CN114270875B - 用于移动磁体致动器的悬挂 - Google Patents

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Abstract

致动器模块包括在平面中延伸的基板、连接到基板的音圈和磁体组件。致动器模块还包括附接到基板的刚性框架，所述刚性框架包括四个短柱。所述致动器模块还包括一对弹簧，所述一对弹簧相对于框架和基板悬挂磁体组件，使得音圈延伸到气隙中，所述一对弹簧包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧各自被成形为环，从而限定孔，所述孔的尺寸被设计成适应磁体组件沿着线圈轴线方向的运动，第一弹簧在所述四个短柱中的第一对处附接到框架，第二弹簧在所述四个短柱中的第二对处附接到框架，并且所述第一弹簧和第二弹簧两者都附接到磁体组件的单独部分。

Description

用于移动磁体致动器的悬挂
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年8月30日提交的美国申请号62/894,636的权益，该申请的全部内容以引用的方式并入本文。
技术领域
本说明书一般涉及音频扬声器。
背景技术
许多传统的移动磁体致动器可能由于致动器掉落而损坏。特别是，磁体致动器的音圈和磁体可能很脆弱，使其特别容易受到掉落损坏。
发明内容
公开了与传统模块相比具有改进的抗损坏性的致动器模块。致动器模块可以适用于面板音频扬声器，尤其是那些结合在移动设备(例如，移动电话)中的扬声器。例如，这种致动器模块的实施具有诸如背板、悬挂和框架之类的部件，它们被配置成有效地消散由致动器模块掉落引起的力，从而防止损坏致动器模块的部件。
在一般方面，致动器模块包括在平面中延伸的基板、连接到所述基板的音圈和磁体组件。致动器模块还包括附接到所述基板的刚性框架，所述刚性框架包括四个短柱。致动器模块还包括一对弹簧，所述一对弹簧相对于框架和基板悬挂磁体组件，使得音圈延伸到气隙中，所述一对弹簧包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧各自被成形为环，从而限定孔，所述孔的尺寸被设计为适应所述磁体组件沿着所述线圈轴线方向的运动，第一弹簧在所述四个短柱中的第一对处附接到框架，第二弹簧在所述四个短柱中的第二对处附接到框架，并且两者都附接到磁体组件的单独部分。
在第一方面，致动器模块包括致动器模块，所述致动器模块包括在平面中延伸的基板和连接到基板的音圈，所述音圈限定垂直于所述平面的线圈轴线。所述致动器模块还包括磁体组件，所述磁体组件包括第一侧、第二侧、第一对侧壁以及第二对侧壁，其中所述第一侧面对所述基板，所述第二侧背离所述基板，所述第一对侧壁位于所述磁体组件的相对侧上，所述第二对侧壁位于所述磁体组件的相对侧上并且邻近于所述第一对侧壁。所述致动器模块还包括刚性框架，所述刚性框架附接到所述基板，所述刚性框架包括四个短柱，每个短柱面对对应的一个所述侧壁。所述致动器模块还包括一对弹簧，所述一对弹簧相对于所述框架和所述基板悬挂所述磁体组件，使得所述音圈延伸到所述气隙中。所述一对弹簧包括第一弹簧，所述第一弹簧被成形为环，从而限定孔，所述孔的尺寸被设计成适应所述磁体组件沿着所述线圈轴线方向的运动，所述第一弹簧在所述四个短柱中的第一对处附接到所述框架，所述第一对短柱分别面对所述第一对侧壁，并且在所述磁体组件的第二侧上的所述磁体组件的第二对侧壁处附接到所述磁体组件。所述一对弹簧包括第二弹簧，所述第二弹簧被成形为环，从而限定孔，所述孔的尺寸被设计成适应所述磁体组件沿着所述线圈轴线方向的运动，所述第二弹簧在所述四个短柱中的第二对处附接到所述框架，所述第二对短柱分别面对所述第二对侧壁，并且在所述磁体组件的第一侧上的所述磁体组件的第一对侧壁处附接到所述磁体组件。
第一侧可以称为磁体组件的背侧。
第二侧可以称为磁体组件的前侧。
磁体组件可以限定气隙。
气隙可以是限定在磁体组件的第二侧中的凹进。所述凹进可以是环形凹进。
通过将弹簧在磁体组件的第一侧或第二侧附接到磁体组件，连接点不必位于磁体组件的第一侧或第二侧处的最远范围处。相反，连接点通常可以在相应侧处或相应侧周围。例如，可以在第一侧或第二侧提供凹进以容纳弹簧的一部分，这意味着连接点在第一侧或第二侧处从磁体组件的最外部分略微偏离(即凹进)。
第一弹簧和/或第二弹簧可以各自包括单个部件，或者可以由多个弹簧部件(例如，两个弹簧部件)形成。因此，“环”不需要是连续的，而是可以由弹簧部件的组合来限定。
该装置的实现方式可以包括以下特征中的一个或多个。
在一些实现方式中，每个弹簧的宽度沿着所述弹簧的外周变化。可以说每个弹簧的宽度沿着弹簧的外周变化。这并不旨在要求弹簧呈圆形，而是在环的不同点处宽度不同。宽度可以表示平行于垂直于线圈轴线的平面的方向上的尺寸。
在一些实现方式中，每个弹簧的宽度沿着所述弹簧的周边变化。
每个弹簧的宽度可以是在弹簧附接到框架的弹簧的位置处的局部最大值。每个弹簧的宽度可以是在弹簧附接到磁体组件的弹簧的位置处的局部最大值。
在一些实现方式中，所述弹簧包括在所对应孔的相对侧上的一对第一分段，所述一对第一分段彼此平行延伸，并且每个弹簧还包括在所对应孔的相对侧上的一对第二分段，所述一对第二分段相对于所述一对第一分段垂直延伸。所述一对第一分段可以各自沿着对应的直线延伸并且在所述分段的中点处具有最大宽度。每个弹簧可以在所述一对第一分段的中点处附接到框架。
每个弹簧到框架的附接区域可以沿着所对应的第一分段的直线延伸0.8mm(毫米)或更多(例如，1mm或更多、1.2mm或更多、1.3mm或更多、1.4mm或更多、1.5mm或更多、1.6mm或更多、1.7mm或更多、1.8mm或更多、1.9mm或更多、2mm或更多、2.1mm或更多、2.2mm或更多、2.5mm或更多、3mm或更少)。每个弹簧到框架的附接区域可以沿着垂直于所对应的第一分段的直线的方向延伸0.45mm或更多(例如，0.5mm或更多、0.55mm或更多、0.6mm或更多、0.7mm或更多、0.8mm或更多、0.9mm或更多、1mm或更少、0.2mm或更多、0.3mm或更多、0.4mm或更多、0.5mm或更多、0.6mm或更多、0.7mm或更多、0.8mm或更多、0.9mm或更多、1mm或更少)。
所述一对第二分段可以各自包括沿着直线延伸的一对臂部和在所述臂部之间的凹入部分，所述凹入部分从所述直线向所对应的弹簧的孔偏离。每个弹簧可以在所述第二分段的凹入部分处附接到所述磁体组件。在一些实现方式中，所述凹入部分各自位于所对应的第二分段的中点处。每个第二分段的宽度在所对应的凹入部分处可以是最大的。
在一些实现方式中，所述第一分段各自延伸相同的长度。在一些实现方式中，所述第二分段各自延伸相同的长度。在其它实现方式中，所述第一分段和所述第二分段各自延伸相同的长度。每个第一分段可以在所对应的弹簧的拐角处附接到相邻的第二分段。所述弹簧的宽度在所述弹簧的拐角处最小。
在一些实现方式中，每个弹簧沿着所述线圈轴线的方向具有在0.1mm到0.3mm的范围内的深度(例如，0.15mm或更多、0.16mm或更多、0.17mm或更多、0.18mm或更多，例如，0.25mm或更少，0.2mm或更少)。每个弹簧可以具有的最小宽度与深度之比在1.1到3.75的范围内(例如，3.5或更少、3或更少、2.5或更少、2或更少、1.9或更少、1.8或更少、1.7或更少、1.6或更少、1.5或更少，例如，1.2或更多、1.3或更多、1.4或更多)。
