具有三種振動方式的振動驅動器的制作方法

專利名稱：具有三種振動方式的振動驅動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有電磁振動元件的振動驅動器，一種驅動振動驅動器的方法以及一種其上安裝有振動驅動器的振動設備。
近年來，移動電話設備的使用日益增長。通常，移動電話設備配備有一個產生人體可感覺到的振動的驅動器，產生蜂鳴音的另一個驅動器，以及產生重現(xiàn)音或對應于語音的聲音的揚聲器。這樣，利用安裝在其中的兩個驅動器和一個揚聲器，移動電話設備可以以三種振動方式工作。
概括地說，強烈需要移動電話設備縮小尺寸。所以，一直試圖減少安裝在移動電話設備中的裝置數(shù)量。例如，日本未審查的專利公開(JP-A)No.H09-70571公開了一種包含驅動器的移動電話設備，所述驅動器包括通過具有不同彈簧常數(shù)的兩個板形或扁平彈性部件夾持的電磁振動元件。在驅動器中，選擇提供給電磁振動元件的電流的頻率以使兩個扁平彈性部件其中之一作為諧振部件選擇性地諧振，使得以諧振部件的諧振頻率產生振動。由此，一個驅動器既提供人體可感覺到的振動，又提供蜂鳴音。所以，能減少安裝在移動電話設備中的裝置或元件數(shù)量。
但是，上述一個驅動器僅產生人體可感覺到的振動和蜂鳴音。不考慮產生相當于語音的聲音。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有三種振動方式的振動驅動器。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種驅動上述振動驅動器的方法。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種配備有上述振動驅動器的振動設備。
本發(fā)明的其他目的將從以下描述中變得明顯。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種振動驅動器，包括具有磁隙的磁路裝置，彈性支承所述磁路裝置的支承裝置，插入所述磁隙中的線圈以及支承所述線圈的振動板，所述驅動器具有第一振動方式、第二振動方式和第三振動方式，在所述第一振動方式下，主要是所述磁路裝置振動，從而通過所述振動板將振動傳遞到外面，在所述第二振動方式下，主要是線圈振動，從而通過振動板產生蜂鳴音，在所述第三振動方式下，主要是所述磁路裝置和所述線圈振動，從而通過所述振動板產生相當于語音的聲音。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種驅動振動驅動器的方法，所述方法包括的步驟有準備多個具有不同頻率的電信號并將其中一個所述電信號提供給所述線圈，以選擇所述第一、所述第二和所述第三振動方式中的其中一種。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種驅動振動驅動器的方法，所述方法包括的步驟有準備多種具有不同頻率的電信號并將至少兩個所述電信號疊加提供給所述線圈，以同時選擇所述第一、所述第二和所述第三振動方式中的至少兩種方式。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種振動設備，包括振動驅動器和包含振動驅動器的外殼。


