TWI419446B - 磁性振動器 - Google Patents

Description

磁性振動器

本發明係關於一種磁性振動器，特別是一種可垂直方向振動且可達成薄型化設計之磁性振動器。

傳統的振動器主要由重量不平衡的轉子所構成，如美國專利第5942833號，請參閱第1A圖，該振動器由線圈12、本體10、固定部9等相關元件構成轉子部分，此轉子相對於轉軸8是一個重量不平衡的轉子，而由磁鐵5、軸承4a和4b、電刷7a等相關元件構成定子部分。當電流經由電刷7a傳達到轉子的線圈12時，因電流通過線圈12所產生的磁場與定子的磁鐵5產生的磁場互相排斥，此相斥的力推動轉子以轉軸8為中心而旋轉，因為轉子是一個重量不平衡的轉子，因此當轉子在轉動時，轉子會產生質量不平衡的離心力與振動，振動力相對於振動器而言，是呈現在水平的方向上。

然而，此種型式的振動器必須要馬達啟動並旋轉到特定轉速時，才能感受到振動；同樣的，在切斷電源後，因為轉子的慣性作用，無法立即停止運轉與振動的狀態，在切斷電源後的一定時間內仍能感受到振動，因此，此種振動器的振動相對於電源或振動信號源會有延遲的現象產生。另外，此種振動器的振動力相對於電子裝置或PCB板是呈現在水平方向上，並不能提供有效的垂直方向振動，然而對於使用者而言，垂直方向上的振動是比較能夠被明顯感受到的振動型態。

另一種型式的振動器，可產生垂直方向上的振動，如美國專利第6777895號，請參閱第1B圖，由外部軛鐵4以及磁鐵5組成振動元件，磁鐵5為中空圓環形，其磁極方向為水平方向，內部線圈2及內部軛鐵3 組成定子，在電流流過線圈2後，產生的磁力與磁鐵5的磁極產生相斥或相吸的關係，如此推動內部線圈2與內部軛鐵3等元件組成的定子進行上下的振動。

然而，此設計仍然具有一些缺點，外部軛鐵4及磁鐵5所組成的振動元件會產生垂直方向的上下振動，因此不能接觸或夾持此振動元件，必須加裝一個蓋體7來避免振動元件被接觸而妨害振動，如此導致整體振動器的尺寸大小受到限制，不利於薄型化的設計改良；另外，此設計中空環形的磁鐵5之磁極方向為水平方向，如果尺寸太小，在量產上會受到限制，同樣不利於薄型化的設計改良。

本發明之目的在於提供一種磁性振動器，特別是一種可垂直方向振動且可達成薄型化設計之磁性振動器。

緣是，為達上述目的，依據本發明之磁性振動器，包括一第一磁性部和一第二磁性部，該第一磁性部包括一內板體、一第一磁鐵和一第二磁鐵，該第一磁鐵與該第二磁鐵軸向磁性相斥排列，該第一磁鐵與該第二磁鐵間夾置該內板體；該第二磁性部包括一線圈及一覆蓋體，該線圈環繞該第一磁性部，該覆蓋體包覆該線圈，並具有一對應於該內板體之斷差；其中該第一磁性部與該第二磁性部之間具有間隙，當該線圈中有電流流通時，該第一磁性部與該第二磁性部間產生軸向相對運動。

其中，當線圈中有電流流通時，該第二磁性部為固定狀態，該第一磁性部相對於該第二磁性部產生軸向相對運動；或該第一磁性部為固定狀態，該第二磁性部相對於該第一磁性部產生軸向相對運動。

該第一磁性部更包括一對外板體，分別設置於該第一磁鐵及該第二磁鐵相對於該內板體之另一側。該磁性振動器更包括複數個彈性件，分別設置於第一磁性部或第二磁性部之兩端，用以提供該第一磁性部或該第二磁性部軸向相對運動時回復至初始位置之作用力。

該第一磁性部兩端與該第二磁性部之間隙的距離較佳為大於該第一磁性部中央與該第二磁性部之間隙的距離。該覆蓋體對應於該第 一磁性部兩端可分別具有一斜面或弧面，該斜面或該弧面由外向內朝該第一磁性部中央傾斜；該覆蓋體於該斷差兩側可具有向該第一磁性部延伸之一突出部。

