CN105122840A - 移动磁体电机 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括负载、被耦合到该负载的杠杆、以及被耦合到该杠杆以用于围绕枢轴线的振荡、旋转运动驱动该杠杆的电动机。该电动机包括电枢和定子。电枢被耦合到杠杆并且包括永磁体。定子限定了在其中设置有电枢的空气间隙。定子被配置用于产生跨空气间隙的磁通量以用于永磁体与该磁通量相互作用，由此驱动负载的运动。其中该电动机被配置使得随着杠杆被该电动机驱动，在定子与永磁体之间基本上没有磁阻力(a/k/a定位力)被生成。

Description

移动磁体电机

背景技术

本公开涉及移动磁体电机，更具体地，涉及利用移动磁体电机来驱动机械负载(例如，声学膜片)的装置(例如，扬声器)。

发明内容

本公开部分基于移动磁体电机可以利用单个、共同定子以用于驱动多个电枢的认识。这样的移动磁体电机可以有利地在诸如扬声器之类的装置中采用，以用于驱动诸如声学膜片之类的机械负载。本公开也部分基于移动磁体电机可以被配置成驱动负载而不生成磁阻力(a/k/a定位力)的认识。

在一个方面，一种装置包括至少一个负载和多个电枢，每个电枢包括永磁体，电枢被耦合至该至少一个负载以致使该至少一个负载移动。该装置还包括共同定子，其限定在其中设置有多个电枢的空气间隙。共同定子被配置用于产生跨空气间隙的磁通量以用于电枢与之相互作用，由此驱动至少一个负载的运动。

各个实施方式可以包括一个或多个以下附图。

在一些实施方式中，定子包括高导磁率材料的至少一个芯，限定电枢位于其中的至少一个空气间隙。一对线圈围着至少一个芯缠绕以用于承载电流，从而生成跨至少一个空气间隙的磁通量以用于电枢与之相互作用。

在某些实施方式中，定子包括高导磁率材料的一对芯，该芯一起限定空气间隙。定子还包括一对线圈。线圈中的每个线圈围着该芯中的一个芯缠绕以用于承载电流，从而生成跨空气间隙的磁通量。

在一些实施方式中，定子包括不多于两个线圈。

在某些实施方式中，线圈总共包括不多于四个线圈端部。

在一些实施方式中，多个电枢被配置成围绕相应的枢轴线枢转。

在某些实施方式中，多个电枢被配置成以线性运动移动。

在一些实施方式中，该装置包括将电枢耦合到至少一个负载的一对杠杆，以用于将电枢的旋转运动传输至至少一个负载以致使该至少一个负载移动。

在某些实施方式中，杠杆被配置并且被布置用于在相对于彼此相反的旋转方向上旋转。

在一些实施方式中，杠杆被布置为以活塞运动移动至少一个负载。

在某些实施方式中，该装置是扬声器。

在一些实施方式中，该至少一个负载包括声学膜片。

在某些实施方式中，该装置包括外壳和将声学膜片连接到该外壳的围绕物。外壳的底壁包括凹进，其被布置并且被配置为容纳电枢的向下运动。

在一些实施方式中，定子被安装到外壳的底壁。

在某些实施方式中，声学膜片能够在完全伸展位置与完全收缩位置之间位移，在完全伸展位置中声学膜片向外远离外壳延伸，在完全收缩位置中声学膜片向内向着外壳拉拽。在完全收缩位置中，声学膜片的下边缘与电枢的至少一部分重叠，使得电枢至少部分地被缩拢到声学膜片中。

在一些实施方式中，电枢和定子被定位到相邻于声学膜片的覆盖区并且完全在声学膜片的覆盖区以内。

在某些实施方式中，电枢被配置成相对于彼此移动。

另一实施方式具有方法特征，其包括将电流穿过共同定子的线圈以生成跨空气间隙的磁通量，多个电枢与磁通量相互作用致使电枢移动，并且由此驱动被耦合到多个电枢的至少一个负载的运动。电枢中的每个电枢包括永磁体，该永磁体被设置在空气间隙以内，并与磁通量相互作用。

各个实施方式可以包括以上特征和/或以下所述的任意一个。

在一些实施方式中，驱动该至少一个负载的运动包括驱动声学膜片的运动。

在某些实施方式中，驱动该至少一个负载的运动包括以活塞运动驱动该至少一个负载。

在一些实施方式中，驱动该至少一个负载的运动包括驱动多个电枢，使得电枢相对与彼此移动。

在某些实施方式中，驱动该至少一个负载的运动包括驱动一对杠杆的振荡的、弧形的运动。

在一些实施方式中，驱动该对杠杆的振荡的、弧形的运动包括在相对于彼此相反的旋转方向上驱动杠杆。

在另一方面，一种扬声器包括声学膜片、第一电枢以及第一杠杆，该第一杠杆机械地耦合第一电枢和声学膜片，并且被配置使得第一电枢的运动致使第一杠杆围绕第一枢轴线枢转。该扬声器还包括第二电枢和第二杠杆，该第二杠杆机械地耦合第二电枢和声学膜片，并且被配置使得第二电枢的运动致使第二杠杆围绕第二枢轴线枢转。提供了共同定子以用于产生磁通量以用于第一和第二电枢与之相互作用，由此驱动至少一个负载的运动。

