CN1391779A

CN1391779A - 具有一个在悬挂板与磁路装置之间的弹性件的振动致动器

Info

Publication number: CN1391779A
Application number: CN00803363A
Authority: CN
Inventors: 酒井延恭
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2003-01-15
Also published as: WO2001041496A3; US6850138B1; WO2001041496A2; TW459124B; EP1145592A3; KR20010101915A; JP2003515435A; EP1145592A2

Abstract

一种振动致动器，其中，一个磁路装置(1，2，3)通过一个悬挂板(5)沿着一个预定方向弹性地悬挂在一个振动发送器(12)上，一个主弹性件(6a)沿着该预定方向设置在该悬挂板与该磁路装置之间。一个线圈(10)固定在一个振动件(9)上并且配置在该磁路的一个磁隙内。该悬挂板最好具有一个沿着一条在其中央部分与周边部分之间的螺旋线延伸的片弹簧部件。

Description

具有一个在悬挂板与磁路装置之间的弹性件的振动致动器

发明背景

本发明涉及一种振动致动器，该振动致动器主要安装在诸如蜂窝电话这样的移动通信设备上，并且具有一个产生呼叫声，话音和振动的功能。

一种常规的振动致动器已在图5中的授于Yoshikazu Sato的美国专利№5,528,697中作了公开。该常规的振动致动器包括一个磁铁，一个磁极片和一个轭铁，它们互相结合在一起形成一个具有一个磁隙的磁路装置。该磁路装置通过一个弹性体或悬挂板沿着一个预定方向弹性地悬挂在一个外壳或振动发送器上。一张薄膜作为一个振动件固定在外壳上。一个线圈固定在该薄膜上并且被设置在磁路的磁隙中。在该常规的振动致动器中，磁路装置只通过悬挂板直接悬挂在振动发送器上。使用这种结构，Q值(下文中用来表示机械共振中的陡峭特性)在共振时将变得很大，从而使振动的频带变窄。由于频带变窄的结果，将发生较大的共振位置偏移(取决于使用条件)。因此，必须使用一个复杂的磁路来驱动该常规的振动致动器。

发明简介

因此，本发明的一个目的是提供一种在发生共振振动时能抑制上述Q值的振动致动器。

本发明的其他目的在下文的说明中变得更加清楚。

应用本发明的一种振动致动器包括一个具有一个磁隙的磁路装置，一个振动件，一个固定在该振动件上并且配置在该磁隙中的线圈，一个振动发送器和一个用来把该磁路装置沿着一个预定方向弹性地悬挂在该振动发送器上的悬挂板。该振动致动器还包括一个主弹性件，该主弹性件以预定方向配置在该悬挂板与该磁路装置之间。

附图简介

图1A是本发明的第一实施例的振动致动器部分切开的俯视图；

图1B是沿着图1A的I-I线截取的剖面图；

图2A是在图1A和1B的振动致动器中所使用的一个悬挂板的平面图；

图2B是一个示出振动频率特性的图像，其中的实线表示使用图2的悬挂板时的情况，虚线表示使用常规的悬挂板时的情况；

图3A是本发明的第二实施例的振动致动器的一个部分切开的俯视图；

图3B是沿着图3A的III-III线截取的一个剖面图；

图3C是一个部分切开的顶视图，图中示出了在图3A和3B中所示的振动致动器的一个变更例；

图4是本发明的第三实施例的振动致动器的一个剖面图；

图5是本发明的第四实施例的振动致动器的一个剖面图；

图6是本发明的第五实施例的振动致动器的一个剖面图；

图7是本发明的第六实施例的振动致动器的一个剖面图；

图8是本发明的第七实施例的振动致动器的一个剖面图；

图9是本发明的第八实施例的振动致动器的一个剖面图；

图10是本发明的第九实施例的振动致动器的一个剖面图；

图11是本发明的第十实施例的振动致动器的一个剖面图；

图12A是本发明的第十一实施例的振动致动器的一个剖面图，其中振动件上设有波纹；

图12B是一个图像，图中示出了图2A的振动致动器和一个常规的振动致动器(其中的振动件没有波纹)的声学特性的典型的实例，其中的一条粗实线表示图12A的振动致动器中的基本波动特性，一条粗虚线表示图12A的振动致动器中的失真特性，一条细实线表示常规的振动致动器中的基本波动特性，一条粗虚线表示常规的振动致动器中的失真特性；

