CN1366375A - 轴向空隙型偏心转子及采用该转子的扁平无铁心振动电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种轴向空隙型偏心转子及采用该转子的扁平无铁心振动电机,其可减少空心电枢线圈以降低成本,把具有磁性的重物布置在漏磁通部分,以便不牺牲空隙就能消除主磁通损耗,准确地停止在产生最大力矩的位置上,增大偏心量。其中。该偏心转子(R1),至少对一个空心电枢线圈(3)进行偏心布置,添加一种由印制电路板构成的换向器(4),在空心电枢线圈的外周下部的换向器侧设置下垂部(2a),在该下垂部上至少是在其一部分上布置一种由具有磁性的弧状体构成的重物(W1),利用磁铁(5)的侧周的漏磁通,转子停止在使空心电枢线圈的有效导体部(3a)接受最大磁通的位置上。

Description

轴向空隙型偏心转子及采用该转子的扁平无铁心振动电机

技术领域

本发明涉及一种适用于小型移动通信机无声呼叫源或按摩器振动源的扁平无铁心振动电机。

背景技术

过去，扁平无铁心振动电机已公开在特开平63-290153号公报和特开平8-10972号公报上。

这些电机均如图13所示，其结构是：把偏心转子27装入到由盖子24和托架25构成的外壳26内，该偏心转子27通过转子支架28由分别设置在上述盖子24和托架25上的含油轴承29、30进行支承使其旋转轴31旋转自如。

本发明所要解决的问题

由于把上述多个例如3个电枢线圈偏置在一侧，使重心的移动量增大，所以，在市场上受到好评。但从另一方面看，由于有3个线圈所以出现了成本高的缺点。并且，这种3线圈型如实开平2-33573号公开的那样，在旋转一圈的过程中，整个线圈对力矩的作用时间很短，从旋转原理来看，通常使2个线圈通电。

并且，有一种如特开2000-201467号所示的、按照135度开角布置的2个空心线圈所构成的2相扁平振动电机。

然而，这种2相电机，从附图中可以判断出，对力矩起作用的导体只有一个线圈，所以其缺点是：起动、旋转的力矩均较小，由于是135度开角，所以偏心量小，为了达到实用化，必需在2个线圈之间填入钨合金重物。

另外，有一种如特公平7-85636号所述的电机，它是把3相的空心线圈取消一个，由布置开角为120度的2个空心线圈构成。这种电机，因为少一个线圈，所以有利于降低成本。但问题是由于旋转一圈时产生力矩的导体减少，所以有力矩差。

另外，如特许第3039857号所示，该方案是：把一个或2个空心线圈布置在一侧，使各线圈的有效导体部受到最大的磁铁磁场，为此使转子停止，消除起动错误。

但是，使该转子停止的方法是：把磁性体布置在磁铁的主磁场部分，所以出现一种停止起动力矩增大，起动电压升高的问题。并且，利用主磁通的一部分，产生损耗。而且，由于磁性体来到线圈的有效导体部分，所以使空隙相应增大，损耗也增加。为了不牺牲该空隙，可按压空心线圈的一部分，形成凹处，把磁性体放入该凹处，但有可能损伤空心线圈。

发明的内容

本发明的目的在于提供一种轴向空隙型偏心转子以及利用偏心转子能使磁铁尺寸减小降低成本的扁平无铁心振动电机，该转子的制作方法是减少空心电枢线圈，降低成本，把磁性体布置在漏磁通部分，这样，不牺牲空隙，并且，消除主磁通损耗，能在产生最大力矩的位置上准确地进行停止和起动，而且，不必增加辅助的偏心增大装置即可增大偏心量。

