多功能音响装置 【技术领域】
本发明涉及一种在便携式设备中例如便携式电话使用的多功能音响装置。
背景技术
现在所提供的便携式设备的音响装置中，所提供的扬声器是用来产生呼叫信号声音，而提供的振动电机用来在不产生声音的情况下，告知接收者有呼叫信号。在这种装置中，因为扬声器和电机都安置在音响装置中，就增加了装置的尺寸和重量以及制造成本。
近年来，为了消除上述缺陷，提出一种多功能音响装置。该多功能音响装置包括具有膜板和与安置在扬声器膜板上的音圈磁性相连的永久磁铁的扬声器。永久磁铁在100-150Hz的低频独立振动，因此由装置外壳的振动传送到装置用户身体来告知接收到呼叫信号。
图6是在日本实用新型申请公开号5-85192中揭示的传统电磁感应转换器的截面图。该转换器包括安置在外壳512周边的膜板506、固定在膜板506中央部分下侧的音圈509、安置在外壳512中的弹簧板511以及固定在弹簧板511中央部分，插入在音圈509中的永久磁铁510。
通过在音圈509上施加低频或高频信号，弹簧板511就能在磁铁510的极性方向Y上振动。
在设备中，膜板506和弹簧板511通过在音圈509和磁铁510之间的磁性结合相对运动。因而，当在音圈509上施加低频信号或高频信号时，膜板506和弹簧板511都会相继振动。因此，就使从装置中生成的声音例如语音、音乐和其他声音失真，因此降低了音质。另外，音圈509和磁铁510的同时振动引起在音圈509和磁铁510的磁性结合上叠加了磁铁地低频振动，这就进一步增大了声音的失真。
图7是示出一种传统多功能音响装置的截面图。该装置包括由塑料制成、并具有波形外围603a和中央圆顶的扬声器膜板603，固定在膜板603中央部分下侧的音圈604，以及磁体复合物610。膜板603用粘合剂固定在框架609上。
磁体复合物610包括下轭605、在轭605中央部分形成的磁心601、安置在下轭605上的环形永久磁铁602和安置在永久磁铁602上的环形上轭606。在框架609中，下轭605和上轭606由弹簧板607和608提供了弹性支撑。在铁心601外围601a和上轭606的内壁606a之间形成的磁隙611将与音圈604磁性相连。
当通过输入端612a和612b向音圈604施加交变电压时，扬声器膜板603就在方向Y上振动，生成频率在700Hz和5KHz之间的声音。如果向音圈604施加低频信号或高频信号，扬声器膜板603和磁体复合物610就相继振动，因为磁体复合物610和扬声器膜板603通过音圈604和磁体复合物610的磁性结合而相对运动。
因此，就使从装置中生成的声音例如语音、音乐和其他声音失真，因而降低了音质。另外，音圈604和磁体复合物610的同时振动引起在音圈604和磁体复合物610的磁性结合上叠加了低频振动，这就进一步增大了声音的失真。
图8是示出另一种传统多功能音响装置的截面图。该装置包括塑料制成的具有波形外围603a和中央圆顶的扬声器膜板603，固定在膜板603中央部分下侧的音圈604，以及磁体复合物610。膜板603用粘合剂固定在框架609上。
磁体复合物610包括下轭703、在下轭703中央部分上形成的磁心601、固定在下轭703上的环形永久磁铁702，以及放置在永久磁铁702上具有周围侧壁606b的环形上轭606。上轭606通过弹簧板707和708在框架609中得到弹性支撑。在磁心601的外围601a和上轭606的内壁606a之间形成第一磁隙701，来与音圈604磁性连接。在下轭703的外围703a和上轭606的内壁606a之间形成第二磁隙705。驱动线圈706固定在框架上，并插入第二磁隙705内。
当交变电压通过输入端612a和612b施加在音圈604上时，扬声器膜板603沿Y方向振动，产生频率在700Hz到5KHz之间的声音。如果低频信号或高频信号施加在音圈604上，因为磁体复合物610和扬声器膜板603通过音圈604和磁体复合物610的磁性结合进行相对运动，所以扬声器膜板603和磁体复合物610相继振动。