該覆蓋體之斷差的距離大於該第二磁性部中央與該第一磁性部之間隙的距離。

該第二磁性部更包括一分隔件，設置於該覆蓋體內，將該線圈分隔成兩部分，並突出於該覆蓋體之斷差之中。

當該第一磁鐵及該第二磁鐵與該內板體之接觸面為N極時，該第一磁鐵與該第二磁鐵所產生之磁力線自該內板體由內向外徑向延伸至該覆蓋體之斷差處；當該第一磁鐵及該第二磁鐵與該內板體之接觸面為S極時，該第一磁鐵與該第二磁鐵所產生之磁力線自該覆蓋體之斷差處由外向內徑向延伸至該內板體。

該覆蓋體為一中空環狀體，環繞該第一磁性部，其中空內部用以容置該線圈，該覆蓋體軸向之截面較佳為矩形、六邊形、多邊形、圓形、橢圓形或不規則形。

該內板體、該覆蓋體、該分隔件或該外板體較佳為一軛鐵，該第一磁鐵、該第二磁鐵、該內板體或該外板體較佳為圓盤狀或多邊形盤狀。該第二磁性部軸向的高度大於、等於或小於該第一磁性部軸向的高度。

為達上述目的，依據本發明之磁性振動器，包括一第一磁性部和一第二磁性部，該第一磁性部包括一對外板體、一第一磁鐵和一第二磁鐵，該第一磁鐵與該第二磁鐵軸向磁性相斥排列，該一對外板體分別設置於該第一磁鐵與該第二磁鐵之外側，將該第一磁鐵與該第二磁鐵夾置於其中；該第二磁性部包括一線圈及一覆蓋體，該線圈環繞該第一磁性部，該覆蓋體包覆該線圈，並具有一對應於該內板體之斷差；其中該第一磁性部與該第二磁性部之間具有間隙，當該線圈中有電流流通時，該第一磁性部與該第二磁性部間產生軸向相對運動。

211‧‧‧內板體

212‧‧‧外板體

221‧‧‧第一磁鐵

222‧‧‧第二磁鐵

23‧‧‧線圈

24‧‧‧覆蓋體

241‧‧‧斜面

242‧‧‧突出部

243‧‧‧弧面

25‧‧‧彈性件

26‧‧‧分隔件

a‧‧‧軸向

r‧‧‧徑向

G‧‧‧斷差

I、I1、I2‧‧‧間隙

M1‧‧‧第一磁性部

M2‧‧‧第二磁性部

P1~P4‧‧‧磁力線

第1A和1B圖顯示習知振動器之示意圖。

第2圖顯示本發明之磁性振動器之較佳實施例之剖面圖。

第3A和3F圖顯示本發明之磁性振動器具備外板體之較佳實施例之剖面圖。

第3B和3C圖顯示第3A圖之第一磁鐵和第二磁鐵之磁力線分布圖。

第3D和3E圖顯示第3A圖中線圈流經電流所產生之磁力線分布圖。

第4-9圖顯示本發明之磁性振動器之其餘較佳實施例之剖面圖。

以下將參照相關圖式，以說明依據本發明之較佳實施例，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。

請參照第2圖，其顯示本發明之磁性振動器之較佳實施例之剖面圖，其包括一第一磁性部M1和一第二磁性部M2，該第一磁性部M1包括一內板體211、一第一磁鐵221和一第二磁鐵222，該第一磁鐵221和第二磁鐵222軸向a磁性相斥排列，該第一磁鐵221和第二磁鐵222間夾置該內板體211，該第二磁性部M2包括一線圈23和一覆蓋體24，該線圈23環繞第一磁性部M1，該覆蓋體24包覆該線圈23並沿磁性振動器的軸向延伸而具有一對應於該內板體211之斷差G，其中磁性振動器的軸向係實質上與軸向a之方向相同。其中該第一磁性部M1和該第二磁性部M2之間具有間隙S，當該線圈23中有電流流通時，該第一磁性部M1與第二磁性部M2間產生軸向a相對運動。本實施例中該第二磁性部M2為固定狀態，該第一磁性部M1相對於該第二磁性部M2產生軸向a相對運動，但是，視實際情況需要亦可使第一磁性部M1為固定狀態，而使第二磁性部M2相對於該第一磁性部M1產生軸向a相對運動。本實施例另包括複數個彈性件25，分別設置於第一磁性部M1或第二磁性部M2之兩端，用以提供該第一磁性部M1或該第二磁性部M2軸向a相對運動時回復至初始位置之作用力。

