CN100530912C - 振动电机和应用此振动电机的便携式终端设备 - Google Patents

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Abstract

提供了包括步进电机的振动电机和应用该振动电机的便携式终端设备，在该振动电机中，控制简单，产生强振动，且可以高效产生激励扭矩。振动电机包括：单相环形定子线圈；布置成包围单相环形定子线圈***且具有极齿的定子磁轭；固定定子磁轭且使配线连接到环形定子线圈的接口板；布置成与极齿相对且能够环绕转轴转动的数个弧形磁体；以及能够环绕转轴转动的偏心重量。

Description

振动电机和应用此振动电机的便携式终端设备
技术领域
本发明涉及一种振动电机，该振动电机包括用于例如便携式电话的振动器的振动机构，和一种应用此振动电机的便携式终端设备。
背景技术
具有电刷的直流电机曾被用于最初的便携式电话的振动器。由于当时半导体集成技术不太先进，在窄小的便携式电话中，生产也包括电机控制电路的电路特别困难，且由于价格低且很少发生故障，具有电刷的直流电机曾被广泛地应用。具有电刷的直流电机根据使用地方或用途分为多种类型。在应用于手表或类似物的圆筒型中，由于轴的转动表面沿表的厚度方向，厚度的减小困难，并且很难配备外部偏心重量以获得振动量。在硬币型中，厚度减小可以实现，然而它的寿命短，启动时间和制动时间变长，并且控制困难。
此外，在当时无电刷电机的情况下，由于没有电刷，具有维护容易的优点。然而，需要激励电路、转子位置探测电路、极性转换电路和类似电路。因此，存在一问题即这些电路比较昂贵，且构造会变得复杂。
从那之后，半导体集成技术已经发展，并且已经能够担负得起合并无电刷电机的控制电路或类似物，因此，无电刷电机的控制电路可以引入用于振动器。
由于无电刷电机不具有电刷，它的寿命很长(高可靠性)，振动量可以通过利用频率的转速控制来调整，并且构造可以变得简单。
尤其是在便携式电话的情况下，由于需要合并各种功能，随着集成电路装入元件数量和存储能力指数地变大，容易地合并简单电路成为可能。
由于上述背景，关于采用步进电机作为振动电机的例子，仅有局限于特定用途的几个例子被公布，包括，例如，在JP-A-9-252573中描述的一个例子，并且很少有用于一般用途的例子。
JP-A-9-252573公开了一假设其合并在表壳中的振动电机。
图6A-6C是振动电机的一种类型的构造图，其公开在JP-A-9-252573中。图6A是表示公开在JP-A-9-252573中的振动电机的磁路的视图，图6B是振动电机的特征说明图，及图6C是振动电机的外观图。
图6A的步进电机的磁路包括：由双极性永久磁体108制成的转子109；线圈112，其包括激励线圈和用于检测转子转动位置的检测线圈；及双极性定子111，其包括通过间隙110与转子109磁耦合并具有用于容纳和布置转子109的转子孔141的平展部分140，两个通过关于平展部分140弯曲成基本上直角而形成的连接部分122和123，及连接端部124和125，其弯曲连接到线圈112的磁芯端部126。连接端部124和125的宽表面和磁芯端部126的宽表面在相同的表面相互连接。为了避免定子111和线圈112之间的磁短路，连接部分123的宽表面113与线圈112的磁芯的窄表面相对。
接着，将参照图6B描述步进电机的特征。转子109的转子轴102由两个转子轴承115和116支撑，并且转子轴102和线圈112布置在圆柱形轴方向。电路板118通过设置在框架106的螺钉孔107(如图6C所示)由螺丝钉119和120固定到框架106上，该电路板118包括步进电机的驱动集成电路(IC)117、两个电源端子(power terminals)103和104以及控制终端105，以及该电路板118如此布置，以致于它的纵向成为圆柱形轴、定子111和线圈112的方向。
从上述描述，步进电机可以采用圆筒形结构，其包括由双极性永久磁体108制成的转子109、双极性定子111、线圈112及电路板118。即根据上述构造，可以这样布置以使由线圈112产生的磁场方向与转子109的转动平面相交。
图6C是具有偏心重量的步进电机的外观图。具有偏心重量的步进电机是这样，即偏心重量128固定到步进电机的转子轴102的一端侧，以使偏心重量128的振动表面变得与转子轴102正交。
