CN106712436A - 一种线性振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性振动马达，其包括外壳(1)、及均收容在外壳(1)中的驱动装置和质量块(6)，驱动装置包括磁铁组件(4)和与磁铁组件(4)相作用电磁铁，所述磁铁组件(4)相对质量块(6)固定；所述电磁铁相对所述外壳(1)固定，电磁铁包括线圈(2)和铁芯(3)，线圈(2)所在的平面平行于振动方向。

Description

一种线性振动马达

技术领域

本发明涉及马达技术领域，更具体地，本发明涉及一种线性振动马达。

背景技术

随着通信技术的发展，便携式电子设备，例如手机、平板电脑、多媒体娱乐设备等已经成为人们的生活必须品。在这些电子设备中，通常使用微型的线性振动马达来做系统的反馈，例如手机来电提示的振动反馈等。

线性振动马达通常包括振子部分和静子部分，振子部分进一步包括质量块、磁铁和弹片等，静子部分进一步包括FPCB、线圈等，其中，线圈和FPCB固定连接在线性振动马达的外壳上，质量块和磁铁固定连接在一起，弹片连接在质量块与外壳之间，线圈则位于永磁体的磁场范围内。这样，在线圈通电后，线圈便会受到安培力作用，由于线圈固定连接在外壳上，因此，振子部分将在安培力的反作用力的驱动下进行往复有规律的振动，又由于质量块的质量较大，进而会获得整个线性振动马达发生振动的效果。

由此可见，上述安培力的反作用力是驱动振子部分振动的唯一的力，但受限于线圈的空间体积，线圈匝数及有效长度均有限，该安培力通常较小，这是导致现有马达存在响应时间较长的重要原因，因此，非常有必要提供一种能够增加提供给振子部分的驱动力的马达结构。

发明内容

本发明实施例的一个目的是提供一种线性振动马达的新的技术方案，以向振子部分提供较大的驱动力。

根据本发明的第一方面，提供了一种线性振动马达，其包括外壳、及均收容在所述外壳中的驱动装置和质量块，所述驱动装置包括磁铁组件和与所述磁铁组件相作用电磁铁，所述磁铁组件相对所述质量块固定；所述电磁铁相对所述外壳固定，所述电磁铁包括线圈和铁芯，所述线圈所在的平面平行于振动方向，所述铁芯包括位于所述线圈的中心孔中的部分。

可选的是，所述磁铁组件包括在所述振动方向上排列的两块边磁铁，其中一块边磁铁对应所述线圈的第一边部，另一块边磁铁对应所述线圈的第二边部，所述两块边磁铁的充磁方向相反，且均垂直于所述线圈所在的平面。

可选的是，所述磁铁组件包括一块磁铁，所述磁铁的充磁方向平行于所述振动方向，且所述磁铁的一个磁极对应所述线圈的第一边部、另一个磁极对应所述线圈的第二边部。

可选的是，所述磁铁组件还包括两块边华司，一块边华司设置在所述磁铁的一个磁极所在的端面上，另一块边华司设置在所述磁铁的另一个磁极所在的端面上。

可选的是，所述铁芯还包括位于所述线圈的背向所述磁铁组件一侧的部分。

可选的是，所述铁芯具有容置槽，所述线圈嵌于所述容置槽中，且所述线圈的面向所述磁铁组件的表面经由所述容置槽外露。

可选的是，所述线圈具有与所述磁铁组件相作用的第一边部和第二边部，且所述第一边部与所述第二边部均垂直于所述振动方向。

可选的是，所述外壳具有导磁部，所述导磁部与所述线圈位于所述磁铁组件的同一侧。

可选的是，所述铁芯与所述导磁部接触。

可选的是，所述线性振动马达包括两个以上所述驱动装置，且两个以上所述驱动装置在所述振动方向上依次排列。

本发明的有益效果在于，本发明线性振动马达设置有铁芯，该铁芯与线圈组成了电磁铁，该电磁铁在线圈得电时能够向磁铁组件，进而向振子部分施加磁力，且该磁力与线圈得电时施加给磁路组件的安培力的反作用力的方向一致，这样，驱动振动组件反复振动的驱动力将等于安培力的反作用力与该磁力的和，进而有效增大了向振子部分提供的驱动力。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为根据本发明线性振动马达的一种实施例的结构示意图；

