CN109802547B - 一种磁平衡直线振动马达 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁平衡直线振动马达，具有容纳空间的外壳，外壳中设有定子、转子和单轴，所述定子包括驱动线圈和第一定位磁石，当驱动线圈通电时，所述驱动线圈驱动所述转子切割所述驱动线圈的磁力线，以产生驱动力，驱动所述转子沿所述单轴做往复直线运动；所述单轴的两端各设置一第二定位磁石和一第二移动磁石，所述第二移动磁石固定在所述转子上，所述第二定位磁石固定在所述外壳上。本发明省略了机械弹簧的使用，安装方便，成本低，良率高；并且第一和第二定位磁石之间的作用可使转子减少对轴的摩擦与重力，且可使马达的寿命增长。且在单轴的两端分别设置第二定位磁石和第二移动磁石以改善马达的性能，使其的运动曲线更加稳定。

Description

一种磁平衡直线振动马达

技术领域

本发明涉及一种振动马达，特别涉及一种磁平衡直线振动马达。

背景技术

随着智能手机等便携设备的快速发展，对其中安装的电学器件的要求越来越高。

为了达到节省空间、提升品质的目的，电子元器件逐步向超小超薄方向发展，作为来电显示、触控反馈等效果的最主要实现者，对振动器也提出了较高的要求。直线振动马达因为在高度方向上具有较强的优势而取代了其他的振动器。

目前在智能手机上使用的直线振动马达非常多，但是其大部分存在以下缺点：(1)为了控制振动元件振动幅度，大多为使用机械的金属弹簧在两端安装两组弹簧，加工和组装难度高，两端的弹簧的弹性很难保持一致，不良率非常高；且使用寿命短，长期使用会产生金属疲劳，金属弹簧会产生噪音、杂音，影响手机的使用；(2)为了控制振动水平，防止振动元件出现侧翻，大多都使用双轴，要使双轴保持水平非常的困难，组装时对环境要求高，良率也非常低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁平衡直线振动马达，其通过第一定位磁石和第一移动磁石之间以及第二定位磁石和第二移动磁石之间的相互作用，使转子保持水平振动，且在预设幅度内振动，省略了机械弹簧的使用，安装方便，成本低，良率高；并且将转子上和外壳上都设置为定位磁石，转子的平衡性能更好，回复力度更大，进而提高了马达性能；另外第一定位磁石和第二定位磁石之间的作用能够承担转子的部分重量，转子的重力不需要由单轴独自承载，进而减少了转子对单轴的摩擦与重力，磨损少，使用寿命长。

为了解决上述问题，本发明提供了一种磁平衡直线振动马达，具有容纳空间的外壳，所述外壳中设有定子、转子和单轴，所述定子包括驱动线圈和第一定位磁石，当所述驱动线圈通电时，所述驱动线圈驱动所述转子切割所述驱动线圈的磁力线，以产生驱动力，驱动所述转子沿所述单轴做往复直线运动：

所述外壳的两侧分别设置一所述第一定位磁石，两个所述驱动线圈分别固定设置在一所述第一定位磁石上；

所述转子上设置两块第一移动磁石，两所述第一移动磁石分别相对两所述驱动线圈设置；

所述单轴的两端各设置一第二定位磁石和一第二移动磁石，所述第二移动磁石固定在所述转子上，所述第二定位磁石固定在所述外壳上；

在马达未通电时，所述单轴两端的所述第二定位磁石和第二移动磁石之间产生的排斥力处于平衡状态，使所述转子处于马达中部；

在马达通电时，所述驱动线圈提供给马达初始动力，所述单轴两端的所述第二定位磁石和第二移动磁石之间的排斥力由于转子朝一侧运动使该侧的间距减小，从而使该侧的排斥力变大，阻碍转子继续朝该侧移动。

