CN109068244A - 电磁激励器以及屏幕发声装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁激励器以及屏幕发声装置。该激励器包括外壳、振子组件和定子组件，所述定子组件和所述振子组件收容在所述外壳内，所述振子组件通过弹性元件悬置在所述外壳内，所述振子组件包括线圈和设置在所述线圈内的芯柱，所述振子组件位于定子组件的磁场中，所述定子组件包括海尔贝克永磁体阵列。

Description

电磁激励器以及屏幕发声装置

技术领域

本发明涉及电声转换技术领域，更具体地，涉及一种电磁激励器以及屏幕发声装置。

背景技术

为了提高手机等电子产品的屏占比(即屏幕面积与正面面积之比)，取消听筒成为了一种发展趋势。在一些方案中，采用屏幕发声装置来代替听筒。屏幕发声装置通常包括屏幕本体和设置在屏幕本体上的电磁激励器。电磁激励器发生振动，从而带动屏幕本体振动以发出声音。

现有的电磁激励器通常包括定子、振子和外壳。定子包括线圈。振子包括连接在一起的永磁体和质量块。振子通过弹片悬置在外壳的腔体中。线圈固定在外壳的内壁上。

然而，这种电磁激励器的磁场利用率低，驱动力小。

此外，驱动力随振子的位移非线性变化，造成振动不平稳，辐射声失真大。

此外，定子是固定的，线圈的散热较差，使得电磁激励器的发热严重。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电磁激励器的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种电磁激励器。该激励器包括外壳、振子组件和定子组件，所述定子组件和所述振子组件收容在所述外壳内，所述振子组件通过弹性元件悬置在所述外壳内，所述振子组件包括线圈和设置在所述线圈内的芯柱，所述振子组件位于定子组件的磁场中，所述定子组件包括海尔贝克永磁体阵列。

可选地，所述海尔贝克永磁体阵列包括沿振动方向并列设置的第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体；所述第一永磁体和第三永磁体为相向充磁，且充磁方向平行于振动方向，所述第二永磁体的充磁方向指向所述线圈。

可选地，所述线圈呈矩形环状或者跑道型环状，所述第一永磁体、所述第二永磁体和所述第三永磁体与所述线圈的长边相对。

可选地，还包括设置在所述第二永磁体的沿长轴方向的两端的第四永磁体和第五永磁体，所述第四永磁体和所述第五永磁体为相向充磁。

可选地，所述芯柱包括沿振动方向并列设置的第六永磁体和第七永磁体，所述第六永磁体和所述第七永磁体的充磁方向相背。

可选地，所述芯柱包括垂直于振动方向并列设置的第八永磁体和第九永磁体，所述第八永磁体和所述第九永磁体为相对充磁。

可选地，所述弹性元件包括弹片，所述弹片包括第一连接部、第二连接部和位于所述第一连接部和所述第二连接部之间的弹臂部，所述第一连接部与所述外壳连接，所述第二连接部与所述振子组件连接。

可选地，所述外壳与所述弹片形成一体结构。

可选地，所述弹片为多个并且分别位于所述振子组件的沿振动方向的上侧和下侧；或者，多个所述弹片位于所述振子组件的沿振动方向的同一侧。

可选地，所述弹臂部呈直线形或者V字形。

可选地，所述外壳的壳壁上形成有向腔体内凸出的凸台，所述第一连接部被固定在所述凸台上，以在所述弹臂部与所述壳壁之间形成间隙。

可选地，所述外壳由导磁材料制作而成。

根据本发明的另一个方面，提供了一种屏幕发声装置。该装置包括屏幕本体、中框和本发明提供的所述电磁激励器，所述电磁激励器被设置在所述屏幕本体或者所述中框上。

可选地，还包括泡绵胶，所述电磁激励器通过所述泡棉胶与所述屏幕本体或者所述中框固定连接；或者，所述电磁激励器与所述屏幕本体或者所述中框螺栓连接。

根据本公开的一个实施例，振子组件包括线圈和芯柱。线圈相应外部电路的电信号，在定子组件的磁场中受到安培力的作用发生振动。芯柱能够增大振子的惯性，提高振幅。

此外，海尔贝克永磁体阵列使磁场更加聚集。根据安培定律，在设定输入电流下，线圈受到的力更大，从而提升了电磁激励器的换能效率。

此外，振子组件在振动过程中受到的安培力更均匀，避免了现有结构的驱动力随位移变化的而产生的非线性现象，使振动更加平稳，从而使得辐射声失真进一步降低。

此外，线圈发生振动，能够有效散发热量，并且由于空气的阻隔作用，线圈的热量难以传递到外壳上，使得电磁激励器的表明温度更低，有利于更大响度的屏幕的发声。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施例的定子组件和振子组件的结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的定子组件的侧视图。

