CN218997903U - 可变频谐振致动器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变频谐振致动器及电子设备，其中该谐振致动器包括基体，基体上设置有定子和与定子相适配的动子，以及弹性件和与弹性件电性连接的加热电源；弹性件的自由端与动子连接，定子和动子中的其中一者包括电磁体，定子和动子中的另一者包括永磁体，以使得动子可相对定子发生往复运动，且弹性件为形状记忆合金材料，加热电源用于为弹性件加载不同强度的电流，以改变弹性件的弹性系数；具有上述结构的谐振致动器，谐振频率可动态变化，进而使得致动器在多个频率点上均达到最大振动强度，达到在不改变致动器质量和尺寸的前提下扩展致动器工作频率的目的，对于配置有该致动器的电子设备来说，可输出多种振动模式。

Description

可变频谐振致动器及电子设备

技术领域

本实用新型涉及线性致动器技术领域，尤其涉及一种可变频谐振致动器及电子设备。

背景技术

一些常用的电子设备上，如手机、手环等，配置有由谐振致动器构成的振动马达，以为电子设备提供作为提示信号的高频振动。对于线性谐振致动器，其基本结构包括活动部和弹性部，在活动部的振动频率达到谐振(共振)频率或接近谐振频率时产生最大振动强度，根据下述谐振制动器的共振频率f0的计算公式，

当致动器制作完成后，k(弹性部的弹性系数)值和m(活动部的质量)值都是固定的，所以，谐振频率f0为一固定值。根据常识，当致动器驱动频率在谐振频率上或谐振频率附近时可以产生强烈振动，驱动频率继续偏离谐振频率，致动器振动强度迅速变弱。即致动器的振动强度随振动频率变化曲线呈比较陡峭的波峰(如图11)，这样，相对谐振频率很小的偏离(通常为3-5Hz)就会导致振动强度的显著下降，造成致动器的工作频率(也即谐振频率)范围都比较小。而在某些需要致动器具有宽频工作方式的场合，只能通过单纯的增大致动器的质量来扩大工作频率范围，但是致动器质量的增大必然要求线圈匝数的增加，从而导致致动器尺寸的增加，但对于对尺寸和功耗要求较苛刻的电子设备来说，很难大范围推广，而且，即使通过增大制动器的尺寸来扩大工作频率范围，也仅有一个最大振动强度频率点，即谐振频率。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种在不改变致动器尺寸的前提下谐振频率可变，以提供多个谐振频率的可变频谐振致动器及电子设备。

为了实现上述目的，本实用新型公开了一种可变频谐振致动器，包括基体，所述基体上设置有至少一定子和与所述定子相适配的至少一动子，以及至少一弹性件和与所述弹性件电性连接的加热电源；所述弹性件的自由端与所述动子连接，所述定子和所述动子中的其中一者包括用于产生磁场方向交替变化的电磁体，所述定子和所述动子中的另一者包括永磁体，以使得所述动子可相对所述定子发生往复运动，所述弹性件为所述动子提供复位的弹性恢复力，且所述弹性件为形状记忆合金材料，所述加热电源用于为所述弹性件加载不同强度的电流，以改变所述弹性件的弹性系数。

较佳地，所述基体上设置有一空腔，所述空腔内设置有一用作所述动子的活动块，所述活动块上设置有一与所述基体的底壁连通的槽体，所述定子设置于所述槽体中，所述定子与所述槽体内的沿所述活动块运动方向的两端壁之间具有活动间隙，所述活动间隙为所述活动块提供运动空间。

较佳地，所述永磁体设置于所述槽体中并与所述槽体的内侧壁连接，所述电磁体用作所述定子。

较佳地，所述电磁体设置于所述槽体中并与所述槽体的内侧壁连接，所述永磁体用作所述定子。

较佳地，所述活动块的两端分别通过一所述弹性件与所述基体连接。

较佳地，所述基体上设置有一空腔，所述永磁体设置在所述空腔的内壁上，所述电磁体用作所述动子。

较佳地，所述基体上设置有一空腔，所述电磁体设置在所述空腔的内壁上，所述永磁体用作所述动子，所述电磁体用作所述定子。

较佳地，所述基体上设置有一空腔，所述空腔内设置有一用作所述动子的活动块，所述活动块上设置有一与贯穿所述活动块并与所述基体的底壁连通的槽体，所述槽体内并行设置有若干永磁体，所述永磁体为单面双极磁体，相邻两所述永磁体的互相靠近的磁极面的极性相异，所述槽体的两槽口处分别设置有若干用作定子的电磁体，所述电磁体为环形，且每一所述电磁体分别横跨相邻两所述永磁体的磁极面。

本实用新型还公开一种电子设备，其包括设备本体和设置于所述设备本体上的如上所述的可变频谐振致动器。

较佳地，所述设备本体中还设置与所述加热电源连接的电流控制器，所述电流控制器用于控制所述弹性件上加载的电流强度处于不同的级别，以使得所述致动器可为所述电子设备提供分别具有不同谐振频率的振动模式。

