CN102035342B - 水平线性振动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水平线性振动器，该水平线性振动器包括：遮盖单元；托架，提供遮盖单元和托架之间的内部空间；振动单元，包括具有插入部分的质量体，所述质量体在其一个表面提供容纳空间，所述振动单元安装在所述内部空间中，进行水平线性运动；磁场单元，提供电磁力以允许振动单元水平运动；一个或多个子质量单元，插入到所述插入部分中，以调节振动单元的共振频率。

Description

水平线性振动器

本申请要求于2009年9月24日提交到韩国知识产权局的第10-2009-0090627号韩国专利申请优先权，该申请的内容通过引用被结合于此。

技术领域

本发明涉及一种水平线性振动器(horizontal linear vibrator)，更具体地讲，涉及一种被设计成安装在个人移动终端上用于振动的水平线性振动器。

背景技术

通常，通信装置所必需的键功能中的一种功能是呼叫接收功能。通常使用的呼叫接收功能包括产生悦耳音乐或者铃声的声音产生功能以及将振动传递给装置的振动功能。

在这些功能中，通常使用振动功能，通过防止悦耳音乐或者铃声通过扬声器传递到外部从而不对他人产生干扰。

通常，为了实现这种振动功能，驱动小的振动电机来将驱功力传递到装置的壳体，从而使该装置振动。

具体地讲，近来，随着移动终端在尺寸上被减小且在质量上得以改善，触摸屏类型的显示装置的使用已经广受喜爱，当触摸施加到触摸屏上时需要振动产生功能，从而逐渐进行振动电机的改进。

应用到手机上的振动电机产生旋转功率以使不平衡质量的旋转部分旋转，从而获得机械振动，在这种情况下，产生旋转功率从而通过换向器(整流器)的接触点和电刷使振动电机主要受到整流作用，以将电流提供到转子线圈。

但是，在利用换向器的刷式结构中，当电机旋转时，电刷通过换向器的各部分之间的间隙，产生机械摩擦和电火花，使电刷和换向器发生磨损，从而缩短电机的寿命。

此外，因为电压通过惯性力矩被施加到电机，需要花费时间达到振动的目标量，所以难以实现适于采用触摸屏的个人移动终端等的振动。

同时，水平线性振动器通过利用共振频率和电磁力振动。因为水平线性振动器不引起机械摩擦或者磨损，其具有长的寿命和快的响应时间，所以适于触觉反馈结构。

在这种情况下，共振频率是确定振动功率的关键因素；但是共振频率根据组件的制造误差(fabrication deviation)而改变，这使得振动功率改变，从而不能获得希望的振动功率。因此，需要一种解决这种问题的技术。

发明内容

本发明的一方面在于提供一种沿着水平方向，即，沿着个人移动终端的长度方向振动的水平线性振动器，其共振能够被任意地控制。

根据本发明的一方面，提供了一种水平线性振动器，该水平线性振动器包括：遮盖单元；托架，提供遮盖单元和托架之间的内部空间；振动单元，包括具有插入部分的质量体，所述质量体在其一个表面提供容纳空间，所述振动单元安装在所述内部空间中，进行水平线性运动；磁场单元，提供电磁力以允许振动单元水平运动；一个或多个子质量单元，插入到所述插入部分中，以调节振动单元的共振频率。

所述振动单元可包括轭铁部分，所述轭铁部分具有用于将磁场单元容纳其中的空洞，所述插入部分可形成在所述容纳空间的两侧。

所述振动单元可包括轭铁部分，所述轭铁部分具有用于将磁场单元容纳其中的空洞，所述插入部分可形成为与所述容纳空间分离。

所述插入部分可以是穿过质量体形成的孔。

所述插入部分可以是具有与子质量单元的形状对应形状的凹入。

所述子质量单元可以由钨制成。

所述振动单元可包括轭铁部分，所述轭铁部分具有用于将磁场单元容纳其中的空洞，所述轭铁部分可包括弯曲成紧密地附着到质量体的外表面上的延伸部分。

所述托架可包括形成在所述内部空间中的线圈架，所述磁场单元可包括插入地形成在线圈架中的线圈部分和设置成与线圈部分邻近的磁体。

所述线圈部分可具有四边形形状。

可在托架的上部安装有电路板，所述电路板与外部输入端相连。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它方面、特点和其它优点将会变得更加易于理解，其中：

