电磁换能器

本发明一般涉及电磁致动器，更具体地讲涉及新颖的振动换能 器。

振动换能器是电磁致动器的一个类型，它响应输入到换能器的 电流而产生机械振动或振荡输出。这种振动换能器在商业上有很多 用途。其一种应用是在一件家具内给予一个振动的感觉，然后由坐 于那里的人感觉到。例如，输入到换能器的电流可从音响系统的音 频频道产生。由换能器产生的振动将通过位于该件家具中的人体感 觉到。

已有多个已知的现有技术的系统将换能器装入一件家具中。在 一个已知的现有技术系统中，该换能器是一个常规的音圈致动器或 者扬声器助推器，扬声器的喇叭筒以发声板代替。音圈助推器和发 声板放置在该件家具的软垫内。发声板的动作是用加在该音圈助推 器的音频信号线性地激励的。因此，这个现有技术系统产生听得见 的声音。任何感觉出的振动会出现在高频段。这个现有技术系统的 缺点和局限性是，高频振动不容易被人体(除耳朵之外)感觉到。

另一个现有技术的系统使用固定在一件家具的框架杆上动量传 递换能器。该换能器也由音频信号驱动。这个现有技术系统的缺点 和局限性是，传递给该件家具的机架的振动被该家具的软垫所减弱， 因而减少由位于这种家具的人士感觉到的效果。

在后面叙述的现有技术系统中，该换能器有一个挠曲片，沿径 向平面与换能器磁路中的磁隙对准。该挠曲片对准的目的是保证该 线圈横切真正的轴向路径。但是，该挠曲片的故障将使线圈的轴线 相对于磁心的轴线倾斜，因而使该线圈“碰撞”换能器的铁芯内。

因此，本发明的一个目的是提供一种电磁换能器，本发明的电 磁换能器能克服上面列举的现有技术的缺点和局限性。具体地说本 发明的目的是提供一种更可为人体感觉的而又不受更高频率限制的 可感觉的振动。本发明又一个目的是提供一个可安装在一件家具内 的换能器，使坐在该家具内的人士感受到最大程度的振动。本发明 的又另一个目的在于提供一种换能器，该换能器中的线圈不碰撞到 该换能器的铁芯内。

根据本发明，其所提供的改进的电磁换能器包括：一个第一组 件和一个第二组件，该第二组件相对于该第一组件放置成可作相对 运动，和至少一个将第一组件与第二组件互连的第一挠曲片，该第 一组件包括一个铁芯，该铁芯具有第一极性的第一磁极和具有第二 极性的第二磁极。该第二组件包括具有第一线圈部分和第二线圈部 分的电流导通线圈。该第一磁极与第一线圈部分成面对关系，而第 二磁极与第二线圈部分成面对关系。该第一线圈部分和第二线圈部 分设置成使得在该电流导通线圈中的电流在每个第一线圈部分和第 二线圈部分产生交叉感应结果为叠加的磁通电流。第一组件和第二 组件中之一包括在第一线圈部分和第二线圈部分之间的磁通返回路 径。

在结合附图阅读所附的权利要求书时，从学习本发明的示例性 的优选实施例的下面叙述中，本领域的普通技术人员将能更容易地 了解本发明的这些和其它的目的、优点和特征。

图1是根据本发明的原理构成的一种改进的换能器的剖视图， 其示出在本发明的一个实施例中有用的一个带有连接的推板的这种 换能器；

图2是取自沿着图1的2-2截线的剖视图；

图3示出图1的换能器和一件家具一起的两种分开应用；和

图4示出处在一个泡沫软垫座中的图1的换能器。

现在参考图1，所示为根据本发明的原理构成的电磁换能器10。 换能器10包括：第一组件12、第二组件14、第一挠曲片16和第二 挠曲片18。第二组件14放置成可与第一组件12作相对运动。正如 在下面更详细地讨论的，至少第一挠曲片16用以互连该第一组件12 和该第二组件14。在本发明的一个更具体的实施例中，正如在下面 讨论的，第二挠曲片18也用以互连第一组件12和第二组件14。

如在这里所述的换能器10作为振动换能器或摇动器是特别有用 的。第一挠曲片16和第二挠曲片18中每一个挠曲片的作用就象弹 簧，它们产生一个力，该力反抗第二组件14从其相对于第一组件12 的正常偏置位置的相对运动。这样，当让电流在该换能器中流通时， 第二组件14便相对于第一组件12发生移位，而第一挠曲片16和第 二挠曲片18则反抗这种移位。如果输入的电流是交流性质的，则该 第二组件将振动。这种振动的频率集中在约由第二组件14的质量和 第一挠曲片16与第二挠曲片18的组合弹簧常数所确定的自然频率。 在本发明的一个特别的实施例中，该自然频率可调谐到音频频谱的 低音或亚低音以便通过向一件家具传递这种低频振动给位于这件家 具中的人来提高对音响系统中的低音和亚低音的声音质品质的感 受。

更具体地讲，该第一组件12包括一个非磁材料铁芯托架20和 由该铁芯托架20支承的大致为圆柱形铁芯22。该园柱形铁芯22具 有第一铁芯端24和第二铁芯端28，在该第一铁芯端24上放置一个 第一磁极性的第一磁极26，在第二铁芯端28上放置第二磁极性的第 二磁极30。第一磁极26和第二磁极30相对于圆柱形铁芯22径向地 放置。铁芯托架20有一个第一托架端部32和一个第二托架端部34， 该第一托架端部32从该第一铁芯端24向外轴向延伸，该第二托架 端部34则从第二铁芯端28向外轴向延伸，如在图1清楚地看到的 那样。