每个弹簧可以由单件材料形成。每个弹簧由金属或合金制成。在一些实现方式中，每个弹簧由不锈钢形成。
所述磁体组件还可以包括限定杯的背板和侧壁，内部元件包括安装在所述杯内的中心磁体，所述背板平行于所述平面延伸，其中，所述侧壁和内部元件由所述气隙隔开。
每个弹簧可以具有径向尺寸，所述径向尺寸是以下之和：(i)所述弹簧的在所述弹簧附接到所述框架的所述弹簧的位置处的局部最大宽度，以及(ii)沿着所述弹簧的面对所述孔的边缘在所述弹簧附接到所述框架的所述弹簧的位置处的第一点和沿着所述磁体组件的边缘的第二点之间的间隙距离，所述间隙距离是在垂直于所述线圈轴线的径向方向上测量的。每个弹簧还可以具有偏移距离，所述偏移距离是所述弹簧在所述线圈轴线方向上位移的最大距离。每个弹簧的径向尺寸与偏移距离之比可以为1.5:1或更少(例如，1.4:1或更少、1.3:1或更少；1.2:1或更少、1.1:1或更少、1:1或更多)。在所述磁体组件包括背板的情况下，所述间隙可以是沿着所述弹簧的面对所述孔的边缘在所述弹簧附接到所述框架的位置处的第一点和沿着所述背板的边缘的第二点之间的距离。
在另一方面，本主题的特征在于面板音频扬声器，所述面板音频扬声器包括致动器模块和附接到所述致动器模块的基板的面板。所述面板可以包括显示面板。
在另一方面，移动设备或可穿戴设备包括外壳(enclosure)、面板音频扬声器和电子控制模块，所述电子控制模块电耦合到致动器模块的音圈并且被编程以激励音圈从而将振动耦合到所述面板，以从所述面板产生音频响应。移动设备可以是移动电话或平板电脑。可穿戴设备可以是智能手表或头戴式显示器。
在其它优点中，实施例的特征在于致动器模块，与传统致动器模块相比，该致动器模块的因致动器模块掉落引起的机械应力所导致的失效的可能性降低。
其它优点将从描述、附图和权利要求中显而易见。
附图说明
图1是包括马达模块的致动器模块的立体分解图。
图2A是图1的马达模块的放大图，图2A包括附接到框架的两个弹簧。
图2B是图2A的马达模块的分解图。
图3A是弹簧的顶视图，该弹簧可以代替图2A至图2B的马达模块的弹簧中的一个或两个弹簧。
图3B是弹簧的顶视图，该弹簧可以代替图2A至图2B的马达模块的弹簧中的一个或两个弹簧，与图3A的弹簧的到框架的附接区域相比，图3B的弹簧具有到图2A至图2B的框架的增加的附接区域。
图3C是弹簧的顶视图，该弹簧可以代替图2A至图2B的马达模块的弹簧中的一个或两个弹簧，图3C的弹簧的深度小于图3A至图3B的弹簧的深度。
图3D是弹簧的顶视图，该弹簧可以代替图2A至图2B的马达模块的弹簧中的一个或两个弹簧，图3D的弹簧的深度小于图3C的弹簧的深度。
图3E是弹簧的顶视图，该弹簧可以代替图2A至图2B的马达模块的弹簧中的一个或两个弹簧，与图3A至图3D的弹簧的拐角宽度相比，图3E的弹簧在弹簧拐角处具有增加的宽度。
图3F是一对弹簧的顶视图，所述一对弹簧可以代替马达模块的弹簧，图3F的所述一对弹簧中的每个弹簧都包括多个部件。
图4是图1的致动器模块的截面视图。
图5A是图1和图4的致动器模块的框架和背板的顶视图。
图5B是图1、图4和图5A的致动器模块的顶视图，所述致动器模块包括音圈、前中心板、前环形板和图5A的框架。
图6A是图1、图4至图5B的致动器模块的立体顶视图。
图6B是图1、图4至图6A的致动器模块的立体底视图。
图7是移动设备的实施例的立体图。
图8是图7的移动设备的示意性截面视图。
图9是用于移动设备的电子控制模块的实施例的示意图。
各图中相同的参考符号表示相同的元件。
具体实施方式
参考图1，致动器模块100包括罩102、马达模块104、音圈106和基板110。印刷电路板(PCB)108附接到基板110的一侧，并且压敏粘合剂(PSA)112附接在基板的另一侧上。罩102、马达模块104和音圈106全都连接到基板110，其中罩和基板形成保护马达模块104和音圈的围壳。PSA112允许将模块100固定到面板，诸如移动设备的平板显示器。笛卡尔坐标系参考如图1所示。
致动器模块100可以相对紧凑。例如，在x-y平面中具有基本正方形轮廓的罩102可以具有约25mm或更少(例如，20mm或更少、15mm或更少，诸如14mm、12mm、10mm或更少)的边缘长度(即，在x或y方向上)。致动器模块的高度(即其在z方向上的尺寸)可以约为10mm或更少(例如，8mm或更少、6mm或更少、5mm或更少)。
在操作期间，电流通过PCB 108施加到音圈106。产生的磁通量与作为马达模块104(下文讨论)的一部分的悬挂磁体相互作用，这产生力，即洛伦兹力，该力随电流变化成比例变化。该力引起振动，该振动通过基板110传递到面板。
参考图2A和图2B，马达模块104包括框架204、磁体组件以及一对弹簧202a和202b，所述一对弹簧202a和202b将所述磁体组件从框架悬挂。磁体组件包括背板206，中心磁体208和环形磁体210附接到该背板。背板206和环形磁体210可以组成磁性杯，所述磁性杯具有由环形磁体的内侧边缘限定的侧壁。中心磁体208和环形磁体210的尺寸和形状被设计成使得中心磁体装配在由环形磁体限定的间隙内，如图2B中它们的相对布置所示。中心磁体208和环形磁体210之间的间隙可以是约1.2mm或更少(例如，1.15mm或更少、1.1mm或更少、1.05mm或更少、1mm或更少)。该间隙可以被称为气隙。气隙可替代地被称为由磁体组件的部件限定的凹进。当考虑中心磁体208和环形磁体210之间提供的空间时，所述凹进可以是环形凹进，如在图2B中可见的。“环形”不是意指圆形，而是围绕中心磁体208延伸并且在xy平面中被环形磁体210包围的环状形状。
磁体组件还包括分别附接到中心磁体208和环形磁体210的底表面的前中心板212和前环形板214。磁体组件还包括附接到前中心板212的补偿磁体218。前中心板212和前环形板214的尺寸和形状被设计成使得前中心板装配在由前环形板限定的间隙内，如由它们在图2B中的相对布置所示。由环形磁体210和中心磁体208限定的气隙也可以在前中心板212和前环形板214之间延伸。前中心板212和前环形板214可以是软磁材料，例如具有高相对磁导率的软磁材料。例如，软磁材料可具有约100或更多的相对磁导率(例如，约1,000或更多、约10,000或更多)。示例包括高碳钢和钒铁钴磁性合金。在一些实施例中，软磁材料可以是耐腐蚀的高磁导率合金，例如铁素体不锈钢。
在框架204的每个拐角处是柱204a-204d，这些柱将框架附接到罩102和基板110。也就是说，柱204a-204d的顶表面附接到罩102，而这些柱的底表面附接到基板110。框架204还包括短柱204e-204h，短柱204e-204h位于框架的侧上，在两个柱204a-204d之间。短柱204e和204g各自具有附接到基板110的底表面。短柱204f和204h各自具有附接到罩102的顶表面。短柱204e和204g设置在框架204的彼此相对的两侧上，而短柱204f和204h也设置在框架204的彼此相对的两侧上。
虽然框架204在xy平面中观察时具有近似正方形的形状，但是框架的每个拐角都是弯曲的，使得框架具有钝拐角。在框架204的每个拐角之间是框架的部分，所述部分沿着每个它们的外侧边缘基本上是直的。框架204的直部分将框架附接到罩102。与不包括短柱的框架相比，短柱204e-204h在z方向上延伸，从而允许增加与罩102的接触区域。
