CN100442200C - 振动装置、喷气流产生装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

一种振动装置，其设置成振动机壳内的气体，以通过在机壳中形成的开口以脉动流的方式排放气体，包括：机架；振动片；连接机架并设置成以振动片可振动的方式支撑振动片的支撑部件；和设置成驱动振动片并包括连接支架的驱动机构、和连接振动片的音圈体。音圈体设置成当振动片振动时，防止音圈体接触磁路部件，并且通过磁路部件产生的磁场可移动。

Description

振动装置、喷气流产生装置和电子设备

技术领域

本发明涉及构成施加振动给气体以产生气体喷气流的振动装置，更具体而言，涉及包括振动装置的喷气流产生装置和包括喷气流产生装置的电子设备。

背景技术

一个公知问题是，随着个人计算机(PC)的性能提高，从发热体(诸如，集成电路(IC))散发的热量增加。已经提出各种散热技术，并且已生产出采用这些技术的产品。作为一种散热的方法，将由金属(诸如，铝)构成的散热片设置成与IC接触，使得热从IC传递到散热片。作为另一种散热的方法，例如，可以使用风扇将低温空气导入发热体周围、强制排出PC机壳中的热空气来散热。而且，当强制风扇排出散热片周围的热空气时，散热片和风扇可以用于增加发热体和在散热片中的空气的接触面积。

但是，通过风扇强制抽出空气造成在较低流速侧的散热片表面产生热边界层。结果，热没有有效地从散热片散出。为了解决这个问题，例如，通过增加风扇产生的风速能够减小热边界层的厚度。但是，为了增加风速，风扇每单位时间旋转数必须增加。结果，由于风扇移过空气，产生噪声，诸如风的噪声。

还有一种从散热片到外部空气的有效散热方法，不用风扇作为空气吹动装置，而是用周期性往复运动的振动片破坏热边界层(例如，参见日本未审专利申请公开号2000-223871，2000-114760，2-213200和3-116961)。特别是，根据日本未审专利申请公开号2-213200和3-116961的装置的每一个包括：大致将腔室内部空间分成两半的振动片，设置在腔室中以支撑振动片的弹性体，和用于使振动片振动的振动装置。在该装置中，例如，当振动片沿向上方向位移时，腔室上部空间的容积减小。结果，在腔室上部空间中的压力增大。因为上部空间通过排气口与外部空气连通，在上部空间中升高的压力使得在上部空间内部的一些空气被排出到外部。同时，在振动片上部空间相反侧的腔室下部空间的容积增大，造成下部空间压力减小。因为下部空间通过排气口与外部空气连通，在下部空间中减小的压力造成在排气口附近的一些外部空气被吸入下部空间。相反，当振动片向下方向位移时，腔室上部空间的容积增大。结果，在腔室上部空间的压力减小。因为上部空间通过排气口与外部空气连通，在上部空间中减小的压力造成在排气口附近的一些外部空气被吸入上部空间。同时，在振动片上部空间相反侧的腔室下部空间的容积减小，造成下部空间压力增大。下部空间升高的压力造成上部空间内的一些空气排到外部。例如，振动片被电磁力驱动。通过以往复的方式驱动振动片，将腔室内的空气排出到外部的运动和将外部空气带入腔室的运动周期性地重复。结果，通过振动片的周期性往复运动产生空气的脉动流。该脉动流撞击发热体，诸如，散热片(散热器)，使散热片表面上的热边界层被有效地破坏。因此，散热片被有效地冷却。

但是，当发热体产生的热量很大时，需要具有高冷却能力的装置，即，具有大排气量的装置。特别是，因为中央处理器(CPU)产生的热量每年都在增加，需要有效地冷却CPU。为了增加排气量，能增加振动片的振幅。但是，如果振幅增加太多，振动片会弯曲，振动将不会有效地传递给气体。结果，将产生极大的噪声。

发明内容

本发明的实施例解决上述相同的问题和有关已知设备的其它问题，提供能够抑制噪声、不减少排气量的振动装置，包括该振动装置的喷气流产生装置，和包括喷气流产生装置的电子设备。

根据本发明实施例的振动装置设置成振动机壳内的气体，以通过在机壳中形成的开口以脉动流方式排放气体，振动装置包括机架、振动片、连接机架并设置成以振动片可振动的方式支撑振动片的支撑部件、和设置成驱动振动片并包括连接机架和音圈体的磁路部件的驱动机构。当振动片振动时，音圈体设置成防止音圈体接触磁路部件，并且通过磁路部件产生的磁场、以音圈体可移动的方式连接振动片。

因为根据本发明实施例的驱动机构包括当振动片振动时设置成防止音圈体接触磁路部件的音圈体，抑制由于音圈体接触磁路部件造成的不需要的噪声。因此，例如，当不降低振动片的频率和振幅、保持预定的排气量时，能够抑制噪声。

例如，气体是空气。但是，气体不限于空气，取而代之，可以是惰性气体，诸如氮气、氦气、氩气或任何其它气体。

根据本发明的实施例，磁路部件包括：沿振动片的振动方向磁化的磁体；和磁轭，其具有沿振动方向在第一位置连接磁体的振动片侧的磁片片形磁轭，和在磁片片形磁轭之间形成磁隙和在磁体之间形成间隔的磁圆筒圆筒形磁轭(magnetic cylinder)。音圈体包括顶端、线圈和其上缠绕线圈的线圈轴。音圈体在间隔中沿振动方向移动，以至少防止顶端和线圈之一接触磁路部件。如果音圈体沿不同于振动方向的方向倾斜，音圈体的顶端可以接触磁路部件。因此，音圈体能够移动，使得至少顶端或线圈之一不接触磁路部件。

支撑部件在第二位置支撑振动片，第二位置是沿振动方向、在基本上垂直于振动片的振动方向的平面上的位置。音圈体的顶端设置在沿振动方向离开第二位置预定距离的第三位置。预定距离取决于第三长度的函数，第三长度是第一长度和第二长度的总和，其中第一长度是从振动片中心到平面周边的最小距离，第二长度是沿与第一长度相同的方向从周边到机架的一半长度。

更具体地说，满足下面的公式：

d＜[(G-t)R]/(2X)

