线性振动马达的制作方法与工艺

文档序号:13108911
技术领域本实用新型涉及消费电子技术领域,更为具体地,涉及一种应用于便携式消费电子产品的线性振动马达。

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进入人们的生活。在这些便携式电子产品中,一般会用微型振动马达来做系统反馈,例如手机的来电提示、游戏机的振动反馈等。然而,随着电子产品的轻薄化发展趋势,其内部的各种元器件也需适应这种趋势,微型振动马达也不例外。现有的微型振动马达,一般包括上盖、与上盖形成振动空间的下盖、在振动空间内做直线往复振动的振子(包括配重块和永磁铁)、连接上盖并使振子做往复振动的弹性支撑件、以及位于振子下方一段距离的线圈。在上述这种结构的微型振动马达中,驱动振子振动的力量全部来源于振子和线圈之间的磁场力,由于振子和线圈之间的磁场力有限,使得振子振动的振感比较小,并且由于振子振动过程中相对于线圈位置的改变,使得振子的受力大小发生变化,直线振动响应速度不均匀,从而导致振子的振动产生非线性的变化,影响到电子产品的振感平衡。

技术实现要素:
鉴于上述问题,本实用新型的目的是提供一种线性振动马达,利用推挽结构,为振子振动提供一个初始驱动力,从而推动振子在与定子所在平面平行的方向上做往复运动,并且通过改变现有技术中推挽结构设计的位置,不仅能够实现磁场的复用,增强推挽力,也能够为质量块两端的弹性支撑件避让出更大的设计空间。根据本实用新型提供的线性振动马达,包括外壳、振子以及固定在外壳上并且与振子平行设置的定子,振子包括质量块及嵌设在质量块中部的振动块,振动块包括永磁铁;其中,在振动块的两端分别邻接有推挽结构;推挽结构包括嵌设在质量块内的推挽磁铁,以及固定在外壳上的推挽线圈;推挽磁铁与相邻的永磁铁之间产生增强磁场的相互作用力;推挽线圈在通电后与推挽磁铁产生水平方向上的推挽力,为振子沿与定子所在平面平行的方向上的往复运动提供推挽力。其中,优选的方案是,定子包括导磁块,导磁块与振子相对设置,导磁块固定于外壳上,导磁块受到与振子的振动方向相同和\/或者相反的磁场力的作用。其中,优选的方案是,在质量块上对称设置有至少一对推挽磁铁固定槽;在每个推挽磁铁固定槽内收容有竖向分布的两块推挽磁铁以及位于两块推挽磁铁之间的导磁轭。其中,优选的方案是,推挽磁铁为竖向充磁,永磁铁为水平充磁,永磁铁与相邻推挽磁铁的相邻端磁极相反。其中,优选的方案是,在质量块上对称设置四对推挽磁铁固定槽,在每个推挽磁铁固定槽内收容有竖向分布的两块推挽磁铁,在外壳上固定有四个与推挽磁铁位置对应的推挽线圈;推挽线圈位于对应的推挽磁铁的上下两侧,并且推挽线圈的绕线方向与推挽磁铁的充磁方向垂直。其中,优选的方案是,在推挽线圈与邻近的推挽磁铁之间填充有磁液。其中,优选的方案是,推挽线圈为不规则绕制线圈,其中,在推挽线圈对应推挽磁铁的磁感线集中的位置增加绕线。其中,优选的方案是,推挽线圈为叠加绕制线圈或者交错绕制线圈。其中,优选的方案是,当振子处于平衡状态时,导磁块受到的振子的磁场力的合力为零;当导磁块受到推挽结构产生的推挽力的作用在振子的振动方向上与振子发生相对位移时,导磁块受到的振子的磁场力的合力方向与相对位移的方向相同,且,导磁块受到的振子的磁场力的合力大小与相对位移的大小成正比例关系。其中,优选的方案是,在质量块的中部设置有与推挽线圈和导磁块相对应的避让结构;在质量块中设置有容纳振动块的凹槽;振动块以涂胶方式固定在凹槽内。上述根据本实用新型的线性振动马达,跳出了现有的仅仅由振子和线圈的磁场力提供驱动的马达设计思路,利用推挽结构,为振子振动提供初始驱动力,推动振子在与定子所在平面平行的方向上做往复运动;另外,本实用新型中,采用推挽结构与振动块的邻近设置方式,不仅能够实现振子的永磁铁所产生的磁场的复用,增强线性振动马达的振感,还能够为弹性支撑件的涉及避让出更多的空间。