CN109831086A - 一种具有u型线圈和u型永磁体的线性振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，包括上机壳和下机壳，上机壳和下机壳内设置有动子组件及与动子组件相对应配合的定子组件，动子组件包括质量块，质量块沿X方向的两端分别通过弹簧与上机壳弹性连接，质量块上设置有开口朝上的U型永磁体组，定子组件包括与U型永磁体组相对应配合的U型线圈组，U型永磁体组位于U型线圈组的凹槽中且二者的凹槽长度方向一致。本发明的驱动力较大，增大了线圈切割磁感线的有效长度，提高了能量的利用效率，而且整体结构紧凑，减小了马达的体积，从而提高了马达的振动效果和稳定性。

Description

一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达

技术领域

本发明涉及马达技术领域，尤其涉及一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达。

背景技术

随着电子产品的快速发展，尤其在手机、平板电脑等移动终端设备，这些电子设备基本都有使用振动发生装置，用于防止来自电子装置的噪音干扰他人。传统的振动发生装置采用基于偏心旋转的转子马达，它是通过偏心振子的旋转而实现机械振动，由于偏心振子在旋转过程中，换向器和电刷会产生机械摩擦以及电火花等，会影响偏心振子的转速，进而影响装置振动效果，因此，振动发生装置多采用性能更好的线性马达。

线性马达，也称线性电机、直线马达、推杆马达等，最常用的线性马达类型是平板式、U型槽式和管式，其是一种将电能转换为直线运动机械能的技术，其通过磁铁的相斥力使移动元件悬浮，同时通过磁力直接驱动该移动元件，而无需如回转式马达般尚需经由如齿轮组等传动机构进行传动，因此，线性马达可以令其所驱动的移动元件进行高加、减速的往复运动，通过该特性，线性马达可以被应用于不同的制造加工技术领域中，而被作为驱动的动力源或作为提供定位的技术内容。此外，随着半导体、电子、光电、医疗设备及自动化控制等工业的快速发展及激烈竞争，各领域对于马达线性运动性能的要求也日渐升高，期望马达具有高速度、低噪音及高定位精度等，故在许多应用场合下都已使用线性马达来取代传统伺服马达等机械式的运动方式。

但是，现有的一些线性马达，由于其结构上存在一定的设计缺陷，从而导致马达的能量利用率较低、运动不平稳、整体结构较大等问题，进而影响马达的振动效果和应用范围。

发明内容

本发明针对上述现有线性马达存在的问题，提出一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达。

为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：

一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，包括上机壳和下机壳，上机壳和下机壳内设置有动子组件及与动子组件相对应配合的定子组件，定子组件位于动子组件的下方，动子组件包括质量块，质量块沿X方向的两端分别通过弹簧与上机壳弹性连接，质量块上设置有开口朝上的U型永磁体组，U型永磁体组沿由内到外或由外到内的方向充磁，定子组件包括与U型永磁体组相对应配合的U型线圈组，U型线圈组开口朝上且通过柔性电路板与外部电路连通，柔性电路板固定在下机壳上，U型永磁体组位于U型线圈组的凹槽中且二者的凹槽长度方向一致。

本发明的有益效果是：外部电路通过柔性电路板能够为U型线圈组供电，U型永磁体组位于U型线圈组的凹槽中，通电后的U型线圈组的底面和两侧面均受到安培力，驱动力较大，U型永磁体组受到相应的反作用力后驱动动子组件沿X方向进行振动，同时U型线圈组切割磁感线，增大了线圈切割磁感线的有效长度，提高了能量的利用效率，而且整体结构紧凑，减小了体积，从而提高了马达的振动效果和稳定性。

在一些实施方式中，U型永磁体组包括三个以上沿X方向排列的U型永磁体，相邻的U型永磁体的充磁方向相反，U型线圈组包括两个以上沿X方向排列的U型线圈，相邻的U型线圈的电流方向相反，U型线圈的数量比U型永磁体的数量少一个，外侧的U型线圈远离相邻的U型线圈的一端对应一个U型永磁体，相邻的U型线圈相互靠近的一端对应同一个U型永磁体。

在一些实施方式中，质量块上设置有用于安置U型永磁体组的第一槽体。

在一些实施方式中，质量块的底部设置有与U型线圈组相配合的第三避让槽，第三避让槽与第一槽体连通。

在一些实施方式中，U型线圈的上端面、U型永磁体的上端面及质量块的上端面平齐。

在一些实施方式中，上机壳内沿X方向的两端分别设置有与质量块相配合的限位块，质量块位于两个限位块之间。

在一些实施方式中，弹簧为L型弹簧片，弹簧的内侧朝向质量块，弹簧的一边与上机壳连接，弹簧的另一边与质量块连接，弹簧上设置有与质量块相配合的第一避让槽，质量块沿X方向的两端分别设置有与弹簧相配合的第二避让槽。

