CN218276422U - 振动致动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可产生两个方向振动的振动致动器，包括：一壳体、一动子、多个电磁铁组、两个弹性支撑件、以及一连接线路；该壳体外部设置有接线端点；该动子包括：一框体、多个永久磁石单元、两个磁性背板，该永久磁石单元与磁性背板设置于该框体内；该电磁铁组设置于该动子的两个永久磁石单元之间；该弹性支撑件通过位于两端的两个连接部分别连接于该壳体及该动子；该连接线路用于连接该电磁铁组及该壳体外部的接线端点；其中，当经由对该电磁铁组通电，该电磁铁对该永久磁石单元受力使该动子在壳体内相对移动而产生振动。

Description

振动致动器

技术领域

本实用新型为一种振动致动器的技术领域，尤其指一种可以产生两种不同振动方向的振动致动器。

背景技术

市面上多数的电子设备，例如可携式通讯装置、游戏控制台、平板电脑、触控板等电子产品皆开始配置触觉回馈的功能，为使产品受力触发时能及时进行回馈，一些电子设备使用振动致动器产生振动，包括用于向可携式通讯装置通知来电、用于从游戏控制台提供触觉反馈等等。

用于这种用途的振动致动器，通常为一壳体10、且在壳体10内设置的具线圈的电磁铁、在壳体10中具永久磁石的可振动的动子20，通过对于设置在壳体10内的永久磁石和电磁铁，施加交流电于电磁铁产生极性交替变化的磁场，经由在永久磁石和电磁铁之间交替产生吸引力和排斥力而产生振动。

实用新型内容

本实用新型的主要目的提供一种电动致动器，可以产生两种不同振动方向，以增加触觉反馈的多样性。

为实现前述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种可产生两个方向振动的振动致动器，包括：一壳体(casing)、一动子(mover)、多个电磁铁组(electromagnet set)、两个弹性支撑件(elastic suspension)、以及一连接线路；该壳体包括：一底盘、以及一上盖，该上盖可覆盖并结合于该底盘，结合后形成一立体矩形盒体，该壳体外部设置有接线端点(terminal)以电性连接一外部电路；该动子包括：一框体(mover frame)、多个永久磁石单元(permanent magnet unit)、两磁性背板(magnetic back)，该磁性背板紧贴设置于该框体内，该多个永久磁石单元并排且邻接于该磁性背板，该磁性背板与该永久磁石单元形成磁路以抑制永久磁石单元的磁场向外部泄漏；每个电磁铁组包括：一磁性轴心(magneticcore)、两导电轴盘(conductive bobbin flange)、以及一线圈(coil)，该两导电轴盘分别位于该磁性轴心的两端，并与该磁性轴心构成一绕线架(bobbin)，该线圈缠绕于该绕线架，该电磁铁组设置于该动子的两永久磁石单元之间，并与永久磁石单元及该磁性背板构成一电磁驱动部(electromagnetic driving portion)；该弹性支撑件包括：两个连接部(connection portion)、及一连接块，该两个连接部分别位于该弹性支撑件的两端，其中一连接部通过该连接块固定于该壳体，另一连接部连接于该动子；该连接线路用于连接该电磁铁组的线圈及该壳体外部的接线端点；其中，当经由对该线圈通电，该电磁铁对该永久磁石单元受力使该动子在壳体内相对移动而产生振动。

在一较佳实施例中，该电磁铁组更通过一电磁铁支架(electromagnet rack)固定于该壳体的底盘与上盖，或其中之一。

在一较佳实施例中，定义一第一方向为与该磁性轴心平行、一第二方向为与该第一方向垂直且与该底盘11平行、以及一第三方向为与该第一方向及第二方向垂直，该电磁驱动部，利用磁力沿第二方向和第三方向驱动该动子；该弹性支撑件，连接至该壳体并支撑该壳体内的动子，以使该动子沿第二方向和第三方向在该壳体内振动。

