CN1392650A - 振动电动机 - Google Patents

Abstract

为了提供一种振动电动机，该振动电动机可以在使电功率保持节省的情况下增强起动力以及增加振动力，在振动电动机中，偏置一中央凸极和一对辅助凸极之间的端面间隙，并将其非中心对称地设置在旋转轴的周围，中央凸极和场磁体之间形成的端面间隙比辅助凸极和场磁体之间形成的端面间隙窄。此外，中央凸极的激励力大于辅助凸极的激励力，在起动中，中央凸极的端面中产生与场磁体的磁极相同的磁极，并且产生一排斥力，以推动电枢铁芯旋转。

Description

振动电动机

技术领域

本发明涉及一种振动电动机，其电枢铁芯偏置，且非中心对称地设置在旋转轴的周围。

背景技术

一种可用在便携式电话终端、寻呼机及其它物品中的振动电动机。例如，在日本专利公开No.9-182366中所示的这种振动电动机是一种扁平型的振动电动机，绕有绕组(线圈)的电枢铁芯偏置，并将其非中心对称地设置在旋转轴的周围，以产生振动力。

图6示出了该类型的振动电动机。电枢铁芯20有三个凸极21、22、23。凸极22位于电动机中央，凸极21、23间隔分开在中央凸极22两侧约85°处。线圈21a、22a、23a分别绕在这些凸极上。旋转轴24(穿过并)紧固在电枢铁芯20的中心。此外，将一种未在图中示出的扁平型整流子设置在旋转轴24周围的电枢铁芯20的一表面上。另外，圆柱形场磁体25面向电枢铁芯20的外圆周面。对场磁体25进行磁化并将其分成6个磁极。

一对图中未示出的电刷滑动地接触扁平型整流子，线圈21a、22a、23a被分别激励。因而，使电枢铁芯20的每个凸极21、22、23受到激励。电枢铁芯20通过与场磁体25的磁作用进行旋转。这时，电枢铁芯20的三个凸极21、22、23被移动和调整。因此，电枢铁芯20的质量回绕旋转轴呈不平衡状态，随着电枢铁芯20的旋转，振动电动机产生强烈振动。

像通常众所周知的电动机一样，除了电枢铁芯20的三个凸极21、22、23的移动和调整之外，如上述构成的振动电动机也是根据电磁理论进行转动(驱动)的。必须增加电枢铁芯20的质量和不平衡性(从旋转轴到重心的距离)，以获得强烈的振动。然而，由于凸极数量较少且偏置，不平衡的质量所产生的转矩变动力将集中在一起。结果，产生振动电动机无法起动的问题。

一些解决上述问题的方法是：向线圈提供大量电流，使起动力增强。另一方面，也使功耗变大，结果产生了新问题：由于在使用中特别需要节省电功率，便携式电话和类似物品将不能采用振动电动机。

发明内容

本发明考虑到上述问题，可以在保持电功率节省的情况下增强起动力，并可提供一种增加振动力的振动电动机。

为了达到上述目的，本发明的权利要求1的振动电动机可提供一带有6个磁极的场磁体，可以沿圆周方向交替地磁化S和N磁极；一旋转轴；一带有3个凸极的电枢铁芯，它包括一间隔分开在所述中央凸极两侧的辅助凸极，三个凸极偏置且非中心对称地设置在旋转轴的周围，所述三个凸极中的每一个都绕有一线圈；其中，一形成在中央凸极和场磁体之间的端面间隙比二辅助凸极和场磁体之间的端面间隙窄；中央凸极的激励力大于二辅助凸极的激励力；以及，在起动中，在中央凸极的端面中产生与场磁体的磁极相同的磁极，并且产生一排斥力以推动电枢铁芯旋转。

根据本发明在权利要求1中的限定，中央凸极和场磁体之间形成的端面间隙比辅助凸极和场磁体之间的端面间隙窄，中央凸极的激励力大于辅助凸极的激励力，场磁体和中央凸极之间产生的排斥力变大，以及，在起动中，在中央凸极中产生与面向场磁体的磁极相同(的磁极)，并且发生一排斥力以推动电枢铁芯旋转。另外，辅助凸极对通过辅助凸极和端面场磁体之间的电磁作用来协助推动电枢铁芯沿旋转方向旋转，在起动中，其旋转方向不变。

