CN112187004A - 一种宽频马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种宽频马达，包括外壳、磁性组件、弹性机构、质量块和连接件；还包括线圈组件，所述线圈组件包括多个线圈，所述磁性组件设置在外壳内，多个所述线圈环绕在连接件***；所述磁性组件包括第一磁性件、第二磁性件、第三磁性件、第四磁性件和内部磁性件，所述连接件、质量块、第一磁性件、第二磁性件和内部磁性件构成振子组件，所述质量块、第一磁性件、第二磁性件和内部磁性件通过连接件连接。本发明提供的马达振子组件的磁场与马达外壳的磁场相斥达到力平衡，从而使振子在马达内部实现悬浮，振子组件在马达外壳内部，两端方向均存在斥力，振子组件两端方向力平衡，该结构磁场极性可完全颠倒。

Description

一种宽频马达

技术领域

本发明涉及振动马达技术领域，具体涉及一种宽频马达。

背景技术

当前电子行业的振动马达，如手机中的振动马达，游戏手柄和VR手柄中的振动马达，一般使用转子马达或传统线性马达，转子马达振动效果单一。传统的线性马达虽然能够提供一定的振动效果体验，但响应频率带宽较窄，难以满足消费者对更宽频带振动效果的要求。同时，传统的线性马达使用金属或塑料弹簧结构，存在弹簧断裂以及噪声等可靠性风险，并且制造难度大，成本高。

专利文献CN207691660U公开了一种线性振动马达，所述马达包括壳体、收容固定于壳体内的定子组件、振子组件以及用于支撑所述振子组件的弹性支撑件；所述定子组件包括分别设于对应所述振子组件侧面的壳体内表面上的线圈以及与线圈电连接的柔性电路板；所述线圈由多条线圈线并线绕制形成，所述线圈进一步包括与每条线圈线对应的用于电连接柔性电路板的线圈引线。

专利文献CN107994751A公开了一种线性振动马达。该马达包括振子组件、定子组件和弹性元件，振子组件通过弹性元件与定子组件连接，振子组件受到定子组件的电磁力的作用而发生振动，在振子组件的沿振动方向的两个端部的各设置有磁铁，磁铁粘接在振子组件上或者磁铁通过注塑的方式与振子组件连接，定子组件设置有磁性元件，磁性元件与磁铁一一对应，磁性元件与对应的磁铁之间形成斥力。

上述专利文献提供的马达均使用了弹性结构，使得振动量比较局限，振动响应的频率带宽也很窄，而且存在弹簧断裂以及噪声等可靠性风险，难以满足消费者的需求。

专利文献US009716423B1公开了一种具有止动件的触觉反馈致动器，阻尼器，在止动器和阻尼器之间的锤路径，线圈元件，其相对于锤路径固定地安装；以及磁锤，其被引导地安装以沿着锤路径移动，磁锤具有两个相对的端部，磁锤的两端各有一个相对应的永磁体，两块永磁体极性相反，磁锤可由线圈元件激励时发射的磁场电磁接合，以便根据线圈元件激励的极性沿锤路径在两个相反方向中的任何一个方向上纵向滑动，止动件具有适于止动磁锤的撞击表面，并且阻尼器适于在磁锤朝向阻尼器纵向滑动时使磁锤减速。

上述专利文献采用了非对称磁场单面力平衡设计，重点强调打击效果的反馈，磁锤需要更大运动空间。同时，单面力平衡设计无法避免磁锤与其运动型腔内壁的摩擦，产生噪音等质量问题，同时其部分设计采用的机械弹簧，其弹簧的应力相对较高，因此易造成弹簧断裂的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种宽频马达，该马达能够满足消费者对宽频响应振动效果的要求，同时把振子组件和弹性机构装配成一个整体，极大的降低了线性马达的装配制程难度以及制造成本。

