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Die Erfindung betrifft einen Schwing- bzw. Vibrationsmotor in Flachbauweise, wie er beispielsweise in Mobiltelefonen zur Anrufsignalisierung eingesetzt wird.
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Ein repräsentatives Beispiel eines Schwingmotors in Flachbauweise, der als Pfannkuchen- oder Münzentyp bezeichnet wird, ist in 1 gezeigt und hat einen relativ großen Durchmesser. E hat einen Stator mit einem Magneten 3 und einen Rotor r in einem Gehäuse. Der Stator ist elektrisch mit dem Rotor r über eine Bürste 7b verbunden. Ein unteres Substrat 2, auf dessen Oberfläche ein Schaltkreis aufgedruckt ist, ist an einer oberen Oberfläche eines unteren Gehäuses 1 angebracht, welches eine flache Platte von runder Form ist. Ein torusförmiger Magnet 3 ist an einer oberen Oberfläche des unteren Substrates 2 angebracht. Da das untere Substrat 2 an einem Teil der oberen Oberfläche des unteren Gehäuses 1 angebracht ist, ist der Magnet 3 großflächig an dem unteren Gehäuse 1 und dem unteren Substrat 2 befestigt.
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Die obere Oberfläche des unteren Gehäuses 1 ist mit einem kappenförmigen oberen Gehäuse 4 abgedeckt, welches nach unten offen ist. Das untere Gehäuse 1 und das obere Gehäuse 4 sind durch eine Welle 5 in ihren mittigen Bereichen fest miteinander verbunden. Eine biegefeste Karte wurde bislang als unteres Substrat 2 verwendet, welches am unteren Gehäuse 1 angebracht ist. Seit kurzem wird hauptsächlich eine flexible Schaltkreiskarte als unteres Substrat 2 verwendet. Der Rotor r ist um die Welle 5 in dem Stator angeordnet.
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Der Rotor r enthält ein oberes Substrat 6 und einen Kommutator 7a. Das obere Substrat 6 wird in der Welle 5 exzentrisch dadurch gelagert, daß eine flache Platte von runder Form in einem bestimmten Winkel ausgeschnitten wird. Der Kommutator 7a enthält eine Mehrzahl von Segmenten auf dem Umfang am Boden eines Drehmittelpunktabschnittes, der in der Welle 5 des oberen Substrates 6 gelagert ist. Eine gewickelte Spule 8 ist an der oberen Oberfläche des Rotors angebracht und ein Isolator 9 aus einem üblichen Kunststoff wird durch Spritzgießen einstückig auf der oberen Oberfläche des oberen Substrates 6 mit Ausnahme der Befestigungsoberfläche der gewickelten Spule 8 ausgebildet.
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Die Energieversorgung erfolgt über das untere Substrat 2 und wird über die Bürste 7b dem Kommutator 7a zugeführt.
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Die Bürste 7b enthält ein Paar von Energieeingabe- und -ausgabebürsten. Diese Bürsten sind voneinander unter einem festen Winkel getrennt. Die Bodenfläche der jeweiligen Bürste ist fest mit einem Schaltkreis auf dem unteren Substrat 2 verbunden und der obere Abschnitt hiervon ist in Gleitkontakt mit den Segmenten des Kommutators 7a.
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Infolgedessen wird der über das untere Substrat 2 eingeleitete Strom dem Kommutator 7a durch die Bürste 7b auf einer Seite zugeführt und über die gewickelte Spule 8 durch das obere Substrat 6. Der Strom fließt von der gewickelten Spule 8 zum oberen Substrat 6, dem Kommutator 7 und der Bürste 7b auf der anderen Seite. Somit ist die gewickelte Spule 8 stets elektrisch angeschlossen. Hierbei wird eine elektromagnetische Kraft durch eine Wechselwirkung zwischen der gewickelten Spule 8 und dem Magnet 3 erzeugt, um eine Antriebskraft zu erhalten. Da der Rotor r exzentrisch auf der Welle 5 gelagert ist, wird der Rotor r exzentrisch angetrieben. Eine derartige exzentrische Antriebskraft wird über die Welle 5 nach außen übertragen, um das System vibrieren zu lassen. Die Leistung des Schwingmotors hängt somit vom Vibrationsbetrag ab. Da der Vibrationsbetrag von dem Exzentrizitätsbetrag des Rotors r abhängt, ist es schwierig, den benötigten Exzentrizitätsbetrag durch eine Anordnung zu erhalten, bei der das obere Substrat 6 in einem bestimmten Winkel bezüglich der runden Form ausgeschnitten ist und die gewickelte Spule 8 exzentrisch auf dem oberen Substrat 6 bezüglich des Rotationsmittelpunktes angeordnet ist.