为达到上述目的本发明采取以下技术方案：

解决上述问题的偏心转子，如发明1所述是一种具有停止位置保持装置的轴向空隙型偏心转子，其构成部分有：

a.轴向空隙型偏心转子，它由换向器构成，该换向器至少使一个空心电枢线圈偏心布置，并对该空心电枢线圈的端头进行连线；

b.下垂部，它设置在该偏心转子的上述换向器(コミュテ一タ〕侧的外周上；以及

c.弧状配重(ウエイト〕，它具有磁性，位于该下垂部的至少一部分上。

若采用这种解决问题的方法，则具有磁性的弧状配重准确地受到磁铁侧周部的漏线磁通，停止在NS磁极边界部分，所以，偏心转子例如能保持在旋转一圈时产生最大力矩的位置上。因此，容易起动，而且，不是布置在主磁通上，所以，也不会产生空隙损耗，利用设置在外周的下垂部和弧状配重使重心位置在外侧，所以，振动增大。

具体来说，如发明2所述，上述弧状体按照组合的磁铁的大体的磁极开角，被布置在空心电枢线圈外周的磁铁半径方向外边并留出空隙。

若采用这种解决问题的方法，则转子因为能停止在磁极的中性部，所以能准确地保持在产生最大力矩的位置上，容易起动。

并且，如发明3或4所述，上述弧状体可以是一种在表面上进行了磁性镀敷的比重为7以上的金属体，或者上述弧状配重由具有磁性金属的比重为7以上的树脂体形成。

若采用这种解决问题的方法，则偏心量和保持装置一起实现，在对铜线或黄铜线进行磁性镀敷的情况下，通过控制镀层厚度即可控制停止起动力矩。

再者，另一种偏心转子的构成方法可以像所述的发明5那样，在对上述换向器的相邻扇区之间进行分离的槽子内有一种两侧设有凹坑的凸起，以防止上述换向器的相邻扇区之间被电刷造成短路。

若采用这种解决问题的方法，则能防止在两侧的凹坑内换向器的相邻的扇区之间在槽子部分内被接触刷造成短路，利用两侧的凹坑使磨擦滑动所产生的金属制异物落入坑内，防止造成滑动障碍。

在此情况下，换向器的构成方法可以像发明6所述的那样，上述换向器由印刷电路板来形成，在两侧设有凹坑的凸起也由印刷布线来形成。

若采用这种解决问题的方法，则换向器和凸起很容易一起用印刷布线来形成。

为了用这种偏心转子来制造扁平无铁心振动电机，如发明7所述，一种具有停止位置保持装置的轴向空隙型振动电机，其中具有以下构成部分：

A.发明1所述的具有停止位置保持装置的偏心转子；

B.向该偏心转子内供电的一对电刷；

C.磁铁，其位置面对轴向空隙，利用磁力来驱动上述偏心转子；

D.外壳，其中安装上述偏心转子，使上述下垂部能来到盖子与上述磁铁外周之间所形成的空间内；

E.布置在上述下垂部的具有磁性的弧状配重接受上述磁铁的漏磁通。

并且，另一种采用偏心转子的轴向空隙型振动电机，如发明8所述，一种具有停止位置保持装置的轴向空隙型振动电机，其中具有以下构成部分：

A.发明所述的具有停止位置保持装置的偏心转子；

B.向该偏心转子内供电的一对电刷；

C.磁铁，其位置面对轴向空隙，利用磁力来驱动上述偏心转子；

D.外壳，其中安装上述偏心转子，使上述下垂部能来到外壳与上述磁铁外周之间所形成的空间内；

E.布置在上述下垂部的具有磁性的弧状配重接受上述磁铁的漏磁通。

若采用这种解决问题的方法，则能制成这样一种扁平无铁心振动电机，即不会牺牲主磁通，就能使空心电枢线圈的有效导体部停止在磁铁的最大磁通的产生位置上，因此容易起动，也能减小磁铁尺寸，也有利于降低成本。

