CN1498451A - 微型马达以及使用这种马达的装置 - Google Patents

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Abstract

一种马达，包括一个由铁磁材料制成的柱状框架(1)；一个装配进并同轴地设置在框架内的管(2)；一个压装到所述管内的烧结轴承(7)；一个其内壁固定到管(2)外壁上的柱状磁体(4)；一个隔着一环形间隙朝向磁体的柱状线圈(5)，其中框架和管在其间的配合部分处被焊接。这种结构使马达能经受住足够强的冲击。需要一种振动马达(200)的装置(100)可以采用这种具有大振动器的马达，因而该装置可以得到大的振动。因此，所述装置－利用大的振动作为各种功能－是可得到的。

Description

微型马达以及使用这种马达的装置
发明领域
本发明涉及一种用在便携式电子装置或家用电子装置如游戏机中的微型马达。
背景技术
一些便携式电子装置使用马达。此行业中的制造商在产品的尺寸减小和重量降低方面彼此激烈地竞争。特别是在包括移动电话的便携式信息装置的市场中，制造商一直以来为降低0.1g的重量而竞争。另一方面，希望被安装到便携式装置上的马达能经受住装置掉落时产生的足够强的冲击。因此马达必须适应两种对立的主题，即减小尺寸和增加强度。
日本专利申请未审公开2000-50597中公开了一种上述的传统马达。图6示出这种马达。马达的旋转，即轴358的旋转使安装到轴358上的振动器356转动。因为振动器356具有不平衡的形状，所以所述转动产生振动。如果移动电话采用这种马达，那么所述振动会通知电话使用者有信息到达。
在图6中，管352-固定磁体354-设置在插座框架351内。在这种结构中，当掉落电话引起的冲击施加到马达上时，振动器356、线圈355、磁体354和其它元件的载荷被施加到管352上。因此需要足够的强度来将框架351和管352保持在一起。
当使用较大的振动器356获得较大的振动时，在冲击时施加较大的载荷，而且该载荷超过了将框架351和管352保持在一起的强度。这样管352会从框架351滑落，而且线圈355接触框架351，以致马达不能旋转。结果，振动器的尺寸被限制而且马达应该在不会受到大的冲击处被安装到装置上。
在插座框架351和管352之间需要20μm～30μm的装配间隙，以便在它们被压入配合时保证足够的保持力。因此被压装到管352中的烧结轴承357承受来自外部的压力，而且轴承357的内径收缩，从而导致不规则的内径。结果，轴承357不能稳定地保持轴358，而且马达的r.p.m也会不稳定。
发明内容
本发明用于解决上述问题，而且旨在提供一种马达，该马达能经受住由于掉落而引起的足够强的冲击并避免特性和功能的任何改变。本发明还旨在提供一种使用这种马达的装置。另外，当本发明的马达准备使用振动器时，它能使用一种比传统的振动器更大的振动器，这是因为所述马达具有足够强的耐冲击强度。因此本发明可以得到较大的振动，而且可以实现具有稳定的r.p.m和优良特性的振动微型马达。还提供了一种使用这种马达的装置。
本发明的马达包括下述元件：
(a)一个由铁磁材料制成的柱状框架；
(b)一个装配进并同轴地设置在框架内的管，其中管和框架之间的配合部分被焊接；
(c)一个压装到管内的烧结轴承；
(d)一个其内壁固定到管外壁上的柱状磁体；和
(e)一个隔着一环形间隙朝向磁体的柱状线圈。
本发明的装置包括下述元件：
(a)一个壳体；
(b)一个设置在壳体内的马达，其中马达具有上述结构；和
(c)一个给马达供电的供电机构。
这种结构容许框架和管之间的保持强度比传统的大，传统的保持力由两个元件的压(入)配合产生。因此防止了由于装置掉落而产生的冲击引起的管从框架滑落的情况，而且可以解决特性及性能变化的问题。与提高的马达耐冲击能力相应，采用这种马达的装置能经受住强烈的冲击。
