CN111313647A

CN111313647A - 线性马达

Info

Publication number: CN111313647A
Application number: CN202010135556.7A
Authority: CN
Inventors: 李子昂; 王尧; 崔志勇
Original assignee: AAC Technologies Pte Ltd
Current assignee: AAC Technologies Pte Ltd
Priority date: 2020-03-02
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2040-03-02
Also published as: WO2021174560A1; CN111313647B

Abstract

本发明提供了一种线性马达，包括振子结构和定子结构，振子结构具有构成第一平面的第一振动方向和第二振动方向，振子结构包括磁钢组件，磁钢组件包括同心布置的圆柱形第一磁钢和环形第二磁钢，两个磁钢之间形成磁间隙，两个磁钢沿垂直于第一平面方向充磁、且充磁方向相反；定子结构包括沿垂直于第一平面方向对称设置在磁钢组件上下两侧的两个线圈组件，线圈组件包括围绕第一磁钢的中心轴线环向布置且相互间隔的四个音圈。通过控制不同音圈中的电流方向，使磁钢组件获得不同方向的驱动力，带动振子结构在不同方向上往复振动，从而实现该线性马达多方向振动，带来丰富的振动体验。

Description

线性马达

【技术领域】

本发明涉及双谐振技术领域，尤其涉及一种可实现多方向振动的线性马达。

【背景技术】

现有横向线性马达通过电磁力与弹簧的配合实现直线往复运动，但只能实现X或Y方向单向直线运动。

随着环幕屏与折叠屏+全虚拟按键方案的流行，传统的单向线性马达恐难以满足用户的需求。浏览模式下的竖屏、娱乐模式下的横屏、开关机与音量下的虚拟按键都渴望马达带来不同的振动感受，现有产品虽可通过运动算法实现不同的振动效果，但振动方向单一。

因此，有必要提供一种新的技术方案来实现线性马达多方向振动，以满足用户需求。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种线性马达，其振子结构中的磁钢组件和定子结构中的线圈组件形成的磁路系统可实现该线性马达多方向振动。

本发明的技术方案如下：一种线性马达，包括具有收容空间的壳体、收容于所述收容空间内的振子结构和定子结构，所述振子结构具有第一振动方向和第二振动方向，所述第一振动方向和所述第二振动方向构成第一平面，所述振子结构包括磁钢组件，所述磁钢组件包括呈圆柱结构的第一磁钢和呈环状结构的第二磁钢，所述第二磁钢围绕所述第一磁钢设置并与所述第一磁钢形成磁间隙，所述第一磁钢与所述第二磁钢的中心轴线重合，所述第一磁钢和所述第二磁钢沿垂直于所述第一平面方向充磁，所述第一磁钢与所述第二磁钢的充磁方向相反；

所述定子结构包括沿垂直于所述第一平面方向对称设置在所述磁钢组件上下两侧的两个线圈组件，所述线圈组件包括围绕所述第一磁钢的中心轴线环向布置且相互间隔的四个音圈。

优选的，所述线圈组件包括与所述壳体连接的导磁片、围绕所述第一磁钢的中心轴线环向布置且固定设于所述导磁片的靠近所述磁钢组件的面上的四个铁芯，四个所述音圈分别围设在各个所述铁芯上。

优选的，四个所述铁芯沿垂直于所述第一平面方向在所述壳体上的投影均穿过所述磁间隙。

优选的，所述四个铁芯包括沿所述第一振动方向相对间隔设置的两个第一铁芯、以及沿所述第二振动方向相对间隔设置的两个第二铁芯，围设在所述第一铁芯上的音圈的长边与所述第一振动方向垂直，围设在所述第二铁芯上的音圈的长边与所述第二振动方向垂直。