各个实施方式可以包括以上特征和/或以下所述的任意一个。

在某些实施方式中，共同定子限定在其中设置第一和第二电枢的空气间隙，并且定子被配置成产生跨空气间隙的磁通量以用于第一和第二电枢与之相互作用。

在一些实施方式中，共同定子限定在其中设置第一电枢的第一空气间隙和在其中设置第二电枢的第二空气间隙。定子被配置成产生跨第一和第二空气间隙的磁通量以用于第一和第二电枢相应地与之相互作用。

在某些实施方式中，杠杆被配置并且被布置用于在相对于彼此相反的旋转方向上旋转。

在一些实施方式中，杠杆被布置为以活塞运动移动负载。

在某些实施方式中，第一和第二杠杆被配置作为第一类杠杆。

在某些实施方式中，第一和第二杠杆被配置作为第二类杠杆。

另一方面提供了一种装置，包括负载、被耦合到该负载的杠杆、以及被耦合到该杠杆以用于关于枢轴线的振荡、旋转运动驱动该杠杆的电动机。该电动机包括电枢和定子。电枢被耦合到杠杆并且包括永磁体。定子限定了在其中设置有电枢的空气间隙。定子被配置用于产生跨空气间隙的磁通量以用于永磁体与之相互作用，由此驱动负载的运动。其中该电动机被配置使得随着杠杆被该电动机驱动，在定子与永磁体之间基本上没有磁阻力(a/k/a定位力)被生成。

各个实施方式可以包括以上特征和/或以下所述的任意一个。

在一些实施方式中，定子限定了第一磁极和第二磁极，第一磁极包括第一对相对磁极面，第二磁极包括第二对相对磁极面。空气间隙将第一对相对磁极面分开，并且该间隙将第二对相对磁极面分开。

在某些实施方式中，定子被配置成生成磁通量，该磁通量在第一方向上在第一对相对磁极面之间通过，同时在与第一方向相反的第二方向上在第二对相对磁极面之间通过。

在一些实施方式中，定子被配置成生成磁通量，该磁通量同时在两个相反方向上穿过空气间隙。

在某些实施方式中，定子包括高导磁率材料的一对芯，以及一对线圈。线圈一起限定第一磁极、第二磁极以及在其中永磁体被悬置的空气间隙。每个线圈围着一个芯缠绕以用于承载电流，从而生成跨空气间隙的磁通量，该磁通量用于永磁体与之相互作用。

在一些实施方式中，杠杆被耦合到负载，使得该杠杆的振荡、旋转运动以活塞运动移动负载。

在某些实施方式中，该装置是扬声器，并且其该负载是声学膜片。

在一些实施方式中，扬声器具有密封箱结构。

在某些实施方式中，杠杆被耦合到声学膜片，使得该杠杆的振荡、旋转运动以活塞运动移动声学膜片。

在又一方面，扬声器包括声学膜片，并且电动机被耦合到声学膜片，以用于驱动声学膜片的运动。该电动机包括定子以及电枢。定子包括高导磁率材料的一对芯，以及一对线圈。线圈一起限定第一磁极、第二磁极以及分开第一磁极和第二磁极的相对面的空气间隙。线圈中的每个线圈围着该芯中的一个芯缠绕以用于承载电流，从而生成跨空气间隙的磁通量。电枢包括单个永磁体，该电枢以与定子的非接触关系被设置在空气间隙以内并且被支撑以允许永磁体与空气间隙中的磁通量相互作用，以用于在第一磁极与第二磁极之间移动电枢。

各个实施方式可以包括以上特征和/或以下所述的任意一个。

在一些实施方式中，定子被配置成生成磁通量，该磁通量同时在两个相反方向上穿过空气间隙。

在某些实施方式中，定子被配置成生成磁通量，该磁通量在第一方向上在第一磁极的相对磁极面之间通过，同时在与第一方向相反的第二方向上在第二磁极的相对磁极面之间通过。

在一些实施方式中，定子被配置成生成跨空气间隙的磁通量，使得永磁体朝向第一磁极和第二磁极中的一个磁极被吸引，并且被第一磁极和第二磁极中的另一个磁极排斥。

各个实施方式可以提供一个或多个以下优点。

在一些实施方式中，用于驱动多个电枢的单个、共同定子的使用可以有助于减少装置中零件的数量。这样的零件减少可以提供封装和制造益处。例如，零件数量的减少可以导致制造步骤的对应减少，其中需要组装更少的零件。零件的减少还可以有助于减少或释放封装空间，由此可能减小总体封装尺寸和/或释放用于其它部件的空间。

在某实施方式中，用于驱动多个电枢的单个、共同定子的使用例如与多定子布置方式相比可以提供总体上较低的电阻。

在一些实施方式中，用于驱动多个电枢的单个、共同定子的使用例如与多定子布置方式相比可以提供相对于输入功率的更好地磁性能。

在某实施方式中，以基本上零制动配置提供移动磁体电机可以有助于减少在电机被用来驱动负载时由电机消耗的功率。更具体地，基本上零制动配置可以基本上消除磁阻力(a/k/a定位力)，而电机本将需要附加的功率以克服该磁阻力。

