專(zhuān)利名稱(chēng)：直流振動(dòng)電機(jī)以及與相關(guān)申請(qǐng)相互參照的電樞結(jié)構(gòu)的制作方法
本申請(qǐng)是基于在先的2000年2月4日申請(qǐng)的日本專(zhuān)利申請(qǐng)2000-027595號(hào)基礎(chǔ)上的，并要求享有其優(yōu)先權(quán)，上述申請(qǐng)的全部要點(diǎn)作為相關(guān)內(nèi)容結(jié)合于此。
本發(fā)明用于一種直流振動(dòng)電機(jī)，用在移動(dòng)電話(huà)槭類(lèi)似物的呼入振動(dòng)發(fā)生裝置中。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種適于尺寸縮小的直流振動(dòng)電機(jī)及其電樞結(jié)構(gòu)。
一種扁平型直流振動(dòng)電機(jī)應(yīng)用于小尺寸的無(wú)線(xiàn)電話(huà)呼叫報(bào)知裝置和移動(dòng)電話(huà)機(jī)中，例如，如

圖15所示，已知一種電機(jī)，其中，轉(zhuǎn)子具有偏心結(jié)構(gòu)(日本專(zhuān)利。申請(qǐng)人KOKAI.公開(kāi)號(hào)6-205565)。這種振動(dòng)電機(jī)包括一定子102，該定子具有四個(gè)呈環(huán)形配置的永磁體101并使其沿軸向磁化，一轉(zhuǎn)子104帶有一電樞103，該電樞設(shè)置在與定子102上的永磁體101相對(duì)的位置上，其中轉(zhuǎn)子104的電樞103以這樣一種方式構(gòu)成，即轉(zhuǎn)子104的整個(gè)電樞103結(jié)構(gòu)呈扇形，其方式是使三個(gè)線(xiàn)圈105相互鄰接地設(shè)置在圓周方向上，從而使得轉(zhuǎn)子104形成一偏心結(jié)構(gòu)，其中，電流被供給到線(xiàn)圈。
當(dāng)通過(guò)換向器106給三線(xiàn)圈105提供電流時(shí)，根據(jù)電流方向、永磁體101產(chǎn)生的磁力方向以及弗來(lái)明左手定律可以確定轉(zhuǎn)子104的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。電流通過(guò)換向器106同時(shí)提供給兩個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈105。三個(gè)線(xiàn)圈105中至少有兩個(gè)線(xiàn)圈105超越其他線(xiàn)圈105，從而在重新啟動(dòng)它們時(shí)不必考慮轉(zhuǎn)子104的中止位置。
振動(dòng)是由轉(zhuǎn)子104轉(zhuǎn)動(dòng)的偏心載荷產(chǎn)生的，而該偏心載荷是通過(guò)將三個(gè)線(xiàn)圈105安裝在偏向轉(zhuǎn)子104一邊的偏心位置而形成的。對(duì)于這樣的三線(xiàn)圈電機(jī)，即使當(dāng)通過(guò)兩線(xiàn)圈的電流方向不同時(shí)，其啟動(dòng)方向還是相同的，這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)三線(xiàn)圈的排列導(dǎo)致與這些線(xiàn)圈相對(duì)應(yīng)的磁力方向變得不同所致。從而使得啟動(dòng)電機(jī)時(shí)不必考慮轉(zhuǎn)子104的中止位置。
順便指出，隨著移動(dòng)話(huà)機(jī)的流行，與傳統(tǒng)類(lèi)型相比具有更小體積的直流電機(jī)更受歡迎，因此，在火車(chē)上或其他類(lèi)似地方，移動(dòng)話(huà)機(jī)的呼入振動(dòng)可以通過(guò)人們隨時(shí)攜帶的手表或類(lèi)似物而被感知，而不是通過(guò)移動(dòng)話(huà)機(jī)的主體。然而，如上所述的傳統(tǒng)扇平型直流振動(dòng)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子集中在圓周方向的一個(gè)位置上，而三相線(xiàn)圈并聯(lián)安裝在圓周方向上，這使得轉(zhuǎn)子不可避免地在圓周方向上變得體積很大，不能獲得明顯的偏心效果，從而使得人們所能感受到的振動(dòng)強(qiáng)度是有限的。因此，當(dāng)試圖縮小迄今市場(chǎng)上銷(xiāo)售的此種類(lèi)型的振動(dòng)電機(jī)的外徑尺寸時(shí)，會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)電機(jī)的效果不足的問(wèn)題。
因此，為了使小型電機(jī)獲得較高的偏心效果，這里提供一種偏心直流振動(dòng)電機(jī)，其中轉(zhuǎn)子201的電樞結(jié)構(gòu)202由一或二個(gè)線(xiàn)圈203構(gòu)成。例如，如圖16所示(日本專(zhuān)利。申請(qǐng)人KOKAI.公開(kāi)號(hào)10-336983)。在該電機(jī)中，換向器203沿圓周方向被分成四個(gè)部分；換向器的各分離部分被此相對(duì)設(shè)置，并按一般方式連接。同時(shí)，線(xiàn)圈的起始端和終端分別連接到鄰接的換向器分離部分，并通過(guò)安裝成90°角的電刷給換向器的各分離部分提供電流。當(dāng)轉(zhuǎn)子201轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，流經(jīng)線(xiàn)圈203的電流的方向在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度是反向的，在永磁體101的N/S極之間的吸引和排斥作用下以及在線(xiàn)圈203的磁力作用下使得轉(zhuǎn)子201的轉(zhuǎn)動(dòng)得以持續(xù)。
然而，僅有一個(gè)線(xiàn)圈的電機(jī)類(lèi)型由這樣的機(jī)構(gòu)構(gòu)成，其中，換向器各相鄰的分離部分通過(guò)電刷時(shí)立刻產(chǎn)生短路，因而流經(jīng)線(xiàn)圈203的電流的方向轉(zhuǎn)換。在此過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生電源短路。因此，這里提供一種無(wú)起電死點(diǎn)的電機(jī)，其中電刷不與換向器的任何部分連接，因此也不會(huì)發(fā)生上述電源短路現(xiàn)象。順便指出，當(dāng)轉(zhuǎn)子201在死點(diǎn)位置中止時(shí)，在下一時(shí)刻的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電流不會(huì)流經(jīng)線(xiàn)圈203，因而無(wú)法啟動(dòng)。
