CN101981788B - 直流无刷振动电机 - Google Patents

Abstract

披露一种无刷DC振动电机。齿槽转矩生成器可以在非磁性本体的厚度内形成。振动电机包括定子、转子以及外壳。定子包括非磁性本体、支架、至少一个线圈以及印刷电路板，支架具有容纳在本体的厚度内的磁性齿槽转矩生成器，至少一个线圈固定在支架上以产生电磁力，且印刷电路板不与线圈重叠而直接固定在支架上。

Description

直流无刷振动电机

技术领域

本发明总地涉及无刷振动电机，且尤其涉及无刷直流振动电机，其中，齿槽转矩生成器在由非磁性材料制成的本体的厚度内形成。

背景技术

最近，由于频繁使用振动模式，因而对于移动通信终端的长使用寿命和高可靠性的需求与日俱增。

对于执行振动模式的振动电机已实施各种研究并进行披露。例如，将参照附图1和2描述现有的直流(DC)无刷振动电机。

如图所示，现有的无刷直流振动电机包括：外壳10、支架20’、定子、转子40、固定轴50以及齿槽转矩生成器62。

帽状外壳10覆盖支架20’以及固定轴50。

支架20’由非磁性材料制成并且具有肋22，固定轴50插到肋22中。

固定在支架20’上的定子30包括至少一个梯形线圈32以及芯片状控制器33，梯形线圈32布置在印刷电路板31上且产生电磁力，芯片状控制器33用作霍尔器件以及驱动IC。

控制器33感测之后描述的磁体42的极性以产生电信号，并且根据所感测的磁体42的极性确定线圈32的电流方向。

转子40包括由树脂制成的转子本体40、转子轭架44、具有预定极性的磁体42、加重件43以及金属轴承52，该转子通过与定子的相互作用转动并且设在外壳10中。

磁体42与由线圈32产生的电磁力相互作用以产生吸引力和排斥力，从而以预定速度转动。

金属轴承52与转子轭架44的中心联接，并且使在转子40旋转过程中产生的摩擦阻力最小，该金属轴承插到固定轴40中。

加重件43在转子40的旋转过程中提供偏心质量以产生振动载荷。

固定轴50的一端插到形成在支架20’上的肋22中，而另一端固定在外壳10的轴槽之间以允许转子40转动，并且由垫圈51支承以滑动。

齿槽转矩生成器62将转子40阻挡在预定位置以使转子能良好地运行，而没有非启动位置，且该齿槽转矩生成器62以预定间隔联接在支架20’上并且由软磁性材料制成。

当磁体42具有四个极性时，多个(两个)齿槽转矩生成器62保持180度间隔。当磁体42具有六个极性时，多个(三个)齿槽转矩生成器62保持120度间隔。

齿槽转矩生成器62的保持预定间隔的各个齿槽转矩生成器具有突部61’以及中心区域，突部61’加强齿槽转矩的强度，中心区域设计成以预定角度与线圈32的中心隔开。

然而，在现有的无刷振动电机中，非磁性支架20’以及软磁性齿槽转矩生成器62独立制造，以通过焊接或粘连彼此联接。因此，部件的数量增加，从而很难获得薄的无刷振动电机，且无刷振动电机的组配工艺复杂化。

此外，由于印刷电路板31价格昂贵，因而当尺寸增加时价格随之增加。由于印刷电路板31是柔性薄膜型且在组配过程中容易弯曲，因而不便于操作。

此外，将线圈32固定于印刷电路板31以及将所固定的线圈固定在支架20’上所带来的复杂过程存在结构缺点。

发明内容

技术问题

从上述问题的角度提出本发明，本发明提出一种振动电机，其中，齿槽转矩生成器形成在非磁性本体的厚度内齿槽转矩。

本发明还提出一种振动电机，其中，线圈在防止与印刷电路板重叠的同时固定于支架，以减小尺寸和材料成本，线圈直接固定于支架以简化制造工艺，且线圈厚度增加到印刷电路板的厚度以产生更高的转动力矩并改进旋转振动载荷。

