TW472494B - Electromagnetic transducer and portable communication device - Google Patents

Description

472494 五、發明說明（1) 技術範疇 本發明與一種電音換能器有關，該換能器用於可攜式通 訊裝置，例如，行動電話或呼叫器，以再生一警報聲，一 旋律，或一音頻聲音，以回應入局電話。 背景技藝 圖1 8 A及1 8 B顯示’分別為電磁型傳統電音換能器2 〇 〇的 平面圖及斷面圖（以下稱電磁換能器）。傳統電磁換能器 200包括一圓筒外殼107及覆蓋外殼107底面的一盤型軛 1 〇 6。該輛1 〇 6的中心部份配備一中心柱1 〇 3，該中心柱可 與扼1 0 6形成一體。一線圈1 0 4纏繞該中心柱1 〇 3。一環塑 磁鐵105環繞線圈104，其整個内緣圓周與線圈1〇4的外緣 圓周圍保持適當的距離。磁鐵105的外緣表面與外殼1〇7的 内緣表面接合。外殼107的上端支撐一第一隔膜1〇〇，該隔 膜係由非磁性盤製成’便於在第一隔膜1 〇 〇與磁鐵丨0 5，線 圈1 0 4，及中心柱1 〇 3之間留下間隙。在第一隔膜丨〇 〇的中 心部份配備一與第一隔膜1 〇 〇同心的第二隔膜丨〇 1，該隔膜 係由磁性盤製成。 現在’說明上述傳統電磁換能器2 〇 〇的操作及效用。在 沒有電流流過線圈1 〇 4的原始狀態中’磁路係由磁鐵1 〇 5， 第二隔膜1 0 1，中心柱1 0 3，及軛1 〇 6所形成。結果，造成 第一隔膜101被吸向磁鐵105及中心枉103，至第一隔膜1〇〇 的彈性應力與吸力達成平衡之點。在此狀態中，如果交流 電流過線圈1 0 4，則在上述磁路中會產生交變磁場，如 此’在第二隔膜101上會產生驅動力❶這種在第二隔膜1〇1

第5頁 472494 五、發明說明（2) j產^的驅動力，造成第二隔膜1 〇 1從原來狀態發生振 動’球因為與磁鐵105產生的吸力相亙作用之故，連二 第一隔膜100也一齊振動。這種振動傳送一聲音。、、°、 ^有上述結構電磁換能器20 0的共振頻率係根據第— 膜100在-狀態中的變形而定，其中第一隔臈10 : 力與磁鐵1—〇5在第二隔膜丨01上產生的吸力達到平衡。應 圖19,»、員示第隔膜100的力量-位移曲線與磁鐵在笛 二隔膜1 01上產生的吸力之間的關係。圖直 量，而圖的水平轴表示第一隔賴的位移垂力 不，第一隔膜100的力量_位移曲線與吸力曲 第：隔膜m上產生)在交點“目交。換言之，交點

應力與靜吸力的平衡點。共振頻率由第一隔膜1〇〇 的彈性係數決定。 你父點A 為了減少共振頻率，必須增加振動系統（即第—隔臈工⑽ 及第一隔膜1 〇 1 )蚱質量或減少振動系統的彈性係數。不 過’增加振動系統質量並不適宜’因為會造成電磁換能器 200的效率降低。另一方面，振動系統的彈性係數減少太 多會產生如圖1 9虛線顯示的力量-位移曲線，該曲線與力 量曲線（磁鐵105在第二隔膜101上產生）不相交' 結果、，第 二隔膜101與第一隔膜100 —齊被磁力電路吸住，任何位置 都達不到平衡。 換言之，因為彈 曲線相交的範圍内 藉由減少吸力也可 性係數必須維持在 ，所以共振頻率的 能減少彈性係數， 彈性係數曲線與吸力 5又計極限較低。雖然 這樣會造成所產生的

472494 五、發明說明（3) 驅動力減少， 發明揭示 根據本發g月 生振動；一第 隔膜係由磁性 心柱位於該軛 一第一磁鐵圍 以致無 法獲得充分的再生聲墨量。 的一種電磁換能器包括 二隔膜材料製與該第繞該線 第一隔膜用來產 另一邊背對該中心柱 在本發明的 第—外殼用於 磁鐵。 在本發明的 仍然在本發 仍然在本發 具體 支撐第一隔 位於該第-隔膜的中心部份；該第 成；一軛位於該第一隔膜對面；一中 一隔膜之間；一線圈園繞該中心柱； 圈；及一第二磁鐵位於該第一隔膜的 〇 實施例中’該電磁換能器另包括：一 外 型，第 磁鐵 仍然在本發 型，第二磁鐵 仍然在本發 把―第三磁鐵 部份。 仍然在本發 與第一磁鐵相 仍然在本發 U挺中心的軸 另一具 明的另 明的另 的外徑 明的另 的.外徑· 明的另 位於第 曰月的另 同。 明的另 的徑向 體實施例中，第二磁鐵為盤型。 一具體實施例中，第二磁鐵為環型。 一具體實施例中，如果第二磁鐵為盤 等於或小於第二隔膜的外徑。 一具體實施例中，如果第二磁鐵為環 等於或大於第二隔膜的外徑。 一具體實施例中，電磁換能器另外包 一隔膜或第二隔膜的至少一面的申心 一具體實施例十，第二磁鐵磁化方向 一具體實施例中，第二磁鐵沿通過中 磁化。

