CN105305764A - 线性振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种线性振动马达，包括振子和与振子平行设置的定子，振子包括配重块和嵌设固定在配重块中的振动块，其中，振动块包括绕振子竖直方向上的轴排布设置的至少两个永磁铁和设置在相邻接的永磁铁的邻接面之间的导磁轭；并且，永磁铁靠近轴的位置极性相同；以及，永磁铁靠近轴的位置的聚磁区域的截面积小于永磁铁聚磁方向上的最大截面积。本发明利用异形结构磁体的特定排布方式构成线性振动马达的振动块，能够在有限的空间内尽可能增大振动块的有效磁场，从而使振子和定子之间的作用力更大，获得强的振感效果。

Description

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。

在上述这种结构的微型振动马达中，驱动振子振动的力量全部来源于振子和线圈之间的磁场力，由于微型振动马达的内部空间有限，一定空间范围内能够容纳的磁铁的体积也有限，而传统的规则形状、常规排布方式的磁铁形成的振子和线圈之间的磁场力也有限，使得振子振动的振感改进空间不大，不利于电子产品的振感的提高。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种线性振动马达，利用异形结构磁体的特定排布方式构成线性振动马达的振动块，能够在有限的空间内尽可能增大振动块的有效磁场，从而使振子和定子之间的作用力更大，获得强的振感效果。

本发明提供的线性振动马达，包括振子和与振子平行设置的定子，振子包括配重块和嵌设固定在配重块中的振动块，其中，振动块包括绕振子竖直方向上的轴排布设置的至少两个永磁铁和设置在相邻接的永磁铁的邻接面之间的导磁轭；并且，永磁铁靠近轴的位置极性相同；以及，永磁铁靠近轴的位置的聚磁区域的截面积小于永磁铁聚磁方向上的最大截面积。

其中，优选的方案是，振动块包括环绕振子竖直方向上的轴顺次排布设置的至少三个永磁铁和设置在相邻接的永磁铁之间的导磁轭。

其中，优选的方案是，轴为振子竖直方向上的中心轴。

其中，优选的方案是，振动块的横截面为正六边形。

其中，优选的方案是，振动块包括三个横截面为菱形的永磁铁，菱形靠近所述中心轴的角度为120度。

其中，优选的方案是，振动块包括四个横截面为直角梯形的永磁铁，永磁铁的直角边靠近中心轴。

其中，优选的方案是，定子包括设置于振动块一侧或者错位设置在振动块上下两侧的线圈和设置在线圈中的导磁芯；振动块中的导磁轭和定子中的导磁芯错位排列；并且，振动块中的永磁铁的充磁方向与线圈的轴线方向相互垂直。

其中，优选的方案是，当定子包括错位设置在振动块上下两侧的定子线圈和设置在定子线圈中的导磁芯时，错位设置在所述振动块上、下两侧的定子线圈相互平行且轴线相对于振动块的中心轴对称；错位设置在振动块上、下两侧的定子线圈内的电流方向相反。

其中，优选的方案是，导磁芯与振动块的中心轴之间水平方向的距离d位于[0.1mm，0.3mm]的数值范围内。

其中，优选的方案是，还包括外壳，在配重块的两端对称设置有推挽磁铁；在外壳上与推挽磁铁相对应的位置固定设置有环绕推挽磁铁的推挽线圈。

上述根据本发明的线性振动马达，跳出了现有的规则形状以及常规排布方式的磁铁构成振动块的马达设计思路，利用异形结构磁体的特定排布方式构成的线性振动马达的振动块，能够在有限的空间内尽可能增大振动块的有效磁场，从而使振子和定子之间的作用力更大，增强线性振动马达的振感。

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为根据本发明实施例一的线性振动马达的整体爆炸结构示意图；

图2为根据本发明实施例一的组合结构水平方向上的剖视图；

图3为根据本发明实施例一的组合结构竖直方向上的剖视图；；

图4a和4b为根据本发明的实施例一的线性振动马达的驱动原理示意图；

图5为根据本发明实施例二的线性振动马达的整体爆炸结构示意图；

图6为根据本发明实施例二的组合结构水平方向上的剖视图；

图7为根据本发明实施例二的组合结构竖直方向上的剖视图；；

图8为根据本发明实施例三的振动块的逻辑结构示意图；

图9为根据本发明实施例四的振动块的逻辑结构示意图；

图10a、图10b分别为根据本发明实施例的振动块和定子的组合结构示意图；

图11为根据本发明的实施例的配重块的结构示意图。

图中：上壳1，下盖11，推挽线圈2，线圈骨架3，推挽磁铁4，导磁块42，配重块5，凹槽51，收容槽52，永磁铁81、82、83、81a、82a，导磁轭91、92、93、91a、91b，定子线圈61、62，导磁芯71、72，弹片10。