附图说明通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容,并且随着对本实用新型的更全面理解,本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中:图1为根据本实用新型实施例的线性振动马达的分解结构示意图;图2为根据本实用新型实施例的线性振动马达的剖面结构示意图;图3-1为根据本实用新型实施例的线性振动马达的原理示意图一;图3-2为根据本实用新型实施例的线性振动马达的原理示意图二;图4-1为根据本实用新型实施例二的线性振动马达的剖面结构示意图;图4-2为根据本实用新型实施例二的线性振动马达的原理示意图;图5-1为根据本实用新型实施例三的线性振动马达的剖面结构示意图;图5-2为根据本实用新型实施例三的线性振动马达的原理意图;图6-1为根据本实用新型实施例四的线性振动马达的分解结构示意图图6-2为根据本实用新型实施例四的线性振动马达的剖面结构示意图;图6-3为根据本实用新型实施例四的线性振动马达的原理示意图;图6-4为根据本实用新型实施例四的线性振动马达的推挽线圈结构示意图。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。具体实施方式在下面的描述中,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。在其它例子中,为了便于描述一个或多个实施例,公知的结构和设备以方框图的形式示出。在下述具体实施方式的描述中所用到的“质量块”也可以称作“配重块”,均指与产生振动的振动块固定以加强振动平衡的高质量、高密度金属块。另外,本实用新型主要用于微型振动马达的改进,但是也不排除将本实用新型中的技术应用于大型振动马达。但是为了表述的方便,在以下的实施例描述中,“线性振动马达”和“微型振动马达”表示的含义相同。为详细描述本实用新型的线性振动马达的结构,以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。为了解决现有的微型振动马达结构中由于振子的磁铁和定子线圈提供的驱动力不均衡而造成的振感不平衡问题,本实用新型提供的线性振动马达,以导磁块替代定子线圈,克服了定子线圈由于通电方向的改变和电流大小不稳定所导致的受力不均衡问题,通过振动块所产生的磁场增强推挽结构的磁场,实现线性振动马达驱动部分的磁场复用,此外,也能够为弹性支撑件的设计避让出更多的空间。图1示出了根据本实用新型实施例的线性振动马达的分解结构;图2示出了根据本实用新型实施例的线性振动马达的剖面结构;图3-1示出了为根据本实用新型实施例的线性振动马达的原理。如图1至图3-1所示,本实用新型实施例的线性振动马达,包括外壳(包括长方体结构的上壳1以及与上壳1适配连接固定的板状结构的下壳11)、振子以及固定在外壳上并且与振子平行设置的定子,振子包括质量块9及嵌设在质量块9中部的振动块,振动块包括至少一块永磁铁;其中,在振动块的两端分别邻接有推挽结构,推挽结构包括嵌设在质量块内的推挽磁铁,以及固定在外壳上的推挽线圈,通过推挽磁铁与推挽线圈的配合作用,为振子的振动提供推挽力;其中,推挽磁铁与相邻的永磁铁之间能够产生增强磁场的相互作用力,即永磁铁所产生的磁场也能够作用在推挽结构上,从而实现线性振动马达驱动部分的磁场复用。此外,将推挽结构邻接设置在振动块的两端也能够为振动块两端的弹性支撑件的设计避让出更多的空间,结构更加合理。