CN103401395A - 水平线性振动电机 - Google Patents

Abstract

一种水平线性振动电机，包括扣合成一体的振动组件、激励组件及机壳，机壳用于覆盖振动组件和激励组件；振动组件包括弹性元件、磁轭、振动线圈及重块，振动线圈内嵌到磁轭内表面，从而使得振动线圈的中心轴线平行于所述振动组件的水平振动方向，振动线圈的环形电流所在平面垂直于其中心轴线和所述振动组件的水平振动方向，磁轭是中空矩形体，重块是中空矩形体，结合到磁轭的外侧围以随所述磁轭一起移动，弹性元件的固定端结合到机座或机壳的相应侧壁，另一固定端结合到重块或磁轭的相应侧壁，通过弹性元件的弹性臂连接到固定端和另一固定端并弹性地支撑起所述振动组件。本发明具有振感强、厚度薄、寿命长、响应时间快的优点。

Description

水平线性振动电机

技术领域

本发明涉及一种电机，特别涉及一种水平线性振动电机。

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小型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振动强度、更薄厚度的持续稳定的产品；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固有设计缺陷的新结构，要显著提高振动强度和降低本体厚度的性能稳定的水平线性振动电机。

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。

目前，为了克服这种基于轴系结构和电刷换向器结构的扁平型传统振动电机（或者硬币型传统振动电机）和圆柱型传统振动电机（或者空心杯传统振动电机，或者柱状铁心传统振动电机）寿命过短、启制动时间过长的缺点，为了改善这种已有垂直线性振动电机机械性接触噪音（Noise touch）、周期内非对称性振动和弹性元件疲劳性较差的缺陷，开发了现有的垂直线性振动电机。

图1是现有的垂直线性振动电机1的剖面图。可参考2013年2月27日授权公告的中国发明专利CN201210001894.7号。如图1所示，现有的垂直线性振动电机1包括振动组件101、激励组件102及机壳103扣合形成一体，其特征在于，所述机壳103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101和位于其下方的激励组件102；所述振动组件101包括弹性元件104、磁气回路及重块105，所述磁气回路包括磁轭107和固定到磁轭107内表面产生垂直磁化的磁体106、及固定到磁体106下表面的极板108，磁轭107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106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106的上表面结合到磁轭107上部封闭的内表面中心，极板108结合到磁体106的下表面中心，磁轭107和磁体106的结合面或极板108和磁体106的结合面均匀设有印纹，磁轭107的内径大于磁体106的外径，磁轭107的内表面和磁体106的外表面之间形成磁间隙，磁感线垂直通过磁体106内部和通过磁轭107和极板108，并通过磁间隙而形成闭合磁气回路，此时极板108的下表面和磁轭107闭锁卡爪的下表面在同一平面上，重块105是中空圆柱体，结合到磁轭107的外围，其内径与磁轭107外径形成紧配合，其下表面结合到磁轭107的闭锁卡爪和弹性元件104的固定盘上，重块105的上表面高于磁轭107上部封闭的上表面，重块105的外径小于机壳103的内径，在重块105的下部外侧具有环形空间凹槽，上减振元件109和下减振元件110是具有回弹力的片体，磁轭107的上表面安装有上减振元件109，在极板108的下表面安装有下减振元件110，激励组件102包括机座111和固定到机座111上表面的振动线圈112，机座111是基片元件，其上附着带有外接端子的基板电路元件113，或采用纤维基板电路元件，振动线圈112结合到机座111和基板电路元件113的上表面，位于磁气回路正下方，内嵌于磁间隙之中, 磁流体114是具有一定粘度的胶状流体，磁流体114附着在磁体106下表面和极板108的结合圆周上，弹性元件104为片式弹簧。

在由磁体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101垂直线性振动; 当电磁力的输入预定频率与振动组件101固有频率相等时, 振动组件101产生最大垂直线性振动。

但是，在现有的垂直线性振动电机1中，因为产生的垂直振动力的强度G与振动组件101垂直方向距离机座上表面和机壳下表面的振动幅度A及振动组件重量M的乘积成正比，所以现有的垂直线性振动电机1的本体厚度直接限制了振动幅度A的提高和重量M的增大，这就导致了现有的垂直线性振动电1机振动强度不足、厚度过高的缺点。如图1所示,符号表达式如下：

G∝M×A

以上所述存在的不足均会影响线性振动电机的振动强度；难以实现线性振动电机厚度的小型化。

为了提高线性振动电机的振动强度，降低其厚度，使其装配工艺、结构设计更加合理化，不断开发振感强厚度薄的新型产品，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

