阅读说明：本技术 Xyz三方向振动马达 (XYZ three-direction vibration motor ) 是由 不公告发明人 于 2019-11-08 设计创作，主要内容包括：本发明属于微型马达技术领域,具体公开了一种XYZ三方向振动马达,包括机壳、底座、振子组件和定子组件,机壳和底座组合形成容纳空间,振子组件包括XY方向振动块和Z方向振动块,定子组件包括线圈和柔性电路板；XY方向振动块和Z方向振动块分别通过弹性件固定并悬浮在容纳空间内,XY方向振动块中间设置圆孔,圆孔包围在Z向振动块四周；XY方向振动块四角位置镶嵌有磁体,磁体正下方对应设有线圈,Z方向振动块设有导磁外壳,导磁外壳固定Z向驱动磁石,导磁外壳和Z向驱动磁石之间设有线圈；线圈与柔性电路板电连接,柔性电路板设置在底座上,本发明提供的XYZ三方向振动马达可以实现三维方向振动,防磁漏、防撞、振动响应快、振动效果佳。(The invention belongs to the technical field of micro motors, and particularly discloses an XYZ three-direction vibration motor which comprises a machine shell, a base, a vibrator assembly and a stator assembly, wherein the machine shell and the base are combined to form an accommodating space; the XY-direction vibrating block and the Z-direction vibrating block are fixed and suspended in the containing space through elastic parts respectively, and a circular hole is formed in the middle of the XY-direction vibrating block and surrounds the Z-direction vibrating block; magnets are embedded at four corners of the XY-direction vibrating block, coils are correspondingly arranged right below the magnets, the Z-direction vibrating block is provided with a magnetic conduction shell, the Z-direction driving magnet is fixed on the magnetic conduction shell, and the coils are arranged between the magnetic conduction shell and the Z-direction driving magnet; the coil is electrically connected with the flexible circuit board, and the flexible circuit board is arranged on the base.)

XYZ三方向振动马达

技术领域

本发明属于微型马达技术领域，具体涉及一种XYZ三方向振动马达。

背景技术

伴随着便携式、智能化电子产品的迅速发展，消费者更加青睐最佳触觉体验的电子产品，如智能手机、掌上游戏机、医疗卫生装置、多媒体娱乐设备等，这些电子产品一般都会用到振动马达来做系统反馈，比如手机的来电振动提醒、游戏机的振动反馈、医疗卫生用振动牙刷的振动等等。

然而，现有技术中的振动马达中多为单方向振动，也就是沿一个方向振动，振动单一。同时，也存在两个方向线性振动电机相关技术，可以沿着两个方向进行振动。但同时满足三个方向，且三方向可以单独振动的XYZ三方向振动马达很少，不能满足用户多维立体触觉反馈的振动体验。

发明内容

本发明目的在于提供一种能同时单独在X方向、Y方向、Z方向振动的XYZ三方向振动马达，以及具有XY方向、XZ方向、YZ方向或XYZ方向同时振动的振动马达，以满足用户多维立体触觉反馈的振动体验。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

XYZ三方向振动马达，包括机壳、底座、振子组件和定子组件，机壳和底座组合形成容纳空间，振子组件包括XY方向振动块和Z方向振动块，定子组件包括线圈和柔性电路板；XY方向振动块和Z方向振动块分别通过弹性件固定并悬浮在容纳空间内，XY方向振动块中间设置的圆孔，圆孔包围在Z方向振动块四周；XY方向振动块四角位置镶嵌有磁体，磁体正下方对应设有线圈，Z方向振动块底部设有导磁外壳，导磁外壳内部固定Z方向驱动磁石，导磁外壳和Z方向驱动磁石之间设有线圈；线圈与柔性电路板电连接，柔性电路板设置在底座上。

