CN111987883B - 线性马达和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种线性马达和一种电子设备。该线性马达包括外壳、交变磁场生成装置、振子、沿所述第一方向延伸的第一导杆组件和第二导杆组件。交变磁场生成装置连接于所述外壳。振子包括磁体和质量块。磁体与质量块连接。质量块上设有容置槽，交变磁场生成装置设于该容置槽内，并可驱动振子沿第一方向移动。第一导杆组件和第二导杆组件分别设于质量块沿第一方向上的相对两侧且分别与外壳滑动连接。从而，在线性马达中产生的驱动力更大，改善了相同体积下线性马达的效率和振动能力。

Description

线性马达和电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备领域，具体涉及一种线性马达以及一种电子设备。

背景技术

由于与相关技术中的旋转马达相比具有更快的启动刹车速度、更细腻的震感以及更小的噪声，横向线性马达在诸如智能手机、智能手环、平板电脑、手柄等的移动终端上的应用越来越广泛。

但是如果横向线性马达在垂直方向产生振动分量，则会产生较大的噪声，同时影响横向线性马达的寿命。为了维持横向线性马达尽可能只沿横向方向振动，相关技术中的一种方法是在线性马达的振子和外壳之间设置滑轨-凹槽连接。但是滑轨-凹槽连接的稳定性较差，且容易产生摩擦噪声。同时滑轨-凹槽连接占据较大的面积，会增大马达的宽度，不利于电子设备的布局。

为了维持横向线性马达尽可能只沿横向方向振动，现有的另一种方法是在线性马达的振子和外壳之间设置成对的相互吸引的长条形磁铁，通过磁铁之间的横向吸力确保线性马达的振子在振动时不旋转。但是当振子的振动强度较大时，磁铁之间的吸力往往不足以克服振子的惯性，从而不能阻止振子在垂直方向上的振动。同时，长条形磁铁的设置也会使线性马达内的磁环境更加复杂，增加线性马达的设计难度。

另一方面，在现有线性马达中，线圈通常相对于振子下偏置设置在下壳体上，线圈的横截面平行于马达的下壳体。在这种配置中，线圈的相当大的部分的电流方向基本平行于振子的磁体的磁场方向，线圈和磁场之间的磁场相互作用力比较小。

发明内容

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种应用于电子设备的线性马达。该线性马达包括外壳、交变磁场生成装置、振子、沿所述第一方向延伸的第一导杆组件和第二导杆组件。交变磁场生成装置连接于外壳。振子包括磁体和质量块。磁体与质量块连接。质量块上设有容置槽，交变磁场生成装置设于该容置槽内，并可驱动振子沿第一方向移动。第一导杆组件和第二导杆组件分别设于质量块沿第一方向上的相对两侧且分别与外壳滑动连接。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种线性马达。该线性马达包括外壳、交变磁场生成装置、包括磁体和质量块的振子、沿第一方向延伸的第一导杆组件和第二导杆组件。交变磁场生成装置固定到外壳。磁体连接到质量块，交变磁场生成装置可驱动振子沿第一方向移动。第一导杆组件和第二导杆组件分别设于质量块沿第一方向上的相对两侧且分别与外壳滑动连接。第一导杆组件和第二导杆组件中的至少一个包括至少两个导杆。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种电子设备。该电子设备包括线性马达、电源模块和控制模块。电源模块用于为线性马达提供电能。控制模块与线性马达通信连接，以用于控制线性马达的工作状态。

为解决上述技术问题，本申请采用的又一个技术方案是：提供一种电子设备。该电子设备包括壳体、控制电路板以及线性马达。线性马达与壳体固定连接并与控制电路板电性连接。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请通过将交变磁场生成装置设于质量块上的容置槽内，使得在磁体和交变磁场生成装置之间产生的驱动力更大，改善了相同体积下线性马达的效率和振动能力。进一步，本申请通过设置第一导杆组件和第二导杆组件，并且第一导杆组件和第二导杆组件中的至少一个包括至少两个导杆，振子的运动方向被限定在一个方向上，而且即使随着时间的增加，也不会出现在其他方向上的分量，避免了振子在振动过程因为撞击外壳等产生噪声，同时提高了线性马达的寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是根据本申请的第一实施例的线性马达的分解结构图；

