專利名稱：由螺旋形阻尼件支撐磁路、柔順性提高的振動操作機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種采用機電轉換器的振動操作機構，這種操作機構包括一個磁路和一個驅動線圈，而且具有一個彈性支撐著磁路的阻尼件。本發明特別涉及阻尼件的結構。
背景技術：
電動式機電轉換器的磁路通常有一個磁體和磁軛，里面有一個磁隙，磁隙中配置有一個可動線圈或帶件。當交流驅動電流加到可動線圈或帶件上時，可動線圈或帶件相對于磁路振動。振動的頻率與交流驅動電流的頻率有關。鑒于可動線圈或帶件加有交流驅動電流而且活動或振動，因此通常叫做驅動線圈，也叫做可動元件。
當交流驅動電流的頻率是聲頻時，可動線圈或帶件以聲頻振動。當直接或通過阻尼件給可動線圈或帶件接上一個薄片或膜片時，可動線圈或帶件以聲頻振動，發出聲音來。這就是眾所周知的電動式揚聲器。
另一方面，電磁式機電轉換器的磁路則通常有一個磁體和磁軛，磁軛上繞有驅動線圈，磁體和磁軛中形成有磁隙，磁隙中配置有作為可動元件的一個磁銜鐵或小磁片。當驅動線圈通上交流驅動電流時，磁銜鐵以交流驅動電流的頻率振動。電磁式電轉換器也用作揚聲器，這時磁銜鐵接膜片或薄片。
上述兩種機電轉換器，無論哪一種都可以通過將磁路通過一個阻尼件支撐在一個結實的支撐件或框架上，借助直接或通過一個柔曲性低的彈性件將可動元件固定到支撐件上，和通過給驅動線圈通上低頻交流驅動電流，磁路就能以低于聲頻的低頻振動。振動通過阻尼件傳給支撐件，從而使人在連接支撐件或固定在支撐件的器材時通過其皮膚感覺到振動。因此，機電轉換器可用在振動操作機構中產生人體通過皮膚能感覺到的低頻振動。
在這類振動操作機構中，聲頻交流驅動電流通入驅動線圈中，可動元件以聲頻振動。振動傳給支撐件。當給支撐件接上一個薄片或膜片時，薄片或膜片振動，發出聽得見的音響。應用這個原理，有人提出用小型振動操作機構產生話音和振鈴音調和發出振動信號，供在移動通信中表明收到了呼叫(例如，參閱日本未審查的專利申請(JP-A)No．H10-165892和No．H11-027921。
這些日本文獻公開了一種用螺旋彈簧部分支撐磁路的阻尼件，如JP-A′892的圖5和JP-A′921的圖5中所示。阻尼件由諸如金屬板之類的彈性圓板制成，由內環部分、外環部分和多個連接在內外環部分之間的螺旋彈簧部分組成。內環和外環分別固定在磁路和支架上。
各螺旋彈簧部分呈螺旋形從內環部分延伸到外環部分，用一個內螺旋形狹縫和一個外螺旋形狹縫界定。在這種結構中，即使阻尼件的半徑有限，各螺旋彈簧部分也比有限半徑中形成的螺旋彈簧長。因此，各彈簧部分能彈性支撐著磁路，與阻尼件有限的半徑相比，柔順性頗高。
現行有螺旋彈簧部分的阻尼元件中，有一種其螺旋彈簧部分彈簧的有效長度主要由圍繞阻尼件中心從內螺旋狹縫內端至外螺旋狹縫外端的角度確定。以下稱這個角為“有效角”。歷來認為以較高的柔曲性彈性支撐磁路使有效角最大為55度已足夠了。考慮到采用大的有效角阻尼件制造起來有困難，因而有效角通常選用小于55度的角度。
然而，上述現行的振動操作機構有這樣的缺點阻尼件可能在受到外力沖擊等作用的不正常應力時往往會永久變形。
在研究產生上述問題的原因之后，本發明人認識到現行有螺旋彈簧部分、有效角小于55度的阻尼件盡管其保持的柔曲性不足以應付諸如掉地之類的機械沖擊引起的較大外力，但在其徑向的剛度還是較大的。如果受到如此之大的外應力例如振動操作機構掉下地時，磁路可能會產生不正常的徑向位移。這種異常的位移可能使阻尼件永久變形，而且可能進一步引起磁路的中心軸傾斜。變形或傾斜程度大時，阻尼件受到不正常應力的作用，從而使性能的穩定性下降。