因此，為防止轉(zhuǎn)子在其死點(diǎn)位置中止以確保啟動(dòng)，設(shè)有一個(gè)由磁體形成的鐵銷(xiāo)205用以調(diào)整電樞202一部分的靜態(tài)位置。
然而，即使試圖使用鐵銷(xiāo)來(lái)調(diào)整啟動(dòng)位置，但鐵銷(xiāo)自身的存在將構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)載荷。另外，隨著時(shí)問(wèn)的進(jìn)程，電刷和換向器之間的接觸摩擦阻力不斷增加，當(dāng)上述接觸摩擦阻力超過(guò)由鐵銷(xiāo)與永磁體之間的磁力產(chǎn)生的回到正常靜止位置的回復(fù)力時(shí)，轉(zhuǎn)子將最終在死點(diǎn)位置中止。而且，當(dāng)安裝鐵銷(xiāo)以后，磁力可以足以大于產(chǎn)生的摩擦力，這時(shí)，用于啟動(dòng)轉(zhuǎn)子的線(xiàn)圈所產(chǎn)生的磁力變得比鐵銷(xiāo)和永磁體之間產(chǎn)生的磁力還要弱，此時(shí)將導(dǎo)致啟動(dòng)不能。因此，在采用磁體銷(xiāo)將轉(zhuǎn)子調(diào)整到靜止位置的方法中，就會(huì)有這樣的問(wèn)題，即，設(shè)置磁體銷(xiāo)及其安裝都很困難。
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種直流振動(dòng)電機(jī)及其電樞結(jié)構(gòu)，它能夠獲得足夠的振動(dòng)并且不會(huì)產(chǎn)生無(wú)法啟動(dòng)的現(xiàn)象，并試圖進(jìn)一步減小其尺寸、降低其重量。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1所述，所提供的一種直流振動(dòng)電機(jī)包括一定子，由沿其軸向磁化的永磁體形成，因而在其圓周方向的多個(gè)位置上具有多個(gè)磁極，磁體具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)或者呈環(huán)狀配置；一轉(zhuǎn)子，其相對(duì)于所述定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置，并具有一電樞，其偏心地安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上并與永磁體的磁性表面相對(duì)；電路構(gòu)成裝置包括一換向器和一電刷，以便形成一電路，用以向電樞提供電流，該電樞電流的極性隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而依次反向；其中所述電樞具有一第一線(xiàn)圈和一第二線(xiàn)圈，兩線(xiàn)圈以空間相位相同的方式安裝，并且通過(guò)使電相位彼此不同而使所述電路構(gòu)成裝置把電流分別提供給第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求16所述，現(xiàn)提供一種直流振動(dòng)電機(jī)的電樞結(jié)構(gòu)，其中一轉(zhuǎn)子相對(duì)于一定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置，該定子由沿其軸向磁化的永磁體構(gòu)成，因而在其圓周方向的多個(gè)位置上具有多個(gè)磁極，磁體具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)或者呈環(huán)狀配置，所述電樞與轉(zhuǎn)子永磁體的表面磁極相對(duì)，并偏心地安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，一電路用以提供電樞電流，該電樞電流的極性隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而依次反向，上述電路由電路構(gòu)成裝置形成，該裝置包括一換向器和一電刷，該結(jié)構(gòu)具有一第一線(xiàn)圈和一第二線(xiàn)圈，兩線(xiàn)圈的空間相位彼此相同；其中，通過(guò)利用所述電路構(gòu)成裝置并使電相位不同而把電流分別提供給第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈。
本發(fā)明的其他目的和有益效果將在下面的描述中闡釋?zhuān)渲械囊徊糠挚梢詮拿枋鲋忻黠@地得出，或者也可以從本發(fā)明的實(shí)踐中領(lǐng)會(huì)到。本發(fā)明的目的和有益效果可以通過(guò)隨后指出的手段及其組合得以實(shí)現(xiàn)和獲得。
包含在說(shuō)明書(shū)中并作為說(shuō)明書(shū)組成部分的附圖用以說(shuō)明本發(fā)明當(dāng)前的最佳實(shí)施例，并與前面的一般描述和后面最佳實(shí)施例中的具體描述結(jié)合在一起共同解釋本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的直流振動(dòng)電機(jī)的分解透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的直流振動(dòng)電機(jī)的平面圖；圖3A和3B是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的直流振動(dòng)電機(jī)的電路示意圖；圖4示出的是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的直流振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與時(shí)間之間的關(guān)系視圖5A-5F是分別解釋所述直流振動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一變型的直流振動(dòng)電機(jī)的平面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一變型的直流振動(dòng)電機(jī)的平面圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例所述的直流振動(dòng)電機(jī)的分解透視圖；圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例所述的直流振動(dòng)電機(jī)的平面圖；圖10A和10