CN105765834A - 印刷电路板电机 - Google Patents

Abstract

本文公开了在平面基板上构建的电机和电机组件。在一些实现中，平面基板由硬质或半硬质薄片材料制成，例如印刷电路板(“PCB”)。使用覆于基板的正面和/或背面上的螺旋形导电迹线来形成一个或多个线圈。在一个实现中，多个交替的右手和左手螺旋形导电迹线被绝缘层分隔开并通过导电通孔相连，以形成感应线圈。备选的线圈结构包括单驱动反向缠绕线圈和具有中心铁芯或磁芯的线圈。

Description

印刷电路板电机

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年9月13日提交的临时申请No.61/887,602的优先权。

技术领域

本公开涉及电机领域，具体地，涉及振动电机。

背景技术

振动形式的触觉反馈在用户与其电子设备进行交互方面发挥作用。例如，移动电话的振动向用户通知收到消息或者警报。在小型移动设备中产生振动的电机往往产生有限范围的振动频率。当前的电机技术包括通过旋转不平衡负载来产生振动的小型DC转动电机和通常在单个谐振频率附近振动的压电振动器。因此，移动设备设计者被限制为使用诸如开-关和开-关-开-关的振动模式来区分不同类型的设备通知。大多数人的能力被限制为可靠地记住三到四个以上不同类型的单频开-关振动模式，并将它们和给定类型的通知相匹配。

发明内容

本文公开了在平面基板上构建的电机和电机组件。在一些实现中，平面基板由硬质或半硬质薄片材料制成，例如印刷电路板(“PCB”)。使用覆于基板的正面和/或背面上的螺旋形导电迹线来形成一个或多个线圈。在一个实现中，多个交替的右手和左手螺旋形导电迹线被绝缘层分隔开并通过导电通孔相连，以形成感应线圈。备选的线圈构造包括单驱动反向缠绕线圈和具有中心铁芯或磁芯的线圈。

在某些实现中，使用线圈结构作为定子。在一个实现中，定子形成在基板中的开口附近，并且磁驱动元件被保持在开口中且响应于对定子施加的信号垂直于基板的表面移动。在另一个实现中，基板的表面上的驱动元件平行于基板的表面移动。

附图说明

图1示出了第一线圈层。

图2示出了第二线圈层。

图3A示出了具有两个线圈层的定子的横截面。

图3B示出了具有四个线圈层的定子的横截面。

图3C示出了具有两个线圈层的定子的横截面。

图4A示出了具有垂直于基板的表面的驱动力的电机。

图4B示出了具有处于向上位置的磁电枢的电机。

图4C示出了具有处于向下位置的磁电枢的电机。

图4D示出了在8层PCB上构建的电机。

图5示出了具有保持弹簧元件的电机。

图6示出了具有超模压(overmoulded)保持元件的电机。

图7A示出了具有对称的磁保持元件的电机。

图7B示出了具有非对称的磁保持元件的电机。

图8示出了用磁芯材料封装的电机。

图9A和图9B示出了具有盘形磁电枢的电机。

图10A和图10B示出了具有通过中心连结件保持的盘形磁电枢的电机。

图10C示出了具有通过中心连结件保持的磁对齐(align)磁电枢的电机。

图11示出了具有垫片(washer)形磁电枢的电机，其中，所述垫片形磁电枢通过具有保持帽的中心连结件来保持。

图12A示出了具有平行于PCB的表面的驱动力的电机。

图12B示出了具有平行于PCB的表面的驱动力的电机的顶视图。

图13示出了电机阵列。

图14示出了电机阵列的工作模式。

图15示出了安装在智能电话上的电机阵列。

图16A示出了用于产生电流的第一线圈构造。

图16B示出了用于产生电流的第二线圈构造。

具体实施方式

本文公开了在平面基板上构建的电机和电机组件。在某些实现中，电机可以使用在个人移动设备(例如手机)中，并且可以以不同的频率振动，以便向用户指示不同类型的通知。在一些移动设备上，以阵列形式部署了多个电机，以产生人类用户可识别的区别振动模式。本文分为四个部分。第一部分描述包括由一个或多个螺旋形导电迹线构成的线圈的电机组件。第二部分描述可以产生线性振动运动的各种电机。第三部分描述电机的各种应用。最后一部分描述如何将电机用作发电机。