进一步地，所述XY方向振动块通过S型弹簧固定并悬浮在容纳空间，S型弹簧一端固定于XY方向振动块，S型弹簧另一端固定于机壳侧面内壁上。

进一步地，所述S型弹簧包括第一段直边、第二段圆弧、第三段圆弧、第四段直边、第五段直边，第一段直边固定在XY方向振动块的矩形凹槽内，第二段圆弧与第三段圆弧构成S型结构，第五直边固定在机壳侧面内壁上。

进一步地，所述Z方向振动块通过上下两个弹簧固定并悬浮在容纳空间。

进一步地，所述Z方向振动块上端面与第一弹簧内圈固定，第一弹簧外圈固定在机壳内壁上，Z方向振动块下端面与第二弹簧内圈固定，第二弹簧外圈固定在底座上端面。

进一步地，所述第一弹簧与第二弹簧的簧丝排布方向相反。

进一步地，所述第一弹簧内圈与外圈之间设有四条簧丝，四条簧丝呈现中心对称分布。

进一步地，所述第二弹簧内圈与外圈之间设有三条簧丝，三条簧丝呈现中心对称分布。

进一步地，所述XY方向振动块四角位置镶嵌有多极磁石，多极磁石固定在XY方向振动块四角位置的矩形孔内。

进一步地，所述多级磁石为双极磁石，双极磁石的双极之间设置有无磁区域，无磁区域宽度大于0.5mm，双极磁石的形状为方形。

本发明提供的XYZ三方向振动马达技术效果如下：

1、本发明提供的XYZ三方向振动马达能同时单独在X方向、Y方向、Z方向振动，以及能够在XY方向、XZ方向、YZ方向或XYZ方向同时振动，三方向振动马达可以满足三维空间内的振动反馈，能大幅度提升振动反馈效果，满足用户多维立体触觉反馈的振动体验。

2、本发明创新设计了S型弹簧，S型弹簧可以满足XY方向的振动要求。

3、本发明设计了XY方向振动块，振动块结构为田字型，内部镶嵌双极磁石，中间避让Z方向振动；满足XY方向振动的同时为Z方向振动提供有效振动空间。

4、本发明设计了双极磁石，双极磁石大幅度增加驱动力，保证了X、Y方向振动需要的振动量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为XYZ振动器各部品分解示意图。

图2为机壳示意图。

图3为Z方向第一弹簧示意图。

图4-1为Z方向振动块示意图。

图4-2为Z方向振动块示意图。

图5为Z方向振动块、磁石、导磁外壳、防漏磁片位置示意图。

图6 Z方向第二弹簧示意图。

图7 XY方向振动块示意图。

图8 S型弹簧、XY振动器振动块、多级磁石、降噪泡棉位置示意图。

图9 S型弹簧示意图。

图10柔性电路板、XY绕线组示意图。

图11底座示意图。

图12 XYZ三方向振动马达外观示意图。

附图标记：1-机壳，2-Z方向第一弹簧，3-Z方向振动块，4-导磁外壳，5-Z方向驱动磁石，6-Z方向防漏磁片，7-Z方向驱动绕线组，8-Z方向第二弹簧，9-降噪防撞泡棉，10-XY向防漏磁片，11-XY方向振动块，12-双极磁石，13-S型弹簧，14-XY向绕线组，15-柔性电路板，16-底座，101-信号源凹槽，102-机壳内侧壁，103-圆形凸台，104-方形台阶，201-第一弹簧外圈，202-第一弹簧内圈，203-第一弹簧簧丝，301a～301c逸气孔，302-Z方向振动块凹槽，303-Z方向振动块下端面，304-Z方向振动块上端面，305-Z方向振动块磁流体槽，801-第二弹簧外圈，802-第二弹簧内圈，803a～803c-第二弹簧簧丝，1101a～1101d-矩形孔，1102a～1102d-矩形凹槽，1103-圆孔，1104-环形台阶，12a～12d-双极磁石，13a～13d-S型弹簧，14a～14d-XY向绕线组，1301-第一段直边，1302-第二段圆弧边，1303-第三段圆弧边，1304-第四段直边，1305-第五段直边，1501-信号源接口，1502-圆形结构，1503-降噪孔，1504-连接结构，1601-底座上端面，1602-圆形沉台端面，1603-降噪孔，1604-圆形沉台。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要理解的是，X方向、Y方向、Z方向等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1到图12所示，XYZ三方向振动马达，包括机壳1、底座16、振子组件和定子组件，机壳1和底座16组合形成容纳空间，机壳1下端开口与底座16进行固定，对内部元器件进行保护，同时也是振动承载体。如图2所示，机壳1为不锈钢材质，机壳1上部设有方形台阶104，方形台阶104用于固定弹性件，方形台阶104的反方向设有向上圆形凸台103，圆形凸台103为Z方向振动提供和限定有效振动空间，机壳1设有信号源凹槽101。如图11所示，底座16为不锈钢板材，底座16中间设有圆形沉台1604，圆形沉台1604中心设有降噪孔1603。