B是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例所述的直流振動(dòng)電機(jī)的電路圖；圖11示出的是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例所述的直流振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與時(shí)間之間的關(guān)系視圖；圖12A-12F是分別解釋所述直流振動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生原理的視圖；圖13是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例所述的直流振動(dòng)電機(jī)的分解透視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一變型直流振動(dòng)電機(jī)的平面圖；圖15是傳統(tǒng)具有三個(gè)線(xiàn)圈類(lèi)型的直流振動(dòng)電機(jī)的平面圖；圖16是傳統(tǒng)具有一個(gè)線(xiàn)圈類(lèi)型的直流振動(dòng)電機(jī)的平面圖。
下面將參照附圖所示的實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1示出的是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所述的一種扁平型直流振動(dòng)電機(jī)的分解透視圖，圖2是其平面圖。
這種直流振動(dòng)電機(jī)是以下述方式構(gòu)成的，即整個(gè)電機(jī)形成一個(gè)扁平的圓柱結(jié)構(gòu)，其具有一個(gè)定子1，一個(gè)轉(zhuǎn)子2可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在定子1上，一個(gè)圓柱形蓋3用來(lái)密封轉(zhuǎn)子2。所述定子1包括一盤(pán)形板11，四個(gè)永磁體12安裝成環(huán)形配置并沿一軸向磁化，從而使S極和N極依次交替地安裝在盤(pán)形板11上，一支撐軸13從盤(pán)形板11的中心向上伸出，用以支撐轉(zhuǎn)子2，兩個(gè)電刷14和15從相鄰的永磁體之間的間隙沿圓周方向朝盤(pán)形板11的中心部分延伸，兩個(gè)電刷14和15安裝成空間相位為90°。此外，轉(zhuǎn)子2包括一轉(zhuǎn)動(dòng)軸21，該軸可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐在支撐軸13上，一電樞22以一種偏心的狀態(tài)沿圓周方向安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸21的一部分上，一換向器23安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸21的外圓周上，并沿圓周方向被分成六個(gè)部分。換向器23與電刷14和15一起組成電路的構(gòu)成裝置。所述電樞22包括一第一線(xiàn)圈24(外線(xiàn)圈)和一第二線(xiàn)圈25(內(nèi)線(xiàn)圈)，一樹(shù)脂框架27整體地支撐線(xiàn)圈24和25，一磁體銷(xiāo)28用于隨后描述的位置調(diào)整。
例如，如圖3所示，第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25是星形連接的。換向器23是以這樣一種方式構(gòu)成的，即各分離部分彼此相對(duì)設(shè)置，并且這六個(gè)分離部分兩兩相對(duì)的彼此連接在一起，這些分離部分其中的一對(duì)連接到線(xiàn)圈24的一端，另一對(duì)連接到第二線(xiàn)圈的一端，還有一對(duì)與第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25的共同端相連接。換向器23的電流是由安裝成空間相位差為90°的兩個(gè)電刷14和15來(lái)提供的。電刷14和15順序與第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25的每一端及其共同端連接。因此，如圖3A所示，轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)，電刷中的一支14(或15)位于換向器23分離體的分界線(xiàn)上，電流的路徑從電源→電刷14→換向器23→第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25→換向器23→電刷15→接地。而且，如圖3B所示，轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)，電刷14和15分別各自與換向器23的一個(gè)分離部分相接觸，電流的路徑從電源→電刷14→換向器23→第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25中的至少一個(gè)→換向器23→電刷15→接地。在這種方式中，按照本發(fā)明所述，即使電刷中的一支14(或15)位于鄰接的分離部分的中心位置并且鄰接分離部分通過(guò)電刷14和15而短路，由于有兩線(xiàn)圈的保護(hù)作用，電源也不會(huì)發(fā)生短路。
圖4是轉(zhuǎn)矩的波形圖，用以說(shuō)明這種直流電機(jī)的運(yùn)作過(guò)程，圖4中斜線(xiàn)部分表示供電的時(shí)間間隔。如圖4所示，通過(guò)采用不同的電相位分別供電給第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25。當(dāng)電流流經(jīng)線(xiàn)圈時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩取決于線(xiàn)圈與磁極之間的位置關(guān)系以及電流值。然而，當(dāng)?shù)谝痪€(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25具有相同的空間相位時(shí)，二者在供電期間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大體相等。
