第一次接触了解到手机马达,还是因为研电赛,一个黑鲨手机的企业命题——体感增强装置。
也就是那种,比如说手套、背心或者头盔,当你在虚拟世界遨游的时候,虚拟人物的一些身体接触可以通过这些设备传到进现实中(头号玩家狂喜!!!)
我们本来的设计是使用上海艾为半导体的一款AW8697高压触觉反馈IC,作为线性马达的驱动器,线性马达分布放置于背心内部,借此来实现体感增强。
无奈芯片和相关的硬件支持问题没解决,就没做下去,换了别的题目。
但也正是那次让我了解到手机马达的存在。

手机马达是个啥?

大家对手机马达最直观的认识是每天闹铃或者电话引起的手机振动
也就是说手机的振动源是——手机马达。
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手机中的马达(Engine)分为两类:转子马达、线性马达。

转子马达

所谓的转子马达,就类似于四驱车(详情请看四驱兄弟动画片)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。
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以往手机振动的方案大都采用转子马达,虽然转子马达制作工艺简单,成本低(供应商给出的价格约1美金左右),但局限性同样很多。
例如启动慢、刹车慢,振动无方向性,这些缺陷会让用户在手机震动时明显感受到“拖泥带水”,同时还没有方向性导向(回忆一下以往别人来电时,手机旋转跳跃的情形)。
并且转子马达的体积,尤其是厚度难以控制,而目前智能手机的工艺趋势是越来越薄,即使经过了改良,转子马达仍然很难满足手机对空间尺寸的严苛要求。
转子马达从结构上也分为普通转子和币型转子
普通转子:体积较大,震动手感差,反应慢,本身噪音大
币型转子:体积较小,震动手感差,反应慢,震动轻微,噪声低

使用转子马达的例子

小米

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vivo

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OPPO币型

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iPhone4 ERM偏心转子电机

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线性马达

线性马达的工作原理类似于打桩机,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。
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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,以你的左右方向建立X轴,以你的前后方向建立Y轴,以你的上下(抬头低头)建立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(纵向)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,但相比转子马达则是提升很多。 圆形线性马达的成本则在5美元左右,横向线性马达的单颗成本则在8到10美元之间。

使用线性马达的例子

圆形线性马达(Z轴)

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旗舰小米 9

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圆形选区内是 小米9 搭载的一颗大尺寸圆形线性马达(Z轴)。

华为旗舰 Mate 20 Pro

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荣耀V20

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圆形选区内是 荣耀V20 搭载的常规圆形线性马达(Z轴)

横向线性马达(XY轴)

iPhone 6s

LRA线性马达,它上面有苹果的Logo和它自己的名字——“Taptic Engine”.
Taptic Engine是更高成本的方案,并且通过算法让手机对震动的把控更加优秀。
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对比

圆形线性马达(Z轴)在震动效果方面毫无疑问是远远不如iphone搭载的Taptic Engine 线性马达的。
最后总结:

  1. 根据振动原理的不同,目前手机的振动马达可以分为转子马达和线性马达两种。
  2. 无论是转子马达还是线性马达震动都是依靠磁力为原理,转子马达依靠旋转带动配重震动,线性马达依靠磁力快速抖动配重来震动。
  3. 转子马达分为普通转子和币型转子两种
  4. 线性马达分为纵向线性马达和横向线性马达两种
  5. 转子马达的优势是价格便宜,线性马达的优势是性能。
  6. 普通的转子马达达到满负荷一般需要 10 次振动,线性马达 1 次就能搞定,线性马达加速度要比转子马达大得多。
  7. 在性能更优异的同时,线性马达在振动时的噪音也明显小于转子马达,可以控制在 40db 以内。
  8. 线性马达可以获得更加干脆(马达加速度大)、跟手(响应时间短)、安静(马达噪音小)的振动体验。