CN204597754U - 扁平线性马达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扁平线性马达，涉及微型马达技术领域，包括结合在一起的上壳和下壳，所述上壳与所述下壳围成的空间内收容有：线圈，所述线圈固定在所述下壳的内侧；永磁体，所述永磁体位于所述线圈的上方，且在垂直方向上与所述线圈相对应；以及两端分别通过一弹性支撑件悬空设置在所述上壳内侧的质量块，所述永磁体固定在所述质量块的中部；所述永磁体的极化方向与所述马达的振动方向平行。本实用新型扁平线性马达解决了现有技术中线性马达结构复杂、磁场强度弱等技术问题，本实用新型扁平线性马达结构简单，磁场强度大，振动质量高，且稳定可靠性高，使用寿命长，生产效率高。

Description

扁平线性马达

技术领域

本实用新型涉及微型马达技术领域，特别涉及一种水平充磁的扁平线性马达。

背景技术

扁平线性马达是线性马达中的一种，其振动方向为水平方向，多用在便携式电子产品中，如手机、掌上游戏机和掌上多媒体娱乐设备等。随着便携式电子产品不断的向轻薄、小巧的方向发展，扁平线性马达以其扁平、窄小的结构，以及在某一方向具有更强的振感等优点，正逐步被市场所接受。现有的扁平线性马达通常包括固定在外壳上的线圈，以及与线圈在垂直方向上相对应，并通过弹性支撑件悬空设置在外壳内的永磁体，永磁体的数量至少为两块，永磁体的极化方向与马达的振动方向相垂直。其工作原理如图9所示：

两块永磁体正对线圈的极化方向相反，当线圈内通过交变电流时，根据左手定则，线圈在永磁体产生的磁场中将受到向左或向右(随着电流方向的变化而变化)的洛伦兹力，但是，线圈被固定在外壳上，因此线圈并不能运动，由于作用力与反作用力的关系，永磁体将受到方向与线圈所受到的洛伦兹力方向相反、大小相同的作用力，在交变电流方向不断改变的过程中，永磁体将在水平方向上形成往复的运动，即水平方向上的振动。此种极化方向与振动方向相垂直的马达其永磁体常须拆分为多块，结构复杂，组装难度大，且其总体磁场强度弱，产生的振感不强，振动质量差。

实用新型内容

针对以上缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种扁平线性马达，此扁平线性马达结构简单，组装难度低，且总体磁场强度大，振动质量高。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种扁平线性马达，包括结合在一起的上壳和下壳，所述上壳与所述下壳围成的空间内收容有：线圈，所述线圈固定在所述下壳的内侧；永磁体，所述永磁体位于所述线圈的上方，且在垂直方向上与所述线圈相对应；以及两端分别通过一弹性支撑件悬空设置在所述上壳内侧的质量块，所述永磁体固定在所述质量块的中部；所述永磁体的极化方向与所述马达的振动方向平行。

其中，所述质量块与所述永磁体之间固定有一盆架，所述盆架的底部靠近所述上壳设置，所述盆架的侧壁向所述下壳延伸。

其中，所述盆架的与所述振动方向相垂直的两侧侧壁的高度大于与所述振动方向相平行的两侧侧壁的高度。

其中，所述盆架的与所述振动方向相垂直的两侧侧壁的下端面在垂直方向上所处的位置位于所述线圈的上表面与下表面之间，且所述线圈与该两侧侧壁之间的最小距离均大于所述马达在单方向上的振动距离。

其中，所述永磁体在所述振动方向上的长度小于所述线圈在所述振动方向上的长度。

其中，所述弹性支撑件包括相对设置，并分别固定在所述上壳与所述质量块上的固定部，两个所述固定部位于同一侧的端部均通过一V型连接臂连接为一体。

作为一种实施方式，所述永磁体和所述线圈均设有一个。

作为另一种实施方式，所述永磁体设有一个，所述线圈并排设有两个。

作为再一种实施方式，所述永磁体和所述线圈均设有两个，两个所述永磁体的极化方向相反。

其中，两个所述永磁体在垂直方向上分别与两个所述线圈相对应，且两个所述永磁体在所述振动方向上的长度均小于两个所述线圈在所述振动方向上的长度。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型扁平线性马达包括固定在下壳内侧的线圈,以及在垂直方向上与线圈相对应且位于线圈上方的永磁体，永磁体的外周固定有质量块并连同质量块悬置在上壳内，永磁体的极化方向与马达的振动方向相同。即永磁体的极化方向为水平方向，此种结构可有效的增加永磁体的体积，从而增加了磁场强度，相应的增大了作用在线圈上的洛伦兹力，产生的振感强，振动质量高。同时，减少了永磁体的数量，仅设一有块永磁体即可实现马达的水平振动(如图4所示)，有效的简化了马达的结构，降低了马达的组装难度，提高了生产效率；由于减少了内部部件，降低了马达损坏的机率，从而提高了马达的稳定性和可靠性。