其中d[mm]表示预定距离，R[mm]表示第三长度，G[mm]表示磁隙，t[mm]表示音圈体在间隔中的厚度，和X[mm]表示当振动片沿不同于振动方向的方向移动时，支撑部件沿振动方向的位移，支撑部件设置在离开振动片中心的距离等于第三长度。

当包括振动装置的电子设备从小的便携式音频设备变到大的显示设备时，第三长度R的实际长度是在5-100mm的范围内。

特别是，当第三长度R是在10-40mm的范围内时，期望预定距离d是在0-20mm或0-10mm的范围内。例如，当便携式设备要作为包括振动装置的电子设备提供时，用于便携式设备的多数实际第三长度R是在10-40mm的范围内。尤其期望第三长度R实在25-35mm的范围内。在这种情况下，当应用上述公式时，距离d是在0-20mm或0-10mm的范围内。当距离d等于零时，支撑部件在设置片形磁轭的平面上支撑振动片，减小振动装置的厚度。

支撑部件在第二位置支撑振动片，第二位置沿振动方向离开第一位置预定距离，在基本上垂直于振动方向的平面上，当磁隙小于平面上的间隔宽度时，预定距离取决于第三长度的函数，第三长度是第一长度和第二长度的总和，其中第一长度是从振动片中心到平面周边的最小长度，第二长度是沿第一长度的方向从周边到机架的一半长度。

在这种情况下，满足下面的公式：

d＜[(G-t)R]/(2X)

其中d[mm]表示预定距离，R[mm]表示第三长度，G[mm]表示磁隙，t[mm]表示音圈体在间隔中的厚度，和X[mm]表示当振动片沿不同于振动方向的方向移动时，支撑部件沿振动方向的位移，支撑部件设置在离开振动片中心的距离等于第三长度。

在这种情况下，如果考虑实际结构，当第三长度R是在10-40mm的范围内时，期望预定距离d是在0-10mm或0-5mm的范围内。

根据本发明的实施例，音圈体沿振动方向在第四位置连接振动片，第四位置是不同于沿振动方向的第二位置的位置。第四位置比第二位置更靠近磁体，或第四位置比第二位置更远离磁体。在这种情况下，振动片不必是平的，也可以是圆锥形或者可以设置侧片。由于提供三维振动片代替平的振动片，振动片的刚性增加，能够抑制振动片的弯曲，能够有效振动。结果，提高排气效率。特别是，如果第四位置相对第二位置沿振动方向设置第二位置对面，能够减小振动装置的厚度。

振动片的磁片片形磁轭可以基本上平行于振动片的振动方向垂直设置，但是，不限于垂直方向。侧片可以设置成连续的结构。换言之，侧片可以设置在基本上垂直于振动方向的平片周边，或比平片的周边更靠里。

根据本发明的实施例，振动片包括由支撑部件支撑的第一平片，和连接音圈体并基本上平行于第一平片的第二平片。在这种情况下，同样，振动片使三维的，而不是平的，能够增加振动片的刚性。

根据本发明的实施例，音圈体沿振动方向在基本上与第二位置相同的位置连接振动片。在这种情况下，振动片经常是平的。但是，形状不限于此。

根据本发明的实施例，驱动机构包括振动片，振动片具有由支撑部件支撑的侧片和连接音圈体的平片。驱动机构包括连接音圈体的电源线，电源线沿第一平片和第二平片设置。根据这种结构，振动片和电源线作为整体移动，当振动片振动时，防止电源线断裂。

根据本发明的实施例，振动片沿基本上垂直于振动方向的横截面成形为圆形、椭圆形、多边形和具有圆角的多边形之一。具有圆角的多边形是用直线和圆弧线围绕的区域，可以是具有圆角的任何多边形。

根据本发明实施例的喷气流产生装置包括：机架；具有开口的机壳，机壳设置成支撑机架和容纳内部气体；设置成振动的振动片，以通过开口以脉动流方式排放气体；与机架连接的支撑部件，支撑部件设置成以振动片可振动的方式支撑振动片；和设置成驱动振动片的驱动机构，其包括连接机架的磁路部件和与振动片连接的音圈体。音圈体设置成当振动片振动时，防止音圈体接触磁路部件，音圈体以音圈体通过磁路部件产生的磁场可移动的方式连接振动片。

根据本发明另一实施例的喷气流产生装置，包括：有开口并容纳内部气体的机壳；设置成振动的振动片，以通过开口以脉动流方式排放气体；连接机壳的支撑部件，支撑部件设置成以振动片可振动的方式支撑振动片；和设置成驱动振动片的驱动机构，其包括连接机壳的磁路部件和连接振动片的音圈体。音圈体设置成当振动片振动时，防止音圈体接触磁路部件，音圈体以音圈体通过磁路部件产生的磁场可移动的方式连接振动片。

根据本发明的电子设备，包括：发热体；机架，具有开口并设置成支撑支架机架和容纳内部气体的机壳；设置成振动、以通过开口以脉动流方式朝发热体排放气体的振动片；连接机架并设置成以振动片可振动的方式支撑振动片的支撑部件；和设置成驱动振动片的驱动机构，驱动机构包括连接机架的磁路部件和连接振动片的音圈体。音圈体设置成当振动片振动时，防止音圈体接触磁路部件，音圈体通过磁路部件产生的磁场以音圈体可移动方式连接振动片。

根据本发明另一实施例的电子设备，包括：发热体；机架，具有开口并容纳内部气体的机壳；设置成振动、以通过开口以脉动流方式朝发热体排放气体的振动片；连接机壳并设置成以振动片可振动的方式支撑振动片的支撑部件；和设置成驱动振动片的驱动机构，驱动机构包括连接机壳的磁路部件和连接振动片的音圈体。音圈体设置成当振动片振动时，防止音圈体接触磁路部件，音圈体通过磁路部件产生的磁场以音圈体可移动方式连接振动片。

电子设备可以是计算机，诸如膝上型PC或桌上型PC，个人数字助手(PDA)，电子词典，照相机，显示设备，音频/可视设备，移动电话，游戏设备，汽车导航设备，机器人，或任何其它电子应用。发热体可以是电子元件，诸如IC或电阻器，或散热片(散热器)。但是发热体不限于此，可以是任何其它产生热的装置。

