CN112260574A - 振动模组、振动模组控制方法及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动模组、振动模组控制方法及电子装置，振动模组，包括：框体，具有容纳腔；振动组件，设于容纳腔中，且与框体之间具有间隔，振动组件包括多维振动器；压电缓冲部，填充于框体与振动组件之间的间隔内，用于将机械振动转化为电能，压电缓冲部与多维振动器电连接，以驱动多维振动器振动。压电缓冲部采用压电材料制成，由于压电材料自身的压电效应，在受到外部冲击，产生机械振动时，能够将机械振动转化为电能，通过压电缓冲部产生的电能驱动多维振动器产生振动，无需额外设置电源对多维振动器进行供电，节约能源。且本发明实施例所提供的振动模组适用于不便于充电或者电力不充足的情况，适用范围广。

Description

振动模组、振动模组控制方法及电子装置

技术领域

本发明属于电子产品技术领域，尤其涉及一种振动模组、振动模组控制方法及电子装置。

背景技术

现有技术中，移动终端设备提供了振铃功能和振动功能，可以在接收到通知信息或者提醒事项时，发出振铃或者执行振动以提醒用户，振铃功能和振动功能主要通过线性马达实现，但是移动终端设备中的线性马达工作由移动终端设备自带的电池进行驱动，耗电量较大。

因此，亟需一种新的振动模组、振动模组控制方法及电子装置。

发明内容

本发明实施例提供了一种振动模组、振动模组控制方法及电子装置，通过压电缓冲部产生的电能驱动多维振动器产生振动，无需额外设置电源对多维振动器进行供电，节约能源。

第一方面，本发明实施例提供了一种振动模组，用于电子装置，包括：框体，具有容纳腔；振动组件，设于所述容纳腔中，且与所述框体之间具有间隔，所述振动组件包括多维振动器；压电缓冲部，填充于所述框体与所述振动组件之间的所述间隔内，用于将机械振动转化为电能，所述压电缓冲部与所述多维振动器电连接，以驱动所述多维振动器振动。

第二方面，本发明实施例提供了一种振动模组控制方法，应用于上述任一实施例中的振动模组，包括：压电缓冲部因外部机械振动产生电流，为所述振动组件供电；检测外部机械振动的频率信息和振动方向信息，并根据所述频率信息和所述振动方向信息控制所述多维振动器相对于外部机械振动进行反向振动。

第三方面，本发明实施例提供了一种电子装置，包括：振动模组，所述振动模组为上述任一实施例中的振动模组；功能模组，设于所述振动模组的容纳腔内。

与相关技术相比，本发明实施例提供的振动模组包括框体、振动组件以及压电缓冲部，振动模组固定于框体的容纳腔内，振动模组包括多维振动器。多维振动器具体是指能够实现沿多个方向产生振动的器件，在框体与振动组件之间的间隔内填充有压电缓冲部，压电缓冲部一方面可以在振动模组在受到外部冲击时起到缓冲作用。另一方面，压电缓冲部采用压电材料制成，由于压电材料自身的压电效应，在受到外部冲击，产生机械振动时，能够将机械振动转化为电能，通过压电缓冲部产生的电能驱动多维振动器产生振动，无需额外设置电源对多维振动器进行供电，节约能源。且本发明实施例所提供的振动模组适用于不便于充电或者电力不充足的情况，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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他的附图。

图1是根据本发明一种实施例提供的振动模组的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种图1中B-B截面处的剖视图；

图3是本发明实施例提供的一种压电缓冲部和振动组件的连接示意图；

图4是本发明实施例提供的一种压电缓冲部未受力时的原理示意图；

图5是本发明实施例提供的一种压电缓冲部受拉力时的原理示意图；

图6是本发明实施例提供的一种压电缓冲部受压力时的原理示意图；

图7是本发明实施例提供的一种压电缓冲部与电源连接时的原理示意图；

图8是本发明实施例提供的又一种图1中B-B截面处的剖视图；

图9是本发明一种实施例提供的控制板的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的又一种图1中B-B截面处的剖视图；