發明內容
因此，本發明的目的是提供一種能提高抗沖擊性能、在很長一段時間內保持性能穩定的振動操作機構。
本發明適用于機電轉換器包括驅動線圈和由磁體和磁軛組成的磁路的振動操作機構。振動操作機構包括一個支架和一個將磁路支撐在支架上的阻尼件。阻尼件包括一個內環部分、一個外環部分和多個將內環和外環連接起來的螺旋彈簧部分。各螺旋彈簧部分呈螺旋形從內環部分延伸到外環部分，以內螺旋狹縫和外螺旋狹縫界定。阻尼件的特征在于，有效角選取大于55度的角度。
本發明適用于機電轉換器包括驅動線圈和由磁體和磁軛組成的磁路的振動操作機構。振動操作機構包括一個支架和一個將磁路支撐在支架上的阻尼件。阻尼件包括一個內環部分、一個外環部分和多個將內環和外環連接起來的螺旋彈簧部分。各螺旋彈簧部分呈螺旋形從內環部分延伸到外環部分，以內螺旋狹縫和外螺旋狹縫界定。各螺旋彈簧的有效彈簧長度為320以上，更理想的情況為400以上。有效彈簧長度由螺旋彈簧部分的平均半徑(r)和有效角(θ)的乘積(r·θ)確定。
有效角定為圍繞阻尼件中心從其內螺旋狹縫的內端至其外螺旋狹縫的外端的角(角度)。
平均半徑(r)由從阻尼件中心至一個螺旋形曲線上各點不同距離的平均值確定，所述螺旋形曲線沿內外螺旋狹縫之間的中心線從螺旋彈簧部分的內端延伸到螺旋彈簧部分的外端，即有效角θ從其原來的角位置移至終點位置的角度。
平均半徑大致由不同距離中的一個在有效角原來位置的距離(D0)與另一個在終點角位置的距離(Dθ)的平均值((D0+Dθ)／2)給出。
不然平均半徑也可大致為不同距離中的一個移過從原來角位置至終點角位置的θ／2角的角位置的距離(Dm)，即從阻尼件中心到原來角位置與終點角位置之間的螺旋弧中點的距離。
在上述結構的情況下，可以增加螺旋彈簧部分的有效彈簧長度，從而降低阻尼件對徑向沖擊的剛度。因此，即使受到徑向外應力的作用，例如當振動操作機構掉地時，磁路也僅僅暫時徑向位移，不致永久變形。
阻尼件最好由于少一種選自SUS304，SUS301，鎳銀、磷青銅和BeCu合金或彈性塑料樹脂的非磁性金屬片制成。最好金屬片圓盤中形成確定螺旋彈簧部分的狹縫，彼此間隔預定間距配置。
附圖簡介
圖1A是現有振動操作機構的剖面圖。
圖1B是圖1A所示阻尼件的平面圖。
圖2A是本發明一個實施例的振動操作機構的剖面圖。
圖2B是圖2A所示阻尼件的平面圖。
圖3是本發明另一個實施例的振動操作機構的剖面圖。
發明的最佳實施例在說明本發明的一些最佳實施例之前，為便于理解本發明，先參閱圖1A和1B說明現行的振動操作機構。
參閱圖1A。圖中所示的振動操作機構呈圓柱形，中心有一個中心軸4，振動操作機構的機電轉換器是電動式的。中心軸4周圍是磁路，磁路由具有周邊側壁的磁軛1形成，磁軛1中配置有板3，磁軛1與板3之間插有一個盤形永久磁體2。永久磁體2和板3周圍環繞著磁軛1的周邊側壁，其間留下磁隙6。磁隙6中配置有驅動線圈或可動線圈5。
盤形阻尼件170將磁路1-4支撐在支架9上。阻尼件170由內環部分171、外環部分172和多個將內環部分171與外環部分172彼此連接起來的螺旋彈簧部分173組成。各螺旋彈簧部分173以其內螺旋狹縫174和其外螺旋狹縫175為界。圍繞阻尼件170的中心軸線從內螺旋狹縫174的內端至外螺旋狹縫175的外端的角選取小于55度的角。
中心軸4呈螺栓狀，通過阻尼件170的內環部分171的中心孔裝入磁路1-4的中心孔。因此，磁路1-4和阻尼件170彼此同軸配置，磁路1-4在其中心和板3邊上固定連接在內環部分171的下表面。外環部分172固定在支架9上。因此，磁路1-4由阻尼件170彈性支撐在支架9上。