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Demzufolge ist im Rotor r des verwendeten Schwingmotors die gewickelte Spule 8 auf dem oberen Substrat 6 angeordnet und der Isolator 9 ist um die gewickelte Spule 8 eingefüllt. Es wird als Isolator 9 ein Kunststoffmaterial verwendet, welches Metall mit hohem spezifischen Gewicht, beispielsweise Wolfram enthält, um den benötigten Exzentrizitätsbetrag zu erzeugen. Somit kann ein ausreichender Vibrationsbetrag erhalten werden.
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In dem genannten Rotor r ist gemäß 2 die gewickelte Spule 8 auf beiden Seiten des oberen Substrates 6 angeordnet und die gewickelte Spule 8 ist integral mit dem oberen Substrat 6 über den Isolator 9 durch einen Eingußvorgang verbunden, so daß der Exzentrizitätsbetrag im Rotor r verbessert werden kann.
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Da jedoch der Isolator 9, der das obere Substrat 6 mit der gewickelten Spule 8 durch den Eingußvorgang verbindet, eine Metallkomponente mit hohem spezifischen Gewicht, beispielsweise Wolfram enthält, ist die Fluidität des Isolators 9 aufgrund der Wolframkomponente nicht gut, welche nicht leicht aufzuschmelzen ist. Infolgedessen ist während des Eingußvorganges durch den Isolator 9 ein hoher Druck notwendig. Das obere Substrat 6 und die gewickelte Spule 8 werden aufgrund des beim Eingußvorganges aufgewendeten Druckes verformt oder es entstehen Kurzschlüsse. Aus diesem Grund wird ein mangelhaftes Produkt erzeugt. Insbesondere wird aufgrund der Schwierigkeit beim Einspritzvorgang die Produktionsausbeute verschlechtert.
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Weiterhin ist der Isolator 9 mit dem Material mit hohem spezifischen Gewicht im Rotor r im wesentlichen mit einem kleinen exzentrischen Gewichtsverhältnis angeordnet. Weiterhin verringert gemäß 2, wenn der Isolator 9 teilweise in Richtung der anderen Seite entsprechend der Seite am Mittelpunkt, der durch die Welle 5 gelagert wird, ausgebildet wird, der Isolator 9, der auf der anderen Seite ausgebildet ist, den Exzentrizitätsbetrag des Rotors r, wodurch die exzentrische Antriebskraft durch den Rotor r verschlechtert wird. Da schließlich der Isolator 9 mit einem Material mit hohem spezifischen Gewicht angesichts seiner Funktion, welche im Rotor r zu erfüllen hat, sehr teuer ist, ist er nicht ökonomisch.
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Ein anderer bekannter Schwingmotor (
JP-63-290 143 A ) hat einen vergleichbaren Aufbau insoweit als in einem Gehäuse aus Oberteil und Unterteil ein einen Rotor bildender kernloser Läufer aus einem Paar gewickelter Spulen im Winkelabstand von 120° und dazwischen einem Permanentmagneten, die in einem Isolator aus Kunststoff eingegossen und dadurch gehalten sind, auf einer Welle oberhalb von auf einem unteren Substrat bzw. Gehäuseteil angeordneten Magneten gelagert ist. Die Stromzufuhr zu den Spulen erfolgt über Bürsten und einen Kommutator. Bei diesem Schwingmotor weist der Läufer bzw. Rotor kein Substrat als Träger auf. Der Läufer ist eine gegossener durchgehender bzw. integraler Kunstharzkörper, der die beiden Spulen und den Magneten umschließt.
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Bei einem Schwingmotor ähnlichen Aufbaus (
JP-63-290 142 A ) ist statt des Permanentmagneten zwischen den beiden Spulen auf der Oberseite des Läufers eine unbewegliche metallene etwa halbkreisförmige Gewichtsplatte gegenüber einem Feldmagneten, der auf der Oberseite einer unteren Gehäuseplatte befestigt ist, vorgesehen. Die Gewichtsplatte verleiht dem Läufer die erforderliche Exzentrizität.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen besonders flachen stabilen Schwingmotor zu schaffen, der nicht nur einfach und genau herstellbar ist, sondern darüber hinaus die für die Wahrnehmung erforderliche Schwingkraft in ausreichender Höhe erzeugt.
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Ein diese Aufgabe lösender Schwingmotor in Flachbauweise ist im Patentanspruch angegeben.
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Es ist kein hoher Spritzdruck beim Einspritzvorgang des Isolators erforderlich.
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Die obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung, welche in Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung zu sehen ist, in der:
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1 eine Schnittdarstellung ist, welche einen Aufbau eines Schwingmotors in Flachbauweise nach dem Stand der Technik zeigt;
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2 eine perspektivische Darstellung ist, welche einen Rotor im Schwingmotor in Flachbauweise nach dem Stand der Technik zeigt;
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3 eine Schnittdarstellung entlang Linie A-A in 2 zeigt;
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4 eine Schnittdarstellung ist, welche einen Schwingmotor in Flachbauweise gemäß der Erfindung zeigt;
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5 eine perspektivische Darstellung ist, welche einen Schwingmotor in Flachbauweise gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt; und
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6 eine Schnittdarstellung entlang Linie D-D in 5 ist.
