CN102522874A - 垂直线性振动电机 - Google Patents

Abstract

一种垂直线性振动电机，包括振动组件、激励组件及机壳扣合成一体，所述机壳呈空腔圆柱形，其内具有空间，侧壁开有凹槽，具有封闭的上表面和敞开的下表面，供覆盖振动组件和位于其下方的激励组件；所述振动组件包括弹性元件、磁气回路及重块，所述磁气回路包括磁轭和固定到磁轭内表面产生垂直磁化的磁体、及固定到磁体下表面的极板，磁轭是中空圆柱体。本发明的垂直线性振动电机最大化的利用了电机内部空间，通过片式弹性元件的独特结构设计，来实现稳定的振动波形和简单化的电机结构；通过片式弹性元件的局部应力的最优化设计，使得电机具有延长的寿命。

Description

垂直线性振动电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别涉及一种垂直线性振动电机，具体地说，本发明的垂直线性振动电机是通过固定在机壳和机座间的振动组件在线圈产生的电磁场的作用下，产生的一种相对于机座底面垂直方向的受迫振动；当电磁场的预定频率与振动组件的固有频率相等时，产生共振，本发明的垂直线性振动电机最大化的利用了电机内部空间，以便振动组件能有足够的重量和在空间内产生最大化的振动幅度。

更具体地说，在不使用基于轴系结构和电刷换向器结构的传统振动电机机制的垂直线性振动电机中，本发明的垂直线性振动电机，通过片式弹性元件的独特结构设计，来实现稳定的振动波形和简单化的电机结构；通过片式弹性元件的局部应力的最优化设计，使得电机具有延长的寿命。

背景技术

本发明主要应用在发出一个信号后需要产生振动的装置里，例如，无线移动通讯设备，触摸屏反馈技术领域，成人保健用品等领域中。

目前，随着无线移动通讯设备产品功能的多样化发展和触摸反馈技术的大规模应用，传统振动电机由于本身固有性能的局限性，已不能满足这种发展和应用的需要；同时，现有的垂直线性振动电机由于本身固有的设计缺陷，不能为这种发展和应用提供高品质的持续稳定的产品；在这种情况下，在该领域中需要开发这种产品：该产品能够解决传统振动电机本身固有性能的局限性和现有垂直线性振动电机本身设计缺陷的新结构，要显著提高性能稳定性和产品品质的新的垂直线性振动电机。

振动电机是通过使用产生电磁力的原理将电能转变为机械能的元件，线性振动电机是指产生振动力的方向为一维方向的振动电机，以电机机座底面为水平参考基准面，垂直线性振动电机是指产生振动力的方向垂直于电机机座底面为水平参考基准面的线性振动电机，水平线性振动电机是指产生振动力的方向平行于电机机座底面为水平参考基准面的线性振动电机。

图1是扁平型传统振动电机(或者硬币型传统振动电机)1的剖面图。如图1所示，扁平型传统振动电机1包括定子组件101、可旋转地绕着轴103装配的转子组件102和用于容纳定子组件101和转子组件102的机壳104；定子组件101具有圆板形式的机座105、附着在机座105上表面的下基板电路元件106、附着在下基板电路元件106上的一对电刷107、绕着下基板电路元件106同心地安装在机座105上表面的环形磁体108和垂直地安装在机座105中心的固定轴103；转子组件102可旋转地位于轴103四周，具有轴承109、线圈绕组110、重块111、注塑绝缘材料112、上基板电路元件113和附着在上基板电路元件下表面的换向器114。

当从外部电源将功率施加到安装在定子组件101的下基板电路元件106上的一对电刷107上时，在该对电刷107中引起相对极化的电流。此时，由于电刷0的上端有弹性地与设置在转子组件102的上基板电路元件113的下表面上的换向器114接触，所以功率通过与电刷107接触的换向器114被供应到设置在转子组件102中的线圈绕阻110上。由于由线圈绕组110的电流引起的电场和由安装到机座105上表面的磁体108引起的磁场之间的交互作用，转子组件102以绕着轴103旋转。转子组件102旋转每一圈，在电刷107和与电刷107接触的换向器114的片之间的接触连续地改变，引起电源的极性连续地改变，整流之后的电流被供应到转子组件102的线圈绕组110上，从而产生同一方向性的旋转力。所以，连续地旋转时，具有重块111的转子组件102产生离心力引起电机1的机械振动。

图2是圆柱型传统振动电机(或者空心杯传统振动电机)2的剖面图。如图2所示，圆柱型传统振动电机2包括定子组件201和转子组件202：定子组件201具有机壳203和固定到机壳203底端的机座204，机壳203呈空心杯状，空心圆柱体磁体205同心地安装到机壳203的内部空心壁外侧，同时，两个轴承206分别安装到机壳203的内部空心壁两端，机座204内侧具有固定到其上的一对电刷207，其中电刷207连接到换向器208和电源引线209以便向其提供电压；转子组件202具有安装在不平衡位置的重块210、固定构件211、连接重块210和固定构件211的轴212，在固定地附着在固定构件211的一个侧面上并分成多个段的换向器208，以及固定到固定构件211上的旋转线圈绕组213，并且该旋转线圈绕组213的内径大于空心圆柱体磁体205的外径。