当框架204的直部分附接到罩102时，弹簧202a和202b的外侧边缘不接触罩102。即，在罩102的内侧边缘和弹簧202a或202b的外侧边缘之间测量的第一距离大于在罩102的内侧边缘和框架204的直部分的外侧边缘之间测量的第二距离，其中第一距离和第二距离是平行于x或y轴测量的。
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。虽然在图2B所示的视图中被遮挡，但弹簧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平面中观察时，弹簧202a和202b具有大致相同的形状。从xy平面中观察，弹簧202a和202b的拐角是弯曲的。弹簧的拐角之间的弹簧202a和202b的两侧基本上是直的。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处附接到背板206。背板206在连接点206a和206b的位置处包括两个狭槽，使得弹簧202a与背板的顶表面相当齐平。也就是说，狭槽在z方向上的深度可以大致等于弹簧202a在连接点206a、206b处的厚度。背板206的狭槽的形状弯曲成与弹簧202a和202b大致相同的c形曲率。弹簧202a的c形部分和背板206的对应c形狭槽有助于这些部件在连接点206a和206b处的连接。
每个弹簧202a和202b的宽度沿着弹簧的长度变化。例如，弹簧202a在连接点216a或216b处的第一宽度大于弹簧在弹簧拐角处的第二宽度。第一宽度可以为约0.8mm或更少(例如，0.75mm或更少、0.7mm或更少、0.65mm或更少)，而第二宽度可以为约0.35mm或更少(例如，0.3mm或更少、0.25mm或更少，0.2mm或更少)。类似地，弹簧202a在连接点206a或206b处的第三宽度大于弹簧的第二宽度。第三宽度可以为约0.55mm或更少(例如，0.5mm或更少、0.45mm或更少、0.4mm或更少)。弹簧的宽度随着其沿着弹簧上的任何中点以及在弹簧的两个拐角之间延伸到弹簧的任何拐角而减小。也就是说，随着弹簧202a从连接点206a或206b延伸到弹簧的最近拐角，弹簧的宽度减小。类似地，随着弹簧202a从连接点216a或216b延伸到弹簧的最近拐角，弹簧的宽度减小。
当弹簧202a附接到背板206时，弹簧202b附接到前环形板214的底表面。图2B示出了弹簧202b在连接点214a处附接到前环形板214的位置。虽然在图2的视图中被遮挡，但弹簧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216对称。正如背板206在连接点216a和216b的位置处包括c形狭槽一样，前环形板214在弹簧202b连接到前环形板的位置(即连接点214a和214b)也包括对应的c形狭槽。
在致动器模块100的操作期间，弹簧202a和202b在z方向上弯曲。由于背板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218连接到弹簧202a和202b，它们也在z方向上移动。选择弹簧202a和202b与马达模块104的连接位置，以使马达模块具有期望的谐振频率。
弹簧202b包括对应于连接点214a和连接点214b(未示出)的c形槽口。可以选择背板206的连接点206a和206b以及前环形板214的连接点214a和214b的位置以促进马达模块104表现出期望的谐振行为。例如，连接点206a和206b没有布置在连接点214a和214b之上。连接点的这种布置有利于马达模块104表现出期望的谐振行为，例如，有利于马达模块在特定摇摆频率下表现出期望的摇摆模式。
当马达模块104静止时，背板206的顶表面(即，具有相对于图2A可见的圆拐角的矩形尺寸的表面)垂直于z轴。当马达模块104呈现摇摆频率时，模块的移动部件经历旋转运动。例如，参考图2A所示，当马达模块104以摇摆频率被激励时，模块的移动部件可以围绕轴线220旋转。从静止位置测量的旋转角度可以是大约5度或更少(例如，4度或更少，3度或更少，2度或更少，1度或更少)。
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促进马达模块104(例如马达模块的磁体组件)呈现摇摆模式。摇摆模式的频率可以大约是马达模块104显示的谐振频率的两倍。因为摇摆模式大约是马达模块104的谐振频率的两倍，所以在正常操作期间它不是对马达模块有利的激励。然而，因为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，马达模块104可以呈现摇摆模式，并且冲击力可以至少部分地被摇摆模式消散。
选择弹簧的尺寸和形状，例如弹簧的宽度与深度之比，以有利于马达模块104在z方向上的位移而不是马达模块在x或y方向上的位移。然而，在致动器模块100的异常操作期间，例如当致动器掉落时，马达模块104可能存在一些横向位移(例如，在x或y方向上的位移)。横向位移导致z方向上的力不均匀，引起摇摆模式，摇摆模式随着时间的推移消耗掉落的能量。
不仅可以选择连接点216a、216b、214a和214b的布置以促进马达模块104的期望谐振行为，弹簧202a和202b的形状可以影响马达模块的谐振行为。例如，可以增加或减少如在z方向上测量的弹簧202a和202b的深度，或如在x和y方向上测量的弹簧的宽度，以促进马达模块104的期望谐振行为，例如，提升特定基频。此外，可以增加或减少框架204的深度或框架的宽度以促进马达模块104的期望谐振行为。
如在x和y维度上测量的弹簧202a和202b的总体尺寸可以大致相等。例如，弹簧202a和202b可以装配在边长为约13.5mm或更少(例如，13.25mm或更少、13mm或更少、12.75mm或更少、12.5mm或更少)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)的硬质金属或合金制成。例如，弹簧202a和202b可以由不锈钢制成，例如具有高循环疲劳强度的不锈钢，诸如50％冷加工的301不锈钢。弹簧202a和202b由单件材料形成，但是在一些实现方式中，弹簧可以由粘附在一起(例如，使用粘合剂或焊接)的多件材料或多件不同材料形成。
当包括模块的一个或多个弹簧的马达模块104是移动设备(例如移动电话)一部分时，将马达模块的尺寸最小化是有利的，使得马达模块能够装配在设备底板内，该设备底板可以容纳移动设备的其它部件。例如，当包括马达模块的致动器模块用于驱动移动设备的面板音频扬声器时，在致动器操作期间，弹簧在z方向上位移，例如，以向面板音频扬声器提供力。使用传统的悬挂部件(例如传统的多脚架部件(spider component))实现期望的弹簧位移量或偏移量可能导致扬声器不适合移动设备的尺寸限制。传统的多脚架部件可以具有10:1的径向尺寸与偏移之比，其中径向尺寸是从部件的中央轴线到外边缘测量的。选择马达模块104的弹簧的形状，以便在使弹簧的径向尺寸最小化的同时实现在z方向上的期望位移，其中径向尺寸是弹簧的最大宽度加上间隙的总和。例如，弹簧202a和202b具有大约0.75mm的径向尺寸和大约0.5mm的偏移，导致1.5:1的径向尺寸与偏移之比。在一些实现方式中，径向尺寸与偏移之比可以小于1.5:1(例如，1.4:1或更少、1.3:1或更少、1.2:1或更少、1.1:1或更少)。