较佳的，所述转子包括分铜，所述分铜套设在所述单轴上，两所述第一移动磁石固定设置在所述分铜的两侧，两所述第二移动磁石固定在所述分铜的两端。

较佳的，两所述第一移动磁石平行于所述单轴的轴向设置，两所述第二移动磁石垂直于所述单轴的轴向设置。

较佳的，两所述第一移动磁石和两所述第二移动磁石均采用嵌入式固定在所述分铜上。

较佳的，所述定子还包括电路板，两所述驱动线圈相对平行设置在所述电路板上，两所述驱动线圈与两所述第一移动磁石分别相对设置，所述转子在两个所述线圈之间运动，且其运动平面与所述驱动线圈平行。

较佳的，所述外壳的底部设有嵌入槽，所述电路板嵌入所述嵌入槽以固定在所述外壳的底部。

较佳的，两所述第一定位磁石分别通过一极片固定在所述外壳的两侧。

较佳的，所述第二定位磁石与所述第二移动磁石均套设在所述单轴上，所述第二定位磁石与所述单轴固定连接，所述第二移动磁石空套在所述单轴上。

较佳的，还包括盖板，所述盖板盖设在所述外壳的顶部。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：

(1)现有技术中，为了控制振动元件的振动幅度，大都是在振动马达的两端加两组弹簧，通过弹簧达到限位的作用，两侧弹簧的弹力要保持一致非常的困难，且弹簧的制作也非常困难，制作成本高，产品良率低，且弹簧长期使用会产生金属疲劳，使用寿命短；本发明提供的磁平衡直线振动马达，采用第一定位磁石和第一移动磁石之间以及第二定位磁石和第二移动磁石之间的相互作用，来控制振动元件的振动幅度，为无接触式控制，使用寿命长，且制作简单，安装方便，成本低；

(2)本发明中转子和定子上的定位元件都设置为定位磁石，两者相互作用更强，使转子的水平方向平衡更加可靠，使转子的回复力更强劲，进而进一步提高了马达性能；

(3)现有技术中，为了保持振动水平，防止侧翻，都使用双轴，且振动元件的重力由轴承担，为了防止轴被压弯，没有人使用单轴；本发明提供的磁平衡直线振动马达，靠第一定位磁石和第一移动磁石之间以及第二定位磁石和第二移动磁石之间的相互作用，使振动元件在同一水平线上保持水平，不会出现翻转，且使振动元件一直处在同一高度，第一定位磁石和第一移动磁石之间以及第二定位磁石和第二移动磁石之间的作用承担振动元件的一部分重力，振动元件的重力不再由轴单独承担，因此，本发明使用单轴即可，简化了马达结构，降低了制作成本，使用寿命长；

(4)本发明通过在单轴的两端分别设置第二定位磁石和第二移动磁石以改善马达的性能，使其的运动曲线更加稳定。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1为本发明一种磁平衡直线振动马达的爆炸图；

图2为本发明一种磁平衡直线振动马达的剖视图；

图3至图5为本发明一种磁平衡直线振动马达的剖面图；

图6为本发明一种磁平衡直线振动马达的组装图；

图7为本发明一种磁平衡直线振动马达的K值曲线图。

具体实施方式

以下将结合图1至图7对本发明提供的一种磁平衡直线振动马达进行详细的描述，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例，本领域技术人员在不改变本发明精神和内容的范围内，能够对其进行修改和润色。

请参考图1至图6，一种磁平衡直线振动马达，具有容纳空间的外壳1，所述外壳1中设有定子2、转子4和单轴7，当定子2通电时，转子4切割定子2的磁力线为转子4提供动力，使转子4沿单轴7做往复直线运动。

所述定子2包括电路板21和两驱动线圈22，两个驱动线圈22平行设置，且两个驱动线圈22与转子4的直线运动方向平行设置，转子4设置在两个驱动线圈22之间，两所述驱动线圈22粘贴在所述电路板21上。较佳实施例中，电路板21为柔性线路板(FPC)。较佳实施例中，所述外壳1的底部设有嵌入槽11，所述电路板21嵌入所述嵌入槽11以固定在所述外壳1的底部。当所述驱动线圈22通电时，所述驱动线圈22驱动所述转子4切割所述驱动线圈22的磁力线，以产生驱动力，驱动所述转子4沿所述单轴7做往复直线运动。

