振动致动器的制作方法

本公开涉及振动致动器，并且更具体地，涉及能够按照用户期望调节共振频带、提高振动力和响应速度、并且通过轭的翼部的调节形状来抑制由内部部件的碰撞引起的振动和噪音的振动致动器。

背景技术：

近来，与现有的偏心旋转振动致动器相比，用作便携式终端的静音接收器的线性振动致动器由于其具有较短行程距离(上下运动而不是旋转)而能够应对便携式终端的轻薄设计，并且由于弹性构件的弹性来确保在开始或停止时刻的快速振动。

线性振动致动器一般由具有永磁体的振子和支承该振子的定子构成，并且永磁体通过向布置在定子处的线圈施加电流产生的电磁力与从永磁体产生的磁力之间的相互作用上下移动来产生振动。

具体来说，在现有的线性振动致动器中，具有线圈的定子和具有永磁体的振子布置在壳体中，并且设置弹性构件来弹性地支承永磁体以产生振动。

除了以上结构之外，振动致动器还可以被构造成将永磁体设置在定子处，而线圈联接至配重并设置在振子处。在韩国专利登记no.10-1354867和韩国专利登记no.10-1046044中公开了这种振动致动器。

另外，如今，由于振动致动器应用于越来越多样的设备，因此需要各种各样的振动特性，并且增加适用于这些振动特性的有效频率范围。因而，越来越需要覆盖宽的有效频率范围以应对当前趋势，并且还需要调节轭和永磁体之间的设计变量以通过加快响应速度给出最佳响应性能。

另外，尽管振动致动器具有振子行程距离短而确保快速响应的优点，但是为了产生可由人们识别的振动，振子应该与短行程距离同样地快速往复运动。换言之，振子应该具有足够的加速度，并且如果施加至线圈的电流量增加以便产生强的磁力，则便携式终端快速消耗电池，因而永磁体应该设计成具有较大磁通量。由于这个原因，大多数线性振动致动器使用具有钕的所谓的钕磁体，钕是一种具有强磁通量的稀土金属。

然而，由于在本领域中稀土金属被快速氧化和腐蚀，因此对钕磁体的表面进行涂覆。目前，大多数线性振动致动器采用表面镀镍的钕磁体。

镀镍的优点在于镀膜的优良机械强度，但是由于镍是铁磁性物质，因而发生涡流现象，这会对磁通量造成损害。而且，磁通量的损失给钕磁体的磁力带来影响，并且在提供实现触觉振动所需的低频带的振动特性方面带来了限制性问题。

技术实现要素：

技术问题

本公开的实施方式旨在应对本领域中所需的各种振动特性，并且扩大本领域中采用的有效频率范围。

另外，本公开旨在通过调节与电磁特性而不是机械恢复力相关的设计变量来加快振动致动器的响应速度。

此外，本公开旨在提供一种在线性振动致动器所采用的钕磁体的表面上不使用诸如镍的重金属的情况下改进振动致动器的振动特性的方法。

技术方案

在本公开的一个方面中，提供了一种振动致动器，该振动致动器包括：托架，所述托架联接至壳体以形成内部空间；定子，所述定子具有联接至所述托架的上表面的电路板、连接至所述电路板的线圈、设置在所述线圈中的轭以及位于所述线圈的上部上的翼部；振子，所述振子具有设置在所述线圈的外侧处的永磁体和联接至所述永磁体的外周的配重；以及弹性构件，所述弹性构件被构造成连接所述定子和所述振子并且弹性地支承所述振子，其中，所述轭的所述翼部的厚度与所述永磁体的厚度的比为0.05至0.7。

