CN113245173B - 谐振装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种谐振装置，包括谐振单元和驱动单元，其中谐振单元包括安装架、动子和定子，动子位于安装架的自由段，定子位于安装架的固定段，自由段和固定段之间的连接区域设置有折弯部；驱动单元包括弹性电路板和连接杆。驱动单元通过连接杆固定设置在折弯部内，且驱动单元的两端均与折弯部内壁抵接。连接杆一端与弹性电路板连接，另一端与安装架连接。自由段振动时，折弯部的内壁压迫驱动单元带动弹性电路板产生形变。谐振装置中的压电传感器和驱动电路集成在弹性电路板上，压电传感器可以根据弹性电路板的形变幅度、相位感测到谐振单元的振动幅度、频率，不需要将压电传感器部署在动子上，使得谐振装置的整体线路布设的复杂度大幅度降低。

Description

谐振装置

技术领域

本申请涉及谐振设备技术领域，特别涉及一种谐振装置。

背景技术

谐振装置被广泛应用于按摩设备领域，具有效率高、效果好的优点。谐振装置的驱动需要对振动器的振动进行实时跟踪，因此需要部署振动传感器，用于检测振动器的振动频率和振幅。现有设备中，振动传感器要么与振动器的动子直接接触，要么利用光、磁等手段侦测动子。后者要求振动传感器必需部署在振动器的特定位置，导致谐振装置整体的控制线路的布设复杂度较高，使得振动传感器安装与线路连接较为困难，大幅度提高了谐振装置整体的成本和复杂度，同时复杂的线路布设也降低了谐振装置本身在工作时的可靠性。

发明内容

本申请的主要目的为提供一种谐振装置，旨在解决现有谐振装置中振动传感器部署困难、线路复杂度高的弊端。

为实现上述目的，本申请提供了一种谐振装置，包括谐振单元和驱动单元，所述谐振单元包括安装架、动子和定子，所述安装架为悬臂梁结构，所述动子位于所述安装架的自由段，所述定子位于所述安装架的固定段，所述自由段和所述固定段之间的连接区域设置有折弯部，所述驱动单元包括弹性电路板和连接杆；

