CN110445345A - 振动电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种振动电机，该振动电机包括具有内腔的壳体、分别收容于所述壳体的内腔的带磁性的振子以及驱动所述振子振动的磁性部件，所述壳体上固定有第一线圈，所述磁性部件上固定有第二线圈；对所述第一线圈施加交流电流，驱动所述振子沿所述壳体的内腔方向振动；对所述第二线圈施加可调电流，使所述磁性部件的磁场与所述振子的磁场相斥，为所述振子提供回弹的回复力，以使得所述振子在所述壳体的内腔做往复运动；通过调节所述磁性部件产生的磁场大小，以改变所述磁性部件产生的回复力大小，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率。本发明的振动电机可以调节谐振频率，使得振动电机可以在一个较宽的频带范围内具有足够高的响应。

Description

振动电机

【技术领域】

本发明涉及电机与控制技术领域，特别是涉及一种振动电机。

【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，一般都会用到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，对振动电机的振动性能有更高的要求。

在智能设备中，对应于不同的情景，往往需要电机在不同的频率下工作。振动电机可以简化为一个单自由度系统，在谐振频率处响应大，在远离谐振频率的地方响应较小。因此为保证振动电机具有较好的振动性能，这就要求振动电机在一个较宽的频带范围内都有足够高的响应。

传统的增加阻尼降Q值从而扩大带宽的方法已经接近极限，改进空间有限。因此，有必要提供一种可以调节谐振频率的振动电机。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种可以调节谐振频率的振动电机，使得振动电机可以在一个较宽的频带范围内具有足够高的响应。

本发明的技术方案如下：一方面，提供一种振动电机，包括具有内腔的壳体、分别收容于所述壳体的内腔的带磁性的振子以及驱动所述振子振动的磁性部件，所述壳体上固定有第一线圈，所述磁性部件上固定有第二线圈；

对所述第一线圈施加交流电流，驱动所述振子沿所述壳体的内腔方向振动；对所述第二线圈施加可调电流，使所述磁性部件的磁场与所述振子的磁场相斥，为所述振子提供回弹的回复力，以使得所述振子在所述壳体的内腔做往复运动；

通过调节所述磁性部件产生的磁场大小，以改变所述磁性部件产生的回复力大小，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率。

可选的，在其中一个实施例中，所述壳体两端分别设置有盖板，所述壳体内部两端的磁性部件靠近所述盖板设置，每个所述磁性部件各通过一个限位块限位于所述壳体内的两端，所述振子在所述限位块之间发生振动。

可选的，在其中一个实施例中，所述振子为永磁体。

可选的，在其中一个实施例中，所述磁性部件包括铁芯，其内嵌于所述第二线圈内，通过对所述第二线圈施加可调电流，以使得所述铁芯产生的磁场与所述振子产生的磁场相斥，对所述振子提供回弹的回复力。

可选的，在其中一个实施例中，所述磁性部件还包括铁芯加永磁体结构，所述铁芯加永磁体结构由铁芯与永磁体相互拼接组成，所述铁芯加永磁体结构内嵌于所述第二线圈内，通过对所述第二线圈施加可调电流，以使得所述铁芯加永磁体产生的磁场与所述振子产生的磁场相斥，对所述振子提供回弹的回复力。

可选的，在其中一个实施例中，通过调节施加于所述第二线圈上的电流大小，以改变所述磁性部件产生的回复力大小，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率；

当施加于所述第二线圈上的电流越大，所述磁性部件产生的磁场越强，所述磁性部件对所述振子提供的回复力越大，所述振子发生振动时的谐振频率越高。

另一方面，还提供一种振动电机，包括具有内腔的壳体、分别收容于所述壳体的内腔的带磁性的振子、驱动所述振子振动的磁性部件以及位于所述振子与所述磁性部件之间的弹性部件，所述壳体上固定有第一线圈，所述磁性部件上固定有第二线圈；