在应用步进电机的上述振动电机中，当使用单相步进电机时，结构简单且控制电路可以容易地构造，这是它的有利之处。然而，具有如下问题：
(1)由于磁极数量为两个，出现每旋转一周两步的控制方式。因此，用途被确定，并且很难应用于任意用途。
(2)由于双极性定子布置成与由双极性永久磁体制成的转子相对，在转子周围均匀地产生用于转动的扭矩变得困难。此外，由于磁极数量少，每一磁级旋转角度变大，调节启动特性和制动特性变得困难。
(3)由于磁极数量为两个，每一磁极旋转角度变大，使进行细微旋转角度的调节变得困难。
(4)确定旋转方向的方法变复杂，并且启动时间和当前值的控制困难。
(5)由于偏心重量设置在转子轴的一端，偏心重量以悬臂梁的方式仅用一侧支撑，振动器在高速旋转困难。
(6)在相关技术振动电机中，步进电机本身在转子轴方向具有长结构，此外，偏心重量设在转子轴的一端。因此，总体上，振动电机在转子轴方向长，其可以连接的目标设备由于容置空间而受到限制。例如，当考虑应用到便携式电话时，为了即使把它放到口袋或类似物中也可以感觉到振动，需要相当强的振动能量，为了满足这一点，振动电机在转子轴方向变长和变大，并且装配变得困难。
发明内容
本发明一个说明性的、非限定的实施例的目的是克服上述缺点，并提供包括一种步进电机的振动电机，在该振动电机中，控制容易，产生大振动，并且可以有效地产生驱动扭矩，和提供一种应用此振动电机的便携式终端设备。此外，本发明不需要克服上述缺点，并且，本发明作为例证的、非限制实施例可能克服不同缺点或者可能不克服任何缺点。
本发明的振动电机的一个作为例证的、非限制实施例的特征在于单相环形定子线圈被具有极齿的定子磁轭包围，弧形磁体可转动地布置成沿着定子磁轭以使与极齿相对，并且弧形偏心重量沿径向可转动地布置在定子磁轭的外面。
本发明的便携式终端设备的一个作为例证的、非限制实施例用于一种振动电机，而该振动电机用于携式终端设备，该振动电机基本上具有上述结构。
明确地，采用下述方法：
(1)振动电机包括步进电机，该步进电机包括：单相环形定子线圈；布置成围绕单相环形定子线圈***且具有极齿的定子磁轭；固定定子磁轭且使配线连接到单相环形定子线圈接口板；及转子。该转子包括转轴、与极齿相对的弧形磁体、和偏心重量。
(2)(1)中所述的振动电机，其中磁体包括弧形转子磁体，其具有基本上等于定子磁轭的极齿间距的磁化间距，和辅助极磁体，沿转子的转动方向，该辅助极磁体具有与定子磁轭的极齿间距不同的另一个磁化间距，并且辅助极磁体具有的磁通量大于转子磁体的磁通量。
(3)(2)中所述的振动电机，其中辅助极磁体具有单极磁化表面。即，辅助极磁体具有与极齿相对的表面，并且该表面是N极和S极中的一个。
(4)(1)中所述的振动电机，其中磁体包括弧形转子磁体，其磁化间距不同于定子磁轭的极齿间距，且在定子磁轭的极齿区域与弧形转子磁体的磁化间距区域之间的间隙在除了极齿区域的中心部分或磁化间距区域的中心部分之外的其余部分的局部区域内是变化的。(即，定子磁轭的极齿与对应于磁体的一极的区域之间的间隙不均匀。)
(5)(1)到(4)中任一所述的振动电机，其中磁体沿径向磁化。
(6)(1)到(5)中任一所述的振动电机，其中定子线圈通过缠绕和熔接自接合线形成。
(7)(1)到(6)中任一所述的振动电机，其中转子进一步包括环绕转轴的转子架，转子架具有位于转轴周围和定子磁轭外部的偏心重量。
(8)(1)到(7)中任一所述的振动电机，其中定子磁轭包括具有第一极齿的第一定子磁轭、具有第二极齿的第二定子磁轭、以及第三定子磁轭，第三定子磁轭定位和连接第一和第二定子磁轭以使第一和第二极齿以梳齿形相互配合，并且第三定子磁轭包括转轴的轴承。
(9)(8)中所述的振动电机，其中第一和第二极齿的相位错开，以确定转子的转动方向。
(10)(8)中所述的振动电机其特征在于，第一定子磁轭的第一极齿和第二定子磁轭的第二极齿在位置上不相互对称，从而确定转子的转动方向。
(11)(8)到(10)中任一所述的振动电机，其中磁体包括弧形转子磁体和辅助极磁体，并且转子进一步包括转子架，此转子架具有偏心重量、弧形转子磁体、以及辅助极磁体。
(12)(8)到(11)中任一所述的振动电机，其中偏心重量包含磁性材料，并且在与定子磁轭相对的表面上具有凹凸，该凹凸具有基本上等于定子磁轭的极齿的间距。
(13)一种便携式终端设备，其包括(1)到(12)中任一所述的振动电机。