如图1所示，XYZ三方向线性振动马达具备两个振动块，分别为XY方向振动块11和Z方向振动块3，其中振子组件包括XY方向振动块11和Z方向振动块3，定子组件包括线圈和柔性电路板15；XY方向振动块11和Z方向振动块3分别通过弹性件固定并悬浮在容纳空间内，XY方向振动块11中间设置的圆孔1103，圆孔1103包围在Z方向振动块3四周，Z方向振动块3一直在XY方向振动块圆孔1103内部运动。XY方向振动块11四角位置镶嵌有磁体，磁体正下方对应设有线圈，Z方向振动块3底部设有导磁外壳4，导磁外壳4内部固定Z方向驱动磁石5，导磁外壳4和Z方向驱动磁石5之间设有线圈，Z方向线圈整***于导磁外壳4和Z方向驱动磁石5之间，相互保留间隙，可以相对运动无干涉，整体构成Z方向驱动结构，Z方向线圈7通过电流时，利用洛伦兹力作用来回推拉Z方向振动块3，把电能转化为机械能。线圈与柔性电路板15电连接，柔性电路板也称为FPCB(Flexible Printed Circuit Board,简称FPCB或FPC)，柔性电路板15设置在底座16上。本发明提供的XYZ三方向振动马达能同时单独在X方向、Y方向、Z方向振动，以及能够在XY方向、XZ方向、YZ方向或XYZ方向同时振动，三方向振动马达可以满足三维空间内的振动反馈，能大幅度提升振动反馈效果，满足用户多维立体触觉反馈的振动体验。

Z方向振动块3通过上下两个弹簧固定并悬浮在容纳空间，如图3到图6所示，Z方向振动块上端面304与第一弹簧内圈202固定，第一弹簧外圈201固定在机壳内侧壁上，Z方向振动块下端面303与第二弹簧内圈802固定，第二弹簧外圈801固定在底座上端面1601，上下两个弹簧为Z方向振动块提供支撑并保持垂直状体，进而为Z方向共振提供必要条件。

如图3到图6所示，第一弹簧与第二弹簧的簧丝排布方向相反，Z方向第一弹簧2与Z方向第二弹簧8构成垂直振动弹力组合，在本实施例中Z方向第一弹簧2簧丝为逆时针分布，Z方向第二弹簧8簧丝为顺时针分布。值得注意的是，在另一实施例中，也可以调整为Z方向第一弹簧簧丝为顺时针分布，Z方向第二弹簧簧丝为逆时针分布。如图3所示，Z方向第一弹簧内圈202与外圈201之间设有四条第一弹簧簧丝203，四条簧丝簧丝203呈现中心对称分布，提供弹力结构。如图6所示，Z方向第二弹簧内圈802与外圈801之间设有三条第二弹簧簧丝803a～803c，三条簧丝呈现中心对称分布，提供弹力结构。

