CN106655692A - 线性振动器 - Google Patents

Abstract

基于本发明实施案例的线性振动器由包含产生电磁力的线圈，结合于线圈内侧的具有圆柱形突起磁轭面的支架的固定体；对向于上述圆柱形突起磁轭，产生具有方向和强度的磁场的永磁体，由与永磁体结合的质量体构成的振动体；弹性构件是为了有效传达震动体的震动,与固定体接合;上述固定体,震动体和弹性构件则与中空的外壳结合而成。

Description

线性振动器

技术领域

本发明应用涉及于便携式终端设备上的线性振动器。具体来讲，是有关由电磁场（由产生因输入至外部的交互电源频率的电子信号而发生变化的电磁线圈产生）和圆柱形磁体（产生具有固定强度和方向的磁场）之间的引力和斥力产生纵向振动，并通过弹性构件将产生的振动传达外部的线性振动器。

背景技术

近年来，随着智能手机广泛普及，以触摸显示屏为核心的各种方式, 加上 触摸功能中结合振动从而使其具备快速响应特点的振动马达。

通常来讲，振动马达为利用电磁力的产生原理，并将机电能量转换为机械振动的组件。振动马达的发明旨在以振动而非声响通知来电状态。将振动体安装在使用电刷的DC马达上，是这种振动马达采用的常规方式。但使用电刷将导致马达使用寿命不长的缺陷，还会造成在使用各种振动模式方面受限。照此下去, 随着触屏手机广泛被使用而产生的消费者对于振动马达快速响应特性和使用寿命的需求, 将会越来越难得到满足。

为了解决这些马达的使用寿命和响应性方面的缺陷问题，在触摸屏中实现振动功能而广泛被应用的就是线性振动器。

线性振动器并非利用电机旋转原理,其产生振动的原理是：将质量体结合在安装于线性振动器内部的具有弹性恢复力的弹性构件上，通过使其与接通至外部的电源频率同步化，定期产生电磁力，引起共振，从而产生振动。

但是，为了对于纵向振动为设计原理的线性振动器，应用各种振动模式和触摸传感器，就会需要具有更加快速的响应特性的线性振动器。从而，使通过研究与此相应电磁力与磁力之间的相关关系，研究具有尽可能快速响应特性的线性振动器成为迫在眉睫的事情。

发明内容

本发明不仅旨在解决上述现有技术中的问题, 而且也将使线性振动器具备快速响应的特性成为可能。固定永磁体使线圈的电磁力集中在圆柱形突起磁轭，发生相对磁力于对称面的，在此之间设置具有弹性恢复力的弹性材质的构件，通过永磁体和集中电磁力的圆柱形突起磁轭之间的引力和斥力，实现快速响应特性。

另外，本发明提供为了按振动轴方向垂直往复运动时尽可能增大移动距离，保持与由上侧外壳和永磁体组成的振动体之间的最小上侧空气隙，保持与由圆柱形突起磁轭组成的支架和由永磁体组成的振动体之间的最小下侧空气隙，以实现超薄厚度的线性振动器。

除此之外，为了让本发明保持弹簧弹性恢复力,需按振动轴方向捆扎弹性构件，让其位于由永磁体和圆柱形突起磁轭组成的支架之间，使由永磁体产生的磁力引力和按相反方向作用的弹性构件的弹性恢复力保持相对平衡，当线圈中接通交互电流而产生由电磁力产生的引力和斥力时，增加弹性恢复力，从而实现快速响应特性。

本发明旨在解决上述各种问题。本发明中的线性振动器由产生电磁力的线圈；与线圈内侧相结合的，与突出于一侧方向形成的圆柱形突起磁轭相结合的包括支架在内的定子；固定于支架圆柱形突起磁轭对称面的，产生具有方向和强度的磁场的永磁体；由与上述永磁体结合的质量体组成的振动体；为了有效传递上述振动体振动而结合的弹性构件；中空的外壳结合而成。

