CN1376012A - 多功能声音装置 - Google Patents

Abstract

一种多功能声音装置,它具有支撑在框架上可旋转的转子,提供在框架上的定子。永久磁铁提供在转子上,提供线圈用于形成转子和定子之间的磁通量。提供电压检测装置用于检测在线圈上产生的电压。由电压检测装置在声音装置操作过程中检测出的电压和对应于在转子异常旋转时产生的电压的参考电压比较,并在检测的电压等于或高于参考电压时产生异常信号。响应于异常信号,转子开始从低速旋转。

Description

多功能声音装置

发明的背景

本发明涉及一种用在便携式仪器，比如便携式电话中的多功能声音装置。

已经提供有一种便携式仪器的声音装置，其中提供一个扬声器用于产生呼叫信号的声音，并提供一个振动马达用于告知呼叫信号的接收机不发出声音。在这样的装置中，因为扬声器和马达都安装在装置中，所以增加了装置的尺寸和重量，以及生产成本。

近年来，为了消除上述缺陷提供有一种多功能声音装置。该多功能声音装置包括具有振动盘和磁连接到安装在扬声器的振动盘上的音圈的永久磁铁的扬声器。永久磁铁在100-150Hz的低频独立地振动从而通过装置外壳的振动告知呼叫信号的接收，该振动传送到装置用户的身体。

图9是在日本实用新型申请公开5-85192中披露的一种传统的电磁感应转换器的剖面图。转换器包括安装在外壳512边缘上的振膜506，固定在振膜506的中心部分507下侧的音圈508，安装在外壳512中的弹簧板511，和固定到弹簧板511的中心部分、插入到音圈508中的永久磁铁510。

通过向音圈508施加低频或高频信号，弹簧板511在磁铁510的极化方向Y上振动。

在该装置中，振膜506和弹簧板511通过音圈508和磁铁510之间的磁性组合而相对地运动。因此，当低频信号或高频信号施加到音圈508时，振膜506和弹簧板511都随即振动。结果，从装置中产生的比如话音、音乐和其他的声音被变形，从而降低了音量。另外，音圈508和磁铁510的振动引起磁铁的低频振动以添加到音圈508和磁铁510的磁性组合中，这进一步加大了声音的失真。

图10是表示传统的多功能声音装置的剖面图。装置包括由塑料制成并具有波浪形围边603a和中心圆顶的扬声器振动盘603，固定到中心部分的振动盘603下侧的音圈604，和磁体复合物610。振动盘603用粘合剂被固定到框架609。

磁体复合物610包括下轭605，形成在轭605的中心部分上的线圈601，安装在下轭605上的环状永久性磁铁602，和安装在永久性磁铁602上的环状上轭606。下轭605和上轭606用弹簧板607和608弹性支撑在框架609上。磁隙611形成在线圈601的围边601a和上轭606的内壁606a之间，以磁连接到音圈604上。

当交流电压通过输入端612a和612b施加到音圈604上时，扬声器振动盘603在方向Y上振动，以产生频率700Hz和5KHz之间的声音。如果低频信号或高频信号施加到音圈604上，扬声器振动盘603和磁体复合物610随即振动，因为磁体复合物610和扬声器振动盘603通过音圈604和磁体复合物610的磁性组合而相对运动。

结果，比如由装置产生的话音、音乐和其他的声音被变形，从而减少了音量。另外，音圈604和磁体复合物610引起低频振动以添加到音圈604和磁体复合物610的磁性组合上，这进一步加大了声音的失真。

图11表示另一个传统的多功能声音装置的剖面图。该装置包括由塑料制成并具有波浪形围边603a和中心圆顶的扬声器振动盘603，固定到中心部分的振动盘603的下侧的音圈604，和磁体复合物610。振动盘603用粘合剂固定到框架609上。