其它方面、特征和优点在说明书、附图和权利要求中。

附图说明

图1A是采用移动磁体电机的扬声器的顶视图，该移动磁体电机包括单个、共同定子以用于驱动一对电枢，该对电枢继而驱动声学膜片。

图1B是图1A的扬声器沿着线1B-1B所取的横截面侧视图。

图2A图示了电枢的振荡的、弧形的移动以及图1A的扬声器的声学膜片的活塞移动。

图2B和图2C是图1A的扬声器的横截面侧视图，示出了声学膜片相应地处于完全伸展位置和完全收缩位置。

图3A是图1A的扬声器的共同定子的透视图。

图3B是基本上零制动电机结构的横截面示图，由图1A的扬声器的共同定子和电枢形成，示出了电枢中的一个与跨由定子形成的空气间隙的磁通量相互作用。

图4A是图3A的共同定子的顶视图。

图4B是用于与图4A中所示的实施方式相比较的多定子布置的顶视图。

图5是支撑图1A的扬声器的电枢的一对杠杆的透视图。

图6A是采用移动磁体电机的扬声器的另一实施方式的顶视图，该移动磁体电机包括单个、共同定子以用于以线性运动驱动一对电枢。

图6B是图6A的扬声器沿着线6B-6B所取的横截面侧视图。

图7是采用移动磁体电机的扬声器的横截面侧视图，该移动磁体电机包括单个、共同定子，其能够驱动多于两个驱动相应负载的电枢。

图8A是移动磁体电机的可替代实施方式的前视图，该移动磁体电机可以与图1A的扬声器和/或图6A的扬声器一起使用。

图8B是图8A的移动磁体电机(示出有在空气间隙中的一对杠杆臂)沿着线8B-8B所取的横截面侧示图。

图9A是采用移动磁体电机的扬声器的顶视图，该移动磁体电机包括单个、共同定子以用于驱动一对电枢，该对电枢中的每个电枢驱动单独的膜片。

图9B是图9A的扬声器沿着线9B-9B所取的横截面侧视图。

图10A是移动磁体电机的另一实施方式的透视图，该移动磁体电机具有限定多个空气间隙的共同定子(示出有在空气间隙中的杠杆)。

图10B是图10A的移动磁体电机的前视图。

图10C是图10B的移动磁体电机沿着线10C所取的横截面侧视图。

图11是具有以第二类杠杆配置被布置的杠杆的扬声器的实施方式的横截面侧视图。

图12A是采用移动磁体电机的扬声器的顶视图，该移动磁体电机具有基本上零制动的拓扑以用于驱动电枢，该电枢继而驱动声学膜片。

图12B是图1A的扬声器沿着线12B-12B所取的横截面侧视图。

图13图示了杠杆的振荡的、弧形移动以及图12A的扬声器的声学膜片的活塞移动。

图14是图12A的扬声器的杠杆的透视图，该杠杆包括用于移动磁体电机的电枢。

图15是图12A的扬声器的移动磁体电机的定子的透视图。

图16A是图12A的扬声器的移动磁体电机的定子的电枢的顶视图。

图16B是根据图12A的移动磁体电机的电枢和定子的端视图，图示了电枢与跨由定子形成的空气间隙的磁通量相互作用。

具体实施方式

参照图1A和1B，一种装置(在该示例中时扬声器100)包括机械负载，在该示例中是声学膜片102(例如，锥型扬声器膜片，也被简单称为“锥”)，其通过围绕物106被安装到外壳104，该外壳104可以是金属、塑料或者其它适合的材料，该围绕物用作气力密封并且用作悬置元件。例如，在一些实例中，围绕物106被安装到框架108，并且该框架108被连接到外壳104。扬声器100还包括一对杠杆(即，第一和第二杠杆110a、110b)，每个均将关联的电枢112耦合到声学膜片102以用于将电枢112的运动传输到声学膜片以致使声学膜片102相对于外壳104移动。

电枢112中的每一个包括单个永磁体113。值得注意的是，这两个电枢112是由单个、共同定子113驱动的，该定子114提供了磁通量以用于这两个电枢112的永磁体113与之相互作用，由此驱动声学膜片的运动。在图示的示例中，定子114被紧固到外壳104的底壁116(例如，利用粘合剂)。可替代地或附加地，定子114可以被附着到框架108。

杠杆110a、110b中的每一个杠杆被枢转地连接到机械地面基准，诸如外壳104或者扬声器100的框架108，使得杠杆110a、110b以弧形路径关于相应的枢轴线118a、118b移动。

电枢112和定子114被定位在声学膜片102的下面，使得枢轴线118a、118b被布置在电枢112的外侧。即，电枢112被设置在第一杠杆110a的枢轴线118a与第二杠杆110b的枢轴线118b之间。电枢112和定子114在声学膜片102与外壳104的底壁116之间，并且基本上在声学膜片102的覆盖区以内，该覆盖区如由声学膜片102的外围边缘所限定。在一些情况下，与移动磁体电机沿声学膜片102的外围被布置的布置方式相比，该布置方式从封装的角度来看可以是有利的。

参照图2A到2C，杠杆110a、110b结合电枢112与定子114(图2A中未示出)之间的交互作用以活塞运动(如图2A的箭头120所示)移动声学膜片102。对于非常小的运动(例如，杠杆110a、110b在非常小的角度θ(例如小于0.1弧度)上的旋转(图2A的箭头122))，在声学膜片102与杠杆110a、110b到声学膜片102的连接点之间存在可忽略的相对横向运动(图2A的箭头124)。因而，针对仅需要杠杆110a、110b微小的旋转就实现声学膜片102的最大偏移的配置，将杠杆110a、110b连接到声学膜片102的连接器126可以被实施为简单的铰链，其仅允许具有很小或没有相对横向移动的相对旋转。

