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無電刷直流振動馬達的製作方法

2023-09-17 07:44:00


本發明屬于振動馬達領域,涉及手機、攜帶式遊戲機、耳機、穿戴式設備等小型電子儀器用的無電刷直流(Brushless Direct Current: BLDC)振動馬達。



背景技術:

智慧型手機市場為方便消費者的使用,持續加載各種生活中必要的各種功能,需要在有限的空間中安裝硬體,有必要對硬體進行微型化。振動馬達在手機、定時器等移動通訊等終端機上起到傳輸信號的作用,廣泛應用於需要振動的領域,如:為了達到遊戲的模擬效果,應用於遊戲機;最近在耳機、各種佩戴類電子儀器上作為提醒功能採用,上述電子產品側重於微型化,因此應用於上述領域的振動馬達,同樣需求微型化。

振動馬達作為振動用途的代表產品,是運用電磁式能量的發生原理,把電磁能轉化為機械能的方式發生振動。圖1和圖2為韓國專利號:第10-1406207中提到的BLDC振動馬達(10)的分解圖及剖面圖。

BLDC 振動馬達(10)由在驅動期間高速旋轉的轉子(ROTOR)和自身不旋轉但支撐轉子(ROTOR)(40)的定子(STATOR)以及起到包套作用的機殼(12,36)組成。

上機殼(12)鉚合圓盤形狀的下機殼(36),形成收納轉子(40)和定子(50)空間,下機殼(36)的中心部有定子(50)的軸(26)可以垂直壓入的有孔的軸固定部(38),下機殼(36)周圍設有便於齒槽金屬片壓入結合的貫通孔(37)。

轉子(40)的結構為支架(BACK YOKE,16)的表面安插磁鐵,磁鐵(22)的外側和支架(16)的表面粘貼高比重的振動子後成為一體,然後軸承強行壓入到位於支架(16)中間的軸承結合部裡面的軸承結合孔(17)中,從而成為一體的轉子(40)和定子結合後可起到旋轉的作用。

定子(50)由軟性電路板(PCB,32)、驅動IC(30)、線圈(28)、軸(26)、齒槽金屬片(34)組成,磁性體組成的齒槽金屬板(34)安插在下機殼(36)中備好的貫通孔(37)中,齒槽金屬板(34)提高轉子(40)的旋轉扭矩的同時,產生齒槽扭矩(COGGING TORQUE),以便提高啟動時的性能,在轉子(40)和磁鐵(22)的相互作用下,保證轉子(40)停止在一定的位置。

中間備有軸貫通孔(39)的軟性電路飯(32)上面安放產生電磁力的1個以上線圈(28)(最好安放2-4個線圈)和驅動IC(30),驅動IC(30)具有霍爾傳感器功能。軟性電路板(32)與下機殼用膠粘劑或雙面膠等物質來進行粘貼。為了方便附在下機殼上(36)的軟性電路板(32)接入外部電源,電極端子部位延伸到上機殼(26)的外圍,軸(26)通過軟性電路板(32)上面的貫通孔(39)後安插到下機殼(36)的中間部模切出來的按插孔中,經上述過程最終完成定子(50)的組裝。

轉子(40)的軸承(18)套在定子(50)的軸(26)上,由此轉子(40)和定子(50)結合在一起並旋轉。並且軸(26)的上部和下部各安插墊片(24),強制保證轉子(40)在一定高度範圍內轉動。

為了保護定子(50)和轉子(40),組裝上機殼(12)和下機殼(36),上下機殼組裝後產生的空間內收納定子(50)和轉子(40),為了減少噪音在上機殼上端部內側粘貼滑片或安插墊片(14)。

轉子(40)的磁鐵下方圓形面(即線圈(28)方向的圓形面)上N極和S極交替排列,從而形成相對應的磁場,振動馬達(10)的驅動電源通過電極端(33)連接到軟性電路板(32),驅動電源通過驅動IC(30)向安裝在內部的線圈(28)供應電流,此時,利用內置在驅動IC(30)上的霍爾傳感器發出的信號,向對應的線圈供應電流,從而導通的各線圈形成磁場,定子(50)上的各線圈(28)形成的磁場和轉子(40)上的磁鐵(22)形成的磁場之間發生引力和斥力,通過引力和斥力的相互作用下,轉子(40)以定子(50)軸(26)為中心轉動,此時因為振動子(20)的重心的偏心,所以轉子(50)以振動的方式轉動。此類的偏心轉動傳輸到機殼(12,36)上,導致振動馬達(10)整體振動的方式轉動。