而且，永磁体为圆柱形并按振动轴方向磁化，使其位于上侧与集中磁性的圆柱形极板结合，下侧与集中电磁力的圆柱形突起磁轭面相望的位置。

而且，结合于永磁体的极板由金属磁性材料构成，以便永磁体的磁力线送往一侧方向。

而且，为了磁性缓冲作用，结合在永磁体的极板和中空的外壳之间增加磁性流体。

而且，中心孔和永磁体外侧面留有固定黏合导面，以便通过黏合顺利结合质量体和永磁体外侧面。

而且，使弹性构件位于永磁体和圆柱形突起磁轭之间，弹性构件由具有大外径的外侧边缘部位和复数的支架组成，上侧部位为甜甜圈型，由内侧边缘部位组成，外侧边缘与支架结合，内侧边缘则与质量体结合。

而且，为了磁性缓冲作用，支架的圆柱形突起磁轭和永磁体面之间加入磁性流体。

而且，支架构成为，在按振动轴方向突出而形成的圆柱形突起磁轭的中心含有贯通孔。

而且，中空的外壳由金属磁性材料组成，构成为在其中心含有中心贯通孔。

而且，包括由电性连接于线圈，并向上述线圈提供电流，一侧部位被导出，形成电源连接端子的印刷电路板组成的PCB。

本发明的有益效果在于：由按振动轴方向磁化的永磁体和集线圈电磁力的圆柱形突起磁轭面之间的引力和斥力，上下运动，在此之间按振动轴方向捆扎弹性构件并保持一定高度，使其按振动轴方向产生弹簧弹性恢复力，以便在产生磁力的永磁体和集电磁力的集中磁轭面之间的引力和斥力时，增加弹性恢复力，从而实现更快速的响应特性。

附图说明

图1为图示应用本发明中技术的线性振动器分解状态的立体图。

图2为图示应用本发明中技术的线性振动器结合状态的断面结构图。

图3为说明由应用本发明中技术的线性振动器的永磁体和极板组成的振动体和组成圆柱形突起磁轭的支架，以及中空外壳之间的磁力线和引到线圈的电磁力之间关系的图纸。图纸中 a）为正常状态，b）为振动体的下降状态，c）为振动体的上升状态。

图4为图示应用本发明中技术的线性振动器弹性构件的图纸。

图5为图示应用本发明中技术的线性振动器支架的图纸。

图6为图示应用本发明中技术的线性振动器外壳的图纸。

图7为图示应用本发明中技术的线性振动器质量体的图纸。

图8为基于本发明的另一适用案例，图示线性振动器结合状态的断面结构图。

图9为基于本发明的另一适用案例，图示线性振动器结合状态的断面结构图。

固定体100；支架110；圆柱形突起磁轭111；贯通孔112；PCB120；线圈130；磁轭140；弹性构件200；外侧边缘210；复数支架220；上侧部位230；振动体300；质量体310；中心孔眼311；固定黏合导面312；永磁体320；极板330；外壳400；中心贯通孔410。

具体实施方式

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明：

图1为图示应用本发明中技术的线性振动器分解状态的立体图。

图2为图示应用本发明中技术的线性振动器结合状态的断面结构图。图3为说明由应用本发明中技术的线性振动器的永磁体和极板组成的振动体和组成圆柱形突起磁轭的支架，以及中空外壳之间的磁力线和引到线圈的电磁力之间关系的图纸。图纸中 a）为正常状态，b）为振动体下降状态，c）为振动体上升状态。

图4为图示应用本发明中技术的线性振动器弹性构件的图纸。

图5为图示应用本发明中技术的线性振动器支架的图纸。

图6为图示应用本发明中技术的线性振动器外壳的图纸。

图7为图示应用本发明中技术的线性振动器质量体的图纸。

应用本发明中技术的线性振动器由产生电磁力的线圈；包括结合在线圈内侧的，具有圆柱形突起磁轭面的支架在内的固定体；对向固定于上述圆柱形突起磁轭的，产生具有方向和强度的磁场的永磁体；由与永磁体结合的质量体组成的振动体；为了有效传递上述振动体振动而与振动体和固定体结合的弹性构件；中空的外壳结合而成。

上述线圈设为电性连接以提供电流，通过由一侧部位被导出，形成电源连接端子的印刷电路板组成的PCB结合，在线圈内侧缠绕支架的圆柱形突起磁轭组成固定体，将由外部电流发生于线圈中的电磁力，集中于圆柱形突起磁轭。

