DE102005041878A1

DE102005041878A1 - Exzentrischer Rotor und Vibrationsmotor mit einem solchen Rotor

Info

Publication number: DE102005041878A1
Application number: DE102005041878A
Authority: DE
Inventors: Hyun-Seung Suown Ki; Myung-Chae Suwon Joung; Myung-Sam Kang; Jae-Kul Lee; Du-Ki Suwon Kim; Duck-Shik Anyang Kim
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2005-05-16
Filing date: 2005-09-02
Publication date: 2006-11-23
Also published as: FR2885747A1; US20060255670A1; TW200642234A; CN1866684A; KR100663262B1; JP4184372B2; KR20060118637A; JP2006325384A

Abstract

Offenbart werden ein exzentrischer Rotor und ein Vibrationsmotor mit einem solchen Rotor. Der exzentrische Rotor umfasst: eine Platte mit einem Einschubloch; auf der Oberseite der Platte gebildete Schichten strukturierter Spulen, die mehrere strukturierte Spulen umfassen und in mehreren Schichten aufeinander geschichtet sind; und auf der Unterseite der Platte gebildete Kommutatoren, die elektrisch mit den strukturierten Spulen verbunden sind und deren Anzahl ein ganzzahliges Vielfaches der strukturierten Spulen beträgt; wobei die Platte exzentrisch bezüglich des Einschublochs ist. Der exzentrische Rotor und der Vibrationsmotor mit diesem Rotor können selbst bei einem kleinen Volumen den Umfang der Vibration erhöhen und weiterhin die Produktionszeiten und -kosten verringern.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen exzentrischen Rotor und einen Vibrationsmotor mit einem solchen exzentrischen Motor, und insbesondere einen exzentrischen Rotor und einen Vibrationsmotor, die strukturierte Spulen verwenden.
Hintergrund der Erfindung
Vibrationsmotoren mit einem exzentrischen Rotor sind gegenwärtig weit verbreitet in Mobiltelefonen und PDAs, usw. als Mittel, um eingehende Anrufe zu empfangen. Mit der abnehmenden Größe von Telekommunikationsgeräten wächst die Nachfrage nach kleineren und flacheren Vibrationsmotoren.
1 ist eine Querschnittsdarstellung der Struktur eines herkömmlichen Vibrationsmotors. Der herkömmliche Vibrationsmotor hat einen Träger 1 an seiner Unterseite, wobei ein Ende einer Welle 9 in die Mitte des Trägers 1 eingeführt und befestigt und das andere Ende der Welle an einer Abdeckung 8 befestigt ist. Der Zweck der Abdeckung 8 ist es, die anderen Teile des Vibrationsmotors vor externen Störungen zu schützen. Eine flexible Platte 12 von geringer Dicke ist auf der Oberseite des Trägers 1 vorgesehen.
Ein multipolarer Magnet 2 mit abwechselnden Nord- und Südpolen ist auf dem Rand der zentralen flexiblen Platte 12 platziert, und in der zentralen Ausnehmung des Magneten 2 ist ein Bürstenpaar 3 mit einem bestimmten Winkel angeordnet, wobei die unteren Enden der Bürsten an der flexiblen Platte 12 befestigt sind. An einer vorbestimmten Position der Welle 9 ist ein Lager 11 angebracht, und um das Lager herum ist ein exzentrischer Rotor 10 vorgesehen. An der Unterseite des Rotors 10 sind Kommutatoren 7 vorgesehen, die in Kontakt mit den Bürsten 3 sind.
2a ist eine perspektivische Ansicht, welche die Oberseite des herkömmlichen exzentrischen Rotors 10 darstellt.
Wie in 2a dargestellt, ist der Rotor 10 versehen mit einer Platte 4, die aus einer flachen kreisförmigen Scheibe ausgeschnitten wurde, sowie mit einer Mehrzahl von gewickelten Spulen 5, die an vorbestimmten Winkeln auf der Oberseite der Platte 4 angeordnet sind. Ferner ist auf der Oberseite der Platte 4 zwischen den gewickelten Spulen 5 ein Gewicht 13 angeordnet, welches die Exzentrizität des Rotors 10 erhöht. Die gewickelten Spulen 5 und das Gewicht 13 sind mittels eines Vergussmaterials 6, wie z.B. Plastik oder dergleichen, an der Platte 4 befestigt.