图13是本发明的第十二实施例的振动致动器的一个剖面图；

图14是一个图像，图中示出了图13中所示的振动致动器的声学特性的一个典型的实例；

图15是具有一个圆形的振动致动器的蜂窝电话的部分打开的透视图；以及

图16是具有一个长圆形的振动致动器的蜂窝电话的部分打开的透视图。

最佳实施例详述

参看图1A和1B，下面将对本发明的第一实施例的振动致动器进行说明。

图1A和1B的振动致动器包括一个轭铁1，一个盘形的永久磁铁2和一个板3，它们以本技术领域内众所周知的方式互相接合，以形成具有一个磁隙的磁路装置。这种振动致动器通常称做内磁型振动致动器。一个中心轴11沿着一个预定的方向或一个振动方向延伸，并且其一部分埋置在轭铁1的凹口中。中心轴11插入并穿过磁路装置的中心孔，以便将轭铁1，永久磁铁2和板3定位在同一轴线上。中心轴11可以为螺栓，销钉等形状。

该振动致动器还包括一个金属的振动件9，一个固定在振动件9上并且配置在该磁路装置的磁隙中的线圈10，一个由塑性树脂制成为单个组件的振动发送器12，以及一个用来把磁路装置沿着预定方向弹性地悬挂在振动发送器12上金属的悬挂板5。振动发送器12与振动件9相配合一起包围住该磁路装置，从而起着一个外壳的作用。

悬挂板5是由单件圆弧形螺旋式片弹簧(在下文中它将更加清楚)构成的。悬挂板5具有一个中央部分5a和一个环绕中央部分5a的周边部分5b。中央部分5a通过一个设置在悬挂板5与磁路装置之间的一个主弹性件6a沿着预定的方向连接在磁路装置的轭铁1的周边部分上。周边部分5b通过一个副弹性件或材料60连接在振动发送器12上。

振动件9具有一个通过一个附加弹性件6b与振动发送器12的上端相连接的周边部分。线圈10定位在振动件9的中央部分上并且通过一种粘合剂或其同类物固定在振动件9上。主和附加弹性件6a和6b都由一种例如压敏的胶粘剂，粘合剂和树脂材料制成。该副弹性物质也可以由例如压敏的胶粘剂，粘合剂和树脂制成。

由于悬挂板5与轭铁1的外周边部分相连接，使用该振动致动器就能够抑制磁路装置的振动。此外，使用平板形的振动件9还可以使高度尺寸减少。

此处，磁路装置的轭铁1的尖端被制成突起，波纹或其同类物的形状，因而即使在内磁型或外磁型振动致动器中都能容易地产生一个高磁通密度。此外，永久磁铁2的磁极可以朝向两个方向中任一个。

悬挂板5所使用的是一种弹簧材料，该材料选自SUS304，SUS301，镍银，磷青铜和铍铜(Be-Cu)合金中的至少一种金属。此外，悬挂板5通过夹物模压，焊接，粘接等方法整体地连接在振动发送器12上。

线圈10可以通过一种粘合剂粘接在振动件9的径向的任意位置上。在振动件9内，预定的声学特性可以通过平板型，盘型，曲线型，波纹型或组合型的任意厚度的悬挂板来获得，或者通过曲线型板的单曲率或不同曲率的组合来获得。为了获得振动件9的更大的振幅，将振动件9的外周边部分通过一个附加弹性件6b固定在振动发送器12上。

振动发送器12由树脂制成以便产生一个弹性作用，并且可以任选地设置一个声发射孔13以便符合Helmholtz共振器原理。此处，该振动致动器的每个部件的连接部分都被气密地密封，以便阻止空气通过该部分(而不是声发射孔13)流进或流出。

参看图2A，悬挂板5具有三个片弹簧部分15，每个片弹簧部分沿着一条在中央部分与周边部分5a和5b之间的螺旋线延伸。每个片弹簧15由两个基本上平行于该螺旋线延伸的细长孔16所形成。每个长孔16具有一个端部面积和一个在该端部面积之间的中间面积。端部面积分别由圆形表面16a和螺旋形表面16b所限定。中间面积由螺旋形表面16b所限定。每个螺旋形表面16b都与该螺旋形曲线平行。

更具体地说，悬挂板5具有一个结构，其中，悬挂板5的表面设置有一个或多个以等距离位置配置在一个圆盘上的长孔16。长孔16的相邻孔之间以中心轴为基准在55°(或55°以上)的角度范围内互相重叠。因而，弹簧的有效长度20在悬挂的片弹簧部分15内被加长了。所以，当外部因素(例如落下冲击)沿着直径方向作用时，磁路沿着直径方向将发生位移，但是，由于在直径方向上的刚性较小，不会有永久应变保留下来。