附图的简要说明

图1是表示具有停止位置保持装置的偏心转子和磁铁的位置关系的主要部分平面图，它表示本发明的第1实施例。

图2是从图1的换向器侧观看的主要部分平面图。

图3是表示一种扁平无铁心振动电机的第1实施例，其中采用具有本发明的停止位置保持装置的偏心转子，偏心转子部分是沿图1的A-A线切断的断面图。

图4是图3的电机起动时的动作说明图。

图5是表示具有停止位置保持装置的偏心转子和磁铁的位置关系的主要部分平面图，它表示本发明的第2实施例。

图6是从图5的换向器侧观看的主要部分平面图。

图7是表示图5的变形例的相同偏心转子和磁铁的位置关系的主要部分平面图。

图8表示本发明的一种扁平无铁心振动电机的第2实施例，其中采用具有停止位置保持装置的偏心转子，该偏心转子部分是图6和图7的B-B切断断面图。

图9是一种放大的主要部分断面图，用于说明图8所示的相同电机的主要构件即平板型换向器和电刷的关系。

图10是一种放大的主要部分断面图，用于说明本发明的相同电机的主要构件的变形例，即园筒型换向器和电刷。

图11是采用图6、图7的偏心转子的图8所示的相同电机的旋转原理说明图。

图12是采用图7的偏心转子时的旋转原理说明图。

图13是表示过去的扁平振动电机的断面图。

发明的具体实施方式

表示本发明第1实施例的具有停止位置保持装置的偏心转子R1如图1、图2所示，在由印制电路板所构成的展开的扇形平板换向器的基材1上，通过比重约为3的高密度高滑动性能的树脂2布置有2个空心电枢线圈3、3并使二者按照3相(120度)的开角互相偏离开。在相反侧的上述空心电枢线圈3的一个的外周部分上，布置有一种比重约为8以上的弧状配重W1，该弧状配重由磁性镀铜线构成，其开角大体上被设定为组合磁铁的磁极的开角，利用上述高密度高滑动性能的树脂2来和下垂部2a的一部分形成一个整体。在该平板换向器基材1的中心部，利用印制布线而增设了一种平板型换向器4，其6个扇区4a……组成同心园形，表面电镀贵金属。各个扇区通过穿通孔S等来使对面的扇区短路。

而且，图中，2b是由高密度高滑动性能的树脂2的一部分而构成的树脂轴承部，2c是用相同的树脂而构成的线圈布置导向定位柱，其尺寸大体上等于上述空心电枢线圈3、3的缠绕轴的尺寸。面对这种偏心转子R1的磁铁5呈环形园盘状，4个磁极均等地进行充磁，形成N·S互相交替状态。

所以，如图1所示，从该磁铁5的侧周部的N极产生而进入到S极的漏磁通，把由上述弧状的磁性电镀铜线所构成的重物W1吸引到NS极的边界部分上，这样一来，上述偏心转子R1就能停止在上述空心电枢线圈3、3在图4所示的箭头Y的方向上产生最大力矩的位置上，即2个空心电枢线圈3、3的各个有效导体部3a……受到磁铁5的磁场最大并且互相平衡状态良好的位置上。

在此，上述弧状配重也可以采用比重为7以上的黄铜线来代替铜线，并且也可以采用掺入了适量磁性粉末而配制成的树脂。

这种偏心转子R1可用于图3所示的扁平无铁心振动电机。也就是说，把上述偏心转子R1安装到上述外壳H内，使下垂部2a进入到上述磁铁5的外周和构成外壳H的一部分的盖子6之间所形成的空间56内。图中，J是一种固定轴，它竖立在构成外壳H的一部分的托架7的中央，该固定轴当在其上安装偏心转子R1之后，通过聚酯薄膜P被嵌入到盖子6的中心孔6a内。8、8是正负电刷，它由贵金属薄片制成或其表面电镀贵金属，用于通过上述平板换向器4而向上述空心电枢线圈3、3供电，其基端设置在挠性供电基座F上，从外部供电。

这种扁平无铁心振动电机如图4所示在起动时，供给到电刷8、8上的电力通过上述平板换向器4而供给到上述空心电枢线圈3、3内，电流如箭头所示在各个有效导体部3a……内流动，根据弗来明左手定律而产生旋转力，所以在起动时能得到最大力矩。

偏心转子R1，在停止通电时阻碍旋转的主要因素大部分是电刷的制动。该电刷的接触压力在平板换向器4上是均等的，所以利用很小的磁铁5的外周部漏磁场即可使上述弧状配重W1停止在磁极的边界部分上。

