手機馬達是什么,有哪些分類(lèi)和特點(diǎn),工作原理是什么?
手機馬達是什么:手機馬達一般指應用到手機里的振動(dòng)小馬達,他主要的作用是讓手機產(chǎn)生振動(dòng)效果;震動(dòng)效果作為手機操作中提供給用戶(hù)的反饋。
手機中的馬達(Engine)分為兩類(lèi):轉子馬達、線(xiàn)性馬達
轉子馬達:
所謂的轉子馬達,就類(lèi)似于四驅車(chē)上見(jiàn)到的那種馬達。和傳統形式馬達的原理相同,利用電磁感應,用電流導致的磁場(chǎng)驅動(dòng)轉子旋轉產(chǎn)生振動(dòng)。
轉子馬達構造圖
如圖這種構造
以往手機振動(dòng)的方案大都采用轉子馬達,雖然轉子馬達制作工藝簡(jiǎn)單,成本低(供應商給出的價(jià)格約1美金左右),但局限性同樣很多。
例如啟動(dòng)慢、剎車(chē)慢,振動(dòng)無(wú)方向性,這些缺陷會(huì )讓用戶(hù)在手機震動(dòng)時(shí)明顯感受到“拖泥帶水”,同時(shí)還沒(méi)有方向性導向(回憶一下以往別人來(lái)電時(shí),手機旋轉跳躍的情形)。
并且轉子馬達的體積,尤其是厚度難以控制,而目前智能手機的工藝趨勢是越來(lái)越薄,即使經(jīng)過(guò)了改良,轉子馬達仍然很難滿(mǎn)足手機對空間尺寸的嚴苛要求。
轉子馬達從結構上也分為普通轉子和幣型轉子
普通轉子:
體積較大,震動(dòng)手感差,反應慢,本身噪音大
幣型轉子:
體積較小,震動(dòng)手感差,反應慢,震動(dòng)輕微,噪聲低
具體應用:
普通轉子馬達
安卓(小米):
T0406-11 SMD回流振動(dòng)電機(轉子馬達用于紅米2、紅米3、紅米4高配版)
Z0408-TP-QVIBRATION馬達(轉子馬達用戶(hù)紅米note2)
部分紅米機器使用的轉子馬達
安卓(vivo):
vivo NEX搭載的轉子馬達
幣型轉子馬達
OPPO Find X :
圓形選區內是 OPPO Find X 搭載的幣型轉子馬達
IOS(iphone):
最早iPhone一直使用一種叫做“ERM偏心轉子電機”的轉子馬達,應用在iphone4代以及4代之前的機型上,并且在蘋(píng)果iPhone 4的CDMA版和iPhone 4s上短暫使用了硬幣型的LRA馬達(圓形線(xiàn)性馬達)之后,可能是出于空間的考慮,蘋(píng)果在iPhone 5、5c、5s上又換回了ERM馬達。
iPhone 3Gs配備的ERM偏心轉子電機
iPhone 4配備的ERM偏心轉子電機
iPhone 5配備的ERM偏心轉子電機
左邊為iphone5c配備的轉子馬達,右側則是iphone5的轉子馬達,從外觀(guān)上看,兩者幾乎沒(méi)有差別
線(xiàn)性馬達:
線(xiàn)性馬達的工作原理類(lèi)似于打樁機,線(xiàn)性馬達實(shí)際上是一個(gè)依靠線(xiàn)性形式運動(dòng)的彈簧質(zhì)量塊,將電能直接(注意是直接)轉換為直線(xiàn)運動(dòng)機械能的發(fā)動(dòng)模塊。
線(xiàn)性馬達結構圖
線(xiàn)性馬達使用起來(lái)給人的感覺(jué)是更緊湊,而且更薄更利于手機厚度的控制,也更節能。
但是成本相對轉子馬達較高。
就目前來(lái)說(shuō),線(xiàn)性馬達主要分兩種:
橫向線(xiàn)性馬達(XY軸)和圓形線(xiàn)性馬達(Z軸)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),如果把手屏幕看作是你目前站立的地面,你是屏幕中的一點(diǎn),以你自己為原點(diǎn),以你的左右方向建立X軸,以你的前后方向建立Y軸,以你的上下(抬頭低頭)建立Z軸。