磁体复合物610包括下轭703，形成在轭703中心部分上的线圈601，固定到下轭703上的环状永久磁铁702，和具有外壁606b并安装在永久磁铁702上的环状上轭606。上轭606用弹簧板707和708弹性支撑在框架609上。第一磁隙701形成在线圈601的围边601a和上轭606的内壁606a之间以磁连接到音圈604。第二磁隙705形成在下轭703的围边703a和上轭606的内壁606a之间。驱动线圈706固定到框架上并插入到第二磁隙705中。

当交流电压通过输入端612a和612b施加到音圈604上时，扬声器振动盘603在Y方向上振动以产生频率在700Hz和5KHz之间的声音。如果低频信号或高频信号施加到音圈604上，扬声器振动盘603和磁体复合物610随即振动，因为磁体复合物610和扬声器振动盘603通过音圈604和磁体复合物610的磁性组合而相对运动。

当音乐的高频信号施加到音圈604上时，只有扬声器振动盘603振动。因此，没有发生声音的失真。而且，当低频信号施加到驱动线圈706时，只有磁体复合物610振动，并且扬声器振动盘603不振动。

但是如果高频信号施加到输入端612a、612b，并且低频信号也施加到输入端704a、704b，扬声器振动盘693和磁体复合物610随即振动，从而减小音量。

在上述的传统装置中，低频信号或高频信号施加到音圈时，扬声器振动盘和磁体复合物都振动。这是由低频振动成分在与高频振动方向相同的方向振动造成的。

发明的简述

本发明的目的在于提供一种对于多功能声音装置的故障排除，它可以应付比如由施加到装置中的冲击造成的转子停止这类的故障。

根据本发明，提供了一种多功能声音装置，它包括框架，支撑在框架上可旋转的转子，提供在框架上的定子，提供在转子上的永久磁铁，支撑在框架上的振膜，用于形成转子和定子之间的磁通量的线圈，用于检测在线圈上产生的电压的电压检测装置，用于比较由电压检测装置在声音装置操作过程中检测出的电压和对应于在转子异常旋转时产生的电压的参考电压并在检测电压等于或高于参考电压时产生异常信号的比较装置，响应于异常信号开始从低速旋转转子的控制装置。

参考电压是对应于转子开始低速旋转时的电压的电压。

异常旋转是转子旋转的停止。

速度控制装置设置旋转开始时和声音产生情况期间在固定速度的转子的速度。

本发明的这些和其他的目的和特征将从随后的参照附图作出的详细描述中显示出来。

附图的简要说明

图1是本发明的多功能声音装置的截面图；

图2是图1的沿线II-II取的截面图；

图3是本发明的多功能声音装置的转子的分解透视图；

图4是本发明的多功能声音装置的定子的分解透视图；

图5是用在本发明的多功能声音装置中的驱动电路；

图6示出了故障排除系统的框图；

图7示出了本发明的系统流程图；

图8是表示系统特性的图表；

图9是传统的电磁感应转换器的剖面图；

图10是传统的多功能声音装置的剖面图；和

图11是传统的多功能声音装置的剖面图。

优选实施例的详细描述

参照图1和2，本发明的多功能声音装置包括声音产生装置10，提供在塑料制成的圆柱框架1中的转子20和环状定子30。声音产生装置10包括具有中心与安定14a并且围边14b用粘合剂固定到框架的扬声器振膜14，固定到扬声器振膜14的下侧的音圈15。扬声器振膜14用具有多个声音排出孔的罩13覆盖并且外围边缘固定到框架1。

转子20包括固定到转子轴16上的下转子轭23，转子轴16旋转安装在框架1的基板上，和固定到下转子轭23上的环状侧轭22。环状扬声器永久磁铁17固定到围绕轴16的下转子轭23，并且中心顶轭18由轴16固定到磁铁17。扬声器永久磁铁17在轴方向上以单极性被磁化。从而，第一磁路在顶轭18和侧轭22之间形成。