圖4和圖5A-5F示出轉(zhuǎn)子2和定子1的位置關(guān)系，在圖4中采用符號(hào)a到f表示轉(zhuǎn)子2的狀態(tài)，在圖5A-5F中則示出了彼此對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。如圖5A所示，在a時(shí)間間隔內(nèi)，第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25中的電流方向相同。由于兩線(xiàn)圈24和25所經(jīng)過(guò)的位置延伸超過(guò)兩永磁體12的距離是相同的，因此，線(xiàn)圈24和25均產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。
如圖5B所示，在b時(shí)刻，電流持續(xù)地流經(jīng)第一線(xiàn)圈24，但是第二線(xiàn)圈25的供電被切斷，隨后，如圖5C所示，在c時(shí)間間隔內(nèi)，電流只流經(jīng)第一線(xiàn)圈24，因而僅在第一線(xiàn)圈24內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖5D所示，當(dāng)?shù)竭_(dá)d時(shí)刻時(shí)，第一線(xiàn)圈24的供電被切斷，第二線(xiàn)圈25開(kāi)始獲得電流。然而在轉(zhuǎn)換的那一時(shí)刻，電流被立即切斷。當(dāng)然，如果電刷14和15同時(shí)與換向器23的兩個(gè)分離部分連接，電流不會(huì)立刻被斷掉。如圖5E所示，在e時(shí)間間隔內(nèi)，電流只流經(jīng)第二線(xiàn)圈25，在磁極的作用下持續(xù)地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在f時(shí)刻，第一線(xiàn)圈24開(kāi)始獲得電流。
采用這種方式的直流振動(dòng)電機(jī)，無(wú)論電樞22處于任何角度，電流都幾乎能持續(xù)不斷流經(jīng)一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈。當(dāng)電流流經(jīng)第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25時(shí)，根據(jù)弗來(lái)明左手定律按確定的方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)單獨(dú)設(shè)置一第三線(xiàn)圈時(shí)，第三線(xiàn)圈與第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25同軸安裝，電流流經(jīng)第三線(xiàn)圈的方向與第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25的方向相分離，以致于磁力的方向變得彼此相反。因此可以設(shè)想，產(chǎn)生了轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載。正如本實(shí)施例中的電機(jī)，電流僅僅相對(duì)于三相中的兩相流經(jīng)第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25。剩下的那一相被省略了，因此不會(huì)產(chǎn)生上述的轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載，所以轉(zhuǎn)動(dòng)能夠很平穩(wěn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞22的重心偏離轉(zhuǎn)動(dòng)軸21，因此該離心力會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。
使用這種電機(jī)，即使換向器23的鄰接的分離部分被短路，必定有線(xiàn)圈24和25介于電源之間，從而使得短路電流并不會(huì)流通。因此，上述相互鄰接的分離部分之間的間距可以做得盡可能地小，并且不存在死點(diǎn)。因此可以防止啟動(dòng)時(shí)電流不通而無(wú)法啟動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。
然而，當(dāng)?shù)谝痪€(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25直接安放在磁極上且第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25處于中止?fàn)顟B(tài)時(shí)，電樞22可以沿任意方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得轉(zhuǎn)動(dòng)方向變得不確定了。因此，在本實(shí)施例中，包括磁體的位置調(diào)整銷(xiāo)28設(shè)在電樞22上并沿圓周方向上突出。因而，如圖2所示，由于所述銷(xiāo)28在永磁體12和另一永磁體12之間磁引力的作用下移動(dòng)，可以確保電樞22在中止?fàn)顟B(tài)下的位置是仍可受到轉(zhuǎn)矩的位置，該位置在圖4中d點(diǎn)以及圖5D中示出。
順便指出，本發(fā)明并非限定于上述第一實(shí)施例。在第一實(shí)施例中，第一線(xiàn)圈24被設(shè)置成外線(xiàn)圈，而第二線(xiàn)圈25被設(shè)置成內(nèi)線(xiàn)圈。例如，如圖6所示，第一線(xiàn)圈31和第二線(xiàn)圈32可以同時(shí)由一個(gè)雙繞組形成，線(xiàn)圈31和32產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相同，并且可以采用與形成單繞組線(xiàn)圈相同的方式構(gòu)成，從而使得制造過(guò)程更加便利。
而且，如圖7所示，銷(xiāo)33與圖6中的銷(xiāo)28具有同樣的功能，銷(xiāo)28作為一種靜態(tài)位置調(diào)整裝置，銷(xiāo)33可以沿磁力方向稍稍?xún)A斜地放置，使得銷(xiāo)33與第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25轉(zhuǎn)動(dòng)方向端部的位置重疊。這樣做呵以使電樞22的尺寸做得更緊湊。順便指出，在這種情況下，可將銷(xiāo)33的角度確定到一適當(dāng)?shù)慕嵌?，以使其能夠獲得一定程度的磁引力同時(shí)既不影響所述的靜態(tài)位置又不影響驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明所述的第一直流振動(dòng)電機(jī)及所述的電樞結(jié)構(gòu)，其中所述電樞包括有按照空間相位相同的方式安裝的第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈，并且所述電樞以這樣一種方式構(gòu)成，即至少給第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈中的一個(gè)供電。因此，很顯然可以以與單線(xiàn)圈電機(jī)相同的方式構(gòu)成電樞，從而使得偏心效果得以提高。而且，由于電流一直流經(jīng)第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈，不會(huì)出現(xiàn)非導(dǎo)電區(qū)域(死點(diǎn))，因而啟動(dòng)能夠得以平穩(wěn)進(jìn)行。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例所述的扁平型直流振動(dòng)電機(jī)的分解透視圖，圖9是其平面圖。