一种宽频马达，包括外壳、磁性组件、弹性机构、质量块和连接件；所述弹性机构包括第一弹性组件和第二弹性组件，所述质量块包括第一质量块和第二质量块；其特征在于，还包括线圈组件，所述线圈组件包括多个线圈，所述磁性组件设置在外壳内，多个所述线圈环绕在连接件***；所述磁性组件包括第一磁性件、第二磁性件、第三磁性件、第四磁性件和内部磁性件，所述连接件、质量块、第一磁性件、第二磁性件和内部磁性件构成振子组件，所述质量块、第一磁性件、第二磁性件和内部磁性件通过连接件连接，，所述第一磁性件远离内部磁性件的一侧***套设有第一质量块，所述第二磁性件远离内部磁性件的一侧***套设有第二质量块，所述第一质量块远离第一磁性件的一端设有第一弹簧组件；所述第二质量块远离第二磁性件的一端设有第二弹簧组件。

优选地，所述连接件包括第一连接件、第二连接件和连接杆，所述连接杆穿过第一连接件和第二连接件的通孔；所述连接杆穿过内部磁性件的通孔，所述内部磁性件位于第一连接件和第二连接件之间，所述连接杆穿入第一磁性件和第二磁性件的孔；所述第一连接件位于第一磁性件和内部磁性件之间，所述第二连接件位于第二磁性件和内部磁性件之间，所述第一连接件和第二连接件的***均套设有线圈。

优选地，所述第一弹簧组件和第二弹簧组件设置有通孔或盲孔，所述述连接杆穿入第一弹簧组件和第二弹簧组件的通孔或盲孔与振子组件连接。

优选地，所述第一质量块和第二质量块设置有通孔，所述连接杆穿过第一质量块和第二质量块的通孔，所述第一质量块和第二质量块为中空结构，所述第一质量块的中空结构与第一磁性件适配，第二质量块的中空结构与第二磁性件适配。

优选地，还包括线圈支撑结构，所述线圈支撑结构套设在线圈组件的***，所述线圈支撑结构为圆筒形。

优选地，所述外壳包括定子和端盖，所述定子内为中空结构，其中空结构内安装有振子组件，所述端盖包括左端盖和右端盖，所述左端盖、右端盖和定子形成密闭空间。

优选地，所述定子为一体设置的圆筒形结构，所述左端盖与圆筒形结构的左端连接，右端盖与圆筒形结构的右端连接。

优选地，所述定子包括两个半圆筒结构，两个半圆筒结构形成圆筒形结构，左端盖与圆筒形结构的左端连接，右端盖与圆筒形结构的右端连接，其中左端盖、圆筒形结构和右端盖形成封闭空间，所述左端盖内侧安装有第三磁性组件，所述右端盖内侧安装第四磁性组件。

优选地，所述第一弹性组件和第二弹性组件均包括多个弹簧，多个所述弹簧通过超声波焊接或通过胶合叠加。其中，本发明提供的弹性组件把多个弹簧之间隔开并叠在一起，可以在马达的振动方向上构成多层投影重叠但是空间上相互不干扰的弹簧，有效地降低每层弹簧的应力，有效避免弹簧断裂问题，提高产品可靠性。

优选地，所述弹簧的材质为塑料。

以成本作为优化方向的话，存在一种优选结构，将外壳做成整体式圆筒结构，线圈直接绕制在外壳上，取消线圈的支撑结构，可以极大地降低零件制造成本与装配成本。

优选地，线圈可以绕制后嵌入在线圈支撑结构的内表面，进一步减小线圈和磁铁之间的间距，提高驱动力。

与现有技术相比，本发明所产生的有益效果是：

(1)本发明提供的马达振子组件的磁场与马达端盖的磁场相斥达到力平衡，并结合使用磁性液体，从而使振子在马达内部悬浮，振子组件在马达内部，两端方向均存在斥力，振子组件两端方向力平衡，该结构磁场极性可完全颠倒。在某些条件下利用塑料弹簧本身的阻尼特性即可无需磁液满足马达本身的阻尼需求，相对于利用磁液或者其他阻尼材料的马达而言，利用塑料弹簧本身阻尼特性做成的马达一致性更好。