环型转子永久磁铁21固定到侧轭22的外壁和下转子轭23上。如图3所示，转子永久磁铁21在径向上以多极性被磁化，从而转子永久磁铁的外壁有多和个磁极。从而，第二磁路形成在转子20和定子30之间。音圈15放置在扬声器间隙11里，该间隙形成在顶轭18的外壁和侧轭22的内壁之间。

如图2和3所示，由塑料制成的半圆形重物24固定到侧轭的外壁上并安装在转子永久磁铁21上，该重物包括比如钨粒的重粒子。作为另一种方式，永久磁铁21可以与转子轴16分离放置。马达间隙12形成在转子永久磁铁21的外围和定子30的内壁之间。如图1和2所示，环状定子30围绕转子20放置。

参照图4，定子30包括环状定子线圈33，放置在环状线圈33的上侧和下侧的环状上遮蔽板36和下遮蔽板35，和环状上定子轭31和下定子轭32。上定子轭31有四个主磁极31a1、31b1、31c1和31d1，和四个辅助磁极31a2、31b2、31c2和31d2。每个磁极在轴向上并向下定子轭32延伸。下定子轭32具有四个主磁极32a1、32b1、32c1和32d1，和四个辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2。

上主磁极31a1和辅助磁极31a2对，和下主磁极32a1和辅助磁极32a2对，以及其他的磁极对以90度的一个磁极倾角被有角度地放置(电角度360°)。主磁极和辅助磁极的跨度和在45度之内，并且主磁极的跨度大于辅助磁极的跨度。

上主磁极和辅助磁极对和下主磁极和辅助磁极对交替放置在图2所示的相同环形上。

上遮蔽板36有四个洞35a、36b、36c和36d，每个洞形成在从遮蔽板36的内壁向内径向投射的投影中。同样，下遮蔽板35有四个洞35a、35b、35c和35d。辅助磁极31a2、31b2、31c2和31d2插入到上遮蔽板36的洞36a-36d中。同样，下定子轭32的辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2插入到下遮蔽板35的洞35a-35d中。

参照图1和4，下定子轭32具有圆环形外壁32e。下遮蔽板35安装在外壁32e和主和辅助磁极之间的下定子轭32上。定子线圈33、上遮蔽板36和上定子板31按次序叠加在下遮蔽板35上。从而，转子20和定子30组成同步电动机。

能够理解，电动机能够被制成具有多磁极的永久磁铁转子的步进电动机。

永久磁铁21的磁通势同时施加到扬声器和电动机间隙11和12，从而提供必要的磁通密度。

参照图5，转子驱动电路40包括交叉连接的一对NPN晶体管41和43和一对PNP晶体管42和44，中间插入定子线圈33。晶体管41和42的基极连接到输入端48，晶体管43和44的基极通过反相器47连接到输入端48。

在操作中，当高频信号施加到音圈15的输入端19a和19b时，扬声器振膜14在Y方向上振动(图1)发出声音。

当大约100-300Hz的低频信号施加到驱动电路40的输入端时，晶体管41和44接通输入信号的高电平。因而，电流从Vcc通过晶体管41和44经过定子线圈33流到GND。并且电流以输入信号的低电平经过晶体管43、线圈33和晶体管42。因此，对应于输入低频信号的低频交变电流流入定子线圈33。从而，多对主电极32a1和辅助电极32a2到电极32d1和32d2被激励。在那时，由四个辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2产生的磁通由穿过上遮蔽板36的洞36a-36d和下遮蔽板35的洞35a-35d的涡流而相位延迟，从而产生移动磁场以在预定方向上产旋转能量。因此，转子20在低频驱动下旋转。因为重物24与转子20分离安装，所以转子在径向上振动。振动通过框架1和装置的外壳传送到用户的身体，从而通知用户呼叫信号。

