DE60110599T2

DE60110599T2 - Vibrator für ein mobiltelefon

Info

Publication number: DE60110599T2
Application number: DE60110599T
Authority: DE
Inventors: Pierre Gandel; Richard Arlot
Original assignee: Moving Magnet Technologie SA
Current assignee: Moving Magnet Technologie SA
Priority date: 2000-07-26
Filing date: 2001-07-23
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: DE60110599D1; EP1303361B1; WO2002007903A1; FR2812225B1; EP1303361A1; ATE294649T1; FR2812225A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Vibrationsvorrichtungen, welche der Erzeugung von Vibrationen dienen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind. Derartige Vorrichtungen werden in zunehmendem Maße zur Ausrüstung von tragbaren Telefonen oder Nachrichtengeräten (Pager) verwendet.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Typen von Vibrationsvorrichtungen bekannt.
Das Patent FR 2686747 beschreibt einen Motor, der eine oszillierende bzw. vibrierende Drehbewegung erzeugt, wobei sich der Motor nicht kontinuierlich dreht. Der Motor umfaßt einen Stator, der einen Verwindungsstab mit einem variablen Drehmoment beaufschlagt. Der Motor vibriert daher mit der Eigenfrequenz der Rotor-Verwindungsstab-Gruppe. Das Dokument beschreibt keinen drehenden Motor und umfaßt keine Einrichtung zur Detektion der Position des Rotors.
Das Patent US 5,373,207 betrifft einen "coreless"-Motor, der gemäß dem Laplace-Gesetz arbeitet, d. h. durch die Interaktion magnetischer Felder mit der Spule. Das Dokument beschreibt kein Merkmal, demgemäß eine Detektionseinrichtung zumindest eine elektrische Wicklung ansteuert.
Das Patent US 3,959,673 beschreibt einen Motor, der eine vibrierende Drehbewegung erzeugt, indem ein Drehmoment an einem Verwindungsstab angreift.
Ferner sind nicht-vibrierende Motorstrukturen bekannt.
Die Patente US 5,973,426 und US 6,049,149 beschreiben dreiphasige Motoren, welche die Erfindung nicht offenbaren. Das Patent US 5,877,568 beschreibt eine Form eines Elektromotors und keine Vibrationseinrichtung.
Das Patent US 3,860,300 beschreibt ein magnetisches Lager.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vibrationsvorrichtung vorzusehen, die einen guten energetischen Wirkungsgrad und geringe Herstellungskosten aufweist. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, eine Vorrichtung vorzusehen, die eine Versorgung mit Gleichstrom gestattet, ohne daß ein AC/DC-Umwandler erforderlich ist.
Daher betrifft die Erfindung in ihrem allgemeinsten Prinzip eine Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind (insbesondere einen Summer bzw. Vibrationsalarm für Handys oder tragbare Telekommunikationsausrüstung) mit einem bürstenlosen einphasigen Motor, der einen Rotor aufweist, der über mindestens einen magnetischen Pol verfügt, und einen Stator, der mindestens zwei Pole aufweist, die von mindestens einer elektrischen Spule abwechselnd versorgt werden, welche durch ein Mittel zur Erkennung der Position des Motors gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein drehendes Organ bzw. Element aufweist, das über eine Unwucht aufweist, wobei das drehende Organ, das die Unwucht aufweist, vom bürstenlosen einphasigen Motor angetrieben wird.
Gemäß einer ersten bevorzugten Alternative ist das Mittel zur Erkennung der Position des Rotors eine Hallsonde.
Gemäß einer zweiten Alternative ist das Mittel zur Erkennung der Position des Rotors ein Detektor für die in einer elektrischen Spule des Stators induzierten Spannung.
Gemäß einer dritten Alternative ist das Mittel zur Erkennung der Position des Rotors ein optischer Detektor.
Vorzugsweise umfaßt der Rotor einen ringförmigen Magneten, der radial magnetisiert ist.
Gemäß einer besonderen Ausführung umfaßt der Rotor einen ringförmigen Magneten, der sich über mindestens 270° erstreckt.
Gemäß einer bevorzugten Variante umfaßt der Rotor einen ringförmigen Magneten, der radial magnetisiert ist und der zwei magnetische Pole aufweist, die jeweils von einem halbringförmigen Magneten, der sich über etwa 180° erstreckt, gebildet werden.
