CN1866684A - 偏心转子和具有该转子的震动电机 - Google Patents

Abstract

公开了一种偏心转子和具有所述转子的震动电机。所述偏心转子包括：具有插入孔的板；在所述板上侧的图形线圈层，具有多个图形线圈并且堆叠在若干层中；以及在所述板下侧形成的换向器，电连接到所述图形线圈并且数量为所述图形线圈的整数倍；其中所述板相对于所述插入孔是偏心的。所述偏心转子和具有所述转子的震动电机尽管具有很小的体积，但可以增大震动量，并且减少生产时间和成本。

Description

偏心转子和具有该转子的震动电机

技术领域

本发明涉及一种偏心转子和具有所述偏心转子的震动电机，并尤其涉及一种使用图形线圈(pattern coil)的偏心转子和震动电机。

背景技术

具有偏心转子的震动电机目前在移动电话和PDA等中作为接收呼入呼叫的设备有着广泛用途，并且随着电信设备尺寸的减小，对更小并且更扁平的震动电机的需求正在增长。

图1是显示传统震动电机的结构的截面图。传统震动电机在底部具有托架1，轴杆9的一端插入并固定到托架1的中心，并且该轴杆的另一端通过箱体8固定。箱体8起到保护震动电机的其他部分不受外部干扰的作用。具有微小厚度的柔性板12置于托架1的上侧。

具有交替的N、S磁极的多极磁体2置于中心柔性板12的周围，并且在磁体2的中心空腔中以指定角度放置有一对电刷3，其较低一端连接到柔性板12。在轴杆9的指定位置处插入轴承11，并且沿着所述轴承的周围插入偏心转子10。在转子10的下侧放置了与电刷3接触的换向器7。

图2a为显示传统偏心转子10的上侧的透视图。

如图2a所示，转子10具有从平圆形板上切下来的板4，并且以指定角度放置的多个线绕线圈(wound coil)5位于板4的上侧。用于增加转子10偏心率的重物13位于板4上侧线绕线圈5之间。线绕线圈5和重物13通过例如塑料等材料的模腔(molded form)6而固定到板4上。

图2b是显示传统偏心转子10的下侧的透视图。如图2b所示，平板形状的换向器7径向设置于板4下侧上的转子的旋转轴周围。

在这样的震动电机中，随着来自外部电源的电流通过柔性板12和电刷3输入到线绕线圈5，转子10将通过线绕线圈5和磁体2之间的相互电作用而旋转。由于转子10由轴杆9偏心支撑，轴杆9的两端通过托架1和箱体8固定，所以转子10偏心工作，并且该偏心驱动能量通过轴杆9传递到托架1，从而导致震动。

因此，可以看到，震动电机的震动效果是由于重物13等引起的重量不匀称集中使得转子10偏心而产生的。因此，需要增加转子10的偏心率以获得更强的震动。

如上所述，传统转子10中使用了线绕线圈5，但是线绕线圈5需要很长的生产时间和很高的成本，并且具有相当的体积，从而对减小转子10和震动电机的体积存在困难。并且，线圈的厚度一般很微小，大约45～55μm，从而所述线圈在生产过程期间常常卡住，并且造成了线绕线圈5更高的废品率。

并且，由于线绕线圈5必须从板4中心以固定间距精确连接，所以线绕线圈5的精确定位和连接导致了制造时间和制造成本增加的问题。

并且，重物13形成于板4上的有限空间内，但是由于重物13与线绕线圈5一起定位，因此使得增加重物13的尺寸存在困难。特别的，在增加重物13的尺寸以增加转子10的偏心率的情况下，线绕线圈5尺寸的减小将导致转子10的性能降低。因此，如图2a所示，转子10以有限尺寸定位于线绕线圈5之间，增加转子10的偏心率存在困难。

发明内容

提出本发明以解决上述问题，并且由此本发明的一个目的是提供一种改善震动性能的偏心转子和具有所述偏心转子的震动电机。本发明的另一个目的是提供一种减少生产时间和成本的偏心转子和具有所述偏心转子的震动电机。