所述外壳1的两侧分别设置一第一定位磁石6，两个所述驱动线圈22分别固定设置在一所述第一定位磁石6上。较佳实施例中，所述驱动线圈22通过粘贴的方式固定在所述第一定位磁石6上。

进一步的，两所述第一定位磁石6分别通过一极片5固定在所述外壳1的两侧。

转子4包括分铜41、两第一移动磁石42和两第二移动磁石43，分铜41空套(分铜41与单轴7间隙配合，因此，空套是间隙配合的意思)在单轴7上，两第一移动磁石42固定在分铜41的两侧(较佳实施例中，两第一移动磁石42平行设置，且平行于单轴7的轴向设置)，两第二移动磁石43固定在分铜41的两端(较佳实施例中，两第二移动磁石43平行设置，且垂直于单轴7的轴向设置)。

两所述驱动线圈22与两所述第一移动磁石42分别相对设置，两所述驱动线圈22位于两所述第一移动磁石42的外侧，转子4在两个所述驱动线圈22之间运动，且其运动平面与所述驱动线圈22平行。

进一步的，第一移动磁石42和两所述第二移动磁石43均采用嵌入式固定在所述分铜41上。鉴于振动马达尺寸比较小，操作比较困难，现有振动马达中元件之间固定多采用粘贴固定，这样振动马达在遇到强烈的振动(如掉落或撞击等)时粘贴的部件之间很容易出现脱落，本实施例采用嵌入式的固定方式，克服了现有粘贴方式不稳定的缺点，既能够保证可靠性，进一步提高马达性能，延长马达寿命，又能简化组装过程，降低组装难度，只需将分铜41或移动磁石嵌入制作好的结构中即可。不同实施例中，分铜41和第一移动磁石42、第二移动磁石43也可以为一体化结构。

所述单轴7的两端还分别设置一第二定位磁石3，两第二定位磁石3分别固定套设在单轴7的两端，转子4在两第二定位磁石3之间做往复直线运动，即转子4位于两第二定位磁石3之间。

在本实施例中，所述第二定位磁石3与所述第二移动磁石43均套设在所述单轴7上，所述第二定位磁石3与所述单轴7固定连接，所述第二移动磁石43空套在所述单轴7上。

进一步的，分铜41的两端分别通过一轴承44安装在单轴7上，可沿单轴7做直线反复运动。

本发明还包括一盖板8，所述盖板8盖设在所述外壳1的顶部。

本发明的整体工作原理：

电路板21的焊线端子上通上交流电压(1V-2.5V)，通过电路板21将电压给到粘在两块第一定位磁石6上的两个驱动线圈22，从而产生一个极性一直变换的磁场，这个磁场就是使马达运动的初始动力；在马达未通电时，马达同一侧的第一定位磁石6、第一移动磁石42之间是产生吸引力的，且第一定位磁石6、第一移动磁石42朝向分铜41的极性都一样。在单轴7的两端，各有一片第二定位磁石3和第二移动磁石43，第二定位磁石3和第二移动磁石43之间产生排斥力。在通电之后，由于线圈提供给马达初始动力，加上其磁场极性的不断交换，使得马达的受力方向不断的改变，从而实现马达的不断运动。

第二定位磁石3和第二移动磁石43的工作原理：

在马达未通电时，所述单轴7两端的所述第二定位磁石3和第二移动磁石43之间产生的排斥力处于平衡状态，使分铜41处于马达中部，两端的第二定位磁石3与第二移动磁石43之间的距离相等，优选为在1mm左右；