傳統BLDC振動馬達(10),因結構限制了振動子(20)的充分加大,且存在支架(16)對振動子(20)結合力較弱的缺點。振動子(20)安裝在磁鐵(22)的外圍側面和上機殼(12)的側壁之間的空間中,因振動子(20)的大小受此空間大小的影響。減小磁鐵(22)半徑,會導致轉動力減少,所以很難減小磁鐵(22)。不增加上機殼(12)的尺寸,增加振動子(20)的重量增加震動量非常困難。因應用BLDC馬達的終端機的小型化,如果要加大振動子(20)必然加大上機殼(12),所以馬達體積的加大和需求是相違背的。振動子(20)作為轉子(50)的一部分,其支撐力的來源是與支架(16)的粘合度。高速轉動的振動子(20)將發生極強的離心力,在長期使用過程中頂住離心力保持穩定的粘合狀態,需要充分大小的粘合力,安裝振動馬達(10)的電子產品落下時,因衝擊力的影響有可能發生振動子(20)從支架(16)中容易脫離的現象。

發明的內容

本發明要解決的技術問題主要有以下幾個方面:

本發明為了彌補以往BLDC振動馬達的缺點,改善振動子的安插結構,增加重量,提供更大振動量的BLDC馬達。

本發明為了提供即使增加振動子的重量,但振動子和支架粘合更加牢固,在落下衝擊時防止振動子從轉子中脫離。

本發明解決技術問題採用的技術方案是:

如本發明實施例子所示,無電刷振動馬達的原理是重心偏心的轉子和定子結合後,容納到機殼裡面,因為上述定子產生的電磁力的磁場和轉子的永久磁鐵磁場之間相互作用下形成的電磁力使轉子轉動並產生振動。轉子包括以圓弧形階差為界可區分上端支架和下端支架、並且中間處有軸承結合部的支架;壓入上述軸承結合部中的軸承;固定在下端支架上、N極和S極交叉排列的環形的永久磁鐵;以及高比重物質做成的振動子,振動子分為上端部和側壁部,上端部與上端支架和永久磁鐵之間漢堡狀相互粘貼,側壁部由上端部的外側端面向下延長,包住永久磁鐵側壁的一部分。

作為本發明的一種實施方式,支架包括從下端支架的邊緣部位垂直折彎向下延伸的側壁部,永久磁鐵上面和側面一部分分別與下端支架的表面和側面相結合支撐。

作為本發明的一種實施方式,振動子上端部的厚度與階差相同,振動子的上端部的表面與下端支架表面處於同一平面。

作為本發明的一種實施方式,軸承結合部的貫通孔的上端和下端形成了防止軸承脫離的圓筒形的上端卡臺和下端卡臺。

作為本發明的一種實施方式,軸承上端邊緣和底部邊緣各有分別卡在上端卡臺和下端卡臺的上切斷部和下切斷部。

作為本發明的一種實施方式,圓弧階差是第1半圓區域內,沿著半徑1/4-3/4點形成。

本發明的有益效果是:

根據本發明,作為轉子的組成部分振動子,安裝在支架和在支架上固定的永久磁鐵之間,因此直接、間接方法堅固了振動子。即使長時間使用振動馬達也能穩定的保持振動子和支架之間的結合狀態。加載振動馬達的智慧型手機落下時,因手機的重量較重,落下衝擊力會傳遞到馬達上,如本發明所示,支架和振動子粘貼結構會帶來很強的結合力,即使存在外部強衝擊,振動子也不會從支架脫離,並且除了振動子與永久磁鐵外側相連外,支架和永久磁鐵上面之間的空間也與振動子相連,因此與傳統技術相比有利於增加振動子的重量,與傳統馬達相比不增加直徑,只增加了少許的厚度,振動子增加部分與接近於支架的一半面積相連接,因此厚度不厚,也能達到十分滿意的重量。