优选的，所述第一振动方向和所述第二振动方向相互垂直。

优选的，所述振子结构还具有在所述第一平面内的第三振动方向，所述第三振动方向与所述第一振动方向和所述第二振动方向之间的夹角均为45°。

优选的，所述振子结构还具有在所述第一平面内的第四振动方向，所述第四振动方向和所述第三振动方向相互垂直。

优选的，所述第一磁钢由两块相同圆柱结构的磁钢一堆叠连接形成，所述第二磁钢由两块相同环状结构的磁钢二堆叠连接形成，位于同一侧的所述磁钢一和所述磁钢二极性相反。

优选的，所述四个铁芯为SPCD材质，所述导磁片为SPCD材质。

优选的，所述振子结构还包括质量块组件，所述质量块组件包括具有第一通孔的第一质量块、以及收容于所述磁间隙内并具有第二通孔的第二质量块，所述第二磁钢固定设于所述第一通孔中，所述第一磁钢固定设于所述第二通孔中。

优选的，所述线性马达还包括收容于所述收容空间内的弹性支撑组件，所述弹性支撑组件设于所述壳体和所述振子结构之间，所述壳体包括沿所述第一振动方向延伸的相对间隔设置的两个第一壳体侧壁，所述振子结构包括沿所述第二振动方向延伸的相对间隔设置的两个第一振动侧壁，所述弹性支撑组件包括沿垂直于所述第一平面方向自上而下设置的第一弹性支撑件和第二下弹性支撑件，所述第一弹性支撑件包括沿所述第一振动方向相对间隔设置的两根第一弹性支撑臂、以及连接两根所述第一弹性支撑臂的第二弹性支撑臂，两根所述第一弹性支撑臂分别与相邻的所述第一振动侧壁连接，所述第二弹性支撑臂与相邻的所述第一壳体侧壁连接，所述第二弹性支撑件与所述第一弹性支撑件结构相同。

优选的，所述第一弹性支撑臂包括与所述第一振动侧壁连接的第一连接部、以及自所述第一连接部的靠近所述第二弹性支撑臂端远离所述第一振动侧壁的方向延伸的第一振动力臂，所述第二弹性支撑臂包括与所述第一壳体侧壁连接的第二连接部、以及自所述第二连接部两端分别远离所述第一壳体侧壁的方向延伸的两个第二振动力臂，所述第二振动力臂分别与相邻的所述第一振动力臂连接。

优选的，所述线性马达还包括收容于所述收容空间内用于限制所述振子结构的位移的限位块组件，所述限位块组件包括沿所述第二振动方向间隔设置的第一限位块和第二限位块，所述第一限位块和所述第二限位块分别与相邻的所述第一壳体侧壁连接，所述第一限位块设于所述第一弹性支撑件的下方，所述第二限位块设于所述第二弹性支撑件的上方。

本发明的有益效果在于：在由磁钢组件和线圈组件形成的磁路系统中，通过控制不同音圈中的电流方向，使磁钢组件获得不同方向的驱动力，带动振子结构在不同方向上往复振动，从而实现该线性马达多方向振动，带来丰富的振动体验。

【附图说明】

图1为本发明实施例线性马达的整体结构示意图；

图2为本发明实施例线性马达的部分结构示意图一；

图3为本发明实施例线性马达的分解结构示意图；

图4为本发明实施例中振子结构和定子结构的分解结构示意图；

图5为图1中沿A-A方向的剖面结构示意图；

图6为本发明实施例线性马达的部分结构示意图二；

图7为本发明实施例中磁钢组件结构示意图；

图8a为本发明实施例线性马达沿第一振动方向振动的工作原理示意图；

图8b为本发明实施例线性马达沿第二振动方向振动的工作原理示意图；

图9a为本发明实施例线性马达沿第三振动方向振动的工作原理示意图；

图9b为本发明实施例线性马达沿第四振动方向振动的工作原理示意图。

附图标记：1、壳体；10、收容空间；11、盖板；12、底板；13、第一壳体侧壁；2、振子结构；21、磁钢组件；211、第一磁钢；211a&211b、磁钢一；212、第二磁钢；212a&212b、磁钢二；213、磁间隙；22、质量块组件；221、第一质量块；222、第二质量块；223、第一通孔；224、第二通孔；23、第一振动侧壁；3、定子结构；31、线圈组件；311、导磁片；312、铁芯；312a、第一铁芯；312b、第二铁芯；313、音圈；313a、第一音圈；313b、第二音圈；4、弹性支撑组件；41、第一弹性支撑件；42、第二弹性支撑件；411、第一弹性支撑臂；411a、第一连接部；411b、第一振动力臂；412、第二弹性支撑臂；412a、第二连接部；412b、第二振动力臂；5、限位块组件；51、第一限位块；52、第二限位块；6、柔性电路板FPC；X方向、第一振动方向；Y方向、第二振动方向；Z方向、垂直于第一平面方向；M方向、第三振动方向；N方向、第四振动方向。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