上述振动体由圆筒型永磁体和结合圆筒型永磁体外壳和质量体并垂直方向磁化的结合在圆柱形永磁体上侧的极板组成。

在此，结合在永磁体的极板由金属磁性材料构成，以便将永磁体的磁力线发送到一侧方向。

在此，质量体的中心设有中心孔，以便与永磁体外侧结合，为了加大与永磁体的结合力，可设有固定黏合导面，使其低于永磁体和与永磁体结合的极板的厚度，以便用黏合剂固定于永磁体外侧边缘。

如上述图4中所示，按振动轴方向，与形成磁力线圆筒型永磁体相同方向捆扎弹性构件，使其保持一定的高度，从而使其按振动方向产生弹簧弹性恢复力。由具有大外径的外侧边缘和复数支架形成，通过环形的上侧部位和复数支架相连，外侧边缘与作为固定体的支架相结合，上侧部位则与质量体相结合。

在这里，通过圆柱形突起磁轭，按振动方向形成磁力线的圆筒型永磁体与支架和外壳形成通过极板回到永磁体的闭合铁磁回路，在固定体和振动体之间产生引力，使振动体产生下降力，从而使由永磁体、极板和质量体结合而成的振动体，位于此磁力线的力和按振动轴方向捆扎而形成的具有弹性恢复力的弹性构件的弹性恢复力保持平衡的位置。

此时，通过外部电源通道PCB，将交互电源连接到产生电磁力的线圈，就会由永磁体产生的磁力线与由弹性构件的弹性恢复力产生的力外，由接通到线圈的交互电流产生的电磁力也被替换，从而产生引力和斥力，振动体就上下动作。

因此，由连接到线圈的电源所产生的电磁力就会集中于圆柱形突起磁轭，而由集中于圆柱形突起磁轭的电磁力相同方向的永磁体产生的磁力则会产生引力，导致向下移动。而交互电源交互，线圈中产生的电磁力就会发生变化，集电磁力的圆柱形突起磁轭的电磁力也发生变化，产生与永磁体产生的磁力相反的力，从而产生斥力时，额外的弹性恢复力也会产生斥力方向的力而迅速推开由永磁体组成的振动体，使快速响应成为可能，同时增加上下移动距离而扩大振动体的振动幅度。

另外，由电磁力与磁力产生引力时，可能导致圆柱形突起磁轭和永磁体的相触。因此，可在永磁体上涂抹磁性流体，起到磁性缓冲作用，使两者保持一定距离，从而减少接触造成的噪音。

此外，由电磁力和磁力产生斥力振动体上升时，可能产生外壳和极板上侧接触而造成的噪音。因此，将磁性流体涂抹于极板上侧，则会顺着永磁体的圆柱汇集环形磁性流体，由于此磁性流体形成永磁体、极板、磁性流体和由磁性材料组成的外壳之间的闭合铁磁回路，通过磁性缓冲作用保持一定距离，从而减少由于接触造成的噪音。

此时，上述中空的外壳由金属磁性材料组成。

这时，从永磁体出发的磁力线通过圆柱形突起磁轭和支架传到外壳，传到外壳的磁力线通过振动体的极板回到永磁体形成闭合铁磁回路。

另外，如此形成的闭合铁磁回路，如果通过PCB接通的外部电源消失，就能使通过闭合铁磁回路的磁力和弹性构件的弹性复原力之间形成平衡，从而停止由交互电源上下驱动的振动体。

另外，上述中空外壳的中央设有贯通中心的孔眼，以便将磁性流体涂抹在振动体极板上侧。通过此处就可容易调节具有磁性振动器磁性缓冲作用的磁性流体的涂抹。

另外，由于为了在振动体的永磁体面上轻松涂抹磁性流体，在支架中央按一侧方向突出形成的圆柱形突起磁轭的中心设有贯通孔，所以可调节轻松起到磁性缓冲作用的磁性流体的涂抹。

图8为基于本发明的另一适用案例，图示线性振动器结合状态的断面结构图。包括产生电磁力的线圈、结合在线圈内侧的磁轭、磁轭外侧和支架相结合构成的固定体、设为对向于上述磁轭面，产生具有方向和强度磁场的永磁体、由与永磁体结合的质量体构成的振动体。

与振动体和固定体结合的弹性构件和固定体与振动体及弹性构件与中空的外壳结合构成，以便有效传递上述振动体的振动。

上述线圈设为电性连接以提供电流，通过由一侧部位被导出，形成以电源连接端子的印刷电路板组成的PCB结合，在线圈内侧缠绕磁轭结合。将磁轭结合于位于支架中心部位的贯通孔组成固定体。将由外部电流产生于线圈中的电磁力集中于磁轭。