图2是图1中的交变磁场生成装置的透视图；

图3是安装有交变磁场生成装置的振子的一个实施例的俯视图；

图4是安装有交变磁场生成装置的振子的另一实施例的俯视图；

图5是包括导杆导引块的线性马达的又一实施例的一部分的分解结构图；

图6是弹性体的一个实施例的透视图；

图7是说明螺线管与磁体相互作用的原理的示意图；

图8是说明螺线管与磁体相互作用的原理的示意图；

图9是电子设备的示意图；

图10是电子设备的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选的还包括没有列出的步骤或单元，或可选的还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

请参阅图1。图1示出本申请的不处于振动状态的线性马达10的一个实施例的分解结构示意图。

具体地，如图1所示，线性马达10包括外壳100、电路板200、交变磁场生成装置300、振子400、导杆500以及弹性体600。如图1所示，外壳100包括上外壳101和下外壳102。上外壳101和下外壳102通过诸如卡扣连接、螺纹连接等的可拆卸连接方式固定在一起。上外壳101和下外壳102也可以通过不可拆卸连接方式固定在一起。本申请对此不作限定。外壳100围住一容置空间。振子400、交变磁场生成装置300、导杆500、弹性体600等设置在该容置空间内。可选的，外壳100所围住的容置空间可以相对于外界气密密封，以增强线性马达10的防水能力。外壳100可以由金属材料制成，以增强线性马达10的散热性能。

电路板200例如通过螺纹连接等固定到下外壳102。电路板200可以是柔性电路板200(FPC)。与一般的电路板200相比，在线性马达10的高频振动环境下，柔性电路板200的生存能力更强。电路板200与电子设备的电源模块电性连接，从而为线性马达10提供电力。电路板200也可以与移动终端的控制模块连接，从而为线性马达10提供控制信号。如图1中所示，下外壳102的延伸部分1021可以延伸到外壳100所围住的容置空间外，电路板200的一部分固定在该延伸部分1021上且与控制模块或者电源模块电性连接。

交变磁场生成装置300电性连接到电路板200。电路板200为交变磁场生成装置300提供交流信号，使得交变磁场生成装置300可以生成交变的磁场。电路板200可以通过调节交流信号的强度和频率等控制交变磁场的强度和频率。本申请对此不作限制。

可选的，交变磁场生成装置300可以是螺线管300。如图2所示，螺线管300包括支架301和缠绕在支架301上的线圈303。可选的，螺线管300还可以包括插入到线圈中的磁芯等。磁芯可以增强螺线管300所产生的磁场强度，使磁力线的分布更加集中。线圈的横截面可以是圆形、正方形，也可以是椭圆形或者长宽之比较大的矩形。一般来说，在横截面积相同时，具有圆形横截面的线圈的磁通密度最高。但是具有其他横截面的线圈可以具有安装方面和磁场利用率方面的优势。例如，与振子400的磁体402的横截面对应的线圈横截面可以提高线性马达10的磁场利用率。

参照图2，图2示出螺线管的透视图。螺线管300的支架包括两个上肋片3011和两个下肋片3012。上肋片3011插入到上外壳101的对应插槽1011中，下肋片3012插入到下外壳102的对应插槽1022中。通过这种方式，螺线管300被固定到外壳100。螺线管300也可以通过其他方式固定到外壳100，本申请对此不作限制。例如，螺线管300可以只固定到上外壳101或者下外壳102。

参考图1和图3，图3示出安装有螺线管300的振子400的俯视图。振子400包括质量块401和磁体402，质量块401和磁体402彼此固定连接。质量块401例如为长条形块体。可选的，质量块401由金属制成，以增加其质量和振动时的惯性。例如，质量块401可以由铜制成。铜的散热性好，密度大，并且具有良好的抗磁性，可以确保质量块401长期处于磁场中而不被磁化。质量块401也可以由其他具有良好抗磁性的金属制成，本申请对此不作限定。磁体402例如是磁钢、钕铁硼磁体等永磁体。

参考图1和图3，质量块401中设有容置槽405，容置槽405包括连通的第一磁体容置槽4051、螺线管容置槽4053和第二磁体容置槽4052。螺线管容置槽4053位于第一磁体容置槽4051和第二磁体容置槽4052之间。螺线管容置槽4053用于容纳交变磁场生成装置300并且提供振子400相对于交变磁场生成装置300相对运动的空间。即，交变磁场生成装置300至少部分设于螺线管容置槽4053中且与螺线管容置槽4053的内壁间隔开足够的距离。两个磁体402分别在第一磁体容置槽4051和第二磁体容置槽4052中固定连接到质量块401。