472404 五、發明說明（4) 仍然在本發明的另一具體實施例中，第二隔膜具有的厚 度容許當第二隔膜向中心柱折彎達預定距離時，產生磁飽 和 。 仍然在本發明的另一具體實施例中，第一隔膜係由磁性 材料製成。 仍然在本發明的另一具體實施例中，第一隔膜係由非磁 性材料製成。 仍然在本發明的另一具體實施例中，電磁換能器另外包 括一第一磁板位於第一磁鐵與第一隔膜之間。 仍然在本發明的另一具體實施例中，第一磁板為環型。 仍然在本發明的另一具體實施例中，電磁換能器另外包 括一第二磁板位於第二磁鐵上面。 仍然在本發明的另一具體實施例中，第二磁板為盤型。 仍然在本發明的另一具體實施例中，第二磁板為環型。 仍然在本發明的另一具體實施例中，第一隔膜的造型便 於提供非直線位移特性用來消除第二隔膜上所產生驅動力 的非直線性。 仍然在本發明的另一具體實施例中，在第一吸力與第二 吸力的合力與第二隔膜與中心柱的間距之間有一重要的直 線關係；其中第一吸力係由磁力電路包括第一磁鐵，中心 柱，及扼，在第二隔膜上產生的吸力，而第二吸力係由第 二磁鐵在第二隔膜上產生的吸力。 仍然在本發明的另一具體實施例中，第一隔膜係藉由黏 結在第一外殼而固定。

第8頁 472494 五、發明說明（5) 仍然在本發明的另一具體實施例中’第 在第一相與第二外殼之間而固定。 仍然在本發明的另—具體實施例中 用來保護第一隔膜及第二隔膜_ ' 式通訊裝置包括 隔 第 二外殼為一蓋板 木饰硬弟一隔膜及第二隔膜。 在本發明的另外特徵中，提供一種可搞 任何一種上述電磁換能器。 在本發明的一具體實施例中，該可攜式通訊裝置另外包 括一第三外殼，其中具有一聲孔，其中，電磁換能器的配 置造成第一隔膜及第二隔膜與該聲孔相對。 在本發明的另一具體實施例中，第二磁鐵位於第三外殼 中。 处如此’本文所述的發明創造了可能的優點，即提供—種 $再生低頻率範圍而不需要變更第一磁鐵，或第一及第_ = 1 1且能再生高音量的聲音及因增加驅驅動力 的效果而產生低變形的電磁換能器。 勒力 2:的這種及其他優點對於熟悉本技藝者， 解下列洋細讀明及炎矣 灵並了 ⑽況月及參考附圖後，必然會明暸。 圖式間早說明 的面A :根據本發明的範例丨電磁換能器丨_的第二外殼 根據本發明的範例1電磁換能器10。。的斷面圖 :1C :根據本發明的範例i電磁換能器⑺。。的：:雜 的平面圖β ^ ~磁鐵 圖2為根據本發明的範例i電磁換能器1QQQ的磁流向量

第9頁 ——— 五、_發明說明（6) 圖。 徑，吸力據^ &日月的範例1電磁換能器1 0 0 0的第二磁鐵外 圖4為根棱太驅務t間關係曲線圖。 圖5為根據本發=的範例2電磁換能器2 0 0 0的斷面圖。 圖6為根墟太恭Z 電換能器3 00 0的斷面圖。 圖。根據本發明的範例3電磁換能器3_的磁流向量 圖7為根據本發明的範 圖8為根棱太恭例電磁換能器40 0 0的斷面圖。 力量-位# 4# Μ： ώ 4的範例4電磁換能器40 0 0的第一隔膜的 里m移特性曲線圖。 圖9 A為板據本發 圖9B為根據太路^例電磁換能器5 0 0 0的平面圖。 的斷面圖。 的範例5電磁換能器5 0 0 0的第二磁鐵 圖。：、、根據本發明的範例5電磁換能器5 _的磁流向量 : = 的範例5電磁換能™。的第二隔膜 上所產ί Ϊ Ϊ ί:::範例5電磁換能器5_的第二隔膜 圖1 3為根據本發明的γ ^& 1 9外徑，叨士 月的槐例5電磁換能器5 0 0 0的第二磁鐵 及力’及驅動力夕ρ，μ及· 圖14為根攄太狢日日^間關係曲線圖。 ® 1 5 ^ , 的範例6電磁換能器6 0 0 0的斷面圖。 圖為根據本發明的範例6電磁換能器6_的磁流向量

第10頁 472404 89109149 气Q年（丨月 曰 修正 "~S1Ta為根據本發明的範例7電磁換能器7 0 0 0的斷面圖 圖1 6 B及1 6 C為根據本發明的範例7電磁換能器7 0 0 0的第 二薄磁板的平面圖。 圖1 7為根據本發明的一種包含電磁換能器的可攜式通訊 裝置部份剖開立體圖。 圖18A為傳統電磁換能器的平面圖。 圖18B為傳統電磁換能器的斷面圖。 圖 19 顯 示 電 磁 換 能器 的第一隔膜 的. 力 量— 位 移 特 性 與 由 磁 鐵 在 第 二 隔 膜101 上所產生吸力 之 .間 的 關 係 ◦ 元 件 符 號 說 日月 1 第 -—· 隔 膜 2 第 二 隔 膜 3 中 心 柱 4 線 圈 5 環 型 第 — 磁 鐵 6 盤 型 軛 7 圓 筒 型 第 — 外殼 8 空 氣 孔 9 第 磁 鐵 10 圓 筒 型 第 — 外 殼 11 第 磁 鐵 12 空 氣 孔 13 磁 板 ( 薄 磁 板） 19 第 -— 磁 鐵 22 第 隔 膜 29 第 -— 磁 鐵 31 第 一 隔 膜 33 第 薄 磁 板 34 第 二 薄 磁 板 39 第 二 磁 鐵 41 第 一 隔 膜 6 1 行 動 電 話 62 外 殼 63 聲 孔 64 電 磁 換 能 器 100 第 一 隔 膜 10 1 第 二 隔 膜 103 中 心 柱 104 線 圈 105 環 型 磁 鐵