附圖說明

圖1為傳統BLDC馬達的分解圖。

圖2為傳統BLDC馬達的剖面圖。

圖3為根據本發明實施例的BLDC振動馬達分解圖。

圖4為根據本發明實施例的BLDC 馬達的組裝後的剖面圖。

圖5為根據本發明實施例的BLDC 振動馬達的機殼、組裝的振動子和組裝的定子以及相互組裝後的分解圖。

圖6為根據本發明的實施例,表示定子的組裝過程。

圖7為根據本發明的實施例,表示振動子的組裝過程。

圖8到圖10為根據本發明的實施例,說明下機殼和齒槽金屬片安裝的方法。

圖11為根據本發明的實施例,說明永久磁鐵的磁場和線圈產生的磁場之間的相互作用而永久磁鐵轉動的原理。

符號的說明

100:BLDC振動馬達 110:下機殼

120,120-1,120-2,120-3:齒槽金屬片 130:軸

135:墊片 140:雙面膠

150:軟性電路板(PCB) 160:電容

170:驅動IC 175:磁性傳感器

180:線圈 190:定子

200:永久磁鐵 205:中性區域

210:軸承 220:振動子

230:支架 240:轉子

260:機殼。

具體實施方式

本文所舉例的本發明的實施例中,特定的結構、性能的說明,僅限於解釋本發明,本發明的實施方式有多種,並不局限於本文。

本發明可以進行多種變化,擁有多種實施形式,特定實施例及附圖圖面的詳細說明,並不限制發明的特定開始形態,可以理解為在本發明的設計構想、技術範圍內的所有的變換、等同物以及替代物。

第一和第二等用語可以用於說明多樣的構成要素,但上述構成要素不限於上述用語,上述用語可以區分不同的構成要素。在不脫離本發明的權利範圍的前提下,第一構成要素可以命名為第二構成要素,第二構成要素也可以命名為第一構成要素。

表述中構成要素與另外構成要素「連接」或「粘貼」時,可能直接接觸到另外構成要素或可以理解為中間可能存在其他構成要素,相反,如果表述中構成要素直接與另外構成要素「直接連接」或「直接粘貼」時,可以理解為中間不存在其他構成要素,可以描述構成要素關係的表現形式為「~之間」和「就是~之間」或「臨近於~」和「直接臨近於~」等適用同樣的解釋。

本專利申請中使用的用語僅做說明特定的例子之用,不在於限制本發明。單數的表述除了文意中確定指出外,包含複數,本專利申請中「包括」、「擁有」等用語僅指特徵、數字、階差、動作、構成要素、部品或上述要素組合部分的存在,並不排斥一個或一個以上不同的特徵、數字、階差、動作、構成要素、部品或上述要素組合部分的存在或附加存在的可能性。

除非另行定義,本發明使用的技術或科學術語的理解與本領域技術人員的理解是相同的。普遍使用且詞典中定義的用語,可以解釋為與相關技術文獻中表述的意思相同,除非本專利申請中明確定義,不能解釋為過度理想化或形式性的意思。

為了便於實施本發明,下面結合附圖做詳細說明。

圖3為本發明實施例中BLDC振動馬達(100)的構成部件的分解狀態,圖4為組裝後的BLDC振動馬達(100)的剖面圖,BLDC振動馬達包括定子(190)、轉子(240)、收納上述兩個組裝體(190,240)起到保護作用的機殼(110,260)。

上機殼(260)為套狀並且底部開放,上機殼(260)由圓形的上端面(262)和從上端面(262)邊緣垂直向下折彎的側面(264)組成。

下機殼(110)由覆蓋上機殼(260)底部起封閉作用的圓盤部(112)和從圓盤部(112)邊緣水平延伸的凸出部(113)組成。

下機殼(110)覆蓋在上機殼(260)開放的底部,上機殼(260)與下機殼(110)的圓盤部(112)相結合後,用雷射焊接或錫膏焊接的方式連接,上機殼(260)的側壁(264)至少形成了一個卡槽(266),相應的在下機殼(110)圓盤部(112)的邊緣至少有一個卡臺(114),卡槽(266)與卡臺(114)相吻合,上機殼(260)和下機殼(110)結合,外力旋轉時,上機殼(260)和下機殼(110)牢固地固定在一起。

上機殼(260)和下機殼(110)相結合後形成下面所述的定子和轉子收納的空間。下機殼(110)圓盤部(112)中央設有軸固定部(115),軸固定部(115)為向上凸出的圓筒狀,其中間有插入並固定軸(130)的軸結合孔(118),以軸固定部(115)為中心,向外放射性分布有多個的齒槽金屬片安放槽(116)。

齒槽金屬片安放槽(116)為齒槽金屬片(120)安放的部位,與傳統方式貫通孔(37)形狀不同,下機殼表面有可安放齒槽金屬片(120)的凹陷,形成槽狀,齒槽金屬片安放槽(116)的深度最好與後面所述的齒槽金屬片(120)的厚度一致。圖面所示,六個齒槽金屬片安放槽(116)相隔60度角,排成放射性分布,以軸結合孔(118)為中心,形成相互連接的狀態。圖面雖然顯示齒槽金屬片安放槽(116)的數量是六個,但此數量僅是舉例,可以採用不同數量,齒槽金屬片安放槽(116)數量與齒槽金屬片葉片(122)的數量相同。