电机组件

电机包括通过电磁力交互来产生运动的移动组件和非移动组件。非移动组件包括产生磁场的定子。定子可以用一个或多个线圈来制造。在某些实现中，使用一个或多个螺旋形导电迹线的组合来制造适配成与平面基板集成在一起的定子。

图1示出了第一线圈层。第一线圈层100包括基板102和从螺线外部沿顺时针方向缠绕至螺线内部的螺旋形迹线104。螺旋形迹线104包围中心芯体并覆于基板102上。在一些实现中，基板102是印刷电路板。迹线的宽度和厚度影响所得到的线圈的导电性。一般来说，迹线越厚越宽，其电阻越低，从而得到具有更低电阻和更高载流能力的线圈。具有更大芯体直径的螺线和具有更大量匝的螺线产生具有相应更高电感的线圈。在螺线中心处具有空气芯的螺旋形迹线104的电感表示为：

$L\left(uH\right)=\frac{r^2{N}^2}{(8r+11W)}$

其中：r是芯体半径(英寸)；

N是匝数；以及

W是绕组的总宽度(英寸)。

通过改变上述参数以及通过选择芯体材料，可以调整所得到的线圈的电感，下文将进行说明。

第一连接垫106和第二连接垫108将螺旋形迹线104的端部终止。在某些实现中，第一连接垫106和/或第二连接垫108被包含在将第一线圈层连接至其他线圈层或连接至构建在基板上的电路的一个或多个导电通孔中。附加连接垫110、112、114和116可以提供连接点，或者可以被包含在连接多个迹线层的通孔中。

图1附加地示出了特定电机实现中的多个电机元件的布置。螺旋形迹线104的中心是圆形开口118。圆形开口提供用于电枢120的空间。电枢120可以由铁质金属或磁性材料制成，并且响应于施加于线圈层的驱动电流，在基本垂直于基板102的表面的方向上移动。中心弹簧122将电枢120保持在基板102中的圆形开口118中，并允许垂直于基板的有限移动。

在某些实现中，迹线和连接垫由导电材料制成，例如金属、铜、铝或导电合金。可以使用公知的印刷电路板(“PCB”)制造技术来制作第一线圈层100上的迹线和连接垫。在一些实现中，制作箔贴(foildecal)并将其层压在基板102上。使用多种技术(包括多层PCB构造、以绝缘层分隔的层压箔贴、以及双侧PCB构造)来实现多层线圈的构造。在一些实现中，迹线和连接垫嵌入在基板102中。

图2示出了第二线圈层。使用针对第一线圈层100的构造已经描述的技术来构建第二线圈层200。螺旋形迹线202以顺时针方向从起点连接垫204缠绕至终点连接垫206。图1的线圈层位于图2的线圈层的上方，并且这两个层彼此对齐，使得图1中的第二连接垫108覆于图2中的起点连接垫204上，并且图1中的连接垫110和图2中的终点连接垫206对齐。PCB通孔形成图1中的第二连接垫108和起点连接垫204之间的电连接。当图1中的第一线圈层100和图2中的第二线圈层200通过这种方式连接并被通电时，层的电感是加性的。在一个工作模式中，电流流入在第一连接垫106处开始的图1的线圈层，顺时针绕着线圈到达第二连接垫108，经过通孔到达起点连接垫204，然后顺时针到达终点连接垫206。增加附加的线圈层提高了所得到的线圈的总电感。附加连接垫208、210、212和214提供连接点，并支持连接至附加线圈层的通孔。在某些实现中，可以使用与上述方法相似的方法将附加线圈层增加到线圈中。附加线圈层被绝缘层分隔开，或者被放置在绝缘基板的相对侧。在某些实现中，使用多层线圈作为电机中的定子。