由于框架和管之间的配合部分被焊接，所以管可以被轻压配合到框架中作为预处理。因此，设置在管内的烧结轴承承受较小的外部压力，而且轴承没有内径的变化，因此马达能产生稳定的r.p.m，具有良好的特性。
在要采用具有振动器的振动马达的装置中，可以使用比传统的振动器更大的振动器-与提高的马达耐冲击强度相对应，以使装置获得较大的振动。因此装置能理想地通过振动通知装置使用者有信息到达。
附图简要说明
以下参照附图说明本发明的示例性实施例。
图1表示根据本发明第一示例性实施例的马达的结构。
图2表示根据本发明第二示例性实施例的马达的结构。
图3表示根据本发明第三示例性实施例的马达的结构。
图4表示根据本发明第四示例性实施例的马达的结构。
图5表示根据本发明第五示例性实施例的装置的结构。
图6表示传统马达的结构。
发明的具体实施方式
第一示例性实施例
图1表示根据本发明第一示例性实施例的马达的结构。
根据第一实施例的马达包括由铁磁材料制成的细长柱状框架1。在插座框架1中，插管2与框架1同轴固定。烧结轴承7压配在管2第一侧的内壁，柱状磁体4的内壁固定在管2另一侧的外壁，另外，柱状线圈5围绕磁体4，换句话说，线圈5隔着一环状间隙朝向磁体4的外壁。
线圈5连接到一个整流器，而且马达端子9连接到一个电刷。一个外部电源(未示出)通过端子9施加电压，从而经电刷和整流器之间的滑动接触给线圈5供电。磁体4用作形成磁场的定子，而且线圈5用作在磁体4外侧旋转的转子。转子线圈5连接到轴8，而且轴8的一端连接到振动器6，振动器6由具有大比重的金属如钨制成并呈图1所示的不平衡形状。轴8由轴承7轴颈支撑。当转子旋转时，振动器6转动，从而产生振动。例如，当马达安装在移动电话中时，振动会通知电话使用者有信息到达。
在根据该第一实施例的马达中，框架1和管2之间的配合部分通过电阻焊接3焊接。这种焊接提高了框架1和管2之间的保持强度，因此可得到强的耐冲击性。因此，如果大的振动器6连接到轴8，那么在掉落冲击时不会出现问题，而且这种结构容许马达产生大的振动。
装配间隙(插座框架1的内径和插管2的外径之间的差，其中内径等于或小于外径)的规定范围是从0μm(包括0μm)到20μm(不包括20μm)，而且管2被轻压配进入框架1中。在该压配合外，框架1和管2之间的配合部分还采用电阻焊接3。这种结构使马达能经受住足够强的冲击。它还产生其它优点，即在烧结轴承7的内径处出现较小的变化，从而使马达的r.p.m变得稳定。
第二示例性实施例
图2表示根据本发明第二示例性实施例的马达的结构。第二实施例的马达与第一实施例的马达的不同之处在于框架1和管2之间配合部分的焊接方法。换句话说，在该第二实施例中，框架1和管2之间的配合部分处采用激光焊接3a，而且第二实施例的其它结构保持和第一实施例的相同。在第二实施例中，和第一实施例一样，如果大的振动器6被连接到轴8，那么在掉落冲击时不会出现问题，而且因此马达能产生和第一实施例一样大的振动。
装配间隙(插座框架1的内径和插管2的外径之间的差，其中内径等于或小于外径)的规定范围是从0μm(包括0μm)到20μm(不包括20μm)，管2被轻压配进框架1中。除了该压配合外，框架1和管2之间的配合部分采用激光焊接3a。这种结构使马达能经受住足够强的冲击。它还产生其它优点，即在烧结轴承7的内径处出现较小的变化，从而使马达的r.p.m变得稳定。
第三示例性实施例
图3表示根据本发明第三示例性实施例的马达的结构。
根据第三实施例的马达包括由铁磁材料制成的细长柱状框架31。在框架31中，烧结轴承37与框架31同轴固定。柱状磁体34的内壁固定在轴承37的外壁。另外，柱状线圈35围绕磁体34，换句话说，线圈35隔着一环状间隙朝向磁体34的外壁。