图1是用于解释根据本发明的示例性实施例的水平线性振动器的透视图；

图2是图1的水平线性振动器的分解透视图；

图3至图6是用于解释装配根据本发明示例性实施例的水平线性振动器的过程和水平线性振动器的效果的透视图；

图7是用于解释根据本发明示例性实施例的水平线性振动器的效果的曲线图；

图8是用于解释根据本发明的另一示例性实施例的水平线性振动器的透视图；

图9是用于解释根据本发明的另一示例性实施例的水平线性振动器的质量体的示意性透视图。

具体实施方式

现在，将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。但是，本发明可以以很多不同形式实现，并且不应该被解释为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得该公开将彻底和完整，并且将本发明的范围完整地传递给本领域的技术人员。

在附图中，为了清楚起见，可以夸大形状和尺寸，并且相同的标号将被用于始终指示相同或者相似的组件。

现在，将参照图1至图9详细描述根据本发明的示例性实施例的水平线性振动器。

图1是用于解释根据本发明的示例性实施例的水平线性振动器的透视图，图2是图1的水平线性振动器的分解透视图。

参照图1和图2，水平线性振动器100可包括托架110、振动单元120、磁场单元130和遮盖单元140。

托架110具有这样的结构，在该结构中，托架110的上部和沿长度方向的侧部敞开，以与遮盖单元140对应。即，托架110形成为具有托架下板112和沿宽度方向的侧部114，并且与遮盖单元140装配以形成内部空间。

线圈架150可以形成在托架下板112的上部上，以插入地固定圆筒形线圈134，电路板170可安装成位于线圈架150附近。

侧部114形成为弯曲成与托架下板112垂直，以允许弹簧构件180插入地固定到侧部114的内周表面。因此，托架110的外形可以是类似沟槽的形状，但是托架110的外形不限于此。

线圈架150位于托架下板112的上部的中间，并且可以包括：竖直板部分152，弯曲成与托架下板112垂直；圆筒形部分154，从竖直板部分152延伸，使得其轴线与托架下板112平行。

竖直板部分152和圆筒形部分154可具有磁体132在其中往复运动的空心部分。

这里，圆筒形线圈134插入地固定到线圈架150的外周表面上，线圈架150具有其中为空心部分的圆筒形，空心部分允许磁体132在其中往复运动。但是，线圈架150的结构不限于此，且结构可以省略。

电路板170与外部输入端连接，且将施加到其上的功率传递到圆筒形线圈134。电路板170可包括形成在其表面上的图案部分172和形成在其中以允许线圈架150穿过的开口部分。

但是，电路板170不限于与托架110分开形成的构造。即，电路板170和托架110可以根据设计者的目的一体地形成。

线圈部分可包括圆筒形线圈134。圆筒形线圈134用于当功率从外源施加到其上时产生特定强度的电场。圆筒形线圈134可插入到线圈架150的圆筒形部分154的外周表面上。

圆筒形线圈134的线圈线与电路板170的图案部分172通过焊接连接，从而功率能够从外源施加到圆筒形线圈134。但是，线圈部分不限于圆筒形形状，可以使用矩形线圈。

振动单元120包括：轭铁部分124，将圆筒形线圈134和磁体132容纳其中；质量体126，接纳磁体132和轭铁部分124。振动单元120通过磁体132和圆筒形线圈134的相互作用沿着水平振动方向运动。

磁场单元130包括接纳在线圈架150中的圆筒形线圈134和设置成与圆筒形线圈134相邻的磁体132。

根据洛伦兹力，通过由圆筒形线圈134产生的频率的电力和从磁体132朝着轭铁部分124产生的磁场的方向，确定振动单元120的振动方向。

磁体132用于通过产生特定强度的磁场根据其与圆筒形线圈134的相互作用强迫振动单元直线运动。磁体132附着到磁芯133的两侧。

这里，附着到磁芯133的两侧的磁体132可以设置成相同的极性彼此相对。

在这种情况下，磁性流体可以涂覆到磁体132的外周表面上，以当质量体126水平振动时，防止磁体132直接接触线圈架150的圆筒形部分154的内周表面。

这里，通过将胶质形状的磁粉稳定地分散于流体中，然后将表面活性剂加到其中来防止由于重力或者磁场使磁粉下沉或者凝结，来获得磁性流体。例如，磁性流体可包括通过将精磁铁砂(triiron tetroxide)或者铁钴合金分子分散在油或者水中而获得的磁性流体，近来，通过将钴分散在甲苯中获得磁性流体。

磁性粉末是具有0.01μm至0.02μm大小的超细颗粒，具有为超细颗粒所特有的布朗运动，并且具有这样的特性：即使当外部磁场、重力、离心力等施加到流体中磁性粉末颗粒上时，其浓度也被均匀地保持。

