CN1344124A - 多功能声学器件 - Google Patents

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Abstract

框架内提供一种具有紧固其上的音圈的扬声器振动板,具有磁极的转子旋转支撑在框架内,并且具有磁极的定子提供于框架内。永磁铁提供于转子内以构成通过转子和定子的磁性回路,并且定子线圈提供于定子内。提供驱动电路以向转动转子的定子线圈励磁。

Description

多功能声学器件
发明领域
本发明涉及用于诸如便携式电话之类便携式设备的多功能声学器件。
背景技术
在已经提供的一种便携式设备的声学器件中，扬声器产生呼叫信号的声音，而振动电机无需产生声音就通知呼叫信号的接收者。在这种器件中，由于扬声器和电机安装在器件中，所以器件的体积和重量增大，并且制造成本增加。
近年来，为了克服上述缺陷，提供了一种多功能声学器件。多功能声学器件包含具有振动平板和连接至扬声器振动平板上音圈的永磁铁的扬声器。永磁铁以100-150赫兹的低频独立振动从而通过器件盒的振动通知接收到向器件用户人体发送的呼叫信号。
图7为日本专利公开5-85192中揭示的普通电磁感应转换器的剖面图。转换器包含沿周边安装在盒体612内的膜片606、紧固在膜片606中央部分607下面的音圈609、安装在盒体612内的弹簧板611以及紧固在弹簧板611中央部分***音圈609的永磁铁610。
通过将低频或高频信号施加在音圈609上，弹簧板611沿磁铁610的极性方向Y振动。
在器件中，膜片606和弹簧板611通过磁铁组合在音圈609与磁铁610之间相对运动。因此，当低频信号或高频信号施加在音圈609上时，膜片606和弹簧板611相继振动。因此诸如语音、音乐和其他从器件产生的声音发生失真，从而降低了声音质量。此外，音圈609和磁铁610的振动使磁铁低频振动以叠加在音圈609与磁铁610的磁性组合上，进一步加剧了声音失真。
图8为普通多功能声学器件的剖面图。器件包含由塑料构成并且具有波状周边703a和中央圆顶的扬声器振动平板703和磁铁组件710。振动平板703用粘合剂紧固在框架709上。
磁铁组件710包含下磁轭705、形成于磁轭中央部分的磁芯701、安装在下磁轭705上的环形永磁铁702以及安装在永磁铁702上的环形上磁轭706。下磁轭705和上磁轭706由弹簧板707和708弹性支撑在框架709内。在磁芯701的周边701a与上磁轭706的内壁706a之间形成磁性间隔以磁性连接至音圈704。
当交流电压经输入端712a和712b施加在音圈704上时，扬声器振动板703沿方向Y振动以产生频率介于700赫兹-5千赫之间的声音。如果低频信号或高频信号施加在音圈704，则由于磁性组件710和扬声器振动板703经过音圈704和磁铁组件710的磁性组合相对运动，所以扬声器振动板703和磁性组件710相继振动。
因此诸如语音、音乐和其他从器件产生的声音发生失真，从而降低了声音质量。此外，音圈704和磁性组件710的驱动导致叠加在音圈704与磁性组件710磁性组合上的低频振动，进一步加剧了声音失真。
图9为另一普通多功能声学器件的剖面图。器件包含由塑料构成并且具有波状周边703a和中央圆顶的扬声器振动平板703、紧固在振动板703中央部分下侧的音圈704和磁铁组件710。振动平板703用粘合剂紧固在框架709上。
磁铁组件710包含下磁轭803、形成于磁轭803中央部分的磁芯701、紧固在下磁轭803上的环形永磁铁802以及具有周边壁706b并且安装在永磁铁702上的环形上磁轭706。上磁轭706由弹簧板807和808弹性支撑在框架709内。在磁芯701的周边701a与上磁轭706的内壁706a之间形成第一磁性间隔801以磁性连接至音圈704。在下磁轭803的周边803a与上磁轭706的内壁706a之间形成第二间隔805。驱动线圈806紧固在框架内并且***第二间隔805内。