圖1是本發(fā)明第一實施例的振動驅動器的截面圖；圖2是圖1所示振動驅動器的等效模型視圖；圖3是產生蜂鳴音的工作方式仿真中的頻率特性曲線；圖4是產生相當于語音的聲音的另一種工作方式仿真中通過IEC711測量作為測量值得到頻率特性曲線；圖5是類似于圖4的曲線，但測量值通過IEC318測量給出；圖6是在移動電話設備中圖1中振動驅動器安裝結構特性部分的透視圖；圖7是在移動電話設備中圖1中振動驅動器另一個安裝結構特性部分的透視圖；圖8是本發(fā)明第二實施例的振動驅動器的截面圖；圖9是本發(fā)明第三實施例的振動驅動器的等效模型視圖；圖10是本發(fā)明第四實施例的振動驅動器的截面圖；圖11是表示在移動電話設備中圖10中振動驅動器安裝結構的平面圖；圖12是沿圖11中的線XII-XII所取的局部截面圖；圖13是表示在移動電話設備中圖10中另一個振動驅動器安裝結構的平面圖；圖14是沿圖13中的線XIV-XIV所取的局部截面圖；圖15是描述頻率-聲壓級特性的曲線；圖16是本發(fā)明第五實施例的振動驅動器的截面圖；圖17是表示佩帶到人手指上的戒指型振動設備視圖；圖18是表示佩帶到人前臂上的手鐲型振動設備視圖19是表示圖17和18所示的戒指型振動設備和手鐲型振動設備的聲音傳遞特性視圖；圖20是表示振動設備聲音泄漏特性視圖；以及圖21是表示本發(fā)明第六實施例的振動驅動器的截面圖。
下面參考附圖結合幾個最佳實施例來描述本發(fā)明。
首先參考圖1，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的振動驅動器包括由軛11、板12和永久磁鐵13組成的磁路裝置14。軛11延伸越過板12，以便在板12周圍形成磁隙15。軛11、板12和永久磁鐵13通過插入軛11、板12和永久磁鐵13中心孔的雙頭螺栓16相互連接。
振動驅動器還包括插入磁隙15的線圈17、圍繞磁路裝置14的保護器18以及由樹脂制成的振動板19。線圈17纏繞在與振動板19整體形成的線圈架上。保護器18由與振動板19相同的材料制成，其通過焊接固定到振動板19上。保護器18用于限制磁路裝置14在預定范圍內運動。磁路裝置14和線圈17的組合形成電磁振動部件。
對于振動板19來說，金屬阻尼器或板簧21的外圍部分通過內嵌模固定。板簧21具有通過彈性材料例如橡膠固定到雙頭螺栓16上的內部。因此，磁路裝置14通過板簧21和彈性材料22被保護器18可彎曲或彈性地支承。板簧21和彈性材料22的組合形成支承裝置23。
此外參考圖2，上述振動驅動器由等效模型表示。在圖2的等效模型中，與圖1中所使用的相同部件用相同的標號標記。
線圈17通過振動板19被保護器18彈性支承。另一方面，磁路裝置14通過串聯(lián)連接的支承裝置23和振動板19被保護器18彈性支承。由于磁路裝置14和線圈17形成組合的電磁振動部件，所以當向線圈17供以正弦波或矩形波的電信號時產生振動。通過選擇電信號頻率將振動頻率設為期望值。
所以，振動驅動器適于用在移動電話設備中。下面描述振動驅動器在移動電話設備中的安裝結構細節(jié)。
接著，說明在圖1振動驅動器安裝在移動電話設備中的情況下使用結合不同工作狀態(tài)的仿真模型的仿真結果。
首先，在線圈17被供以頻率為140Hz的正弦波電信號的工作狀態(tài)下進行仿真，所述140Hz頻率接近支承裝置23和磁路裝置14總重量所確定的諧振頻率。在這種情況下，磁路裝置14和振動板19產生的振動作為人體感受到的振動傳遞到電話設備的外殼。振動幅度如下。例如，在使用頻率為140Hz、電壓為1.5Vp-p電信號的情況下，在重量為100g的移動電話設備中得到加速度為1G或更高的振動。
其次，在線圈17被供以頻率(例如3kHz)等于振動板19的諧振頻率、電壓為5Vp-p的矩形波電信號的工作狀態(tài)下進行仿真。在這種情況下，證實線圈17和振動板19所產生的振動產生傳遞到外部的蜂鳴音。也證實磁路裝置14沒有產生真正的振動。