推挽线圈在通电后与推挽磁铁产生水平方向上的推挽力,为振子沿与定子所在平面平行的方向上的往复运动提供初始驱动力,在永磁铁所产生的磁场与推挽结构的相互作用,能够增强推挽力,从而增强线性振动马达的振感。具体地,图3-2示出了根据本实用新型实施例的线性振动马达的原理二。如图3-2所示,由于质量块的宽度d1小于d2,将推挽结构设置在振动块的邻接两侧,将弹性支撑件设置在质量块的两端,能够为弹性支撑件的设计预留出足够的空间,并且能够实现振动块磁场与推挽线圈的相互作用力,实现永磁铁产生的磁场的重复利用,结构更加优化,线性振动马达的振动效果也更加显著。在本实用新型的一个具体实施方式中,在质量块上对称设置有至少一对推挽磁铁固定槽,在每个推挽磁铁固定槽内收容有竖向分布的两块推挽磁铁以及位于两块推挽磁铁之间的导磁轭。其中,推挽磁铁为竖向充磁,永磁铁为水平充磁,永磁铁与相邻推挽磁铁的相邻端磁极相反。具体地,如附图1至图3-1所示,在质量块上对称设置二对(四个)推挽磁铁固定槽,即在振动块的两侧分别设置有两个推挽磁铁固定槽,在每个推挽磁铁固定槽内收容有竖向分布的两块推挽磁铁,在外壳上固定有四个与推挽磁铁位置对应的推挽线圈,推挽线圈位于对应的推挽磁铁的上下两侧,并且推挽线圈的绕线方向与推挽磁铁的充磁方向垂直。其中,位于振动块邻接一侧的推挽磁铁,包括位于同一个推挽磁铁固定槽内的推挽磁铁5a、5a’,以及位于推挽磁铁5a、5a’之间的导磁轭6a;其中,推挽磁铁5a与推挽磁铁5a’呈竖向分布,且其邻接端的极性相同,例如推挽磁铁5a的充磁方向为竖向的S-N,则推挽磁铁5a’的充磁方向为竖向的N-S;或者推挽磁铁5a的充磁方向为竖向的N-S,推挽磁铁5a’的充磁方向为竖向的S-N均可。此外,位于振动块邻接一侧的推挽磁铁,还包括固定在与推挽磁铁5a、5a’所在的推挽磁铁固定槽相平行的另一推挽磁铁固定槽内的推挽磁铁5d、5d’,推挽磁铁5a、5a’和推挽磁铁5d、5d’相互平行,且其位于同一水平方向上的推挽磁铁5d和推挽磁铁5a的充磁方向相反,即推挽磁铁5d的充磁方向为竖向的N-S,推挽磁铁5d’的充磁方向为竖向的S-N;或者推挽磁铁5d的充磁方向为竖向的S-N,推挽磁铁5d’的充磁方向为竖向的N-S。其中,在推挽磁铁5a、5d的上侧设置有推挽线圈2a,该推挽线圈固定在外壳上并与推挽磁铁平行设置,推挽线圈的绕线方向与相应的推挽磁铁的充磁方向相垂直。在推挽磁铁5a’、5d’的下侧设置有推挽线圈2a’,该推挽线圈固定在外壳上并与相应推挽磁铁平行设置,推挽线圈的绕线方向与推挽磁铁的充磁方向相垂直。同理,位于振动块邻接的另一侧的推挽磁铁,包括推挽磁铁5b、5b’,位于推挽磁铁5b、5b’之间的导磁块6b;推挽磁5c、5c’,以及位于推挽磁5c、5c’之间的导磁块6c,在推挽磁铁5b、5c的上侧设置有推挽线圈2b,在推挽线圈5b’、5c’的下侧设置有推挽线圈2b’。其中,推挽磁铁5b、5b’、5c、5c’的充磁方向及位置结构与推挽磁铁5a、5a’、5d、5d’相类似,此处不再赘述。可知,在振动块振动的过程中,推挽磁铁与相邻的永磁铁之间能够产生增强磁场的相互作用力,即永磁铁所产生的磁场也能够作用在推挽结构上,从而实现线性振动马达驱动部分的磁场复用,增强推挽结构的推挽力度。在本实用新型的另一个具体实施方式中,定子包括固定于外壳上的导磁块3a、3b,导磁块3a、3b在振子的振动方向受到两个方向相同和\/或者相反的磁场力的作用;其中,当振子处于平衡状态时,两个磁场力的合力为零;当导磁块3a、3b受到上述推挽结构产生的推挽力即初始驱动力的作用在振子的振动方向上与振子发生相对位移时,两个磁场力的合力方向与相对位移的方向相同,并且,两个磁场力的合力大小与相对位移的大小成正比例关系。