CN1188008C - 多功能音响装置 - Google Patents

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Abstract

一种多功能音响装置，包括：置于框架内的其上固定有音圈的扬声器振动板，可旋转地支撑在框架内的具有环形旁轭的转子，以及置于框架内的具有磁极的定子。第一永久磁铁位于转子上的中心部分，而用于形成穿过转子和定子的磁路的环形第二永久磁铁放置在转子外侧的旁轭上，定子线圈位于定子内。驱动电路用于为旋转转子的定子线圈激磁。

Description

多功能音响装置
技术领域
本发明涉及在便携式设备，例如便携式电话，中使用的多功能音响装置。
背景技术
现在的便携式设备中提供的音响装置有用于产生呼叫信号声音的扬声器，并且有一种代替声音来提示呼叫信号接收者的振动电机。在这种设备中，扬声器和电机同时被放置在装置中，装置的尺寸、重量和制造成本因此上升。
近几年，一种多功能音响装置被提出，用于消除上述的缺陷。这种多功能音响装置包括具有振动板的扬声器和与扬声器振动板上的音圈磁性连接的永久磁铁。永久磁铁在100-150Hz的低频独立振动，以便通过装置的外壳振动传送到装置用户的身体来提示接收呼叫信号。
图6是日本专利公开号为5-85192的文件所揭示的传统电磁感应转换器的截面图。转换器包括以其周边安装在外壳512上的膜片506，膜片506的中心部507下侧固定有音圈508，弹簧板511放置在外壳512内，并且在弹簧板511的中心部分固定有插入音圈508内的永久磁铁510。
通过将低频或高频信号施加给音圈508，弹簧板511沿磁铁510的极性方向Y振动。
在该装置中，膜片506和弹簧板51通过音圈508和磁铁510的磁性结合进行相对运动。因而，当低频或高频信号施加给音圈508，膜片506和弹簧板511都相继振动。所以，从装置中产生的声音诸如语音、音乐或其他声音都已失真，因此使声音的品质下降。另外，音圈508和磁铁510的振动也引起磁铁的低频振动叠加在音圈508和磁铁510的磁性结合上，进一步增加了声音的失真。
图7是传统多功能音响装置的截面图。该装置包括塑料制成的具有波形外围603a和中央圆顶的扬声器振动板603，固定在振动板603中心部分下侧的音圈604，以及磁体复合物610。振动板603用粘合剂固定在框架609上。
磁体复合物610包括下轭605、在下轭605中心上形成的磁心601、放置在下轭605上的环形永久磁铁602，以及放置在永久磁铁602上的环形上轭606。下轭605和上轭606通过弹簧板607和608在框架609中得到弹性支撑。在磁心601的外围601a和上轭606的内壁606a之间形成磁隙611，来与音圈604磁性连接。
当交变电压通过输入端口612a和612b施加在音圈604上时，扬声器振动板603沿Y方向振动，产生频率在700Hz到5KHz之间的声音。如果低频信号或高频信号施加在音圈604上，因为磁体复合物610和扬声器振动板603通过音圈604和磁体复合物610的磁性结合进行相对运动，所以扬声器振动板603和磁体复合物610相继振动。
因此，从装置中产生的声音、音乐或其他声音都已失真，因此使声音的品质下降。另外，音圈604和磁体复合物610的驱动也引起低频振动叠加在音圈604和磁体复合物610的磁性结合上，进一步增加了声音的失真。
图8是另一传统多功能音响装置的截面图。该装置包括塑料制成的具有波形外围603a和中央圆顶的扬声器振动板603，固定在振动板603中心部分下侧的音圈604，以及磁体复合物610。振动板603用粘合剂固定在框架609上。
磁体复合物610包括下轭703、在下轭703中心上形成的磁心601、放置在下轭703上的环形永久磁铁702，以及放置在永久磁铁702上具有周围侧壁606b的环形上轭606。上轭606通过弹簧板707和708在框架609中得到弹性支撑。在磁心601的外围601a和上轭606的内壁606a之间形成第一磁隙701，来与音圈604磁性连接。在下轭703的外围703a和上轭606的内壁606a之间形成第二磁隙705。驱动线圈706固定在框架上，并插入第二磁隙705内。