所述驱动单元通过所述连接杆固定设置在所述折弯部内，且所述驱动单元的两端均与所述折弯部的内壁抵接；

所述连接杆一端与所述弹性电路板连接，另一端与所述安装架连接；

所述安装架的自由段振动时，所述折弯部的内壁压迫所述驱动单元带动所述弹性电路板产生形变；

所述弹性电路板上部署有压电传感器和驱动电路，所述压电传感器和所述驱动电路电性连接，所述驱动电路与所述谐振单元电性连接；

所述压电传感器用于感测所述弹性电路板的形变并输出相应的压电信号；

所述驱动电路接收所述压电信号，并根据所述压电信号输出相应的驱动信号，所述驱动信号用于控制所述谐振单元的工作状态。

进一步的，所述谐振单元还包括衔铁、电磁铁和线圈，

所述衔铁设置在所述固定段内侧形成所述定子，所述电磁铁设置在所述自由段内侧形成所述动子；

所述衔铁和所述电磁铁相对设置，所述衔铁和所述电磁铁的设置位置相对应；

所述线圈套设在所述电磁铁上。

进一步的，所述衔铁的横截面形状为I字型，所述电磁铁的横截面形状为E字型；

所述线圈套设在所述电磁铁中间区域的凸出部分。

进一步的，所述电磁铁开口的一侧部署有封口件，所述封口件正对所述线圈的一侧具有与所述电磁铁接合固定的碰接部位。

进一步的，所述安装架整体呈U字形或V字形；

所述安装架的自由段的长度大于所述安装架的固定段的长度。

进一步的，所述驱动单元还包括电路板支撑盒，所述电路板支撑盒为刚性结构件；

所述电路板支撑盒内部具有容纳腔，所述容纳腔沿长度方向的两侧设置有支撑部，所述容纳腔开口朝向所述线圈；

所述弹性电路板设置在所述电路板支撑盒的开口处，且所述支撑部与所述弹性电路板的两端抵接，支撑所述弹性电路板；

所述电路板支撑盒远离所述线圈的两个端部均与所述安装架的折弯部抵接。

进一步的，所述电路板支撑盒与所述安装架抵接的两个端面均为弧形面，所述弧形面与所述安装架的内壁面贴合。

进一步的，所述压电传感器和所述驱动电路部署在所述弹性电路板朝向所述容纳腔内部的一侧。

进一步的，所述连接杆包括杆体和固定部，所述弹性电路板的中心区域设置有通孔；

所述杆体穿过所述通孔并垂直贯穿所述电路板支撑盒和所述安装架；

所述杆体的两末端分别设置有所述固定部，实现所述电路板支撑盒与所述悬臂梁支撑架的折弯部的内壁抵接。

进一步的，所述压电传感器与所述通孔毗邻设置。

本申请中提供的一种谐振装置，包括谐振单元和驱动单元，其中谐振单元包括安装架、动子和定子，安装架为悬臂梁结构，动子位于安装架的自由段，定子位于安装架的固定段，自由段和固定段之间的连接区域设置有折弯部；驱动单元包括弹性电路板和连接杆。驱动单元通过连接杆固定设置在安装架的折弯部内，且驱动单元的两端均与折弯部的内壁抵接。连接杆一端与弹性电路板连接，另一端与安装架连接。安装架的自由段振动时，折弯部的内壁压迫驱动单元带动弹性电路板产生形变。弹性电路板上部署有压电传感器和驱动电路，压电传感器和驱动电路电性连接，驱动电路与谐振单元电性连接；压电传感器用于感测弹性电路板的形变并输出相应的压电信号；驱动电路接收压电信号，并根据压电信号输出相应的驱动信号，该驱动信号用于控制谐振单元的工作状态。谐振装置中的压电传感器和驱动电路集成在弹性电路板上，压电传感器可以根据弹性电路板的形变幅度、相位感测到谐振单元的振动幅度、频率，不需要将压电传感器部署在动子上，使得谐振装置的整体线路布设的复杂度大幅度降低。

附图说明

图1是本申请一实施例中谐振装置的整体结构图；

图2是本申请一实施例中驱动单元的内部结构图。

本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

参照图1，本申请一实施例提供了一种谐振装置，包括谐振单元1和驱动单元2，所述谐振单元1包括安装架11、动子和定子，所述安装架11为悬臂梁结构，所述动子位于所述安装架11的自由段，所述定子位于所述安装架11的固定段，所述自由段和所述固定段之间的连接区域设置有折弯部，所述驱动单元2包括弹性电路板21和连接杆22；

所述驱动单元2通过所述连接杆22固定设置在所述折弯部内，且所述驱动单元2的两端均与所述折弯部的内壁抵接；

所述连接杆22一端与所述弹性电路板21连接，另一端与所述安装架11连接；

所述安装架11的自由段振动时，所述折弯部的内壁压迫所述驱动单元2带动所述弹性电路板21产生形变；

所述弹性电路板21上部署有压电传感器23和驱动电路24，所述压电传感器23和所述驱动电路24电性连接，所述驱动电路24与所述谐振单元1电性连接；

所述压电传感器23用于感测所述弹性电路板21的形变并输出相应的压电信号；

所述驱动电路24接收所述压电信号，并根据所述压电信号输出相应的驱动信号，所述驱动信号用于控制所述谐振单元1的工作状态。

本实施例中，谐振装置包括谐振单元1和驱动单元2，其中，谐振单元1(具体可以为线性马达)包括安装架11、动子和定子，其中，安装架11为悬臂梁结构，动子位于安装架11的自由段，定子位于安装架11的固定段，自由段和固定段之间的连接区域设置有折弯部；驱动单元2包括弹性电路板21和连接杆22。驱动单元2整体通过连接杆22与安装架11连接，安装在安装架11的折弯部内部，并且驱动单元2整体位于安装架11的内侧，沿长度方向的两个端部均与安装架11的内壁抵接。具体地，连接杆22的一端与弹性电路板21连接，另一端与安装架11连接。在谐振单元1工作时，安装架11的自由段会发生振动，安装架11的折弯部随着振动压迫驱动单元2，而由于连接杆22的长度固定不变，在折弯部的压迫力作用下，弹性电路板21被连接杆22拉扯从而产生形变。弹性电路板21上部署有压电传感器23和驱动电路24，压电传感器23和驱动电路24电性连接，集成在弹性电路板21上，并且驱动电路24与谐振单元1的元器件电性连接。其中，压电传感器23优选为接触式压电传感器，用于感测弹性电路板21的形变并输出相应的压电信号；驱动电路24则接收压电传感器23所反馈的压电信号，并根据该压电信号输出相应的驱动信号，该驱动信号用于控制谐振单元1的电驱动的相位。谐振装置工作时，谐振单元1通电，安装架11的自由段发生振动，安装架11的自由段向内侧振动时的位移，使得折弯部的内壁压迫驱动单元2具有滑动的趋势，而由于连接杆22的长度固定不变，在这种趋势下弹性电路板21会被连接杆22所拉扯，从而产生形变。同样的，当安装架11的自由段复位时，弹性电路板21的形变恢复。由此，部署在弹性电路板21上的压电传感器23通过感测弹性电路板21的形变幅度和相位，得到谐振单元1的振动幅度和频率，输出相应的压电信号。驱动电路24接收压电传感器23反馈的压电信号，并输出相应的驱动信号，该驱动信号用于控制谐振单元1的电驱动的相位，以保证谐振单元1的振动处于谐振，不至于失谐。本实施例中，结合谐振单元1中安装架11的独特结构设计，压电传感器23和驱动电路24集成在弹性电路板21上，通过感测弹性电路板21的形变进而监测谐振单元1的振动，具有更大的线性感知范围，并且使得压电传感器23不需要部署在动子上，有效简化了谐振装置整体的线路布局。