容置槽405例如设在质量块401的中心处，从而使得质量块401的质量分布均匀，有利于振子400运动的稳定性。如在图1中所示，螺线管容置槽4053可以例如是通槽。通槽可以增强质量块401的散热性能。当螺线管容置槽4053是通槽时，交变磁场生成装置300可以穿过通槽，分别固定到上外壳101和下外壳102。

第一磁体容置槽4051、螺线管容置槽4053和第二磁体容置槽4052的连通配置可以缩短交变磁场生成装置300与磁体402之间的距离。由于磁场中的磁力随着距离增加以四次方的速度衰减，该连通配置带来的距离缩短可以大大增强在磁体402的磁场和交变磁场生成装置300的磁场之间的相互作用力。而且在这种配置下，交变磁场生成装置300与磁体402之间除了空气没有别的介质，这同样有助于增强磁体402的磁场与交变磁场生成装置300的磁场之间的相互作用力。

可选的，两个交变磁场生成装置300可以沿第一方向X依次设置在螺线管容置槽4053中。通过给两个交变磁场生成装置300提供不同频率和强度的交变电流，电子设备可以分别控制左右两侧(相对于第一方向X)的磁场，进而分别控制振子400朝第一方向X的正反方向运动的幅度和频率。

可选的，第一磁体容置槽4051、螺线管容置槽4053和第二磁体容置槽4052可以间隔但非连通的设在质量块401中。

可选的，螺线管容置槽4053也可以是非通槽。例如，螺线管容置槽4053可以为朝上外壳102开口的槽口，交变磁场生成装置300设于该槽口中。本申请对此不作限制。

当交变磁场生成装置300包括线圈303时，磁体402的横截面可以对应于线圈303的横截面。例如，当线圈303的横截面为矩形时，磁体402的横截面为矩形。当线圈303的横截面为圆形时，磁体402的横截面为圆形。磁体402可以为薄片型磁体402，以尽可能提高磁体402的磁场和交变磁场生成装置300所产生的磁场之间的相互作用效率。然而，本申请并不受限于此。

线性马达10还包括导杆500。导杆500例如是横截面为圆形的直线导杆500。如图1所示，导杆500包括分别位于质量块401沿第一方向X相对的两个侧壁上的第一导杆组件501和第二导杆组件502。可选的，第一导杆组件501和第二导杆组件502各自包括两个导杆。通过质量块401的每一侧都具有双导杆的设计，振子400的运动方向可以被两组导杆500限定在一个方向X上，而不会发生向其他方向的偏移，从而避免了振子400在运动过程中因为偏移撞击外壳100等产生噪声，也增加了线性马达10的使用寿命。可选的，质量块401一侧的两个导杆500的对称轴为质量块401的一个对称轴。可选的，质量块401的每一侧的两个导杆500的对称轴彼此重合。可选的，第一导杆组件501的两个导杆中的一个与第二导杆组件502的两个导杆中的一个同轴，第一导杆组件501的两个导杆中的另一个与第二导杆组件502的两个导杆中的另一个同轴。

可选的，如图4所示，第一导杆组件501包括一个导杆501，第二导杆组件502包括两个导杆502，并且第一导杆组件501的一个导杆501的延伸方向不与第二导杆组件502的两个导杆502中的任一导杆502的延伸方向重合。可选的，第二导杆组件502的两个导杆502相对于第一导杆组件501的一个导杆501轴对称分布。这样设置的三个导杆500同样可以将振子400的运动方向限定在一个方向X上，从而防止振子400因为在运动中偏移撞击外壳100而产生噪声，也有助于增加线性马达10的寿命。

可选的，第一导杆组件501和第二导杆组件502中的任一组可以包括多于两个导杆500，本申请对此不作限制。导杆500可以固定连接于质量块401，或者如图3或图4中所示与质量块401一体成型。

导杆500与外壳100滑动连接。例如，如图1所示，线性马达10的外壳100上可以开设有与导杆500适配的导杆导引孔1012，导杆导引孔1012的直径略大于对应导杆500的直径。第一导杆组件501和第二导杆组件502的导杆500可以分别滑动连接于对应的孔1012中。振子400沿第一方向X振动时，导杆500的至少一部分在导杆导引孔1012内滑动。导杆导引孔1012可以是通孔或非通孔，本申请对此不作限制。

