手機振動馬達

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手機馬達是什麼：

手機馬達一般指應用到手機里的振動小馬達，他主要的作用是讓手機產生振動效果；震動效果作為手機操作中提供給用戶的反饋。

手機中的馬達(Engine)分為兩類：轉子馬達、線性馬達

轉子馬達：

所謂的轉子馬達，就類似於四驅車上見到的那種馬達。和傳統形式馬達的原理相同，利用電磁感應，用電流導致的磁場驅動轉子旋轉產生振動。

轉子馬達構造圖

  • 如圖這種構造
  • 以往手機振動的方案大都採用轉子馬達，雖然轉子馬達製作工藝簡單，成本低（供應商給出的價格約1美金左右），但局限性同樣很多。例如啟動慢、剎車慢，振動無方向性，這些缺陷會讓用戶在手機震動時明顯感受到「拖泥帶水」，同時還沒有方向性導向（回憶一下以往別人來電時，手機旋轉跳躍的情形）。
  • 並且轉子馬達的體積，尤其是厚度難以控制，而目前只能手機的工藝趨勢是越來越薄，即使經過了改良，轉子馬達仍然很難滿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，震動手感差，反應慢，本身噪音大
  • 幣型轉子：體積較小，震動手感差，反應慢，震動輕微，噪聲低

具體應用：

普通轉子馬達

安卓（小米）：

T0406-11 SMD回流振動電機（轉子馬達用於紅米2、紅米3、紅米4高配版）

Z0408-​​TP-QVIBR​​ATION馬達（轉子馬達用戶紅米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，並且在蘋果iPhone 4的CDMA版和iPhone 4s上短暫使用了硬幣型的LRA馬達（圓形線性馬達）之後，可能是出於空間的考慮，蘋果在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，從外觀上看，兩者幾乎沒有差別

線性馬達：

線性馬達的工作原理類似於打樁機，線性馬達實際上是一個依靠線性形式運動的彈簧質量塊，將電能直接(注意是直接)轉換為直線運動機械能的發動模塊。

線性馬達結構圖

  • 線性馬達使用起來給人的感覺是更緊湊，而且更薄更利於手機厚度的控制，也更節能。但是成本相對轉子馬達較高。
  • 就目前來說，線性馬達主要分兩種：橫向線性馬達(XY軸)和圓形線性馬達(Z軸)。
  • 簡單來說，如果把手螢幕看作是你目前站立的地面，你是螢幕中的一點，以你自己為原點，以你的左右方向建立X軸，以你的前後方向建立Y軸，以你的上下(抬頭低頭)建立Z軸。
  • 橫向線性馬達就是可以推動你不離地的前後左右運動(XY軸)，而（縱向）圓形線性馬達則是可以像地震那樣使你上下振動(Z軸)。
  • 圓形線性馬達行程較短，振動力量較弱，持續時間較短，但相比轉子馬達則是提升很多。
  • 圓形線性馬達的成本則在5美元左右，橫向線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（圓形線性馬達）

iphone4s上首次使用的線性馬達（圓形線性馬達）

拆解之後

馬達拆開之後

②橫向線性馬達(XY軸)

初代線性馬達：

在iPhone 6和6 Plus上，蘋果正式開始使用長條形的LRA線性馬達，但在受限於工藝水平，震動感覺上和之前使用的圓形線性馬達還是轉子馬達的機型並有十分明顯的差別。

iphone6上的初代線性馬達

拆解之後

iphone6plus上的LRA線性馬達

拆解之後

iphone6plus上的LRA線性馬達工作圖

更成熟的線性馬達：

在iPhone 6s上，我們見到了一個完全不一樣的LRA線性馬達，它上面有蘋果的Logo和它自己的名字——「Taptic Engine」

Taptic Engine是更高成本的方案，並且通過算法讓手機對震動的把控更加優秀

iPhone 6s上的Taptic Engine

拆解之後

iPhone 6s上的Taptic Engine震動模擬圖

（動圖，X光下iPhone 6s的Taptic Engine是這麼震的）

不僅是iPhone，Apple 的其他生態鏈產品也用上了Taptic Engine馬達

Apple Watch

拆解之後

2015年發布的 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 進行觸覺反饋。從下面的拆解圖我們可以看出，蘋果在觸摸板下面布置了四個致動器構成的小型陣列，實現了在觸摸板這個小範圍內的可控觸覺反饋。從使用效果來看，Taptic Engine 模擬觸摸板按鍵的實際體驗能夠做到以假亂真。

