具有轴向和径向磁化电路的分布式模式扬声器电磁致动器制造技术

一种电磁致动器，包括：内磁体，该内磁体相对于轴线被布置；外磁体，该外磁体被布置在距该轴线径向距离处，该外磁体的内径向壁面对内磁体的外径向壁，该内径向壁和该外径向壁由气隙分开；音圈，该音圈被布置在将该内磁体和该外磁体分开的气隙中；以及致动器耦合板，该致动器耦合板被附接到音圈。内磁体被轴向磁化，而外磁体被径向磁化。在设备的操作期间，音圈的电激活引起致动器耦合板的轴向运动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有轴向和径向磁化电路的分布式模式扬声器电磁致动器相关申请的交叉引用本申请要求于2018年4月6日提交的标题为“DISTRIBUTEDMODELOUDSPEAKERELECTROMAGNETICACTUATORWITHAXIALLY&RADIALLYMAGNETIZEDCIRCUIT(具有轴向和径向磁化电路的分布式模式扬声器电磁致动器)”的美国申请序列号62/654,173的优先权，其全部内容通过引用整体并入本文。
本公开总体上涉及音频换能器，尤其涉及一种轻量、微型、高功率音频换能器的设计。
技术介绍
很多传统的扬声器通过在膜片中诱发类似活塞的运动来产生声音。相反，诸如分布式模式扬声器(DML)的面板音频扬声器通过经由电声致动器在面板中诱发均匀分布的振动模式来进行操作。通常，致动器是电磁致动器或者压电致动器。常规的面板音频扬声器磁体系统可能具有性能限制，这是由于软磁性材料随频率增加而增加电感和电阻抗所致。电感的这种增加可能具有缺点，包括在高频下声输出的减小。音圈导体的温度和电阻也随着电流的增加而趋于增加，这会引起功率压缩并限制致动器产生的最大力。因此，可能有必要使致动器产生的力的效率最大化。当致动器的封装尺寸受到限制时，通常将薄的磁盘与铁质杯和极片结合使用，诸如在图1中的截面中所示的致动器中那样。此处，致动器100以截面示出，并且包括成形为薄盘的永磁体120和音圈140。音圈140包括音圈绕组145，该音圈绕组145缠绕在连接到致动器耦合板150的管上，在完全组装后，将该音圈140附接到面板音频扬声器的面板上。磁体120被容纳在软磁杯110(例如，铁质杯)中，并且被夹在磁杯110的基座111与软磁顶板130或极片之间。磁杯110经由弹簧元件附接到框架(未示出)，该框架可以附接到致动器耦合板150，将磁杯、磁体120和顶板130相对于音圈140悬挂。气隙160存在于磁杯110的侧壁112与磁体120和顶板130之间。音圈140位于气隙中。磁体120被轴向磁化。换句话说，永磁体的磁极沿着轴向方向对齐。当音圈通电时，该音圈会产生一个与永磁体的磁场相互作用的磁场，从而使磁杯、磁体和顶板相对于音圈轴向位移。由于与在由极片所产生的气隙的内表面处所经受的磁通密度相比，在气隙的外表面处所经受的磁通密度降低，因此致动器100的拓扑结构可能在其力产生时受限。这减小了气隙中存在的总通量密度，其对应于力输出的减小。
技术实现思路
总的来说，在一个方面，本公开的特征在于一种设备，该设备包括内磁体，该内磁体相对于轴线布置；外磁体，该外磁体被布置在距该轴线一定径向距离处，该外磁体的内径向壁面对内磁体的外径向壁，该内径向壁和该外径向壁由气隙分开；音圈，该音圈被布置在将该内磁体和该外磁体分开的气隙中；以及致动器耦合板，该致动器耦合板被附接到音圈。内磁体被轴向磁化，而外磁体被径向磁化。在设备的操作期间，音圈的电激活引起致动器耦合板的轴向运动。设备的实施方式可以包括下述特征中的一个或者多个。例如，内磁体和外磁体可以相对于轴向旋转对称。该设备可以包括软磁材料，该软磁材料附接到内磁体和外磁体。例如，该设备可以包括内磁体和外磁体的在轴向方向上的相对侧上的包括软磁材料的板。在一些实施例中，该设备包括由软磁材料构成的轭。设备可以具有在轴向方向上10mm或更小(例如，8mm或更小、5mm或更小、4mm或更小、3mm或更小)的最大尺寸。在又一方面，本专利技术的特征在于一种面板音频扬声器，该面板音频扬声器包括上述设备和机械地附接到致动器耦合板的面板。该面板可以包括显示面板(例如，OLED或LCD显示面板)。面板可以包括触摸面板。该设备可以被配置成生成音频和/或触觉响应。在又一方面，本公开的特征在于包括上述面板音频扬声器的移动设备。该移动设备可以是手机或平板电脑。在一些实施例中，该移动设备是可穿戴设备。除其它优点以外，本公开的特征在于面板音频扬声器，该面板音频扬声器适合在有限的物理空间内，并且在规定的音频带宽上提供足够的力，并在振动膜片内激发振动模式，并且具有足够小的封装尺寸。例如，面板音频扬声器系统包括致动器，该致动器对于微型封装尺寸内的电输入具有足够的力输出效率，以用于对于这种致动器的位置具有有限空间的应用。所述致动器可以被设计成在被优化以提供触觉反馈和恒定的力带宽的带宽下指定致动器/膜片的基本共振频率(fundamentalresonancefrequency)。