导杆导引孔1012的内壁上可以设有摩擦件。摩擦件与导杆500之间的摩擦系数小于导杆导引孔1012的内壁与导杆500之间的摩擦系数。摩擦件可以例如是嵌套在导杆导引孔1012内壁上的金属套圈。摩擦件也可以例如是涂覆在导杆导引孔1012的内壁上的减阻材料、自润滑材料等。摩擦件也可以例如是镶嵌在导杆导引孔1012的内壁上的滚珠等，例如，导杆导引孔1012的内壁设有沟槽，滚珠镶嵌在该沟槽内。振子400沿第一方向X运动时，滚珠抵靠导杆500的表面滚动。

可选的，导杆500的表面涂覆减阻材料或者自润滑材料，以减少在导杆500和导杆导引孔1012之间的摩擦。

参考图1，线性马达10还包括弹性体600。可选的，弹性体600包括第一弹性体601和第二弹性体602。第一弹性体601和第二弹性体602分别设于质量块401沿第一方向X相对的两侧。第一弹性体601和第二弹性体602都同时抵接外壳100和质量块401。弹性体600用于在振子400沿第一方向X振动时，为振子400提供朝稳定状态位置(振子不振动时的位置)运动的回复力，增强振子400的刹车速度和相应速度。

图6示出一种弹性体600，具体的是一种弹性片600。该弹性片600的两端6013固定到线性马达10的外壳100，中间部分6015抵接质量块401。振子400运动时，弹性片600的中间部分6015被朝向外壳100的方向压缩，弹性片600进而为质量块401提供远离外壳100的回复力。弹性体600也可以是块状的弹性体600，本申请对此不作限制。

图1示出弹性体600的另一种示例。如图所示，弹性体600是套设在导杆500上的弹簧600。弹簧600的力臂较长，应力较小，可靠性也比较高。可选的，弹簧600的一端与外壳100连接，弹簧600的另一端与质量块401连接。连接可以采用焊接、粘结等形式，本申请对此不作限定。

参考图5，图5示出本申请的另一实施例的一部分的结构分解示意图。该实施例与之前实施例的主要区别在于，本实施例的线性马达10还包括第一导杆导引块701和第二导杆导引块702。第一导杆导引块701和第二导杆导引块702分别与外壳100的内壁固定连接，且设于质量块401在第一方向X上的相对两侧。第一导杆导引块701和第二导杆导引块702均设有导杆导引孔705。第一导杆组件501和第二导杆组件502的导杆分别插设于导杆导引孔705内，并可沿导杆导引孔705的轴线方向(即，第一方向X)移动。导杆导引孔705类似于上文中所述的导杆导引孔1012，本文在此不再赘述。

导杆导引块701、702可以通过螺纹连接、焊接等方式固定到外壳100，或者与外壳100一体成型。例如，导杆导引块701、702可以与上外壳101一体成型。导杆导引块701、702与外壳100或者外壳100的一部分的一体成型可以增强线性马达10运行的稳定性。

参考图7和图8，图7和图8示出振子400运动的原理示意图。如图7所示，当螺线管300中的电流如图所示时，螺线管300的左侧为S极，右侧为N极。螺线管300的右侧与右侧的磁体402相互吸引，螺线管300的左侧与左侧的磁体402相互排斥。因此，包括两个磁体402的振子400被磁力推动向右运动。如图8所示，当螺线管中的电流相反时，螺线管的右侧与右侧的磁体402相互排斥，螺线管的左侧与左侧的磁体402相互吸引。因此，包括两个磁体402的振子400被磁力推动向左运动。当磁体402的磁极布置相反或者线圈303的缠绕方向相反时，振子400的运动方向也可以发生改变。

在线性马达10中，振子400朝一个方向的运动幅度一般为几百微米。本申请对此不做限制。本申请的线性马达10还可以包括阻尼结构。阻尼结构可以例如为磁液阻尼、泡棉阻尼或电磁阻尼等。

磁液阻尼可以设置在交变磁场生成装置300与磁体402之间。

泡棉阻尼结构例如可以设置在质量块401和外壳100之间。泡棉阻尼结构也可以例如设置在导杆引导孔1012、705内。当振子400运动时，质量块401或者导杆500挤压泡棉，从而产生阻尼效果。泡沫可以具有正方形、圆柱形、锥形等各种形状，本申请对此不作限制。