在这里，结合于永磁体上的极板由金属磁性材料构成，以便将永磁体的磁力线发送到一侧方向。

此外，如上述图4所示，按振动轴方向，与形成磁力线圆筒型永磁体相同方向捆扎弹性构件，使其保持一定的高度，从而使其按振动方向产生弹簧弹性恢复力。由具有大外径的外侧边缘和复数支架形成，通过环形的上侧部位和复数支架相连，外侧边缘与作为固定体的支架相结合，上侧部位则与质量体相结合。

在这里，通过向一侧方向推动的极板和磁轭，按振动方向形成磁力线形成闭合铁磁回路，在固定体和振动体之间产生引力，使振动体产生下降力，使振动体位于与此磁力线的力相同方向捆扎以保持一定高度的，具有振动轴方向弹性恢复力的弹性构件形成力量平衡的位置。

因此，由电磁力和磁力产生引力时，弹性构件的弹性恢复力就会限制移动距离，而由于交互电源交互，连接到线圈中的电源交互，从而使由集中线圈电磁力的磁轭产生的电磁力和由永磁体产生的磁力产生斥力时，就会产生额外的弹性恢复力，迅速推开由永磁体组成的振动体，使快速响应成为可能，同时增加上下移动距离而扩大振动体的振动幅度。

此外，由电磁力和磁力产生斥力振动体上升时，可能产生由金属磁性材料构成的外壳和极板上侧接触而造成的噪音。因此，将磁性流体涂抹于极板上侧，则会顺着永磁体的圆柱汇集环形磁性流体，由于此磁性流体，在永磁体、极板、由磁性流体和磁性材料构成的外壳之间形成闭合铁磁回路，使磁性流体保持一定距离，从而通过磁性缓冲作用减少接触造成的噪音。

另外，上述中空的外壳、支架和磁轭由金属磁性材料构成。

这时，从永磁体出发的磁力线会形成通过磁轭和支架、通过外壳和极板最终回到永磁体的闭合铁磁回路。

另外，由电磁力与磁力产生引力时，可能导致磁轭和永磁体的相触。因此，可在永磁体上涂抹磁性流体，起到磁性缓冲作用，使两者保持一定距离，从而减少相触所造成的噪音。

此外，由电磁力和磁力产生斥力振动体上升时，可能产生因外壳和极板上侧相触所造成的噪音。因此，将磁性流体涂抹于极板上侧，则会顺着永磁体的圆柱汇集环形磁性流体，由于此磁性流体形成永磁体、极板、磁性流体和由磁性材料组成的外壳之间的闭合铁磁回路，通过磁性缓冲作用保持一定距离，从而减少由于接触造成的噪音。

另外，如此形成的闭合铁磁回路，如果通过PCB接通的外部电源消失，就能使通过闭合铁磁回路的磁力和弹性构件的弹性复原力之间形成平衡，从而停止由交互电源上下驱动的振动体。

图9为基于本发明的另一适用案例，图示线性振动器结合状态的断面结构图，是删除永磁体上侧的极板构成。包括产生电磁力的线圈、结合在线圈内侧的磁轭、磁轭外侧和支架相结合构成的固定体、设为对向于上述磁轭面，产生具有方向和强度的磁场的永磁体、由与永磁体结合的质量体构成的振动体。

与振动体和固定体结合的弹性构件和固定体与振动体及弹性构件与中空的外壳结合构成，以便有效传递上述振动体的振动。

上述线圈设为电性连接以提供电流，通过由一侧部位被导出，形成电源连接端子的印刷电路板组成的PCB结合，在线圈内侧缠绕磁轭结合。位于支架中心部位的贯通孔结合磁轭组成固定体。将由外部电流产生于线圈中的电磁力集中于磁轭。

在这里，按振动方向形成磁力线的圆筒型永磁体通过磁轭、支架和外壳形成闭合铁磁回路，在定子和振动体之间产生引力，使振动体产生下降力，并位于与此磁力线的力相同方向捆扎以保持一定高度的，具有振动轴方向弹性恢复力的弹性构件形成力量平衡的位置。