轭铁部分124用于自动关闭(self-close)电路以平稳地形成磁体132的磁通量。轭铁部分124可具有将圆筒形线圈134和磁体132容纳其中的空洞。

轭铁部分124的两侧可包括弯曲成与托架下板112垂直且紧密地附着到质量体的外侧的延伸部分125。因此，当轭铁部分124的中间部分被容纳到质量体126的容纳空间中时，延伸部分125能够紧密地附着到质量体126的外侧，因此，质量体126和延伸部分125能够稳定地束缚。

弹簧构件180用于弹性地支撑振动单元120使其沿着直线方向水平地运动。在弹性构件180的一侧被固定到沿宽度方向的侧部114的状态下，弹性构件180的另一侧被固定到振动单元120，从而弹性地支撑振动单元120。

这里，弹性构件180被成对地设置，位于振动单元120两侧的对应的位置，设置在托架110的上部。例如，弹性构件180可以是螺旋弹簧、板簧等。

遮盖单元140形成为遮盖托架110的上部，并且保护内部构造免受外部冲击。

质量体126用于将特定的质量施加到振动单元120，实现线性振动，并且质量体126包括用于将轭铁部分124的中间部分容纳在其中的容纳空间。因此，质量体126容纳将磁体132容纳在其空洞中的轭铁部分124的中间部分，并被装配，从而从轭铁部分124弯曲的延伸部分125与质量体126的外侧接触。

质量体126可具有特定大小的质量，并且根据磁体132和圆筒形线圈134的相互作用沿着振动方向水平地振动。这里，振动方向指的是与圆筒形线圈134的轴线平行的方向。

质量体126包括形成为与容纳轭铁部分124的容纳空间相邻的插入部分127。当形成质量体126的内部容纳空间时可形成插入部分127。插入部分127设置在内部容纳空间的两侧。插入部分127的形状与子质量部分128的形状对应。

在将质量体126与轭铁部分124束缚之后，子质量部分128可另外插入到插入部分127中。

这里，子质量部分128形成为具有特定单位的质量，需要时可将一个或者多个子质量部分128插入到插入部分127中。

子质量部分128可由具有大比重的钨或者具有特定重量的一般材料制成。但是，不限于此，子质量部分128可以根据设计者的目的由各种其它材料制成。

按照这种方式，根据本示例性实施例的水平线性振动器安装在个人移动终端中，使得沿着个人移动终端的长度方向水平地振动，而不是沿着厚度方向振动，从而可以减小个人移动终端的厚度。此外，因为振动单元120的运动位移形成为沿着个人移动终端的长度方向非常长以确保运动位移，所以能够进一步改善振动性能。

图3至图6是用于解释装配根据本发明示例性实施例的水平线性振动器的过程和水平线性振动器的效果的透视图。

如图3和图4所示，电路板170附着到托架110的上部。这里，电路板170与外部输入端相连，以将施加到其上的功率传递到圆筒形线圈134。

圆筒形线圈134可以被设置成围绕线圈架150，根据该构造，可以在线圈架150和圆筒形线圈134的中心设置空的空间，且磁体132可以安装到该空的空间中。

如图4所示，轭铁部分124设置成将圆筒形线圈134容纳在托架110的内表面上。

在这种情况下，在轭铁部分124的两侧弯曲成与托架下板112垂直的延伸部分125设置在托架110的侧部114之间。

如图5所示，质量体126安装在托架110上，容纳磁体132和圆筒形线圈134的轭铁部分124的中间部分插入到在质量体126的中间形成的容纳空间中。

弹性构件180可以设置在质量体126的两侧，在接下来的过程中，可以装配遮盖单元140以完成水平线性振动器。

参照图6，插入部分127可以形成为与质量体126的容纳空间相邻，以允许子质量部分128另外插入到其中。

这里，在下面显示的等式1中注意到，共振频率(F)受到振动体的质量(m)和弹性常数(k)的影响：

[等式1]

$F=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{k}{m}}$

在等式1中，质量体126的质量是m，弹性构件180的弹性常数是k。

因此，为了使共振频率的分布最小化且执行校正以具有所请求的共振频率，可使用控制弹性常数(k)作为共振频率的关键因素的方法，但是事实中，该方法难以精确地调整弹性构件180的弹性常数。与弹性构件180的弹性常数相比，质量体126的质量较容易被调节。

