资料来源:Chaoneng.com
“嗡嗡嗡……”“咚 , 咚 , 咚……”“哒 , 哒 , 哒……”
都是手机马达发出的声音 。至于我为什么用这些熟悉的拟声词来写它们 , 并不是为了挑起战争 , 而是为了加强你的感知 。今天我们就来好好看看这个不起眼的小玩意 , 也来说说为什么手机里这个不起眼的小部件能引起如此广泛的讨论(si)论(bi) 。
手机振动马达的前世
振动马达 , 据可考证的消息 , 最早出现在传呼机上 , 用于在一些不方便的场合通过振动提醒人们有新消息 。据白证(杜)介绍 , 第一款搭载振动电机的手机是Moto在1989年生产的StarTAC , 而手机振动功能的出现似乎比我们想象的要早得多 。
之后随着技术的不断发展 , 各种熟悉的电机相继出现 。以我们最熟悉的iPhone为例 。第一个带Z轴的直线电机出现在CDMA版iPhone 4上 。
文章插图
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图片:iFixit
随着iphone 5 &之后再次回归圆柱转子电机 , 就是我们都很熟悉的Taptic发动机 。虽然不是第一台X轴直线电机 , 但我们会以它为标准 , 因为它确实是大众认知的标杆 。至于其余的平转子电机 , 我还没有找到第一个使用的型号 , 但是我确实在2010年找到了一个拆解贴 , 可见平转子电机的技术已经相当老了 。
手机振动马达的分类及原理
前面我们只是简单提到了转子电机和直线电机 。它们的全称其实是偏心旋转质量致动器(ERM)和线性谐振致动器(LRA) , 通俗易懂的分类如下:
在LRA的分类中 , X轴和Z轴是指配重的运动方向 。通过这个模拟运动图我们可以有一个大概的了解 。
接下来说原理部分 , 直接导致两个电机手感的巨大差异 。
偏心质量执行器(以下简称转子电机)通过电机驱动偏心块 , 偏心块高速旋转产生的惯性力得到激振力 。然后通过手机中框传递到整个手机产生振动 。为什么我刚才说“转子电机”?我们可以看到 , “普通转子电机”和“平转子电机”的原理其实是一样的 , 只是去掉了偏心块 , 然后通过去掉转子上的一组线圈或者加上一组配重块 , 转子本身就变成了偏心块 , 旋转产生振动 。
硬币转子电机结构图来源:PrecisionMicrodrives
直线谐振驱动器(以下简称直线电机)通过给线圈通电产生磁场 , 驱动电机中心的永磁配重 , 在轨道中快速上下或左右滑动 , 从而产生振动 。当然还有一种 , 就是iPhone 6s上用的通轴直线电机 。配重在中心固定的轴上移动 。但由于长时间使用后轴的磨损 , 震动感异常 , 后来取消了这个设计 。
这样的直接滑动必然会产生摩擦力 , 所以从拆解中可以看出 , 黑色液体会注入直线电机的轨道中 。根据我了解到的信息 , 那种液体不是简单的润滑油 , 而是液体磁性 , 主要用于内部散热 。
Z轴直线电机的原理是一样的 , 只是把配重的左右移动改为Z轴的上下移动 。所以电机的厚度对其振动影响很大 , 所以Z轴直线电机的振动天生不如X轴直线电机 。市场上还有各种尺寸的Z轴直线电机 。这里我们用小米8和三星S10进行对比:
左三星S10 , 右小米8
那为什么转子电机不能像直线电机一样“哒哒哒”呢?电机的启动和停止都有一个准备时间 , 带偏心块的电机从静止到圈速所带来的振动频率是不断增加的 , 达到最大值后保持一个固定频率的振动 。虽然提速时间很短 , 但确实存在 。
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