第二组件14同轴地放置在第一组件12内。第二组件14包括一 个大致为园柱形磁通导通材料壳体36和一个电流导通线圈38，线圈 38放置在壳体36内与之紧密接触。该线圈38有第一线圈部分40和 第二线圈部分42。第一磁极26与第一线圈部分40成面对关系，而 第二磁极30与第二线圈部分42成面对关系。该壳体36在第一线圈 部分40和第二线圈部分42之间形成一个磁通返回路径44。第一线 圈部分40和第二线圈部分42设置成使得该线圈38中的电流在第一 线圈部分40和第二线圈部分42的每个部分产生交叉感应结果为叠 加的磁通电流。该壳体36在轴向上的长度与芯托架20的长度相等。

第一挠曲片16固定在第一托架端部32上。第二挠曲片18则固 定在第二托架端34上。每个该第一挠曲片16和第二挠曲片18都由 该壳体支承。更具体地讲，壳体36有一个第一环形肋条46和一个 第二环形肋条48。第一挠曲片16由第一肋条46支承，类似地，第 二挠曲片由第二肋条48支承，如在图1中清楚地看到的那样。正如 在图2中清楚地看到的那样，每个该第一挠曲片16和第二挠片18 内都有一个或几个螺旋切口50以增强挠曲性，并在第一组件12和 第二组件14之间传递似弹簧力。

园柱形铁芯22包括：一个具有一个贯穿的轴向开口54的轴向 极化的磁铁52、一个具有一个贯穿的轴向开口58的大致为园盘形的 第一极片56和一个具有一个贯穿的轴向开口62的大致为园盘形的 第二极片60。该线圈托架20放置在每块磁铁52的开口54、58和62 及第一极片56和第二极片60处。

该磁铁52具有第一面64和第二面66。第一极片56放置在该磁 铁52的第一面64上。第一极片56还有从磁铁52向外径向延伸的 边缘部分68。类似地，第二极片60放置在磁铁52的第二面66上。 第二极片60还有从磁铁52向外径向延伸的一个边缘部分70。第一 磁极26和第二磁极30放置在第一极片56和第二极片60的相应的 一个极片的边缘部分68、70上。

上面参照本发明的一个特定的优选实施例叙述换能器10。该换 能器10的其它实施例可具有由圆柱形铁芯22和壳体36组成的第一 组件12以形成一个完整的磁路，而第二组件14可能包括该线圈38。 此外，该换能器10可不为如上面所提出的具有对称的圆柱形结构， 而可为允许二条磁通路径以相反的方向通过一个线圈而且该线圈设 置成使得磁通电流交叉感应结果为叠加的任何结构。这种结构都属 于本发明的范围之内。

本发明的优点是由第一挠曲片16和第二挠曲片18提供的。因 为由第一挠曲片16和第二挠曲片18的每一个挠曲片产生的相反的 弹力分布成使得作用在第一组件12和第二组件14之间的净力是同 轴地作用在沿着在其间的相对运动的一个轴线上。第一挠曲片16和 第二挠曲片18作用在换能器10的相反端部，以保持一种平衡状态。 在现有技术的换能器中，挠曲的铁芯平面的力与磁隙不对准将使现 有技术换能器的线圈相对于磁路的轴线倾斜，因而使该线圈碰撞入 磁路中。

上面叙述的换能器10在要求振动器或摇动器的很多应用中是有 用的。这种应用是在一个轻便的软垫或戏院座椅的软垫内提供振动 感觉以增强音频的低音和亚低音的质量的感受效果。

现在参见图3，所示为一件家具，如戏院的座椅80，它有一个 通常为刚性的骨架82和一个泡沫软垫84。戏院座椅80固定在戏院 的地板85上，该骨架82典型地为放置在戏院座椅的金属框架杆之 间的木质靠背。但是，可用任何材料制造该骨架82。

该换能器10的壳体36固定在该骨架82上。第一端盖72有一 个突缘87，而第二端盖74有一个突缘89。每个突缘有几个轴向的 开口91，通过开口91可将壳体36固定到其它设备，并且还作为彼 此固定每个端盖72、74。为了在该座椅内传递振动，该换能器10包 括一个细长的输出轴86。固定在输出轴86的末端88是有一个推板 90。该推板90放置在与骨架相邻的软垫84的泡沫内。

输出轴86可以是通过铁芯托架20放置的一个具有连续螺纹轴。 然后用该轴86通过第一对螺母92将第一挠曲片16和第二挠曲片18 固定到芯托架，如图1中清楚看到的那样。然后，通过第二对螺母94 将该推板90固定到该轴86的末端88。在本发明的这个实施例中， 第一端盖72包括贯通其中的一个开口96，该轴86放置在该开口96 中。但是，该换能器10不需要任何外部输出轴。在这样的实施例中， 将该轴86在用以将第一挠曲片16固定在铁芯托架20的螺母处截头， 因此，在第一端盖72中不需要有开口96。

对于后一个叙述的实施例而言，该换能器10可固定在戏院的地 面85上。为了进行这样的固定，将弹性衬套98放置在该换能器10 和地面85之间。然后，不论是在座椅82中或在地面85上的换能器 10可将电流施加在其线圈38，该电流是从表演节目的音频频道产生 的。

在家庭使用中该换能器10时，也可将之放置在轻便枕头的泡沫 软垫99中。这种实施例无需使用该推板90。

上面已经叙述了按照结合本发明的示例性优选实施例叙述的本 发明的原理构成的新颖的换能器10。现在，本领域的普通技术人员 可以在偏离上述的实施例而不偏离这里公开的发明的构思的情况 下，将之用以做出很多用途。因此，本发明的范围仅仅由所附的权 利要求书限定。