请参阅图1-7所示，本发明实施例提供了一种线性马达100，包括壳体1、振子结构2和定子结构3，壳体1具有收容空间10，振子结构2和定子结构3均收容于收容空间10内。其中，振子结构2能够提供至少包括第一振动方向(如图1-6中所示的X方向)和第二振动方向(如图1-4,6中所示的Y方向)两个方向的振动，第一振动方向和第二振动方向构成第一平面(如图1-4,6中所示的XY平面)，壳体1和振子结构2在第一平面内相互间隔设置。

振子结构2包括磁钢组件21，该磁钢组件21包括呈圆柱结构的第一磁钢211和呈环状结构的第二磁钢212，第二磁钢212围绕第一磁钢211设置并与第一磁钢211形成磁间隙213(如图7中所示)，第一磁钢211与第二磁钢212的中心轴线n重合(即同心布置)。第一磁钢211和第二磁钢212沿垂直于第一平面方向(如图1-5中所示的Z方向)充磁，且第一磁钢211与第二磁钢212的充磁方向相反，如第一磁钢211沿Z轴正方向充磁，第二磁钢212沿Z轴负方向充磁(如图8中所示)。

定子结构3包括沿垂直于第一平面方向对称设置在磁钢组件21上下两侧的两个线圈组件31，线圈组件31包括围绕第一磁钢211的中心轴线n环向布置且相互间隔的四个音圈313。

在上述介绍的由磁钢组件21和音圈组件31形成的磁路系统中，每个音圈313中的电流方向均可单独独立控制，通过控制不同音圈313中的电流方向，以形成不同方向的磁场，根据同性相斥、异性相吸的原理，磁钢组件21会获得不同方向的驱动力，带动振子结构2在不同方向上往复振动，从而实现该线性马达100多方向振动，带来丰富的振动体验。

壳体1包括平行于第一平面相对间隔设置的盖板11和底板12，为了使得磁钢组件21能够获得更大的驱动力，提升振感，在本实施例中，如图4和图5所示，线圈组件31还包括与壳体1(盖板11或者底板12)连接的导磁片311、围绕第一磁钢211的中心轴线n环向布置且固定设于导磁片311的靠近磁钢组件21的面上的四个铁芯312，四个音圈313分别围设在各个铁芯312上。当音圈313通电时，通过控制不同音圈313中的电流方向，使对应的铁芯312产生不同极化方向，形成更强的不同方向的磁场，从而使得磁钢组件21能够获得更强的不同方向的驱动力，提升振感。此外，由磁钢组件21和音圈组件31形成的磁路系统结构简单，方便组装。

在本实施例基础上，其他实施例中，四个铁芯312沿垂直于第一平面方向在壳体1(底板12或者盖板11)上的投影均穿过磁间隙213。

在本实施例中，如图4和图6所示，四个铁芯312包括沿第一振动方向相对间隔设置的两个第一铁芯312a、以及沿第二振动方向相对间隔设置的两个第二铁芯312b，围设在第一铁芯312a上的第一音圈313a的长边与第一振动方向垂直，围设在第二铁芯312b上的第二音圈313b的长边与第二振动方向垂直。通过上述设置方式使得第一振动方向和第二振动方向相互垂直。

请参阅图8a所示为振子结构2往X轴正方向移动的情形，当位于第一振动方向上的四个第一音圈313a通电时，通过控制该四个第一音圈313a中的电流方向，使对应的第一铁芯312a处感应出不同极化方向，根据同性相斥、异性相吸的原理，磁钢组件21获得沿第一振动方向的驱动力，从而带动振子结构2在第一振动方向上往复振动。请参阅图8b所示为振子结构2往Y轴正方向移动的情形，当位于第二振动方向上的四个第二音圈313b通电时，通过控制该四个第二音圈313b中的电流方向，使对应的第二铁芯312b处感应出不同极化方向，根据同性相斥、异性相吸的原理，磁钢组件21获得沿第二振动方向的驱动力，从而带动振子结构2在第二振动方向上往复振动。