线圈35连接到一个整流器，而且马达端子39连接到一个电刷。外部电源(未示出)通过端子39施加电压，从而经电刷和整流器之间的滑动接触给线圈35供电。磁体34用作形成磁场的定子，而且线圈35用作在磁体34外侧旋转的转子。转子线圈35连接到轴38，而且轴38的一端连接到振动器36，振动器36由具有大比重的金属如钨制成并呈图3所示的不平衡形状。轴38由轴承37轴颈支撑。当转子旋转时，振动器36转动，从而产生振动。例如，当马达安装在移动电话中时，振动会通知电话使用者有信息到达。
在根据该第三实施例的马达中，框架31和轴承37之间的配合部分通过电阻焊接33焊接。这种焊接提高了框架31和轴承37之间的保持强度，因此可得到强的耐冲击性。因此，如果大的振动器36连接到轴38，那么在掉落冲击时不会出现问题，而且这种结构容许马达产生大的振动。因此可得到用于产生大的振动的振动马达。
装配间隙(框架31的内径和轴承37的外径之间的差，其中内径等于或小于外径)的规定范围是从0μm(包括0μm)到20μm(不包括20μm)，轴承37被轻压配进框架31中。除了该压入配合，框架31和轴承37之间的配合部分还采用电阻焊接33。这种结构使马达能经受住足够强的冲击。它还产生其它优点，即在烧结轴承37的内径处出现较小的变化，从而使马达的r.p.m变得稳定。
第四示例性实施例
图4表示根据本发明第四示例性实施例的马达的结构。第四实施例的马达与第三实施例的马达的不同之处在于框架31和烧结轴承37之间配合部分的焊接方法。换句话说，在该第四实施例中，在框架31和轴承37之间的配合部分处提供激光焊接33a，而且第四实施例的其它结构保持和第三实施例的相同。在第四实施例中，和第三实施例一样，如果大的振动器36被连接到轴38，那么在掉落冲击时不会出现问题，而且因此马达能产生大的振动。因此可得到用于产生大的振动的振动马达。
装配间隙(框架31的内径和轴承37的外径之间的差，其中内径等于或小于外径)的规定范围是从0μm(包括0μm)到20μm(不包括20μm)，而且轴承37被轻压配进框架31中。除了该压入配合，框架31和轴承37之间的配合部分还采用激光焊接33a。这种结构使马达能经受住足够强的冲击。它还产生其它优点，即在烧结轴承37的内径处出现较小的变化，从而使马达的r.p.m变得稳定。
第五示例性实施例
图5表示根据本发明第五示例性实施例的装置的结构。具体地说，图5是其中装有振动马达的移动电话的侧截面图。
在图5中，移动电话100的整个壳体包括上壳体110和下壳体120。天线130和电池140设置在壳体外部。在壳体内侧设置镀铜层和化学镀镍层，从而屏蔽内部。板150设置在壳体内部，而且通信模块160-无线电收发信机-安装到板上。模块160包括一个低噪声放大器、一个检波回路、一个压控振荡器(VCO)等元件，而且这些元件处理高频小信号。振动马达200被夹在板150和下壳体120之间，其中所述马达可以从第一到第四实施例中选取。移动电话100包括许多其它元件，例如传声器、受话器、操作键和显示屏。在附图中省略了它们而且因此省略了其说明。
下面，说明马达200及其周边结构。马达200包括一个振动器260连接到其上的轴。马达200，具体地说是一种无芯马达，具有一定的尺寸，例如直径：4mm、长度8mm、以及重量0.43g。马达200的外壳由杯形框架210形成且其表面是导电的，其中框架210由铁系材料制成。
一对马达端子290(片簧形)从框架210延伸到板150，以便各端子290与板150弧形接触。端子290导向马达内部的线圈，而且电池140通过端子290供给马达驱动电流。该驱动电流使马达旋转，因此振动器260转动并产生振动。振动通知电话使用者有信息到达。