BLDC振動馬達(100)包括固定組裝在機殼(110,260)內部的定子(190),定子(190)為轉子(240)提供旋轉軸,從外部電源接入的電流形成電磁,產生轉動轉子(240)的永久磁鐵(200)的電磁力。

定子(190)可以由齒槽金屬片(120)、軸(130)、軟性電路板(PCB,150)、粘貼在軟性電路板(150)上面的電容(160)、驅動IC(170)、多個線圈(180)、墊片(135)組成。圖面所示,兩個空心線圈(180)以軸(130)為中心,對稱分布,相互之間間隔角度為180度,可以放置更多的線圈。驅動IC(170)中內置將磁速或磁場的大小轉換為電的信號的磁性傳感器(magnetic sensor,175),比如,運用赫爾效應(hall effect)可測試磁力方向或強度的赫爾元件(hall element)起到磁性傳感器作用,當然也可以使用其他類型的磁性傳感器。

轉子(240)轉動時,如果以定子(190)為參照物,永久磁鐵(200)的磁極位置發生變化,轉子(240)上的永久磁鐵(200)的磁極位置相對應的定子(190)的線圈導電磁化,才能保證永久磁鐵(200)和線圈(180)之間相互作用的電磁力向旋轉方向保持,從而轉子也向一個方向持續旋轉。如果在轉子(240)停止狀態下,定子(190)和線圈(180)的磁場中心和轉子(240)的永久磁鐵(200)的磁場中心一致,振動馬達(100)啟動時,將導致旋轉軸距微弱,未能有效完成啟動。即感應磁極的磁性傳感器(175)位於永久磁鐵(200)的N極和S極之間的中性區域(Neutral Zone)時,無法感應永久磁鐵(200)的磁極,而產生轉子(240)的不啟動點。

為了防止轉子(240)位於不啟動點,產生齒槽轉矩(cogging torque)和定位轉矩(detent torque)的齒槽金屬片(120)安插在下機殼(110)中,齒槽金屬片(120)的作用是避免永久磁鐵(200)的中性區域與磁性傳感器(175)重疊。

產生齒槽扭矩的齒槽金屬片(120)的材質為磁性體,齒槽金屬片(120)與齒槽金屬片安放槽(116)為互相匹配的形狀,齒槽金屬片(120)以壓入的方式收納在齒槽金屬片安放槽(116)中,如圖3所示,6片齒槽金屬片葉片(122),相隔60度角,放射性形狀排列並連接,其中間部位形成插入軸固定部(115)的貫穿孔(124)。

齒槽金屬片(120)的厚度最好與齒槽金屬片安放槽(116)的深度相同,齒槽金屬片安放槽(116)中安插的齒槽金屬片(120)與下機殼(110)的上表面保持同一平面。本發明的實例中,齒槽金屬片(120)的厚度在0.03mm-0.05mm範圍內,若厚度超過上述值,有可能發生振動馬達(100)不啟動,反之,若厚度比上述值小,振動馬達(100)啟動時,因轉子(240)的彈跳力使轉子(240)向上彈出,與上機殼(260)相碰撞產生噪音。

齒槽金屬片(120)的面積同樣重要,本發明的實施例中,推薦整個齒槽金屬片(120)形成的圓形區域的外徑最好與轉子(240)的永久磁鐵(200)的外徑相同,這樣齒槽金屬片(120)與永久磁鐵(200)之間的引力最強。

齒槽金屬片(120)的葉片(122)數量最好與後敘的永久磁鐵(200)的極數1比1對應,本發明圖示例,雙向六極的永久磁鐵(200)對應的齒槽金屬片(120)的葉片(122)數也是六個,可提高齒槽金屬片(120)和永久磁鐵(200)的相互引力,防止振動馬達(100)啟動時轉子的彈跳現象。傳統技術中為了防止轉子彈跳現象導致的噪音而設置滑片(14)或墊片,但本發明無需適用。根據情況不同,齒槽金屬片的葉片(122)可以以永久磁鐵(200)極數的一半數量構成。

軸(130)為表面光滑的圓柱形狀,其下端部插入到軸固定部位(115)後與下機殼(110)固定,其上端部插入到上機殼(260)上端面(262)內側中心部位的軸槽中,起到支撐作用防止晃動。

軟性電路板PCB(150)的形狀與下機殼(110)相似,可覆蓋下機殼(110)的圓盤部(112)和齒槽金屬片的葉片(122),由中間部的貫通孔(156)和排線迴路部以及水平方向延伸並把外部電源連接到排線迴路部(152)的端子部(154)組成。排線迴路部(152)上面粘貼驅動IC(170)和在過電壓下保護驅動IC(170)的電容(160)等電子元件,這些電子元件通過電線相互連接,驅動IC(170)接受外部電源後產生驅動電流並控制對線圈(180)的電流的供應,從而控制轉子(240)的驅動。PCB(150)可以由軟性底板製成。