橫向線(xiàn)性馬達就是可以推動(dòng)你不離地的前后左右運動(dòng)(XY軸),而(縱向)圓形線(xiàn)性馬達則是可以像地震那樣使你上下振動(dòng)(Z軸)。
圓形線(xiàn)性馬達行程較短,振動(dòng)力量較弱,持續時(shí)間較短,但相比轉子馬達則是提升很多。
圓形線(xiàn)性馬達的成本則在5美元左右,橫向線(xiàn)性馬達的單顆成本則在8到10美元之間。
具體應用:
IOS(iphone):
①圓形線(xiàn)性馬達(Z軸)
iPhone 4的CDMA版和iPhone 4s上短暫使用了硬幣型的LRA馬達(圓形線(xiàn)性馬達)
iphone4s上首次使用的線(xiàn)性馬達(圓形線(xiàn)性馬達)
拆解之后
馬達拆開(kāi)之后
②橫向線(xiàn)性馬達(XY軸)
初代線(xiàn)性馬達:
在iPhone 6和6 Plus上,蘋(píng)果正式開(kāi)始使用長(cháng)條形的LRA線(xiàn)性馬達,但在受限于工藝水平,震動(dòng)感覺(jué)上和之前使用的圓形線(xiàn)性馬達還是轉子馬達的機型并有十分明顯的差別。
iphone6上的初代線(xiàn)性馬達
拆解之后
iphone6plus上的LRA線(xiàn)性馬達
拆解之后
iphone6plus上的LRA線(xiàn)性馬達工作圖
更成熟的線(xiàn)性馬達:
在iPhone 6s上,我們見(jiàn)到了一個(gè)完全不一樣的LRA線(xiàn)性馬達,它上面有蘋(píng)果的Logo和它自己的名字——“Taptic Engine”
Taptic Engine是更高成本的方案,并且通過(guò)算法讓手機對震動(dòng)的把控更加優(yōu)秀
iPhone 6s上的Taptic Engine
拆解之后
iPhone 6s上的Taptic Engine震動(dòng)模擬圖
(動(dòng)圖,X光下iPhone 6s的Taptic Engine是這么震的)
不僅是iPhone,Apple 的其他生態(tài)鏈產(chǎn)品也用上了Taptic Engine馬達
Apple Watch
拆解之后
2015年發(fā)布的 New MacBook 中,觸摸板應用了 Force Touch 以檢測觸摸板受力狀況,在此基礎上集成了 Taptic Engine 進(jìn)行觸覺(jué)反饋。從下面的拆解圖我們可以看出,蘋(píng)果在觸摸板下面布置了四個(gè)致動(dòng)器構成的小型陣列,實(shí)現了在觸摸板這個(gè)小范圍內的可控觸覺(jué)反饋。從使用效果來(lái)看,Taptic Engine 模擬觸摸板按鍵的實(shí)際體驗能夠做到以假亂真。
New MacBook 2015
New MacBook 2015
Taptic Engine 在 iPhone7 及以后的機型上的面積更大,iphone7 之后用逼真的效果取代了按壓的 Home 鍵。而開(kāi)放API之后, iOS 應用也可以通過(guò)屏幕震動(dòng)來(lái)提供更豐富的交互了。
iphone7 之后的 Taptic Engine 在來(lái)電振動(dòng)的時(shí)候,按 home 鍵一樣能感到 home 鍵的振動(dòng),新一代的 Taptic Engine 可以同時(shí)模擬了來(lái)電和 home 鍵兩種振動(dòng),妥妥的 Apple 黑科技。
iPhone 7 的 Taptic Engine 線(xiàn)性馬達
iphone7 取消了耳機孔之后,把多余的空間留給了性能能強,也更大的Taptic Engine 線(xiàn)性馬達
放置位置及大小對比
拆解之后的大小對比
iPhone 8 的 Taptic Engine 線(xiàn)性馬達
iphonex 的 Taptic Engine 線(xiàn)性馬達