在一较佳实施例中，该弹性支撑件为一经裁切弯折形成的板簧，更包含两个连接部、两个颈部、以及一变形支撑部，其中各部位的配置方式依序为连接部、颈部、变形支撑部、颈部、以及连接部；该两个连接部位于该弹性支撑件沿第一方向的两端，其中通过该连接块固定于该壳体的连接部与连接于该动子的连接部的连接处位于该弹性支撑件的第二方向的不同两面，各连接部分别由宽度较小的颈部与该变形支撑部相连接。

在一较佳实施例中，该弹性支撑件于第一方向的中间部分的第三方向的正负方向端皆有L型特征弯折向外朝向第二方向，并具一沿第三方向的破孔，且L型特征仍与弹性支撑件相连无断开；该弹性支撑件垂直于第二方向的面具一破孔，此破孔于第三方向及第一方向不得超出该弹性支撑件，该弹性支撑件于第三方向无断开。

在一较佳实施例中，该变形支撑部为一方框，具有一镂空部，该方框经弯折成一ㄈ形，该ㄈ形的上下两边的弯折方向与该连接块的所在方向相同，且该镂空部也弯折成ㄈ形，且该镂空部包含第二方向、以及第三方向的正负向的镂空特征。

在一较佳实施例中，该弹性支撑件沿第二方向和第三方向弹性变形，从而支撑着该动子沿第二方向和第三方向振动。

在一较佳实施例中，该弹性支撑件的第二方向的弹性系数为第一弹性系数，第三方向的弹性系数为第二弹性系数，第一弹性系数和第二弹性系数是不同的值。

在一较佳实施例中，该动子由该弹性支撑件支撑并以对应于第一弹性系数和动子的质量决定的一第一自然频率沿第二方向振动，在对应于第二弹性系数和动子的质量决定的一第二自然频率沿第三方向振动，第一自然频率和第二自然频率为不相同的值。

在一较佳实施例中，该永久磁石单元为外型大致长方体的板状磁体；该永久磁石单元的最大且大致矩形的面为磁化面，每个永久磁石单元从磁化面的两对角线其中之一划分为两个磁化区，并且两个磁化区被磁化为互不相同的极性。

在一较佳实施例中，该永久磁石单元可以为单一具有两个磁化区域的永久磁石，也可以由两个具有单一磁化区域的永久磁石合并而成。

在一较佳实施例中，该永久磁石单元分别贴附在该动子框体内部前侧和后侧的磁性背板，位于构成电磁铁组的缠绕线圈的磁性轴心的前后方向的延伸线上，该永久磁石单元的磁化面垂直于该延伸线；磁性背板的面积涵盖相邻接同侧的多个永久磁石单元的面积。

在一较佳实施例中，经由对该电磁铁组的线圈施加特定频率的交流电压能够产生一对应的交变磁场；当该电磁铁组产生具有与第一自然频率相同频率的交变磁场时，该动子产生沿第二方向的振动；并且当该电磁铁组产生具有与第二自然频率相同频率的交变磁场时，该动子产生沿第三方向的振动。

在一较佳实施例中，该导电轴盘具有一镂空的中央部分，使该磁性轴心得以穿过并镶嵌其中；该动子振动时，其内的永久磁石单元相对于该导电轴盘运动，于导电轴盘产生涡电流(eddy current)，而涡电流回路产生磁场则作用于该动子内的永久磁石单元且抑制动子振动；在停止供应该交流电压后，此抑制动子振动的效果使动子可以在较短时间停止。

在一较佳实施例中，相邻两电磁驱动部的永久磁石单元其划分磁化区域的对角线方向相同；该电磁驱动部的线圈可以采串联(connection in series)，或采并联(connection in parallel)使该接线端点数量为二。

在一较佳实施例中，相邻两电磁驱动部的永久磁石单元其划分磁化区域的对角线为不同方向，该电磁驱动部的线圈分别连接至接线端点，则接线端点数量为四；当对两组电磁驱动部个别施加同相(in phase)的交流电压时，所产生组合磁力方向为在第二方向或第三方向其中之一，对两组电磁驱动部个别施加反相(completely out of phase)的交流电压时，所产生组合磁力方向为在第二方向或第三方向其中的另一方向。