在马达通电时，所述驱动线圈22提供给马达初始动力，所述单轴7两端的所述第二定位磁石3和第二移动磁石43之间的排斥力由于转子4朝一侧运动使该侧的间距(该侧的第二定位磁石3与第二移动磁石43之间的距离)减小，从而使该侧的排斥力变大，阻碍分铜41继续朝该侧移动，同时也起到缓冲的作用。

本发明在单轴7的两端分别增加第二定位磁石3和第二移动磁石43的目的是改善马达的性能，使其运动曲线更加稳定，如图7所示，在只有第一定位磁石6和第一移动磁石42、没有第二定位磁石3和第二移动磁石43时，请参考马达的K₁值曲线；在只有第二定位磁石3和第二移动磁石43、没有第一定位磁石6和第一移动磁石42时，请参考马达的K₂值曲线；而当既有第一定位磁石6和第一移动磁石42、又有第二定位磁石3和第二移动磁石43时，请参考马达的K₃值曲线，曲线接近于一次函数，K值就是曲线的斜率。(K值代表弹力系数，由ANSYS软件计算得出)弹力系数越稳定，分铜41受到的力的增长越均衡，马达的运动性能越稳定。

以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种磁平衡直线振动马达，具有容纳空间的外壳，所述外壳中设有定子、转子和单轴，所述定子包括驱动线圈和第一定位磁石，当所述驱动线圈通电时，所述驱动线圈驱动所述转子切割所述驱动线圈的磁力线，以产生驱动力，驱动所述转子沿所述单轴做往复直线运动，其特征在于：

所述外壳的两侧分别设置一所述第一定位磁石，两个所述驱动线圈分别固定设置在一所述第一定位磁石上；

所述转子上设置两块第一移动磁石，两所述第一移动磁石分别相对两所述驱动线圈设置；

所述单轴的两端各设置一第二定位磁石和一第二移动磁石，所述第二移动磁石固定在所述转子上，所述第二定位磁石固定在所述外壳上；

在马达未通电时，所述单轴两端的所述第二定位磁石和第二移动磁石之间产生的排斥力处于平衡状态，使所述转子处于马达中部；

在马达通电时，所述驱动线圈提供给马达初始动力，所述单轴两端的所述第二定位磁石和第二移动磁石之间的排斥力由于转子朝一侧运动使该侧的间距减小，从而使该侧的排斥力变大，阻碍转子继续朝该侧移动。

2.如权利要求1所述的一种磁平衡直线振动马达，其特征在于，所述转子包括分铜，所述分铜套设在所述单轴上，两所述第一移动磁石固定设置在所述分铜的两侧，两所述第二移动磁石固定在所述分铜的两端。

3.如权利要求2所述的一种磁平衡直线振动马达，其特征在于，两所述第一移动磁石平行于所述单轴的轴向设置，两所述第二移动磁石垂直于所述单轴的轴向设置。

4.如权利要求2所述的一种磁平衡直线振动马达，其特征在于，两所述第一移动磁石和两所述第二移动磁石均采用嵌入式固定在所述分铜上。

5.如权利要求1所述的一种磁平衡直线振动马达，其特征在于，所述定子还包括电路板，两所述驱动线圈相对平行设置在所述电路板上，两所述驱动线圈与两所述第一移动磁石分别相对设置，所述转子在两个所述线圈之间运动，且其运动平面与所述驱动线圈平行。

6.如权利要求5所述的一种磁平衡直线振动马达，其特征在于，所述外壳的底部设有嵌入槽，所述电路板嵌入所述嵌入槽以固定在所述外壳的底部。

7.如权利要求1所述的一种磁平衡直线振动马达，其特征在于，两所述第一定位磁石分别通过一极片固定在所述外壳的两侧。

8.如权利要求1所述的一种磁平衡直线振动马达，其特征在于，所述第二定位磁石与所述第二移动磁石均套设在所述单轴上，所述第二定位磁石与所述单轴固定连接，所述第二移动磁石空套在所述单轴上。

9.如权利要求1所述的一种磁平衡直线振动马达，其特征在于，还包括盖板，所述盖板盖设在所述外壳的顶部。