与扁平型传统振动电机1的驱动原理相同，上述圆柱型传统振动电机2通常通过电刷207和换向器接触208的换向，将电压提供到旋转线圈绕组213产生旋转力以便转动具有不平衡位置的重块210的定子组件201产生离心力，从而引起电机2的机械振动。

但是，当驱动具有以上两种结构的电机，转子组件的轴承在围绕定子组件的轴(或者转子组件的轴在定子组件的轴承内)长时间接触旋转时，会产生机械摩擦和磨损；同样地，电刷穿过换向器的片之间的小缝隙时，在其中产生机械摩擦、电火花和磨损，从而产生外来物质，并缩短电机的寿命；由于存在零部件之间的相互接触配合及产生的相对运动，从而导致了电机的启动时间和制动时间的延长，降低了触摸反馈技术的高品质应用。

因此，为了克服以上这种基于轴系结构和电刷换向器结构的传统振动电机的缺点，开发了现有的三种结构的垂直线性振动电机。

图3是垂直线性振动电机结构一3的剖面图。如图3所示，垂直线性振动电机结构一3包括振动组件301和激励组件302。振动组件301包括：具有限定预定大小空间的机壳303；垂直磁化的磁体304，具有安装在磁体304的下表面的极板305；磁轭306安装在磁体304的上表面以形成磁路；弹性元件307安装在机壳303和磁轭306之间以垂直地振动包括安装到磁轭306上的重块308的振动体。激励组件302包括：用于封闭机壳303下部开口的机座309，该机座309的上表面具有连接到振动线圈310用于提供功率的端子的基板电路元件311，该振动线圈310内嵌于磁体304和极板305的侧壁圆周与磁轭306内侧壁之间形成磁间隙(magnetic gap)之中，在机座309上表面上同心地附着有减振元件312。

上侧磁流体313被施加到与磁体304对应的弹性元件307的上表面上，通过从磁体304泄漏的磁通量而固定在适当的位置；机壳303具有至少一个将其打孔而形成的注入孔，并且该注入孔的内经小于磁体304的外径；注入孔被附着到机壳303上的胶带元件314封闭。下侧磁流体315被施加到磁体304与极片305结合地圆周，下侧磁流体315恰好与振动线圈310的内壁接触，以最大化地减少系统余振。

图4是垂直线性振动电机结构一3中使用的弹性元件307的三维图。如图4所示，弹性元件307为锥形弹簧，包括：固定环，具有固定到机壳303的封闭下表面的上端；多个弹性臂，其一端连接到固定环，用于产生弹性力；固定盘，连接到弹性臂的另一端，同时固定到磁轭306的上表面或者固定到重块308的上表面。

上述构造的垂直线性振动电机结构一3的驱动将以下述方式被执行：当从外部电源将功率施加到振动线圈310上时，在该振动线圈310中引起周期性变化的电流，在由磁体304、极板305和磁轭306组成的磁路产生的磁场作用中，振动体产生与振动线圈310产生的周期性变化的电磁力反向等值的反向电磁力，并且在和弹性元件307产生的弹力的合力作用下，垂直地受迫振动，其中，包括磁体304、极板305、磁轭306和重块308的振动体通过弹性元件307被悬挂在机壳303内。

但是，上述垂直线性振动电机结构一3由于振动体随着使用寿命的不断增长，在垂直地往复运动中，振动体上部的上侧磁流体313不断地被弹性元件307和机壳303内壁上表面挤压，在挤压的过程中，上侧磁流体313有可能从机壳303上表面及胶带314的间隙中渗出。这种磁流体的流失减少，会使振动体的垂直振动位移达到或者超出预定的最大值，则包括弹性元件307的振动体通过与上部结构的机壳303直接接触而产生接触噪音(Noise touch)，这种接触噪音是与垂直振动时上部磁流体的减少有关的噪音的主要来源。

图5是垂直线性振动电机结构二4的剖面图。如图4所示，垂直线性振动电机结构二4包括振动组件401和激励组件402。激励组件402包括：具有限定预定大小空间的机壳403；垂直磁化的磁体404，具有安装在磁体404的下表面的极板405；磁体404的上表面同心地安装在机壳403上表面内壁的环形凸起凹槽内，并且该环形凸起凹槽的内经略大于磁体404的外径。振动组件401包括：用于封闭机壳403下部开口的机座406；弹性元件407安装在机座406和重块408下表面之间以垂直地振动包括安装到重块408上的磁轭409的振动体；重块408形成有具有闭锁槽的中心孔，磁轭409具有在其下端向外形成的闭锁卡爪(jaw)，从而当磁轭409通过中心孔插入重块408时，磁轭409的闭锁卡爪被放置在中心孔的闭锁槽上，从而防止重块408被分离，更好地，闭锁卡爪位于高于重量块408的下表面的位置上；振动线圈410安装在磁轭409的中心孔内，该磁轭409的闭锁卡爪下表面附着有连接到振动线圈410用于提供功率的端子的基板电路元件411。基板电路元件411包括：具有固定到磁轭409的闭锁卡爪或重块408的下表面的固定盘，至少一条盘旋的导通电路，其一端连接固定盘，另一端连接到附着在机座406上用于提供功率的端子上。在基板电路元件411的固定盘下表面上同心地附着有减振元件412。