图2为图1中线性振动马达的振子部分的受力分析；

图3为根据本发明线性振动马达的第二种实施例的结构示意图；

图4为图3中线性振动马达的振子部分的受力分析；

图5为根据本发明线性振动马达的第三种实施例的结构示意图；

图6为图5中线性振动马达的振子部分的受力分析；

图7为根据本发明线性振动马达的第四种实施例的结构示意图；

图8为图1至图7中电磁铁的另一种实施例的结构示意图；

图9为图1至图7中电磁铁的另一种实施例的结构示意图；

图10为基于图5中驱动装置的线性振动马达的一种实施例的分解结构示意图。

附图标记说明：

1-外壳； 11-上壳；

12-下壳； 2-线圈；

3-铁芯； 31-位于线圈的中心孔中的部分；

33-铁芯的侧壁部； 32-位于线圈的背向磁铁组件一侧的部分；

4-磁铁组件； 41a、41b-边磁铁；

42-中间磁铁； 121-导磁部；

6-质量块； 7-V型弹片；

8-FPCB； 9-限位块；

10-挡块； F1-安培力的反作用力；

21-第一边部； 22-第二边部；

34-容置槽； 43-磁铁；

44a、44b-边华司；

F21-电磁铁向左侧的边磁铁施加的磁力；

F22-电磁铁向右侧的边磁铁施加的磁力。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本发明线性振动马达的一种实施例的简化结构示意图，图中主要示出了线性振动马达的驱动装置部分。图2是图1中线性振动马达的振子部分的受力分析。

根据图1所示，该线性振动马达包括外壳1、及均收容在外壳1中的质量块6和驱动装置等，该驱动装置包括磁铁组件4和位于该磁铁组件4一侧的电磁铁，以通过电磁铁与磁铁组件4之间的相互作用产生用于驱动振子部分反复振动的驱动力，该电磁铁包括线圈2和铁芯3。

为了便于进行线性振动马达的组装，该外壳1可以包括上壳11和下壳12，二者可以扣合并连接在一起。

电磁铁相对外壳1固定，以在线圈2得电时产生磁性，进而对磁铁组件4产生磁力作用。

线圈2所在的平面平行于振动方向，因此，线圈2的中心线方向将垂直于振动方向，在图1所示的实施例中，振动方向为左右方向，线圈2的中心线方向为上下方向。因此，在线圈2中的电流方向如图1和图2所示时，根据右手螺旋定则可知，电磁铁的磁极方向为从上指向下，即S极位于上方，N极位于下方。

在图1所示的实施例中，下壳12可以具有导磁部121，导磁部121与线圈2位于磁铁组件4的同一侧，以通过导磁部121对磁力线进行收敛，使得线圈2一侧的磁场强度得到加强。

在图1所示的实施例中，可以进一步使得铁芯3与导磁部121接触，以减小磁阻。

在图1所示的实施例中，下壳12可以进一步包括非导磁材料的下壳本体、及作为导磁部121的屏蔽片，该屏蔽片设置在下壳本体的外壁上，线圈2固定连接在下壳本体上，铁芯3通过下壳本体的开口固定连接在作为导磁部121的屏蔽片上，以与导磁部121接触。

在另外的实施例中，该下壳12也可以整体由导磁材料制成，这样，下壳12自身便可作为导磁部121使用。

线圈2具有第一边部21和第二边部22，两个边部21、22可以均垂直于振动方向，以增加线圈2与磁铁组件4相作用的有效长度，在图1所示的实施例中即为垂直于纸面的方向。

该第一边部21和第二边部22可以为直边，也可以为圆弧边，对于圆弧边，该垂直于振动方向应该理解为该圆弧边具有垂直于振动方向的切线。

磁铁组件4可以被设置为能够产生沿相反方向穿过线圈2的第一边部21和第二边部22的磁力线，且穿过的方向垂直于线圈2所在的平面或者具有在垂直于线圈2所在的平面的方向上的分量，进而使得线圈2的第一边部21和第二边部22能够在通电时分别向磁铁组件4施加沿振动方向的、且同向的安培力的反作用力，并且还能够使得电磁铁向磁铁组件4施加相同方向的磁力，以增大驱动装置能够向振子部分施加的驱动力。