根据本发明的振动电机的作为例证的、非限制实施例，控制简单，产生大振动，并且可以有效地产生驱动扭矩。
由于使用单相步进电机，结构简单并且控制电路可以简单地构造。
此外，由于单相步进电机是脉冲驱动，转速可以控制为常速。因此，当脉冲频率改变时，振动可以极大地改变。
此外，由于单相步进电机是脉冲驱动，振动电机的转动可以被停止。因此，振动可以在很短的制动时间里停止。
由于具有极齿的定子磁轭设置成围绕着单相环形定子线圈，并且转子和类似物可转动地沿定子磁轭设置，厚度的减小和高速驱动成为可能。
由于偏心重量沿径向布置在环形定子磁轭的外部，来自中心的半径可以较大，并且可以产生强振动。
由于包括转子磁体和辅助极磁体的磁体沿径向磁化，磁极宽度，即，在实施例中的弧长变短(与沿圆周方向磁化相比)，数个磁体可以紧密地布置在圆周方向，并且在小间距处的磁化变得容易。因此，步进宽度可以做窄，从而振动电机的外径可以做小。
由于包括转子磁体和辅助极磁体的磁体沿径向磁化，停止位置的调整变得容易。
此外，在磁体沿径向磁化的情况，数个磁体紧密地布置在圆周方向。这时，以小间距的磁极布置变得容易。此外，可以布置奇数个磁极，可以有效地利用空间，并且高效电机设计成为可能。
由于通过缠绕和熔接自接合线形成定子线圈，线圈绕组之间的不平衡被抑制，并且可以实现布置的均匀性。此外，由于由振动或者类似情况引起的绕组内的移动不会发生，特性变得稳定。
由于偏心重量、转子磁体和辅助极磁体布置在转子架上，转动空间可以共享，从而可以使振动电机的形状较小。
由于偏心重量包含磁性材料，并且具有基本上等于定子磁轭的极齿的间距的凹凸设置在与定子磁轭相对的表面上，振动电机的驱动力可以提高。
在包括本发明的步进电机的振动电机的作为例证的、非限制实施例中，由于具有轴心的磁体和偏心重量设置在相同的转动表面上，在获得高速转动，并且产生强振动的同时，可以形成扁平的圆筒形。
由于本发明的便携式终端设备的作为例证的、非限制实施例使用上述振动电机，振动电机容置在扁平圆筒形的有效的小的占用空间，并且可以产生设备需要的强振动。
附图说明
图1A和图1B是根据本发明作为例证的、非限制实施例的包括外转子型步进电机的振动电机的结构图。
图2A和图2B是根据本发明作为例证的、非限制实施例的另一停止位置控制方法的说明图。
图3A和图3B是根据本发明作为例证的、非限制实施例在定子磁轭中的停止位置控制方法的说明图。
图4是根据本发明的作为例证的、非限制实施例用于控制线圈激励电流的电路的电路图。
图5A和图5B是根据本发明作为例证的、非限制实施例的内转子型振动电机的结构图。
图6A-图6C是JP-A-9-252573中所示的一种类型的振动电机的结构图。
具体实施方式
将基于附图对本发明的典型实施例进行详细介绍。
<第一实施例>
(结构)
本发明的振动电机的一个典型实施例包括步进电机。
图1A和图1B是根据本发明的一典型实施例的应用外转子型步进电机的振动电机的结构图。图1A是沿图1B中A-A线的剖面图，图1B是沿图1A中B-B线的剖面图。
振动电机1包括具有也用作轴承的第三定子磁轭3c的转轴2和转子架4。转轴2的直径为，例如，0.8mm，并且也用作轴承的第三定子磁轭3c的外径为，例如，1.8mm。
也用作轴承的第三定子磁轭3c由不加油金属(oilless metal)磁性材料制成，形成实际上圆柱形。(1)可旋转地引导转轴2的大部分侧面，(2)构成磁路的一部分，线圈生成磁通量通过该磁路传输，以及(3)可旋转地支撑转子架4的固定基座的附近区域。
关于上述(2)，定子磁轭3包括，在图1B中，上部第一定子磁轭3a，下部第二定子磁轭3b，以及也用作轴承的第三定子磁轭3c。关于也用作轴承的第三定子磁轭3c，如图1A所示，第一定子磁轭3a和第二定子磁轭3b的中心开口3d装配和固定到在上端和下端附近区域中的小直径台阶部分3e。
第一定子磁轭3a和第二定子磁轭3b由磁性材料制成，并且如图1A的俯视图所示，整体形成为在中心具有开口的杯形，五个基本上U形切口3f在圆周上等间隔被切开形成，并且在基本上U形切口3f之间的其余部分是极齿3g。这样形成的第一定子磁轭3a和第二定子磁轭3b垂直地布置以使共有(mutual)极齿3g(第一极齿(3g-1、3g-3等等)和第二极齿(3g-2、3g-4等等))以梳齿形互相啮合。容置定子线圈5的线圈绕线筒(coil bobbin)6设置在第一定子磁轭3a和第二定子磁轭3b之间。包括第一定子磁轭3a、第二定子磁轭3b及第三定子磁轭3c的定子磁轭3布置成包围环形定子线圈5的***。
