一种快速响应宽频使用的Z向振动线性马达的制作方法

一种快速响应宽频使用的z向振动线性马达
技术领域
1.本实用新型属于电子产品技术领域，提供一种快速响应宽频使用的z向振动线性马达。


背景技术：

2.振动元件作为振感输出用于体验，其振感的强弱以及振动时的响应速度决定了振感体验的品质，快速响应及更强的振感就成为了振动元件产品的追求目标。现有的z向振动的线性马达采用磁钢在线圈内部结构，因产品空间有限，磁钢在线圈内部的体积没法做大，导致磁钢的磁通量小；而线圈内部有磁钢，又导致线圈内部无法安装铁芯，线圈产生的磁场无法通过铁芯加强；从而不能形成聚磁结构，线圈所产生的磁力线处于发散状态，磁场利用率低。这样，磁钢磁性能弱、线圈产生的磁场弱以及磁场利用率低就决定了现有线性马达结构的驱动力小，而驱动力的大小直接决定了振动量和响应时间。振动量不足及响应时间慢就导致了无法做出丰富的振感体验。
3.结合以上情况分析，现有结构的z向线性马达主要存在以下几点不足之处：
4.1.磁钢磁通量低，导致驱动力不足，导致振动量低和响应时间慢；
5.2.线圈产生的磁强度低，导致驱动力不足，导致振动量低和响应时间慢；
6.3.线圈产生的磁场利用率低，导致驱动力不足，导致振动量低和响应时间慢；
7.4.现有结构产品只有在共振频率时有明显振感，稍偏离共振点时振动量衰减呈断崖式下降，可使用的频率范围小；而不同频率产生的振感效果不一样，在不同的场合需要不同频率来体现差异，现有结构产品无法达到该功能。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种快速响应宽频使用的z向振动线性马达，以解决磁钢磁性能弱、线圈产生的磁场弱以及磁场利用率低等问题。
9.为达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
10.本实用新型提供一种快速响应宽频使用的z向振动线性马达，由上机壳、动子组件、定子组件和下底壳组成，动子组件包括上弹簧片、质量块、磁钢和下弹簧片，定子组件包括线圈，磁钢设置为回形结构，其上开设有用于套设线圈的第一通槽。
11.可选的，动子组件还包括设置在质量块上用于定位磁钢的挡板，质量块上开设有用于安装磁钢的第二通槽，挡板上开设有第三通槽，第三通槽的内径大于等于第一通槽的内径且小于磁钢的外径。
12.可选的，质量块相对于第二通槽轴向的一侧或两侧上设置用于挡板安装的凹台。
13.可选的，定子组件还包括设于下底壳上的电路板和铁芯，且电路板套设在铁芯外，线圈位于电路板上并用于套设铁芯。
14.可选的，定子组件还包括套设在铁芯上并位于线圈上方的导磁板，且导磁板、线圈及铁芯能依次贯穿磁钢的第一通槽及挡板的第三通槽。
15.可选的，质量块为高密度钨合金材料；磁钢为稀土永磁材料；上弹簧片和下弹簧片为高强度金属材料。
16.可选的，线圈为漆包线绕制成型。
17.可选的，导磁板及铁芯均为导磁材料。
18.可选的，电路板采用印刷电路板，为fpc板，由弹性材料制成的柔性电路板。
19.本实用新型的有益效果是：
20.1.本实用新型提及的快速响应宽频使用的z向振动线性马达，通过改变整体磁路结构，将磁钢放置在线圈外部，加大了磁钢体积，从而有助于提升磁钢磁通量；而将线圈放置在磁钢内部，再在线圈内孔增加铁芯，就可大幅提升线圈产生的磁场，使得线圈产生的磁场增强。
21.2.本实用新型提及的快速响应宽频使用的z向振动线性马达，通过增加导磁板，将线圈产生的磁力线有效聚集在使用位置上，以大幅提升利用率，并可有效减少因磁力线发散带来的漏磁现象。
22.3.本实用新型提及的快速响应宽频使用的z向振动线性马达，在大驱动力及高阻尼的作用下，它的振动量频率曲线相对平稳很多，这样就能在较大的频率范围内都能输出较大的振动量，从而达到在不同频率下不同触觉体验的目的。
23.综上，在马达体积相同的前提下，本方案相比原有结构驱动力的提升幅度在50％左右，可大幅提升振动量余量，并结合添加阻尼方式将响应速度大幅提升；振动量提升及响应速度提升后可使得产品在各种频率下都能实现各种触觉体验，使得触觉体验更加丰富，模拟更多的场景，效果更逼真。
24.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
25.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
26.图1为本实用新型的快速响应宽频使用的z向振动线性马达的分解结构示意图；
27.图2为图1中的动子组件分解结构示意图；
28.图3为图1中的定子组件及下底壳分解结构示意图；
29.附图标记：上机壳1，动子组件2，定子组件3，下底壳4；上弹簧片21，挡板22，质量块23，磁钢24，下弹簧片25；导磁板31，线圈32，电路板33，铁芯34；第三通槽221，凹台231，第二通槽232，第一通槽241。