該第一磁性部M1可包括一對外板體212，如第3A圖所示，分別設置於該第一磁鐵221及該第二磁鐵222相對於該內板體211之另一 側。

該覆蓋體24較佳為一中空環狀體，環繞該第一磁性部M1，其中空內部用以容置該線圈23，該覆蓋體24軸向之截面較佳為矩形或六邊形，如第2和3A圖所示，亦可為多邊形、圓形、橢圓形或不規則形。

當該第一磁鐵221及該第二磁鐵222與該內板體211之接觸面為N極時，如第3B圖所示，該第一磁鐵221所產生之磁力線P1與該第二磁鐵222所產生之磁力線P2自該內板體211由內向外徑向r延伸至該覆蓋體24之斷差處G，然後向兩端延伸至覆蓋體24，在覆蓋體24接近外板體212外緣的地方進入外板體212，磁力線P1、P2再由外板體212向中央穿過第一磁鐵221、第二磁鐵222延伸至內板體211。

當電流以順時鐘方向(由上方觀之)流經線圈時，如第3D圖所示，產生的磁力線P3會在覆蓋體24內迴轉，當迴轉的磁力線P3由覆蓋體24的上緣來到中間斷差G處的時候，磁力線P3會經由內板體211轉進到覆蓋體24的下緣，而形成整個迴路。此時，第一磁鐵221所產生的磁力線P1和線圈23電流產生的磁力線P3在覆蓋體24中間的斷差G相遇，產生互相排斥的力量，將第一磁性部往下推，同時，第二磁鐵222所產生的磁力線P2和線圈23電流產生的磁力線P3在覆蓋體24中間的斷差G相遇，產生互相吸引的力量，也將第一磁性部M1往下推。

同理，當電流以逆時鐘方向(由上方觀之)流經線圈時，如第3E圖所示，第一磁鐵221所產生的磁力線P1和線圈23電流產生的磁力線P4會產生互相吸引的力量，將第一磁性部往上推，而第二磁鐵222所產生的磁力線P2和線圈23電流產生的磁力線P4會產生互相排斥的力量，也將第一磁性部M1往上推。

另外，當該第一磁鐵221及該第二磁鐵222與該內板體211之接觸面為S極時，如第3C圖所示，該第一磁鐵221與該第二磁鐵222所產生之磁力線P1、P2自該覆蓋體24之斷差處G由外向內徑向r延伸至該內板體211，由內板體211向兩端穿過第一磁鐵221、第二磁鐵222進入外板體212，而由外板體212之外緣進入覆蓋體24，再由兩端延伸至覆蓋體 24中央斷差G處。而其與線圈電流所產生磁力線之間相吸或相斥的關係與第3B相似，在此不再重複敘述。

藉此，透過變更流經線圈23的電流方向(順時鐘或逆時鐘)，可以改變所產生磁力的方向，從而變更第一磁性部M1的移動方向；調整流經線圈23電流方向的切換速度，可以改變第一磁性部M1上下震動的頻率，而變更流經線圈23的電流大小，可以調整第一磁性部M1上下震動力量的大小。

此外，該第一磁性部M1兩端與該第二磁性部M2之間隙I1的距離較佳為大於該第一磁性部M1中央與該第二磁性部M2之間隙I2的距離，如第3F圖所示，該覆蓋體24之斷差G的距離較佳為大於該第二磁性部M2中央與該第一磁性部M1之間隙I2的距離。

該第二磁性部M2軸向a的高度可大於第一磁性部M1軸向a的高度，如第2或3A圖所示，可小於第一磁性部M1軸向a的高度，如第4圖所示，亦可等於第一磁性部M1軸向a的高度。

該覆蓋體24對應於該第一磁性部M1兩端可分別具有一斜面241，如第3A圖所示，該斜面241由外向內朝該第一磁性部M1中央傾斜，該斜面241亦可替換為一弧面243，如第6圖所示。

該覆蓋體24於該斷差G兩側可具有向該第一磁性部M1延伸之一突出部242，如第5圖所示。

該第二磁性部M2可進一步包括一分隔件26，如第9圖所示，設置於該覆蓋體24內，將線圈23分隔成兩部分，並突出於覆蓋體24之斷差G中。

上述第3A圖之磁性振動器亦可移除該內板體211，如第8圖所示。

該內板體211、該覆蓋體24、該分隔件26或該外板體212較佳為一軛鐵，該第一磁鐵221、該第二磁鐵222、該內板體211或該外板體212較佳為圓盤狀或多邊形盤狀。

