專利名稱：多功能聲音裝置的制作方法
發(fā)明的背景本發(fā)明涉及一種用在便攜式儀器，比如便攜式電話中的多功能聲音裝置。
已經(jīng)提供有一種便攜式儀器的聲音裝置，其中提供一個揚聲器用于產(chǎn)生呼叫信號的聲音，并提供一個振動馬達用于告知呼叫信號的接收機不發(fā)出聲音。在這樣的裝置中，因為揚聲器和馬達都安裝在裝置中，所以增加了裝置的尺寸和重量，以及生產(chǎn)成本。
近年來，為了消除上述缺陷提供有一種多功能聲音裝置。該多功能聲音裝置包括具有振動盤和磁連接到安裝在揚聲器的振動盤上的音圈的永久磁鐵的揚聲器。永久磁鐵在100-150Hz的低頻獨立地振動從而通過裝置外殼的振動告知呼叫信號的接收，該振動傳送到裝置用戶的身體。
圖9是在日本實用新型申請公開5-85192中披露的一種傳統(tǒng)的電磁感應(yīng)轉(zhuǎn)換器的剖面圖。轉(zhuǎn)換器包括安裝在外殼512邊緣上的振膜506，固定在振膜506的中心部分507下側(cè)的音圈508，安裝在外殼512中的彈簧板511，和固定到彈簧板511的中心部分、插入到音圈508中的永久磁鐵510。
通過向音圈508施加低頻或高頻信號，彈簧板511在磁鐵510的極化方向Y上振動。
在該裝置中，振膜506和彈簧板511通過音圈508和磁鐵510之間的磁性組合而相對地運動。因此，當?shù)皖l信號或高頻信號施加到音圈508時，振膜506和彈簧板511都隨即振動。結(jié)果，從裝置中產(chǎn)生的比如話音、音樂和其他的聲音被變形，從而降低了音量。另外，音圈508和磁鐵510的振動引起磁鐵的低頻振動以添加到音圈508和磁鐵510的磁性組合中，這進一步加大了聲音的失真。


圖10是表示傳統(tǒng)的多功能聲音裝置的剖面圖。裝置包括由塑料制成并具有波浪形圍邊603a和中心圓頂?shù)膿P聲器振動盤603，固定到中心部分的振動盤603下側(cè)的音圈604，和磁體復(fù)合物610。振動盤603用粘合劑被固定到框架609。
磁體復(fù)合物610包括下軛605，形成在軛605的中心部分上的線圈601，安裝在下軛605上的環(huán)狀永久性磁鐵602，和安裝在永久性磁鐵602上的環(huán)狀上軛606。下軛605和上軛606用彈簧板607和608彈性支撐在框架609上。磁隙611形成在線圈601的圍邊601a和上軛606的內(nèi)壁606a之間，以磁連接到音圈604上。
當交流電壓通過輸入端612a和612b施加到音圈604上時，揚聲器振動盤603在方向Y上振動，以產(chǎn)生頻率700Hz和5KHz之間的聲音。如果低頻信號或高頻信號施加到音圈604上，揚聲器振動盤603和磁體復(fù)合物610隨即振動，因為磁體復(fù)合物610和揚聲器振動盤603通過音圈604和磁體復(fù)合物610的磁性組合而相對運動。
結(jié)果，比如由裝置產(chǎn)生的話音、音樂和其他的聲音被變形，從而減少了音量。另外，音圈604和磁體復(fù)合物610引起低頻振動以添加到音圈604和磁體復(fù)合物610的磁性組合上，這進一步加大了聲音的失真。
圖11表示另一個傳統(tǒng)的多功能聲音裝置的剖面圖。該裝置包括由塑料制成并具有波浪形圍邊603a和中心圓頂?shù)膿P聲器振動盤603，固定到中心部分的振動盤603的下側(cè)的音圈604，和磁體復(fù)合物610。振動盤603用粘合劑固定到框架609上。
磁體復(fù)合物610包括下軛703，形成在軛703中心部分上的線圈601，固定到下軛703上的環(huán)狀永久磁鐵702，和具有外壁606b并安裝在永久磁鐵702上的環(huán)狀上軛606。上軛606用彈簧板707和708彈性支撐在框架609上。第一磁隙701形成在線圈601的圍邊601a和上軛606的內(nèi)壁606a之間以磁連接到音圈604。第二磁隙705形成在下軛703的圍邊703a和上軛606的內(nèi)壁606a之間。驅(qū)動線圈706固定到框架上并插入到第二磁隙705中。
當交流電壓通過輸入端612a和612b施加到音圈604上時，揚聲器振動盤603在Y方向上振動以產(chǎn)生頻率在700Hz和5KHz之間的聲音。如果低頻信號或高頻信號施加到音圈604上，揚聲器振動盤603和磁體復(fù)合物610隨即振動，因為磁體復(fù)合物610和揚聲器振動盤603通過音圈604和磁體復(fù)合物610的磁性組合而相對運動。
當音樂的高頻信號施加到音圈604上時，只有揚聲器振動盤603振動。因此，沒有發(fā)生聲音的失真。而且，當?shù)皖l信號施加到驅(qū)動線圈706時，只有磁體復(fù)合物610振動，并且揚聲器振動盤603不振動。
