CN109842262A - 一种具有柱形线圈和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柱形线圈和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下的U型永磁体，定子组件包括沿X方向设置的柱形线圈，柱形线圈位于U型永磁体的凹槽中。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

一种具有柱形线圈和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，尤其涉及一种具有柱形线圈和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，提出一种具有柱形线圈和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：

一种具有柱形线圈和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下的U型永磁体，U型永磁体的凹槽长度方向与X方向一致，U型永磁体沿由内到外或由外到内的方向充磁，定子组件包括沿X方向设置的柱形线圈，柱形线圈位于U型永磁体的凹槽中，柱形线圈通过FPC板与外部电路连通，FPC板固定在下机壳上。

本发明的有益效果是：外部电路通过FPC板能够为柱形线圈供电，柱形线圈位于U型永磁体的凹槽中，通电后的柱形线圈的底面和两侧面均受到安培力，驱动力较大，U型永磁体受到相应的反作用力后沿X方向进行振动，同时柱形线圈切割磁感线，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，减小了马达的体积，从而提高了马达的振动效果和稳定性。

在一些实施方式中，柱形线圈包括柱形铁芯及缠绕在柱形铁芯的导线绕组。

在一些实施方式中，质量块上设置有用于安置U型永磁体的第一槽体。

在一些实施方式中，U型永磁体的顶部通过极片与质量块连接，极片设置在第一槽体中。

在一些实施方式中，柱形线圈与U型永磁体的长度一致，质量块的底部设置有与柱形线圈相配合的第一避让槽，第一避让槽沿X方向贯穿质量块且与第一槽体连通。

在一些实施方式中，弹簧为蛇形结构弹簧片且呈U型，弹簧的开口朝向质量块且其开口宽度大于质量块的宽度，弹簧的两侧边分别与上机壳连接，质量块沿X方向的两端分别设置有突出的第一连接部，第一连接部与弹簧底面的中部连接。

在一些实施方式中，弹簧的两侧边上分别设置有与上机壳连接的第二连接部，弹簧底面的中部设置有与第一连接部相对应配合的加宽部。

在一些实施方式中，加宽部的上端与第一连接部连接，加宽部的下端与第一避让槽相对应且设置有与定子组件相配合的缓冲块。

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结构弹簧相配合的限位块，两个弹簧和动子组件位于两个限位块之间。

在一些实施方式中，限位块呈几字型。

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为本发明一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达的立体分解图。

图2为本发明一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达的第一剖视图。

图3为本发明一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达的第二剖视图。

图4为本发明一种具有柱形线圈和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为本发明弹簧的结构示意图。

图7为本发明U型永磁体的第一充磁示意图。

图8为本发明U型永磁体的第二充磁示意图。

附图中标号说明，上机壳1，下机壳2，动子组件3，质量块31，第一连接部311，第一槽体312，第一避让槽313，U型永磁体32，极片33，定子组件4，柱形线圈41，柱形铁芯411，导线绕组412，FPC板42，弹簧5，第二连接部51，加宽部52，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”、“顶部”、“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：

一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达，如图1～5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上设置有开口朝下的U型永磁体32，U型永磁体32的凹槽长度方向与X方向一致，如图7、图8所示，U型永磁体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32的内侧磁极与外侧磁极相异，定子组件4包括沿X方向设置的柱形线圈41，柱形线圈41位于U型永磁体32的凹槽中，柱形线圈41通过FPC板42与外部电路连通，柱形线圈41包括柱形铁芯411及缠绕在柱形铁芯411的导线绕组412，导线绕组412的引线与FPC板42焊接连接，FPC板42固定在下机壳2上，通常柔性电路板胶粘在下机壳2上，U型永磁体32组与U型线圈组相对应的表面积较大，能量的利用效率较大，而且结构紧凑，便于定子组件4的固定，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FPC板42为柱形线圈41供电，柱形线圈41位于U型永磁体32的凹槽中，在U型永磁体32产生的磁场中，通电后的柱形线圈41的底面和两侧面均受到安培力，驱动力较大，由于柱形线圈41固定不动，所以U型永磁体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，同时柱形线圈41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，即能量的利用效率，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。此外，通过调节柱形线圈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、图3、图5所示，质量块31上设置有用于安置U型永磁体32的第一槽体312，U型永磁体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、图3所示，U型永磁体32的顶部通过极片33与质量块31连接，极片33设置在第一槽体312中，极片33通常由本身不生产磁场、在磁路中只起磁力线传输的软磁材料制成，它能够约束感应圈漏磁向外扩散，具有聚拢磁场的作用，提高了感应加入的效率，从而提高了磁感线的利用效率，即能量的利用效率。