技术方案

根据本发明的一示意性实施例，提供一种振动电机，该振动电机包括：定子；转子；以及外壳；其中，该定子包括：支架，该支架包括非磁性本体和磁性齿槽转矩生成器，齿槽转矩生成器容纳在本体的厚度内；至少一个线圈，该线圈固定在支架上以产生电磁力，该电磁力使转子转动；以及印刷电路板，该印刷电路板不与线圈重叠而直接固定在支架上。

此外，该本体由非磁性奥氏体不锈钢制成，而齿槽转矩生成器如此制成：通过对于本体的特定部分施加冷轧，以减小厚度并且使特定部分变为磁性材料。

本体包括开口和齿槽转矩生成器，齿槽转矩生成器包括多个与开口联接的齿槽转矩节段。

各个齿槽转矩节段具有线性形状，这些齿槽转矩节段和这些开口分别具有凹凸联接侧。

该印刷电路板具有放置在支架中的部分，该部分在支架的上侧面积的一半内具有半圆形、四边形以及多边形中的任何一种。

此外，转子包括：圆板形转子轭架，该转子轭架具有联轴器以及向上突部，联轴器在中心区域形成，固定轴穿过联轴器；金属轴承，该金属轴承插到联轴器中；加重件，加重件与转子轭架的上侧联接并具有穿孔，突部穿过穿孔；以及磁体，磁体设在转子轭架的下方。

当转子轭架的突部穿透加重件的穿孔时，执行铆接或填塞。

此种转子轭架还包括至少一个阻挡器，该阻挡器自联轴器的上端或下端向内突起，以防止金属轴承分离。

金属轴承包括台阶，该台阶在金属轴承的上端或下端处形成，阻挡器靠近该台阶。

有益效果

根据本发明，齿槽转矩生成器可在非磁性本体的厚度内形成。

此外，线圈不与印刷电路板重叠而固定于支架，以减小印刷电路板的尺寸和制造成本。线圈直接固定于支架以简化制造工艺，且线圈厚度可增加到印刷电路板的厚度，从而可产生更高的转动力矩并且可改进旋转振动载荷。

此外，可牢固地联接金属轴承并且可防止金属轴承由于下落和撞击而分离。

加重件可容易地联接于转子轭架。

附图说明

从参照附图的以下详细说明中，本发明的特征和优点将变得更加明显，附图中：

图1和2示出现有的无刷振动电机；

图3至5示出根据本发明的实施例的无刷直流振动电机；

图6示出在本发明的实施例中使用的转子；

图7和8示出在本发明的实施例中使用的支架的各种示例；

图9和10示出在本发明的实施例中使用的支架的其它示例；以及

图11示出应变诱导马氏体相对于不锈钢的冷轧比率的产生率。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

参照图3到5，根据本发明实施例的无刷振动电机100包括定子130、转子120以及外壳110。

帽状外壳110覆盖定子130和转子120。

定子130包括支架131、齿槽转矩节段132、绝缘涂层133、印刷电路板134、线圈136以及固定轴137。

支架131包括肋138，该肋一体形成在支架上侧的中心区域上，固定轴137穿过该肋，且在固定轴137之外形成多个开口，从而齿槽转矩节段132压到这些开口中并焊接以与支架131联接。

在此情形中，由于肋138与支架131的本体一体形成，因而提高结构强度、获得薄电机，以及良好地产生齿槽转矩。

在支架131中，具有开口的本体由非磁性材料制成，而齿槽转矩节段132由磁性材料制成。

在本发明的该实施例中，齿槽转矩节段132自支架131的肋138的中心以相同距离线性设置，且齿槽转矩节段的延伸线彼此平行。

印刷电路板134不与线圈136重叠、而固定于支架131上，并且具有布置在支架131中的四边形或多边形部分(在本实施例中，是四边形部分)。在此情形中，可使印刷电路板134的面积比现有的印刷电路板的面积减小一半以上。