图11是根据本发明一种实施例提供的振动模组控制方法的流程示意图；

图12是根据本发明一种实施例提供的电子装置的结构示意图；

图13是本发明实施例提供的一种图12中C-C截面处的剖视图；

图14是本发明实施例提供的又一种图12中C-C截面处的剖视图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图14根据本发明实施例的振动模组、控制方法及电子装置进行详细描述。

请一并参阅图1和图2，图1是根据本发明一种实施例提供的振动模组的结构示意图，图2是本发明实施例提供的一种图1中B-B截面处的剖视图。本发明实施例提供了一种振动模组，用于电子装置，包括：框体1，具有容纳腔A；振动组件2，设于容纳腔A中，且与框体1之间具有间隔，振动组件2包括多维振动器21；压电缓冲部3，填充于框体1与振动组件2之间的间隔内，用于将机械振动转化为电能，压电缓冲部3与多维振动器21电连接，以驱动多维振动器21振动。

本发明实施例所提供的振动模组包括框体1、振动组件2以及压电缓冲部3，振动模组固定于框体1的容纳腔A内，振动模组包括多维振动器21。多维振动器21具体是指能够实现沿多个方向产生振动的器件，在框体1与振动组件2之间的间隔内填充有压电缓冲部3，压电缓冲部3一方面可以在振动模组在受到外部冲击时起到缓冲作用。另一方面，压电缓冲部3采用压电材料制成，由于压电材料自身的压电效应，在受到外部冲击，产生机械振动时，能够将机械振动转化为电能，通过压电缓冲部3产生的电能驱动多维振动器21产生振动，无需额外设置电源对多维振动器21进行供电，节约能源。且本发明实施例所提供的振动模组适用于不便于充电或者电力不充足的情况，适用范围广。

具体的，在压电缓冲部3外周包裹有绝缘层5，压电缓冲部3通过导线L1与振动组件2连接，以使压电缓冲部3产生的电流直接流向振动组件2，为其供电，以避免产生漏电，具体可以通过在绝缘层5上设置过孔等形式使导线L1通过。

请参阅图4至图6，压电缓冲部3产生电流的具体原理如下，如图3所示，压电缓冲部3在未受外力作用时，晶体对称性较低，当压电缓冲部3因机械振动而受到外力作用发生形变时，例如，图4中压电缓冲部3受到拉力F或者图5中压电缓冲部3受到压力Y，压电缓冲部3的晶体中正负离子31的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面31的电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电缓冲部3受外力作用形变时两晶体表面31会出现异号电荷，形成电压差，进而使压电缓冲部3的两晶体表面31之间产生电流，即正压电效应。

需要说明的是，压电缓冲部3还具有逆压电效应，如图7所示，在通过电源S为压电缓冲部3供电时，压电缓冲部3内部产生内部应力G，进而使压电缓冲部3发生形变，主动产生振动。

可选的，压电缓冲部3采用有机压电材料，即压电聚合物，如PVDF(Polyvinylidene fluoride，偏聚氟乙烯)及其它为代表的其他有机压电材料，可以起到缓冲作用。

可以理解的是，在本实施中的振动模组应用于电子装置时，框体1的容纳腔A还可以用于容纳固定电子装置的其他部件，且框体1根据所需固定容纳的部件尺寸形状，可以采用矩形、圆形等形状的框体1。

为了使多维振动器21实现沿多个方向产生振动，在一些可选的实施例中，多维振动器21包括水平振动器211、垂直振动器212以及控制板213，水平振动器211和垂直振动器212均与控制板213连接，控制板213电连接于压电缓冲部3，控制板213用于控制水平振动器211和垂直振动器212的振动频率。可选的，电源S设置于控制板213上。

需要说明的是，水平振动器211具体是指可以沿水平方向发生振动的振动器，相应的，垂直振动器212具体是指可以沿垂直方向发生振动的振动器，即垂直振动器212的振动方向垂直于水平振动器211的振动方向，以实现不同方向的振动。同时，水平振动器211和垂直振动器212均与控制板213连接，即通过控制板213同一集成控制，具体的，控制板213可以控制水平振动器211和垂直振动器212的振动频率，即可以根据外部振动的振动频率，控制水平振动器211和垂直振动器212的振动频率。例如外部振动的振动频率为10Hz时，控制多维振动器21的振动频率也为10Hz，且相对于外部振动的振动方向反向振动，即可抵消外部振动。例如，在某一瞬间外部振动方向向上，相应的控制多维振动器21的振动方向向下，和外部振动方向相反，即可减缓整个振动模组的振动，提高稳定性。

