TWI682620B - 線性振動馬達 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種線性振動馬達裝置，包含：一固定部、一可動部、以及一支撐部；該固定部更包含一外框、一線圈組、一導電片組、一連接線路以及一端子；該可動部包含一支架、一主磁石組、至少一副磁石組；該支撐部包含一對彈性元件，連接於該固定部與該可動部，並提供該可動部位移時之恢復力；該線圈組與該主磁石組提供驅動該可動部位移以產生振動；該導電片組與該副磁石組提供該可動部移動時之阻力。

Description

線性振動馬達

本發明涉及一種線性振動馬達，特別是在結構中設置有至少一副磁石組的線性振動馬達。

一般行動裝置及穿戴式裝置通常必須配置振動馬達以提供振動功能，作為使用者操作裝置時的觸覺回饋。其中，線性振動馬達由於能夠提供多樣化的振動模式，因此成為目前行動裝置及穿戴式裝置等配置的首選。

線性振動馬達本身通常是以一固定部的驅動線圈來驅動一可動部所承載的磁石來產生運動，利用一彈性裝置將該可動部連接於固定部；換言之，該彈性裝置係支撐該可動部並且提供可動部位移時所需要的恢復力以產生振動。

然而，由於行動裝置可能受外力搖晃影響，該線性振動馬達的可動部也能隨之搖晃；當搖晃量過大時，可能導致可動部撞擊固定部而發出噪音。

美國專利號US7358633B2揭露一種利用磁流體(magnetic fluid)附著於可動部，在撞擊時可由磁流體首先接觸固定部以減低噪音。另外，也有習知的線性振動馬達利用塗佈磁流體於驅動線圈與可動部所承載的磁石之間，以提供可動部運動時之阻力。

鑒於上述現有技術的技術問題，本發明的主要目的在於提供一種線性振動馬達，藉由配置導電體，當導電體相對於磁場運動時產生感應電流，藉以抵抗該相對運動而呈現斥力，以減緩振動。

為了實現上述目的，本發明提供一種線性振動馬達，其結構至少包括：一固定部、一可動部、以及一支撐部；該固定部更包含一外框、一線圈組、一導電片組；該可動部包含一支架、一主磁石組、至少一副磁石組，該支架承載該主磁石組及副磁石組，該主磁石組位於該可動部支架中間部分，該副磁石組位於該可動部運動方向之兩端或兩端之一，且位於該馬達面積較大之面，該副磁石組包含至少一個副磁石，且該副磁石組之副磁石依該馬達外形較扁的方向磁化；該支撐部包含一對彈性元件，連接於該固定部與該可動部，並提供該可動部位移時之恢復力，該彈性元件構成包含一第一接著部、彈性部及一第二接著部，該彈性元件之第一接著部固著於該固定部之外框，該彈性元件之第二接著部固著於該可動部之支架；該線圈組位於該外框與該主磁石組之間，固定於該外框，與該主磁石組存在間隙，該線圈組與該主磁石組提供驅動該可動部位移以產生振動；該導電片組於位於該馬達外形面積較大之面，位置與該副磁石組相對應，與該副磁石組存在間隙，該導電片組與該副磁石組提供該可動部移動時之阻力。

在一較佳實施例中，其中該主磁石組包含至少兩個主磁石，依該可動部的運動方向間隔排列組成，其中該主磁石的磁化方向為平行於運動方向，相鄰之主磁石磁化方向相反。

在一較佳實施例中，其中該每組副磁石組包含一個副磁石，且其磁化方向為向該馬達外側極性與相近主磁石向該馬達外側極性相同。

在一較佳實施例中，其中該每組副磁石組包含一個副磁石，該副磁石沿其運動方向區分為複數個區域交互變換磁化方向，相鄰區域磁化方向相反，最靠近運動方向中心區域的磁化方向為向該馬達外側極性與相近主磁石向該馬達外側極性相同。