2b ist eine perspektivische Darstellung der Unterseite des herkömmlichen exzentrischen Rotors 10. Wie in 2b dargestellt, sind als flache Plättchen ausgebildete Kommutatoren 7 radial um die Rotationsachse des Rotors an der Unterseite der Platte 4 angeordnet.
In einem solchen Vibrationsmotor wird der Rotor 10 durch die elektrische Wechselwirkung zwischen den gewickelten Spulen 5 und dem Magneten 2 gedreht, wenn der Strom von einer externen Stromquelle durch die flexible Platte 12 und die Bürsten 3 den gewickelten Spulen 5 zugeführt wird. Der Rotor 10 wird exzentrisch betrieben, da er exzentrisch auf der Welle 9 gelagert ist, wobei die beiden Enden der Welle 9 am Träger 1 und der Abdeckung 8 befestigt sind. Diese exzentrische Antriebskraft wird über die Welle 9 an den Träger 1 weitergeleitet und resultiert somit in einer Vibration.
Es ist somit ersichtlich, dass der Vibrationseffekt des Vibrationsmotors auf der Exzentrizität des Rotors 10 beruht, wegen der von dem Gewicht 13 verursachten unverhältnismäßigen Massekonzentration. Folglich ist es notwendig, die Exzentrizität des Rotors 10 zu erhöhen, um eine größere Vibration zu erreichen.
Wie oben dargestellt, werden in herkömmlichen Rotoren 10 gewickelte Spulen 5 verwendet, aber solche gewickelten Spulen 5 führen zu langen Produktionszeiten und hohen Kosten und benötigen viel Platz, was es schwierig macht, den Rotor 10 und den Vibrationsmotor kleiner zu machen. Ferner haben die Spulen im Allgemeinen eine sehr geringe Dicke von ungefähr 45~55 μm, so dass die Spulen oft während des Verarbeitungsprozesses reißen und somit zu einer erhöhten Ausschussrate der gewickelten Spulen 5 führen.
Außerdem müssen die gewickelten Spulen 5 präzise in konstanten Abständen von der Mitte der Platte 4 angebracht werden, so dass die präzise Positionierung und Befestigung der gewickelten Spulen 5 zu Problemen hinsichtlich längerer Herstellungszeiten und Herstellungskosten führen.
Ferner ist das Gewicht 13 innerhalb eines begrenzten Raumes auf der Platte 4 gebildet, da jedoch das Gewicht 13 gemeinsam mit den gewickelten Spulen 5 angeordnet ist, ist es schwierig, die Größe des Gewichts 13 zu erhöhen. Falls die Größe des Gewichts 13 erhöht wird, um die Exzentrizität des Rotors 10 zu vergrößern, dann wird die Größe der gewickelten Spulen 5 verringert, was zu einer Verschlechterung in den Betriebseigenschaften des Rotors 10 führt. Daher wird das Gewicht 13, wie in 2a dargestellt, in dem begrenzten Raum zwischen den gewickelten Spulen 5 angeordnet und es ist schwierig, die Exzentrizität des Rotors 10 zu vergrößern.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, und es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen exzentrischen Rotor sowie einen Vibrationsmotor mit diesem exzentrischen Rotor bereitzustellen, mit denen die Vibrationseigenschaften verbessert werden. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen exzentrischen Rotor und einen Vibrationsmotor mit diesem exzentrischen Rotor bereitzustellen, mit denen Produktionszeiten und -kosten verringert werden.

Diese Aufgaben werden beispielsweise durch die folgende Ausführungsform der Erfindung gelöst.
Ein exzentrischer Rotor nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst: eine Platte mit einem Einschubloch; auf der Oberseite der Platte gebildete Schichten strukturierter Spulen, die mehrere strukturierte Spulen umfassen und in mehreren Schichten aufeinander geschichtet sind; und auf der Unterseite der Platte gebildete Kommutatoren, die elektrisch mit den strukturierten Spulen verbunden sind und deren Anzahl ein ganzzahliges Vielfaches der strukturierten Spulen beträgt; wobei die Platte exzentrisch bezüglich des Einschublochs ist.
Der exzentrische Rotor mit dieser Anordnung verwendet mehrere Schichten von strukturierten Spulen anstatt von gewickelten Spulen, so dass es möglich ist, die Größe des exzentrischen Rotors zu verringern und die Stärke der Vibration zu erhöhen sowie die Produktionszeiten und -kosten zu reduzieren.
