CN114175679A - 具有提高的耐损性的致动器模块 - Google Patents

Abstract

一种致动器模块包括：在一平面内延伸的基底板；连接到基底板的音圈；以及磁体组件，包括面对基底板的后侧和背对基底板的前侧。磁体组件包括限定杯状物的基底层和侧壁以及包含安装在该杯状物内的中心磁体的内部元件。侧壁包括第一对侧壁和第二对侧壁。致动器模块包括附接到基底板的刚性框架，该刚性框架包括四个短柱。致动器模块还包括相对于框架和基底板悬置磁体组件的多个弹簧，所述多个弹簧包括在所述四个短柱中的第一对短柱处附接到框架的第一弹簧以及在所述四个短柱中的第二对短柱处附接到框架的第二弹簧。

Description

具有提高的耐损性的致动器模块

背景技术

许多常规的动磁致动器可能由于致动器掉落而被损坏。具体地，动磁致动器的音圈和磁体可能是脆弱的，使它们特别容易受到掉落损坏。

发明内容

公开了与常规模块相比具有提高的耐损性的致动器模块。致动器模块可以适用于面板音频扬声器，特别是被结合在移动设备(例如，移动电话)中的那些。例如，这样的致动器模块的实现方式特征在于诸如后板、悬置件和框架的部件(其被配置为有效地消散由致动器模块掉落引起的力)，从而防止对致动器模块的部件的损坏。

一般地，在第一方面中，一种致动器模块包括在一平面中延伸的基底板和连接到基底板的音圈，该音圈限定垂直于该平面的线圈轴线。致动器模块还包括磁体组件，该磁体组件包括面对基底板的后侧和背对基底板的前侧。磁体组件还包括限定杯状物的基底层和侧壁以及包含安装在该杯状物内的中心磁体的内部元件。磁体组件还包括平行于该平面延伸的后板。侧壁包括在杯状物的相反两侧的第一对侧壁以及在杯状物的相反两侧且与第一对侧壁相邻的第二对侧壁，侧壁和内部元件通过气隙分隔开。致动器模块还包括附接到基底板的刚性框架，该刚性框架包括四个短柱(stub)，每个短柱面对侧壁中的对应一个。致动器模块还包括多个弹簧，该多个弹簧相对于框架和基底板悬置磁体组件使得音圈延伸到该气隙中。所述多个弹簧包括第一弹簧，该第一弹簧在所述四个短柱中的分别面对第一对侧壁的第一对短柱处附接到该框架并在磁体组件的前侧在第二对侧壁处附接到磁体组件。所述多个弹簧包括第二弹簧，该第二弹簧在所述四个短柱中的分别面对第二对侧壁的第二对短柱处附接到该框架并在磁体组件的后侧在第一对侧壁处附接到磁体组件。

该方法的实现方式可以包括以下特征中的一个或更多个。在一些实现方式中，每个弹簧的宽度沿着该弹簧的长度变化。

在一些实现方式中，所述四个侧壁的内表面限定具有圆化拐角的第一四边形形状并且音圈限定具有圆化拐角的第二四边形形状，第一四边形形状和第二四边形形状两者的圆化拐角是同心的。

在一些实现方式中，磁体组件的内部元件限定具有圆化拐角的第一四边形形状并且音圈限定具有圆化拐角的第二四边形形状，第一四边形形状和第二四边形形状两者的圆化拐角是同心的。

侧壁可以每个包括环形磁体的一部分。中心磁体和环形磁体可以使它们的对应磁极在相反的方向上取向。在一些实现方式中，中心磁体的磁极平行于线圈轴线取向，环形磁体的磁极平行于线圈轴线取向。

在一些实现方式中，侧壁的每个包括由软磁材料形成的前环形板的一部分，环形磁体布置在前环形板和后板之间。在另一些实现方式中，侧壁的每个包括面对框架的外表面，并且由环形磁体形成的外表面的一部分相对于由前环形板形成的外表面的一部分凹入。

内部元件可以包括包含软磁材料的前中心板，中心磁体布置在前中心板和后板之间。在一些实现方式中，内部元件包括在前中心板的与中心磁体相反的一侧的补偿磁体。中心磁体和补偿磁体可以使它们的对应磁极在相反的方向上取向。中心磁体的磁极可以平行于线圈轴线取向，补偿磁体的磁极可以平行于线圈轴线取向。

在一些实施方式中，该弹簧允许磁体组件在沿着线圈轴线的方向上以第一自然谐振模式振动和垂直于线圈轴线以第二自然谐振模式振动，第二自然谐振模式的频率f2大于第一自然谐振模式的频率f1。第二自然共振模式f2可以是第一自然共振模式f1的约两倍。