提出本发明已解决上述问题，本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种具有振感强、厚度薄、寿命长、响应时间快的水平线性振动电机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种水平线性振动电机,包括振动组件、激励组件及机壳扣合成一体，所述机壳用于覆盖振动组件和激励组件；所述振动组件包括弹性元件、磁轭、振动线圈及重块，所述振动线圈内嵌到磁轭内表面，从而使得振动线圈的中心轴线平行于所述振动组件的水平振动方向，更具体地说，所述振动线圈的环形电流所在平面垂直于其中心轴线和所述振动组件的水平振动方向，所述磁轭是中空矩形体，所述重块是中空矩形体，结合到磁轭的外侧围以随所述磁轭一起移动，所述弹性元件的固定端结合到机座或机壳的相应侧壁，另一固定端结合到重块或磁轭的相应侧壁，通过弹性元件的弹性臂连接起固定端和另一固定端并弹性地支撑起所述振动组件，以允许所述振动组件沿水平方向线性运动；所述激励组件包括机座、磁体、极板和固定到机座上表面的电路元件，所述磁体是本身具有高磁能的水平磁化的永磁性实体，其水平磁化两侧具有相反的极性, 并产生预定大小的磁力，磁体的水平磁化一侧结合到机座上表面或机壳下表面垂直突起的极性支架侧壁上，极板结合到磁体的水平磁化的另一侧,磁感线水平方向地通过磁体内部和通过极板、磁轭、极性支架、机座底面和机壳顶面，并通过磁间隙而形成三维立体闭合磁气回路，所述磁体和极板内嵌于振动线圈的中空内部之中,并且磁体的水平磁化方向平行于振动线圈的中心轴线和所述振动组件的水平振动方向，所述电路元件的外接端子结合到激励组件上，其内接端子结合到振动组件上且与振动线圈的引出线有效的电连接，其内接端子和外接端子通过可自由移动的柔性电路板连接。

本发明还可采用如下技术方案:其区别之处在于，所述激励组件包括机座、磁对极组件和固定到机座上表面的电路元件，所述磁对极组件包括极板和位于极板两侧的相背面上并且使本身具有高磁能的水平磁化的永磁性实体的相同磁极相向或相背的方式结合的两对磁体，磁对极组件中磁体的水平磁化一侧结合到机座上表面或机壳下表面垂直突起的极性支架侧壁上，磁对极组件中另一磁体的水平磁化同相侧恰好结合到机座上表面或机壳下表面对称地垂直突起的另一极性支架侧壁上，磁感线水平方向地相向或相背地分别通过各自磁体内部和最大化地通过极板、磁轭和极性支架，并通过磁间隙而形成两个镜面对称地闭合磁气回路, 所述磁对极组件穿过振动线圈的中空内部,并且磁对极组件中的水平磁化方向平行于振动线圈的中心轴线和所述振动组件的水平振动方向，所述电路元件的外接端子结合到激励组件上，其内接端子结合到振动组件上且与振动线圈的引出线有效的电连接，其内接端子与外接端子通过可自由移动的柔性电路板连接。

所述水平线性振动电机，其中，极板、磁轭、极性支架、机座和机壳均采用导磁材料制成。

所述水平线性振动电机，其中，在机座或机壳的内壁上可以对称地设置减振元件，以防止振动组件在运动过程中直接接触到机座或机壳的内壁而产生接触噪音，所述减振元件是具有预定大小回弹力的片体。

所述水平线性振动电机，其中，可在磁体和极板的结合圆周上附着有磁流体（图中未显示），以减弱振动组件在静态中产生不必要的微小运动，所述磁流体是具有一定粘度的胶状流体。

所述水平线性振动电机，其中，所述极性支架和磁体的结合面或极板和磁体的结合面可以均匀地设有印纹,以增大极性支架和磁体、极板和磁体之间的结合强度。

所述水平线性振动电机，其中，所述机座和电路元件的外接端子部分亦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等代替。

所述水平线性振动电机，其中，所述弹性元件亦可采用片式弹簧、锥形弹簧、压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧等。

所述水平线性振动电机，其中，所述机座和机座上表面或机壳下表面垂直突起的极性支架亦可分体设置。

本发明的有益效果是,本发明的水平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足够的空间内产生最大化的水平振动强度，同时，也使得电机本体具有更薄的厚度，以便符合无线移动通讯设备小型化的发展需求。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，本发明的水平线性振动电机，通过振动组件和激励组件的独特结构设计，来实现更强的振动强度和更薄的电机厚度；通过弹性元件局部应力和磁气回路的最优化设计，使得电机具有更长的寿命和更快的响应时间。