其中,振动块包括三块邻接设置、水平方向充磁的永磁铁,并且相邻接设置的永磁铁的邻接端极性相同,导磁块为片状结构,设置在中心振动块的中间位置的永磁铁的上下两侧,并且相对于中心振动块的中心对称。中心振动块包括依次排列的第一永磁铁7a、第二永磁铁7b和第三永磁铁7c,在第一永磁铁7a和第二永磁铁7b之间设置有第一导磁轭8a,在第二永磁铁7b与第三永磁铁7c之间设置有第二导磁轭8b,在第二永磁铁7b的上侧设置有第一导磁块3a,在第二永磁铁7b的下侧设置有第二导磁块3b,第一导磁块3a和第二导磁块3b均固定在外壳上,且与第二永磁铁7b之间存在一定的间隙。其中,第一导磁块3a和第二导磁块3b关于第二永磁铁7b呈对称分布,并且在振子处于平衡静止状态时,第一导磁块3a和第二导磁块3b与第一永磁铁7a和第三永磁铁7c的端部之间的距离相同。需要说明的是,导磁块也可以对称或者不对称分布与振动块的上下两侧,后者将导磁块设置在振动块的一侧。例如,振动块包括三块相邻接的永磁铁;三块相邻接的永磁铁均为水平方向充磁,且,相邻接的永磁铁的邻接端极性相同;而导磁块设有两块,两块导磁块对称设置在振动块的上侧和下侧,并且,两块导磁块均对应振动块的中间位置的永磁铁设置。或者振动块包括一块永磁铁,导磁块设置有两块,并且两块导磁块均位于振动块的上侧或下侧;或者,两块导磁块分别对应永磁铁的左端和右端分布,并且关于永磁铁的中心轴线对称。或者,振动块包括三块邻接设置的永磁铁,三块相邻接的永磁铁均为水平方向充磁,且,相邻接的永磁铁的邻接端极性相同,导磁块为六块,六块导磁块分别对称设置在三块相邻接的永磁铁的上下两侧。其中,振动块包括三块邻接设置的永磁铁,三块相邻接的永磁铁均为水平方向充磁,且,相邻接的永磁铁的邻接端极性相同;导磁块设有两块;两块导磁块非对称设置在振动块的上下两侧;并且,非对称设置在振动块上下两侧的导磁块关于振动块的中心对称。在振子处于平衡状态时,第一导磁块3a受到的两个大小相同、方向相反的磁场力F1、F2;当第一导磁块3a在振子(包括永磁铁7a、7b、7c以及设置在邻接设置的永磁铁之间的导磁轭8a、8b)的振动方向上与振子发生向右的相对位移d时,第一导磁块3a受到的磁场力F1小于F2,即第一导磁块3a的位移(由于导磁块是固定在外壳上的,此处的位移为与永磁铁之间的相对位移)变动为d时,第一导磁块3a所受到的磁场力dF=F2-F1=Kd>0,其中,K为导磁块受到磁场力的比例系数,K与导磁块、永磁铁的尺寸以及二者之间的位置有关。同理,第二导磁块3b受到的磁场力dF=F4-F3=Kd>0,第一导磁块3a和第二导磁块3b的共同作用下,驱动振动块沿与导磁块平行的方向振动。可知,在导磁块在振子的振动方向上与振子发生相对位移时,两个磁场力的合力方向与导磁块相对位移的方向相同,并且,两个磁场力的合力大小与相对位移的大小成正比例关系,从而实现导磁块的逆刚度变化,确保振子能够产生谐振,振感效果更加显著。实施例二图4-1示出了根据本实用新型实施例二的线性振动马达的剖面结构;图4-2示出了根据本实用新型实施例二的线性振动马达的原理结构。如图4-1和图4-2共同所示,本实用新型实施例二的线性振动马达,为增加推挽结构的导磁强度,提高振子的振动幅度,设置有三组(六个)与振动块邻接设置的推挽结构固定槽,在每个推挽结构固定槽内,分别设置有两块推挽磁铁及位于两块推挽磁铁之间的导磁轭。其中,推挽磁铁均为竖向充磁,且邻接设置的推挽磁体的邻接端极性相同,邻接设置的推挽磁铁固定槽内的位于同一水平方向上的推挽磁铁的对应端极性相反。本实用新型在具体应用的过程中,也可以根据实际的产品需要增加\/减少推挽磁铁的组数,比如,采用超过三块及以上的推挽磁铁组数,并在每两组或每组推挽磁铁上设置对应的推挽线圈,以增强推挽结构的推挽力,增强线性振动马达的振感。