具体实施方式
30.下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领
域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
31.如图1-3所示，本实施例提及的快速响应宽频使用的z向振动线性马达，主要由上机壳1、动子组件2、定子组件3和下底壳4组成；该动子组件上的弹簧分别与上机壳内壁上的凸台及下底壳上的凸台激光焊接固定，上机壳及下底壳通过激光焊接固定；上机壳外形为产品轮廓，与下底壳一起形成产品内部空间，动子组件和定子组件均放置与内部空间内；动子组件为该马达的运动部分，动子组件上有质量负载，按照固定频率运动时产生振感，为振感来源；定子组件上有线圈，当线圈通电时产生磁场，与动子组件上的磁钢的磁场相互作用，从而推动动子组件运动。
32.具体的，该动子组件2由上弹簧片21，挡板22，质量块23，磁钢24，下弹簧片25组成；挡板22通过激光焊接固定在质量块23上，磁钢24通过胶水粘结在质量块23和挡板22上，上弹簧片21通过激光焊接与质量块23固定，而另一自由端则通过激光焊接与上机壳1固定，下弹簧片25通过激光焊接与质量块23固定，而另一自由端则通过激光焊接与下底壳4固定。其中，质量块23为提供重量来源及连接支架的作用；质量块23材料为高密度钨合金，比重大，在有限的体积能做到很大的重量，动子运动时重量越大产生的振感越强；质量块23还是连接挡板22、磁钢24、上弹簧片21、下弹簧片25的支架，即动子组件2的所有材料通过质量块23连接；质量块23中间开有第二通槽232用于磁钢24安装位置，质量块23上下两端均设有台阶，用于上、下弹簧片的焊接固定，且质量块同侧两端的台阶中部形成用于安装挡板22的凹台231。而挡板22为结构定位件，用于定位磁钢24装配时z向位置，挡板22与质量块23焊接固定后形成一个凹型槽，这样磁钢24装入质量块24后就能得到充分固定，当然在不同的示例中，也可再质量块内设置一个凹型台阶通槽，以放置磁钢；同时，挡板上开设有用于线圈32贯通的第三通槽221，且第三通槽221的内径大于等于第一通槽241的内径且小于磁钢24的外径。而磁钢24形状为回字型，外形与质量块23粘结固定，内部设置第一通槽231，用于定子组件3的线圈32放置避让；该磁钢24为稀土永磁材料，磁钢24所产生的磁力线与线圈32产生的磁力线相互作用推动动子组件2运动，为该马达的动力源，磁性能的强度及利用率就决定了该产品的驱动力。而上弹簧片21为动子组件2与上机壳1的连接桥梁，动子组件2通过上弹簧片21与上机壳1连接；下弹簧片25为动子组件2与下底壳4的连接桥梁，动子组件2通过下弹簧片25与下底壳4连接，上弹簧片21和下弹簧片25均采用高强度金属材料，具有高阻尼性，且本身还具备一定刚度，结合动子组件2的重量会形成固有的共振频率，当驱动频率与弹簧的共振频率一致时，动子振幅最大，马达振感最强。
33.定子组件3则由导磁板31，线圈32，电路板33，铁芯34组成；铁芯34通过激光焊接固定在下底壳4上，电路板33套在铁芯34外通过背胶与下底壳4粘结，线圈32套在铁芯34外通过胶水粘结，并位于电路板33上，导磁板31套在铁芯34上并通过胶水粘结固定。该下底壳4为结构件，与上机壳1一起形成内部空间；定子组件3的其他材料均通过各种方式固定在下底壳4上；铁芯34为导磁材料，起到增强线圈磁场的作用，还是连接固定电路板33、线圈32、导磁板31的作用；电路板33起到外部电源与线圈32的连接作用，采用印刷电路板，为fpc板，由弹性材料制成的柔性电路板；线圈32由漆包线绕制成型，为驱动电机运动的动力来源；导磁板31为导磁材料，线圈32产生的磁力线通过导磁板31收敛到导磁板31四周，可大幅提升磁场利用率。导磁板31、线圈32及铁芯34等构成的定子组件能依次贯穿磁钢24的第一通槽241及挡板22的第三通槽221，以使动子组件2相对于定子组件做z向的上下振动运动。
34.本z向振动线性马达是振动元件，产生的振感起到提醒或特定的触感体验，主要用于需要做有振动反馈或是触觉体验的场合。其工作原理如下：通过给电路板33上的pad位置提供电流，电流经由电路板33到达线圈32，而通电线圈32则产生磁场，该线圈32所产生的磁场与磁钢24产生的磁场相互作用，以推动动子组件2朝z
+
方向运动，当动子组件2运动到最大振幅时改变电流方向，使得动子组件2向z-方向运动，如此反复切换电流方向，使得动子组件在马达内部做z向方向的上下往复运动，动子组件配有质量块23，一定重量的动子组件在一定频率的往复运动下产生振动量，振动量传递给电子元件就是人体可感知的振感；当电流方向切换频率与弹簧的固有共振频率一致时，产品产生的振动量最强，人体感知的振感也最强。
35.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。