此外，中央凸极和场磁体之间形成的端面间隙比辅助凸极和场磁体之间的端面间隙窄。因而，电枢铁芯的重心偏置且非中心对称地设置在旋转轴周围，该重心被移至中央凸极(一侧)以使其不平衡性及振动进一步增强。另外，中央凸极的激励力大于辅助凸极的激励力，以场磁体和中央凸极之间的产生的排斥力为中心来推动电枢铁芯旋转。因而，可使振动电动机的转矩变动力增大并使磁力作用产生的振动更强。

另外，如本发明的权利要求2所述的振动电动机，其中，中央凸极面向场磁体的端面基本上呈弧形，沿中央凸极的圆周方向两侧上的每一端面间隙长度是不同的。

根据本发明在权利要求2中的限定，中央凸极的端面面向场磁体，它基本上呈弧形，沿中央凸极的圆周方向两侧上的每一端面间隙长度是不同的。因而，在电枢铁芯停止的状态下，场磁体和中央凸极基本稳定在几何中心处。该中心位置与磁力中心不同。在所述状态产生场磁体的相同磁极，并在中央凸极的端面中得到激励时，由于磁力中心的差异将产生较大的排斥力，使起动力变大。

另外，如本发明的权利要求3所述的振动电动机，其中，绕有线圈的中央凸极形成的肋条宽度大于二辅助凸极的肋条宽度。

根据本发明在权利要求3中的限定，中央凸极所形成的肋条宽度较大，使线圈的有效长度变长、中央凸极的激励功率变大。由于电枢铁芯的重心移向中央凸极一侧，使振动进一步增强。

如本发明的权利要求4所述的振动电动机，其中，绕在中央凸极上的线圈匝数大于绕在(每一)辅助凸极上的线圈(匝数)，以使激励力变大。

根据本发明在权利要求4中的限定，中央凸极的激励力变大、一较大的排斥力的产生使起动力增加，另外，一推动力使电枢铁芯的旋转加快、所提供的振动较大。

如本发明的权利要求5所述的振动电动机，其中，场磁体和三个凸极之间的端面形成一轨迹圆，所述凸极包括一中央凸极和一对辅助凸极，所述轨迹圆基本上呈椭圆形，场磁体的中心和轨迹圆的中心与旋转轴基本对应。

根据本发明的权利要求5的限定，场磁体和三个凸极之间的端面形成轨迹圆，所述凸极包括一中央凸极和一对辅助凸极，轨迹圆基本上呈椭圆形，电枢铁芯的重心移向中央凸极一侧，使旋转中的振动进一步增强。

如本发明的权利要求6所述的振动电动机，其中，场磁体和三个凸极之间的端面形成一轨迹圆，所述凸极包括一中央凸极和一对辅助凸极，所形成的轨迹圆小于场磁体的内径，所述场磁体的中心几乎与旋转轴一致，轨迹圆的中心从旋转轴移(偏离)向中央凸极(一侧)。

根据本发明在权利要求6中的限定，场磁体和三个凸极之间的端面形成一轨迹圆，所述凸极包括一中央凸极和一对辅助凸极，所述轨迹圆的中心从旋转轴偏离向中央凸极(一侧)。因此，电枢铁芯的重心移向中央凸极(一侧)。使旋转中的振动进一步增强。

附图说明

图1示出了本发明的振动电动机一实施例的平面示意图；

图2是图1所示的振动电动机的尺寸图；

图3示出了本发明的振动电动机所示的中央凸极替代物的平面示意图；

图4(A)-(D)图示了本发明的振动电动机的旋转运动；

图5示出了本发明的振动电动机又一实施例的平面图；以及

图6是传统的振动电动机的平面图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明进行详细描述。

图1示出了本发明的振动电动机的平面示意图。壳体1大致呈盘形，场磁体2设置在壳体1的内圆周面上。沿场磁体2的圆周方向交替地磁化N(北)极、S(南)极。用正弦波磁化或梯形磁化的方法对场磁体2进行磁化。该场磁体2使用基于稀土元素(例如铁氧体或钕/铁/硼)的烧结磁体或连接磁体。最好是使用一稀土磁体以使振动电动机产生更大的振动。

将固定于旋转轴7的电枢铁芯3设置在场磁体2的内部。将轴承(图中未示出)支承的旋转轴7设置在壳体1中。电枢铁芯3有三个凸极4、5、6。凸极4位于三个凸极的中央，一对辅助凸极5、6分别间隔分开在中央凸极4的两侧。将凸极4、5、6非中心对称地设置在旋转轴7周围。例如，电枢铁芯3叠压的磁板超过两片。此外，设置在每一表面的磁板使其端面弯曲，该端面在轴线方向上朝向场磁体2。因而，加宽了磁板的顶、底部方向(轴向)的宽度。因此，使有效磁通量的许可量增加。