对所述第一线圈施加交流电流，驱动所述振子沿所述壳体的内腔方向振动，通过所述弹性部件产生的弹力使得所述振子在所述壳体的内腔做往复运动；对所述第二线圈施加可调电流，以改变所述磁性部件的磁场，使所述磁性部件的磁场与所述振子的磁场相斥或相吸，为所述振子提供排斥力或吸引力；

通过调节所述磁性部件产生的磁场大小及方向，以改变所述磁性部件产生的排斥力或吸引力，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率。

可选的，在其中一个实施例中，通过调节施加于所述第二线圈上的电流方向，以改变所述磁性部件产生的磁场方向，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率；

当对所述第二线圈施加第一方向的电流时，所述磁性部件对所述振子产生排斥力，所述振子发生振动时的谐振频率增大；

当对所述第二线圈施加第二方向的电流时，所述磁性部件对所述振子产生吸引力，所述振子发生振动时的谐振频率减小；所述第二方向与所述第一方向相反。

可选的，在其中一个实施例中，通过调节施加于所述第二线圈上的电流大小，以改变所述磁性部件产生的磁场大小，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率；

当施加于所述第二线圈的第一方向的电流越大，所述磁性部件对所述振子产生的排斥力越大，所述振子发生振动时的谐振频率越高；

当施加于所述第二线圈的第二方向的电流越大，所述磁性部件对所述振子产生的吸引力越大，所述振子发生振动时的谐振频率越低。

可选的，在其中一个实施例中，所述弹性部件为弹簧。

本发明的有益效果在于：通过在具有筒形内腔的壳体设置带磁性的振子以及支撑振子振动的磁性部件，，通电后使磁性部件产生的磁场与振子产生的磁场相斥，为振子提供回弹的驱动力，驱动振子朝着所述驱动力的方向运动，以使得振子在壳体的内腔做往复运动，通过调节磁性部件产生的磁场大小，以改变磁性部件产生的驱动力大小，进而调节振子发生振动时的谐振频率。通过上述振动电机，可以调节振动电机的谐振频率，使振动电机可以在一个较宽的频带范围内具有足够高的响应，以使得振动电机可以适应不同场景下的工作频率需求，实现更好的振动效果。

【附图说明】

图1为本发明一个实施例中振动电机的结构剖面图；

图2为与图1对应的振动电机整体结构示意图；

图3为本发明一个实施例中振子的结构示意图；

图4为本发明一个实施例中振动电机调节谐振频率的原理示意图；

图5为本发明另一个实施例中振动电机的结构剖面图；

图6为本发明另一个实施例中振动电机调节谐振频率的原理示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

图1为一个实施例中振动电机的结构剖面图，图2为与图1对应的振动电机整体结构示意图，该振动电机可以调节谐振频率，使振动电机可以在一个较宽的频带范围内具有足够高的响应。参阅图1和图2所示，该振动电机包括具有筒形内腔的壳体102、收容于壳体102内腔的带磁性的振子103以及支撑振子103振动的磁性部件，壳体上固定有第一线圈101，可选的，第一线圈101可以套设于壳体102外部，在其他实施例中，第一线圈101还可以设置于壳体102内。壳体102两端分别设置有盖板107，使得壳体102形成封闭的中空结构。在壳体102内部两端的磁性部件靠近盖板107设置，振子103设置在在两个磁性部件之间。磁性部件上固定有第二线圈105。更为具体的，磁性部件包括铁芯106，其内嵌于第二线圈105内。

在本实施例中，对第一线圈101施加交流电流，以其受到安培力的反作用力驱动振子103沿壳体102的内腔方向振动。壳体102的内壁面光滑，由于振子103具有磁性，当对第一线圈101施加交流电流时，对振子103提供往复运动的驱动力，以使得振子103在壳体102内部滑动。其中振子103为质量块，也即振子103为具有一定质量的块状物体。更为具体的，振子103为永磁体，可以理解的是，振子既可以为一整个永磁体也可以为多个永磁体拼接而成，如图3所示，振子的结构可以由两侧的永磁体和夹在中间的铁芯拼接组成，且两侧的永磁体中相同的电极相对设置。也即振子可以设计为纯永磁体形式，也可以设计为永磁体加铁芯的形式，也可以设计为线圈加铁芯等形式。