如前所述，本实用新型通过线圈与绕线架构成电磁铁组，当电流通过线圈并且磁化磁性轴心的前端和后端，进而产生磁场。再者，将永久磁石单元设置在壳体中，面对电磁铁组的两端，每一个永久磁石单元的磁化面具有两个互不相同极性的区域，再利用电磁铁组和永久磁石单元之间的磁力，能够在两个不同方向驱动动子，再通过弹性支撑件将可振动的动子支撑在壳体上，以达到本实用新型的目的。

附图说明

图1为本实用新型的第一实施例的分解示意图；

图2为本实用新型的永久磁石单元磁化区域划分的示意图；

图3a、3b为本实用新型的相邻两组永久磁石单元的划分磁化区域的对角线为不同方向时受力的示意图；

图4为本实用新型的弹性支撑件的立体示意图。

附图标记说明：

10：壳体；11：底盘；12：上盖；13：接线端点；20：动子；21：框体；22：永久磁石单元；23：磁性背板；30：电磁铁组；31：磁性轴心；32：导电轴盘；33：线圈；34：电磁铁支架；40：弹性支撑件；41：连接部；42：连接块；43：颈部；44：变形支撑部；45：镂空部；50：连接线路；N：N极；S：S极；X：第一方向；Y：第二方向；Z：第三方向。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，当元件被称为「安装于或固定于」另一个元件，意指它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是「连接」另一个元件，意指它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。在所示出的实施例中，方向表示上、下、左、右、前和后等是相对的，用于解释本案中不同部件的结构和运动是相对的。当部件处于图中所示的位置时，这些表示是恰当的。但是，如果元件位置的说明发生变化，那么认为这些表示也将相应地发生变化。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体实施例的目的，不是只在限制本实用新型。本文所使用的术语「和/或」包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1为本实用新型的第一实施例的分解示意图。本实用新型所提供的一种可产生两个方向振动的振动致动器，包括：一壳体10、一动子20、多个电磁铁组30、两个弹性支撑件40、以及一连接线路50。

以下针对各元件详细说明：

如图1所示，该壳体10包括：一底盘11、以及一上盖12，该上盖12可覆盖并结合于该底盘11，结合后形成一立体矩形盒体，该壳体10外部设置有接线端点13(terminal)以电性连接一外部电路。

该动子20包括：一框体(mover frame)21、多个永久磁石单元(permanent magnetunit)22、两磁性背板(magnetic back)23，该磁性背板23紧贴设置于该框体21内，该多个永久磁石单元22并排且邻接于该磁性背板23。

每个电磁铁组30包括：一磁性轴心31(magnetic core)、两导电轴盘32(conductive bobbin flange)、以及一线圈33(coil)，该两导电轴盘32分别位于该磁性轴心31的两端，并与该磁性轴心31构成一绕线架(bobbin)，该线圈33缠绕于该绕线架，该电磁铁组30设置于该动子20的两永久磁石单元22之间，并与永久磁石单元22及该磁性背板23构成一电磁驱动部(electromagnetic driving portion)。其中，该磁性轴心31可以由如硅钢(silicon steel)之类的磁性材料制作，导电轴盘32由诸如铜、铝之类的良导电材料制作。该电磁铁组30更通过一电磁铁支架34(electromagnet rack)固定于该壳体10的底盘11与上盖12，或其中之一。

该弹性支撑件40包括：两个连接部41(connection portion)、及一连接块42，该两个连接部41分别位于该弹性支撑件40的两端，其中一连接部41通过该连接块42固定于该壳体10，另一连接部41连接于该动子20。

该连接线路50用于连接该电磁铁组30的线圈33及该壳体10外部的接线端点13；当经由对该线圈33通电，该电磁铁组30对该永久磁石单元22受力使该动子20在壳体10内相对移动而产生振动。