在一些实现方式中，致动器模块还包括罩，该罩将磁体组件和音圈包围在由罩和基底板限定的空间中。

在另一方面中，本主题的特征在于一种面板音频扬声器，该面板音频扬声器包括所述致动器模块和附接到致动器模块的基底板的面板。该面板可以包括显示面板。

在另一方面中，一种移动设备或可穿戴设备包括壳体、面板音频扬声器和电子控制模块，该电子控制模块电联接到致动器模块的音圈并被编程为对音圈通电以将振动耦合到该面板从而从该面板产生音频响应。移动设备可以是移动电话或平板计算机。可穿戴设备可以是智能手表或头戴式显示器。

在其它优点当中，实施方式的特征在于致动器模块，与常规致动器模块相比，该致动器模块具有由致动器模块掉落引起的机械应力而出现故障的降低的可能性。

其它的优点将从说明书、附图和权利要求而是明显的。

附图说明

图1是包括电机模块的致动器模块的透视分解图。

图2A是图1的电机模块的放大图。

图2B是图2A的电机模块的分解图。

图3是图1A的致动器模块的剖视图。

图4A是图1A和图3的致动器模块的框架和基底板的俯视图。

图4B是图1A、图3和图4A的致动器模块的俯视图，该致动器模块包括音圈、前中心板、前环形板和图4A的框架。

图5A是图1A、图3至图4B的致动器模块的透视俯视图。

图5B是图1A、图3至图5A的致动器模块的透视仰视图。

图6是移动设备的实施方式的透视图。

图7是图6的移动设备的示意性剖视图。

图8是用于移动设备的电子控制模块的实施方式的示意图。

在各个附图中的相同的附图标记表示相同的元件。

具体实施方式

参照图1，致动器模块100包括罩102、电机模块104、音圈106和基底板110。印刷电路板(PCB)108在一侧附接到基底板110，压敏粘合剂(PSA)112附接在基底板的另一侧。罩102、电机模块104和音圈106都连接到基底板110，罩和基底板形成保护电机模块104和音圈的外壳。PSA 112允许模块100被固定到面板，诸如移动设备的平板显示器。笛卡尔坐标系在图1中示出以用于参照。

致动器模块100可以是相对紧凑的。例如，在x-y平面中具有基本上正方形轮廓的罩102可以具有约25mm或更小(例如，20mm或更小、15mm或更小，诸如14mm、12mm、10mm或更小)的边长(即，在x方向或y方向上)。致动器模块的高度(即，其在z方向上的尺寸)可以为约10mm或更小(例如，8mm或更小、6mm或更小、5mm或更小)。

在操作期间，电流经由PCB 108被施加到音圈106。产生的磁通量与作为电机模块104(下面讨论)的部分的悬浮磁体相互作用，产生的振动经由基底板110传递到该面板。

参照图2A和图2B，电机模块104包括框架204、磁体组件以及将磁体组件悬置在该框架上的一对弹簧202a和202b。磁体组件包括后板206，中心磁体208和环形磁体210附接到后板206。后板206和环形磁体210可以组成磁性杯状物，具有由该环形磁体的内边缘限定的侧壁。中心磁体208和环形磁体210定尺寸和成形为使得中心磁体配合在由环形磁体限定的间隙内，如在图2B中由它们的相对位置所示。在中心磁体208和环形磁体210之间的间隙可以为约1.2mm或更小(例如，1.15mm或更小、1.1mm或更小、1.05mm或更小、1mm或更小)。

磁体组件还包括前中心板212和前环形板214，它们分别附接到中心磁体208的底表面和环形磁体210的底表面。磁体组件还包括附接到前中心板212的补偿磁体(buckingmagnet)218。前中心板212和前环形板214定尺寸且成形为使得前中心板与由前环形板限定的间隙配合，如在图2B中由它们的相对位置所示。前中心板212和前环形板214可以是软磁材料，例如具有高的相对磁导率的软磁材料。例如，该软磁材料可以具有约100或更大(例如，约1000或更大、约10000或更大)的相对磁导率。示例包括高碳钢和钒坡曼德合金(vanadium permendur)。在一些实施方式中，该软磁材料可以是耐腐蚀的高磁导率合金，诸如铁素体不锈钢。

柱204a-204d在框架204的每个拐角处，它们将框架附接到罩102和基底板110。也就是，柱204a-204d的顶表面附接到罩102，而柱的底表面附接到基底板110。框架204还包括短柱204e-204h，其位于框架的侧面，在柱204a-204d中的两个之间。短柱204e和204g的每个具有附接到基底板110的底表面。