O:\64\64299.ptc 第11頁 2001. 11.01.011 472404 條德 89109149 r〇 年"月 修正

L ΤΓΤΤί 五、奋明說明]|§^^ 1 0 6 概 107 圓 筒 型 外 殼 200 傳 統 電 磁 換 能 器 405 第 一 磁 鐵 409 第 二 磁 鐵 605 第 一 磁 鐵 610 第 二 外 殼 619 第 磁 鐵 705 第 '- 磁 鐵 709 第 二 磁 鐵 905 第 — 磁 鐵 1000 電 磁 換 能 器 2 0 0 0 電 磁 換 能 器 3 0 0 0 電 磁 換 能 器 4 0 0 0 電 磁 換 能 器 5 0 0 0 電 磁 換 能 器 6 0 0 0 電 磁 換 能 器 7 0 0 0 電 磁 換 能 器 本發 明 之 最 ik 實 施 型 態 以 下 j 本 發 明 將 以 範例 及參考W 圖 方 式 力口 以 (範例1) 參考圖1 A，1 Β，及2，說明一種根據本發明的範例1的電 磁換能器1 0 0 0。 圖1 A及1 B為平面圖及斷面圖，分別顯示根據本發明的範 例1的電磁換能器1 0 0 0。 圖2為根據本發明的範例1電磁換能器1 0 0 0的磁流向量 圖。圖2的磁流向量圖只顯示被中心軸（圖的左側）分成兩 半之中的一半圖形。 如圖1 B所示，根據本發明的範例1電磁換能器1 0 0 0包括 一圓筒型第一外殼7及一盤型軛6用來覆蓋第一外殼7的底 面。一位於輛6的中心部份的中心柱3，該中心柱可與輛6 形成一體。一纏繞中心柱3的線圈4。一環型第一磁鐵5圍 繞線圈4的外緣，環型第一磁鐵5的整個内緣圓周與線圈4

O:\64\64299.ptc 第lla頁 2001.11.01.012 472494 五、發明說明（8) 的外緣圓周圍之間保 個外緣圓周表面：的距·；衣型第-磁鐵5的整 當的距離。第—^ 豉7的内緣圓周表面之間保持適 膜1係為磁性盤，/ ^端支樓一第一隔膜卜該第-隔 與線圈4之間伴；^ a μ合許第一隔膜1振動。第一隔膜i 性盤製成的第的距離。在第一隔膜1部份放置-磁 圓筒型第二外該隔膜因而與第-隔膜1同心。一 10上面有li磁1/、蓋第Λ外殼7的上面。第二外殼 圖1C所示為盤型。 H —隔膜2之上。第二磁鐵9如 間而固定也可藉由夹在第一外殼7與第二外殼i。之 如圖1A所示，第二外殼10具有許多空氣孔12用來讓由第 一隔膜1及第二隔膜2所產生的聲音得以傳送至外界。第二 外殼10也作為防止第一隔膜1及第二隔膜2受外力衝擊護蓋 之用。在軛6上面沿圓周方向相隔一定間距有許多空氣孔8 用來讓線圈4與第一磁鐵5的内緣圓周表面之間的空間與第 一隔膜1及軛6之間的空間外面的外部空間通訊。各個空氣 孔8容許釋放空氣至外部，以便減少第一隔膜1上面的音量 負載。 以下，將說明電磁換能器1 0 0 0的操作及效果。 在無電流流過線圈4的原始狀態中，如圖2所示，第一磁 路係由第一磁鐵5，第一隔膜1，第二隔膜2，中心柱3，及 輛>6所構成。第一磁路係由第二磁鐵9及第二隔嫉2所構 成。

第12頁 472404 五、發明說明（9) . 在這種構造中，由第一磁路產生的向下吸力與由 路產生的向上吸力相互抵消，與第二隔膜2有關。結果 第一隔膜1很難由第一磁路產生的向下吸力造成位移。^ 如果在此原始狀態中，交流電流流過線圈4，雇生乂 磁場因而在第二隔膜2上產生驅動力。造種在第二隔 ，、 'it ffc 產生驅動力因與由第一磁鐵5產生的吸力交互作用 第二隔膜2與固定的第一隔膜1 一起從其原始狀態振動° 種振動作為聲音傳送。 在這種情況中，第一隔膜1很難由第一磁路產生的向下 吸力造成位移。所以，共振頻率係根據圖1 9所示第一隔膜 的力量-位移曲線原點附近的彈性係數而定。因此’根據 本範例的電磁換能器1 〇 〇 〇比具有原始撓度的情況’如傳統 電磁換能器2 0 0，具有較小的彈性係數，結果造成低共振 頻率。例如，在電磁換能器的直徑約為丨5刪的情況下’其 中第一隔膜1及第二隔膜2均為波莫合金製成，其厚度分別 約為30以m&150#m，由於備有第二磁鐵9，共振頻率可以 降低到1. 6kHz至1 kHz 。 圖3顯示签^麟9的外徑，吸力，及驅動力的關係。垂 直轴表示吸力（實線）及驅動力（虛線），而水平轴表示第，二 亨鐵9,的外徑。負吸力值表示第二隔膜2被吸向第二磁鐵 i。根據本範例假設該第二隔膜2的直徑約為4咖Γ。' 免如圖3顯示，如果第二磁鐵9的外徑尊於第二隔膜2的外 $ ’則吸力變成零，如此，作用在第二隔膜2上的向下及 °上吸力達到平衡。如果第二磁鐵9的外徑增加，不論第