在一些实施方式中，弹簧的一边设置有与上机壳相配合的第一连接部，弹簧的另一边沿Y方向设置有第三槽体，第三槽体与第一避让槽连通形成双层结构，第一避让槽位于双层结构与第一连接部之间，双层结构的上层靠近第一避让槽的一端设置有与质量块相配合的第二连接部，双层结构的下层与第二避让槽相对应。

在一些实施方式中，质量块上设置有与双层结构对应的缺口，双层结构远离第一避让槽的一端朝缺口的方向弯折。

在一些实施方式中，第二避让槽中设置有与双层结构的下层相配合的缓冲块。

另外，在本发明技术方案中，凡未作特别说明的，均可通过采用本领域中的常规手段来实现本技术方案。

附图说明

图1为本发明一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达的立体分解图。

图2为本发明一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达的第一剖视图。

图3为本发明一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达的第二剖视图。

图4为本发明一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达去除上机壳后的结构示意图。

图5为本发明质量块的结构示意图。

图6为本发明L型弹簧片的结构示意图。

图7为本发明U型永磁体组的第一充磁示意图。

图8为本发明U型永磁体组的第二充磁示意图。

附图中标号说明，上机壳1，下机壳2，动子组件3，质量块31，第二避让槽311，第一槽体312，第三避让槽313，缺口314，U型永磁体组32，U型永磁体321，定子组件4，U型线圈组41，U型线圈411，柔性电路板42，弹簧5，第一避让槽51，第一连接部52，第三槽体53，双层结构54，第二连接部541，缓冲块6，限位块7。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外需要说明的是，术语“下方”、“一端”、“两端”、“底部”、“内”、“外”、“水平”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例：

一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，如图1～4所示，包括上机壳1和下机壳2，通常上机壳1和下机壳2焊接连接，上机壳1和下机壳2内设置有动子组件3及与动子组件3相对应配合的定子组件4，定子组件4位于动子组件3的下方。动子组件3包括质量块31，质量块31也称平衡块、振动块、配重块等，质量块31沿X方向的两端分别通过弹簧5与上机壳1弹性连接，两个弹簧5将质量块31悬置在上机壳1内，两个弹簧5具有缓冲保护和对质量块31的振动提供恢复力的作用，质量块31上设置有开口朝上的U型永磁体组32，如图7、图8所示，U型永磁体组32沿由内到外或由外到内的方向充磁，即充磁后U型永磁体组32的内侧磁极与外侧磁极相异，定子组件4包括与U型永磁体组32相对应配合的U型线圈组41，U型线圈组41开口朝上且通过柔性电路板42与外部电路连通，通常第一线圈的引线与柔性电路板42焊接连接，柔性电路板42固定在下机壳2上，通常柔性电路板42胶粘在下机壳2上，U型永磁体组32位于U型线圈组41的凹槽中且二者的凹槽长度方向一致，这样结构紧凑，能够充分的利用空间，减小了马达的体积，而且U型永磁体组32与U型线圈组41相对应的表面积较大，能量的利用效率较大，并且加工、组装方便。

在本发明中，如图2、图3所示，给出了X方向、Y方向和Z方向，X方向和Y方向即水平方向的纵向和横向，X方向即动子组件3的振动方向，Z方向即竖直方向，文中的“上”、“下”等都是以Z方向作为基准来说的。

此外，需要说明的是，柔性电路板42即Flexible Printed Circuit，简称FPC，它是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度的可靠性和绝佳的可挠性的印刷电路板，具有配线密度高、重量轻、厚度薄、弯折性好的特点；永磁体是指在开路状态下能长期保留较高剩磁的磁体，也称硬磁体，比如由铁氧体永磁材料制成的永磁铁或者由磁钢等，优选磁钢，磁钢具有高硬度、矫顽力值高、耐高温、抗腐蚀性能强等特点，其永磁特性较好，被饱和磁化后，在撤掉外磁场后仍能长时间内保持较强和稳定的磁性。

本发明在使用时，外部电路通过柔性电路板42为U型线圈组41供电，U型永磁体组32位于U型线圈组41的凹槽中，在U型永磁体组32产生的磁场中，通电后的U型线圈组41的底面和两侧面均受到安培力，驱动力较大，由于U型线圈组41固定不动，所以U型永磁体组32受到相应的反作用力，从而使动子组件3沿X方向进行振动，同时U型线圈组41切割磁感线，增大了线圈切割磁感线的有效长度，提高了磁感线的利用效率，即能量的利用效率，而且整体结构紧凑，减小了体积，从而提高了马达的振动效果和稳定性。此外，通过调节U型线圈组41的电流波形能够改变动子组件3振动的频率和幅度，从而能够产生不同的振感，振感丰富，实现多种不同的触觉反馈，便于应用于智能设备触觉反馈的动力源，提高了马达的应用范围。

