线性马达是什么意思(手机线性马达工作原理揭秘)

浏览: 来源: 时间:2022-10-14
最近在应用商店里主流输入法:搜狗输入法-线性马达、百度输入法--线性马达、讯飞输入法线性马达等纷纷上线,那么,什么是线性马达?线性马达与转子马达的区别?那些手机品牌是线性马达震动模块?

先来看定义:直线电机也称线性电机,线性马达,直线马达,推杆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。

手机线性马达实际上是一个以线性形式运动的弹簧质量块,将电能直接转换成直线运动机械能而不需通过中问任何转换装置的新型马达,由于弹簧常量的原因,线性马达必须围绕共振频率在窄带(±2Hz)范围内驱动,振动性能在2Hz处会下降50%,另外,在共振状态下驱动时,电源电流可锐降50%,因此在共振状态下驱动可以大幅节省系统功耗。

线性震动马达相比转子马达的优势还是相当明确的,一方面是弹簧+磁铁的组合,功耗降低很多,并且震动组合方式和速度可以更为多样自由,更重要的是震动起来更加优雅,干脆清爽,不会像某些采用ERM的手机那样,放在桌子上来消息震动时,感觉手机快要散架一样。

线性马达比作是一辆高速运动车,而普通的震动马达比作价格实惠的紧凑型汽车。在0-100的加速上,运动车的爆发力足以将后者远远甩在身后;并且在同时踩下刹车时,前者可以更快制动。这也是震动马达所应达成的一项指标。也就是当用户手指按到屏幕上,震动马达给出响应达最大振幅,自然是越快越好,同时在需要停止时又能以最快的速度刹车。这才能有干脆、灵敏的感觉,人类对于毫秒级别的响应就是如此偏执!这就促使线性马达越来越为一线品牌手机所采用。

线性马达让手机震动起来更加优雅,干脆清爽,不会像某些采用ERM的手机那样,放在桌子上来消息震动时,感觉手机快要散架一样

在我们平时手机常用的马达有两种,一种就是转子马达;还有一种就是线性马达。线性马达就是一个以线性运动的弹簧质量块,它主要可以直接将电能转换成直线运动的机械能,中间是不需要任何转换装置的,这是它的一个好处。还有就是在共振情况下驱动线性马达,可以节省很多的系统功耗。

线性马达示意图

线性马达最主要的几个特点就是它的振动方向是上下振动,而且响应、停止和启动速度非常快,这样用起来感觉也非常好,对电池的干扰也很小。与普通的转子马达相比优势还是非常大的。

所谓的转子马达,结构上类似于四驱车上见到的那种马达,和传统形式马达的原理相同,利用电磁感应,用电流导致的磁场驱动转子旋转产生振动。转子马达的启动反应慢,没有方向性,占用空间大,仅仅有一种震动的感觉,但却是现在百分之九十以上的智能手机所采用的,原因很简单,成本低,技术难度低,且不会成为主流用户选购手机的标准,但是当你体验过了线性马达之后,那种感觉无法用文字来描述;

转子马达的启动反应慢和刹车敏感程度弱,给人的感觉不干脆。而且振动无方向性,体积尤其是厚度难以控制。应该是以前大部分或者是目前一些手机来电振动的来源。

↑↑↑转子马达构造图

而线性马达的原理则有一些不同,类似于打桩机的这种感觉,线性马达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(注意是直接)转换为直线运动机械能的发动模块。

线性马达使用起来给人的感觉是更紧凑,而且更薄更利于手机厚度的控制,也更节能。但是成本相对转子马达较高。

就目前来说,线性马达主要分两种:横向线性马达(XY轴)和圆形线性马达(Z轴)。简单来说,如果把手屏幕看作是你目前站立的地面,你是屏幕中的一点,以你自己为原点,以你的左右方向创建X轴,以你的前后方向创建Y轴,以你的上下(抬头低头)创建Z轴。

横向线性马达就是可以推动你不离地的前后左右运动(XY轴),而圆形线性马达则是可以像地震那样使你上下振动(Z轴)。

圆形线性马达行程较短,振动力量较弱,持续时间较短,简而言之,感觉没有横向线性马达爽,但相比转子马达则是提升很多。

横向线性马达成本是普通马达方案的好几倍(以魅族为例是三倍)而且普遍体积较大,占据了电池本应占据的空间,对器件的设计布局以及功耗控制要求更高。

而且横向线性马达堆叠更困难,相应的算法支持也需要更长的周期调教。

根据供应商给出的价格,转子马达单颗成本约1美元,而横向线性马达的单颗成本则在8到10美元之间,圆形线性马达的成本则在5美元左右,这也是一些厂商不选用横向线性马达的原因。

从目前手机厂商使用线性马达的情况如下:

早在2015年的iPhone6s/6s Plus上,苹果就为自家的3D Touch配备了这样一套称之为TAPTIC ENGINE的解决方案,配置了成本高达10美元的LRA线性马达电机(横向)。

2017年,苹果第一批在iPhone 7和iPhone 7 Plus手机上抛弃了传统的物理按压式Home键,取而代之的是一枚带有压力传感功能的新型Home键。优化了按下home键之后那种整个屏幕跟着震动的感觉,但是关机后发现home键其实按不下去,这就得益于采用的横向线性马达,不同于以往的单击、双击、长按三种基本操作,这颗按钮将通过振动触觉反馈为用户提供触感操作。这种体验的背后,就是一颗价值10美元的“TAPTIC ENGINE”模块,即LRA横向线性马达的功劳,它能真实的模拟点击手感,获得实时触摸反馈。

图为iPhone 8的Taptic Engine线性马达

从iPhone 6s上,我们见到了一个完全不一样的LRA线性马达,它上面有苹果的Logo和它自己的名字——“Taptic Engine”

线性马达作为新一代手机用马达技术逐渐被手机厂商所认可,小米6、一加5等手机在2017年先后搭载线性马达。但是体验和苹果的TAPTIC ENGINE模块还是有点差距。实干兴业,现在国内厂商们还是不要拿噱头糊弄消费者们了,是好是坏体验便知,最终落点还是在产品,不是一味概念宣传。

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