该磁铁组件4例如可以包括在振动方向上排列的两个边磁铁41a、41b，两块边磁铁41a、41b的充磁方向相反，且均垂直于线圈2所在的平面，在图1所示的实施例中，也即垂直于下壳12。

在图1和图2所示的实施例中，该磁铁组件4包括两块边磁铁41a、41b，边磁铁41a的充磁方向为从下至上，即边磁铁41a的下端为S极、上端为N极；而边磁铁41b的充磁方向为从上至下，即边磁铁41b的下端为N极、上端为S极。

在另外的实施例中，也可以是边磁铁41a的充磁方向为从上至下，而边磁铁41b的充磁方向为从下至上。

边磁铁41a对应第一边部21，边磁铁41b对应第二边部22，这样，以图2所示的充磁方向为例，可以使得边磁铁41b发出的磁力线能够至少部分地以具有竖直分量的方向穿过第二边部22，及使得回到边磁铁41a的磁力线能够至少部分地以具有竖直分量的方向穿过第一边部21，进而产生沿振动方向的驱动力。

进一步地，还可以使第一边部21与边磁铁41a对齐，及使得第二边部22与边磁铁41b对齐，其中，对齐被设置为是第一边部21在振动方向上位于边磁铁41a在线圈2所在的平面上的投影的覆盖范围内，第二边部22在振动方向上位于边磁铁41b在线圈2所在的平面上的投影的覆盖范围内。这样，同样以图2所示的充磁方向为例，可以使得边磁铁41b发出的磁力线能够大部分以基本竖直的方向穿过第二边部22，及使得回到边磁铁41a的磁力线能够大部分以基本竖直的方向穿过第一边部21，进而实现驱动装置的有效利用。

根据图2所示，在线圈2中的电流方向为使得第一边部21的电流从外指向内、及使得第二边部22的电流从内指向外时，电磁铁将向边磁铁41a施加磁力(斥力)F21，并向边磁铁41b施加磁力F22(引力)，二者方向相同，且根据左手定则，线圈2施加给磁铁组件4的安培力的反作用力F1的方向与磁力F21、F22的方向一致。

在线圈2中的电流相对图2所示反向时，磁力F21、F22，及安培力F1的反作用力也均将反向，即均指向右侧，进而向振子部分提供反复振动的驱动力。

根据以上说明可知，对于本发明线性振动马达，驱动振子部分反复振动的驱动力将等于安培力的反作用力与总磁力之和，因此，根据本发明的技术方案，将能够有效增大向振子部分提供的驱动力。

为了在相同磁场强度的情况下，提高上述安培力的反作用力，线圈2可以为长方形，在此，基于绕制的需要，该长方形可以在四角处呈弧形。且使得上述第一边部21和第二边部22为线圈2的长边部，进而增加线圈2的有效长度。

为了在相同磁场强度的情况下，提高磁铁组件4的受力、及受力的均衡性，两块边磁铁41a、41b的设置位置可以关于线圈2的垂直于振动方向的中截面对称，其中，该中截面经过线圈2的中心线。

为了使得电磁铁能够对磁铁组件4产生较强的磁力作用，该铁芯3可以至少包括位于线圈2的中心孔中的部分，以使线圈2套设在该部分外，这不仅可以产生较强的磁力，还有利于均衡边磁铁41a和41b的受力。

在图1和图2所示的实施例中，该铁芯3完全位于线圈2的中心孔、及中心孔的延伸区域中。而且，进一步地，该铁芯3的中心线与线圈2的中心线重合。

图3是根据本发明线性振动马达的第二种实施例的简化结构示意图，图中主要示出了线性振动马达的驱动装置部分。图4是图2中线性振动马达的振子部分的受力分析。

根据图3所示，该实施例与图1所示实施例的主要区别在于，该磁铁组件4在两块边磁铁41a、41b的基础上，还增加了一块中间磁铁42，该中间磁铁42夹设在两块边磁铁41a、41b之间，且与两块边磁铁41a、41b形成海尔贝克(Halbach)阵列，这说明，中间磁铁42的充磁方向应该平行于振动方向，且指向应该使得线圈2和铁芯3位于磁铁组件4的强磁场一侧。在图3和图4所示的实施例中，中间磁铁42的充磁方向为从左指向右，即左端为S极、右端为N极。