因此，由电磁力和磁力产生引力时，弹性构件的弹性恢复力就会限制移动距离，的力量是电磁场和磁力的引力产生的移动距离的限制，而由于交互电源交互，连接到线圈中的电源交互，从而使由集中线圈电磁力的磁轭产生的电磁力和由永磁体产生的磁力产生斥力时，就会产生额外的弹性恢复力，迅速推开由永磁体组成的振动体，使快速响应成为可能，同时增加上下移动距离而扩大振动体的振动幅度。

此外，由电磁力和磁力产生斥力振动体上升时，可能产生由金属磁性材料构成的外壳和永磁体接触而造成的噪音。因此，将磁性流体涂抹于永磁体上侧，则会顺着永磁体的圆柱汇集环形磁性流体，由于此磁性流体，在永磁体和由磁性材料构成的外壳之间形成闭合铁磁回路，使磁性流体保持一定距离，从而通过磁性缓冲作用确保最大移动距离并减少接触造成的噪音。

另外，上述中空的外壳、支架和磁轭由金属磁性材料构成。

这时，从永磁体出发的磁力线会形成通过磁轭和支架、通过外壳和极板最终回到永磁体的闭合铁磁回路。

另外，如此形成的闭合铁磁回路，如果通过PCB接通的外部电源消失，就能使通过闭合铁磁回路的磁力和弹性构件的弹性复原力之间形成平衡，从而停止由交互电源上下驱动的振动体。

如上所述，对应用本发明技术的线性振动器进行了说明。可以理解为，在不超出本发明的理念或基本领域的情况下，本发明可以实现多样的改造及变更。

虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本领域普通技术人员应当了解，可以不限于上述实施例的描述，在权利要求书的范围内，可作出形式和细节上的各种变化。

Claims (12)

1.线性振动器，其特征在于：包括产生电磁力的线圈，以及包括结合于线圈内侧的具有圆柱形突起磁轭的支架的固定体；对向于上述圆柱形突起磁轭，具有方向和强度的，产生磁场的永磁体，以及由与永磁体结合的质量体构成的振动体；结合于振动体和固定体，以便有效传递上述振动体振动的弹性构件，以上述固定体和振动体及弹性构件由与中空外壳结合而构成。

2.根据权利要求1所述的线性振动器，其特征在于：永磁体为圆柱形并按振动轴方向磁化，上侧与金属磁性材料的极板结合。

3.根据权利要求2所述的线性振动器，其特征在于：为了结合于永磁体的极板和由金属磁性材料构成的外壳之间的磁性缓冲作用，在极板上添加磁性流体。

4.根据权利要求1所述的线性振动器，其特征在于：弹性构件位于永磁体和圆柱形突起磁轭之间。

5.根据权利要求1所述的线性振动器，其特征在于：为了支架的圆柱形突起磁轭和永磁体之间的磁性缓冲作用，以永磁体面上添加磁性流体。

6.根据权利要求1所述的线性振动器，其特征在于：中空外壳的中央含有中心贯通孔，在支架的中央含有按单方向突出而形成的圆柱形突起磁轭的中央含有贯通孔。

7.线性振动器，其特征在于：包括产生电磁力的线圈和结合于线圈内侧的磁轭，磁轭外侧与支架结合的固定体；对向于上述圆柱形突起磁轭，产生具有方向和强度的磁场的永磁体，由与永磁体结合的质量体构成的振动体；结合在振动体和固定体，以有效传递上述振动体振动的弹性构件；以上述固定体和振动体及弹性构件由与中空外壳结合而构成。

8.根据权利要求7所述的线性振动器，其特征在于：磁轭由金属磁性材料构成。

9.根据权利要求7所述的线性振动器，其特征在于：永磁体为圆柱形并按振动轴方向磁化，上侧与金属磁性材料的极板结合。

10.根据权利要求9所述的线性振动器，其特征在于：为了结合于永磁体的极板和由金属磁性材料构成的外壳之间的磁性缓冲作用，在极板上添加磁性流体。

11.根据权利要求7所述的线性振动器，其特征在于：弹性构件位于永磁体和圆柱形突起磁轭之间。

12.根据权利要求7所述的线性振动器，其特征在于：为了磁轭和永磁体之间的磁性缓冲作用，在永磁体面上添加磁性流体。