CN107834801B

CN107834801B - 线性振动马达

Info

Publication number: CN107834801B
Application number: CN201711239688.9A
Authority: CN
Inventors: 朱跃光; 秦小森; 孙野; 孙长军; 刘兆江
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2020-05-29
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: CN107834801A

Abstract

本发明公开了一种线性振动马达。该线性振动马达包括振子组件、定子组件和弹性元件，振子组件通过弹性元件与定子组件连接，振子组件受到定子组件的电磁力的作用而发生振动，在振子组件的沿振动方向的两个端部的各设置有第一磁性元件，在定子组件上设置有两个第二磁性元件，第二磁性元件与第一磁性元件一一对应，第二磁性元件与对应的第一磁性元件之间形成斥力，第一磁性元件和第二磁性元件中的至少一种为磁橡胶件。该线性振动马达的刚度呈非线性变化，从而提升了振感体验。

Description

线性振动马达

技术领域

本发明涉及振动装置技术领域，更具体地，涉及一种线性振动马达。

背景技术

目前，线性振动马达包括振子组件、定子组件和弹性元件。定子组件包括外壳、线圈及FPCB、限位部件等。线圈和FPCB被固定在外壳的底壁或者顶壁上。振子组件通过弹性元件悬置在外壳内。弹性元件提供弹性回复力，例如，弹性元件为弹片。限位部件位于振子组件的侧部，以对振子组件形成阻尼。振子组件包括质量块、磁铁组件等。磁性组件受到线圈的电磁力的作用。振子组件在该电磁力作用下发生振动。

在现有技术中，线性振动马达的刚度只与弹性元件有关，且在工作时刚度是恒定的。由于刚度恒定，故线性振动马达在高频应用时(例如，频率大于F₀)加速度值难以提升，造成线性振动马达的振感体验较差。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种线性振动马达的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种线性振动马达。线性振动马达包括振子组件、定子组件和弹性元件，所述振子组件通过所述弹性元件与所述定子组件连接，所述振子组件受到定子组件的电磁力的作用而发生振动，在所述振子组件的沿振动方向的两个端部的各设置有第一磁性元件，在所述定子组件上设置有两个第二磁性元件，所述第二磁性元件与所述第一磁性元件一一对应，所述第二磁性元件与对应的所述第一磁性元件之间形成斥力，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一种为磁橡胶件。

可选地，所述弹性元件为弹片或者弹簧，所述弹性元件位于所述振子组件的沿振动方向的两个端部。

可选地，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件位于所述弹性元件的上侧或者下侧。

可选地，所述第一磁性元件的中部和所述第二磁性元件的中部均呈镂空结构，并且两个镂空结构相对设置。

可选地，所述弹性元件位于所述第一磁性元件与相对应的所述第二磁性元件之间。

可选地，所述弹性元件为弹片，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件的至少一个具有用于避让所述弹片的避让槽。

可选地，所述弹性元件为弹片，所述弹片呈V形结构，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件呈楔形结构，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件相对设置形成的空间与所述弹片的外部结构相匹配。

可选地，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件均为磁橡胶件，所述第一磁性元件与第二磁性元件连接在一起，以形成U形结构，所述弹性元件为弹片，所述弹片位于所述U形结构中间包围的区域。

可选地，所述第一磁性元件的自由端和所述第二磁性元件的自由端具有向靠近彼此的方向凸出的凸出部。

可选地，所述定子组件包括壳体和华司，所述华司位于所述壳体的沿振动方向的壳壁的中部，在振动时，所述华司被构造为用于对所述振子组件提供驱动力。

根据本公开的一个实施例，线性振动马达在振动时，第一磁性元件与第二磁性元件之间形成斥力。该斥力随着振子组件偏离平衡位置的增大而增大，斥力类似于弹簧力，即“磁弹簧”。该斥力的方向与驱动力的方向相反，并且随振子组件的位移发生改变，从而能改变线性振动马达的刚度，使得刚度呈现非线性变化。在高频段线性振动马达的刚度降低。由于刚度的降低，在高频(例如，频率大于F₀)应用时，线性振动马达的加速度得到提升，振子组件的振幅增大，从而提升了线性振动马达的振感体验。

此外，该线性振动马达在对外等效刚度不变的情况下，使得大位移时马达的刚度大，小位移时马达的刚度小，这使得高频时马达能够达到较大的谐振位移，提高了马达的宽频使用能力。