进一步的，壳体102内部的磁性部件产生的磁场为振子103提供回弹的回复力。具体的，对磁性部件中的第二线圈105施加可调电流，以使得磁性部件产生的磁场与振子103产生的磁场相斥，对振子103提供回弹的回复力，驱动振子103朝着回复力的方向运动，也即驱动振子103朝着远离磁性部件的方向运动，以使得振子103在所述壳体的内腔做往复运动，起到类似于弹簧的作用，等同于“磁弹簧”。

进一步的，通过调节磁性部件产生的磁场大小，以改变磁性部件产生的回复力大小，进而调节振子103发生振动时的谐振频率。具体的，通过调节施加于第二线圈105上的电流大小，以改变磁性部件产生的回复力大小，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率。当施加于所述第二线圈上的电流越大，所述磁性部件产生的磁场越强，所述磁性部件对所述振子提供的回复力越大，所述振子发生振动时的谐振频率越高。类似于通过调节第二线圈105上的电流大小，可以调节“磁弹簧”的刚度，电流越大，磁性部件产生的磁场越强，“磁弹簧”的刚度越大，电机的谐振频率越高。

本实施例提供的振动电机，通过在壳体内部靠近两端的盖板处分别设有一个磁性部件，在两个磁性部件之间的通道内设有带磁性的振子，通电后两个磁性部件对振子产生电磁回复力，通过调节磁性部件产生的磁场大小，以改变磁性部件产生的回复力大小，进而调节振子发生振动时的谐振频率。通过上述振动电机，可以调节振动电机的谐振频率，使振动电机可以在一个较宽的频带范围内具有足够高的响应，以使得振动电机可以适应不同场景下的工作频率需求，实现更好的振动效果。

在一个实施例中，磁性部件还可以包括铁芯加永磁体结构，也即磁性部件可以设计为铁芯加永磁体的结构，该铁芯加永磁体结构由铁芯与永磁体相互拼接组成。该铁芯加永磁体结构内嵌于第二线圈内，通过对第二线圈施加可调电流，以使得该铁芯加永磁体产生的磁场与振子产生的磁场相斥，对振子提供回弹的回复力。

在一个实施例中，请继续参阅图1，每个磁性部件各通过一个限位块104限位于壳体102内的两端，振子103在两个限位块104之间发生振动。更为具体的，两个限位块104在壳体102内部对称设置，以使得壳体102内的两个磁性部件对振子103提供平衡的回复力。

在一个实施例中，该振动电机的第一线圈与第一信号输出端电连接，该振动电机内的两个磁性部件中的第二线圈与第二信号输出端电连接。具体的，第一线圈为该振动电机的主线圈，第二线圈为该振动电机内的两个磁性部件上的辅线圈，主线圈通过第一信号输出端连接至第一功率放大电路，两个辅线圈通过第二信号输出端连接至第二功率放大电路，也即通过第二功率放大电路同时控制两个辅线圈。

可选的，还可以将两个第二线圈分别连接至两个功率放大电路，即通过两个功率放大电路分别控制两个辅线圈。具体的，当振子远离一个磁性部件时，由于该磁性部件对振子产生的回复力较小，则此时可以控制该磁性部件不通电；而振子靠近另一个磁性部件，此时该磁性部件的线圈通电，产生磁场而对振子提供回复力，该回复力驱使振子反弹做往复运动，从而调节振子发生振动时的谐振频率。

图4为一个实施例中振动电机调节谐振频率的原理示意图，该振动电机简化为如图4所示的结构，F为第一线圈提供的电磁回复力，第二线圈通电后，电磁铁产生的磁场和振子产生的磁场的极向相斥，对振子提供电磁斥力。