(2)本发明提供的宽频马达可以通过多组线圈搭配多级铁磁材料体的结构实现更大的驱动力，增强触觉反馈效果。

(3)本发明提供的第三磁性件和第四磁性件可同步调整铁磁材料牌号，通过充磁强弱，即同步增强或同步减弱，亦可差异化调整充磁强弱，即两边的磁场强度可不相同，其第三磁性件和第四磁性件根据实际应用决定充磁强度，可以调节马达共振频率和振动效果；即本发明针对两个端面的起到阻尼作用的第三磁性件和第四磁性件，其各自的铁磁材料牌号，充磁程度可以不同，可以饱和充磁，形成力平衡磁场，也可以彼此差异充磁(不对称充磁)，通过此方法可以灵活的调整振子的初始平衡位置，也可以灵活的调整振动***的谐振频率，以满足不同应用场景对振动马达不同谐振频率的要求，尤其客户针对游戏和VR数字场景需要很低的谐振频率点，如果对第三磁性件和第四磁性件对称充磁，那么谐振频率做不低，所以本发明提供的不对称充磁可以解决这一问题。

(4)本发明提供的连接杆从左到右依次穿过第一弹性组件、第一质量块、第一磁性件、第一连接件、内部磁性件、第二连接件、第二磁性件、第二质量块、第二弹性组件的孔，即用金属棒(连接杆)将第一弹性组件、第一质量块、第一磁性件、内部磁性件、第二磁性件、第二质量块和第二弹性组件串起来固定，提高制造精度与马达产品可靠性。

(5)与现有技术相比，本发明采用对称磁力场，需要较小的运动空间，主要目标是为了实现在较宽频带范围内提供较为均匀的振动量响应，从而为客户提供更丰富、细腻的触觉反馈。同时本发明通过环绕磁钢设计，结合使用磁性液体使振子在定子内型腔悬浮，从而避免振子与定子内型腔摩擦所导致的噪音等质量问题。

(6)本发明采用通过多个塑料弹簧的叠加实现振动***f0的灵活调整；通过特殊塑料弹簧的结构设计，增加径向刚度，并与振子的轴状固定件刚性连接，避免振子在运动过程中与行腔内壁发生摩擦，并且通过塑料弹簧的材料特性，杨氏模量低，成型后内应力小等特性，有效避免弹簧断裂问题，提高产品可靠性。

本发明提供的单个弹簧可以单独制造，成型难度小，造型更好设计，而多个弹簧通过超声波焊接或者胶合等工艺叠加在一起，弹簧之间的间距等参数比一体成型的更小，更节省空间。

附图说明

图1为本发明提供的宽频马达外部结构示意图；

图2为本发明提供的宽频马达外部俯视图；

图3为本发明提供的宽频马达***图；

图4为本发明提供的宽频马达剖视图；

图5为本发明提供的宽频马达内部的部分剖视图；

图6为本发明提供的宽频马达内部结构图；

图7为图6的主视图；

图8为本发明提供的宽频马达的另一内部结构图；

图9为图8的主视图；

图10为本发明提供的连接件结构示意图；

图11为本发明提供的线圈支撑结构的结构示意图；

图12为本发明提供的第一、第二质量块的结构示意图；

图13为本发明提供的第一、第二磁性件结构示意图；

图14为本发明提供的第三、第四磁性件结构示意图；

图15为本发明提供的线圈的结构示意图；

图16为本发明提供的弹簧的主视图；

图17为本发明提供的另一宽频马达***图；

图18为本发明提供的另一宽频马达外壳图；

附图标记如下：

1.外壳；2.线圈；3.连接件；31.连接杆；32.第一连接件；33.第二连接件；4.第一磁性件；5.第二磁性件；6.第三磁性件；7.第四磁性件；8.端盖；81.左端盖；82.右端盖；9.内部磁性件；10.第一质量块；11.第二质量块；12.第一弹性组件；13.第二弹性组件；14.线圈支撑结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

实施例1：塑料弹簧的宽频马达

如图1-16所示，本实施例提供的一种宽频马达，包括线圈组件，线圈组件包括两个线圈2、外壳1、磁性组件、连接件3、质量块和弹性机构，所述磁性组件设置在外壳1内，所述磁性组件包括第一磁性件4、第二磁性件5、第三磁性件6、第四磁性件7和内部磁性件9。