根据本公开的振动致动器还可以包括插置在所述振子和所述弹性构件之间的板，并且所述非磁性阻尼器可以被设置在所述配重和所述弹性构件之间。

所述非磁性阻尼器可以由液体油脂制成。

根据本公开的振动致动器还可以包括磁流体，所述磁流体被施加在所述永磁体的上表面上。

所述翼部的直径与所述永磁体的内径的比为0.4至0.99。

根据本公开的振动致动器还可以包括设置在所述托架的上表面处的第一阻尼器和设置在所述壳体的上部的下表面处的第二阻尼器。

所述轭的所述翼部的厚度与所述永磁体的厚度的比为0.25至0.5。

本公开所述的永磁体可以是镀有非磁性金属的钕磁体。

另外，以所述振动致动器的1g为基础，根据本公开的所述镀有非磁性金属的钕磁体与镀镍钕磁体相比将有效振动频率带宽扩大至少30％。

另外，根据本公开的包括镀有非磁性金属的钕磁体的所述振动致动器具有52hz至56hz的有效振动频率带宽。

在本公开的另一个方面中，提供了一种振动致动器，该振动致动器包括：托架，所述托架联接至壳体以形成内部空间；定子，所述定子具有联接至所述托架的上表面的电路板、连接至所述电路板的线圈、设置在所述线圈中的轭以及位于所述线圈的上部上的翼部；振子，所述振子具有设置在所述线圈的外侧处的永磁体和联接至所述永磁体的外周的配重；以及弹性构件，所述弹性构件被构造成连接所述定子和所述振子并且弹性地支承所述振子，其中，所述轭的所述翼部的直径与所述永磁体的内径的比为0.4至0.99。

根据本公开的振动致动器还可以包括设置在所述配重和所述弹性构件之间的非磁性阻尼器。

有益效果

本公开的实施方式可以应对本领域中所需的各种振动特性，并且将本领域中应用的有效频率范围扩大。

另外，通过调节与电磁特性而不是机械恢复力相关的设计变量可以加快振动致动器的响应速度。

此外，根据本公开的实施方式，本公开的钕磁体镀有诸如锌的非磁性物质，并且通过减少磁通量损失而改进了线性振动致动器的功耗。

另外，本公开的镀锌钕磁体通过扩大线性振动致动器的有效频率带宽可以改进便携式终端的振动的感觉品质。

而且，可以解决磁流体从其原始位置偏离而朝向永磁体移动并因而没有位于用于实现其阻尼功能的位置的问题。

此外，在本公开中，通过最佳地扩大频带并且改进触觉操作所需的振动特性、中心频率偏移和响应速度，本公开的实施方式可以组合地应用以提供更适合于各种用户需要的振动致动器。

附图说明

图1是示出了根据本公开的实施方式的振动致动器的立体图。

图2是示出了根据本公开的实施方式的振动致动器的分解立体图。

图3是示出了根据本公开的实施方式的振动致动器的侧视截面图。

图4是示出了根据本公开的实施方式的根据轭翼部的厚度变化进行了修改的振动致动器的侧视截面图。

图5是示出了根据图4中所示的轭翼部的厚度变化的共振频带的曲线图。

图6是示出了根据本公开的实施方式的根据轭翼部的直径变化进行了修改的振动致动器的侧视截面图。

图7和图8是示出了根据本公开的实施方式的具有四方形形状的配重和壳体的振动致动器的分解立体图和侧视截面图。

图9和图10是示出根据本公开的实施方式的包括具有四方形形状的壳体和具有八边形形状的配重的振动致动器的分解立体图和侧视截面图。

图11是示出了根据另一实施方式的振动致动器的基本构造的图。

图12是比较性地示出了根据本公开的镀锌钕磁体和现有的镀镍钕磁体的频率特性的曲线图。

附图标记

100：振动致动器101：托架

103：壳体110：第一阻尼器

120：弹性构件130：线圈

140：轭150：板

160：配重170：永磁体

180：第二阻尼器190：非磁性阻尼器

10：振子12：永磁体

13：配重16：板

20：定子22：线圈

24：轭34：托架

40：弹性构件50：pcb

具体实施方式

图1是示出了根据本公开的实施方式的振动致动器的立体图，图2是示出了根据本公开的实施方式的振动致动器的分解立体图，并且图3是示出了根据本公开的实施方式的振动致动器的侧视截面图。

参照图1至图3，根据本公开的实施方式的振动致动器100可以包括：托架101，该托架101联接至壳体103以形成内部空间；定子，该定子具有联接至托架101的上表面的电路板200；线圈130，该线圈130连接至电路板200；和轭140，该轭140布置在线圈130中；振子，该振子具有布置在线圈130的外侧处的永磁体170和联接至永磁体170的外周的配重160；以及弹性构件120，该弹性构件120被构造成连接定子和振子并弹性支承振子。