线圈绕线筒6由树脂制成，具有C形截面，并且当在俯视图(未示出)中观察时构造成环形。任意盘条(wire rod)可以用于定子线圈5。特别地，自熔合的线是令人满意的。在实施例1的情况下，定子线圈5形成为整体环形线圈，于是自熔合线环绕线圈绕线筒6缠绕，并且施加热量熔接绝缘涂层。即，定子线圈通过缠绕自熔合线和熔接自熔合线来构造。通过绝缘涂层的熔接处理，线圈绕组之间布置的不平衡被抑制，并且可以实现布置的均匀。
关于上述(3)，转子架4由金属材料制成。优选地，它由，例如SUS(不锈钢)303制成。转子架4的剖面具有在中心具有开口的C形。整体构造成杯形，包括在中心具有开口4a的基本上的圆盘部分4b和成直角设置成竖立在圆盘部分4b***的圆筒部分4c。
关于转子架4，开口部分4a安装和固定到转轴2的小直径台阶部分2a。此时，转子架4设置成与第一定子磁轭3a留有间隔。此外，转子架4到转轴2的附加基板部分的邻近区域由也用作轴承的第三定子磁轭3c的轴向端部表面轴向支撑。
弧形偏心重量7和至少两个弧形磁体8a和8b设置在转子架4的圆筒部分4c的内部表面上。偏心重量7具有与图1A所示的磁体8a和8b的截面相等的矩形截面，并且当示于俯视图时，如图1A所示，偏心重量形成为半弧形。半弧形的圆心角在设计中确定，并且在实施例1的情况下，它被设置成180度。
偏心重量7由金属制成，如钨合金，其没有危害，具有耐大气氛围性和大质量。此外，偏心重量7可以由磁性材料制成，并且通过沿径向在内侧提供定子磁轭极齿距的凹凸来提高旋转扭矩。
关于在其中具有偏心重量7的转子架4设置到转轴2的振动机构，当偏心重量7的质量是m(kg)，自重心的长度是r(m)，且转速是ω时，得到的振动量为mrω2。据说当振动量大约为1G时，振动是优选的。因而，可感振动在大约10,000rpm变得好。因此，自重心的长度长的外转子型比内转子型具有更多优势。
磁体8由任意磁性材料制成，优选地，它由neodymium(Nd-Fe-B)合金磁体、胶粘磁体(由粘合剂固化磁粉形成的复合磁体)制成。磁体8可以由至少一个磁体构成。在一个磁体的情况下，采用执行磁化以提供多磁极的构造，并且磁化多磁极中仅有一个磁极具有辅助磁极作用。即，通过采用与其它磁极比较仅有一个磁极在磁极间距中改变，或仅有一个磁极制成具有与极齿不同的间隙并改变的方法来获得构造。
一对N极和S极的磁极对构成一个单元，并且磁体8包括任意数目的磁极对。在这点上，当解释磁化时，“单极磁化”意味着“一个磁极对磁化”，及“多极磁化”意味着“数个磁极对磁化”。
各经过单极磁化的三个磁体耦合，以形成一体的方式也包含在“磁化一个弧形磁体以提供多极”的概念中。
当然，磁体8可以由数个磁体构成。在实施例1中的情况下，介绍磁极8包括数个磁体的例子。
在实施例1中，磁体8被分为两个，其中一个形成为转子磁体8a，另一个形成为辅助极磁体8b。磁体8的尺寸根据扭矩的需要而确定。
磁体8的磁化方向可以设置成任意方向。优选地，以轴为中心的同时，沿径向执行磁化，以具有NS或者SN。即，磁体8具有单极磁化表面(N极表面或者S极表面)。
由于包括转子磁体8a和辅助极磁体8b的磁体8沿径向磁化，磁极宽度，即，在实施例1的情况中的弧长变短(与磁化沿圆周方向进行的情况相比)，数个磁体可以紧密地布置在圆周方向，并且在小间距处的磁化变得容易。因而步进宽度可以很窄，且因此振动电机的外径可以制得较小。由于包括转子磁体8a和辅助极磁体8b的磁体沿径向磁化，停止位置的调节变得容易。
转子磁体8a具有图1B所示的矩形截面，并且当示于俯视图时，它形成为如图1A所示的圆弧形。转子磁体8a具有与定子磁轭3的极齿(例如，3g-1、3g-2......)间距相对应的弧长。
辅助极磁体8b形成为具有比转子磁体8a大的磁通量，且具有与转子磁体8a相同的截面，当示于俯视图时，形成为图1A所示的圆弧形。辅助极磁体8b具有窄于定子磁轭3的极齿间距的弧长，在定子线圈5的励磁电流停止后，发挥移动转子9的停止位置的作用。转子9包括转轴2、转子架4、偏心重量7以及磁体8。
偏心重量7与磁体8的体积比为，例如，大约2∶1。
箱体10由无磁性材料制成，例如，SUS(不锈钢)303，且具有C形截面，整体构造成具有由磁盘部分10a和设置成成直角竖立在圆盘部分10a***的圆筒部分10b构成的杯形。通过软焊或者焊接(soldering or welding)将固定到接口板11的突出部分10c设置在圆筒部分10b的端面上。箱体10形成为具有，例如，10mm直径和略小于3mm的高度。