此技术应用于被设计成提供声和/或触觉反馈的面板音频系统。面板可以是例如基于OLED技术的显示系统。面板可能是智能手机或可穿戴设备的一部分。根据说明书、附图和权利要求书，其它优点将是显而易见的。附图说明图1是适用于分布式模式扬声器(DML)的电路致动器的实施例的截面图。图2是示出特性致动器力作为频率的函数的曲线图。图3是DML电路致动器的另一实施例的截面图。图4是DML电路致动器的又一实施例的截面透视图。图5A和图5B示出了包括具有致动器的面板音频扬声器的移动设备的实施例。图6是用于向致动器提供驱动信号的电子控制模块的实施例的示意图。具体实施方式通常，本公开的特征在于电磁换能器，该电磁换能器在环形径向磁化壁内结合轴向磁化磁体。认为这样的换能器能够比常规换能器在每物理大小和质量上产生更多的功率。认为通过将例如薄的、平坦的轴向磁化钕磁体和薄壁径向磁化磁体进行组合，可以使这种增加的功率成为可能。这样的致动器可以具有如图2中所示的特性力对比频率的行为。此处，纵轴示出力因数，而横轴示出从100Hz至20kHz的频率。两个轴均以对数刻度示出。致动器力在共振频率F0处达到峰值，在这种情况下约为200Hz。在较高频率下，例如在所示示例中的500Hz至5kHz，力对比频率的响应相对恒定。在较高的频率下(例如，10kHz至20kHz)，随着音圈电感越来越多地影响响应，力因数单调地减小。图3以截面示出这种致动器的示例。具体地，图3描绘圆形的、轴对称的面板音频扬声器致动器300，其使用轴向磁化的盘形磁体320、径向磁化的圆柱形磁体322和具有绕组345的音圈340，并且该绕组345位于软磁顶板330和软磁杯310之间的磁气隙360中。如上所述，轴向磁化意味着磁体320的磁极在轴向方向上对准，如图3中所示。径向磁化意味着磁体322的磁极在垂直于轴向方向的径向方向上对准。在径向方向上，气隙360位于磁体320和磁体322之间。音圈340将致动器300连接到耦合板350，以对膜片(板，图3中未示出)产生恒定的力，以便激励所述膜片的多种振动模式以产生声输出。通常，磁体可以由诸如稀土磁体材料的可以永久磁化的材料形成。示例性材料包括钕铁硼、钐钴、钡铁氧体和锶铁氧体。软磁板和杯可以由在存在外部磁场时容易磁化并在移除外部磁场时消磁的一种或多种材料形成。通常，这种材料具有高磁导率。示例包括高碳钢和钒铁钴磁性合金(vanad本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种致动器设备，包括：/n内磁体，所述内磁体相对于轴线被布置；/n外磁体，所述外磁体被布置在距所述轴线的径向距离处，所述外磁体的内径向壁面对所述内磁体的外径向壁，所述内径向壁和所述外径向壁由气隙分开；/n音圈，所述音圈被布置在将所述内磁体和所述外磁体分开的所述气隙中；以及/n致动器耦合板，所述致动器耦合板被附接到所述音圈，/n其中，所述内磁体被轴向磁化，而所述外磁体被径向磁化，并且在所述设备的操作期间，所述音圈的电激活引起所述致动器耦合板的轴向运动。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180406 US 62/654,1731.一种致动器设备，包括：
内磁体，所述内磁体相对于轴线被布置；
外磁体，所述外磁体被布置在距所述轴线的径向距离处，所述外磁体的内径向壁面对所述内磁体的外径向壁，所述内径向壁和所述外径向壁由气隙分开；
音圈，所述音圈被布置在将所述内磁体和所述外磁体分开的所述气隙中；以及
致动器耦合板，所述致动器耦合板被附接到所述音圈，
其中，所述内磁体被轴向磁化，而所述外磁体被径向磁化，并且在所述设备的操作期间，所述音圈的电激活引起所述致动器耦合板的轴向运动。


2.根据权利要求1所述的致动器设备，其中，所述内磁体和所述外磁体相对于轴向旋转是对称的。


3.根据权利要求1所述的致动器设备，其中，所述外磁体由磁性材料的多个段形成。


4.根据权利要求1所述的致动器设备，还包括软磁材料，所述软磁材料被附接到所述内磁体和所述外磁体。


5.根据权利要求4所述的致动器设备，还包括在所述内磁体和所述外磁体的在所述轴向方向上的相对侧上的包括所述软磁材料的板。


6.根据权利要求4所述的致动器设备，还包括轭，所述轭包括所述软磁材料。


7.根据权利要求6所述的致动器设备，还包括顶板，所述顶板在所述内磁体的与所述轭相对的一侧上包括所述软磁材料。


8.根据权利要求7所述的致动器设备，其中，所述顶板具有与所述内磁体相同的径向尺寸。


9.根据权利要求7所述的致动器设备，其中，所述顶板具有大于所述内磁体的径向尺寸。


10.根据权利要求1所述的致动器设备，其中，所述设备在...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷厄姆·罗伯特·兰迪克，
申请(专利权)人：谷歌有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US