图5、图6表示使具有不能自起动位置的偏心转子R2停止到能自起动位置上的情况，也就是说，使尺寸保持在磁极开角内的2个空心电枢线圈33、33按照磁极宽度的配置开角(在此为90度)布置在一侧，在此，平板型换向器44如图6所示，利用印制布线图形按照分别约为90度的中心角来形成各个扇区44a、44b、44c和44d，从旋转原理来看，把对置的扇区进行短路(图中未示出)，其表面电镀贵金属。在各扇区之间的槽子SL内，为了防止图中未示出的电刷8造成相邻扇区之间短路，特设置一种凸起a、b、c、d，这是利用独立于各扇区的无电位的细图形。

再者，因为这些凸起的两侧是凹坑，所以，扇区产生粉未，也不会直接造成相邻扇区之间短路。

面对这种偏心转子R2的磁铁5呈环形园盘状，4个极均等地充磁，N·S呈交替状态，这些均与图1相同。

若有这种凸起a、b、c、d，则也如图9所示，即使上述电刷8横跨在槽子SL上，也不会造成相邻扇区(例如44a和44d)之间短路，因为这些凸起与扇区面是同一平面，所以没有台阶，偏心转子R2能自如地旋转，因此，利用由上述磁性体构成的弧状配重W2能停止在特定位置，即图5所示的各个空心电枢线圈33、33的有效导体部33a完全接受磁铁5的磁场的位置(旋转一圈的过程中其他3个地方也是一样)上，使下次起动容易进行。而且，在此，磁性重物W2是利用聚酰胺树脂把磁性粉末和高比重零件粉末，例如钨合金所构成的粉末粘合在一起而制成的。

以上用比较的需要功率的2线圈型结构进行了说明，但若不需要功率，则也可以采用图7所示的由1个线圈构成的结构，即偏心转子R3使1个空心电枢线圈3向一侧偏移，用高密度高滑动性能的树脂22来形成一个整体。该空心电枢线圈3与图1所示的相同，和图1一样利用120度开角的卷轴进行缠绕，使有效导体部3a的中心大体上等于磁极的开角(在此为90度)，在通过由外周部的印制电路板所构成的平板换向器基材1的对面一侧，设置一种由高密度高滑动性能的树脂22构成的下垂部22a，在此，使上述重物W1或W2形成一体，这和上述各实施例都是相同的。磁铁5也和上述情况一样呈环形园盘状，4个极均等地充磁，N·S呈交替状态。在此，也是由上述磁性体构成的弧状配重W1或W2的开角大体上和磁铁5的磁极开角相一致。所以，该弧状配重W1或W2在旋转一圈的过程中，每90度停止一次，共停止4次，其停止位置是空心电枢线圈3的中心在磁铁5的N极和S极的中间位置上。

以下，图8表示本发明第2实施例的采用R2的扁平无铁心振动电机，偏心转子R2是由图6的B-B线切断的状态。其中，对于和图4相同的构件标注同一符号，其说明从略。

其中，电刷8在平板换向器44上滑动的状态如图9所示。也就是说电刷8的滑动部分在凸起a的作用下绝对不会使相邻扇区(例如44a和44d)之间产生短路。

图10表示作为换向器的变形例园筒型换向器和电刷的关系。在该图中，88、88是用贵金属薄板或电镀贵金属而制成的一对板状电刷。C是园筒形换向器，在其外周上按每个约90度均分为4个等分的各扇区Ca、Cb、Cc、Cd，其表面包覆了贵金属，在各扇区之间的槽子SL1内，为防止被电刷88短路，与上述情况相同，从基材部分K1设置一种凸起Ka、Kb、Kc、Kd，该凸起的两侧设有凹坑T，凸起的前端大体上与扇区外周为同一园。

采用这种园筒型换向器的结构能用于允许较厚的装置内。

以下在图11中详细说明图8所示的扁平无铁心振动电机的旋转原理。在此之前先说明接线关系。偏心转子R2的空心电枢线圈33、33，绕线末端互相连接在一起，绕线始端分别与换向器44的扇区44a和44b相连接。该换向器44，其互相对置的扇区44a和44c以及44b和44d分别进行短路，构成相同的电位。