接口电路板11如此构造，即绝缘薄层设置在金属板上，并且必要的配线(线圈的馈电线，等等)和用于安装突出部分10c的开口11a形成在其上。第二定子磁轭3b通过绝缘薄层固定到接口电路板11，并且箱体10的圆筒部分10b端面的突出部分10c安装在开孔11a中且从背面焊上。外部控制电路、电源和类似物连接到配线。
(激励电路)
本发明的振动电机以速度特性被控制，速度特性如加速度、常速度和减速度。当加速时，缓慢启动且速度增加直至常速在，例如，0.3到0.5s。当常速时，使旋转在，例如，10,000rpm，此时亲身感觉(bodily sensation)较好。据说人类的加速探测器是Pacini血球。通常，据说振动频率在大约100到300Hz的范围内可以被此器官容易地感知。进一步地，关于振动被确定地感知且不舒服的感觉较小的振动范围和加速范围，据说频率在100到300Hz的范围之内且加速度在0.2到2G(重力加速度)的范围内。
然而，由于在本发明中，当整个电机的尺寸非常小，且单相步进电机用于振动电机时，如上所述，获得的结论是10,000rpm和1G为优选的。
当大约1G的加速度施加到转轴时，速度达到最高速度。优选地，下降减速时间尽可能的短。
加速度在增加到最大速度(恒速)的速度增加过程中，步进激励造成的振动未成为严重问题。然而，减速是用于制动的过程，振动成为问题。激励时间依赖于最大激励电流。因而，当在振动不会成为严重问题的加速和常速时，为了高速激励，使最大激励电流为大电流。当在振动成为问题的减速时，使最大激励电流为小电流，则可以执行小振动制动。
本身方向交替改变的电流通过，例如，如图4所示的激励电路，供应给单相环形定子线圈5。图4是根据本发明的用于控制线圈的激励电流的电路的电路图。
用于图4的单相步进电机的线圈的激励定时信号由定时脉冲发生电路产生，并且供给P型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)202和203以及N型MOSFET204和205。特别地，在脉冲部分“a”，P型MOSFET202的控制信号211和N型MOSFET205的控制信号214各自开始具有ON电位，并且一个方向的电流提供给线圈5。其后，在下一个脉冲部分“b”，P型MOSFET203的控制信号212和N型MOSFET204的控制信号213开始具有ON电位，并且反方向的电流施加到线圈5。以下，重复相同的控制。
代替MOSFET，也可以使用不同晶体管或类似物的开关元件。
用于控制的脉冲信号通过脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)、或者脉冲幅度调制(PAM)来控制，以执行速度控制。(停止位置控制)
由于本发明的振动电机采用单相定子线圈5，到定子线圈5的激励电流停止(OFF)之后，转子必须移动，以使下次启动时转动方向变成相同方向。
为了上述目的，磁体8在环绕转轴的圆周上形成为圆弧形，且布置这些磁体在，例如，两个或者更多位置。此时，为了可以确定转动方向，采用下述方法(1)到(4)的组合。
(1)磁体制成具有与磁轭极齿相同的磁化间距的弧形转子磁体，且设置有在其中间距沿转动方向改变的辅助极磁体。
(2)两磁体(转子磁体和辅助极磁体)的磁通量制成不一致。具体地，使设置满足：转子磁体的磁通量＜辅助极磁体的磁通量。
(3)辅助极磁体具有单极磁化表面。
(4)转子磁体制成具有不同于极齿间距的磁化间距。
此外，定子磁轭设计成如下。
(5)两定子磁轭的极齿相位错开，或者定子磁轭的极齿形状制成不对称。
(6)定子磁轭的极齿和转子磁体之间的间隙制成不规则的。
在下文中，将基于实施例1介绍。
将给出通过辅助极磁体8b从停止位置到启动位置移动转子，以使转动方向相同的操作的介绍。
在图1A的状态，通过电流流过定子线圈5，例如，第一定子磁轭3a的极齿3g-1和极齿3g-3被激励以具有S极，和第二定子磁轭3b的极齿3g-2和极齿3g-4被激励以具有N极。另一方面，在转子磁体8a中，磁极形成在沿转动方向与第一定子磁轭3a和第二定子磁轭3b的极齿的间距相同的间距处。转子磁体8a的磁化在区域8a-1，N极形成在沿径向的内侧，而S极形成在外部，然而，在区域8a-2，S极形成在沿径向的内侧，而N极形成在外部。在这种状态下，磁路形成在区域8a-1的N极-＞区域8a-1的S极-＞区域8a-2的N极-＞区域8a-2的S极-＞极齿3g-2的N极-＞极齿3g-1的S极-＞区域8a-1的N极的通路中。