磁流体413被施加到磁体404与极片405结合地圆周，磁流体413恰好与振动线圈410的内壁接触，以最大化地减少系统余振，并且振动线圈410的内经略大于磁体404和极片405的外径。

图6是垂直线性振动电机结构二4中使用的弹性元件407的三维图。如图6所示，弹性元件407为锥形弹簧，包括：固定环，具有固定到机座406的上表面的下端；多个弹性臂，其一端连接到固定环，用于产生弹性力；固定盘，连接到弹性臂的另一端，同时固定到重块408的下表面或者固定到磁轭409的闭锁卡爪的下表面，固定盘具有将其打孔而形成的开口，用于暴露磁轭409的中心孔。

与垂直线性振动电机结构一3的驱动原理相同，上述垂直线性振动电机结构二4通常通过由磁体404、极板405、磁轭409和机壳403组成的磁路产生的磁场和当将功率施加到振动线圈410产生的电场之间的交互作用，振动体垂直地受迫振动，其中，包括振动线圈410、基板电路元件411的固定盘、减振元件412、磁轭409和重块408的振动体通过弹性元件407被支撑于机座406的上表面。

但是，上述垂直线性振动电机结构一3和结构二4的弹性元件由于设计和加工工艺的限制，在成形后，弹性元件的高度会有不同的散布，这样会导致上下振动位移的非对称性；并且弹性元件的固定盘相对于固定环的平行度也会有不同的散布，在组装振动体后，会导致振动体下表面相对于支架上表面或机壳内壁下表面有一定的倾斜角度，在垂直地往复运动中，会造成重量块侧壁与机壳内壁发生机械性的碰撞接触而产生接触噪音(Noise touch)，这种碰撞噪音是与垂直振动时弹性元件的本身平行度较差有关的噪音的主要来源。

另外，上述垂直线性振动电机结构一3和结构二4的弹性元件为锥形弹簧，由于锥形弹簧本身的固有属性，如图7所示，以弹性元件的固定盘的上表面为平衡位置的参考基准面，固定环固定不动，固定盘向相对固定环方向一侧匀速移动时产生的弹力(相对作用力为压力)和向相对固定环反方向一侧匀速移动时产生的弹力(相对作用力为拉力)为非线性对称。因此，振动体在垂直地往复运动中所受到的加速度为非对称，周期内表现出非对称的振动波形。此种特性降低了振动电机的稳定性，同时，也增加了制造难度，降低了生产成品率。

图8是垂直线性振动电机结构三5的剖面图。如图8所示，垂直线性振动电机结构三5包括振动组件501和激励组件502。振动组件501包括：具有限定预定大小空间的机壳503；垂直磁化的磁体504，具有安装在磁体504的下表面的极板505；磁轭506安装在磁体504的上表面以形成磁路；上支撑元件507和下支撑元件508恰好将至少一个弹性元件509支撑在机壳503内，弹性元件509的固定盘和重块510连接以垂直地振动包括安装到重块510内部空间的磁轭506的振动体；在机壳503内壁上表面同心地附着有上减振元件511。激励组件502包括：用于封闭机壳503下部开口和支撑下支撑元件508的机座512，该机座512的上表面具有连接到振动线圈513用于提供功率的端子的基板电路元件514，该振动线圈513内嵌于磁体504和极板505的侧壁圆周与磁轭506内侧壁之间形成磁间隙(magnetic gap)之中，在机座512上表面上同心地附着有下减振元件515。

磁流体516被施加到磁体504与极板505结合地圆周，磁流体516恰好与振动线圈513的内壁接触，以最大化地减少系统余振。

图9是垂直线性振动电机结构三5中使用的弹性元件509的三维图。如图9所示，弹性元件509为片式弹簧，包括：固定环，被环形的上支撑元件507和环形的下支撑元件508支撑在机壳503内；多个弹性臂，其一端连接到固定环，用于产生弹性力；固定盘，连接到弹性臂的另一端，同时固定到重块510的上表面，固定盘具有将其打孔而形成的开口。

与垂直线性振动电机结构一3的驱动原理相同，此处不再叙述。

但是，上述垂直线性振动电机结构三5的组成零部件数量较多，这就必然增加了零部件的材料成本；还有，片式弹性元件509与上支撑元件507一般采用激光焊连接后，被下支撑元件508支撑在机壳503内，此结构增加了电机组装的难度，在电机产生跌落冲击时，降低了电机结构的稳定性。

另外，上述垂直线性振动电机结构三5的弹性元件509为片式弹簧，多个弹性臂圆周阵列于固定环与固定盘之间，且弹性臂为单向弧形延伸，由于空间体积的限制，弹性臂的延伸长度受到一定程度的限制，从而，影响到弹性元件的弹性系数和振动体的振动幅度；当要达到较大的振动幅度时，弹性臂会产生较大的变位，会使弹性臂与固定环或固定盘的结合部位的局部应力增大，这样长期动作时，增加了弹性元件的疲劳性，会严重降低弹性元件的寿命，会导致弹性元件的断裂，并缩短电机的寿命。

