CN112602336A - 用于分布模式扬声器的加强致动器 - Google Patents

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Abstract

致动器包括框架，该框架包括在平面中延伸的面板，和从该平面垂直延伸的一个或多个支柱。致动器进一步包括磁路组件，该磁路组件包括磁体和音圈，该磁体和音圈能够沿着垂直于面板平面的轴线相对于彼此移动。致动器还包括一个或多个悬架构件，该一个或多个悬架构件将框架附接到磁路组件的第一部件。每个悬架构件都包括垂直段，该垂直段将悬架构件附接到对应的一个支柱上。每个悬架构件还包括第一臂，该第一臂远离对应的支柱延伸到被附接至磁路组件的第一部件的一端。在致动器工作期间，悬架构件的第一臂屈曲以适应磁体相对于音圈的轴向位移。

Description

用于分布模式扬声器的加强致动器
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年11月30日提交的美国临时申请序列号62/774,104的优先权。先前申请的公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分并通过引用并入。
背景技术
本说明书涉及分布模式致动器(DMA)、电磁(EM)致动器以及特征在于DMA和EM致动器的分布模式扬声器。
很多传统的扬声器通过在膜片中引发类似活塞的运动来产生声音。相反，诸如分布模式扬声器(DML)的面板音频扬声器通过经由电声致动器在面板中引发均匀分布的振动模式来进行工作。通常，致动器是压电或者电磁致动器。
在典型致动器的工作期间，致动器的部件会弯曲，从而使这些部件承受机械应力。此应力可能会降低致动器的性能和使用寿命。特征在于具有固定宽度的柔性部件的常规DMA和EM致动器和具有以直角弯曲的柔性部件的常规EM致动器由于机械应力特别易受到性能降低的影响。
发明内容
本文公开了对常规分布模式致动器(DMA)和电磁(EM)致动器的改进。例如，这些DMA和EM致动器的实施方式的特征在于，柔性部件具有与常规设备相比增大尺寸的部分。这些具有增大尺寸的部分战略性地位于高应力区域中。这些部件也可以成形为使得增大的尺寸不会显著增大致动器占用的体积。
通过将DMA或EM致动器附接到机械负载(诸如吸音板)，这些致动器可以用于在面板中引发振动模式以产生声音。
大体上，在第一方面中，本发明的特征在于一种致动器，该致动器包括框架，该框架包括在平面中延伸的面板，和从该平面垂直延伸的一个或多个支柱。致动器还包括磁路组件，该磁路组件包括磁体和音圈，在致动器工作期间，磁体和音圈能够沿着垂直于面板平面的轴线相对于彼此移动。致动器进一步包括一个或多个悬架构件，该一个或多个悬架构件将框架附接到磁路组件的第一部件。每个悬架构件都包括垂直段，该垂直段沿轴向方向延伸，从而将悬架构件附接在对应的一个支柱上。每个悬架构件都进一步包括第一臂，该第一臂在平行于面板平面的第一平面中远离对应的支柱延伸到被附接至磁路组件的第一部件的一端。在致动器工作期间，悬架构件的第一臂屈曲以适应磁体相对于音圈的轴向位移。
致动器的实施例可以包括一个或多个下列特征和/或其它方面的一个或多个特征。例如，可以改变第一臂在第一平面中的厚度，从而降低在致动器工作期间，当悬架构件屈曲时，在悬架构件的一个或多个位置处的应力集中。即，第一臂在第一平面中的厚度可以是不均匀的。
在一些实施例中，第一臂可以包括：第一直线段，该第一直线段在第一平面中沿第一方向远离对应的支柱延伸；和第二直线段，该第二直线段连接到第一臂，该第二直线段在第一平面中正交于第一方向延伸。第一臂可以包括第一曲线段，该第一曲线段连接第一直线段和第二直线段。第二直线段在第一平面中可以具有沿着第二直线段的长度渐缩的厚度。第一臂可以包括第三直线段，该第三直线段通过第二曲线段连接到第二直线段，该第三直线段在第一平面中正交于第二直线段延伸，并且第三直线段被附接到磁路组件的第一部件。
在一些实施例中，第二曲线段具有沿着外边缘的第一曲率半径，该第一曲率半径小于沿着第二曲线段的内边缘的第二曲率半径。
在一些实施例中，每个悬架构件都包括第二臂，该第二臂在平行于面板平面的第二平面中远离对应的支柱延伸到附接至磁路组件的第一部件的一端。第一臂和第二臂可以通过对应的曲线段分别连接到垂直段的相对端，其中对应的曲线段分别延伸出第一平面和第二平面。垂直段和两个曲线段可以共同形成C形段。曲线段可以没有框架的对应支柱。
在一些实施例中，第一臂和第二臂可以通过悬架构件的垂直段连接。第一臂和第二臂的端部可以分别附接到磁路组件的第一部件的相对侧。