当交流电压经输入端712a和712b施加在音圈704上时，扬声器振动板703沿方向Y振动以产生频率介于700赫兹-5千赫之间的声音。如果低频信号或高频信号施加在音圈704，则由于磁性组件710和扬声器振动板703经过音圈704和磁铁组件710的磁性组合相对运动，所以扬声器振动板703和磁性组件710相继振动。
当高频音乐信号施加在音圈704上时，只有扬声器振动板703振动。因此声音不会失真。而且当低频信号施加在驱动线圈806上时，只有磁性组件710振动，并且扬声器振动板703不振动。
但是如果高频信号施加在输入端712a、712b，并且低频信号也施加在输入端804a、804b，则扬声器振动板703和磁性组件710相继振动，从而降低声音质量。
在上述普通器件中，当低频或高频信号施加在音圈上时扬声器振动板和磁性组件都振动。这是因为低频振动组件沿与高频振动方向相同的方向振动。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种一个振动部件不与另一振动部件一振动动的多功能声学器件，从而克服普通器件的缺点。
按照本发明，提供的多功能声学器件包括：框架；支撑在框架内的扬声器振动板；紧固在扬声器振动板上的音圈；具有磁极并且可旋转地支撑在框架内的转子；具有磁极并且提供在框架内的定子，它与转子对应；提供于转子上的第一永磁铁；至少一个线圈，用于在转子磁极与定子磁极之间形成磁通量。
器件进一步包括提供于转子上的偏心装置以在转子旋转时使转子振动。
第一永磁铁为环形磁铁，并且音圈位于形成于环形磁铁的间隔内。
在本发明的一个方面中，线圈放置在定子内。
第二永磁铁提供于间隔内以增加间隔内的磁通量密度。
偏心装置为提供于转子上的偏心负载。
器件进一步包括驱动电路以对旋转转子的定子内的线圈励磁。
在本发明的进一步方面中，转子包含可旋转地安装在框架内的下转子磁轭和紧固在下转子磁轭上的上转子磁轭，并且定子包含下定子磁轭和紧固在下定子磁轭上的上定子磁轭。
第一永磁铁放置在下转子磁轭与上转子磁轭之间，并且定子线圈放置在下定子磁轭与上定子磁轭之间，并且转子和定子构成同步电机。
通过以下接合附图对本发明的描述可以进一步理解本发明的各种目标和特征。
附图简述
图1为本发明第一实施例的多功能声学器件的剖面图；
图2为沿图1直线II-II剖取的剖面图；
图3为本发明多功能声学器件转子的分解透视图；
图4为本发明多功能声学器件定子的分解透视图；
图5为本发明多功能声学器件所用的驱动电路；
图6为本发明第二实施例的多功能声学器件的剖面图；
图7为普通电磁感应转换器的剖面图；
图8为普通多功能声学器件的剖面图；以及
图9为另一普通多功能声学器件的剖面图。
实施发明的较佳方式
参见图1和2，本发明的多功能声学器件包含声音产生装置10、转子20和提供于由塑料制成的圆柱形框架1内的环形定子30。声音产生装置10包含具有中央圆顶并且用粘合剂紧固在框架周边14b的扬声器振动板14、紧固在扬声器振动板14下侧的音圈15。扬声器振动板14由具有多个声音放送孔并且紧固在框架1周边的盖子13覆盖。
转子20包含紧固在可旋转地安装在框架1基板上转子轴16上的下转子磁轭23、紧固在下转子磁轭23并紧固在转子转轴16中心孔18a的中心顶部磁轭18、紧固在下转子磁轭23上的环形永磁铁21以及紧固在下转子磁轭23上并且安装在永磁铁21上的环形上转子磁轭22。永磁铁21以单一极性轴向磁化。音圈15放置在形成于顶部磁轭18外壁与上转子磁轭22内壁之间的第一间隔11内。
