CN107453576B - 线性振动电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线性振动电机，包括下盖、与下盖围成收容空间的上盖、振动单元、将振动单元悬置于收容空间的弹性件以及线圈单元，振动单元包括围成环形的至少四个磁钢，四个磁钢的第二部均朝向环形中心且相邻两个磁钢的充磁方向相异，磁钢的充磁方向为磁钢的厚度方向；线圈单元包括两组且分别固定于上盖和下盖，两线圈单元分别位于振动单元的相对两侧分别与振动单元间隔正对，每一线圈单元包括依次设置呈矩阵分布的第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，第一线圈与第三线圈反向串联，第二线圈与第四线圈反向串联。与相关技术相比，本发明的线性振动电机振动性能好、可靠性高且适用性广。

Description

线性振动电机

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种运用在移动电子产品领域的线性振动电机。

背景技术

随着电子技术的发展，便携式消费性电子产品越来越受人们的追捧，如手机、掌上游戏机、导航装置或掌上多媒体娱乐设备等，这些电子产品一般都会用到线性振动电机来做系统反馈，比如手机的来电提示、信息提示、导航提示、游戏机的振动反馈等。如此广泛的应用，就要求振动电机的性能优，使用寿命长。

相关技术的线性振动电机包括具收容空间的基座和位于所述收容空间的驱动磁路系统，所述驱动磁路系统包括振动单元和固定于所述基座的线圈及分别固定于所述振动单元两侧并将其固定并悬置于所述收容空间的弹性件，通过线圈产生的电场与振动单元产生的磁场相互作用，从而驱动所述振动单元做往复直线运动而产生振动。

然而，相关技术的线性振动电机中，所述线圈与所述振动单元的磁钢设置为单一线圈与磁路系统匹配，其产生的振动效果受限。

因此，有必要提供一种新的线性振动电机解决上述问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种振动性能好、可靠性高且适用性广的线性振动电机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种线性振动电机，包括下盖、盖设于所述下盖并共同围成收容空间的上盖、振动单元、将所述振动单元悬置于所述收容空间的弹性件以及驱动所述振动单元振动的线圈单元，所述振动单元包括沿水平第一振动方向相对设置的一组磁钢及沿与所述水平第一振动方向垂直的水平第二振动方向相对设置的另一组磁钢，每一所述磁钢包括第一部和由所述第一部延伸的第二部，四个所述磁钢的所述第一部共同围成环形且所述第二部均朝向该环形中心，所述磁钢的充磁方向为磁钢的厚度方向，且相邻两个所述磁钢的充磁方向相异；所述线圈单元包括至少一组且固定于所述上盖或所述下盖，所述线圈单元与所述振动单元间隔正对，所述线圈单元包括依次设置呈矩阵分布的第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，所述第一线圈与所述第三线圈反向串联，所述第二线圈与所述第四线圈反向串联，所述第一线圈和所述第二线圈的电流方向相同或相反。

优选的，所述线圈单元包括两组，所述上盖和所述下盖各固定一组所述线圈单元。

优选的，所述磁钢的第二部由所述第一部的中间位置垂直延伸。

优选的，四个所述磁钢呈中心对称设置。

优选的，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈均呈矩形。

优选的，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈均呈正方形。

优选的，所述振动单元还包括质量块，所述质量块设有贯穿其上的与所述磁钢配合设置的收容孔，所述磁钢分别卡设于所述收容孔内。

优选的，所述质量块包括靠近所述上盖的顶面、与所述顶面相对设置的底面、由所述顶面向所述底面方向凹陷的上凹槽和由所述底面向所述顶面方向凹陷的下凹槽，所述收容孔连通所述上凹槽和所述下凹槽，两所述线圈单元分别悬置于所述上凹槽和所述下凹槽内。

优选的，所述第一线圈与所述第二线圈的电流方向相反时，所述振动单元沿水平第一方向振动；所述第一线圈与所述第二线圈的电流方向相同时，所述振动单元沿水平第二方向振动。

与相关技术相比，本发明的线性振动电机在所述振动单元两侧分别设有呈对称的线圈单元，所述振动单元的四个所述磁钢围成环状且相邻两个所述磁钢的极性相异，单侧的所述线圈单元包括4个依次设置呈对称分布的所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈，且对角设置的所述第一线圈和所述第三线圈形成反向串联，所述二线圈和所述第四线圈反向串联，通过控制所述第一线圈和所述第二线圈的电流方向实现驱动所述振动单元沿水平第一方向(X轴方向)或水平第二方向(Y轴方向)运动，所述振动单元沿其中一个方向运动时其另一个运动方向的受力和力矩可以相互抵消，使得所述振动单元运动过程中不会产生旋转的力矩，从而使得所述线性振动电机振动效果好且可靠性高；另外，可通过调节每一线圈的长宽比，以满足所述线性振动电机在X轴和Y轴方向的振幅比及弹性件的刚度比，使得所述线性振动电机适用范围广。