进一步地，如图2～4、图7、图8所示，U型永磁体组32包括三个以上沿X方向排列的U型永磁体321，相邻的U型永磁体321的充磁方向相反，U型线圈组41包括两个以上沿X方向排列的U型线圈411，相邻的U型线圈411的电流方向相反，U型线圈411的数量比U型永磁体321的数量少一个，外侧的U型线圈411远离相邻的U型线圈411的一端对应一个U型永磁体321，外侧的U型线圈411即U型线圈组41沿X方向两端的U型线圈411，相邻的U型线圈411相互靠近的一端对应同一个U型永磁体321，从而能够使每个U型线圈411受到的安培力的方向相同，这样每个U型永磁体321受到的反作用力的方向也相同，从而使动子组件3能够更好地沿X方向进行振动，更加稳定、可靠。此外，外侧的U型永磁体321沿X方向的宽度是其它U型永磁体321沿X方向的宽度的一半，外侧的U型永磁体321即U型永磁体组32沿X方向两端的U型永磁体321，这样更加便于保证每个U型线圈411的两端所受到的磁场作用相同。

进一步地，如图2～5所示，质量块31上设置有用于安置U型永磁体组32的第一槽体312，U型永磁体组32通常胶粘在质量块31的第一槽体312上，操作简便，连接牢靠，结构紧凑，稳定性好。

进一步地，如图2～5所示，质量块31的底部设置有与U型线圈组41相配合的第三避让槽313，第三避让槽313与第一槽体312连通，这样便于将U型永磁体组32安置在第一槽体312上，而且质量块31在沿X方向振动过程中，U型线圈组41始终位于第三避让槽313中，结构更加紧凑，更加稳定、可靠。

进一步地，如图4所示，U型线圈411的上端面、U型永磁体321的上端面及质量块31的上端面平齐，这样能够更加充分地利用空间，增大了U型永磁体组32与U型线圈组41相对应的表面积，利用率更高、稳定性更好。

进一步地，如图2、图4所示，上机壳1内沿X方向的两端分别设置有与质量块31相配合的限位块7，质量块31位于两个限位块7之间，通常限位块7焊接在上机壳1的内侧。在使用过程中，质量块31沿X方向进行振动时，通过限位块7能够更好地限定质量块31的最大振幅，防止质量块31和弹簧5碰触上机壳1的内壁，从而使该马达更加安全、可靠。优选地，限位块7呈几字型，限位块7可以由钣金折弯、加工而成，这样不仅加工、组装方便，而且能够减轻限位块7的重量。

进一步地，如图2、图4～6所示，弹簧5为L型弹簧片，弹簧5的内侧朝向质量块31，即L型弹簧片的直角口朝向质量块31，弹簧5的一边与上机壳1连接，弹簧5的另一边与质量块31连接，通常采用焊接的方式，弹簧5上设置有与质量块31相配合的第一避让槽51，质量块31沿X方向的两端分别设置有与弹簧5相配合的第二避让槽311。弹簧5采用L型弹簧片，结构简单，加工、装配方便，弹性系数稳定，弹力较大，能够保证质量块31更加稳定的振动，降低了生产成本，提高了弹簧5的量产能力和制程良率，通过设置第一避让槽51便于控制弹簧5的频率，质量块31与第一避让槽51相配合，弹簧5与第二避让槽311相配合，这样整体结构紧凑，减小了马达的体积，从而提高了马达的振动效果和稳定性。

进一步地，如图2、图4～6所示，弹簧5的一边设置有与上机壳1相配合的第一连接部52，弹簧5的另一边沿Y方向设置有第三槽体53，第三槽体53与第一避让槽51连通形成双层结构54，第一避让槽51位于双层结构54与第一连接部52之间，双层结构54的上层靠近第一避让槽51的一端设置有与质量块31相配合的第二连接部541，双层结构54的下层与第二避让槽311相对应。质量块31沿X方向振动过程中，质量块31对其两端的弹簧5进行推拉，弹簧5的双层结构54延长了其弹性力臂，在相同位移的情况下减小了应力，进一步提高了弹簧5的弹力和稳定性，而且整体结构更加紧凑，更加稳定、可靠。