尽管框架204当在xy平面中观看时具有近似正方形形状，但是该框架的每个拐角被弯曲，使得该框架具有钝的拐角(dull corner)。在框架204的每个拐角之间是该框架的沿着它们的外边缘基本上笔直的部分。框架204的笔直部分将该框架附接到罩102。与不包括短柱的框架相比，短柱204e-204h在z方向上延伸从而允许增大与罩102接触的面积。

当框架204的笔直部分附接到罩102时，弹簧202a和202b的外边缘不接触罩102。也就是，在罩102的内边缘和弹簧202a或202b的外边缘之间测量的第一距离大于在罩102的内边缘和框架204的笔直部分的外边缘之间测量的第二距离，其中第一距离和第二距离平行于x轴或y轴测量。

弹簧202a在连接点216a和216b处附接(例如，焊接)到框架204。弹簧202b在连接点218c处附接到框架204。尽管在图2B的视图中被遮挡，但是弹簧202b在附加连接点处附接到框架204，该附加连接点关于平行于y轴延伸的轴线220与连接点218c对称。

当在xy平面中观看时，弹簧202a和202b具有大致相同的形状。当在xy平面中观看时，弹簧202a和202b的拐角被弯曲。弹簧202a和202b的在弹簧的拐角之间的两侧是基本上笔直的。弹簧202a和202b的其余两侧向内弯曲成“c”形。由弹簧202a和202b的c形部分提供的益处的一个示例是它们允许短柱204e-204h在z方向上延伸。

弹簧202a在连接点206a和206b处附接到后板206。后板206在连接点206a和206b的位置包括两个槽，使得弹簧202a与后板的顶表面显著齐平。后板206的槽的形状被弯曲为与弹簧202a和202b大致相同的c形弯曲。弹簧202a的c形部分和后板206的对应c形槽有助于这些部件之间的在连接点206a和206b处的连接。

每个弹簧202a和202b的宽度沿着该弹簧的长度变化。例如，弹簧202a在连接点216a或216b处的第一宽度大于该弹簧的在该弹簧的拐角处的第二宽度。第一宽度可以为约0.8mm或更小(例如，0.75mm或更小、0.7mm或更小、0.65mm或更小)，而第二宽度可以为约0.35mm或更小(例如，0.3mm或更小、0.25mm或更小、0.2mm或更小)。类似地，弹簧202a在连接点206a或206b处的第三宽度大于该弹簧的第二宽度。第三宽度可以为约0.55mm或更小(例如，0.5mm或更小、0.45mm或更小、0.4mm或更小)。弹簧的宽度随着其沿任何中点(其在弹簧上且在弹簧的两个拐角之间)延伸到该弹簧的任何拐角而减小。也就是，随着弹簧202a从连接点206a或206b延伸到该弹簧的最靠近的拐角，弹簧的宽度减小。类似地，随着弹簧202a从连接点216a或216b延伸到该弹簧的最靠近的拐角，弹簧的宽度减小。

当弹簧202a附接到后板206时，弹簧202b附接到前环形板214的底表面。图2B示出弹簧202b在连接点214a处附接到前环形板214的情况。尽管在图2的视图中被遮挡，弹簧202b在连接点214b处附接到前环形板214，该连接点214b关于平行于x轴延伸的轴线230对称。正如后板206在连接点216a和216b的位置包括c形槽一样，前环形板214也在弹簧202b连接到前环形板的位置包括对应的c形槽。

在致动器模块100的操作期间，弹簧202a和202b在z方向上弯曲。由于它们与弹簧202a和202b的连接，后板206、中心磁体208、环形磁体210、前中心板212、前环形板214和补偿磁体110也在z方向上移动。弹簧202a和202b与电机模块104的连接位置被选择为使得该电机模块具有期望的谐振频率。

弹簧202b包括与连接点214a和连接点214b(未示出)对应的c形槽口。连接点206a和206b相对基底板110的位置以及连接点214a和214b相对前环形板214的位置可以被选择以有助于电机模块104表现出所需的谐振行为。例如，连接点206a和206b没有设置在连接点214a和214b之上。连接点的这种布置有助于电机模块104表现出所需的谐振行为，例如，有助于电机模块表现出所需的摇摆模式(rocking mode)。

例如，如果致动器模块100掉落，弹簧202a和202b及其对应的连接点可以有助于电机模块104(例如电机模块的磁体组件)呈现摇摆模式。摇摆模式的频率可以是电机模块104所展示的谐振频率的大约两倍。由于摇摆模式是电机模块104的谐振频率的大约两倍，所以它不是在正常操作期间对电机模块有利的激励。然而，由于摇摆模式是高于谐振频率的第一正常模式，所以如果致动器模块100掉落，电机模块104可以呈现摇摆模式，并且冲击力可以通过摇摆模式被至少部分地消散。