在一些实施例中，磁路组件的第一部件在框架的平面中具有基本上多边形的形状，并且对应的悬架构件附接到该多边形的每个相应侧。即，磁路组件的第一部件在框架的平面中具有多边形的形状。该多边形可以是四边形。
在一些实施例中，音圈被附接到框架，并且磁路组件的第一部件包括磁体。
另一方面，本发明的特征在于一种包括第一方面的致动器的面板音频扬声器。面板音频扬声器的面板可以包括显示面板。
另一方面，本发明的特征在于一种移动设备，该移动设备包括在平面中延伸的电子显示面板。该移动设备还可以包括底座(chassis)，该底座附接到电子显示面板并且在底座的背板和电子显示面板之间限定空间。该移动设备可以进一步包括电子控制模块，该电子控制模块被容纳在该空间中，并且该电子控制模块可以包括处理器。另外，该移动设备可以包括致动器，该致动器被容纳在该空间中，并且该致动器附接到电子显示面板的表面。致动器可以包括框架，该框架包括在平面中延伸的面板，和从该平面垂直延伸的一个或多个支柱。致动器还可以包括磁路组件，该磁路组件包括磁体和音圈，在致动器工作期间，磁体和音圈能够沿着垂直于面板平面的轴线相对于彼此移动。致动器可以进一步包括一个或多个悬架构件，该一个或多个悬架构件将框架附接到磁路组件的第一部件。每个悬架构件都可以包括垂直段，该垂直段沿轴向方向延伸，从而将悬架构件附接在对应的一个支柱上。每个悬架构件都可以还包括第一臂，该第一臂在平行于面板平面的第一平面中远离对应的支柱延伸到被附接至磁路组件的第一部件的一端。在致动器工作期间，悬架构件的第一臂屈曲以适应磁体相对于音圈的轴向位移。
另一方面，本发明的特征在于一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括在平面中延伸的电子显示面板。该可穿戴设备还可以包括底座，该底座附接到电子显示面板并且在底座的背板和电子显示面板之间限定空间。该可穿戴设备可以进一步包括电子控制模块，该电子控制模块被容纳在该空间中，并且该电子控制模块可以包括处理器。另外，该可穿戴设备可以包括致动器，该致动器被容纳在该空间中，并且该致动器附接到电子显示面板的表面。致动器可以包括框架，该框架包括在平面中延伸的面板，和从该平面垂直延伸的一个或多个支柱。致动器还可以包括磁路组件，该磁路组件包括磁体和音圈，在致动器工作期间，磁体和音圈能够沿着垂直于面板平面的轴线相对于彼此移动。致动器可以进一步包括一个或多个悬架构件，该一个或多个悬架构件将框架附接到磁路组件的第一部件。每个悬架构件都可以包括垂直段，该垂直段沿轴向方向延伸，从而将悬架构件附接在对应的一个支柱上。每个悬架构件都可以还包括第一臂，该第一臂在平行于面板平面的第一平面中远离对应的支柱延伸到被附接至磁路组件的第一部件的一端。在致动器工作期间，悬架构件的第一臂屈曲以适应磁体相对于音圈的轴向位移。
在其它优点中，实施例包括这样的致动器，该致动器与常规致动器相比，由弯曲引起的机械应力所导致故障的机会降低。
另一优点在于，致动器占用与常规致动器基本相同的空间。当致动器被集成到较大的电子设备中并且需要配合在规定体积内时，这将特别有益。
根据说明书、附图和权利要求书，其它优点将显而易见。
附图说明
图1是移动设备的实施例的立体图。
图2是图1的移动设备的示意性截面图。
图3A是在第一平面中具有屈曲部的DMA的截面图。
图3B是图3A的DMA的顶视图。
图4A是具有屈曲部的DMA的截面图，该屈曲部被部分折叠成第二平面，该第二平面不同于图3A的第一平面。
图4B是图4A的DMA的顶视图。
图5A是EM致动器的透视四分之一剖视图。
图5B是图5A的EM致动器的立体图。
图5C是图5A和图5B中所示的EM致动器的屈曲部的立体隔离图。
图6是EM致动器的示例屈曲部的立体图。
图7A是屈曲部的第一臂的顶视图。
图7B是图7A的屈曲部的立体图。
图8是用于移动设备的电子控制模块的实施例的示意图。
在不同的附图中，相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
本公开特征在于用于面板音频扬声器(诸如分布模式扬声器(DML))的致动器。这样的扬声器能够被集成到移动设备(诸如移动电话、平板或者可穿戴设备(例如，智能手表和诸如智能眼镜的头戴式设备))中。例如，参考图1，移动设备100包括设备底座102和触摸面板显示器104，其包括集成了面板音频扬声器的平板显示器(例如，OLED或LCD显示面板)。移动设备100以多种方式与用户交互，包括经由触摸面板显示器104显示图像和接收触摸输入。通常，移动设备具有大致10mm(毫米)或更小的深度、60mm到80mm的宽度(例如，68mm到72mm)和100mm到160mm(例如，138mm到144mm)的高度。