当交变电压通过输入端口612a和612b施加在音圈604上时，扬声器振动板603沿Y方向振动，产生频率在700Hz到5KHz之间的声音。如果低频信号或高频信号施加在音圈604上，因为磁体复合物610和扬声器振动板603通过音圈604和磁体复合物610的磁性结合进行相对运动，所以扬声器振动板603和磁体复合物610相继振动。
当作为音乐的高频信号施加在音圈604上时，仅有扬声器振动板603振动。因而，没有声音的失真发生。进一步，当低频信号施加在驱动线圈706上时，仅有磁体复合物610振动，而扬声器振动板603没有振动。
然而，如果在输入端口612a、612b施加的是高频信号，并且在输入端口704a、704b也施加低频信号，扬声器振动板603和磁体复合物610相继振动，因而降低了声音的品质。
在上述讨论的传统装置中，当在音圈上施加低频信号或高频信号，扬声器振动板和磁体复合物都会相继振动。这是因为低频振动复合物的振动方向与高频振动方向相同造成的。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种多功能音响装置，在其内部的振动元件不会随另外一个振动元件的振动而一起振动，因而消除了传统装置的缺陷。
根据本发明，提供的多功能音响装置包括框架、由框架可旋转地支撑的具有环形旁轭的转子、在框架中具有磁极的定子、在转子上用于构成间隙的第一永久磁铁、在旁轭外转子上的环形第二永久磁铁、由框架支撑的扬声器振动板、固定在扬声器振动板上并插入间隙的音圈，至少一个在转子和定子磁极之间形成磁通量的线圈，其中在所述转子上配置了偏心装置24，以在转子旋转期间振动所述转子；所述转子包括通过中心轴(16)可旋转地安装在框架内的下转子磁轭(23)、固定在所述下转子磁轭上的旁轭(22)以及中心顶轭(18)，而所述定子包括下定子磁轭(32)以及固定在所述下定子磁轭上的上定子磁轭(31)；所述第二永久磁铁的外围具有多个与所述定子磁极对应的磁极；所述第一永久磁铁在轴向上被单向极化，而所述第二永久磁铁在径向上被多极极化。
转子通过中心轴可旋转地放置在框架上。
线圈放置在定子中，而第一永久磁铁是环绕轴的环形磁铁。
在本发明的一个方面，偏心装置是一种偏心地装在转子中的重块。
该装置进一步包括放置在第一永久磁铁上的中心顶轭，用于在上轭和旁轭之间形成间隙，和用于给线圈提供激磁来旋转转子的驱动电路。
在本发明的另一个方面，线圈放置在下定子磁轭和上定子磁轭之间。
转子和定子构成一个同步电机，并且，第二永久磁铁的外围有多个与定子磁极相应的磁极。
本发明的这些与其他一些目的和特征将在下面结合附图的详细说明中变得更加明显。
附图说明
图1是本发明多功能音响装置的截面图；
图2是沿图1中II-II线的截面图；
图3是本发明多功能音响装置的转子分解透视图；
图4是本发明多功能音响装置的定子分解透视图；
图5是本发明多功能音响装置中所使用的驱动电路；
图6是一种传统的电磁感应转换器的截面图；
图7示出一种传统的多功能音响装置的截面图；
图8示出另一种传统的多功能音响装置的截面图。
具体实施方式
参照图1和图2，本发明的多功能音响装置包括声音生成器件10、转子20和塑料柱形框架1中的环形定子30。声音生成器件10包括具有中央圆顶14a并在外围14b处用粘合剂固定在框架上的扬声器振动板14、固定在扬声器振动板14下侧的音圈15。扬声器振动板14具有多个声音排放孔并在其外边界处被固定在框架1的覆盖片13覆盖。
转子20包括固定于可旋转地放置在框架1基板上的转子轴16的下转子磁轭23，以及固定在下转子磁轭23上的环形旁轭22。环形扬声器永久磁铁17环绕轴16固定于下转子磁轭23上，并且中心顶轭18通过轴16固定在磁铁17上。扬声器永久磁铁17在轴向被单极磁化。因而第一磁路在顶轭18和旁轭22之间形成。
