專利名稱：垂直線性振動電機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種電機，特別涉及一種垂直線性振動電機，具體地說，本發(fā)明的垂直線性振動電機是通過固定在機殼和機座間的振動組件在線圈產(chǎn)生的電磁場的作用下，產(chǎn)生的一種相對于機座底面垂直方向的受迫振動；當電磁場的預定頻率與振動組件的固有頻率相等時，產(chǎn)生共振，本發(fā)明的垂直線性振動電機最大化的利用了電機內(nèi)部空間，以便振動組件能有足夠的重量和在空間內(nèi)產(chǎn)生最大化的振動幅度。
更具體地說，在不使用基于軸系結(jié)構(gòu)和電刷換向器結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)振動電機機制的垂直線性振動電機中，本發(fā)明的垂直線性振動電機，通過片式彈性元件的獨特結(jié)構(gòu)設計，來實現(xiàn)穩(wěn)定的振動波形和簡單化的電機結(jié)構(gòu)；通過片式彈性元件的局部應力的最優(yōu)化設計，使得電機具有延長的壽命。
背景技術(shù)：
本發(fā)明主要應用在發(fā)出一個信號后需要產(chǎn)生振動的裝置里，例如，無線移動通訊設備，觸摸屏反饋技術(shù)領域，成人保健用品等領域中。
目前，隨著無線移動通訊設備產(chǎn)品功能的多樣化發(fā)展和觸摸反饋技術(shù)的大規(guī)模應用，傳統(tǒng)振動電機由于本身固有性能的局限性，已不能滿足這種發(fā)展和應用的需要；同時， 現(xiàn)有的垂直線性振動電機由于本身固有的設計缺陷，不能為這種發(fā)展和應用提供高品質(zhì)的持續(xù)穩(wěn)定的產(chǎn)品；在這種情況下，在該領域中需要開發(fā)這種產(chǎn)品該產(chǎn)品能夠解決傳統(tǒng)振動電機本身固有性能的局限性和現(xiàn)有垂直線性振動電機本身設計缺陷的新結(jié)構(gòu)，要顯著提高性能穩(wěn)定性和產(chǎn)品品質(zhì)的新的垂直線性振動電機。
振動電機是通過使用產(chǎn)生電磁力的原理將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的元件，線性振動電機是指產(chǎn)生振動力的方向為一維方向的振動電機，以電機機座底面為水平參考基準面，垂直線性振動電機是指產(chǎn)生振動力的方向垂直于電機機座底面為水平參考基準面的線性振動電機，水平線性振動電機是指產(chǎn)生振動力的方向平行于電機機座底面為水平參考基準面的線性振動電機。
圖1是扁平型傳統(tǒng)振動電機(或者硬幣型傳統(tǒng)振動電機)1的剖面圖。如圖1所示，扁平型傳統(tǒng)振動電機1包括定子組件101、可旋轉(zhuǎn)地繞著軸103裝配的轉(zhuǎn)子組件102和用于容納定子組件101和轉(zhuǎn)子組件102的機殼104 ；定子組件101具有圓板形式的機座105、 附著在機座105上表面的下基板電路元件106、附著在下基板電路元件106上的一對電刷 107、繞著下基板電路元件106同心地安裝在機座105上表面的環(huán)形磁體108和垂直地安裝在機座105中心的固定軸103 ；轉(zhuǎn)子組件102可旋轉(zhuǎn)地位于軸103四周，具有軸承109、線圈繞組110、重塊111、注塑絕緣材料112、上基板電路元件113和附著在上基板電路元件下表面的換向器114。
當從外部電源將功率施加到安裝在定子組件101的下基板電路元件106上的一對電刷107上時，在該對電刷107中引起相對極化的電流。此時，由于電刷0的上端有彈性地與設置在轉(zhuǎn)子組件102的上基板電路元件113的下表面上的換向器114接觸，所以功率通過與電刷107接觸的換向器114被供應到設置在轉(zhuǎn)子組件102中的線圈繞阻110上。由于由線圈繞組110的電流引起的電場和由安裝到機座105上表面的磁體108引起的磁場之間的交互作用，轉(zhuǎn)子組件102以繞著軸103旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子組件102旋轉(zhuǎn)每一圈，在電刷107和與電刷107接觸的換向器114的片之間的接觸連續(xù)地改變，引起電源的極性連續(xù)地改變，整流之后的電流被供應到轉(zhuǎn)子組件102的線圈繞組110上，從而產(chǎn)生同一方向性的旋轉(zhuǎn)力。所以，連續(xù)地旋轉(zhuǎn)時，具有重塊111的轉(zhuǎn)子組件102產(chǎn)生離心力引起電機1的機械振動。
圖2是圓柱型傳統(tǒng)振動電機(或者空心杯傳統(tǒng)振動電機)2的剖面圖。如圖2所示，圓柱型傳統(tǒng)振動電機2包括定子組件201和轉(zhuǎn)子組件202 定子組件201具有機殼203 和固定到機殼203底端的機座204，機殼203呈空心杯狀，空心圓柱體磁體205同心地安裝到機殼203的內(nèi)部空心壁外側(cè)，同時，兩個軸承206分別安裝到機殼203的內(nèi)部空心壁兩端，機座204內(nèi)側(cè)具有固定到其上的一對電刷207，其中電刷207連接到換向器208和電源引線209以便向其提供電壓；轉(zhuǎn)子組件202具有安裝在不平衡位置的重塊210、固定構(gòu)件 211、連接重塊210和固定構(gòu)件211的軸212，在固定地附著在固定構(gòu)件211的一個側(cè)面上并分成多個段的換向器208，以及固定到固定構(gòu)件211上的旋轉(zhuǎn)線圈繞組213，并且該旋轉(zhuǎn)線圈繞組213的內(nèi)徑大于空心圓柱體磁體205的外徑。
與扁平型傳統(tǒng)振動電機1的驅(qū)動原理相同，上述圓柱型傳統(tǒng)振動電機2通常通過電刷207和換向器接觸208的換向，將電壓提供到旋轉(zhuǎn)線圈繞組213產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力以便轉(zhuǎn)動具有不平衡位置的重塊210的定子組件201產(chǎn)生離心力，從而引起電機2的機械振動。