移动设备100还产生音频输出。使用通过使平板显示器振动来创造声音的面板音频扬声器来生成音频输出。显示面板被耦合到致动器，诸如DMA或EM致动器。致动器是可移动部件，该可移动部件被布置成向面板(诸如触摸面板显示器104)提供力，从而使面板振动。振动的面板生成例如在20Hz(赫兹)到20kHz的范围中的人类可听见的声波。
除了产生声音输出之外，移动设备100还能够使用致动器产生触觉输出。例如，触觉输出能够对应于在180Hz到300Hz的范围中的振动。
图1还示出了与图2中所示的截面方向相对应的虚线。参考图2，移动设备100的截面图示了设备底座102和触摸面板显示器104。为了便于参考，图2还包括带有X、Y和Z轴的笛卡尔坐标系。设备底座102具有沿着Z方向测量的深度和沿着X方向测量的宽度。设备底座102还具有由设备底座102的主要在XY平面中延伸的部分形成的背板。移动设备100包括致动器210，该致动器210被容纳在底座102中的显示器104的后方并且被贴附到显示器104的后侧。通常，致动器210被定尺寸为配合在由容纳在底座中的其它部件(包括机电模块220和电池230)所约束的体积内。
通常，致动器210包括框架，该框架经由板106将致动器连接到显示面板104。框架用作支架从而为致动器210的其它部件提供支撑，这些其它部件通常包括屈曲部和机电模块。框架可以足够刚性，以避免由于弯曲而变形很大。
屈曲部通常是在X-Y平面中延伸，并且在振动时在Z方向上移位的细长构件。屈曲部通常在至少一端处附接到框架。相对端可以脱离框架，被允许随着屈曲部振动而在Z方向上移动。
机电模块通常是将电信号转换为机械位移的换能器。机电模块的至少一部分常常刚性地耦合到屈曲部，使得当机电模块被加电时，模块引起屈曲部振动。
通常，致动器210被定尺寸为配合在由容纳在移动设备100中的其它部件(包括电子控制模块220和电池230)限制的体积内。致动器210可以是多种不同致动器类型中的一种，诸如电磁致动器或压电致动器。
现在参考具体实施例，在一些实施方式中，致动器是分布模式致动器(DMA)。例如，图3A和图3B示出了DMA 300的不同视图，DMA 300包括机电模块和屈曲部。图3A是DMA 300的截面，而图3B是DMA 300的顶视图。在DMA 300的工作期间，机电模块使屈曲部的自由端在Z方向上移位。
具体地参考图3A，在DMA 300中，机电模块和屈曲部被一起集成到悬臂梁310中，该悬臂梁310包括叶片312以及压电堆叠314a和314b。叶片312是一种细长构件，其在一端处附接到框架320，该框架320是将叶片附接到板106的短柱。叶片312从框架320延伸，终止于可在Z方向上自由移动的未附接的端部。叶片312的附接到框架320的部分具有沿Y方向测量的宽度，该宽度大于屈曲部的未附接的部分的宽度。梁310在狭槽322处附接到框架320，其中叶片312插入到狭槽322中。在图3A和图3B的示例中，压电堆叠314a和314b分别设置在叶片312的上方和下方。每个堆叠314a和314b都可以包括一个或多个压电层。
图3A示出了DMA 300的截面图，图3B示出了DMA的顶视图。图3A包括叶片312的顶视图，该叶片312被框架320和压电堆叠314a部分地遮挡。叶片312和压电堆叠314a和314b都平行于XY平面延伸。当DMA 300静止时，梁310，即叶片312和压电堆叠314a和314b保持平行于XY平面。在DMA 300的工作期间，压电堆叠314a和314b被加电，引起梁310相对于Z轴振动。叶片312梁310的振动使其在±Z方向上移动。
在X方向上测量的叶片312的长度表示为LF，并且也称为端对端延伸。图3B还示出了长度LW，该长度LW在下面关于屈曲部的翼部详细地讨论。叶片312的自由端具有宽度WF2。对于长度LF–LW，叶片312的宽度保持为WF2。
叶片312的由框架320锚固的端部具有第一宽度WF1，该第一宽度WF1大于框架320的表示为WS的宽度。朝向锚固端，叶片312的宽度增加以形成从狭槽322侧向延伸的两个翼部。在该实施方式中，翼部关于在X方向上延伸的中心轴350对称，并且将叶片312分成对称的顶部和底部，但是在其它实施方式中，翼部不需要是对称的。参考顶翼部(即，中心轴350上方的翼部)，翼部的边缘与叶片312的顶部的平行于X轴的边缘邻接。从叶片312的顶边缘到翼部距中心轴350最远的点测量顶翼部的表示为WW的宽度。任一翼部的宽度WW、屈曲部的自由端的宽度WF2以及屈曲部的锚固端的宽度WF1通过方程WF1＝WF2+2WW相关。
每个翼部也都具有长度，表示为LW。在图3A和图3B中所示的实施方式中，LW大于WW，但是在其它实施方式中，LW可以小于或等于WW。例如，LW和WW可以为近似2mm至10mm，例如4mm至8mm，诸如大约5mm。