当作为音乐的高频信号施加在音圈604上时，仅有扬声器膜板603振动。因而，没有产生声音的失真。而且，当低频信号施加在驱动线圈706上时，仅有磁体复合物610振动，而扬声器膜板603没有振动。
然而，如果在输入端612a、612b施加的是高频信号，并且在输入端704a、704b也施加低频信号，扬声器膜板603和磁体复合物610就会相继振动，因而降低了声音的品质。
在上述讨论的传统装置中，当在音圈上施加低频信号或高频信号，扬声器膜板和磁体复合物都会相继振动。这是因为低频振动复合物的振动方向与高频振动方向相同造成的。
【发明内容】
本发明的一个目的在于提供一种多功能音响装置，在其内部的振动元件不会随另外一个振动元件的振动而一起振动，因而消除了传统装置的缺陷。
根据本发明，提供的一种多功能音响装置包括框架、由框架支撑的扬声器膜板、固定在扬声器膜板上的音圈、由框架可旋转地支撑的并具有环形转子永久磁铁的转子、配置在框架中具有磁极的定子，与转子相对应、用于在转子的转子永久磁铁和定子磁极之间形成磁通量的定子线圈。
该装置进一步包括固定在框架中的中央部分底部的圆柱形扬声器轭、固定于扬声器轭底部的扬声器永久磁铁和固定在扬声器永久磁铁顶部的顶板、配置在转子上用于在转子旋转期间振动转子的偏心装置。
放置在扬声器轭和顶板之间所形成的间隙中的音圈。
由扬声器轭周边外壁可旋转地支撑的转子永久磁铁。
偏心装置是偏心放置在转子上的重块。
用于给定子中的线圈提供激磁来旋转转子的驱动电路。
本发明的这些与其他一些目的和特征将在下面结合附图的详细说明中变得更加明显。
【附图说明】
图1是本发明多功能音响装置的截面图；
图2是沿图1中II-II线的截面图；
图3是本发明多功能音响装置的转子分解透视图；
图4是本发明多功能音响装置的定子分解透视图；
图5是本发明多功能音响装置中所使用的驱动电路；
图6是一种传统的电磁感应转换器的截面图；
图7示出一种传统的多功能音响装置的截面图；
图8示出另一种传统的多功能音响装置的截面图。
【具体实施方式】
参照图1和图2，本发明的多功能音响装置包括声音生成器件10、转子20和配置在塑料柱形框架1中的环形定子30。声音生成器件10包括具有中央圆顶14a并在外围14b处用粘合剂固定在框架上的扬声器膜板14、固定在扬声器膜板14下侧的音圈15。扬声器膜板14被具有多个声音排放孔并在其外边界处固定在框架1上的覆盖片13覆盖。
由磁性材料制成的圆柱形扬声器轭21固定在框架1的基板的中央部分，并且沿轴线方向磁化的圆柱形扬声器永久磁铁22固定在扬声器轭21的底部。由磁性材料制成的顶轭23固定在永久磁铁22的顶部。音圈15放置在顶轭23的外壁和扬声器轭21的内壁之间形成的扬声器间隙11中。
转子20包括通过环形止推滚珠轴承25和圆柱形止推滚珠轴承26可旋转地放置在框架1基板和扬声器轭21外壁上的环形转子永久磁铁24，环形永久磁铁24在径向被磁化。
半圆形重块27(图2)安全地安置在永久磁铁24上。作为另一种装置，永久磁铁24可以相对于转子20的轴来偏心放置。如图1和2中所示，环形定子30环绕转子20放置，因此，在转子20的周边和环形定子30内壁之间形成第二间隙12。
参照图4，定子30包括环形定子线圈33、放置在环形线圈33上侧和下侧的环形上屏蔽板36和下屏蔽板35、以及环形上定子磁轭31和环形下定子磁轭32。上定子磁轭31具有4个主磁极31a1、31b1、31c1和31d1，以及4个辅助磁极31a2、31b2、31c2和31d2。每个磁极沿轴向向下定子磁轭32延伸。下定子磁轭32具有4个主磁极32a1、32b1、32c1和32d1，以及4个辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2。