但是如果高頻信號施加到輸入端612a、612b，并且低頻信號也施加到輸入端704a、704b，揚聲器振動盤693和磁體復(fù)合物610隨即振動，從而減小音量。
在上述的傳統(tǒng)裝置中，低頻信號或高頻信號施加到音圈時，揚聲器振動盤和磁體復(fù)合物都振動。這是由低頻振動成分在與高頻振動方向相同的方向振動造成的。
發(fā)明的簡述本發(fā)明的目的在于提供一種對于多功能聲音裝置的故障排除，它可以應(yīng)付比如由施加到裝置中的沖擊造成的轉(zhuǎn)子停止這類的故障。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種多功能聲音裝置，它包括框架，支撐在框架上可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，提供在框架上的定子，提供在轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵，支撐在框架上的振膜，用于形成轉(zhuǎn)子和定子之間的磁通量的線圈，用于檢測在線圈上產(chǎn)生的電壓的電壓檢測裝置，用于比較由電壓檢測裝置在聲音裝置操作過程中檢測出的電壓和對應(yīng)于在轉(zhuǎn)子異常旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電壓的參考電壓并在檢測電壓等于或高于參考電壓時產(chǎn)生異常信號的比較裝置，響應(yīng)于異常信號開始從低速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的控制裝置。
參考電壓是對應(yīng)于轉(zhuǎn)子開始低速旋轉(zhuǎn)時的電壓的電壓。
異常旋轉(zhuǎn)是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的停止。
速度控制裝置設(shè)置旋轉(zhuǎn)開始時和聲音產(chǎn)生情況期間在固定速度的轉(zhuǎn)子的速度。
本發(fā)明的這些和其他的目的和特征將從隨后的參照附圖作出的詳細描述中顯示出來。
圖11是傳統(tǒng)的多功能聲音裝置的剖面圖。
轉(zhuǎn)子20包括固定到轉(zhuǎn)子軸16上的下轉(zhuǎn)子軛23，轉(zhuǎn)子軸16旋轉(zhuǎn)安裝在框架1的基板上，和固定到下轉(zhuǎn)子軛23上的環(huán)狀側(cè)軛22。環(huán)狀揚聲器永久磁鐵17固定到圍繞軸16的下轉(zhuǎn)子軛23，并且中心頂軛18由軸16固定到磁鐵17。揚聲器永久磁鐵17在軸方向上以單極性被磁化。從而，第一磁路在頂軛18和側(cè)軛22之間形成。
環(huán)型轉(zhuǎn)子永久磁鐵21固定到側(cè)軛22的外壁和下轉(zhuǎn)子軛23上。如圖3所示，轉(zhuǎn)子永久磁鐵21在徑向上以多極性被磁化，從而轉(zhuǎn)子永久磁鐵的外壁有多和個磁極。從而，第二磁路形成在轉(zhuǎn)子20和定子30之間。音圈15放置在揚聲器間隙11里，該間隙形成在頂軛18的外壁和側(cè)軛22的內(nèi)壁之間。
如圖2和3所示，由塑料制成的半圓形重物24固定到側(cè)軛的外壁上并安裝在轉(zhuǎn)子永久磁鐵21上，該重物包括比如鎢粒的重粒子。作為另一種方式，永久磁鐵21可以與轉(zhuǎn)子軸16分離放置。馬達間隙12形成在轉(zhuǎn)子永久磁鐵21的外圍和定子30的內(nèi)壁之間。如圖1和2所示，環(huán)狀定子30圍繞轉(zhuǎn)子20放置。
參照圖4，定子30包括環(huán)狀定子線圈33，放置在環(huán)狀線圈33的上側(cè)和下側(cè)的環(huán)狀上遮蔽板36和下遮蔽板35，和環(huán)狀上定子軛31和下定子軛32。上定子軛31有四個主磁極31a1、31b1、31c1和31d1，和四個輔助磁極31a2、31b2、31c2和31d2。每個磁極在軸向上并向下定子軛32延伸。下定子軛32具有四個主磁極32a1、32b1、32c1和32d1，和四個輔助磁極32a2、32b2、32c2和32d2。
上主磁極31a1和輔助磁極31a2對，和下主磁極32a1和輔助磁極32a2對，以及其他的磁極對以90度的一個磁極傾角被有角度地放置(電角度360°)。主磁極和輔助磁極的跨度和在45度之內(nèi)，并且主磁極的跨度大于輔助磁極的跨度。
上主磁極和輔助磁極對和下主磁極和輔助磁極對交替放置在圖2所示的相同環(huán)形上。
上遮蔽板36有四個洞35a、36b、36c和36d，每個洞形成在從遮蔽板36的內(nèi)壁向內(nèi)徑向投射的投影中。同樣，下遮蔽板35有四個洞35a、35b、35c和35d。輔助磁極31a2、31b2、31c2和31d2插入到上遮蔽板36的洞36a-36d中。同樣，下定子軛32的輔助磁極32a2、32b2、32c2和32d2插入到下遮蔽板35的洞35a-35d中。