狭槽322的宽度成比例地大于翼部的宽度。例如，WS可以是WW的两倍或更多倍，WW的三倍或更多倍，或WW的四倍或更多倍。在Z方向上测量的狭槽322的高度近似等于叶片312的高度，其可以近似为0.1mm至1mm，例如，0.2mm至0.8mm，诸如0.3mm至0.5mm。
通常，框架320与压电堆叠314a和314b之间的间隙小于LW或WW。例如，间隙可以是LW或WW的一半或更少，LW或WW的三分之一或更少，或者LW或WW的五分之一或更少。
在图3B的示例中，狭槽322的宽度WS小于叶片312在自由端处的宽度WF2。但是，在一些实施方式中，WS大于WF2。
叶片312的翼部在框架320的两侧上延伸以分配由DMA 300的操作引起的机械应力。翼部的尺寸可以被选择成使得翼部最有效地分配应力。例如，LF可以约为近似150μm(微米)或更大，175μm或更大，或200μm或更大，诸如大约1000μm或更小，500μm或更小。作为另一示例，WW可以为4μm或更大，6μm或更大，或者8μm或更大，诸如大约50μm或更小，20μm或更小。
选择翼部的形状以改善(例如，优化)应力的分布。例如，当从上方观察时，如图3B中所示，每个翼部的形状都可以是矩形、半圆形或半椭圆形。
虽然图3A和图3B示出了具有屈曲部的DMA的实施方式，该屈曲部带有两个翼部，当DMA静止时，该两个翼部处于屈曲部的平面中，其它实施方式包括当DMA静止时，不在屈曲部的平面中的翼部。图4A和图4B示出了DMA 400的截面图和侧视图，该DMA 400包括从XY平面折叠的翼部。
DMA 400包括连接到框架320的梁410。与图3A和图3B的梁310一样，梁410包括机电模块和屈曲部，机电模块和屈曲部被一起集成到悬臂梁410中，悬臂梁410包括叶片412以及压电堆叠314a和314b。类似于叶片312，叶片412包括主要在XY平面内延伸的部分。但是，除了主要在XY平面内延伸的部分之外，叶片412还包括两个翼部，该两个翼部从XY平面折叠并且延伸，使得延伸部形成平行于XZ平面的平面。
在图4A和图4B的示例中，叶片412包括形成为具有高度HF的挤压平面的一种或多种材料，如图4A中所示。然后，将平面的多个部分形成为叶片412的翼部。由于叶片412的翼部从XY平面折叠，因此翼部的宽度(沿Y方向测量)等于屈曲部的高度HF。因而，顶翼部的宽度标为HF。在其它实施方式中，叶片412的高度可以大于HF，使得围绕短柱的屈曲部的部分的宽度大于HF。
与叶片312的翼部一样，叶片412的那些翼部也有助于分布叶片在DMA 400工作期间所经受的应力。叶片312和412之间的一个区别在于，叶片412可以在DMA 400上分布应力，同时占用的体积比前者要小。在包括占用有限空间的多个部件的系统中，减小该多个部件的体积是有利的。例如，容纳在移动设备中的电子部件必须全部配合在移动设备的主板的有限空间内。因此，虽然两个叶片的功能性能近似相同，但与叶片312相比，由叶片412占用的较小体积是有利的。
压电堆叠314a和314b的一个或多个压电层可以是任何适当类型的压电材料。例如，该材料可以是陶瓷或晶体压电材料。陶瓷压电材料的示例包括例如钛酸钡、钛酸铅锆、铁酸铋以及铌酸钠。晶体压电材料的示例包括黄玉、钛酸铅、钛酸钕钕钡、铌酸钾钠(KNN)、铌酸锂以及钽酸锂。
叶片312和412可以由能够响应于由压电堆叠314a和314b产生的力而弯曲的任何材料形成。形成叶片312和412的材料还应该足够刚性，以避免由于弯曲而变形很大。例如，叶片312和412可以是单一金属或合金(例如，铁-镍，特别是NiFe42)，硬塑料或另一种适当类型的材料。形成叶片312的材料应具有低CTE失配。
虽然在一些实施方式中，致动器210是分布模式致动器，如图3A至图3B和图4A至图4B中所示，但是在其它实施方式中，致动器是电磁(EM)致动器。与DMA一样，EM致动器将由于致动器移动而产生的机械能传递到致动器所附接的面板上。
通常，EM致动器包括磁路组件，该磁路组件又包括磁体和音圈。EM致动器还包括将磁路组件附接到框架的一个或多个悬架构件。框架包括一个或多个支柱，每个支柱都沿着悬架构件的垂直段附接到悬架构件。除了垂直段之外，每个悬架构件还包括臂，该臂从相应支柱垂直地延伸并且在一端处附接到磁路组件。
在图5A和图5B中示出了EM致动器500的实施例。参考图5A和图5B，其中分别以立体图的四分之一剖视图和不同的立体图示出了EM致动器500。图5A示出了静止的EM致动器500，而图5B示出了工作期间的致动器。