In diesem exzentrischen Rotor kann die Stärke der Vibration weiter erhöht werden, indem ein auf der Schicht von strukturierten Spulen gebildetes Gewicht sowie ein Befestigungselement, welches das Gewicht an der Schicht von strukturierten Spulen befestigt, vorgesehen sind.
Ein exzentrischer Rotor nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst: eine kreisförmige Platte mit einem Einschubloch; auf der Oberseite der Platte gebildete Schichten strukturierter Spulen, die mehrer strukturierte Spulen umfassen und in mehreren Schichten aufeinander geschichtet sind; und auf der Unterseite der Platte gebildete Kommutatoren, die elektrisch mit den strukturierten Spulen verbunden sind und deren Anzahl ein ganzzahliges Vielfaches der strukturierten Spulen beträgt; ein auf der Schicht von strukturierten Spulen vorgesehenes Gewicht; und ein Befestigungselement, welches das Gewicht an der Schicht von strukturierten Spulen befestigt.
Die Schichten strukturierter Spulen können nacheinander auf beiden Seiten einer Basis aufeinander geschichtet sind, wobei Isolierungsschichten zwischen den Schichten von strukturierten Spulen vorgesehen sind.
Vorzugsweise sind die strukturierten Spulen radial in gleichmäßigen Abständen auf der Platte vorgesehen, und sechs oder mehr Schichten sind aufeinander geschichtet, um die Vibrationsstärke des exzentrischen Rotors zu verstärken. Das Gewicht sollte vorzugsweise aus einem Material mit hohem spezifischen Gewicht, wie z.B. Wolfram, gemacht sein, und mit dem äußeren Umfang der Platte fluchten, um die Vibrationsstärke zu optimieren. Das Gewicht ist vorzugsweise kreisbandförmig mit einem zentralen Winkel von 180°.
Das Befestigungselement kann durch Spritzguss mit einem Kunstharz geringer Dichte einfach gebildet werden. Ferner ist die Dicke des Befestigungselements vorzugsweise gleich der Dicke des Gewichts, so dass das Volumen des Rotors reduziert werden kann.
Ein Vibrationsmotor nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst: einen exzentrischen Rotor mit der oben beschriebenen Konfiguration; eine Welle, die durch das Einschubloch in der Platte geführt ist; ein Gehäuse, an dem beide Enden der Welle befestigt sind; einen Magneten, der an dem Gehäuse befestigt ist und der mindestens zwei Pole aufweist; und ein Bürstenpaar, das innerhalb der zentralen Ausnehmung des Magneten vorgesehen ist und mit den Kommutatoren verbunden ist. Mit einem Vibrationsmotor mit derartiger Konfiguration kann nicht nur die Größe des exzentrischen Rotors verringert werden, sondern auch die Stärke der Vibration erhöht werden. Ferner kann der zusätzliche Effekt erzielt werden, dass die Produktionszeiten und -kosten verringert werden können, da keine gewickelten Spulen verwendet werden.
Die Welle ist vorzugsweise mit dem exzentrischen Rotor über ein Lager verbunden, um die Reibung zwischen dem exzentrischen Rotor und der Welle zu verringern, was zu einer gleichmäßigeren Rotation des Rotors führt. Ferner wird die Unterseite des exzentrischen Rotors vorzugsweise durch eine auf die Welle aufgeschobene Distanzscheibe getragen, um eine Verlagerung des exzentrischen Rotors bei Einwirken eines Stoßes auf den Vibrationsmotor zu verhindern. Vorzugsweise sollten die strukturierten Spulen in Abständen von 60° vorgesehen sein und der Magnet in vier abwechselnde Nord- und Südpole magnetisiert sein, um die Vibrationsstärke des exzentrischen Rotors zu maximieren.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Querschnittsdarstellung eines herkömmlichen Vibrationsmotors;
2a ist eine perspektivische Darstellung, die die Oberseite des herkömmlichen exzentrischen Rotors zeigt;
2b ist eine perspektivische Darstellung, die die Unterseite des herkömmlichen exzentrischen Rotors zeigt;
3 ist eine Querschnittsdarstellung eines Vibrationsmotors nach einer Ausführungsform der Erfindung;
4a ist eine perspektivische Darstellung, die die Oberseite eines exzentrischen Rotors nach einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
4b ist eine perspektivische Darstellung, die die Unterseite des exzentrischen Rotors nach einer Ausführungsform der Erfindung darstellt;
5 ist eine Draufsicht auf Schichten strukturierter Spulen bzw. Wicklungen nach einer Ausführungsform der Erfindung;
6 ist eine Querschnittsdarstellung der Schichten strukturierter Spulen nach einer Ausführungsform der Erfindung;
7a ist eine perspektivische Darstellung der Oberseite eines exzentrischen Rotors nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
7b ist eine perspektivische Darstellung der Unterseite des exzentrischen Rotors nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
8 ist eine Querschnittsdarstellung eines Vibrationsmotors nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
9 ist eine Draufsicht auf Schichten strukturierter Spulen nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Legende zu den Bezugszeichen für die hauptsächlichen Komponenten in den Figuren

21: Gehäuse
25: Magnet
27: Leiterplatte
29: Bürste
31: Welle
33: exzentrischer Rotor
331: Platte
333: Kommutator
334: Gewicht
335: Befestigungselement
332: strukturierte Spule
338: Schicht strukturierter Spulen
35: Lager
37: Distanzscheibe

Ausführungsformen
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Ausführungsform eines exzentrischen Rotors und eines Vibrationsmotors mit diesem Rotor nach der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben.