在图1的实施例中，采用两个电磁铁组30，因此相对的所用的永久磁石单元22需要四个。以下的说明中，皆以两电磁铁组30、及四个永久磁石单元22为例。再者，以下的描述中定义一第一方向为与该磁性轴心31平行、一第二方向为与该第一方向垂直且与该底盘11平行、以及一第三方向为与该第一方向及第二方向垂直。换言之，第一方向与第二方向定义了与底盘11平的一平面，第三方像垂直于该平面。本实用新型的主要技术特征之一，即是通过该电磁驱动部，利用磁力沿第二方向和第三方向驱动该动子20；相对应地，该弹性支撑件40连接至该壳体10并支撑该壳体10内的动子20，以使该动子20沿第二方向和第三方向在该壳体10内振动。

如图1所示，在本实施例中，该两片磁性背板23紧贴设置于该框体21内第一方向相对的两边，该四个永久磁石单元22为外型大致长方体的板状磁体，则两两分别贴附在该框体21内部前侧和后侧(也就是，第一方向)的磁性背板23，该四个永久磁石单元22则是沿着第一方向，电磁铁组30通过该导电轴盘32与两端的永久磁石单元22对应设置；换言之，沿着第一方向，该电磁驱动部内分别是两组如下的依序配置方式：磁性背板23、永久磁石单元22、电磁铁组30、永久磁石单元22、以及磁性背板23。

值得说明的是，在本实施例中，该永久磁石单元22分别位于构成电磁铁组30的缠绕线圈33的磁性轴心31的前后方向的延伸线上，该永久磁石单元22的磁化面垂直于该延伸线；磁性背板23的面积涵盖相邻接同侧的两个永久磁石单元22的面积。

该导电轴盘32具有镂空的一中央部分，使该磁性轴心31得以穿过并镶嵌其中。该磁性轴心31对应该导电轴盘32镂空区域的截面积并不限定等于磁性轴心31缠绕线圈33部分的截面积。当动子20振动时，该动子20内的永久磁石单元22相对于导电轴盘32运动，会在导电轴盘32上产生涡电流(eddy current)，而涡电流回路产生磁场会作用于动子20内的永久磁石单元22，进而抑制动子20振动。

图2所示为本实用新型的永久磁石单元的示意图。如图2所示，该永久磁石单元22的最大且大致矩形的面设为磁化面，每个永久磁石单元22从磁化面的两对角线其中之一划分为两个磁化区，并且两个磁化区被磁化为互不相同的极性，如图2中的N极与S极。值得注意的是，该永久磁石单元22可以为单一具有两个磁化区域的永久磁石，也可以由两个具有单一磁化区域的永久磁石合并而成，本实用新型不做特定限制。

图3a、3b所示为本实用新型的相邻两组永久磁石单元的划分磁化区域的对角线为不同方向时受力的示意图。当相邻两电磁驱动部的永久磁石单元22其划分磁化区域的对角线方向相同；该电磁驱动部的线圈33可以采串联(connection in series)，或采并联(connection in parallel)使该接线端点13数量为二，且其受磁力的影响方向维持相同。

然而，当相邻两电磁驱动部的永久磁石单元22其划分磁化区域的对角线为不同方向时，各电磁驱动部的线圈33分别连接至接线端点13，则接线端点13数量为四。

如前所述，每一弹性支撑件40具有两个连接部41，位于弹性支撑件40沿第一方向的两端；连接部41其中之一经由连接块42与壳体10连接，另一与动子20连接，以使该动子20沿第二方向和第三方向在壳体10内振动。

在本实施例中，该弹性支撑件40于第一方向的中间部分的第三方向的正负方向端皆有L型特征弯折向外朝向第二方向，并具一沿第三方向的破孔，且L型特征仍与弹性支撑件相连无断开；该弹性支撑件40垂直于第二方向的面具一破孔，此破孔于第三方向及第一方向不得超出该弹性支撑件40，该弹性支撑件40于第三方向无断开。