一对上主磁极和辅助磁极31a1和31a2以及一对下主磁极和辅助磁极32a1和32a2，以及其他磁极对被成角度地放置于磁极间距为90度(电角度为360°)的范围内。主磁极和辅助磁极的宽度总和在45度之内，并且主磁极的宽度大于辅助磁极的宽度。
一对上主磁极和辅助磁极以及一对下主磁极和辅助磁极如图2所示相间放置在同一环上。
上屏蔽板36有4个孔36a、36b、36c和36d，每个孔都是从屏蔽板36内侧向内径向凸出形成凸出部分。类似地，下屏蔽板35有4个孔35a、35b、35c和35d。上定子磁轭31的辅助磁极31a2、31b2、31c2和31d2被插入上屏蔽板36的孔36a-36d中。类似地，下定子磁轭32的辅助磁极32a2、32b2、32c2和32d2被插入下屏蔽板35的孔35a-35d中。
参照图1和4，下定子磁轭32具有柱形外壁32e。下屏蔽板35放置在外壁32e和主以及辅助磁极之间的下定子磁轭32上。定子线圈33、上屏蔽板36，和上定子磁轭31顺序层叠在下屏蔽板35上。因而转子20和定子30构成同步电机。
可以理解的是电机可以制成具有多极永久磁铁的步进电机。
永久磁铁24的磁通势施加给第二间隙12，因此为转子提供了必要的磁通量密度。
参照图5，转子驱动电路40包括交叉连接，插入定子线圈33的一对NPN晶体管41和43以及一对PNP晶体管42和44。晶体管41和42的基极连接在输入端48，晶体管43和44的基极通过倒相器47连接在输入端48。
在运作时，当向音圈15的输入端19a和19b(图1)施加高频信号时，扬声器膜板14就沿Y方向振动，产生声音。
当向驱动电路40的输入端48施加大约100-300Hz的低频信号时，在输入信号为高电平时晶体管41和44导通。因而，从Vcc到GND的电流通过晶体管41和44流过了定子线圈33。并且在输入信号低电平时电流流过晶体管43、线圈33和晶体管42。而对应于输入低频信号的低频交流电流流入定子线圈33。因而，对主极32a1和辅助极32a2极对到极对32d1和32d2进行激磁。同时，由4个辅助极31a2、31b2、31c2和31d2中生成的磁通量以及由4个辅助极32a2、32b2、32c2和32d2中生成的磁通量，由穿过上屏蔽板36的孔36a-36d以及下屏蔽板35的孔35a-35d的涡电流延迟相位，来产生移动磁场，从而在预定方向生成旋转能量。这样，转子20以驱动低频转动。因为重块27偏心放置在转子20上，所以，转子在径向上振动。振动通过装置的框架1和外壳被传送到用户身体，因此，就通知用户有呼叫信号。
转子的转速N，表示如下：
N＝60f/Z(rpm) 1
其中Z是转子的极对数，
f是驱动频率。
负荷扭矩TL表示如下：
TL＝μrRω2M(N·m) 2
其中M是转子重块27的质量，
R是转子中心与重块27重心之间的长度，
r是转子半径，
μ是转子和扬声器轭21之间的摩擦系数，
ω是转子20的转数(rad/sec)。
因为转子20仅仅负担负荷扭矩TL，所以，装置的功率消耗很小。
如果在通过扬声器膜板14生成声音期间，向输入端48施加低频信号来旋转转子20，第一间隙11内的磁通量密度不会不同于当仅有扬声器膜板14振动时的磁通量密度。
虽然在上述实施例中使用同步电机，其他的电机例如步进电机、直流电机以及别的电机都可以使用。进一步，转子可以放置在定子的外侧。
从前述中，可以了解本发明提供了一种可以同时产生音响和结构振动而不会降低音质的多功能音响装置。在已有技术中，因为扬声器膜板和磁体复合物在相同方向振动，增加了装置的厚度。在本发明中的装置中，因为磁体复合物旋转，所以装置的厚度得以减小。
虽然本发明是通过结合较佳说明实施例进行描述，但必须了解的是这些描述的目的在于说明而不是限定由下述权利要求所定义的本发明范畴。