驅動線圈6用連接劑或粘接劑固定在外環部分172的下表面。緩沖件或減震件8配置在支架9與外環部分172之間，用連接劑或粘接劑固定在支架9和外環部分172上。緩沖件8防止磁軛1的側壁上端與支座9在磁路1-4振動過程中碰撞產生噪聲。
支架9呈環形，由塑料樹脂或其它硬質材料制成。薄板蓋10作為振動板裝在支架9上，配置在整個阻尼件170上。薄板蓋10可以用與支架9相同的材料制成單一部件。
工作時，當驅動線圈5通上較低頻率的交流驅動電流時，磁路1-4由于受到螺旋彈簧部分173彈性的支撐作用柔順性較高而沿中心軸4的軸向往復運動或振動。振動通過阻尼件170傳給支架9和薄板蓋10，于是附在支架9和／或薄板蓋10上的人體能覺察出振動。
當交流驅動電流的頻率是聲頻時，由于磁路由柔順性高的阻尼件170支撐著，因而是驅動線圈5而不是磁路以聲頻振動。驅動線圈5的振動通過外環172和／或支架9傳給薄板蓋10，從而使薄板蓋10以聲頻振動，發出聽得見的聲音。
圖1A和1B中所示的現行振動操作機構的問題如本發明前言部分中所述。
現在參閱附圖詳細說明本發明的一些實施例。
參閱圖2A和2B，本發明一個實施例的振動操作機構與圖1A和1B中所示的現行振動操作機構大致類似，包括磁軛1，永久磁體2、板3、中心軸4、線圈5、阻尼件270、減震件8、支架9和薄板蓋1。類似的部分都用同樣的參考編號表示，這里不再詳細說明了。
阻尼件270與現行的阻尼件170基本上類似，它包括外環部分、內環部分和多個螺旋彈簧部分，各螺旋彈簧部分以從內環部分至外環部分延伸開的內螺旋狹縫和外螺旋狹縫界定。圖2中，內環部分、外環部分、螺旋彈簧部分和內外螺旋狹縫分別以編號271，272，273，274和265表示。內環部分271和外環部分272分別固定在磁路1-4和支架9上。
阻尼件270可由至少一種選自SUS304、SUS301、鎳銀、磷青銅、BeCu合金和彈性塑料樹脂的彈性非磁性材料制成。
現在說明螺旋彈簧部分273作為本發明特征的一個方面。
如圖2B中所示，阻尼件270配備有多個狹縫(圖中示出了3個狹縫)。這三個螺旋形狹縫各自從內環部分271螺旋形地延伸到外環部分272，遍及圍繞阻尼件270的中心180度以上的角度區。這三個螺旋形狹縫圍繞阻尼件中心等角度配置。三個徑向延伸的螺旋形狹縫中毗鄰的兩個界定在其間延伸的三個螺旋彈簧部分的其中一個。圖中，編號274和275表示界定螺旋形狹縫273其中特定的一個的兩個螺旋形狹縫。
各螺旋彈簧部分273的有效角θ為55度以上。有效角θ是內螺旋形狹縫274內端與外螺旋形狹縫外端之間界定每個螺旋彈簧部分273的角。
此外，各螺旋彈簧部分273的有效彈簧長度為320以上，最好400以上。
這里，有效彈簧長度由螺旋彈簧部分平均半徑(r)與有效角(θ)的乘積(r·θ)來確定。平均半徑(r)由從阻尼件中心至螺旋形曲線(圖2B螺旋彈簧部分273中的虛線所示)上不同點的不同距離(以毫米為單位)的平均值來確定，螺旋形曲線則沿內外螺旋形狹縫274和275之間的中心線從螺旋彈簧部分273的內端延伸至外端，即，從有效角的原來角位置至終點角位置移過有效角θ的角度。
平均半徑大致由在有效角原來角位置的不同距離之一(D0)與另一個在終點角位置的距離(Dθ)的平均值((D0+Dθ)／2)給出。
不然，平均半徑也大致等于在某一角位置的不同距離之一(Dm)從原來角位置向終點角位置移過θ／2個角度，即從阻尼件中心至原來角位置和終點角位置之間的螺旋曲線上中點的距離。