在致动器模块的操作期间，马达模块104的移动部件(例如，背板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218)在z方向位移。移动部件所附接到的弹簧具有频率响应，该频率响应包括基频、摇摆频率和剪切频率，这些频率是移动部件的质量、弹簧的弹簧常数、在x或y方向上测量的弹簧的宽度，以及在z方向上测量的弹簧的深度的函数。弹簧的基频可以是大约280Hz(赫兹)或更低(例如，270Hz或更低、260Hz或更低、250Hz或更低、240Hz或更低、230Hz或更低)。
当弹簧表现出剪切频率时，模块的移动部件在x和/或y方向上移位。在x和/或y方向上的位移可以是大约0.2mm或更少(例如，0.15mm或更少、0.1mm或更少、0.05mm或更少、0.025mm或更少)。剪切频率可以是基频的许多倍。例如，马达模块的剪切频率可以是大约1150Hz或更低(例如，1100Hz或更低、1050Hz或更低、1000Hz或更低、950Hz或更低、900Hz或更低)。
尽管图2A和图2B示出了弹簧202a和202b的一个特定实施例，但其它实施例也是可能的。例如，图3A是弹簧300A的顶视图，其可以代替弹簧202a、202b或两者。
弹簧300A具有一对分段302a和302b，所述一对分段302a和302b在x方向上延伸相同的距离并且在它们的端部处以实黑线为边界。分段302a和302b分别包括连接点304a和304b，所述连接点304a和304b位于每个分段的中点处。连接点304a和304b是弹簧300A的有限区域，在这些区域处弹簧附接到框架204的区域。弹簧300A还包括一对分段306a和306b，所述一对分段306a和306b在y方向上延伸相同距离并且在它们的端部处以实黑线为边界。分段306a和306b分别包括连接点308a和308b，所述连接点308a和308b位于每个分段的中点处，在所述分段的凹入部分处。
连接点308a和308b是弹簧300A的有限区域，取决于弹簧相对于马达模块104的磁体的位置，该弹簧300A附接到背板206的区域或前环形板214的区域中的任一者。例如，如果弹簧300A位于中心磁体208上方，即与弹簧202a类似，则弹簧300A在连接点206a和206b处附接到背板206。相反，如果弹簧300A位于中心磁体208下方，即，与弹簧202b类似，则弹簧300A在连接点214a和214b处附接到前环形板214。
在一些实现方式中，弹簧300A在连接点304a、304b、308a和308b处焊接到马达模块104的部件。当弹簧300A被焊接时，连接点及其周围区域可能比弹簧的远离焊接部位的其它部分脆弱。因此，将应力分布在弹簧300A上以使得在连接点处和连接点附近存在相对低的应力是有利的。
分段302a、302b、306a和306b各自连接到圆拐角。拐角的形状和宽度有助于将致动器模块在操作期间所经历的应力沿着拐角并沿着弹簧300A的每个分段均匀地分布。弹簧300A在弹簧的拐角处具有最小宽度Wc。最小宽度是指在xy平面(例如沿着每个拐角的曲率半径)中测量的最小尺寸。Wc大约为0.31毫米。
如在y方向上测量的分段302a和302b的形状和宽度被选择为沿着所述分段的长度分布应力。分段302a和302b的宽度分别从每个分段与相邻拐角的边界处的宽度增加到连接点304a和304b处的局部最大值Wmax1。宽度Wmax1大约为0.55mm。弹簧300A的形状和尺寸促进了弹簧的特定频率响应。弹簧300A的基频为255Hz，摇摆频率为520Hz，而剪切频率为990Hz。
虽然在y方向上测量的分段302a和302b的宽度沿着分段的一部分增加，但在x方向上测量的分段306a和306b的宽度也沿着分段的一部分增加以沿着分段的长度分布应力。分段306a和306b的宽度分别从每个分段与相邻拐角的边界处的宽度增加到连接点308a和308b处的局部最大值Wmax2。宽度Wmax2大约为0.83mm。
弹簧300A和框架204之间的附接区域也影响弹簧的频率响应。增加附接区域会减小弹簧300A自由振动的长度，这反过来改变沿着弹簧的力分布。所述附接区域由弹簧的宽度和连接点304a和304b的长度决定，该长度在图3A中标记为L1。长度L1大约为2.03毫米。附接区域大约为1.117mm2(2.03mm x 0.55mm)。弹簧300A和框架204之间的附接区域是矩形的，但是一般来说，弹簧和框架之间的附接区域可以是允许弹簧粘附到框架上的其它形状，例如带圆边缘的矩形、圆形、椭圆形。
不仅弹簧300A的宽度影响沿着弹簧的应力分布，如在z方向上测量的弹簧的深度也会影响沿着弹簧的应力分布。弹簧300A的深度大约为0.1778毫米。弹簧300A的行为和抗应力性根据弹簧300A的宽度与深度之比而变化。弹簧的宽度与深度之比是连接点304a或304b处的宽度(即Wmax1)与弹簧深度之比。正的宽度与深度之比(即，大于1的宽度与深度之比)有利于马达模块104的移动部件在z方向上的运动，而与x和/或y方向相反。弹簧300A的宽度与深度之比为1.65。
可以增加或减少弹簧300A的物理尺寸以促进弹簧的频率响应的特定变化。例如，增加弹簧的宽度或深度会导致弹簧的基频、摇摆频率和剪切频率增加。特别是，增加拐角宽度会导致基频、摇摆频率和剪切频率增加。增加拐角宽度也会导致弹簧在弹簧附接区域处及其周围所经历的应力增加。增加弹簧和框架之间的附接区域会增加弹簧的基频、摇摆频率和剪切频率。
图3B至图3E是改变弹簧物理尺寸的效果示例。图3B至图3E示出了不同的弹簧，其中的每一个弹簧(如弹簧300A)可以代替弹簧202a、202b或两者。马达模块也可以具有包括两种不同弹簧设计。
图3B示出了弹簧300B的另一个示例。虽然没有关于图3B所示，但是当弹簧300B连接到框架204时，该弹簧和框架之间的附接区域大于弹簧300A和框架204之间的附接区域。附接区域的宽度标记为Wmax3，其大约为0.6mm，附接区域的长度标记为L2，其大约为2mm，这使得弹簧300B的附接区域大约为1.2mm2。弹簧300B的深度大约为0.1778，与弹簧300A的深度相同，这使得宽度与深度之比为3.37。弹簧300B的基频、摇摆频率和剪切频率分别为270Hz、560Hz和1060Hz。
图3C示出了弹簧300C的另一示例，弹簧300C具有与弹簧300B相同的附接区域(即，与弹簧300A的附接区域相比，弹簧300C的附接区域减小)但与弹簧300B相比，在z方向上测量的弹簧深度减小，(即，与弹簧300A和300B的弹簧深度相比，弹簧300C的弹簧深度减小)。即，与弹簧300B一样，弹簧300C的附接区域的宽度和长度分别为0.6mm和2mm。弹簧300C的深度大约为0.16毫米，这使得宽度与深度之比为3.75。弹簧300C的基频、摇摆频率和剪切频率分别为233Hz、495Hz和1000Hz。
图3D示出了弹簧300D的另一个示例，弹簧300D具有与弹簧300B和300C相同的附接区域(即，与弹簧300A的附接区域相比，弹簧300D的附接区域增加)，但与弹簧300A和300B的弹簧深度相比，弹簧300D的弹簧深度减小。弹簧300D的弹簧深度大约为0.165毫米，这使得宽度与深度之比为3.63。弹簧300D的基频、摇摆频率和剪切频率分别为238Hz、516Hz和1086Hz。比较弹簧300B和弹簧300D，减小弹簧深度导致基频和摇摆频率减小。然而，虽然将弹簧深度从第一深度(弹簧300B的深度)减小到第二深度(弹簧300C的深度)会导致剪切频率降低，但介于第一深度和第二深度之间的弹簧深度(即弹簧300D)导致剪切频率增加。