在該工作狀態(tài)下的頻率特性在圖3中作為實際實驗數(shù)據(jù)示出。從圖中可見，在1kHz和6kHz之間的頻率范圍內，聲壓級的值在80和95dBspl之間。這樣，該特性不僅足以作為蜂鳴器使用，而且可用作曲調振鈴器、聲音振鈴器和作為朗道(landau)揚聲器的擴音電話。
接著，在線圈17被供以頻率為1kHz、功率為10mW的電信號的工作狀態(tài)下進行仿真。在這種情況下，證實磁路裝置14、線圈17和振動板19的振動產生相當于通過振動板19的語音的聲音。
該工作狀態(tài)下的頻率特性作為由IEC711測量的實際測量值顯示在圖4上。從圖中可見，在100kHz至5kHz之間的頻率范圍內，聲壓級的值在85至115dBspl之間。作為由IEC318測量的實際測量值在圖5中示出了類似的頻率特性。從圖中可見，在100kHz至5kHz之間的頻率范圍內，聲壓級的值在100至130dBspl之間。在任一情況下，該特性足以用作接收機。
從仿真結果可以理解，圖1中的振動驅動器具有第一振動方式、第二振動方式和第三振動方式。具體地說，在第一振動方式下，主要是磁路裝置14振動來傳遞低頻振動即人體可感覺到振動，通過振動板19傳遞到外面。在第二振動方式下，主要是線圈17振動，通過振動板19產生中頻振動即蜂鳴音。在第三振動方式下，主要是磁路裝置14和線圈17振動，通過振動板19產生高頻振動即相當于語音的聲音。
下文中，將描述驅動上述振動驅動器的一個方法例。
準備工作由多個具有不同頻率的電信號組成。其中一種電信號加到線圈17上以選擇第一、第二和第三振動方式中的一種。結果，得到人體感覺到的振動、蜂鳴音或相當于語音的聲音。
下面描述驅動振動驅動器的另一個方法例。
準備工作由多個具有不同頻率的電信號組成。將至少兩個電信號疊加起來加到線圈17上，以同時選擇第一、第二和第三振動方式中多種方式。結果，同時得到多種人體感覺到的振動、蜂鳴音或相當于語音的聲音。
參考圖6，下面描述在移動電話設備中圖1中振動驅動器的安裝結構。在該安裝結構中，直接利用振動板19的振動。
移動電話設備包括外殼，外殼包括裝配固定在一起的前殼31和后殼32。一般來說，后殼32也用作電路板。前殼31設有擋塊33和形成在其內表面上的向下的鉚釘34。另一方面，振動驅動器35具有于保護器18的特定部分整體形成的凸緣36，特定部分在徑向上與振動板19相對應。當凸緣36與擋塊33嚙合并通過鉚釘(未示出)固定到向下的鉚釘34上時，振動驅動器35正確地定位到前殼31中并固定在那里。
參考圖7，描述移動電話設備中圖1中振動驅動器的另一個安裝結構。在該結構中，通過外殼不直接利用振動板19的振動。換言之，外殼的一部分用作振動板。
在這種情況下，振動驅動器35具有以保護器18的軸向整體形成在中間部分的嚙合部分37和裝配部分38。當嚙合部分37與擋塊33嚙合且裝配部分38通過鉚釘(未示出)固定到向下的鉚釘34上時，振動驅動器35正確地定位在前殼31上并固定在那里。振動板19通過雙面膠帶粘接到前殼31的內表面上。
參考圖8，描述本發(fā)明第二實施例所述的振動驅動器。與圖1中所使用的相同部件用相同的參考標號表示且不再說明。
振動驅動器具有整體形成在保護器18上的裝配突起39。裝配突起39利用裝配孔40固定到外殼的前殼31內表面上。
在進行電話通話時，振動板19的側面充當接收機，所以位于用戶耳朵附近。通過標準限制磁通泄漏。由于磁路裝置14具有軛2覆蓋永久磁鐵1的結構，所以軛2側面的磁通泄漏小。因此，在上述振動驅動器安裝在電話設備中的情況下，容易防止磁通泄漏到外面。容易理解，圖8中的振動驅動器能產生第一、第二和第三方式中每一種方式中的實際特性，象圖1中振動驅動器一樣。