转子的旋转数量N如下表示。

N＝60f/Z(rpm)其中Z是转子电极对数，

f是驱动频率。

负载扭矩TL如下表示。

TL＝μrRω²M(N·m)其中M是转子的重物24的质量，

R是转子轴16的中心和重物24的重心之间的距离，

R是转子轴16的半径，

μ是转子轴16和转子20之间的摩擦系数，

ω是转子20的转数(rad/sec)。

因为转子20几乎不负担负载扭矩TL，所以设备的功率消耗小。

如果低频信号施加到输入端48以在扬声器振膜14发出声音期间旋转转子20，第一间隙11中的磁通密度只有在扬声器振膜14振动时才改变。因此，即使转子20旋转，由振动盘产生的音量也不减小。

尽管同步电动机用在上述实施例中，但是也能够使用其他类型的电动机比如步进电动机、直流电动机等。而且，转子能够放在定子的外边。

参照本发明的故障排除系统，提供振荡器50用来产生施加到图5电路的输入端48的用于驱动转子20的驱动信号。系统包括分频器51，驱动电路40(图5)，电压检测电路52，比较器53，扫频振荡器54，保持电路55和计数器56。

扫频振荡器54线性增加从分频器51输送的频率f，从初始频率fso到最终频率fss。转子20由驱动电路40驱动。在转子旋转期间，引入定子线圈33的电压低于转子20由声音设备的振动或外加到装置的振动而停止时的电压Vc。因此，电压Vc在比较器53中设置参考值，从而转子20的停止能够通过比较电压Vd与电压Vc检测出来。

图7示出了系统流程图。系统流程图包括开始60，设置步骤61，扫描步骤62，保持步骤63，电压检测步骤64，反馈环65和结束66。

在步骤61，频率fso、fss，设置电压Vd、Vc。在步骤63，保持频率fss。

在步骤64，当电压Vc等于或低于电压Vd时，程序通过反馈环路65返回到步骤62，从而频率从fso开始。

图8示出了转子20的转数N和引入到定子线圈33中的电流在时间轴上的变化。

转数N从时刻τ1点A的Nso开始一直到B点的Nss。在音调颤动的情况下，旋转从时刻τ2继续并结束在点C。因此，旋转继续重复步骤A、B、C、D、E。

另一方面，电流I改变比如M(Iso)、G、H(Iss)、J。当转子停止时，电流增加到线K、L。电流差K-J通过定子线圈33的电阻被检测为电压差。电压差被比较器53检测。因此，转数N回到初始值Nso，电流I回到Iso。因此，转数和电流逐渐增加。因此，定子的异常停止恢复到通常情况。

根据本发明，当转子异常停止时，转子的旋转返回到操作开始时的初始速度。因此，旋转速度被稳定地保持，从而防止音量降低。

从以上的描述中，能够理解本发明提供了一种多工能声音装置，它可以不降低音量地同时产生声音和振动。在现有技术中，因为扬声器振膜和磁体复合物在相同方向上振动，增加了装置的厚度。在本发明的装置中，因为磁体复合物旋转，装置的厚度能够降低。

尽管本发明已经结合最佳实施例进行了描述，但是能够理解该描述只是为了说明的目的而不限制本发明的范围，本发明的范围由权利要求确定。

Claims (4)

1.一种多功能声音装置，包括：

框架；

支撑在框架上可旋转的转子；

配置在框架上的定子；

配置在转子上的永久磁铁；

支撑在框架上的振膜；

用于形成转子和定子之间的磁通量的线圈；

用于检测在线圈上产生的电压的电压检测装置；

用于比较由电压检测装置在声音装置操作过程中检测出的电压和对应于在转子异常旋转时产生的电压的参考电压并在检测出电压等于或高于参考电压时产生异常信号的比较装置；

响应异常信号用于开始从低速旋转转子的控制装置。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述参考电压是对应于转子开始低速旋转时的电压的电压。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，异常旋转是转子旋转的停止。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，速度控制装置在旋转开始时设置转子的速度，并且在声音产生情况期间设置在恒定速度。

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