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。

在下述具体实施方式的描述中所用到的“配重块”也可以称作“质量块”，均指与产生振动的振动块固定以加强振动平衡的高质量、高密度金属块。

另外，本发明主要用于微型振动马达的改进，但是也不排除将本发明中的技术应用于大型振动马达。但是为了表述的方面，在以下的实施例描述中，“线性振动马达”和“微型振动马达”表示的含义相同。

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。

为了解决现有的微型振动马达结构中由于规则形状、常规排布方式的磁铁形成的振子和定子线圈提供的驱动力有限而造成的振感受限问题，本发明提供的线性振动马达，利用异形结构磁体的特定排布方式构成线性振动马达的振动块，以在有限的空间内尽可能增大振动块的有效磁场，从而使振子和定子之间的作用力更大，在不增加微型振动马达体积的基础上，有效增强微型振动马达的振感。

本发明提供的线性振动马达包括振子和与所述振子平行设置的定子，其中，振子包括配重块和嵌设固定在配重块中的振动块，振动块包括绕振子竖直方向上的轴排布设置的至少两个永磁铁和设置在相邻接的永磁铁的邻接面之间的导磁轭；并且，永磁铁靠近轴的位置极性相同；以及，永磁铁靠近轴的位置的聚磁区域的截面积小于永磁铁聚磁方向上的最大截面积。其中的聚磁方向为磁力线导出的方向，聚磁区域为磁力线聚拢导出的区域。

上述绕振子竖直方向上的轴可以是振子竖直方向上的中心轴，也可以是偏离中心轴与中心轴平行的其他轴。

也就是说，在本发明中，从聚拢磁力线的角度出发，在振动块的永磁铁的形状和排布方式上做出了改进，使得组成振动块的永磁铁聚磁(聚拢磁力线或者磁感线)的区域比常规的振动块聚磁区域小，从而使振动块发出的磁力线/磁感线能够更为集中地穿过定子的线圈，以提高振动块的磁场利用率。

下面将以三个具体实施方式更详细地说明本发明的技术方案。

具体地，图1、图2、图3和图4a、4b分别为根据本发明的实施例一的线性振动马达的整体爆炸结构示意图、组合结构剖视图和驱动原理示意图，其中，图2为水平方向上的剖视图，图3为竖直方向上的剖视图。

如图1～图3共同所示，本实施例一的线性振动马达主要包括外壳、振子和定子，定子固定在外壳上并且与振子平行设置。其中，外壳包括上壳1和下盖11；振子包括配重块5和嵌设固定在配重块5中的振动块，振动块包括永磁铁和结合于永磁铁之间的导磁轭。定子包括错位设置在振动块上下两侧的定子线圈61、62和分别设置在定子线圈61、62中的导磁芯71、72，振动块中的导磁轭和定子中的导磁芯错位排列，并且，振动块中的永磁铁的充磁方向与定子线圈的轴线方向相互垂直。

在本实施例一中，振动块包括环绕振子竖直方向上的轴顺次排布设置的三个永磁铁81、82、83和设置在相邻接的永磁铁之间的导磁轭91、92、93，这三个永磁铁81、82、83均为横截面为菱形的永磁铁，其中，永磁铁81、82、83菱形靠近中心轴的角度为120度，从而使得振动块的横截面为正六边形。如图2所示，三个永磁铁81、82、83靠近中心轴位置的极性相同。

根据图4a和4b所示的振动原理示意图可以看出，振动块产生的磁力线分别垂直向上和向下通过定子线圈，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；让中间的振动块产生的磁力线从掌心进入，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(即定子线圈)在振动块的永磁铁所产生的磁场中所受安培力的方向。根据图4中定子线圈内的电流方向，图中标示为“⊙”电流方向为垂直图面向外，标示为电流方向为垂直图面向里，这样定子线圈的受到向左的力，由于定子线圈固定不动，基于作用力与反作用力的关系，则振动块受到向右的力F。如此，在振动块受到向右的推动力时，就带动配重块一起做向右的平移运动。同理，当电流方向改变时，按照左手定则，定子线圈受到方向向右的磁场力，但是由于定子线圈固定不动，则振动块受到方向相反且大小相同的向左的作用力，受到向左推动力的振动块就带动配重块一起做向左的平移运动。上述运动交替进行，即驱动微型振动马达振动。