图3A示出了具有两个线圈层的定子的横截面。第一线圈层302和第二线圈层304层压在绝缘平面基板306(例如PCB)上。第一线圈层302和第二线圈层304被绝缘层分隔开，并通过通孔308相互电连接。定子由第一连接垫310和第二连接垫312来驱动。在某些实现中，使用通孔将第二连接垫312路由至PCB的前表面。提供用于电枢的开口314，所述电枢响应于对定子通电而垂直于基板的表面移动。可以使用图1和图2中示出的线圈层，或者用布置为使线圈层产生围绕开口314的单一方向旋转的类似迹线图案，来构建第一和第二线圈层。图3A中示出的实现可以扩展成包括层压在平面基板两侧的附加线圈层。

图3B示出了具有四个线圈层的定子的横截面。第一前线圈层350和第二前线圈层352层压在绝缘平面基板354(例如PCB)的前表面上。第一后线圈层356和第二后线圈层358层压在绝缘平面基板354的后表面上。第一通孔360将第一前线圈层350的终点电连接至第二前线圈层352的起点。第二通孔362将第一后线圈层356的终点电连接至第二后线圈层358的起点。跨基板通孔364将第一前线圈层350的终点连接至第一后线圈层356的终点。当电流进入入口连接垫366并流过四个线圈层时，电流沿单个旋转方向前进，直到电流离开出口连接垫368。图3B中的定子的电感大约是图3A中示出的定子的电感的两倍。

图3C示出了具有两个线圈层的定子的横截面。前线圈层380和后线圈层382层压在绝缘平面基板384(例如PCB)的相对侧。通孔388将前线圈层380电连接至后线圈层382，从而形成以单个方向缠绕开口390的线圈。连接垫392和394提供用于将线圈连接至驱动电流的电接触。

在一些实现中，构成定子的线圈层并不互连以形成单个线圈。例如，可以省略跨基板通孔364，并且两个前线圈层350和352被与两个后线圈层356和358独立地电驱动。在其他实现中，两个前线圈层350和352相对于两个后线圈层356和358反方向地缠绕。在该构造中，开口370中的由两个前线圈层产生的磁场和由两个后线圈层产生的磁场相反。

PCB是适于制造本文中描述的线圈和电机的基板。可以使用PCB工艺来构造PCB，其中，印刷铜层被硬质层芯(例如，使用FR-4玻璃增强型环氧树脂)分隔开。由聚酰亚胺制成的PCB可以支持更大密度的线圈和增加的机械柔韧性。由陶瓷(例如，氧化铝)制成的PCB提供增加的热阻。上述定子可以用这些PCB材料中任一个来构造。

电机

在某些实现中，上述线圈层被布置为形成覆于PCB的前表面和/或后表面上的一个或多个线圈。线圈形成对电机的电枢进行驱动的定子。

图4A示出了具有垂直于基板的表面的驱动力的电机。电机400构建在基板402(例如PCB)上。第一前线圈层404和第二前线圈层406覆于基板402的前表面上。第一后线圈层408和第二后线圈层410覆于基板的后表面上。第一通孔412将第一前线圈层404电连接至第二前线圈层406，以形成前线圈，并且第二通孔414将第一后线圈层408电连接至第二后线圈层410，以形成后线圈。前线圈连接416和418提供用于驱动前线圈的电连接，并且后线圈连接420和422提供用于驱动后线圈的电连接。

具有北极426和南极428的磁电枢424穿过前线圈和后线圈中心，位于基板402中的开口中。为了驱动磁电枢424振动，对前线圈连接416和418施加第一振荡电流，并对后线圈连接420和422施加第二振荡电流。当电机被操作时，流过前线圈的电流和流过后线圈的电流以相反的旋转方向流动。在某些实现中，如果线圈是反向缠绕的，则这可以通过对前线圈和后线圈施加相同的振荡电流来实现。在线圈不是反向缠绕的备选实现中，第二振荡电流和第一振荡电流相位相差180度。所得到的振荡磁场同步地为北极426和南极428提供磁通势，从而驱动磁电枢424以与施加振荡电流的频率成正比的频率振动。在备选实现中，第二前线圈层406通过第三导电通孔连接至第一后线圈层408，以形成单驱动反向缠绕定子，所述单驱动反向缠绕定子被单振荡电流驱动，以产生电枢的振动运动。