弹簧的厚度与宽度之比有利于电机模块104在z方向上的移位，而不是电机模块在x方向或y方向上的移位。然而，在致动器模块100的异常操作期间，诸如当致动器掉落时，可能存在电机模块104的一些横向移位(例如，在x方向或y方向上的移位)。横向移位导致在z方向上的不均一的力，引起随着时间消散掉落的能量的摇摆模式。

不仅连接点216a、216b、214a和214b的布置可以被选择以有助于电机模块104的所需谐振行为，而且弹簧202a和202b的形状可以影响电机模块的谐振行为。例如，弹簧202a和202b的厚度(如在z方向上测量的)或弹簧的宽度(如在x方向和y方向上测量的)可以增大或减小，以促进电机模块104的所需谐振行为，例如以促进某个基频。此外，可以增大或减小框架204的厚度或框架的宽度以促进电机模块104的所需谐振行为。

弹簧202a和202b的尺寸(如在x维度和y维度上测量的)可以大致相等。例如，弹簧202a和202b可以配合在具有约13.5mm或更小(例如，13.25mm或更小、13mm或更小、12.75mm或更小、12.5mm或更小)的边长的正方形内。弹簧202a和202b可以由具有高屈服强度(例如1400MPa或更大的屈服强度)的硬质合金制成。例如，弹簧202a和202b可以由301不锈钢制成。

现在参照图3，致动器模块100的剖视图示出气隙302，该气隙302将中心磁体208和环形磁体210分隔开以及将前中心板212和前环形板214分隔开。音圈106位于气隙302中。中心磁体208、环形磁体210和补偿磁体218产生垂直于音圈106(即在x方向上)通过的磁场。图3还示出每个磁体的相对极性，显示为“N”和“S”。中心磁体208和环形磁体210使它们的对应磁极在相反的方向上取向。

在致动器模块100的操作期间，音圈106被通电。当被通电时，音圈106在气隙302中感应磁场。中心磁体208和环形磁体210的每个经受由于其磁场与音圈106所感应的磁场的相互作用而引起的力。中心磁体208和环形磁体210所经受的力使这些部件在z方向上移动。由于它们的相应连接，后板206、前中心板212、前环形板214和补偿磁体218在致动器组件100的操作期间在z方向上移位。

补偿磁体218被提供来聚集由中心磁体208和环形磁体210产生的磁场，使得沿着x轴穿过音圈106的磁通量被最大化。补偿磁体218的极性被选择为与中心磁体208和环形磁体210的磁通量相反。也就是，中心磁体208和补偿磁体218使它们的对应磁极在相反的方向上取向。补偿磁体218还可以减少由中心磁体208和环形磁体210产生的杂散磁通量，例如减少不垂直于音圈106通过的磁通量。

在致动器模块100的正常操作期间，致动器的移动部件主要在z方向上移位。除了正常操作之外，模块的移动部件可能例如由于模块掉落或由于包括该模块的移动设备掉落而在x方向或y方向上移动。移动部件在x方向或y方向上的移位可能导致致动器模块100损坏。因此，罩102和框架204用作物理止动件以防止致动器模块100的移动部件的显著移位。

例如，当致动器模块100掉落时，基底板110、前环形板214或两者可以接触框架204，防止这些部件在x方向或y方向上的进一步移位。基底板110和前环形板214可以由能够承受由于接触框架204引起的冲击的一种或更多种材料制成。这些部件还定尺寸为防止环形磁体210接触框架204，因此防止磁体由于接触框架而被损坏。例如，由环形磁体210形成的外表面的一部分相对于由前环形板214形成的外表面的一部分凹入。类似地，由环形磁体210形成的输出表面的一部分相对于由基底板110形成的外表面的一部分凹入。环形磁体210的凹入部分之一由白色虚线304强调。换句话说，在框架204的内表面和前环形板214的外表面之间的第一间隙以及在框架204的内表面和基底板110的外表面之间的第二间隙小于在框架的内表面和环形磁体210的外表面之间的第三间隙。例如，在第一间隙和第三间隙以及第二间隙和第三间隙之间的差异可以为约0.05mm或更小(例如，0.045mm或更小、0.04mm或更小、0.035mm或更小)。

