基于HALBACH磁路结构的阻尼胶式线性马达的制作方法

基于halbach磁路结构的阻尼胶式线性马达
技术领域
1.本实用新型属于电子产品技术领域，提供一种基于halbach磁路结构的阻尼胶式线性马达。


背景技术：

2.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。
3.以往的x向手机振动线性马达主要由以下特征：
4.其一，以往的弹簧形状类似于字母c的形状，弹簧的两端分别与振子及上机壳内壁通过定位片压紧并激光焊接固定，该形状的产品组装时操作复杂，需要将弹簧与定位片先焊接形成弹簧组件然后再将弹簧组件与振子焊接到一起，操作繁琐工艺成本高。
5.其二，传统的x向线性马达的阻尼方式为磁液阻尼或电磁阻尼两种，磁液阻尼需要在马达内部添加液态的磁液，磁液的特性为温度敏感性非常强，当高温时磁液的黏度大幅下降，阻尼效果也会大幅下降，失去阻尼作用；当低温时磁液的黏度大幅提高，导致阻尼也就大幅提升，使得产品无法振动，失去振动功能；且磁液成本高昂，使用磁液阻尼方式降低了产品的性价比；磁液为液态，在做各种落摔类试验时会导致磁液受挤压损失现象，磁液损失后会影响产品性能及可靠性结果；而电磁阻尼是通过动子组件上的磁钢与机壳上的高导电率材料切割磁力线，使得生产与运动方向相反的电磁力，使得产品快速停止，但是高导电率的材料需要另外添置在产品内，需要占用马达内部空间，在手机行业空间非常紧凑，若是添置电磁阻尼就要牺牲振子的空间，导致振子重量下降，使得马达的振感降低，振动马达的主要功能就是提供振感，振感降低的方法得不偿失；且电磁阻尼需要增加高导电率的材料，材料成本高，且增加了工艺成本。
6.其三，传统的线性马达的振子只是单纯的为动子组件提供配重及连接各部件起到连接固定的功能，未将有限的空间利用最大化及功能最大化。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于halbach磁路结构的阻尼胶式线性马达，以解决上述的问题。
8.为达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：
9.本实用新型提供一种基于halbach磁路结构的阻尼胶式线性马达，由机壳、动子组件、定子组件组成，动子组件包括振子以及设于振子上的磁钢单元、v型弹簧和阻尼胶，磁钢单元为halbach结构，由两个第一磁钢、位于两个第一磁钢之间的一个第二磁钢组成，且呈工字型；在振子左右两侧分别设置的v型弹簧的开口方向相反，且振子与v型弹簧之间设置有阻尼胶。
10.可选的，振子上开设有用于容纳磁钢单元的盲孔，盲孔设置为与磁钢单元相适配的工字型槽结构。
11.可选的，振子的左右两侧还设置有用于限制v型弹簧振幅的悬台。
12.可选的，振子的左右两侧并位于各自悬台的上方还设置有用于安装阻尼胶的竖槽。
13.可选的，振子为高密度合金材料；磁钢单元的第一磁钢和第二磁钢均为稀土永磁材料。
14.可选的，动子组件还包括用于将v型弹簧固定在振子上的第一定位片以及用于将v型弹簧固定在机壳上的第二定位片和第三定位片。
15.可选的，定子组件包括线圈、fpc板和盖板，盖板与机壳连接，盖板自下而上依次设置fpc板和线圈；振子的一对角上并在厚度方向的上\下表面分别设置有用于焊接v型弹簧的第一阶台，其另一对角上并在厚度方向的上表面设置有用于避让fpc板引脚的第二阶台，振子还设置有用于容纳线圈的凹槽，盲孔位于凹槽内。
16.可选的，fpc板采用印刷电路板，为由弹性材料制成的柔性电路板。
17.本实用新型的有益效果是：本实用新型的线性马达采用halbach结构的磁钢单元可在体积确定的前提下大幅提升有效磁场利用率，并利用阻尼胶特性随温度影响小，不同温度对性能没有影响的优点，可对动子组件运动的相反方向提供良好的阻力，并能实现自动化生产，缩短工艺流程，提升生产效率及良率，节约成本。
18.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
19.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：
