CN105207440B - 磁平衡导向线性振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁平衡导向线性振动马达，包括外壳、振子和与外壳固定连接的定子，振子包括配重块和嵌设固定在配重块中的振动块，其中，在配重块的两端竖直侧壁上分别设置有一对第一平衡磁铁；在外壳与配重块端部相对应的位置分别设置有与第一平衡磁铁相对应的第二平衡磁铁；并且，第二平衡磁铁与对应的第一平衡磁铁相互吸引。本发明利用分设于振子和外壳上的相互吸引的磁铁组合来为振子提供在马达振动空间中的振动平衡，克服马达机械平衡手段带来的磨损、形变以及平衡误差等问题，降低马达的噪音，提高了马达的产品质量和稳定性。

Description

磁平衡导向线性振动马达

技术领域

本发明涉及消费电子技术领域，更为具体地，涉及一种应用于便携式消费电子产品的磁平衡导向线性振动马达。

背景技术

随着通信技术的发展，便携式电子产品，如手机、掌上游戏机或者掌上多媒体娱乐设备等进入人们的生活。在这些便携式电子产品中，一般会用微型振动马达来做系统反馈，例如手机的来电提示、游戏机的振动反馈等。然而，随着电子产品的轻薄化发展趋势，其内部的各种元器件也需适应这种趋势，微型振动马达也不例外。

现有的微型振动马达，一般包括上盖、和与上盖形成振动空间的下盖、在振动空间内以贯穿配重块的导向轴为振动基准做直线往复振动的振子(包括配重块和永磁铁)、连接上盖并使振子做往复振动的弹性支撑件、以及位于振子下方一段距离的线圈。

但是，在上述微型振动马达的结构中，在振动空间内做直线往复振动的振子的平衡仅仅依靠导向轴、套设在导向轴上的弹簧和与导向轴相对应的导向孔的配合来维持，比如公布号为CN01958629A的中国专利申请中所涉及的水平线性振动器。这种仅仅依靠轴-孔以及弹簧等机械的力量维持的振动平衡，往往会由于机械磨损、变形等原因产生振动失衡，从而影响微型振动马达的产品质量。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种磁平衡导向线性振动马达，借助于永磁铁之间的吸引力来维持振子在振动空间中的振动平衡，从而克服机械平衡手段所带来的磨损、形变问题，提高产品的稳定性。

本发明提供的磁平衡导向线性振动马达，包括外壳、振子和与外壳固定连接的定子，振子包括配重块和嵌设固定在配重块中的振动块，其中，在配重块的两端竖直侧壁上分别设置有一对第一平衡磁铁；在外壳与配重块端部相对应的位置分别设置有与第一平衡磁铁相对应的第二平衡磁铁；并且，第二平衡磁铁与对应的第一平衡磁铁相互吸引。

根据本发明的磁平衡导向线性振动马达，能够利用分设于振子和外壳上的相互吸引的磁铁组合来为振子提供在马达振动空间中的振动平衡，从而达到磁平衡导向效果，克服马达机械平衡手段带来的磨损、形变以及平衡误差等问题，降低马达的噪音，提高质量和稳定性。

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：

图1为根据本发明第一实施例的磁平衡导向线性振动马达爆炸结构示意图；

图2为根据本发明第二实施例的磁平衡导向线性振动马达爆炸结构示意图；

图3为根据本发明第二实施例的磁平衡导向线性振动马达的部分组合结构示意图；

图4a和图4b分别为根据本发明实施例的振动块和定子组合结构示意图；

图5为根据本发明实施例的工作原理示意图；

图6为根据本发明实施例的装配了振动块和第一平衡磁铁的配重块的结构示意图；

图7a为根据本发明实施例的磁平衡导向机构的作用原理示意图；

图7b为根据本发明实施例的磁平衡导向机构的作用原理示意图。

图中：上壳1，后盖2，配重块31，永磁铁32a、32b、32c，导磁轭33a、33b，线圈41a、41b，导磁芯42a、42b，振动导向轴51a、51b，限位弹簧52a、52b，限位机构53a、53b，轴套54，第一平衡磁铁61a、61b，第二平衡磁铁62a、62b，柔性线路板7。

