x軸和z軸線性馬達有什麼區別?

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目前手機馬達就三類:

轉子馬達:字面意思,其實就是個微型電機,通過電磁控制轉動,從而產生嗡嗡嗡的手感,與其說是振動,倒不如說是晃動,就像是掌心裡窩著一隻亂飛的蜜蜂。

z軸線性馬達:至少來到了物理層面的振動,手感已經像是振動了,由於可以通過電流控制振動強弱和頻率,各家調教出來的手感完全不同。

x軸線性馬達:這個就厲害了,體積巨大,內部兩根彈簧和線圈在電流通知下可以模擬三個緯度的感受,也就是說它可以做到很精準的振動,從來可以模擬很多真實感覺,比如可以模擬齒輪滾動,包括按壓的真實感,以及操作的機械感,到了這一步已經不是振動了,而且操控感。當然,還是看各家的調教本事如何。



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說到手機馬達,相信大家都不陌生,簡單的說就是讓手機產生振感的元器件。

對於手機馬達的種類有哪些呢?

馬達是為手機提供振動的動力來源,手機中的馬達目前來看主要有兩種:轉子馬達 (英文全稱為 Eccentric rotating mass ) 和線性馬達 ( 英文全稱為Linear resonant actuator ) 。其中轉子馬達根據外觀形式又分為扁平馬達與柱狀馬達,而線性馬達根據振動形式又可分為X軸線性馬達與Z軸線性馬達兩種。

我們先看如下圖示的扁平馬達與柱狀馬達外觀形式:

根據上圖我們可以看到轉子馬達一般有兩根引線,其中黑色為地線,紅色為電源線。

轉子馬達的工作原理主要根據左手定則以及法拉第電磁感應定律,當一導線置放於磁場內,若導線通上電流,則導線會切割磁場線使導線產生移動。 電流進入線圈產生磁場,利用電流的磁效應,使電磁鐵在固定的磁鐵內連續轉動的裝置,可以將電能轉換成力學能。 與永久磁鐵或由另一組線圈所產生的磁場互相作用產生動力。對於轉子馬達來說是根據直流來驅動的。結構上採用非對稱式設計,形成偏心,當線圈通電,電流流經線圈時,電流與磁場間的作用使線圈轉動,當轉至絕緣部份時發生開路,電路中無電流通過,導體未受到力的作用,但是由於慣性使得線圈繼續轉動,如此循環,使轉子轉動。

手機常用的扁平馬達內部結構是什麼樣子的呢?

可以直接看如下圖示的扁平馬達爆炸圖:

根據上圖我們可以看到扁平馬達結構主要是上下機殼、配重、磁鋼、彈簧、線圈等構成。

手機常用的柱狀馬達內部結構是什麼樣子的呢?

且看如下柱狀馬達的拆解圖:

通過上面分別對普通扁平馬達與柱狀馬達進行內部結構拆解,相信大家已經對偏心轉子馬達有了一定認識。

對於轉子馬達來說,振動體驗非常差,只能說保證了手機的振動,但是沒有振動效果體驗可言,轉子馬達的振動量一般較小,同時振動的起振時間比較長,而且停振的時間比較長,會出現“嗡嗡嗡”的聲音與拖尾現象,振感體驗頗為不理想。如下是線性馬達與轉子馬達的振動波形:


上面簡要介紹了轉子馬達的相關知識以後,我們現在主要講解線性馬達部分相關原理,以及X軸與Z軸線性馬達特點與區別情況。

線性馬達的振動類似於打樁機,結構上由定子和動子構成,定子由線圈和FPC構成,動子由質量塊和磁鐵構成,通電的線圈在磁場中收到洛倫茲力作用,帶著動子沿固定方向往復運動產生振感,運動的頻率取決於驅動信號頻率。

線性馬達響應速度非常快速,同時振感強烈,在振動方向上分為X軸與Z軸兩種,對於振動頻率和波形均可調,因而能夠實現更為複雜和各種定製化的振動效果體驗。

我們先看一下扁平馬達、Z軸線性馬達以及X軸線性馬達的振動動態圖解。如下所示:

很明顯,通過上圖我們很直觀的可以看到扁平馬達的振動不均勻,而線性馬達的振動相對均勻,並且可調。

對於線性馬達的內部結構是什麼樣子的呢?

線性馬達也有扁平形式,但是與普通的扁平轉子馬達不一樣,對於線性的圓形馬達主要是Z軸振動形式,而對於方形線性馬達則主要是X軸振動形式。

我們看如下圖示的Redmi K30 Pro的Z軸線性馬達與小米10的X軸線性馬達:

對於線性馬達來說可以做很多振感體驗,通過調節馬達的振動頻率以及啟停時間來得到不同的振感體驗。比如我們可以根據不同的手機使用場景來適配不同的振動波形:

特別在遊戲場景中,對於馬達振感體驗要求較高,比如聽聲辯位、不同的槍擊聲、不同的揮刀感、射箭感等等,我們根據不同的遊戲場景適配不同的振動波形與強度,讓用戶有一種身臨其境之感!

目前小米10和K30 Pro上面都通過MIUI適配了一百多種振動波形體驗,用戶使用手機的每一種場景都有不同的振動效果,體驗非常不錯:

X軸線性馬達與Z軸線性馬達有什麼區別呢?