进一步地，如图2、图3、图5所示，柱形线圈41与U型永磁体32的长度一致，这样柱形线圈41与U型永磁体32能够更好地进行配合，质量块31的底部设置有与柱形线圈41相配合的第一避让槽313，第一避让槽313与第一槽体312连通，通过第一避让槽313便于将U型永磁体32安置在第一槽体312上，质量块31在沿X方向振动过程中，柱形线圈41始终位于第一避让槽313中，结构更加紧凑，而且第一避让槽313沿X方向贯穿质量块31，不仅能够更好对柱形线圈41进行避让，而且能够减轻质量的重量，从而使马达更加稳定、可靠。

进一步地，如图1～6所示，弹簧5为蛇形结构弹簧片且呈U型，弹簧5的开口朝向质量块31且其开口宽度大于质量块31的宽度，弹簧5的两侧边分别与上机壳1连接，质量块31沿X方向的两端分别设置有突出的第一连接部311，第一连接部311与弹簧5底面的中部连接，通常采用焊接的方式，连接牢靠。弹簧5采用蛇形结构弹簧片，结构稳定，弹性系数稳定，弹力较大，重量小，而且弹簧5的两侧边分别与上机壳1连接，弹簧5其底面的中部与质量块31的第一连接部311连接，这样形成三点连接，稳定性和可靠性高，能够减少弹簧5的摆动，保证质量块31更加稳定的沿X方向进行振动，从而提高了马达的振动效果和稳定性。

进一步地，如图2～6所示，弹簧5的两侧边上分别设置有与上机壳1连接的第二连接部51，弹簧5底面的中部设置有与第一连接部311相对应配合的加宽部52，加宽部52增大了弹簧5与质量块31的连接面积，连接更加稳固、牢靠。

进一步地，如图2～6所示，加宽部52的上端与第一连接部311连接，加宽部52的下端与第一避让槽313相对应且设置有与定子组件4相配合的缓冲块6，缓冲块6通常胶粘在加宽部52的下端，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直接与定子组件4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。

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弹簧5相配合的限位块7，两个弹簧5和动子组件3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，动子组件3沿X方向进行振动时，通过限位块7能够更好地限定动子组件3的最大振幅，防止弹簧5碰触上机壳1的内壁，从而使该马达更加安全、可靠。

进一步地，如图2、图4所示，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。

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)

1.一种具有柱形线圈和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)上设置有开口朝下的U型永磁体(32)，所述U型永磁体(32)的凹槽长度方向与X方向一致，所述U型永磁体(32)沿由内到外或由外到内的方向充磁，所述定子组件(4)包括沿X方向设置的柱形线圈(41)，所述柱形线圈(41)位于所述U型永磁体(32)的凹槽中，所述柱形线圈(41)通过FPC板(42)与外部电路连通，所述FPC板(42)固定在下机壳(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述柱形线圈(41)包括柱形铁芯(411)及缠绕在所述柱形铁芯(411)的导线绕组(412)。

3.根据权利要求1所述的一种具有柱形线圈和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(32)的第一槽体(312)。

4.根据权利要求3所述的一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述U型永磁体(32)的顶部通过极片(33)与所述质量块(31)连接，所述极片(33)设置在所述第一槽体(312)中。

5.根据权利要求3所述的一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述柱形线圈(41)与所述U型永磁体(32)的长度一致，所述质量块(31)的底部设置有与所述柱形线圈(41)相配合的第一避让槽(313)，所述第一避让槽(313)沿X方向贯穿所述质量块(31)且与所述第一槽体(312)连通。

6.根据权利要求5所述的一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述弹簧(5)为蛇形结构弹簧片且呈U型，所述弹簧(5)的开口朝向所述质量块(31)且其开口宽度大于所述质量块(31)的宽度，所述弹簧(5)的两侧边分别与所述上机壳(1)连接，所述质量块(31)沿X方向的两端分别设置有突出的第一连接部(311)，所述第一连接部(311)与所述弹簧(5)底面的中部连接。

7.根据权利要求6所述的一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述弹簧(5)的两侧边上分别设置有与所述上机壳(1)连接的第二连接部(51)，所述弹簧(5)底面的中部设置有与所述第一连接部(311)相对应配合的加宽部(52)。

8.根据权利要求7所述的一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述加宽部(52)的上端与所述第一连接部(311)连接，所述加宽部(52)的下端与所述第一避让槽(313)相对应且设置有与所述定子组件(4)相配合的缓冲块(6)。

9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的一种具有蛇形结构弹簧片的线性振动马达，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弹簧(5)相配合的限位块(7)，两个所述弹簧(5)和所述动子组件(3)位于两个所述限位块(7)之间。

10.根据权利要求9所述的一种具有柱形线圈和U型永磁体的线性振动马达，其特征在于，所述限位块(7)呈几字型。