但是，當驅(qū)動具有以上兩種結(jié)構(gòu)的電機，轉(zhuǎn)子組件的軸承在圍繞定子組件的軸 (或者轉(zhuǎn)子組件的軸在定子組件的軸承內(nèi))長時間接觸旋轉(zhuǎn)時，會產(chǎn)生機械摩擦和磨損；同樣地，電刷穿過換向器的片之間的小縫隙時，在其中產(chǎn)生機械摩擦、電火花和磨損，從而產(chǎn)生外來物質(zhì)，并縮短電機的壽命；由于存在零部件之間的相互接觸配合及產(chǎn)生的相對運動， 從而導致了電機的啟動時間和制動時間的延長，降低了觸摸反饋技術(shù)的高品質(zhì)應用。
因此，為了克服以上這種基于軸系結(jié)構(gòu)和電刷換向器結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)振動電機的缺點，開發(fā)了現(xiàn)有的三種結(jié)構(gòu)的垂直線性振動電機。
圖3是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一 3的剖面圖。如圖3所示，垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一 3包括振動組件301和激勵組件302。振動組件301包括具有限定預定大小空間的機殼303 ；垂直磁化的磁體304，具有安裝在磁體304的下表面的極板305 ；磁軛306安裝在磁體304的上表面以形成磁路；彈性元件307安裝在機殼303和磁軛306之間以垂直地振動包括安裝到磁軛306上的重塊308的振動體。激勵組件302包括用于封閉機殼303下部開口的機座309，該機座309的上表面具有連接到振動線圈310用于提供功率的端子的基板電路元件311，該振動線圈310內(nèi)嵌于磁體304和極板305的側(cè)壁圓周與磁軛306內(nèi)側(cè)壁之間形成磁間隙(magnetic gap)之中，在機座309上表面上同心地附著有減振元件312。
上側(cè)磁流體313被施加到與磁體304對應的彈性元件307的上表面上，通過從磁體304泄漏的磁通量而固定在適當?shù)奈恢?；機殼303具有至少一個將其打孔而形成的注入孔，并且該注入孔的內(nèi)經(jīng)小于磁體304的外徑；注入孔被附著到機殼303上的膠帶元件314 封閉。下側(cè)磁流體315被施加到磁體304與極片305結(jié)合地圓周，下側(cè)磁流體315恰好與振動線圈310的內(nèi)壁接觸，以最大化地減少系統(tǒng)余振。
圖4是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一 3中使用的彈性元件307的三維圖。如圖4所示，彈性元件307為錐形彈簧，包括固定環(huán)，具有固定到機殼303的封閉下表面的上端；多個彈性臂，其一端連接到固定環(huán)，用于產(chǎn)生彈性力；固定盤，連接到彈性臂的另一端，同時固定到磁軛306的上表面或者固定到重塊308的上表面。
上述構(gòu)造的垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一 3的驅(qū)動將以下述方式被執(zhí)行當從外部電源將功率施加到振動線圈310上時，在該振動線圈310中引起周期性變化的電流，在由磁體 304、極板305和磁軛306組成的磁路產(chǎn)生的磁場作用中，振動體產(chǎn)生與振動線圈310產(chǎn)生的周期性變化的電磁力反向等值的反向電磁力，并且在和彈性元件307產(chǎn)生的彈力的合力作用下，垂直地受迫振動，其中，包括磁體304、極板305、磁軛306和重塊308的振動體通過彈性元件307被懸掛在機殼303內(nèi)。
但是，上述垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一 3由于振動體隨著使用壽命的不斷增長，在垂直地往復運動中，振動體上部的上側(cè)磁流體313不斷地被彈性元件307和機殼303內(nèi)壁上表面擠壓，在擠壓的過程中，上側(cè)磁流體313有可能從機殼303上表面及膠帶314的間隙中滲出。這種磁流體的流失減少，會使振動體的垂直振動位移達到或者超出預定的最大值， 則包括彈性元件307的振動體通過與上部結(jié)構(gòu)的機殼303直接接觸而產(chǎn)生接觸噪音(Noise touch)，這種接觸噪音是與垂直振動時上部磁流體的減少有關(guān)的噪音的主要來源。
圖5是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)二 4的剖面圖。如圖4所示，垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)二 4包括振動組件401和激勵組件402。激勵組件402包括具有限定預定大小空間的機殼403 ；垂直磁化的磁體404，具有安裝在磁體404的下表面的極板405 ；磁體404的上表面同心地安裝在機殼403上表面內(nèi)壁的環(huán)形凸起凹槽內(nèi)，并且該環(huán)形凸起凹槽的內(nèi)經(jīng)略大于磁體404的外徑。振動組件401包括用于封閉機殼403下部開口的機座406 ；彈性元件407安裝在機座406和重塊408下表面之間以垂直地振動包括安裝到重塊408上的磁軛 409的振動體；重塊408形成有具有閉鎖槽的中心孔，磁軛409具有在其下端向外形成的閉鎖卡爪(jaw)，從而當磁軛409通過中心孔插入重塊408時，磁軛409的閉鎖卡爪被放置在中心孔的閉鎖槽上，從而防止重塊408被分離，更好地，閉鎖卡爪位于高于重量塊408的下表面的位置上；振動線圈410安裝在磁軛409的中心孔內(nèi)，該磁軛409的閉鎖卡爪下表面附著有連接到振動線圈410用于提供功率的端子的基板電路元件411。基板電路元件411包括具有固定到磁軛409的閉鎖卡爪或重塊408的下表面的固定盤，至少一條盤旋的導通電路，其一端連接固定盤，另一端連接到附著在機座406上用于提供功率的端子上。在基板電路元件411的固定盤下表面上同心地附著有減振元件412。