多個線圈(180)粘貼在PCB(150)上面,並與永久磁鐵(200)相對稱,通過相連驅動IC(170)的方式接通電源。

PCB(150)以膠粘劑或膠帶等膠粘物(140)為媒介,固定在安裝有齒槽金屬片片葉(122)的下機殼(110)的上面,圖3所示以雙面膠為膠粘物(140)的例子。PCB(150)和雙面膠(140)上有可通過軸(130)的貫通孔(156,142)。

環狀的墊片(135)外套於軸(130),放入軸固定部(115)上,從而保證轉子(240)的軸承(210)轉動。為了使墊片(135)與排線迴路部(152)不直接接觸,軸固定部(115)高出PCB(150)排線迴路部(152),置於軸固定部(115)上面的墊片(135)高出線圈(180)、驅動IC(170)等形成定子(190)的元件,以便託起轉子(240)。

BLDC振動馬達(100)包括安放在機殼內部的與定子(190)相結合的轉子(240),轉子(240)由支架(230)、振動子(220)、軸承(210)、永久磁鐵(200)等元件堅固地連結在一起。

支架(230)的結構如圖3、圖4和圖7(A)所示,支架(230)位於轉子(240)的最上端,防止永久磁鐵(200)產生的磁束向上方向的洩露,從而保證組成轉子(240)的元件組成為一體,為了防止漏磁現象,支架(230)的材質以磁性材質為宜。

支架(230)由垂直方向貫通的圓筒形軸承結合部(232)以及與軸承結合部(232)上端相結合併向水平方向延伸的水平支架(233,234)構成。從軸(垂直方向)方向看,水平支架(233,234)形狀為近圓形。水平支架(233,234)的半圓區域,沿著一定的圓弧邊形成階差,以階差為界區分上端支架(233)和下端支架(234),其階差可以半圓區域的1/4-3/4點位,沿著圓弧形成,圓弧有可能為半圓形,其階差的高度應該與後面所述的振動子(220)上端部的厚度相同。

下端支架(234)有可能包含其邊緣向下軸方向小距離延伸的下端支架側壁部(235)(參考圖7(A)),下端支架側壁部(235)與永久磁鐵(200)的側面以焊接的方式粘貼,以便保證永久磁鐵(200)更牢固的粘貼在支架(230)上(詳細內容後面敘述),如果下端支架側壁部(235)過短,可能出現與永久磁鐵(200)側面的結合力不足;過長則可能抵消振動子(220)的重量,減弱偏心力。因此下端支架側壁部(235)大小以遮蓋永久磁鐵(200)側面的1/4-3/4為宜。

軸承結合部(232)的中間有貫通孔(236),此貫通孔(236)的中心軸的方向與軸(130)方向一致,軸承(210)為圓筒狀,軸承(210)中央朝著軸方向形成了貫通孔(212),沿著軸承(210)上面的邊緣形成上切斷部(214),沿著下面邊緣部形成下切斷部(216),軸承(210)插入到軸承結合部(232)的貫通孔(236)裡,與支架(230)組裝為一體便於轉動。

為了防止插入到軸承結合部(232)的軸承(210)垂直脫離,軸承結合部(232)的上端和下端分別有上端卡臺(237)和下端卡臺(238)。上端卡臺(237)可以通過衝壓的方式加工形成,上端卡臺(237)形狀為圓形,遮擋整個上切斷部(214),軸承(210)的上面切斷部(214)掛在上端卡臺(237)中,防止軸承(210)向上脫離。軸承(210)的下切斷部(216)掛在下端卡臺(238)中,防止軸承(210)向下脫離,與墊片(135)相接處的軸承(210)的表面面積越小越有利於減少摩擦損失,軸承下切斷部(216)有助於減少摩擦。

振動子(220)包括圍著一部分軸承結合部(232)的側面、與上端支架(233)內側表面相粘貼的上端部(222),以及上端部(222)的邊緣朝下延伸所形成的側壁部(224)。振動子(220)的原材採用鎢或以鎢為主材的高比重合金製作為宜。側壁部(224)為圓弧形,呈彎曲帶角的條形狀。上端部(222)與上端支架(233)之間的粘貼方法可以採用焊接方式或膠粘方式。為了偏心量的最大化,振動子(220)的上端部(222)可以做成類似馬蹄狀,並且與支架(230)的相當於一半圓形面積相連。為了有助于振動子(220)重量及振動子(220)與上端支架(233)之間粘合度的最大化,振動子(220)上端部(222)最宜採用半圓形狀,並且能夠遮蓋上端支架(233)表面大部分面積為宜。