另一方面，当转子磁体8a的磁极间距作为标准时，辅助极磁体8b布置成具有与那一间距不一致的间距，在实施例1的情况下，具有在对应于沿转动方向(顺时针)偏移距第一定子磁轭3a的极齿3g-3的一半的微小距离的位置和在转动方向(顺时针)偏移距第二定子磁轭3b的极齿3g-4的一半的微小距离的位置之间限定的间距。辅助极磁体8b也与转子磁体8a相似地磁化。即，例如，S极形成在沿径向的内侧，且N极形成在沿径向的外侧，以与之相反。
辅助极磁体8b的磁通量设置成大于转子磁体8a的磁通量。
在这种状态下，当定子线圈5的激励电流停止(变成OFF)时，由于产生的两个磁体的磁力与磁通量成比例，辅助极磁体8b移向有磁力地稳定态，即，磁阻很小的状态。
辅助极磁体8b的S极移向与极齿3g-4相对的有磁力地稳定位置。
根据这个，相似于辅助极磁体8b，与转子架4耦合的转子磁体8a相似地沿转动方向移动。停止状态在这种状态下保持。
其次，当定子线圈5再次被激励时，最终激励电流的方向作为数据被存储，并且基于此数据，确定激励电流的方向以使转动方向变成相同的方向。
除实施例1的上述方法之外，采用用于停止位置控制的方法如下：
(1)用于使转子磁体具有不同于极齿间距的磁化间距的方法，以及
(2)用于使转子磁体的磁化间距不同于定子磁轭的极齿间距，及用于改变在除了极齿区域和磁化间距区域中其中一个的中心区域之外的局部区域中的定子磁轭的极齿区域和转子磁体的磁化间距区域之间的间隙的方法。
图2A和图2B是本发明的一典型实施例的另一停止位置控制方法的说明图。图2A是上述用于使转子磁体具有不同于极齿间距的磁化间距的方法(1)的说明图，及图2B是上述用于使磁化间距和间隙改变的方法(2)的说明图。
转子磁体8通过磁化一弧形磁体以得到数个磁极而形成。
在图2A中，采用如此构造，即连续转子磁体8a1、8a2和8a3的三个磁极长度对应于定子磁轭的两个凸起磁极的磁间距。图2A表示定子线圈由施加电流激励的状态。极齿的N极和转子磁体的S极相对。在这种状态，当定子线圈的激励电流停止(OFF)时，转子磁体沿箭头的转动方向移动一距离(L1)，以使转子磁体的邻近磁极被置于在邻近磁极之间的有磁力地稳定态，并且磁阻变得最小。当定子线圈下一次从这种状态激励时，启动发生在起始转动方向。
在图2B中，连续转子磁体8a1、8a2和8a3的三个磁极的磁间距被制成对应于定子磁轭的三个以下的凸起磁极的磁极间距，且使二者(极齿3g-1和转子磁体8a1)之间间隙改变的凸起T设置在除了中心部分之外的磁极8a1的内部区域的其余局部区域。当在图2(b)的激励状态中到定子线圈的激励电流停止(OFF)时，转子磁体移动一预定距离(L2)，以使转子磁体8a1置于有磁力地稳定态，即，转子磁体8a1的凸起T转到磁极3g-1的中心。当下一次启动从这一停止状态发生时，启动发生在起始转动方向。
此外，将给出，在定子磁轭中，用于确定转动方向的停止位置控制方法的描述：
(1)用于使定子磁轭的极齿形状不对称的方法，以及
(2)用于错开两个定子磁轭的极齿相位的方法。
图3A和图3B是在本发明一典型实施例的定子磁轭中停止位置控制方法的说明图。图3A是用于使定子磁轭的极齿形状不对称的上述方法(1)的说明图，及图3B是用于错开两个定子磁轭的极齿相位的方法(2)的说明图。
在图3A中，转子磁体具有三个磁极(Y4阶段)，极齿(Y2+Y3阶段)形成为不对称的，X1到X6指代沿转动方向圆周上的位置，并且极齿示在水平阶段的Y2阶段以及Y3阶段。当极齿(Y2+Y3阶段)由定子线圈的激励电流激励在Y2阶段具有极性时，转子磁体有磁力地保持在如在Y4阶段表明的磁极的位置。当激励电流在此状态下停止(OFF)时，由于与转子磁体相对的磁极区域变成在Y3阶段的区域P，转子磁体移动一距离F2到在Y5阶段的位置从而对于这一区域P有磁力地稳定状态产生。在这种状态下，由于在Y2阶段的磁极从在Y5阶段的磁极移动F2，当激励电流施加到定子线圈用于启动时，在图3A中右部方向的启动扭矩施加到转子磁体，并且使它可以以预定的方向转动。