在本实施例中，该振子结构2还能够提供在第一平面内的第三振动方向(如图6和图9中所示的M方向)，该第三振动方向与第一振动方向和第二振动方向之间的夹角均为45°。请参阅图9a所示为振子结构2往M轴正方向移动的情形，当位于X轴靠右的第一音圈313a和位于Y轴靠上的第二音圈313b均通电时，通过控制电流方向使对应的第一铁芯312a和第二铁芯312b处感应出不同极化方向，根据同性相斥、异性相吸的原理，磁钢组件21获得沿X轴正方向的力F2和沿Y轴正方向的力F1。F1与F2的合力F总1为M轴正方向的力，F总1带动振子结构2向M轴正方向移动。除了图9a中所示举例外，当位于X轴靠左的第一音圈313a和位于Y轴靠下的第二音圈313b均通电时，通过控制电流方向使铁芯处感应出不同极化方向，根据同性相斥、异性相吸的原理，磁钢组件21获得沿X轴负方向的力F4和沿Y轴负方向的力F3。F3与F4的合力F总2为M轴负方向的力，F总2带动振子结构2向M轴负方向移动。

进一步的，当八个音圈313同时通电时，通过控制电流方向使得对应的铁芯312处感应出不同极化方向，根据同性相斥、异性相吸的原理，磁钢组件21获得沿X轴正方向的力F2+和沿Y轴正方向的力F1+、或者获得沿X轴负方向的力F4+和沿Y轴负方向的力F3+。F1+与F2+的合力F总5为M轴正方向的力，F3+与F4+的合力F总6为M轴负方向的力。F总5带动振子结构2向M轴正方向移动，F总6带动振子结构2向M轴负方向移动，从而实现振子结构2在第三振动方向上往复振动。

在本实施例中，该振子结构2还能够提供在第一平面内的第四振动方向(如图6和图9中所示的N方向)，该第四振动方向与第三振动方向相互垂直。请参阅图9b所示为振子结构2往N正方向移动的情形，当位于X轴靠左的第一音圈313a和Y轴靠上的第二音圈313b均通电时，通过控制电流方向使对应的第一铁芯312a和第二铁芯312b处感应出不同极化方向，根据同性相斥、异性相吸的原理，磁钢组件21获得沿X轴负方向的力F5和沿Y轴正方向的力F6。F5与F6的合力F总3为N轴正方向的力，F总3带动振子结构2向N轴正方向移动。除了图9b中所示举例外，当位于X轴靠右的第一音圈313a和Y轴靠下的第二音圈313b均通电时，通过控制电流方向使第一铁芯312a和第二铁芯312b处感应出不同极化方向，根据同性相斥、异性相吸的原理，磁钢组件21获得沿X轴正方向的力F8和沿Y轴负方向的力F7。F7与F8的合力F总4为N轴负方向的力，F总3带动振子结构2向N轴负方向移动。

进一步的，当八个音圈313同时通电时，通过控制电流方向使得对应的铁芯312处感应出不同极化方向，根据同性相斥、异性相吸的原理，磁钢组件21获得沿X轴负方向的力F5+和沿Y轴正方向的力F6+、或者获得沿X轴正方向的力F8+和沿Y轴负方向的力F7+。F5+与F6+的合力F总7为N轴正方向的力，F8+与F7+的合力F总8为N轴负方向的力。F总7带动振子结构2向N轴正方向移动，F总8带动振子结构2向N轴负方向移动，从而实现振子结构2在第四振动方向上往复振动。

