述2个线圈的夹角为135度。

4、一种扁平型振动马达，其特征在于：包含

一个下机壳；

连接在下机壳上的中心轴；

粘结在下机壳平面上的，具有4极磁极特性的磁钢；

安装在2个线圈中间的振子；

5、根据权利要求4所述的扁平型振动马达，其特征在于：所述电刷的夹角为80度至110度。

6、根据权利要求4所述的扁平型振动马达，其特征在于：所述2个线圈的夹角为135度。