參考圖9，以等效模型表示根據(jù)本發(fā)明第三實施例的振動驅動器。在與圖中所示等效模型相對應的振動驅動器中，磁路裝置14僅通過支承裝置23被保護器18彈性支承，而線圈15僅通過振動板19被保護器18彈性支承。容易理解，在該振動驅動器中能實現(xiàn)同樣的操作。
參考圖10至12，說明本發(fā)明第四實施例的振動驅動器和移動電話設備中振動驅動器的安裝結構。與圖1中相同的那些部件用相同的參考標號表示且不再描述。
在第四實施例所述的振動驅動器中，振動板19和支承裝置23由樹脂整體形成。裝配部件41固定到振動板19上。此外，裝配部件41通過粘合劑43固定到振動傳遞部件42上。振動傳遞部件42通過粘合劑44固定到電話設備外殼的前殼31上。因此，振動驅動器安裝在移動電話設備中。
粘合劑43和44中至少其中一個可以由已知的雙面膠帶代替。在這種情況下，雙面膠帶充當彈性材料，使振動從振動板19通過振動傳遞部件42傳遞到前殼31。容易理解，圖10中的振動驅動器能產生第一、第二和第三方式中的實際特性，象圖1中的振動驅動器一樣。
參考圖13和14，描述在移動電話設備中圖10中振動驅動器安裝結構的另一個例子。與圖11和12中使用的相同的部件用相同的參考標號表示且不再描述。
振動傳遞部件42圍繞將安裝振動驅動器的區(qū)域有四個相互等間隔布置的定位凸起46。另一方面，電話設備外殼的前殼31有四個定位凸起47，同樣布置在將安裝振動傳遞部件42的區(qū)域周圍。裝配部件41通過定位凸起46相對于振動傳遞部件42定位并通過雙面膠帶48固定到振動傳遞部件42上。振動傳遞部件42通過定位凸起47相對于外殼的前殼31定位并通過雙面膠帶49固定到前殼31上。由此，振動驅動器安裝在移動電話設備中。優(yōu)選地，通過雙面膠帶48和49固定的這些部件通過熱鑿縫或鑿密、壓配合或上螺釘進一步固定，以便提高機械強度。
在上述結構下，當振動從裝配部件41傳遞到振動傳遞部件42并進一步從振動傳遞部件42傳遞到前殼31時，因為振動是通過彈性材料即雙面膠帶48和49傳遞的，所以沒有衰減。所以，移動電話設備產生的聲壓級被有利地保持在高水平。
每個雙面膠帶48和49包括基體部件，該基體部件的兩個表面都涂以膠粘劑。對于基體部件，最好用無紡布、聚脂膜、泡沫異丁橡膠和泡沫聚乙烯中的任何一種制成。
定位凸起46和48可以由定位凹槽代替。雙面膠帶48和49可以用泡沫材料代替。
參考圖15描述頻率(Hz)-聲壓級(dB)特性。
圖中，實線曲線表示裝配部件41和振動傳遞部件42之間的連接處以及振動傳遞部件42和前殼31之間的連接處都通過粘合劑固定的情況。虛線曲線表示裝配部件41和振動傳遞部件42之間的連接處以及振動傳遞部件42和前殼之間的連接處都通過雙面膠帶固定的情況。從圖中可見，與使用粘合劑相比，利用雙面膠帶將聲壓級提高約15dB。
參考圖16，描述本發(fā)明第五實施例的振動驅動器。與圖1中相同的部件用相同的附圖標號表示且不再描述。
在第五實施例的振動驅動器中，保護器18圍繞磁路裝置14的側面，同時其上表面暴露出來。具體地說，軛13向上突出到保護器18以上，沒有被保護器18覆蓋而暴露出來。容易理解，圖16中的振動驅動器還能產生第一、第二和第三振動方式中的實際特性，象圖1中振動驅動器一樣。
近來，利用移動電話設備的方式是一個重要問題。在公共場所，例如火車、劇院和餐館，必須考慮不對周圍的人產生令人不愉快的影響。對于在公共場所電話通話的方式，必須不僅考慮用戶聲音造成的影響，而且要考慮受話筒聲音泄漏造成的影響。