参见图3，上转子磁轭22具有四个磁极22a、22b、22c和22d。每个磁极通过沿轴向并向下转子磁轭23弯曲径向延伸凸起形成。下转子磁轭23具有四个磁极23a、23b、23c和23d，每个沿轴向并向上转子磁轭22延伸。上转子磁轭和下转子磁轭的磁极如图2所示交替放置在同一个圆上。磁极22a和23a(22b和23b、22c和23c、22d和23d)的耦合以90度磁极间距角向放置(电气角360度)。
磁极22a-23d每一个的宽度合适地选自小于45度的宽度。磁极的形状可以是三角形。由包含重粒子(例如钨颗粒)的塑料制成的半圆形负载24放置在永磁铁21周围。作为另一转子，永磁铁21可以相对转子转轴16偏心地放置。第二间隔形成于转子20周边与定子30内壁之间。如图1和2所示，环形定子30放置在转子20周围。
参见图4，定子30包含环形定子线圈33、位于环形线圈33上下侧的环形上下遮挡板36和35以及环形上下定子磁轭31和32。上定子磁轭31具有四个主磁极31a1、31b1、31c1和31d1以及四个辅助磁极31a2、31b2、31c2和31d2。每个磁极沿轴向并向下定子磁轭32延伸。下定子磁轭32具有四个主磁极32a1、32b1、32c1和32d1以及四个辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2。
上主与辅助磁极31a1和31a2的耦合以及下主与辅助磁极32a1和32a2的耦合以及磁极的其他耦合以90度的磁极间距角向放置(电气角360度)。主磁极与辅助磁极宽度之和在45度范围内，并且主磁极宽度大于辅助磁极宽度。
上主和辅助磁极的耦合以及下主和辅助磁极的耦合如图2所示交替放置在同一个圆上。
上遮挡板36具有四个孔36a、36b、36c和36d，每个形成于从遮挡板36内壁径向向内凸起的凸起内。同样，下遮挡部分35具有四个孔35a、35b、35c和35d。上定子磁轭31的辅助磁极31a2、31b2、31c2和31d2***上遮挡板36的孔36a-36d内。同样，下定子磁轭32的辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2***下遮挡板35的孔35a-35d内。
参见图1和4，下定子磁轭32具有圆柱形周边壁32e。下遮挡板35安装在周边壁32e与主和辅助磁极之间的下定子磁轭32上。定子线圈33、上遮挡板36和上定子板31依次堆叠在下遮挡板35上。因此转子20和定子30组成同步电机。
将会理解的是，电机可以是具有带多磁极永磁铁转子的步进电机。
永磁铁21的磁动势平行施加在第一和第二间隔11和12上，因此提供了所需的磁通量密度。
参见图5，转子驱动电路40包含一对NPN晶体管41和43以及一对PNP晶体管42和43，它们交叉地连接，***定子线圈33。晶体管41和42的基极连接至输入端48，晶体管43和44的基极经倒相器47连接至输入端48。
在操作中，当高频信号施加在音圈15的输入端19a和19b(图1)上时，扬声器振动板14沿Y方向(图1)振动以产生声音。
当100-300赫兹的低频信号施加在驱动电路40的输入端48上时，晶体管41和44以输入信号的高电平开启。因此电流从Vcc经晶体管41和44通过定子线圈至GND。并且电流以输入信号的低电平通过晶体管43、线圈33和晶体管42。因此对应输入低频信号的低频交流电流流入定子线圈33。因此励磁主磁极32a1与辅助磁极32a2至磁极32d1和32d2的耦合。此时，四个辅助磁极31a2、31b2、31c2和31d2产生的磁通量以及四个辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2产生的磁通量由通过上遮挡板36的孔36a-36d和下遮挡板35的孔35a-35d的涡流延迟相位以产生移动磁场从而产生预定方向的旋转功率。因此转子以驱动的低频转动。由于负载24偏心安装在转子20上，所以转子沿径向振动。振动经框架1和器件盒体传递至人体从而将呼叫信号通知用户。