Vorzugsweise ist der ringförmige Magnet von einem ferromagnetischen ringförmigen Joch umgeben, das eine Höhe aufweist, die geringer als die Höhe des Magneten ist, wobei das Mittel zur Erkennung der Position des Rotors im zusätzlichen bzw. verbleibenden ringförmigen Raum untergebracht ist.
Gemäß einer ersten Ausführung ist der Stator durch ein ferromagnetisches Teil mit im wesentlichen diskaler bzw. scheibenförmiger Form ausgebildet, das eine röhrenförmige Führung für die Durchführung der Welle des Rotors aufweist, wobei das genannte Teil mindestens eine Öffnung für die Durchführung der elektrischen Spulen aufweist.
Vorzugsweise weist das Statorteil zwei Öffnungen auf, die sich jeweils durch einen äußeren bzw. peripheren Schlitz öffnen, um einen zentralen Bereich abzugrenzen, welche die röhrenförmige Führung umgibt, und die dazu dient, zwei elektrische Spulen aufzunehmen.
Gemäß einer zweiten Ausführung weist das Statorteil eine geschlossene zentrale Öffnung auf, um einen Kern aufzunehmen, um den herum zwei elektrische Spulen gewickelt sind.
Vorzugsweise ist der Rotor axial durch magnetisches Schweben positioniert.
Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung eines nicht begrenzenden Ausführungsbeispiels besser verständlich, wobei die Beschreibung sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht und wobei:
1 eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung einer ersten Ausführungsvariante zeigt;
2 eine Darstellung der Vorrichtung im Axialschnitt zeigt;
3 eine Darstellung der Vorrichtung im Längsschnitt zeigt; und
4 eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsvariante zeigt.
Die in 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Stator (2) und einer Rotorstruktur, die einen Rotor (1) und eine Unwucht (3) umfaßt.
Der Rotor (1) umfaßt zwei Magnete (4, 5) in Form von Kreissektoren, die jeweils einen magnetischen Pol bilden, der sich über 180° erstreckt, und der radial in alternierender Weise magnetisiert ist.
Ferner kann auch ein Rotor vorgesehen werden, der mehr als zwei oder auch nur einen einzelnen Magneten umfaßt, und insbesondere einen Magneten, der sich nur entlang eines Kreissegments erstreckt und der in diesem Fall selbst eine Unwucht bildet.
Diese Magnete (4, 5) sind von einem Joch (6) aus reinem Eisen umgeben, das eine röhrenförmige Hülle bildet. Dieses Joch (6) weist eine Ringform auf. Die Höhe des Jochs ist geringer als die Höhe der Magnete (4, 5), wodurch ein ringförmiger Raum (7) verbleibt, der in dem beschriebenen Beispiel die Erfassung der Flußveränderung gestattet.
Der Rotor (1) ist einteilig mit der Unwucht (3) in Form eines Stücks Messing oder einem als Gewicht dienendes Material ausgebildet und erstreckt sich über ungefähr 180°, und vorzugsweise über einen Winkelbereich zwischen 180° und 270°. Ein Winkelbereich von mehr als 180° ermöglicht das Gewährleisten einer besseren Führung des Rotors mit Hilfe des Stators. Die Unwucht ist einteilig mit einer Welle (8) ausgebildet.
Der Stator umfaßt ein Joch (10) aus Nickeleisen in im wesentlichen diskaler bzw. scheibenförmiger Form, das im Inneren des Rotors (1) angeordnet ist. Das Joch weist zwei Öffnungen (11, 12) auf, die in einer diametralen Ebene symmetrisch sind.
Dieses Stück (10) ist durch eine rohrförmige Führung (15) verlängert, die die Welle (8) des Rotors aufnimmt.
Die Wicklungen (16, 17) sind um den diametralen Bereich (18), der den Kern bildet, mit Hilfe von äußeren Schlitzen (13, 14) gewickelt.
Die Höhe der rohrförmigen Führung (15) ist so bestimmt, daß der Rotor (1) sich durch das magnetische Schweben im Verhältnis zum Stator (2) positioniert. Die Höhe ist so bestimmt, daß ein geringes Spiel (21) verbleibt, wenn das Statorstück (10) zu den Magneten (4, 5) zentriert wird.
