CN105450080B - 一种薄膜片式压电手机振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及手机振动装置领域，尤其涉及一种薄膜片式压电手机振动马达，包括第一压电片、振动膜片、上壳、下壳和信号发生器，第一压电片安装在振动膜片的一个表面，振动膜片固定在上壳和下壳之间，信号发生器与第一压电片相连接，信号发生器与振动膜片相连通，信号发生器向第一压电片施加电压时，第一压电片带动振动膜片振动，振动膜片将振动传递到上壳和下壳上。本发明大大简化了设计和加工工艺，提高性能指标，降低了制造成本，使用寿命长，振动效果显著，同时能满足手机小形化、超薄化的发展趋势。

Description

一种薄膜片式压电手机振动马达

技术领域

本发明涉及手机振动装置领域，尤其涉及一种薄膜片式压电手机振动马达。

背景技术

为了防止在嘈杂的环境漏接电话或者是为了增强提醒，电子产品往往设置有振动功能，特别像手机这样每个人都会随身携带的电子产品，其通过振动来达到及时提示信息。现有的振动装置通常由电机和安装在转子轴上的配重偏心轮组成，其工作原理是：利用电机转子带动偏心轮转动，由于偏心轮造成负荷上的不对称，产生一个具有一定振动频率和幅度的机械振动，然后再将此振动波传递到手机外壳或其周边结构上，使手机外壳或周边结构发生振动，通过振动提示来电。从工作原理来讲，其优点是工作原理可靠，制造加工工艺成熟。但是，其缺陷是：

一、现有振动马达必须有转子这一旋转部件，而且又工作在有刷、偏心和高速旋转等较恶劣工况，对电刷、换向器、轴承材质要求较高；即便这样，转子部件工作寿命也很有限，这是现有马达结构和其工作原理所决定的，目前尚无法避免。

二、随着电子产品的薄形化，对振动马达的厚度要求减到2毫米甚至更薄，但受现有振动马达结构上的限制，即使是片式振动马达，也很难做到3毫米以下。

三、现有的电子产品振动马达，其零部件均相当于机械手表级的精密度较高机械零件，需要用专用机床设备加工，还有较高的机械装配精度要求，加上多道工序尚需依靠人工操作，从而使产品的一致性和合格率均会受到影响，制作工艺复杂，成本较高。

四、现有的振动马达从接通电源到稳定振动需要一段时间，也就是振动马达对触发的响应时间。现代的手机中通常安装了许多游戏，而这些游戏应用对振动马达的响应时间要求尽可能短，才会有较好的体验。偏心电磁电机从启动到转速稳定需要较长时间，因此目前振动马达的响应时间较长。

其中，申请号为CN200510034457.5的专利和申请号为CN201220126866.3的专利提出利用磁致伸缩材料实现振动，其利用电磁效应产生振动，但是电磁式在工作中会产生热量，影响电子产品的使用效果，同时磁致材料在工作时候需要大电流，从而增加电子产品电池电量的消耗，减少电池使用时间。磁致伸缩在工作中产生的电磁波辐射同样会影响电子产品寿命。

申请号为CN201310048497.X的专利提出管状压电振动器，采用弹性管状多面体结构，其结构复杂，要有多个平面和曲面结构，在振动器的制造过程中工艺复杂，难以实现标准产业化，同时其采用弹性多面体结构很难实现振动器微型化，不利于现在电子产品扁平化，微型化发展趋势。

发明内容

本发明的目的是针对上述手机振动装置存在的不足，提供一种薄膜片式压电手机振动马达，以克服现有手机振动装置存在的各种缺陷。

实现本发明目的的技术方案是：一种薄膜片式压电手机振动马达，包括第一压电片、振动膜片、上壳、下壳和信号发生器，第一压电片安装在振动膜片的一个表面，振动膜片固定在上壳和下壳之间，信号发生器与第一压电片相连接，信号发生器与振动膜片相连通，信号发生器向第一压电片施加电压时，第一压电片带动振动膜片振动，振动膜片将振动传递到上壳和下壳上。

作为本发明的优化方案，振动膜片为金属膜片。

作为本发明的优化方案，一种薄膜片式压电手机振动马达还包括第二压电片，第二压电片安装在振动膜片的另一个表面，信号发生器与第二压电片相连接，信号发生器向第二压电片施加电压时，第二压电片带动振动膜片振动，振动膜片将振动传递到上壳和下壳上。

作为本发明的优化方案，振动膜片的四周边缘固定在上壳和下壳之间，第一压电片安装在振动膜片的上表面，第二压电片安装在振动膜片的下表面。

作为本发明的优化方案，第一压电片和第二压电片为环形结构，振动膜片的中心部位固定在上壳和下壳之间，第一压电片和第二压电片分别位于振动膜片的中心部位的外侧，第一压电片安装在振动膜片的上表面，第二压电片安装在振动膜片的下表面。