在一較佳實施例中，其中該每組副磁石組包含複數個副磁石，最靠近該馬達運動方向中心之副磁石其磁化方向為向該馬達外側極性與相近主磁石向該馬達外側極性相同，其餘副磁石依運動方向排列，相鄰之副磁石磁化方向相反。

在一較佳實施例中，其中該副磁石組更包含一導磁片，該導磁片係由高磁化率及飽和磁化強度之鐵磁性材料製成，該導磁片位於該支架與該副磁石組之間，且該導磁片面積大於所屬副磁石組總面積的一半。

在一較佳實施例中，其中該外框具有一封閉面，且該導電片組位於該封閉面的內側；該線圈組則位於該外框之封閉面與主磁石組之間。

在一較佳實施例中，其中該外框具有一半封閉面，且該導電片組與該半封閉面形成一封閉面；該線圈組則位於該封閉面與主磁石組之間。

在一較佳實施例中，其中該導電片組之各導電片係由為較高導電率之金屬或合金製成，且其面積不小於其所對應之該副磁石組的面積。

在一較佳實施例中，其中該線圈組圍繞該主磁石組，且置於與該主磁石組運動方向對稱的位置。

在一較佳實施例中，更包含一連接線路及至少一端子，以連接該線圈組與一驅動該馬達之電路。

本發明另提供一種線性振動馬達，其結構至少包括：一固定部、一可動部、以及一支撐部；該固定部更包含一外框、一線圈組、至少一副磁石 組；該可動部包含一支架、主磁石組、一導電片組，該支架承載該主磁石組及該導電片組，該主磁石組位於該可動部支架中間部分，該導電片組位於該可動部運動方向之兩端或兩端之一，且位於該馬達面積較大之面；該支撐部包含一對彈性元件，連接於該固定部與該可動部，並提供該可動部位移時之恢復力，該彈性元件構成包含一第一接著部、彈性部及一第二接著部，該彈性元件之第一接著部固著於該固定部之外框，該彈性元件之第二接著部固著於該可動部之支架；該線圈組位於該外框與該主磁石組之間，固定於該外框，與該主磁石組存在間隙，該線圈組與該主磁石組提供驅動該可動部位移以產生振動；該副磁石組組於位於該馬達外形面積較大之面，位置與該導電片相對應，與該導電片存在間隙，該導電片組與該副磁石組提供該可動部移動時之阻力，該副磁石組包含至少一個副磁石，且該副磁石組之副磁石依該馬達外形較扁方向磁化。在此結構下，該外框具有一封閉面，且該副磁石組位於該封閉面的內側：更進一步地，該副磁石組更可包含一導磁片，位於外框於副磁石之間。

100‧‧‧線性振動馬達

10‧‧‧固定部

11‧‧‧線圈組

12‧‧‧線路及端子

131、132‧‧‧外框

14a-14d‧‧‧導電片組

20‧‧‧可動部

21‧‧‧支架

21a-21d‧‧‧容置面

22、23‧‧‧主磁石

24、24a-24d‧‧‧副磁石組

241‧‧‧導磁片

242‧‧‧副磁石

31、32‧‧‧彈性元件

31a、32a‧‧‧第一接著部

31b、32b‧‧‧彈性部

31c、32c‧‧‧第二接著部

401、401a、401b‧‧‧馬達外側方向

501、501a、501b‧‧‧馬達外側方向

601、601a、601b‧‧‧馬達外側方向

701‧‧‧外框

702a、702b‧‧‧導電片組

91‧‧‧運動方向

92‧‧‧Z軸

圖1所示為本發明之一種線性振動馬達之實施例的分解示意圖；圖2所示為圖1之線性振動馬達實施例的剖面示意圖；圖3所示為圖1之彈性元件的細部示意圖；圖4所示為本發明之線性振動馬達中副磁石組與支架的設置示意圖；圖5所示為本發明之副磁石組的第一實施例示意圖；圖6所示為本發明之副磁石組的第二實施例示意圖；圖7所示為本發明之副磁石組的第三實施例示意圖；圖8所示為發明之外框之另一實施例示意圖。

