CN105703593A - 线性振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性振动马达，包括振子和与振子平行设置的定子，振子包括配重块和嵌设固定在配重块中的振动块，振动块包括至少两块永磁铁，定子包括线圈，线圈内容置有导磁芯，至少相邻永磁铁的相邻端面形成相互平行的斜面，斜面与导磁芯的轴线形成一个锐角，斜面向靠近相对应的导磁芯的方向倾斜延伸。本发明的线性振动马达，既可以保证永磁铁体积的最大化，又可以保证磁场朝向电磁铁中导磁芯的方向延伸，最大限度的增大相邻永磁铁间的狭缝与导磁芯之间的有效磁场强度，提高驱动振子振动的驱动力。

Description

线性振动马达

技术领域

本发明涉及电声领域，具体的涉及一种线性振动马达。

背景技术

随着通信技术的发展，便携式电子产品，如手机、掌上游戏机或者掌上多媒体娱乐设备等逐渐走近人们的生活。在这些便携式电子产品中，一般会用微型振动马达来做***反馈，以手机举例而言，如果身处会议室、课堂等一些重要的场合内，用户一方面希望能够即时接收到信息或者来电的信息反馈，一方面又因为所处场合的严肃性而不会开启声音提醒功能，而利用微型振动马达的振动来做信息反馈便可以轻松的满足上述两点要求。

现有的微型振动马达，通常为线性振动马达，线圈通电后，定子会受到驱动定子运动的洛伦兹力，而振子则借助作用力与反作用力的关系，受到方向相反的作用力，在该作用力的影响下，振子做线性振动。然而，传统的线性振动马达，振子中的永磁铁本身所产生的磁力线比较分散，得不到充分地利用，相对的穿过线圈的磁通量也会比较小，产生的作用力会比较小，从而影响振感；另一方面，在尝试利用电磁铁与永磁铁相互作用驱动马达振动的过程中，对于一些采用两个以上永磁铁的结构而言，如果仍然采用水平充磁的方式，并且不对永磁铁的形状做任何改变的话，永磁铁之间的狭缝与电磁铁中导磁芯之间的有效磁场强度相对较弱，因此，需要针对现有的线性振动马达有效磁场较弱以及驱动力不足的问题加以改善。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型的线性振动马达结构，一方面通过设置对磁铁，并在线圈内增加设置导磁芯，从而借助电磁铁和永磁铁的相互作用，增大磁场强度，提高驱动力；另一方面通过将永磁铁设置为异形结构，并且采用斜向充磁，尽可能的增大有效磁场强度，进一步提高驱动力。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种线性振动马达，包括振子和与所述振子平行设置的定子；所述振子包括配重块和嵌设固定在所述配重块中的振动块，其中，所述振动块包括至少两块永磁铁；所述定子包括线圈；所述线圈内容置有导磁芯；至少所述相邻永磁铁的相邻端面形成相互平行的斜面，所述斜面与所述导磁芯的轴线形成一个锐角；所述斜面向靠近相对应的所述导磁芯的方向倾斜延伸。

作为一种改进，所述永磁铁沿垂直于所述斜面的方向充磁。

作为一种改进，相邻的所述永磁铁的相邻端的磁极相同；相邻的所述永磁铁之间设置有导磁轭，并且，所述导磁轭的倾斜角度与对应的所述斜面的倾斜角度相同。

作为一种改进，相邻所述永磁铁之间的导磁轭与所述线圈内的导磁芯错位排布；所述导磁轭的倾斜方向指向相对应的所述导磁芯。

作为一种改进，固定于所述配重块的所述永磁铁为三块，共同形成第一磁体部，分别为第一永磁铁、第二永磁铁和第三永磁铁；所述第一永磁铁和所述第三永磁铁为平行四边形结构，所述第二永磁铁为梯形结构。

作为一种改进，所述第一永磁铁、所述第二永磁铁和所述第三永磁铁分别包括有斜面；相邻的所述斜面共同对应一个所述导磁芯，并且，每个所述斜面均向相对应的所述导磁芯的方向倾斜。

