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。
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