实施例三图5-1示出了根据本实用新型实施例三的线性振动马达的剖面结构;图5-2示出了根据本实用新型实施例三的线性振动马达的原理。如图5-1和图5-2共同所示,本实用新型实施例三的线性振动马达,在推挽线圈与邻近的推挽磁铁之间填充有磁液。其中,推挽磁铁和推挽线圈之间形成磁间隙,在该磁间隙内填充有柔性导磁件,该柔性导磁件可以为磁液12,其中,磁液12为一种具有磁性的胶体物质,主要是指纳米级的磁性粒子(镍、钴、铁氧化物等)外层包裹长链的表面活性剂均匀的分散于水、有机溶剂、油等基液中,从而形成一种均匀稳定的胶体溶液。由于磁液具有一定的磁性,装配时,可先将推挽结构相对应设置在推挽结构固定槽内,然后向推挽磁铁和推挽线圈之间的磁间隙内打入磁液,由于自身的磁性磁液会主动吸附于推挽磁铁的表面,能够通过磁液增强推挽磁铁与推挽线圈之间的导磁强度,为振动块提供更强的推挽力。实施例四图6-1和图6-2分别示出了根据本实用新型实施例四的线性振动马达的分解结构和剖面结构;图6-3示出了根据本实用新型实施例四的线性振动马达的原理。如图6-1至图6-3所示,本实用新型实施例四的线性振动马达,推挽线圈为不规则绕制线圈,其中,在推挽线圈对应推挽磁铁的磁感线集中的位置增加绕线。具体地,推挽线圈可以为叠加绕制线圈或者偏平交错绕制线圈(如图6-4所示)。在绕制推挽线圈的过程中,通过叠加绕制线圈来增加单位面积上的绕线,从而增强推挽线圈和推挽磁铁之间的作用力。另外,考虑到推挽磁铁的磁场分布,在推挽线圈的不同位置,能够接收到的磁感应强度也不同,也可以将推挽线圈设计为不规则绕制线圈,在推挽线圈集中接受推挽磁铁磁场的位置增加绕线,以提高推挽磁铁的磁场利用率。需要说明的是,推挽线圈可以对称在推挽磁铁的一侧或者对称设置在推挽磁铁的上、下两侧,推挽磁铁的结构不限于附图中所示的两对结构,也可以根据产品的需要灵活设定推挽结构中推挽磁铁的以及推挽线圈数量、位置,比如在固定振动块的凹槽的两侧分别设置一组推挽磁铁以及与推挽磁铁相对应的推挽线圈,将推挽线圈设置在推挽磁铁的一侧,或者将推挽线圈非对称设置在推挽磁铁的上、下两侧等,能够为振子提供扰动力即可。此外,推挽线圈可以设置在推挽磁铁的一侧或者对称设置在推挽磁铁的上、下两侧,推挽磁铁的结构不限于附图中所示的两对结构,也可以根据产品的需要灵活设定推挽结构中推挽磁铁的以及推挽线圈数量、位置,比如在固定振动块的凹槽的两侧分别设置一组推挽磁铁以及与推挽磁铁相对应的推挽线圈,能够为振子提供扰动力即可。本实用新型的线性振动马达,还包括柔性线路板(PFCB,FlexiblePrintedCircuitBoard)4和弹性支撑件10;其中,柔性线路板4与外壳固定连接;以及,推挽线圈通过柔性线路板4上的电路与外部电路连通。弹性支撑件10分别设置在质量块10的左右两端,推挽结构设置在弹性支撑件10与振动块之间,通过将弹性支撑件10限位固定在振子和外壳之间,为振子的振动提供弹性恢复力。其中,在导磁块在振子的振动方向上与振子发生相对位移时,振子向线性振动马达的一端运动,直至其受到的两个磁场力的合力小于质量块一端的弹性支撑件的弹力,从而向相反的方向运动,直至其受到的两个磁场力的合力小于质量块另一端的弹性支撑件的弹力,从而实现振子的往复运动。如上参照图附图以示例的方式描述根据本实用新型的线性振动马达。但是,本领域技术人员应当理解,对于上述本实用新型所提出的线性振动马达,还可以在不脱离本实用新型内容的基础上做出各种改进。因此,本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。...
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