目前，在垂直线性振动电机的制造组装中，多采用工装来确定振动体与机壳之间的间隙，由于零部件实体本身存在着尺寸的散步，再加上工装长期使用的磨损，会造成组装后振动体偏心，圆周间隙不均，会导致在往复振动的过程中，振动线圈磨损断线或与机壳侧壁的接触碰撞噪音。

以上所述存在的不足均会影响垂直线性振动电机整体品质；会使生产工艺复杂化，降低生产效率，且产品组装的一致性较差。

为了提高垂直线性振动电机整机的品质，使其装配工艺、结构设计更加合理化，不断开发更加节能高效的新型产品，提高市场占有率，已成为该领域科技人员急需解决的新的课题之一。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处，提供一种垂直线性振动电机，其具有少量零部件和简单合理结构、性能稳定、提高产品品质的垂直线性振动电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种垂直线性振动电机，包括振动组件、激励组件及机壳扣合成一体，其特征在于，所述机壳呈空腔圆柱形，其内具有空间，侧壁开有凹槽，具有封闭的上表面和敞开的下表面，供覆盖振动组件和位于其下方的激励组件；所述振动组件包括弹性元件、磁气回路及重块，所述磁气回路包括磁轭和固定到磁轭内表面产生垂直磁化的磁体、及固定到磁体下表面的极板，磁轭是中空圆柱体，其上部封闭下部开启，其下端开口部设置有向外形成的闭锁卡爪，磁体是垂直磁化的永磁性圆柱体，本身具有高磁能，其上下部具有相反的极性，磁体的上表面结合到磁轭上部封闭的内表面中心，极板结合到磁体的下表面中心，磁轭和磁体的结合面或极板和磁体的结合面均匀设有印纹，磁轭的内径大于磁体的外径，磁轭的内表面和磁体的外表面之间形成磁间隙，磁感线垂直通过磁体内部和通过磁轭和极板，并通过磁间隙而形成闭合磁气回路，此时极板的下表面和磁轭闭锁卡爪的下表面在同一平面上，重块是中空圆柱体，结合到磁轭的外围，其内径与磁轭外径形成紧配合，其下表面结合到磁轭的闭锁卡爪和弹性元件的固定盘上，重块的上表面高于磁轭上部封闭的上表面，重块的外径小于机壳的内径，在重块的下部外侧具有环形空间凹槽，上减振元件和下减振元件是具有回弹力的片体，磁轭的上表面安装有上减振元件，在极板的下表面安装有下减振元件，激励组件包括机座和固定到机座上表面的振动线圈，机座是基片元件，其上附着带有外接端子的基板电路元件，也可采用纤维基板电路元件，振动线圈结合到机座和基板电路元件的上表面，位于磁气回路正下方，内嵌于磁间隙之中，磁流体是具有一定粘度的胶状流体，磁流体附着在磁体下表面和极板的结合圆周上，弹性元件为片式弹簧，包括：固定端、具有固定到机座外沿的上表面和机壳侧壁凹槽的下表面的端子；多个蛇形弹性臂，其一端连接到固定端的端子，固定盘，连接到蛇形弹性臂的另一端，并固定到重块的下表面，该固定盘上设有孔，该孔上形成有开口，该开口内壁与磁轭的闭锁卡爪对接，弹性元件固定盘和磁轭闭锁卡爪的环形接触面恰好连接；该蛇形弹性臂圆周阵列于固定端端子和固定盘之间，且蛇形弹性臂为一次或一次以上回转弧形延伸，蛇形弹性臂其中的单向弧形弹性臂一般设计成等角度弧形。

所述垂直线性振动机，其中，该磁气回路亦可包括：磁轭、极板和磁体。

本发明还可采用如下技术方案：

一种垂直线性振动电机，包括振动组件、激励组件、机壳及磁流体，其中振动组件、激励组件及机壳扣合成一体，其特征在于，所述机壳是空腔圆柱形，其内具有空间，侧壁开有凹槽，设有封闭的上表面和敞开的下表面，供覆盖振动组件和位于其下方的激励组件，该振动组件包括弹性元件、磁气回路及重块，该磁气回路，包括支架和固定到支架内壁表面产生垂直磁化的磁体、及固定到磁体上表面的上极板和固定到磁体下表面的下极板，支架呈空心杯状，其上部和下部均打开，其下端外侧开口部设置有向外形成的闭锁卡爪，磁体是垂直磁化的永磁性圆柱体，本身具有高磁能，其上下部具有相反的并产生磁力的极性，磁体的侧壁结合到支架的空心内壁上，上极板结合到磁体的上表面中心，下极板结合到磁体的下表面中心，在上极板和磁体的结合面或下极板和磁体的结合面均匀设有印纹，支架的空心内壁内径大于磁体的外径，在支架的空心外壁和空心内壁之间形成磁间隙；磁感线垂直通过磁体内部和通过导磁的上极板和下极板，并通过磁间隙，最终形成闭合的磁气回路，此时，上极板的上表面和支架的上表面在同一平面上，下极板的下表面和支架闭锁卡爪的下表面在同一平面上，重块是非导磁的中空圆柱体，结合到支架空心外壁的外围，其内径与支架空心外壁的外径形成紧配合，其下表面结合到支架的闭锁卡爪和弹性元件的固定盘上，重块的上表面高于支架上部封闭的环形上表面，并形成端差；重块的外径小于机壳的内径，在重块的下部外侧具有环形空间凹槽，上减振元件和下减振元件是具有回弹力的片体，在支架的环形上表面和上极板的上表面安装有上减振元件，在下极板的下表面安装有下减振元件，激励组件包括机座和固定到机座上表面的振动线圈，机座是基片元件，其上附着带有外接端子的基板电路元件，振动线圈结合到机座和基板电路元件的上表面，位于磁气回路正下方，内嵌于磁间隙之中，磁流体是具有一定粘度的胶状流体，磁流体附着在支架的空心内壁上，弹性元件为片式弹簧，包括固定端、具有固定到机座外沿的上表面和机壳侧壁凹槽的下表面的端子，多个蛇形弹性臂，其一端连接到固定端的端子，固定盘，连接到蛇形弹性臂的另一端，并固定到重块的下表面，固定盘上设有孔，孔上形成开口，该开口内壁与支架的闭锁卡爪恰好对接，弹性元件固定盘和支架闭锁卡爪的环形接触面连接；蛇形弹性臂圆周阵列于固定端端子和固定盘之间，且蛇形弹性臂为一次或一次以上回转弧形延伸，蛇形弹性臂其中的单向弧形弹性臂一般设计成等角度弧形。