类似地，为了保护环形磁体210，由环形磁体形成的内表面的一部分相对于前环形板214的内表面的一部分凹入。环形磁体210的凹入部分之一由白色虚线306强调。换句话说，在音圈106和前环形板214之间的间隙小于在音圈和环形磁体210之间的间隙。这种相对间隔防止环形磁体210接触音圈106。

类似地，为了保护中心磁体208，由中心磁体形成的外表面的一部分相对于由前中心板212形成的外表面的一部分凹入。中心磁体208的凹入部分之一由白色虚线308强调。换句话说，在音圈106和前中心板212之间的间隙小于在音圈106和中心磁体208之间的间隙。这种相对间隔防止中心磁体208接触音圈106。

致动器模块100的其它部件的相对形状可以被选择以防止可能由模块掉落导致的损坏。例如，后板206可以成形为有效地消散致动器模块100掉落时产生的力。图4A是框架204和后板206的俯视图。图4A示出后板206的拐角如何被成形以消散否则可能损坏致动器模块100的部件的力。例如，形成后板206的拐角的弧被选择为使得基底板的撞击框架204的部分足够大以有效地消散冲击力。如果后板206或前环形板214与框架204接触，则罩102可以防止框架由于后板或前环形板施加在其上的力而显著移位。在一些实施方式中，音圈106的内拐角弧的曲率半径和前环形板214的外拐角弧的曲率半径大致相同。在某些实施方式中，音圈106的外拐角弧的曲率半径和前环形板214的内拐角弧的曲率半径大致相同。

参照图4A，框架204的每个拐角最靠近音圈106、后板206、前中心板212和前环形磁体214的对应拐角。音圈106、后板206、前中心板212和前环形磁体214中的一些或全部的拐角是同心的。同心拐角是形成其最佳拟合的圆形相对于彼此同心的弧的拐角。例如，参照图4B，音圈106的拐角与前环形磁体214的对应拐角同心。也就是，最佳拟合由音圈106的拐角形成的弧的圆形与最佳拟合由前环形磁体214的对应拐角形成的弧的圆形是同心的。

同心拐角可以彼此嵌套，与非同心拐角之间的接触表面积相比，所述拐角之间的接触表面积更大。因此，音圈106、前中心板212和前环形磁体214的对应拐角相对于彼此同心。

类似地，致动器模块100的其它部件的拐角的形状可以被选择，使得当模块掉落时可能彼此接触的拐角具有足够大的表面积以有效地消散在掉落期间产生的力。图4B是音圈106、框架204、前中心板212和前环形板214的俯视图。前中心板212和前环形板214的拐角的曲率半径被选择为最大化如果致动器模块100掉落而在这些部件和音圈106之间的接触表面积，从而将拐角处的与两个部件之间的碰撞相关的任何力分布到更大的区域上。前环形板214的内边缘410的形状被选择从而最大化其与音圈106的外边缘420的接触，如果前环形板在x方向和/或y方向上移位(例如，如果致动器模块100掉落)。音圈106的内边缘422的形状被选择从而最大化其与前中心板212的外边缘430的接触，如果前中心板在x方向和/或y方向上移位(例如，如果致动器模块100掉落)。

为了在x方向和/或y方向上的移位期间进一步帮助最大化在音圈106和前环形板214之间的接触表面积，在音圈106的外拐角弧和前环形板214的内拐角弧之间的距离d₁大于在音圈的外中间边缘和前环形板的内中间边缘之间的距离d'₁。类似地，在前中心板212的外拐角弧和音圈106的内拐角弧之间的距离d₂大于在前中心板的外中间边缘和音圈的内中间边缘之间的距离d'₂。

在一些实施方式中，致动器模块100可以包括在例如如果致动器模块100掉落而可能彼此接触的部件的所有或一些边缘之间的阻尼材料。例如，阻尼材料可以位于框架204的内边缘402和基底板110的外边缘404之间。在一些实施方式中，阻尼材料可以位于前环形板214的内边缘410和音圈106的外边缘420之间。在另一些实施方式中，阻尼材料可以位于音圈106的内边缘422和前中心板212的外边缘430之间。

在一些实施方式中，阻尼材料可以位于基底板110的顶表面和罩102的底表面之间。在另一些实施方式中，阻尼材料可以位于罩102和框架204之间。阻尼材料可以是能够减少彼此接触的部件之间的冲击力的任何材料。例如，阻尼材料可以是泡沫、压敏粘合剂、铁磁流体或顺应性聚合物(compliant polymer)，例如在固化之后具有低刚度和高伸长率的材料。