這種直流振動(dòng)電機(jī)的電樞結(jié)構(gòu)41與圖1所示的電機(jī)不同。所述電樞22包括同軸纏繞的一第一線(xiàn)圈24(外線(xiàn)圈)和一第二線(xiàn)圈25(內(nèi)線(xiàn)圈)，一第三線(xiàn)圈(啟動(dòng)線(xiàn)圈)26沿圓周方向安裝在與所述第一、二線(xiàn)圈24、25鄰接的位置上，一樹(shù)脂框架42整體地支撐這些線(xiàn)圈24、25和26。
例如，如圖10所示，所述第一線(xiàn)圈24、第二線(xiàn)圈25以及第三線(xiàn)圈26是星形連接的。所述換向器23的六個(gè)分離部分中彼此相對(duì)設(shè)置的分離部分彼此連接在一起，一對(duì)彼此相連的分離部分分別連接到第一線(xiàn)圈24的一端、第二線(xiàn)圈25的一端和第三線(xiàn)圈26的一端，線(xiàn)圈24、25和26的另一端共同連接在一起。換向器23的電流是由安裝成空間相位差為90°的兩個(gè)電刷14和15來(lái)提供的。隨著轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)，電刷14和15順序地與換向器23連接，其中換向器與第一線(xiàn)圈24、第二線(xiàn)圈25和第三線(xiàn)圈26的每一端連撬因此，如圖10A所示，轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)，電刷中的一支14(或15)位于換向器23分離體的分界線(xiàn)上，電流的路徑從電源→電刷14→換向器23→第一至第三線(xiàn)圈24、25和26→換向器23→電刷15→接地。而且，如圖10B所示，轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)，電刷14和15與換向器23的每個(gè)分離部分相接觸，電流的路徑從電源→電刷14→換向器23→第一至第三線(xiàn)圈24、25和26中的至少兩個(gè)→換向器23→電刷15→接地。在這種方式中，按照本發(fā)明所述，電刷中的一支14(或15)位于相互鄰接的分離部分的中間位置。因此即使換向器23的兩鄰接分離部分短路，電源也不會(huì)發(fā)生短路，這是因?yàn)橛腥€(xiàn)圈的保護(hù)作用。
圖11是轉(zhuǎn)矩的波形圖，用以說(shuō)明這種直流振動(dòng)電機(jī)的運(yùn)作過(guò)程。圖11中斜線(xiàn)部分表示供電的時(shí)問(wèn)間隔。如圖11所示，通過(guò)采用不同的電相位分別供電給第一、第二、第三線(xiàn)圈24、25和26。當(dāng)電流流經(jīng)線(xiàn)圈時(shí)所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩取決于線(xiàn)圈與磁極之間的位置關(guān)系以及電流值。由于第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25具有相同的空間相位，因此二者在供電期間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大體相等。
以a到f表示的轉(zhuǎn)子2和定子1的位置關(guān)系分別用圖12A-12F來(lái)彼此對(duì)應(yīng)地表示。如圖12A所示，在a段時(shí)間間隔內(nèi)，電流的路徑從電源→電刷14→換向器23→從內(nèi)到外流經(jīng)第二線(xiàn)圈25(按順時(shí)針?lè)较?→從內(nèi)到外再流經(jīng)第一線(xiàn)圈24(按順時(shí)針?lè)较?→換向器23→接地。由于兩線(xiàn)圈24和25所經(jīng)過(guò)的位置延伸超過(guò)兩永磁體的距離是相同的，并且電流沿相同方向流動(dòng)，因此，第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25均產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。
如圖12B所示，在b時(shí)刻，與電源相連接的電刷14位于一個(gè)與第二線(xiàn)圈25內(nèi)端相連接的換向器部分23和另一個(gè)與第三線(xiàn)圈26外端相連接的換向器部分23之間的分界線(xiàn)上，因而電流首先由外向內(nèi)流過(guò)第三線(xiàn)圈26(按逆時(shí)針?lè)较?。因此電流持續(xù)地流經(jīng)三個(gè)線(xiàn)圈24、25、26。緊接著，第二線(xiàn)圈25的供電被切斷。隨后，如圖12C所示，在c段時(shí)間間隔內(nèi)，電流流經(jīng)第一線(xiàn)圈24和第三線(xiàn)圈26，因而在第一線(xiàn)圈24和第三線(xiàn)圈26內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖12D所示，當(dāng)?shù)竭_(dá)d時(shí)刻時(shí)，接地的電刷15位于一個(gè)與第一線(xiàn)圈24外端相連接的換向器部分23和另一個(gè)與第二線(xiàn)圈25內(nèi)端相連接的換向器部分23之間的分界線(xiàn)上，因而第二線(xiàn)圈25開(kāi)始得電。然而，電流方向與流經(jīng)第一線(xiàn)圈24的電流方向相反，因此流經(jīng)第一線(xiàn)圈24的電流被立即切斷。在此刻，第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25正位于與永磁體12相對(duì)的位置上。第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。然而，電流繼續(xù)流經(jīng)第三線(xiàn)圈26，因而產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩。如圖12E所示，在e段時(shí)間間隔內(nèi)，電流流經(jīng)第二線(xiàn)圈25和第三線(xiàn)圈26之間，因此在下一個(gè)磁極的作用下持續(xù)地產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。在f時(shí)刻，第一線(xiàn)圈24開(kāi)始得電。緊接著，第三線(xiàn)圈26的供電被切斷。電流持續(xù)流過(guò)第二線(xiàn)圈25。
