CN109530195A - 一种双联复合弹片微型振动器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种双联复合弹片微型振动器，属于振动器技术领域，包括支撑体、柔性线路板、线圈、定位罩、磁体、配重块、双联复合弹片、内焊接片、外焊接片、限位板、导磁片。本发明采用双联复合弹片结构，同时具有2个固有振荡频率，2个振动方向，可提供高频和低频触觉反馈；当采用高频和低频混合驱动时，可获另外的触觉反馈体验。通过调整高频与低频的混合比例，可获得多样化的触觉反馈，给用户提供更多的体验；2组双联复合弹片采用中心对称布局，可获得稳定的振动加速度及超长的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于振动器技术领域，具体涉及一种双联复合弹片微型振动器。
背景技术
传统的用于触觉反馈的微型振动器大都采用直流马达带动偏心轮旋转产生的振动来实现；由于直流马达采用电刷换向，其寿命受电刷的限制，很难突破200小时。然而，虽现今已有微型无刷马达振动器可解决寿命的问题，但由于启动时间偏长响应速度偏慢，且存在反馈延迟的现象，故其应用受到限制。
目前利用谐振原理研制的振动器大多采用单一频率工作，单一频率的触觉反馈模式已不能满足多样化触觉反馈的需求。
(一)解决的技术问题
本发明的目的针对上述现有技术中的缺陷问题，提供一种带双联复合弹片的双频双向微型振动器，该振动器解决了手持式、穿戴式设备对多样化触觉反馈的需求问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种双联复合弹片微型振动器，包括：支撑体、柔性线路板、线圈、定位罩、磁体、配重块、双联复合弹片、内焊接片、外焊接片、限位板、导磁片；
所述柔性线路板粘贴在所述支撑体上，所述线圈的一端固定在所述柔性线路板上，构成所述振动器的定子；
所述磁体固定在所述定位罩内，所述定位罩贴合在所述配重块端面，通过激光焊接固定，所述双联复合弹片的一端卡入所述配重块的定位槽内，经所述内焊接片贴合压住后采用激光焊接固定，所述磁体、所述定位罩、所述配重块、所述内焊接片、所述双联复合弹片固定在一起，构成所述振动器的振子；
所述振子中的磁体与所述定子中的线圈正对设置，所述磁体与所述线圈间保留一定间隙；其中2组所述双联复合弹片的另一端分别紧贴所述支撑体及所述限位板的侧面，经所述外焊接片贴合压住后采用激光焊接固定，构成振动体；
所述磁体为正方体，磁场N区和S区沿对角线分割，所述磁体一面与所述定位罩贴合，另一面与所述导磁片正对形成气隙磁场，所述线圈处在气隙磁场中。
优选地，所述双联复合弹分为宽度不同的2个弹性变形区，宽的部分为高频谐振区，窄的部分为低频谐振区，2组所述双联复合弹片一端分别固定于所述配重块两侧，另一端分别固定于所述支撑体与限位板侧面，2组所述双联复合弹片采用中心对称式分布。
优选地，所述线圈设置在所述定子上，线圈的线头焊接在所述柔性线路板上，所述柔性线路板包括电流变换电路，所述电流变换电路输出设定频率的脉动直流电或交流电。
优选地，所述高频谐振区的高频谐振频率设定为250～350Hz，所述低频谐振区的低频谐振频率设定为120～180Hz。
优选地，所述振动器还包括盖和底座构成的外框体，盖和底座相互卡接后形成空间容纳所述振动器。
(三)有益效果
本发明的有益效果：一种双联复合弹片微型振动器，采用谐振原理，当线圈中驱动电流的频率与振子固有频率一致时，可以实现振动器的快速启动，从而获取较快的响应速度，降低响应延迟时间；本发明采用双联式复合弹片，复合弹片同时具备低频和高频两个谐振频率，低频和高频共用一个振子，简化了产品结构，减小了产品的体积；双联式结构保证了振子的平稳度，可以获得更稳定的振动加速度，同时提高了振动器的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明微型振动器立体图；