随着杠杆110a、110b的旋转角度θ增大，在声学膜片102与杠杆110a、110b到声学膜片102的连接点之间的相对横向移动也增大。为容纳这种运动，允许至少两度移动(即，相对旋转移动和相对横向移动)的连接器126可以被用来将杠杆110a、110b连接到声学膜片。在这方面，每个连接器126可以被实现为在每个端部上具有铰链的联杆、弯曲部(诸如金属带材)、弹性体连接(诸如弹性体的块)，或它们的某些组合。杠杆110a、110b在完全伸展位置(见图2B)与完全收缩位置(见图2C)之间驱动声学膜片102，在该完全伸展位置，声学膜片102向外远离外壳104延伸，在该完全收缩位置，声学膜片102向内朝向外壳104的腔体128拉拽。总的峰到峰偏移距离(d1)可以被设计为在宽范围(例如，大约1mm至大约30mm(例如4mm))上的任何并且可以在某种程度上取决于换能器尺寸限制，并且旋转的角度θ是大约2度到大约20度(例如6度)。

在完全伸展位置(图2B)中，电枢112向着外壳104的底壁116向下旋转。在一些情况下，当声学膜片102处于其完全伸展位置时，电枢112可以延伸超过定子114的轮廓。为容纳电枢112的该运动，凹部130可以被设置在外壳104的底壁116中以给予更大的间隙。

在完全收缩位置(图2C)中，电枢112向着声学膜片102向上旋转。在一些情况下，在完全收缩位置中，电枢112与声学膜片102之间的间隙(d2)小于1mm(例如，在0.5mm以内)。在一些情况下，电枢112至少部分地缩拢到声学膜片102的下面，使得声学膜片102的下边缘132在处于收缩位置中的电枢112的最高部分以下延伸。这可以允许更好地利用可用音量。

定子114的示例性实施方式在图3A、3B和4A中示出。如图3A、3B和4A中所示，定子114包括高导磁率材料(诸如软铁)的一对U形芯140。每个芯140包括第一腿部142、第二腿部144和在第一和第二腿部142、144之间延伸的背部146。第一腿部142和第二腿部144和背部146可以形成为被紧固在一起的单独的部件或者可以从共同一件材料中一体地形成。每个芯140还包括导电材料的线圈148，其关于第一与第二腿部142、144之间的相关联的芯140的背部146缠绕。在这方面，芯140被称为包括背侧绕组，其通过保持线圈148在部件的垂直堆叠以外而有助于针对整体的较低型扬声器100提供具有低型高度的定子114。芯140被布置为彼此相邻并且限定在其之间的空气间隙150，该空气间隙150基本上由电枢112填充。空气间隙150是由两个电枢112一起共享的单个、共同空气间隙。

值得注意的是，芯140一起限定一对磁极147a、147b以用于每个电枢112的单个永磁体113与之相互作用。芯140的第一腿部142形成具有第一对相对磁极面149a的第一磁极147a，并且第二腿部144形成具有第二对相对磁极面149b的第二磁极147b。空气间隙150将第一对相对磁极面149a分开，并且将第二对相对磁极面149b分开。

线圈148被布置为使得由电流流经它们而产生的磁场建设性地相加。在线圈148中的电流产生跨空气间隙150的磁通量。如图3B中所示，线圈148中的电流产生磁通量，该磁通量同时在两个相反方向上跨空气间隙150通过。即，由线圈148中的电流产生的磁通量151在第一方向上在第一对相对磁极面149a之间通过，同时在与第一方向相反的第二方向上在第二对相对磁极面149b之间通过。在线圈148中的电流被反转以反转磁通量的方向。该磁通量与电枢112的永磁体113相互作用以驱动声学膜片102的运动。在线圈148中的电流可以被重复地反转从而以振荡运动驱动电枢112。电枢112、芯140和线圈142的组合形成移动磁体电机。由于在线圈148中流动的电流导致的空气间隙150中的磁场与磁体113的磁场的相互作用以非接触的方式向磁体113施加力。来自磁体113的力被结构性地耦合到杠杆110a、110b并且最终耦合到声学膜片102。

移动磁体电机的两个磁极定子/一个磁体(每个电枢)布置方式提供了基本上零制动的拓扑。即，利用该两个磁极/一个磁体配置，随着杠杆110a、110b以振荡旋转运动被驱动，在定子114与个体永磁体113之间基本上不生成齿槽(磁阻)力；即，磁阻力小于需要用来在膜片102的峰至峰偏移距离上移动膜片102的功的10％(例如，小于需要用来移动膜片102的功的5％)。这可以有助于最小化功率消耗，因为电机并不必须做功以克服其本身的磁阻力。这可以对扬声器100被配置为密封箱(即，外壳104被密封)是特别有利的。在这样的密封箱配置中，电机需要克服箱刚度和磁性制动刚度的总和。减小该制动刚度可以显著地减小需要用来驱动电机的功率。

出于比较的目的，图4B图示了可替代的、多定子布置方式，在其中一对定子160被布置以便于驱动两个杠杆。与多定子设计(图4B)相比较，共同定子114(图4A)提供了更简单的设计。即使芯140可能比多定子布置方式的个体芯162更长，共同定子114减小了线圈的总数量，这可以提供不仅更容易制造(例如，因为零件的减少)也可以提供总体更低的电阻以及更好的磁性能的设计。

比较图4A和图4B，图4A的共同定子114减小了线圈的数量(即，在图4A中的布置中的两个线圈148与在图4B的布置中的四个线圈164)，这可以有助于减小总体电阻，因为缠绕两个线圈导致比缠绕四个线圈总体更短的路径长度(不管在共同定子布置方式中较长的芯长度)。即，对于给定输出，虽然共同定子114大于多定子布置方式的个体定子的每个定子，绕较大定子的周长比绕两个较小定子的周长的总和更短。其结果是，在共同的定子布置中使用较少的电线。在两个定子布置方式中的附加的电线增大了电阻、电感、重量和成本。