如圖2B中所示，各螺旋形狹縫(圖中示出了特定的一個275)的形狀由徑向內輪廓線a和徑向外輪廓線b確定，從而使螺旋形狹縫的縫寬在內外端部分增加。徑向內輪廓線a包括從狹縫的外端E1向內端E2延伸的螺旋形線a1和內端附近的圓弧a2，圓弧a2與內徑部分171同心。徑向外輪廓線b包括從狹縫內端E2延伸至外端E1的螺旋形線b1和外端附近的圓弧b2，圓弧b2與外環部分172同心。螺旋形狹縫的上述結構的貢獻在于進一步減少了阻尼件270留在內環271與外環272之間的材料量，從而降低了螺旋彈簧部分273的剛度和阻尼件的徑向剛度。
在上述結構中，驅動線圈5通上交流驅動電流時，振動操作機構以類似現有技術振動操作機構的方式工作。鑒于各螺旋彈簧部分的有效彈簧長度增加了，而且柔曲性較高，因而磁路能以較大的幅度振動，從而在大小和重量上可以減小。
在磁路受到任何徑向外力的作用時，例如振動操作機構掉落地時，磁路徑向偏移。即使在這種情況下，阻尼件本身和螺旋彈簧部分由于徑向剛度減小了，因而不會永久變形。
在圖2A和2B的實施例中，薄蓋板10與支架9固定在一起或形成一個整體。然而，在改型方案中可以取消蓋板10。在這種情況下，裝有振動操作機構的裝置有一個膜片或其它薄板通過支架接收線圈的振動，并因振動而發出音響。
可以看到，圖2A和2B中阻尼件270的內外環部分271和272其軸向長度大于彈簧部分273的厚度。因此，內環部分271為阻尼件270的中心肋條、套節或凸臺，外環部分272為外肋條或凸緣。但在阻尼件的改型方案中，內外環部分271和272可制成其厚度等于螺旋彈簧部分273的厚度。
此外，在配置支架9和磁軛1時，在磁軛1當磁路1-4振動時不與支架9碰撞的情況下可以取消減震件8。
參閱圖3。圖中所示另一個實施例的振動操作機構包括了上述改型。支架9′呈環形，沒有配備薄蓋板。阻尼件270′由彈性薄板制成，因而內外環部分271′和272′與螺旋彈簧部分273′一樣厚。內環部分271′用中心軸4固定在磁路1-4上，中心軸4象螺栓一樣穿過彈性墊圈11，彈性墊圈11則配置和夾持在內環部分271′與磁路1-4(具體地說磁板3)之間。外環部分272′固定在支架9′下表面上，從而使支架配置阻尼件270′上。在這種支架配置中，磁軛1不與支架270′碰撞，因而可以不用減震件。
此阻尼件270′用沖壓法用上述板材制成。板厚度取決于操作機構的大小。用在裝配在象蜂窩式電話機之類的蜂窩式移動電話機中的振鈴操作機構中時，最好約為0．1-0．3毫米厚。
已經生產了外徑15毫米、結構如圖3所示的振動的許多樣品，配備有上述各種材料制成的不同有效彈簧長度的阻尼件。對這些樣品進行了掉地試驗，即給各樣品附上一個振動需用的限制器并將樣品裝在100克重的塑料盒中，然后從1．8米高處將其掉落到混凝土地面上。從掉地后的樣品可以觀察阻尼件變形。表1列出了用SUS304制成的阻尼件實驗證明的測試結果。
表1 表1中，平均半徑(r)是基于中間角位置的距離(Dm)。標記×，Δ和○分別表示阻尼件因掉地試驗而產生的大變形，阻尼件因掉地試驗而產生的小變形，但阻尼件仍可使用，和阻尼件不因掉地試驗而變形。
從表1可知，有效長度以320以上有利，最好是400以上。
權利要求
1．一種振動操作機構，具有機電轉換器，該機電轉換器包括一個驅動線圈和一個磁路，該磁路包括一個磁鐵和磁軛、一個支架和一個將磁路支撐在支架上的阻尼件，所述阻尼件包括一個內環部分、一個外環部分和多個將內環和和外環連接的螺旋彈簧部分，各螺旋彈簧部分呈螺旋形從內環部分延伸到外環部分，以內螺旋形狹縫和外螺旋形狹縫界定，其中，各螺旋彈簧部分的有效彈簧長度由圍繞阻尼件中心從內螺旋形狹縫內端至外螺旋形狹縫外端的有效角確定，有效角選取大于55度的角。