图5、图6和图7分别为根据本发明的实施例二的线性振动马达的整体爆炸结构示意图、水平方向上的剖视图和竖直方向上的剖视图。

如图5～图7共同所示，本实施例二的线性振动马达同样包括外壳、振子和定子，定子固定在外壳上并且与振子平行设置。与实施例一不同的是，实施例二中的振动块包括环绕振子竖直方向上的轴顺次排布设置的四个永磁铁和设置在相邻接的永磁铁之间的导磁轭，这四个永磁铁均为横截面为直角梯形的永磁铁，其中，永磁铁靠近中心轴的角度为90度，并且四个永磁铁靠近中心轴位置的极性相同。

在上述实施例一和实施例二中，振动块中的永磁铁为形状相同并且环绕振子竖直方向上的中心轴顺次排布。当然，在具体的应用设计过程中，也可以采用其他形状的永磁铁，以及采用非密实的排布方式(永磁铁的相邻面不相接)，如实施例三、实施例四所示的振动块结构。

图8和图9分别示出了根据本发明实施例三、实施例四所示的振动块的逻辑结构。如图8所示，振动块包括两块永磁铁以及设置在这两块永磁铁81a、82a之间的导磁轭91a，这两块永磁铁的对接端的极性相同，并且对接端的截面积小于该永磁铁其他位置的截面积，以在磁力线导出的端面聚拢磁力线。在图9所示的实施例四中，振动块包括四块永磁铁以及设置在这四块永磁铁之间的导磁轭91b，同样，这四块永磁铁的对接端的极性相同，并且对接端的截面积小于该永磁铁其他位置的截面积。

另外，从图8和图9所示的振动块实施例可以看出，本发明中振动块的结构并不一定是对称的，图8中的永磁铁81a比永磁铁82a短，即，本发明提供的线性振动马达中，振动块也可以如图8和图9所示的采用不对称结构。

并且，上述实施例一和实施例二的线性振动马达为三明治结构，即定子和振子在竖直方向上的排布方式为“定子-振子-定子”，从图示中也可以看出，定子包括错位设置在振动块上下两侧的定子线圈和设置在定子线圈中的导磁芯，错位设置在振动块上、下两侧的线圈相互平行且轴线相对于振动块的中心轴对称且电流方向相反。但是，本发明所应用的线性振动马达并不限于实施例一和实施例二中所示的三明治结构，也可以设计为单边定子的结构，即定子包括设置于振动块一侧的定子线圈和设置在定子线圈中的导磁芯，振动块中的永磁铁的充磁方向与定子线圈的轴线方向相互垂直。还可以根据应用产品所需振动力的大小适当选择组成定子的数量、类型(电磁铁、永磁铁、导磁芯等)及组合方式，以及组成振动块的永磁铁的数量类型(电磁铁、永磁铁、导磁芯等)及组合方式。如更多的如图10a、图10b示出的振动块和定子的组合结构。

除此之外，在本发明的一个优选实施方式中，还可以为线性振动马达在振动块的两端增设额外的推挽机构，利用固定在配重块上的推完磁铁和固定在外壳上的推挽线圈的相互作用力，为振子沿与定子所在平面平行的方向上的往复运动提供驱动力。

具体的，如图1～图3的实施例所示，推挽磁铁4对称设置在振子的两端，在外壳上与推挽磁铁4相对应的位置固定设置有环绕推挽磁铁4的推挽线圈2，推挽线圈2缠绕在推挽线圈骨架3上。推挽线圈2在通电后和推挽磁铁4产生水平方向上的推挽力，为振子沿与定子所在平面平行的方向上的往复运动提供驱动力。

根据传统马达的振动原理，定子中的线圈通电后，振动块中的永磁铁和定子中的线圈产生相互作用的推挽力，通过改变定子中线圈的电流方向改变定子所产生的磁场磁力线的走向，从而来驱动振子沿与定子所在平面平行的方向做往复运动。但是，在微型振动马达中，由于对微型振动马达体积的限定，其原有驱动部分所能够提供的驱动力是极为有限的，因此，本发明提出的这种额外增设在振子两端的推挽磁铁和固定在外壳上的推挽线圈相组合的驱动结构能够为微型振动马达提供额外的驱动力，从而在不增加微型振动马达体积的基础上，有效增强微型振动马达的振感。

图11示出了根据本发明的实施例的配重块的结构。

如图11所示，配重块5为一体结构，在配重块5的中部设置有收容嵌设振动块的收容槽52，在配重块的两端设置有容纳推挽磁铁的凹槽51，另外，在配重块的中部对应位置还设置有避让定子的避让结构，容纳振动块的收容槽52位于避让结构的中心位置。在配重块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等方式将振动块整体固定在收容槽52中，推挽磁铁4也可以以类似的方式固定在凹槽51中。另外，在实施例一中，推挽磁铁4为一整块水平方向充磁的永磁铁，推挽线圈2的轴线方向与推挽磁铁4的充磁方向平行。