3 ist eine Querschnittsdarstellung eines Vibrationsmotors nach einer Ausführungsform der Erfindung. Wie in 3 dargestellt, umfasst ein Vibrationsmotor nach einer Ausführungsform der Erfindung: ein Gehäuse 21 mit einem Träger 22 und einer Abdeckung 23; eine Welle 31, die am Gehäuse 21 befestigt ist, einen exzentrischen Rotor 33, der mittels eines Lagers 35 an der Welle 31 befestigt ist, eine auf die Welle 31 aufgebrachte Distanzscheibe 37, welche die Unterseite des exzentrischen Rotors 33 trägt, einen torusförmigen Magneten 25, der am Träger 22 befestigt ist, eine auf dem Träger 22 angeordnete Leiterplatte 27 und Bürsten 29, die mit der Unterseite des exzentrischen Rotors 33 in Kontakt stehen und den Strom von der Leiterplatte 27 zum exzentrischen Rotor 33 leiten.
Das Gehäuse 21 enthält in seinem Inneren den Magneten 25, die Leiterplatte 27, die Bürsten 29, die Welle 31, den exzentrischen Rotor 33, das Lager 35 und die Distanzscheibe 37 und besteht aus dem Träger 22 und der Abdeckung 23.
Wie in 3 dargestellt, ist in der Mitte des Trägers 22 eine Aussparung 22a gebildet, in die das eine Ende der Welle 31 eingeführt ist. Das untere Ende der Welle 31 ist in die Trägeraussparung 22a eingeführt und daran befestigt. Auf der Oberseite des Trägers 22 ist die Leiterplatte 27 angeordnet, und auf der Leiterplatte 27 ist der torusförmige Magnet 25 angeordnet. Der Träger 22 ist mit der Abdeckung 23 verbunden.
In der Mitte der Abdeckung 23 ist eine Abdeckungsausnehmung 231 gebildet, in welcher das andere Ende der Welle 31 eingeführt ist. Das obere Ende der Welle 31 ist in die Abdeckungsaussparung 231 eingeführt und daran befestigt. Die Unterseite der Abdeckung 23 ist mit einem konstanten Abstand vom Befestigungselement 335 des exzentrischen Rotors 33 beabstandet.
Der Magnet 25 ist auf der Oberseite des Trägers 22 angeordnet. Der Magnet 25 ist torusförmig, und in seiner inneren Aushöhlung sind die Bürsten 29 und die Welle 31 angeordnet. Der Magnet 25 hat wenigstens zwei Pole. Um die magnetische Kraft des exzentrischen Rotors 33 zu erhöhen, ist es vorzuziehen, dass der Magnet 25 vier oder mehr Pole hat. Der Magnet 25 hat abwechselnde Nordpole und Südpole von gleicher Stärke. Der Magnet 25 erzeugt ein Magnetfeld, und die Wechselwirkung zwischen diesem Magnetfeld und dem elektrischen Feld, das von den strukturierten Spulen 332 des exzentrischen Rotors 33 erzeugt wird, erzeugt in Übereinstimmung mit Flemings Linke-Hand-Regel eine elektromagnetische Kraft, die den exzentrischen Rotor 33 antreibt.