第13頁 五、發明說明（10) 礙鐵9的體積增加，第二陆腔^ 9合由 3。另—古 弟—&膜2會更強烈地被吸向中心柱 更強如果第二磁鐵9的外徑滅少，第二隔膜2會 砀鐵9的外徑減少，第 —f果看出，如果第一 9。 弟一 ^膜2會更強烈地被吸向第二磁鐵 後這果第二磁鐵9的外徑減少至某些直 情況下，极* w、會非常強烈地被吸向第二磁鐵9。在那種 磁鐵9而調整更厂換/度較小或能產量較小的第二 鐵9，使電磁換:哭更厚度較小或能產量較小的第二磁

、@b 器 1000 的尺寸減少 Ffci—TAb tt 'g. 2S 電磁換能器1 00 0外邱& 2J^寸减v成為可旎，及洩漏至 外°卩的磁流可以減少。 如上所述，較為w b B Μ 二隔膜2的外徑/、心疋第二磁鐵9的外徑等於或小於第 雖然根據本範彻如_ 鐵5的方向相同，π、1不的第二磁鐵9的磁化方向與第一磁 相反方向磁化。過也可能將第二磁鐵9與第一磁鐵5以 (範例2 ) 參考圖4，說明〜 2 〇 Q Q。 種根據本發明的範例2的電磁換能器 圖4為該根據本發 圖。贫明的範例2的電磁換能器2 0 0 0的斷面 根據圖4所示的番u 例如，黏結第二隔二換能器2_ ’㈣一第三磁鐵U， 拇报& 骐2。一第一磁鐵405及一第二磁鐵4〇9 扣供如犯例1所述ώ 第一磁鐵5及第二磁鐵9所提供的相因

第14頁 472494 五、發明說明（11) ~ 效果。不過，第一磁鐵4 0 5及第二磁鐵4〇9的各別能產量經 調整，以便在該兩磁鐵與第三磁鐵之間形成適當的磁路。 另外電磁換能器20 00具有與範例}的電磁換能器1〇〇〇相同 的結構。第三磁鐵的磁化方向與第一磁鐵4〇5及第二磁鐵 409的方向相反。 根據本發明的範例2的電磁換能器2 〇 〇 〇的操作盥根據本 :明：範m的電磁換能器100M“以，位於第二隔膜2上的 弟二磁除外。因為第三磁鐵的磁化方向與第 Γ彎Λ二Λ鐵向相反，可以防止當第一隔膜1發 y曲或振動時，第一隔膜i或第二隔膜 或苐二磁鐵409吸住。 ’罈 能提供一種高耐用的電磁換能器爾電磁換 月t*器左長時間使用後第一隔膜 一隔瞪1々够 J坪性應力發生變化，第 隔臈1或第二隔膜2受到保護避免 磁鐵409吸住。 弟磁鐵4〇5或弟二 雖然第二磁鐵11如圖示位於第 可以放太铱 … ^膜2上，第三磁鐵u 第一隔膜1的底面的中心。另外，第三磁鐵μ (範例3)隔膜1的上面的中心及第-隔膜1的底面。 器3t〇t圖5及6，說明-種根據本發明的範例3的電磁換能 圖5及6分別為根據本發明的莼你n 斷面及a θ η 货月扪靶例3的電磁換能器3 0 0 0的 叫印及磁路向量圖。圖6的磁路向量 的左側）分成兩半之中的一半圖形。圖〜頁不被中心轴（圖

472494 五、發明說明（12) 、 根據電磁換能器3 0 〇 〇，第二磁鐵2 9係由第二外殼1 0支撑 以便於第—磁鐵29放在第二隔膜上面。第二磁鐵29沿通過 第二隔膜2中心的軸的徑向磁化。另外，電磁換能器30 〇〇 具有與範例1的電磁換能器丨〇 〇 〇相同的結構。 根據範例3的電磁換能器3 〇 〇 〇，第一磁路係由第一磁鐵 5 ’第一隔膜1，第二隔膜2，中心柱3，及輛6所構成。第 二磁路係由第二磁鐵2 9及第二隔膜2所構成。第一及第二 磁路的形成係根據範例1電磁換能器丨〇 〇 〇的相同原理。基 本上’根據範例3的電磁換能器3 0 0 0的操作與根據範例1的 電磁換能器1 〇 〇 〇相似。 八與範例1不同的—點是第二磁鐵29的磁化方向。如圖6所 =旦第一磁鐵29係徑向磁化其方向與第二隔膜2上的磁流 漏相反’以便能更有效地形成磁路。結果，磁流浅 馮比範例1少（見圖2的磁流向量圖）。 為磁路形成可以更為有效，則減少第二磁鐵29厚度成 鐵，二欲ί ί犷Γ果第二磁鐵29使用徑向磁化純粒鐵磁 範例1、第-例1相似效果所需的第二磁鐵29厚度約為 例1第一磁鐵9厚度的1/3。 為了進一步減 也可以使用釤 雖然顯示的黎—d ^ Λ n 少第-第一鐵的材料為純粒鐵 4;;磁厚度，也可以使用钕或其他 (範二)鐵29以獲得良好的熱抵抗。 參考圖7及8，說日日一絲 器4〇〇(^ ° 一種根據本發明的範例4的電磁換能