磁流體413被施加到磁體404與極片405結(jié)合地圓周，磁流體413恰好與振動線圈410的內(nèi)壁接觸，以最大化地減少系統(tǒng)余振，并且振動線圈410的內(nèi)經(jīng)略大于磁體404和極片405的外徑。
圖6是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)二 4中使用的彈性元件407的三維圖。如圖6所示，彈性元件407為錐形彈簧，包括固定環(huán)，具有固定到機座406的上表面的下端；多個彈性臂，其一端連接到固定環(huán)，用于產(chǎn)生彈性力；固定盤，連接到彈性臂的另一端，同時固定到重塊408的下表面或者固定到磁軛409的閉鎖卡爪的下表面，固定盤具有將其打孔而形成的開口，用于暴露磁軛409的中心孔。
與垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一 3的驅(qū)動原理相同，上述垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)二 4 通常通過由磁體404、極板405、磁軛409和機殼403組成的磁路產(chǎn)生的磁場和當將功率施加到振動線圈410產(chǎn)生的電場之間的交互作用，振動體垂直地受迫振動，其中，包括振動線圈410、基板電路元件411的固定盤、減振元件412、磁軛409和重塊408的振動體通過彈性元件407被支撐于機座406的上表面。
但是，上述垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一 3和結(jié)構(gòu)二 4的彈性元件由于設計和加工工藝的限制，在成形后，彈性元件的高度會有不同的散布，這樣會導致上下振動位移的非對稱性；并且彈性元件的固定盤相對于固定環(huán)的平行度也會有不同的散布，在組裝振動體后， 會導致振動體下表面相對于支架上表面或機殼內(nèi)壁下表面有一定的傾斜角度，在垂直地往復運動中，會造成重量塊側(cè)壁與機殼內(nèi)壁發(fā)生機械性的碰撞接觸而產(chǎn)生接觸噪音(Noise touch)，這種碰撞噪音是與垂直振動時彈性元件的本身平行度較差有關(guān)的噪音的主要來源。
另外，上述垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一 3和結(jié)構(gòu)二 4的彈性元件為錐形彈簧，由于錐形彈簧本身的固有屬性，如圖7所示，以彈性元件的固定盤的上表面為平衡位置的參考基準面，固定環(huán)固定不動，固定盤向相對固定環(huán)方向一側(cè)勻速移動時產(chǎn)生的彈力(相對作用力為壓力)和向相對固定環(huán)反方向一側(cè)勻速移動時產(chǎn)生的彈力(相對作用力為拉力)為非線性對稱。因此，振動體在垂直地往復運動中所受到的加速度為非對稱，周期內(nèi)表現(xiàn)出非對稱的振動波形。此種特性降低了振動電機的穩(wěn)定性，同時，也增加了制造難度，降低了生產(chǎn)成品率。
圖8是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)三5的剖面圖。如圖8所示，垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)三5包括振動組件501和激勵組件502。振動組件501包括具有限定預定大小空間的機殼503 ；垂直磁化的磁體504，具有安裝在磁體504的下表面的極板505 ；磁軛506安裝在磁體504的上表面以形成磁路；上支撐元件507和下支撐元件508恰好將至少一個彈性元件 509支撐在機殼503內(nèi)，彈性元件509的固定盤和重塊510連接以垂直地振動包括安裝到重塊510內(nèi)部空間的磁軛506的振動體；在機殼503內(nèi)壁上表面同心地附著有上減振元件 511。激勵組件502包括用于封閉機殼503下部開口和支撐下支撐元件508的機座512， 該機座512的上表面具有連接到振動線圈513用于提供功率的端子的基板電路元件514， 該振動線圈513內(nèi)嵌于磁體504和極板505的側(cè)壁圓周與磁軛506內(nèi)側(cè)壁之間形成磁間隙 (magnetic gap)之中，在機座512上表面上同心地附著有下減振元件515。
磁流體516被施加到磁體504與極板505結(jié)合地圓周，磁流體516恰好與振動線圈513的內(nèi)壁接觸，以最大化地減少系統(tǒng)余振。
圖9是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)三5中使用的彈性元件509的三維圖。如圖9所示，彈性元件509為片式彈簧，包括固定環(huán)，被環(huán)形的上支撐元件507和環(huán)形的下支撐元件 508支撐在機殼503內(nèi)；多個彈性臂，其一端連接到固定環(huán)，用于產(chǎn)生彈性力；固定盤，連接到彈性臂的另一端，同時固定到重塊510的上表面，固定盤具有將其打孔而形成的開口。
與垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一 3的驅(qū)動原理相同，此處不再敘述。
但是，上述垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)三5的組成零部件數(shù)量較多，這就必然增加了零部件的材料成本；還有，片式彈性元件509與上支撐元件507 —般采用激光焊連接后，被下支撐元件508支撐在機殼503內(nèi)，此結(jié)構(gòu)增加了電機組裝的難度，在電機產(chǎn)生跌落沖擊時，降低了電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