采用這種方式的直流振動(dòng)電機(jī)，無(wú)論電樞41處于任何角度，電流都幾乎能持續(xù)不斷流經(jīng)兩個(gè)或多個(gè)線(xiàn)圈。當(dāng)電流流經(jīng)三個(gè)線(xiàn)圈24，25和26時(shí)，根據(jù)弗來(lái)明左手定律按確定的方向產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)所述第三線(xiàn)圈26與所述第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25同軸安裝時(shí)，電流流經(jīng)第三線(xiàn)圈26的方向與第一線(xiàn)圈24和第二線(xiàn)圈25的方向不同，因此，所述磁力的方向變得彼此相反，所以導(dǎo)致轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生。而且，如圖12D所示，在所述線(xiàn)圈24和25位于與磁體相對(duì)的位置上，任何線(xiàn)圈內(nèi)均不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電機(jī)中止在該位置時(shí)，可以想象將會(huì)發(fā)生啟動(dòng)不能的現(xiàn)象。然而，正如本實(shí)施例所述，所述的三個(gè)線(xiàn)圈中僅有兩個(gè)線(xiàn)圈24和25同軸安裝，而剩余的第三線(xiàn)圈的空間相位與前兩個(gè)線(xiàn)圈的空間相位不同。因此無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)載荷產(chǎn)生。而且，即使轉(zhuǎn)子21中止在圖12D所示的位置，在第三線(xiàn)圈26的作用下，仍能實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)。為了更加有效地啟動(dòng)電機(jī)，如圖9所示，最好將第一、二線(xiàn)圈24和25與第三線(xiàn)圈26之間的空間相位設(shè)定為135°或更多。
當(dāng)轉(zhuǎn)子2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電樞41的重心偏離轉(zhuǎn)子21，因此該離心力會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。由于兩線(xiàn)圈24和25被一起安裝在該電機(jī)圓周方向上某一位置上，因此能夠提高偏心效果。
而且，由于該電機(jī)屬于三線(xiàn)圈型的電機(jī)，因此即使當(dāng)換向器23相互鄰接的分離部分通過(guò)電刷14和15發(fā)生短路時(shí)，由于所述線(xiàn)圈24，25和26中必定至少兩個(gè)線(xiàn)圈介于電源之間，因此不會(huì)產(chǎn)生短路電流。也就是說(shuō)，對(duì)于單線(xiàn)圈型的電機(jī)，有時(shí)電源與接地之間通過(guò)正好沒(méi)有線(xiàn)圈存在的兩相而產(chǎn)生短路電流。因此，對(duì)于單線(xiàn)圈型的電機(jī)，要求其換向器相互鄰接的分離部分之間的間距沿圓周方向擴(kuò)展到一定程度，以使換向器23相互鄰接的分離部分不會(huì)通過(guò)電刷14和15而形成電流，因此，也就出現(xiàn)了無(wú)電流流通的死點(diǎn)。關(guān)于這一點(diǎn)，在本實(shí)施例中，即使換向器相互鄰接的分離部分發(fā)生短路，在電源和接地之間也不會(huì)產(chǎn)生短路電流。因此，上述相互鄰接的分離部分之間的間距可以做得盡可能小，并且不存在無(wú)電流流過(guò)的死點(diǎn)。上述結(jié)果可以防止啟動(dòng)時(shí)電流不通而無(wú)法啟動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例所述的扁平型直流振動(dòng)電機(jī)的分解透視圖。在第三實(shí)施例中，電樞51設(shè)有一配重29，其位于與第一、二線(xiàn)圈24和25相鄰接的位置上，因此第一、二線(xiàn)圈24和25或線(xiàn)圈24，25，26以及配重29被樹(shù)脂框52固定成一體。為了提高偏心效果，例如最好能夠盡可能地增加其重量比(如10或更多)。為了減少因磁力和渦旋電流而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載，要求所述轉(zhuǎn)子由非磁性、非導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。所述配重29的尺寸大小比一個(gè)永磁體12稍大一些。將配重安裝在第一、二線(xiàn)圈24、25的鄰近時(shí)，能夠進(jìn)一步地提高偏心效果。
而且，根據(jù)第二直流振動(dòng)電機(jī)及其電樞結(jié)構(gòu)，所述電樞包括有所述第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈，兩線(xiàn)圈以被比空間相位相同的方式安裝，所述第三線(xiàn)圈沿第一、二線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)方向鄰接于第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈，分別給第一和第三線(xiàn)圈供電，因此電相位變得不同。該電樞顯然可與兩線(xiàn)圈電機(jī)的構(gòu)成方式相同，因此，它與三線(xiàn)圈電機(jī)相比具有更高的偏心效果。而且，根據(jù)本發(fā)明所述，電流供給所述的三個(gè)線(xiàn)圈，使得電相位變得不同。因此，不會(huì)出現(xiàn)非起電區(qū)域(死點(diǎn))，可以連續(xù)可靠地啟動(dòng)電機(jī)。并且，根據(jù)本發(fā)明所述，電流供給所述的三個(gè)線(xiàn)圈，使得電相位變得不同。由于不會(huì)出現(xiàn)非導(dǎo)電區(qū)域(死點(diǎn))，所以能夠在任何時(shí)候可靠地啟動(dòng)電機(jī)。并且，所述電機(jī)所包括的第一、第二線(xiàn)圈和第三線(xiàn)圈在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上相鄰接，這使得安裝配重所需要的空間有了保證，這又增加了圓周方向的振動(dòng)。此外，防止振動(dòng)總量增加的對(duì)策也同樣是有利的。