因此，在本示例性实施例中，和根据所请求的共振频率事先计算的特定质量一样多的子质量部分128插入到插入部分127中，从而调节了质量体126的质量(m)。

图7是用于解释根据本发明示例性实施例的水平线性振动器的效果的曲线图。

参照图7，线(a)表示在插入子质量部分128之前测量的水平线性振动器的振动的量，线(b)表示在插入子质量部分128之后测量的水平线性振动器的振动的量。

这里，当插入子质量部分128时，基于上述等式，共振频率从线(a)下降到线(b)。

例如，当具有177.5Hz共振频率的振动体在175Hz输入频率操作时，振动能量大约为1.2Grms。比较起来，当加有子质量部分的振动体在175Hz的输入频率操作时，最大的振动能量被测量为2.3Grms。结果，注意到，当子质量部分128被加入到振动电机中，然后在175Hz的输入频率操作时，获得增加了约两倍或者更多的振动能量。

一般的振动电机具有由于组件尺寸的分布、组件装配的分布等而引起的共振频率存在误差的问题。

但是，在本示例性实施例中，因为子质量部分128插入到质量体126的插入部分127中，所以能够使共振频率的误差最小化，并且因为稳定地保证了期望的共振频率带，所以能够使振动的量最大化。

图8是用于解释根据本发明的另一示例性实施例的水平线性振动器的透视图。

参照图8，质量体226被设置在托架110上，使得轭铁部分124的中间部分被容纳其中。

在这种情况下，质量体226包括形成为与用于容纳轭铁部分124的容纳空间分开的插入部分227。

可平行地并且可基于容纳空间对称地形成多个插入部分227。但是本发明不限于此，插入部分227可形成为不对称。

在将质量体226与轭铁部分124束缚之后，子质量体228可另外插入到插入部分227中，以调节质量体226的质量(m)。

图9是用于解释根据本发明的另一示例性实施例的水平线性振动器的质量体的示意性透视图。

参照图9，插入部分327可以在质量体326上形成为凹入，而不是孔。在本示例性实施例中，插入部分327形成在在中间形成的容纳空间的两侧，但是本发明不限于此，插入部分327可以形成为与容纳空间分开。

在将质量体326与轭铁部分124束缚之后，子质量部分128可以另外插入到插入部分327中以调节质量体326的质量(m)。

这样，在本示例性实施例中，因为子质量体128和228插入到质量体226和326的插入部分227和327中，共振频率的误差可以被最小化，此外，因为稳定地保证了期望的共振频率带，所以能够使振动的量最大化。

如上所述，根据本发明的示例性实施例，因为水平线性振动器安装在个人移动终端中，使得其沿着水平方向，即，沿着个人移动终端的长度方向振动，而不是沿着厚度方向振动，所以个人移动终端能够变得纤细。此外，因为振动单元的运动位移沿着个人移动终端的长度方向足够长，以确保振动单元的运动位移，所以能够改善振动性能。

此外，因为水平线性振动器包括子质量单元，所以能够降低加工的缺陷率并且能够使质量稳定。此外，能够通过稳定地保证共振频率带而使振动的量最大化。

虽然已经结合示例性实施例显示并描述了本发明，但是对本领域技术人员清楚的是，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种水平线性振动器，包括：

遮盖单元；

托架，提供遮盖单元和托架之间的内部空间；

振动单元，包括具有插入部分的质量体，所述质量体在其一个表面提供容纳空间，所述振动单元安装在所述内部空间中，进行水平线性运动；

磁场单元，提供电磁力以允许振动单元水平运动；

一个或多个子质量单元，插入到所述插入部分中，以调节振动单元的共振频率，

所述振动单元包括轭铁部分，所述轭铁部分具有用于将磁场单元容纳其中的空洞，所述轭铁部分的中间部分被容纳在所述容纳空间中。

2.如权利要求1所述的水平线性振动器，其中，所述插入部分形成在所述容纳空间的两侧。

3.如权利要求1所述的水平线性振动器，其中，所述插入部分形成为与所述容纳空间分离。

4.如权利要求1所述的水平线性振动器，其中，所述插入部分是穿过质量体形成的孔。

5.如权利要求1所述的水平线性振动器，其中，所述插入部分是具有与子质量单元的形状对应形状的凹入。

6.如权利要求1所述的水平线性振动器，其中，所述子质量单元由钨制成。

7.如权利要求1所述的水平线性振动器，其中，所述轭铁部分包括弯曲成紧密地附着到质量体的外表面上的延伸部分。

8.如权利要求1所述的水平线性振动器，其中，所述托架包括形成在所述内部空间中的线圈架，所述磁场单元包括插入地形成在线圈架中的线圈部分和设置成与线圈部分邻近的磁体。

9.如权利要求8所述的水平线性振动器，其中，所述线圈部分具有四边形形状。

10.如权利要求1所述的水平线性振动器，其中，在托架的上部安装有电路板，所述电路板与外部输入端相连。

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