20.图1为本实用新型的基于halbach磁路结构的阻尼胶式线性马达的分解结构示意图；
21.图2为图1中的动子组件分解结构示意图；
22.图3为图1中的动子组件平面示意图；
23.图4为图2中的振子在一个方向上的结构示意图；
24.图5为图2中的振子在另一个方向上的结构示意图；
25.图6为图2中的磁钢单元的结构示意图；
26.图7为图1中的定子组件分解结构示意图；
27.附图标记：机壳1，动子组件2，定子组件3；振子21，磁钢单元22，v型弹簧23，阻尼胶24，第一定位片25，第二定位片26，第三定位片27，焊点28；凹槽211，第一阶台212，竖槽213，悬台214，第二阶台215，盲孔216；第一磁钢221，第二磁钢222；线圈31，fpc板32，盖板33。
具体实施方式
28.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。
29.如图1-7所示，本实施例提及的基于halbach磁路结构的阻尼胶式线性马达，适用于为手机等提供振动反馈的振动元件；该产品由机壳1、动子组件2、定子组件3组成；动子组件2中的振子21两端的v型弹簧23上的定位片与机壳1内部通过激光焊接固定；定子组件3的盖板33与机壳1通过激光焊接固定。机壳1为线性马达的固定外壳，内部空间容纳动子组件2与定子组件3；机壳内壁与动子组件2的定位片通过激光焊接固定；动子组件2为线性马达的运动部分，动子组件2上的磁钢单元22与定子组件3的线圈31产生的电磁力相互作用，产生x向的驱动力，使得动子组件2往x+向运动，当动子组件朝x+向运动到极限时，线圈31上的电流方向反向，使得动子组件2与线圈31的驱动力方向，让动子组件2朝x-方向运动，动子组件2在一定频率下这样往复运动，使得线性马达产生振感。
30.具体的，动子组件2包括有：振子21、磁钢单元22、v型弹簧23、阻尼胶24、第一定位片25、第二定位片26、第三定位片27；其中，振子21材料为高密度合金组成，主要为动子组件2提供配重，让动子组件2在运动时能产生振动量，还能为各部件提供连接固定，让各部件成为一体，并提供各种定位安装及让位、限位保护等；而磁钢单元为halbach结构(如图6所示)，为稀土永磁材料，为线性马达的永磁源，与线圈31产生的电磁力相互作用为线性马达提供驱动力，halbach结构可在体积确定的前提条件下大幅提升有效磁场利用率；由两个第一磁钢221、位于两个第一磁钢221之间的一个第二磁钢222组成，且呈工字型；并通过胶水粘结在振子21的盲孔216中，v型弹簧23一端及第一定位片25与振子21通过激光焊接固定，并在振子21的第一阶台212处形成焊点28，v型弹簧另一端则与第二定位片26和第三定位片27通过激光焊接固定，而阻尼胶24则通过点胶机点在振子21与v型弹簧23之间的竖槽213中；该阻尼胶是一种弹性胶状材料，安装在振子21与v型弹簧23之间，当动子组件2在v型弹簧23牵引下往复运动时，弹簧压缩阻尼胶24使得阻尼胶产生与动子组件运动方向相反的阻力，当马达停止供电时，该阻尼胶24产生的与动子组件运动方向相反的阻力能使动子组件快速停止运动，停止速度越快体验效果越好；v型弹簧作为动子组件与机壳的连接部件，让动子组件与机壳连成一体；利用弹簧的固有刚度配合动子组件的重量，找到弹簧的共振频率，让弹簧牵引动子组件在共振频率下工作，生产最大的振感；而第一定位片、第二定位片、第三定位片作为辅助定位材料，通过定位片的辅助压紧焊接，确保弹簧与振子及弹簧与机壳的焊接强度。
31.振子21是通过mim工艺及高温真空炉烧结而成，材料为高密度钨合金，有振子主体及各功能台阶组成；其中，在振子的一对角上并在厚度方向的上\下表面分别设置有第一阶台212，为振子与v型弹簧连接的焊接固定位置，激光焊接会存在焊接后有焊点28，而焊点就会有一定高低，在手机使用的线性马达中，各空间位置非常有限，焊点的高度就会影响产品的质量，为了降低焊点高度对产品的影响，从而在振子上做焊点避位台阶，只要焊点不高于台阶上平面就不会对产品造成性能及可靠性的影响，提升产品良率及可靠性；在振子上开设有用于容纳磁钢单元22的盲孔216，该盲孔设置为与磁钢单元相适配的工字型槽结构，该