另外，上述垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)三5的彈性元件509為片式彈簧，多個彈性臂圓周陣列于固定環(huán)與固定盤之間，且彈性臂為單向弧形延伸，由于空間體積的限制，彈性臂的延伸長度受到一定程度的限制，從而，影響到彈性元件的彈性系數(shù)和振動體的振動幅度；當要達到較大的振動幅度時，彈性臂會產(chǎn)生較大的變位，會使彈性臂與固定環(huán)或固定盤的結(jié)合部位的局部應力增大，這樣長期動作時，增加了彈性元件的疲勞性，會嚴重降低彈性元件的壽命，會導致彈性元件的斷裂，并縮短電機的壽命。
目前，在垂直線性振動電機的制造組裝中，多采用工裝來確定振動體與機殼之間的間隙，由于零部件實體本身存在著尺寸的散步，再加上工裝長期使用的磨損，會造成組裝后振動體偏心，圓周間隙不均，會導致在往復振動的過程中，振動線圈磨損斷線或與機殼側(cè)壁的接觸碰撞噪音。
以上所述存在的不足均會影響垂直線性振動電機整體品質(zhì)；會使生產(chǎn)工藝復雜化，降低生產(chǎn)效率，且產(chǎn)品組裝的一致性較差。
為了提高垂直線性振動電機整機的品質(zhì)，使其裝配工藝、結(jié)構(gòu)設計更加合理化，不斷開發(fā)更加節(jié)能高效的新型產(chǎn)品，提高市場占有率，已成為該領域科技人員急需解決的新的課題之一。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種垂直線性振動電機， 其具有少量零部件和簡單合理結(jié)構(gòu)、性能穩(wěn)定、提高產(chǎn)品品質(zhì)的垂直線性振動電機。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種垂直線性振動電機，包括振動組件、激勵組件及機殼扣合成一體，其特征在于，所述機殼呈空腔圓柱形，其內(nèi)具有空間，側(cè)壁開有凹槽，具有封閉的上表面和敞開的下表面，供覆蓋振動組件和位于其下方的激勵組件；所述振動組件包括彈性元件、磁氣回路及重塊，所述磁氣回路包括磁軛和固定到磁軛內(nèi)表面產(chǎn)生垂直磁化的磁體、及固定到磁體下表面的極板，磁軛是中空圓柱體，其上部封閉下部開啟，其下端開口部設置有向外形成的閉鎖卡爪，磁體是垂直磁化的永磁性圓柱體，本身具有高磁能，其上下部具有相反的極性， 磁體的上表面結(jié)合到磁軛上部封閉的內(nèi)表面中心，極板結(jié)合到磁體的下表面中心，磁軛和磁體的結(jié)合面或極板和磁體的結(jié)合面均勻設有印紋，磁軛的內(nèi)徑大于磁體的外徑，磁軛的內(nèi)表面和磁體的外表面之間形成磁間隙，磁感線垂直通過磁體內(nèi)部和通過磁軛和極板，并通過磁間隙而形成閉合磁氣回路，此時極板的下表面和磁軛閉鎖卡爪的下表面在同一平面上，重塊是中空圓柱體，結(jié)合到磁軛的外圍，其內(nèi)徑與磁軛外徑形成緊配合，其下表面結(jié)合到磁軛的閉鎖卡爪和彈性元件的固定盤上，重塊的上表面高于磁軛上部封閉的上表面，重塊的外徑小于機殼的內(nèi)徑，在重塊的下部外側(cè)具有環(huán)形空間凹槽，上減振元件和下減振元件是具有回彈力的片體，磁軛的上表面安裝有上減振元件，在極板的下表面安裝有下減振元件，激勵組件包括機座和固定到機座上表面的振動線圈，機座是基片元件，其上附著帶有外接端子的基板電路元件，也可采用纖維基板電路元件，振動線圈結(jié)合到機座和基板電路元件的上表面，位于磁氣回路正下方，內(nèi)嵌于磁間隙之中，磁流體是具有一定粘度的膠狀流體，磁流體附著在磁體下表面和極板的結(jié)合圓周上，彈性元件為片式彈簧，包括固定端、具有固定到機座外沿的上表面和機殼側(cè)壁凹槽的下表面的端子；多個蛇形彈性臂，其一端連接到固定端的端子，固定盤，連接到蛇形彈性臂的另一端，并固定到重塊的下表面，該固定盤上設有孔，該孔上形成有開口，該開口內(nèi)壁與磁軛的閉鎖卡爪對接，彈性元件固定盤和磁軛閉鎖卡爪的環(huán)形接觸面恰好連接；該蛇形彈性臂圓周陣列于固定端端子和固定盤之間， 且蛇形彈性臂為一次或一次以上回轉(zhuǎn)弧形延伸，蛇形彈性臂其中的單向弧形彈性臂一般設計成等角度弧形。
所述垂直線性振動機，其中，該磁氣回路亦可包括磁軛、極板和磁體。
本發(fā)明還可采用如下技術(shù)方案
一種垂直線性振動電機，包括振動組件、激勵組件、機殼及磁流體，其中振動組件、 激勵組件及機殼扣合成一體，其特征在于，所述機殼是空腔圓柱形，其內(nèi)具有空間，側(cè)壁開有凹槽，設有封閉的上表面和敞開的下表面，供覆蓋振動組件和位于其下方的激勵組件，該振動組件包括彈性元件、磁氣回路及重塊，該磁氣回路，包括支架和固定到支架內(nèi)壁表面產(chǎn)生垂直磁化的磁體、及固定到磁體上表面的上極板和固定到磁體下表面的下極板，支架呈空心杯狀，其上部和下部均打開，其下端外側(cè)開口部設置有向外形成的閉鎖卡爪，磁體是垂直磁化的永磁性圓柱體，本身具有高磁能，其上下部具有相反的并產(chǎn)生磁力的極性，磁體的側(cè)壁結(jié)合到支架的空心內(nèi)壁上，上極板結(jié)合到磁體的上表面中心，下極板結(jié)合到磁體的下表面中心，在上極板和磁體的結(jié)合面或下極板和磁體的結(jié)合面均勻設有印紋，支架的空心內(nèi)壁內(nèi)徑大于磁體的外徑，在支架的空心外壁和空心內(nèi)壁之間形成磁間隙；磁感線垂直通過磁體內(nèi)部和通過導磁的上極板和下極板，并通過磁間隙，最終形成閉合的磁氣回路，此時，上極板的上表面和支架的上表面在同一平面上，下極板的下表面和支架閉鎖卡爪的下表面在同一平面上，重塊是非導磁的中空圓柱體，結(jié)合到支架空心外壁的外圍，其內(nèi)徑與支架空心外壁的外徑形成緊配合，其下表面結(jié)合到支架的閉鎖卡爪和彈性元件的固定盤上， 重塊的上表面高于支架上部封閉的環(huán)形上表面，并形成端差；重塊的外徑小于機殼的內(nèi)徑， 