图3E示出了弹簧300E的又一示例，弹簧300E具有与弹簧300B-300D相同的附接区域(即，与弹簧300A的附接区域相比，弹簧300E的附接区域增加)，和与弹簧300D相同的深度，但与弹簧300A-300D的拐角宽度相比，弹簧300E在弹簧的拐角处具有增加的宽度。弹簧300E的宽度与深度之比为2.16。弹簧300E的增加的拐角宽度由虚线强调。弹簧300E的拐角宽度标记为Wc1。Wc1，其大约为0.29毫米。弹簧300E的基频、摇摆频率和剪切频率分别为240Hz、506Hz和1010Hz。
虽然图2A至图3E示出了具有基本正方形占地空间(即，在x-y平面中)的弹簧，其它形状是可能的，例如基本矩形、椭圆形或圆形。虽然图2A至图3E示出了单件式弹簧，多件式弹簧设计也是可能的。图3F示出了弹簧300F和300F'的另一个示例，每个弹簧具有基本上矩形的占地空间并且每个弹簧包括两个零件。弹簧300F和300F'可以分别代替弹簧202a和202b，或分别代替弹簧202b和202a。弹簧300F包括零件310和零件320。弹簧300F'包括部件310'和320'。
弹簧300F包括连接点312a、312b、312c和312d。连接点312a-312d是弹簧300F的有限区域，在这些区域处，所述弹簧连接到框架204的区域。连接点312a和312b位于零件310的端部处，而连接点312c和312d位于零件320的端部处。弹簧300F还包括连接点314a和314b，它们是所述弹簧的有限区域，在这些区域处，取决于所述弹簧相对于马达模块104的磁体的位置，将所述弹簧附接到背板206的区域或附接到前环形板214的区域中的任一者。弹簧300F的在连接点312a-312d处连接到框架204的部分的长度标记为L3。L3大约为0.5mm。
弹簧300F'包括连接点312a'、312b'、312c'和312d'。连接点312a'-312d'是弹簧300F'的有限区域，在这些区域处，所述弹簧连接到框架204的区域。连接点312a'和312b'位于零件310'的端部处，而连接点312c'和312d'位于零件320'的端部处。弹簧300F'还包括连接点314a'和314b'，它们是所述弹簧的有限区域，在这些区域处，取决于所述弹簧相对于马达模块104的磁体的位置，将所述弹簧附接到背板206的区域或附接到前环形板214的区域中的任一者。弹簧300F'在连接点312a'-312d'处连接到框架204的部分的长度标记为L'3。
弹簧300F在连接点312a-312d处具有第一局部最大宽度Wmax4，并且在连接点314a和314b处具有第二局部最大宽度Wmax5。Wmax4和Wmax5分别大约为0.6mm和0.7mm。弹簧300F的宽度沿着所述弹簧的一部分从第一局部最大宽度到所述弹簧的拐角逐渐变细。弹簧300F拐角处的宽度Wc2是弹簧300F的局部最小宽度。Wc2大约为0.22mm。弹簧300F的宽度也沿着所述弹簧的一部分从第二局部最大宽度到所述弹簧的拐角逐渐变细。
弹簧300F'在连接点312a'-312d'处具有第一局部最大宽度W'max4并且在连接点314a'和314b'处具有第二局部最大宽度W'max5。弹簧300F'的宽度沿着所述弹簧的一部分从第一局部最大宽度到所述弹簧的拐角逐渐变细。弹簧300F'拐角处的宽度W'c2是弹簧300F'的局部最小宽度。弹簧300F'的宽度也沿着所述弹簧的一部分从第二局部最大宽度到弹簧的拐角逐渐变细。
现在参考弹簧300A-300F和300F'，弹簧的尺寸和形状可以根据以下规格设计。例如，沿着弹簧的连接到框架204的部分的最大宽度可以是0.2mm或更多(0.3mm或更多、0.4mm或更多、0.5mm或更多、0.6mm或更多、0.7mm或更多、0.8mm或更多、0.9mm或更多、1mm或更少)。沿着弹簧的连接到背板206或前板214的部分的最大宽度可以是0.3mm或更多(0.4mm或更多、0.5mm或更多、0.6mm或更多、0.7mm或更多、0.8mm或更多、0.9mm或更多、1mm或更少)。所述弹簧拐角处的宽度可以是0.35mm或更少(例如，0.3mm或更少、0.275mm或更少、0.25mm或更少、0.225或更少、0.2mm或更少)。
所述弹簧深度的范围从大约0.1mm到大约0.3mm(例如，0.15mm或更多、0.16mm或更多、0.17mm或更多、0.18mm或更多，例如，0.25mm或更少、0.2mm或更少)。所述弹簧具有1.1至3.75范围内的最小宽度与深度之比(例如，3.5或更少、3或更少、2.5或更少、2或更少、1.9或更少、1.8或更少、1.7或更少、1.6或更少，1.5或更少，例如1.2或更多，1.3或更多，1.4或更多)。例如，如在x和/或y方向上测量的弹簧的横向刚度应该比弹簧在z方向上的刚度大2倍或更多，(例如，4.5倍或更多，5倍或更多、5.5倍或更多、6倍或更多)。
将弹簧300A-300E连接到框架204的连接点的长度可以是0.8mm或更多(例如，1mm或更多、1.2mm或更多、1.3mm或更多、1.4mm或更多、1.5mm或更多、1.6mm或更多、1.7mm或更多、1.8mm或更多、1.9mm或更多、2mm或更多、2.1mm或更多、2.2mm或更多、2.5mm或更多、3mm或更少)。连接点312a-312d的长度和连接点312a'-312d'的长度可以是0.4mm或更多(例如，0.5mm或更多、0.6mm或更多、0.65mm或更多、0.7mm或更多、0.75mm或更多、0.8mm或更多、0.85mm或更多、0.9mm或更多、0.95mm或更多、1mm或更多、1.05mm或更多、1.1mm或更多、1.25mm或更多、1.5mm或更少)。
现在参考图4，致动器模块100的截面视图示出了气隙402，所述气隙402将中心磁体208和环形磁体210以及前中心板212和前环形板214分开。音圈106位于气隙402中。中心磁体208、环形磁体210和补偿磁体218产生垂直穿过音圈106(即在x方向上)的磁场。图4还示出了每个磁体的相对极性，示出为“N”和“S”。中心磁体208和环形磁体210的对应磁极在相反的方向上对齐。
在致动器模块100的操作期间，音圈106被通电。当通电时，音圈106在气隙402中感应出磁场。中心磁体208和环形磁体210由于它们的磁场与音圈106所感应出的磁场的相互作用而各自经历一个力。中心磁体208和环形磁体210所经历的力使这些部件在z方向上移位。由于背板206、前中心板212、前环形板214和补偿磁体218各自的连接，它们在致动器组件100的操作期间在z方向上移位。
提供补偿磁体218以聚焦由中心磁体208和环形磁体210产生的磁场，从而使沿着x轴穿过音圈106的磁通量最大化。选择补偿磁体218的极性以与中心磁体208和环形磁体210的磁通量相反。也就是说，中心磁体208和补偿磁体218的对应磁极在相反方向上对齐。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，减少不垂直穿过音圈106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。在正常操作之外，例如，由于模块掉落，或由于包含该模块的移动设备掉落，模块的移动部件可能会在x或y方向上移动。移动部件在x或y方向上的位移可能会导致致动器模块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的移动部件显著位移。