Die beiden Enden der Welle 31 sind in die Abdeckungsaussparung 23a und die Trägeraussparung 22a gepresst und daran befestigt und haben den Zweck, den exzentrischen Rotor 33 zu tragen, während der exzentrische Rotor 33 rotiert. Das Lager 35 ist auf eine vorbestimmte Position des Schafts 31 aufgeschoben und befestigt, was die Rotation des exzentrischen Rotors 33 glättet. Das Lager 35 ist auf die Welle 31 geschoben und wird von der Distanzscheibe 37 gehalten. Das Lager 35 ist mittels des Befestigungselements 335, welches im Einschubloch 331a des exzentrischen Rotors 33 vorgesehen ist, mit dem exzentrischen Rotor 33 verbunden.
Ein Bürstenpaar 29 ist innerhalb des Magneten 25 angeordnet, wobei jeweils ein Ende der Bürsten elektrisch mit der Leiterplatte 27 verbunden ist und das andere Ende mit den Kommutatoren (333 in 4b bzw. 333' in 7b) auf der anderen Seite des exzentrischen Rotors 33 in Kontakt steht. Die Bürsten 29 haben die Funktion, den Strom von der Leiterplatte 27 zu den Kommutatoren 333 zu leiten.
Die Distanzscheibe 37 ist auf die Welle 31 geschoben und daran befestigt. Die Distanzscheibe 37 ist mit der Unterseite des exzentrischen Rotors 33 bzw. dem Lager 35 in Kontakt und hat die Funktion, den exzentrischen Rotor 33 zu halten. Somit wird der exzentrische Rotor 33 selbst bei Stößen von außen nicht aus seiner ursprünglichen Lage gebracht, da der exzentrische Rotor 33 von der Distanzscheibe 37 gehalten bzw. gestützt wird.
Die 4a und 4b sind perspektivische Ansichten der Oberseite bzw. der Unterseite eines exzentrischen Rotors 33 nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Wie in den 3 bis 4b dargestellt, enthält der exzentrische Rotor 33: die Platte 331, in welcher das Einschubloch 331a gebildet ist, in welches die Welle 31 geschoben wird, mehrere Schichten 338 von strukturierten Spulen auf der Oberseite der Platte 331, das Gewicht 334, das in den Schichten 338 der strukturierten Spulen gebildet ist, das Befestigungselement 335, welches das Gewicht 334 an den Schichten 338 der strukturierten Spulen befestigt, und die Kommutatoren 333, die als flache Plättchen um das Einschubloch 331a entlang des äußeren Rands der Platte 331 gebildet sind.
Die Welle 31 ist durch die Platte 331, auf welcher die Schichten 338 der strukturierten Spulen gebildet sind, geschoben, und die Platte 331 trägt das Gewicht 334. In der Mitte der Platte 331 ist das Einschubloch 331a, durch welches die Welle 331 geführt wird, vorgesehen. Die Platte 331, auf welcher die Schichten 338 von strukturierten Spulen gebildet sind, kann jedwede Form haben, mit der die Welle 31 befestigt werden kann und mit der bei Rotation eine Exzentrizität erzeugt werden kann. Z.B. kann die Platte 31 einen kreisförmigen oder halb kreisförmigen Querschnitt aufweisen. D.h., dass, nachdem die Platte 331 so gebildet ist, dass sie einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist, Exzentrizität dadurch hergestellt werden kann, dass die Schichten 338 der strukturierten Spulen in Übereinstimmung mit der Form der Platte 31 gebildet werden. Ferner kann die Platte 31, wie in der in den 7a und 7b dargestellten Ausführungsform, eine Kreisform aufweisen, um somit die Stärke des elektrischen Feldes zu verstärken, welches mit dem vom Magneten 25 erzeugten Magnetfeld in Wechselwirkung steht.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Platte 31 halbkreisförmig ausgebildet, und die Schichten 338 der strukturierten Spulen sind dementsprechend gebildet.
Wie in 4b gezeigt, sind die Kommutatoren 333 Leiterplatten mit der Form von flachen Plättchen, die in konstanten Abständen auf der anderen Seite der Platte 331 um das Einschubloch 331a herum angeordnet sind. Jeder Kommutator 333 ist mit einer strukturierten Spule 332 verbunden und führt dieser strukturierten Spule 332 Strom zu, so dass die Zahl der Kommutatoren 333 vorzugsweise ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der strukturierten Spulen 332 in einer einzelnen Schicht beträgt. Falls z.B. die Anzahl der strukturierten Spulen in einer Schicht strukturierter Spulen sechs beträgt, dann können beispielsweise sechs oder zwölf Kommutatoren 333 vorgesehen sein.