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。

具体实施方式

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。

为了解决现有的微型振动马达结构中机械振动平衡手段所导致的平衡误差、机械磨损以及形变等问题，本发明提供的磁平衡导向线性振动马达，在现有的机械平衡的基础上，分别在振子和外壳上固定成对的相互吸引的磁铁，利用永磁铁的同性相吸原理为振动的振子提供其与相对固定的外壳之间的平衡。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

图1示出了根据本发明的第一实施例的磁平衡导向线性振动马达的整体爆炸结构，图2和图3分别示出了根据本发明第二实施例的磁平衡导向线性振动马达的整体爆炸结构和部分组件的组合结构。

如图1、图2和3共同所示，本实施例的磁平衡导向线性振动马达主要包括外壳、振子和与外壳固定连接的定子，定子与振子在竖直方向上排布。其中的外壳包括上壳1和后盖2，振子包括与定子相匹配的振动块和与振动块固定连接的配重块31，振动块包括相邻接设置的三块永磁铁32a、32b、32c以及分别设置在相邻接的永磁铁之间的导磁轭33a、33b；定子包括与振子相对应设置的两个线圈41a、41b和分别设置在线圈中的导磁芯42a、42b。导磁轭与导磁芯交错排布，每个导磁芯均位于与其对应的导磁轭远离振子中心的位置，该“对应”指能够互相影响并改变磁力线走向的导磁芯/导磁轭。在图示中，导磁轭与导磁芯的交错排布顺序为：导磁芯42a、导磁轭33a、导磁轭33b、导磁芯42b，其中，导磁芯42a与导磁轭33a对应，导磁轭33b与导磁芯42b对应。

其中，振动块和定子的组合结构如图4a和图4b所示。在相邻接设置的三块永磁铁中，每个永磁铁与相邻接的永磁铁的邻接端的极性都相同，即呈S-N、N-S、S-N顺序(如图4a所示)或者N-S、S-N、N-S顺序(如图4b所示)排列，导磁轭设置在相邻接的永磁铁之间，并且永磁铁的充磁方向与定子的线圈的轴线方向垂直。此处，线圈的轴线方向为线圈及其中的导磁芯的中心轴线所在的方向，在图4a和图4b所示的实施例中，磁铁的充磁方向为水平方向，线圈的轴线方向为竖直方向。由于两个永磁铁相邻接的极性相同的两端之间会产生相斥的力量，因此，永磁铁的磁力线能够集中通过相邻接的两个永磁铁之间的导磁轭以及设置在振动块下方的线圈，从而尽可能增大穿过线圈的磁通量。

下面将以图5为例简单说明本发明线性振动马达的工作原理。根据判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。假设线圈内的电流方向，图中标示为电流方向为垂直图面向里，标示为电流方向为垂直图面向外，假设第一个线圈是“和”，第二个线圈必须也是“和”，这样线圈才会均受力向右F，由于线圈固定不动，基于作用力与反作用力的关系，则永磁铁受力向左F’。如此，受到向左推动力的永磁铁就带动配重块一起做向左的平移运动，从而挤压配重块左侧的弹簧，拉伸配重块右侧的弹簧。同理，当电流方向改变时，按照左手定则，线圈受到的磁场力F的方向为向左。但是由于线圈固定不动，则永磁铁受到与F方向相反且大小相同的F的作用力，受到向右推动力的永磁铁就带动配重块一起做向右的平移运动，同时使配重块两端的弹簧从挤压/拉伸状态恢复原状后继续被拉伸/挤压。上述运动交替进行，使永磁铁和导磁轭组成的振动块与配重块形成的振子在平行于定子的安装平面的方向做往复运动。

