CN107437881A - 手机线性振动发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种手机线性振动发生装置，包括外壳、底座、柔性电路板、弹簧、磁铁支撑碗、线圈、环状磁铁、质量块、缓冲垫和上、下导磁环，所述环状磁铁由若干块扇形的磁铁单元构成组装式整体环状磁铁，磁铁单元的磁极方向呈径向设置，即其外圆周表面极性是N或S，则内圆周表面极性是S或N；组装式整体环状磁铁置于磁铁支撑碗中，磁铁支撑碗与弹簧固接，所述上导磁环置于磁铁上表面一侧端,下导磁环置于磁铁下表面一侧端。有益效果：采用较大磁铁而提高振动力的同时，明显弱化磁铁对频率特性和噪声散布的不利影响，提高了产品的收率。磁铁与外壳之间的吸引力明显小于现有技术，由磁铁与外壳冲击而产生的噪音也明显降低。
Description
技术领域
本发明振动发生装置领域，尤其涉及一种手机线性振动发生装置。
背景技术
目前，手机用振动发生装置按振动产生方式可分为两种。一种是偏心转子旋转型振动电机，这种电机的主要缺点是寿命短，启动、停止响应慢，因此触摸反馈效果很差。另一种是质量块共振振动型线性振动发生装置，这种线性振动发生装置的主要特点是寿命长，启动、停止响应快，应用在触摸屏手机后触摸反馈效果良好，被广泛应用于触摸屏智能手机上。随着手机功能的增加及轻量化薄形化的设计，手机中留给振动发生装置的空间非常有限，振动发生装置直径一般不超过φ10mm，厚度不超过4.0mm。因此线性振动发生装置，需要在有限的空间内利用有限的质量块和有限的振幅来产生尽可能大的振动力，这是业内永恒的课题。自线性振动发生装置诞生以来，经过十余年的不断优化，整体性能得到了不小的提高。在共振频率已定的情况下，振动力的大小正比于质量块质量与振幅乘积。想要较大的振动力，需要增大振幅，有限的空间内振幅增大必然会引起噪音的增大。由于线性振动发生装置内部空间有限，增大质量或增大振幅的方面已是理论上的振动最大值了，没有进一步增大振动力的空间。影响振动力大小的因子，除了上述因子外，电磁驱动力的大小也是影响振动力的重要因子，因此，提高电磁驱动力成了进一步提高振动力的唯一方法，业内为此付出了不断的努力。为了在输入电压电流一定的条件下提高电磁驱动力，各大主要生产厂家不约而同地增加了磁铁的体积，增强磁场强度，以达到提高电磁驱动力的目的。由原有圆柱形磁铁(外径φ1.2～1.4mm，厚度 1～1.2mm，体积1.1～1.8mm3)变更为体积更大的圆环形磁铁(内径φ2.6～2.8mm，外径φ4.6～4.8mm，厚度1.3～1.5mm，体积14.7～17.8mm3)，体积增加近10倍，以此提高了振动力。专利文献公开号CN105556814A公开了一种线性振动产生装置，包括：定子，所述定子包括支架和壳体，线圈安置在所述支架上，所述壳体由磁性材料制成并且被接合至所述支架以形成内部空间；振子，所述振子包括用于与所述线圈配合而产生振动力的永磁体和包围所述永磁体的外周的重物；弹性构件，所述弹性构件位于所述振子和所述定子之间以弹性支承所述振子的竖直振荡；板，所述板位于所述弹性构件和所述振子之间；以及阻尼构件，所述阻尼构件设置在所述永磁体的与所述板相反的暴露表面和所述定子的面向所述永磁体的所述暴露表面的一个表面中的至少一个表面上。该项专利属于当前较有代表性的结构特征。
但是对于手机用振动发生装置来说，除了振动力的大小以外，共振频率的散布、噪声的大小也是非常重要的性能指标，频率散布大或噪声水平增加，则必然导致产品收率降低，成本增加。虽然通过加大磁铁体积、增强磁场能量的方法解决了提高振动力的问题，但是随着磁场能量的增大，磁铁对其他性能的影响力明显增加，诱发其他问题的发生，受影响最大的性能为频率特性和噪声的散布，直接影响产品的收率。能够设计出振动力提高且磁铁对其他特性影响小的产品是所有生产厂家不懈努力的终极目标。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种手机线性振动发生装置，在提高振动力的同时，明显弱化磁铁对其他性能的影响，降低了对频率特性和噪声散布的不利影响。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种手机线性振动发生装置，包括外壳、底座、柔性电路板、弹簧、磁铁支撑碗、线圈、环状磁铁、质量块、缓冲垫和上、下导磁环，其特征是：所述环状磁铁由若干块扇形的磁铁单元构成组装式整体环状磁铁，磁铁单元的磁极方向呈径向设置，即其外圆周表面极性是N或S，则内圆周表面极性是S或N；组装式整体环状磁铁置于磁铁支撑碗中，磁铁支撑碗与弹簧固接，所述上导磁环置于磁铁上表面一侧端,下导磁环置于磁铁下表面一侧端,上导磁环、线圈及下导磁环套装在底座中心凸起圆柱支架上，中心凸起圆柱支架内固接有中心导磁芯。