Jeder der Kommutatoren 333 ist elektrisch mit der strukturierten Spule 332 durch eine elektrisch leitfähige Struktur 336 verbunden, und die Kommutatoren 333 sind mit den Bürsten 29 in Kontakt. Somit wird der durch die Bürsten 29 eingespeiste Strom durch die Kommutatoren 333 geleitet und wird in die strukturierten Spulen 332 eingespeist.
Die Schichten 338 der strukturierten Spulen sind strukturierte Spulen, die durch Photolithographie oder Dickfilmprozesse gebildet werden. Jede Schicht 338 von strukturierten Spulen enthält mehrere strukturierte Spulen 332, die in konstanten Abständen vorgesehen sind, wie in 5 dargestellt.
6 ist eine Querschnittsansicht der Schichten 338 von strukturierten Spulen nach einer Ausführungsform der Erfindung. Wie in 6 dargestellt, enthalten die Schichten von strukturierten Spulen: eine Basis 338a, die als Grundmaterial dient; Kupferfolien 338b, die auf beiden Seiten der Basis 338a aufgebracht sind und mit denen die strukturierten Spulen gebildet sind; und Isolierungsschichten 338c, die auf den Kupferfolien 338b aufgebracht sind.
Die Basis 338a ist aus einem Epoxidharz gemacht und hat die Funktion, die Kupferfolien 338b zu tragen. Die strukturierten Spulen 332 sind durch Ätzen oder Korrosion in den Kupferfolien 338b gebildet. Jede Kupferfolie 338b ist durch eine Isolierungsschicht isoliert.
Eine Multischichtstruktur der Schichten 338 strukturierter Spulen kann durch wiederholtes Auftragen der Kupferfolien 338c und der Isolierungsschichten 338c gebildet werden. Selbstverständlich ist dies nicht die einzige Möglichkeit, um Schichten 338 von strukturierten Spulen aufeinander zu stapeln; es ist beispielsweise auch möglich, Schichten 338 von strukturierten Spulen dadurch zu bilden, dass Schichten von strukturierten Spulen und Isolierungsschichten auf nur einer Seite der Basis nacheinander aufgetragen werden.
Da eine Schicht 338 von strukturierten Spulen, bei einer Dicke von 0,02–0,05 mm (und einer Breite von 0,03–0,07 mm) nur sehr dünn ist, besteht der Vorteil, dass das Stapeln mehrerer Schichten übereinander nicht zu einem großen Volumen führt. Vorzugsweise sollten sechs oder mehr Schichten 338 der strukturierten Spulen aufeinander gestapelt werden, um das von den strukturierten Spulen 338 erzeugte elektrische Feld zu vergrößern.
Die strukturierten Spulen 332 erzeugen ein elektrisches Feld, und zwar aufgrund des Stroms, der durch die elektrisch leitfähigen Strukturen 336 zugeführt wird, und erzeugen zusammen mit dem Magneten 25 eine elektromagnetische Kraft. Die strukturierten Spulen 332 sind an die Form der Platte 331 angepasst. Die Anzahl der Schichten 338 von strukturierten Spulen wird unter Rücksichtnahme auf die gewünschte Stärke der Vibration sowie den Querschnitt der strukturierten Spulen bestimmt.
Wie in 5 dargestellt, sollte in jeder Schicht 338 der strukturierten Spulen eine Mehrzahl von strukturierten Spulen 332 gebildet sein, um somit das auf den exzentrischen Rotor 33 wirkende Drehmoment zu erhöhen.
Die strukturierten Spulen 332 sind als Schicht mit einem viel kleineren Volumen als herkömmliche gewickelte Spulen ausgebildet, so dass das Gewicht 334, wie in 4a dargestellt, größer gemacht werden kann. Außerdem können für die strukturierten Spulen 332 herkömmliche Herstellungsanlagen für Leiterplatten verwendet werden, so dass der Vorteil besteht, dass im Vergleich zu herkömmlichen gewickelten Spulen die Produktionszeiten verkürzt und die Produktionskosten verringert werden können.
Das Gewicht 334 ist kreisbandförmig und ist am oberen Teil der strukturierten Spulen 332 angeordnet. Das Gewicht 334 hat die Funktion, die Exzentrizität des exzentrischen Rotors 33 zu er höhen. D.h., dass das Gewicht 334 hinzutritt zur Exzentrizität, die durch die Platte 331 mit ihrer halbkreisförmigen Form um das in der Mitte gelegene Einschubloch 331a und durch die in Übereinstimmung mit der Form der Platte 331 gebildeten Schichten 338 von strukturierten Spulen erzeugt wird, so dass die Exzentrizität noch weiter erhöht wird.