在边磁铁41a、41b的充磁方向分别相对图2反向时，该中间磁铁42的充磁方向也应该反向，即从右指向左。

由于海尔贝克阵列能够产生单边磁场分布，且通过少量的磁铁产生最强的磁场，因此，通过形成海尔贝克阵列将能够有效提高线圈2所在的磁场强度，进而能够较大程度地增加线圈2向磁铁组件4施加的安培力的反作用力，以提高驱动装置能够向振子部分提供的驱动力。

如图4所示，图3所示实施例的受力分析与图1所示实施例的受力分析基本相同，只是图3所示实施例在线圈2所在一侧具有更强的磁场强度。

图5是根据本发明线性振动马达的第三种实施例的简化结构示意图，图中主要示出了线性振动马达的驱动装置部分。图6是图5中线性振动马达的振子部分的受力分析。

根据图5所述，在该实施例中，磁铁组件4包括一块磁铁43，磁铁43的充磁方向平行于振动方向，且磁铁43的一个磁极对应线圈2的第一边部21，另一个磁极对应线圈2的第二边部22。

在图5所示的实施例中，磁铁43的充磁方向为从左至右，即磁铁43的左端为S极，右端为N极，因此在该实施例中，磁体43的S极对应第一边部21，磁铁43的N极对应第二边部22。

在另外的实施例中，磁铁43的充磁方向也可以为从右至左，以使磁铁43的N极对应第一边部21，及使磁铁43的S极对应第二边部。

根据图6所示，在该实施例中，磁铁43的从N极发出并回到S极的磁力线将能够基本以竖直方向穿过线圈2的第一边部21和第二边部22，且穿过两个边部21、22的方向相反，因此，线圈2将向磁体43施加向左的安培力的反作用力，而电磁铁将向磁体43施加向左的磁力，进而使得驱动装置能够提供的驱动力等于安培力的反作用力与磁力的和，实现增大驱动力的目的。

在线圈2中的电流相对图6所示反向时，磁及安培力的反作用力也均将反向，即均指向右侧，进而向振子部分提供反复振动的驱动力。

在该实施例中，磁铁组件4还包括两块边华司44a、44b，一块边华司44a设置在磁铁43的S极所在的端面上，另一块边华司44b设置在磁铁43的另一个磁极N所在的端面上，以通过边华司44a、44b修正磁铁43两端的磁力线，进而增加磁力线在垂直于线圈2所在的平面的方向上的分量，甚至使得磁力线直接沿竖直方向穿过两个边部21、22。

本发明线性振动马达可以包括一个上述驱动装置，也可以在另外的实施例中包括两个以上(包括两个)驱动装置，两个以上驱动装置在振动方向上依次排列，这在空间尺寸允许的情况下将进一步增大能够提供给振子部分的驱动力。

进一步地，对于图1和图3所示的驱动装置的结构，相邻两个驱动装置还可以共用一块边磁铁，这在各驱动装置的线圈的接线使得各自线圈的电流流向满足同一时间向振子部分施加相同方向的驱动力即可获得对驱动力进行叠加的效果。

图7是根据本发明线性振动马达的第四种实施例的结构示意图，图中主要示出了线性振动马达的驱动装置部分。

图7示出了在图5的驱动装置的基础上，在振动方向上并排设置两个驱动装置的实施例。

在该实施例中，相邻两个驱动装置的磁铁43的充磁方向可以相反，以使得磁铁43的N极发出的磁力线能够主要回到自身的S极，进而增加各自线圈2所在的磁场空间的有效磁场强度。这样，相邻两个驱动装置的线圈2的接线应该使得二者的电流方向也相反，以实现各驱动装置输出的驱动力的叠加。