请参阅图8和图9，图8是本发明实施例提供的又一种图1中B-B截面处的剖视图；图9是本发明一种实施例提供的控制板213的结构示意图。为了精准控制多维振动器21相对于外部振动进行反向振动，在一些可选的实施例中，控制板213包括：振动频率感应单元S1，用于检测振动模组所受到的外部振动频率；振动方向识别单元S2，用于检测振动模组所受到的外部振动方向；控制板213用于根据所检测到外部振动频率和外部振动方向控制水平振动器211和/或垂直振动器212相对于外部振动反向振动。

需要说明的是，在振动模组受到外部冲击，产生振动时，压电缓冲部3受力变形产生电流，驱动控制板213工作，振动频率感应单元S1监测振动模组所受到的外部振动频率，并根据外部振动频率控制水平振动器211和/或垂直振动器212的振动频率和外部振动频率相同或相对较小。同时，控制板213上还设置有振动方向识别单元S2，用于检测振动模组所受到的外部振动方向。例如，外部振动方向为水平方向，控制板213控制水平振动器211产生与外部振动反向的振动，且由于外部振动不存在垂直方向的振动，因而，在水平振动器211工作的同时，可以控制垂直振动器212不工作，以节约能源。同理，当外部振动方向为垂直方向时，控制垂直振动器212产生相应的反向振动，水平振动器211不工作，而当外部振动同时存在水平方向和垂直方向的振动时，控制水平振动器211和垂直振动器212同时工作，以产生相应的反向振动。

在一些可选的实施例中，水平振动器211和垂直振动器212均为线性电动机。具体的，线性电动机则类似于打桩机，由定子和动子构成，其中定子由线圈和电路板构成，动子由质量块和磁铁构成。通电的线圈在磁场中受到洛伦兹力作用，带着动子沿固定方向往复运动产生振感，运动的频率取决于驱动信号频率。线性电动机响应速度快，振感强，有振动方向，振动频率和波形均可调，因而能够实现更为复杂和各种定制化的振动效果。

垂直振动器212具体可采用Z轴线性马达，又称圆形线性马达，马达在垂直的Z轴方向运动，振动行程相对较短。水平振动器211具体可采用X轴线性马达，又称长方形或横向线性马达。

请参阅图10，图10是本发明实施例提供的又一种图1中B-B截面处的剖视图，为了更好的将机械振动转化为电能，在一些可选的实施例中，框体1具有底壁11以及与底壁11连接的侧壁12，振动组件2设于底壁11，压电缓冲部3包括环绕振动组件2设置的第一环形体31以及与第一环形体31连接的第二环形体32，第二环形体32具有贴合于侧壁12的表面。

可以理解的是，框体1的底壁11和侧壁12所围成的区域即容纳腔A，第二环形体32具有贴合于侧壁12的表面，在框体1受到外部冲击时，作用力能够迅速传递至第二环形体32，并通过第二环形体32传递至第一环形体31，以使第一环形体31和第二环形体32受力变形产生电流。同时为了增大第二环形体32和侧壁12的接触面积，提高外力传递效果，可选的，在沿第一方向上，第二环形体32背离底壁11的表面高于第一环形体31背离底壁11的表面。即第二环形体32的高度高于第一环形体31的高度，第一方向具体是指振动模组的厚度方向，同时由于第二环形体32的高度高于第一环形体31的高度，在振动模组应用于电子装置时，第一环形体31和第二环形体32所围成的空间可以用于放置电子装置的显示模组的等部件。