如图2所示，将张角基本为85°的辅助凸极对5、6设置在中央凸极4的周围。另外，使中央凸极4的端面间的端面间隙G1小于辅助凸极对5、6的端面之间的端面间隙G2、G3，所述中央凸极面向场磁体2，所述辅助凸极对位于中央凸极4的两侧。

也就是说，在电枢铁芯3中，中央凸极4的端面和位于中央凸极4两侧的辅助凸极对5、6的端面之间形成轨迹圆，该轨迹圆基本呈椭圆形，场磁体2的中心和轨迹圆的中心大致与旋转轴7对应。如图2所示，中央凸极4的端面间隙长度G1比辅助凸极5、6的端面间隙长度G2、G3窄。顺便说一下，将端面间隙长度G2、G3设置为端面间隙长度G1的两倍。最好将辅助凸极5的端面间隙长度G2和辅助凸极6的端面间隙长度G3设置为基本相等的尺寸。

此外，中央凸极4沿圆周方向形成的肋条4a的宽度大于位于中央凸极4两侧的辅助凸极对5、6的肋条5a、6a的宽度。而且，中央凸极4的肋条4a和辅助凸极5、6的肋条5a、6a中绕有线圈8、9、10。绕在中央凸极4的肋条4a上的线圈8的匝数大于绕在辅助凸极5、6的肋条5a、6a上的线圈9、10的匝数。

如上所述，由于所形成的中央凸极4的肋条4a的宽度大于辅助凸极5、6的肋条5a、6a的宽度，因此可使通过中央凸极4的磁通量密度增加。另外，增加绕在中央凸极4的肋条4a上的线圈8的匝数可使激励力增加。下面将要叙述所提供的作用。

在如上所述的电枢铁芯3中包括一位于旋转轴7周围的扁平型整流子11。在整流子11中，将多个整流子片13设置为类似圆形的对中形状，该整流子片由绝缘板12的一表面上的印刷电路形成。例如，在较佳实施例的详细叙述中，设置了九个基本呈梯形的整流子片13。此外，印刷电路在绝缘板12的一端形成接线部14。上述线圈8、9、10的始端和终端与该接线部14电气连接。另外，九个整流子片13借助印刷电路(图中未示出)与接线部14电气连接。

一对电刷15滑动地接触整流子11的整流子片13。该对电刷15相互间隔分开，其张角为180°。如图1所示，这些电刷15由弹性导体金属板构成，其端部沿旋转方向弯曲。另外，这些端部轭形分叉，用适当的压力使轭形部分滑动地接触整流子片13。用图中未示出的罩盖固定电刷15的底部。该罩盖将先前所述的壳体1覆盖。另外，通过壳体1中所设的连接器或引线，将电刷15的底部与直流电源相连。

随后，图4叙述了包括上述构造的振动电动机的旋转过程。图4(A)示出了振动电动机的停止状态。每一线圈8、9、10中都未受到激励，因此中央凸极4和辅助凸极5、6也未被激励。此时，中央凸极4的近似中心被场磁体2的磁极(例如N极)中心所吸引，其中，至场磁体2的端面间隙是最窄的。于是，电枢铁芯3停止。

然后，通过整流子11激励每一线圈8、9、10，使N极激励中央凸极4的端面。与此同时，使N极激励一辅助凸极5，使S极激励另一辅助凸极6。中央凸极4激励的磁极与场磁体2的N极相同，因而它们相互排斥。然后，一辅助凸极5所激励的N极被场磁体2附近的S极吸引。此外，另一辅助凸极6所激励的S极被场磁体2附近的N极吸引，使电枢铁芯3沿图4的逆时针方向的箭头移动。于是，在中央凸极4和场磁体2之间作用有一排斥力，使电枢铁芯3开始沿图4的逆时针方向的箭头旋转，然后使振动电动机起动。

如上所述，所形成的中央凸极4的肋条4a的宽度大于辅助凸极5、6的肋条5a、6a的宽度。结果，使通过中央凸极4的磁通量密度增加。此外，由于绕在中央凸极4上的线圈8的匝数大于绕在辅助凸极5、6上的线圈9、10的匝数，使中央凸极4的激励力大量增加。因此，中央凸极4和场磁体2之间的巨大排斥力沿逆时针方向推动电枢铁芯3。因而，可容易地使电枢铁芯3起动。