在本实施例中，如图4和图5所示，第一磁钢211由两块相同圆柱结构的磁钢一211a和211b堆叠连接形成，第二磁钢212由两块相同环状结构的磁钢二212a和212b堆叠连接形成，位于同一侧的磁钢一(211a或211b)和磁钢二(212a或212b)极性相反。例如图8和图9中所示，位于上方的磁钢一211a为N极，位于下方的磁钢一211b为S极位于上方的磁钢二212a为S极，位于下方的磁钢二212b为N极。通过该设置方式，使得第一磁钢211与第二磁钢212在Z方向上的充磁方向相反。在其他实施例中，也可以将上方的磁钢一211a设为S极，下方的磁钢一211b设为N极，上方的磁钢二212a设为N极，下方的磁钢二212b设为S极。

可选的，四个铁芯312均采用SPCD材质，可以起到聚磁作用。导磁片311也采用SPCD材质，能够起到聚磁和保护音圈的作用。可选的，铁芯312和导磁片311通过焊接连接。

在本实施例中，如图4和图5中所示，振子结构2还包括质量块组件22，该质量块组件22包括具有第一通孔223的第一质量块221、以及收容于磁间隙213内并具有第二通孔224的第二质量块222，第二磁钢212固定设于该第一通孔223中，第一磁钢211固定设于该第二通孔224中。可选的，磁钢组件21嵌入质量块组件22中后，可通过胶结与质量块组件22相连。

在本实施例中，如图2,3,5,6所示，该线性马达100还包括收容于收容空间10内的弹性支撑组件4，该弹性支撑组件4设于壳体1和振子结构2之间。壳体1还包括沿第一振动方向延伸的相对间隔设置的两个第一振动侧壁13，该第一振动侧壁13连接盖板11和底板12，振子结构2还包括沿第二振动方向延伸的相对间隔设置的两个第一振动侧壁23(即为第一质量块221的两个沿第二振动方向延伸的相对间隔设置的侧壁)。弹性支撑组件4包括沿垂直于第一平面方向自上而下设置的第一弹性支撑件41和第二下弹性支撑件42，第一弹性支撑件41包括沿第一振动方向相对间隔设置的两根第一弹性支撑臂411、以及连接两根第一弹性支撑臂411的第二弹性支撑臂412，两根第一弹性支撑臂411分别与相邻的第一振动侧壁23连接，第二弹性支撑臂412与相邻的第一壳体侧壁13连接，第二弹性支撑件42与第一弹性支撑件41结构相同。

可选地，该第一弹性支撑件41和第二弹性支撑件42均一体成型，能够为振子结构2提供多个方向振动工作所需的支撑刚度。

具体地，第一弹性支撑臂411包括与第一振动侧壁23连接的第一连接部411a、以及自该第一连接部411a的靠近第二弹性支撑臂412端远离该第一振动侧壁23的方向延伸的第一振动力臂411b。第二弹性支撑臂412包括与第一壳体侧壁13连接的第二连接部412a、以及自第二连接部412a两端分别远离该第一壳体侧壁13的方向延伸的两个第二振动力臂412b，第二振动力臂412b分别与相邻的第一振动力臂411b连接。

可选地，该第一振动力臂411b与该第二振动力臂412b的连接位置位于壳体1的角部，充分利用了该线性马达100的空间，有利于线性马达100的微型化。

在本实施例中，如图2,3所示，该线性马达100还包括设于底板12上的柔性电路板FPC6、以及收容于收容空间10内用于限制振子结构2的位移的限位块组件5，该限位块组件5包括沿第二振动方向间隔设置的第一限位块51和第二限位块52，两个限位块51分别与相邻的第一壳体侧壁13连接，其中，第一限位块51设于第一弹性支撑件41的下方，第二限位块52设于第二弹性支撑件42的上方。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种线性马达，包括具有收容空间的壳体、收容于所述收容空间内的振子结构和定子结构，所述振子结构具有第一振动方向和第二振动方向，所述第一振动方向和所述第二振动方向构成第一平面，其特征在于，

所述振子结构包括磁钢组件，所述磁钢组件包括呈圆柱结构的第一磁钢和呈环状结构的第二磁钢，所述第二磁钢围绕所述第一磁钢设置并与所述第一磁钢形成磁间隙，所述第一磁钢与所述第二磁钢的中心轴线重合，所述第一磁钢和所述第二磁钢沿垂直于所述第一平面方向充磁，所述第一磁钢与所述第二磁钢的充磁方向相反；