作为一种改进，所述线圈与容置于所述线圈内的导磁芯形成电磁铁；所述电磁铁通电后产生变化的磁场，通过改变磁场磁力线的走向来驱动所述振子沿与所述定子平行的方向做往复运动。

作为一种改进，所述配重块的端部区域结合有振动支撑结构；所述振动支撑结构为振动导向轴；所述振动导向轴的一端***位于所述配重块端部的容置孔中，另一端固定于所述线性振动马达的外部壳体上；所述振动导向轴上套设有用以提供弹性回复力的限位弹簧。

作为一种改进，所述配重块的角部设置有第二磁体部，包括分别嵌入所述配重块的四个角部的四个长形永磁铁；在所述振子的振动方向上与所述振子间隔一定距离还设置有副磁体；所述副磁体与所述长形永磁铁相互靠近的端部的极性相反。

作为一种改进，所述配重块的中央位置设置有凹孔；所述永磁铁及位于所述永磁铁之间的导磁轭均容纳于所述凹孔中；所述永磁铁与所述导磁轭粘结为一体，与所述配重块涂胶固定；所述配重块对应所述定子的位置设置有避让所述定子的避让结构；所述线圈与柔性线路板连接固定；所述柔性线路板连通所述线性振动马达的外部电路。

相较于现有技术而言，本发明的线性振动马达在线圈内设置导磁芯，形成电磁铁结构，通电后，电磁铁产生变化的磁场，改变磁场磁力线的方向，使得磁力线更为集中的通过该导磁芯向外界发散；本发明的线性振动马达在振子与定子的位置关系上也有所改进，其跳出了现有的垂直放置永磁铁和线圈的设计思路，将振子的永磁铁水平放置，并且与定子平行，相邻的永磁铁的邻接端极性相同，从而借助同性相斥的力量集中永磁铁的磁力线，使得定子能够获得尽可能大的磁通量，提高驱动力；更为重要的是，本发明中，永磁铁设置有斜面，即采用异形结构，可以使得斜向充磁的永磁铁的有效磁场强度增大，当充磁方向为沿垂直于斜面的方向时，可达到有效磁场最大化；另外，斜面向靠近与其相对应的导磁芯的方向倾斜既可以保证永磁铁体积的最大化，又可以保证磁场朝向电磁铁中导磁芯的方向延伸，最大限度的增大相邻永磁铁间的狭缝与导磁芯之间的磁场强度。

附图说明

图1为本发明线性振动马达结构的***图；

图2为本发明线性振动马达结构的剖面示意图；

图3-1为本发明线性振动马达线圈未通电时的磁力线分布示意图；

图3-2为本发明线性振动马达线圈通电后的工作原理示意图；

图4为本发明线性振动马达的磁平衡原理示意图；

其中的附图标记包括：1、上壳，2、后盖，3、配重块，31、长形槽，32、容置孔，4、第一磁体部，41、第一永磁铁，411、斜面，412、斜面，42、第二永磁铁，421、斜面，422、斜面，43、第三永磁铁，431、斜面，432、斜面，5、第一电磁铁，51、线圈，52、导磁芯，6、长形永磁铁，7、副磁体，8、第二电磁铁，81、副线圈，82、副导磁芯，9、挡板，10、振动导向轴，11、限位弹簧，12、柔性线路板(FPCB)，13、导磁轭。

具体实施方式

下面结合附图，详细说明本发明内容：

在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。

本发明在对具体实施方式进行表述时所用到的“配重块”也可以称作“质量块”，均指与产生振动的永磁铁固定以加强振动平衡的高质量、高密度金属块。以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述：