EM致动器500包括框架520，框架520将致动器连接到面板106。参考图5A和图5B，EM致动器500进一步包括外部磁体组件542、内部磁体组件544以及音圈546，它们共同形成磁路组件540。以虚线勾勒出轮廓的外部磁体组件542包括标为“A”的环形磁体和位于磁体A上方的结构元件。以虚线勾勒出轮廓的内部磁体组件544包括标为“B”的内部磁体和位于磁体B上方的结构元件。磁体A和B两者都附接到底板550。
虽然，在图5A的示例中，EM致动器500包括多个磁体A和B，在其它实施方式中，致动器可以仅包括单个磁体，例如，磁体A或磁体B。屈曲部530a、530b、530c以及530d将外部磁体组件542从框架520悬挂。屈曲部530a至530d每个都连接到外部磁体组件542的结构元件的单独部分。图5A和图5B示出了屈曲部530a至530d如何被集成到EM致动器500中，图5C示出了屈曲部的透视、隔离图。
在外部磁体组件542和内部磁体组件544之间存在气隙546。音圈548附接到框架520，并位于气隙546中。在EM致动器500工作期间，音圈548被加电，这会在气隙546中感应出磁场。由于磁体组件542位于感应的磁场中，并且具有与Z轴平行的永久轴向磁场，因此磁体组件由于其磁场与音圈磁场的相互作用而经受力。屈曲部530a至530d弯曲以允许机电模块540响应于磁体组件542所经受的力而在Z方向上移动。图5B示出了在EM致动器500工作期间屈曲部530a至530d如何弯曲的示例。
框架520包括主要在XY平面上延伸的面板，和主要在Z方向上延伸的四个支柱。四个支柱中的每一个支柱都具有在X方向上测量的宽度，宽度的大小被设计成允许支柱附接到屈曲部530a至530d中的一个屈曲部。虽然在该实施方式中，EM致动器500包括四个支柱，每个支柱都连接到屈曲部530a至530d中的一个屈曲部，但是在其它实施方式中，致动器可以包括连接到相等数目支柱的四个以上的屈曲部，而在其它实施方式中，致动器可以包括连接到相等数目支柱的少于四个的屈曲部。
屈曲部530a至530d包括在Z方向上延伸的垂直段，垂直段将屈曲部附接到框架520的支柱。图5B示出了各自连接到相应支柱的屈曲部530c和530d。屈曲部的每个垂直部分都延伸到其所附接的支柱的高度。例如，屈曲部的垂直部分可以延伸每个支柱高度的至少10％(至少20％，至少30％，至少40％，至少50％，至少60％，至少70％，至少80％)。作为另一示例，第二部分可以在Z方向上延伸0.5mm或更大(0.8mm或更大，1mm或更大，1.25mm或更大，1.5mm或更大，2mm或更大，2.5mm或更大，3mm或更大)。可以使用粘合剂、焊接或其它物理结合将屈曲部附接到支柱。
参考屈曲部的结构，图6示出了单个屈曲部600的立体图。虽然图6示出了屈曲部600，但是对屈曲部的讨论也描述了屈曲部530a至530d。
屈曲部600包括两个臂601和602，该两个臂都平行于XY平面延伸。第一臂601包括第一直线段611A，该第一直线段611A由虚线界定并且在Y方向上延伸。第一臂601的第二直线段612A在X方向上延伸。第一臂601进一步包括第一曲线段621A，该第一曲线段621A连接第一直线段611A和第二直线段612A。第一臂601的第三直线段613A在Y方向上延伸。第二直线段612A通过第二曲线段622A连接到第三直线段613A。
第二臂602与第一臂601平行并且相同。第二臂602包括第一直线段611B，该第一直线段611B通过第一曲线段621B连接到第二直线段612B。另外，第二臂602包括第三直线段613B，该第三直线段613B通过第二曲线段622B连接到第二直线段612B。虽然未示出磁体组件，但是第三直线段613A和613B各自连接到磁体组件的相对侧。即，每个屈曲部630a至630d的第一臂的第三直线段都连接到位于磁体A上方的结构元件，而每个屈曲部630a至630d的第二臂的第三直线段都连接到底板550。位于磁体A上方的结构元件具有基本多边形形状，例如，四边形形状。
屈曲部600包括垂直段630。垂直段630垂直于第一臂601和第二臂602延伸。第一臂连接器631将第一臂601附接到垂直段630，而第二臂连接器632将第二臂602附接到垂直段630。连接器631和632两者都呈曲线，使得每个连接器都与垂直段630共同形成C形段。
如上文关于图5B所述的，屈曲部530a至530d弯曲以允许机电模块540在Z方向上移动。通常，在致动器系统工作期间弯曲的屈曲部的部分将比不弯曲的部分经受更高的机械应力。因此，屈曲部可能由于应力而在弯曲部分处易于断裂或塑性变形。