进一步的，所述谐振单元1还包括衔铁12、电磁铁13和线圈14，

所述衔铁12设置在所述固定段内侧形成所述定子，所述电磁铁13设置在所述自由段内侧形成所述动子；

所述衔铁12和所述电磁铁13相对设置，所述衔铁12和所述电磁铁13的设置位置相对应；

所述线圈14套设在所述电磁铁13上。

优选的，所述衔铁12的横截面形状为I字型，所述电磁铁13的横截面形状为E字型；

所述线圈14套设在所述电磁铁13中间区域的凸出部分。

本实施例中，谐振单元1包括衔铁12、电磁铁13和线圈14，衔铁12设置在安装架11的固定段内侧形成定子，电磁铁13设置在安装架11的自由段内侧形成动子，定子和动子形成悬臂梁结构。优选的，衔铁12和电磁铁13可以由硅钢片堆叠而成，也可以整体是由普通钢铁、永磁体制成。衔铁12和电磁铁13相对设置，并且衔铁12和电磁铁13的设置位置相对应；线圈14则套设在电磁铁13上。当线圈14通电时，动子产生磁场，动子与定子之间产生吸引力，相对设置的动子和定子在吸引力的作用下相互靠近。动子和定子之间的相对位移对安装架11的自由段产生牵引，使得安装架11的自由段向固定段移动，安装架11的折弯部发生弹性形变，开始存储弹性势能，并压迫与其抵接的驱动单元2。当输入线圈14的交流电变换电流方向时，定子和动子之间的吸引力解除，动子在安装架11因弹性形变产生的弹性势能的作用下产生方向位移，使得谐振单元1发生振动，并解除对驱动单元2的压迫。优选的，衔铁12的横截面形状为I字型，电磁铁13的横截面形状为E字型，线圈14套设在电磁铁13中间区域的凸出部分，使得线圈14整体位于动子内部，便于线圈14的安装固定。

进一步的，所述电磁铁13开口的一侧部署有封口件15，所述封口件15正对所述线圈14的一侧具有与所述电磁铁13接合固定的碰接部位。

本实施例中，电磁铁13开口的一侧部署有封口件15，该封口件15在正对线圈14的一侧具有与电磁铁13接合固定的碰接部位。其中，接合固定的方式包括熔接、粘接或焊接等方式。将线圈14套设在电磁铁13上后，再将封口件15接合固定在电磁铁13开口的一侧，从而对动子实现封口，避免电磁铁13内部的线圈14在振动时脱落或者发生位移，提高谐振单元1整体装配的稳固度。

进一步的，所述安装架11整体呈U字形或V字形；

所述安装架11的自由段的长度大于所述安装架11的固定段的长度。

本实施例中，安装架11整体呈U字形或V字形，其中，U字型或V字型的两个长边分别对应安装架11的自由段和固定段。衔铁12和电磁铁13均设置在安装架11的内侧面，两者相对设置。谐振单元1的线圈14通电后，安装架11的自由段往固定段移动，安装架11产生弹性形变的区域集中在固定段和自由段的连接区域。而由于安装架11整体呈U字型或V字形，在安装架11振动时不易折断，并且安装架11的折弯部(即自由段和连接端相连的区域)会对与其抵接的驱动单元2产生压迫，进而带动弹性电路板21的形变，使得部署在弹性电路板21上的压电传感器23能够通过通过弹性电路板21的形变监测到谐振单元1的振动。优选的，安装架11的自由段的长度大于固定段的长度，安装架11的自由段的长度决定了谐振单元1的振幅，即安装架11的自由段的长度越大，谐振单元1的振幅越大。设计人员可以根据使用场景的需要对安装架11的自由段的长度进行相应的设置，以满足谐振单元1的振幅需求，在此不做具体限定。