此外，由于安装有霍尔传感器的驱动集成电路(IC)135除了线圈136以外安装在印刷电路板134上，且与肋138对应的孔穿透印刷电路板134的前端，因而通过将肋138***孔而固定印刷电路板135。因此，由于线圈136不粘连于印刷电路板134，因而减小印刷电路板134的面积，并且即使在使用柔性PCB时仍可降低制造成本。当使用相对便宜的硬PCB时，进一步增强可用性并且可降低制造成本。

至少一个线圈136不与印刷电路板134重叠、而直接固定在支架131上，以产生电磁力，从而使转子120转动。在本实施例中，设有两个线圈136。

线圈136可通过在支架131的上侧涂覆绝缘涂料或粘合剂而粘连到支架131上。

因此，当印刷电路板134和线圈136附连于支架131上时，附连根据本发明的实施例的振动电机的定子130，从而减小印刷电路板134的尺寸并可降低材料成本。

由于印刷电路板134的对应部分不受厚度限制，因而代替昂贵的薄柔性PCB而使用便宜的硬PCB，从而可实现经济效益，驱动IC135除了线圈136以外设置在该对应部分上。

线圈136直接粘连于支架131，以简化制造过程。通过印刷电路板134在线圈136之下的厚度消除现有的线圈和现有的印刷电路板的堆叠厚度，从而通过消除厚度增加线圈136的绕组。因此，可产生更高的转动力矩，并且可改进旋转振动载荷。

印刷电路板134和线圈136同时附连于支架131，从而可简化工艺。

参照图5和6，转子120包括转子轭架123、金属轴承122、加重件124以及磁体121，金属轴承插到联轴器中，加重件联接于转子轭架123的上侧。

转子轭架123具有圆板形以及联轴器，该联轴器与旋转中心一体形成，且固定轴137穿透该旋转中心。

金属轴承122牢固地插到联轴器中，且在此状态中固定轴137插到联轴器中以使在转子120的旋转过程中产生的摩擦阻力最小。

阻挡器123b自联轴器的上端向内突出，以防止金属轴承122由于外部冲击而向上分离。有若干方法可形成阻挡器123b。在本发明的该实施例中，在联轴器的上端处可形成圆形部分，可挤压该圆形部分的一部分以形成阻挡器123b。

在金属轴承122的上端处形成台阶122a以与阻挡器123b对应，从而阻挡器123b靠近台阶122a。

联轴器具有内周界，该内周界具有足以包围金属轴承122的整个外周界的高度。通过这样做，由于金属轴承122和联轴器的接触面积增加，因而可更牢固地联接并固定金属轴承122。

转子轭架123和联轴器彼此一体形成，同时，转子轭架123连接于联轴器的上端并且具有下台阶。这为加重件124提供联接面。换言之，加重件124安装在联轴器的厚度内，从而可获得薄结构并且可改进它们之间的联接强度。

转子轭架123和加重件124具有铆钉孔123a和124a，这些铆钉孔分别在对应位置处形成。在此实施例中，通过将铆钉孔123a和铆钉孔124a对准并且通过铆接可容易地联接加重件124。

图7、8、9和10示出支架的各个示例。

参照图7，根据本发明的实施例的支架包括本体131和开口131a，本体具有集成肋，固定轴穿透该肋，齿槽转矩节段132a压配到本体131的开口131a中。

开口131a和齿槽转矩节段132a分别是三个并且具有线性形状，且设置成对应齿槽转矩节段132a的延伸线形成三角形。

本体131由非磁性材料制成，而齿槽转矩节段132a由磁性材料制成。

齿槽转矩节段132a和开口131a分别具有凹凸联接侧。换言之，在齿槽转矩节段132a的缘边上形成突部，在本体131的开口131a处形成与这些突部的形状和尺寸对应的槽。

此种结构改进齿槽转矩节段132a和的开口131a之间的联接强度。因此，可防止齿槽转矩节段132由于下落引起的外部冲击而从本体131中分离。与齿槽转矩节段132s不具有凹凸机构的情形相比，可增加磁感应强度，从而改进齿槽转矩。