此外，磁橡胶件具有弹性，能够起到阻尼的作用。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施例的线性振动马达的分解图。

图2是根据本发明的一个实施例的线性振动马达的剖视图。

图3-8是根据本发明的一个实施例的第一磁性元件和第二磁性元件的结构示意图。

图9是根据本发明的一个实施例的线性振动马达的刚度与振子组件的位移的关系图。

图10是根据本发明的一个实施例的振子组件的受力与位移的关系图。

附图标记说明：

11：上壳；12：中壳；13：下壳；14：华司；15：FPCB；16：线圈；17：磁铁组件；18：质量块；19：弹片；21：第一磁橡胶件；22：第二磁橡胶件；23：镂空结构；24：凸出部；25：避让槽。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本发明的一个实施例，提供了一种线性振动马达。该马达包括振子组件、定子组件和弹性元件。

振子组件通过弹性元件与定子组件连接。例如，弹性元件为弹簧、弹片19或弹性橡胶件。弹性元件位于振子组件的沿振动方向的两个端部。这样弹性元件不占用线性振动马达高度方向的空间，利于线性振动马达的轻薄化设计。

振子组件受到定子组件的电磁力的作用而发生振动。振子组件和定子组件的工作原理为本领域公知常识，在此不做详细说明。

在振子组件的沿振动方向的两个端部的各设置有第一磁性元件。在定子组件上设置有两个第二磁性元件。第二磁性元件与第一磁性元件一一对应。第二磁性元件与对应的第一磁性元件之间形成斥力。第一磁性元件和第二磁性元件中的至少一种为磁橡胶件。

例如，第一磁性元件与对应地第二磁性元件之间具有振动空间。第一磁性元件和第二磁性元件均为磁橡胶件。两个磁橡胶件的磁性相同。或者，第一磁性元件和第二磁性元件中的一个为磁橡胶件，另一个为永磁体。磁橡胶件和永磁体的磁性相同。

磁橡胶件由磁橡胶制作而成。例如，磁橡胶由生胶、磁性填料以及其他辅料制备而成。磁橡胶具备磁性和弹性。

在本发明实施例中，线性振动马达在振动时，第一磁性元件与第二磁性元件之间形成斥力。该斥力随着振子组件偏离平衡位置的增大而增大，斥力类似于弹簧力，即“磁弹簧”。该斥力的方向与驱动力的方向相反，并且随振子组件的位移发生改变，从而能改变线性振动马达的刚度，使得刚度呈现非线性变化。在高频段线性振动马达的刚度降低。由于刚度的降低，在高频(例如，频率大于F₀)应用时，线性振动马达的加速度得到提升，振子组件的振幅增大，从而提升了线性振动马达的振感体验。

此外，磁橡胶件具有弹性，能够起到阻尼的作用。

在一个例子中，定子组件包括壳体和华司14。华司14位于壳体的平行于振动方向的壳壁的中部。在振动时，华司14被构造为用于对振子组件提供驱动力。这使得线性振动马达的驱动力增加。

如图1所示，线性振动马达的定子组件包括壳体、线圈16、FPCB15和华司14。壳体的材质为金属。例如，不锈钢。壳体包括上壳11、中壳12和下壳13。上壳11和下壳13呈板状结构。中壳12呈框架结构。上壳11、下壳13和中壳12扣合在一起，以围合形成容纳空间。在下壳13的内侧固定有FPCB15、华司14和线圈16。在上壳11的内侧固定有华司14和线圈16。两个线圈16相对设置，两个华司14相对设置。

振子组件包括质量块18。质量块18的中部嵌设有磁铁组件17。磁铁组件17用于与线圈16作用以产生电磁力。本领域技术人员可以根据实际需要设置磁铁组件17的结构。弹性元件为弹片19。弹片19呈V形结构。弹片19的一端与质量块18连接，另一端与中壳12连接。例如，通过激光焊接进行连接。