起动后，当电枢铁芯3几乎旋转了40°时，整流子11使每一线圈8、9、10中的电流方向改变，电枢铁芯3位于图4(B)所示的位置。也就是说，中央凸极4上受到激励的磁极和一辅助凸极5上受到激励的磁极均未变化，然而，另一辅助凸极6受到所设N极的激励。因此，被场磁体2的S极吸引的中央凸极4的N极沿旋转方向前进，并进一步推动电枢铁芯3旋转。另外，一辅助凸极5的S极受到场磁体2的S极排斥，因而推动电枢铁芯3旋转。于是，电枢铁芯3继续朝逆时针方向旋转。

当电枢铁芯3旋转至图4(C)所示的位置时，中央凸极4受到所设S极的激励。与此同时，一辅助凸极5受到所设S极的激励，另一辅助凸极6受到所设N极的激励。结果，图4(C)所示的磁极布局与图4(A)所示的磁极布局相反。因此，中央凸极4的激励磁极受到相同磁极(即场磁体2的S极)的排斥。一辅助凸极5上受到激励的S极被旋转方向前方的场磁体2的N极吸引。此外，另一辅助磁极6上的N极被旋转方向前方的场磁体2的N极吸引。推动电枢铁芯3，使其沿逆时针方向旋转。

然后，当电枢铁芯3旋转至图4(D)所示位置时，中央凸极4的S极被旋转方向前方的场磁体2的N极吸引。因而进一步推动电枢铁芯3旋转。一辅助凸极5的N极受到场磁体2的N极排斥，因而推动电枢铁芯3旋转。此外，电枢铁芯3继续向逆时针方向旋转。然后，整流子11的九个整流子片13所构成的每一40°的旋转角，可以改变每一线圈8、9、10中的电流激励方向，电枢铁芯3的每一凸极重复对场磁体2的磁极排斥或吸引过程，以推动电枢铁芯3旋转。并且，当停止对每一线圈8、9、10的激励时，电枢铁芯3在中央凸极4的磁力中心和场磁体2的磁极中心相互吸引的状态下停止。

由于电枢铁芯3的极数不多，上述振动电动机将提供数千转/分至一千转/分的旋转数，该旋转数将提供较大的振动。也就是说，向场磁体2偏置的三个凸极，以及所形成的中央凸极4的端面间隙比辅助凸极5、6的端面间隙窄，将使电枢铁芯3的重心进一步移向中央凸极4一侧。因此将提供更强烈的振动。

另外，中央凸极4的激励力比辅助凸极5、6的(激励力)更大。于是，主要由场磁体2和中央凸极4之间的排斥力来推动电枢铁芯3旋转。即使电流值相对较小，也可向振动电动机提供起足够的起动力和推动旋转的力。因此，可以减少其中的功率损耗。此外，由于振动电动机以中央凸极4为主体构成，转矩变动力变大。因此可得到电磁引发的振动，并且进一步得到强烈的振动。

以上所解释的本发明的振动电动机，在电枢铁芯3的中央凸极4和场磁体2相互磁性吸引的稳定条件下起动时，主要使用了中央凸极4和场磁体2之间的磁性排斥力。辅助地利用对辅助凸极5、6的场磁体2的磁极的吸引力，设定电枢铁芯3的旋转方向，并推动其旋转。如上所述，在中央凸极4的几何中心和场磁体2的磁力中心相互对应的稳定条件下起动时，两者将取得平衡，以使推动旋转的排斥力变弱。于是，出现起动扭矩不足的情况。

现在，为了使起动扭矩增大，本发明的振动电动机使面向场磁体2的中央凸极4的端面的端面间隙长度在中央凸极4的圆周方向的两侧各不相同。也就是说，如图3所示，面向场磁体2的中央凸极4的端面与旋转轴的中心并非同心圆。即图3的左端侧的端面间隙长度G5比右端侧的端面间隙长度G4窄。当中央凸极4的中心尺寸为14毫米时，这些端面间隙长度G4、G5的差异最好在0.1毫米左右。一般地，将端面间隙长度与中央凸极的中心尺寸的相对差异设定为0.5％至1.5％。

如上所述，在电枢铁芯3停止的状态下，中央凸极4几乎稳定在与场磁体2的磁极相对的几何中心处(如中心线C1所示)。注意：当上述端面间隙长度的差异增加时，振动电动机会将中央凸极4的端面间隙长度较短的一侧吸引向场磁体2的磁极中心。由于将使排斥力减小，因此这种情况并不有利。