如上所述，根据本发明的实施例，不减小排气量能够抑制噪声的产生。

附图说明

图1为根据本发明实施例的喷气流产生装置的透视图；

图2为图1所示的喷气流产生装置的横截面图；

图3为图1所示的致动器的横截面图；

图4图解由图3所示的致动器产生的磁场；

图5为具有一个腔室的喷气流产生装置的横截面图；

图6为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图；

图7为扬声器的横截面图；

图8为振动装置主要部件的致动器和振动片的横截面图；

图9图解当振动片沿振动方向振动时，在倾斜状态的音圈体和振动片；

图10图解图9所示的Y变化量；

图11为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图；

图12为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图；

图13为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图；

图14为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图；

图15为图14所示的振动装置的振动片在水平振动造成的倾斜状态；

图16为图14所示振动装置的致动器的放大横截面图；

图17为图15所示振动装置的致动器的放大横截面图；

图18为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图；

图19图解图18所示的振动装置的振动片在水平振动造成的倾斜状态；

图20图解图9所示的Y变化量；

图21为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图；

图22为根据本发明另一实施例的喷气流产生装置的横截面图；

图23为根据本发明另一实施例的喷气流产生装置的横截面图；

图24为图23所示的喷气流产生装置的变型的横截面图；

图25A-25E为根据本发明另一实施例的振动片形状的平面图；

图26A-26E为根据本发明其它实施例的振动片和弹性支撑部件的平面图；

图27为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图；

图28为根据本发明另一实施例的喷气流产生装置的机壳平面图；

图29为包括图1所示的喷气流产生装置的膝上型个人计算机的透视图和局部剖视图。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的实施例。

实施例

图1为根据本发明第一实施例的喷气流产生装置的透视图。图2为图1所示的喷气流产生装置的横截面图。

喷气流产生装置10包括后部是圆形的机壳1和设置在机壳1内部的振动装置15。在机壳1的正面1a，提供多排喷嘴2a和2b。如图2所示，机壳1内部被连接振动装置15的连接件7分成上腔11a和下腔11b。在设置喷嘴2a和2b的机壳1正面1a上、在对应于喷嘴2a和2b的位置分别形成开口12a和12b。这样，上腔11a和下腔11b与机壳1的外部连通。上腔11a和下腔11b基本上具有相同的容积。因为振动装置15设置在上腔11a，上腔11a沿图2的垂直方向的厚度大于下腔11b的厚度。这样，从喷嘴2a和2b交替送出的空气量相等，增加振动装置的安静性。

例如，振动装置15具有与扬声器相似的结构。振动装置15包括机架4、安装在机架4上并起驱动机构作用的致动器5、和用弹性支撑部件6连接机架4的振动片3。机架4具有圆形口4a，用于让机壳1内部的空气流入和流出该机架4。圆形口4a可以包括多个口或至少一个长孔。

例如，振动片3由树脂、纸或金属构成。如果振动片3由纸构成，能够明显减轻振动片3的重量。纸不能象树脂那样自由成形。但是，纸在减轻设备重量上具有优势。如果振动片3由树脂构成，振动片3能够模制成任何期望的形状。如果振动片3由金属构成，有些类型的金属诸如镁很轻并且能够用注射模制。因此，能够选择期望的金属构成振动片3。

图3是致动器5的放大横截面图。例如，致动器5包括沿振动片3的振动方向S被磁化的磁体14，和连接磁体14的平盘形磁轭18，其中磁体14和平磁轭18设置在圆筒磁轭(cylindrical yoke)8的内侧。磁体14、圆筒磁轭8和平磁轭18产生磁场，如图4所示，从而构成磁路。在下文中，磁体14、圆筒磁轭8和平磁轭18也称作磁路部件。音圈体19从磁体14和圆筒磁轭8之间形成的间隔移入和移出。音圈体19是缠绕线圈17的线圈轴9。换言之，致动器5由音圈电机构成。例如，线圈17经过电源线16接收来自驱动IC(在图中未示出)的电信号。圆筒磁轭8固定在机架4内部的中心。线圈轴9固定在振动片3的表面。

平磁轭18例如是平盘形，如上所述。但是，平磁轭18的形状没有限制，可以用椭圆或矩形代替。圆筒磁轭8例如是圆筒形，如上所述。但是，圆筒磁轭8可以改为棱形。可以期望提供圆筒磁轭8和平磁轭18，使得圆筒磁轭8和平磁轭18沿垂直于振动方向S的横截面形状与振动片3的相反表面的形状相同。

机壳1例如由树脂、橡胶或金属构成。树脂和橡胶适于大批量生产，因为它们容易模制。如果机壳1由树脂或橡胶构成，在驱动致动器时产生的噪声和通过振动片3的振动产生的风的噪声能够被抑制。由于用树脂或橡胶构成机壳1，提高声音消声率，并且能够抑制噪声。而且，由于用树脂或橡胶构成机壳1，能够降低机壳的重量和生产成本。如果机壳1通过注射模制由树脂构成，喷嘴2a和2b能够与机壳1形成一体。如果机壳1由高导热性的材料构成，诸如金属，在致动器5上产生的热能够传递给机壳1，然后，散发到机壳1的外部。金属可以是铝或铜。当考虑导热性时，不仅金属适合，而且碳也适合。还有可能使用镁，其是能够注射模制的金属。如果致动器5的磁路产生的磁场影响设备中的其它装置，必须采取措施以防止磁场泄漏。作为一种措施，机壳1可以由磁性材料构成，诸如铁。这样能够明显减少磁场的泄漏。如果设备在高温环境或在特殊条件下使用，机壳1可由陶瓷构成。

如上所述，当机壳1由具有高导热性的材料构成时，能够散热，也期望机架4由具有高导热性的材料构成。同样在这种情况下，机架4由金属或碳构成。但是，当不考虑导热性时，机架4例如可以由树脂构成。如果使用树脂，能够通过注射模制以低生产成本构成重量轻的机架。部分机架4可以由磁性材料构成。相同的磁性材料可以用于构成致动器5的磁轭，以增加磁感应强度。