现在，偏心转子R2借助于由上述磁性体构成的弧状配重W2而停止在磁铁5的磁极边界部分(图5)的位置上。若在此状态下进行通电，则电流通过正负的一对电刷88、88沿箭头方向流入到各空心电枢线圈33、33内，根据弗来明左手定律在图11(A)中产生沿顺时针方向旋转的力。

若换向器44和偏心转子R2旋转90°，变成图11(B)的位置，则这时电流沿反方向流入到各空心电枢线圈3、33内，面对这些线圈的磁铁的磁极也改变，根据弗来明左手定律，产生顺时针旋转的力，继续进行旋转。并且，换向器44和偏心转子R2再旋转90°，当到达图11(C)的180°的位置上时，虽然位置不同，但将进行与图11(A)相同的动作。

而且，从上述图11中可以判断出，每经过45°，电刷88、88就来到换向器44的槽子部分内一次，行驶到凸起上变成不导通状态。但由于旋转时转子的惯性作用在非通电时由于由上述磁性体所构成的弧状配重W2的作用，而不能停止在该槽子部分上，所以不会出现问题。

并且，各线圈的形状，尺寸等不一定要相同，换向器44的各扇区的开角和电刷88、88的开角不需要完全达到90°。

图7所示的1个空心电枢线圈33所构成的振动电机的旋转原理如图12所示。

现在，说明这种振动电机的旋转原理。在此之前首先说明接线关系。偏心转子R3的空心电枢线圈3的绕线末端和始端分别连接在换向器44的扇区44a和44b上。该换向器44的构成是：对置的扇区44a和44c以及44b和44d分别进行短路，形成相同电位。

现在，偏心转子R3借助于由上述磁性体构成的弧状配重W2而停止在磁铁5的磁极边界部分(图7)的位置上。若在此状态下进行通电，则电流通过正负的一对电刷88、88沿箭头方向流入到空心电枢线圈3内，根据弗来明左手定律在图12(A)中产生沿顺时针方向旋转的力。

若换向器44和偏心转子R3旋转90°，变成图12(B)的位置，则这时电流沿反方向流入到空心电枢线圈3内，面对这些线圈的磁铁的磁极也改变，仍然根据弗来明左手定律，产生顺时针旋转的力，继续进行旋转。并且，换向器44和偏心转子R2再旋转90°，当到达图12(C)的180°的位置上时，虽然位置不同，但将进行与图12(A)相同的动作。

而且，从上述图12中可以判断出，这里也是每经过45°，电刷88、88就来到换向器44的槽子部分内一次，行驶到凸起上变成不导通状态。但由于旋转时转子的惯性作用以及以及由于由上述磁性体所构成的弧状配重W2的磁铁的漏磁通作用，在非通电时不能停止在该槽子部分上，所以不会出现问题。

而且，上述磁性体至少其表面经过处理的弧状配重，在示例中采用了对铜线进行磁性电镀的结构，但磁铁如果是直径约9mm的强钕烧结磁铁，那么，也可以采用比重为7以上的约0.3mm的细铁丝等。在此情况下，为了增大偏心量，包括下垂部在内，可以用比重为6～10的高比重树脂来制成一体化结构，补充弧状配重的重量。

并且，上述各实施例，其构成均为不使空心电枢线圈重叠，但也可以进行减薄，重叠成2层以上。

本发明可以不脱离其技术思想、特征，采用其他各种实施例。因此，上述实施例只不过是单纯的示例。不能将其解释成为限定条件。本发明的技术范围由权利要求书表示。不受说明书正文的限制。

本发明的效果

本发明如上所述可以获得这样一种偏心转子和扁平无铁心振动电机；该偏心转子一方面能减少空心电枢线圈降低成本，另一方面由于把由磁性体构成的重物布置在漏磁通部分，所以不牺牲空隙，即可消除主磁通损耗，准确地停止在产生最大力矩的位置上，而且，不必附加辅助的偏心增大装置，即可增大偏心量；该扁平无铁心振动电机通过采用该偏心转子而能减小磁铁尺寸，降低成本而且增大振动。