綜上所述，本發明之磁性振動器可垂直方向振動，對於使用 者而言，可以較為明顯的感受到電子裝置的振動，且本發明之磁性振動器不需受到蓋體的限制，可任意進行薄形化設計。本發明之較佳實施例所使用之磁鐵為扁平狀，其磁極方向為垂直方向，相對於磁極方向為水平方向的圓環形磁鐵而言，生產過程較為簡便。再者，本發明之線圈當有電流流通時，即刻便會與磁鐵產生相斥或相吸的力量而振動，對於電源或振動信號源的反應是立即的。另外，本發明可以輸入不同的電源或振動信號，產生不同的振動型態，藉此而滿足各種不同的振動情境需求。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

211‧‧‧內板體

212‧‧‧外板體

221‧‧‧第一磁鐵

222‧‧‧第二磁鐵

23‧‧‧線圈

24‧‧‧覆蓋體

241‧‧‧斜面

25‧‧‧彈性件

a‧‧‧軸向

r‧‧‧徑向

G‧‧‧斷差

M1‧‧‧第一磁性部

M2‧‧‧第二磁性部

Claims (40)

1. 一種磁性振動器，包括：一第一磁性部，包括：一內板體；一第一磁鐵；及一第二磁鐵，與該第一磁鐵之間夾置該內板體；以及一第二磁性部，包括：一線圈，環繞該第一磁性部；及一覆蓋體，包覆該線圈，並沿該磁性振動器的軸向延伸而具有一對應於該內板體之斷差；其中該第一磁性部與該第二磁性部之間具有間隙，當該線圈中有電流流通時，該第一磁性部與該第二磁性部間產生軸向相對運動。
2. 如申請專利範圍第1項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵與該第二磁鐵軸向磁性相斥排列。
3. 如申請專利範圍第1項所述之磁性振動器，其中當該線圈中有電流流通時，該第二磁性部為固定狀態，該第一磁性部相對於該第二磁性部產生軸向相對運動；或該第一磁性部為固定狀態，該第二磁性部相對於該第一磁性部產生軸向相對運動。
4. 如申請專利範圍第1項所述之磁性振動器，其中該第一磁性部更包括一對外板體，分別設置於該第一磁鐵及該第二磁鐵相對於該內板體之另一側。
5. 如申請專利範圍第4項所述之磁性振動器，其中該內板體、該覆蓋體或該外板體為一軛鐵。
6. 如申請專利範圍第1-5項任一項所述之磁性振動器，其更包括複數個彈性件，分別設置於該第一磁性部或該第二磁性部之兩端，用以提供該第一磁性部或該第二磁性部軸向相對運動時回復至初始位置之作用 力。
7. 如申請專利範圍第1-5項任一項所述之磁性振動器，其中該第一磁性部兩端與該第二磁性部之間隙的距離大於該第一磁性部中央與該第二磁性部之間隙的距離。
8. 如申請專利範圍第7項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體對應於該第一磁性部兩端分別具有一斜面或弧面，該斜面或該弧面由外向內朝該第一磁性部中央傾斜。
9. 如申請專利範圍第7項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體於該斷差兩側分別具有向該第一磁性部延伸之一突出部。
10. 如申請專利範圍第1-5項任一項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體之該斷差的距離大於該第二磁性部中央與該第一磁性部之間隙的距離。
11. 如申請專利範圍第1-5項任一項所述之磁性振動器，其中該第二磁性部更包括一分隔件，設置於該覆蓋體內，將該線圈分隔成兩部分，並突出於該覆蓋體之該斷差之中。
12. 如申請專利範圍第11項所述之磁性振動器，其中該分隔件為一軛鐵。
13. 如申請專利範圍第1-5項任一項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵及該第二磁鐵與該內板體之接觸面為N極。
14. 如申請專利範圍第13項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵與該第二磁鐵所產生之磁力線自該內板體由內向外徑向延伸至該覆蓋體之該斷差處。
15. 如申請專利範圍第1-5項任一項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵及該第二磁鐵與該內板體之接觸面為S極。
16. 如申請專利範圍第15項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵與該第二磁鐵所產生之磁力線自該覆蓋體之該斷差處由外向內徑向延伸至該內板體。
17. 如申請專利範圍第1-5項任一項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵、 該第二磁鐵、該內板體或該外板體為圓盤狀或多邊形盤狀。