所述第一磁性件4和第二磁性件5位于内部磁性件16的两侧，所述第一磁性件4远离连接件3的一侧设置有第三磁性件6，所述第二磁性件5远离连接件3的一侧设置有第四磁性件7，所述第一磁性件4和内部磁性件相斥，所述第二磁性件5和内部磁性件相斥，所述第一磁性件4与第三磁性件6相斥，所述第二磁性件5与第四磁性件7相斥。

其中，本实施例提供的外壳包括定子和端盖8，所述端盖包括左端盖82和右端盖82，所述定子包括两个半圆筒结构，两个半圆筒结构形成圆筒形结构，其中左端盖、圆筒形结构和右端盖形成封闭空间，所述左端盖81内侧安装有第三磁性组件6，所述右端盖82内侧安装第四磁性组件7。

其中，本实施例中的所述定子为中空结构，其中，定子中空结构内安装有振子组件，本实施例中连接件3、第一磁性件4、第二磁性件5、内部磁性件9和质量块构成振子组件；其中，质量块包括第一质量块10和第二质量块11，其中，本发明提供的所述第一磁性件4远离内部磁性件9的一侧***套设有第一质量块10，所述第二磁性件5远离内部磁性件9的一侧***套设有第二质量块11，所述第一质量块远离第一磁性件的一端设有第一弹簧组件12；所述第二质量11块远离第二磁性件5的一端设有第二弹簧组件13。

具体地，本实施例中的第一质量块和第二质量块为中空结构，所述第一质量块的中空结构与第一磁性件适配，第二质量块的中空结构与第二磁性件适配。且第一质量块和第二质量块为一端开口的圆筒形结构，其第一磁性件和第二磁性件从开口处分别装配在圆筒形结构内，其中，第一磁性件和第二磁性件为圆柱形，其中第一质量块的一端开口圆筒形结构与圆柱形的第一磁性件适配，第二质量块的一端开口圆筒形结构与圆柱形的第二磁性件适配。

本实施例中两个线圈2套设在振子组件的***，所述第一磁性件4、第二磁性件5、内部磁性件、第一质量块和第二质量块通过连接件3连接。

其中，本实施例提供的所述连接件包括第一连接件32、第二连接件33和连接杆31，所述连接杆穿过第一连接件和第二连接件的通孔；其中，本发明提供的连接杆从左到右依次穿过第第一弹性组件12、第一质量块10、第一磁性件4、第一连接件32、内部磁性件9、第二连接件33、第二磁性件5、第二质量块11、第二弹性组件13的通孔，其中，所述第一连接件和第二连接件的***分别套设有线圈2，其中，连接杆31为金属棒。

本实施例中提供的宽频马达还包括线圈支撑结构14，其中，本实施例提供的线圈支撑结构14套设在线圈组件的***，所述线圈支撑结构14为圆筒形，其中，本实施例提供的线圈为圆环形，套设在形状为圆盘形的第一连接件和第二连接件的***。

本实施例中提供的第一弹性组件和第二弹性组件均包括2个弹簧，2个所述弹簧通过超声波焊接成一个整体构成第一弹性组件和第二弹性组件。其中，该弹簧为塑料弹簧。

本实施例中提供的线圈为圆环形为空心结构，环绕在第一连接件和第二连接件的四周且不与连接件接触；材料可为铜线等导体材料。

本实施例的第一磁性件4、第二磁性件5相同，均设有通孔，形状为圆柱形，本发明提供的第三磁性件6、第四磁性件7相同，形状为圆柱形，第一磁性件、第二磁性件、第三磁性件6、第四磁性件7和内部磁性件均为永磁体。

实施例2：塑料弹簧的宽频马达

如图17所示，本实施例与实施例1的区别在于：外壳1不同；且本实施例中取消了线圈支撑结构，本实施例中的外壳如图18所示，将外壳1为整体式圆筒结构，线圈2直接绕制在外壳1内部上，取消独立的线圈支撑结构，且直接将外壳的内部结构设置为可以支撑线圈；即上述改进可以极大地降低零件制造成本与装配成本。