因而，可以在经受较高应力的位置处增加屈曲部的宽度，从而减少这些点处的故障。例如，屈曲部530a至530d不具有固定宽度(即，屈曲部530a-530d具有非均匀的宽度)。相反，为了减少故障的机会，屈曲部530a至530d在弯曲部分处具有最大宽度。图7A和图7B是屈曲部700的放大图，其示出了屈曲部在弯曲部分处的增大宽度。如上文讨论的，每个屈曲部530a至530d都彼此相同。因此，下面参考屈曲部700的讨论也描述了屈曲部530a至530d的特征。
图7A是屈曲部700的第一臂的顶视图。虚线示出了屈曲部700的多段的边界，即第三段713、第二曲线段722、第二直线段712、第一曲线段721、第一直线段711A以及第一臂连接器731。
屈曲部700的第三直线段的自由端具有表示为Wmin1的第一宽度，该第一宽度是从第三直线段713的底部或外侧边缘到第三直线段的顶部或内侧边缘测量的。虽然在图7A或图7B中未示出，但是屈曲部700的每个第三直线段都附接到磁体组件。位于第三直线段713上的圆表示屈曲部700与磁体组件之间的连接的示例位置。例如，圆可以是焊接、螺钉、粘合剂或其它类型连接的位置。Wmin1可以是大约0.5mm至大约0.7mm，例如，0.55mm，0.6mm，0.65mm。
在屈曲部的第三直线段700附接到磁体组件时，第二曲线段722远离与磁体组件的连接延伸。当磁体组件在EM致动器工作期间沿着Z轴移动时，第二曲线段722也沿着Z轴移动。为了适应磁体组件的移动，第二曲线段722也沿着Z轴弯曲。沿着Z轴弯曲使第二曲线段722经受机械应力。
从第三直线段713的自由端逆时针移动，第一部分的宽度增加，直到达到最大宽度Wmax1，Wmax1可以为大约1.4mm至大约1.6mm，例如1.45mm，1.5mm，1.55mm。如上文讨论的，Wmax1的位置对应于第二曲线段722的这样的部分，其中在EM致动器工作期间与屈曲部700经受的平均应力相比，第二曲线段722的该部分经受较高的应力。第二曲线段722处的增加的宽度加强了屈曲部，使得该屈曲部在EM致动器工作期间不太可能发生故障。更具体地，在致动器工作期间，由于第二曲线段722的与第三直线段713的边界最接近的部分的位移量不同于第二曲线段722的与第二直线段712最接近的部分的位移量，因此第二曲线段722扭曲。应力集中在扭曲位置处，引起屈曲部疲劳。通过使Wmax1最大化，第二曲线段722的结构刚度被最大化，结果，该段的扭曲运动被最小化。
第二曲线段722具有沿着外边缘的第一曲率半径，第一曲率半径小于沿着第二曲线段的内边缘的第二曲率半径。通过将屈曲部上的应力从高于平均应力的区域重新分配到低于平均应力的区域，第二曲线段722的圆形弯曲和增加的宽度两者都用于减小屈曲部700经受的应力。
类似于第二曲线段722的圆形弯曲，第一曲线段722的曲率还用于减小屈曲部700经受的应力。第一曲线段721的宽度具有标为Wmin2的宽度。Wmin2可以为大约0.4mm至大约0.6mm，例如，0.45mm，0.5mm，0.55mm。从Wmax1到Wmin2逆时针移动，屈曲部的宽度逐渐减小。继续从Wmin2向第一臂连接器731的边缘逆时针移动，屈曲部的宽度逐渐增加到宽度Wmax2，该宽度Wmax2是在第一直线段711A和第一臂连接器731之间的边界处测量的。Wmax2可以为大约0.7至大于0.9mm，例如，0.75mm，0.8mm，0.85mm。
参考图7B，屈曲部700的立体图包括第一直线段711A，该第一直线段711A通过第一臂连接器731连接到垂直段730的。立体图还包括第三部分第一直线段711B，该第三部分第一直线段711B通过第二臂连接器731连接到垂直部分730。第一臂连接器731和第二臂连接器732成曲线，以将这些元件所经受的应力分布在它们相应的整个曲率上。
在致动器工作期间，由于第二臂连接器和第一臂连接器的弯曲，因此与第一臂连接器731和第二臂连接器732的最接近垂直段730的端部相比，第一臂连接器731和第二臂连接器732的最接近第一直线段711A和711B的端部在Z方向上经受更大的位移。由于它们的位置，第一臂连接器731和第二臂连接器732经受的应力大于屈曲部700经受的平均应力。为了降低第一臂连接器731和第二臂连接器732由于应力而故障的可能性，连接器的宽度从在第一臂连接器或第二臂连接器与垂直段730之间的边界处测量的宽度Wmin3增加到宽度Wmax2。Wmin3可以为大约0.4mm至大约0.6mm，例如0.45mm，0.5mm，0.55mm。
通常，所公开的致动器由电子控制模块(例如以上图2中的电子控制模块220)控制。通常，电子控制模块由一个或多个电子部件构成，该一个或多个电子部件从移动电话的一个或多个传感器和/或信号接收器接收输入、处理该输入，并且生成并递送使致动器210提供合适的触觉响应的信号波形。参考图8，移动设备(诸如移动电话100)的示例性电子控制模块800包括处理器810、存储器820、显示器驱动器830、信号生成器840、输入/输出(I/O)模块850和网络/通信模块860。这些部件彼此之间(例如，经由信号总线820)电连通并且与致动器210电连通。