为了给马达提供稳定的磁平衡导向，本发明中还设置有磁平衡导向机构，包括在配重块31的两端竖直侧壁上分别设置的一对第一平衡磁铁61a、61b，相对应地，以及在外壳上与配重块31的端部相对应的位置也分别设置的与第一平衡磁铁61a、61b相对应的一对第二平衡磁铁，并且第二平衡磁铁62a、62b与对应的第一平衡磁铁61a、61b相互吸引。

由于两对第一平衡磁铁61a、61b分别固定在配重块31的两端，而与两对第一平衡磁铁61a、61b相互吸引的两对第二平衡磁铁分别固定在外壳内壁上，即在外壳上振动空间的两端固定设置有能够给予空间中振动的振子两端定位吸引力的两对磁铁，如此，在振子振动过程中，振子四个角部就会受到振动空间对应的四个角部的定向吸引力，当振子产生偏转时，该吸引力会转变成与偏转方向相反的回复例，从而为振子在振动空间中的振动提供磁平衡导向。这种磁平衡导向不会发生形变，也不会产生磨损，相对于现有的机械平衡导向手段具有更高的精准性和稳定性。

在上述磁平衡导向机构的设计中，嵌入配重块四角的第一平衡磁铁也可以称为动磁铁，为了保持平衡，动磁铁必须在配重块的四角对称嵌入，同时，最好保证其具有较大的磁积能，以保证平衡里的大小。同理，设置在配重块两侧、固定在外壳上的第二平衡磁铁也可以成为定磁铁，定磁铁与动磁铁的间距应当尽量小，以保证足够的平衡力，但同时必须考虑振动空间的避让。

为了保证磁平衡导向机构中两侧的平衡力对称，应当保证各磁铁(包括定磁铁和动磁铁)的一致性，以及装配间距的一致性。在具体的应用过程中，为了降低制造难度，还可以在定磁铁的两端再添加电磁铁，以调整振动块在振动过程中所受到的平衡力的非对称性。

另外，本发明提供的磁平衡导向线性振动马达中也设置有机械平衡机构，包括设置在配重块31的两端中心位置的振动导向轴51a、51b和套设在振动导向轴上的限位弹簧52a、52b，以及设置在振动导向轴非固定端的限位机构53a、53b，在限位机构相对于振动导向轴的端面上设置有供振动导向轴往复运动的导向孔。机械平衡机构中的振动导向轴可以与配重块固定连接，也可以与外壳固定连接，相应地，为振动导向轴的非固定端提供导向孔的限位机构与外壳或者配重块固定连接，限位弹簧则限位在振动导向轴与外壳或者配重块的固定端面和限位机构之间。

上述第一实施例和第二实施例的区别在于，在第二实施例中，第二平衡磁铁62a、62b单独设置在限位机构和第一平衡磁铁之间，而在第一实施例中，第二平衡磁铁与限位机构53a、53b为一体设置的部件。也就是说，在第一实施例中，限位机构53a、53b为马达中的磁平衡机构和机械平衡机构共用的部件；而在第二实施例中，限位机构53a、53b仅为机械平衡机构的部件，磁平衡机构为与机械平衡机构相互独立的机构。

为了表述的方便，在下面的实施例描述中，以第二实施例所示的具有独立的磁平衡机构的磁平衡导向线性振动马达为例对本发明的技术方案做进一步说明。

图6示出了根据本发明实施例的装配了振动块和第一平衡磁铁的配重块的结构。如图6所示，由三块永磁铁32a、32b、32c和两块导磁轭33a、33b组成的振动块固定设置在配重块31内，两对第一平衡磁铁61a、61b分别设置在配重块31的四个角部位置。

并且，第一平衡磁铁和第二平衡磁铁可以采用一个磁铁或者两个磁铁的组合，比如：每个第二平衡磁铁均由两个充磁方向相反的磁铁组成，与之相对应的第一平衡磁铁也由两个充磁方向相反的磁铁组成。