环形转子永久磁铁21与旁轭22的周壁和下转子磁轭23固定。如图3所示，转子永久磁铁21在径向被多极磁化，因此转子永久磁铁的周壁有多个磁极。因而第二磁路在转子20和定子30之间形成。音圈15放置在顶轭18外壁和旁轭22内壁之间形成的扬声器间隙11中。
如图2和3所示，含有重粒子例如钨粒子的塑料制成的半圆形重块24固定在旁轭22外壁和转子永久磁铁21上。作为另一种装置，永久磁铁21可以相对于转子轴16偏心放置。在转子永久磁铁21外周和定子30内壁之间形成电机间隙12。如图1和2所示，环形定子30环绕转子20放置。
参照图4，定子30包括环形定子线圈33、放置在环形线圈33上侧和下侧的环形上屏蔽板36和下屏蔽板35、以及上定子磁轭31和下定子磁轭32。上定子磁轭31具有4个主磁极31a1、31b1、31c1和31d1，以及4个辅助磁极31a2、31b2、31c2和31d2。每个磁极沿轴向向下定子磁轭32延伸。下定子磁轭32具有4个主磁极32a1、32b1、32c1和32d1，以及4个辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2。
一对上主极磁和辅助磁极31a1和31a2以及另一对下主磁极和辅助磁极32a1和32a2，以及其他磁极对被成角度地放置于磁极间距为90度(电角度为360°)的范围内。主磁极和辅助磁极的宽度总和在45度之内，并且主磁极的宽度大于辅助磁极的宽度。
一对上主磁极和辅助磁极以及一对下主磁极和辅助磁极如图2所示相间放置在同一环上。
上屏蔽板36有4个孔36a、36b、36c和36d，每个孔都是从屏蔽板36内侧内径向内凸出形成凸出部分。类似地，下屏蔽板35有4个孔35a、35b、35c和35d。上定子磁轭31的辅助磁极31a2、31b2、31c2和31d2被插入上屏蔽板36的孔36a-36d中。类似地，下定子磁轭32的辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2被插入下屏蔽板35的孔35a-35d中。
参照图1和4，下定子磁轭32具有柱形外壁32e。低屏蔽板35放置在外壁32e和主以及辅助磁极之间的下定子磁轭32上。定子线圈33、上屏蔽板36，和上定子磁轭31顺序层叠在下屏蔽板35上。因而转子20和定子30构成同步电机。
可以理解的是电机可以制成具有多极永久磁铁的步进电机。
永久磁铁21的磁通势并行地施加给扬声器以及电机间隙11和12，因此提供了必要的磁通量密度。
参照图5，转子驱动电路40包括交叉连接，插入定子线圈33的一对NPN晶体管41和43以及一对PNP晶体管42和44。晶体管41和42的基极连接在输入端48，晶体管43和44的基极通过倒相器47连接在输入端口48。
在运作时，当音圈15的输入端口19a和19b(图1)被施加高频信号时，扬声器振动板14沿Y方向振动，来生成声音。
当驱动电路40的输入端48被施加100-300Hz低频信号，晶体管41和44被开启到输入信号为高电平。因而，从Vcc到GND的电流通过晶体管41和44穿过了定子线圈33。并且电流以输入信号低电平穿过晶体管43、线圈33和晶体管42。而对应于输入低频信号的低频交流电流入定子线圈33。因而，主极32a1和辅助极32a2极对到极对32d1和32d2被激磁。同时，在4个辅助极31a2、31b2、31c2和31d2中生成的磁通量以及在4个辅助极32a2、32b2、32c2和32d2中生成的磁通量，由穿过上屏蔽板36的36a-36d孔以及下屏蔽板35的35a-35d的涡电流而延迟相位，来产生移动磁场，从而在预定方向生成旋转能量。因而转子20以驱动的低频转动。因为重块24偏心放置在转子20上，所以转子在径向上振动。振动通过装置的框架1和外壳被传送到用户身体，因此呼叫信号就被通知给了用户。