处理器810可以被实现为能够处理、接收或传输数据或指令的任何电子设备。例如，处理器810能够是微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)或这些设备的组合。
存储器820具有存储在其上的各种指令、计算机程序或其它数据。指令或计算机程序可以被配置成执行关于移动设备描述的操作或功能中的一个或多个。例如，指令可以被配置成经由显示器驱动器830、信号生成器840、I/O模块850的一个或多个部件、经由网络/通信模块860可访问的一个或多个通信信道、一个或多个传感器(例如，生物传感器、温度传感器、加速度计、光学传感器、气压传感器，湿度传感器等)和/或致动器210来控制或协调设备的显示器的工作。
信号生成器840被配置成产生具有适合于致动器210的变化的幅度、频率和/或脉冲轮廓并且经由致动器产生声音和/或触觉响应的AC波形。虽然被描绘为单独的部件，但是在一些实施例中，信号生成器840可以是处理器810的一部分。在一些实施例中，信号生成器840可以包括放大器，例如，作为其整体或单独的部件。
存储器820能够存储能够由移动设备使用的电子数据。例如，存储器820能够存储电数据或内容，诸如，例如音频和视频文件、文档和应用、设备设定和用户偏好、用于各种模块的定时和控制信号或数据、数据结构或数据库等等。存储器820还可以存储用于重新创建可以由信号生成器840使用以生成用于致动器210的信号的各种类型的波形的指令。存储器820可以是任何类型的存储器，诸如，例如，随机存取存储器、只读存储器、闪存、可移除存储器或其它类型的存储元件，或这些设备的组合。
如以上简要讨论的，电子控制模块800可以包括作为I/O模块850的在图8中表示的各种输入和输出部件。虽然在图8中将I/O模块850的部件表示为单个项，但是移动设备可以包括多个不同的输入部件，包括用于接受用户输入的按钮、麦克风、开关和拨盘。在一些实施例中，I/O模块850的部件可以包括一个或多个触摸传感器和/或力传感器。例如，移动设备的显示器可以包括使得用户能够向移动设备提供输入的一个或多个触摸传感器和/或一个或多个力传感器。
I/O模块850的每个部件可以包括用于生成信号或数据的专用电路。在某些情况下，这些部件可以为与在显示器上呈现的提示或用户界面对象相对应的应用特定输入产生或提供反馈。
如以上指出的，网络/通信模块860包括一个或多个通信信道。这些通信信道能够包括一个或多个无线接口，该一个或多个无线接口提供在处理器810和外部设备或其它电子设备之间的通信。通常，通信信道可以被配置成传输和接收可以由在处理器810上执行的指令解释的数据和/或信号。在一些情况下，外部设备是被配置成与其它设备交换数据的外部通信网络的一部分。通常，无线接口可以包括但不限于射频、光、声和/或磁信号，并且可以被配置成通过无线接口或协议来工作。示例无线接口包括射频蜂窝接口、光纤接口、声接口、蓝牙接口、近场通信接口、红外接口、USB接口、Wi-Fi接口、TCP/IP接口、网络通信接口或任何传统通信接口。
在一些实施方式中，网络/通信模块860的一个或多个通信信道可以包括在移动设备和另一个设备(诸如另一个移动电话、平板电脑、计算机等)之间的无线通信信道。在某些情况下，可以将输出、音频输出、触觉输出或视觉显示元素直接传输到其它设备进行输出。例如，可听警报或视觉警告可以从电子设备100传输到移动电话以在该设备上输出，反之亦然。类似地，网络/通信模块860可以被配置成接收在另一个设备上提供的输入以控制移动设备。例如，可听警报、视觉通知或触觉警报(或其指令)可以从外部设备传输到移动设备以进行呈现。
在这里公开的致动器技术能够用在例如被设计为提供声音和/或触觉反馈的面板音频系统中。面板可以是例如基于LCD技术的OLED的显示系统。面板可以是智能电话、平板电脑或可穿戴设备(例如，智能手表或头戴式设备，诸如智能眼镜)的一部分。
其它实施例在随附权利要求中给出。

Claims (20)

1.一种致动器，包括：
框架，所述框架包括在平面中延伸的面板和从所述平面垂直延伸的一个或多个支柱；
磁路组件，所述磁路组件包括磁体和音圈，在所述致动器工作期间，所述磁体和所述音圈能够沿着垂直于所述面板的平面的轴线相对于彼此移动；以及
一个或多个悬架构件，所述一个或多个悬架构件将所述框架附接到所述磁路组件的第一部件，每个悬架构件包括：
垂直段，所述垂直段沿轴向方向延伸，将所述悬架构件附接到对应的一个支柱上，