Das Gewicht 334 sollte vorzugsweise aus einem Metall mit hohem spezifischen Gewicht, wie z.B. Wolfram, gemacht werden, aber es besteht keine Beschränkung auf solche Materialien. Da die Größe des Gewichts 334 nicht durch die gewickelten Spulen, wie in herkömmlichen Rotoren, beschränkt wird, kann das Gewicht 334 größer gemacht werden, was eine größere Exzentrizität erlaubt.
Die Exzentrizität ist am größten, wenn der zentrale Winkel des Gewichts 334 180° beträgt, aber der zentrale Winkel kann je nach Bedarf geändert werden. Falls jedoch der zentrale Winkel des Gewichts 334 mehr als 180° beträgt, dann gleicht die Masse jenseits des Winkels von 180° die Exzentrizität aus, so dass ein zentraler Winkel von 180° oder weniger vorzuziehen ist. Ferner sollte sich das Gewicht 334 vorzugsweise mit dem äußersten Rand der Platte 331, d.h. dem äußeren Umfang der Platte 331, decken, um die Exzentrizität weiter zu steigern. Das Gewicht 334 ist durch das Befestigungselement 335 an den strukturierten Spulen 332 befestigt.
Das Befestigungselement 335 ist ein spritzgegossenes Plastikprodukt. Es wird auf die strukturierten Spulen 332 gespritzt und befestigt das Gewicht 334 an den strukturierten Spulen 332. Weiterhin ist das Befestigungselement 335 auch in das Einschubloch 331a der Platte 331 eingefügt und verbindet das Lager 35 mit der Platte 331. Es ist vorzuziehen, dass der zentrale Winkel des Befestigungselements 335, wie in 4a dargestellt, 180° nicht überschreitet. Der Grund dafür ist der, dass die Masse jenseits des Winkels von 180° die Exzentrizität ausgleicht, wenn der zentrale Winkel 180° überschreitet. Die Höhe des Befestigungselements 335 kann gleich der Dicke des Gewichts 334 sein, um die Dicke des exzentrischen Rotors 33 zu reduzieren, oder sie kann, wie in 8 dargestellt, größer als die Dicke des Gewichts 334 sein, um somit die Exzentrizität weiter zu erhöhen und das Gewicht 334 noch fester zu befestigen.
Die 7a und 7b sind perspektivische Darstellungen der Oberseite und der Unterseite eines exzentrischen Rotors nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Der in den 7a und 7b dargestellte exzentrische Rotor 33' gleicht mit Ausnahme der Zusammensetzung der Platte 331' und der Schichten 338' von strukturierten Spulen dem in den 4a und 4b dargestellten exzentrischen Rotor 33. Im Folgenden werden lediglich die Platte 331' und die Schichten 338' der strukturierten Spulen erläutert. Die Platte 331' hat einen kreisförmigen Durchschnitt mit dem Einschubloch 331a' in ihrer Mitte. Dadurch, dass die Platte 331' eine Kreisform aufweist, können auch die Schichten 338' der strukturierten Spulen, die auf der Platte 331' gebildet sind, eine Kreisform aufweisen, so dass das Drehmoment des exzentrischen Rotors 33' vergrößert werden kann. Da die Platte 331' keine Exzentrizität gegenüber dem Einschubloch 331a' aufweist, wird ein Gewicht 334' zur Erzeugung von Exzentrizität benötigt.
Die Schichten 338' von strukturierten Spulen sind in gleichmäßigen Abständen auf der kreisförmigen Platte 331' vorgesehen. Wie in 9 dargestellt, sind mehrere strukturierte Spulen (332a, 332b, 332c, 332d, 332e und 332f) in Abständen von 60° auf einer einzelnen Schicht 338' von strukturierten Spulen angeordnet, so dass der Magnet 25 vorzugsweise vier abwechselnde Pole zur Verstärkung der elektromagnetischen Kraft aufweisen sollte. Selbstverständlich können die in einer Schicht vorgesehenen strukturierten Spulen 332' bei Bedarf oder nach Bedarf geändert werden. Ferner ist jede strukturierte Spule 332' elektrisch mit den Kommutatoren 333' verbunden. Die Anzahl der Kommutatoren 333' ist ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl von strukturierten Spulen 332'.