为了实现上述目的，通过下面的实施方式实现本发明。

根据本发明一个实施方式的偏心转子包括：具有插入孔的板；在所述板的上侧形成的图形线圈层，具有多个图形线圈并且堆叠在若干层中；以及在所述板的下侧形成的换向器，所述换向器电连接到所述图形线圈并且数量为所述图形线圈的整数倍；其中所述板相对于所述插入孔是偏心的。

具有上述组成的偏心转子利用若干层的图形线圈代替线绕线圈，从而可以减小所述偏心转子的尺寸并且增加震动量，以及减少生产时间和成本。

所述偏心转子可以通过包括在所述图形线圈层上形成的重物和将所述重物固定到所述图形线圈层的连接件而进一步增加震动量。

根据本发明另一个实施方式的偏心转子包括：具有插入孔的圆板；在所述板的上侧形成的图形线圈层，具有多个图形线圈并且堆叠在若干层中；在所述板的下侧形成的换向器，所述换向器电连接到所述图形线圈并且数量为所述图形线圈的整数倍；所述图形线圈层上的重物；以及将所述重物固定到所述图形线圈层的连接件。

所述图形线圈层在基板的两侧上均连续堆叠，在所述图形线圈层之间具有绝缘层。

优选地，所述图形线圈应该以恒定间距径向设置在所述板上，并且应该堆叠六层或更多层以增加所述偏心转子的震动量。所述重物优选的应该由高比重材料制成，例如钨，并且与所述板的外围对齐，以使震动量最大化。所述重物是中心角为180°或更小的扇形。

所述连接件可以通过低密度塑性树脂的注射成型(injection molding)很容易地形成。并且，所述连接件的厚度优选的应该等于所述重物的厚度，从而可以减小所述转子的体积。

根据本发明一个实施方式的震动电机包括：所述偏心转子，其构成如上所述；通过所述板的插入孔而插入的轴杆；固定所述轴杆两端的外壳；连接到所述外壳并且至少具有两个磁极的磁体；以及在所述磁体的中心腔内形成的并且连接到所述换向器的一对电刷。具有所述结构的震动电机不仅能够减少所述偏心转子的体积，还能够增加震动量。并且，由于没有使用线绕线圈，因此还具有减少生产时间和成本的附加效果。

优选的，所述轴杆应该通过轴承装置而连接到所述偏心转子，以减小所述偏心转子和轴杆之间的摩擦，从而使所述转子更平稳地转动。同时，所述偏心转子的下侧应该通过插入到所述轴杆上的垫圈而支撑，以防止在所述震动电机受到冲击时所述偏心转子发生位移。优选的，所述图形线圈应该以60°的间隔设置，并且所述磁体应该按照4个交替的N/S磁极进行磁化，从而使所述偏心转子的震动量最大化。

附图说明

图1为传统震动电机的截面图；

图2a为显示传统偏心转子的上侧的透视图；

图2b为显示传统偏心转子的下侧的透视图；

图3为显示根据本发明一个实施方式的震动电机的截面图；

图4a为显示根据本发明一个实施方式的偏心转子的上侧的透视图；

图4b为显示根据本发明一个实施方式的偏心转子的下侧的透视图；

图5为根据本发明一个实施方式的图形线圈层的平面图；

图6为根据本发明一个实施方式的图形线圈层的截面图；

图7a为显示根据本发明另一个实施方式的偏心转子的上侧的透视图；

图7b为显示根据本发明另一个实施方式的偏心转子的下侧的透视图；

图8为根据本发明另一个实施方式的震动电机的截面图；

图9为根据本发明一个实施方式的图形线圈层的平面图。

附图中主要部件的图示符号：

21：外壳       25：磁体         27：印刷电路板

29：电刷       31：轴杆         33：偏心转子

331：板        333：换向器      334：重物

335：连接件    332：图形线圈    338：图形线圈层

35：轴承       37：垫圈

具体实施方式

下面参考附图更详细地描述根据本发明的所述偏心转子和具有所述转子的震动电机的实施方式。

图3是显示根据本发明一个实施方式的震动电机的截面图。如图3所示，根据本发明一个实施方式的震动电机包括：具有托架22和箱体23的外壳21，固定到外壳21的轴杆31，通过轴承装置35插入到轴杆31上的偏心转子33，插入到轴杆31上并对偏心转子33的下侧进行支撑的垫圈37，连接到托架22的圆环状磁体25，位于托架22上的印刷电路板27，以及与偏心转子33的下侧接触并且将电流从印刷电路板27传送到偏心转子33的电刷29。