在图2B中，通过一条实线和一条虚线来表示振动的频率特性。实线代表使用图2的悬挂板时的情况。虚线代表使用常规的悬挂板时的情况。

参看图3A和3B，下面将对本发明的第二实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。

在图3A和3B的振动致动器中，振动器面积通过把振动件9和振动发送器12制成为椭圆形状而得到扩大，从而获得与图1A和1B的振动致动器相同等级的声音强度。使用这种结构，就可以减少外壳连接部分的面积，并且可以避免由于面积减少而引起的声音强度级的下降。

此外，一个波形停止器14配置在振动发送器12的内周边部分上，用来调整磁路装置与振动发送器12之间的间隔或空隙，以防止该磁路装置径向产生过大的位移。应当指出，这种结构还能使该间隔或空隙保持不变。

参看图3C，下面将对在图3A和3B中所示的振动致动器的一个变更例进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。振动件9和振动发送器12可以制成为如图3C中所示的长圆形形状。

在图3A-3C中的每个振动致动器中，轭铁1和/或悬挂板5可以制成为具有与振动件9在其俯视图中所示的形状相类似的形状。使用这种结构，就可以将轭铁1设计成具有更大的质量。在使用具有更大质量的轭铁1的情况下，振动致动器就能够产生更大级别的振动。

参看图4，下面将对本发明的第三实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。在图4的振动致动器中，线圈10被分成沿预定方向配置的多个部分或线圈10a和10b。当线圈10a和10b或磁路装置发生振动时，每个线圈上总是作用有一个强大的磁通量。

参看图5，下面将对本发明的第四实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。在图5的振动致动器中，振动件9的外周边部分使用粘合剂或其同类物粘接在悬挂板5的外周边部分上而不插入任何弹性物质。使用这种结构，振动致动器的高度和体积就可以减少。

参看图6，下面将对本发明的第五实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。在图6的振动致动器中，振动致动器中的磁路装置被转换成外磁型振动致动器。一个环形的永久磁铁2a通过粘合剂或其同类物插入并且固定在轭铁1的外周边部分中形成的波形槽与板3a之间，并且被同轴地定位。

参看图7，下面将对本发明的第六实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。图7的振动致动器是一个内磁型振动致动器。中心轴11插入并穿过悬挂板5a和磁路装置的中心孔，同时通过一个弹性件6c将悬挂板5a的中央部分固定。这样，磁路装置，悬挂板5a和振动发送器12就通过中心轴11定位在同一条轴线上。应当指出，悬挂板5a与图1A和1B中的悬挂板5相当，而弹性件6c与图1A和1B中的主弹性件6a相当。

参看图8，下面将对本发明的第七实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。在图8的振动致动器中，图7的振动致动器的磁路装置转换成外磁型的磁路装置。此外，考虑到阻止泄漏的磁通量的一种对抗措施，使用了一种径向结构。此处，与图6中所示的振动致动器相类似，环形的永久磁铁2a通过粘合剂或其同类物被埋置并固定在轭铁1c的外周边部分中形成的波形槽与板3b之间，并且被定位在同一条轴线上。应当指出，环形的永久磁铁2a的磁化是沿着厚度方向进行的。

参看图9，下面将对本发明的第八实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。在图9的振动致动器中，磁路装置转换成高磁通密度结构的磁路装置。此外，考虑到阻止泄漏磁通量的一种对抗措施，使用了一个径向结构。与图5相类似，一个环形的永久磁铁2b通过粘合剂或其同类物安装并固定在轭铁的外周边部分与树脂或其同类物的板3c之间，并且被同轴地定位。应当指出，环形的永久磁铁2b的磁化是沿着周向进行的。

参看图10，下面将对本发明的第九实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。

图10的振动致动器是一个内磁型振动致动器，其中，磁路的轭铁1e的外周边部分是通过一个弹性物质6d由悬挂板5c挠性地支承。当使用类似的支承结构时，磁路装置可以是外磁型或径向型的磁路装置。此外，与图1相类似，通过把悬挂权5c固定在轭铁1e的外周边部分上，就可以有效地抑制磁路装置的振动。应当指出，悬挂板5c与图1A和1B中的悬挂板5相当，而弹性件6c与图1A和1B中的主弹性件6d相当。