进一步的，所述驱动单元2还包括电路板支撑盒25，所述电路板支撑盒25为刚性结构件；

所述电路板支撑盒25内部具有容纳腔，所述容纳腔沿长度方向的两侧设置有支撑部，所述容纳腔开口朝向所述线圈14；

所述弹性电路板21设置在所述电路板支撑盒25的开口处，且所述支撑部与所述弹性电路板21的两端抵接，支撑所述弹性电路板21；

所述电路板支撑盒25远离所述线圈14的两个端部均与所述安装架11的折弯部抵接。

优选的，所述电路板支撑盒25与所述安装架11抵接的两个端面均为弧形面，所述弧形面与所述安装架11的内壁面贴合。

优选的，所述压电传感器23和所述驱动电路24部署在所述弹性电路板21朝向所述容纳腔内部的一侧。

本实施例中，驱动单元2包括电路板支撑盒25，电路板支撑盒25为刚性结构件，整体不会受力产生形变。电路板支撑盒25内部具有容纳腔，容纳腔的开口方向朝向线圈14，且内部沿长度方向的两侧均设置有支撑部。弹性电路板21设置在电路板支撑盒25的开口处，容纳腔内两端的支撑部与弹性电路板21的两端抵接，实现对弹性电路板21的支撑。连接杆22连接弹性电路板21和安装架11的折弯部，而由于弹性电路板21被电路板支撑盒25的支撑部所支承，不会落入容纳腔内。因此，在连接杆22约束弹性电路板21和安装架11的力作用下，电路板支撑盒25远离线圈14的两个端部均与安装架11的折弯部抵接，实现驱动单元2与安装架11之间的安装连接。

优选的，电路板支撑盒25与安装架11抵接的两个端面均为弧形面，弧形面的弧度大小与安装架11的内侧相契合，从而使得弧形面与安装架11的内壁面贴合。安装架11在振动时压迫电路板支撑盒25滑动，由此导致电路板支撑盒25抵接安装架11的端面，与安装架11的内壁面相互摩擦。电路板支撑盒25的两个端面设置为弧形面，能大幅度减少弧形面与内壁面在振动过程中的相互磨损，避免在谐振装置在长时间工作后，电路板支撑盒25因磨损无法与安装架11紧密抵接，影响压电传感器23的检测精度。

优选的，压电传感器23和驱动电路24部署在弹性电路板21朝向容纳腔内部的一侧，使得压电传感器23和驱动电路24均被电路板安装盒所保护，避免驱动单元2的电子元件和线路在使用过程中因碰撞损坏。

进一步的，所述连接杆22包括杆体和固定部，所述弹性电路板21的中心区域设置有通孔；

所述杆体穿过所述通孔并垂直贯穿所述电路板支撑盒25和所述安装架11；

所述杆体的两末端分别设置有所述固定部，实现所述电路板支撑盒25与所述悬臂梁支撑架的折弯部的内壁抵接。

优选的，所述压电传感器23与所述通孔毗邻设置。

本实施例中，连接杆22包括杆体和固定部，弹性电路板21的中心区域设置有通孔。杆体穿过弹性电路板21的通孔，并垂直贯穿电路板支撑盒25及安装架11。杆体的两末端分别设置有固定部，在两端固定部的约束下，连接杆22实现驱动单元2与谐振单元1的连接，使得电路板支撑盒25与悬臂梁支撑架的折弯部的内壁紧密抵接。连接杆22与弹性电路板21的连接点位于弹性电路板21的中心区域，使得弹性电路板21在受力变形时，形变区域集中在弹性电路板21的中心区域，并向四周蔓延，避免形变区域偏向弹性电路板21的其中一半区域(比如左半部或右半部区域)，形变区域偏向的区域受力过大崩裂损坏。优选的，压电传感器23与通孔毗邻设置，由上述可知，谐振单元1振动时，弹性电路板21发生形变主要集中在连接杆22与弹性电路板21的连接处，即通孔处。因此，压电传感器23与通孔毗邻设置，能够有效提高压电传感器23的测量准确度。