在这种情况下，当产生与面向场磁体2的磁极相同的磁极，并激励中央凸极4(的端面)时，中央凸极4所产生的磁通量集中在狭窄的端面间隙长度G5上，在它与场磁体2的磁力中心区之间产生差值G6。由于差值G6使中央凸极4和场磁体2之间发生较大的排斥力，因此起动力变大。

图5示出了另一实施例，场磁体和辅助凸极之间的端面间隙比场磁体和中央凸极之间的端面间隙宽。也就是说，场磁体和三个凸极之间的端面间隙形成一虚拟的轨迹圆，所述凸极包括中央凸极4和中央凸极4两侧的辅助凸极对5、6，半径为r1的虚拟轨迹圆几乎与实际圆一样。另外，所形成的虚拟轨迹圆的半径r1小于场磁体2的内表面的半径r2。此外，将虚拟轨迹圆的中心O1从旋转轴7的中心O0移向凸极4(一侧)。此时，场磁体2的中心几乎与旋转轴7的中心O0对应。

结果，中央凸极4靠近场磁体2可使端面间隙变小。辅助凸极5、6和场磁体2之间的端面间隙略微变小，但仍保持较宽状态。也就是说，使其比中央凸极4和场磁体2之间的端面间隙宽。这样，由于电枢铁芯3的质量包括三个偏置凸极所造成的旋转轴中心周围的不平衡性，振动电动机可以在电枢铁芯3旋转时产生强烈的振动。

应予理解的是，可以在不违反下面的权利要求所特别限定的精神和原则下，对上述提供本发明特征的实施例进行多种变化和修改。上述振动电动机可特别叙述为扁平型，但不局限于扁平型。可将其应用为圆柱型。另外，即使上述整流子不是扁平型，也可以是圆柱形的整流子。

如上所述，本发明的振动电动机，由于中央凸极和场磁体之间的端面间隙比辅助凸极(和场磁体)之间的端面间隙窄，在起动中，产生的中央凸极与场磁体的磁极相同，中央凸极中产生一较大的激励力和一较大的排斥力，可有力地推动电枢铁芯旋转。另外，也可将功率损耗控制到最小。此外，中央凸极的端面间隙比辅助凸极的端面间隙窄。因此，偏置电枢铁芯的重心以使振动电动机的振动更为强烈。另外，借助场磁体和中央凸极之间所产生的排斥力来推动电枢铁芯旋转。因此，由磁性作用产生的振动可使振动更为强烈。

Claims (6)

1.一振动电动机，它包括：

一带有6个磁极的场磁体，可以沿圆周方向交替地磁化S和N磁极；

一旋转轴；

一带有3个凸极的电枢铁芯，所述凸极包括一中央凸极和一对辅助凸极，所述辅助凸极间隔分开在所述中央凸极的两侧，所述三个凸极偏置且非中心对称地设置在所述旋转轴的周围，所述三个凸极中的每一个都绕有一线圈；

其特征在于，

一形成在所述中央凸极和所述场磁体之间的端面间隙，它比所述二辅助凸极和所述场磁体之间的端面间隙窄；

所述中央凸极的激励力大于所述二辅助凸极的激励力；以及

在起动中，在所述中央凸极的端面中产生与所述场磁体的磁极相同的磁极，并且产生一排斥力以推动所述电枢铁芯旋转。

2.如权利要求1所述的振动电动机，其特征在于，所述中央凸极面向所述场磁体的所述端面基本上呈弧形；以及

沿所述中央凸极的圆周方向两侧上的每一端面间隙长度是不同的。

3.如权利要求1所述的振动电动机，其特征在于，所述中央凸极的肋条宽度大于二辅助凸极的肋条宽度，所述线圈绕在所述肋条上。

4.如权利要求1所述的振动电动机，其特征在于，绕在所述中央凸极上的所述线圈匝数大于绕在每一所述辅助凸极上的所述线圈匝数，以使激励力增大。

5.如权利要求1所述的振动电动机，其特征在于，所述场磁体和所述三个凸极之间的端面所形成的轨迹圆基本上呈椭圆形；以及

所述场磁体的中心和所述轨迹圆的中心与所述旋转轴基本对应。

6.如权利要求1所述的振动电动机，其特征在于，所述场磁体和所述三个凸极之间的端面所形成的轨迹圆小于所述场磁体的内径，

所述场磁体的中心几乎与所述旋转轴对应；

所述轨迹圆的中心从所述旋转轴移向所述中央凸极。

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