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Die 4 bis 6 zeigen eine Ausführungsform der Erfindung. Wie in den Figuren gezeigt, ist in einer Richtung entsprechend zwei gewickelten Spulen 27, welche auf einem oberen Substrat 25 angeordnet sind, ein Gewicht 30 angeordnet. Ein unteres Substrat 21 ist an einem Teil einer oberen Oberfläche eines unteren Gehäuses 20 angebracht und ein Magnet 22 ist an dem unteren Substrat 21 und der oberen Oberfläche des unteren Gehäuses 20 vorgesehen.
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Eine Welle 24 ist in der Mitte des unteren Gehäuses 20 festgelegt und ein oberes Gehäuse 23 ist mit einem oberen Abschnitt der Welle 24 in Verbindung, so daß Teile, welche im oberen Bereich des unteren Gehäuses 20 angeordnet sind, gegenüber der Außenseite sicher geschützt sind.
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Das obere Substrat 25 ist drehbar und exzentrisch mit der Welle 24 verbunden. Ein Kommutator 26a ist am Boden des oberen Substrates 25 vorgesehen und enthält eine Mehrzahl von Segmenten. Das untere Substrat 21 ist mit den Segmenten des Kommutators 26a über ein Paar von Bürsten 26b verbunden, so daß ein elektrisches Signal dazwischen übertragen wird. In dem obigen Aufbau enthält ein Rotor r der Erfindung ein oberes Substrat 25, welches eine gedruckte Schaltkreiskarte ist, zwei gewickelte Spulen 27 und ein Gewicht 30, welche entsprechend am oberen Substrat 25 angebracht sind oder einstückig eingegossen sind, einen Kommutator 26a und einen Isolator 28.
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Das obere Substrat 25, welches eine dünne gedruckte ungleichförmig geformte Schaltkreiskarte ist, wurde typischerweise durch Ausschneiden einer runden flachen Platte in einem bestimmten Winkel gebildet.
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Auf einem derartigen oberen Substrat 25 ist ein Paar gewickelter Spulen 27 so angeordnet, daß sie um einen konstanten Winkel voneinander getrennt auf einer Hälfte des oberen Substrates 25 exzentrisch angeordnet sind. Die gewickelten Spulen 27 können einphasig, zweiphasig oder dreiphasig abhängig von der Antriebscharakteristik des Schwingmotors sein und sind mit dem oberen Substrat 25 fest verbunden.
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Das Hauptmerkmal der Erfindung besteht darin, daß das Gewicht 30 mit hohem spezifischen Gewicht auf der Seite des oberen Substrates 25 bezüglich der Seite hiervon angeordnet ist, in der die gewickelten Spulen 27 angeordnet sind. Das Gewicht 30 ist ein Hauptelement, welches den Exzentrizitätsbetrag des Rotors r bestimmt. Wolfram mit hohem spezifischen Gewicht wird gewöhnlich als Material für das Gewicht 30 verwendet.
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Der Kommutator 26a, der aus einer Mehrzahl von Segmenten um den Mittelpunkt besteht, der auf der Welle 24 gelagert ist, ist auf der Bodenfläche des oberen Substrates 25 auf gleiche Weise wie im Stand der Technik ausgebildet. Auf der oberen Oberfläche des oberen Substrates 25, in der die gewickelten Spulen 27 und das Gewicht 30 angeordnet sind, ist der Isolator 28 durch einen Einspritzvorgang mit bestimmter Dicke aufgegossen mit Ausnahme eines Bereiches entsprechend den gewickelten Spulen 27 und des Gewichtes 30.
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Der Isolator 28 ist ein auf einem üblichen Kunststoff basierender Isolator, der durch einen Einspritzvorgang unmittelbar nach dem Aufbringen der gewickelten Spulen 27 und des Gewichtes 30 auf das obere Substrat 25 ausgebildet wird.
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Der Kommutator 26a ist im Gleitkontakt mit dem oberen Ende der Bürste 26b an seiner Unterseite, indem eine Mehrzahl der Segmente an der Unterseite des oberen Substrates 25 in konstanten Abständen ausgebildet wird. Die Segmente sind mit einem Schaltkreis elektrisch in Verbindung, der auf dem oberen Substrat 25 aufgedruckt ist.
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Das Gewicht 30 ist auf dem oberen Substrat 25 auf eine derartige Weise ausgebildet, daß sein Erstreckungsbereich innerhalb eines minimalen mechanischen Winkels von 45° liegt. Bevorzugt ist das Gewicht 30 in einer Größe ausgebildet, daß es mit beiden Enden sich den beiden Enden der gewickelten Spulen 27 annähert.