Der Übergang zwischen den Magneten (4, 5) wird mittels der Hallsonde (20) ermittelt, welche die Änderung der Magnetfelder aufgrund der Streuung des Rings (7) erfaßt. Diese Sonde ist eine Sonde vom Typ MELEXIS US79 (Handelsbezeichnung), welche die zwei Ausgänge aufweist, deren Pegel abhängig von dem erfassten Feld jeweils das eine oder das andere Vorzeichen haben.
Ein Ausgang der Hallsonde (20) versorgt eine der Wicklungen (16), und der andere Ausgang versorgt die andere Wicklung (17).
Die Vorrichtung wird mit Gleichstrom versorgt, wobei die Hallsonde die selbständige Kommutation bzw. Autokommutation der Wicklungen und somit den Betrieb des Motors gewährleistet, ohne daß es notwendig ist, auf ein Bürstensystem oder auf eine Wechselstromversorgung zurückzugreifen.
Der Rotor dreht sich kontinuierlich und führt vollständige Drehungen aus, im Gegensatz zu Vibrationsvorrichtungen des Stands der Technik, in denen der Rotor eine oszillierende Drehbewegung mit einer geringen Winkelamplitude erzeugt, indem ein variables Drehmoment an einem Element angreift.
Beispielsweise dreht sich der Rotor mit einer Geschwindigkeit von 100 bis 200 Umdrehungen pro Sekunde und wiegt 1,5 g.
Die 4 stellt eine Ausführungsvariante dar, in der der Stator eine in sich abgeschlossene Öffnung (32) aufweist, in der ein ferromagnetischer Kern (33) vorgesehen wird. Dieser Kern ist vorzugsweise mit zwei Wicklungen (34, 35) bewickelt. Der Stator weist vorzugsweise sättigungsfähige Verjüngungen bzw. Einschnürungen auf.

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, insbesondere eine Vibrationseinrichtung für Handys oder tragbare Telekommunikationsausrüstung, mit einem einphasigen bürstenlosen Motor, der einen Rotor (1) aufweist, der über mindestens einen magnetischen Pol verfügt, und einen Stator (2), der mindestens zwei Pole aufweist, die von mindestens einer elektrischen Spule (16, 17) abwechselnd versorgt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule durch ein Mittel zur Erkennung der Position des Rotors gesteuert wird und dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ein drehendes Organ aufweist, das über eine Unwucht aufweist, wobei das drehende Organ mit Unwucht vom einphasigen bürstenlosen Motor angetrieben wird.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erkennung der Position des Rotors (1) eine Hallsonde (20) ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erkennung der Position des Rotors (1) ein Detektor für die in einer elektrischen Spule (16, 17) des Stators induzierten Spannung ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Erkennung der Position des Rotors (1) ein optischer Detektor ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) einen ringförmigen Magnet, der radial magnetisiert ist, umfaßt.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) einen ringförmigen Magnet, der sich über mindestens 270° erstreckt, umfaßt.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) einen ringförmigen Magnet (4, 5), der radial magnetisiert ist, umfaßt, der zwei magnetische Pole aufweist, die jeweils durch einen halbringförmigen Magnet (4, 5), der sich über etwa 180° erstreckt, gebildet werden.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Magnet von einem ferromagnetischem ringförmigen Joch (6) umgeben ist, das eine Höhe aufweist, die niedriger als die Höhe des Magnets (4, 5) ist, wobei das Mittel zur Erkennung der Position des Rotors (1) im verbleibenden ringförmigen Raum (7) untergebracht ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2) durch ein ferromagnetisches Teil mit leicht diskaler Form geformt ist, das eine röhrenförmige Führung für die Durchführung der Drehwelle vom Rotor aufweist, wobei das genannte Teil mindestens eine Öffnung für die Durchführung der elektrischen Spulen aufweist.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Statort Teil zwei Öffnungen aufweist, die sich jeweils durch einen peripheren Schlitz öffnen, um einen zentrale Zone abzugrenzen, die die röhrenförmige Führung umgibt, und die dazu dient, zwei elektrische Spulen aufzunehmen.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Statort Teil eine geschlossene zentrale Öffnung aufweist, um einen Kern aufzunehmen, um den herum zwei elektrische Spulen gewickelt sind.
Vorrichtung zum Erzeugen von Vibrationen, die vom menschlichen Körper wahrnehmbar sind, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) axial durch magnetisches Schweben positioniert ist.