磁电枢由轴向极化的磁体构成。在一个实现中，磁体是钕级N-42盘磁体。磁体的大小和形状是部分地基于电机所需的振动分布来适配的。

图4B示出了具有处于向上位置的磁电枢的电机。当对前线圈430施加第一驱动电流时，前线圈430产生向下的磁通量432。响应于向下的磁通量432，对北极436上作用向上的纵向力。当施加第一驱动电流时，对后线圈438施加第二驱动电流并产生向上的磁通量440。响应于向上的磁通量440，对磁体的南极442作用向上的纵向力。响应于向上的力，磁电枢434向上移动，如图4B所示。

图4C示出了具有处于向下位置的磁电枢的电机。当第一驱动电流和第二驱动电流的方向反转时，北极460和南极462上的力也反转。当对前线圈464施加第一反转电流时，前线圈464产生向上的磁通量466，并对北极460作用向下的纵向力。当对后线圈468施加第二反转电流时，产生向下的磁通量470。对磁电枢472的南极462作用向下的纵向力。响应于这两个力，磁电枢472向下移动，如图4C所示。

交替驱动电流，使得磁电枢以所选择的频率垂直于基板的表面振动。在一个实现中，前线圈和后线圈彼此反向地缠绕。前线圈和后线圈通过导电通孔或导线连接，并由一个驱动电流来驱动。这种布置使前线圈和后线圈沿相反方向产生同时的磁通量信号，该磁通量信号进而作用于磁电枢的北极和南极，以驱动磁电枢振动。

在备选实现中，使用附加线圈层。例如，8层PCB具有四个前线圈层和四个后线圈层。连接四个前线圈层以形成前线圈，并连接四个后线圈层以形成后线圈。在某些实现中，如上所述，前线圈和后线圈反向缠绕并被单个驱动电流驱动。

图4D示出了在8层PCB上构建的电机。四个前线圈层480、481、482和483通过三个前线圈通孔484、484和486连接在一起。前线圈层一起形成具有前连接垫487和488的前线圈。四个后线圈层490、491、492和493通过三个后线圈通孔494、495和496连接在一起。后线圈层一起形成具有后连接垫497和498的后线圈。通过使用图4中示出的线圈堆叠技术，可以构建具有包括其他数量的线圈层的定子组件的电机。

图5示出了具有保持弹簧元件的电机。电机500包括磁电枢502，所述磁电枢502通过前保持弹簧504和后保持弹簧506保持在开口中。磁电枢502总体上被限制在开口中，但是当向电枢施加克服了前保持弹簧504和后保持弹簧506提供的定心力的驱动力时，允许磁电枢502纵向移动。在一些实现中，省略前保持弹簧504或后保持弹簧506中的任一个，并且将磁电枢附接至剩下的保持弹簧。在一些实现中，前保持弹簧和后保持弹簧通过连结件508和510连接在一起。连结件承受弹簧预载的力，并且当电机工作时，降低PCB上的力。

当对定子断电时，前保持弹簧504和后保持弹簧506使磁电枢502回到开口的中心。在一个实现中，弹簧由橡胶聚合物(例如硅树脂)制成并模制成如图5所示的形状，该形状为磁电枢502提供定心力，但还允许磁电枢502在垂直于基板的平面的方向上移动。前保持弹簧504和后保持弹簧506以及磁电枢502形成质量弹簧系统。质量弹簧系统具有垂直于基板的方向上的自由度。质量弹簧系统具有谐振频率，在所述谐振频率处，质量弹簧系统的品质因数提升系统的输出。谐振频率基于施加于电机的负载而变化。在某些实现中，系统在质量弹簧系统的特征频率之外工作。在该情形中，输出力独立于频率，与输入功率近似成正比，这使得产生了宽范围的振动频率。