进一步地，如图4～6所示，质量块31上设置有与双层结构54对应的缺口314，双层结构54远离第一避让槽51的一端朝缺口314的方向弯折，这样能够在振动过程中减少弹簧5的摆动幅度和防止质量块31碰触弹簧5的双层结构54，而且结构更加紧凑，提高了马达振动的稳定性和安全性。

进一步地，如图2所示，第二避让槽311中设置有与双层结构54的下层相配合的缓冲块6，缓冲块6通常胶粘在第二避让槽311中，质量块31在沿X方向的振动过程中，通过缓冲块6能够防止质量块31直接与双层结构54的下层碰触，从而起到缓冲保护的作用，更加安全、可靠。此外，缓冲块6的材料为橡胶、聚氨酯或泡棉中的一种，橡胶具有弹性好、强度高、价格低廉等优点，聚氨酯具有较高的柔曲性、回弹性、机械强度和氧化稳定性以及优良的耐油性等优点，泡棉具有弹性、重量轻、快速压敏固定、使用方便、弯曲自如、体积超薄、性能可靠等优点。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式，应当理解的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以根据上述说明加以改进或交换，而所有这些改进和交换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，包括上机壳(1)和下机壳(2)，所述上机壳(1)和所述下机壳(2)内设置有动子组件(3)及与所述动子组件(3)相对应配合的定子组件(4)，所述定子组件(4)位于所述动子组件(3)的下方，所述动子组件(3)包括质量块(31)，所述质量块(31)沿X方向的两端分别通过弹簧(5)与所述上机壳(1)弹性连接，所述质量块(31)上设置有开口朝上的U型永磁体组(32)，所述U型永磁体组(32)沿由内到外或由外到内的方向充磁，所述定子组件(4)包括与所述U型永磁体组(32)相对应配合的U型线圈组(41)，所述U型线圈组(41)开口朝上且通过柔性电路板(42)与外部电路连通，所述柔性电路板(42)固定在下机壳(2)上，所述U型永磁体组(32)位于所述U型线圈组(41)的凹槽中且二者的凹槽长度方向一致。

2.根据权利要求1所述的一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述U型永磁体组(32)包括三个以上沿X方向排列的U型永磁体(321)，相邻的所述U型永磁体(321)的充磁方向相反，所述U型线圈组(41)包括两个以上沿X方向排列的U型线圈(411)，相邻的所述U型线圈(411)的电流方向相反，所述U型线圈(411)的数量比所述U型永磁体(321)的数量少一个，外侧的所述U型线圈(411)远离相邻的所述U型线圈(411)的一端对应一个所述U型永磁体(321)，相邻的所述U型线圈(411)相互靠近的一端对应同一个所述U型永磁体(321)。

3.根据权利要求2所述的一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述质量块(31)上设置有用于安置所述U型永磁体组(32)的第一槽体(312)。

4.根据权利要求3所述的一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述质量块(31)的底部设置有与所述U型线圈组(41)相配合的第三避让槽(313)，所述第三避让槽(313)与所述第一槽体(312)连通。

5.根据权利要求4所述的一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述U型线圈(411)的上端面、所述U型永磁体(321)的上端面及所述质量块(31)的上端面平齐。

6.根据权利要求1所述的一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述上机壳(1)内沿X方向的两端分别设置有与所述质量块(31)相配合的限位块(7)，所述质量块(31)位于两个所述限位块(7)之间。

7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述弹簧(5)为L型弹簧片，所述弹簧(5)的内侧朝向所述质量块(31)，所述弹簧(5)的一边与所述上机壳(1)连接，所述弹簧(5)的另一边与所述质量块(31)连接，所述弹簧(5)上设置有与所述质量块(31)相配合的第一避让槽(51)，所述质量块(31)沿X方向的两端分别设置有与所述弹簧(5)相配合的第二避让槽(311)。

8.根据权利要求7所述的一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述弹簧(5)的一边设置有与所述上机壳(1)相配合的第一连接部(52)，所述弹簧(5)的另一边沿Y方向设置有第三槽体(53)，所述第三槽体(53)与所述第一避让槽(51)连通形成双层结构(54)，所述第一避让槽(51)位于所述双层结构(54)与所述第一连接部(52)之间，所述双层结构(54)的上层靠近所述第一避让槽(51)的一端设置有与所述质量块(31)相配合的第二连接部(541)，所述双层结构(54)的下层与所述第二避让槽(311)相对应。

9.根据权利要求8所述的一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述质量块(31)上设置有与所述双层结构(54)对应的缺口(314)，所述双层结构(54)远离所述第一避让槽(51)的一端朝所述缺口(314)的方向弯折。

10.根据权利要求8所述的一种具有U型线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述第二避让槽(311)中设置有与所述双层结构(54)的下层相配合的缓冲块(6)。