弹性支撑部件6例如由橡胶或树脂构成。弹性支撑部件6具有波纹形结构并且从顶部看时为圆形。振动片3主要被致动器5支撑。但是，弹性支撑部件6也支撑振动片3，以防止水平振动，即，垂直于振动片3的振动方向S的方向上的振动。如上所述，弹性支撑部件6将上腔11a和下腔11b分开，当振动片3振动时，防止空气在上腔11a和下腔11b之间流动。期望波纹形弹性支撑部件6具有一个山脊起伏和一个山谷起伏，如图2所示。如果仅提供一个山脊起伏或仅提供一个山谷起伏，弹性支撑部件6在图2的垂直方向会是长的，增加致动器5的厚度。另一方面，如果提供多个山脊起伏和山谷起伏，振动片3的振动会造成弹性支撑部件6以复杂的方式运动，降低致动器5的效率。

但是，弹性支撑部件6的结构不限于图6所示的结构，可以仅有一个山脊起伏或仅有一个山谷起伏，或可以有多个山脊起伏和山谷起伏。而且，弹性支撑部件6可以具有平的横截面，而不是图2所示的S形横截面。

在上述结构中，在机壳1上设置喷嘴2a和2b。但是，取而代之，也可以在机壳1上形成单个开口。

下面将描述具有上述结构的喷气流产生装置10的操作。

例如，当正弦交流电压施加到致动器5上时，振动片3按正弦模式振动。结果，上腔11a和下腔11b的容积变化。因为上腔11a和下腔11b的容积变化，上腔11a和下腔11b的压力变化。结果，通过喷嘴2a和2b产生空气的脉动流。例如，当振动片3沿着使上腔11a的容积增大的方向位移时，上腔11a中的压力减小，而下腔11b中的压力增大。这样，机壳1外部的空气通过喷嘴2a流入上腔11a，而在下腔11b中的空气通过喷嘴2b排放到外部。相反，当振动片3沿着使上腔11a的容积减小的方向位移时，上腔11a中的压力增大，而下腔11b中的压力减小。这样，上腔11a中的空气通过喷嘴2a排放到外部，而机壳1外部的空气通过喷嘴2b流入下腔11b。当从喷嘴2a和2b排放空气时，在喷嘴2a和2b附近区域的压力减小。结果，在喷嘴2a和2b附近区域的空气被吸入喷嘴2a和2b。这样就产生组合喷气流。通过朝发热体和高温区域排放该组合喷气流，发热体和高温区域被冷却。

当从喷嘴2a和2b排放空气时，从每个喷嘴2a和2b产生噪声。但是，因为在喷嘴2a中产生的噪声声波与在喷嘴2b中产生的噪声声波相位相反，噪声被衰减。结果，噪声被减小，能够提供安静的设备。

图5为仅有一个腔室的喷气流产生装置的横截面图。在喷气流产生装置20中，通过将振动装置15固定在机壳21的上开口中，在机壳21内部形成腔室11。腔室11与外部喷嘴2连通。机壳21的形状可以与图1所示的相同，其中与喷嘴2相反的后部是圆形，但不限于此。在具有这种结构的喷气流产生装置20中，振动片3沿图中的垂直方向移动，根据腔室11中的压力变化，从腔室11送出空气或将空气带入腔室11中。这样，既使当仅设置一个腔室11，空气能够以脉动流排放。

接下来，描述在喷气流产生装置10或20中的振动装置的操作。在描述操作之前，参照图6和7描述用于振动片的水平振动的阻止装置。

如图6所示，侧片13a垂直设置在包括振动装置25的振动片13周围。振动片13的横截面沿垂直于振动片13的振动方向S的平面例如是圆形。由于设置侧片13a，振动片13的刚性增加。结果，能够有效地改变被挤压的空气。而且，因为振动片13更不容易变形，能够降低过量的噪声。侧片13a不是直接用于防止水平振动。但是，由于设置侧片13a，沿振动方向S能够设置两个弹性支撑部件6。结果，与仅设置一个弹性支撑部件6相比，防止振动片13沿不同于振动方向S的方向移动，即，防止振动片13沿图9所示的方向倾斜和防止水平振动。

图7所示的振动装置35包括弹性支撑部件6和防止振动片3水平振动的另一弹性支撑部件(防止水平振动的阻尼器)26。振动装置35基本上具有与典型扬声器相同的结构。

因为振动装置25和35能够防止水平振动，它们有利于抑制由于水平振动(如图9所示)引起的音圈体19的倾斜和接触磁路部件产生的噪声。

例如，如果喷气流产生装置安装在便携式电子设备中，诸如膝上型PC，期望喷气流产生装置基本上与已知的轴向风扇尺寸相同，以便获得预定排气量。如附图所示，诸如图2，如果振动片3和弹性支撑部件6是圆形，它们的直径(例如，在下述图8中的R×2)是在大约40-80mm或大约50-80mm的范围内，机壳1的厚度小于20mm。为了用这种尺寸的喷气流产生装置获得足够的冷却能力，发明者发现，期望振动片的振动在大约4mmp-p(峰与峰)(即，大约2mm的振幅)中振动。通过增加振动频率能够减小振幅。但是，当频率大于50Hz时，噪声增大。因此，为了提供能够提供预定排气量的低噪声喷气流产生装置，振幅应该是大约4mmp-p。直径大约为50mm、厚度小于20mm、和大约4mmp-p的振动的喷气流产生装置甚至连扬声器也不能实现。

包括振幅为4mm的振动片的扬声器是低范围至中范围的扩音扬声器。为了获得这种大振幅，彼此离开地设置两个弹性支撑部件6，如图6所示，并设置用于防止水平振动的阻尼器26，如图7所示。但是，当振动片13用两个弹性支撑部件6支撑时，如图6和7所示，施加到振动片13上的阻力大于施加到仅被一个弹性支撑部件支撑的振动片上的阻力。因此，被致动器5消耗的电能增加。如果仅设置一个弹性支撑部件，当振动片用大振幅振动时，产生水平振动，结果，如上所述产生噪声。

尽管包括上述喷气流产生装置10或20的振动装置15仅包括一个弹性支撑部件6，当通过下述结构明显减小水平振动时，施加到振动片3的阻力减小。这样，防止音圈体19与磁路部件接触。下面详细描述该结构。