在重塊的下部外側(cè)具有環(huán)形空間凹槽，上減振元件和下減振元件是具有回彈力的片體，在支架的環(huán)形上表面和上極板的上表面安裝有上減振元件，在下極板的下表面安裝有下減振元件，激勵組件包括機座和固定到機座上表面的振動線圈，機座是基片元件，其上附著帶有外接端子的基板電路元件，振動線圈結(jié)合到機座和基板電路元件的上表面，位于磁氣回路正下方，內(nèi)嵌于磁間隙之中，磁流體是具有一定粘度的膠狀流體，磁流體附著在支架的空心內(nèi)壁上，彈性元件為片式彈簧，包括固定端、具有固定到機座外沿的上表面和機殼側(cè)壁凹槽的下表面的端子，多個蛇形彈性臂，其一端連接到固定端的端子，固定盤，連接到蛇形彈性臂的另一端，并固定到重塊的下表面，固定盤上設有孔，孔上形成開口，該開口內(nèi)壁與支架的閉鎖卡爪恰好對接，彈性元件固定盤和支架閉鎖卡爪的環(huán)形接觸面連接；蛇形彈性臂圓周陣列于固定端端子和固定盤之間，且蛇形彈性臂為一次或一次以上回轉(zhuǎn)弧形延伸，蛇形彈性臂其中的單向弧形彈性臂一般設計成等角度弧形。
所述垂直線性振動電機，其中，該磁氣回路亦可包括支架、上極板、下極板和磁體。
本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明的垂直線性振動電機最大化的利用了電機內(nèi)部空間，以便振動組件能有足夠的重量和在空間內(nèi)產(chǎn)生最大化的振動幅度。更具體地說，在不使用基于軸系結(jié)構(gòu)和電刷換向器結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)振動電機機制的垂直線性振動電機中，本發(fā)明的垂直線性振動電機，通過片式彈性元件的獨特結(jié)構(gòu)設計，來實現(xiàn)穩(wěn)定的振動波形和簡單化的電機結(jié)構(gòu)；通過片式彈性元件的局部應力的最優(yōu)化設計，使得電機具有延長的壽命。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是扁平型傳統(tǒng)振動電機的剖面圖2是圓柱型傳統(tǒng)振動電機的剖面圖3是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一的剖面圖4是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一中使用的彈性元件的三維圖5是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)二的剖面圖6是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)二中使用的彈性元件的三維圖7是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)一和結(jié)構(gòu)二的彈性元件移動不同位移時，壓力和拉力的曲線圖8是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)三的剖面圖9是垂直線性振動電機結(jié)構(gòu)三中使用的彈性元件的三維圖10是根據(jù)本發(fā)明的垂直線性振動電機第一實施方式的剖面結(jié)構(gòu)圖11是根據(jù)本發(fā)明的垂直線性振動電機第一實施方式的分解三維圖12是根據(jù)本發(fā)明的垂直線性振動電機第一實施方式中使用的彈性元件的三維圖13是根據(jù)本發(fā)明的垂直線性振動電機第二實施方式的剖面圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提供的具體實施方式
、結(jié)構(gòu)、特征詳述如下
圖10是根據(jù)本發(fā)明的垂直線性振動電機第一實施方式的剖面圖，如圖10所示，一種垂直線性振動電機6，包括振動組件601，激勵組件602及機殼603扣合形成一體；其中包括磁流體614。
所述機殼603，其特征在于所述機殼603呈空腔圓柱形，具有預定的厚度，在其內(nèi)具有預定大小的空間，在側(cè)壁開有預定高度的凹槽，設置了封閉的上表面和敞開的下表面， 用于覆蓋振動組件601和位于其下的激勵組件602。
所述振動組件601，包括彈性元件604，磁氣回路部分及重塊605。
所述磁氣回路部分，包括磁軛607和固定到磁軛607的內(nèi)表面產(chǎn)生垂直磁化的磁體606，及固定到磁體606下表面的極板608。磁軛607基本上呈中空圓柱體，其上部封閉下部打開，在其下端開口部布置有向外形成的閉鎖卡爪。磁體606是垂直磁化的永磁性圓柱體，本身具有預定大小的高磁能，其上下部具有相反的極性，并產(chǎn)生預定大小的磁力。磁體606的上表面通過結(jié)合材料結(jié)合到磁軛607上部封閉的內(nèi)表面中心，極板608通過結(jié)合材料結(jié)合到磁體606的下表面中心。
以上所述的垂直線性振動電機中所使用的極板608通常為圓形、三叉形或橢圓形寸。
更好地，在磁軛607和磁體606的結(jié)合面或極板608和磁體606的結(jié)合面均勻設有印紋，以增大其之間的結(jié)合力。
磁軛607的內(nèi)經(jīng)大于磁體606的外徑，在磁軛607的內(nèi)表面和磁體606的外表面之間形成預定大小的磁間隙(magnetic gap)；更好地，磁軛607和極板608均采用導磁材料制成，因此，磁感線垂直通過磁體606內(nèi)部和最大化地通過磁軛607和極板608，導致最大化地通過磁間隙，最終形成閉合地磁氣回路。此時，極板608的下表面和磁軛607閉鎖卡爪的下表面基本在同一平面上。
重塊605是由非導磁高比重材料制成的中空圓柱體，通過結(jié)合材料結(jié)合到磁軛 607的外圍，其內(nèi)徑與磁軛607外徑形成緊配合，其下表面緊密結(jié)合到磁軛607的閉鎖卡爪和彈性元件604的固定盤6043上，從而防止重塊605從磁軛607上分離；重塊605的上表面略高于磁軛607上部封閉的上表面，以形成預定大小的端差；重塊605的外徑小于機殼603 的內(nèi)徑，在重塊605的下部外側(cè)具有預定深度的環(huán)形空間凹槽，從而在垂直振動時，在不接觸機殼603內(nèi)壁和彈性元件604的蛇形彈性臂6042的情況下垂直地振動。