所述垂直线性振动电机，其中，该磁气回路亦可包括支架、上极板、下极板和磁体。

本发明的有益效果是，本发明的垂直线性振动电机最大化的利用了电机内部空间，以便振动组件能有足够的重量和在空间内产生最大化的振动幅度。更具体地说，在不使用基于轴系结构和电刷换向器结构的传统振动电机机制的垂直线性振动电机中，本发明的垂直线性振动电机，通过片式弹性元件的独特结构设计，来实现稳定的振动波形和简单化的电机结构；通过片式弹性元件的局部应力的最优化设计，使得电机具有延长的寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是扁平型传统振动电机的剖面图；

图2是圆柱型传统振动电机的剖面图；

图3是垂直线性振动电机结构一的剖面图；

图4是垂直线性振动电机结构一中使用的弹性元件的三维图；

图5是垂直线性振动电机结构二的剖面图；

图6是垂直线性振动电机结构二中使用的弹性元件的三维图；

图7是垂直线性振动电机结构一和结构二的弹性元件移动不同位移时，压力和拉力的曲线图；

图8是垂直线性振动电机结构三的剖面图；

图9是垂直线性振动电机结构三中使用的弹性元件的三维图；

图10是根据本发明的垂直线性振动电机第一实施方式的剖面结构图；

图11是根据本发明的垂直线性振动电机第一实施方式的分解三维图；

图12是根据本发明的垂直线性振动电机第一实施方式中使用的弹性元件的三维图；

图13是根据本发明的垂直线性振动电机第二实施方式的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和较佳实施例，对依据本发明提供的具体实施方式、结构、特征详述如下：

图10是根据本发明的垂直线性振动电机第一实施方式的剖面图，如图10所示，一种垂直线性振动电机6，包括振动组件601，激励组件602及机壳603扣合形成一体；其中包括磁流体614。

所述机壳603，其特征在于所述机壳603呈空腔圆柱形，具有预定的厚度，在其内具有预定大小的空间，在侧壁开有预定高度的凹槽，设置了封闭的上表面和敞开的下表面，用于覆盖振动组件601和位于其下的激励组件602。

所述振动组件601，包括弹性元件604，磁气回路部分及重块605。

所述磁气回路部分，包括磁轭607和固定到磁轭607的内表面产生垂直磁化的磁体606，及固定到磁体606下表面的极板608。磁轭607基本上呈中空圆柱体，其上部封闭下部打开，在其下端开口部布置有向外形成的闭锁卡爪。磁体606是垂直磁化的永磁性圆柱体，本身具有预定大小的高磁能，其上下部具有相反的极性，并产生预定大小的磁力。磁体606的上表面通过结合材料结合到磁轭607上部封闭的内表面中心，极板608通过结合材料结合到磁体606的下表面中心。

以上所述的垂直线性振动电机中所使用的极板608通常为圆形、三叉形或椭圆形等。

更好地，在磁轭607和磁体606的结合面或极板608和磁体606的结合面均匀设有印纹，以增大其之间的结合力。

磁轭607的内经大于磁体606的外径，在磁轭607的内表面和磁体606的外表面之间形成预定大小的磁间隙(magnetic gap)；更好地，磁轭607和极板608均采用导磁材料制成，因此，磁感线垂直通过磁体606内部和最大化地通过磁轭607和极板608，导致最大化地通过磁间隙，最终形成闭合地磁气回路。此时，极板608的下表面和磁轭607闭锁卡爪的下表面基本在同一平面上。

重块605是由非导磁高比重材料制成的中空圆柱体，通过结合材料结合到磁轭607的外围，其内径与磁轭607外径形成紧配合，其下表面紧密结合到磁轭607的闭锁卡爪和弹性元件604的固定盘6043上，从而防止重块605从磁轭607上分离；重块605的上表面略高于磁轭607上部封闭的上表面，以形成预定大小的端差；重块605的外径小于机壳603的内径，在重块605的下部外侧具有预定深度的环形空间凹槽，从而在垂直振动时，在不接触机壳603内壁和弹性元件604的蛇形弹性臂6042的情况下垂直地振动。