2.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于，所述线圈组件还包括与所述壳体连接的导磁片、围绕所述第一磁钢的中心轴线环向布置且固定设于所述导磁片的靠近所述磁钢组件的面上的四个铁芯，四个所述音圈分别围设在各个所述铁芯上。

3.根据权利要求2所述的线性马达，其特征在于，四个所述铁芯沿垂直于所述第一平面方向在所述壳体上的投影均穿过所述磁间隙。

4.根据权利要求2所述的线性马达，其特征在于，所述四个铁芯包括沿所述第一振动方向相对间隔设置的两个第一铁芯、以及沿所述第二振动方向相对间隔设置的两个第二铁芯，围设在所述第一铁芯上的音圈的长边与所述第一振动方向垂直，围设在所述第二铁芯上的音圈的长边与所述第二振动方向垂直。

5.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于，所述第一振动方向和所述第二振动方向相互垂直。

6.根据权利要求5所述的线性马达，其特征在于，所述振子结构还具有在所述第一平面内的第三振动方向，所述第三振动方向与所述第一振动方向和所述第二振动方向之间的夹角均为45°。

7.根据权利要求6所述的线性马达，其特征在于，所述振子结构还具有在所述第一平面内的第四振动方向，所述第四振动方向和所述第三振动方向相互垂直。

8.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于，所述第一磁钢由两块相同圆柱结构的磁钢一堆叠连接形成，所述第二磁钢由两块相同环状结构的磁钢二堆叠连接形成，位于同一侧的所述磁钢一和所述磁钢二极性相反。

9.根据权利要求2所述的线性马达，其特征在于，所述四个铁芯为SPCD材质，所述导磁片为SPCD材质。

10.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于，所述振子结构还包括质量块组件，所述质量块组件包括具有第一通孔的第一质量块、以及收容于所述磁间隙内并具有第二通孔的第二质量块，所述第二磁钢固定设于所述第一通孔中，所述第一磁钢固定设于所述第二通孔中。

11.根据权利要求1所述的线性马达，其特征在于，所述线性马达还包括收容于所述收容空间内的弹性支撑组件，所述弹性支撑组件设于所述壳体和所述振子结构之间，所述壳体包括沿所述第一振动方向延伸的相对间隔设置的两个第一壳体侧壁，所述振子结构包括沿所述第二振动方向延伸的相对间隔设置的两个第一振动侧壁，所述弹性支撑组件包括沿垂直于所述第一平面方向自上而下设置的第一弹性支撑件和第二下弹性支撑件，所述第一弹性支撑件包括沿所述第一振动方向相对间隔设置的两根第一弹性支撑臂、以及连接两根所述第一弹性支撑臂的第二弹性支撑臂，两根所述第一弹性支撑臂分别与相邻的所述第一振动侧壁连接，所述第二弹性支撑臂与相邻的所述第一壳体侧壁连接，所述第二弹性支撑件与所述第一弹性支撑件结构相同。

12.根据权利要求11所述的线性马达，其特征在于，所述第一弹性支撑臂包括与所述第一振动侧壁连接的第一连接部、以及自所述第一连接部的靠近所述第二弹性支撑臂端远离所述第一振动侧壁的方向延伸的第一振动力臂，所述第二弹性支撑臂包括与所述第一壳体侧壁连接的第二连接部、以及自所述第二连接部两端分别远离所述第一壳体侧壁的方向延伸的两个第二振动力臂，所述第二振动力臂分别与相邻的所述第一振动力臂连接。

13.根据权利要求11所述的线性马达，其特征在于，所述线性马达还包括收容于所述收容空间内用于限制所述振子结构的位移的限位块组件，所述限位块组件包括沿所述第二振动方向间隔设置的第一限位块和第二限位块，所述第一限位块和所述第二限位块分别与相邻的所述第一壳体侧壁连接，所述第一限位块设于所述第一弹性支撑件的下方，所述第二限位块设于所述第二弹性支撑件的上方。