图6示出了具有超模压保持元件的电机。电机600被模制保持器602覆盖，所述模制保持器602将磁电枢604保持在基板606中的开口中。模制保持器602由柔性可模塑材料制成，例如塑料、硅树脂、橡胶或橡胶聚合物。在示出的实现中，模制保持器602大致围绕电机600。在其他实现中，模制保持器被规定尺寸以将磁电枢604保持在基板606中的开口中，而不围绕整个电机。调整超模压工艺的参数，以便在磁电枢604和基板606之间保持气隙608和610。模制保持器602用作当不对电机的定子通电时使磁电枢604回到中立位置的定心弹簧。模制保持器是柔性的，并允许磁电枢604在大致垂直于基板的方向612上的有限运动。在一些实现中，图5中示出的保持弹簧和图6中示出的模制保持器具有允许电机内部和外部环境之间的空气交换的孔或开口，以平衡内部和外部的气压。

图7A示出了具有对称磁保持元件的电机。电机700具有受到第一磁保持器704和第二磁保持器706的力的作用的磁电枢702。第一和第二磁保持器对称地位于电枢附近，使得当电枢位于基板708中的开口中时，磁电枢上基本上没有净横向磁力。第一磁保持器704和第二磁保持器706的磁方向与磁电枢702的磁方向相反。磁保持器作用的纵向力可移动地将磁电枢702保持在基板708中的开口中。在备选实现中，用围绕电机的定子的单个环形磁保持器替代第一磁保持器704和第二磁保持器706。

图7B示出了具有非对称磁保持元件的电机。电机750具有通过磁保持器756保持在基板754中的开口中的磁电枢752。磁保持器对磁电枢752作用横向力，从而将磁电枢752吸引至基板754中的开口的一侧。当电机工作时，磁电枢752沿着开口侧面纵向滑动。为了促进电机更高效工作，在一些实现中，开口侧面上涂有低摩擦涂层，例如特氟龙(Teflon)。在一个实现中，用低摩擦涂层对磁电枢752进行处理。磁保持器756作用的纵向力可移动地将磁电枢752保持在基板754的开口中。

图8示出了用磁芯材料封装的电机。磁芯800、802和804的增加降低了电机806使用的磁通路径中的磁阻。磁芯由具有大磁导率的材料制成，例如铁、铁氧体或者钢。当使用磁芯时，来自电机806的磁通量基本上被限制在磁芯限定的低磁阻路径中，从而将通量集中于磁电枢808，并增加了电机806的总效率。在某些实现中，磁芯800、802和804使用层压构造来降低涡流。

图9A和图9B示出了具有盘形磁电枢的电机。图9A示出了具有处于向下位置的盘形磁电枢902的电机900。定子904由通过线串联在一起的四个线圈层906、908、910和912形成，使得线圈层以单个旋转方向缠绕。当在连接端子914和916处对定子施加第一驱动电流时，定子在盘形磁电枢的南极附近产生北极。因此，盘形磁电枢被吸引至定子，如图9A所示。当第一电流反转时，盘形磁电枢上的力反转，并且盘形磁电枢如图9B所示那样移动。

图9B示出了具有处于向上位置的盘形磁电枢952的电机950。定子954被布置为和图9A中的定子904类似。当在连接端子956和958处用反转的第一电流对定子954通电时，在盘形磁电枢952附近产生磁性南极，并且盘形磁电枢952被向上排斥，如图9B所示。

可以使用本文中描述的各种技术来制造定子，并且定子可以在基板一侧或两侧包括更大量或更少量的线圈层。在图9A和图9B示出的电机中，线圈层被定向并互连，以形成沿单个旋转方向引导电流的单个线圈。在一些实现中，将铁芯布置在定子中心，以增加对电枢施加的力。在某些实现中，适用的芯由铁、钢或铁磁体制成。备选地，定子中不存在开口。