进一步地，在该实施例中，相邻两个驱动装置可以共用一块边华司。

相对于图1至图7示出的电磁铁结构，图8示出了另一种电磁铁结构。

根据图8所示，该实施例与图1至图7所示实施例中铁芯结构不同的是，铁芯3除了位于线圈2的中心孔中的部分31之外，还包括位于线圈2的背向磁铁组件4一侧的部分32，进而使得铁芯3呈倒T型。在该实施例中，线圈2可以直接固定连接在铁芯的部分32上。

相对于图1至图7示出的电磁铁结构，图9也示出了另一种电磁铁结构。

根据图9所示，该实施例与图1至图7所示实施例不同的是，铁芯3除了位于线圈2的中心孔中的部分31和位于线圈2的背向磁铁组件4一侧的部分32之外，还包括在外侧环绕线圈2的侧壁部33，即该铁芯3形成一个容置槽34，而线圈2则嵌于该容置槽34中。

图10是基于图5所示驱动装置的线性振动马达的一种实施例的分解结构示意图。

图10中示出了线性振动马达的振子部分，包括磁铁组件4、质量块6和两个V型弹片7，磁铁组件4相对质量块6固定，两个V型弹片7在振动方向上分设在质量块6的两侧，且开口方向相反，其中，每一V型弹片7的一个自由端与质量块6固定连接，另一个自由端与上壳11固定连接。

将两个V型弹片7沿相反的方向布置有利于提高振子部分振动的平稳性，减少谐振。

图10中还示出了线性振动马达的静子部分，包括线圈2、铁芯3、柔性电路板8(FPCB)，该柔性电路板8经由下壳12露出引线和/或焊盘。

图10中还示出了线性振动马达的其他部分，包括限位块9、挡块10等。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，但本领域技术人员应当清楚的是，上述各实施例可以根据需要单独使用或者相互结合使用。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种线性振动马达，其特征在于，包括外壳(1)、及均收容在所述外壳(1)中的驱动装置和质量块(6)，所述驱动装置包括磁铁组件(4)和与所述磁铁组件(4)相作用电磁铁，所述磁铁组件(4)相对所述质量块(6)固定；所述电磁铁相对所述外壳(1)固定，所述电磁铁包括线圈(2)和铁芯(3)，所述线圈(2)所在的平面平行于振动方向，所述铁芯(3)包括位于所述线圈(2)的中心孔中的部分(31)。

2.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，所述磁铁组件(4)包括在所述振动方向上排列的两块边磁铁(41a、41b)，其中一块边磁铁(41a)对应所述线圈(2)的第一边部(21)，另一块边磁铁(41b)对应所述线圈(2)的第二边部(22)，所述两块边磁铁(41a、41b)的充磁方向相反，且均垂直于所述线圈(2)所在的平面。

3.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，所述磁铁组件(4)包括一块磁铁(43)，所述磁铁(43)的充磁方向平行于所述振动方向，且所述磁铁(43)的一个磁极对应所述线圈(2)的第一边部(21)、另一个磁极对应所述线圈(2)的第二边部(22)。

4.根据权利要求3所述的线性振动马达，其特征在于，所述磁铁组件(4)还包括两块边华司(44a、44b)，一块边华司(44a)设置在所述磁铁(43)的一个磁极所在的端面上，另一块边华司(44b)设置在所述磁铁(43)的另一个磁极所在的端面上。

5.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，所述铁芯(3)还包括位于所述线圈(2)的背向所述磁铁组件(4)一侧的部分(32)。

6.根据权利要求5所述的线性振动马达，其特征在于，所述铁芯(3)具有容置槽(34)，所述线圈(2)嵌于所述容置槽(34)中，且所述线圈(2)的面向所述磁铁组件(4)的表面经由所述容置槽(34)外露。

7.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，所述线圈(2)具有与所述磁铁组件(4)相作用的第一边部(21)和第二边部(22)，且所述第一边部(21)与所述第二边部(22)均垂直于所述振动方向。

8.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于，所述外壳(1)具有导磁部(121)，所述导磁部(121)与所述线圈(2)位于所述磁铁组件的同一侧。

9.根据权利要求8所述的线性振动马达，其特征在于，所述铁芯(3)与所述导磁部(121)接触。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的线性振动马达，其特征在于，所述线性振动马达包括两个以上所述驱动装置，且两个以上所述驱动装置在所述振动方向上依次排列。