iPhone XS MAX 的 Taptic Engine 線(xiàn)性馬達
安卓:
在蘋(píng)果的帶動(dòng)之下,線(xiàn)性馬達作為新一代手機用馬達技術(shù)逐漸被手機廠(chǎng)商所認可,小米6、一加5等手機在2017年先后搭載線(xiàn)性馬達。
但是體驗和蘋(píng)果的TAPTIC ENGINE模塊還是差遠了。
并且目前的絕大部分安卓機型(包括旗艦機型)上應用的是圓形線(xiàn)性馬達。
以下是搭載了圓形線(xiàn)性馬達(Z軸)的部分機型:
上個(gè)月新發(fā)布的旗艦小米 9:
圓形選區內是 小米9 搭載的一顆大尺寸圓形線(xiàn)性馬達(Z軸)
華為旗艦 Mate 20 Pro:
圓形選區內是 Mate 20 Pro 搭載的常規圓形線(xiàn)性馬達(Z軸)
榮耀V20:
圓形選區內是 榮耀V20 搭載的常規圓形線(xiàn)性馬達(Z軸)
以上的圓形線(xiàn)性馬達(Z軸)在震動(dòng)效果方面毫無(wú)疑問(wèn)是遠遠不如iphone搭載的Taptic Engine 線(xiàn)性馬達的,不過(guò)也有異類(lèi),魅族在魅族15這款手機上搭載了一款名為mEngine的XY 軸橫向線(xiàn)性馬達。
魅族 15 的 mEngine 的物理體積的確非??捎^(guān),和 Taptic Engine 屬于同一個(gè)級別。
橫向對比的話(huà),魅族 mEngine 的振動(dòng)體驗明顯優(yōu)于所有同時(shí)期的 Android 手機,已經(jīng)非常接近 iPhone 8/8 Plus/X 上用的最新一代 Taptic Engine。
魅族15搭載的 mEngine 橫向線(xiàn)性馬達
mEngine ****圖
對與期望把手機越做越薄的智能手機廠(chǎng)商來(lái)說(shuō),為振動(dòng)模塊留出如此大的空間是一件非常奢侈的事情。相比起“塞”一個(gè)巨大的振動(dòng)模塊,安卓 廠(chǎng)商往往更傾向于把這些空間用來(lái)放一塊更大容量1的電池,或者是把機身厚度收窄,提升屏占比。
而橫向線(xiàn)性馬達 不僅體積大,成本也高,根據供應商提供的資料,多數Android 手機使用的線(xiàn)性馬達成本在 1 美元左右,iPhone 6s 的 Taptic Engine 要 10 美元,iPhone 7/7 Plus以及以上機型則更貴,要 15 美金左右。
因此魅族15上出現的mEngine橫向線(xiàn)性馬達也不過(guò)是曇花一現。
最后總結:
根據振動(dòng)原理的不同,目前手機的振動(dòng)馬達可以分為轉子馬達和線(xiàn)性馬達兩種。
無(wú)論是轉子馬達還是線(xiàn)性馬達震動(dòng)都是依靠磁力為原理,轉子馬達依靠旋轉帶動(dòng)配重震動(dòng),線(xiàn)性馬達依靠磁力快速抖動(dòng)配重來(lái)震動(dòng)。
轉子馬達分為普通轉子和幣型轉子兩種
線(xiàn)性馬達分為縱向線(xiàn)性馬達和橫向線(xiàn)性馬達兩種
轉子馬達的優(yōu)勢是價(jià)格便宜,線(xiàn)性馬達的優(yōu)勢是性能。
普通的轉子馬達達到滿(mǎn)負荷一般需要 10 次振動(dòng),線(xiàn)性馬達 1 次就能搞定,線(xiàn)性馬達加速度要比轉子馬達大得多。
在性能更優(yōu)異的同時(shí),線(xiàn)性馬達在振動(dòng)時(shí)的噪音也明顯小于轉子馬達,可以控制在 40db 以?xún)取?/p>
線(xiàn)性馬達可以獲得更加干脆(馬達加速度大)、跟手(響應時(shí)間短)、安靜(馬達噪音?。┑恼駝?dòng)體驗。
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