上减振元件609和下减振元件610是由具有一定回弹力的橡胶材料贴合结合材料制成的片体，在磁轭607的上表面安装有上减振元件609，并且上减振元件609的最佳厚度为重块605与磁轭607形成预定大小端差的2.2～2.5倍，在极板608的下表面安装有下减振元件610，并且下减振元件610的最佳外径为极板608外径的70％～80％，上减振元件609和下减振元件610的作用在于限制振动组件601的振动幅度过大而与机壳603内壁上表面和机座602下表面产生接触噪音(Noise touch)。

所述激励组件602，包括机座611和固定到机座611上表面的振动线圈612。

机座611是基片元件，在其上附着由带有外接端子的基板电路元件613，机座611一般采用金属板材制成，也可采用纤维基板电路元件、铁基板电路元件或陶瓷基板电路元件代替机座611和基板电路元件613。

振动线圈612是通过结合材料结合到机座611和基板电路元件613的上表面，位于磁气回路正下方，内嵌于磁间隙(magnetic gap)之中，且在输入额定功率时，产生预定强度的垂直的电磁力，从而保证由振动组件601产生的磁场和由激励组件602的振动线圈612产生的电场之间平稳的交互作用。

磁流体614是具有一定粘度、由在液体中稳定均匀分散的磁粉末而制成的胶状流体。磁流体614依靠从磁体606下表面和极板608的结合圆周泄漏的磁通量而附着在其上，其注入量恰好满足与振动线圈612的内壁相接触，以最大化减少系统余振。

图12是根据本发明的垂直线性振动电机第一实施方式中使用的弹性元件604的三维图。如图12所示，弹性元件604为片式弹簧，包括：固定端6040，具有固定到机座611外沿的上表面和机壳603侧壁凹槽的下表面的端子6041；多个蛇形弹性臂6042，其一端连接到固定端6040的端子6041，用于产生弹性力；固定盘6043，连接到蛇形弹性臂6042的另一端，同时固定到重块605的下表面，固定盘6043具有将其打孔而形成的开口，开口内壁与磁轭607的闭锁卡爪恰好对接，通过激光焊接弹性元件604固定盘6043和磁轭607闭锁卡爪的环形接触面而恰好连接；所述蛇形弹性臂6042圆周阵列于固定端6040端子6041和固定盘6043之间，且蛇形弹性臂6042为一次或一次以上回转弧形延伸，为最大化利用片式弹性元件604的平面空间，蛇形弹性臂6042其中的单向弧形弹性臂一般设计成等角度弧形。

在由磁体606产生的磁力和由线圈组件产生的电磁力的相互作用下，振动组件601垂直线性振动；当电磁力的输入预定频率与振动组件601固有频率相等时，振动组件601产生最大垂直线性振动。

图13是根据本发明的垂直线性振动电机第二实施方式的剖面图，如图13所示，与第一实施方式一样，一种垂直线性振动电机7，包括振动组件601，激励组件602及机壳603扣合形成一体；其中包括磁流体614。

所述机壳603，其特征在于所述机壳603呈空腔圆柱形，具有预定的厚度，在其内具有预定大小的空间，在侧壁开有预定高度的凹槽，设置了封闭的上表面和敞开的下表面，用于覆盖振动组件601和位于其下的激励组件602。

所述振动组件601，包括弹性元件604，磁气回路部分及重块605。

所述磁气回路部分，包括支架701和固定到支架701内壁表面产生垂直磁化的磁体606，及固定到磁体606上表面的上极板702和固定到磁体606下表面的下极板703。支架701基本上呈空心杯状，其上部和下部均打开，在其下端外侧开口部布置有向外形成的闭锁卡爪。磁体606是垂直磁化的永磁性圆柱体，本身具有预定大小的高磁能，其上下部具有相反的极性，并产生预定大小的磁力。磁体606的侧壁通过结合材料结合到支架701的空心内壁上，上极板702通过结合材料结合到磁体606的上表面中心，下极板703通过结合材料结合到磁体606的下表面中心。

更好地，在上极板702和磁体606的结合面或下极板703和磁体606的结合面均匀设有印纹，以增大其之间的结合力。

支架701的空心内壁内径略大于磁体606的外径，在之间701的空心外壁和空心内壁之间形成预定大小的磁间隙(magnetic gap)；更好地，支架701采用非磁性材料制成，上极板702和下极板703均采用导磁材料制成，因此，磁感线垂直通过磁体606内部和最大化地通过上极板702和下极板703，导致最大化地通过磁间隙，最终形成闭合地磁气回路。此时，上极板702的上表面和支架701的上表面基本在同一平面上，下极板703的下表面和支架701闭锁卡爪的下表面基本在同一平面上。

重块605是由非导磁高比重材料制成的中空圆柱体，通过结合材料结合到支架702空心外壁的外围，其内径与支架702空心外壁的外径形成紧配合，其下表面紧密结合到支架701的闭锁卡爪和弹性元件604的固定盘6043上，从而防止重块605从支架701上分离；重块605的上表面略高于支架701上部封闭的环形上表面，以形成预定大小的端差；重块605的外径小于机壳603的内径，在重块605的下部外侧具有预定深度的环形空间凹槽，从而在垂直振动时，在不接触机壳603内壁和弹性元件604的蛇形弹性臂6042的情况下垂直地振动。