順便指出，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。在上述實(shí)施例中，第一線(xiàn)圈24由外繞組形成，第二繞組由內(nèi)繞組形成。例如，如圖14所示，第一、第二線(xiàn)圈31和32可以同時(shí)由雙繞組構(gòu)成。當(dāng)所述雙繞組以這種方式構(gòu)成第一、第二線(xiàn)圈31和32時(shí)，由于線(xiàn)圈31和32所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩相等，并且可以采用與形成單繞組線(xiàn)圈相同的方式構(gòu)成，從而使得制造過(guò)程更加便利。
本發(fā)明其他有益效果和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是很容易進(jìn)行的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于這里所示出和描述的具體細(xì)節(jié)和具有代表性的實(shí)施例。因此，在不超出附加的權(quán)利要求及其等效物所界定的本發(fā)明總的構(gòu)思的精神和范圍的情況下，可以作各種修改。
權(quán)利要求
1．一種直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于包括一定子(1)，其由沿軸向磁化的永磁體形成，因而在其圓周方向的多個(gè)位置上具有磁極，磁體具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)或者呈環(huán)狀配置；一轉(zhuǎn)子(2)，其相對(duì)于所述定子可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置，并具有一電樞，該電樞與永磁體的磁性表面相對(duì)，并偏心地安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上；以及電路構(gòu)成裝置(14、15和23)包括一換向器和一電刷，用于形成一電路，用以向電樞提供電流，該電樞電流的極性隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而依次反向；其中所述電樞具有一第一線(xiàn)圈(14)和一第二線(xiàn)圈(25)，兩線(xiàn)圈以空間相位相同的方式安裝，并且通過(guò)使電相位彼此不同而使所述電路構(gòu)成裝置(14、15和23)把電流分別供給第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第二線(xiàn)圈(25)同軸纏繞在所述第一線(xiàn)圈(24)的內(nèi)部。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)由雙線(xiàn)線(xiàn)圈(31和32)構(gòu)成。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于一位置調(diào)整銷(xiāo)(28)包括磁性體，并且沿周向位于所述電樞上。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于還設(shè)有一銷(xiāo)(33)，使其在轉(zhuǎn)動(dòng)方向端部位置處與第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)，并且使其沿著磁力的方向放置。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述定子(1)在圓周方向上有四個(gè)磁極，所述第二線(xiàn)圈(25)與所述第一線(xiàn)圈(24)同軸纏繞，其尺寸能覆蓋所述定子上四個(gè)磁極中的一至兩個(gè)磁極，同時(shí)，所述兩線(xiàn)圈(24和25)的一端共同連接在一起，換向器(23)附著在所述轉(zhuǎn)子上，并沿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⑵浞殖闪鶄€(gè)部分，與此同時(shí)，彼此相對(duì)的分離部分共同連接在一起，上述各對(duì)分離部分又分別與第一線(xiàn)圈和第二線(xiàn)圈的一端以及上述兩線(xiàn)圈的共同端連接，以及電刷(14和15)附著在所述定子上，并且包括兩電刷，兩電刷以其空間相位差為90°的方式與所述換向器(23)連接。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第二線(xiàn)圈(25)同軸纏繞在所述第一線(xiàn)圈(24)的內(nèi)部。
8．根據(jù)叔利要求6所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)同時(shí)由雙線(xiàn)線(xiàn)圈(31和32)構(gòu)成。
9．根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于一位置調(diào)整銷(xiāo)(28)包括磁性體，并且沿周向設(shè)在所述電樞上。
10．根據(jù)權(quán)利要求6所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于還設(shè)有一銷(xiāo)(33)，使其在轉(zhuǎn)動(dòng)方向端部位置處與第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)重疊，并且使其沿著磁力的方向放置。
11．根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述電樞還具有一第三線(xiàn)圈(26)，其沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向安裝在與所述第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)鄰接的位置上。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第二線(xiàn)圈(25)同軸纏繞在所述第一線(xiàn)圈(24)的內(nèi)部。