具体来说，若采用发明1所述的解决问题的方法，则具有磁性的重物充分接受磁铁侧周部的漏磁通，停止在NS磁极的边界部分上，所以偏心转子能停止在例如产生最大力矩的位置上。因此，容易起动，而且由于并非布置在主磁通上，所以也不会产生空隙损耗，由于外周的下垂部的作用而使重心位置在外侧，所以振动增大。

若采用发明2所述的解决问题的方法，则偏心转子能准确地保持在空心电枢线圈产生最大力矩的位置上。

若采用发明3所述的解决问题的方法，则在对铜线进行磁性电镀的情况下，通过对镀层厚度进行控制，能够控制停止起动力矩。

若采用发明4所述的解决问题的方法，则由于例如用聚酰胺树脂来粘合磁性粉末，形成混合体，所以容易成形。

若采用发明5所述的解决问题的方法，则为了防止换向器的相邻扇区之间在槽子部分被电刷造成短路，可利用众所周知的腐蚀技术，很容易形成换向器和凸起。

若采用发明6所述的解决问题的方法，则可利用众所周知的腐蚀技术，很容易形成换向器和凸起。

若采用发明7、8所述的的解决问题的方法，则因为不牺牲主磁通，就能使空心电枢线圈的有效导体部停止在磁铁产生最大磁通的位置上，所以，容易起动，磁铁尺寸也能减小，因此也有利于降低成本。

Claims (8)

1.一种具有停止位置保持装置的轴向空隙型偏心转子，其构成部分有：

轴向空隙型偏心转子，它由换向器构成，该换向器至少使一个空心电枢线圈偏心布置，并对该空心电枢线圈的端头进行连线；

下垂部，它设置在该偏心转子的上述换向器侧的外周上；以及

弧状配重，它具有磁性，位于该下垂部的至少一部分上。

2.如权利要求1所述的具有停止位置保持装置的轴向空隙型偏心转子，其特征在于：上述弧状体按照组合的磁铁的大体的磁极开角，被布置在空心电枢线圈外周的磁铁半径方向外边并留出空隙。

3.如权利要求1所述的具有停止位置保持装置的轴向空隙型偏心转子，其特征在于：上述弧状配重可以是一种在表面上进行了磁性镀敷的比重为7以上的金属体。

4.如权利要求1所述的具有停止位置保持装置的轴向空隙型偏心转子，其特征在于：上述弧状配重由具有磁性金属的比重为7以上的树脂体形成。

5.如权利要求1所述的具有停止位置保持装置的轴向空隙型偏心转子，其特征在于：在对上述换向器的相邻扇区之间进行分离的槽子内有一种两侧设有凹坑的凸起，以防止上述换向器的相邻区域之间被电刷造成短路。

6.如权利要求5所述的具有停止位置保持装置的轴向空隙型偏心转子，其特征在于：上述换向器由印刷电路板来形成，在两侧设有凹坑的凸起也由印刷布线来形成。

7.一种具有停止位置保持装置的轴向空隙型振动电机，其中具有以下构成部分：

如权利要求1所述的具有停止位置保持装置的偏心转子；

向该偏心转子内供电的一对电刷；

磁铁，其位置面对轴向空隙，利用磁力来驱动上述偏心转子；

外壳，其中安装上述偏心转子，使上述下垂部能来到外壳与上述磁铁外周之间所形成的空间内；

布置在上述下垂部的具有磁性的弧状配重接受上述磁铁的漏磁通。

8.一种具有停止位置保持装置的轴向空隙型振动电机，其中具有以下构成部分：

如权利要求6所述的具有停止位置保持装置的偏心转子；

向该偏心转子内供电的一对电刷；

磁铁，其位置面对轴向空隙，利用磁力来驱动上述偏心转子；

外壳，其中安装上述偏心转子，使上述下垂部能来到外壳与上述磁铁外周之间所形成的空间内；

布置在上述下垂部的磁性的弧状配重接受上述磁铁的漏磁通。

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