Obwohl die technischen Konzepte der vorliegenden Erfindung unter Zuhilfenahme von konkreten beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wurden, wird die Erfindung durch diese Ausführungsformen lediglich erläutert, nicht jedoch beschränkt. Es sollte ersichtlich sein, dass der Fachmann im Umfang der Erfindung verschiedene Ausführungsformen realisieren kann, ohne von den technischen Konzepten der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Durch die oben beschriebene Anordnung kann die vorliegende Erfindung folgende Effekte erzielen.
Die vorliegende Erfindung hat den Effekt, dass ein exzentrischer Rotor und ein Vibrationsmotor mit diesem exzentrischen Rotor mit einem kleineren Volumen und besseren Vibrationseigenschaften bereitgestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung hat weiterhin den Effekt, einen exzentrischen Rotor und einen Vibrationsmotor mit diesem exzentrischen Rotor bereitzustellen, die verringerte Produktionskosten und -zeiten benötigen.

Claims

Exzentrischer Rotor mit: einer Platte mit einem Einschubloch; auf der Oberseite der Platte gebildete Schichten strukturierter Spulen, die mehrere strukturierte Spulen umfassen und in mehreren Schichten aufeinander geschichtet sind; und auf der Unterseite der Platte gebildete Kommutatoren, die elektrisch mit den strukturierten Spulen verbunden sind und deren Anzahl ein ganzzahliges Vielfaches der strukturierten Spulen beträgt; wobei die Platte exzentrisch bezüglich des Einschublochs ist.
Exzentrischer Rotor nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: ein Gewicht auf der Schicht von strukturierten Spulen; und ein Befestigungselement, welches das Gewicht an der Schicht von strukturierten Spulen befestigt.
Exzentrischer Rotor mit: einer kreisförmigen Platte mit einem Einschubloch; auf der Oberseite der Platte gebildeten Schichten strukturierter Spulen, die mehrere strukturierte Spulen umfassen und in mehreren Schichten aufeinander geschichtet sind; und auf der Unterseite der Platte gebildeten Kommutatoren, die elektrisch mit den strukturierten Spulen verbunden sind und deren Anzahl ein ganzzahliges Vielfaches der strukturierten Spulen beträgt; einem auf der Schicht von strukturierten Spulen vorgesehenes Gewicht; und einem Befestigungselement, welches das Gewicht an den Schichten strukturierter Spulen befestigt.
Exzentrischer Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Schichten strukturierter Spulen nacheinander auf beiden Seiten einer Basis aufeinander geschichtet sind, wobei Isolierungsschichten zwischen den Schichten von strukturierten Spulen vorgesehen sind.
Exzentrischer Rotor nach Anspruch 1, wobei die strukturierten Spulen radial in gleichmäßigen Abständen vorgesehen sind.
Exzentrischer Rotor nach Anspruch 1 oder 3, wobei die strukturierten Spulen in sechs oder mehr Schichten aufeinander geschichtet sind.
Exzentrischer Rotor nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gewicht aus Wolfram gemacht ist.
Exzentrischer Rotor nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gewicht mit dem äußeren Umfang der Platte fluchtet.
Exzentrischer Rotor nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gewicht kreisbandförmig mit einem zentralen Winkel von 180° oder weniger gebildet ist.
Exzentrischer Rotor nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Dicke des Befestigungselements gleich der Dicke des Gewichts ist.
Exzentrischer Rotor nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Befestigungselement aus einem spritzgegossenen Kunstharz gebildet ist.
Vibrationsmotor mit dem exzentrischen Rotor nach einem der Ansprüche 1 oder 3, mit: einer Welle, die durch das Einschubloch in der Platte geführt ist; einem Gehäuse, an dem beide Enden der Welle befestigt sind; einem Magneten, der an dem Gehäuse befestigt ist und der mindestens zwei Pole aufweist; und einem Bürstenpaar, das innerhalb der zentralen Ausnehmung des Magneten vorgesehen ist und mit den Kommutatoren verbunden ist.
Vibrationsmotor nach Anspruch 12, wobei zwischen der Welle und dem Einschubloch, durch das die Welle geführt ist, ein Lager vorgesehen ist.
Vibrationsmotor nach Anspruch 12, wobei der exzentrische Rotor durch eine auf die Welle aufgeschobene Distanzscheibe getragen wird.
Vibrationsmotor nach Anspruch 12, wobei die strukturierten Spulen in Abständen von 60° vorgesehen sind und der Magnet in vier abwechselnde Nord- und Südpole magnetisiert ist.