线圈端部的数量也被减少(即，在图4A的布置方式中的四个线圈线圈端部152与在图4B的布置方式中的八个线圈线圈端部166)。这可以提供改进的磁性能，因为与线圈端部相关联的磁通量也并不像与线圈的内匝相关联的磁通量那样耦合到芯中。因此，来自线圈端部的显著量的磁通量并不经过磁体，并且因而增加了并不驱动电枢112的漏电感。这继而意味着其需要更多的放大器功率来产生相同的电机功率。减少线圈端部的数量可以有助于减小该低效率。

共同定子布置方式还提供了更好的空间利用。更具体地，在图4B的两个定子布置方式中，存在相邻的定子160之间的(多个)间隙所占的附加空间，其在图4A的共同定子布置方式中并不需要。其结果是，共同定子布置方式可以留下更多空间以用于容纳其它元件，诸如允许更长的杠杆110a、110b。

如图5中所示，电枢112中的每个电枢包括磁体载体170，其支撑永磁体113。磁体113可以利用粘合剂、机械接口、按扣特征、现场铸模或其组合等被紧固在它们响应的磁体载体170中。杠杆110a、110b可以由诸如铝之类的金属；玻璃填充塑料；或其它合适的低质量高刚性材料而形成。在一些情况下，磁体载体170与相关联的杠杆110a、110b一体成型。

磁体113被布置使得相同极(图5中示出为N极)面向定子114的相同芯140，使得磁体113在空气间隙150中的相同方向上被极化。在一些情况下，磁体113以下悬(underhung)配置被布置，其中磁体113在z方向(图1B中所示的z轴线)上比空气间隙150的深度要短。在一些应用中，磁体113在声学膜片102的极上位置和极下位置处超过空气间隙150。在一些情况下，磁体113也沿着x轴线(如图1B中所示)被过悬(overhung)一距离(d3)，例如大约是空气间隙150的宽度的一半，以捕获边缘磁通量。

参照图5，杠杆110a、110b中的每一个包括在该处杠杆被附接到膜片(例如，经由连接器126(图2A))的膜片附接点171(杠杆阻力)。附接点171被定位以杠杆长度L1远离枢轴线118a、118b(杠杆支点)。杠杆110a、110b中的每一个还具有相关联的施力点172(即，力从相关联的电枢112有效地施加的点)，其表示杠杆作用。在图示的示例中，施力点172近似于磁体113的中心处。施力点172被定位以杠杆长度L2远离枢轴线118a、118b。

通常，优选的可以是最小化杠杆110a、110b的旋转角度。由于冲程大约是杠杆110a、110b的旋转角度(弧度)与杠杆长度L1的乘积，长度增加减小了需要实现相同冲程的旋转角度。在非常小的角度，例如小于0.15弧度，力至冲程的非线性度足够小从而可以忽略，但随着旋转角度增大，力至冲程的非线性度可开始引入谐波失真问题。

齿轮比L1/L2可以被设置以优化该应用。在一些情景中，增大齿轮比以降低相对于锥的有效磁质量可能更好。这可能是如果锥压力低(例如，无限障板应用)的情况。另一方面，如果锥压力负载很高则降低齿轮比可能更好。(例如，小型密封箱应用)。

其它实施方式

虽然以上已经对一些实施方式进行了详细描述，其它修改也是可能的。例如，虽然扬声器中共同定子被布置成以弧形的、振荡的运动驱动一对电枢的实施方式已经被描述，在一些实例中，共同定子可以被利用以线性运动驱动多个电枢。例如，图6A和图6B图示了扬声器200包括通过围绕物206(例如，经由框架208)被安装到外壳204的声学膜片202的实施方式。扬声器200还包括一对电枢212，每个电枢包括永磁体，每个永磁体经由相关联的连接臂213被耦合到声学膜片202以用于将电枢212的运动传输到声学膜片以致使声学膜片202相对于外壳移动。连接臂213可以由诸如铝之类的金属；或玻璃填充塑料形成。连接臂213可以利用粘合剂被连接到膜片。

这两个电枢212是由单个、共同定子214驱动的，该定子214提供了磁通量以用于这两个电枢与之相互作用，由此驱动声学膜片的运动。电枢212和定子214被定位在声学膜片202的下面并且在声学膜片202的覆盖区以内，如由外围边缘限定的。定子214以线性的、上下运动(如由箭头215指示的)驱动电枢212，其继而以活塞运动驱动声学膜片202。

定子214可以具有如之前相对于图3A所述的结构。更具体地，定子214可以包括高导磁率材料(诸如软铁)的一对U形芯240。每个芯240承载围着相关联的芯240的背部缠绕的导电材料的线圈248。芯240被布置为彼此相邻并且限定在其之间的空气间隙250，在该空气间隙250以内设置有电枢212。空气间隙250是由电枢212一起共享的单个、共同空气间隙。在这样的情况下，诸如弯曲部(未示出)之类的悬置可以被用来保持磁体在定子214的芯240之间的中心，以抑制电枢212撞向定子214。

线圈248被连接(例如串联)并被极化，使得由电流流经它们而产生的磁场建设性地相加。在线圈248中的电流产生跨空气间隙250的磁通量。该磁通量与电枢212相互作用以驱动声学膜片202的运动。

在图示的示例中，定子214被紧固到外壳204的底壁216(例如，利用粘合剂)。为容纳电枢212的向下运动，凹部230可以被设置在外壳204的底壁216中以给予更大的间隙。