详细地说，壳体103和托架101彼此联接以在其中形成容纳空间，电路板200被联接至托架101的上表面，而轭140设置在附接至电路板200的线圈130中。这里，壳体103、托架101、电路板200、线圈130和轭140构成了定子。

另外，具有环状的永磁体170布置在线圈130的外侧，并且配重160被联接至永磁体170的外周，由此构成振子。第一阻尼器110和第二阻尼器180可以分别设置在壳体103的上部和下部处，以减轻由振动引起的冲击。

弹性构件120插置在定子和振子之间以弹性支承振子的竖直移动。此时，可以设置板150以连接振子和弹性构件120。在如上构造的振动致动器100中，当通过电路板200施加交流电时，振子竖直地振动。

用作阻尼器的磁流体172被施加至永磁体170的上表面，以便防止由振动致动器100产生振动时的冲击引起的损坏、振动和噪音。

另外，在现有技术中，磁流体还被施加至振子和弹性构件120相连的区域(即，板150的安装部分附近的区域)。然而，如果以这种方式施加磁流体，则磁流体倾向于恒定地朝向永磁体170移动。

在这种情况下，与直接施加至永磁体170的磁流体不同，施加在永磁体170的周围的磁流体从其原始位置偏离并朝向永磁体170移动，因而并没有定位在用于执行其阻尼功能的位置处。

为了解决该问题，在本公开的实施方式中，可以将非磁性阻尼器190设置在配重160和弹性构件120之间。详细地说，可以施加非磁性阻尼器190来覆盖板150和配重160的至少一部分。

此时，非磁性阻尼器190由没有磁性特性的液体油脂制成，因而可以在原始施加位置产生阻尼功能，而不朝向永磁体170移动。

另外，根据本公开的振动致动器100可以被实现为覆盖宽的有效频率范围，并且通过调节与轭140的形状相关的设计因素增加响应速度来给出最佳响应性能。在下文中，将描述轭140的设计因素。

图4是示出了根据本公开的实施方式的根据轭翼部的厚度变化进行了修改的振动致动器的侧视截面图，图5是示出了根据图4中所示的轭翼部的厚度变化的共振频带的曲线图，并且图6是示出了根据本公开的实施方式的根据轭翼部的直径变化进行了修改的振动致动器的侧视截面图。

参照图4至图6，根据本公开的实施方式的振动致动器100的轭140可以包括从轭140的中心朝向轭140的外周延伸的翼部142。

图4中的(a)至4中的(c)示出了轭140的翼部142根据厚度a的修改。翼部142的厚度a与永磁体170的厚度b的比可以作为调节共振频带的变量。

这里，共振频带并不主导质量，而是仅通过用户期望的频带和振动力的调节方法来进行选择。随着翼部142的厚度a与永磁体170的厚度b的比(即，a/b值)变小，振动力降低，而随着a/b值变大，则振动力变强并且频带更宽。

在图5的曲线图中可以发现该变化。该曲线图中的线a、b、c分别代表根据图4中的(a)、图4中的(b)和图4中的(c)所描绘的修改的共振频带和振动力。

通过利用该关系，可以设置轭140的翼部142和永磁体170的厚度比以使得在同一线圈130和同一永磁体170处产生的电磁力的损失最小化。

这里，可以在0.05至0.7的范围内确定a/b值。如果a/b值小于0.05，则振动力降低过低而无法实现可由用户识别的振动强度，因而基本不可用。

另外，如果a/b值大于0.7，则振动力从可由用户识别的共振频带偏离，因而基本也是不可用的。因此，可以在0.05至0.7的范围内确定a/b值。

如上所述，由于可以根据共振频带和振动力来确定a/b值，因此可以按照制造商期望考虑到实际应用振动致动器100的便携式终端的要求和用途在以上范围内选择a/b值。

例如，如果根据本公开的振动致动器100应用于触觉振动，则需要具有宽的共振频带的振动特性，在这种情况下，可以在0.25到0.5的范围内确定a/b值。

另外，图6中的(a)至图6中的(c)示出了根据直径c对轭140的翼部142进行的修改。翼部142的直径c与永磁体170的内径d的比可以用作调节振动致动器100的响应速度的变量。