致动器模块100的部件被封装在一起，如图5A和图5B所示，图5A和图5B分别是致动器模块的透视俯视图和透视仰视图。参照图5A，PCB 108位于基底板110之上。PCB 108是用于与致动器模块100接合的电子部件的基板。例如，PCB 108可以连接到控制致动器模块100的操作的电子部件。PCB 108可以是完全或部分柔性的。PCB 108在x方向上延伸，例如，以包括足够大的表面积用于印刷在其表面上的电子部件。PCB 108还可以包括容纳在罩102内并被罩102包围的环形结构。

除了用作致动器模块100的其它部件的外壳之外，罩102还提供磁屏蔽。当致动器模块100被容纳在移动设备中时，减少罩102外部存在的磁通量是有利的，例如，使得移动设备的其它电子部件不受由磁体和音圈106产生的磁场的影响。因此，罩102的材料特性被选择以提供所需的磁屏蔽。例如，被选择用于罩102的一种或更多种材料的磁导率应当足够高使得该罩用作屏蔽件，但又不能太高以至于该罩促进可能由于容纳在移动设备中的其它部件而存在的磁场的形成。例如，罩102的一种或多种材料可以具有等于或大于100、等于或大于1000、或者等于或大于10000的相对磁导率。示例包括高碳钢和钒坡曼德合金。

尽管前述附图涵盖了致动器模块的特定实施方式(即致动器模块100)，但是更一般地，在本示例中体现的原理也可以应用于其它设计。例如，尽管磁电机104具有基本上正方形的占用区(即在x-y平面中)，但是其它形状也是可能的，诸如基本上矩形、椭圆形或圆形。

尽管致动器模块100包括三个磁体，但是在一些实现方式中，致动器模块可以包括一个、两个、三个或更多个磁体。例如，尽管致动器模块100包括环形磁体210和中心磁体208，但是在一些实施方式中，致动器模块可以包括环形磁体或中心磁体以及一个或更多个补偿磁体。在另一些实施方式中，致动器模块可以包括环形磁体210或中心磁体208并且不包括补偿磁体218。

在一些实施方式中，致动器模块可以包括杯形磁体模块，例如位于由诸如钢的导磁物质制成的杯中的磁体。在一些实施方式中，杯形磁体模块可以附有一个或更多个补偿磁体，而在另一些实施方式中，致动器模块可以包括杯形磁体模块并且不包括补偿磁体。

在一些实施方式中，致动器模块可以包括环形磁体、磁轭(yoke)并且不包括补偿磁体。在另一些实施方式中，致动器模块可以包括环形磁体、磁轭和一个或更多个补偿磁体。

在一些实施方式中，致动器模块可以包括一个或更多个径向磁化的磁体，附有零个、一个或更多个补偿磁体。

致动器模块100的磁体可以是铁磁体、钕磁体或铁氧体磁体，诸如由铁和镍组成的磁体。在一些实施方式中，致动器模块100的磁体中的一个或更多个可以由电磁体代替。在一些实施方式中，致动器模块100可以包括高磁导率材料。

一般地，应当考虑磁体的相对极性(如关于图3所示)，从而将图3所示的磁体之一的极性反转应当伴有其它磁体的极性的反转。

一般地，上述致动器模块可以用于多种应用。例如，在一些实施方式中，致动器模块100可以用于驱动面板音频扬声器的面板，诸如分布模式扬声器(DML)。这样的扬声器可以集成到诸如移动电话的移动设备中。例如，参照图6，移动设备600包括设备机壳602和触摸面板显示器604，触摸面板显示器604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600以多种方式与用户交互，包括通过经由触摸面板显示器604显示图像和接收触摸输入。通常，移动设备具有约10mm或更小的深度(在z方向上)、60mm至80mm(例如68mm至72mm)的宽度(在x方向上)以及100mm至160mm(例如138mm至144mm)的高度(在y方向上)。

移动设备600也产生音频输出。音频输出使用面板音频扬声器生成，该面板音频扬声器通过使平板显示器振动来产生声音。显示面板联接到致动器，诸如分布模式致动器或DMA。致动器是可移动的部件，其被布置为向面板(诸如触摸面板显示器604)提供力，使得面板振动。振动的面板产生人类可听见的声波，例如在20Hz至20kHz的范围内的声波。

除了产生声音输出之外，移动设备600还可以使用致动器产生触觉输出。例如，触觉输出可以对应于在180Hz至300Hz的范围内的振动。

图6还示出对应于图7所示的剖面方向的虚线。参照图7，移动设备600的剖面示出设备机壳602和触摸面板显示器604。设备机壳602具有沿着z方向测量的深度和沿着x方向测量的宽度。设备机壳602还具有后面板，其由设备机壳602的主要在xy平面中延伸的部分形成。移动设备600包括致动器模块100，其容纳在机壳602中在显示器604后面并附接到显示器604的后侧。例如，PSA 112可以将致动器模块100附接到显示器604。通常，致动器模块100定尺寸为配合在由容纳于机壳中的其它部件(包括电子控制模块720和电池730)限制的体积内。