需要说明的是，第一环形体31和第二环形体32根据所需放置电子装置的部件的形状尺寸不同，具体可以采用矩形环或者圆环、椭圆形环等形状。

压电缓冲部3包括聚偏氟乙烯、镓酸锂中的至少一种，最好选用聚偏氟乙烯等有机压电材料，缓冲效果好。

请参阅图11，图11是根据本发明一种实施例提供的振动模组控制方法的流程示意图，本发明实施例还提供了一种振动模组控制方法，应用于上述实施例中的振动模组，包括：

S110：压电缓冲部3因外部机械振动产生电流，为振动组件2供电；

S120：检测外部机械振动的频率信息和振动方向信息，并根据频率信息和振动方向信息控制多维振动器21相对于外部机械振动进行反向振动。

在步骤S110中，在振动模组受到外部冲击产生振动时，压电缓冲部3受力变形产生电流，驱动振动组件2进行工作，具体的，压电缓冲部3和振动组件2的控制板213电连接。

在步骤S120中，检测外部机械振动的频率信息和振动方向信息，具体可以通过额外设置外部检测装置进行检测，也可以通过控制板213上的振动频率感应单元S1和振动方向识别单元S2进行检测，具体的，振动频率感应单元S1用于检测振动模组所受到的外部振动的频率信息；振动方向识别单元S2，用于检测振动模组所受到的外部振动的振动方向信息，控制板213根据振动频率感应单元S1和振动方向识别单元S2所检测到的频率信息和振动方向信息控制多维振动器21相对于外部机械振动进行反向振动。

本发明实施例提供的振动模组控制方法，由于控制多维振动器21相对于外部机械振动进行反向振动，能够抵消一部分外部机械振动，提高振动模组的抗冲击能力以及稳定性，减缓外部机械振动对于振动模组自身或者应用了振动模组的电子装置所造成的不利影响。

为了保证多维振动器21的减震效果，在一些可选的实施例中，还包括控制多维振动器21的振动频率与外部机械振动的频率相同。

需要说明的是，在控制板213控制控制多维振动器21相对于外部机械振动进行反向振动时，多维振动器21的振动频率可以小于外部机械振动的振动频率，只要能够相对于外部机械振动进行反向振动即可，例如，外部机械振动向上振动两次，多维振动器21向下振动一次，也具有减震效果，当然，控制多维振动器21的振动频率与外部机械振动的频率相同，例如，在外部振动方向向上的同时控制多维振动器21的振动方向向下，和外部振动方向相反，能够更好的减缓整个振动模组的振动，提高稳定性。

请参阅图12和图13，图12是根据本发明一种实施例提供的电子装置的结构示意图；图13是本发明实施例提供的一种图12中C-C截面处的剖视图。本发明实施例还提供了一种电子装置，包括：振动模组，振动模组为上述任一实施例中的振动模组；功能模组4，设于振动模组的容纳腔A内。

需要说明的是，电子装置具体可以为手机、平板、显示器等装置中的任意一种，通过将电子装置的功能模组4设于振动模组的容纳腔A内。通过压电缓冲部3的缓冲作用以及振动组件2的减震作用，能够有效减低电子装置在受到外部冲击时所受到的损伤。

在一些可选的实施例中，功能模组4为显示模组、触控模组或者触控显示模组中的一者。

为了保证振动组件2的减震效果能够对功能模组4产生效果，在一些可选的实施例中，功能模组4在振动模组的框体1的底壁11上的正投影和振动组件2在框体1的底壁11上的正投影至少部分重叠。

具体的，功能模组4层叠于振动模组上方，直接与振动模组接触，振动模组所产生的反向振动能够直接传递至功能模组4，起到减振作用。可选的，功能模组4在振动模组的框体1的底壁11上的正投影完全覆盖于振动组件2在框体1的底壁11上的正投影，即功能模组4覆盖于振动组件2远离框体1底壁11的表面，提高振动组件2和功能模组4的接触面积，以提高功能模组4和振动组件2之间的振动传递效果。

请参阅图14，图14是本发明实施例提供的另一种图12中C-C截面处的剖视图，可选的，功能模组4为显示模组时，显示模组采用液晶显示模组，包括层叠设置的液晶显示面板42和背光模组41，背光模组41背离液晶显示面板42的一侧表面和振动组件2以及第一环形体31接触，以便于将振动组件2产生的振动传递给液晶显示模组，实现液晶显示模组的减振。显示模组也可以为OLED(OrganicLight-Emitting Diode，有机电激光显示)显示模组，位于OLED最外侧的封装层和振动组件2以及第一环形体31接触。当然，显示模组还可以为micro LED(微型发光二极管)显示模组等。