当处于A状态时，两侧电磁铁对振子提供的电磁力(斥力)基本相同。

当处于B状态时，振子移动至右侧，靠近右侧电磁铁，和右侧电磁铁之间的电磁斥力迅速增大，和左侧电磁铁之间的斥力减小，两者的合力指向原始的平衡位置(即A状态所处位置)。

当处于C状态时，振子移动至左侧，靠近左侧电磁铁，和左侧电磁铁之间的电磁斥力迅速增大，和右侧电磁铁之间的斥力减小，两者的合力指向原始的平衡位置(即A状态所处位置)。

可以理解的是，该振动电机两侧的第二线圈通电后起到的效果相当于“磁弹簧”，由于电磁力和距离的平方呈反比，该“磁弹簧”是一根非线性弹簧。

图5为另一个实施例中振动电机的结构剖面图，如图5所示，包括具有内腔的壳体502、分别收容于壳体502的内腔的带磁性的振子503、驱动振子503振动的磁性部件以及位于振子503与所述磁性部件之间的弹性部件504，壳体502上固定有第一线圈501，所述磁性部件上固定有第二线圈505；

对第一线圈501施加交流电流，驱动振子503沿壳体502的内腔方向振动，通过弹性部件504产生的弹力使得振子503在壳体502的内腔做往复运动；对第二线圈505施加可调电流，以改变所述磁性部件的磁场，使所述磁性部件的磁场与振子503的磁场相斥或相吸，为振子503提供排斥力或吸引力。通过调节所述磁性部件产生的磁场大小及方向，以改变所述磁性部件产生的排斥力或吸引力，进而调节振子503发生振动时的谐振频率。更为具体的，该弹性部件504为弹簧，可选的，在其他实施例中，弹性部件504还可以是其他具有弹性的部件，如弹片、橡皮筋、气囊等。

进一步的，通过调节施加于第二线圈505上的电流方向，以改变所述磁性部件产生的驱动力方向，进而调节振子503发生振动时的谐振频率。

图6为另一个实施例中振动电机调节谐振频率的原理示意图，该振动电机简化为如图6所示的结构，在振动电机的振子与磁性部件之间增加弹簧，形成混合弹簧调节振动电机的谐振频率的方案。

具体的，当振动电机上的第二线圈不通电时，相当于常规的线性电机，附加刚度为零。可以理解的是，实际上由于铁芯被第一线圈及振子磁化，也会产生少量的附加刚度。

当对第二线圈施加第一方向的电流时，电磁铁对振子产生排斥力，此时电磁铁对振子产生的排斥力与弹簧产生的弹力方向相同，相当于提供了额外的正刚度，振子发生振动时的谐振频率增大。

当对第二线圈施加第二方向的电流时，第二方向与第一方向相反，电磁铁对振子产生吸引力，此时电磁铁对振子产生的吸引力与弹簧产生的弹力方向相反，相当于提供了额外的负刚度，振子发生振动时的谐振频率减小。

可选的，通过调节施加于所述第二线圈上的电流大小，以改变所述磁性部件产生的磁场大小，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率。当施加于所述第二线圈的第一方向的电流越大，所述磁性部件对所述振子产生的排斥力越大，所述振子发生振动时的谐振频率越高；当施加于所述第二线圈的第二方向的电流越大，所述磁性部件对所述振子产生的吸引力越大，所述振子发生振动时的谐振频率越低。

本实施例通过混合弹簧设计，可以更灵活的调节振动电机的谐振频率，并提供更加丰富的功能。

上述振动电机，可以调节振动电机的谐振频率，使振动电机可以在一个较宽的频带范围内具有足够高的响应，以使得振动电机可以适应不同场景下的工作频率需求，实现更好的振动效果。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于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，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种振动电机，其特征在于，包括具有内腔的壳体、分别收容于所述壳体的内腔的带磁性的振子以及驱动所述振子振动的磁性部件，所述壳体上固定有第一线圈，所述磁性部件上固定有第二线圈；