图3是根据本发明的一个实施例的另一种定子组件的侧视图。

图4是根据本发明的一个实施例的电磁激励器沿短轴的剖视图。

图5是根据本发明的一个实施例的另一种电磁激励器沿短轴的剖视图。

图6是根据本发明的一个实施例的电磁激励器沿长轴的剖视图。

图7是根据本发明的一个实施例的另一种电磁激励器沿长轴的剖视图。

图8是根据本发明的一个实施例的电磁激励器的俯视图。

附图标记说明:

11：第一永磁体；12：第二永磁体；13：第三永磁体；14：第四永磁体；15：第五永磁体；16：第六永磁体；17：第七永磁体；18：第八永磁体；19：第九永磁体；20：线圈；21：导磁体；22：外壳；23：弹片；24：弹臂部；25：第一连接部；26：第二连接部；27：定子组件；28：振子组件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本发明的一个实施例，提供了一种电磁激励器。该电磁激励器用于屏幕发声装置，其包括外壳22、振子组件28和定子组件27。

如图4-8所示，定子组件27和振子组件28收容在外壳22内。外壳22的内部形成腔体。定子组件27和振子组件28位于腔体中。例如，外壳22呈长方体结构。

优选地，外壳22由导磁材料制作而成，例如，铁、钴、镍、低碳钢等。这样，一方面能够增强磁场的聚集效果，提高磁感强度，另一方面具有良好的磁屏蔽作用，定子组件27的磁场不会对外部的磁敏感器件产生影响。

振子组件28通过弹性元件悬置在外壳22内。弹性元件可以是但不局限于弹片23、弹簧或者弹性橡胶件。振子组件28包括线圈20和设置在线圈20内的芯柱。振子组件28位于定子组件27磁场中。优选地，芯柱为导磁体21。例如，导磁体21由铁、钴、镍、低碳钢、SPCC等材料制作而成。导磁体21能引导更多的磁力线穿过线圈20，提高了线圈20处的磁感强度，增强了振子组件28的驱动力。

定子组件27包括海尔贝克永磁体阵列。海尔贝克永磁体阵列是指通过不同充磁方向的多块永磁体按照设定组合方式组装在一起的阵列结构。该结构使磁感线能够更多地聚集在设定的部位，提高该部位的磁感强度，而在其他部位的磁感强度能够有效地减小。通过这种方式，有效地提高了磁场利用率。

在本发明实施例中，振子组件28包括线圈20和芯柱。线圈20相应外部电路的电信号，在定子组件27的磁场中受到安培力的作用发生振动。芯柱能够增大振子的惯性，提高振幅。

此外，海尔贝克永磁体阵列使磁场更加聚集。根据安培定律，在设定输入电流下，线圈20受到的力更大，从而提升了电磁激励器的换能效率。

此外，振子组件28在振动过程中受到的安培力更均匀，避免了现有结构的驱动力随位移变化而产生的非线性现象，使振子组件的振动更加平稳，从而使得辐射声失真进一步降低。

此外，线圈20发生振动，能够有效散发热量，并且由于空气的阻隔作用，线圈20的热量难以传递到外壳22上，使得电磁激励器的表面温度更低，有利于更大响度的屏幕的发声。

在一个例子中，线圈20的沿振动方向的一个端面上设置有导磁板，导磁板能够聚拢磁感线，进一步提高线圈20处的磁感强度。振动方向如图5中A所示。

此外，导磁板还能起到连接的作用，用于与弹性元件的连接。

在一个例子中，如图2所示，海尔贝克永磁体阵列包括沿振动方向并列设置的第一永磁体11、第二永磁体12和第三永磁体13。第一永磁体11、第二永磁体12和第三永磁体13成对设置在线圈20的两侧。第一永磁体11和第三永磁体13为相向充磁，且充磁方向平行于振动方向。第一永磁体11和第三永磁体13的充磁方向指向第二永磁体12。指向第二永磁体12即N极靠近第二永磁体12。第二永磁体12的充磁方向指向线圈20，即N即靠近线圈20。在该结构中，第一永磁体11、第二永磁体12和第三永磁体13根据各自的充磁方向共同形成了设定的磁回路，三个永磁体的磁场更有效地聚集，这使得线圈20处的磁感强度能够被显著地提高。

