专利名称：用于产生振动信号的电动机的制作方法
许多现代的个人通信装置当收到呼叫或信息时使用无声的指示。所述指示一般是由设备响应进入的信号而发出的振动。要求振动足够强，以便能够被察觉。为了产生这种信号，设计了一种电动机，其具有转轴，在转轴上安装有偏心安装的质量。当转轴旋转时，不平衡的质量产生振动，该振动和电动机的速度与转矩以及转子的偏心度和质量成正比。因为这些装置要在移动的手持设备中使用，需要高效的电源以便在一次充电之后使用较长的时间。此外，重量是一个重要因素。过去试图提供一种高效率的而能够产生强的振动信号的装置，其中涉及具有电刷型换向器的无铁心的转子。偏心质量被安装在转子的轴上。使用电刷换向器可能产生火花，在某些环境下这是不希望的并会带来通信干扰。使用外部偏心质量增加了振动元件的尺寸，并且难于安装。
本发明的目的在于设计一种体积小的重量轻的振动电机，其以低的功率产生强的振动信号。本发明的电机被集中安装在通信设备的盖中，并且容易被控制。
振动机构基于多线圈的定子而被构成，其中多线圈的定子构成这种机构的主要部分。定子被制成薄的圆柱形或盘形。转子被安装在定子上进行旋转，并由最好为180度或小于180°的薄的扇形盘构成。转子和偏心质量被结合成一个整体单元，其由铁磁材料制成，并被永久地磁化使得至少具有两个相对的磁极。转子的形状使得能够被方便地嵌套在定子上，借以提供流线型的振动机构，其可以被设置在模压于设备的壳体中的室内。振动机构被设置在壳体内的距离通信装置的重心最远处。电机驱动器被设置在设备的ASIC内，并对定子线圈产生脉冲。当定子线圈被激励时，转子的磁极被交替地排斥和吸引，从而开始旋转，所述旋转成为自支持的。旋转引起振动，从而向用户发出信号。
下面结合附图详细说明本发明，其中
图1是本发明的转子的顶视、正视和侧视图；图2是本发明的定子的顶视图3是本发明的定子的侧视图；图4是本发明的振动组件的顶视图；图5是本发明的振动组件的侧视图；图6是本发明的振动器的控制电路的方块图；以及图7是包括对本发明的定子施加的反电势的输入电压曲线；图8表示本发明的转子的视图。
图1所示为具有壳体2的通信设备1。壳体2由塑料模制而成，在其内部具有被模制的合适的内部间隔。设备1可以是蜂窝电话，呼机或其它类似的设备。需要提供一种装置，其不用铃声或蜂鸣器便能使用户得知有呼叫或信息输入。振动器机构3产生可由用户感觉到的物理信号，表示通信设备1由于某种原因而被启动。
由图2到图5可以清楚地看出，本发明的振动器机构3包括定子4和转子5。定子4是一个扁平的盘状元件，其具有被绕在柱23上的绕组6-11，所述柱23从定子4的平面向外延伸。绕组6-11和控制器12的输出相连，如图6所示。定子3被安装在壳体2的内部被整体地模制的室13内。为了增强由机构3产生的振动效果，在壳体内离开设备1的重心G最大的距离设置室13，沿着定子4的轴线17设置一个圆柱形的在外端15封闭的孔14。轴承16被安装在孔14内，用于接纳围绕轴线17转动的转子。
转子5包括盘18和与盘18整体相连的轴19，盘18横切轴19延伸。轴19的尺寸被这样选择，使得其能够被装配在轴承16中而在其中旋转。如图8所示，转子盘18由被永久地磁化而具有北极(N)和南极(S)的磁性材料制成。盘18被制成大约180度或小于180度的薄的扇形圆柱的形状。需要制成具有薄的轮廓的转子，以便和定子紧凑地装配。根据所用材料的重量，盘形的扇形具有大约12mm的直径和3mm的厚度是合适的。根据可利用的空间，转子的质量重心可以离开旋转轴线17几毫米。一个总重量为1-3克的转子将能够提供足以引起注意的信号。
因为转子5不是一个完整的圆柱盘，盘18的质量重心20相对于转子5的转轴是偏心的。当转子5旋转时，这种不平衡将在机构3中产生振动力，从而产生被用户察觉的物理信号。用这种方式，现有技术的振动产生装置的分开的转子和偏心质量被组合成一个整个的元件。