图2是本发明微型振动器结构示意图；
图3是本发明弹片振动器结构组装示意图；
图4是定子结构示意图；
图5是振子结构示意图；
图6是振动体结构示意图；
图7是本发明振动原理示意图。
图中标号：11、支撑体；12、柔性线路板；13、线圈；14、缓冲体；21、定位罩；22、磁体；23、配重块；24、双联复合弹片；25、内焊接片；31、外焊接片；32、限位板；51、底座；52、盖；53、导磁片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1、图2和图3，一种双联复合弹片微型振动器，包括支撑体11、柔性线路板12、线圈13、缓冲体14、定位罩21、磁体22、配重块23、双联复合弹片24、内焊接片25、外焊接片31、限位板32、底座51、盖52、导磁片53。双联复合弹片24包括低频谐振区24a、高频谐振区24b。
其中，支撑体11、柔性线路板12、线圈13、缓冲体14组成定子10；定位罩21、磁体22、配重块23、双联复合弹片24、内焊接片25组成振子20；定子10、振子20、外焊接片31、限位板32组成振动体30。
结合图4，柔性线路板12粘贴在支撑体11上，线圈13的一端采用胶水粘接固定在柔性线路板12上。线圈13的线头焊接在柔性线路板12上，通过柔性线路板12的内部布线供电，以上构成振动器的定子10。
结合图5，磁体22固定在定位罩21内，定位罩21贴合在配重块23端面，通过激光焊接固定。双联复合弹片24的一端卡入配重块23的定位槽内，经内焊接片25贴合压住后采用激光焊接固定，2个双联复合弹片24呈中心对称，以上构成振子20。
结合图6，振子20中的磁体22与定子10中的线圈13正对设置，磁体22与线圈13间保留一定间隙；其中2组双联复合弹片24的另一端分别紧贴支撑体11及限位板32的侧面，经外焊接片31贴合压住后采用激光焊接固定，以上构成振动体30。
本发明实施例双联复合弹片微型振动器中，高频和低频是相对而言的，通过改变弹片的宽度或材料厚度，可以获得多种不同的频率范围。同时还包括改变所述磁体的磁场分割线的角度，可实现低频和高频振动量大小的分配。
如图7所示，双联复合弹片24由互为对称的2条复合弹片联结而成，弹片分为宽度不同的两个弹性变形区，窄的部分为低频谐振区24a，宽的部分为高频谐振区24b。线圈13与磁体22正对，磁体22为正方体，磁场的N区和S区沿对角线斜向分割。线圈13处于磁体22与导磁片53的气隙磁场中，在通电时产生电磁力,磁体22受到一个与磁场分割线垂直的电磁力F，电磁力F分别在Z轴和Y轴方向产生两个分量FZ及FY。分量FZ带动振子20产生Z方向的运动，同时复合弹片24的低频谐振区24a发生弯曲变形；分量FY带动振子20产生Y方向的运动，同时复合弹片24的高频谐振区24b发生弯曲变形。
当采用低频电流驱动时，在分量FZ的作用下，复合弹片24的低频谐振区24a带动振子20在Z方向产生谐振，低频谐振区24a实现动能和弹性势能的同步转换，交替往复，在Z方向对外表现为低频振感。此时分量FY由于不在复合弹片24高频谐振区24b的谐振点上，对外不会表现为明显的振感。
当采用高频电流驱动时，在分量FY的作用下，复合弹片24的高频谐振区24b带动振子20在Y方向产生谐振，高频谐振区24b实现动能和弹性势能的同步转换，交替往复，在Y方向对外表现为高频振感。此时分量FZ由于不在复合弹片24低频谐振区24a的谐振点上，对外不会表现为明显的振感。
当采用低频与高频电流混合驱动时，高频成分产生的分量FY带动振子20产生谐振，低频成分产生的分量FZ带动振子20产生谐振，对外表现出的振感介于高频与低频之间。通过改变低频与高频的混合比例，可以获得多种不同的振感。
定位罩21与导磁片53采用高导磁材料，使磁力在磁体22与导磁片53之间形成闭合回路，避免磁力泄露，提高磁体22与导磁片53之间气隙的磁感应强度，最终提高线圈13通电时产生的电磁力，从而提高电能与机械振动能的转化效率。