在一个例子中，如图1所示，线圈20呈矩形环状或者跑道型环状。第一永磁体11、第二永磁体12和第三永磁体13与线圈20的长边相对。长边是指线圈20在垂直于振动方向的表面的正投影中长度较长的边。例如，矩形环状的两条长边，跑道型环状的两条直边。长边具有更长的长度，相对于将第一永磁体11、第二永磁体12和第三永磁体13设置在其他边，这种设置方式使得振子组件28的驱动力更大。

在一个例子中，如图3所示，定子支架还包括设置在第二永磁体12的沿长轴方向的两端的第四永磁体14和第五永磁体15。长轴方向平行于线圈20的长边，短轴垂直于线圈20的长边，长轴和短轴均与振动方向垂直。第四永磁体14和第五永磁体15为相向充磁，即两个永磁体的N极相互靠近。通过这种方式，来自第二永磁体12的上、下、左、右方向的永磁体的磁场方向均指向第二永磁体12。这使得多个永磁体的磁感线聚集程度更高，有效地提高了线圈20处的磁场，提高了磁场利用率，提高了振子的驱动力。

此外，定子组件27占用的空间较小，便于电磁激励器的小型化设计。

在一个例子中，如图4所示，芯柱包括沿振动方向并列设置的第六永磁体16和第七永磁体17。第六永磁体16和第七永磁体17的充磁方向相背，即两个永磁体的S极相互靠近，N极相互远离。例如，第六永磁体16和第七永磁体17均为条形磁铁，并且厚度方向平行于振动方向。

在振子组件28的高度较高时，第六永磁体16和第七永磁体17的充磁方向与海尔贝克永磁体阵列的磁回路相对应。第六永磁体16和第七永磁体17能够聚拢穿过线圈20后的磁感线。

此外，由于第六永磁体16和第七永磁体17的充磁方向顺着定子组件27形成的磁场的走向，从而进一步提高了线圈20处的磁感强度，提高了振子组件28的驱动力。

在一个例子中，如图5所示，芯柱包括垂直于振动方向并列设置的第八永磁体18和第九永磁体19。第八永磁体18和第九永磁体19为相对充磁，即两个永磁体的N极相互靠近。例如，第八永磁体18和第九永磁体19均为条形磁铁，并且厚度方向垂直于振动方向。

第八永磁体18和第九永磁体19的充磁方向与各自靠近的第二永磁体12的充磁方向相同。这样，由于第八永磁体18和第九永磁体19的磁场的取向性，使得第二永磁体12的磁感线在穿过线圈20后能够保持垂直于线圈20，而不是发生倾斜，根据安培定则，线圈20受到的安培力的方向更一致，从而提高了振动的可靠性。

此外，第八永磁体18和第九永磁体19能够进一步聚拢磁感线，提高线圈20处的磁感强度。

此外，由于第八永磁体18和第九永磁体19的充磁方向顺着定子组件27形成的磁场的走向，从而进一步提高了线圈20处的磁感强度，提高了振子组件28的驱动力。

在一个例子中，如图6-7所示，弹性元件包括弹片23。弹片23包括第一连接部25、第二连接部26和位于第一连接部25和第二连接部26之间的弹臂部24。第一连接部25与外壳22连接，第二连接部26与振子组件28连接。例如，通过焊接、粘结、铆接等方式进行连接。

例如，如图6所示，第一连接部25与第二连接部26平行。弹臂部24为直线形，且为片状结构，并且与第一连接部25和第二连接部26均呈钝角。这种弹片23的结构简单，加工制作容易。

优选地，如图8所示，外壳22与弹片23形成一体结构。例如，外壳22由金属冲压而成，在外壳22的壳壁的与振子组件28沿振动方向相对的位置，通过冲压成型的方式一体冲压出弹片23。第一连接部25与外壳22连接为一体。第二连接部26焊接在振子组件28上。通过这种方式，弹片23的加工，以及弹片23与外壳22的连接更容易。

此外，节省了弹片23厚度的空间，电磁激励器可以做的更薄。

还可以是，如图7所示，弹臂部24呈V字形结构。由V字形结构的两个自由端向外延伸形成第一连接部25和第二连接部26。V字形结构具有更大的伸缩范围，从而提高了振子组件28的振幅。

可选地，如图7所示，弹片23为多个并且分别位于振子组件28的沿振动方向的上侧和下侧。例如，弹片23为两个，且分别位于振子组件28的上侧和下侧。通过这种方式，振子组件28受到的弹力更均衡。

还可以是，如图6所示，多个弹片23位于振子组件28的沿振动方向的同一侧。例如，弹片23为两个。振子组件28呈长方体结构。两个弹片23沿振子组件28的长轴，以同样的布置方向并列设置在振子组件28的同一侧。通过这种方式，能够节省腔体沿振动方向的空间，使得电磁激励器能够做的更薄。