XY方向振动块11通过S型弹簧13固定并悬浮在容纳空间，S型弹簧13一端固定于XY方向振动块11，S型弹簧13另一端固定于机壳1侧面内壁上。XY方向振动块11通过四个S型弹簧13固定使之悬浮在机壳和底座之间。S型弹簧13内接于XY方向振动块内侧，通过激光焊接固定。S型弹簧外侧固定在机壳内侧壁102，4个S型弹簧13拉着XY方向振动块11，让XY方向振动块悬浮在中间。

如图9所示，S型弹簧13为薄板结构，材质为不锈钢系列。S型弹簧13包括第一段直边1301、第二段圆弧1302、第三段圆弧1303、第四段直边1304、第五段直边1305，第一段直边1301固定在XY方向振动块11的矩形凹槽1102a～1102d内，第二段圆弧1302与第三段圆弧1303构成S型结构，S型结构，S结构做相对方向的振动缓冲，第四直边1304为主要弹力结构，能量传输机制，第五直边1305固定在机壳1侧面内壁上。S型弹簧13把XY方向振动块11整体悬浮在机壳与底座之间。

如图7所示，XY方向振动块11四角位置镶嵌有多极磁石，多极磁石固定在XY方向振动块11四角位置的矩形孔1101a～1101d内。XY方向振动块呈现“田”字型结构，中间设有圆孔1103，圆孔1103用来避让Z方向振动需要的空间；四角位置设有矩形孔1101a～1101d，矩形孔内部用来装填多级磁石；四边位置开有矩形凹槽1102a～1102d，矩形凹槽用来固定S型弹簧13a～13d，水平振动块材质为钨合金。

多极磁石分布在XY方向振动块角部，与FPCB上XY绕线组相对应，在XY绕线组通电的作用下带动振动块产生X方向或Y方向的线性振动，XY向振动块上部覆盖有防漏磁板，调整磁路，防漏磁。

多级磁石为双极磁石12，双极磁石的双极之间设置有无磁区域，无磁区域宽度大于0.5mm，双极磁石的形状为方形。双极磁石固定在水平振动块四角位置的矩形孔内，四角位置镶嵌有四个双极磁石12a～12d，双极磁石正下方对应有线圈绕组14，线圈绕组14固定在FPCB上；线圈绕组14和双极磁石12相互对应，分别为X方向和Y方向驱动提供动力。另外，对角的线圈绕组串联，对应对角磁极相反的磁铁。当X方向线圈绕组有电流通过时，线圈绕组14与其对应的磁石12之间产生洛伦兹力，洛伦兹力推动XY方向振动块11进行偏移，对应S型弹簧13会把其机械能传递到外壳，进而形成振动，Y方向振动原理与X方向一致。

XY方向振动块11上端固定有XY方向隔磁板10，XY方向隔磁板10用于对磁路进行优化，XY方向隔磁板10和XY方向振动块11呈田字型，XY方向隔磁板10为整体固定在水平振动块上端，屏蔽多级磁石磁路，对磁路进行优化。

XY方向振动块11上端固定有降噪防撞泡棉9，降噪防撞泡棉9为环形，降噪防撞泡棉9,固定在水平振动块上端环形台阶1104内，保护Z方向振动碰撞，进而减弱噪音。降噪防撞泡棉9有效避免XY方向振动块11和Z方向振动块3产生碰撞及其噪音。

如图4所示，Z方向振动块3设有逸气孔，在本实施例中，设置三个逸气孔301a～301c，Z方向振动块3底部开设有Z方向振动块凹槽302，Z方向振动块凹槽302用于固定导磁外壳4。在Z方向振动块工作时，逸气孔301便于内部压缩气流通过；Z方向振动块设有凹槽，用于镶嵌导磁外壳4；Z方向振动块上端面304与Z方向第一弹簧202内侧固定，Z方向振动块3上端面设有Z方向振动块磁流体槽305，Z方向振动块磁流体槽305用来存放磁流体，降低噪音；Z方向振动块下端面303与Z方向第二弹簧内圈802固定，Z方向振动块后续运动在Z方向第一弹簧与Z方向第二弹簧之间。