作为本发明的优化方案，振动膜片为悬臂梁，振动膜片的一端固定在上壳和下壳之间，第一压电片安装在悬臂梁的上表面，第二压电片安装在悬臂梁的下表面。

作为本发明的优化方案，振动膜片为四个悬臂梁，四个悬臂梁的一端均固定在上壳和下壳之间，四个悬臂梁两两对称分布，四个悬臂梁均与下壳的底面平行，第一压电片为四个，四个第一压电片分别安装在四个悬臂梁的上表面。

作为本发明的优化方案，振动膜片为四个悬臂梁，四个悬臂梁两两对称分布，四个悬臂梁均与下壳的底面垂直，第一压电片为四个，四个第一压电片分别安装在四个悬臂梁的同一侧面。

本发明具有积极的效果：1)用压电振动替代电机偏心旋转产生振动换能，是一种原理性根本替代，因此在结构上取消了现有振动电机的转子旋转动部件，包括转子线圈、电刷、换向器、配重块或偏心轮等零件，大大简化了整机设计和加工工艺，提高性能指标，降低制造成本；

2)由于产生驱动通过压电片无需线圈，并且很容易通过外部导热介质有效散热，可承受相当大的功率，特点是没有旋转的转子线圈，没有电刷、换向器和轴承的摩擦损耗，因此不必担心运动损坏，大大延长了使用寿命；

3)压电片可加工成薄片状，甚至是薄膜。通过合理的设计，可将振动机构的厚度减少到2毫米以下，能满足手机小形化、超薄化之发展趋势；

4)由于压电片具有高的能量密度，因此可做到小体积大功率，而且可将压电片产生的往返机械运动，通过适当的机械放大机构放大，再耦合到手机机壳等硬质物体上，能产生较强烈的振动效果。

5)压电片工作频带宽，从每秒几次到每秒几十万次的来回膨胀和收缩，都可以稳定工作。为此可设计专用集成电路，产生程控的不同频率和幅度的电信号，使得压电片产生不同频率和不同强度的机械振动或声音，这是现有旋转振动电机很难做到的。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明的结构图；

图2是本发明的实施例图；

图3是本发明的实施例图；

图4是本发明的实施例图；

图5是本发明的实施例图。

其中，1、第一压电片，2、振动膜片，3、上壳，4、下壳，5、信号发生器，6、第二压电片。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明公开了一种薄膜片式压电手机振动马达，包括第一压电片1、振动膜片2、上壳3、下壳4和信号发生器5，第一压电片1安装在振动膜片2的一个表面，振动膜片2固定在上壳3和下壳4之间，信号发生器5与第一压电片1相连接，信号发生器5与振动膜片2相连通，信号发生器5向第一压电片1施加电压时，第一压电片1带动振动膜片2振动，振动膜片2将振动传递到上壳3和下壳4上。其中，振动膜片2为金属膜片，具有导电作用。

如图1-3所示，一种薄膜片式压电手机振动马达还包括第二压电片6，第二压电片6安装在振动膜片2的另一个表面，信号发生器5与第二压电片6相连接，信号发生器5向第二压电片6施加电压时，第二压电片6带动振动膜片2振动，振动膜片2将振动传递到上壳3和下壳4上。其中，第二压电片6与第一压电片1大小和形状可以相同。

如图1所示，振动膜片2的四周边缘固定在上壳3和下壳4之间，第一压电片1安装在振动膜片2的上表面，第二压电片6安装在振动膜片2的下表面。在常态下，第一压电片1与第二压电片6处于断电状态，当手机发出信号时，信号发生器5首先向第一压电片1施加正压，向振动膜片2施加负压，此时第一压电片1由于逆压电效应将带动振动膜片2一起产生变形，向上振动，随后，第一压电片1断电，信号发生器5向第二压电片6施加正压，第二压电片6将带动振动膜片2向下振动，由此形成一个振动周期，当信号发生器5不断的向第一压电片1和第二压电片6施加电压时，振动膜片2将产生高频振动，并传递到上壳3和下壳4上，从而带动手机一起振动。

如图2所示，第一压电片1和第二压电片6为环形结构，振动膜片2的中心部位固定在上壳3和下壳4之间，第一压电片1和第二压电片6分别位于振动膜片2的中心部位的外侧，第一压电片1安装在振动膜片2的上表面，第二压电片6安装在振动膜片2的下表面，其中，只有振动膜片2的中心部位固定在上壳3和下壳4之间，振动膜片2的其它部位悬空，工作时的原理和图1的原理相同，但是由于设置了部分悬空的结构，工作时，能产生更强的振动。