根據(jù)上述觀點，圖16中的振動驅動器安裝在外殼中以形成象移動電話設備那樣的振動設備。參考圖17，戒指型振動器52適于象戒指一樣戴到人的手指51上。參考圖18，手鐲型振動器54適于佩帶到人的前臂53上。戒指型振動器52或手鐲型設計成具有這樣的應用方式軛13振動地與人體連接，例如直接與人體接觸。
在上述應用方式中，使人體的骨骼、腱、皮膚或皮下組織振動以產生可聽聲音或可感覺到的振動。所以，通過將手掌放在耳朵上、將指尖插入耳朵中或將指甲放到耳朵上能聽到語音。
通過使用圖16所示的振動驅動器，準備好外直徑為18mm高為6mm的戒指型振動器52或手鐲型振動器54，佩帶到人體上，并供以0.5Wrms的功率。在距離10cm的地方布置話筒，以測量聲壓特性。結果，聲壓特性足以用于電話設備的聽筒或擴音器中，如圖19中所示。
而且，通過選擇板簧21的彈簧常數(shù)，能有效提高傳遞到骨骼或腱的振動特性。所以，通過設計振動驅動器，使用戶經其手聽到語音，就能將泄漏到周圍的聲音抑制在其影響可忽略的可接受的水平(在圖20中，在距離10cm的地方不高于60dBspl)。在本發(fā)明人的實驗性研究中，已經證實了一個合適的彈簧常數(shù)。具體地說，在具有上述尺寸和結構的振動驅動器中，當板簧21的彈簧常數(shù)約為1.96×10-3N/m(200g/mm)時，聲音傳遞和聲音泄漏之間的平衡是最佳的。另外，對于實際使用而言，彈簧常數(shù)再1.4×10-3N/m至8×10-3N/m之間是可接受的。由于戒指型振動器52或手鐲型振動器54直接振動手腕或手指，所以甚至頻率在100至300Hz之間的靜振動也能充分感觸或感覺到。
參考圖21，描述本發(fā)明第六實施例所述的振動驅動器。與圖1中所使用的相同的部件用相同的附圖標號表示并不再描述。
根據(jù)第六實施例的振動驅動器包括外殼61、其圓周固定到外殼61上并支承線圈17的振動板62，以及固定到外殼61上以防止磁路裝置14過分振動的擋塊63。振動板62相當于圖1中振動驅動器的振動板19，但在該實施例中包括塑料膜。容易理解，圖21中的振動驅動器能產生第一、第二和第三方式中的實際特性，象圖1中振動驅動器一樣。
在前面，對振動設備所作描述主要針對移動電話設備。但是，本發(fā)明也適用于各種其他設備，例如手表、游戲機和導航設備。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，單個振動驅動器能以三種方式完成操作，即體感振動、蜂鳴音和語音。這歸功于如移動電話設備這樣的振動設備的元件數(shù)的減少和尺寸縮小。
權利要求
1.一種振動驅動器，包括具有磁隙的磁路裝置，彈性支承所述磁路裝置的支承裝置，插入所述磁隙中的線圈以及支承所述線圈的振動板，所述驅動器具有第一振動方式、第二振動方式和第三振動方式，在所述第一振動方式下，主要是所述磁路裝置振動，從而通過所述振動板將振動傳遞到外面，在所述第二振動方式下，主要是線圈振動，從而通過振動板產生蜂鳴音，在所述第三振動方式下，主要是所述磁路裝置和所述線圈振動，從而通過所述振動板產生相當于語音的聲音。
2.根據(jù)權利要求1所述的振動驅動器，其特征在于，所述支承裝置由所述振動板支承。
3.根據(jù)權利要求1所述的振動驅動器，其特征在于，所述磁路裝置包括軛、板和插在所述軛和所述板之間的永久磁鐵，所述軛圍繞所述板延伸，從而在其外圍形成所述磁隙。
4.根據(jù)權利要求3所述的振動驅動器，其特征在于還包括螺栓，所述軛、所述板和所述永久磁鐵通過所述螺栓彼此連接起來。