例如，当致动器模块100掉落时，背板206、前环形板214或两者可以接触框架204，从而防止这些部件在x或y方向上的进一步位移。背板206和前环形板214可以由一种或多种材料制成，这些材料能够承受由接触框架204所引起的冲击。这些部件的尺寸还可以被设计成防止环形磁体210接触框架204，从而防止磁体因接触框架而损坏。例如，由环形磁体210形成的一段外表面相对于由前环形板214形成的一段外表面是凹进的。类似地，由环形磁体210形成的一段输出表面相对于由背板206形成的一段外表面是凹进的。环形磁体210的一个凹进部分由白色虚线404突出。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的内表面和背板206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，第一间隙和第三间隙与第二间隙和第三间隙之间的差异可以是约0.05mm或更小(例如，0.045mm或更少、0.04mm或更少、0.035mm或更少)。
类似地，为了保护环形磁体210，由环形磁体形成的一段内表面相对于前环形板214的一段内表面凹进。环形磁体210的一个凹进部分由白色虚线406突出。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，由中心磁体形成的一段外表面相对于由前中心板212形成的一段外表面是凹进的。中心磁体208的一个凹进部分由白色虚线408突出。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。这种相对间距防止中心磁体208接触音圈106。
可以选择致动器模块100的其它部件的相对形状以防止可能由于模块掉落而造成的损坏。例如，背板206可以成形为有效地消散致动器模块100掉落时产生的力。如图5A是框架204和背板206的顶视图。图5A示出了背板206的拐角如何被成形以消散可能损坏致动器模块100的部件的力。例如，形成背板206的拐角的弧被选择为使得基板的撞击框架204的部分足够大从而有效地消散冲击力。如果背板206或前环形板214与框架204形成接触，则罩102可以防止框架由于背板或前环形板施加在其上的力而显著移位。在一些实施例中，音圈106的内侧拐角弧的曲率半径和前中心板212的外侧拐角弧的曲率半径大致相同。在某些实施例中，音圈106的外侧拐角弧的曲率半径和前环形板214的内侧拐角弧的曲率半径大致相同。
参考图5A，框架204的每个拐角最靠近音圈106、背板206、前中心板212和前环形磁体214的对应拐角。音圈106、背板206、前中心板212和前环形磁体214的一些或全部拐角是同心的。同心拐角是形成弧的拐角，所述拐角的最佳拟合圆相对于彼此同心。例如，参考图5B，音圈106的拐角与前环形磁体214的对应拐角同心。即，与由音圈106的拐角形成的弧最佳拟合的圆和与由前环形磁体214的对应拐角形成的弧最佳拟合的圆是同心的。
同心拐角可以相互嵌套，与非同心拐角之间的接触表面区域相比，允许拐角之间的接触表面区域更大。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，可以选择致动器模块100的其它部件的拐角的形状，使得当模块掉落时可能相互接触的拐角具有足够大的表面区域以有效地消散掉落期间产生的力。图5B是音圈106、框架204、前中心板212和前环形板214的顶视图。前中心板212和前环形板214的拐角的曲率半径被如下选择，如果致动器模块100掉落，则使这些组件和音圈106之间的接触表面区域最大化，从而将与在拐角处的两个部件之间的碰撞相关联的任何力分布到更大的区域上。前环形板214的内边缘410的形状被如下选择，如果前环形板在x和/或y方向上移动，例如，如果致动器模块100掉落，则使其与音圈106的外边缘420的接触最大化。音圈106的内边缘422的形状被如下选择，如果前中心板在x和/或y方向上移动，例如，如果致动器模块100掉落，则使其与前中心板212的外边缘430的接触最大化。
为了在x和/或y方向上的位移期间进一步帮助最大化音圈106和前环形板214之间的接触表面区域，音圈106的外侧拐角弧和前环形板214的内侧拐角弧之间的距离大于所述音圈的外侧中边缘与前环形板的内侧中边缘之间的距离。类似地，前中心板212的外侧拐角弧与音圈106的内侧拐角弧之间的距离大于前中心板的外侧中边缘与音圈的内侧中边缘之间的距离。
在一些实施例中，致动器模块100可以包括在可能相互接触的部件(例如致动器模块100掉落的情况下)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502和背板206的外边缘504之间。在一些实施例中，阻尼材料可以布置在前环形板214的内边缘410和音圈106的外边缘420之间。在其它实施例中，阻尼材料可以布置在音圈106的内边缘422和前中心板212的外边缘430之间。
在一些实施例中，阻尼材料可以附接到马达模块的一个或多个弹簧以形成复合弹簧。例如，阻尼材料可以附接在弹簧上方或下方，或者可以附接在弹簧上方和下方两者处。阻尼材料可以与弹簧的一个或多个表面完全或部分共面。在一些实施例中，可以选择阻尼材料的布置，使得弹簧的性质不同于所得的复合弹簧的特性。例如，向弹簧添加阻尼材料可以形成具有与单独的弹簧不同的刚度或频率响应(例如，不同的基频、摇摆频率和/或剪切频率)的复合弹簧。
在一些实施例中，阻尼材料可以位于背板206的顶表面和罩102的底表面之间。在其它实施例中，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小相互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、铁磁流体或顺性聚合物，例如在固化后具有低刚度和高伸长率的顺性聚合物。
致动器模块100的部件被封装在一起，如图6A和图6B所示，这些图分别是致动器模块的立体顶视图和立体底视图。参考图6A，PCB108位于基板110上方。PCB 108是用于与致动器模块100交互的电子部件的基底。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可以是完全或部分灵活的。例如，PCB 108在x方向上延伸，以包括足够大的表面区域用于印刷在其表面上的电子部件。PCB 108还可以包括环形结构，该环形结构被容纳在罩102内并且由罩102包围(如图1所示)。
除了用作致动器模块100的其它部件的围壳之外，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，减少存在于罩102外部的磁通量是有利的，例如，使得移动设备的其它电子部件不受磁体和音圈106产生的磁场的影响。因此，选择罩102的材料性质以提供期望的磁屏蔽。例如，为罩102选择的一种或多种材料的磁导率应该足够高以使所述罩起到屏蔽作用，但又不能太高以至于所述罩促进了磁场的形成，所述磁场可能由于移动设备中容纳其它部件而存在。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、或等于或大于10000的相对磁导率。示例包括高碳钢和钒铁钴磁性合金。