為了保證穩定地裝配永久磁鐵(200),上端部(222)的表面與下端支架(234)的內側表面處於同一個平面為宜,因此有必要確定相對應的上端部(222)的高度與下端支架(234)之間的階差、下端支架(234)的高度等。

永久磁鐵(200)為環狀,N極和S極交替排列。為了牢固地與振動子粘合,永久磁鐵(200)的上端製作成平面為宜,永久磁鐵(200)的相鄰的N極和S極之間存在無磁性的中性區域(NEUTRAL ZONE)(205)(參照圖11),其中性區域(205)的寬度大約在0.2-0.6mm範圍內,永久磁鐵(200)從軸承結合部(232)的外圍套進,上表面的一部分與振動子(220)上端部(222)表面結合,剩下的一部分與下端支架(234)內側表面結合,通過焊接或粘膠等形永久磁鐵(200)與支架(230)牢固地粘貼在一起。

此外,永久磁鐵(200)的外側面與下端支架側壁部(235)相連,這種相連有助於加強永久磁鐵(200)與支架(230)之間的粘合力,振動子(220)側壁部(224)的內側面與永久磁鐵(200)外側面之間也可以利用膠粘劑等物質進行粘合,強化元件之間的結合力。

本發明中的振動子(220)與傳統技術相比,加大了振動子(20)的上端部(222),因此增加了重量,同時增加了震動量。永久磁鐵(200)的上端部和側面都與支架(230)間接或直接向連接,從而加強了永久磁鐵(200)與支架(230)的粘合度,同時加強了振動子(220)與支架(230)之間的粘合度。

傳統技術中,只有振動子(20)的上端部與支架(16)相連,而且相連的面積也小。本發明與傳統技術相比,振動子(220)的上端部(222)大面積與上端支架(233)相連,而且上端部(222)位於上端支架(233)與永久磁鐵(200)(牢固地粘貼在支架(230)上)之間,以漢堡狀相連接。因此本發明的振動子與傳統技術相比,具有更強的粘附力,從而振動子(220)牢固地粘附在支架(230)上,即使存在外部衝擊,也能保證穩定的結合狀態。

圖5分別示意了組裝的轉子(240)和定子(190)納入機殼(260,110)前後的狀態,如上面所述,振動子(220)、永久磁鐵(200)、軸承(210)與支架(230)牢固地結合併成為一體,振動子(220)處相對更重,從而形成具有偏心轉動中心的轉子(240)。轉子(240)的軸承(210)通過貫通孔(236)從定子(190)的軸(130)的外側套入。軸承(210)的底面置於墊片(135)上面,為了減少轉動時的摩擦損失,墊片(135)和軸承(210)表面非常光滑。因線圈(180)產生的磁場和永久磁鐵(200)的磁場之間產生相互作用下,產生使轉子(240)朝一個方向轉動的電磁力。轉子(240)以軸(130)為中心轉動時,因重心的偏心,從而產生了伴隨著振動的轉動。

下機殼(110)與定子(190)的組裝順序如圖6所示,組裝轉子(240)的元件的順序如圖7所示,圖8至圖10示意了下機殼(110)上安插齒槽金屬片(120)的具體程序和加工方法。為了組裝定子(190)需要下機殼(110)和齒槽金屬片(120),下機殼(110)的作用是保護內部元件以及固定軸(130)和齒槽金屬片(120)。

傳統技術製作的下機殼,中心部位形成了軸固定部(38),為了便於垂直固定軸(26),軸固定部(38)中心形成了結合孔,沿著軸固定部(38)下機殼(36)圓盤部位留有組裝齒槽金屬板(34)的金屬片貫通孔(37),因此需要齒槽金屬板(34)和下機殼(36)單獨組裝,從而增加了製造成本。並且下機殼(36)中形成貫通孔(37),下機殼(36)的支撐力必然變小,外加衝擊時下機殼(36)易變形,導致裡面元件容易破損或變形,發生齒槽金屬板(34)與下機殼的結合鬆弛或脫離現象,並且振動馬達(10)的停止速度變慢,不適合應用在對反應速度要求高的智慧型手機上。

為了解決上述問題,本發明的實施例中,下機殼(110)中形成齒槽金屬片安放槽(116),其槽上組裝齒槽金屬片(120),圖8至圖11示意了上述過程。

製作下機殼(110)時,使用比齒槽金屬片(120)大約厚2倍的材料,即非磁性體SUS304 軟質系列的材質製作下機殼(110),運用衝壓工藝切割下機殼(110)形狀,再加工包含軸結合孔(118)的軸固定部(115)。