配重块5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。

由图3、图7及图11可以看出，由于在配重块5的两端设置有容纳推挽磁铁的凹槽51，增加的推挽磁铁不会增加振子的长度或者厚度，而环绕推挽磁铁设置的推挽线圈固定在外壳上，利用了传统马达结构中的振动避让空间，同样没有增加微型振动马达的体积。

为了避免推挽磁铁4产生的磁力线过于分散而影响到其通过推挽线圈的磁密度，在本发明的一个优选实施例中，在推挽磁铁4的磁力线的导出面固定贴设有导磁块，以聚拢推挽磁铁4导出的磁力线，使所述推挽磁铁产生的磁力集中导出至推挽线圈，提高推挽磁铁4所产生的磁场的利用率。

在前述实施例中，推挽磁铁4由单独的一整块永磁铁构成。但是，在实际的应用设计中，也可以将推挽磁铁设计为电磁铁或者由多块永磁铁或者磁铁构成的组合结构。

在本发明的实施例中，振子振动过程中的减振、防撞通过分设在振子两端的弹片实现。如图1～图3所述，弹片10被限位固定在振子和外壳之间，振子在振动的过程中会挤压一端的弹片，受挤压的弹片能够防止振子在振动过程中与外壳碰撞，同时也能够为振子的振动提供反方向上的弹性恢复力。

本发明中，振动块中的导磁轭和定子中的导磁芯错位排列，其中，振动块中的导磁轭和定子中与该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，相应的振动块带动配重块往复运动所带来的相对于振动块静止状态时的中心轴左右偏移的距离为0.2mm，相应的，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，本发明提供的线性振动马达还包括柔性线路板(PFCB)，定子可以固定在FPCB上，定子线圈引线通过FPCB上的电路与外部电路连通，FPCB与外壳固定。

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的线性振动马达。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 (10)

1.一种线性振动马达，包括振子和与所述振子平行设置的定子，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，

所述振动块包括绕所述振子竖直方向上的轴排布设置的至少两个永磁铁和设置在相邻接的永磁铁的邻接面之间的导磁轭；并且，

所述永磁铁靠近所述轴的位置极性相同；以及，

所述永磁铁靠近所述轴的位置的聚磁区域的截面积小于所述永磁铁聚磁方向上的最大截面积。

2.如权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，

所述振动块包括环绕所述振子竖直方向上的轴顺次排布设置的至少三个永磁铁和设置在相邻接的永磁铁之间的导磁轭。

3.如权利要求2所述的线性振动马达，其特征在于，

所述轴为所述振子竖直方向上的中心轴。

4.如权利要求1～3中任一项所述的线性振动马达，其特征在于，

所述振动块的横截面为正六边形。

5.如权利要求4所述的线性振动马达，其特征在于，

所述振动块包括三个横截面为菱形的永磁铁，所述菱形靠近所述中心轴的角度为120度。

6.如权利要求4所述的线性振动马达，其特征在于，

所述振动块包括四个横截面为直角梯形的永磁铁，所述永磁铁的直角边靠近所述中心轴。

7.如权利要求1～3中任一项所述的线性振动马达，其特征在于，

所述定子包括设置于所述振动块一侧或者错位设置在所述振动块上下两侧的线圈和设置在所述线圈中的导磁芯；

所述振动块中的导磁轭和所述定子中的导磁芯错位排列；并且，

所述振动块中的永磁铁的充磁方向与所述线圈的轴线方向相互垂直。

8.如权利要求7所述的线性振动马达，其特征在于，当定子包括错位设置在所述振动块上下两侧的定子线圈和设置在所述定子线圈中的导磁芯时，

所述错位设置在所述振动块上、下两侧的定子线圈相互平行且轴线相对于所述振动块的中心轴对称；

所述错位设置在所述振动块上、下两侧的定子线圈内的电流方向相反。

9.如权利要求7所述的线性振动马达，其特征在于，

所述导磁芯与所述振动块的中心轴之间水平方向的距离d位于[0.1mm，0.3mm]的数值范围内。

10.如权利要求1～3中任一项所述的线性振动马达，其特征在于，还包括外壳，

在所述配重块的两端对称设置有推挽磁铁；

在所述外壳上与所述推挽磁铁相对应的位置固定设置有环绕所述推挽磁铁的推挽线圈。