參照圖1和4，下定子軛32具有圓環(huán)形外壁32e。下遮蔽板35安裝在外壁32e和主和輔助磁極之間的下定子軛32上。定子線圈33、上遮蔽板36和上定子板31按次序疊加在下遮蔽板35上。從而，轉(zhuǎn)子20和定子30組成同步電動機。
能夠理解，電動機能夠被制成具有多磁極的永久磁鐵轉(zhuǎn)子的步進電動機。
永久磁鐵21的磁通勢同時施加到揚聲器和電動機間隙11和12，從而提供必要的磁通密度。
參照圖5，轉(zhuǎn)子驅(qū)動電路40包括交叉連接的一對NPN晶體管41和43和一對PNP晶體管42和44，中間插入定子線圈33。晶體管41和42的基極連接到輸入端48，晶體管43和44的基極通過反相器47連接到輸入端48。
在操作中，當高頻信號施加到音圈15的輸入端19a和19b時，揚聲器振膜14在Y方向上振動(圖1)發(fā)出聲音。
當大約100-300Hz的低頻信號施加到驅(qū)動電路40的輸入端時，晶體管41和44接通輸入信號的高電平。因而，電流從Vcc通過晶體管41和44經(jīng)過定子線圈33流到GND。并且電流以輸入信號的低電平經(jīng)過晶體管43、線圈33和晶體管42。因此，對應(yīng)于輸入低頻信號的低頻交變電流流入定子線圈33。從而，多對主電極32a1和輔助電極32a2到電極32d1和32d2被激勵。在那時，由四個輔助磁極32a2、32b2、32c2和32d2產(chǎn)生的磁通由穿過上遮蔽板36的洞36a-36d和下遮蔽板35的洞35a-35d的渦流而相位延遲，從而產(chǎn)生移動磁場以在預(yù)定方向上產(chǎn)旋轉(zhuǎn)能量。因此，轉(zhuǎn)子20在低頻驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)。因為重物24與轉(zhuǎn)子20分離安裝，所以轉(zhuǎn)子在徑向上振動。振動通過框架1和裝置的外殼傳送到用戶的身體，從而通知用戶呼叫信號。
轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)數(shù)量N如下表示。
N＝60f/Z(rpm)其中Z是轉(zhuǎn)子電極對數(shù)，f是驅(qū)動頻率。
負載扭矩TL如下表示。
TL＝μrRω2M(N·m)其中M是轉(zhuǎn)子的重物24的質(zhì)量，R是轉(zhuǎn)子軸16的中心和重物24的重心之間的距離，R是轉(zhuǎn)子軸16的半徑，μ是轉(zhuǎn)子軸16和轉(zhuǎn)子20之間的摩擦系數(shù)，ω是轉(zhuǎn)子20的轉(zhuǎn)數(shù)(rad/sec)。
因為轉(zhuǎn)子20幾乎不負擔負載扭矩TL，所以設(shè)備的功率消耗小。
如果低頻信號施加到輸入端48以在揚聲器振膜14發(fā)出聲音期間旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子20，第一間隙11中的磁通密度只有在揚聲器振膜14振動時才改變。因此，即使轉(zhuǎn)子20旋轉(zhuǎn)，由振動盤產(chǎn)生的音量也不減小。
盡管同步電動機用在上述實施例中，但是也能夠使用其他類型的電動機比如步進電動機、直流電動機等。而且，轉(zhuǎn)子能夠放在定子的外邊。
參照本發(fā)明的故障排除系統(tǒng)，提供振蕩器50用來產(chǎn)生施加到圖5電路的輸入端48的用于驅(qū)動轉(zhuǎn)子20的驅(qū)動信號。系統(tǒng)包括分頻器51，驅(qū)動電路40(圖5)，電壓檢測電路52，比較器53，掃頻振蕩器54，保持電路55和計數(shù)器56。
掃頻振蕩器54線性增加從分頻器51輸送的頻率f，從初始頻率fso到最終頻率fss。轉(zhuǎn)子20由驅(qū)動電路40驅(qū)動。在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)期間，引入定子線圈33的電壓低于轉(zhuǎn)子20由聲音設(shè)備的振動或外加到裝置的振動而停止時的電壓Vc。因此，電壓Vc在比較器53中設(shè)置參考值，從而轉(zhuǎn)子20的停止能夠通過比較電壓Vd與電壓Vc檢測出來。
圖7示出了系統(tǒng)流程圖。系統(tǒng)流程圖包括開始60，設(shè)置步驟61，掃描步驟62，保持步驟63，電壓檢測步驟64，反饋環(huán)65和結(jié)束66。
在步驟61，頻率fso、fss，設(shè)置電壓Vd、Vc。在步驟63，保持頻率fss。