可以使用衝床鍛造加工下機殼(110)中的齒槽金屬片安放槽(116),齒槽金屬片(120)同樣可以適用衝壓切割的方式加工,上述方法加工形成的齒槽金屬片安放槽(116)中插入齒槽金屬片(120)(參考圖8)。

下機殼(110)與齒槽金屬片(120)的結合方式可以採用複合模具方式,即兩個模具同時模切下機殼(110)和齒槽金屬片(120)的方式加工,減少齒槽金屬片的安插費用。並且為了加強下機殼(110)的支撐力,下機殼(110)上不另行設置齒槽金屬片(120)的貫通孔,而是下機殼(110)和齒槽金屬片(120)使用不同厚度的材質,採用衝壓模切的方式鍛造加工齒槽金屬片安放槽(116),因鍛造加工厚度變薄的安放槽(116)裡面強行組裝齒槽金屬片(120),此方法為同一衝床使用兩個模具製成而成,採用複合模具的方式完成作業,可以保證品質穩定,節約成本。

齒槽金屬片(120)組裝到齒槽金屬片安放槽(116),下機殼(110)的齒槽金屬片安放槽(116)側壁上端部向安放槽(116)裡側凸起的部分形成了齒槽金屬片防脫離凸臺(119)。向下機殼(110)上端以箭頭方向加壓,沿著齒槽金屬片安放槽(116)的全部邊緣形成齒槽金屬片防脫離凸臺(119),並且擴大下機殼(110)軸固定部(115)的外徑(即r2>r1),使其與齒槽金屬片(120)貫通孔(124)的內徑強行貼緊,防止齒槽金屬片(120)滑動,以便牢固地固定在軸固定部(115),(參考圖9)。

下機殼(110)的下端面和上端面同時逐漸壓制,減少凸出高度,以便齒槽金屬片(120)牢固地貼緊下機殼(110),齒槽金屬片(120)卡在下機殼(110)的齒槽金屬片防脫離凸臺上,齒槽金屬片(120)的上端面與下機殼(110)的上端面維持同一平面(參考圖10),因此齒槽金屬片(120)更加牢固的固定在下機殼(110)上。

齒槽金屬片(120)與下機殼(110)的上述貼緊結構有下列優點,齒槽金屬片(120)採用多金屬葉片一體式結構,可以一次性簡便完成安裝;按上述方法組裝的齒槽金屬片(120)和下機殼(110)結構穩定,即使外加衝擊,齒槽金屬片(120)也不會從下機殼(110)中脫離;並且齒槽金屬片(120)的全部金屬葉片的數量匹配永久磁鐵(200)極數,以便強化齒槽金屬片(120)對永久磁鐵(200)的引力。

按上述方法製成的齒槽金屬片(120)固定到下機殼(110)的軸固定部(115)的軸結合孔(118)中,強行壓入軸(130)固定(參考圖6的(B)和(C))。

下機殼(110)和齒槽金屬片(120)的上端粘貼雙面膠(140)以便固定PCB(150)(參考圖6的(C)和(D))。

在PCB上面用膠粘劑粘貼線圈(180),並與PCB(150)的排線迴路部(152)進行焊接(參考圖6的(E)和(F)),以便通過端子部(154)外加的電源通過驅動IC,向線圈提供驅動電源。

振動子(240)的組轉過程參考圖7。

首先支架(230)按照前述方法加工,特別強調,為了防止軸承(210)脫落,在軸承結合部(232)的上端製成上端卡臺(237)。

準備好的支架(230)上粘貼振動子(220),振動子安放在上端支架(233)表面,為了固定,採用雷射焊接等粘貼技術,(圖7(A)(B))。

支架(230)軸承結合部(232)上的結合孔中強行壓入圓柱形軸承(210)以便固定,軸承(210)壓入固定後,為了防止發生軸承(210)因外部衝擊脫離的現象,軸承結合部(232)下端進行切削加工,形成防脫離下端卡臺(238),上端卡臺(237)和下端卡臺(238)起到防止軸承(210)上下脫離的作用(參考圖7的(B)和(C))。

軸承壓入後把永久磁鐵(200)固定在震動子(220)和下端支架(234)上。即震動子上端部(222)的表面和下端支架(234)的表面及側壁部(235)的內側上粘貼永久磁鐵(200),可以採用焊接或膠粘等方式粘貼(參考圖7的(C)及(D))。將永久磁鐵放在上面後粘貼於側壁部(235)之間的支架(230)表面,從而完成轉子(240)的組裝。