2．一種振動操作機構，具有機電轉換器，該機電轉換器包括一個驅動線圈和一個磁路，該磁路包括一個磁鐵和磁軛、一個支架和一個將磁路支撐在支架上的阻尼件，所述阻尼件包括一個內環部分、一個外環部分和多個將內環和外環連接的螺旋彈簧部分，各螺旋彈簧部分呈螺旋形從內環部分延伸到外環部分，以內螺旋形狹縫和外螺旋形狹縫界定，其中，各螺旋彈簧部分的有效彈簧部分為320以上，最好為400以上，所述有效彈簧長度由螺旋彈簧部分的平均半徑(r)和有效角(θ)的乘積(r·θ)確定，所述有效角確定為圍繞阻尼件的中心從內螺旋形狹縫的內端至外螺旋形狹縫的外端的角度。
3．如權利要求2所述的振動操作機構，其特征在于，所述平均半均(r)由從阻尼件中心至一個螺旋形曲線上不同點的不同距離(以毫米為單位)的平均值確定，所述螺旋形曲線沿內外螺旋形狹縫之間的中心線從螺旋彈簧部分的內端至外端延伸，即從有效角的原來角位置至終端角位置移過所述有效角θ的角度。
4．如權利要求2所述的振動操作機構，其特征在于，所述平均半徑大致由在有效角原來角位置的不同距離其中一個(D0)和另一個在終端角位置的距離(Dθ)的平均值((D0+Dθ)／2)給出。
5．如權利要求2所述的振動操作機構，其特征在于，所述平均半徑大致由在某一角位置的不同距離其中一個(Dm)從原來角位置向終點角位置移過θ／2個角度，即從阻尼件中心至原來角位置和終點角位置之間螺旋曲線上中點的距離給出。
6．如權利要求2所述的振動操作機構，其特征在于，所述阻尼件由選自SUS304、SUS301、鎳銀、磷青銅和Be-Cu合金中的至少一種金屬材料制成。
7．如權利要求2所述的振動操作機構，其特征在于，所述確定所述螺旋彈簧部分的螺旋形狹縫圍繞所述阻尼件的中心等角度形成。
8．如權利要求2所述的振動操作機構，其特征在于，各所述螺旋形狹縫的形狀由徑向內輪廓線(a)和徑向外輪廓線(b)確定，從而使螺旋形狹縫的狹縫寬度在內外端部分增加，所述徑向內輪廓線(a)包括從狹縫外端(E1)向內端(E2)延伸的螺旋形線(a1)和內端附近的圓弧(a2)，圓弧(a2)與內環部分(171)同心，所述徑向外輪廓線(b)包括從狹縫的內端(E2)向外端(E1)延伸的螺旋形線(b1)和外端附近的圓弧(b2)，圓弧(b2)與外環部分(172)同心。
全文摘要
一種振動操作機構,其機電轉換器有一個磁路(1—4)、一個驅動線圈(5)、一個支架(9)和一個將磁路彈性支撐在支架上、在線圈(5)通上交流驅動電流時對磁路的振動起靈活阻尼作用的阻尼件(270)。阻尼件(270)包括內環和外環部分(271,272)和多個由阻尼件中形成的多個螺旋形狹縫(274,275)確定的螺旋形彈性部分(273)。為減小由毗鄰兩螺旋形狹縫確定的螺旋彈簧部分的柔順性,各螺旋形彈簧部分的有效彈簧長度由有效角(θ)確定,有效角(θ)則由圍繞阻尼件中心從內螺旋形狹縫的內端至外螺旋形狹縫的外端的角的角度確定。有效角為55度以上。在一個最佳實例中,有效角由以毫米為單位的平均半徑(r)值和有效角(θ)的角度值的乘積(rθ)確定。有效彈簧長度為320以上,最好是400或上。
文檔編號H04R9/02GK1294832SQ00800238
公開日2001年5月9日 申請日期2000年3月3日 優先權日1999年3月3日
發明者熊谷徹 申請人:株式會社東金