本实施例提供的一种谐振装置，包括谐振单元1和驱动单元2，其中谐振单元1包括安装架11、动子和定子，安装架11为悬臂梁结构，动子位于安装架11的自由段，定子位于安装架11的固定段，自由段和固定段之间的连接区域设置有折弯部；驱动单元2包括弹性电路板21和连接杆22。驱动单元2通过连接杆22固定设置在安装架11的折弯部，且驱动单元2的两端均与安装架11的内壁抵接。连接杆22一端与弹性电路板21连接，另一端与安装架11连接。安装架11的自由段振动时，折弯部的内壁压迫驱动单元2带动弹性电路板21产生形变。弹性电路板21上部署有压电传感器23和驱动电路24，压电传感器23和驱动电路24电性连接；压电传感器23用于感测弹性电路板21的形变并输出相应的压电信号；驱动电路24接收压电信号，并根据压电信号输出相应的驱动信号。谐振装置中的压电传感器23和驱动电路24集成在弹性电路板21上，压电传感器23可以根据弹性电路板21的形变幅度、相位感测到谐振单元1的振动幅度、频率，不需要将压电传感器23部署在动子或其他特定位置，使得谐振装置的整体线路布设的复杂度大幅度降低。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其它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、装置、物品或者方法不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、装置、物品或者方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、装置、物品或者方法中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的优选实施例，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 (8)

1.一种谐振装置，其特征在于，包括谐振单元和驱动单元，所述谐振单元包括线圈、安装架、动子和定子，所述安装架为悬臂梁结构，所述动子位于所述安装架的自由段，所述定子位于所述安装架的固定段，所述自由段和所述固定段之间的连接区域设置有折弯部，所述驱动单元包括弹性电路板和连接杆；

所述驱动单元通过所述连接杆固定设置在所述折弯部内，且所述驱动单元沿长度方向的两端均与所述折弯部的内壁抵接；

所述连接杆一端与所述弹性电路板连接，另一端与所述安装架连接；

所述安装架的自由段振动时，所述折弯部的内壁压迫所述驱动单元带动所述弹性电路板产生形变；

所述弹性电路板上部署有压电传感器和驱动电路，所述压电传感器和所述驱动电路电性连接，所述驱动电路与所述谐振单元电性连接；

所述压电传感器用于感测所述弹性电路板的形变并输出相应的压电信号；

所述驱动电路接收所述压电信号，并根据所述压电信号输出相应的驱动信号，所述驱动信号用于控制所述谐振单元的工作状态；

所述驱动单元还包括电路板支撑盒，所述电路板支撑盒为刚性结构件；

所述电路板支撑盒内部具有容纳腔，所述容纳腔沿长度方向的两侧设置有支撑部，所述容纳腔开口朝向所述线圈；

所述弹性电路板设置在所述电路板支撑盒的开口处，且所述支撑部与所述弹性电路板的两端抵接，支撑所述弹性电路板；

所述电路板支撑盒远离所述线圈的两个端部均与所述安装架的折弯部抵接；

所述连接杆包括杆体和固定部，所述弹性电路板的中心区域设置有通孔；

所述杆体穿过所述通孔并垂直贯穿所述电路板支撑盒和所述安装架；

所述杆体的两末端分别设置有所述固定部，实现所述电路板支撑盒与所述安装架的折弯部的内壁抵接。

2.根据权利要求1所述的谐振装置，其特征在于，所述谐振单元还包括衔铁、电磁铁，

所述衔铁设置在所述固定段内侧形成所述定子，所述电磁铁设置在所述自由段内侧形成所述动子；

所述衔铁和所述电磁铁相对设置，所述衔铁和所述电磁铁的设置位置相对应；

所述线圈套设在所述电磁铁上。

3.根据权利要求2所述的谐振装置，其特征在于，所述衔铁的横截面形状为I字型，所述电磁铁的横截面形状为E字型；

所述线圈套设在所述电磁铁中间区域的凸出部分。

4.根据权利要求3所述的谐振装置，其特征在于，所述电磁铁开口的一侧部署有封口件，所述封口件正对所述线圈的一侧具有与所述电磁铁接合固定的碰接部位。

5.根据权利要求1所述的谐振装置，其特征在于，所述安装架整体呈U字形或V字形；

所述安装架的自由段的长度大于所述安装架的固定段的长度。

6.根据权利要求1所述的谐振装置，其特征在于，所述电路板支撑盒与所述安装架抵接的两个端面均为弧形面，所述弧形面与所述安装架的内壁面贴合。

7.根据权利要求1所述的谐振装置，其特征在于，所述压电传感器和所述驱动电路部署在所述弹性电路板朝向所述容纳腔内部的一侧。

8.根据权利要求1所述的谐振装置，其特征在于，所述压电传感器与所述通孔毗邻设置。

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