以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

其中，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技術之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

本發明提供之一種線性振動馬達，係在習知之馬達結構上以導電體相對於磁場運動時產生感應電流抵抗該相對運動所呈現斥力以減緩振動。該線性振動馬達由外框、導電片組形成具有一封閉內部空間的固定部，內含線圈組以及帶有主磁石組及至少一組副磁石組並提供慣性質量之可動部；線圈組與主磁石組磁場配置使得通電時產生電磁力(Lorantz force)；導電片組與副磁石組磁場配置使得導電片組於副磁石組運動時產生感應電流(Eddy current)抵抗該相對運動；再藉由彈性元件連接固定部與可動部，以支撐可動部、引導運動方向及提供可動部位移之恢復力。

圖1所示為本發明之一種線性振動馬達之實施例的分解示意圖；圖2所示為圖1之線性振動馬達實施例的剖面示意圖。如圖1與圖2所示，本發明之線性振動馬達100外形基本為長方體，最長軸方向為可動部運動方向91(可簡稱運動方向或x軸)，而較大面積之兩面定義為線性振動馬達100的上下(Z軸92)。本發明提供一種線性振動馬達100，其結構至少包括：一固定部10、一可動部20、 以及一支撐部；該固定部10更包含一外框131、132、一線圈組11、一導電片組14a-14d；該可動部20包含一支架21、一主磁石組，該主磁石組包含至少兩個主磁石22、23、至少一副磁石組24a-24d，該支架21承載該主磁石組以及副磁石組24a-24d，該主磁石22、23位於該可動部支架21中間部分，該副磁石組24a-24d位於該可動部20運動方向之兩端或兩端之一，且位於該馬達面積較大之面；該支撐部包含一對彈性元件31、32，連接於該固定部10與該可動部20，並提供該可動部位移時之恢復力，彈性元件31、32分別位於可動部20在運動方向之兩端。圖3所示為圖1之彈性元件31、32的細部示意圖。如圖3所示，該彈性元件31、32構成包含一第一接著部31a、32a、彈性部31b、32b及一第二接著部31c、32c，該彈性元件31、32之第一接著部31a、32a固著於該固定部10之外框131、132，該彈性元件31、32之第二接著部31c、32c著於該可動部20之支架21；該線圈組11位於該外框131、132與該主磁石22、23之間，且固定於該外框131、132，與該主磁石22、23存在間隙，該線圈組11與該主磁石22、23提供驅動該可動部20位移藉以產生振動；其中該線圈組11圍繞該主磁石組，且置於與該主磁石組運動方向對稱的位置；且該線圈組11的線圈纏繞方向與可動部運動方向垂直，當線圈存在電流時，該主磁石22、23之磁場產生運動方向91的驅動力。該導電片組14a-14d於位於該線性振動馬達100外形面積較大之面，位置與該副磁石組24a-24d相對應，與該副磁石組24a-24d存在間隙，該導電片組14a-14d與該副磁石組24a-24d提供該可動部20移動時之阻力。並且該導電片組之各導電片14a-14d係由為較高導電率之金屬或合金製成，且其面積不小於其所對應之該副磁石組24a-24d的面積。本發明之線性振動馬達100更包含一連接線路及端子12，連接線圈組11並提供驅動該線性振動馬達100之介面。該支架21更包含容置面21a-21d，用以分別容置對應的該副磁石組24a-24d。值得注意的是，在本實施例中，該副磁石組24a-24d共有四組，設置於該可動部運動方向91之兩端或兩端之 一且面對該線性振動馬達100外形面積較大之面(該支架21的容置面21a-21d)，上或下或上下成對；但不以此為限。

值得說明的是，該主磁石組包含至少兩個主磁石22、23，依該可動部20的運動方向91間隔排列組成，其中主磁石22、23的磁化方向為平行於運動方向91，相鄰之主磁石磁化方向相反。兩個主磁石22、23對稱面上之磁場為垂直可動部運動方向。