图8为振动装置15的主要部件中的致动器5和振动片3的横截面图。图9图解当振动片3沿振动方向S振动时，音圈体19和振动片3在倾斜状态。振动片3的水平振动量化如下：

点O是在图中的水平方向的振动片3的中心；

G[mm]表示圆筒磁轭8和磁体14之间的间隔宽度(其等于磁隙，如下所述)；

t[mm]表示音圈体19在间隔中的厚度；

r[mm]表示从振动片3的中心到音圈体19的垂直壁的距离；

R[mm]表示从振动片3的中心到周边的距离和从周边到机架4的一半距离(即，从中心O到点P的距离)的总和；

d[mm]表示支撑振动片3周边的弹性支撑部件6的位置[2](即，第二位置)与音圈体19的顶端19a的位置[3](即，第三位置)、沿振动方向S的距离；

点P是在从振动片3的周边到机架4的距离之间半途的弹性支撑部件6的位置；

X[mm]表示当振动片3倾斜时(参照图9)，点P沿振动方向S(即，垂直的振动方向)的位移；和

Y[mm]表示当点P的位移等于X(参照图9)时，音圈体19的顶端19a沿垂直于振动方向S的方向的位移。

厚度t是线圈轴9与缠绕线圈轴9的线圈17的厚度的总和。对于图8和9所示的结构，上述间隔的宽度G基本上与平磁轭18和圆筒磁轭8之间的间隙(即，磁隙)相同，因为平磁轭18的直径基本上等于磁体14的直径。

当点P位移X时，振动片3的旋转基本上以点O为中心。如图10所示，当振动片3绕点O旋转角度θ时，直角三角形RX和直角三角形dy相似。因此，位移Y能够用下面的公式表示：

Y≈(d·x)/R    (1)

因为位移Y非常小，取决于r的位移(例如，在图中由于倾斜引起的振动片3的旋转造成的音圈体19的顶端19a向上的位移，如图9所示)能够忽略。因此，公式1是位移Y的满意近似值。

在间隔G中用于音圈体19的边缘m能够用下面的公式表示：

m＝(G-t)/2    (2)

其中，m表示音圈体19一侧的边缘。这里，假定间隔G对于音圈体19的每一侧是相等的。根据设计，不是内边缘，就是外边缘可以比另一个大。无论如何，如果音圈体19的顶端19a的位移Y超过边缘m，顶端19a接触磁路部件。为了让顶端19a不接触磁路部件，必须保持以下关系：

Y＜m    (3)

因此，从公式1、2和3，保持以下关系：

[(d·x)/R]＜[(G-t)/2]    (4)

换言之，为了让顶端19a不接触磁路部件，距离d应该满足以下公式：

d＜[(G-t)R]/(2X)    (5)

根据公式5，从被弹性支撑部件6支撑的振动片3的支撑表面上的第二位置[2]到顶端19a的距离d越小，音圈体19越不可能与磁路部件接触。如果位移X大约是0.5mm，其是实际值，距离d满足以下关系：

d＜(G-t)R    (6)

当长度R在10-40mm或15-35mm范围内，位移X大约是0.5mm。

这里，实际上由发明者提出的振动装置的尺寸计算距离d。发明者提出的振动装置的尺寸是G＝0.94mm，t＝0.35mm，R＝22mm，和r＝8mm，和d＝13mm。在发明者提出的致动器中，将距离d设定在发明者提出的13mm以下，既使当仅提供一个弹性支撑部件6时，也防止由音圈体19接触磁路部件产生的噪声。根据试验，噪声可靠地降低，并且提高设备的安静性。当长度R是在10-40mm的范围内时，距离d可以在0-20mm的范围内，尤其期望是0-10mm。

这些值取决于振动装置15的部件尺寸和边缘。但是，当振动装置15用于膝上型PC时，如上所述，期望距离d是20mm或更小，更期望是10mm或更小。

如上所述，根据本实施例，当通过将距离d设置到合适值振动振动片3时，能够防止音圈体19接触磁路部件。这样，当保持预定排气量不降低振动片3的频率和振幅时，能够抑制噪声。换言之，根据本实施例，如上所述，当保持近似等于扩音扬声器的振幅时，尽管振动片3的直径相当小，能够防止由于水平振动产生的噪声。

而且，因为仅需要一个弹性支撑部件6，耗电低，结构简单，重量减轻。而且，因为音圈体19和磁路部件不接触，致动器5的耐用性提高。

如上所述，长度R是在10-40mm范围内，但不限于此。作为包括根据本实施例的振动装置15和喷气流产生装置10的小电子设备，可以实现包括闪存和硬盘的音频播放器或IC录音器。作为包括根据本实施例的振动装置15和喷气流产生装置10的大电子设备，可以实现20英寸显示装置、30英寸显示装置，或大于50英寸的显示装置。因此，长度R可以在5-100mm的范围内。当长度R大于40mm时，期望驱动振幅大于4mmp-p的振动片3，如上所述。

图11为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图。根据该实施例的振动装置45的振动片13的结构包括侧片13a，并具有例如与图6所示的振动片13的相同结构。侧片13a的下部边缘被弹性支撑部件6支撑在第二位置[2]的支撑表面上。音圈体19的顶端19a位于第三位置[3]，如图11所示。同样，在这种情况下，形成振动装置45，使得第二位置[2]和第三位置[3]之间的距离d满足公式5和6，如上所述。这样，能够防止音圈体19接触磁路部件，诸如磁体14、圆筒磁轭8和平磁轭18。根据如图11所示的结构，距离d相当大，因为支撑表面(即，第二位置[2])相对线圈轴9连接振动片13的连接表面(即，第四位置[4])来说，是在更远离音圈体19的位置。换言之，支撑表面(即，第二位置[2])位于侧片13a的下部边缘。期望距离d最小，从而满足公式5和6。距离d越小，音圈体19越不可能接触磁路部件。

因此，如图12所示，图解根据本发明另一实施例的振动装置35，振动片13在振动方向S可以设成面对图11所示的相反方向。当振动片13面对相反方向时，侧片13a在图中垂直向上设置，使得支撑表面(即，第二位置[2])设置在侧片13a的上部边缘。这样，与图11所示的情况相比，能够减小距离d。当振动片成形为锥体时，支撑表面(即，第二位置[2])能够设置在振动片的上部边缘，如图3所示的振动片3。这样，能够减小距离d。图12所示的振动装置55和图13所示的振动装置65都很薄，并且防止音圈体接触磁路部件。

