振動傳感及致動器的製造方法
2023-07-28 02:44:41 1
振動傳感及致動器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種振動傳感及致動器相結合的多個實施例，其中將上片件、下片件、永磁體、電磁線圈，以及在某些實施例中的彈簧間隔件進行組合。
【專利說明】振動傳感及致動器
[0001]相關申請的交叉參考
[0002]本申請要求於2011年10月17日提交的名稱為「Vibration Transducer andActuator 」的美國臨時申請N0.61/627，636的權益，其全部內容通過弓I用併入本文。
【技術領域】
[0003]本公開一般性地涉及電磁裝置，更具體地涉及一種振動傳感及致動器。
【背景技術】
[0004]電磁振動(或抖動)傳感及致動器被用於各種應用中，諸如家庭影院設備、行動裝置(諸如行動電話)、有源振動控制、有源噪聲控制以及多種其他應用。不同的應用根據振動裝置而要求不同的性能特徵和尺寸限制。儘管本領域已知有用於此類裝置的多種設計，但在提出一種基於最小化振動裝置所需空間的包裝而展現出較高振動幅度的振動裝置的方面依然存在很大的改進空間。本公開的實施例設計用於滿足這種需求。
【發明內容】
[0005]本文公開了一種振動傳感及致動器的多個實施例。在一個實施例中，公開了一種振動傳感及致動器，其包括:上片件；下片件；布置在所述上片件與下片件之間的永磁體；布置在所述上片件與下片件之間的電磁線圈；和布置在所述上片件與下片件之間的彈簧間隔件，所述彈簧間隔件具有形成在其中的至少一個開口，以允許空氣經由此開口而自由地流入或流出所述上片件與下片件之間的空隙；其中，所述上片件和下片件通過由所述永磁體所產生的第一磁場所引起的吸力而彼此相互吸引；其中，所述上片件與下片件之間的吸力導致彈簧間隔件壓縮，直到所述彈簧間隔件的回覆力平衡了該吸力為止；並且其中，激活所述電磁線圈會由於由所述電磁線圈產生的第二磁場而引起吸力的增加或削弱，使得所述上片件與下片件相應地彼此靠近或遠離，從而導致空氣經由所述至少一個開口分別被排出或吸入所述上、下片件之間的空隙。
[0006]在另一實施例中，公開了一種振動傳感及致動器，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個開口以允許空氣經由此開口而自由地流入或流出所述上片件與下片件之間的空隙；布置在所述第一和第二片件之間的永磁體；布置在所述第一和第二片件之間的電磁線圈；和布置在所述第一和第二片件之間的彈簧間隔片；其中所述第一和第二片件通過由所述永磁體所產生的第一磁場所引起的吸力而彼此相互吸引；其中所述第一片件與第二片件之間的吸力導致彈簧間隔件壓縮，直到所述彈簧間隔件的回覆力平衡了該吸力為止；並且其中，激活所述電磁線圈會由於由所述電磁線圈產生的第二磁場而引起吸力的增加或削弱，使得所述第一與第二片件相應地彼此靠近或遠離，從而導致空氣經由所述至少一個開口分別被排出或吸入所述第一與第二片件之間的空隙。
[0007]在另一實施例中，公開了一種包含振動傳感及致動器的裝置，所述裝置包括:在其間界定出腔室的頂表面和底表面；可操作地與所述頂表面耦接的上片件；可操作地與所述底表面耦接的下片件；布置在所述上片件與下片件之間的永磁體；和布置在所述上片件與下片件之間的電磁線圈；其中，所述上片件和下片件通過由所述永磁體所產生的第一磁場所引起的吸力而彼此相互吸引；其中，所述頂表面和底表面偏轉以平衡吸力；並且其中，激活電磁線圈會由於由所述電磁線圈產生的第二磁場而引起吸力的增加或削弱，使得所述上片件與下片件相應地彼此靠近或遠離，從而導致所述頂、底表面中的至少一個表面運動。