华司14由导磁材料制作而成。华司14用于聚集磁感线，以提升磁场的磁感强度，从而提高线性振动马达的驱动力。线圈16通过FPCB15与外部电路连接，以接收振动信号。

此外，当振子组件振动时，例如向左振动，质量块18右侧的第一磁性元件(例如，第一磁橡胶件21)靠近华司14，而质量块18左侧的第一磁性元件远离华司14。此时，右侧的第一磁橡胶件21与华司14之间的吸引力增大。该吸引力起主要作用。左侧的第一磁橡胶件21与华司14之间的吸引力减小。两个吸引力的合力与电磁力的方向相同，从而增大了线性振动马达的驱动力。同理，当振子组件向右振动时，两个第一磁橡胶件21与华司14之间的吸引力的合力向右，从而能够增大线性振动马达的驱动力。

图10是根据本发明的一个实施例的振子组件的受力与位移的关系图。其中，C曲线为华司14与两个第一磁性元件之间的吸引力的合力，即静态吸引力。当振子组件位于平衡位置附近时，由于华司14与两个第一磁性元件的吸引力相差不大，故静态吸引力很小。当振子组件偏离平衡位置较大时，华司14与靠近的第一磁性元件的吸引力起主要作用，故静态吸引力大大增加。

D曲线为第一磁性元件与第二磁性元件的磁弹簧力和阻尼力。在两个磁性元件发生碰撞时会有阻尼力，当振子组件位于平衡位置附近时，两侧的斥力方向相反且大小相差不大，故合力很小。该合力小于静态吸引力。当振子组件偏离平衡位置较大或者发生碰撞时，相互靠近的一侧的第一磁性元件和第二磁性元件之间的斥力增大，该力起主要作用，并且会形成阻尼力，故磁弹簧力和阻尼力大大增加。

E线为弹性元件的弹性回复力。该弹性回复力随着振子组件偏离平衡位置的增大而增大。E线基本为直线。弹性回复力、磁弹簧力和阻尼力的作用方向相同，均与振动组件的振动方向相反。

图9是根据本发明的一个实施例的线性振动马达的刚度与振子组件的位移的关系图。其中，A为本发明实施例的线性振动马达的曲线。B为现有技术的线性振动马达的曲线。可见，B为直线。在振子组件振动过程中，现有技术的线性振动马达的刚度不会发生变化。而在本发明实施例中，由于第一磁性元件和第二磁性元件的磁弹簧力的作用，故振子组件在一定的振幅范围内，例如两个磁性元件未达到最大斥力时，线性振动马达的刚度低于未设置两个磁性元件的线性振动马达的刚度，并且随着偏离平衡位置的增大，刚度逐渐降低。这样，当线性振动马达的振动频率大于F₀时，由于刚度变小，会使振子组件的振幅增大，从而实现良好的振感体验。

如图2所示，在质量块18的沿振动方向的两个端面上各设置有一个第一磁性元件。例如，通过粘结剂将第一磁性元件粘接在质量块18上。在中壳12上设置有第二磁性元件，例如，通过粘结剂将第二磁性元件粘接在中壳12的内侧。第一磁性元件为第一磁橡胶件21。第二磁性元件为第二磁橡胶件22。第一磁橡胶件21和第二磁橡胶件22位于弹片19的上侧或者下侧。该上侧和下侧是指垂直于振动方向的上侧和下侧。通过这种方式，两个磁性元件不占用额外的空间，从而不会增大线性振动马达的体积。

在其他示例中，两个磁橡胶件21,22中的一个替换为永磁体。

在通常情况下，第一磁性元件和第二磁性元件均为完整的块状结构。这样，随着两个磁性元件逐渐接近，斥力会逐渐增加。斥力集中在两个磁性元件的中部。这使得两个磁性元件很难接触上，导致磁橡胶件的阻尼作用很难发挥。

为了解决该技术问题，在一个例子中，如图4所示，第一磁性元件的中部和第二磁性元件的中部均呈镂空结构23，并且两个镂空结构23相对设置。两个磁性元件均呈回字形结构。通过这种方式，两个磁性元件中部斥力集中被消除，这样降低了两个磁性元件在相互靠近时的斥力，这使得两个磁性元件能够相互接触，这样能发挥磁橡胶件的阻尼作用。

在一个例子中，如图5-6所示，弹性元件位于第一磁性元件与相对应的第二磁性元件之间。这样，两个磁性元件不会对弹性元件(例如，弹片19)的伸、缩形成干涉。

在一个例子中，如图6所示。弹性元件为弹片19。弹片19呈V形结构。第一磁性元件和第二磁性元件呈楔形结构。第一磁性元件和第二磁性元件相对设置形成的空间与弹片19的外部结构相匹配。相匹配是指V形结构的开口端对应的楔形结构的厚度小；V形结构的连接端对应的楔形结构的厚度大。通过这种方式，楔形结构能够对弹片19形成避让。这使得弹片19的伸、锁范围更大。