外壳21在其内部容纳磁体25、印刷电路板27、电刷29、轴杆31、偏心转子33、轴承35、以及垫圈37，并且由托架22和箱体23组成。

如图3所示，在托架22中心形成有托架凹槽22a，轴杆31的一端插入到所述凹槽22a中。轴杆31的下端插入并固定到托架凹槽22a。在托架22的上侧设置印刷电路板27，并且在印刷电路板27上设置圆环状磁体25。托架22连接到箱体23。

在箱体23的中心形成有箱体凹槽231，轴杆31的另一端插入到所述凹槽231中。轴杆31的上端插入并固定到箱体凹槽231。箱体23的下侧与偏心转子33的连接件335分开恒定距离。

磁体25位于托架22的上侧。磁体25呈圆环状，并且在其内腔中放置了电刷29和轴杆31。磁体25具有至少两个磁极。为了增加偏心转子33的电磁力，优选的使磁体25具有四个或更多磁极。磁体25具有相同强度的交替的N极和S极。磁体25形成磁场，并且该磁场与由偏心转子33的图形线圈332形成的电场相互作用，根据弗林明左手定则产生电磁力，该电磁力驱动偏心转子33工作。

轴杆31的两端被压入并固定到箱体凹槽23a和托架凹槽22a，从而在偏心转子33旋转时起到支撑偏心转子33的作用。轴承35被插入并固定到轴杆31的指定位置上，使得偏心转子33的旋转更平稳。轴承35插入到轴杆31上并且由垫圈37支撑，并通过置于偏心转子33的插入孔331a中的连接件335连接到偏心转子33。

一对电刷29位于磁体25内，每个电刷都一端电连接到印刷电路板27，并且另一端与偏心转子33另一侧上的换向器(图4b中的333或者图7b中的333’)接触。电刷29起到将电流从印刷电路板27传送到换向器333的作用。

垫圈37插入并固定到轴杆31上。垫圈37与偏心转子33或者轴承35的下侧接触，并且起到支撑偏心转子33的作用。因此，即使当震动电机经受外部冲击时，偏心转子33也不会偏离其原始位置，因为偏心转子33受到垫圈37的支撑。

图4a和图4b是显示根据本发明一个实施方式的偏心转子33的上侧和下侧的透视图。

如图3至图4b所示，偏心转子33包括：板331，其上形成有插入孔331a，轴杆31插入该插入孔中，板331上侧的若干层图形线圈层338，图形线圈层338上形成的重物334，用于将重物334固定到图形线圈层338的连接件335，以及沿着板331的另一侧外围形成于插入孔331a周围的平板状的换向器333。

轴杆31穿过板331插入，板331上形成有图形线圈层338，并且板331支撑重物334。在板331的中心钻出有插入孔331a，轴杆31穿过该插入孔插入。上面形成有图形线圈层338的板331可以具有任何形状，只要轴杆31能够被固定并且在旋转时能够产生偏心率。例如，板331可以具有圆形或半圆形的横截面。也就是说，在板331形成为具有半圆形横截面之后，通过形成与板331的形状对应的图形线圈层338可以产生偏心率。并且，为了增加与磁体25产生的磁场相互作用的电场的强度，板331可以具有圆形形状，如图7a和图7b显示的实施方式所示。