由于在质量块与永磁体之间固定有一盆架，盆架的底部靠近上壳设置，盆架的侧壁向下壳延伸。盆架将永磁体围在其内侧，可有效的将扩散的磁场收拢于线圈主要受洛伦兹力作用的边环上，增加了线圈所处位置的磁场强度，进一步的提升了振动质量。

由于永磁体在振动方向上的长度小于线圈在振动方向上的长度。此结构可增加在竖直方向上穿过线圈的磁力线的数量，同时还可以使得倾斜穿过线圈的磁力线在竖直方向的分量更大，从而增大线圈受到的洛伦兹力，更进一步的提高振动的质量。

综上所述，本实用新型扁平线性马达解决了现有技术中线性马达结构复杂、磁场强度弱等技术问题，本实用新型扁平线性马达结构简单，组装难度低，生产效率高；同时磁场强度大，振动质量高，稳定可靠性高，使用寿命长。

附图说明

图1是本实用新型扁平线性马达实施例一的结构示意图；

图2是图1的A-A线剖视图；

图3是图1的B-B线剖视图；

图4是图1所示扁平线性马达的工作原理示意图；

图5是本实用新型扁平线性马达实施例二的结构示意图；

图6是图5所示扁平线性马达的工作原理示意图；

图7是本实用新型扁平线性马达实施例三的结构示意图；

图8是图7所示扁平线性马达的工作原理示意图；

图9是现有技术中线性马达的工作原理示意图；

图中：10、上壳，20、下壳，30、弹性支撑件，32、固定部，34、连接臂，40、质量块，50、盆架，60a、永磁体，60b、永磁体，60c、永磁体，70a、线圈，70b、线圈，70c、线圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。

本说明书中涉及到方位均指在马达正常工作时所处的方位。

实施例一：

如图1和图2共同所示，一种扁平线性马达，为长方体结构，包括结合在一起的上壳10和下壳20，上壳10为一一端敞口的盒状结构，下壳20为一板状结构，上壳10的开口端扣合在下壳20上。上壳10和下壳20围成的空间内收容有线圈70a、永磁体60a、盆架50、质量块40及两个弹性支撑件30。其中：线圈70a为扁平线圈，涂胶固定在下壳20内侧的中部，永磁体60a设置在线圈70a的正上方，并与线圈70a之间留有一定的间隙。永磁体60a固定在盆架50的内部，盆架50的外周环绕固定有质量块40，质量块40的两端分别通过一个弹性支撑件30悬空固定在上壳10两端的侧壁内侧。

如图1和图2共同所示，马达的振动方向为水平方向，即与马达的长边平行的方向。本实施方式中永磁体60a与线圈70a均设有一个，永磁体60a为水平设置的长条结构，其一端为N极，另一端为S极，极化方向与马达的振动方向平行，即其充磁方向为水平方向。此种结构永磁体60a的体积大，其两侧的磁场强度大，线圈70a受到的洛伦兹力大，振动质量高。

如图1和图2共同所示，永磁体60a在水平方向上的长度略小于线圈70a在水平方向上的长度，即永磁体60a在垂直方向上的正投影完全落入到线圈70a在垂直方向上的正投影区域内。永磁体60a的长度小于线圈70a的长度，可增加在竖直方向上穿过线圈70a的磁力线的数量，同时还可以使得倾斜穿过线圈70a的磁力线在竖直方向的分量更大，从而增大线圈70a受到的洛伦兹力，更进一步的提高振动的质量。

如图1、图2和图3共同所示，盆架50包括一长方形的底部，底部靠近上壳10设置，底部的四侧边缘位置均设有与底部相垂直并向下壳20延伸的侧壁，且四侧侧壁连成一体。盆架50的四侧侧壁越接近下壳20，其对磁场的聚拢作用越强，但是由于线圈70a的宽度远大于盆架50的宽度，故盆架50的两侧长边侧壁需要避让线圈70a，因此，设计盆架50的两侧短边侧壁(即与振动方向相垂直的两侧侧壁)的高度大于其两侧长边侧壁(即与振动方向相平行的两侧侧壁)的高度。本实施方式中优选盆架50的两侧短边侧壁的下端面在垂直方向上所处的位置位于线圈70a的上表面与下表面之间，此时可最大限度的将扩散的磁场聚拢到线圈70a的受力区域，但需要注意：此时，线圈70a与盆架50的两侧短边侧壁之间的距离L均应大于马达在单方向上的振动距离。