圖4所示為本發明之一種線性振動馬達中副磁石組與支架的設置示意圖。如圖4所示，該副磁石組24包含至少一個副磁石242，且該副磁石組24之副磁石242依該線性振動馬達100外形較扁方向(即Z軸)92磁化，且其磁化方向可為正向或逆向磁化。再者，該副磁石組24更可包含一導磁片241，該導磁片241係由高磁化率及飽和磁化強度之鐵磁性材料製成，該導磁片241位於該支架21與該副磁石組24之間，且該導磁片241面積至少大於所屬副磁石組24總面積的一半。其中，該副磁石242可因磁力吸附該導磁片241，有助於組裝及固定於可動部20的支架21。

圖5所示為本發明之副磁石組的第一實施例示意圖；圖6所示為本發明之副磁石組的第二實施例示意圖；圖7所示為本發明之副磁石組的第三實施例示意圖。如圖5所示，該每組副磁石組24包含一個副磁石242，且其磁化方向為向該馬達外側401a、401b極性與相近主磁石向該馬達外側方向401極性相同。如圖6所示，該每組副磁石組24包含一個副磁石242，該副磁石沿其運動方向區分為複數個區域交互變換磁化方向，相鄰區域磁化方向相反，最靠近運動方向中心區域的磁化方向為向該馬達外側501a、501b極性與相近主磁石向該馬達外側方向501極性相同。如圖7所示，該每組副磁石組24包含複數個副磁石242，最靠近該馬達運動方向中心之副磁石242其磁化方向為向該馬達外側601a、601b極性與相近主磁石向該馬達外側方向 601極性相同，其餘副磁石242依運動方向排列，相鄰之副磁石磁化方向相反。值得說明的是，副磁石組在鄰近之馬達外形面積較大之面產生主要為垂直該面之磁場，亦與運動方向垂直。再者，本發明之副磁石組內的副磁石數量及配置方式可依應用需求而調整，並不以此為限。

值得說明的是，在圖1的實施例中，該外框131、132具有一封閉面，且該導電片組14a-14d位於該封閉面的內側；該線圈組11則位於該外框131、132之封閉面與主磁石22、23之間。然而，本發明之外框的實施方式不以此為限。圖8所示為發明之外框之另一實施例示意圖。如圖8所示，導電片組702a、702b與一半封閉外框701形成一封閉空間；該線圈組11則位於該封閉面與主磁石22、23之間。副磁石所建立垂直於馬達外形面積較大之面磁場主要為該導電片組14a-14d涵蓋，副磁石以及其所建立之磁場相對於導電片運動時，在導電片上產生感應電流分布，感應電流與磁場交互作用則抑制相對運動，呈現斥力，提供該可動部移動時之阻力。

值得說明的是，在圖1之實施例中，由於該導電片組與該副磁石組提供該可動部移動時之阻力，該導電片組與該副磁石組的設置位置可互相對調，主要其之間存在間隙即可。

換言之，本發明另提供一種線性振動馬達，其結構與其結構至少包括：一固定部、一可動部、以及一支撐部；該固定部更包含一外框、一線圈組、至少一副磁石組；該可動部包含一支架、一主磁石組、一導電片組，該支架承載該主磁石組及該導電片組，該主磁石組位於該可動部支架中間部分，該導電片組位於該可動部運動方向之兩端或兩端之一，且位於該馬達面積較大之面；該支撐部包含一對彈性元件，連接於該固定部與該可動部，並提供該可動部位移時之恢復力，該彈性元件構成包含一第一接著部、彈性部及一第二接著部，該彈性元件之第一接著部固著於該固定部之外框，該彈性元件之第二 接著部固著於該可動部之支架；該線圈組位於該外框與該主磁石組之間，固定於該外框，與該主磁石組存在間隙，該線圈組與該主磁石組提供驅動該可動部位移以產生振動；該副磁石組組於位於該馬達外形面積較大之面，位置與該導電片相對應，與該導電片存在間隙，該導電片組與該副磁石組提供該可動部移動時之阻力，該副磁石組包含至少一個副磁石，且該副磁石組之副磁石依該馬達外形較扁方向磁化。在此結構下，該外框具有一封閉面，且該副磁石組位於該封閉面的內側；且該副磁石組與相近主磁石組於運動方向之間距係大於可動部的一容許運動位移量。其中，該可動部的該容許運動位移量係指該可動部根據設計而能夠移動的最大距離。更進一步地，該副磁石組更可包含一導磁片，位於外框於副磁石之間。

