振动传感及致动器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种振动传感及致动器相结合的多个实施例，其中将上片件、下片件、永磁体、电磁线圈，以及在某些实施例中的弹簧间隔件进行组合。
【专利说明】振动传感及致动器
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]本申请要求于2011年10月17日提交的名称为“Vibration Transducer andActuator ”的美国临时申请N0.61/627，636的权益，其全部内容通过弓I用并入本文。
【技术领域】
[0003]本公开一般性地涉及电磁装置，更具体地涉及一种振动传感及致动器。
【背景技术】
[0004]电磁振动(或抖动)传感及致动器被用于各种应用中，诸如家庭影院设备、移动设备(诸如移动电话)、有源振动控制、有源噪声控制以及多种其他应用。不同的应用根据振动装置而要求不同的性能特征和尺寸限制。尽管本领域已知有用于此类装置的多种设计，但在提出一种基于最小化振动装置所需空间的包装而展现出较高振动幅度的振动装置的方面依然存在很大的改进空间。本公开的实施例设计用于满足这种需求。
【发明内容】
[0005]本文公开了一种振动传感及致动器的多个实施例。在一个实施例中，公开了一种振动传感及致动器，其包括:上片件；下片件；布置在所述上片件与下片件之间的永磁体；布置在所述上片件与下片件之间的电磁线圈；和布置在所述上片件与下片件之间的弹簧间隔件，所述弹簧间隔件具有形成在其中的至少一个开口，以允许空气经由此开口而自由地流入或流出所述上片件与下片件之间的空隙；其中，所述上片件和下片件通过由所述永磁体所产生的第一磁场所引起的吸力而彼此相互吸引；其中，所述上片件与下片件之间的吸力导致弹簧间隔件压缩，直到所述弹簧间隔件的回复力平衡了该吸力为止；并且其中，激活所述电磁线圈会由于由所述电磁线圈产生的第二磁场而引起吸力的增加或削弱，使得所述上片件与下片件相应地彼此靠近或远离，从而导致空气经由所述至少一个开口分别被排出或吸入所述上、下片件之间的空隙。
[0006]在另一实施例中，公开了一种振动传感及致动器，其包括:第一片件；第二片件，所述第二片件具有形成在其中的至少一个开口以允许空气经由此开口而自由地流入或流出所述上片件与下片件之间的空隙；布置在所述第一和第二片件之间的永磁体；布置在所述第一和第二片件之间的电磁线圈；和布置在所述第一和第二片件之间的弹簧间隔片；其中所述第一和第二片件通过由所述永磁体所产生的第一磁场所引起的吸力而彼此相互吸引；其中所述第一片件与第二片件之间的吸力导致弹簧间隔件压缩，直到所述弹簧间隔件的回复力平衡了该吸力为止；并且其中，激活所述电磁线圈会由于由所述电磁线圈产生的第二磁场而引起吸力的增加或削弱，使得所述第一与第二片件相应地彼此靠近或远离，从而导致空气经由所述至少一个开口分别被排出或吸入所述第一与第二片件之间的空隙。
[0007]在另一实施例中，公开了一种包含振动传感及致动器的装置，所述装置包括:在其间界定出腔室的顶表面和底表面；可操作地与所述顶表面耦接的上片件；可操作地与所述底表面耦接的下片件；布置在所述上片件与下片件之间的永磁体；和布置在所述上片件与下片件之间的电磁线圈；其中，所述上片件和下片件通过由所述永磁体所产生的第一磁场所引起的吸力而彼此相互吸引；其中，所述顶表面和底表面偏转以平衡吸力；并且其中，激活电磁线圈会由于由所述电磁线圈产生的第二磁场而引起吸力的增加或削弱，使得所述上片件与下片件相应地彼此靠近或远离，从而导致所述顶、底表面中的至少一个表面运动。
[0008]本发明还公开了其他实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是根据本公开的振动装置的第一实施例的截面图；