本领域技术人员可以根据实际需要设置弹片的数量和设置位置。

在一个例子中，外壳22的壳壁上形成有向腔体内凸出的凸台。第一连接部25被固定在凸台上，以在弹臂部24与壳壁之间形成间隙。例如，外壳22通过冲压的方式形成凸台。第一连接部25焊接在凸台上。通过这种方式，增大了弹片23振动的空间。在弹片23被压缩时，弹臂部24与外壳22的凸台以外的部位之间形成间隙，从而能够有效地防止弹片23撞击外壳22。

本领域技术人员可以根据实际需要设置凸台的高度。

根据本发明的另一个实施例，提供了一种屏幕发声装置。该装置包括屏幕本体、中框和本发明提供的电磁激励器。中框可以是手机、智能手表、平板电脑、笔记本电脑、游戏机等的中框。屏幕本体安装在中框上。电磁激励器被设置在屏幕本体或者中框上。该发声装置具有发声效果好，散热效果好的特点。

在一个例子中，屏幕发声装置还包括泡绵胶。电磁激励器通过泡棉胶与屏幕本体或者中框固定连接。

还可以是，电磁激励器与屏幕本体或者中框螺栓连接。上述连接方式均能实现电磁激励器与屏幕本体或者中框的牢固连接。

当然，本领域技术人员可以采用其他的连接方式进行连接。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (14)

1.一种电磁激励器，其特征在于，包括外壳、振子组件和定子组件，所述定子组件和所述振子组件收容在所述外壳内，所述振子组件通过弹性元件悬置在所述外壳内，所述振子组件包括线圈和设置在所述线圈内的芯柱，所述振子组件位于定子组件的磁场中，所述定子组件包括海尔贝克永磁体阵列。

2.根据权利要求1所述的电磁激励器，其特征在于，所述海尔贝克永磁体阵列包括沿振动方向并列设置的第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体；所述第一永磁体和第三永磁体为相向充磁，且充磁方向平行于振动方向，所述第二永磁体的充磁方向指向所述线圈。

3.根据权利要求2所述的电磁激励器，其特征在于，所述线圈呈矩形环状或者跑道型环状，所述第一永磁体、所述第二永磁体和所述第三永磁体与所述线圈的长边相对。

4.根据权利要求2所述的电磁激励器，其特征在于，还包括设置在所述第二永磁体的沿长轴方向的两端的第四永磁体和第五永磁体，所述第四永磁体和所述第五永磁体为相向充磁。

5.根据权利要求2所述的电磁激励器，其特征在于，所述芯柱包括沿振动方向并列设置的第六永磁体和第七永磁体，所述第六永磁体和所述第七永磁体的充磁方向相背。

6.根据权利要求2所述的电磁激励器，其特征在于，所述芯柱包括垂直于振动方向并列设置的第八永磁体和第九永磁体，所述第八永磁体和所述第九永磁体为相对充磁。

7.根据权利要求1所述的电磁激励器，其特征在于，所述弹性元件包括弹片，所述弹片包括第一连接部、第二连接部和位于所述第一连接部和所述第二连接部之间的弹臂部，所述第一连接部与所述外壳连接，所述第二连接部与所述振子组件连接。

8.根据权利要求7所述的电磁激励器，其特征在于，所述外壳与所述弹片形成一体结构。

9.根据权利要求7或8所述的电磁激励器，其特征在于，所述弹片为多个并且分别位于所述振子组件的沿振动方向的上侧和下侧；或者，多个所述弹片位于所述振子组件的沿振动方向的同一侧。

10.根据权利要求7或8所述的电磁激励器，其特征在于，所述弹臂部呈直线形或者V字形。

11.根据权利要求7或8所述的电磁激励器，其特征在于，所述外壳的壳壁上形成有向腔体内凸出的凸台，所述第一连接部被固定在所述凸台上，以在所述弹臂部与所述壳壁之间形成间隙。

12.根据权利要求1所述的电磁激励器，其特征在于，所述外壳由导磁材料制作而成。

13.一种屏幕发声装置，其特征在于，包括屏幕本体、中框和如权利要求1-12中的任意一项所述的电磁激励器，所述电磁激励器被设置在所述屏幕本体或者所述中框上。

14.根据权利要求13所述的屏幕发声装置，其特征在于，还包括泡绵胶，所述电磁激励器通过所述泡棉胶与所述屏幕本体或者所述中框固定连接；或者，

所述电磁激励器与所述屏幕本体或者所述中框螺栓连接。