在步驟64，當電壓Vc等于或低于電壓Vd時，程序通過反饋環(huán)路65返回到步驟62，從而頻率從fso開始。
圖8示出了轉(zhuǎn)子20的轉(zhuǎn)數(shù)N和引入到定子線圈33中的電流在時間軸上的變化。
轉(zhuǎn)數(shù)N從時刻τ1點A的Nso開始一直到B點的Nss。在音調(diào)顫動的情況下，旋轉(zhuǎn)從時刻τ2繼續(xù)并結(jié)束在點C。因此，旋轉(zhuǎn)繼續(xù)重復(fù)步驟A、B、C、D、E。
另一方面，電流I改變比如M(Iso)、G、H(Iss)、J。當轉(zhuǎn)子停止時，電流增加到線K、L。電流差K-J通過定子線圈33的電阻被檢測為電壓差。電壓差被比較器53檢測。因此，轉(zhuǎn)數(shù)N回到初始值Nso，電流I回到Iso。因此，轉(zhuǎn)數(shù)和電流逐漸增加。因此，定子的異常停止恢復(fù)到通常情況。
根據(jù)本發(fā)明，當轉(zhuǎn)子異常停止時，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)返回到操作開始時的初始速度。因此，旋轉(zhuǎn)速度被穩(wěn)定地保持，從而防止音量降低。
從以上的描述中，能夠理解本發(fā)明提供了一種多工能聲音裝置，它可以不降低音量地同時產(chǎn)生聲音和振動。在現(xiàn)有技術(shù)中，因為揚聲器振膜和磁體復(fù)合物在相同方向上振動，增加了裝置的厚度。在本發(fā)明的裝置中，因為磁體復(fù)合物旋轉(zhuǎn)，裝置的厚度能夠降低。
盡管本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合最佳實施例進行了描述，但是能夠理解該描述只是為了說明的目的而不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求確定。
權(quán)利要求
1.一種多功能聲音裝置，包括框架；支撐在框架上可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；配置在框架上的定子；配置在轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵；支撐在框架上的振膜；用于形成轉(zhuǎn)子和定子之間的磁通量的線圈；用于檢測在線圈上產(chǎn)生的電壓的電壓檢測裝置；用于比較由電壓檢測裝置在聲音裝置操作過程中檢測出的電壓和對應(yīng)于在轉(zhuǎn)子異常旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電壓的參考電壓并在檢測出電壓等于或高于參考電壓時產(chǎn)生異常信號的比較裝置；響應(yīng)異常信號用于開始從低速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述參考電壓是對應(yīng)于轉(zhuǎn)子開始低速旋轉(zhuǎn)時的電壓的電壓。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，異常旋轉(zhuǎn)是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的停止。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，速度控制裝置在旋轉(zhuǎn)開始時設(shè)置轉(zhuǎn)子的速度，并且在聲音產(chǎn)生情況期間設(shè)置在恒定速度。
全文摘要
一種多功能聲音裝置,它具有支撐在框架上可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子,提供在框架上的定子。永久磁鐵提供在轉(zhuǎn)子上,提供線圈用于形成轉(zhuǎn)子和定子之間的磁通量。提供電壓檢測裝置用于檢測在線圈上產(chǎn)生的電壓。由電壓檢測裝置在聲音裝置操作過程中檢測出的電壓和對應(yīng)于在轉(zhuǎn)子異常旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的電壓的參考電壓比較,并在檢測的電壓等于或高于參考電壓時產(chǎn)生異常信號。響應(yīng)于異常信號,轉(zhuǎn)子開始從低速旋轉(zhuǎn)。
文檔編號B06B1/04GK1376012SQ02105429
公開日2002年10月23日 申請日期2002年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月13日
發(fā)明者小林孝, 二階堂旦 申請人:株式會社西鐵城電子