转子的转速N，表示如下：
N＝60f/Z(rpm)                          1
其中Z是转子的极对数，
f是驱动频率。
负荷扭矩TL表示如下：
TL＝μrRω2M(N·m)                     2
其中M是转子重块24的质量，
R是转子轴16中心与重块24重心之间的长度，
r是转子轴16半径，
μ是转子轴16和转子20之间的摩擦系数，
ω是转子20转速(rad/sec)的数值。
因为转子20仅仅负担负荷扭矩TL，装置的功率消耗很小。
如果在通过扬声器振动板14生成声音期间，输入端口48被施加低频信号来旋转转子20，第一间隙11内的磁通量密度不会改变当仅有扬声器振动板14振动时的磁通量密度。因而，即使转子20转动，振动板产生的声音品质不会下降。
虽然同步电机在上述实施例中被使用，其他的电机例如步进电机、直流电机以及别的电机都可以被使用。更进一步，转子可以放置在定子的外侧。
从前述中，可以了解本发明提供了一种可以同时产生音响和结构振动而不会降低音质的多功能音响系统。在已有技术中，因为扬声器振动板和磁体复合物在相同方向振动，增加了装置的厚度。本发明中的装置，因为磁体复合物是旋转，所以装置的厚度得以减小。
虽然本发明是通过结合特定的较佳实施例描述，但必须了解的是这些描述的目的在于说明而不是限定由权利要求书所定义的本发明范畴。

Claims (9)

1、一种多功能音响装置，包括：
框架(1)；
具有环形旁轭(22)并由框架可旋转地支撑的转子(20)；
具有磁极并置于框架内的定子(30)；
位于所述转子上用于形成间隙(11)的第一永久磁铁(17)；
位于所述转子外侧旁轭上的环形第二永久磁铁(21)；
由所述框架支撑的扬声器振动板(14)；
固定于所述扬声器振动板并插入间隙的音圈(15)；
至少一个用于在所述转子和定子磁极之间形成磁通量的线圈(33)；
其特征在于，在所述转子上配置了偏心装置(24)，以在转子旋转期间振动所述转子；
所述转子包括通过中心轴(16)可旋转地安装在框架内的下转子磁轭(23)、固定在所述下转子磁轭上的旁轭(22)以及中心顶轭(18)，而所述定子包括下定子磁轭(32)以及固定在所述下定子磁轭上的上定子磁轭(31)；
所述第二永久磁铁的外围具有多个与所述定子磁极对应的磁极；
所述第一永久磁铁在轴向上被单向极化，而所述第二永久磁铁在径向上被多极极化。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转子通过所述中心轴可旋转地安装在所述框架上。
3、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈设置在所述定子中。
4、如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一永久磁铁是环绕所述轴的环形磁铁。
5、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏心装置是偏心地设置在所述转子中的重块。
6、如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述中心顶轭放置在所述第一永久磁铁上，用于在顶轭和旁轭之间形成间隙。
7、如权利要求6所述的装置，其特征在于，进一步包括用于为旋转所述转子的线圈激磁的驱动电路。
8、如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线圈放置在所述下定子磁轭和上定子磁轭之间。
9、如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述转子和定子形成同步电机。
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