一般地，所公开的致动器由电子控制模块(例如以上在图7中的电子控制模块720)控制。一般地，电子控制模块由一个或更多个电子部件组成，所述一个或更多个电子部件接收来自移动电话的一个或更多个传感器和/或信号接收器的输入，处理该输入，并生成和传递使致动器模块100提供合适的触觉响应的信号波形。参照图8，移动设备(诸如移动设备600)的示例性电子控制模块800包括处理器810、存储器820、显示驱动器830、信号发生器840、输入/输出(I/O)模块850和网络/通信模块860。这些部件彼此电通信(例如，经由信号总线802)并与致动器模块100电通信。

处理器810可以被实现为能够处理、接收或发送数据或指令的任何电子器件。例如，处理器810可以是微处理器、中央处理单元(CPU)、专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、或这样的器件的组合。

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配置为执行关于移动设备描述的操作或功能中的一个或更多个。例如，指令可以配置为经由显示驱动器830、信号发生器840、I/O模块850的一个或更多个部件、可经由网络/通信模块860访问的一个或更多个通信信道、一个或更多个传感器(例如，生物特征传感器、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/或致动器模块100来控制或协调设备的显示器的操作。

信号发生器840配置为产生适合于致动器模块100的改变幅度、频率和/或脉冲分布的AC波形，并经由致动器产生声学和/或触觉响应。尽管被绘出为单独的部件，但是在一些实施方式中，信号发生器840可以是处理器810的部分。在一些实施方式中，信号发生器840可以包括放大器，例如作为其集成或单独的部件。

存储器820可以存储可由移动设备使用的电子数据。例如，存储器820可以存储电子数据或内容，诸如例如音频和视频文件、文档和应用、设备设置和用户偏好、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。存储器820还可以存储用于重新创建各种类型的波形的指令，该各种类型的波形可以由信号发生器840使用以生成用于致动器模块100的信号。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、只读存储器存储器、闪存、可移除存储器或其它类型的存储元件、或这样的器件的组合。

如以上简要讨论的，电子控制模块800可以包括在图8中表示为I/O模块850的各种输入和输出部件。尽管I/O模块850的部件在图8中被表示为单个项目，但是移动设备可以包括多个不同的输入部件，包括按钮、麦克风、开关和用于接受用户输入的拨盘。在一些实施方式中，I/O模块850的部件可以包括一个或更多个触摸传感器和/或力传感器。例如，移动设备的显示器可以包括使用户能够向移动设备提供输入的一个或更多个触摸传感器和/或一个或更多个力传感器。

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。在一些情况下，部件可以产生或提供针对特定应用输入的反馈，该特定应用输入与呈现在显示器上的提示或用户界面对象对应。

如上所述，网络/通信模块860包括一个或更多个通信信道。这些通信信道可以包括提供处理器810和外部设备或其它电子设备之间的通信的一个或更多个无线接口。一般地，通信信道可以配置为发送和接收可由在处理器810上执行的指令解释的数据和/或信号。在一些情况下，外部设备是配置为与其它设备交换数据的外部通信网络的部分。通常，无线接口可以包括但不限于射频信号、光信号、声信号和/或磁信号，并可以配置为通过无线接口或协议操作。示例无线接口包括射频蜂窝接口、光纤接口、声学接口、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常规通信接口。

在一些实现方式中，网络/通信模块860的通信信道中的一个或更多个可以包括在移动设备与另一设备(诸如另一移动电话、平板电脑、计算机等)之间的无线通信信道。在一些情况下，输出、音频输出、触觉输出或视觉显示元素可以直接传输到其它设备以用于输出。例如，声音警报或视觉警告可以从移动设备600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可以配置为接收在另一设备上提供的输入以控制移动设备。例如，声音警报、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供呈现。

这里公开的致动器技术可以用于面板音频系统(例如，被设计为提供声学和/或触觉反馈)。面板可以是例如基于LCD技术的OLED的显示系统。该面板可以是智能电话、平板计算机或可穿戴设备(例如，智能手表或诸如智能眼镜的头戴式设备)的部分。

其它实施方式在所附权利要求中。

Claims (22)