五、發明說明（13) 圖7為根據本發明的範例4的電磁換能器4 〇 〇 0的斷面。 —根據圖7所示的電磁換能器400 0 , —第一隔膜31，該第 隔膜係由非磁性材料製成（如鈕）’藉由夾在一第—外咬 及第—外设1〇之間而固定。一第一隔膜31為盤型，其中 ^的一部份沿盤徑向的垂直方向升高。一第一磁鐵7〇5及 第一磁鐵7 0 9提供如範例i所述由第一磁鐵5及第二磁 所提供的相同效果。不㉟，由於第-隔膜31為非磁性，第 一磁鐵40 5及第二磁鐵4〇9的各別能產量經調整，以便形 適田的磁路。另外，電磁換能器4〇〇 〇具有與 換能器1 0 0 0相同的結構。 J电磁 具^述結#電磁換能器4〇〇〇的操#及效果的說明如 I。；^本@上，根據範例4的電磁換能器4000的操作與根據 靶例1的電磁換能器1 0 0 〇相似。 據 如果苐一隔膜31由非磁性好 變。 、上所產生的吸力及驅動力均不 總之，如果線圈4的輪入盔τ〜丄 所產生的驅動力不會出現，為因正：波電流，則第二隔膜2上 膜離開磁力電路的方向）因為;^波在正值側（即，隔 "5 :1.00，則驅^ H正值側及負值側的比例為 波扭曲。 力偏向負值側。這種非線性會造成諧 所以’根據範例4，第—隐腺q 剩力量—位移特性以膜=型狀設計使得第-隔 我第一隔膜上產生反偏向驅動 472494 五、發明說明（14) 力，因而消除，驅動力的非線性。 圖8顯示圖7所示的第一隔膜3 1的力量—位移特性曲線。 第一隔膜31的型狀便於根據變形是否向正值側或負值侧而 有不同的彈性係數，例如，第一隔膜31的力量-位移特性 曲線定義第二隔膜上產生反偏向驅動力。結果，包括第一 隔膜31第一隔膜31驅動力及彈性的整個系統提供第一隔膜 3 1 —重要的線型力量—位移特性曲線’藉此產生低失真度 的再生聲音。 雖然所顯示的第一隔膜3丨型狀，其中盤的一部份沿盤徑 向的垂直方向升高，但是任何能達成反驅動特性的型狀都 能適合第一隔膜3 1。例如，第一隔膜3 1的一部份作成波 形。 ▲雖然所顯示的第一隔膜31為了便利電磁換能器4〇〇〇的設 汁為非磁性，為了增加驅動力第一隔骐3 1也可以使用磁性 材料。雖然所顯示的第一隔膜3丨係藉由失在第一外殼7及 第一外殼10之間而固定，第一隔膜3 . (缺 之弟隔腺0 1也可以用黏結固定。 〈辄例5 ) 參考圖9A，9B及10，說明一種拫墟. 磁換能器關。 種根據本發明的範例5的電 圖9A及10分別為根據本發明的範例5的 的斷面及磁流向量圖。圖1〇的磁流向電磁換此15 50 0 0 能器50 〇〇中心軸（圖的左側）分成兩半之圖只顯不被電磁換 根據如圖9A所示的電磁換能器中的半圖形。 第—隔膜41係由非磁性材料製成，M 一第—隔膜41 ’該 错由夾在第一外殼7與

第18頁 472404 五、發明說明（15) 第二外殼10之間而固定。第一隔膜41為盤型，其中盤的一 部份沿盤徑向的垂直方向升高。在第一隔膜41的中心部份 備有一第二隔膜22 ’該第一隔膜22係由磁盤製成以便與在 第一隔膜41同心·另外’如圖9A所示在第二外殼1〇上面有 一環型第二磁鐵19位於第二隔膜22之上。相對第一隔膜41 的第一磁鐵905表面上備有一環型薄磁板13。在第一磁鐵 905内緣表面有一凹陷部份用來接收薄磁板I〗。 根據本範例，第一隔膜41係由鈕製成，钽為非磁性材 料’並具有厚度約為1 5 # m ;第二隔膜22係由波莫合金製 成並具有厚度約為50//m。這樣的第二隔膜22厚度容許當 第一隔膜41向中心柱3彎曲時，產生磁飽和。第二磁鐵 1 9 ’如第一磁鐵9 〇 5，係沿其高度方向磁化。另外，電磁 換成器5000具有與如圖7所示範例4的電磁換能器4〇〇〇相同 的結構。 具有上述結構電磁換能器5 0 0 0的操作及效果的說明如 下。 在沒有電流流過線圈1 〇 4的原始狀態中，如圖1 〇所示， 第一磁路係由磁鐵905，薄磁板13，第二隔膜22，中心柱 103 ’及軛6所形成。第二磁路係由第二磁鐵μ及第二隔膜 2 2所形成。 如圖9 A所示薄磁板1 3的配備使得交變磁流有效流過第二 隔膜22成為可能，其中驅動力增加。結果，造成再生聲壓 量增加. 因為根據本範例，第一隔膜41係由非磁性钽製成，因此

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圖1 0所不的磁流向量圖省略第一隔膜4 1。 一圖11顯示在備有第二磁鐵19(實線：本範例）及不備有第 一磁鐵19(虛線：傳統）的情況下第二隔膜22上所產生的吸 力垂直軸代表吸力，而水平軸代表第二隔膜2 21，零點”的 距離。如本文所使用，"零點"的定義為由第一磁鐵9〇5產 生的向下吸力及由第二磁鐵19產生的向上吸力，在第二隔 膜22上作用達到平衡時，第二隔膜22的位置。 、如圖11所示，如果不配備第二磁鐵19(虛線），吸力永遠 為正值因為第二隔膜22被第一磁鐵9〇5所吸引。 另一方面，如果配備第二磁鐵丨9 (實線）.，吸力從中心枉 3的相反方向產生.所以，則吸力根據第二隔膜以上兩吸 力達到平衡的零點或為正值或負值。 第一隔膜2 2相當薄，例如，約5 〇 # m ’便於達到磁飽 和。如傳統電磁換能器，防止向中心柱3的吸力激烈增 加。 ’ 根據這種結構’基本上吸力對至零點的距離具有線性， 如圖11所示。結果’整個系統的剛性可以減少，而剛性係 根據第一隔膜41的彈力與作用於第二隔膜22上吸力之差決 定；而根據剛性決定的共振頻率也可以減少。 整個系統的剛性’只要第一隔膜4 1具有線型彈力，便為 常數而與距離無關。所以，共振頻率不因供應電壓上升或 下降而改變。諧波扭曲因而減少。 圖1 2顯示在備有第二磁鐵丨9 (實線：本範例）及不備有第 二磁鐵1 9 (虛線：傳統）的情況下第二隔膜2 2上所產生的驅