针对现有的线性振动马达驱动力不足的问题，本发明的线性振动马达利用电磁铁与永磁铁的相互作用，驱动电机振动。参阅图1和图2所示，本发明的线性振动马达包括外部壳体，外部壳体具体包括结合在一起的上壳1和后盖2，上壳1和后盖2相互配合形成具有容纳空间的腔体，在该腔体内收容有振子和定子，实施时，定子平行于振子设置，并且定子与振子均在竖直方向进行排布。其中，振子包括配重块3和嵌设固定在配重块3中的振动块，振动块包括至少两块永磁铁(本实施方式中示意为三块)，该三块永磁铁共同形成第一磁体部4，实施时，配重块3的中部位置设置有凹孔结构，第一磁体部4便容纳于上述凹孔内，通过涂胶的方式与配重块3固定；相邻设置的永磁铁之间设置有导磁轭13，实施时，可先将导磁轭13与永磁铁粘结固定，然后将第一磁体部4与导磁轭13结合后的组件与配重块3一体固定。

本发明中，定子***包括绕制而成的线圈51，而配重块3则相应的设置有避让线圈51的避让结构；线圈51内容纳有导磁芯52，线圈51与FPCB(柔性线路板)12固定，而FPCB12又与外部电路连接，由此可实现外部电流信号导入线圈51，由于导磁芯52容置于线圈51内，当有电流信号通过时，导磁芯52被磁化，线圈51与导磁芯51作为电磁铁结构与上述第一磁体部4之间相互作用，进而推动马达振动。

参阅图2所示，本实施方式示出的第一磁体部4具体包括三块永磁铁，分别为第一永磁铁41、第二永磁铁42以及第三永磁铁43，为了增大相邻设置的永磁铁之间的狭缝与导磁芯52间的有效磁场强度，本发明中，相邻永磁铁的相邻端面形成相互平行的斜面，斜面与导磁芯的轴线(此处定义的导磁芯的轴线为穿过导磁芯的中心轴线，其垂直于导磁芯所在的安装平面)形成一个锐角；斜面向靠近相对应的导磁芯的方向倾斜延伸。具体到本实施方式而言，第一磁体部4中的三块永磁铁均为异形结构，其中，第一永磁铁41和第三永磁铁43均为平行四边形，分别包括斜面(411、412以及431、432)，第二永磁铁42为梯形结构，包括斜面421和422，在上述斜面中，412与421为第一永磁铁41和第二永磁铁42的相邻端面，422与431为第二永磁铁42和第三永磁铁43的相邻端面，并且，斜面412和斜面421共同对应导磁芯52中的其中一个(图2中位于左侧)，斜面422和斜面431共同对应导磁芯52中的另外一个(图2中位于右侧)。优选的，上述三个永磁铁均采用斜向充磁的方式，具体充磁方向为垂直于所对应的斜面的方向，这样容易达到有效磁场强度最大化，同时，每个斜面均向与其相对应的导磁芯52的方向倾斜，在保证永磁铁体积最大化的同时保证磁场向导磁芯52的方向延伸。

参阅图3-1和图3-2共同所示，在本实施方式中，相邻的永磁铁(第一永磁铁41和第二永磁铁42、第二永磁铁42和第三永磁铁43)的相邻的端面的磁极相同(同为N极或者S极)；并且，两个导磁轭13的倾斜角度与其分别对应的斜面的倾斜角度相同，也就是说，位于第一永磁铁41和第二永磁铁42之间的导磁轭，其倾斜角度与斜面412和斜面421的倾斜角度相同，而位于第二永磁铁42和第三永磁铁43之间的导磁轭的倾斜角度则与斜面422和斜面431的倾斜角度相同。很容易理解的是，导磁轭13与线圈51内的导磁芯52呈错位排布，而导磁轭13的倾斜方向应当指向与其相对应的导磁芯52。

需要说明的是，图2中示出的结构仅为本发明的一个实施例而已，事实上，本技术方案可以同时适用于只有两块永磁铁或者其他两块以上永磁铁的结构；另外，本实施方式示出的永磁铁的形状包括了平行四边形和梯形结构，具体实施时，永磁铁可以为其他异形结构，具体不受上述示意形状的限制。