更进一步地，图4为本实用新型的弹性支撑件的立体示意图。如图4所示，该弹性支撑件40为一经裁切弯折形成的板簧，更包含两个连接部41、两个颈部43、以及一变形支撑部44，其中各部位的配置方式依序为连接部41、颈部43、变形支撑部44、颈部43、以及连接部41；该两个连接部41位于该弹性支撑件40沿第一方向的两端，其中该通过该连接块42固定于该壳体10的连接部41与连接于该动子20的连接部41的连接处位于该弹性支撑件40的第二方向的不同两面，各连接部41分别由宽度较小的颈部43与该变形支撑部44相连接。

更明确地说，在本实施例中，该变形支撑部44为一方框，具有一镂空部45，该方框经弯折成一ㄈ形，该ㄈ形的上下两边的弯折方向与该连接块42的所在方向相同，且该镂空部45也弯折成ㄈ形，且该镂空部45包含第二方向、以及第三方向的正负向的镂空特征。因此，该弹性支撑件40沿第二方向和第三方向弹性变形，从而支撑着该动子20沿第二方向和第三方向振动。简言之，该弹性支撑件40能提供两个不同方向的位移。

值得说明的是，在具有这种弯折结构的板簧弹性支撑件中，沿上下方向的弹性变形和沿左右方向的弹性变形的变形难易程度通常不同。因此，将板簧弹性支撑件的左右方向的弹性系数定义为第一弹性系数，板簧弹性支撑件的上下方向的弹性系数定义为第二弹性系数，则第一弹性系数和第二弹性系数是不同的值。换言之，在本实施例中，该弹性支撑件40的第二方向的弹性系数定义为第一弹性系数，第三方向的弹性系数定义为第二弹性系数，而第一弹性系数和第二弹性系数是不同的值。

更进一步地，动子20由弹性支撑件40支撑并且以对应于第一弹性系数和动子20的质量决定的一第一自然频率沿第二方向振动；同样地，在对应于第二弹性系数和动子20的质量决定的一第二自然频率沿第三方向振动。第一弹性系数和第二弹性系数是不同的值，因此，第一自然频率和第二自然频率为不相同的值。

在本实施例中，经由对该电磁铁组30的线圈33施加一特定频率的交流电压能够产生一对应的交变磁场；当该电磁铁组30产生具有与第一自然频率相同频率的交变磁场时，该动子20产生沿第二方向的振动；并且当该电磁铁组30产生具有与第二自然频率相同频率的交变磁场时，该动子20产生沿第三方向的振动。

更进一步地，在停止供应前述的交流电压后，前面所述的抑制动子20振动的效果使动子20可以在较短时间停止。

综合以上所述，本实用新型所提供的振动致动器，通过线圈与绕线架构成电磁铁组，当电流通过线圈并且磁化磁性轴心的前端和后端，进而产生磁场。再者，将永久磁石单元设置在壳体中，面对电磁铁组的两端，每一个永久磁石单元的磁化面具有两个互不相同极性的区域，再利用电磁铁组和永久磁石单元之间的磁力，能够在两个不同方向驱动动子，再通过弹性支撑件将可振动的动子支撑在壳体上，以达到本实用新型的目的。

以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施例的范围。即凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化及修饰，皆为本实用新型的专利范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种振动致动器，其特征在于，包括：

一壳体、一动子、多个电磁铁组、两个弹性支撑件、以及一连接线路；

所述壳体还包括：一底盘、以及一上盖，所述上盖可覆盖并结合于所述底盘，结合后形成一立体矩形盒体，所述壳体外部设置有接线端点以电性连接一外部电路；

所述动子还包括：一框体、多个永久磁石单元、两磁性背板，所述两磁性背板分别紧贴设置于所述框体内的相对两边，所述多个永久磁石单元并排且邻接于所述两磁性背板；

每个电磁铁组还包括：一磁性轴心、两导电轴盘、以及一线圈，所述两导电轴盘分别位于所述磁性轴心的两端，并与所述磁性轴心构成一绕线架，所述线圈缠绕于所述绕线架，所述电磁铁组设置于所述动子的两永久磁石单元之间，并与永久磁石单元及所述磁性背板构成一电磁驱动部；

