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手机振动马达——长知识了

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2019-07-17

来源:互联网

作者:佚名

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手机马达是什么:手机马达一般指应用到手机里的振动小马达,他主要的作用是让手机产生振动效果;震动效果作为手机操作中提供给用户的反馈。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。转子马达构造图如图这种构造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

手机马达是什么:

手机马达一般指应用到手机里的振动小马达,他主要的作用是让手机产生振动效果;震动效果作为手机操作中提供给用户的反馈。

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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转子马达构造图

  • 如图这种构造
  • 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,而目前只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

具体应用:

普通转子马达

安卓(小米):

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T0406-11 SMD回流振动电机(转子马达用于红米2、红米3、红米4高配版)

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Z0408-​​TP-QVIBR​​ATION马达(转子马达用户红米note2)

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部分红米机器使用的转子马达

安卓(vivo):

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vivo NEX搭载的转子马达

币型转子马达

OPPO Find X :

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圆形选区内是 OPPO Find X 搭载的币型转子马达

IOS(iphone):

最早iPhone一直使用一种叫做“ERM偏心转子电机”的转子马达,应用在iphone4代以及4代之前的机型上,并且在苹果iPhone 4的CDMA版和iPhone 4s上短暂使用了硬币型的LRA马达(圆形线性马达)之后,可能是出于空间的考虑,苹果在iPhone 5、5c、5s上又换回了ERM马达。

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iPhone 3Gs配备的ERM偏心转子电机

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iPhone 4配备的ERM偏心转子电机

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iPhone 5配备的ERM偏心转子电机

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左边为iphone5c配备的转子马达,右侧则是iphone5的转子马达,从外观上看,两者几乎没有差别

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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线性马达结构图

  • 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)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。

具体应用:

IOS(iphone):

①圆形线性马达(Z轴)

iPhone 4的CDMA版和iPhone 4s上短暂使用了硬币型的LRA马达(圆形线性马达)

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iphone4s上首次使用的线性马达(圆形线性马达)

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拆解之后

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马达拆开之后

②横向线性马达(XY轴)

初代线性马达:

在iPhone 6和6 Plus上,苹果正式开始使用长条形的LRA线性马达,但在受限于工艺水平,震动感觉上和之前使用的圆形线性马达还是转子马达的机型并有十分明显的差别。

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iphone6上的初代线性马达

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拆解之后

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iphone6plus上的LRA线性马达

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拆解之后

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iphone6plus上的LRA线性马达工作图

更成熟的线性马达:

在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

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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iPhone 6s上的Taptic Engine

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拆解之后

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iPhone 6s上的Taptic Engine震动模拟图

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(动图,X光下iPhone 6s的Taptic Engine是这么震的)

不仅是iPhone,Apple 的其他生态链产品也用上了Taptic Engine马达

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Apple Watch

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拆解之后

2015年发布的 New MacBook 中,触摸板应用了 Force Touch 以检测触摸板受力状况,在此基础上集成了 Taptic Engine 进行触觉反馈。从下面的拆解图我们可以看出,苹果在触摸板下面布置了四个致动器构成的小型阵列,实现了在触摸板这个小范围内的可控触觉反馈。从使用效果来看,Taptic Engine 模拟触摸板按键的实际体验能够做到以假乱真。

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New MacBook 2015

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New MacBook 2015

Taptic Engine 在 iPhone7 及以后的机型上的面积更大,iphone7 之后用逼真的效果取代了按压的 Home 键。而开放API之后, iOS 应用也可以通过屏幕震动来提供更丰富的交互了。

iphone7 之后的 Taptic Engine 在来电振动的时候,按 home 键一样能感到 home 键的振动,新一代的 Taptic Engine 可以同时模拟了来电和 home 键两种振动,妥妥的 Apple 黑科技。

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iPhone 7 的 Taptic Engine 线性马达

iphone7 取消了耳机孔之后,把多余的空间留给了性能能强,也更大的Taptic Engine 线性马达

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放置位置及大小对比

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拆解之后的大小对比

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iPhone 8 的 Taptic Engine 线性马达

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iphonex 的 Taptic Engine 线性马达

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iPhone XS MAX 的 Taptic Engine 线性马达

安卓:

  • 在苹果的带动之下,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模块还是差远了。
  • 并且目前的绝大部分安卓机型(包括旗舰机型)上应用的是圆形线性马达。

以下是搭载了圆形线性马达(Z轴)的部分机型:

上个月新发布的旗舰小米 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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圆形选区内是 Mate 20 Pro 搭载的常规圆形线性马达(Z轴)

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)

  • 以上的圆形线性马达(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,不过也有异类,魅族在魅族15这款手机上搭载了一款名为mEngine的XY 轴横向线性马达。
  • 魅族 15 的 mEngine 的物理体积的确非常可观,和 Taptic Engine 属于同一个级别。
  • 横向对比的话,魅族 mEngine 的振动体验明显优于所有同时期的 Android 手机,已经非常接近 iPhone 8/8 Plus/X 上用的最新一代 Taptic Engine。
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魅族15搭载的 mEngine 横向线性马达

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mEngine 透视图

对与期望把手机越做越薄的智能手机厂商来说,为振动模块留出如此大的空间是一件非常奢侈的事情。相比起“塞”一个巨大的振动模块,安卓 厂商往往更倾向于把这些空间用来放一块更大容量1的电池,或者是把机身厚度收窄,提升屏占比。

而横向线性马达 不仅体积大,成本也高,根据供应商提供的资料,多数Android 手机使用的线性马达成本在 1 美元左右,iPhone 6s 的 Taptic Engine 要 10 美元,iPhone 7/7 Plus以及以上机型则更贵,要 15 美金左右。

因此魅族15上出现的mEngine横向线性马达也不过是昙花一现。

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。

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