本发明提供的磁平衡导向线性振动马达的磁平衡原理如图7a和图7b所示，具体地，图7a和图7b分别从俯视和侧视两个角度示出了根据本发明实施例的磁平衡导向机构的作用原理。

如图7a和图7b所示，两对四个第一平衡磁铁61a、61b分别固定在配重块31的四个角部位置，相应地，分别设置在振动空间边缘(上壳内壁上)四个角部位置的两对四个第二平衡磁铁62a、62b对配重块产生平衡的吸引力，从而使得配重块在振动空间往复运动的过程中保持平衡。

另外，为了避免磁平衡导向机构中的平衡磁铁在振子振动过程中产生碰撞，还可以在外壳上位于第二平衡磁铁62a、62b和第一平衡磁铁61a、61b之间的位置设置缓冲垫，以保护马达的磁平衡导向机构，提高稳定性。

配重块31可以采用钨钢块或镍钢块或者镍钨合金等高密度金属材料制成，以加大振动力，使电子产品的振动更强烈。

为了便于第一平衡磁铁在配重块上的装配，在图1所示的具体实施例中，在配重块的两端与两竖直侧壁相接的四个角部位置分别设置有用于容纳第一平衡磁铁的平衡定位空间，该平衡定位空间可以在加工配重块时一体成型，也可以去料形成。四个第一平衡磁铁可以涂胶或者激光电焊等方式分别固定在配重块四个角部的平衡定位空间中。

在图1所示的实施例中，限位机构53a、53b分别固定在上壳1上，两根振动导向轴51a、51b分别固定在配重块31的两端。这样，振动块在定子通电后产生的磁场的作用下，带动配重块31以及固定在配重块31两端的振动导向轴51a、51b在导向孔的限定范围内振动。分别套设在振动导向轴51a、51b上的限位弹簧52a、52b分别被限定在配重块31和对应的限位机构53a、53b之间，为振子的振动提供弹性恢复力。

显然，振子振动的幅度决定了振动导向轴深入导向孔的深度、振动导向轴深入导向孔的末端距离导向孔的底端的深度以及避让结构的边缘距离定子外边缘的宽度。在图1、图2所示的实施例中，导磁轭和与导磁轭对应的导磁芯之间水平方向的距离d位于[0.1mm，0.3mm]的数值范围内，也就是说，每个导磁轭的中心线距离相应的(也即最近的)定子的导磁芯的中心线的水平距离为0.1～0.3mm，那么，相应的振动导向轴深入导向孔的深度、振动导向轴深入导向孔的末端距离导向孔的底端的深度以及避让结构的边缘距离定子外边缘的宽度均应略大于0.2mm。

另外，还可以在导向孔的入口位置设置轴套54，从减小振动导向轴与导向孔的接触面积、增加轴套与导向孔之间接触面的光滑耐磨程度等多个角度，尽量减小振动导向轴与导向孔之间的摩擦力，提高产品质量。图1中只标出了设置在限位机构53b上的轴套54，在限位机构53a上相对应位置也具有相同的轴套，只是由于图示的角度问题无法显示。

在图1所示的实施例中，振动块嵌设固定在配重块中，以带动配重块水平振动。具体地，在配重块的中部设置有避让定子的避让结构，在配重块上避让结构的中心位置设置有容纳振动块的凹槽。在具体的装配过程中，可以先将组成振动块的永磁铁和导磁轭固定在一起，然后以涂胶或者激光电焊的方式将振动块整体固定在凹槽中。

本发明提供的磁平衡导向线性振动马达还包括柔性线路板(PFCB)7(如图1所示)，定子固定在FPCB7上，定子的线圈引线通过FPCB7上的电路与外部电路连通，FPCB7与上壳1固定，后盖2可以通过卡扣的方式与FPCB7固定。