在本实施方式中，板331形成为具有半圆形状，并且相应地形成图形线圈层338。

如图4b所示的换向器333为在板331的另一侧上沿着外围以恒定间距设置于插入孔331a周围的平板状的线路板(wiring board)。每个换向器333连接到图形线圈332，并且提供电流给图形线圈332，从而优选的所述换向器333的数量应当为单层中图形线圈332数量的整数倍。例如，如果在一个图形线圈层中图形线圈的数量为6个，则换向器333可以形成为6个或12个。

每个换向器333通过导电图形(electrically conductive pattern)336电连接到图形线圈332，并且换向器333与电刷29接触。因此，通过电刷29输入的电流流过换向器333并且输入到图形线圈332。

图形线圈层338是通过光刻(photolithography)或者厚膜工艺(thick filmprocess)形成的图形线圈。每个图形线圈层338具有以恒定间距形成的若干图形线圈332，如图5所示。

图6是根据本发明一个实施方式的图形线圈层338的截面图。如图6所示，所述图形线圈层包括：作为基础材料的基板338a；堆叠在基板338a任意一侧上的铜箔338b，铜箔338b上形成有所述图形线圈；以及堆叠在铜箔338b上的绝缘层338c。

基板338a由环氧树脂等形成，并且起到支撑铜箔338b的作用。图形线圈332通过蚀刻或者腐蚀而形成于铜箔338b上。每个铜箔338b通过绝缘层而绝缘。

图形线圈层338的多层结构可以通过重复堆叠铜箔338b和绝缘层338c而形成。当然，这并不是堆叠图形线圈层338的唯一方式。图形线圈层338可以通过在基板的一侧上连续堆叠图形线圈层和绝缘层而形成。

由于图形线圈层338非常薄，具有0.02-0.05mm的厚度(并且宽度为0.03-0.07mm)，因此具有堆叠若干层但不会使其具有很大体积的优点。图形线圈层338优选的应该通过6层或更多层形成以增强由图形线圈338产生的电场。

图形线圈332通过由导电图形336传送的电流而产生电场，并且与磁体25一起产生电磁力。图形线圈332对应于板331的形状而设置。图形线圈层338的层数根据所需的震动强度和图形线圈的横截面大小而确定。

如图5所示，单个图形线圈层338应该优选的由多个图形线圈332形成，以增加作用到偏心转子33上的转矩。

图形线圈332通过与传统线绕线圈相比具有更小体积的层而形成，从而重物334可以做得更大，如图4a所示。并且，图形线圈332可以使用用于印刷电路板的传统的制造设备，从而与传统线绕线圈相比具有减少生长时间和生产成本的优点。

重物334为扇形，并且位于图形线圈332的上部。重物334起到增加偏心转子33的偏心率的作用。也就是说，对于由环绕中心插入孔331a的半圆形板331和对应于板331的形状而形成的图形线圈层338所产生的偏心率，增加了重物334，使得所述偏心率进一步增加。

重物334优选的应该由高比重金属例如钨形成，但是并不限于这些材料。由于重物334的尺寸并不像传统转子中那样受限于线绕线圈，因此其尺寸可以做得更大，以允许偏心率增加。

所述偏心率在重物334的中心角为180°时最大，但是该中心角可以根据需要而改变。然而，如果重物334的中心角大于180°，则大于180°的角度对应的质量会抵消偏心率，从而优选的所述中心角为180°或更小。并且，重物334优选的应该与板331的最外周边，即板331的外边界对齐，以进一步增加偏心率。重物334通过连接件335连接到图形线圈332。

连接件335为塑性树脂的注射成型产品。其被注射到图形线圈332上并且将重物334连接到图形线圈332。另外，连接件335还插入到板331的插入孔331a中，并且将轴承35连接到板331。优选的连接件335的中心角不超过180°，如图4a所示。这是因为当中心角超过180°时，超出180°以上的角度对应的质量会抵消偏心率。连接件335的高度可以等于重物334的厚度以减少偏心转子33的厚度，或者如图8所示，可以大于重物334的厚度以进一步增加偏心率并且更牢固的固定重物334。