[0008]本發明還公開了其他實施例。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是根據本公開的振動裝置的第一實施例的截面圖；
[0010]圖2是根據本公開的振動裝置的第二實施例的截面圖；
[0011]圖3是根據本公開的振動裝置的第三實施例的截面圖；
[0012]圖4是根據本公開的振動裝置的第四實施例的截面圖；
[0013]圖5是根據本公開的振動裝置的第五實施例的截面圖；
[0014]圖6是根據本公開的振動裝置的第六實施例的截面圖；
[0015]圖7是根據本公開的振動裝置的第七實施例的截面圖；和
[0016]圖8是根據本公開的其中形成有凹口的彈簧間隔件的一個實施例的立體圖。
【具體實施方式】
[0017]為了促進對本發明原理的理解，現在將參考附圖所示的實施例並對該實施例做出詳細描述。然而，應當理解，本發明的範圍不限制於此。應當認為，本發明所描述實施例的任何變型及進一步修改以及本文所闡述的發明原理的其他任何應用，均屬於本發明所屬領域技術人員容易想到的。儘管極為詳盡地示出了本發明的一些實施例，但是相關領域技術人員將明了，為清楚起見並未示出與本發明不相關的某些特徵。
[0018]參考圖1，其中示出了根據本公開的振動裝置的一個實施例。該裝置通過橫截面示意性地示出，並且本領域技術人員將理解，圖中所示的相對尺寸並非旨在劃定比例，並且尺寸設定的變化將依據不同應用來控制，諸如依據所需的振動功率、所需的封裝尺寸等。圖1中裝置的第一實施例包括上鐵片1、下鐵片3、磁體5、線圈7和間隔彈簧9。
[0019]在第一實施例中，磁體5以任何簡便的方式附接在下鐵片3上。磁體5可以是任意的磁通源，並且在一些實施例中包括了釹(Nd2Fe14B)稀土永磁體。Nd2Fe14B晶體結構具有極高的單軸磁晶各向異性，還有較高的飽和磁化強度，並因此具有存儲大量磁能量的潛力。本領域的技術人員將認識到，磁體5也可以使用其他類型的磁體。在一些實施例中，上鐵片I和下鐵片3 二者均由低碳鋼或具有足夠磁導率的其他材料而形成，其中低碳鋼或具有足夠磁導率的材料可攜帶由磁體5和/或線圈7產生的磁場，但並不保留該磁場。
[0020]圖1實施例中的上鐵片I位於下鐵片3與磁體5的組件附近，以便可通過由磁體5所產生並由下鐵片3所攜帶的磁場被吸引到該組件上。圖1實施例中的間隔彈簧9將上鐵片I維持為與磁體5與下鐵片3分隔開。間隔彈簧9可以由任何回彈或彈性材料形成(這裡僅例舉諸如橡膠、矽樹脂或金屬的幾個非限制性示例)，並且間隔彈簧9被磁體5的使上鐵片I和下鐵片3彼此相互吸引的磁力所壓縮，由此，間隔彈簧9 一直被壓縮，直到其回復力達到可與磁吸力相抗衡並由此可維持這兩股力之間的平衡的幅度為止，從而使得彈簧間隔件9不會再發生壓縮。在這種狀態下，彈簧間隔件處於壓縮偏置狀態下，該壓縮偏置狀態將維持上鐵片I與下鐵片3之間的間隔，直到它們之間的力改變為止。
[0021 ] 線圈7包括一個或多個導體環(諸如磁性導線)，即當電流通過時可形成磁場的導體環。相對於磁體5和磁體5的相關磁性電路來布置線圈7，使得當電流施加在線圈7上時，由線圈7所產生的磁場可以與由磁體5所產生的磁場合併,從而與磁體5所產生的磁場進行疊加或抵消。
[0022]當交流電流施加於線圈7上時，由線圈7所產生的磁場以疊加或抵消的方式與由磁體5所產生的磁場合併,這取決於流經線圈的電流方向。兩個磁場的合併總和圍繞磁體5所單獨產生的靜磁場而上下變化，並且從上鐵片I到下鐵片3的吸力隨著磁場強度的變化而變化。間隔彈簧9通過疊加的磁場強度而進一步壓縮，進而將鐵片1、3吸引得彼此更加靠近，而通過抵消的磁場強度或者當電流線圈7中的電路消失時，彈簧間隔件9的回覆力將鐵片1、3推得更遠離。這依據線圈7中的電流的幅度和極性而允許對鐵片1、3之間的可變距離進行控制。