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Das Gewicht 30 ist auf eine derartige Weise ausgebildet, daß seine Bodenfläche durch einen Kleber mit dem oberen Substrat 25 in Verbindung ist. Wenn das Gewicht 30 in einer Größe ausgebildet wird, daß sich beide Enden des Gewichts 30 den beiden Enden der gewickelten Spule 27 annähern, wird der Kleber gleichzeitig auf ein Ende der gewickelten Spulen 27 aufgebracht und der Bodenfläche des oberen Substrates 25 aufgebracht, so daß das Substrat 25 in einem stabil festgelegten Zustand gehalten wird.
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In einem Bereich außerhalb den gewickelten Spulen 27 und des Gewichts 30 ist der Isolator 28 durch einen Einspritzvorgang auf gleiche Höhe wie die gewickelte Spule 27 aufgegossen, wie in 5 gezeigt. Der Isolator 28 isoliert hierbei elektrische Eigenschaften von den gewickelten Spulen 27 und wirkt gleichzeitig dahingehend, den Zustand stabil beizubehalten, in welchem die gewickelten Spulen 27 und das Gewicht 30 fest an dem oberen Substrat 25 angebracht sind.
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Insbesondere ist der Isolator 28 aus einem Material mit geringem spezifischen Gewicht gebildet, um den Exzentrizitätsbetrag des Gewichtes 30 nicht zu beeinflussen. Es ist besonders bevorzugt, daß übliche synthetische Harze als Isolator 28 verwendet werden.
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Somit enthält der Rotor r ein oberes Substrat 25, welches durch Ausschneiden einer flachen Platte mit runder Form in einem bestimmten Winkel gebildet wird, ein Paar von gewickelten Spulen 27, welche so angeordnet sind, daß sie in einem bestimmten elektrischen Winkel auf dem oberen Substrat 25 voneinander getrennt sind, sowie ein Gewicht 30 mit hohem spezifischen Gewicht, welches zwischen den gewickelten Spulen 27 angeordnet ist. Das obere Substrat 25, die gewickelten Spulen 27 und das Gewicht 30 sind einstückig miteinander durch einen Einspritzvorgang mit einem Isolator 28 aus Harzmaterial mit geringem spezifischen Gewicht verbunden.
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Der Rotor r beinhaltet das obere Substrat 25, die gewickelten Spulen 27, das Gewicht 30 und den Isolator 28. Die gewickelten Spulen 27 sind auf beiden Seiten einer Seite des oberen Substrates 25 angeordnet und voneinander um einen bestimmten elektrischen Winkel getrennt. Das Gewicht 30 ist auf dem äußeren Umfang des oberen Substrates 25 in einem Raum zwischen den gewickelten Spulen 27 angeordnet. Die gewickelten Spulen 27 und das Gewicht 30, die auf dem oberen Substrat 25 angeordnet sind, sind durch einen Einspritzvorgang miteinander durch den Isolator 28 aus einem üblichen Harzmaterial verbunden.
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Der Isolator 28, der dahingehend wirkt, das obere Substrat 25, die gewickelten Spulen 27 und das Gewicht 30 miteinander zu verbinden, ist hierbei aus einem reinen Harzmaterial gebildet, welches keine Metallkomponente enthält, um elektrische Charakteristiken von den gewickelten Spulen 27 zu isolieren. Es ist bevorzugt, daß synthetische Harze mit ausgezeichneten Fließeigenschaften und geringem spezifischen Gewicht als Isolator 28 verwendet werden.
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Weiterhin ist zwischen den gewickelten Spulen 27, die an beiden Seiten des oberen Substrates 25 angeordnet sind, das Gewicht 30 auf dem äußeren Umfang gesehen vom Drehmittelpunkt durch die Welle 24 des oberen Substrates 25 angeordnet. Hierbei wird ein Material wie Wolfram mit hohem spezifischen Gewicht bevorzugt als Gewicht 30 verwendet.
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Wenn somit das Gewicht 30 zwischen den gewickelten Spulen 27 auf dem oberen Substrat 25 angeordnet ist, läßt sich der Exzentrizitätsbetrag des Rotors r verbessern. Da im Ergebnis eine größere exzentrische Antriebskraft des Rotors r während des Betriebs des Schwingmotors erhalten werden kann, läßt sich die Vibrationscharakteristik verbessern.
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Da der Isolator 28 mit geringem spezifischen Gewicht ausgezeichnete Fließeigenschaften hat, ist im Gegensatz zum Stand der Technik kein hoher Einspritzdruck notwendig. Infolgedessen ist es möglich, eine Verformung und Kurzschlüsse im oberen Substrat 25 oder den gewickelten Spulen 27 zu vermeiden.