在下面的描述中，线圈轴9安装在振动片3上位置定义为第四位置[4]。在下面，第四位置[4]比第二位置[2]更远离磁体24。但是，对于图8和11所示的振动装置，第四位置[4]比第二位置[2]更靠近磁体14。

图14为根据本发明另一实施例的振动装置的横截面图。图16为图14所示的振动装置的致动器105的放大横截面图。在振动装置75中包括的振动片23例如成形为平片。如果振动片23是平的，振动片23被弹性支撑部件6支撑的位置(即，第二位置[2])与线圈轴9连接振动片23的位置(即，上述第四位置)基本上相同。因为振动片23是平的，它的结构简单。当振动片23振动并在腔室中产生压差时，简单结构防止空气成旋涡。结果，能够降低由空气流产生的噪声。

设置在振动装置75的磁体24上的片形磁轭38的直径大于磁体24的直径。用于容纳磁体24的磁轭28例如是圆筒形，如图16所示，并且突起部分28a向内突出，以形成磁隙G。在这种情况下，磁隙G最小，它小于磁体24和圆筒磁轭28的内圆周面28b之间间隙的宽度F。在这种情况下，例如，如果振动片23由于水平振动倾斜，如图15和17所示，音圈体19的部分线圈17在图17所示的虚线圆B表示的位置接触突起部分28a。音圈体19的顶端19a可能接触内圆周面28b，但是，在这之前，音圈体19的线圈17在圆圈B的位置接触突起部分28a。这样，音圈体19的位移Y(参见图15)越小，部分音圈体19越靠近被弹性支撑部件6支撑的振动片23的支撑表面(即，第二位置[2])。这种结构提供用于振动片23倾斜的更大边缘。根据磁隙G的尺寸，与音圈体19的顶端19a接触磁路部件相比，音圈体19更不更接触圆圈B中的突起部分28a。

如图14所示，在振动装置75中，沿振动方向S设置在磁体24上的片形磁轭38的中心位置定义为第一位置[1]。如果第一位置[1]和第二位置[2]之间的距离用d′来表示，如果满足下列公式(与公式5相似)，音圈体19不接触磁路部件：

d′＜[(G-t)R]/(2X)    (7)

通常，容易设计振动装置75，使得距离d′小于距离d。根据这种设计，音圈体19的位移很小，但是用于倾斜的边缘很大。与公式6相似，当实际值定为位移X时，下列关系保留用于d′：

d′＜(G-t)R    (8)

为了易于比较图8和16，距离d′在图8中也示出。而且，第一位置[1]在图11-13中也示出。

当长度R是在10-40mm的范围内时，距离d′是在1-10mm或更期望在0-5mm的范围内。

为了增加用于在振动装置75中的振动片23倾斜的边缘，其具有图14所示的结构，片形磁轭38的连接位置(即，第一位置[1])和振动片23的支撑位置(即，第二位置[2])应该移动得更靠近。换言之，振动装置应该设计成距离d′等于零，如图18所示，图18图解根据本发明另一实施例的振动装置85。振动装置85包括振动片13，它的侧片13a在侧片13a的上部边缘被弹性支撑部件6支撑。

图19图解在水平振动造成的倾斜状态、图18所示的振动装置85的振动片。在这种情况下，角度θ能够表示为如下：

θ＝tan^-1(X/R)    (9)

如图20所示，在放大三角形(其如图19的下部区域所示)的圆筒内圆周面28b和片形磁轭38的磁隙(即，从中心O测量的距离r)处的音圈体19的位移Y，能够用下面的公式表示，尽管位移Y在公式7中被忽略：

Y＝r(1-cosθ)    (10)

图8和9所示的结构也满足公式10。

这里，与上述情况相似，如果G＝0.94mm，t＝0.35mm，R＝22mm，和r＝8mm，从公式9和19可以得出θ＝1.3°和Y＝2μm。换言之，尽管音圈体19在磁隙处的位移能够基本上被忽略，振动装置85具有能够可靠补偿倾斜的结构。因此，能够窄化磁隙G。结果，提高磁效率。因此，降低能耗。

图21为根据本发明另一实施例的振动装置95的横截面图。振动装置95的振动片33在比音圈体19设置的位置更靠近磁体24的位置包括法兰33a。振动片33在设置法兰33a的位置(即，第二位置[2])被弹性支撑部件6支撑第一位置[1]和第二位置[2]是相同的位置。由于使用振动片33，距离d′能够设为零。

图22为根据本发明另一实施例的喷气流产生装置30的横截面图。喷气流产生装置30包括具有喷嘴32a和32b的机壳31，其中振动片33被弹性支撑部件6支撑。振动片33例如包括法兰33a，其具有与上述法兰33a相同的结构。不是设置两个喷嘴32a和32b，可以设置喷嘴32a或32b的任一个。但是，期望沿垂直于图面的方向提供多个喷嘴32a或32b，无论提供哪一个。在机壳31内部，腔室131a和131b被隔壁31b、弹性支撑部件6和振动片33限定。在隔壁31b中形成通孔37。通孔37可以是长孔、圆孔或任何其它形状。而且，可以设置多个通孔37。

圆筒磁轭48固定在机壳31上。具有与上述振动装置15中的机架4(参见图2)相同结构的机架不包括在圆筒磁轭48中，机壳31包括机架的功能。换言之，弹性支撑部件6连接机壳31。这样，与图1和2图解的喷气流产生装置相比，减小部件的数量，减小设备的尺寸，减小设备的厚度。电源线16连接音圈体19。因为电源线16与振动片33一起振动，直到喷气流产生装置30的寿命到期，电源线16才坏。喷气流产生装置的要求寿命是几万小时，进行振动的总数是几百万次。因此，如图22所示，期望将电源线16连接线圈轴9和机壳31。为了连接电源线16，在机壳31中形成孔31a。这样，电源线16通过孔31a并且连接包括固定在机架31上的终端板27的终端27a。

图23为根据本发明另一实施例的喷气流产生装置40的横截面图。喷气流产生装置40的电源线16沿振动片33设置。电源线16可以嵌入振动片33中或沿振动片33的表面设置。取而代之，终端板27可以设置在机壳41的下部区域，如图解喷气流产生装置50的图24所示。那么，电源线16可以沿振动片33设置并连接终端板27。根据这种结构，因为电源线16的一端固定到终端板27上，电源线16的其它部分沿振动片33设置，能够防止电源线16断裂。