上减振元件609和下减振元件610是由具有一定回弹力的橡胶材料贴合结合材料制成的片体，在支架702的环形上表面和上极板702的上表面安装有上减振元件609，并且上减振元件609的最佳厚度为重块605与支架701形成预定大小端差的2.2～2.5倍，在下极板703的下表面安装有下减振元件610，并且下减振元件610的最佳外径为下极板703外径的70％～80％，上减振元件609和下减振元件610的作用在于限制振动组件601的振动幅度过大而与机壳603内壁上表面和机座602下表面产生接触噪音(Noise touch)。

所述激励组件602，包括机座611和固定到机座611上表面的振动线圈612。

机座611是基片元件，在其上附着由带有外接端子的基板电路元件613，机座611一般采用金属板材制成，也可采用纤维基板电路元件、铁基板电路元件或陶瓷基板电路元件代替机座611和基板电路元件613。

振动线圈612是通过结合材料结合到机座611和基板电路元件613的上表面，位于磁气回路正下方，内嵌于磁间隙(magnetic gap)之中，且在输入额定功率时，产生预定强度的垂直的电磁力，从而保证由振动组件601产生的磁场和由激励组件602的振动线圈612产生的电场之间平稳的交互作用。

磁流体614是具有一定粘度、由在液体中稳定均匀分散的磁粉末而制成的胶状流体。磁流体614依靠从磁体606下表面和下极板703的结合圆周泄漏的磁通量而附着在支架701空心内壁上，其注入量恰好满足与振动线圈612的内壁相接触，以最大化减少系统余振。

图12是根据本发明的垂直线性振动电机第一实施方式中使用的弹性元件604的三维图。如图12所示，弹性元件604为片式弹簧，包括：固定端6040，具有固定到机座611外沿的上表面和机壳603侧壁凹槽的下表面的端子6041；多个蛇形弹性臂6042，其一端连接到固定端6040的端子6041，用于产生弹性力；固定盘6043，连接到蛇形弹性臂6042的另一端，同时固定到重块605的下表面，固定盘6043具有将其打孔而形成的开口，开口内壁与支架701的闭锁卡爪恰好对接，通过激光焊接弹性元件604固定盘6043和支架701闭锁卡爪的环形接触面而恰好连接；所述蛇形弹性臂6042圆周阵列于固定端6040端子6041和固定盘6043之间，且蛇形弹性臂6042为一次或一次以上回转弧形延伸，为最大化利用片式弹性元件604的平面空间，蛇形弹性臂6042其中的单向弧形弹性臂一般设计成等角度弧形。

在由磁体606产生的磁力和由线圈组件产生的电磁力的相互作用下，振动组件601垂直线性振动；当电磁力的输入预定频率与振动组件601固有频率相等时，振动组件601产生最大垂直线性振动。

上述参照实施例对该垂直线性振动电机进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种垂直线性振动电机，包括振动组件(601)、激励组件(602)及机壳(603)扣合成一体，其特征在于，所述机壳(603)呈空腔圆柱形，其内具有空间，侧壁开有凹槽，具有封闭的上表面和敞开的下表面，供覆盖振动组件(601)和位于其下方的激励组件(602)；所述振动组件(601)包括弹性元件(604)、磁气回路及重块(605)，所述磁气回路包括磁轭(607)和固定到磁轭(607)内表面产生垂直磁化的磁体(606)、及固定到磁体(606)下表面的极板(608)，磁轭(607)是中空圆柱体，其上部封闭下部开启，其下端开口部设置有向外形成的闭锁卡爪，磁体(606)是垂直磁化的永磁性圆柱体，本身具有高磁能，其上下部具有相反的极性，磁体(606)的上表面结合到磁轭(607)上部封闭的内表面中心，极板(608)结合到磁体(606)的下表面中心，磁轭(607)和磁体(606)的结合面或极板(608)和磁体(606)的结合面均匀设有印纹，磁轭(607)的内径大于磁体(606)的外径，磁轭(607)的内表面和磁体(606)的外表面之间形成磁间隙(magnetic gap)，磁感线垂直通过磁体(606)内部和通过磁轭(607)和极板(608)，并通过磁间隙而形成闭合磁气回路，此时极板(608)的下表面和磁轭(607)闭锁卡爪的下表面在同一平面上，重块(605)是中空圆柱体，结合到磁轭(607)的外围，其内径与磁轭(607)外径形成紧配合，其下表面结合到磁轭(607)的闭锁卡爪和弹性元件(604)的固定盘(6043)上，重块(605)的上表面高于磁轭(607)上部封闭的上表面，重块(605)的外径小于机壳(603)的内径，在重块(605)的下部外侧具有环形空间凹槽，上减振元件(609)和下减振元件(610)是具有回弹力的片体，磁轭(607)的上表面安装有上减振元件(609)，在极板(608)的下表面安装有下减振元件(610)，激励组件(602)包括机座(611)和固定到机座(611)上表面的振动线圈(612)，机座(611)是基片元件，其上附着带有外接端子的基板电路元件(613)，也可采用纤维基板电路元件，振动线圈(612)结合到机座(611)和基板电路元件(613)的上表面，位于磁气回路正下方，内嵌于磁间隙之中，磁流体(614)是具有一定粘度的胶状流体，磁流体(614)附着在磁体(606)下表面和极板(608)的结合圆周上，弹性元件(604)为片式弹簧，包括：固定端(6040)、具有固定到机座(611)外沿的上表面和机壳(603)侧壁凹槽的下表面的端子(6041)；多个蛇形弹性臂(6042)，其一端连接到固定端(6040)的端子(6041)，固定盘(6043)，连接到蛇形弹性臂(6042)的另一端，并固定到重块(605)的下表面，该固定盘(6043)上设有孔，该孔上形成有开口，该开口内壁与磁轭(607)的闭锁卡爪对接，弹性元件(604)固定盘(6043)和磁轭(607)闭锁卡爪的环形接触面恰好连接；该蛇形弹性臂(6042)圆周阵列于固定端(6040)端子(6041)和固定盘(6043)之间，且蛇形弹性臂(6042)为一次或一次以上回转弧形延伸，蛇形弹性臂(6042)其中的单向弧形弹性臂一般设计成等角度弧形。