转子转数N表示如下：
N＝60f/z(rpm)
这里z为转子磁极对数
f为驱动频率
负载扭矩TL表示如下：
TL＝μrRω2M(N.m)
这里M为转子负载24的质量，
R为转轴16中心与负载24重心之间的长度，
r为转轴16的半径，
μ为转轴16与转子20之间的摩擦系数，
ω为转子20旋转数(rad/sec)。
由于转子20仅仅负担负载扭矩TL，所以器件的功耗较小。
如果低频信号施加在输入端48以在扬声器振动板产生声音期间转动转子20，则第一间隔11中的磁通密度不会从仅当扬声器振动板14振动时的磁通密度改变。
参见图6，它示出了本发明第二实施例，与第一实施例相同的部分采用永磁图1中相同的标号，并且不再赘述。中心环形永磁铁51紧固在转轴16周围的下转子磁轭23上。在永磁铁51上紧固顶部磁轭52。永磁铁21和51沿相反方向磁化从而增大磁铁之间第一间隔11的磁通量密度。其他部分的构造与第一实施例的相同。
由于第一间隔11的磁通量密度较大，所以扬声器振动板14产生的声音不受转子20旋转影响。因此即使转子20转动振动板产生的声音质量也不会降低。
虽然在上述实施例中使用的是同步电机，但是诸如步进电机、直流电机之类的其他电机也可以采用。而且转子可以放置在定子外部。
根据上述描述，将会理解本发明提供了可以产生声音并且框架振动同时声音质量不降低的多功能声学器件。在现有技术中，由于扬声器振动板和磁性组件沿同一方向振动，所以器件厚度增加。在本发明的器件中，由于磁性组件旋转，所以器件厚度可以减小。
虽然借助上述实施例描述了本发明，但是本发明的范围和精神由所附权利要求限定。

Claims (13)

1.一种多功能声学器件，其特征在于包括：
框架；
支撑在框架内的扬声器振动板；
紧固在扬声器振动板上的音圈；
具有磁极并且可旋转地支撑在框架内的转子；
具有磁极并且提供在框架内的定子，它与转子对应；
形成磁路的第一永磁铁；
至少一个线圈，用于在转子磁极与定子磁极之间形成磁通量。
2.如权利要求1所述的器件，其特征在于第一永磁铁提供于转子上。
3.如权利要求1所述的器件，其特征在于器件进一步包括提供于转子上的偏心装置以在转子旋转时使转子振动。
4.如权利要求1所述的器件，其特征在于第一永磁铁为环形磁铁。
5.如权利要求1所述的器件，其特征在于线圈放置在定子内。
6.如权利要求3所述的器件，其特征在于偏心装置为提供于装置上的偏心负载。
7.如权利要求4所述的器件，其特征在于音圈放置在形成于环形磁铁的间隔内。
8.如权利要求7所述的器件，其特征在于进一步包含提供于间隔内以增加间隔内磁通量密度的第二永磁铁。
9.如权利要求7所述的器件，其特征在于器件进一步包括驱动电路以对旋转转子的定子内的线圈励磁。
10.如权利要求9所述的器件，其特征在于转子包含可旋转地安装在框架内的下转子磁轭和紧固在下转子磁轭上的上转子磁轭，并且定子包含下定子磁轭和紧固在下定子磁轭上的上定子磁轭。
11.如权利要求10所述的器件，其特征在于第一永磁铁放置在下转子磁轭与上转子磁轭之间，并且定子线圈放置在下定子磁轭与上定子磁轭之间。
12.如权利要求11所述的器件，其特征在于转子和定子构成同步电机。
13.如权利要求11所述的器件，其特征在于每个上下转子磁轭包含多个磁极，并且每个上下定子磁轭包含多个磁极。
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