在图3B中，转子磁体形成为在相同间距处具有三个磁极(Y3阶段)，极齿相位(Y2阶段)偏移，X1到X4指代沿旋转方向圆周上的位置，且极齿示在Y2阶段。当极齿(Y2阶段)由定子线圈的激励电流激励在Y2阶段具有磁极时，转子磁体有磁性地保持在如在Y3阶段表明的磁极的位置。在这种状态下，当激励电流停止时(OFF)，转子磁体移动箭头F1距离从而在Y3阶段的转子磁体的各自磁极置于在Y2阶段对于极齿有磁力地稳定状态。结果，关于在X1位置处极齿和在X4位置处极齿的磁极，转子磁体的相对磁极的磁极位置沿图3B中的右向移动F1，如阶段Y4所指示。当激励电流施加到定子线圈用于启动时，作为整体动作，在图3B中沿右指向的启动扭矩施加到转子磁体，并使它可以以预定的方向转动。
在图3A和3B中，Y1阶段指示在电流施加到定子线圈时对应于极齿磁极的转子磁体磁极的位置。
除上述描述之外，可以采用用于移动转子位置以能够使转动方向为下一次启动的起始方向地旋转的方法，即用于移动转子进入有磁力地稳定状态的方法。
(实施例1的效果)
由于外转子型合并在与磁体相同的最外面的旋转区域的偏心重量，偏心重量的容置空间可以与磁体共享。由于偏心重量布置在最外侧，半径变长，可以产生强振动，且暴露到外面的部分可以移动。此外，由于步进电机没有电刷，相似于其它无电刷电机，维护必要性几乎消失，且它的寿命变长。
此外，当控制转速与输入脉冲同步时，振动量可以线性地调节，并且制动时间可以减短。
由于单相，方向交替反向的激励脉冲电流输入缠绕定子磁轭的单相定子线圈。由于这种线圈具有单相，占用空间变小，并且厚度减小。此外，关于控制电路，由于电流的换向电路变成基本的，电路可以简单地构造。
由于耦合第一定子磁轭和第二定子磁轭的第三定子磁轭由磁性材料制成以使它也用作轴承，可以抑制磁漏通量的出现，可以构造通过轴承的磁路，并且可以有效地利用产生的磁通量。
磁体以转轴作为中心，在圆周上形成为圆弧形，并且布置在两个或者更多位置。在那时，采用下列方法(1)到(4)的组合以使转向可以确定。
(1)磁体形成为磁化间距与磁轭极齿相同的弧形转子磁体，且设置有在其中间距沿转动方向错开的辅助极磁体。
(2)两个磁体(转子磁体和辅助极磁体)的磁通量制成不一致。具体地，转子磁体的磁通量设置成小于辅助极磁体的磁通量。
(3)辅助极磁体具有单极磁化表面。
(4)转子磁体制成具有不同于极齿间距的磁化间距。
此外，磁体沿径向磁化。在那种情况下，多磁体紧密地布置在圆周方向。这时，磁极布置在小间距处变得容易。此外，奇数个磁极布置成为可能，空间被有效地利用，且高效电机设计成为可能。
偏心重量由磁性材料制成，且使间距基本上等于磁轭极齿的凹凸设置在与磁轭相对的表面上。这时，效率可以提高。
关于定子磁轭，两个定子磁轭的极齿相位错开或者定子磁轭的极齿形状制成为不对称的，以使转动方向可以确定。
定子磁轭的极齿和转子磁体之间的间隙制成不规则的，以使转动方向可以确定。
自接合的线用作定子线圈。这时，可以达到厚度减少、质量改善(膨胀改善)和高密度绕组(对齐绕组)。
<第二实施例>
图5A和5B是本发明的一典型实施例的内转子型振动电机的结构图。图5A是沿图5B的C-C线的剖面图，图5B是沿图5A的D-D线的剖面图。
轴承12垂直地设置在接口板21上，就像实施例1中所示的轴承那样，圆筒形转轴19可转动地设置在轴承12上，支撑体22固定到转轴19，且磁体18设置在支撑体22的顶端。磁体18包括转子磁体18a和辅助极磁体18b。在实施例2的情况下，尽管磁体18包括两个磁体，磁体可以基本地由一个或者更数个磁体构造。转子磁体18a和辅助极磁体18b的磁化、磁极间距和类似物相似于实施例1的情形构造。
定子这样布置，即单相环形定子线圈15设置在线圈绕线筒16中，设置定子磁轭13以包围线圈绕线筒16，且定子磁轭13的极齿13g以梳齿形组合和布置，其中线圈绕线筒16具有C形截面且当示于俯视图时是环形的。定子磁轭13与实施例1情形相同连接到接口板21上。
定子磁轭13包括，如图5B所示，上部第一定子磁轭13a、下部第二定子磁轭13b、以及耦合它们两个的第三定子磁轭13c。
第一定子磁轭13a和第二定子磁轭13b中的每一个沿径向在内部具有一个极齿。极齿的形状可以设置成是任意的。
除了支撑体22以外，转子架14固定到转轴19。相似于实施例1，转子架14由金属材料制成。优选地，它由，例如，SUS(不锈钢)303制成。转子架14的截面具有在中心具有开口14c的C形。整体构造成具有实际上圆盘部分14a和圆筒部分14b的杯形，其中圆盘部分14a在中心具有开口14c，圆筒部分14b设置为成直角地竖立在圆盘部分14a的***。