2.根据权利要求1所述的垂直线性振动电机，其特征在于，所述磁气回路亦可包括：磁轭(607)、极板(608)和磁体(606)。

3.一种垂直线性振动电机，包括振动组件(601)、激励组件(602)、机壳(603)及磁流体(614)，其中振动组件(601)、激励组件(602)及机壳(603)扣合成一体，其特征在于，所述机壳(603)是空腔圆柱形，其内具有空间，侧壁开有凹槽，设有封闭的上表面和敞开的下表面，供覆盖振动组件(601)和位于其下方的激励组件(602)，该振动组件(601)包括弹性元件(604)、磁气回路及重块(605)，该磁气回路，包括支架(701)和固定到支架(701)内壁表面产生垂直磁化的磁体(606)、及固定到磁体(606)上表面的上极板(702)和固定到磁体(606)下表面的下极板(703)，支架(701)呈空心杯状，其上部和下部均打开，其下端外侧开口部设置有向外形成的闭锁卡爪，磁体(606)是垂直磁化的永磁性圆柱体，本身具有高磁能，其上下部具有相反的并产生磁力的极性，磁体(606)的侧壁结合到支架(701)的空心内壁上，上极板(702)结合到磁体(606)的上表面中心，下极板(703)结合到磁体(606)的下表面中心，在上极板(702)和磁体(606)的结合面或下极板(703)和磁体(606)的结合面均匀设有印纹，支架(701)的空心内壁内径大于磁体(606)的外径，在支架(701)的空心外壁和空心内壁之间形成磁间隙；磁感线垂直通过磁体(606)内部和通过导磁的上极板(702)和下极板(703)，并通过磁间隙，最终形成闭合的磁气回路，此时，上极板(702)的上表面和支架(701)的上表面在同一平面上，下极板(703)的下表面和支架(701)闭锁卡爪的下表面在同一平面上，重块(605)是非导磁的中空圆柱体，结合到支架(702)空心外壁的外围，其内径与支架(702)空心外壁的外径形成紧配合，其下表面结合到支架(701)的闭锁卡爪和弹性元件(604)的固定盘(6043)上，重块(605)的上表面高于支架(701)上部封闭的环形上表面，并形成端差；重块(605)的外径小于机壳(603)的内径，在重块(605)的下部外侧具有环形空间凹槽，上减振元件(609)和下减振元件(610)是具有回弹力的片体，在支架(702)的环形上表面和上极板(702)的上表面安装有上减振元件(609)，在下极板(703)的下表面安装有下减振元件(610)，激励组件(602)包括机座(611)和固定到机座(611)上表面的振动线圈(612)，机座(611)是基片元件，其上附着带有外接端子的基板电路元件(613)，振动线圈(612)结合到机座(611)和基板电路元件(613)的上表面，位于磁气回路正下方，内嵌于磁间隙之中，磁流体(614)是具有一定粘度的胶状流体，磁流体(614)附着在支架(701)的空心内壁上，弹性元件(604)为片式弹簧，包括固定端(6040)、具有固定到机座(611)外沿的上表面和机壳(603)侧壁凹槽的下表面的端子(6041)，多个蛇形弹性臂(6042)，其一端连接到固定端(6040)的端子(6041)，固定盘(6043)，连接到蛇形弹性臂(6042)的另一端，并固定到重块(605)的下表面，固定盘(6043)上设有孔，孔上形成开口，该开口内壁与支架(701)的闭锁卡爪恰好对接，弹性元件(604)固定盘(6043)和支架(701)闭锁卡爪的环形接触面连接；蛇形弹性臂(6042)圆周阵列于固定端(6040)端子(6041)和固定盘(6043)之间，且蛇形弹性臂(6042)为一次或一次以上回转弧形延伸，蛇形弹性臂(6042)其中的单向弧形弹性臂一般设计成等角度弧形。

4.根据权利要求3所述的垂直线性振动电机，其特征在于，所述磁气回路亦可包括支架(701)、上极板(702)、下极板(703)和磁体(606)。

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