图25A-25E图解根据本发明另一实施例的振动片的横截面形状，振动片的结构与上述振动片3、13、23和33的结构相同。图中示出振动片沿垂直于振动方向S的平面的横截面图。振动片的横截面形状可以是椭圆形，诸如图25A所示的横截面43，或可以是长圆形，诸如图25B所示的横截面53。图25C-25E所示振动片的横截面63、73和83分别是正方形、矩形和具有圆角的矩形。这样，不限制振动片的横截面形状。但是，如果横截面是圆形，制造和包括金属模的制造就容易。当在机壳1中设置与分别在图25C-25E所示的横截面63、73和83之一的振动装置15相同结构的振动装置时，期望机壳1的横截面图也是与振动装置形状匹配的矩形。例如，轴向风扇具有圆形横截面，因为轴向风扇旋转产生空气流，而根据本实施例的喷气流产生装置的振动装置不必是圆形。因此，振动张纸可以采用各种横截面，诸如图25A-25E所示的这些。因为振动装置的横截面可以改变，当喷气流产生装置设置在电子设备诸如PC中时，振动装置的位置和形状弹性增大。

图26A-26E为图25A-25E所示应用上述长度R的横截面(参见图8)。横截面46、56、66、76和86是上述弹性支撑部件6的横截面。长度R能限定为从中心O到弹性支撑部件6的中心线H的最短距离。这样，距离d和d′能够用于任何类型的横截面。

图27为根据本发明另一实施例的振动装置215的横截面图。振动装置215包括振动片93和用相同材料组成单个单元的弹性支撑部件93a。该材料可以是树脂或橡胶。因为振动片93和弹性支撑部件93a能够形成单个单元，能够降低生产成本。

图28为根据本发明另一实施例的喷气流产生装置50的机壳的平面图。喷气流产生装置50的机壳51可以是棱形，如图所示。在这种情况下，振动片的平面图(在图中未示出)可以是各种形状，诸如图25A-25E所示的那些。但是，为了有效的产生机壳51内部的压差，期望使用具有图25D所示横截面73或图25E所示横截面83的振动片。

图29为膝上型PC 300的透视图和局部剖视图，其例如包括图1所示的喷气流产生装置10。PC 300包括散热头84和构成朝散热头84排放空气的喷气流产生装置10。从喷气流产生装置10排放的空气通过散热头84，然后通过设置在机壳251背面的多个出口251a，并排到机壳251的外部。

本领域的普通技术人员应该理解，只要在附加权利要求或其等同替换的范围内，根据设计要求和其它因素可以产生各种变型、组合、子组合和变化。

本发明包含与2005年4月27日在日本专利局提交的日本专利申请JP2005-130309有关的主题，其整个内容在此并入作为参考。

Claims (35)

1.一种振动装置，其设置在机壳内，并设置成振动机壳内的气体，以通过在所述机壳中形成的开口以脉动流形式排放气体，所述振动装置包括：

机架；

振动片；

与所述机架连接的支撑部件，所述支撑部件设置成以所述振动片可振动的方式支撑所述振动片；和

驱动机构，其设置成驱动所述振动片，所述驱动机构包括：

与所述机架连接的磁路部件，和

音圈体，其与所述振动片连接，并设置成当所述振动片振动时，防止所述音圈体接触所述磁路部件，所述音圈体通过所述磁路部件产生的磁场而可移动。

2.如权利要求1所述的振动装置，其中，

所述磁路部件包括：

沿所述振动片的振动方向磁化的磁体，和

磁轭，其具有：

片形磁轭，其沿所述振动方向在第一位置连接所述磁体面对振动片的一侧，和

圆筒形磁轭，其在基本上垂直于所述振动方向的平面上、在所述片形磁轭之间形成磁隙和在所述磁体之间形成间隔，其中

所述音圈体包括顶端、线圈和其上缠绕线圈的线圈轴，和

所述音圈体在所述间隔中沿所述振动方向移动，以至少防止所述顶端和所述线圈之一接触所述磁路部件。

3.如权利要求2所述的振动装置，其中，

所述支撑部件沿所述振动方向在第二位置支撑所述振动片，所述第二位置是在基本上垂直于所述振动片的振动方向的平面上的位置，

所述音圈体的顶端设置在第三位置，其沿所述振动方向离开所述第二位置一第一预定距离，

所述第一预定距离取决于第三长度的函数，所述第三长度是第一长度和第二长度的总和，所述第一长度是从所述振动片的中心到所述平面的周边的最小距离，所述第二长度是沿与所述第一长度相同的方向从所述周边到所述机架的一半长度。

4.如权利要求3所述的振动装置，其中满足

d＜[(G-t)R]/(2X)，

其中，d[mm]表示所述第一预定距离，R[mm]表示所述第三长度，G[mm]表示所述磁隙，t[mm]表示所述音圈体在所述间隔中的厚度，和X[mm]表示当所述振动片沿不同于所述振动方向的方向移动时所述支撑部件沿所述振动方向的位移，所述支撑部件设置在离开所述振动片的中心的距离等于所述第三长度。

5.如权利要求4所述的振动装置，其中，所述第三长度R是在5-100mm的范围内。

6.如权利要求4所述的振动装置，其中，当所述第三长度R是在10-40mm范围内时，所述第一预定距离d是0-10mm。

7.如权利要求3所述的振动装置，其中，

所述支撑部件在所述第二位置支撑所述振动片，所述第二位置在基本上垂直于所述振动方向的平面上沿所述振动方向离开所述第一位置一第二预定距离，

当所述磁隙小于在基本上垂直于所述振动方向的平面上的所述间隔的宽度时，所述第二预定距离取决于所说第三长度的函数。

8.如权利要求7所述的振动装置，其中满足

d＜[(G-t)R]/(2X)，

其中，d[mm]表示所述第二预定距离，R[mm]表示所述第三长度，G[mm]表示所述磁隙，t[mm]表示所述音圈体在所述间隔中的厚度，和X[mm]表示当所述振动片沿不同于所述振动方向的方向移动时，所述支撑部件沿所述振动方向的位移，所述支撑部件设置在离开所述振动片的中心的距离等于所述第三长度。