所述环状磁铁由2-6块扇形的磁铁单元构成。
所述中心导磁芯形状呈圆柱形或阶梯轴形。
所述外壳和底座分别设有中心凸起，上、下导磁环分别设有与中心凸起插接的凹槽。
有益效果：与现有技术相比，同样是采用较大磁铁而提高振动力的同时，明显弱化磁铁对频率特性和噪声散布的不利影响，提高了产品的收率。磁铁与外壳之间的吸引力明显小于现有技术，由磁铁与外壳冲击而产生的噪音也明显降低，实现了既能提高振动力同时也降低噪音的终极目标，使手机线性振动发生装置的综合性能实现质的飞跃。
附图说明
图1是本发明实施例1纵向剖面图；
图2是本发明的3D组装剖面图；
图3是现有技术手机线性振动发生装置磁回路示意图；
图4是现有技术手机线性振动发生装置磁铁向上受力示意图；
图5是现有技术手机线性振动发生装置磁铁向下受力示意图；
图6是本发明的磁回路示意图；
图7是本发明的磁铁向上受力示意图；
图8是本发明的磁铁向下受力示意图；
图9是现有技术手机线性振动发生装置自然状态平衡位置示意图；
图9-1是现有技术磁铁与导磁环自然状态不稳定平衡位置示意图；
图9-2是现有技术磁铁与导磁环上方稳定平衡位置示意图；
图9-3是现有技术磁铁与导磁环下方稳定平衡位置示意图；
图10是本发明的自然状态平衡位置示意图；
图10-1是本发明磁铁与导磁环自然状态稳定平衡位置示意图；
图10-2是本发明磁铁与导磁环上方稳定平衡位置示意图；
图10-3是本发明磁铁与导磁环下方稳定平衡位置示意图；
图11是现有技术手机线性振动发生装置磁铁与外壳间磁回路示意图；
图12是本发明磁铁与外壳间磁回路示意图；
图13是本发明实施例2的纵向剖面图；
图14是本发明实施例3的纵向剖面图；
图15是本发明实施例4的纵向剖面图。
图中：1、外壳，2、底座，3、柔性电路板，4、弹簧，5、磁铁支撑碗，6、线圈，7、环状磁铁，7-1、磁铁单元，8、质量块，9、缓冲垫，10、下导磁环，10-1、上导磁环，11、中心导磁芯，12、外壳缓冲垫，13、磁性油,14、内侧磁回路，14-1、外侧磁回路，15、上侧磁回路，15-1、下侧磁回路， 16、吸引力，17、斥力，18、上侧振幅空间，18-1、下侧振幅空间。
具体实施方式
下面结合较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
详见附图，本实施例提供了一种手机线性振动发生装置，包括外壳1、底座2、柔性电路板3、弹簧4、磁铁支撑碗5、线圈6、环状磁铁7、质量块8、缓冲垫9和上、下导磁环10、10-1，所述环状磁铁由若干块扇形的磁铁单元7-1构成组装式整体环状磁铁，所述环状磁铁由2-6块扇形的磁铁单元构成。本实施例为四块，四块磁铁单元为最佳组合。磁铁单元的磁极方向呈径向设置，即其外表面极性是N或S，则内表面极性是S或N；现有技术磁极方向均为轴向。组装式整体环状磁铁置于磁铁支撑碗中，磁铁支撑碗与弹簧固接，所述上导磁环置于磁铁上表面一侧端,下导磁环置于磁铁下表面一侧端,上导磁环、线圈及下导磁环套装在底座中心凸起圆柱支架上，中心凸起圆柱支架内固接有中心导磁芯11，环状磁铁7与质量块8连接，质量块下表面设有缓冲垫9，外壳内侧固接有外壳缓冲垫12，环状磁铁与线圈之间注有磁性油13，柔性电路板固接在底座内侧。
详见附图13、14，所述中心导磁芯形状呈圆柱形或阶梯轴形。
详见附图15，所述外壳和底座分别设有中心凸起，上、下导磁环分别设有与中心凸起插接的凹槽。
工作过程及原理
如图3所示，现有技术中磁铁的磁化方向为轴向，磁铁上表面为N极磁铁下表面为S极，形成内外侧磁回路14、14-1。