組裝的定子(190)和轉子(240),如圖5所示,轉子(240)的軸承(210)外套於定子(190)的軸(130)上,軸承(210)和軸(130)結合後可以轉動,軸承(210)的底面置於定子(190)的墊片(135)上面。軸承(210)圍繞固定的軸(130)及墊片(135)旋轉,為了減少摩擦引起的運動損失,建議所需部件表面要光滑。

定子(190)和轉子(240)的組合體上面套上機殼(260),上機殼(260)和下機殼(110)用雷射焊接的方式粘貼後,可以完成振動馬達(100)的組裝(參考圖5)。

上面所述組裝順序只是舉例,並非必然的先後順序,即使順序顛倒也無妨。通過下機殼(150)的端子部(154)連接外部電源後,驅動IC(170)向線圈(180)供應驅動電源,從而兩個線圈(180)形成磁場,而成為電磁鐵。如圖11所示,向兩個線圈輸送電流,使之軸固定部(115)的左側線圈(180)和右側線圈(180)的上部形成S極和N極時,永久磁鐵(200)將如按照圖11標示的箭頭方向受力,因此永久磁鐵(200)向順時針方向轉動。如果永久磁鐵(200)順時針方向旋轉動60度,使之軸固定部(115)的左側線圈(180)和右側線圈(180)上面分別形成N極和S極反向時,永久磁鐵(200)與上述情況相同順時針方向受力。兩個線圈(180)形成的第一磁場與轉子(240)的永久磁鐵(200)形成的第二磁場相互作用,產生引力和斥力,因此產生轉子(240)朝一個方向轉動的旋轉力。在旋轉力的作用下,轉子(240)以定子(190)軸(130)為中心能夠高速轉動。

驅動電源中斷時,轉子(240)將停止轉動,轉子(240)停止轉動時,齒槽金屬片(120)左側領域和右側領域將形成永久磁鐵(200)相鄰的N極和S極(或是S極和N極),如果磁性傳感器(175)位於永久磁鐵(200)的中性區域(205),振動馬達(100)將不會啟動。齒槽金屬片(120)可防止振動馬達(100)的停止點在非啟動點上。為了防止震動馬達(100)停止在非啟動點上,轉子(240)在停止旋轉時,N極或S極不應位於永久磁鐵(200)的中性區域(205),而應該準確地排列於驅動IC(170)的磁性傳感器(175)上面。

如果齒槽金屬片(120)的面積小,振動馬達啟動時,因轉子(240)的永久磁鐵(200)的引力作用,齒槽金屬片(120)會向上彈出,與上機殼(260)碰撞發生噪音。傳統技術為了解決噪音問題,使用了防噪音滑片或墊片。但本發明中,齒槽金屬片葉片(122)的片數與永久磁鐵(200)的極數保持一致,製成6片,因此無需另行安裝滑片或墊片也能預防上面所述的噪音問題,充分保證齒槽金屬片葉片(122)的片數,可以保證以軸(130)為中心轉動的轉子(240)按照水平面轉動,有利于振動馬達(100)延長壽命和消除噪音。

上述內容為採用雙向六極的永久磁鐵(200)和兩個線圈(180)的方式產生電磁力的情況,六個磁極沿著圓柱方向相隔60度排列,定子(190)的兩個線圈(180)以軸固定部(115)為中心,反方向排列。兩個線圈(180)之間的角度180度半分位置上安裝內附磁性傳感器(175)的驅動IC(170),以軸固定部(115)為中心,磁性傳感器(175)和每個線圈(180)之間的角度可能是90度(參考圖12及圖13)。

內置於驅動IC(170)上的傳感器(175)可以安置於2個線圈(180)之間角度即180度分半的位置上,齒槽金屬片(120)的葉片(122)可以設置成永久磁界(200)磁極數的一半即3個,如果永久磁鐵(200)極數為4個,齒槽金屬片(120)的葉片(122)可以設成4個或2個,2個線圈可以相鄰排列,磁性傳感器(175)可以安放於2個線圈(180)中間的對面。

如上所述說明的定子僅限於舉例,如果固定軸上套轉子(240),利用線圈產生電磁力,以此轉動永久磁鐵(200)的定子,可以與本發明的轉子(240)結合。

上述內容為以實施例為參照進行說明,相關技術領域從業人員可以理解不超出本發明專利的思想或領域範圍內,可以多種方案變更或修改本發明。

本發明可以適用於應用BLDC振動馬達的手機、可攜式遊戲機、耳機、穿戴用品等小型電子產品中。

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