如图1和图2共同所示，弹性支撑件30为近似的菱形筒状结构，其包括相对设置，并分别固定在上壳10短边侧壁内侧及质量块40端部的固定部32，两个固定部32位于同一侧的端部通过一V型连接臂34连接为一体，两个固定部32另一侧的端部也通过一结构相同的V型连接臂34连接为一体，两个V型连接臂34对称设置，当永磁体60a带动质量块40及盆架50左右振动时，位于两端的弹性支撑件30将一个被压缩，另一个被拉伸，连接臂34为弹性支撑件30提供了拉伸和压缩量。

如图4所示，本实施方式扁平线性马达的工作原理如下：

线圈70a的绕线内通过交变电流，电流沿着线圈70a的绕制方向流动，设某一时刻的电流方向如图所示，线圈70a的左环对应永磁体60a的N极，左环的电流方向为垂直图面向里，用表示；线圈70a的右环对应永磁体60a的S极，右环的电流方向为垂直图面向外，用⊙表示，图中简单示意出了各环位置处的磁力线方向，有些磁力线会垂直穿过线圈70a，有些会倾斜穿过线圈70a，也有一些会水平穿过线圈70a，因为垂直和水平穿过的都比较好理解，因此图中仅示出了倾斜穿过的磁力线，倾斜穿过的磁力线产生的洛伦兹力会分为两个分量，一个是水平方向上的分量，一个是垂直方向上的分量，按照左手定则，左环受到的垂直方向上的洛伦兹力为F₁₁，方向向左，左环受到的水平方向上的洛伦兹力为F₁₂，方向向下；右环受到的垂直方向上的洛伦兹力为F₁₃，方向向左，右环受到的水平方向上的洛伦兹力为F₁₄，方向向上，因为位于同一磁场内，且左环与右环所处的位置相对于磁场的中心对称，因此F₁₂与F₁₄大小相等，方向相反，相互抵消。仅有方向向左的F₁₁和F₁₃对线圈70a起作用，但是，线圈70a是固定在下壳20(参见图1)上的，不能运动，因此由于作用力与反作用力的关系，永磁体60a的两端分别受到方向与F₁₁和F₁₃相反大小相同的F’₁₁和F’₁₃作用，永磁体60a与盆架50及质量块40在F’₁₁和F’₁₃的作用下向右运动。当电流方向改变时，永磁体60a与盆架50及质量块40将向左运动，以此形成左右的往复运动，即平行与马达长边的水平振动。

上述工作原理及图示均是在不考虑磁场干扰的情况下进行的，仅是一个原理简述，而真实的产品需要根据仿真实验来调整线圈与永磁体之间的间距，以及线圈与永磁体之间的长度比例等，以获得更多的垂直方向上的磁力线穿过线圈，穿过线圈的垂直方向上的磁力线数量越多，线圈受到的洛伦兹力越大，则永磁体、盆架及质量块获得的驱动力越大，振感就越强，振动质量越高。

实施例二：

如图5所示，本实施方式与实施例一基本相同，其不同之处在于：

下壳20上并排固定有两个线圈70b，位于两个线圈70b的共同上方设有一个永磁体60b，永磁体60b的长度略小于两个线圈70b的总长度。

如图6所示，本实施方式扁平线性马达的工作原理如下：

定义位于左侧的线圈70b为第一线圈，位于右侧的线圈70b为第二线圈，同样是依照左手定则，第一线圈主要受到向左的洛伦兹力F₂₁的作用，第二线圈主要受同样向左的洛伦兹力F₂₅的作用，由于作用力与反作用力的关系，永磁体60b的两端分别受到方向与F₂₁和F₂₅相反大小相同的F’₂₁和F’₂₅的作用，永磁体60b与盆架50及质量块40在F’₂₁和F’₂₅的作用下向右运动。当电流方向改变时，永磁体60b与盆架50及质量块40将向左运动，以此形成左右的往复运动，即平行与马达长边的水平振动。

实施例三：

如图7所示，本实施方式与实施例二基本相同，其不同之处在于：

两个线圈70c的上方分别对应有一永磁体60c，两个永磁体60c的极化方向相反，例如，如图所示的位于左侧的永磁体60c的左端为N极，右端为S极；则位于右侧的永磁体60c的左端为S极，右端为N极。两个线圈70c通过的电流的方向也相反。

如图7所示，定义位于左侧的永磁体60c为第一永磁体，位于右侧的永磁体60c为第二永磁体；定义位于左侧的线圈70c为第一线圈，位于右侧的线圈70c为第二线圈。其中第一永磁体的长度略小于第一线圈的长度，第二永磁体的长度略小于第二线圈的长度。