在一些可选的实施例中，沿功能模组4的周向设置有压电缓冲部3，且功能模组4在框体1的底壁11上的正投影和压电缓冲部3在框体1上的正投影至少部分重叠。

需要说明的是，功能模组4的周向具体是指功能模组4的各个侧面均与压电缓冲部3接触，通过设于功能模组4周向的压电缓冲部3，能够有效减缓功能模组4所受到水平方向的外部振动。而功能模组4在框体1的底壁11上的正投影和压电缓冲部3在框体1上的正投影至少部分重叠，具体是指，在功能模组4和框体1的底壁11之间设置有压电缓冲部3，具体可以为第二环形体32。相应的，设置于通过设于功能模组4周向的压电缓冲部3为第一环形体31。

以上，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或系统。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

Claims (14)

1.一种振动模组，用于电子装置，其特征在于，包括：

框体，具有容纳腔；

振动组件，设于所述容纳腔中，且与所述框体之间具有间隔，所述振动组件包括多维振动器；

压电缓冲部，填充于所述框体与所述振动组件之间的所述间隔内，用于将机械振动转化为电能，所述压电缓冲部与所述多维振动器电连接，以驱动所述多维振动器振动。

2.根据权利要求1所述的振动模组，其特征在于，所述压电缓冲部的外周包裹有绝缘层，所述压电缓冲部通过所述绝缘层的导线和所述多维振动器连接。

3.根据权利要求1所述的振动模组，其特征在于，所述多维振动器包括水平振动器、垂直振动器以及控制板，所述水平振动器和所述垂直振动器均与所述控制板连接，所述控制板电连接于所述压电缓冲部，所述控制板用于控制所述水平振动器和所述垂直振动器的振动频率。

4.根据权利要求3所述的振动模组，其特征在于，所述控制板包括：

振动频率感应单元，用于检测所述振动模组所受到的外部振动频率；

振动方向识别单元，用于检测所述振动模组所受到的外部振动方向；

所述控制板用于根据所检测到所述外部振动频率和所述外部振动方向控制所述水平振动器和/或所述垂直振动器相对于外部振动反向振动。

5.根据权利要求3所述的振动模组，其特征在于，所述水平振动器和垂直振动器均为线性电动机。

6.根据权利要求1所述的振动模组，其特征在于，所述框体具有底壁以及与所述底壁连接的侧壁，所述振动组件设于所述底壁，所述压电缓冲部包括环绕所述振动组件设置的第一环形体以及与所述第一环形体连接的第二环形体，所述第二环形体具有贴合于所述侧壁的表面。

7.根据权利要求6所述的振动模组，其特征在于，在沿第一方向上，所述第二环形体背离所述底壁的表面高于所述第一环形体背离所述底壁的表面。

8.根据权利要求1所述的振动模组，其特征在于，所述压电缓冲部包括聚偏氟乙烯、镓酸锂中的至少一种。

9.一种振动模组控制方法，应用于权利要求1至8任一项所述的振动模组，其特征在于，包括：

压电缓冲部因外部机械振动产生电流，为所述振动组件供电；

检测外部机械振动的频率信息和振动方向信息，并根据所述频率信息和所述振动方向信息控制所述多维振动器相对于外部机械振动进行反向振动。

10.根据权利要求9所述的振动模组控制方法，其特征在于，还包括控制所述多维振动器的振动频率与所述外部机械振动的频率相同。

11.一种电子装置，其特征在于，包括：

振动模组，所述振动模组为权利要求1至8任一项所述的振动模组；

功能模组，设于所述振动模组的容纳腔内。

12.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述功能模组为显示模组、触控模组或者触控显示模组中的一者。

13.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述功能模组在所述振动模组的框体的底壁上的正投影和所述振动组件在所述框体的底壁上的正投影至少部分重叠。

14.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，沿所述功能模组的周向设置有所述压电缓冲部，且所述功能模组在所述框体的底壁上的正投影和所述压电缓冲部在所述框体上的正投影至少部分重叠。

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