第20頁 472494 五、發明說明（π) "~~' '— 動力。垂直軸代表驅動力’而水平軸代表至中心柱3的距 離。 如圖12所不，如果省略第二磁鐵丨9，會因使用薄第二隔 膜22而發生磁飽和並無法獲得充份的驅動力。 所以，添加第二磁鐵19以便消除第二隔膜22上由第一磁 鐵905所產生的磁流，因而減缓磁飽和。結果，容許提供 驅動力：交變磁流有效流過第二隔膜22，因而增加合驅動 ^換σ之根據本範例，既使使用薄隔膜仍可能獲得充 为的驅動力’雖秋兮隔胺交具姦 + W^ Μ務、、该隔膜易產生磁飽合。使用薄隔膜減 乂振動系、，充的質量，導致再生聲壓量進一步增加。 圖13顯示第二礙鐵19的外徑，吸力，及驅^力 垂直軸表示吸力（實線）及驅動 ^糸 二磁鐵19的外徑。較大㈣六線），而水千軸表不第 心枉3。垠據本！〜 表示第二隔膜22被吸向中 〜柱《3。根據本％例假設該第二隔 丁 如圖13顯示，如果第_磁彳、的直仫、力為4 ram。 木弟_磁鐵1 9的外你t认赞-17- 外徑，則吸力變化相卷/f 杈小於第一隔膜2 2的 和、μ誦广泫-磁她 田 。不過’如果第二磁鐵19的外栌 超過4腿（第一螆鐵19的外徑應等膜二的外位 則吸力變化增加’及吸力變為更靠近膜外徑）， 從這種結果可以看屮+ , 迎零點’或千衡點。 第二隔膜22上作用變為圖丨3顯示的範圍内，吸力在 量與向中心柱3的力量達到平衡。向第一磁鐵19的力 另一方面，如果第二磁 小），驅動力變為最大，勸、偟為4. 5 mm(雖然差數很 外徑變化而有實質改變。’、現驅動力不因第二隔膜2 2

第21頁 472404 五、發明說明（18) 所以，較為理想，第二磁鐵1 9的外徑等於或大於第二隔 膜2 2外徑。 顯示的一第一隔膜4 1係由非磁性钽製成，因為熱抵抗及 失去熱抵抗對磁場的影響，钽具有較大的設計彈性。不 過，第一隔膜41及第二隔膜22也可以使用波莫合金。這種 情況中，因為第一隔膜4 1及第二隔膜2 2由相同的材料製 成，兩隔膜便容易連接。第一隔膜4 1也可能使用非金屬材 料，例如，樹脂，如此，將第一隔膜4 1加工成適當的型狀 變為容易。 根據本範例雖然第二隔膜2 2的厚度相當薄，例如，約5 0 /z m，便於達到磁飽和，如在範例1的情況下其中磁飽和與 厚度無關，則第二隔膜2 2可以具有大厚度。在這種情況 中，因中心柱3附近飽和，如圖1 2所示，導致驅動力減少 便不會發生。這樣提供相當的設計優點，如可以非常靠近 中心柱3展開第二隔膜2 2。相同的效果也可以藉由純鐵製 成第二隔膜2 2而獲得。 根據本範例雖然在第一磁鐵9 0 5上配置薄磁板1 3，但如 果以第一磁鐵9 0 5單獨能獲得充分的驅動力或空間不足， 則不需要配置薄磁板1 3。 根據本範例，為了確保由第一磁鐵9 0 5，中心柱3，及輛 6及第二磁鐵1 9形成的磁路所產生的吸力對中心柱3距離成 線性，第二隔膜2 2的厚度製成相當薄以便產生磁飽和。不 過，只要能獲得相同的效果，其他的尺寸也可以採用。例 如，藉由調整第二隔膜2 2的型狀，例如在第二隔膜2 2形成

O:\64\64299.ptd 第22頁 472494 五、發明說明（19) 一缺口或一孔，也可以確保上述吸力對中心杈3距離成線 性。 (範例6) 參考圖14及15 ,說明一種根據本發明的範例6的電磁換 能器6 0 0 0。 圖14及15分別為根據本發明的範例6的電磁換能器6〇〇〇 的斷面及磁流向量圖。圖丨5的磁流向量圖只顯示被電磁換 能器6 0 0 0中心軸（圖的左侧）分成兩半之中的一半圖形。、 根據圖14所示電磁換能器6〇〇〇如第二磁鐵丨9，在第二外 殼ίο上面有一環型第二磁鐵39並沿通過第二隔膜22中心軸 的徑向磁化。另外，電磁換能器6〇〇 〇具有與範例5的電磁 換能器5 0 0 〇相同的結構。 根據範例6的電磁換能器6 〇 〇 〇在無電流流過線圈4的原始 狀態中’如圖15所示，第一磁路係由第一磁鐵9〇5，薄磁 板1J3 ’第二隔膜22，中心柱3，及軛6所構成，第二磁路係 由^二磁鐵3 9及第二隔膜22所構成，如範例5的情況。根 據範例6的電磁換能器6〇〇〇的操作與根據範例5的電磁 器5 0 0 0相似。 與範例5不同的一點是第二磁鐵39的磁化方向。如圖μ 所示’第二磁鐵39係徑向磁化其方向與第二隔膜22上的磁 、置万向相反，以便能更有效地形成磁路。結果，磁流 &漏比範例5少（見圖1 〇的磁流向量圖）。 因為磁路形成可以更為有效，則減少第二磁鐵39厚度成 為可能。例如，如果第二磁鐵3 9使用徑向磁化純粒鐵.磁