[0010]图2是根据本公开的振动装置的第二实施例的截面图；
[0011]图3是根据本公开的振动装置的第三实施例的截面图；
[0012]图4是根据本公开的振动装置的第四实施例的截面图；
[0013]图5是根据本公开的振动装置的第五实施例的截面图；
[0014]图6是根据本公开的振动装置的第六实施例的截面图；
[0015]图7是根据本公开的振动装置的第七实施例的截面图；和
[0016]图8是根据本公开的其中形成有凹口的弹簧间隔件的一个实施例的立体图。
【具体实施方式】
[0017]为了促进对本发明原理的理解，现在将参考附图所示的实施例并对该实施例做出详细描述。然而，应当理解，本发明的范围不限制于此。应当认为，本发明所描述实施例的任何变型及进一步修改以及本文所阐述的发明原理的其他任何应用，均属于本发明所属领域技术人员容易想到的。尽管极为详尽地示出了本发明的一些实施例，但是相关领域技术人员将明了，为清楚起见并未示出与本发明不相关的某些特征。
[0018]参考图1，其中示出了根据本公开的振动装置的一个实施例。该装置通过横截面示意性地示出，并且本领域技术人员将理解，图中所示的相对尺寸并非旨在划定比例，并且尺寸设定的变化将依据不同应用来控制，诸如依据所需的振动功率、所需的封装尺寸等。图1中装置的第一实施例包括上铁片1、下铁片3、磁体5、线圈7和间隔弹簧9。
[0019]在第一实施例中，磁体5以任何简便的方式附接在下铁片3上。磁体5可以是任意的磁通源，并且在一些实施例中包括了钕(Nd2Fe14B)稀土永磁体。Nd2Fe14B晶体结构具有极高的单轴磁晶各向异性，还有较高的饱和磁化强度，并因此具有存储大量磁能量的潜力。本领域的技术人员将认识到，磁体5也可以使用其他类型的磁体。在一些实施例中，上铁片I和下铁片3 二者均由低碳钢或具有足够磁导率的其他材料而形成，其中低碳钢或具有足够磁导率的材料可携带由磁体5和/或线圈7产生的磁场，但并不保留该磁场。
[0020]图1实施例中的上铁片I位于下铁片3与磁体5的组件附近，以便可通过由磁体5所产生并由下铁片3所携带的磁场被吸引到该组件上。图1实施例中的间隔弹簧9将上铁片I维持为与磁体5与下铁片3分隔开。间隔弹簧9可以由任何回弹或弹性材料形成(这里仅例举诸如橡胶、硅树脂或金属的几个非限制性示例)，并且间隔弹簧9被磁体5的使上铁片I和下铁片3彼此相互吸引的磁力所压缩，由此，间隔弹簧9 一直被压缩，直到其回复力达到可与磁吸力相抗衡并由此可维持这两股力之间的平衡的幅度为止，从而使得弹簧间隔件9不会再发生压缩。在这种状态下，弹簧间隔件处于压缩偏置状态下，该压缩偏置状态将维持上铁片I与下铁片3之间的间隔，直到它们之间的力改变为止。
[0021 ] 线圈7包括一个或多个导体环(诸如磁性导线)，即当电流通过时可形成磁场的导体环。相对于磁体5和磁体5的相关磁性电路来布置线圈7，使得当电流施加在线圈7上时，由线圈7所产生的磁场可以与由磁体5所产生的磁场合并,从而与磁体5所产生的磁场进行叠加或抵消。
[0022]当交流电流施加于线圈7上时，由线圈7所产生的磁场以叠加或抵消的方式与由磁体5所产生的磁场合并,这取决于流经线圈的电流方向。两个磁场的合并总和围绕磁体5所单独产生的静磁场而上下变化，并且从上铁片I到下铁片3的吸力随着磁场强度的变化而变化。间隔弹簧9通过叠加的磁场强度而进一步压缩，进而将铁片1、3吸引得彼此更加靠近，而通过抵消的磁场强度或者当电流线圈7中的电路消失时，弹簧间隔件9的回复力将铁片1、3推得更远离。这依据线圈7中的电流的幅度和极性而允许对铁片1、3之间的可变距离进行控制。
[0023]在一些实施例中，振动传感及致动器是对称的，而在其他实施例中它呈轴向对称。其他实施例展示了其他的构造。