上減振元件609和下減振元件610是由具有一定回彈力的橡膠材料貼合結(jié)合材料制成的片體，在磁軛607的上表面安裝有上減振元件609，并且上減振元件609的最佳厚度為重塊605與磁軛607形成預定大小端差的2. 2 2. 5倍，在極板608的下表面安裝有下減振元件610，并且下減振元件610的最佳外徑為極板608外徑的70% 80%，上減振元件 609和下減振元件610的作用在于限制振動組件601的振動幅度過大而與機殼603內(nèi)壁上表面和機座602下表面產(chǎn)生接觸噪音(Noise touch)。
所述激勵組件602，包括機座611和固定到機座611上表面的振動線圈612。
機座611是基片元件，在其上附著由帶有外接端子的基板電路元件613，機座611 一般采用金屬板材制成，也可采用纖維基板電路元件、鐵基板電路元件或陶瓷基板電路元件代替機座611和基板電路元件613。
振動線圈612是通過結(jié)合材料結(jié)合到機座611和基板電路元件613的上表面，位于磁氣回路正下方，內(nèi)嵌于磁間隙(magnetic gap)之中，且在輸入額定功率時，產(chǎn)生預定強度的垂直的電磁力，從而保證由振動組件601產(chǎn)生的磁場和由激勵組件602的振動線圈612 產(chǎn)生的電場之間平穩(wěn)的交互作用。
磁流體614是具有一定粘度、由在液體中穩(wěn)定均勻分散的磁粉末而制成的膠狀流體。磁流體614依靠從磁體606下表面和極板608的結(jié)合圓周泄漏的磁通量而附著在其上， 其注入量恰好滿足與振動線圈612的內(nèi)壁相接觸，以最大化減少系統(tǒng)余振。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的垂直線性振動電機第一實施方式中使用的彈性元件604的三維圖。如圖12所示，彈性元件604為片式彈簧，包括固定端6040，具有固定到機座611 外沿的上表面和機殼603側(cè)壁凹槽的下表面的端子6041 ；多個蛇形彈性臂6042，其一端連接到固定端6040的端子6041，用于產(chǎn)生彈性力；固定盤6043，連接到蛇形彈性臂6042的另一端，同時固定到重塊605的下表面，固定盤6043具有將其打孔而形成的開口，開口內(nèi)壁與磁軛607的閉鎖卡爪恰好對接，通過激光焊接彈性元件604固定盤6043和磁軛607閉鎖卡爪的環(huán)形接觸面而恰好連接；所述蛇形彈性臂6042圓周陣列于固定端6040端子6041和固定盤6043之間，且蛇形彈性臂6042為一次或一次以上回轉(zhuǎn)弧形延伸，為最大化利用片式彈性元件604的平面空間，蛇形彈性臂6042其中的單向弧形彈性臂一般設計成等角度弧形。
在由磁體606產(chǎn)生的磁力和由線圈組件產(chǎn)生的電磁力的相互作用下，振動組件 601垂直線性振動；當電磁力的輸入預定頻率與振動組件601固有頻率相等時，振動組件 601產(chǎn)生最大垂直線性振動。
圖13是根據(jù)本發(fā)明的垂直線性振動電機第二實施方式的剖面圖，如圖13所示，與第一實施方式一樣，一種垂直線性振動電機7，包括振動組件601，激勵組件602及機殼603 扣合形成一體；其中包括磁流體614。
所述機殼603，其特征在于所述機殼603呈空腔圓柱形，具有預定的厚度，在其內(nèi)具有預定大小的空間，在側(cè)壁開有預定高度的凹槽，設置了封閉的上表面和敞開的下表面， 用于覆蓋振動組件601和位于其下的激勵組件602。
所述振動組件601，包括彈性元件604，磁氣回路部分及重塊605。
所述磁氣回路部分，包括支架701和固定到支架701內(nèi)壁表面產(chǎn)生垂直磁化的磁體606，及固定到磁體606上表面的上極板702和固定到磁體606下表面的下極板703。支架701基本上呈空心杯狀，其上部和下部均打開，在其下端外側(cè)開口部布置有向外形成的閉鎖卡爪。磁體606是垂直磁化的永磁性圓柱體，本身具有預定大小的高磁能，其上下部具有相反的極性，并產(chǎn)生預定大小的磁力。磁體606的側(cè)壁通過結(jié)合材料結(jié)合到支架701的空心內(nèi)壁上，上極板702通過結(jié)合材料結(jié)合到磁體606的上表面中心，下極板703通過結(jié)合材料結(jié)合到磁體606的下表面中心。
更好地，在上極板702和磁體606的結(jié)合面或下極板703和磁體606的結(jié)合面均勻設有印紋，以增大其之間的結(jié)合力。
支架701的空心內(nèi)壁內(nèi)徑略大于磁體606的外徑，在之間701的空心外壁和空心內(nèi)壁之間形成預定大小的磁間隙(magnetic gap)；更好地，支架701采用非磁性材料制成， 上極板702和下極板703均采用導磁材料制成，因此，磁感線垂直通過磁體606內(nèi)部和最大化地通過上極板702和下極板703，導致最大化地通過磁間隙，最終形成閉合地磁氣回路。 此時，上極板702的上表面和支架701的上表面基本在同一平面上，下極板703的下表面和支架701閉鎖卡爪的下表面基本在同一平面上。
重塊605是由非導磁高比重材料制成的中空圓柱體，通過結(jié)合材料結(jié)合到支架 702空心外壁的外圍，其內(nèi)徑與支架702空心外壁的外徑形成緊配合，其下表面緊密結(jié)合到支架701的閉鎖卡爪和彈性元件604的固定盤6043上，從而防止重塊605從支架701上分離；重塊605的上表面略高于支架701上部封閉的環(huán)形上表面，以形成預定大小的端差；重塊605的外徑小于機殼603的內(nèi)徑，在重塊605的下部外側(cè)具有預定深度的環(huán)形空間凹槽， 從而在垂直振動時，在不接觸機殼603內(nèi)壁和彈性元件604的蛇形彈性臂6042的情況下垂直地振動。