在一些情况下，共同的定子可以被用来驱动多于两个电枢。可替代地或附加地，多个电枢可以被采用以驱动多个负载。例如，图7图示了共同定子214(其可以具有如之前相对于图3A所述的结构)被用来驱动三个电枢212a、212b、212c的活塞、振荡运动的装置的实施方式(例如，扬声器200')，电枢212a、212b、212c中的每个电枢经由相关联的连接臂213a、213b、213c被耦合至单独的负载(例如，单独的声学膜片202a、202b、202c)。在这样的情况下，诸如弯曲部(未示出)之类的悬置可以被用来保持磁体在定子214的芯240之间的中心，以抑制电枢212a、212b、212c撞向定子214。

在图7中图示的示例中，声学膜片202a、202b中的两个沿着扬声器200'的第一侧被布置并且通过相应的围绕物(即，第一和第二围绕物206a、206b)被安装到外壳204，该外壳204可以是金属、塑料或其它适合的材料。在图示的示例中，围绕物206a、206b经由第一框架208a被安装到外壳204。即，围绕物206a、206b被安装到第一框架208a，并且第一框架208a被连接到外壳204。声学膜片202b中的第三个沿着扬声器200'的相对的、第二侧被布置并且经由第二框架208b被安装到外壳204。第二框架208b可以与第一框架208a分离，可以被耦合到第一框架208a，或者与第一框架208a集成。

电枢212a、212b、212c中的每一个电枢包括永磁体217a、217b、217c。共同定子214提供用于永磁体217a、217b、217c与之相互作用的磁通量，由此驱动声学膜片202a、202b、202c的运动。定子114可以被紧固到外壳204和/或紧固到框架208a、208b中的一者或两者。

中心电枢212c的磁体217c被定位使得其极性与外面的两个电枢212a、212b的极性相反，使得中心声学膜片202c以与外面的两个声学膜片202a、202b被驱动的方向相反的方向被驱动。这可以有助于平衡被施加到扬声器200'的力。

图8A和图8B图示了移动磁体电机的另一个实施方式，其具有共同定子以用于驱动可以被用在例如图1A和图6A的扬声器中的多个电枢。图8A和图8B的定子314包括诸如软铁之类的高导磁率材料的单个C形芯340。芯340包括第一腿部342、第二腿部344和在第一和第二腿部342、344之间延伸的连接部346。芯340承载围着第一腿部342缠绕的导电材料的第一线圈348a以及围着第二腿部344缠绕的导电材料的第二线圈348b。第一和第二腿部342、344限定了其间的空气间隙350，在该空气间隙350以内可以设置电枢312(图8B)。空气间隙350是由电枢312一起共享的单个、共同空气间隙。电枢312中的每一个被耦合到一对杠杆310a、310b中的一个杠杆，例如以用于将电枢312(关于枢轴线318a、318b)的弧形运动(箭头322)传输到诸如被附接到杠杆310a、310b与电枢312相对的末端的声学膜片之类的负载(未示出)。在该实施方式中，每个电枢312包括具有反转磁化极性的一对磁体313A、313B。线圈348a、348b被连接并被极化，使得由电流流经它们而产生的磁场建设性地相加。在线圈348a、348b中的电流产生跨空气间隙350的磁通量。该磁通量与电枢312相互作用以驱动声学膜片的运动。

虽然已经描述了采用单个、共同定子以驱动多个杠杆而这些杠杆继而驱动共同的机械负载(例如扬声器)的装置的实施方式(例如扬声器)，在一些实施方式中，共同定子可以被采用以驱动多个杠杆，每个杠杆驱动单独的负载。例如，图9A和图9B图示了扬声器400的实施方式，其包括一对声学膜片402，每个声学膜片402通过相关联的围绕物406被安装到外壳404(例如，经由框架408)。扬声器400包括一对杠杆(即，第一和第二杠杆410a、410b)，每个均将关联的电枢412经由连接器426耦合到声学膜片402中的一个声学膜片，以用于将电枢412的运动传输到声学膜片402以致使声学膜片402相对于外壳404移动。值得注意的是，这两个电枢412是由单个、共同定子414驱动的，该定子214提供了磁通量以用于这两个电枢412与之相互作用，由此驱动声学膜片402的运动。定子414可以具有如之前相对于图3A所述的结构。

图10B、10B和10C图示了移动磁体电机的又一个实施方式，其具有共同定子以用于驱动可以被用在例如以上讨论的扬声器中的多个电枢。图10A至10C的定子514包括诸如软铁之类的高导磁率材料的单个芯540。芯540包括第一腿部542、第二腿部544和在第一和第二腿部542、544之间延伸的连接部546。芯540承载围着第一腿部542缠绕的导电材料的第一线圈548a以及围着第二腿部544缠绕的导电材料的第二线圈548b。

中心腿部547从连接部546向上延伸进入第一与第二腿部542、544之间的区域以限定其间的一对空气间隙550a和550b(图10B)。移动磁体电机包括一对电枢512，每个电枢512被设置在空气间隙550a、550b中相关联的一个空气间隙中。电枢512中的每一个被耦合到一对杠杆510a、510b中的一个杠杆，例如以用于将电枢512的运动传输到诸如被附接到杠杆510a、510b与电枢512相对的末端的声学膜片之类的负载(未示出)。每个电枢512包括具有反转磁化极性的一对磁体513A、513B。

杠杆510a、510b被布置为关于枢轴线518a、518b枢转。由于在线圈548a、548b中流动的电流导致的在空气间隙550a、550b中的磁场与磁体513a、513b的磁场的相互作用驱动杠杆510a、510b处于相对于彼此相反方向的弧形运动(箭头522)。