图10A和图10B示出了具有通过中心连结件保持的盘形磁电枢的电机。图10A示出了具有定子1002的电机1000，定子1002具有开口以允许连结件1004通过。第一磁电枢1006附接于连结件1004的第一端。第二磁电枢1008附接于连结件1004的第二端。第一磁电枢1006和第二磁电枢1008被定向，使得相似的磁极面向定子1002。定子1002是电流沿单个旋转方向绕其流动的单个线圈。当通过连接端子1010和1012对定子1002施加驱动电流时，定子1002产生排斥第一磁电枢1006和吸引第二磁电枢1008的磁场。响应于这些力，电枢向上移动，如图10A所示。图10B示出了电机1050，其中第一磁电枢1052通过连结件1053连接到处于向下驱动位置的第二磁电枢1054。当反转驱动电流并通过连接垫1058和1060对定子1056施加驱动电流时，产生吸引第一磁电枢1052并且排斥第二磁电枢的磁场。在某些实现中，磁电枢由上文已描述的磁性材料制成，并且连结件由非导电非磁性材料制成。当连结件由导电材料制成时，在电机工作时，层压构造将限制连结件中的感应涡流。

图10C示出了具有通过中心连结件保持的磁对齐磁电枢的电机。定子1080由反向缠绕的线圈制成，并且第一电枢1082和第二磁电枢1084具有相同的磁方向。在该实现中，连结件1086由磁性或非磁性材料制成。当连结件1086由磁性材料制成时，连结件和磁电枢具有相同的磁方向。在一些实现中，连结件1086由导磁材料制成，例如铁或钢。

图11示出了具有垫片形磁电枢的电机，其中，所述垫片形磁电枢通过具有保持帽的中心连结件来保持。电机1100包括定子1102。定子具有单个绕动方向的单个线圈。第一磁电枢1104和第二磁电枢1106具有相反的南/北轴向磁方向。在备选实现中，第一磁电枢1104和第二磁电枢1106具有相同的轴向磁方向。定子1102是反向缠绕的线圈，其中顶部线圈层以与底部线圈层的旋转方向相反的方向缠绕。绝缘非磁性连结件1108连接第一和第二磁电枢。第一和第二电枢进一步固定有第一和第二端帽1110和1112。在某些实现中，端帽由导磁材料制成，以促进对电机产生的磁通量的限制。由含铁材料(例如，铁或钢)制成的可选芯套筒1114固定在定子1102的芯内。

在第一工作模式中，通过连接垫1116和1118对定子施加振荡驱动电流。驱动磁电枢1104和1106以与振荡电流同步地纵向振荡。端帽1110和1112可以由导磁材料制成，以限制电机工作所产生的磁通量。

在第二工作模式中，电机1100作为双向双稳态螺线管操作。芯套筒1114放大被通电的定子1102产生的磁场。响应于产生的磁场，磁电枢1104和1106纵向移动。当从定子中移除电流时，产生的磁场消失(collapse)，并且离芯套筒最近的磁电枢被吸引至芯套筒并保持在适当位置。

图9A至图11中示出的电机的驱动力的方向由定子的线圈绕动的方向、磁电枢的磁方向以及通过线圈的电驱动电流的方向来确定。通过反转这些参数中的任一个来反转电机的驱动力。

图12A示出了具有平行于PCB的表面的驱动力的电机。电机1200包括由4层PCB制成的定子1202，所述4层PCB具有单个绕动方向的四个相连线圈层。E形芯1204将定子产生的磁通量引导至电枢组件1206。电枢组件1206包括第一磁体1208和第二磁体1210。当对定子施加振荡电流时，磁场驱动电枢组件1206平行于PCB的表面振动。定心弹簧1212附接至电枢组件1206，并且当驱动力移除时，使电枢组件1206位于中心。E形芯1204由导磁材料制成，例如铁、钢或铁氧体。

图12B示出了图12A中示出的具有平行于PCB的表面的驱动力的电机的顶视图。电机1250具有电枢组件1254和构建在PCB上的定子1252。电枢组件1254具有第一磁体1256和第二磁体1258。E形芯1260将磁通量引导至电枢组件1254。当对定子1252施加振荡电流时，磁场驱动电枢组件1254在平行于PCB的表面的方向上振动。定心弹簧1262附接至电枢组件，并且当不存在来自定子的驱动力时，使电枢组件1254回到定子1252上的中心位置。