在现有振动致动器100的情况下，应该分开地控制驱动器ic，以便降低响应速度，特别是在下降时间(电源关闭后的停止时间)。然而，在根据本公开的振动致动器100的情况下，通过设置翼部142的直径c与永磁体170的内径d的比(即，最佳的c/d值)，可以通过电磁控制而不是通过使用机械碰撞的止动件或弹性体的恢复力来实现快速响应速度。

详细地说，可以在0.4到0.99的范围内确定翼部142的直径c与永磁体170的内径d的比(即，c/d值)。如果c/d值小于0.4，则响应速度不会比使用刷式振动马达或诸如bldc的偏心振动马达的现有技术更好。

另外，如果c/d值大于0.99，则轭140的翼部142和永磁体170之间的间隔太窄而不允许振动，并且轭140的翼部142和永磁体170可能由于该狭窄间隔而彼此碰撞并因此损坏。

因此，c/d值可以在0.4到0.99的范围内。

图7和图8是示出了根据本公开的实施方式的具有四方形形状的壳体和配重的振动致动器的分解立体图和侧视截面图，并且图9和图10是示出根据本公开的实施方式的包括具有四方形形状的壳体和具有八边形形状的配重的振动致动器的分解立体图和侧视截面图。

如上所述的根据本公开的实施方式的振动致动器100的技术特征可以应用于各种类型的振动致动器100。例如，如上所述的非磁性阻尼器190和轭140的翼部142的变型也可以相同地应用于如图7和图8所示的具有四方形壳体103和四方形配重160的振动致动器100。

另外，相同的技术特征也可以应用于如图9和图10所示的具有四方形壳体103和八边形配重160的振动致动器100。

在下文中，将参照图11和图12详细描述根据本公开的一个实施方式的永磁体。

图11是示出了振动致动器的基本构造的图。图11中所示的振动致动器主要由振子10和定子20构成。弹性构件40插置在振子10和定子20之间以弹性地支承振子10的竖直振动，pcb50布置在定子20的板状托架34上以供应用于产生振动的交流电。

振子10由用于形成磁场的永磁体12和联接至永磁体12周围并给永磁体12提供配重的配重13构成。另外，定子20包括板状托架34、放置在托架34的上表面上并布置在永磁体12的中央处的圆柱形线圈22以及安装在线圈22的内部的轭24和壳体30。

线圈22电连接至布置在托架34上的pcb50并且从pcb50接收形成电场的电信号。振子10通过在线圈22处通过从pcb50输入的电信号产生的移动磁场与在永磁体12处产生的磁场之间的相互作用而相对于定子20上下移动，由此产生振动。

可以通过弹性构件40的弹性系数和永磁体12与轭24之间的电磁力将振子10的振幅限制于适当的范围。永磁体12具有不妨碍轭24的内径，并且具有在上下方向上具有相反极性的圆形形状，即，圆环形形状。轭24由磁性材料制成并且起到将在永磁体12处产生的磁通量聚集在围绕其外周缠绕的线圈22上的作用。

被成形为覆盖振子10的一部分以及永磁体12的下表面的板16设置在永磁体12的下表面处。板16可以设置成在其中央处具有孔的板状，并且起到自屏蔽的作用使得在永磁体12处产生的磁通量可以朝向线圈22聚集。

弹性构件40弹性地支承上下振动的振子10以给予用于使振子10相对于定子20的恢复位置的弹力，并且还通过限制振子10的振幅而起到防止振子10与定子20的壳体30碰撞的作用。

定子20的壳体30被联接至托架34以形成内部空间，振子10和弹性构件40可以安装在该内部空间中。另外，pcb50将从外部提供的电信号输入到线圈22，为此，pcb50电连接至从线圈22抽出的线圈金属线。

另外，在所示的实施方式中，阻尼部分60-1设置在永磁体12的位于与板16相反一侧的暴露表面处，以便防止振子10在上下波动而产生振动的同时直接接触壳体30。如果阻尼部分60-1由磁流体制成，则即使阻尼部分60-1被直接施加至磁体的暴露表面，也可以通过永磁体12的磁力来抑制阻尼部分60-1倾向于从其原始位置偏离的现象。

在如上所述的线性振动致动器中，为了使振子10在线性方向上(基于图1的竖直方向上)往复运动，用于形成磁场的永磁体12是必须的。振子10在竖直方向上的振动速度(即，加速力)通过由在线圈22处产生的变化电场和在永磁体12处产生的磁场之间的相互作用实现的电磁力(洛伦兹力)来确定。

