压电驱动型手机振动马达的仿真优化设计与实验研究

发布时间：2025-05-08 04:22

　　随着消费类电子产品和虚拟现实技术（VR技术）的快速发展,人们对消费类电子产品中的触觉体验要求也在提升。手机是世界上应用最为广泛的电子产品,目前手机常用的振动马达为LRA线性振动马达,它使用电磁驱动线圈作为驱动源来驱动手机振动。压电驱动与电磁驱动相比不会产生电磁干扰,在小体积下即可产生较大的驱动力,因此可以使手机振动马达的体验性能提升一个台阶。本文依据压电驱动的特点,制作了两种类型的压电驱动手机振动马达。首先对现有的ERM偏心振动马达和LRA线性振动马达进行分析,将其分为了竖直方向振动和水平方向振动两种形式;同时得到了其尺寸要求:高度小于4mm,体积越小越好;功能要求:工作频率为180—250Hz、驱动手机达到的最大加速度越大,响应时间越快,性能越优。然后,从压电振子的常用结构中选用了两端固置式压电振子和改进悬臂梁结构压电振子作为竖直方向振动压电马达和水平方向振动马达的驱动源,根据静力学分析和动力学分析得到了各部分尺寸对固有频率和驱动力的影响。其次,使用ANSYS Mechanical APDL有限元仿真分析软件,对在初选尺寸下的两种结构进行模态仿真、谐响应仿真和瞬态动力学仿真,分别得到了...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 手机振动马达发展历程
        1.2.1 ERM偏心振动马达的发展历程
        1.2.2 LRA线性谐振马达的发展历程
        1.2.3 压电驱动振动马达的发展历程
    1.3 手机振动马达的技术要求
        1.3.1 手机振动马达的尺寸要求
        1.3.2 手机振动马达的功能要求
    1.4 本文研究内容
第2章 压电手机振动马达压电振子振动理论基础
    2.1 压电学基础
        2.1.1 压电材料与压电效应
        2.1.2 压电方程与性能参数
        2.1.3 压电振子的常用支撑方式
    2.2 竖直振动马达理论分析
        2.2.1 竖直振动马达的静力学分析
        2.2.2 竖直振动马达的动力学分析
    2.3 水平振动马达理论分析
        2.3.1 水平振动马达的静力学分析
        2.3.2 水平振动马达的动力学分析
    2.4 本章小结
第3章 压电手机振动马达模型建立与仿真分析
    3.1 压电手机振动马达的模型建立
        3.1.1 竖直振动马达的模型建立及工作原理分析
        3.1.2 水平振动马达的模型建立及工作原理分析
    3.2 竖直振动马达仿真分析
        3.2.1 竖直振动马达仿真模型建立
        3.2.2 竖直振动马达仿真材料属性设置
        3.2.3 竖直振动马达动子仿真网格划分及边界条件设置
        3.2.4 竖直振动马达动子仿真求解及后处理
        3.2.5 竖直振动马达在模拟手机工作台上仿真求解
    3.3 水平振动马达仿真分析
        3.3.1 水平振动马达动子仿真模型输入
        3.3.2 水平振动马达动子仿真材料属性设置
        3.3.3 水平振动马达动子仿真网格划分及边界条件设置
        3.3.4 水平振动马达动子仿真求解
        3.3.5 水平振动马达在模拟手机工作台上仿真求解
    3.4 本章小结
第4章 压电手机振动马达尺寸优化仿真及性能评价
    4.1 竖直振动马达尺寸优化
        4.1.1 竖直振动马达固有频率优化仿真
        4.1.2 竖直振动马达谐响应振幅优化仿真
        4.1.3 竖直振动马达加速度及响应时间优化仿真
    4.2 水平振动马达尺寸优化
        4.2.1 水平振动马达质量块优化仿真
        4.2.2 水平振动马达基板优化仿真
        4.2.3 水平振动马达加速度优化仿真
    4.3 两种压电振动马达仿真结果比较与评价
    4.4 本章小结
第5章 压电手机振动马达制作和实验研究
    5.1 压电手机振动马达的制作
    5.2 竖直振动马达的实验研究
        5.2.1 竖直振动马达固有频率测试
        5.2.2 竖直振动马达振幅及响应时间测试
        5.2.3 竖直振动马达带动工作台加速度测试
    5.3 试验样机评价
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文结论
    6.2 问题与展望
参考文献
作者简介
致谢



本文编号：4044315