虽然已经对利用共同定子以驱动多个电枢的移动磁体电机被采用以用于控制扬声器中的声学膜片的位移的实施方式进行了描述，这样的移动磁体电机可以在其它装置中被采用。例如，可以采用利用共同定子来驱动多个电枢的移动磁体电机，以用于控制膜片泵中的膜片的位移。可替代地，可以采用这样的电机以驱动活塞泵中的活塞。

虽然已经描述了包括表示杠杆阻力的第一类杠杆布置方式(即，在其中枢轴线(杠杆支点)介于电枢/施力点(杠杆作用)与膜片附着点(即，在杠杆与膜片之间的附着点)中间的布置方式)的实施方式，其它实施方式也是可能的。例如，杠杆可以以第二类杠杆配置被布置，在其中杠杆与膜片之间的附着点介于枢轴线与电枢中间。

图11图示了示例性装置(例如，扬声器600)，其实施第二类杠杆配置。扬声器包括声学膜片602(机械负载)，其通过围绕物606被安装到外壳604。扬声器600还包括一对杠杆(即，第一和第二杠杆610a、610b)，每个均将关联的电枢612耦合到声学膜片602以用于将电枢612的运动传输到声学膜片以致使声学膜片602相对于外壳604移动。

电枢612中的每一个包括永磁体613。再一次地，这两个电枢612是由单个、共同定子614驱动的，该定子114提供了磁通量以用于这两个电枢612的永磁体613与之相互作用，由此驱动声学膜片的运动。杠杆610a、610b中的每一个杠杆被枢转地连接到机械地面基准，诸如外壳604或者扬声器600的框架608，使得杠杆610a、610b以弧形路径关于相应的枢轴线618a、618b移动。值得注意的是，枢轴线618a、618b在相应的施力点(电枢612)与相应的膜片附着点627中间。

虽然已经描述了具有基本上零制动配置的移动磁体电机被用来驱动一对电枢和杠杆的实施方式，在其它实施方式中，具有基本上零制动配置的移动磁体电机可以被用来驱动单个电枢和杠杆。

例如，参照图12A和图12B，扬声器700包括通过围绕物706被安装到外壳704的声学膜片702，该外壳704可以是金属、塑料或其它适合的材料，该围绕物用作气力密封并且用作悬置元件。例如，在一些实例中，围绕物706被安装到框架708，并且该框架708被连接到外壳704。外壳704可以是密封箱外壳，或者是装有气门的箱外壳。

在图12A和图12C中图示的示例中，扬声器700包括单个杠杆710，其在一点沿着杠杆710被机械地连接到声学膜片702并且在另一点沿着杠杆710被机械地连接到具有基本上零制动拓扑(即，由电机712生成的磁阻力小于需要用来在其峰至峰偏移距离上移动声学膜片702的总功的10％)的移动磁体电机712。

杠杆710被枢转地连接到机械地面基准，诸如外壳704或者框架708，使得杠杆710以弧形路径关于枢轴线714移动。如图13所示，当振荡力(箭头716)经由移动磁体电机712(图12A)被施加到杠杆710时，杠杆710以弧形路径(箭头717)关于枢轴线714被驱动。杠杆710的运动经由连接点被转换至声学膜片702，其致使声学膜片702沿着完全伸展位置与完全收缩位置之间的路径(箭头718)移动。在一些情况下，该连接点可以包括诸如铰链或联杆之类的连接器719，其允许杠杆710相对于声学膜片702移动，由此允许声学膜片702以活塞运动(箭头718)移动，而不是跟随杠杆710的弧形路径。

图14、15、16A和16B图示了用于向杠杆710施加力的移动磁体电机712(图16A)的一个实施方式。参照图14，在所示的实施方式中，移动磁体电机712包括被附接到杠杆710的基本上平坦的电枢720。电枢720包括单个永磁体722。电枢720和杠杆710可以是一个单一结构的部分。

参照图15，移动磁体电机712还包括定子724，该定子724包括一对芯726。芯726由诸如软铁之类的高导磁率材料形成。每个芯726包括第一腿部728、第二腿部730和在第一和第二腿部728、730之间延伸的背部732。第一腿部728和第二腿部730和背部732可以形成为被紧固在一起的单独的部件或者可以从共同一件材料中一体地形成。

每个芯726还包括导电材料的线圈734，其关于第一与第二腿部728、730之间的相关联的芯726的背部732缠绕。在这方面，芯726被称为包括背侧绕组，其通过保持线圈734在部件的垂直堆叠以外而有助于针对整体的较低型扬声器700提供具有低型高度的定子724。芯726被布置为彼此相邻并且限定在其之间的空气间隙736，在该空气间隙736以内悬置有电枢720。

值得注意的是，芯726一起限定一对磁极738a、738b以用于电枢720的单个永磁体722与之相互作用。芯726的第一腿部728形成具有第一对相对磁极面740a的第一磁极738a，并且第二腿部730形成具有第二对相对磁极面740b的第二磁极738b。空气间隙736将第一对相对磁极面740a分开，并且将第二对相对磁极面740b分开。