[0023]在一些實施例中，振動傳感及致動器是對稱的，而在其他實施例中它呈軸向對稱。其他實施例展示了其他的構造。
[0024]圖2-7所示的實施例僅示出了上面所討論的各種部件的多種其他可能構造中的幾種構造。圖8示出針對如圖2-5所示的環形間隔彈簧9的一個備選實施例。通過如圖8所示的間隔彈簧9，當上、下鐵片1、3被壓縮或者被推得更遠離時，振動傳感及致動器內的空氣壓力會相應地增大和減小，並且形成在圖8的間隔彈簧9中的開口(諸如圖8所示的凹口，或者當不形成在外周上時的通道)允許氣流流出或流入振動傳感及致動器的內部，從而平衡這種壓力並且提高裝置的效率。根據上述內容可以理解，開口可以製成任何所需的形狀，並且可以任何所需的數目來提供，即從單個開口至多個開口。備選或附加地，上、下鐵片1、3中之一或二者可以設有至少一個開口或通道11 (如圖3所示)，以用於在鐵片1、3被壓縮或推遠的情況下平衡空氣。根據上述內容可以理解，如圖3所示，通道11可以形成在鐵片I和/或3之一的外周上，或者通道11可以形成在鐵片I和/或3中的另一位置上。
[0025]作為本文所公開的振動傳感及致動器的實施例的用途的示例，可以將鐵片1、3中的一個鐵片附接在面板上，由此另一鐵片可以用作慣性質量，繼而與施加於線圈7的電流相一致地作用於面板上。這允許針對任何所需目的(諸如在容器內部搖動材料、使用面板來移動空氣以充當揚聲器，或者任何其他所需目的)以振動的方式使電流能夠對面板的運動進行控制。附加地，每個鐵片1、3可以與相鄰的固體表面附接，而固體表面之間的距離可以通過施加於線圈7的電流來控制。
[0026]在一些實施例中，諸如圖7中所示的那樣，可以移除間隔彈簧9。在這些實施例中，間隔及彈簧功能可以由兩個外部機械部件的相對位置來提供，其中上鐵片I和下鐵片3分別與這兩個外部機械部件附接。施加於線圈7的電流起到控制這兩個部件之間的相對距離的作用。作為非限制性示例，這兩個機械部件可以包括筆記本電腦殼體中的安裝有振動傳感及致動器的腔室的頂表面和底表面。因此，在本示例中，施加於線圈7的電流可用於產生振動力，例如以增強由計算機產生的可聽聲。許多其他類似的裝配也是可行的，並且本領域技術人員在參閱上述實施例後可以理解這一點。[0027]雖然已經通過附圖和以上說明書對本發明進行了展示及詳細描述，但是這些內容應當認為是起到說明性而非限制性作用。可以理解，本發明僅對優選實施例進行了展示和描述，並且期望對落入本發明的精神範圍內的所有變型及修改進行保護。還可以想到，可以對體現在本發明實施例中的結構及特徵進行修改、重新排列、替換、刪除、複製、合併或相互添加。冠詞「所述」、「該」和「一」並不一定限制於指代一個，而是包容性的開放端，由此可以任選地包括多個此類元件。
【權利要求】
1.一種振動傳感及致動器，包括: 上片件； 下片件； 布置在所述上片件與下片件之間的永磁體； 布置在所述上片件與下片件之間的電磁線圈；和 布置在所述上片件與下片件之間的彈簧間隔件，所述彈簧間隔件具有形成在該彈簧間隔件中的至少一個開口，以允許空氣經由此開口而自由地流入或流出所述上片件與下片件之間的空隙； 其中，所述上片件和下片件通過由所述永磁體所產生的第一磁場所引起的吸力而彼此相互吸引； 其中，所述上片件與下片件之間的吸力導致彈簧間隔件壓縮，直到所述彈簧間隔件的回覆力平衡了該吸力為止；並且 其中，激活所述電磁線圈會由於由所述電磁線圈產生的第二磁場而引起所述吸力的增加或削弱，使得所述上片件與下片件相應地彼此靠近或遠離，從而導致空氣經由所述至少一個開口分別被排出或吸入所述上、下片件之間的空隙。
2.根據權利要求1所述的振動傳感及致動器，其中，所述永磁體包括稀土磁體。
3.根據權利要求2所述的振動傳感及致動器，其中，所述稀土磁體包括釹磁體。