綜而言之，本發明之線性振動馬達，藉由配置導電體，當導電體相對於磁場運動時產生感應電流，藉以抵抗該相對運動而呈現斥力，以減緩振動。

儘管已參考本申請的許多說明性實施例描述了實施方式，但應瞭解的是，本領域技術人員能夠想到多種其他改變及實施例，這些改變及實施例將落入本公開原理的精神與範圍內。尤其是，在本公開、圖式以及所附申請專利的範圍之內，對主題結合設置的組成部分及/或設置可作出各種變化與修飾。除對組成部分及/或設置做出的變化與修飾之外，可替代的用途對本領域技術人員而言將是顯而易見的。

100‧‧‧線性振動馬達

10‧‧‧固定部

11‧‧‧線圈組

12‧‧‧線路及端子

131、132‧‧‧外框

14a-14d‧‧‧導電片組

20‧‧‧可動部

21‧‧‧支架

21a-21d‧‧‧容置面

22、23‧‧‧主磁石

24a-24d‧‧‧副磁石組

31、32‧‧‧彈性元件

Claims (16)

1. 一種線性振動馬達，包括：一固定部、一可動部、以及一支撐部；該固定部更包含一外框、一線圈組、一導電片組；該可動部包含一支架、一主磁石組、至少一副磁石組，該支架承載該主磁石組及副磁石組，該主磁石組位於該可動部支架中間部分，且該主磁石組包含至少兩個主磁石，依該可動部的運動方向間隔排列組成，其中該主磁石的磁化方向為平行於運動方向，相鄰之主磁石磁化方向相反，該副磁石組位於該可動部運動方向之兩端或兩端之一，且位於該馬達面積較大之面，該每組副磁石組包含至少一個副磁石，該副磁石沿其運動方向區分至少一個區域，且當只有一區域時，其磁化方向為向該馬達外側極性與相近主磁石向該馬達外側極性相同；該支撐部包含一對彈性元件，連接於該固定部與該可動部，並提供該可動部位移時之恢復力；其中，該彈性元件構成包含一第一接著部、彈性部及一第二接著部，該彈性元件之第一接著部固著於該固定部之外框，該彈性元件之第二接著部固著於該可動部之支架；該線圈組位於該外框與該主磁石組之間，固定於該外框，與該主磁石組存在間隙，該線圈組與該主磁石組提供驅動該可動部位移以產生振動；該導電片組於位於該馬達外形面積較大之面，位置與該副磁石組相對應，與該副磁石組存在間隙，該導電片組與該副磁石組提供該可動部移動時之阻力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達，其中，該每組副磁石組包含一個副磁石，該副磁石沿其運動方向區分為複數個區 域交互變換磁化方向，相鄰區域磁化方向相反，最靠近運動方向中心區域的磁化方向為向該馬達外側極性與相近主磁石向該馬達外側極性相同。
3. 如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達，其中，該每組副磁石組包含複數個副磁石，最靠近該馬達運動方向中心之副磁石其磁化方向為向該馬達外側極性與相近主磁石向該馬達外側極性相同，其餘副磁石依運動方向排列，相鄰之副磁石磁化方向相反。
4. 如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達，其中，該副磁石組更包含一導磁片，該導磁片係由高磁化率及飽和磁化強度之鐵磁性材料製成，該導磁片位於該支架與該副磁石組之間，且該導磁片面積大於所屬副磁石組總面積的一半。