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是现有的垂直线性振动电机的剖面图；

图2是根据本发明的水平线性振动电机的外形三维图；

图3是根据本发明的水平线性振动电机的分解三维图；

图4是根据本发明的水平线性振动电机中振动组件的组装三维图；

图5是根据本发明的水平线性振动电机中激励组件的组装三维图；

图6是根据本发明的水平线性振动电机中振动组件和激励组件的组装三维图；

图7是根据本发明的水平线性振动电机另一实施方式的分解三维图；

图8是根据本发明的水平线性振动电机另一实施方案中激励组件的组装三维图；

图9是用于本发明中电路元件的三维图；

图10是用于本发明中弹性元件的三维图；

图11A至图11D是根据本发明的水平线性振动电机的原理示意图。

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2是根据本发明的水平线性振动电机的外形三维图。如图2所示，一种水平线性振动电机2，其特征在于所述水平线性振动电机2呈六面长方体，具有预定的长度、宽度和厚度，其长度方向为水平振动方向，从而确保振动组件201在水平方向有足够的振动幅度空间，其内具有预定大小的空间，其外设置有用于与外部电路连接的外接端子2091，外接方式不限定于导线连接方式（包括插头线连接方式）、弹片接触方式、SMT方式等。

图3是根据本发明的水平线性振动电机的分解三维图，如图3所示, 一种水平线性振动电机2，包括振动组件201、激励组件202及机壳203扣合形成一体。

所述机壳203用于覆盖振动组件201和激励组件202，机壳203一般采用金属板材制成，通过焊接或铆接的方式与机座208结合，从而构成所述水平线性振动电机2的长方体外形和预定了其内的空间大小。

图4是根据本发明的水平线性振动电机中振动组件的组装三维图，如图4所示，所述振动组件201包括弹性元件204、磁轭206、振动线圈207及重块205，振动组件201是当水平线性振动电机2振动时水平运动且提供水平振动动量的部分，下面对振动组件201进行描述。

所述振动线圈207是通过结合材料内嵌到磁轭206内表面，从而使得振动线圈207的中心轴线平行于所述振动组件201的水平振动方向，更具体地说，所述振动线圈207的环形电流所在平面垂直于其中心轴线和所述振动组件201的水平振动方向，所述振动线圈207是由较好导电率的线材整列地绕制成中空的矩形体或圆柱体，其中矩形体的水平四边具有预定大小的圆角。

所述磁轭206是中空矩形体，以设计的引导磁体210的磁感线。

所述重块205一般是由非导磁高比重材料制成的中空矩形体，通过结合材料结合到磁轭206的外侧围以随所述磁轭206一起移动，其中空部与磁轭206外部形成紧配合，重块205和磁轭206之间亦可通过机械方式结合到一起，所述弹性元件的另一固定端2042通过焊接或铆接的方式结合到重块205或磁轭206的相应侧壁，图3和图4所示重块205和磁轭206的结构形态只是示意性的，而非限定性的。

图5是根据本发明的水平线性振动电机中激励组件的组装三维图，如图5所示，所述激励组件202包括机座208、磁体210、极板211和固定到机座上表面的电路元件209，激励组件202是当水平线性振动电机2振动时固定不动且提供磁场激励的部分，下面对激励组件202进行描述。

所述磁体210是本身具有高磁能的水平磁化的永磁性矩形体或圆柱体，其水平磁化两侧具有相反的极性,并产生预定大小的磁力，磁体210的水平磁化一侧通过结合材料结合到机座208上表面或机壳203下表面垂直突起的极性支架2081侧壁上，极板211通过结合材料结合到磁体210的水平磁化的另一侧,磁感线水平方向地通过磁体210内部和通过极板211、磁轭206、极性支架2081、机座208底面和机壳203顶面，并通过磁间隙而形成三维立体闭合磁气回路。

更好地，极板211、磁轭206、极性支架2081、机座208和机壳203均采用导磁材料制成。

图6是根据本发明的水平线性振动电机中振动组件和激励组件的组装三维图，如图6所示，所述磁体210和极板211内嵌于振动线圈207的中空内部之中,并且磁体210的水平磁化方向平行于振动线圈207的中心轴线和所述振动组件201的水平振动方向。

所述电路元件209的外接端子2091通过结合材料结合到激励组件202上，其内接端子2092通过结合材料结合到振动组件201上且与振动线圈207的引出线有效的电连接，其内接端子2092和外接端子2091通过可自由移动的柔性电路板2093连接。