4.根據權利要求1所述的振動傳感及致動器，其中，所述上片件和下片件均由鐵類金屬製成。
5.根據權利要求4所述的振動傳感及致動器，其中，所述鐵類金屬是低碳鋼。
6.根據權利要求1所述的振動傳感及致動器，其中，所述彈簧間隔件由選自橡膠、矽樹脂和金屬所組成的組中的材料而製成。
7.根據權利要求1所述的振動傳感及致動器，其中，所述電磁線圈包括一個或多個導線環。
8.根據權利要求1所述的振動傳感及致動器，其中，所述至少一個開口包括形成於所述彈簧間隔件的外周上的至少一個凹口。
9.一種振動傳感及致動器，包括: 第一片件； 第二片件，所述第二片件具有形成在該第二片件中的至少一個開口，以允許空氣經由此開口而自由地流入或流出所述上片件與下片件之間的空隙； 布置在所述第一和第二片件之間的永磁體； 布置在所述第一和第二片件之間的電磁線圈；和 布置在所述第一和第二片件之間的彈簧間隔片； 其中，所述第一和第二片件通過由所述永磁體所產生的第一磁場所引起的吸力而彼此相互吸引； 其中，所述第一片件與第二片件之間的吸力導致彈簧間隔件壓縮，直到所述彈簧間隔件的回覆力平衡了該吸力為止；並且 其中， 激活所述電磁線圈會由於由所述電磁線圈產生的第二磁場而引起所述吸力的增加或削弱，使得所述第一與第二片件相應地彼此靠近或遠離，從而導致空氣經由所述至少一個開口分別被排出或吸入所述第一與第二片件之間的空隙。
10.根據權利要求9所述的振動傳感及致動器，其中，所述永磁體包括稀土磁體。
11.根據權利要求10所述的振動傳感及致動器，其中，所述稀土磁體包括釹磁體。
12.根據權利要求9所述的振動傳感及致動器，其中，所述第一片件和第二片件均由鐵類金屬製成。
13.根據權利要求12所述的振動傳感及致動器，其中，所述鐵類金屬是低碳鋼。
14.根據權利要求9所述的振動傳感及致動器，其中，所述彈簧間隔件由選自橡膠、矽樹脂和金屬所組成的組中的材料而製成。
15.根據權利要求9所述的振動傳感及致動器，其中，所述電磁線圈包括一個或多個導線環。
16.根據權利要求9所述的振動傳感及致動器，其中，所述至少一個開口包括形成於所述彈簧間隔件的外周上的至少一個凹口。
17.根據權利要求9所述的振動傳感及致動器，其中，所述至少一個開口包括形成在所述第二片件中的至少一個通道。
18.—種包含振動傳感及致動器的裝置，所述裝置包括: 在其間界定出腔室的頂表面和底表面； 上片件，其可操作地與所述頂表面耦接； 下片件，其可操作地與所述底表面耦接； 布置在所述上片件與下片件之間的永磁體；和 布置在所述上片件與下片件之間的電磁線圈； 其中，所述上片件和下片件通過由所述永磁體所產生的第一磁場所引起的吸力而彼此相互吸引； 其中，所述頂表面和底表面偏轉以平衡所述吸力；並且 其中，激活所述電磁線圈會由於由所述電磁線圈產生的第二磁場而引起所述吸力的增加或削弱，使得所述上片件與下片件相應地彼此靠近或遠離，從而導致所述頂、底表面中的至少一個表面運動。
19.根據權利要求18所述的裝置，其中，所述頂表面和底表面形成計算設備的部分外殼。
20.根據權利要求18所述的裝置，其中，所述永磁體包括稀土磁體。
21.根據權利要求20所述的裝置，其中，所述稀土磁體包括釹磁體。
22.根據權利要求18所述的裝置，其中，所述上片件和下片件均由鐵類金屬製成。
23.根據權利要求22所述的裝置，其中，所述鐵類金屬是低碳鋼。
24.根據權利要求18所述的裝置，其中，所述電磁線圈包括一個或多個導線環。
【文檔編號】H01F7/10GK103999171SQ201280062070
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年10月16日 優先權日:2011年10月17日
【發明者】馬文·L·克拉姆 申請人:吉特馬爾公司