1.一种致动器模块，包括：

在一平面内延伸的基底板；

连接到所述基底板的音圈，所述音圈限定垂直于所述平面的线圈轴线；

磁体组件，包括：

面对所述基底板的后侧和背对所述基底板的前侧，

限定杯状物的基底层和侧壁，

内部元件，包括安装在所述杯状物内的中心磁体，以及

平行于所述平面延伸的后板，

其中，所述侧壁包括在所述杯状物的相反两侧的第一对侧壁以及在所述杯状物的相反两侧且与所述第一对侧壁相邻的第二对侧壁，所述侧壁和所述内部元件通过气隙分隔开；

附接到所述基底板的刚性框架，所述刚性框架包括四个短柱，每个短柱面对所述侧壁中的对应一个；以及

多个弹簧，相对于所述框架和所述基底板悬置所述磁体组件，使得所述音圈延伸到所述气隙中，

所述多个弹簧包括第一弹簧，所述第一弹簧在所述四个短柱中的分别面对所述第一对侧壁的第一对短柱处附接到所述框架并在所述磁体组件的所述前侧在所述第二对侧壁处附接到所述磁体组件，

所述多个弹簧包括第二弹簧，所述第二弹簧在所述四个短柱中的分别面对所述第二对侧壁的第二对短柱处附接到所述框架并且在所述磁体组件的所述后侧在所述第一对侧壁处附接到所述磁体组件。

2.根据权利要求1所述的致动器模块，其中每个弹簧的宽度沿着所述弹簧的长度变化。

3.根据权利要求1至2中的任一项所述的致动器模块，其中所述四个侧壁的内表面限定具有圆化拐角的第一四边形形状并且所述音圈限定具有圆化拐角的第二四边形形状，所述第一四边形形状和所述第二四边形形状两者的所述圆化拐角是同心的。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的致动器模块，其中所述磁体组件的所述内部元件限定具有圆化拐角的第一四边形形状并且所述音圈限定具有圆化拐角的第二四边形形状，所述第一四边形形状和所述第二四边形形状两者的所述圆化拐角是同心的。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的致动器模块，其中所述侧壁的每个包括环形磁体的一部分。

6.根据权利要求5所述的致动器模块，其中所述中心磁体和所述环形磁体使它们的对应磁极在相反的方向上取向。

7.根据权利要求5至6中的任一项所述的致动器模块，其中所述中心磁体的所述磁极平行于所述线圈轴线取向，并且所述环形磁体的所述磁极平行于所述线圈轴线取向。

8.根据权利要求5至7中的任一项所述的致动器模块，其中所述侧壁的每个包括由软磁材料形成的前环形板的一部分，所述环形磁体布置在所述前环形板和所述后板之间。

9.根据权利要求8所述的致动器模块，其中所述侧壁的每个包括面对所述框架的外表面，以及其中由所述环形磁体形成的所述外表面的一部分相对于由所述前环形板形成的所述外表面的一部分凹入。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的致动器模块，其中所述内部元件包括包含软磁材料的前中心板，所述中心磁体布置在所述前中心板和所述后板之间。

11.根据权利要求10所述的致动器模块，其中所述内部元件包括在所述前中心板的与所述中心磁体相反的一侧的补偿磁体。

12.根据权利要求11所述的致动器模块，其中所述中心磁体和所述补偿磁体使它们的对应磁极在相反的方向上取向。

13.根据权利要求12所述的致动器模块，其中所述中心磁体的所述磁极平行于所述线圈轴线取向，以及所述补偿磁体的所述磁极平行于所述线圈轴线取向。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的致动器模块，其中所述弹簧允许所述磁体组件在沿着所述线圈轴线的方向上以第一自然谐振模式振动以及垂直于所述线圈轴线以第二自然谐振模式振动，所述第二自然谐振模式的频率f2大于所述第一自然谐振模式的频率f1。

15.根据权利要求14所述的致动器模块，其中f2为约2f1。

16.根据权利要求1至15中的任一项所述的致动器模块，还包括罩，所述罩将所述磁体组件和所述音圈包围在由所述罩和所述基底板限定的空间中。

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模块；以及

附接到所述致动器模块的所述基底板的面板。

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：

壳体；

根据权利要求17或18所述的面板音频扬声器；以及

电子控制模块，电联接到所述音圈并被编程为向所述音圈通电以将振动耦合到所述面板从而从所述面板产生音频响应。

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平板计算机。

21.一种可穿戴设备，包括：

壳体；

根据权利要求17或18所述的面板音频扬声器；以及

电子控制模块，电联接到所述音圈并被编程为对所述音圈通电以将振动耦合到所述面板从而从所述面板产生音频响应。

22.根据权利要求21所述的可穿戴设备，其中所述可穿戴设备是智能手表或头戴式显示器。

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