上減振元件609和下減振元件610是由具有一定回彈力的橡膠材料貼合結(jié)合材料制成的片體，在支架702的環(huán)形上表面和上極板702的上表面安裝有上減振元件609，并且上減振元件609的最佳厚度為重塊605與支架701形成預定大小端差的2. 2 2. 5倍，在下極板703的下表面安裝有下減振元件610，并且下減振元件610的最佳外徑為下極板703 外徑的70% 80%，上減振元件609和下減振元件610的作用在于限制振動組件601的振動幅度過大而與機殼603內(nèi)壁上表面和機座602下表面產(chǎn)生接觸噪音(Noise touch)。
所述激勵組件602，包括機座611和固定到機座611上表面的振動線圈612。
機座611是基片元件，在其上附著由帶有外接端子的基板電路元件613，機座611 一般采用金屬板材制成，也可采用纖維基板電路元件、鐵基板電路元件或陶瓷基板電路元件代替機座611和基板電路元件613。
振動線圈612是通過結(jié)合材料結(jié)合到機座611和基板電路元件613的上表面，位于磁氣回路正下方，內(nèi)嵌于磁間隙(magnetic gap)之中，且在輸入額定功率時，產(chǎn)生預定強度的垂直的電磁力，從而保證由振動組件601產(chǎn)生的磁場和由激勵組件602的振動線圈612 產(chǎn)生的電場之間平穩(wěn)的交互作用。
磁流體614是具有一定粘度、由在液體中穩(wěn)定均勻分散的磁粉末而制成的膠狀流體。磁流體614依靠從磁體606下表面和下極板703的結(jié)合圓周泄漏的磁通量而附著在支架701空心內(nèi)壁上，其注入量恰好滿足與振動線圈612的內(nèi)壁相接觸，以最大化減少系統(tǒng)余振。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的垂直線性振動電機第一實施方式中使用的彈性元件604的三維圖。如圖12所示，彈性元件604為片式彈簧，包括固定端6040，具有固定到機座611 外沿的上表面和機殼603側(cè)壁凹槽的下表面的端子6041 ；多個蛇形彈性臂6042，其一端連接到固定端6040的端子6041，用于產(chǎn)生彈性力；固定盤6043，連接到蛇形彈性臂6042的另一端，同時固定到重塊605的下表面，固定盤6043具有將其打孔而形成的開口，開口內(nèi)壁與支架701的閉鎖卡爪恰好對接，通過激光焊接彈性元件604固定盤6043和支架701閉鎖卡爪的環(huán)形接觸面而恰好連接；所述蛇形彈性臂6042圓周陣列于固定端6040端子6041和固定盤6043之間，且蛇形彈性臂6042為一次或一次以上回轉(zhuǎn)弧形延伸，為最大化利用片式彈性元件604的平面空間，蛇形彈性臂6042其中的單向弧形彈性臂一般設計成等角度弧形。
在由磁體606產(chǎn)生的磁力和由線圈組件產(chǎn)生的電磁力的相互作用下，振動組件 601垂直線性振動；當電磁力的輸入預定頻率與振動組件601固有頻率相等時，振動組件 601產(chǎn)生最大垂直線性振動。
上述參照實施例對該垂直線性振動電機進行的詳細描述，是說明性的而不是限定性的，因此在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思下的變化和修改，應屬本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種垂直線性振動電機，包括振動組件(601)、激勵組件(60 及機殼(60 扣合成一體，其特征在于，所述機殼(603)呈空腔圓柱形，其內(nèi)具有空間，側(cè)壁開有凹槽，具有封閉的上表面和敞開的下表面，供覆蓋振動組件(601)和位于其下方的激勵組件(602)；所述振動組件(601)包括彈性元件(604)、磁氣回路及重塊(605)，所述磁氣回路包括磁軛(607) 和固定到磁軛(607)內(nèi)表面產(chǎn)生垂直磁化的磁體(606)、及固定到磁體(606)下表面的極板(608)，磁軛(607)是中空圓柱體，其上部封閉下部開啟，其下端開口部設置有向外形成的閉鎖卡爪，磁體(606)是垂直磁化的永磁性圓柱體，本身具有高磁能，其上下部具有相反的極性，磁體(606)的上表面結(jié)合到磁軛(607)上部封閉的內(nèi)表面中心，極板(608)結(jié)合到磁體(606)的下表面中心，磁軛(607)和磁體(606)的結(jié)合面或極板(608)和磁體(606) 的結(jié)合面均勻設有印紋，磁軛(607)的內(nèi)徑大于磁體(606)的外徑，磁軛(607)的內(nèi)表面和磁體(606)的外表面之間形成磁間隙(magnetic gap)，磁感線垂直通過磁體(606)內(nèi)部和通過磁軛(607)和極板(608)，并通過磁間隙而形成閉合磁氣回路，此時極板(608)的下表面和磁軛(607)閉鎖卡爪的下表面在同一平面上，重塊(60 是中空圓柱體，結(jié)合到磁軛 (607)的外圍，其內(nèi)徑與磁軛(607)外徑形成緊配合，其下表面結(jié)合到磁軛(607)的閉鎖卡爪和彈性元件(604)的固定盤(604 上，重塊(605)的上表面高于磁軛(607)上部封閉的上表面，重塊(60 的外徑小于機殼(60 的內(nèi)徑，在重塊(60 的下部外側(cè)具有環(huán)形空間凹槽，上減振元件(609)和下減振元件(610)是具有回彈力的片體，磁軛(607)的上表面安裝有上減振元件(609)，在極板(608)的下表面安裝有下減振元件(610)，激勵組件(602) 包括機座(611)和固定到機座(611)上表面的振動線圈(612)，機座(611)是基片元件，其上附著帶有外接端子的基板電路元件(613)，也可采用纖維基板電路元件，振動線圈(612) 結(jié)合到機座(611)和基板電路元件(613)的上表面，位于磁氣回路正下方，內(nèi)嵌于磁間隙之中，磁流體(614)是具有一定粘度的膠狀流體，磁流體(614)附著在磁體(606)下表面和極板(608)的結(jié)合圓周上，彈性元件(604)為片式彈簧，包括固定端(6040)、具有固定到機座(611)外沿的上表面和機殼(60 