转子马达和线性马达

转子马达和线性马达

AirCity 2019.10.26
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1 常用的手机马达类型

从原理上划分,手机上常用的马达分为转子马达和线性马达。
转子马达英文名为Eccentric Rotating Mass,简称ERM;
线性马达英文名为Linear Resonant Actuator,简称LRA。
两者形状如下:
转子马达和线性马达_第1张图片

转子马达通常有圆柱形(上图左)和纽扣形(和上右图长的一样哦);
线性马达通常有长方体形(iphone的Haptics)和纽扣形(上图右)。

虽然转子马达和线性马达都能做成纽扣形,但是线性马达比较复杂,通常比转子马达要厚。

马达供应商通常有三洋,安和,金龙,玲珑,东磁,MPLUS,AAC, Bluecom等。

2 马达的功能

马达用于事件提醒,这些事件包括来电,短信,闹铃,危险报警,计时器,导航方向提醒等。

马达还用于交互反馈,例如开机解锁,虚拟按键,键盘输入,指纹识别,压力感应。在手游越来越多的今天,游戏中需要震动反馈的场景也越来越多,这让马达的应用场合越来越多。

3 基本原理

皮肤的感觉主要有如下几种,其中触觉,压觉,震动觉是广义触觉,由皮肤中的Paciniant小体感受。Paciniant小体对物体加速度非常敏感,震动器件就是产生加速度,刺激Paciniant小体产生“震动”的感觉。
 触觉
 压觉
 震动觉
 痛觉
 温度觉

3.1 转子马达

转子马达就是传统的马达,有定子和转子以及偏心轮。偏心轮的重量和转速决定了震动幅度和频率。转子马达供电通常为1V至5V,小尺寸圆柱形马达供电一般为2.7V,内阻35欧姆,如下是转子内部结构:
转子马达和线性马达_第2张图片
以三洋转子马达BRE-3728为例,其关键参数如下:

指标 参数 备注
工作电压 DC 2.3~3.2V
工作电流 90mA(Max)
启动电压 2.3V
内阻 33±6Ω
转速 14000rpm
机械噪音 50dB 距离10cm

转子马达为直流驱动,电压越高,震动频率越快,如果要停止震动,需要加一个反向电压。下图是一个典型的转子马达驱动电压波形。
转子马达和线性马达_第3张图片

3.2 线性马达

线性马达相当于把转子马达定子展平,转子在展平的定子上运动。举个形象的例子,磁悬浮列车就是转子,带线圈的轨道是定子。
转子马达和线性马达_第4张图片

通电后,转子在定子上运动,但在线性马达里,转子上有永磁体和配重,并且用弹簧与马达壳体连接。通电后,转子开始共振,也叫谐振。每个马达都有它的谐振频率,这个谐振频率也受马达实际应用场景的影响。

我们可以把手机上用的线性马达简单的理解为一个弹簧+配重+磁铁+线圈的,通电后配重被推出后吸回,也可以理解为抵抗或者释放弹簧的能量,形成共振。

线性马达供电为交流电,通常为2Vrms。驱动频率是马达的谐振频率。由于谐振特点,线性马达只要给与适当的驱动,即可实现震动效果,功耗比转子马达小,而且启动快。TI曾经做过测试,线性马达功耗是转子马达的一半。如果想要实现更好的触觉效果,可以搭配专用的马达驱动IC,产生快速的高压波形,获得更好的启动和停止速度。
转子马达和线性马达_第5张图片

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