与现有技术相比，本实用新型所提供的谐振致动器包括动子、定子、弹性件以及加热电源，其中，该加热电源为弹性件加载不同强度的电流，以改变所述弹性件的弹性系数，从而使得谐振致动器的谐振频率可动态变化，进而使得致动器在多个频率点上均达到最大振动强度，达到在不改变致动器质量和尺寸的前提下扩展致动器工作频率的目的，对于配置该致动器的电子设备来说，可输出多种振动模式。

附图说明

图1为本实用新型其中一实施例中谐振致动器的立体结构图。

图2为图1的平面结构图。

图3为本实用新型另一实施例中谐振致动器的平面结构图。

图4为本实用新型另一实施例中谐振致动器的平面结构图。

图5为本实用新型另一实施例中谐振致动器的平面结构图。

图6为本实用新型另一实施例中谐振致动器的平面结构图。

图7为本实用新型另一实施例中谐振致动器的平面结构图。

图8为本实用新型另一实施例中谐振致动器的剖视图。

图9为本实用新型另一实施例中谐振致动器的剖视图。

图10为本实用新型另一实施例中谐振致动器的平面结构图。

图11为现有技术中谐振致动器的振动幅度随振动频率变化曲线图。

图12本实用新型实施例中谐振致动器的其中一种振动幅度随振动频率变化曲线图。

图13为本实用新型实施例中谐振致动器的另一种振动幅度随振动频率变化曲线图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

本实施例公开一种电子设备，如手机、手环等，该电子设备包括设备本体，设备本体上设置有可变频谐振致动器，以达到在不改变谐振致动器的质量和尺寸的前提下使得谐振致动器的谐振频率可动态变化的目的，进而使得电子设备具有不同的振动模式可供用户选择。如图1和图2，本实施例中的谐振致动器包括基体1，基体1上设置有至少一定子Z1和与定子Z1相适配的至少一动子Z2，以及至少一弹性件2和与弹性件2电性连接的加热电源(图未示)。弹性件2的自由端与动子Z2连接，定子Z1和动子Z2中的其中一者包括用于产生磁场方向交替变化的电磁体C2，定子Z1和动子Z2中的另一者包括永磁体C1，以使得动子Z2可相对定子Z1发生往复运动，弹性件2为动子Z2提供复位的弹性恢复力，从而使得动子Z2按照电磁体C2中磁场变化频率周期运动，以使得致动器输出振动能量。本实施例中的述弹性件2为形状记忆合金材料，加热电源用于为弹性件2加载不同强度的电流，以改变弹性件2的弹性系数。

可选地，电磁体C2为导电线圈，为导电线圈通入电流后，产生磁场，且当电流方向发生周期变化(如交流电)时，导电线圈产生的磁场方向发生周期改变，从而让使得永磁体C1与导电线圈之间的相互作用力周期变化。

在上述实施例中，采用形状可记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)制作弹性件2。而SMA可以经过“训练”可控的改变形状，同时，由于SMA的形变是由材料的相变导致，而相变前后的两相具有不同的杨氏模量，因此，也会导致弹性系数的变化，从而使得谐振致动器的谐振频率具有较宽的调节范围，如图12和图13。根据该原理，工作过程中，当需要致动器的谐振频率发生变化时，通过加热电源向弹性件2加载预设强度的电流，使得弹性件2发热并达到预设温度，从而使得弹性件2的弹性系数发生变化，进而使得致动器的谐振频率可发生动态变化。在图12中，通过控制弹性件的弹性系数的跳跃性变化，使得致动器具有四个谐振点，分别为P1、P2、P3、P4，从而为电子设备提供四种振动模式。在图13中，通过控制弹性件的弹性系数的连续变化，使得致动器具有包括P5、P6以及P5、P6之间任何一点的连续一系列谐振点，使得电子设备的振动模式可在频率点P5、P6之间无级调节。

进一步地，关于谐振致动器的具体结构配置方式，具体有如下几种。

方式一：如图1至图6，基体1上设置有一空腔10，空腔10内设置有一用作动子Z2的活动块3，活动块3上设置有一与基体1的底壁连通的槽体30，定子Z1设置于槽体30中，本实施例中，将定子Z1固定在基体1的底壁上，定子Z1与槽体30内的沿活动块3运动方向的两端壁之间具有活动间隙J(图2)，活动间隙J为活动块3提供运动空间。本实施例中，定子Z1位于动子Z2上的槽体30中，便于限定动子Z2的运动路径，稳定性好。

更具体地，如图1至图4，永磁体C1设置于槽体30中并与槽体30的内侧壁连接，电磁体C2用作定子Z1。本实施例中，永磁体C1与活动块3一起构成动子Z2，当电磁体C2的磁场方向发生变化时，通过作用在永磁体C1上的周期变化的磁场力，活动块3周期往复运动。例如，在图3中，当定子Z1的左侧为N极，右侧为S极时，根据同极相斥、异极相吸的原理，永磁体C1上受到方向向左的磁场力，使得活动块3向右运动；当定子Z1的左侧为S极，右侧为N极时，永磁体C1上受到方向向左的磁场力，使得活动块3向左运动。