所述弹性元件204的固定端2041通过焊接或铆接的方式结合到机座208或机壳203的相应侧壁，通过弹性元件204的弹性臂2043连接起固定端2041和另一固定端2042并弹性地支撑起所述振动组件201，以允许所述振动组件201沿水平方向线性运动。

所述振动线圈207位于三维立体的闭合磁气回路中的磁间隙之中，当在输入额定功率时，产生预定强度的水平的电磁力，从而保证由振动组件201的振动线圈207产生的电场和由激励组件202产生的磁场之间平稳的交互作用。

图7是根据本发明的水平线性振动电机另一实施方式的分解三维图，图8是根据本发明的水平线性振动电机另一实施方案中激励组件的组装三维图，如图7和图8所示，一种水平线性振动电机3，与前述实施方式区别之处在于，所述激励组件302包括机座208、磁对极组件303和固定到机座208上表面的电路元件209。

所述磁对极组件303包括极板211和位于极板211两侧的相背面上并且使本身具有高磁能的水平磁化的永磁性实体的相同磁极相向或相背的方式通过结合材料结合的两对磁体210，磁对极组件303中磁体210的水平磁化一侧通过结合材料结合到机座208上表面或机壳203下表面垂直突起的极性支架2081侧壁上，磁对极组件303中另一磁体210的水平磁化同相侧通过结合材料恰好结合到机座208上表面或机壳203下表面对称地垂直突起的另一极性支架2081侧壁上，磁感线水平方向地相向或相背地分别通过各自磁体210内部和最大化地通过极板211、磁轭206和极性支架2081，并通过磁间隙而形成两个镜面对称地闭合磁气回路, 所述磁对极组件303穿过振动线圈207的中空内部,并且磁对极组件303中的水平磁化方向平行于振动线圈207的中心轴线和所述振动组件201的水平振动方向。

所述水平线性振动电机，其中，在机座208或机壳203的内壁上可以对称地设置减振元件212，以防止振动组件201在运动过程中直接接触到机座208或机壳203的内壁而产生接触噪音（Noise touch），所述减振元件212是具有预定大小回弹力的橡胶材料贴合结合材料制成的片体，其最佳压缩量为其预订大小厚度的30%～60%。

更好地，所述水平线性振动电机，其中，可在磁体210和极板211的结合圆周上依靠泄露的磁通量而附着有磁流体（图中未显示），其注入量恰好满足与振动线圈207的内壁相接触，以最大化地减弱振动组件201在静态中产生不必要的微小运动，所述磁流体是具有一定粘度、由在液体中稳定均匀分散的磁粉末而制成的胶状流体。

更好地，所述水平线性振动电机，其中，所述极性支架2081和磁体210的结合面或极板211和磁体210的结合面可以均匀地设有印纹,以增大极性支架2081和磁体210、极板211和磁体210之间的结合强度。

所述水平线性振动电机，其中，所述机座208和电路元件209的外接端子2091亦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等代替。

所述水平线性振动电机，其中，所述弹性元件204亦可采用片式弹簧、锥形弹簧、压力弹簧、拉力弹簧、扭力弹簧等。

所述水平线性振动电机，其中，所述机座208和机座208上表面或机壳203下表面垂直突起的极性支架2081亦可分体设置，一体化设置的优势在于减小了部件之间的组装公差，但是增大了部件的加工难度。

图11A至图11D是根据本发明的水平线性振动电机的原理示意图，如图11A至图11D所示，参照磁体210产生的磁通量的流动方向说明性示意（如图中箭头方向所示）及振动线圈207截面产生的电流的流动方向说明性示意（如图中

和

所示），在由磁体210产生的磁力和由振动线圈207产生的水平方向电磁力F的相互作用下，并转换到弹性元件204上产生水平方向的弹性力且带动整体振动组件201水平线性振动，振动组件201水平线性振动产生的振动强度G与振动组件201水平方向距离机座侧壁或机壳侧壁的振动幅度A及振动组件重量M的乘积成正比，所以本发明的水平线性振动电机2、3的在水平长度方向提供了足够大的振动幅度A和在足够的空间内提供了足够大的重量M，以便使其具有足够大的振动强度G; 当电磁力F的输入预定频率与振动组件201固有频率相等时, 振动组件201产生最大水平线性振动；同时，也使得电机本体具有更薄的厚度。

上述参照实施例对该水平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 (7)