线圈734被布置为使得由电流流经它们而产生的磁场建设性地相加。在线圈734中的电流产生跨空气间隙736的磁通量。如图16B中所示，线圈734中的电流产生磁通量，该磁通量同时在两个相反方向上跨空气间隙736通过。即，由线圈734中的电流产生的磁通量742在第一方向上在第一对相对磁极面740a之间通过，同时在与第一方向相反的第二方向上在第二对相对磁极面740b之间通过。在线圈734中的电流被反转以反转磁通量的方向。磁通量与电枢720中的永磁体722相互作用(即，取决于电流在线圈中的方向，将永磁体吸引到第一或第二磁极)以驱动声学膜片702的运动。在线圈734中的电流可以被重复地反转从而以振荡运动驱动电枢720。由于在线圈734中流动的电流导致的空气间隙736中的磁场与磁体722的磁场的相互作用以非接触的方式向磁体722施加力。来自磁体722的力被结构性地耦合到杠杆710并且最终耦合到声学膜片702。

移动磁体电机712的两个磁极定子/一个磁体布置方式提供了基本上零制动的拓扑。即，利用该两个磁极/一个磁体配置，随着杠杆710以振荡旋转运动被驱动，在定子724与永磁体722之间基本上不生成齿槽(磁阻)力；即，磁阻力小于需要用来在膜片702的峰至峰偏移距离上移动声学膜片702的功的10％(例如，小于需要用来移动声学膜片102的功的5％)。这可以有助于最小化功率消耗，因为电机并不必须做功以克服其本身的磁阻力。这可以对扬声器700被配置为密封箱(即，外壳704被密封)是特别有利的。在这样的密封箱配置中，电机需要克服箱刚度和磁性制动刚度的总和。减小该制动刚度可以显著地减小需要用来驱动电机的功率。

虽然图12A和图12B图示了由单个杠杆驱动的膜片，在一些情况下，可以使用多个这样的(每个均具有相关联的移动磁体电机)杠杆以用于驱动膜片。

若干实施方式已经被描述。然而，将理解的是，可以做出附加的修改而不偏离本文描述的发明构思的精神和范围，并且相应地，其它实施例也处于以下权利要求书的范围以内。

Claims (13)

1.一种装置，包括：

I.)负载；

II.)杠杆，所述杠杆被耦合到所述负载；以及

III.)电动机，所述电动机被耦合到所述杠杆以用于以围绕枢轴线的振荡、旋转运动驱动所述杠杆，所述电动机包括：

A.)电枢，所述电枢包括永磁体，所述电枢被耦合到所述杠杆；以及

B.)定子，所述定子限定在其中设置有所述电枢的空气间隙，所述定子被配置用于产生跨所述空气间隙的磁通量以用于所述永磁体与所述磁通量相互作用，由此驱动所述负载的运动，

其中所述电动机被配置使得随着所述杠杆被所述电动机驱动，在所述定子与所述永磁体之间基本上没有磁阻力被生成。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述定子限定：

第一磁极，所述第一磁极包括第一对相对磁极面，以及

第二磁极，包括第二对相对磁极面，以及

其中所述空气间隙将所述第一对相对磁极面分开，并且所述间隙将所述第二对相对磁极面分开。

3.根据权利要求2所述的装置，其中所述定子被配置成生成磁通量，所述磁通量在第一方向上在所述第一对相对磁极面之间通过，同时在与所述第一方向相反的第二方向上在所述第二对相对磁极面之间通过。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述定子被配置成生成磁通量，所述磁通量同时在两个相反方向上穿过所述空气间隙。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述定子包括：

高导磁率材料的一对芯，所述芯一起限定：

第一磁极；

第二磁极；以及

空气间隙，所述永磁体被悬置在所述空气间隙以内；以及

一对线圈，每个线圈围着所述芯中的一个芯缠绕，以用于承载电流，从而生成跨所述空气间隙的磁通量以用于所述永磁体与所述磁通量相互作用。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述杠杆被耦合到所述负载，使得所述杠杆的振荡、旋转运动以活塞运动移动所述负载。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置是扬声器，并且其中所述负载是声学膜片。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述扬声器具有密封箱结构。

9.根据权利要求7所述的装置，其中所述杠杆被耦合到所述声学膜片，使得所述杠杆的振荡、旋转运动以活塞运动移动所述声学膜片。

10.一种扬声器，包括：

I.)声学膜片；以及

II.)电动机，所述电动机被耦合到所述声学膜片以用于驱动所述声学膜片的运动，所述电动机包括：

A.)定子，所述定子包括：

i.)高导磁率材料的一对芯，所述芯一起限定：

a.)第一磁极，

b.)第二磁极，以及

c.)空气间隙，所述空气间隙分开所述第一磁极和所述第二磁极的相对面；

ii.)一对线圈，每个线圈围着所述芯中的一个芯缠绕以用于承载电流，从而生成跨所述空气间隙的磁通量；以及

B.)电枢，所述电枢包括单个永磁体，所述电枢以与所述定子的非接触关系被设置在所述空气间隙以内并且被支撑以允许所述永磁体与所述空气间隙中的磁通量相互作用，以用于在所述第一磁极与所述第二磁极之间移动所述电枢。

11.根据权利要求10所述的扬声器，其中所述定子被配置成生成磁通量，所述磁通量同时在两个相反方向上穿过所述空气间隙。

12.根据权利要求11所述的扬声器，其中所述定子被配置成生成磁通量，所述磁通量在第一方向上在所述第一磁极的相对磁极面之间通过，同时在与所述第一方向相反的第二方向上在所述第二磁极的相对磁极面之间通过。

13.根据权利要求10所述的扬声器，其中所述定子被配置成生成跨所述空气间隙的磁通量，使得所述永磁体朝向所述第一磁极和所述第二磁极中的一个磁极被吸引，并且被所述第一磁极和所述第二磁极中的另一个磁极排斥。