工字型槽能够确保磁钢单元的稳定安装，该盲孔位置就是给磁钢单元提供安装空间及支架，以往的设计方式是通孔，而通孔需要外加挡板将通孔的一面封闭，从而能让磁钢在振子中充分固定，工艺及材料环节均比较多，带来成本高，工艺环节越复杂、材料品种越多，带来的成本更高，性能良率越低，可靠性风险越高；而该方案直接在振子上做盲孔，降低了工艺环节及减少了材料数量，可有效的降低成本及提高产品良率及可靠性；在振子的左右两侧还设置有用于限制v型弹簧振幅的悬台214，线性马达在正常使用或跌落过程中振子在马达内部运动不能振幅过大，振幅过大会带来弹簧变形导致产品失效的风险，为了限制过渡振幅，在振子上增加该两个台阶式悬台，可有效的限制马达在正常工作及在跌落类试验中振幅过大的问题，有效的保护弹簧，降低产品失效的风险；在振子的左右两侧并位于各自悬台的上方还设置有用于安装阻尼胶的竖槽213，为了快速停止运动，需要在马达在振子与弹簧之间添加一个阻尼胶，使得断电后给动子提供反向阻力，让产品快速停止运动，而阻尼胶需要一个安装位置，该两个竖槽就是给阻尼胶提供这样的位置，能让阻尼胶在振子上的xyz三个反向均得到充分定位，安装一致性高，提高产品性能的一致性；在振子的另一对角上的上表面设置有第二阶台215，为给定子组件的fpc板或线头或引脚引出提供让位空间，使得产品在正常工作或是做跌落类可靠性时避免振子撞击fpc板或线头，杜绝可靠性不良。
32.定子组件3包括：线圈31、fpc板32、盖板33，为线性马达的静止部分，主要功能为通过定子组件上fpc板32的pad接受驱动信号，驱动信号的电流通过经过线圈31产生电磁力，线圈31产生的电磁力与动子组件2上的磁钢单元22产生的磁力线相互作用，使得产生能驱动动子组件2的驱动力；fpc板32通过背胶与盖板33粘结到一起，线圈31通过胶水与fpc板32及盖板33粘结到一起，线圈31的线头通过电子点焊与fpc板32上的pad焊接导通；线圈31通过接受外部信号产生电磁力，与动子组件2上的永磁材料生产的磁力相互作用，从而产生驱动力，为马达的驱动源；fpc板32为接收外部信号与线圈31之间的连接电路；盖板33为fpc板32及线圈31提供固定载体，并与机壳1一起形成马达的内部空间。
33.本线性马达是振动元件，起到提醒或特定的触感体验，其工作原理如下：通过给定子组件的fpc板上的pad位置供供电，使得线圈产生电磁力，线圈产生的电磁力与磁钢产生的磁力线相互作用，使得动子组件在驱动力驱使下朝一个方向运动，当动子组件运动到一定位置后，线圈上的电流方向换向，使得产生的电磁力方向反向，让动子组件又朝着反方向运动，这样不断的变化电流方向使动子组件在马达内部做x向的往复运动，线圈电流方向的变化频率与v型弹簧的固有频率一致时，马达产生最大的振动感觉。
34.本线性马达通过采用v型结构的弹簧能实现振子、弹簧、定位片的一次装配到位，并实现自动化，缩短工艺流程，提升生产效率及良率，节约成本；而采用阻尼胶作为阻尼方式有以下优点；阻尼胶特性随温度影响小，不同温度对性能没有影响；阻尼胶阻尼方式阻尼胶点在v型弹簧与振子之间，不需要占用有效空间，可将振子重量最大化，提升产品振动量；阻尼胶材料成本低廉，可降低材料成本；阻尼胶材料为固态，在各种落摔类试验时变化小，性能及可靠性影响小；阻尼胶通过点胶机点在振子与弹簧之间，可实现自动化，大大提高生产效率及产品一致性；而在振子上预留了竖槽用于阻尼胶的安装位置，操作方便并定位充分，一致性好，减少因操作导致的偏差；而多功能振子的第一阶台设计用于焊点避位，提高产品良率及可靠性；盲孔216设计能减少材料及工序，降低成本及提升产品可靠性；悬台214设计能限制振子在马达中过渡位移，保护弹簧，降低可靠性风险；竖槽213设计能提供阻尼
胶安装空间及各向充分定位，提升产品一致性；第二阶台215设计能给fpc板或线头让位，防止跌落过程中砸伤fpc板或线头，杜绝不良。
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。