9.如权利要求7所述的振动装置，其中，所述第三长度R是在5-100mm的范围内。

10.如权利要求7所述的振动装置，其中，当所述第三长度R是在10-40mm范围内时，所述第二预定距离d是0-10mm或0-5mm的范围内。

11.如权利要求3所述的振动装置，其中，所述音圈体沿所述振动方向在一第四位置连接所述振动片，所述第四位置是不同于所述第二位置的位置。

12.如权利要求11所述的振动装置，其中，所述第四位置比所述第二位置更靠近所述磁体，或所述第四位置比所述第二位置更远离所述磁体。

13.如权利要求11所述的振动装置，其中，所述振动片包括：

被所述支撑部件支撑的侧片，和

连接所述音圈体的平片。

14.如权利要求11所述的振动装置，其中，所述振动片包括：

被所述支撑部件支撑的第一平片，和

连接所述音圈体的第二平片，所述第二平片基本上平行于所述第一平片。

15.如权利要求11所述的振动装置，其中，所述振动片成形为锥体，使得所述振动片的直径沿所述振动方向逐渐增大。

16.如权利要求3所述的振动装置，其中，所述音圈体沿所述振动方向在基本上与所述第二位置相同的位置连接所述振动片。

17.如权利要求13所述的振动装置，其中，所述驱动机构包括连接所述音圈体的电源线，所述电源线沿所述侧片或所述平片设置。

18.如权利要求14所述的振动装置，其中，所述驱动机构包括连接所述音圈体的电源线，所述电源线沿所述第一平片和所述第二平片设置。

19.如权利要求7所述的振动装置，其中，所述音圈体沿所述振动方向在一第四位置连接所述振动片，所述第四位置是不同于所述第二位置的位置。

20.如权利要求19所述的振动装置，其中，所述第四位置比所述第二位置更靠近所述磁体，或所述第四位置比所述第二位置更远离所述磁体。

21.如权利要求20所述的振动装置，其中，所述振动片包括：

被所述支撑部件支撑的侧片，和

连接所述音圈体的平片。

22.如权利要求20所述的振动装置，其中，所述振动片包括：

被所述支撑部件支撑的第一平片，和

连接所述音圈体的第二平片，所述第二平片基本上平行于所述第一平片。

23.如权利要求20所述的振动装置，其中，所述振动片成形为锥体，使得所述振动片的直径沿所述振动方向逐渐增大。

24.如权利要求7所述的振动装置，其中，所述音圈体沿所述振动方向在基本上与所述第二位置相同的位置连接所述振动片。

25.如权利要求21所述的振动装置，其中，所述驱动机构包括连接所述音圈体的电源线，所述电源线沿所述侧片和所述平片设置。

26.如权利要求22所述的振动装置，其中，所述驱动机构包括连接所述音圈体的电源线，所述电源线沿所述第一平片和所述第二平片设置。

27.如权利要求1所述的振动装置，其中，所述振动片沿基本上垂直于所述振动方向的平面的横截面成形为圆形、椭圆形或多边形。

28.如权利要求27所述的振动装置，其中，所述多边形是具有圆角的多边形。

29.如权利要求1所述的振动装置，其中，所述支撑部件由橡胶和树脂之一构成。

30.如权利要求1所述的振动装置，其中，所述振动片和所述支撑部件由相同的材料构成。

31.一种喷气流产生装置，包括：

机架；

具有开口的机壳，所述机壳设置成支撑所述机架和容纳内部气体；

设置成振动的振动片，以通过所述开口以脉动流方式排放气体；

与所述机架连接的支撑部件，所述支撑部件设置成以所述振动片可振动的方式支撑所述振动片；和

驱动机构，其设置成驱动所述振动片，所述驱动机构包括：

与所述机架连接的磁路部件，和

音圈体，其与所述振动片连接，并设置成当所述振动片振动时，防止所述音圈体接触所述磁路部件，所述音圈体通过所述磁路部件产生的磁场可移动。

32.一种喷气流产生装置，包括：

具有开口的机壳，所述机壳容纳内部气体；

设置成振动的振动片，以通过所述开口以脉动流方式排放气体；

连接所述机壳的支撑部件，所述支撑部件设置成以所述振动片可振动的方式支撑所述振动片；和

驱动机构，其设置成驱动所述振动片，驱动机构包括：

连接所述机壳的磁路部件，和

音圈体，其与所述振动片连接，并设置成当所述振动片振动时，防止所述音圈体接触所述磁路部件，所述音圈体通过所述磁路部件产生的磁场可移动。

33.一种电子设备，包括：

发热体；

机架；

具有开口的机壳，机壳设置成支撑所述机架和容纳内部气体；

设置成振动的振动片，以通过所述开口以脉动流方式朝所述发热体排放气体；

与所述机架连接的支撑部件，所述支撑部件设置成以所述振动片可振动的方式支撑所述振动片；和

驱动机构，其设置成驱动所述振动片，所述驱动机构包括：

与所述机架连接的磁路部件，和

音圈体，其与所述振动片连接，并设置成当所述振动片振动时，防止所述音圈体接触磁路部件，所述音圈体通过所述磁路部件产生的磁场可移动。

34.一种电子设备，包括：

发热体；

机架；

具有开口的机壳，所述机壳容纳内部气体；

设置成振动的振动片，以通过所述开口以脉动流方式朝所述发热体排放气体；

连接所述机壳的支撑部件，所述支撑部件设置成以所述振动片可振动的方式支撑所述振动片；和

驱动机构，其设置成驱动所述振动片，所述驱动机构包括：

连接所述机壳的磁路部件，和

音圈体，其与所述振动片连接，并设置成当所述振动片振动时，防止所述音圈体接触所述磁路部件，所述音圈体通过所述磁路部件产生的磁场可移动。

35.一种扬声器设备，包括：

机架；

振动片；

与所述机架连接的支撑部件，所述支撑部件设置成以所述振动片可振动的方式支撑所述振动片；和

驱动机构，其设置成驱动所述振动片，所述驱动机构包括：

与所述机架连接的磁路部件，和

音圈体，其与所述振动片连接，并设置成当所述振动片振动时，防止所述音圈体接触所述磁路部件，所述音圈体通过所述磁路部件产生的磁场而可移动。

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