图7a和图7b为显示根据本发明另一个实施方式的偏心转子的上侧和下侧的透视图。图7a和图7b所示的偏心转子33’除了板331’和图形线圈层338’的构成之外与图4a和图4b所示的偏心转子33相同。下面，仅讨论板331’和图形线圈层338’。板331’具有圆形横截面，且中心具有插入孔331a’。通过使板331’具有圆形形状，板331’上形成的图形线圈层338’也可以具有圆形形状，由此偏心转子33’的转矩可以更大。由于板331’围绕中心孔331a’没有偏心率，因此需要重物334’以产生偏心率。

图形线圈层338’以相等间距设置在圆形板331’上。如图9所示，若干图形线圈332a、332b、332c、332d、332e、332f在单个图形线圈层338’上以60°间距设置，从而磁体25优选的应该具有四个交替磁极以增加电磁力。当然，设置在一层上的图形线圈332’可以根据需要而改变。并且，每个图形线圈332’电连接到换向器333’。换向器333’的数量为图形线圈332’数量的整数倍。

尽管参考特定示例性的实施方式描述了本发明的技术思想，但是本发明仅通过这些实施方式进行解释而并非限制。本领域技术人员可以理解，在不背离本发明技术思想的条件下，本发明范围内的技术方案可以以各种不同的

实施方式实现。

工业实用性

通过上面提出的结构，本发明可以产生下述效果：

本发明可以提供具有较小体积和较高震动性能的偏心转子和具有该偏心转子的震动电机。

本发明可以提供减少了生产成本和时间的偏心转子和具有该偏心转子的震动电机。

Claims (15)

1.一种偏心转子，包括：

具有插入孔的板；

在所述板上侧形成的图形线圈层，所述图形线圈层具有多个图形线圈并且堆叠在若干层中；以及

在所述板下侧形成的换向器，所述换向器电连接到所述图形线圈并且数量为所述图形线圈的整数倍；

其中所述板相对于所述插入孔是偏心的。

2.根据权利要求1所述的偏心转子，进一步包括：

在所述图形线圈层上的重物；以及

将所述重物固定到所述图形线圈层的连接件。

3.一种偏心转子，包括：

具有插入孔的圆形板；

在所述板上侧形成的图形线圈层，所述图形线圈层具有多个图形线圈并且堆叠在若干层中；

在所述板下侧形成的换向器，所述换向器电连接到所述图形线圈并且数量为所述图形线圈的整数倍；

在所述图形线圈层上的重物；以及

将所述重物固定到所述图形线圈层的连接件。

4.根据权利要求1至3中任何一项所述的偏心转子，其中所述图形线圈层连续堆叠在基板的两侧上，在所述图形线圈层之间具有绝缘层。

5.根据权利要求1所述的偏心转子，其中所述图形线圈以恒定间距径向设置。

6.根据权利要求1或3所述的偏心转子，其中所述图形线圈堆叠在六层或更多层中。

7.根据权利要求2或3所述的偏心转子，其中所述重物由钨构成。

8.根据权利要求2或3所述的偏心转子，其中所述重物与所述板的外边界对齐。

9.根据权利要求2或3所述的偏心转子，其中所述重物是中心角为180°或更小的扇形。

10.根据权利要求2或3所述的偏心转子，其中所述连接件的厚度等于所述重物的厚度。

11.根据权利要求2或3所述的偏心转子，其中所述连接件为通过注射成型而形成的塑性树脂。

12.一种具有根据权利要求1或3所述的偏心转子的震动电机，包括：

通过所述板的插入孔而插入的轴杆；

固定所述轴杆两端的外壳；

连接到所述外壳并且具有至少两个磁极的磁体；以及

在所述磁体的中心腔内形成的一对电刷，所述电刷连接到所述换向器。

13.根据权利要求12所述的震动电机，其中所述轴杆通过轴承装置而插入所述插入孔。

14.根据权利要求12所述的震动电机，其中所述偏心转子通过插入到所述轴杆上的垫圈而支撑。

15.根据权利要求12所述的震动电机，其中所述图形线圈以60°间距设置，并且所述磁体被四个交替的N/S磁极磁化。

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