当向线圈10供应一个驱动电流时，磁路装置和振动件9将与线圈10一起沿着预定方向以本技术领域众所周知的方式产生振动。此时，振动件9将产生一个具有较大振幅的振动。这是因为，振动件9可具有任意的材料，形状，板厚等，并且可通过压敏的胶粘剂，粘合剂或树脂制成的弹性件6d固定。而振动件9的振动又将传递给空气。所以，就可以获得具有高声压强度和宽频带的声学特性。此外，由于在相应件之间使用了弹性物质6d，就可以抑制共振时的Q值。

在这种情况下，振动发送器12在低频时将构成固定件而在高频时将构成弹性物质，并且作为振动件9的一部分振动。磁路装置和振动件9将互相发生干扰，以便在振动和传音模式中的每种模式中工作。此外，由于这些件不是磁路装置，线圈10和中心轴11将产生弹性效应，从而可以减少由于反常应力(例如落下冲击)所引起的性能恶化。

参看图11，下面将对本发明的第十实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。

在图11的振动致动器中，磁路装置与图1A和1B中的振动致动器的磁路装置相类似，是内磁型的磁路装置，但是，也可以单独地使用外磁型或径向型的磁路装置。一个悬挂板5d通过一个弹性物质或件6e固定在磁路装置上，并通过副弹性件60固定在振动发送器12上。该弹性物质或件6e是压敏的胶粘剂，粘合剂，树脂或其同类物。应当指出，悬挂板5d与图1A和1B中的悬挂板5相当，以及弹性物质或件6e与图1A和1B中的主弹性件6a相当。

一个与图1A和1B中的振动板9相当的振动板9a具有波形部分91，以便在定位和激励线圈10时，使振动板9a的振幅增加。作用在与波纹部分91相对应的部分上的粘合剂或其同类物将线圈10固定。

此外，振动板9a具有一个通过弹性物质6e(例如粘合剂，压敏胶粘剂或其同类物)固定在振动发送器12上的弹性部分17，该振动板通过弹性物质6e由一个支承框架19所固定。在这种情况下，将设置有一个任意孔的保护板18固定在振动发送器12的外周边部分上，以便保护振动致动器的主要功能部分。

参看图12A，下面将对本发明的第十一实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。在图12A的振动致动器中，在振动件9b的外周边弹性部分17a上制出了波纹。与图11中所示的振动致动器相比较，使用这种振动致动器，在受激励时可以实现正常工作和较大的振幅，使空气发生振动而且振动件9b不会产生任何位置偏移。因此，就能获得较大的声音强度以及具有低噪音的声学特性。此外，通过人为地改变振动件9b或弹性部分17a的材料，形状，板厚等参数，可以获得宽频带的频率特性。

在图12B中，示出了图12A的振动致动器和常规的振动致动器(其中的振动件没有波纹)的声学特性的典型的实例。一条粗实线表示图12A的振动致动器中的基本的波动特性。一条粗虚线表示图12A的振动致动器中的失真特性。一条细实线表示在常规的振动致动器中的基本的波动特性。一条细虚线表示常规的振动致动器中的失真特性。从图12B中可以理解到，图12A的振动致动器在宽频带内的基本的波动特性比常规的振动致动器中的基本的波动特性更平。此外，图12A的振动致动器在500Hz(或500Hz以上)的高频带内能够获得10％(或10％以下)的低噪音的频率特性。

参看图13，下面将对本发明的第十二实施例的振动致动器进行说明。该振动致动器包括用相同的标号表示的类似的部件。在图13的振动致动器中，振动发送器12设置有多个泄漏孔21。各泄漏孔21可以是圆形，多边形或其他任意的形状。使用这种振动致动器，声压将衰减10至30dB，从而可以对这些特性进行控制。

参看图14，下面将对在图13中所示的声学特性的一个典型的实例进行说明。图14的一条实线表示测量值，两条虚线表示标准值的范围。在300至3000Hz量级的频带范围内可以获得平坦的频率特性，它完全符合IEC318和IEC711的标准值。

参看图15，一个蜂窝电话70设置有本发明的一个实例的振动致动器71。振动致动器71具有一个圆形的外形。

参看图16，一个蜂窝电话70设置有本发明的另一个实例的振动致动器72。振动致动器72具有一个长圆形的外形。振动致动器72的外形也可以变型为椭圆形。

因此，通过根据外壳的固定面积和形状把振动件、振动发送器等制成为圆形，椭圆形和长圆形，将各个元件固定在外壳上，就形成该振动致动器。即使在形状发生改变时，振动仍能以一个恒定的效率继续不断地传送到外面。