框架210被第一弹性元件220和第二弹性元件230包住，并且夹在板150和下壳体120之间。第一弹性元件220由绝缘合成橡胶制成，而且其包住框架210，同时迫使马达端子290抵靠形成在板150上的供电端子(未示出)。换句话说，马达端子290和板上的供电端子形成用于给马达供电的机构。
第二弹性元件230由导电合成橡胶制成，而且包住并保持框架210的其余部分。同时，第二弹性元件230用作框架210和形成在板150上的接地端子(未示出)之间的导电体。
根据该第五实施例的装置包括一个马达，该马达具有和第一及第二实施例相同的装配间隙。换言之，装配间隙(插座框架210的内径和插管的外径之间的差，其中内径等于或小于外径)的规定范围是从0μm(包括0μm)到20μm(不包括20μm)，而且管被轻压配进框架中。除了这种压配合，框架210和插管之间的配合部分采用电阻焊接或激光焊接。因此，如果大的振动器260被连接到轴，那么在掉落冲击时不会出现问题，而且因此能得到大的振动。这种结构产生其它优点，即设置在管内侧的烧结轴承的内径出现较小的变化，从而使马达的r.p.m变得稳定。所以可以实现具有提高的耐冲击强度、大的振动和稳定的特性的振动微型马达。在使用这种马达的装置中，也可以实现和马达相同的提高的耐冲击强度、大的振动和稳定的特性。
第五实施例的装置中使用的马达可以是第三或第四实施例中描述的马达。在这种情况中，框架210和烧结轴承之间的装配间隙的规定范围是从0μm(包括0μm)到20μm(不包括20μm)，而且烧结轴承被轻压配进框架210中，这和(上)两个实施例相同。除了这种压配合，框架210和烧结轴承之间的配合部分采用电阻焊接或激光焊接。因此，如果大的振动器260被连接到轴，那么在掉落冲击时不会出现问题，而且因此能得到大的振动。这种结构产生其它优点，即在烧结轴承的内径出现较小的变化，从而使马达的r.p.m变得稳定。所以可以实现具有提高的耐冲击强度、大的振动和稳定的特性的振动微型马达。在使用这种马达的装置中，也可以实现和马达相同的提高的耐冲击强度、大的振动和稳定的特性。
本发明的装置并不限于上述的移动电话，而且也可以用于其它便携式电子装置和家用电子装置例如游戏机。本发明的马达被用在这些装置中，因此，这些装置具有提高的耐冲击强度和稳定的特性。当该马达被用作所述装置中的振动马达时，所述装置可以产生大的振动，这可用来通知电话使用者有信息到达，给家用装置使用者一警告，或者给游戏机使用者提供真实感。使用振动的报警功能可以被用于各种工业设备中。
如上所述，由于马达的框架和管之间的配合部分或者马达的框架和烧结轴承之间的配合部分被焊接，所以马达可以经受住足够强的冲击。因此，使用这种马达的装置也能经受住强烈的冲击。当本发明的马达用作振动马达时，可以将一个大的振动器连接到马达的轴上，因此马达可以产生大的振动。使用这种振动马达的装置可以将这种大的振动用作各种工具，而且还可以具有提高的耐冲击强度，以防止装置掉落受到大的冲击时特性和功能的改变。配合部分处的规定装配间隙的范围是从0μm(包括0μm)到20μm(不包括20μm)，因而在烧结轴承的内径处出现较小的变化。因此可以有利地实现稳定的马达r.p.m。
工业实用性
在本发明的马达和使用这种马达的装置中，马达的框架和管之间的配合部分或者马达的框架和烧结轴承之间的配合部分被焊接，因此马达能经受住足够强的冲击。因此，使用这种马达的装置也能经受住强的冲击。当本发明的马达用作一种振动马达时，由于提高的耐冲击强度，一个大的振动器可以被连接到马达的轴上，因此马达可以产生大的振动。所述马达可以被用在便携式电子装置或者家用电子装置如游戏机中。