上面已經提及了部分,比如X軸線性馬達在結構上一般採用方形結構,而Z軸線性馬達一般採用圓形設計。另外在振動方向上也不相同,其中Z軸線性馬達的振動方向在縱向,而X軸線性馬達的振動方向在橫向。Z軸線性馬達由於在Z軸方向運動,振動行程相對較短,而X軸線性馬達可以做到較長的行程,加速時間長,所以X軸線性馬達振感要強於Z軸線性馬達。X軸線性馬達性能最優,一般見於旗艦機型。當然兩種線性馬達的振動效果無疑都遠超轉子馬達。

手機馬達的驅動電路形式是什麼?

對於轉子馬達一般採用直流驅動,在電路上也頗為簡單,即一根電源線以及一根地線,其中電源線與地線可以反接,不過得到的結果就是正轉與反轉區別。而對於線性馬達來說則採用交流驅動,類似於“差分電源”,並且為了增強震感強度與體驗效果,往往採用專門的高壓馬達驅動,如下是兩種馬達的電路拓撲結構:


通過上圖,我們可以看到線性馬達與轉子馬達不僅在結構上不同,兩者的驅動方案也有很大差異。線性的驅動芯片可以輸出高達10V的峰值電壓,在高壓驅動下,可以進一步縮短啟停時間、提高振動強度。驅動芯片中內置的幾十個振動波形更可搭配音頻解碼器,實現音頻隨振。通過後期的體驗優化,能在多種場景中實現精確的、有針對性的振動反饋。而轉子馬達既不支持高壓驅動輸出,也不支持內置驅動波形。

最後我們再談一下怎麼衡量一款馬達的性能情況:

有四點因素需要考慮:

1、馬達的振動量;

2、馬達的起始時間;

3、馬達的剎車時間;

4、馬達噪音;

對於馬達的啟停時間、振動量(表徵振動強度)以及噪聲是衡量一款馬達好壞的關鍵指標,這也是它能否做到“短促而有力”的關鍵。先來看一下市面主流手機馬達的關鍵數據對比。

根據上圖,我們可以看到X軸線性馬達的啟動時間與剎車停止時間都十分短,Z軸線性馬達次之,而轉子馬達的啟停時間最長,同時振動量也最小。在8V短振電壓下,X軸線性馬達啟/停時間均為4ms左右,峰值振動量高達3.1Gpp。因此,X軸線性馬達可以實現清脆的、類似機械鍵盤的回饋感,短促而有力。而配備了轉子馬達的手機,則會出現“嗡嗡嗡”的效果,正是由於啟停時間過長,不能做到急起急停所造成的。另外對於馬達的噪音,由於扁平馬達採用的偏心設計,本身噪音較大,而線性馬達則相對安靜、清脆。

結束語:

通過上面的說明,相信大家對於手機馬達已經有了系統的瞭解。我們最後總結一下X軸線性馬達與Z軸線性馬達的區別:

1、外觀結構不一樣,一般Z軸線性馬達為圓形,而X軸線性馬達為方形,並且X軸線性馬達體積較大;

2、X軸線性馬達的啟停時間一般快於Z軸線性馬達,並且振動量也更大,因此振動體驗X軸線性馬達更出色;

3、X軸線性馬達與Z軸線性馬達的振動形式不一樣,其中X軸線性馬達是橫向振動,而Z軸線性馬達是縱向振動;

4、價格方面,一般X軸線性馬達略貴於Z軸線性馬達;

以上觀點僅供參考,歡迎大家關注交流!


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手機震動馬達是手機操作反饋的主要方式

馬達分為轉子馬達,z軸線性馬達,x軸線性馬達三種。

我們這裡只說說Z軸和X軸線性馬達

z軸幣型線性馬達是一個扁圓狀物,震感來源在於一個扁圓形的振子進行z軸運動,也就是沿手機厚度方向震動產生震感,由於手機厚度所限,振子在z軸方向運動的空間不能很大,有意思的是,在轉子馬達上有一種與z軸馬達很相像的轉子馬達,轉子是一片半月形的偏心鐵的截面形狀,在外觀上大致一樣,而不同的是這種轉子因為是通過旋轉產生震感,所以不需要佔用很多z軸空間,所以這類轉子馬達通常可以做到很薄,在普通的消費者眼裡具有迷惑力,優點相對於轉子馬達可以做到快速的震動和停止,不那麼拖沓,但是由於體積的限制通常震感不能做到很舒服,在Z軸線性馬達上三星算是做的很好的,三星在調教上下大功夫,震感也可以做和其他X軸馬達差不多跟手。

現在來說x軸線性馬達,原理大致與z軸的差不太多,只是從扁圓狀振子變成長條形振子,進行x軸橫向振動產生震感,同為x軸線性馬達的話,其震感差別就取決於振子的大小了。

iPhone從6s開始就用上了x軸線性馬達,蘋果為其取名為Taptic Engine,Taptic Engine應該是蘋果的自創詞,Taptic Engine體積巨大,以致於可以做到媲美實體按鍵的震感,蘋果從iPhone7系列取消了可按壓實體按鍵,那時候也是Taptic Engine發展達到頂峰的時候(真的可以媲美按鍵的感覺),魅族在15和16使用的MEngine體積也很大,震感能夠跟Taptic Engine抗衡,可由於軟件適配的原因,還是有較大差距的。

馬達只是用於手機操作反饋,馬達的好壞並不能決定手機的好壞,而某個廠商居然對著自己採用了X軸馬達大肆吹捧。但是,吐槽歸吐槽,這個廠商的手機性價比不錯。

圖一長條形的是魅族的X軸線性馬達,圖二的是蘋果X軸線性馬達,圖三長條形的是魅族X軸線性馬達,圓形的是Z軸線性馬達





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