参照图8，四个开口131b和四个齿槽转矩节段132b线性设置，从而它们的延伸线形成四边形。

参照图9和10，非磁性本体131由奥氏体不锈钢制成，通过对本体131的特定部分进行冷轧而制成齿槽转矩生成器131c，从而减小厚度，且本体131变成磁性材料。

即使在各个等级中存在差异，而奥氏体不锈钢通常是具有磁导率为2或更小的非磁性材料。然而，亚稳奥氏体通过冷轧处理变成具有磁性的应变诱导马氏体。已知的是，生成越多的应变诱导马氏体，则奥氏体越不稳定。奥氏体不锈钢具有这样的性能：当奥氏体不锈钢受到外应力而变形时，变形增加，则磁导率也增加。

图11示出应变诱导马氏体相对于不锈钢的冷轧比率的产生率。在作为一般的奥氏体不锈钢的SUS304(18Cr-8Ni-Fe的合金)的情形中，与厚度减小相应、通过冷轧增加应变诱导马氏体的产生率，且还增加磁导率。

再次参照图10，在本实施例中，使用奥氏体不锈钢的性能，从而本体131由奥氏体不锈钢制成，而本体131的特定部分通过施加冷轧变形成磁性材料，从而形成齿槽转矩生成器131c。

同样的，齿槽转矩生成器131c这样形成：通过挤压本体131的特定部分以通过挤压和张力带来冷变形。

在此情形中，可在低于室温的温度下执行该挤压，并且通过该挤压可减少大约30％以上的厚度。另一方面，齿槽转矩生成器131c的磁导率可以是10到1000。

如上所述，根据本发明的实施例，磁性部分和非磁性部分可由相同材料制成并且彼此一体形成。

Claims (9)

1.一种振动电机，包括：

定子；

转子；以及

外壳；

其中，所述定子包括：

支架，所述支架包括非磁性本体和磁性齿槽转矩生成器，所述齿槽转矩生成器容纳在所述本体的厚度内；

至少一个线圈，所述线圈固定在所述支架上以产生电磁力，所述电磁力使所述转子转动；以及

印刷电路板，所述印刷电路板不与所述线圈重叠而直接固定在所述支架上，其中，所述本体包括开口，所述齿槽转矩生成器包括多个与所述开口联接的齿槽转矩节段。

2.如权利要求1所述的振动电机，其特征在于，所述本体由非磁性奥氏体不锈钢制成，而所述齿槽转矩生成器如此制成：通过对所述本体的特定部分施加冷轧，以减小厚度并且使所述特定部分变为磁性材料。

3.如权利要求1所述的振动电机，其特征在于，所述齿槽转矩节段中的各个齿槽转矩节段具有线性形状。

4.如权利要求3所述的振动电机，其特征在于，所述齿槽转矩节段和所述开口分别具有凹凸联接侧。

5.如权利要求1所述的振动电机，其特征在于，所述印刷电路板具有布置在所述支架中的部分，所述部分在所述支架的上侧面积的一半内具有半圆形和多边形中的任何一种。

6.如权利要求1所述的振动电机，其特征在于，所述转子包括：

圆板形转子轭架，所述转子轭架具有联轴器以及向上突部，所述联轴器在中心区域形成，固定轴穿过所述联轴器；

金属轴承，所述金属轴承插到所述联轴器中；

加重件，所述加重件与所述转子轭架的上侧联接并具有穿孔，所述突部穿过所述穿孔；以及

磁体，所述磁体设在所述转子轭架的下方。

7.如权利要求6所述的振动电机，其特征在于，当所述转子轭架的所述突部穿透所述加重件的所述穿孔时，执行铆接或填塞。

8.如权利要求6所述的振动电机，其特征在于，所述振动电机还包括至少一个阻挡器，所述阻挡器自所述联轴器的上端或下端向内突起，以防止所述金属轴承分离。

9.如权利要求8所述的振动电机，其特征在于，所述金属轴承包括台阶，所述台阶在所述金属轴承的上端或下端处形成，所述阻挡器靠近所述台阶。

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