更具体地，如图5和图6，电磁体C2设置于槽体30中并与槽体30的内侧壁连接，永磁体C1用作定子Z1。本实施例中，永磁体C1处于固定状态，电磁体C2位于活动块3上，活动块3借由作用在电磁体C2上的周期变化的磁场力发生周期往复运动。

在该实施例中，活动块3的两端分别通过一弹性件2与基体1连接，从而进一步提升活动块3运动的平衡稳定性。

方式二：如图7和图8，基体1上设置有一空腔10，永磁体C1设置在空腔10的内壁上，电磁体C2用作动子Z2。本实施例中，永磁体C1固定设置在基体1上，用作定子Z1，电磁体C2本身为动子Z2，电磁体C2通过自身所受磁场力的周期变化在基体1的空腔10中周期往复运动。

方式三：如图9，基体1上设置有一空腔10，电磁体C2设置在空腔10的内壁上，永磁体C1用作动子Z2，而电磁体C2用作定子Z1。

方式四：如图10，基体1上设置有一空腔10，空腔10内设置有一用作动子Z2的活动块3’，活动块3’上设置有一与贯穿活动块3’并与基体1的底壁连通的槽体30’，槽体30’内并行设置有若干永磁体C1，永磁体C1为单面双极磁体，相邻两永磁体C1的互相靠近的磁极面的极性相异，槽体30的两槽口处分别设置有若干用作定子Z1的电磁体C2，电磁体C2为环形，且每一电磁体C2分别横跨相邻两永磁体C1的磁极面。本实施例中，由于槽体30’中设置有多个永磁体C1，且每个永磁体C1为单面双极磁体，并在槽体30’的两侧配置多个电磁体C2，因此，工作时，多个永磁体C1同时受到相同的磁场力，使得活动块3’的振动强度可以做得更大。

本实用新型另一较佳实施例中，该设备本体中还设置与加热电源连接的电流控制器，电流控制器用于控制弹性件2上加载的电流强度处于不同的级别，以使得致动器可为电子设备提供分别具有不同谐振频率的振动模式。使用过程中，当选择不同的振动模式时，致动器当前输出的谐振频率不同，振动速度就不同，从而给用户带来不同的使用体验感。

以上所披露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种可变频谐振致动器，其特征在于，包括基体，所述基体上设置有至少一定子和与所述定子相适配的至少一动子，以及至少一弹性件和与所述弹性件电性连接的加热电源；所述弹性件的自由端与所述动子连接，所述定子和所述动子中的其中一者包括用于产生磁场方向交替变化的电磁体，所述定子和所述动子中的另一者包括永磁体，以使得所述动子可相对所述定子发生往复运动，所述弹性件为所述动子提供复位的弹性恢复力，且所述弹性件为形状记忆合金材料，所述加热电源用于为所述弹性件加载不同强度的电流，以改变所述弹性件的弹性系数。

2.根据权利要求1所述的可变频谐振致动器，其特征在于，所述基体上设置有一空腔，所述空腔内设置有一用作所述动子的活动块，所述活动块上设置有一与所述基体的底壁连通的槽体，所述定子设置于所述槽体中，所述定子与所述槽体内的沿所述活动块运动方向的两端壁之间具有活动间隙，所述活动间隙为所述活动块提供运动空间。

3.根据权利要求2所述的可变频谐振致动器，其特征在于，所述永磁体设置于所述槽体中并与所述槽体的内侧壁连接，所述电磁体用作所述定子。

4.根据权利要求2所述的可变频谐振致动器，其特征在于，所述电磁体设置于所述槽体中并与所述槽体的内侧壁连接，所述永磁体用作所述定子。

5.根据权利要求2所述的可变频谐振致动器，其特征在于，所述活动块的两端分别通过一所述弹性件与所述基体连接。

6.根据权利要求1所述的可变频谐振致动器，其特征在于，所述基体上设置有一空腔，所述永磁体设置在所述空腔的内壁上，所述电磁体用作所述动子。

7.根据权利要求1所述的可变频谐振致动器，其特征在于，所述基体上设置有一空腔，所述电磁体设置在所述空腔的内壁上，所述永磁体用作所述动子，所述电磁体用作所述定子。

8.根据权利要求1所述的可变频谐振致动器，其特征在于，所述基体上设置有一空腔，所述空腔内设置有一用作所述动子的活动块，所述活动块上设置有一与贯穿所述活动块并与所述基体的底壁连通的槽体，所述槽体内并行设置有若干永磁体，所述永磁体为单面双极磁体，相邻两所述永磁体的互相靠近的磁极面的极性相异，所述槽体的两槽口处分别设置有若干用作定子的电磁体，所述电磁体为环形，且每一所述电磁体分别横跨相邻两所述永磁体的磁极面。

9.一种电子设备，其特征在于，包括设备本体和设置于所述设备本体上的如权利要求1至8任一项所述的可变频谐振致动器。

10.根据权利要求9所述的电子设备，其特征在于，所述设备本体中还设置与所述加热电源连接的电流控制器，所述电流控制器用于控制所述弹性件上加载的电流强度处于不同的级别，以使得所述致动器可为所述电子设备提供分别具有不同谐振频率的振动模式。

Images