虽然前述附图涵盖了致动器模块的特定实施例，即致动器模块100，但更一般地，本示例中体现的原理也可以应用于其它设计。例如，虽然磁体马达104具有基本上正方形的占地空间(即，在x-y平面中)，但其它形状也是可能的，例如基本上矩形、椭圆形或圆形。
虽然致动器模块100包括三个磁体，但在一些实现方式中，致动器模块可以包括一个、两个、三个或更多个磁体。例如，虽然致动器模块100包括环形磁体210和中心磁体208，但在一些实施例中，致动器模块可以包括环形磁体或中心磁体中的任一者以及一个或多个补偿磁体。在其它实施例中，致动器模块可以包括环形磁体210或中心磁体208中的任一者并且不包括补偿磁体218。
在一些实施例中，致动器模块可以包括杯形磁体模块，例如，位于由诸如钢的可导磁材料制成的杯中的磁体。在一些实施例中，杯形磁体模块可以伴有一个或多个补偿磁体，而在其它实施例中，致动器模块可以包括杯形磁体模块而不包括补偿磁体。
在一些实施例中，致动器模块可以包括环形磁体、轭，并且没有补偿磁体。在其它实施例中，致动器模块可以包括环形磁体、轭和一个或多个补偿磁体。
在一些实施例中，致动器模块可以包括一个或多个径向磁化的磁体，伴有零个、一个或多个补偿磁体。
致动器模块100的磁体可以是铁磁体、钕磁体或铁氧体磁体，例如由铁和镍组成的磁体。在一些实施例中，致动器模块100的一个或多个磁体可以由电磁体代替。在一些实施例中，致动器模块100可以包括高磁导率材料。
如关于图4所示，一般来说，应该重视磁体的相对极性，使得反转图4中所示的磁体中的一个的极性应该伴有其它磁体的极性反转。
一般来说，上述致动器模块可以用于多种应用。例如，在一些实施例中，致动器模块100可以用于驱动面板音频扬声器的面板，例如分布式模式扬声器(DML)。这种扬声器可以集成到移动设备中，例如移动电话。例如，参考图7，移动设备700包括设备底板702和触摸面板显示器704，该触摸面板显示器704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700以多种方式与用户交互，包括通过经由触摸面板显示器704显示图像和接收触摸输入。通常，移动设备具有大约10mm或更小的深度(在z方向上)，60mm至80mm(例如，68mm至72mm)的宽度(x方向)，100mm至160mm(例如，138mm至144mm)的高度(y方向)。
移动设备700还产生音频输出。使用面板音频扬声器生成音频输出，该面板音频扬声器通过使平板显示器振动来产生声音。显示面板耦合到致动器，诸如分布式模式致动器或DMA。致动器是可移动部件，所述可移动部件布置成向面板(诸如触摸面板显示器704)提供力以使所述面板振动。振动的板产生人类可听的声波，例如，在20Hz到20kHz的范围内的声波。
除了产生声音输出之外，移动设备700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180Hz到300Hz范围内的振动。
图7还示出了对应于图8中所示的截面方向的虚线。参考图7，移动设备700的截面示出了设备底板702和触摸面板显示器704。设备底板702具有沿着z方向测量的深度和沿着x方向测量的宽度。设备底板702还具有后面板，该后面板由设备底板702的主要在xy平面中延伸的部分形成。移动设备700包括致动器模块100，该致动器模块100被容纳在底板702中的显示器704的后方并附接到显示器704的后侧。例如，PSA 112可以将致动器模块100附接到显示器704。一般来说，致动器模块100的尺寸被设计成配合在由被容纳在底板中的其它部件限制的容积内，所述其它部件包括电子控制模块820和电池830。
一般来说，所公开的致动器由电子控制模块控制，例如上面图8中的电子控制模块820。一般来说，电子控制模块由一个或多个电子部件组成，所述一个或多个电子部件接收来自移动电话的一个或多个传感器和/或信号接收器的输入，处理这些输入，并且生成并传递信号波形，所述信号波形使致动器模块100提供合适的触觉响应。参考图9，移动设备(诸如移动设备700)的示例性电子控制模块900包括处理器910、存储器920、显示驱动器930、信号发生器940、输入/输出(I/O)模块950和网络/通信模块960。这些部件彼此电通信(例如，通过信号总线902)并且与致动器模块100电通信。
处理器910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设备。例如，处理器910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)或这些设备的组合。
存储器920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一个或多个操作或功能。例如，指令可以被配置成通过以下部件来控制或协调所述设备的显示器的操作，其中，所述部件包括显示驱动器930、信号发生器940、I/O模块950的一个或多个部件、能够通过网络/通信模块960访问的一个或多个通信信道、一个或多个传感器(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。
信号发生器940被配置成产生适用于致动器模块100的变化幅度、频率和/或脉冲包络的AC波形，并且通过所述致动器产生声学和/或触觉响应。尽管描述为单独的部件，但在一些实施例中，信号发生器940可以是处理器910的一部分。在一些实施例中，信号发生器940可以包括放大器，例如，该放大器作为信号发生器940的集成或单独的部件。
存储器920可以存储可以由移动设备使用的电子数据。例如，存储器920可以存储电子数据或内容，例如音频和视频文件、文档和应用程序、设备设置和用户偏好、定时和控制信号或各种模块的数据、数据结构或数据库等。存储器920还可以存储以下指令，这些指令用于重建可以由信号发生器940使用以为致动器模块100生成信号的各种类型的波形。存储器920可以是任何类型的存储器，例如随机存取存储器、只读存储器存储器、闪存、可移动存储器或其它类型的存储元件，或此类设备的组合。
如上面简要讨论的，电子控制模块900可以包括在图9中作为I/O模块950表示的各种输入和输出部件。虽然I/O模块950的部件在图9中被表示为单个项，但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。在一些实施例中，I/O模块950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950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，所述部件可以产生或提供对于应用程序特定的输入的反馈，所述应用程序特定的输入的反馈对应于呈现在显示器上的提示或用户界面对象。
如上所述，网络/通信模块960包括一个或多个通信信道。这些通信信道可以包括提供处理器910和外部设备或其它电子设备之间的通信的一个或多个无线接口。一般来说，通信信道可以被配置成发送和接收可以由处理器910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。一般来说，无线接口可以包括但不限于射频、光学、声学和/或磁信号，并且可以被配置成通过无线接口或协议进行操作。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960的一个或多个通信信道可以包括在移动设备与另一设备(例如另一移动电话、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进行输出。例如，可听警报或视觉警告可以从移动设备700传输到移动电话以在所述设备上输出，反之亦然。类似地，网络/通信模块960可以被配置成接收在另一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供呈现。