如图8所示，本实施方式扁平线性马达的工作原理如下：

同样是依照左手定则，第一线圈受到向左的洛伦兹力F₃₁和F₃₃的作用，第二线圈受同样向左的洛伦兹力F₃₅和F₃₇的作用，由于作用力与反作用力的关系，第一永磁体的两端分别受到方向与F₃₁和F₃₃相反大小相同的F’₃₁和F’₃₃的作用，第二永磁体的两端分别受到方向与F₃₅和F₃₇相反大小相同的F’₃₅和F’₃₇的作用，第一永磁体和第二永磁体共同与盆架50及质量块40在F’₃₁和F’₃₃及F’₃₅和F’₃₇的共同作用下向右运动。当电流方向改变时，第一永磁体和第二永磁体共同与盆架50及质量块40将向左运动，以此形成左右的往复运动，即平行与马达长边的水平振动。

上述三个实施例描述的扁平线性马达在结构上略有区别，因此它们在功能上也有一定的侧重：

实施例一的扁平线性马达为单永磁体及单线圈的结构，单永磁体可增加两侧磁场的强度，但由于占用空间较大，因此将导致F0(谐振频率)升高；单线圈可避免磁铁中部磁场的干扰，但由于阻抗增加必将导致电流减小，进而受到的洛伦兹力减小。但实施例一的扁平线性马达结构简单，便于装配，生产效率高。

实施例二的扁平线性马达为单永磁体及双线圈的结构，此结构与实施例一相比可有效降低阻抗，增加电流，增大了受到的洛伦兹力，但其非主要受洛伦兹力作用的边环将受到中部磁场的干扰，产生相反的作用力。

实施例三的扁平线性马达为双永磁体及双线圈的结构，此结构有效的避免了上述两个实施例中存在的问题，可充分利用线圈电流及分布的磁场，有效的利用了中间磁场区域，受到的洛伦兹力大，干扰小。但由于空间占用较大，会导致F0升高，振动空间减小。

因此，技术人员可根据马达应用的场合及功能需要选择适合的结构，本实用新型的技术方案并不限于上述三个实施例，技术人员可根据马达尺寸的大小设计三永磁体及三线圈，或四永磁体及四线圈等结构，关于多永磁体及多线圈结构的马达本领域技术人员根据上述实施例及附图不需要付出任何创造性劳动就可以设计出，故关于多永磁体及多线圈结构马达的具体实施方式在此不再详述。

由上述可知，本实用新型水平充磁的扁平线性马达结构简单，组装难度低，生产效率高；同时磁场强度大，振动质量高，稳定可靠性高，使用寿命长。

本实用新型不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.扁平线性马达，包括结合在一起的上壳和下壳，所述上壳与所述下壳围成的空间内收容有：

线圈，所述线圈固定在所述下壳的内侧；

永磁体，所述永磁体位于所述线圈的上方，且在垂直方向上与所述线圈相对应；

以及两端分别通过一弹性支撑件悬空设置在所述上壳内侧的质量块，所述永磁体固定在所述质量块的中部；

其特征在于，所述永磁体的极化方向与所述马达的振动方向平行。

2.根据权利要求1所述的扁平线性马达，其特征在于，所述质量块与所述永磁体之间固定有一盆架，所述盆架的底部靠近所述上壳设置，所述盆架的侧壁向所述下壳延伸。

3.根据权利要求2所述的扁平线性马达，其特征在于，所述盆架的与所述振动方向相垂直的两侧侧壁的高度大于与所述振动方向相平行的两侧侧壁的高度。

4.根据权利要求3所述的扁平线性马达，其特征在于，所述盆架的与所述振动方向相垂直的两侧侧壁的下端面在垂直方向上所处的位置位于所述线圈的上表面与下表面之间，且所述线圈与该两侧侧壁之间的最小距离均大于所述马达在单方向上的振动距离。

5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的扁平线性马达，其特征在于，所述永磁体在所述振动方向上的长度小于所述线圈在所述振动方向上的长度。

6.根据权利要求5所述的扁平线性马达，其特征在于，所述弹性支撑件包括相对设置，并分别固定在所述上壳与所述质量块上的固定部，两个所述固定部位于同一侧的端部均通过一V型连接臂连接为一体。

7.根据权利要求6所述的扁平线性马达，其特征在于，所述永磁体和所述线圈均设有一个。

8.根据权利要求6所述的扁平线性马达，其特征在于，所述永磁体设有一个，所述线圈并排设有两个。

9.根据权利要求6所述的扁平线性马达，其特征在于，所述永磁体和所述线圈均设有两个，两个所述永磁体的极化方向相反。

10.根据权利要求9所述的扁平线性马达，其特征在于，两个所述永磁体在垂直方向上分别与两个所述线圈相对应，且两个所述永磁体在所述振动方向上的长度均小于两个所述线圈在所述振动方向上的长度。