附图说明

图1为本发明线性振动电机的部分立体结构示意图；

图2为本发明线性振动电机的部分立体结构分解示意图；

图3为本发明线性振动电机的磁钢的极性设置示意图；

图4为本发明线性振动电机的X轴方向振动时所述线圈单元在磁场中产生的驱动力示意图；

图5为本发明线性振动电机的Y轴方向振动时所述线圈单元在磁场中产生的驱动力示意图；

图6为本发明线性振动电机的线圈为正方形时的BL值曲线图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请同时参阅图1-2所示，本发明提供一种线性振动电机100，包括下盖1、上盖2、弹性件3、振动单元4、及线圈单元5。

所述上盖2盖设于所述下盖1并共同围成收容空间10。

所述弹性件3将所述振动单元4悬置于所述收容空间10内。所述弹性件3一端固定于所述下盖1或上盖2，另一端固定于所述振动单元4，从而实现将所述振动单元4悬置。所述弹性件3一方面为所述振动单元4提供支撑，另一方面当所述振动单元4直线运动时为所述振动单元4提供振动回复力。

所述振动单元4包括磁钢41和质量块42。

本实施方式中，所述磁钢41包括沿水平第一振动方向(X轴方向)的相对两侧和与所述水平第一振动方向垂直的水平第二振动方向(Y轴方向)的相对两侧分别设置的至少四个磁钢41且共同围设呈环形结构，具体形成矩形结构，当然，更优为正方形结构。

请结合图3所示，每一所述磁钢41包括第一部411和由所述第一部411延伸的第二部412。四个所述磁钢41的所述第一部411共同围成环形；四个所述磁钢41的所述第二部412均朝向该的环形中心延伸设置且相邻两个所述磁钢41的充磁方向相异，所述磁钢的充磁方向为磁钢的厚度方向。即四个所述磁钢41的第二部412的充磁方向极性依次为N极、S极、N极、S极。

其中，所述磁钢41的N极、S极分别表示沿纸面向内和向外，即沿Z轴方向的负向和正向充磁。

本实施方式中，所述磁钢41的第二部412由所述第一部411的中间位置垂直延伸，使得所述磁钢41形成T形结构。更优的，四个所述磁钢41呈中心对称设置，以获得均匀稳定的磁场，提高所述线性振动电机100的振动稳定性。

所述质量块42作为配重部件，用于增加所述振动单元4的振动幅度，改善其振动效果。

具体的，所述质量块42设有贯穿其上的与所述磁钢41配合设置的收容孔421，所述磁钢41分别卡设于所述收容孔421内。所述弹性件3则固定于所述质量块42，从而实现将所述振动单元4固定悬置于所述收容空间10内。

更优的，所述质量块42还包括靠近所述上盖2的顶面422、与所述顶面422相对设置的底面423、由所述顶面422向所述底面423方向凹陷形成的上凹槽424和由所述底面423向所述顶面423方向凹陷形成的下凹槽425。

所述收容孔421连通所述上凹槽424和所述下凹槽425。

所述线圈单元5通电后与所述磁钢41共同产生电磁场，并通过切割磁场形成驱动力，以驱动所述振动单元4沿直线往复运动形成振动。

所述线圈单元5包至少一组且固定于所述上盖2和所述下盖1。本实施方式中，所述线圈单元5包括两组且分别固定于所述上盖2和所述下盖1。两所述线圈单元5分别位于所述振动单元4的相对两侧且分别与所述振动单元4正对，所述线圈单元5与所述振动单元间隔设置，以便所述振动单元4可顺利往复运动。

两所述线圈单元5分别悬置于所述上凹槽424和所述下凹槽425内。该结构设置使得所述线性振动电机100沿Z轴方向的厚度减小，在Z轴向厚度相近的情况下，可以做到X轴和Y轴方向都具有足够大的驱动力。

具体的，每一所述线圈单元5包括依次设置呈矩阵分布的第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53和第四线圈54。

本实施方式中，所述第一线圈51、所述第二线圈52、所述第三线圈53和所述第四线圈54均呈矩形。更优为正方形。该结构使设计可通过调节上述各线圈的长宽比，以实现调节所述线性振动电机100的X轴方向和Y轴方向的振幅比，以及所用弹性件3在所述X轴方向和Y轴方向的刚度比，满足不同设计需求，适用范围广。

所述第一线圈51与所述第三线圈53反向串联，所述第二线圈52与所述第四线圈54反向串联，所述第一线圈51和所述第二线圈52的电流方向相同或相反。

请结合图4-5所示，所述第一线圈51与所述第二线圈52的电流方向相反时，所述振动单元4沿水平第一方向振动。

所述第一线圈51与所述第二线圈52的电流方向相同时，所述振动单元4沿水平第二方向振动。

所述水平第一方向与所述水平第二方向相互垂直。本实施方式中，所述第一方向为所述线性振动电机100的X轴方向，所述第二方向为所述线性振动电机100的Y轴方向。

具体的，因每一所述线圈单元5的所述第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53和所述第四线圈54的交变频率一致，则可通过控制所述第一线圈51和所述第三线圈53的支路电流方向，及所述第二线圈52和所述第四线圈54的支路电流方向实现所述振动单元4沿X轴方向振动或沿Y轴方向振动。