电磁阻尼可以例如包括设于质量块401沿第一方向X两侧的磁体阻尼。磁体阻尼通过磁极之间的相互排斥为振子400提供运动阻尼。

本发明还涉及一种电子设备20，例如一种移动终端20。如图9所示，该电子设备20包括上述任意线性马达10。该电子设备还包括壳体30、电源模块40和控制模块50。线性马达10固定到壳体30。电源模块40为线性马达10提供电力。控制模块50控制提供给线性马达10的电信号。线性马达10在电信号驱动下产生对应的振动效果。振动效果可以用来进行电子设备20的来电提示、消息提醒、按键反馈、游戏4D振感反馈等。电子设备20包括但是不限制于智能手机、智能手表、手环、平板电脑、智能手柄等终端设备。

本发明还涉及一种电子设备20。该电子设备20包括上述任意线性马达10。该电子设备20还包括壳体30和控制电路板60。线性马达10固定到壳体30。控制电路板60与线性马达10电性连接，并且为线性马达10提供电信号。线性马达10在电信号驱动下产生对应的振动效果。该电子设备20包括但是不限制于智能手机、智能手表、手环、平板电脑、智能手柄等终端设备。

本实施例提供的电子设备，通过将线性马达的交变磁场生成装置设于质量块上的容置槽内，使得在磁体和交变磁场生成装置之间产生的驱动力更大，改善了相同体积下线性马达的效率和振动能力。进一步，本申请通过设置第一导杆组件和第二导杆组件，并且第一导杆组件和第二导杆组件中的至少一个包括至少两个导杆，振子的运动方向被限定在一个方向上，而且即使随着时间的增加，也不会出现在其他方向上的分量，避免了振子在振动过程因为撞击外壳等产生噪声，同时提高了线性马达的寿命。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种线性马达，其特征在于，包括：

外壳；

交变磁场生成装置，连接于所述外壳；

振子，包括磁体和质量块，所述磁体与所述质量块连接，所述质量块上设有容置槽，所述交变磁场生成装置设于所述容置槽内，并可驱动所述振子沿第一方向移动；

沿所述第一方向延伸的第一导杆组件和第二导杆组件，分别设于所述质量块沿所述第一方向上的相对两侧且分别与所述外壳滑动连接，

弹性体，包括第一弹性体和第二弹性体，所述第一弹性体和所述第二弹性体分别设于所述质量块沿所述第一方向相对的两侧，且所述第一弹性体和所述第二弹性体分别抵接所述外壳和所述质量块，

柔性电路板，连接于所述外壳，所述交变磁场生成装置与所述柔性电路板电性连接，以及

第一导杆导引块和第二导杆导引块，

其中，所述第一弹性体和第二弹性体为弹簧，并分别对应套设在所述第一导杆组件的导杆和所述第二导杆组件的导杆上，

其中，所述交变磁场生成装置包括沿所述第一方向依次设于所述容置槽内的两个交变磁场生成装置，

其中，所述第一导杆组件包括第一导杆和第二导杆，所述第二导杆组件包括第三导杆和第四导杆，所述第一导杆与所述第三导杆同轴，所述第二导杆与所述第四导杆同轴，

其中，所述弹簧的一端与所述外壳连接，另一端与所述质量块连接，

其中，所述第一导杆导引块和所述第二导杆导引块分别与所述外壳连接，且设于所述质量块在所述第一方向上的相对两侧，所述第一导杆导引块和所述第二导杆导引块均设有导杆导引孔，所述第一导杆组件的导杆和所述第二导杆组件的导杆分别插设于所述导杆导引孔内，并可沿所述导杆导引孔的轴线方向移动。

2.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于，

所述导杆导引孔的内壁上设有摩擦件，所述摩擦件与所述导杆之间的摩擦系数小于所述导杆导引孔的内壁与所述导杆之间的摩擦系数。

3.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于，

所述交变磁场生成装置包括相互连接的螺线管以及支架，所述支架与所述外壳连接。

4.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于，

所述磁体是永磁体。

5.一种电子设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1-4中的任一项所述的线性马达；

电源模块，用于为所述线性马达提供电能；

控制模块，与所述线性马达通信连接，以用于控制所述线性马达的工作状态。

6.一种电子设备，其特征在于，包括：壳体，控制电路板以及根据权利要求1-4中的任一项所述的线性马达；所述线性马达与所述壳体连接并与所述控制电路板电性连接。

Images