New MacBook 2015

New MacBook 2015

Taptic Engine 在 iPhone7 及以後的機型上的面積更大，iphone7 之後用逼真的效果取代了按壓的 Home 鍵。而開放API之後， iOS 應用也可以通過螢幕震動來提供更豐富的交互了。

iphone7 之後的 Taptic Engine 在來電振動的時候，按 home 鍵一樣能感到 home 鍵的振動，新一代的 Taptic Engine 可以同時模擬了來電和 home 鍵兩種振動，妥妥的 Apple 黑科技。

iPhone 7 的 Taptic Engine 線性馬達

iphone7 取消了耳機孔之後，把多餘的空間留給了性能能強，也更大的Taptic Engine 線性馬達

放置位置及大小對比

拆解之後的大小對比

iPhone 8 的 Taptic Engine 線性馬達

iphonex 的 Taptic Engine 線性馬達

iPhone XS MAX 的 Taptic Engine 線性馬達

安卓：

  • 在蘋果的帶動之下，線性馬達作為新一代手機用馬達技術逐漸被手機廠商所認可，小米6、一加5等手機在2017年先後搭載線性馬達。但是體驗和蘋果的TAPTIC ENGINE模塊還是差遠了。
  • 並且目前的絕大部分安卓機型（包括旗艦機型）上應用的是圓形線性馬達。

以下是搭載了圓形線性馬達（Z軸）的部分機型：

上個月新發布的旗艦小米 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 搭載的常規圓形線性馬達（Z軸）

  • 以上的圓形線性馬達（Z軸）在震動效果方面毫無疑問是遠遠不如iphone搭載的Taptic Engine 線性馬達的，不過也有異類，魅族在魅族15這款手機上搭載了一款名為mEngine的XY 軸橫向線性馬達。
  • 魅族 15 的 mEngine 的物理體積的確非常可觀，和 Taptic Engine 屬於同一個級別。
  • 橫向對比的話，魅族 mEngine 的振動體驗明顯優於所有同時期的 Android 手機，已經非常接近 iPhone 8/8 Plus/X 上用的最新一代 Taptic Engine。

魅族15搭載的 mEngine 橫向線性馬達

mEngine 透視圖

對與期望把手機越做越薄的智慧型手機廠商來說，為振動模塊留出如此大的空間是一件非常奢侈的事情。相比起「塞」一個巨大的振動模塊，安卓 廠商往往更傾向於把這些空間用來放一塊更大容量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橫向線性馬達也不過是曇花一現。

最後總結：

  1. 根據振動原理的不同，目前手機的振動馬達可以分為轉子馬達和線性馬達兩種。
  2. 無論是轉子馬達還是線性馬達震動都是依靠磁力為原理，轉子馬達依靠旋轉帶動配重震動，線性馬達依靠磁力快速抖動配重來震動。
  3. 轉子馬達分為普通轉子和幣型轉子兩種
  4. 線性馬達分為縱向線性馬達和橫向線性馬達兩種
  5. 轉子馬達的優勢是價格便宜，線性馬達的優勢是性能。
  6. 普通的轉子馬達達到滿負荷一般需要 10 次振動，線性馬達 1 次就能搞定，線性馬達加速度要比轉子馬達大得多。
  7. 在性能更優異的同時，線性馬達在振動時的噪音也明顯小於轉子馬達，可以控制在 40db 以內。
  8. 線性馬達可以獲得更加乾脆（馬達加速度大）、跟手（響應時間短）、安靜（馬達噪音小）的振動體驗。

文章來源:手機振動馬達