即所述第一线圈51和所述第二线圈52的电流方向反向时，所述振动单元4在X轴方向受力F，而在Y轴方向的受力F相互抵消，实现沿X；所述第一线圈51和所述第二线圈52的电流方向同向时，所述振动单元4在X轴方向的受力F相互抵消，仅在Y轴方向受力F，实现沿Y轴方向往复运动。

由于单侧的所述线圈单元5设计呈至少四个对称分布的矩形线圈结构，在所述振动单元4单独沿X轴方向(或Y轴方向)运动状态下，则对应的另一个运动方向Y轴方向(或X轴方向)的受力与力矩可以两两抵消，使得所述振动单元4运动过程中不会产生旋转的力矩，保证了其振动的稳定性和可靠性。

本实施方式中，所述第一线圈51、第二线圈52、第三线圈53和第四线圈54规格均相同，具体规格参数如下表

则线圈尺寸与BL值关系表如下表：

请结合图6所示，则可知由于本实施方式中使用正方形线圈，则X轴方向和Y轴方向的BL值相同。

与相关技术相比，本发明的线性振动电机在所述振动单元两侧分别设有呈对称的线圈单元，所述振动单元的四个所述磁钢围成环状且相邻两个所述磁钢的极性相异，单侧的所述线圈单元包括4个依次设置呈对称分布的所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈，且对角设置的所述第一线圈和所述第三线圈形成反向串联，所述二线圈和所述第四线圈反向串联，通过控制所述第一线圈和所述第二线圈的电流方向实现驱动所述振动单元沿水平第一方向(X轴方向)或水平第二方向(Y轴方向)运动，所述振动单元沿其中一个方向运动时其另一个运动方向的受力和力矩可以相互抵消，使得所述振动单元运动过程中不会产生旋转的力矩，从而使得所述线性振动电机振动效果好且可靠性高；另外，可通过调节每一线圈的长宽比，以满足所述线性振动电机在X轴和Y轴方向的振幅比及弹性件的刚度比，使得所述线性振动电机适用范围广。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种线性振动电机，包括下盖、盖设于所述下盖并共同围成收容空间的上盖、振动单元、将所述振动单元悬置于所述收容空间的弹性件以及驱动所述振动单元振动的线圈单元，其特征在于：所述振动单元包括沿水平第一振动方向相对设置的一组磁钢及沿与所述水平第一振动方向垂直的水平第二振动方向相对设置的另一组磁钢，每一所述磁钢包括第一部和由所述第一部延伸的第二部，四个所述磁钢的所述第一部共同围成环形且所述第二部均朝向该环形中心，所述磁钢的充磁方向为磁钢的厚度方向，且相邻两个所述磁钢的充磁方向相异；所述线圈单元包括至少一组且固定于所述上盖或所述下盖，所述线圈单元与所述振动单元间隔正对，所述线圈单元包括依次设置呈矩阵分布的第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈，所述第一线圈与所述第三线圈反向串联，所述第二线圈与所述第四线圈反向串联，所述第一线圈和所述第二线圈的电流方向相同或相反。

2.根据权利要求1所述的线性振动电机，其特征在于，所述线圈单元包括两组，所述上盖和所述下盖各固定一组所述线圈单元。

3.根据权利要求1所述的线性振动电机，其特征在于，所述磁钢的第二部由所述第一部的中间位置垂直延伸。

4.根据权利要求1所述的线性振动电机，其特征在于，四个所述磁钢呈中心对称设置。

5.根据权利要求1所述的线性振动电机，其特征在于，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈均呈矩形。

6.根据权利要求5所述的线性振动电机，其特征在于，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈均呈正方形。

7.根据权利要求2所述的线性振动电机，其特征在于，所述振动单元还包括质量块，所述质量块设有贯穿其上的与所述磁钢配合设置的收容孔，所述磁钢分别卡设于所述收容孔内。

8.根据权利要求7所述的线性振动电机，其特征在于，所述质量块包括靠近所述上盖的顶面、与所述顶面相对设置的底面、由所述顶面向所述底面方向凹陷的上凹槽和由所述底面向所述顶面方向凹陷的下凹槽，所述收容孔连通所述上凹槽和所述下凹槽，两所述线圈单元分别悬置于所述上凹槽和所述下凹槽内。

9.根据权利要求1所述的线性振动电机，其特征在于，所述第一线圈与所述第二线圈的电流方向相反时，所述振动单元沿水平第一方向振动；所述第一线圈与所述第二线圈的电流方向相同时，所述振动单元沿水平第二方向振动。