如图5所示，因为定子4和转子5两者的扁平的盘形的协调的轮廓，振动机构3的组件被紧凑地装配在壳体2的室13内。不需要单独的壳体用于振动机构3。转子5被设计成具有半圆柱槽22，以便增强转子5和定子4的嵌套。这种结构使得永久磁化的转子5可以和定子绕组的磁极实现紧密的磁耦合，同时对在定子孔14内的转子轴19提供足够的支撑。
在这种用途的现有技术的电动机中，绕组受转子的空间约束限制。这使得不能利用略高于3.6V的电压的特长。较新的电池的电压范围是3.6-6V。本发明的振动器系统使用被永久磁化的转子5和装有绕组6-11的定子，因而能够利用较多的匝数。这使得本发明的装置具有更高的效率，并且能够利用更高的电压。例如，本发明的一个实施例使用直径为0.05mm的导线每极为100到200匝。这减少了所需的永久磁铁的体积和电源消耗。
在操作时，定子绕组6-11被激励，使得按照顺序对磁化的转子5呈现旋转的相反的极性。这使得转子按照熟知的原理转动。控制器21被设计作为设备1的集成电路的一部分，并被设计用于响应输入的呼叫或其它信号产生振动器驱动信号Vt。信号Vt是一个脉冲调制信号链，其具有能够启动转子5的旋转的设置值。当转子5旋转时，由于定子磁场和转子磁场的相互作用而在绕组内产生反电势。反电势和输入信号相加，并用于维持转子的旋转。通过按照本领域熟知的方式对绕组6-11依次输入信号而完成换向。这种类型的电动机的性能能够进一步减少功率消耗。
用这种方式构成用于通信装置的振动电机，其把被驱动的永磁偏心质量的转子和电气换向的定子组合在一起，从而提高性能，同时减少体积和重量。这种结构也有助于实现微处理器控制，因而减少功率消耗。
权利要求
1.一种用于通信装置的设备，即一种用于产生振动从而向用户提供信号的装置，所述信号表示输入的信息，所述装置包括壳体，其具有在其内部构成的室，用于容纳振动产生装置；被安装在通信装置壳体中的定子，其具有用于接收转子的装置，所述转子围绕一个轴线在所述定子上旋转；在定子的圆周上按照一定间隔设置的多个绕组，每个所述绕组具有用于连接电压的装置；被设置用于在定子上旋转的转子，所述转子由永磁材料制成，所述转子还被构成并被安装用于和定子线圈实现磁耦合，所述转子被制成基本上呈小于一个整圆柱形的扁平的盘形，从而使其质量中心偏离旋转轴线；控制器，其和一个电压源相连，并被设计用于通过电气换向按顺序向定子绕组提供一系列驱动脉冲，从而使永磁体的转子旋转；以及其中定子和转子以紧凑的操作关系被装配，并被安装在所述的室内。
2.如权利要求1所述的一种用于通信装置的设备，即一种用于产生振动从而向用户提供信号的装置，所述信号表示输入的信息，其中转子被制成等于或小于180度的扇形的形状。
3.如权利要求2所述的一种用于通信装置的设备，即一种用于产生振动从而向用户提供信号的装置，所述信号表示输入的信息，其中转子具有用于使得和定子实现机械和磁的紧密协同操作的槽。
4.如权利要求1所述的一种用于通信装置的设备，即一种用于产生振动从而向用户提供信号的装置，所述信号表示输入的信息，其中所述绕组包括至少100匝导线。
5.如权利要求1所述的一种用于通信装置的设备，即一种用于产生振动从而向用户提供信号的装置，所述信号表示输入的信息，其中控制器被设计成所述通信装置的集成电路控制系统的一部分。
6.如权利要求1所述的一种用于通信装置的设备，即一种用于产生振动从而向用户提供信号的装置，所述信号表示输入的信息，其中电压源具有3.6V或更高的电压。
7.如权利要求1所述的一种用于通信装置的设备，即一种用于产生振动从而向用户提供信号的装置，所述信号表示输入的信息，其中用于容纳振动产生装置的室被设置在壳体中距离设备的重心最远的位置上。
全文摘要
本发明披露了一种振动机构,其具有被永久磁化的转子,所述转子具有偏心的重心和扁的形状。所述磁化的转子和具有多个绕组的电气换向的定子磁耦合。所述振动机构被紧凑地安装在通信装置的壳体内。
文档编号H02K7/06GK1267118SQ0010377
公开日2000年9月20日 申请日期2000年3月9日 优先权日1999年3月10日
发明者P·尼米塔洛 申请人:诺基亚流动电话有限公司