[0024]图2-7所示的实施例仅示出了上面所讨论的各种部件的多种其他可能构造中的几种构造。图8示出针对如图2-5所示的环形间隔弹簧9的一个备选实施例。通过如图8所示的间隔弹簧9，当上、下铁片1、3被压缩或者被推得更远离时，振动传感及致动器内的空气压力会相应地增大和减小，并且形成在图8的间隔弹簧9中的开口(诸如图8所示的凹口，或者当不形成在外周上时的通道)允许气流流出或流入振动传感及致动器的内部，从而平衡这种压力并且提高装置的效率。根据上述内容可以理解，开口可以制成任何所需的形状，并且可以任何所需的数目来提供，即从单个开口至多个开口。备选或附加地，上、下铁片1、3中之一或二者可以设有至少一个开口或通道11 (如图3所示)，以用于在铁片1、3被压缩或推远的情况下平衡空气。根据上述内容可以理解，如图3所示，通道11可以形成在铁片I和/或3之一的外周上，或者通道11可以形成在铁片I和/或3中的另一位置上。
[0025]作为本文所公开的振动传感及致动器的实施例的用途的示例，可以将铁片1、3中的一个铁片附接在面板上，由此另一铁片可以用作惯性质量，继而与施加于线圈7的电流相一致地作用于面板上。这允许针对任何所需目的(诸如在容器内部摇动材料、使用面板来移动空气以充当扬声器，或者任何其他所需目的)以振动的方式使电流能够对面板的运动进行控制。附加地，每个铁片1、3可以与相邻的固体表面附接，而固体表面之间的距离可以通过施加于线圈7的电流来控制。
[0026]在一些实施例中，诸如图7中所示的那样，可以移除间隔弹簧9。在这些实施例中，间隔及弹簧功能可以由两个外部机械部件的相对位置来提供，其中上铁片I和下铁片3分别与这两个外部机械部件附接。施加于线圈7的电流起到控制这两个部件之间的相对距离的作用。作为非限制性示例，这两个机械部件可以包括笔记本电脑壳体中的安装有振动传感及致动器的腔室的顶表面和底表面。因此，在本示例中，施加于线圈7的电流可用于产生振动力，例如以增强由计算机产生的可听声。许多其他类似的装配也是可行的，并且本领域技术人员在参阅上述实施例后可以理解这一点。[0027]虽然已经通过附图和以上说明书对本发明进行了展示及详细描述，但是这些内容应当认为是起到说明性而非限制性作用。可以理解，本发明仅对优选实施例进行了展示和描述，并且期望对落入本发明的精神范围内的所有变型及修改进行保护。还可以想到，可以对体现在本发明实施例中的结构及特征进行修改、重新排列、替换、删除、复制、合并或相互添加。冠词“所述”、“该”和“一”并不一定限制于指代一个，而是包容性的开放端，由此可以任选地包括多个此类元件。
【权利要求】
1.一种振动传感及致动器，包括: 上片件； 下片件； 布置在所述上片件与下片件之间的永磁体； 布置在所述上片件与下片件之间的电磁线圈；和 布置在所述上片件与下片件之间的弹簧间隔件，所述弹簧间隔件具有形成在该弹簧间隔件中的至少一个开口，以允许空气经由此开口而自由地流入或流出所述上片件与下片件之间的空隙； 其中，所述上片件和下片件通过由所述永磁体所产生的第一磁场所引起的吸力而彼此相互吸引； 其中，所述上片件与下片件之间的吸力导致弹簧间隔件压缩，直到所述弹簧间隔件的回复力平衡了该吸力为止；并且 其中，激活所述电磁线圈会由于由所述电磁线圈产生的第二磁场而引起所述吸力的增加或削弱，使得所述上片件与下片件相应地彼此靠近或远离，从而导致空气经由所述至少一个开口分别被排出或吸入所述上、下片件之间的空隙。
2.根据权利要求1所述的振动传感及致动器，其中，所述永磁体包括稀土磁体。
3.根据权利要求2所述的振动传感及致动器，其中，所述稀土磁体包括钕磁体。
4.根据权利要求1所述的振动传感及致动器，其中，所述上片件和下片件均由铁类金属制成。