振动件可以由一个薄膜件形成，该薄膜件由选自PEI(聚醚亚胺)，PET(聚乙烯对苯二酸酯)，PC(聚碳酸酯)，PPS(聚亚苯基硫化物)，PAR(多芳基化合物)，PI(聚酰亚胺)和PPTA(聚对亚苯基对苯二亚甲基酰胺(芳族))的塑料制成。

Claims

1.一种振动致动器，包括一个具有一个磁隙的磁路装置，一个振动件，一个固定在所述振动件上并且配置在所述磁隙中的线圈，一个振动发送器和一个用来把所述磁路装置沿着一个预定方向弹性地悬挂在所述振动发送器上的悬挂板，所述振动致动器还包括一个主弹性件，该主弹性件沿着所述预定方向配置在所述悬挂板与所述磁路装置之间。

2.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述悬挂板具有一个中央部分和一个围绕所述中央部分的周边部分，所述周边部分与所述振动发送器相连接，所述中央部分穿过所述主弹性件与所述磁路装置相连接。

3.权利要求2所述的振动致动器，其中，所述悬挂板包括一个在所述中央部分与所述周边部分之间沿着一条螺旋线延伸的片弹簧部分。

4.权利要求3所述的振动致动器，其中，所述悬挂板具有多个长孔，该长孔基本上平行于所述螺旋线延伸，以便在其间形成所述的片弹簧部分。

5.权利要求4所述的振动致动器，其中，所述每个长孔具有端部面积和在所述端部面积之间的中间面积，每个所述端部面积由一个圆形表面和一个与所述螺旋线相平行的螺旋表面所限定，所述中间面积由与所述螺旋线相平行的对置的螺旋表面所限定。

6.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述悬挂板是由选自SUS304，SUS301，镍银，磷青铜和铍铜(Be-Cu)中的至少一种弹簧材料制成。

7.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述磁路具有内磁型，外磁型和径向型磁路中的任何一种型式。

8.权利要求1所述的振动致动器，还包括一个沿着所述预定方向固定在所述振动件与所述振动发送器之间的附加弹性件。

9.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述振动件和所述振动发送器中的每个都具有选自圆形，椭圆形和长圆形中的一种形状。

10.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述振动件具有选自平板形，盘形，曲线形，波纹形以及所述各种形状的组合形状中的一种形状。

11.权利要求1所述的振动致动器，还包括一个把所述磁路装置的中央部分和周边部分中的一个部分与所述悬挂板的中央部分连接的连接件。

12.权利要求11所述的振动致动器，其中，所述主弹性件固定在所述悬挂板与所述连接件之间。

13.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述悬挂板具有一个中心孔，所述磁路装置装配在所述中心孔中并且固定在所述悬挂板上。

14.权利要求13所述的振动致动器，其中，所述主弹性件固定在所述悬挂板与所述磁路装置之间。

15.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述线圈通过一种粘合剂固定在所述振动件的一个特定位置上。

16.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述振动发送器具有至少一个声发射孔。

17.权利要求16所述的振动致动器，其中，所述至少一个声发射孔使所述振动发送器可以起Helmholtz共振器的作用。

18.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述磁路装置包括一个轭铁，该轭铁具有至少一个与所述磁隙相邻的突起。

19.权利要求1所述的振动致动器，还包括一个沿着所述预定方向固定在所述悬挂板与所述振动发送器之间的副弹性件。

20.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述悬挂板和所述振动发送器通过选自夹物模压，粘接和焊接中的一个方法而制成一个整体。

21.权利要求1所述的振动致动器，还包括一个配置在所述振动发送器内部的一个停止器，用来调整在一个所述磁路装置与所述振动发送器之间的空隙。

22.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述振动件具有一个固定在所述悬挂板上的部分。

23.权利要求1所述的振动致动器，其中，当所述线圈被通以高频电流时，所述振动发送器与所述振动器一起振动。

24.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述振动发送器在低频时形成一个固定部件，而在高频时则形成一个弹性部件。

25.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述振动发送器具有至少一个用于减少声压的泄漏孔。

26.权利要求1所述的振动致动器，其中，所述线圈被分成多个部分。

27.权利要求1所述的振动致动器，其中，振动件由一个薄膜件形成，该薄膜件由选自聚醚亚胺，聚乙烯对苯二酸酯，聚碳酸酯，聚亚苯基硫化物，多芳基化合物，聚酰亚胺和聚对亚苯基对苯二亚甲基酰胺(芳族)的塑料制成。