1.一种水平线性振动电机，其特征在于，包括扣合成一体的振动组件、激励组件及机壳，所述机壳用于覆盖振动组件和激励组件；所述振动组件包括弹性元件、磁轭、振动线圈及重块，所述振动线圈内嵌到磁轭内表面，从而使得振动线圈的中心轴线平行于所述振动组件的水平振动方向，更具体地说，所述振动线圈的环形电流所在平面垂直于其中心轴线和所述振动组件的水平振动方向，所述磁轭是中空矩形体，所述重块是中空矩形体，结合到磁轭的外侧围以随所述磁轭一起移动，所述弹性元件的固定端结合到机座或机壳的相应侧壁，另一固定端结合到重块或磁轭的相应侧壁，通过弹性元件的弹性臂连接到固定端和另一固定端并弹性地支撑起所述振动组件，以使所述振动组件沿水平方向线性运动；所述激励组件包括机座、磁体、极板和固定到机座上表面的电路元件，所述磁体是本身具有高磁能的水平磁化的永磁性实体，其水平磁化两侧具有相反的极性, 并产生预定大小的磁力，磁体的水平磁化一侧结合到机座上表面或机壳下表面垂直突起的极性支架侧壁上，极板结合到磁体的水平磁化的另一侧,磁感线水平方向地通过磁体内部和通过极板、磁轭、极性支架、机座底面和机壳顶面，并通过磁间隙而形成三维立体闭合磁气回路，所述磁体和极板内嵌于振动线圈的中空内部之中,并且磁体的水平磁化方向平行于振动线圈的中心轴线和所述振动组件的水平振动方向，所述电路元件的外接端子结合到激励组件上，其内接端子结合到振动组件上且与振动线圈的引出线为电连接，其内接端子和外接端子通过可自由移动的柔性电路板连接。

2.一种水平线性振动电机，其特征在于，包括扣合成一体的振动组件、激励组件及机壳，所述机壳用于覆盖振动组件和激励组件；所述振动组件包括弹性元件、磁轭、振动线圈及重块，所述振动线圈内嵌到磁轭内表面，从而使得振动线圈的中心轴线平行于所述振动组件的水平振动方向，更具体地说，所述振动线圈的环形电流所在平面垂直于其中心轴线和所述振动组件的水平振动方向，所述磁轭是中空矩形体，所述重块是中空矩形体，结合到磁轭的外侧围以随所述磁轭一起移动，所述弹性元件的固定端结合到机座或机壳的相应侧壁，另一固定端结合到重块或磁轭的相应侧壁，通过弹性元件的弹性臂连接到固定端和另一固定端并弹性地支撑起所述振动组件，以使所述振动组件沿水平方向线性运动；所述激励组件包括机座、磁对极组件和固定到机座上表面的电路元件，所述磁对极组件包括极板和位于极板两侧的相对背面上并且使本身具有高磁能的水平磁化的永磁性实体的相同磁极相向或相背的方式结合的两对磁体，磁对极组件中磁体的水平磁化一侧结合到机座上表面或机壳下表面垂直突起的极性支架侧壁上，磁对极组件中另一磁体的水平磁化同相侧恰好结合到机座上表面或机壳下表面对称地垂直突起的另一极性支架侧壁上，磁感线水平方向地相向或相背地分别通过各自磁体内部和最大化地通过极板、磁轭和极性支架，并通过磁间隙而形成两个镜面对称地闭合磁气回路, 所述磁对极组件穿过振动线圈的中空内部,并且磁对极组件中的水平磁化方向平行于振动线圈的中心轴线和所述振动组件的水平振动方向，所述电路元件的外接端子结合到激励组件上，其内接端子结合到振动组件上且与振动线圈的引出线为电连接，其内接端子与外接端子通过可自由移动的柔性电路板连接。

3.根据权利要求1或2所述的水平线性振动电机，其特征在于，所述极板、磁轭、极性支架、机座和机壳均采用导磁材料制成。

4.根据权利要求1或2所述的水平线性振动电机，其特征在于，所述机座或机壳的内壁上对称地设置减振元件，以防止振动组件在运动过程中直接接触到机座或机壳的内壁而产生接触噪音，所述减振元件是具有预定大小回弹力的片体。

5.根据权利要求1或2所述的水平线性振动电机，其特征在于，可在所述磁体和极板的结合圆周上附着有磁流体，以减弱振动组件在静态中产生不必要的微小运动，所述磁流体是具有一定粘度的胶状流体。

6.根据权利要求1或2所述的水平线性振动电机，其特征在于，所述机座和电路元件的外接端子部分亦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。

7.根据权利要求1或2所述的水平线性振动电机，其特征在于，所述机座和机座上表面或机壳和机壳下表面垂直突起的极性支架亦可分体设置。

Images