如图3所示，振动膜片2为悬臂梁，振动膜片2的一端固定在上壳3和下壳4之间，第一压电片1安装在悬臂梁的上表面，第二压电片6安装在悬臂梁的下表面，当信号发生器5向第一压电片1施加电压时，悬臂梁产生弯曲振动，并将振动传递到上壳3和下壳4上，从而带动手机一起振动。

如图4所示，振动膜片2为四个悬臂梁，四个悬臂梁的一端均固定在上壳3和下壳4之间，四个悬臂梁两两对称分布，四个悬臂梁均与下壳4的底面平行，第一压电片1为四个，四个第一压电片1分别安装在四个悬臂梁的上表面，工作时，信号发生器5向振动膜片2施加负压，并依次向四个第一压电片1施加正压，第一压电片1在逆压电效应的作用下，依次产生变形，带动振动膜片2产生旋转振动，通过改变向第一压电片1施加正压的顺序可以得到不同形式的振动，从而可为手机提供不同的振动模式。

如图5所示，振动膜片2为四个悬臂梁，四个悬臂梁两两对称分布，四个悬臂梁均与下壳4的底面垂直，第一压电片1为四个，四个第一压电片1分别安装在四个悬臂梁的同一侧面。其中，图5与图4的工作原理类似，不同之处在于振动的振幅与下壳4的底面平行，为手机提供了另外一种振动模式。

其中，第一压电片1和第二压电片6可以通过粘贴的方式安装在振动膜片2上，安装时，如果同时设置有第一压电片1和第二压电片6，第一压电片1可以对应的安装在第二压电片6的正上方。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种薄膜片式压电手机振动马达，其特征在于：包括第一压电片(1)、振动膜片(2)、上壳(3)、下壳(4)和信号发生器(5)，所述的第一压电片(1)安装在振动膜片(2)的一个表面，所述的振动膜片(2)固定在上壳(3)和下壳(4)之间，所述的信号发生器(5)与第一压电片(1)相连接，所述的信号发生器(5)与振动膜片(2)相连通，信号发生器(5)向第一压电片(1)施加电压时，第一压电片(1)带动振动膜片(2)振动，所述的振动膜片(2)将振动传递到上壳(3)和下壳(4)上；

所述的振动膜片(2)为四个悬臂梁，四个悬臂梁两两对称分布，四个悬臂梁均与下壳(4)的底面垂直，所述的第一压电片(1)为四个，四个第一压电片(1)分别安装在四个悬臂梁的同一侧面；所述振动膜片(2)的一端固定在上壳(3)和下壳(4)之间。

2.根据权利要求1所述的一种薄膜片式压电手机振动马达，其特征在于：所述的振动膜片(2)为金属膜片。

3.根据权利要求2所述的一种薄膜片式压电手机振动马达，其特征在于：所述的一种薄膜片式压电手机振动马达还包括第二压电片(6)，所述的第二压电片(6)安装在振动膜片(2)的另一个表面，所述的信号发生器(5)与第二压电片(6)相连接，信号发生器(5)向第二压电片(6)施加电压时，第二压电片(6)带动振动膜片(2)振动，所述的振动膜片(2)将振动传递到上壳(3)和下壳(4)上。

4.根据权利要求3所述的一种薄膜片式压电手机振动马达，其特征在于：振动膜片(2)的四周边缘固定在上壳(3)和下壳(4)之间，所述的第一压电片(1)安装在振动膜片(2)的上表面，所述的第二压电片(6)安装在振动膜片(2)的下表面。

5.根据权利要求3所述的一种薄膜片式压电手机振动马达，其特征在于：所述振动膜片(2)为悬臂梁，所述振动膜片(2)的一端固定在上壳(3)和下壳(4)之间，所述的第一压电片(1)安装在悬臂梁的上表面，所述的第二压电片(6)安装在悬臂梁的下表面。

6.一种薄膜片式压电手机振动马达，其特征在于：包括第一压电片(1)、振动膜片(2)、上壳(3)、下壳(4)和信号发生器(5)，所述的第一压电片(1)安装在振动膜片(2)的一个表面，所述的振动膜片(2)固定在上壳(3)和下壳(4)之间，所述的信号发生器(5)与第一压电片(1)相连接，所述的信号发生器(5)与振动膜片(2)相连通，信号发生器(5)向第一压电片(1)施加电压时，第一压电片(1)带动振动膜片(2)振动，所述的振动膜片(2)将振动传递到上壳(3)和下壳(4)上；

所述的振动膜片(2)为四个悬臂梁，四个悬臂梁的一端均固定在上壳(3)和下壳(4)之间，四个悬臂梁两两对称分布，四个悬臂梁均与下壳(4)的底面平行，所述的第一压电片(1)为四个，四个第一压电片(1)分别安装在四个悬臂梁的上表面。