5.根據(jù)權利要求1所述的振動驅動器，其特征在于，所述支承裝置包括一端固定到所述振動板上的板簧，以及插在所述板簧的另一端和所述磁路裝置之間的彈性材料。
6.根據(jù)權利要求1所述的振動驅動器，其特征在于還包括圍繞所述磁路裝置外圍并連接到所述振動板上的保護器。
7.根據(jù)權利要求1所述的振動驅動器，其特征在于還包括固定到所述振動板上的裝配部件。
8.根據(jù)權利要求1所述的振動驅動器，其特征在于，所述振動板包括塑料膜。
9.一種驅動權利要求1所述振動驅動器的方法，所述方法包括的步驟有準備多個具有不同頻率的電信號并將其中一個所述電信號提供給所述線圈，以選擇所述第一、所述第二和所述第三振動方式中的其中一種。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，每個所述電信號是正弦波信號或矩形波信號之一。
11.一種驅動權利要求1所述振動驅動器的方法，所述方法包括的步驟有準備多種具有不同頻率的電信號并將至少兩個所述電信號疊加提供給所述線圈，以同時選擇所述第一、所述第二和所述第三振動方式中的至少兩種方式。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其特征在于，每個所述電信號是正弦波信號或矩形波信號。
13.一種振動設備，其特征在于，包括權利要求1中所述振動驅動器和包含所述振動驅動器的外殼。
14.根據(jù)權利要求13所述的振動設備，其特征在于，所述外殼振動地與所述振動驅動器的所述振動板相連接。
15.一種振動設備，其特征在于包括權利要求6中所述振動驅動器和包含所述振動驅動器并連接到所述保護器的外殼，所述外殼具有一個用作振動輸出端的部分。
16.一種振動設備，其特征在于包括權利要求6中所述振動驅動器和包含所述振動驅動器的外殼，以及將所述裝配部件連接到所述外殼的振動傳遞部件。
17.根據(jù)權利要求16所述的振動設備，其特征在于，在所述裝配部件和所述振動傳遞部件之間的連接處與所述振動傳遞部件和所述外殼之間的連接處中的至少一個連接處放入彈性材料。
18.根據(jù)權利要求17所述的振動設備，其特征在于，所述彈性材料為雙面膠帶。
19.根據(jù)權利要求16所述的振動設備，其特征在于，所述外殼具有定位所述振動傳遞部件的定位裝置。
20.根據(jù)權利要求16所述的振動設備，其特征在于，所述振動傳遞部件具有定位所述裝配部件的定位裝置。
21.根據(jù)權利要求13所述的振動設備，其特征在于，所述振動設備形成為這樣一種形狀當用戶使用所述振動設備時，所述振動驅動器與用戶的人體振動耦合。
22.根據(jù)權利要求21所述的振動設備，其特征在于，所述振動驅動器的振動使人體的骨骼、腱、皮膚和皮下組織中至少其中之一振動，后者的振動以所述第一、所述第二和所述第三振動方式中至少一種方式導致可感覺的振動。
全文摘要
在使用磁路設備(14)的振動驅動器中,支承裝置(28)彈性支承磁路裝置。線圈(17)插入磁路裝置的磁隙(15)中并被振動板(19)支承。振動驅動器具有第一振動方式、第二振動方式和第三振動方式,在第一振動方式下,主要是所述磁路裝置振動,從而通過振動板將振動傳遞到外面,在第二振動方式下,主要是線圈振動,從而通過振動板產生蜂鳴音,在第三振動方式下,主要是磁路裝置和線圈振動,從而通過振動板產生相當于語音的聲音。
文檔編號B06B1/04GK1270487SQ0010867
公開日2000年10月18日 申請日期2000年4月13日 優(yōu)先權日1999年4月13日
發(fā)明者手嶋信, 內田浩二, 鈴木裕, 熊谷徹 申請人:株式會社東金