本发明采用通过多个塑料弹簧的叠加实现振动***f0的灵活调整；通过特殊塑料弹簧的结构设计，增加径向刚度，并与振子的轴状固定件刚性连接，避免振子在运动过程中与行腔内壁发生摩擦，并且通过塑料弹簧的材料特性，杨氏模量低，成型后内应力小等特性，有效避免弹簧断裂问题，提高产品可靠性。

最重要的是，本发明提供的单个弹簧可以单独制造，成型难度小，造型更好设计，而多个弹簧通过超声波焊接或者胶合等工艺叠加在一起，弹簧之间的间距等参数比一体成型的更小，更节省空间。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种宽频马达，包括外壳、磁性组件、弹性机构、质量块和连接件；所述弹性机构包括第一弹性组件和第二弹性组件，所述质量块包括第一质量块和第二质量块；其特征在于，还包括线圈组件，所述线圈组件包括多个线圈，所述磁性组件设置在外壳内，多个所述线圈环绕在连接件***；所述磁性组件包括第一磁性件、第二磁性件、第三磁性件、第四磁性件和内部磁性件，所述连接件、质量块、第一磁性件、第二磁性件和内部磁性件构成振子组件，所述质量块、第一磁性件、第二磁性件和内部磁性件通过连接件连接，所述第一磁性件远离内部磁性件的一侧***套设有第一质量块，所述第二磁性件远离内部磁性件的一侧***套设有第二质量块，所述第一质量块远离第一磁性件的一端设有第一弹簧组件；所述第二质量块远离第二磁性件的一端设有第二弹簧组件。

2.如权利要求1所述的宽频马达，其特征在于，所述连接件包括第一连接件、第二连接件和连接杆，所述连接杆穿过第一连接件和第二连接件的通孔；所述连接杆穿过内部磁性件的通孔，所述内部磁性件位于第一连接件和第二连接件之间，所述连接杆穿入第一磁性件和第二磁性件的孔；所述第一连接件位于第一磁性件和内部磁性件之间，所述第二连接件位于第二磁性件和内部磁性件之间，所述第一连接件和第二连接件的***均套设有线圈。

3.如权利要求2所述的宽频马达，其特征在于，所述第一弹簧组件和第二弹簧组件设置有通孔或盲孔，所述述连接杆穿入第一弹簧组件和第二弹簧组件的通孔或盲孔与振子组件连接。

4.如权利要求2所述的宽频马达，其特征在于，所述第一质量块和第二质量块设置有通孔，所述连接杆穿过第一质量块和第二质量块的通孔，所述第一质量块和第二质量块为中空结构，所述第一质量块的中空结构与第一磁性件适配，第二质量块的中空结构与第二磁性件适配。

5.如权利要求1所述的宽频马达，其特征在于，还包括线圈支撑结构，所述线圈支撑结构套设在线圈组件的***，所述线圈支撑结构为圆筒形。

6.如权利要求1所述的宽频马达，其特征在于，所述外壳包括定子和端盖，所述定子内为中空结构，其中空结构内安装有振子组件，所述端盖包括左端盖和右端盖，所述左端盖、右端盖和定子形成密闭空间。

7.如权利要求6所述的宽频马达，其特征在于，所述定子为一体设置的圆筒形结构，所述左端盖与圆筒形结构的左端连接，右端盖与圆筒形结构的右端连接。

8.如权利要求6所述的宽频马达，其特征在于，所述定子包括两个半圆筒结构，两个半圆筒结构形成圆筒形结构，左端盖与圆筒形结构的左端连接，右端盖与圆筒形结构的右端连接，其中左端盖、圆筒形结构和右端盖形成封闭空间，所述左端盖内侧安装有第三磁性组件，所述右端盖内侧安装第四磁性组件。

9.如权利要求1所述的宽频马达，其特征在于，所述第一弹性组件和第二弹性组件均包括多个弹簧，多个所述弹簧通过超声波焊接或通过胶合叠加。

10.如权利要求9所述的宽频马达，其特征在于，所述弹簧的材质为塑料。

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