如图5所示，导磁外壳4镶嵌在Z方向振动块凹槽302内，导磁外壳4内部固定Z方向驱动磁石5，驱动磁石5端面粘接有Z方向防磁漏片6，三者整体构成Z方向振动需要的有效磁场。导磁外壳4与Z方向防磁漏片6均有修正磁石磁路作用，加强内部磁场强度减弱外部磁场发散。Z方向驱动绕线组7为垂直线圈，垂直线圈为圆筒状，底端固定在FPCB上。

Z方向振动块呈现“T”字形结构。振动块上部圆形面设有圆形下沉凹槽，凹槽用来放置磁流体，在和外壳撞击时起到阻尼降噪的效果。平衡块上部圆边设有圆环形浅槽，用于Z方向第一弹簧内圈的放置和固定。Z方向振动块向下有梯状台面，梯状台面用于放置和固定Z方向第二弹簧内圈，使Z方向第一、第二弹簧和振动块连接为一体并对其提供支撑。振动块下部开有向内凹的圆柱形内腔，用于放置和固定圆柱形导磁外壳。导磁外壳内置Z方向驱动磁铁。Z方向驱动磁铁端面设有防磁漏片。

如图10所示，柔性电路板15中部设有镂空圆面，柔性电路板15整体呈内圈和外圈结构，柔性电路板15中部镂空圆面为内圈，内圈为圆形结构1502，柔性电路板15内圈与外圈排布设有连接结构1504。FPCB柔性板上固定有XY向绕线组14a～14d和Z方向驱动绕线组7，水平绕线组共四组14a、14b、14c、14d，位置分别对应水平振动块上的四个多级磁石，相互之间形成磁力结构；垂直绕线组内置于导磁外壳4和Z方向驱动磁石5之间，相互之间构成磁力结构。FPCB内圈排布设置连接结构1504，FPCB内圈设有降噪孔1503，圆形结构1502会被压入到底座圆形沉台1604内部。FPCB端部设置有6个信号源接口1501，其中1/2为X方向电流输入；3/4位Y方向电流输入；5/6位垂直方向电流输入。FPCB底面固定在底座上端面1601上。

柔性电路板15内圈固定有垂直线圈，垂直线圈为圆筒状，柔性电路板15外圈固定有水平线圈，水平线圈即水平驱动绕线组14，垂直线圈即Z方向驱动绕线组7，FPCB除设有水平驱动绕线组14和Z方向驱动绕线组7外，柔性电路板15设置信号源接口1501，外界电流信号通过信号源接口1501输入即可。FPCB固定在底座上端，底座16和机壳1固定整体，底座和机壳均为不锈钢材质整体对内部部品进行保护。

FPCB电路板焊接有面向两极磁石的绕线组，绕线组共四组，为X、Y方向提供振动驱动力。Z方向绕线组焊接在FPCB板中部镂空圆面上，以单条装设计结构连接此圆面，此结构便于将焊接有Z方向绕线组的圆面部分与振动器底座下沉圆形沉台端面1602贴合固定，使Z方向绕线组正对Z方向驱动磁石，在通电状态下产生Z方向电磁力。同时为Z方向振动组件向下振动，提供有效振动空间，至此X方向和Y方向线圈组及Z方向线圈可焊接在同一张FPCB板，有效的简化了电路设计和优化了振动马达的空间结构。

如图12所示，整体构成的XYZ三方向振动马达的外形，底座设计有圆形沉台结构，为Z方向振动块提供向下受迫振动的有效空间，同时便于焊接有Z方向线圈的FPCB板镂空圆形面和圆形沉台贴合固定。振动器底座圆形沉台上端四周部用于连接固定Z方第二弹簧外圈，目的是支撑Z方向振动块并保持垂直，同时为Z方向下弹簧的弹性恢复创造必要条件。底座圆形沉台中心设计有降噪孔，其作用是降低空气阻力对Z方向振动组件在振动时的干扰。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。