13．根據(jù)叔利要求11所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)同時(shí)由雙線(xiàn)線(xiàn)圈(31和32)構(gòu)成。
14．根據(jù)權(quán)利要求11所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于還沒(méi)有一配重(29)，其沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向安裝在與所述第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)鄰接的位置上。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第一至第三線(xiàn)圈(24-26)以及配重(29)由樹(shù)脂框架(42)固定成一體。
16．根據(jù)權(quán)利要求11所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述定子(1)在圓周方向上有四個(gè)磁極；所述第一線(xiàn)圈(24)與所述第二線(xiàn)圈(25)同軸纏繞，其尺寸能覆蓋所述定子上四個(gè)磁極中的一至兩個(gè)磁極，當(dāng)所述第一線(xiàn)圈與所述第二線(xiàn)圈正位于與一磁極相對(duì)的位置上時(shí)，所述第三線(xiàn)圈(26)大體安裝在其余兩磁極的中心；所述換向器附著在所述轉(zhuǎn)子上，并沿轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向?qū)⑵浞殖闪鶄€(gè)部分，與此同時(shí)，被此相對(duì)的每個(gè)分離部分共同連接在一起，各對(duì)分離部分又分別與第一至第三線(xiàn)圈的另一端相連接；所述電刷(14和15)附著在所述定子上，并且兩電刷以空間相位差為90°的方式與所述換向器連接。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第二線(xiàn)圈(25)同軸纏繞在所述第一線(xiàn)圈(24)的內(nèi)部。
18．根據(jù)權(quán)利要求16所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)同時(shí)由雙線(xiàn)線(xiàn)圈(31和32)構(gòu)成。
19．根據(jù)權(quán)利要求16所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于還設(shè)有一配重(29)，其沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向安裝在與所述第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)相鄰的位置上。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述第一至第三線(xiàn)圈(24-26)以及配重(29)由樹(shù)脂框架(42)固定成一體。
21．根據(jù)權(quán)利要求16所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于將所述第一、二線(xiàn)圈24和25與第三線(xiàn)圈26在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的空間相位差設(shè)定為約135°。
22．一種直流振動(dòng)電機(jī)的電樞結(jié)構(gòu)，其中一轉(zhuǎn)子(2)相對(duì)于一定子(1)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置，所述定子(1)由沿軸向磁化的永磁體形成，因而在其圓周方向的多個(gè)位置上具有磁極，磁體具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)或者呈環(huán)狀配置；電樞(22)與轉(zhuǎn)子的永磁體表面的磁極相對(duì)，并偏心地安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，一電路用以向電樞提供電流，該電樞電流的極性隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而隨后反向，該電路由包括換向器和一電刷的電路構(gòu)成裝置(14、15和23)構(gòu)成，該結(jié)構(gòu)包括有以相同空間相位安裝的一第一線(xiàn)圈和一第二線(xiàn)圈；其中通過(guò)使電相位不同而用所述電路構(gòu)成裝置把電流分別供給第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)。
23．根據(jù)權(quán)利要求16所述的直流振動(dòng)電機(jī)，其特征在于還設(shè)有一第三線(xiàn)圈(26)，其沿轉(zhuǎn)動(dòng)方向安裝在與所述第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)鄰接的位置上；其中通過(guò)使電相位不同而用所述電路構(gòu)成裝置(14、15和23)把電流分別供給第一至第三線(xiàn)圈(24至26)。
全文摘要
直流振動(dòng)電機(jī)包括:定子(1)、可轉(zhuǎn)動(dòng)地裝在定子(1)上的轉(zhuǎn)子(2)、圓筒形蓋(3)用來(lái)密封轉(zhuǎn)子(2)。定子(1)具有四個(gè)永磁體,其安裝成環(huán)狀并沿軸向磁化。轉(zhuǎn)子(2)設(shè)有電樞(22),其偏心地裝在轉(zhuǎn)動(dòng)軸周向的某一位置上。電樞具有第一線(xiàn)圈(24)和第二線(xiàn)圈(25)。而且,電樞(22)設(shè)有由磁性體構(gòu)成的銷(xiāo)(28),用以調(diào)整靜態(tài)位置,從而使第一和第二線(xiàn)圈裝在偏離定子磁極中心的位置上。電流通過(guò)換向器(23)以及空間相位角為90°的電刷(14和15)對(duì)線(xiàn)圈(24和25)供電。
文檔編號(hào)H02K7/06GK1308403SQ0111134
公開(kāi)日2001年8月15日 申請(qǐng)日期2001年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月4日
發(fā)明者松浦克久, 后藤守孝, 真清實(shí), 宇野禎倫, 薄田岳史, 小川俊之 申請(qǐng)人:藤倉(cāng)電線(xiàn)株式會(huì)社