线性电机(linear motor)

线性马达一般指线性电机

线性马达是一种将电能直接转换成直线运动机械能，而不需要任何中间转换机构的传动装置。它可以看成是一台旋转电机按径向剖开，并展成平面而成。

直线电机也称线性电机，线性马达，直线马达，推杆马达。最常用的直线电机类型是平板式和U 型槽式，和管式。 线圈的典型组成是三相，由霍尔元件实现无刷换相。

线性马达的工作原理类似于打桩机，实际上是一个依靠线性形式运动的弹簧质量块，将电能直接转换为直线运动机械能的发动模块。线性马达依靠交流电压驱动压靠与弹簧连接的移动质量块的音圈，音圈在弹簧的共振频率下被驱动时，使整个传动器振动。由于直接驱动质量块做线性运动，所以响应速度非常快，振感也非常的强。

 

马达是为手机提供振动的动力来源，主要有两种：一是转子马达(Eccentric rotating mass)，二是线性马达(Linear resonant actuator) 。其中，线性马达又分Z轴线性马达、X轴线性马达。

转子马达与小时候我们玩的四驱车所使用的马达类似，原理非常简单，就是通过一个小电机带动偏心转子转动，从而产生振动。

它结构简单、体积小，在目前的众多中低端产品中会比较常见，也有少部分高端机仍在使用。

但转子马达最主要的缺点是响应速度慢，无法实现急启动、急停，使手机振感有些拖沓，“嗡嗡嗡”的振动效果就是这种扁平转子马达所产生，因此它目前几乎只停留在千元机中。

线性马达则类似于打桩机，由定子和动子构成，其中定子由线圈和FPC构成，动子由质量块和磁铁构成。通电的线圈在磁场中受到洛伦兹力作用，带着动子沿固定方向往复运动产生振感，运动的频率取决于驱动信号频率。

线性马达响应速度快，振感强，有振动方向，振动频率和波形均可调，因而能够实现更为复杂和各种定制化的振动效果。

Z轴线性马达又称圆形线性马达，马达在垂直的Z轴方向运动，振动行程相对较短。

X轴线性马达又称长方形或横向线性马达，可以做到较长的行程，加速时间长，所以振感要强于Z轴线性马达，性能最优，一般见于旗舰机型。

线性马达与转子马达不仅在结构上不同，驱动方案也有很大差异。

线性的驱动芯片可以输出高达10V的峰值电压，在高压驱动下，可以进一步缩短启停时间、提高振动强度。驱动芯片中内置的几十个振动波形更可搭配音频解码器，实现音频随振。

通过后期的体验优化，能在多种场景中实现精确的、有针对性的振动反馈。

而转子马达既不支持高压驱动输出，也不支持内置驱动波形。

线性马达与转子马达驱动方案对比

以上看不懂没关系，划重点：

X轴线性马达 > Z轴线性马达 > 转子马达 > 扁平转子马达

线性马达的优势

（1）结构简单。管型直线电机不需要经过中间转换机构而直接产生直线运动，使结构大大简化，运动惯量减少，动态响应性能和定位精度大大提高；同时也提高了可靠性，节约了成本，使制造和维护更加简便。它的初次级可以直接成为机构的一部分，这种独特的结合使得这种优势进一步体现出来。

（2）适合高速直线运动。因为不存在离心力的约束，普通材料亦可以达到较高的速度。而且如果初、次级间用气垫或磁垫保存间隙，运动时无机械接触，因而运动部分也就无摩擦和噪声。这样，传动零部件没有磨损，可大大减小机械损耗，避免拖缆、钢索、齿轮与皮带轮等所造成的噪声，从而提高整体效率。

（3）初级绕组利用率高。在管型直线感应电机中，初级绕组是饼式的，没有端部绕组，因而绕组利用率高。

（4）无横向边缘效应。横向效应是指由于横向开断造成的边界处磁场的削弱，而圆筒型直线电机横向无开断，所以磁场沿周向均匀分布。

线性马达（线型马达、直线电机模组）的特性

1、高精度控制

2、高速移动

3、行程不受限

4、零件少

5、低磨耗

6、空隙小

7、运动平顺

8、可多头控制

9、动态响应快

缺点

1、需要增益调整

2、静止时有抖动现象

3、需回授控制

4、推力受限

 

       直线电机与旋转电机相比，主要有如下几个特点：一是结构简单，由于直线电机不需要把旋转运动变成直线运动的附加装置，因而使得系统本身的结构大为简化，重量和体积大大地下降；二是定位精度高，在需要直线运动的地方，直线电机可以实现直接传动，因而可以消除中间环节所带来的各种定位误差，故定位精度高，如采用微机控制，则还可以大大地提高整个系统的定位精度；三是反应速度快、灵敏度高，随动性好。直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的气隙而不接触，这就消除了定、动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性；四是工作安全可靠、寿命长。直线电机可以实现无接触传递力，机械摩擦损耗几乎为零，所以故障少，免维修，因而工作安全可靠、寿命长。

       直线电机主要应用于三个方面：一是应用于自动控制系统，这类应用场合比较多；其次是作为长期连续运行的驱动电机；三是应用在需要短时间、短距离内提供巨大的直线运动能的装置中。

       对直线电机控制技术的研究基本上可以分为三个方面：一是传统控制技术，二是现代控制技术，三是智能控制技术。传统的控制技术如PID反馈控制、解耦控制等在交流伺服系统中得到了广泛的应用。其中PID控制蕴涵动态控制过程中的信息，具有较强的鲁棒性，是交流伺服电机驱动系统中最基本的控制方式。为了提高控制效果，往往采用解耦控制和矢量控制技术。在对象模型确定、不变化且是线性的以及操作条件、运行环境是确定不变的条件下，采用传统控制技术是简单有效的。但是在高精度微进给的高性能场合，就必须考虑对象结构与参数的变化。各种非线性的影响，运行环境的改变及环境干扰等时变和不确定因素，才能得到满意的控制效果。因此，现代控制技术在直线伺服电机控制的研究中引起了很大的重视。常用控制方法有：自适应控制、滑模变结构控制、鲁棒控制及智能控制。主要是将模糊逻辑、神经网络与PID、H∞控制等现有的成熟的控制方法相结合，取长补短，以获得更好的控制性能。

       线性马达相对转子马达就复杂很多，其工作原理是将电能转化为机械能，驱动弹簧质量块进行线性运动，从而产生振动。线性马达分为横向线性马达与纵向线性马达两种，纵向线性马达是沿Z轴振动，马达振动行程较短，振动力量较弱。触觉反馈相较于横向线性马达较弱，但“瘦死的骆驼比马大”体验依旧要强于转子马达。 

       横向线性马达振动行程长，启动速度快且方向可控，在结构上更加紧凑，间接降低了机身厚度。相对于转子马达来说，优势十分明显：功耗降低，并且震动反馈方式更加多样，最主要的还是震动起来更加干脆、利落，不会像转子马达那样震动时的感觉不紧凑。横向线性马达伴随软件系统的适配优化，可以大大提升用户体验。