洛伦兹力通过用永磁体12的磁通量乘以在线圈22处产生的变化电场的强度而获得，因而当振子10竖直地振动时，通过增大二者当中的任一个而使加速力变得更大。

然而，如果增加施加至线圈的电流量以便在线性振动致动器的较短行程距离处产生可由人们识别的强振动，则如上所述便携式终端的电池被快速消耗。因而，实践上使用具有强磁力的钕磁体作为所述永磁体。

然而，在本领域中钕磁体快速地被氧化和腐蚀，因而将钕磁体的表面进行涂覆。目前，大多数线性振动致动器都使用表面镀镍的钕磁体。镀镍的优点是镀膜的机械强度优异，但是由于镍是铁磁性物质，因此发生涡流现象，这致使磁通量损失。

设计本公开来解决该问题，并且将钕磁体的表面镀(特别是电镀)锌(锌是反磁性物质)以防止由于涡流现象而引起的任何磁通量损失。与镍相比，锌对环境的污染更少，这也是本公开的一个优点。

另外，镀锌的钕磁体不仅减少了磁通量损失，而且还提高线性振动致动器的振动特性，这是一种不可预料的效果。

图12是示出了当将现有镀镍钕磁体(实线)和本公开的镀锌钕磁体(虚线)安装在相同规格的线性振动致动器时的测试结果的曲线图。

将未涂覆的钕磁体设置成具有相同的6.75wb(韦伯)的磁通量，并且将电流消耗维持在大约150ma，并且将电压维持在2.5v。

图12的曲线图示出了关于镀镍钕磁体(实线)和镀锌钕磁体(虚线)的每个频率(hz)的振动频谱的测量结果。y轴的振动单位代表重力加速度g，并且将人们能够识别安装至便携式终端的线性振动致动器的操作的有效振动的下限设置为1g。

观察在针对每种规格的有效振动值上导致振动的频带，发现镀镍钕磁体(实线)具有148hz到188hz的频带，而镀锌钕磁体(虚线)具有145hz到201hz的频带。换言之，本公开的镀锌钕磁体具有56hz的有效频率带宽，与具有40hz的有效频带的现有镀镍钕磁体相比，这增加了30％以上。然而，在本公开的镀锌钕磁体中最大振动值略有下降。

如果如上所述那样扩展线性振动致动器的有效频率带宽，则从便携式终端发出的振动可以被用户更好地感觉。换言之，由于由用户感觉的有效振动的频率带宽增加，因此在用户的手上可以更沉重地感觉到振动，并且减小了任何使手发痒的感觉。另外，当放置在桌子上的便携式终端产生振动时，振动声音不是较轻而是产生沉重的感觉，由此减少使周围环境不愉快的噪音。

因此，使用本公开的镀锌钕磁体的线性振动致动器通过减少磁通量损失而确保功耗得以改进，并且还改进了对便携式终端的振动的感官品质。

如果使用如上所述的根据本公开的实施方式的振动致动器，则可以解决磁流体从其原始位置偏离而朝向永磁体移动并且因此没有位于用于实现其阻尼功能的位置的问题。

另外，可以应对本领域中所需的各种振动特性，扩大在本领域中应用的有效频率范围，并且通过调节与电磁特性而不是机械恢复力相关的设计变量，加快了振动致动器的响应速度。

如上所述，使用相同规格并且在相同环境下，与涂覆有磁性物质的永磁体相比，具有涂覆有非磁性物质的永磁体(或钕磁体)的本公开的振动致动器可以使其中央频率区域向低频带移动多达大约5hz到10hz。而且，本公开的振动致动器(或振动马达)还可以通过扩大有效频带更有效地提供触觉操作所需的振动特性(参见图12)。

另外，如果调节翼部厚度与永磁体厚度之比的实施方式和永磁体涂覆有非磁性物质的实施方式组合地应用，则可以进一步扩大频带，因此可以实现适合于用户各种需求用于各种通用目的的有效频率规格。

此外，如果调节翼部的内径与永磁体的内径之比的实施方式和永磁体涂覆有非磁性物质的实施方式组合地应用，则可以同时优化在低频带的优异响应速度和触觉操作所需的振动特性。