在其他示例中，如图7所示，第一磁性元件和第二磁性元件均为板状结构，二者平行设置。这种结构能增大两个磁性元件正对的面积，提高两个磁性元件的斥力的稳定性。

在一个例子中，弹性元件为弹片19。第一磁性元件和第二磁性元件的至少一个具有用于避让弹片19的避让槽25。如图8所示，两个磁性元件的中部均具有避让槽25，从而形成了对弹片19的避让。这使得弹片19具有更大的振动空间，并且不会增大线性振动马达的体积。

在其他示例中，第一磁性元件和第二磁性元件中的一个设置有避让槽25，同样能够形成对弹片19的避让。

本领域技术人员可以根据实际需要设置避让槽25的尺寸。

在一个例子中，如图4-5所示，第一磁性元件和第二磁性元件均为磁橡胶件。第一磁性元件与第二磁性元件连接在一起，以形成U形结构。弹性元件为弹片19。弹片19位于U形结构中间包围的区域。

在该例子中，第一磁橡胶件21和第二磁橡胶件22同一侧是连接在一起的。在制作时，通过注塑成型的方式一体成型出第一磁橡胶件21和第二磁橡胶件22。这使得第一磁橡胶件21和第二磁橡胶件22的制作变得容易，并且结构强度高。

此外，两个磁橡胶件21,22相互连接，使线性振动马达的集成度高。

此外，两个磁橡胶件21,22能有效地保护弹片19。

在一个例子中，如图4-5所示，第一磁性元件的自由端和第二磁性元件的自由端具有向靠近彼此的方向凸出的凸出部24。第一磁橡胶件21和第二磁橡胶件22均包括连接端和与连接端相对的自由端。两个连接端连接在一起。在自由端设置有凸出部24。凸出部24的设置使得两个磁橡胶件的斥力增大，这样能够更有效地调节线性振动马达的刚度。

此外，如图5所示，凸出部24与连接端之间形成避让区域。弹片19被设置在避让区域中，从而不会降低弹片19的振动空间。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种线性振动马达，其特征在于，包括振子组件、定子组件和弹性元件，所述振子组件通过所述弹性元件与所述定子组件连接，所述振子组件受到定子组件的电磁力的作用而发生振动，在所述振子组件的沿振动方向的两个端部各设置有第一磁性元件，在所述定子组件上设置有第二磁性元件，所述第二磁性元件与所述第一磁性元件一一对应，所述第二磁性元件与对应的所述第一磁性元件之间形成斥力，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件中的至少一种为磁橡胶件,所述第一磁性元件的中部和所述第二磁性元件的中部均呈镂空结构，并且两个镂空结构相对设置。

2.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，所述弹性元件为弹片或者弹簧，所述弹性元件位于所述振子组件的沿振动方向的两个端部。

3.根据权利要求2所述的线性振动马达，其特征在于，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件位于所述弹性元件的上侧或者下侧。

4.根据权利要求2所述的线性振动马达，其特征在于，所述弹性元件位于所述第一磁性元件与相对应的所述第二磁性元件之间。

5.根据权利要求4所述的线性振动马达，其特征在于，所述弹性元件为弹片，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件的至少一个具有用于避让所述弹片的避让槽。

6.根据权利要求4所述的线性振动马达，其特征在于，所述弹性元件为弹片，所述弹片呈V形结构，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件呈楔形结构，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件相对设置形成的空间与所述弹片的外部结构相匹配。

7.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，所述第一磁性元件和所述第二磁性元件均为磁橡胶件，所述第一磁性元件与第二磁性元件连接在一起，以形成U形结构，所述弹性元件为弹片，所述弹片位于所述U形结构中间包围的区域。

8.根据权利要求7所述的线性振动马达，其特征在于，所述第一磁性元件的自由端和所述第二磁性元件的自由端具有向靠近彼此的方向凸出的凸出部。

9.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，所述定子组件包括壳体和华司，所述华司位于所述壳体的沿振动方向的壳壁的中部，在振动时，所述华司被构造为用于对所述振子组件提供驱动力。