5. 如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達，其中，該外框具有一封閉面，且該導電片組位於該封閉面的內側；該線圈組則位於該外框之封閉面與主磁石組之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達，其中，該外框具有一半封閉面，且該導電片組與該半封閉面形成一封閉面；該線圈組則位於該封閉面與主磁石組之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達，其中，該導電片組之各導電片係由為較高導電率之金屬或合金製成，且其面積不小於其所對應之該副磁石組的面積。
8. 如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達，其中，該線圈組圍繞該主磁石組，且置於與該主磁石組運動方向對稱的位置。
9. 如申請專利範圍第1項所述之線性振動馬達，更包含一連接線路及至少一端子，以連接該線圈組與一驅動該馬達之電路。
10. 一種線性振動馬達，包括：一固定部、一可動部、以及一支撐部；該固定部更包含一外框、一線圈組、至少一副磁石組；該可動部包含一支架、一主磁石組、一導電片組，該支架承載該主磁石組及該導電片組，該主磁石組位於該可動部支架中間部分，且該主磁石組包含至少兩個主磁石，依該可動部的運動方向間隔排列組成，其中該主磁石的磁化方向為平行於運動方向，相鄰之主磁石磁化方向相反，該導電片組位於該可動部運動方向之兩端或兩端之一，且位於該馬達面積較大之面；該支撐部包含一對彈性元件，連接於該固定部與該可動部，並提供該可動部位移時之恢復力；其中，該彈性元件構成包含一第一接著部、彈性部及一第二接著部，該彈性元件之第一接著部固著於該固定部之外框，該彈性元件之第二接著部固著於該可動部之支架；該外框具有一封閉面，且該副磁石組位於該封閉面的內側；該線圈組則位於該外框之封閉面與主磁石組之間，且固定於該外框，與該主磁石組存在間隙，該線圈組與該主磁石組提供驅動該可動部位移以產生振動；該副磁石組於位於該馬達外形面積較大之面，位置與該導電片組相對應，與該導電片組存在間隙，該導電片組與該副磁石組提供該可動部移動時之阻力，該每組副磁石組包含至少一個副磁石，該副磁石沿其運動方向區分至少一個區域，且當只有一區域時，其磁化方向為向該馬達外側極性與相近主磁石向該馬達外側極性相同； 該副磁石組與相近主磁石組於運動方向之間距係大於可動部的一容許運動位移量。
11. 如申請專利範圍第12項所述之線性振動馬達，其中，該每組副磁石組包含一個副磁石，該副磁石沿其相對應導電片組之運動方向區分為複數個區域交互變換磁化方向，相鄰區域磁化方向相反，最靠近運動方向中心區域的磁化}向為向該馬達外側極性與相近主磁石向該馬達外側極性相同。
12. 如申請專利範圍第12項所述之線性振動馬達，其中，該每組副磁石組包含複數個副磁石，最靠近該馬達運動方向中心之副磁石其磁化方向為向該馬達外側極性與相近主磁石向該馬達外側極性相同，其餘副磁石依運動方向排列，相鄰之副磁石磁化方向相反。
13. 如申請專利範圍第12項所述之線性振動馬達，其中，該副磁石組更包含一導磁片，位於外框於副磁石之間，該導磁片係由高磁化率及飽和磁化強度之鐵磁性材料製成。
14. 如申請專利範圍第12項所述之線性振動馬達，其中，該導電片組之各導電片係由為較高導電率之金屬或合金製成。
15. 如申請專利範圍第12項所述之線性振動馬達，其中，該線圈組圍繞該主磁石組，且置於與該主磁石組運動方向對稱的位置。
16. 如申請專利範圍第12項所述之線性振動馬達，更包含一連接線路及至少一端子，以連接該線圈組與一驅動該馬達之電路。

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