图12A和图12B中示出的定心弹簧是导电线，但在其他实现中是非导电纤维、聚合物、弹性体(elastomer)或本文中讨论的其他定心弹簧结构。

电机应用

本文中描述的电机可以应用于空间有限的环境。这种环境包括使用振动向人类用户传送通知的移动设备，例如蜂窝电话。

图13示出了电机阵列。电机阵列1300构建在基板1302(例如，多层PCB)上。多个电机1304、1306、1308、1310、1312、1314、1316以矩形图案布置在基板上。在其他实现中，电机布置为六边形或其他选定图案。当电机一致地工作时，电机阵列产生成比例的更强振动。在一些应用中，电机以同步方式工作，以产生跨过基板1302移动的振动波或模式。电机阵列1300可以呈现诸如用于盲文阅读器或盲人视觉替代系统中的振动模式等的振动模式。

图14示出了电机阵列的工作模式。电机阵列1400被感测表面1026(例如人类皮肤或衣服)接触。电机1402、1404、1406、1408和1410顺序地振动，以产生如图14的箭头所示的从左向右行进的振动波。振动波可以行进电机阵列1400的长度，并且当该波到达电机阵列的最右端时，可以被反向以从右向左地行进。通过这种方式形成的振动波对人类用户来说是独特且可识别的。

图15示出了安装在智能电话上的电机阵列。如图15所示，电机阵列1504集成在移动设备1500的背面1502。在一个实现中，通过将电机阵列1504集成在智能电话盖板中，向现有移动设备增加振动通知特征。响应于移动设备1500上的事件或通知，例如接收到电子邮件或电话呼叫，电机阵列1504产生独特且可识别的振动频率和振动模式。

发电机应用

在至少一个结构中，本文中描述的线圈和电机用于通过振动或电磁感应产生电力。在一些实现中，将电机用作运动传感器。

图16A示出了用于通过振动运动生成电流的结构。拾波线圈1600形成在4层PCB上，所述4层PCB具有单绕动方向的4个相连的线圈层。磁性元件1602悬挂在位于拾波线圈1600中心的开口上方。磁性元件1602连接至响应于外部刺激而垂直于PCB振动的柱塞(plunger)1604。磁性元件1602的运动产生穿过拾波线圈1600的可变磁通量，并且在连接垫1606和1608处出现相应的电信号。在某些应用中，使用图16A中示出的线圈结构作为运动传感器、麦克风、或者作为将振动运动转换为电能的方式。

图16B示出了用于传输电流的结构。拾波线圈1650形成在4层PCB上，所述4层PCB具有单绕动方向的形成线圈的4个相连的线圈层。由铁氧体或其他磁性材料制成的连接芯1652延伸穿过拾波线圈1650的中心并穿过电力线圈1654的中心。电力线圈1654和拾波线圈1650磁性相连，使得这两个线圈中流过基本相同的磁通量。通过对电力线圈1654施加振荡电流(这在拾波线圈1650中感应对应电流)，在线圈之间传输电力。在某些实现中，通过将电负载连接至连接垫1656和1658，从拾波线圈收集电能。在一些实现中，用空气芯替代连接芯1652。

可以认识到，提供对公开实施例的上述描述，以使本领域技术人员能够制造或使用本公开。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员显而易见的，并且可将本文中定义的一般原理应用于其他实施例，而不背离本公开的精神或范围。因此，本公开并不意图限于本文示出的实施例，而是符合与本文公开的原理和新颖特征相一致的最宽泛范围。

Claims (20)