所述弹性支撑件还包括：两个连接部、及一连接块，所述两个连接部分别位于所述弹性支撑件的两端，其中一连接部通过所述连接块固定于所述壳体，另一连接部连接于所述动子；

所述连接线路用于连接所述电磁铁组的线圈及所述壳体外部的接线端点；

其中定义一第一方向为与所述磁性轴心平行的方向、一第二方向为与所述第一方向垂直且与所述底盘平行的方向、以及一第三方向为与所述第一方向及第二方向垂直的方向；所述电磁驱动部，利用磁力沿第二方向和第三方向驱动所述动子；所述弹性支撑件，连接至所述壳体并支撑所述壳体内的动子，以使所述动子沿第二方向和第三方向在所述壳体内振动；

其中所述弹性支撑件于第一方向的中间部分的第三方向的正负方向端皆有L型弯折向外朝向第二方向，并具一沿第三方向的破孔，且L型弯折仍与弹性支撑件相连无断开；所述弹性支撑件垂直于第二方向的面具一破孔，此破孔于第三方向及第一方向不得超出所述弹性支撑件，所述弹性支撑件于第三方向无断开；

其中所述永久磁石单元为外型大致长方体的板状磁体；所述永久磁石单元的最大且大致矩形的面为磁化面，每个永久磁石单元从磁化面的两对角线其中之一划分为两个磁化区，并且两个磁化区被磁化为互不相同的极性。

2.根据权利要求1所述的振动致动器，其特征在于，所述电磁铁组还通过一电磁铁支架固定于所述壳体的底盘与上盖，或其中之一。

3.根据权利要求1所述的振动致动器，其特征在于，所述弹性支撑件为一经裁切弯折形成的板簧，还包含两个连接部、两个颈部、以及一变形支撑部，其中各部位的配置方式依序为连接部、颈部、变形支撑部、颈部、及连接部；所述两个连接部位于所述弹性支撑件沿第一方向的两端，其中所述通过所述连接块固定于所述壳体的连接部与连接于所述动子的连接部的连接处位于所述弹性支撑件的第二方向的不同两面，各连接部分别由宽度较小的颈部与所述变形支撑部相连接。

4.根据权利要求3所述的振动致动器，其特征在于，所述变形支撑部为一方框，具有一镂空部，所述方框经弯折成一ㄈ形，所述ㄈ形的上下两边的弯折方向与所述连接块的所在方向相同，且所述镂空部也弯折成ㄈ形，且所述镂空部包含第二方向、以及第三方向的正负向的镂空特征。

5.根据权利要求1所述的振动致动器，其特征在于，所述弹性支撑件可沿第二方向或第三方向弹性变形，从而支撑着所述动子沿第二方向或第三方向振动。

6.根据权利要求5所述的振动致动器，其特征在于，所述弹性支撑件的第二方向的弹性系数为第一弹性系数，第三方向的弹性系数为第二弹性系数，第一弹性系数和第二弹性系数是不同的值。

7.根据权利要求1所述的振动致动器，其特征在于，所述永久磁石单元可以为单一具有两个磁化区域的永久磁石，也可以由两个具有单一磁化区域的永久磁石合并而成。

8.根据权利要求1所述的振动致动器，其特征在于，所述永久磁石单元分别贴附在所述动子框体内部前侧和后侧的磁性背板，位于构成电磁铁组的缠绕线圈的磁性轴心的前后方向的延伸线上，所述永久磁石单元的磁化面垂直于所述延伸线；磁性背板的面积涵盖相邻接同侧的多个永久磁石单元的面积。

9.根据权利要求7所述的振动致动器，其特征在于，相邻两电磁驱动部的永久磁石单元其划分磁化区域的对角线方向相同；所述电磁驱动部的线圈可以采串联方式，或采并联方式使所述接线端点数量为二。

10.根据权利要求7所述的振动致动器，其特征在于，相邻两电磁驱动部的永久磁石单元其划分磁化区域的对角线为不同方向，所述电磁驱动部的线圈分别连接至接线端点，则接线端点数量为四。

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