需要说明的是，为了更为清楚的展示本发明所提供的磁平衡导向线性振动马达的结构，图2所示的组合结构为去掉柔性线路板后的组合结构。

通过上述实施例的表述可以看出，本发明提供的磁平衡导向线性振动马达，在现有的以机械平衡导向机构为振子在振动空间内的往复运动提供平衡之外，还增加了磁平衡导向机构，利用定点设置的平衡磁铁的相互作用力为振子的振动提供平衡。本发明提出的这种磁平衡导向机构的结构设计，不仅能够避免机械平衡导向机构中对部件造成的磨损、形变，还可以有效降低维持机械平衡所产生的噪声，提高马达的质量。

另外，本发明中的这种磁平衡机构除了能够以磁力提供平衡之外，还能够为振子提供推挽力。

并且，本领域技术人员应当明了，本发明中提出的这种磁平衡导向机构也不仅仅应用于马达，还可以应用于其他的需要维持部件平衡的产品。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的磁平衡导向线性振动马达。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的磁平衡导向线性振动马达，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (9)

1.一种磁平衡导向线性振动马达，包括外壳、振子和与所述外壳固定连接的定子，所述振子包括配重块和嵌设固定在所述配重块中的振动块，其特征在于，

在所述配重块的两端竖直侧壁上分别设置有一对第一平衡磁铁；

在所述外壳与所述配重块端部相对应的位置分别设置有与所述第一平衡磁铁相对应的第二平衡磁铁；并且，

所述第二平衡磁铁与对应的第一平衡磁铁相互吸引；其中，

所述振动块包括至少三块相邻接设置且邻接端极性相同的永磁铁，在相邻接的永磁铁之间设置有导磁轭；

所述定子包括线圈和位于所述线圈中间的导磁芯；

所述导磁轭与所述导磁芯错位排列；

所述永磁铁的充磁方向与所述定子的线圈轴线方向垂直；并且，

在沿垂直于线性振动马达的竖直方向上，两个所述导磁芯分别位于与其对应的导磁轭远离所述振子中心的一侧。

2.如权利要求1所述的磁平衡导向线性振动马达，其特征在于，

在所述外壳上位于所述第二平衡磁铁和所述第一平衡磁铁之间的位置设置有缓冲垫。

3.如权利要求1所述的磁平衡导向线性振动马达，其特征在于，

在所述配重块的两端与两竖直侧壁相接的角部位置分别设置有平衡定位空间；

所述第一平衡磁铁以涂胶或者激光电焊的方式固定在所述平衡定位空间中。

4.如权利要求3所述的磁平衡导向线性振动马达，其特征在于，

在所述配重块的两端中心位置设置有振动导向轴和限位弹簧，所述限位弹簧套设在所述振动导向轴上；

在所述外壳上与所述振动导向轴和限位弹簧相对应的位置设置有限位机构，所述限位弹簧限位在所述配重块和所述限位机构之间；并且，

在所述限位机构内设置有供所述振动导向轴往复运动的导向孔；所述第二平衡磁铁以所述导向孔为对称设置在所述限位机构内或者设置在所述限位机构和所述第一平衡磁铁之间。

5.如权利要求1所述的磁平衡导向线性振动马达，其特征在于，

所述第一平衡磁铁和所述第二平衡磁铁为永磁铁、电磁铁或者永磁铁和电磁铁的任意组合。

6.如权利要求1所述的磁平衡导向线性振动马达，其特征在于，

在所述配重块的中部设置有避让所述定子的避让结构；

在所述配重块上避让结构的中心位置设置有容纳所述振动块的凹槽；

所述振动块以涂胶或者激光电焊的方式固定在所述凹槽中。

7.如权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，

所述导磁轭和与所述导磁轭对应的所述导磁芯之间水平方向的距离d位于[0.1mm，0.3mm]的数值范围内。

8.如权利要求1所述的磁平衡导向线性振动马达，其特征在于，所述配重块为钨钢块、镍钢块或镍钨合金块。

9.如权利要求1所述的磁平衡导向线性振动马达，其特征在于，

还包括柔性线路板；

所述定子通过所述柔性线路板与所述外壳固定连接；以及，

所述定子的线圈引线通过所述柔性线路板上的电路与外部电路连通。