本发明的线性振动马达，其具体的驱动原理如下：

参照图3-1所示，本发明的线性振动马达，其第一磁体部4中相邻的两块永磁铁的相邻端的极性相同(水平充磁的对磁体)，即呈S-N、N-S、S-N顺序排列，当然，也可以是N-S、S-N、N-S顺序排列，导磁轭13设置在相邻接的永磁铁之间。如图所示，当线圈51未通电时，第一磁体部4产生静磁场，因两个相邻的永磁铁极性相同的两端之间会产生相斥的力量，因而产生非常集中的磁力线分布。参照图3-2所示，当线圈51通电后，线圈51与导磁芯52作为电磁铁产生变化的磁场，能够改变磁场中磁力线的走向，使磁力线更为集中的通过导磁芯52向外发散，加之斜面朝向与其对应的导磁芯52的方向延伸，因而使得相邻永磁铁间的狭缝与导磁芯52之间的有效磁场强度增大，磁力线分布更为集中。导磁芯52与导磁轭13在水平方向上间隔一定的距离设置，这样当线圈51通电时电磁铁会对永磁铁产生吸引或者排斥的力，磁力线可更为集中的通过导磁芯52向外部传递。

根据判定通电导体在磁场中受力方向的左手定则(安培定则)，伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力的方向。某一时刻，线圈51内的电流方向，假定“”表示为垂直图面向里，标示为“”电流方向为垂直图面向外，由于本实施方式示出的线圈包括有两个，假设第一个线圈是“和”，第二个线圈必须也是“和”，此时，根据安培定则，判定线圈51受到向右的作用力F，由于线圈51固定于FPCB上，基于作用力与反作用力的关系，则第一磁体部4受到反向的作用力F’(水平向左)。如此，受到向左推动力的第一磁体部4就带动配重块3一起做向左的运动。同理，当电流方向改变时，按照左手定则，线圈51受到的磁场力F的方向为向左，而第一磁体部4受到与F方向相反且大小相同的作用力F’，带动配重块一起做向右运动，上述运动交替进行，使第一磁体部4和导磁轭13组成的振动块与配重块3形成平行于定子的线性往复运动。

需要说明的是，由于本实施方式中设置有作用不同的两部分电磁铁结构，为了便于区分，将上述用于驱动的电磁铁(即定子中的线圈51及导磁芯52)命名为第一电磁铁，而位于电机两个端部区域的电磁铁命名为第二电磁铁。

本发明的振动电机还包括振动支撑结构，该振动支撑结构为振动导向轴10，配重块3的端部区域开设有容置振动导向轴的容置孔32，振动导向轴10的一端***该容置孔32中；振动导向轴10上套设有限位弹簧11，如果振子向左运动，那么便挤压配重块3左侧的限位弹簧，而拉伸右侧的限位弹簧，若相反，则挤压右侧的限位弹簧，而拉伸左侧的限位弹簧，限位弹簧11则为振子的振动提供弹性回复力。

另外，本发明的线性振动马达还设置有磁平衡结构，具体说明如下：

配重块3的四个角部区域分别设置有长形槽31，四个长形槽31内分别容置有长形永磁铁6，四个长形永磁铁6共同组成第二磁体部，将长形永磁铁6设置于角部，主要是为了尽量保持平衡，同时必须保证长形永磁铁6具有较大的磁能积，以保证平衡力的大小；而副磁体7则在振动块的两侧安装，其与长形永磁铁6之间的间距应尽量小，以保证足够的平衡力，但同时必须考虑到对振动空间作出避让。本发明的线性振动马达，其长轴的两端侧还分别设置有第二电磁铁8结构，包括副线圈81以及容置于副线圈81内的铁芯82，第二电磁铁8靠近振子的一端结合有挡板9，挡板9将振子的振动区域与副线圈81分隔开来，以免振子振幅过大碰撞到副线圈81，造成损伤。需要说明的是，此处所述的挡板9优选为可导磁的材质。