5.根据权利要求4所述的振动传感及致动器，其中，所述铁类金属是低碳钢。
6.根据权利要求1所述的振动传感及致动器，其中，所述弹簧间隔件由选自橡胶、硅树脂和金属所组成的组中的材料而制成。
7.根据权利要求1所述的振动传感及致动器，其中，所述电磁线圈包括一个或多个导线环。
8.根据权利要求1所述的振动传感及致动器，其中，所述至少一个开口包括形成于所述弹簧间隔件的外周上的至少一个凹口。
9.一种振动传感及致动器，包括: 第一片件； 第二片件，所述第二片件具有形成在该第二片件中的至少一个开口，以允许空气经由此开口而自由地流入或流出所述上片件与下片件之间的空隙； 布置在所述第一和第二片件之间的永磁体； 布置在所述第一和第二片件之间的电磁线圈；和 布置在所述第一和第二片件之间的弹簧间隔片； 其中，所述第一和第二片件通过由所述永磁体所产生的第一磁场所引起的吸力而彼此相互吸引； 其中，所述第一片件与第二片件之间的吸力导致弹簧间隔件压缩，直到所述弹簧间隔件的回复力平衡了该吸力为止；并且 其中， 激活所述电磁线圈会由于由所述电磁线圈产生的第二磁场而引起所述吸力的增加或削弱，使得所述第一与第二片件相应地彼此靠近或远离，从而导致空气经由所述至少一个开口分别被排出或吸入所述第一与第二片件之间的空隙。
10.根据权利要求9所述的振动传感及致动器，其中，所述永磁体包括稀土磁体。
11.根据权利要求10所述的振动传感及致动器，其中，所述稀土磁体包括钕磁体。
12.根据权利要求9所述的振动传感及致动器，其中，所述第一片件和第二片件均由铁类金属制成。
13.根据权利要求12所述的振动传感及致动器，其中，所述铁类金属是低碳钢。
14.根据权利要求9所述的振动传感及致动器，其中，所述弹簧间隔件由选自橡胶、硅树脂和金属所组成的组中的材料而制成。
15.根据权利要求9所述的振动传感及致动器，其中，所述电磁线圈包括一个或多个导线环。
16.根据权利要求9所述的振动传感及致动器，其中，所述至少一个开口包括形成于所述弹簧间隔件的外周上的至少一个凹口。
17.根据权利要求9所述的振动传感及致动器，其中，所述至少一个开口包括形成在所述第二片件中的至少一个通道。
18.—种包含振动传感及致动器的装置，所述装置包括: 在其间界定出腔室的顶表面和底表面； 上片件，其可操作地与所述顶表面耦接； 下片件，其可操作地与所述底表面耦接； 布置在所述上片件与下片件之间的永磁体；和 布置在所述上片件与下片件之间的电磁线圈； 其中，所述上片件和下片件通过由所述永磁体所产生的第一磁场所引起的吸力而彼此相互吸引； 其中，所述顶表面和底表面偏转以平衡所述吸力；并且 其中，激活所述电磁线圈会由于由所述电磁线圈产生的第二磁场而引起所述吸力的增加或削弱，使得所述上片件与下片件相应地彼此靠近或远离，从而导致所述顶、底表面中的至少一个表面运动。
19.根据权利要求18所述的装置，其中，所述顶表面和底表面形成计算设备的部分外壳。
20.根据权利要求18所述的装置，其中，所述永磁体包括稀土磁体。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述稀土磁体包括钕磁体。
22.根据权利要求18所述的装置，其中，所述上片件和下片件均由铁类金属制成。
23.根据权利要求22所述的装置，其中，所述铁类金属是低碳钢。
24.根据权利要求18所述的装置，其中，所述电磁线圈包括一个或多个导线环。
【文档编号】H01F7/10GK103999171SQ201280062070
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年10月16日 优先权日:2011年10月17日
【发明者】马文·L·克拉姆 申请人:吉特马尔公司