偏心重量17固定到圆筒部分14b的内部。偏心重量17形成为具有180度圆心角的圆弧形。偏心重量17的圆心角可以任意设计。偏心重量17布置在定子磁轭13的沿径向的外侧以在偏心重量17和定子磁轭13之间提供间隙。
此外，偏心重量17由磁性材料制成，在与内部极齿相对的极齿形成在定子磁轭13的沿径向的外侧的同时，定子磁轭13的极齿间距的凹凸设置在沿径向的内侧，转动扭矩可以提高。
由于需要的出现，相当于实施例1中所示的箱体的箱体20通过间隙布置在转子架14的外部，以覆盖转子架14。
(实施2的效果)
由于仅有偏心重量设置在转子架上，且偏心重量设置在自转轴19的最外侧，可以获得大振动。
此外，由于磁体和偏心重量的转动区域制成彼此不同，磁体和极齿可以自由设计而不需要考虑偏心重量。
关于定子磁轭的极齿，由于自转轴的半径通过设置到支撑体的磁体而变长，极齿的数量可以增加，结果步进数量增加，且精确控制成为可能。
磁体、定子磁轭及偏心重量布置成一条直线，可以制成平且薄的结构。
<第三实施例>
关于便携式终端设备，例如，便携式电话或者寻呼机，包括用于来电显示的振动产生装置的便携式终端设备在数量上增加。在便携式电话的情况下，通常，尽管振动电机的馈电终端设置在主板上，振动电机本身直接固定到框架。固定位置是与接口连接器侧相对的末端且在天线的附近区域。由于容置空间在主板和框架之间变成窄小空间有必要的是振动电机的占用空间具有有效形状，以使其能够容纳在此窄小空间内。
在根据本发明的使用步进电机的振动电机中，在获得高速转动和产生强振动的同时，由于具有轴心和偏心重量的磁体设置在相同的转动表面上，可以制成扁平圆筒形。
由于本发明的便携式终端设备采用上述振动电机，在振动电机容纳在扁平圆筒形的有效的小的占用空间中时，设备需要的强振动可以产生。
虽然已经参照其实施例详细示出和描述了本发明，那些本领域的技术人员将理解，可进行各种形式上和细节上的变化，而不偏离如权利要求书定义的本发明的精神和范围。
本申请要求于2004年9月3日提交的日本专利申请No.JP2004-257605的外国优先权，其内容包含于此，以供参考。

Claims (11)

1.一种振动电机，其包括：
单相环形定子线圈；
定子磁轭，其布置成包围单相环形定子线圈的***，该定子磁轭具有极齿；
接口板，其固定定子磁轭和具有连接到单相环形定子线圈的配线；以及
转子，其包括转轴、偏心重量和与极齿相对的磁体，
其特征在于，
磁体包括：弧形转子磁体，其磁化间距等于定子磁轭的极齿间距；及辅助极磁体，沿转子的转动方向，辅助极磁体具有与定子磁轭的极齿间距不相同的另一个磁化间距，和
辅助极磁体具有一磁通量，其大于弧形转子磁体的磁通量。
2.根据权利要求1所述的振动电机，其特征在于，辅助极磁体具有与极齿相对的表面，且该表面为N极和S极之一。
3.根据权利要求1所述的振动电机，其特征在于，该磁体沿径向磁化。
4.根据权利要求1所述的振动电机，其特征在于，单相环形定子线圈通过缠绕和熔接自接合线形成。
5.根据权利要求1所述的振动电机，其特征在于，转子进一步包括环绕转轴的转子架，该转子架具有布置成环绕转轴和位于定子磁轭外部的偏心重量。
6.根据权利要求1所述的振动电机，其特征在于，
定子磁轭包括：具有第一极齿的第一定子磁轭；具有第二极齿的第二定子磁轭；以及定位和连接第一和第二定子磁轭以使第一和第二极齿以梳齿形互相接合的第三定子磁轭，和
第三定子磁轭包括转轴的轴承。
7.根据权利要求6所述的振动电机，其特征在于，第一和第二极齿的相位被错开，以确定转子转动方向。
8.根据权利要求6所述的振动电机，其特征在于，第一定子磁轭的第一极齿和第二定子磁轭的第二极齿在位置上不相互对称，以确定转子转动方向。
9.根据权利要求6所述的振动电机，其特征在于，
磁体包括：弧形转子磁体；以及辅助极磁体，和
转子进一步包括环绕转轴的转子架，该转子架具有：偏心重量、弧形转子磁体、以及辅助极磁体。
10.根据权利要求6所述的振动电机，其特征在于，偏心重量包括磁性材料，且在与定子磁轭相对的表面上具有凹凸，该凹凸具有等于定子磁轭的极齿的间距。
11.一种便携式终端，其包括根据权利要求1所述的振动电机。
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