参照图4所示，利用长形永磁铁6与副磁体7之间的吸附力，对振动块产生一个水平的抓力，当振动块发生偏转时，该抓力会转变成与偏转方向相反的回复力，从而达到振动块的平衡，在这一过程中，必须满足副磁体7与相邻的长形永磁铁6的相邻端的极性相反，如图中所示，位于左侧的长形永磁铁6的极性呈N-S排列，那么，副磁体7的极性顺序只能为N-S，这样副磁体的S极与长形永磁铁6的N极之间相互吸引，产生向左的抓力，同样，对于右侧的磁平衡结构及原理以上述左侧的说明为参照，不再赘述。

优选的，导磁芯52以及副导磁芯82优选为铁芯。

优选的，副磁体7靠近振子的一侧设置有缓冲垫，该缓冲垫优选为弹性材料，可以避免振子振动时与副磁体7发生机械碰撞。

优选的，振动导向轴10的一端***配重块3的容置孔32内，另一端穿过挡板9固定于上壳1上，也就是说，配重块3实际上是通过两端的振动导向轴10固定于外部壳体上。

优选的，FPCB12的边缘设置有若干凹槽，而后盖2上对应上述凹槽的位置设置有相匹配的卡扣结构，FPCB12通过凹槽与卡扣结构与后盖2牢固固定。

以上仅为本发明实施案例而已，并不用于限制本发明，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (10)

1.一种线性振动马达，包括振子和与所述振子平行设置的定子；所述振子包括配重块和嵌设固定在所述配重块中的振动块，其特征在于：所述振动块包括至少两块永磁铁；所述定子包括线圈；所述线圈内容置有导磁芯；至少所述相邻永磁铁的相邻端面形成相互平行的斜面，所述斜面与所述导磁芯的轴线形成一个锐角；所述斜面向靠近相对应的所述导磁芯的方向倾斜延伸。

2.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于：所述永磁铁沿垂直于所述斜面的方向充磁。

3.如权利要求2所述的线性振动马达，其特征在于：相邻的所述永磁铁的相邻端的磁极相同；相邻的所述永磁铁之间设置有导磁轭，并且，所述导磁轭的倾斜角度与对应的所述斜面的倾斜角度相同。

4.如权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于：相邻所述永磁铁之间的导磁轭与所述线圈内的导磁芯错位排布；所述导磁轭的倾斜方向指向相对应的所述导磁芯。

5.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于：固定于所述配重块的所述永磁铁为三块，共同形成第一磁体部，分别为第一永磁铁、第二永磁铁和第三永磁铁；所述第一永磁铁和所述第三永磁铁为平行四边形结构，所述第二永磁铁为梯形结构。

6.根据权利要求5所述的线性振动马达，其特征在于：所述第一永磁铁、所述第二永磁铁和所述第三永磁铁分别包括有斜面；相邻的所述斜面共同对应一个所述导磁芯，并且，每个所述斜面均向相对应的所述导磁芯的方向倾斜。

7.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于：所述线圈与容置于所述线圈内的导磁芯形成电磁铁；所述电磁铁通电后产生变化的磁场，通过改变磁场磁力线的走向来驱动所述振子沿与所述定子平行的方向做往复运动。

8.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于：所述配重块的端部区域结合有振动支撑结构；所述振动支撑结构为振动导向轴；所述振动导向轴的一端***位于所述配重块端部的容置孔中，另一端固定于所述线性振动马达的外部壳体上；所述振动导向轴上套设有用以提供弹性回复力的限位弹簧。

9.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于：所述配重块的角部设置有第二磁体部，包括分别嵌入所述配重块的四个角部的四个长形永磁铁；在所述振子的振动方向上与所述振子间隔一定距离还设置有副磁体；所述副磁体与所述长形永磁铁相互靠近的端部的极性相反。

10.根据权利要求1所述的线性振动马达，其特征在于：所述配重块的中央位置设置有凹孔；所述永磁铁及位于所述永磁铁之间的导磁轭均容纳于所述凹孔中；所述永磁铁与所述导磁轭粘结为一体，与所述配重块涂胶固定；所述配重块对应所述定子的位置设置有避让所述定子的避让结构；所述线圈与柔性线路板连接固定；所述柔性线路板连通所述线性振动马达的外部电路。