如图4-5所示，当线圈中电流流过，上导磁环呈N极，由于磁铁上表面为N极，下表面为S极，因此上导磁环对磁铁上端产生斥力，对磁铁下端产生吸引力，上述斥力与吸引力共同作用下磁铁向上运动。当线圈中电流方向相反时，同理磁铁将向下运动。线圈中施加的交变电流频率与质量块和弹簧组成的振动系统固有频率相同时，质量块将做共振振动，产生振动力。
如图6所示，本发明中磁铁的磁化方向为径向，磁铁圆周内表面为N 极磁铁圆周外表面为S极，形成上、下侧磁回路15、15-1。
如图7-8所示，当线圈中电流流过，上导磁环呈S极，下导磁环呈N 极时，由于磁铁圆周内表面为N极，因此上导磁环对磁铁产生吸引力16，下导磁环对磁铁产生斥力17，上述吸引力与斥力共同作用下磁铁向上运动。当线圈中电流方向相反时，同理磁铁将向下运动。线圈中施加的交变电流频率与质量块和弹簧组成的振动系统固有频率相同时，质量块将做共振振动，产生振动力。
如图9所示，现有技术中，自然平衡状态时磁铁的N、S极分别在导磁环的上下两侧，此时磁铁上下两级对导磁环的吸引力相互平衡，使磁铁处于平衡状态，如图9-1所示位置。但此平衡位置不是稳定的平衡点，即磁铁有微小的扰动时，磁铁移动方向的吸引力将大于磁铁远离方向的吸引力，从而磁铁移动量将越来越大，直到两侧吸引力差与弹簧变形所产生弹力大小相等时重新保持平衡。此种现象与磁铁的磁性强弱有直接关系。这个现象对线性振动发生装置特性的影响主要体现在两个方面，一方面影响共振频率使散布扩大，影响产品收率。另一方面，影响质量块上下侧振幅空间18、18-1的大小，由于线性振动发生装置上下侧振幅空间非常小 (0.6～0.8mm)，极易诱发质量块与外壳或底座弹簧碰撞噪音。
如图9-2、9-3所示，此两个位置是磁铁稳定的平衡点。
如图10所示，本发明中，由于磁铁磁化方向为径向，自然平衡状态时磁铁的N极在上下导磁环的中间位置，此时磁铁对上下导磁环的吸引力相互平衡，使磁铁处于相对稳定的平衡状态，如图10-1所示位置。此平衡位置是稳定的平衡点，即当磁铁有微小的扰动时，磁铁移动方向的吸引力将小于磁铁远离方向的吸引，从而将磁铁重新吸引到原始平衡位置，继续保持平衡。正因为本发明平衡位置是稳定的平衡点，不受磁铁磁性强弱的影响，因此磁铁磁性强弱不影响线性振动发生装置的其他特性，从而产品特性稳定且收率提高。
如图10-2、10-3所示，此两个位置也是磁铁稳定的平衡点。
如图11所示，现有技术中，当磁铁移动到最大振幅位置时，由于磁铁的磁化方向为轴向，从磁铁上表面轴向流出的磁束中绝大部分从外壳中通过，磁铁与外壳之间的吸引力极大，加重磁铁与外壳之间的冲击，导致噪音也随之增大。
如图12所示，本发明技术中，当磁铁移动到最大振幅位置时，由于磁铁的磁化方向为径向，从磁铁内表面径向流出的磁束中只有一半从外壳中通过。且磁铁与导磁环之间吸引力方向为径向，削弱磁铁对外壳之的吸引力。因此，与现有技术相比磁铁与外壳之间的吸引力较小，磁铁与外壳之间的冲击也小，噪音随之减小。
由于环形磁铁的尺寸微小(内径φ2.6～2.8mm，外径φ4.6～4.8mm，厚度1.3～1.5mm)，整体径向磁化困难，采用分成若干扇形块分别磁化后组装的方案。本方案采用分成4块的方案。
上述参照实施例对该一种手机线性振动发生装置进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种手机线性振动发生装置，包括外壳、底座、柔性电路板、弹簧、磁铁支撑碗、线圈、环状磁铁、质量块、缓冲垫和上、下导磁环，其特征是：所述环状磁铁由若干块扇形的磁铁单元构成组装式整体环状磁铁，磁铁单元的磁极方向呈径向设置，即其外圆周表面极性是N或S，则内圆周表面极性是S或N；组装式整体环状磁铁置于磁铁支撑碗中，磁铁支撑碗与弹簧固接，所述上导磁环置于磁铁上表面一侧端,下导磁环置于磁铁下表面一侧端,上导磁环、线圈及下导磁环套装在底座中心凸起圆柱支架上，中心凸起圆柱支架内固接有中心导磁芯。
2.根据权利要求1所述的手机线性振动发生装置，其特征是：所述环状磁铁由2-6块扇形的磁铁单元构成。
3.根据权利要求1所述的手机线性振动发生装置，其特征是：所述中心导磁芯形状呈圆柱形或阶梯轴形。
4.根据权利要求1所述的手机线性振动发生装置，其特征是：所述外壳和底座分别设有中心凸起，上、下导磁环分别设有与中心凸起插接的凹槽。
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