Claims (14)

1.一种马达，包括：
(a)一个由铁磁材料制成的柱状框架(1)；
(b)一个装配进并同轴地设置在所述框架(1)内的管(2)；
(c)一个压配到所述管内(2)内的烧结轴承(7)；
(d)一个其内壁固定到所述管(2)外壁上的柱状磁体(4)；
(e)一个隔着一环形间隙朝向所述磁体(4)的柱状线圈(5)，
其特征在于：所述框架(1)和所述管(2)在其间的配合部分处被焊接。
2.根据权利要求1所述的马达，其特征在于：所述焊接是电阻焊接(3)和激光焊接(3a)中的一种。
3.根据权利要求1所述的马达，其特征在于：所述配合部分具有不小于0μm～小于20μm的装配间隙。
4.一种马达，包括：
(a)一个由铁磁材料制成的柱状框架(31)；
(b)一个装配进并同轴地设置在所述框架(31)内的烧结轴承(37)；
(c)一个其内壁固定到所述烧结轴承(37)外壁上的柱状磁体(34)；
(d)一个隔着一环形间隙朝向所述磁体(34)的柱状线圈(35)，
其特征在于：所述框架(31)和所述烧结轴承(37)在其间的配合部分处被焊接。
5.根据权利要求4所述的马达，其特征在于：所述焊接是电阻焊接(33)和激光焊接(33a)中的一种。
6.根据权利要求4所述的马达，其特征在于：所述配合部分具有不小于0μm～小于20μm的装配间隙。
7.根据权利要求1或4所述的马达，其特征在于：所述马达是振动马达。
8.一种装置，包括：
(a)一个壳体(110，120)；
(b)一个设置在所述壳体(110，120)中的马达(200)；所述马达包括：
(b-1)一个由铁磁材料制成的柱状框架(1，210)；
(b-2)一个装配进并同轴地设置在所述框架(1，210)内的管(2)；
(b-3)一个压配到所述管(2)中的烧结轴承(7)；
(b-4)一个其内壁固定到所述管(2)外壁上的柱状磁体(4)；
(b-5)一个隔着一环形间隙朝向所述磁体(4)的柱状线圈(5)，
其特征在于：所述框架(1，210)和所述管(2)在其间的配合部分处被焊接。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述焊接是电阻焊接(3)和激光焊接(3a)中的一种。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述配合部分具有不小于0μm～小于20μm的装配间隙。
11.一种装置，包括：
(a)一个壳体(110，120)；
(b)一个设置在所述壳体(110，120)中的马达(200)；所述马达包括：
(b-1)一个由铁磁材料制成的柱状框架(31，210)；
(b-2)一个装配进并同轴地设置在所述框架(31，210)内的烧结轴承(37)；
(b-3)一个其内壁固定到所述烧结轴承(37)外壁上的柱状磁体(34)；
(b-4)一个隔着一环形间隙朝向所述磁体(34)的柱状线圈(35)，
其特征在于，所述框架(31，210)和所述烧结轴承(37)在其间的配合部分处被焊接，以及
(c)一个用于给所述马达(200)供电的机构(290)。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：所述焊接是电阻焊接(33)和激光焊接(33a)中的一种。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于：所述配合部分具有不小于0μm～小于20μm的装配间隙。
14.根据权利要求8或11所述的装置，其特征在于：所述马达(200)是振动马达。
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