18. 如申請專利範圍第1-5項任一項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體為一中空環狀體，環繞該第一磁性部。
19. 如申請專利範圍第18項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體軸向之截面為矩形、六邊形、多邊形、圓形、橢圓形或不規則形，其內部具有一空間，用以容置該線圈。
20. 如申請專利範圍第1-5項任一項所述之磁性振動器，其中該第二磁性部軸向的高度大於、等於或小於該第一磁性部軸向的高度。
21. 一種磁性振動器，包括：一第一磁性部，包括：一第一磁鐵；一第二磁鐵；及一對外板體，分別設置於該第一磁鐵與該第二磁鐵之外側，將該第一磁鐵與該第二磁鐵夾置於其中；以及一第二磁性部，包括：一線圈，環繞該第一磁性部；及一覆蓋體，包覆該線圈，並沿該磁性振動器的軸向延伸而具有一對應於該第一磁性部中央之斷差；其中該第一磁性部與該第二磁性部之間具有間隙，當該線圈中有電流流通時，該第一磁性部與該第二磁性部間產生軸向相對運動。
22. 如申請專利範圍第21項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵與該第二磁鐵軸向磁性相斥排列。
23. 如申請專利範圍第21項所述之磁性振動器，其中當該線圈中有電流流通時，該第二磁性部為固定狀態，該第一磁性部相對於該第二磁性部產生軸向相對運動；或該第一磁性部為固定狀態，該第二磁性部相對於該第一磁性部產生軸向相對運動。
24. 如申請專利範圍第21項所述之磁性振動器，其更包括一內板體，設置於該第一磁鐵及該第二磁鐵之間。
25. 如申請專利範圍第24項所述之磁性振動器，其中該內板體、該覆蓋體或該外板體為一軛鐵。
26. 如申請專利範圍第21-25項任一項所述之磁性振動器，其更包括複數個彈性件，分別設置於該第一磁性部或該第二磁性部之兩端，用以提供該第一磁性部或該第二磁性部軸向相對運動時回復至初始位置之作用力。
27. 如申請專利範圍第21-25項任一項所述之磁性振動器，其中該第一磁性部兩端與該第二磁性部之間隙的距離大於該第一磁性部中央與該第二磁性部之間隙的距離。
28. 如申請專利範圍第27項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體對應於該第一磁性部兩端分別具有一斜面或弧面，該斜面或該弧面由外向內朝該第一磁性部中央傾斜。
29. 如申請專利範圍第27項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體於該斷差兩側分別具有向該第一磁性部延伸之一突出部。
30. 如申請專利範圍第21-25項任一項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體之該斷差的距離大於該第二磁性部中央與該第一磁性部之間隙的距離。
31. 如申請專利範圍第21-25項任一項所述之磁性振動器，其中該第二磁性部更包括一分隔件，設置於該覆蓋體內，將該線圈分隔成兩部分，並突出於該覆蓋體之該斷差之中。
32. 如申請專利範圍第31項所述之磁性振動器，其中該分隔件為一軛鐵。
33. 如申請專利範圍第24項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵及該第二磁鐵與該內板體之接觸面為N極。
34. 如申請專利範圍第33項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵與該第二磁鐵所產生之磁力線自該內板體由內向外徑向延伸至該覆蓋體之該斷 差處。
35. 如申請專利範圍第24項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵及該第二磁鐵與該內板體之接觸面為S極。
36. 如申請專利範圍第35項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵與該第二磁鐵所產生之磁力線自該覆蓋體之該斷差處由外向內徑向延伸至該內板體。
37. 如申請專利範圍第21-25項任一項所述之磁性振動器，其中該第一磁鐵、該第二磁鐵、該內板體或該外板體為圓盤狀或多邊形盤狀。
38. 如申請專利範圍第21-25項任一項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體為一中空環狀體，環繞該第一磁性部。
39. 如申請專利範圍第38項所述之磁性振動器，其中該覆蓋體軸向之截面為矩形、六邊形、多邊形、圓形、橢圓形或不規則形，其內部具有一空間，用以容置該線圈。
40. 如申請專利範圍第21-25項任一項所述之磁性振動器，其中該第二磁性部軸向的高度大於、等於或小於該第一磁性部軸向的高度。