4724U4 五、發明說明（20) 鐵，則欲獲得範例5相似

為範例5第二磁鐵19厚度的2/3斤。南的第二磁鐵39的厚度約 雖然顯示的第二磁镪q Q 少第二磁鐵39厚度，也可材料為純粒鐵，為了進-步減 的熱：抗也可以使用耗製造第39。了獲传良好 C辄例7 ) 參考圖16A 及ΐββ , β nn 換能器7000。 3月一種根據本發明的範例了的電磁 圖圖16Α為根據本發明的範例7的電磁換能器川G的斷面 根據圖I 6 Α所示電磁拖台t哭、7 η η n , 1 鐵6iq的卜而供女 〇〇0如圖l6B所示，在第二磁 fnn 2 環型第二薄磁板33 °另外’第二外殼 且有許多一：二部二用來接收第：薄磁板33。第二外殼61。 ί讓由第—隔膜41及第二隔膜22所產生 33俜二：笛專2仁外殼的外界空間。因為第二薄磁板 33 =位於第二磁鐵619的上面，磁路逐由第二磁鐵619，第 一 4磁板33，及第二隔膜22所構成，第一磁鐵6〇5及第二 磁鐵619分別提供如範例5所述第一磁鐵9〇5及第二磁鐵19 的相同效果。不過因為第二磁鐵619的磁流流經第二薄磁 板3 3則第一磁鐵δ 〇 5及第二磁鐵6 1 9的能產量經調整以便產 生適當的磁路。另外，電磁換能器7〇〇〇具有與範例5的電 磁換能器5 0 0 0相同的結構。 由於備有第二薄磁板3 3如圖16所示，第二磁鐵619的磁 抓係直接通過第—薄磁板3 3使得上述磁路中磁抵抗減少。

第24頁 472404 五、發明說明（21) 結果第二磁鐵61 9的能產量可以比省略第二薄磁板33的情 況減少。另外因為第二磁鐵6 1 9的磁流流入第二薄磁板 3 3，則電磁換能器7 0 0 0洩漏至外部的磁流可以減少。 雖然第一薄磁板33具如圖16A所示的環型但也可能在第 二磁鐵6 19的上面配置盤型的第二薄磁板34，如圖所 示0 第二薄磁板3 3或3 4也可以放在本發明範例1至4所述的盤 型第二磁鐵上面。 根據本範例，由具有能產量約26MGOe及厚度約為 0.7mm，但其上面不配置第二薄磁板33，的第二磁鐵“所 產生’同樣的吸力可從具有能產量約22MG〇e及厚度約為 0.5ππη配有第二薄磁板33的第二磁鐵619獲得。 圖1 7為行動電話61的部份剖開立體圖作為根據的 電磁換能器64併入可攜式通訊裝置的範例。任何一個根據 本發明範例1至7的電磁換能器1〇〇〇至7〇〇〇都可用來作為電 行動電活61具有一外殼62 63。電.磁換能器64的配置造 對。行動電話6 1的内部配有 故電話訊號’轉換電話訊號 器64。當訊號處理電路收到 訊號即被輸入電磁換能器6 4 聲以通知收話用戶。隨後， 64 ’再由電磁換能器64再生 。外殼62的一面上具有聲孔 成其中的第一隔膜與聲孔63相 訊號處理電路（未顯示）用於接 ，及輸入轉換訊號至電磁換能 一訊號顯示入局電話，接收的 ’其中電磁換能器64再生一鈴 輸入音頻訊號至電磁換能器 曰頻聲S以便用戶可以在電話

第25頁 472404 五、發明說明（22) 上交談。 許多傳統電磁換能器裝在可攜式通訊裝置的内部，如具 有高共振頻率的行動電話並只用於再生鈴聲。 另一方面，根據本發明的電磁換能器可以具有相當低的 共振頻率。如果用於可攜式通訊裝置，根據本發明的電磁 換能器也可以再生音頻訊號，所以，只使用一個電磁換能 器也可以再生鈐聲及音頻訊號。結果，傳統上在行動電話 中複數配置的音頻元件的數量可以減少。 在顯示的行動電話6 1中，電磁換能器6 4係直接固定在外 殼6 2上面。不過，電磁換能器64可以固定在行動電話61内 的電路板上面。可以添加一聲波孔用來增加鈴聲的聲壓 量 ° 雖然圖1 7所示的行動電話6 1作為可攜式通訊裝置，本發 明適用於任何可攜式通訊裝置，該通訊裝置需要一種小型 構造，例如，呼叫器，筆記型電腦，或手錶，而能再生高 音量聲音的電磁換能器。 根據範例1至7，備有一外殼1 0或6 1 0用來支撐第二磁鐵 9，4 0 9，2 9，7 0 9，1 9，3 9，或 6 1 9。不過，如果，根據任 何1至7的範例電磁換能器係固定在如圖1 7所示的行動.電話 6 1上面，例如，可以將第二磁鐵9，4 0 9，2 9，7 0 9，1 9， 3 9，或6 1 9嵌入行動電話的外殼6 2，如此外殼1 0或6 1 0及行 動電話6 1的外殼6 2可以作成一整體。 工業應用性 根據本發明的電磁換能器，在第二隔膜上面配置一第二