側(cè)壁凹槽的下表面的端子(6041)；多個蛇形彈性臂(6042)，其一端連接到固定端(6040)的端子(6041)，固定盤(6043)，連接到蛇形彈性臂 (6042)的另一端，并固定到重塊陽05)的下表面，該固定盤(604 上設有孔，該孔上形成有開口，該開口內(nèi)壁與磁軛(607)的閉鎖卡爪對接，彈性元件(604)固定盤(6043)和磁軛 (607)閉鎖卡爪的環(huán)形接觸面恰好連接；該蛇形彈性臂(604 圓周陣列于固定端(6040) 端子(6041)和固定盤(604 之間，且蛇形彈性臂(604 為一次或一次以上回轉(zhuǎn)弧形延伸，蛇形彈性臂(604 其中的單向弧形彈性臂一般設計成等角度弧形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直線性振動電機，其特征在于，所述磁氣回路亦可包括磁軛(607)、極板(608)和磁體(606)。
3.一種垂直線性振動電機，包括振動組件(601)、激勵組件(602)、機殼(60 及磁流體(614)，其中振動組件(601)、激勵組件(60 及機殼(60 扣合成一體，其特征在于，所述機殼(603)是空腔圓柱形，其內(nèi)具有空間，側(cè)壁開有凹槽，設有封閉的上表面和敞開的下表面，供覆蓋振動組件(601)和位于其下方的激勵組件(602)，該振動組件(601)包括彈性元件(604)、磁氣回路及重塊(605)，該磁氣回路，包括支架(701)和固定到支架(701)內(nèi)壁表面產(chǎn)生垂直磁化的磁體(606)、及固定到磁體(606)上表面的上極板(70 和固定到磁體(606)下表面的下極板(703)，支架(701)呈空心杯狀，其上部和下部均打開，其下端外側(cè)開口部設置有向外形成的閉鎖卡爪，磁體(606)是垂直磁化的永磁性圓柱體，本身具有高磁能，其上下部具有相反的并產(chǎn)生磁力的極性，磁體(606)的側(cè)壁結(jié)合到支架(701)的空心內(nèi)壁上，上極板(70 結(jié)合到磁體(606)的上表面中心，下極板(70 結(jié)合到磁體(606) 的下表面中心，在上極板(70 和磁體(606)的結(jié)合面或下極板(70 和磁體(606)的結(jié)合面均勻設有印紋，支架(701)的空心內(nèi)壁內(nèi)徑大于磁體(606)的外徑，在支架(701)的空心外壁和空心內(nèi)壁之間形成磁間隙；磁感線垂直通過磁體(606)內(nèi)部和通過導磁的上極板(702)和下極板(703)，并通過磁間隙，最終形成閉合的磁氣回路，此時，上極板(702)的上表面和支架(701)的上表面在同一平面上，下極板(703)的下表面和支架(701)閉鎖卡爪的下表面在同一平面上，重塊(60 是非導磁的中空圓柱體，結(jié)合到支架(70 空心外壁的外圍，其內(nèi)徑與支架(702)空心外壁的外徑形成緊配合，其下表面結(jié)合到支架(701)的閉鎖卡爪和彈性元件(604)的固定盤(604 上，重塊(605)的上表面高于支架(701)上部封閉的環(huán)形上表面，并形成端差；重塊(605)的外徑小于機殼(603)的內(nèi)徑，在重塊(605) 的下部外側(cè)具有環(huán)形空間凹槽，上減振元件(609)和下減振元件(610)是具有回彈力的片體，在支架(702)的環(huán)形上表面和上極板(702)的上表面安裝有上減振元件(609)，在下極板(703)的下表面安裝有下減振元件(610)，激勵組件(60 包括機座(611)和固定到機座(611)上表面的振動線圈(612)，機座(611)是基片元件，其上附著帶有外接端子的基板電路元件(613)，振動線圈(612)結(jié)合到機座(611)和基板電路元件(613)的上表面，位于磁氣回路正下方，內(nèi)嵌于磁間隙之中，磁流體(614)是具有一定粘度的膠狀流體，磁流體 (614)附著在支架(701)的空心內(nèi)壁上，彈性元件(604)為片式彈簧，包括固定端(6040)、 具有固定到機座(611)外沿的上表面和機殼(60 側(cè)壁凹槽的下表面的端子(6041)，多個蛇形彈性臂(6042)，其一端連接到固定端(6040)的端子(6041)，固定盤(6043)，連接到蛇形彈性臂(604 的另一端，并固定到重塊(605)的下表面，固定盤(604 上設有孔，孔上形成開口，該開口內(nèi)壁與支架(701)的閉鎖卡爪恰好對接，彈性元件(604)固定盤(6043) 和支架(701)閉鎖卡爪的環(huán)形接觸面連接；蛇形彈性臂(6042)圓周陣列于固定端(6040) 端子(6041)和固定盤(604 之間，且蛇形彈性臂(604 為一次或一次以上回轉(zhuǎn)弧形延伸，蛇形彈性臂(604 其中的單向弧形彈性臂一般設計成等角度弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直線性振動電機，其特征在于，所述磁氣回路亦可包括支架(701)、上極板(702)、下極板(703)和磁體(606)。
全文摘要
一種垂直線性振動電機，包括振動組件、激勵組件及機殼扣合成一體，所述機殼呈空腔圓柱形，其內(nèi)具有空間，側(cè)壁開有凹槽，具有封閉的上表面和敞開的下表面，供覆蓋振動組件和位于其下方的激勵組件；所述振動組件包括彈性元件、磁氣回路及重塊，所述磁氣回路包括磁軛和固定到磁軛內(nèi)表面產(chǎn)生垂直磁化的磁體、及固定到磁體下表面的極板，磁軛是中空圓柱體。本發(fā)明的垂直線性振動電機最大化的利用了電機內(nèi)部空間，通過片式彈性元件的獨特結(jié)構(gòu)設計，來實現(xiàn)穩(wěn)定的振動波形和簡單化的電機結(jié)構(gòu)；通過片式彈性元件的局部應力的最優(yōu)化設計，使得電機具有延長的壽命。
文檔編號H02K33/18GK102522874SQ20121000189
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者王健 申請人:王健