1.一种电机组件，包括：

平面基板；

螺旋形导电迹线，覆于所述平面基板上且绕一孔径缠绕；以及

磁电枢，当对所述螺旋形导电迹线施加振荡电流时，所述磁电枢在所述孔径内振荡。

2.根据权利要求1所述的电机组件，其中，所述平面基板具有正面和背面，并且所述螺旋形导电迹线覆于所述正面上，所述电机组件还包括：

第二螺旋形导电迹线，具有与所述螺旋形导电迹线相反的旋转方向且覆于所述背面上；以及

第一导电通孔，连接所述螺旋形导电迹线和所述第二螺旋形导电迹线。

3.根据权利要求2所述的电机组件，还包括：

第一绝缘层，覆于所述螺旋形导电迹线上；

第三螺旋形导电迹线，与所述螺旋形导电迹线反向地缠绕且覆于所述第一绝缘层上；

第二绝缘层，覆于所述第二螺旋形导电迹线上；

第四螺旋形导电迹线，与所述第二螺旋形导电迹线反向地缠绕且覆于所述第二绝缘层上；

第二导电通孔，连接所述螺旋形导电迹线和所述第三螺旋形导电迹线；以及

第三导电通孔，连接所述第二螺旋形导电迹线和所述第四螺旋形导电迹线。

4.根据权利要求3所述的电机组件，其中，当对所述第三螺旋形导电迹线施加电流时，所述电流沿公共绕动方向流过所述四个螺旋形导电迹线。

5.根据权利要求3所述的电机组件，其中，当对所述第三螺旋形导电迹线施加电流时，所述电流沿第一绕动方向流过所述螺旋形导电迹线和所述第三螺旋形导电迹线，并且沿第二绕动方向流过所述第二螺旋形导电迹线和所述第四螺旋形导电迹线。

6.根据权利要求1所述的电机组件，还包括：

使所述磁电枢回到中心位置的保持弹簧。

7.根据权利要求6所述的电机组件，其中，所述保持弹簧由模制在所述磁电枢和所述平面基板上同时在所述平面基板和所述磁电枢之间保持气隙的柔性聚合物制成。

8.根据权利要求6所述的电机组件，其中，所述保持弹簧包括：

具有第一上端、第二上端和中心上部的上保持弹簧；

具有第一下端、第二下端和中心下部的下保持弹簧；

穿过所述基板并将所述第一下端连接至所述第一上端的第一连结件；以及

穿过所述基板并将所述第二下端连接至所述第二上端的第二连结件。

9.根据权利要求1所述的电机组件，还包括：

磁保持器，位于所述磁电枢的旁边且具有与所述磁电枢的磁方向相反的磁方向。

10.根据权利要求9所述的电机组件，其中，所述磁保持器包围所述螺线形导电迹线。

11.根据权利要求1所述的电机组件，还包括：围绕所述电机的芯。

12.一种电机组件，包括：

平面基板；

螺旋形导电迹线，覆于所述平面基板上；以及

磁电枢，当对所述螺旋形导电迹线施加振荡电流时，所述磁电枢在所述平面基板上方振荡。

13.根据权利要求12所述的电机，还包括：

附接至所述磁电枢的保持弹簧。

14.根据权利要求13所述的电机组件，还包括：

位于所述平面基板下方的第二磁电枢；

所述平面基板中的开口；以及

位于所述开口中将所述磁电枢连接至所述第二磁电枢的连结件。

15.根据权利要求14所述的电机组件，还包括：

安衬所述平面基板中的所述开口的铁套筒。

16.根据权利要求15所述的电机组件，还包括：

第一端帽，层压至所述磁电枢且连接至所述连结件的第一端；以及

第二端帽，层压至所述第二磁电枢且连接至所述连结件的第二端。

17.一种电机组件，包括：

平面基板；

覆于所述平面基板上的螺旋形导电迹线；

E形芯，具有围绕所述螺旋形导电迹线形成的外部支柱和位于所述平面基板中的开口中的中心支柱；

电枢组件，位于所述E形芯的两个外部支柱之间且具有使用连结件相连的第一磁体和第二磁体；以及

连接至所述电枢组件的保持弹簧。

18.一种电机阵列，包括：

平面基板；以及

附接于所述基板的多个振动电机，所述振动电机产生大致垂直于所述平面基板的振动运动，并且所述振动电机能够独立地操作。

19.根据权利要求18所述的电机阵列，其中，所述平面基板是蜂窝电话壳体。

20.根据权利要求19所述的电机阵列，其中，来自所述蜂窝电话的通知引起相邻电机的顺序激活，以产生振动波。