O:\64\64299.ptd 第26頁 472404 五、發明說明（23) 磁鐵，兩者之間留有間隙，以便第一隔膜可以維持在平衡 狀態。結果，不需要改變任何其他組件便可減少共振頻 率，因而能再生低頻率範圍。因為第二隔膜上面的驅動力 增加及獲得直線吸力-位移特性，不改變任何其他組件便 可再生高音量聲音及低失真。 另外，根據本發明的電磁換能器，第二磁鐵沿徑向磁化 以便第二磁鐵能有效操作，因而使第二磁鐵的尺寸減小成 為可能。 另外，根據本發明的電磁換能器，第一隔膜具有非線性 以便取消第二隔膜上產生的傳動力的非線性。結果，整個 系統的非線性及因而導致的諧波失真可以減小。 另外，根據本發明的電磁換能器，至少可以在第一及第 二隔膜的上面或下面之一配置一第三磁鐵。結果，便可防 止第一及第二隔膜被中心柱或第二磁鐵吸住。 另外，根據本發明的電磁換能器，第二隔膜具有的厚度 容許在第二隔膜向中心柱彎曲時可以產生磁飽合。如此， 產生磁飽合，因而控制當第二隔膜移向中心柱時，趨向增 加的吸力。因為，更多的線型靜吸力特性藉此實現，所以 降低共振頻率成為可能。 另外，根據本發明的電磁換能器，可以在第一隔膜對面 的第一磁鐵的表面上配置一薄磁板。結果，容許交變磁流 流過第二隔膜，該第二隔膜提供增力驅動力及因而造成的 增加聲壓量。 根據本發明的可攜式通訊裝置併入根據本發明的電磁換

O:\64\64299.ptd 第27頁 472404 五、發明說明（24) 能器，可以在電磁換能器再生警報聲，音頻聲音，及其 他。 熟悉本技藝者會明暸各種不背離本發明精神及範圍的其 他修改，並能完成製作準備。所以，本文附帶的申請專利 範圍並不限於其中所列的說明，反而該申請專利範圍應作 廣泛的解釋。 刪

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Claims (1)

1. 472404 六、申請專利範圍 1. 一種電磁換能器，包括： 一第一隔膜用來產生振動； 一第二隔膜位於該第一隔膜的中心部份，該第二隔膜 係由磁性材料製成； 一輛位於該第一隔膜的對面； 一中心柱位於該軛與該第一隔膜之間； 一線圈纏繞該中心柱； 一第一磁鐵圍繞該線圈；及 一第二磁鐵位於該第一隔膜的另一面背對該中心柱。 2. 如申請專利範圍第1項之電磁換能器，另外包括： 一第一外殼用來支撐第一隔膜；及 一第二外殼其中放置第二磁鐵。 3. 如申請專利範圍第1項之5 !择能器，其中該第二磁 鐵為盤型。 4. 如申請專利範圍第1項之電磁換能器，其中該第二磁 鐵為環型。 一 5. 如申請專利範圍第3項之電磁換能器，其中該第二磁 · - - 鐵的外徑等於或小於該第二隔膜的外徑。 6. 如申請專利範圍第4項之電磁換能器，其中該第二磁 鐵的外徑等於或大於該第二隔膜的外徑。 7. 如申請專利範圍第1項之電磁換能夢，另外包括一第 三磁鐵，位於至少第一或第二隔膜之一面的中心部份。 8. 如申請專利範圍第1項之電磁換能器，其中該第二磁 鐵係與該第一磁鐵相同方向磁化。

   第29頁 472404 六、申請專利範圍 9.如申請專利範圍第1項之電磁換能器，其中該第二磁 鐵係沿通過該中心柱中心的軸的徑向磁化。 1 0.如申請專利範圍第1項之電磁換能器，其中該第二隔 膜具有的厚度容許，當該第二隔膜向該中心柱彎曲達預定 距離時，產生磁飽合。 1 U如申請專利範圍第1項之電磁換能器，其中該第一隔 膜係由磁性材料製成。 〜........................... 1 2.如申請專利範圍第1項之電磁換能器，其中該第一隔 -—---------------·................ 膜係由非磁性材料製成。 1 3.如申請專利範圍第1項之電磁換能器，另外包括一第 一磁板位於該第一磁鐵與該第一隔膜之間。 1 4.如申請專利範圍第1 3項之電磁換能器，其中，該第 一磁板為環型。 1 5.如申請專利範圍第1項之電磁換能器，另外包括一第 二磁板位於該第二磁鐵上面。 1 6.如申請專利範圍第1 5項之f磁換能器，其中，該第 二磁板為盤型。 1 7.如申請專利範圍第1 5項之電磁換能器，其中，該第 二磁板為環型。 1 8.如申請專利範圍第1項之f磁換能器，其中該第一隔 膜的型狀便於提供非直線位移特性用來取消在第二隔膜上 所產生驅動力的非線性。 1 9.如申請專利範圍第1項之電磁換能器，其中第一吸力 及第二吸力的合力，與第二隔膜及T心柱之間距離，之間

   第30頁 472404 六、申請專利範圍 存有重要的線性關係； 其中第一吸力係由包括第一磁鐵，中心柱，及輊形成 的磁性電路在第二隔膜上所產生的吸力，而第二吸力係由 第二磁鐵在第二隔膜上所產生的吸力。 2 0.如申請專利範圍第2項之電磁彳奐哮器，其中該第一隔 膜藉由黏結該第一外殼而固定： 2 1.如申請專利範圍第2項之電磁換能J，其中該第一隔 ............-...................... 膜藉由夾在該第一外殼與該第二外殼之間而固定。 2 2.如申請專利範圍第2項之電磁換能f，其中第二外殼 為一蓋板用來保護該第一隔膜及該第二隔膜。 2 3. —種可攜式通訊裝置，包括如申請專利範圍第1項之 電磁換能器。 2 4.如申請專利範圍第23項之可攜式通訊裝置，另外包 括一第三外殼，其中具有一聲孔， 其中該電磁換能器的配置便於該第一隔膜及該第二隔 膜與該聲孔相對。 2 5.如申請專利範圍第24項之可攜式通訊裝置，其中該 第二磁鐵係位於該第三外殼之内。

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