对所述第一线圈施加交流电流，驱动所述振子沿所述壳体的内腔方向振动；对所述第二线圈施加可调电流，使所述磁性部件的磁场与所述振子的磁场相斥，为所述振子提供回弹的回复力，以使得所述振子在所述壳体的内腔做往复运动；

通过调节所述磁性部件产生的磁场大小，以改变所述磁性部件产生的回复力大小，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率。

2.根据权利要求1所述的振动电机，其特征在于，所述壳体两端分别设置有盖板，所述壳体内部两端的磁性部件靠近所述盖板设置，每个所述磁性部件各通过一个限位块限位于所述壳体内的两端，所述振子在所述限位块之间发生振动。

3.根据权利要求1所述的振动电机，其特征在于，所述振子为永磁体。

4.根据权利要求1所述的振动电机，其特征在于，所述磁性部件包括铁芯，其内嵌于所述第二线圈内，通过对所述第二线圈施加可调电流，以使得所述铁芯产生的磁场与所述振子产生的磁场相斥，对所述振子提供回弹的回复力。

5.根据权利要求4所述的振动电机，其特征在于，所述磁性部件还包括铁芯加永磁体结构，所述铁芯加永磁体结构由铁芯与永磁体相互拼接组成，所述铁芯加永磁体结构内嵌于所述第二线圈内，通过对所述第二线圈施加可调电流，以使得所述铁芯加永磁体产生的磁场与所述振子产生的磁场相斥，对所述振子提供回弹的回复力。

6.根据权利要求5所述的振动电机，其特征在于，通过调节施加于所述第二线圈上的电流大小，以改变所述磁性部件产生的回复力大小，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率；

当施加于所述第二线圈上的电流越大，所述磁性部件产生的磁场越强，所述磁性部件对所述振子提供的回复力越大，所述振子发生振动时的谐振频率越高。

7.一种振动电机，其特征在于，包括具有内腔的壳体、分别收容于所述壳体的内腔的带磁性的振子、驱动所述振子振动的磁性部件以及位于所述振子与所述磁性部件之间的弹性部件，所述壳体上固定有第一线圈，所述磁性部件上固定有第二线圈；

对所述第一线圈施加交流电流，驱动所述振子沿所述壳体的内腔方向振动，通过所述弹性部件产生的弹力使得所述振子在所述壳体的内腔做往复运动；对所述第二线圈施加可调电流，以改变所述磁性部件的磁场，使所述磁性部件的磁场与所述振子的磁场相斥或相吸，为所述振子提供排斥力或吸引力；

通过调节所述磁性部件产生的磁场大小及方向，以改变所述磁性部件产生的排斥力或吸引力，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率。

8.根据权利要求7所述的振动电机，其特征在于，通过调节施加于所述第二线圈上的电流方向，以改变所述磁性部件产生的磁场方向，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率；

当对所述第二线圈施加第一方向的电流时，所述磁性部件对所述振子产生排斥力，所述振子发生振动时的谐振频率增大；

当对所述第二线圈施加第二方向的电流时，所述磁性部件对所述振子产生吸引力，所述振子发生振动时的谐振频率减小；所述第二方向与所述第一方向相反。

9.根据权利要求8所述的振动电机，其特征在于，通过调节施加于所述第二线圈上的电流大小，以改变所述磁性部件产生的磁场大小，进而调节所述振子发生振动时的谐振频率；

当施加于所述第二线圈的第一方向的电流越大，所述磁性部件对所述振子产生的排斥力越大，所述振子发生振动时的谐振频率越高；

当施加于所述第二线圈的第二方向的电流越大，所述磁性部件对所述振子产生的吸引力越大，所述振子发生振动时的谐振频率越低。

10.根据权利要求7所述的振动电机，其特征在于，所述弹性部件为弹簧。