盖52和底座51焊接后形成空腔，可将振动体容纳其中，起到防水、防尘、防碰撞的保护作用，提高振动器工作可靠性。
在柔性线路板12设置有电气连线，也可以将驱动电路设置其上。可以采用芯片、分离元件等实现，在此不作限定。
缓冲体14粘贴在柔性线路板12上，与磁体侧面正对。通过缓冲体14能够均衡振子所产生的振动力，避免振动力过大情形发生，保护弹片不被损伤。亦可将缓冲体14粘贴在限位板32上，与磁体侧面正对，可起到相同的作用。
配重块23可采用多片叠合而成，便于调整重量。本实施例中通过设置配重块23的重量来改变振子20的重量，可以获得不同的振动加速度(振动量)。当振子的重量较重时，所产生的振动力相对较大，若振子重量较轻时，产生的振动力则会相对较小。这样可以使振动器具有更宽的选择性，满足不同的触觉反馈需求，扩展使用范围。
在本发明实施过程中，大部分连接采用激光焊接，还可以采用一体成型、铆接等方式。
具体实施过程中，线圈13既可通单向矩形波脉冲直流电，也可通双向正负矩形波脉冲电流，还可以通正弦波交流电流。其中，线圈13通双向矩形波正负脉冲电流电时，则会比线圈13通单向矩形波脉冲直流电时可获得更强的振感。
综上所述，本发明实施例，双联复合弹片微型振动器，采用谐振原理，当线圈中驱动电流的频率与振子固有频率一致时，可以实现振动器的快速启动，从而获取较快的响应速度，降低响应延迟时间。
本发明采用双联式复合弹片，复合弹片同时具备低频和高频两个谐振频率，低频和高频共用一个振子，简化了产品结构，减小了产品的体积。
本发明双联式结构保证了振子的平稳度，可以获得更稳定的振动加速度，同时提高了振动器的使用寿命。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种双联复合弹片微型振动器，其特征在于：包括支撑体、柔性线路板、线圈、定位罩、磁体、配重块、双联复合弹片、内焊接片、外焊接片、限位板、导磁片；
所述柔性线路板粘贴在所述支撑体上，所述线圈的一端固定在所述柔性线路板上，构成所述振动器的定子；
所述磁体固定在所述定位罩内，所述定位罩贴合在所述配重块端面，通过激光焊接固定，所述双联复合弹片的一端卡入所述配重块的定位槽内，经所述内焊接片贴合压住后采用激光焊接固定，所述磁体、所述定位罩、所述配重块、所述内焊接片、所述双联复合弹片固定在一起，构成所述振动器的振子；
所述振子中的磁体与所述定子中的线圈正对设置，所述磁体与所述线圈间保留一定间隙；其中2组所述双联复合弹片的另一端分别紧贴所述支撑体及所述限位板的侧面，经所述外焊接片贴合压住后采用激光焊接固定，构成振动体；
所述磁体为正方体，磁场N区和S区沿对角线分割，所述磁体一面与所述定位罩贴合，另一面与所述导磁片正对形成气隙磁场，所述线圈处在气隙磁场中。
2.如权利要求1所述的一种双联复合弹片微型振动器，其特征在于：所述双联复合弹分为宽度不同的2个弹性变形区，宽的部分为高频谐振区，窄的部分为低频谐振区，2组所述双联复合弹片一端分别固定于所述配重块两侧，另一端分别固定于所述支撑体与限位板侧面，2组所述双联复合弹片采用中心对称式分布。
3.如权利要求1所述的一种双联复合弹片微型振动器，其特征在于，所述线圈设置在所述定子上，线圈的线头焊接在所述柔性线路板上，所述柔性线路板包括电流变换电路，所述电流变换电路输出设定频率的脉动直流电或交流电。
4.如权利要求2所述的一种双联复合弹片微型振动器，其特征在于，所述高频谐振区的高频谐振频率设定为250～350Hz，所述低频谐振区的低频谐振频率设定为120～180Hz。
5.如权利要求1所述的一种双联复合弹片微型振动器，其特征在于，所述振动器还包括盖和底座构成的外框体，盖和底座相互卡接后形成空间容纳所述振动器。
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