本文公开的致动器技术可用于面板音频系统，例如，被设计成提供声学和/或触觉反馈。面板可以是显示系统，例如基于LCD技术的OLED。所述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，如智能眼镜)的一部分。
其它实施例在所附权利要求中。

Claims (29)

1.一种致动器模块，包括：
基板，所述基板在平面中延伸；
音圈，所述音圈连接到所述基板，所述音圈限定垂直于所述平面的线圈轴线；
磁体组件，所述磁体组件包括第一侧、第二侧、第一对侧壁以及第二对侧壁，其中所述第一侧面对所述基板，所述第二侧背离所述基板，所述第一对侧壁位于所述磁体组件的相对侧上，所述第二对侧壁位于所述磁体组件的相对侧上并且邻近于所述第一对侧壁，所述磁体组件限定气隙；
刚性框架，所述刚性框架附接到所述基板，所述刚性框架包括四个短柱，每个短柱面对对应的一个侧壁；以及
一对弹簧，所述一对弹簧相对于所述框架和所述基板悬挂所述磁体组件，使得所述音圈延伸到所述气隙中，
所述一对弹簧包括第一弹簧，所述第一弹簧被成形为限定孔的环，所述孔的尺寸被设计成适应所述磁体组件沿着所述线圈轴线方向的运动，所述第一弹簧在所述四个短柱中的面对所述第一对侧壁的第一对处附接到所述框架并且在所述磁体组件的所述第二侧上的所述磁体组件的第二对侧壁处附接到所述磁体组件，
所述一对弹簧包括第二弹簧，所述第二弹簧被成形为限定孔的环，所述孔的尺寸被设计成适应所述磁体组件沿着所述线圈轴线方向的运动，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处附接到所述框架并且在所述磁体组件的所述第一侧上的所述磁体组件的第一对侧壁处附接到所述磁体组件；
其中，所述第一弹簧包括在第一孔的第一对相对侧上的一对第一分段和在所述第一孔的第二对相对侧上的一对第二分段；
其中，所述第二弹簧包括在第二孔的第一对相对侧上的一对第一分段和在所述第二孔的第二对相对侧上的一对第二分段；以及
其中，每个弹簧在所述一对第一分段的中点处附接到所述框架。
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周边变化。
3.根据权利要求2所述的致动器模块，其中，每个弹簧的宽度是在所述弹簧附接到所述框架的所述弹簧的位置处的局部最大值。
4.根据权利要求2所述的致动器模块，其中，每个弹簧的宽度是在所述弹簧附接到所述磁体组件的所述弹簧的位置处的局部最大值。
5.根据权利要求1所述的致动器模块，其中，所述一对第一分段彼此平行延伸，并且所述一对第二分段垂直于所述一对第一分段延伸。
6.根据权利要求5所述的致动器模块，其中，所述一对第一分段各自沿着对应的直线延伸并且在所述分段的中点处具有最大宽度。
7.根据权利要求1所述的致动器模块，其中，每个弹簧到所述框架的附接区域沿着对应的第一分段的直线在从0.8毫米至3毫米的范围内延伸。
8.根据权利要求1所述的致动器模块，其中，每个弹簧到所述框架的附接区域沿着垂直于对应的第一分段的直线的方向在从0.2毫米至1毫米的范围内延伸。
9.根据权利要求5所述的致动器模块，其中，所述一对第二分段各自包括沿着直线延伸的一对臂部和在所述臂部之间的凹入部分，所述凹入部分从所述直线向对应的弹簧的孔偏离。
10.根据权利要求9所述的致动器模块，其中，每个弹簧在所述第二分段的所述凹入部分处附接到所述磁体组件。
11.根据权利要求10所述的致动器模块，其中，所述凹入部分各自位于对应的第二分段的中点处。
12.根据权利要求10所述的致动器模块，其中，每个第二分段的宽度在对应的凹入部分处最大。
13.根据权利要求5所述的致动器模块，其中，所述第一分段各自延伸相同的长度。
14.根据权利要求5所述的致动器模块，其中，所述第二分段各自延伸相同的长度。
15.根据权利要求5所述的致动器模块，其中，所述第一分段和所述第二分段各自延伸相同的长度。
16.根据权利要求5所述的致动器模块，其中，每个第一分段在对应的弹簧的拐角处附接到相邻的第二分段。
17.根据权利要求16所述的致动器模块，其中，所述弹簧的宽度在所述弹簧的拐角处最小。
18.根据权利要求1所述的致动器模块，其中，每个弹簧沿着所述线圈轴线的方向具有的深度在如下范围内：0.1毫米到0.3毫米、或者0.15毫米到0.3毫米、或者0.16毫米到0.3毫米、或者0.17毫米到0.3毫米、或者0.18毫米到0.3毫米、或者0.1毫米到0.25毫米、或者0.1毫米到0.2毫米。
19.根据权利要求1所述的致动器模块，其中，每个弹簧具有的最小宽度与深度之比在如下范围内：1.1到3.75、或者1.1到3.5、或者1.1到3、或者1.1到2.5、或者1.1到2、或者1.1到1.9、或者1.1到1.8、或者1.1到1.7、或者1.1到1.6、或者1.1到1.5、或者1.2到3.75、或者1.3到3.75、或者1.4到3.75。
20.根据权利要求1所述的致动器模块，其中，每个弹簧由单件材料形成。
21.根据权利要求1所述的致动器模块，其中，每个弹簧由金属或合金形成。
22.根据权利要求21所述的致动器模块，其中，每个弹簧由不锈钢形成。
23.根据权利要求1-22中的任一项所述的致动器模块，其中，所述磁体组件还包括限定杯的背板和侧壁，内部元件包括安装在所述杯内的中心磁体，所述背板平行于所述平面延伸，其中，所述侧壁和内部元件由所述气隙隔开。
24.根据权利要求3所述的致动器模块，其中，
每个弹簧的径向尺寸是以下之和：(i)所述弹簧的在所述弹簧附接到所述框架的所述弹簧的位置处的局部最大宽度，以及(ii)在沿着所述弹簧的面对所述孔的边缘在所述弹簧附接到所述框架的所述弹簧的位置处的第一点和沿着所述磁体组件的边缘的第二点之间的间隙距离，所述间隙距离是在垂直于所述线圈轴线的径向方向上测量的，并且
每个弹簧具有偏移距离，所述偏移距离是所述弹簧在所述线圈轴线方向上位移的最大距离，并且
每个弹簧的径向尺寸与偏移距离之比在从1:1至1.5:1的范围内。
25.一种面板音频扬声器，包括：
根据权利要求1-24中的任一项所述的致动器模块；以及
面板，所述面板附接到所述致动器模块的基板。
26.根据权利要求25所述的面板音频扬声器，其中，所述面板包括显示面板。
27.一种移动设备，包括：
外壳；
根据权利要求25或26所述的面板音频扬声器；以及
电子控制模块，所述电子控制模块电耦合到所述致动器模块的所述音圈，并且被编程以激励所述音圈从而将振动耦合到所述面板，以从所述面板产生音频响应。
28.根据权利要求27所述的移动设备，其中，所述移动设备是移动电话或平板电脑。
29.一种可穿戴设备，包括：
外壳；
根据权利要求25或26所述的面板音频扬声器；以及
电子控制模块，所述电子控制模块电耦合到所述致动器模块的所述音圈，并且被编程以激励所述音圈从而将振动耦合到所述面板，以从所述面板产生音频响应。
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