第一臂，所述第一臂在平行于所述面板的平面的第一平面中远离所述对应的支柱延伸到被附接至所述磁路组件的所述第一部件的一端；以及
其中，在所述致动器工作期间，所述悬架构件的第一臂屈曲以适应所述磁体相对于所述音圈的轴向位移。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述第一臂在所述第一平面内的厚度被改变，从而降低在所述致动器工作期间当所述悬架构件屈曲时在所述悬架构件的一个或多个位置处的应力集中。
3.根据权利要求1或者2所述的致动器，其中，所述第一臂包括：第一直线段，所述第一直线段在所述第一平面中沿第一方向远离所述对应的支柱延伸；和第二直线段，所述第二直线段连接到所述第一臂，所述第二直线段在所述第一平面中正交于所述第一方向延伸。
4.根据权利要求3所述的致动器，其中，所述第二直线段在所述第一平面中具有沿着所述第二直线段的长度渐缩的厚度。
5.根据权利要求3或4所述的致动器，其中，所述第一臂包括第一曲线段，所述第一曲线段连接所述第一直线段和所述第二直线段。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的致动器，其中，所述第一臂包括第三直线段，所述第三直线段通过第二曲线段连接到所述第二直线段，所述第三直线段在所述第一平面中正交于所述第二直线段延伸，并且所述第三直线段被附接到所述磁路组件的所述第一部件。
7.根据权利要求6所述的致动器，其中，所述第二曲线段具有沿着外边缘的第一曲率半径，所述第一曲率半径小于沿着所述第二曲线段的内边缘的第二曲率半径。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，其中，每个悬架构件包括第二臂，所述第二臂在平行于所述面板的平面的第二平面中远离所述对应的支柱延伸到被附接至所述磁路组件的所述第一部件的一端。
9.根据权利要求8所述的致动器，其中，所述第一臂和所述第二臂通过所述悬架构件的垂直段连接。
10.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述第一臂和所述第二臂通过对应的曲线段分别连接到所述垂直段的相对端，所述对应的曲线段分别延伸出所述第一平面和所述第二平面。
11.根据权利要求10所述的致动器，其中，所述垂直段和两个曲线段共同形成C形段。
12.根据权利要求10或11所述的致动器，其中，所述曲线段没有所述框架的对应的支柱。
13.根据权利要求8所述的致动器，其中，所述第一臂和所述第二臂的端部分别附接到所述磁路组件的所述第一部件的相对侧。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，其中，所述磁路组件的所述第一部件在所述框架的所述平面中具有基本上多边形的形状，并且对应的悬架构件被附接到所述多边形的每个相应侧。
15.根据权利要求14所述的致动器，其中，所述多边形是四边形。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的致动器，其中，所述音圈被附接到所述框架，并且所述磁路组件的所述第一部件包括所述磁体。
17.一种面板音频扬声器，包括根据前述权利要求中的任一项所述的致动器。
18.根据权利要求17所述的面板音频扬声器，其中，所述面板包括显示面板。
19.一种移动设备，包括：
电子显示面板，所述电子显示面板在平面内延伸；
底座，所述底座被附接到所述电子显示面板，并且在所述底座的背板和所述电子显示面板之间限定空间；
电子控制模块，所述电子控制模块被容纳在所述空间中，所述电子控制模块包括处理器；以及
致动器，所述致动器被容纳在所述空间中并且附接到所述电子显示面板的表面，所述致动器包括：
框架，所述框架包括在平面中延伸的面板和从所述平面垂直延伸的一个或多个支柱；
磁路组件，所述磁路组件包括磁体和音圈，在所述致动器工作期间，所述磁体和所述音圈能够沿着垂直于所述面板的所述平面的轴线相对于彼此移动；以及
一个或多个悬架构件，所述一个或多个悬架构件将所述框架附接到所述磁路组件的第一部件，每个悬架构件包括：
垂直段，所述垂直段沿轴向方向延伸，将所述悬架构件附接到对应的一个支柱上，
第一臂，所述第一臂在平行于所述面板的平面的第一平面中远离所述对应的支柱延伸到被附接至所述磁路组件的所述第一部件的一端；并且
其中，在所述致动器工作期间，所述悬架构件的第一臂屈曲以适应所述磁体相对于所述音圈的轴向位移。
20.根据权利要求19所述的移动设备，其中，所述移动设备是移动电话或者平板、或者可穿戴设备，其中，所述可穿戴设备是智能手表或者头戴式设备。
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