专利名称：由螺旋形阻尼件支撑磁路、柔顺性提高的振动操作机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用机电转换器的振动操作机构，这种操作机构包括一个磁路和一个驱动线圈，而且具有一个弹性支撑着磁路的阻尼件。本发明特别涉及阻尼件的结构。
背景技术：
电动式机电转换器的磁路通常有一个磁体和磁轭，里面有一个磁隙，磁隙中配置有一个可动线圈或带件。当交流驱动电流加到可动线圈或带件上时，可动线圈或带件相对于磁路振动。振动的频率与交流驱动电流的频率有关。鉴于可动线圈或带件加有交流驱动电流而且活动或振动，因此通常叫做驱动线圈，也叫做可动元件。
当交流驱动电流的频率是声频时，可动线圈或带件以声频振动。当直接或通过阻尼件给可动线圈或带件接上一个薄片或膜片时，可动线圈或带件以声频振动，发出声音来。这就是众所周知的电动式扬声器。
另一方面，电磁式机电转换器的磁路则通常有一个磁体和磁轭，磁轭上绕有驱动线圈，磁体和磁轭中形成有磁隙，磁隙中配置有作为可动元件的一个磁衔铁或小磁片。当驱动线圈通上交流驱动电流时，磁衔铁以交流驱动电流的频率振动。电磁式电转换器也用作扬声器，这时磁衔铁接膜片或薄片。
上述两种机电转换器，无论哪一种都可以通过将磁路通过一个阻尼件支撑在一个结实的支撑件或框架上，借助直接或通过一个柔曲性低的弹性件将可动元件固定到支撑件上，和通过给驱动线圈通上低频交流驱动电流，磁路就能以低于声频的低频振动。振动通过阻尼件传给支撑件，从而使人在连接支撑件或固定在支撑件的器材时通过其皮肤感觉到振动。因此，机电转换器可用在振动操作机构中产生人体通过皮肤能感觉到的低频振动。
在这类振动操作机构中，声频交流驱动电流通入驱动线圈中，可动元件以声频振动。振动传给支撑件。当给支撑件接上一个薄片或膜片时，薄片或膜片振动，发出听得见的音响。应用这个原理，有人提出用小型振动操作机构产生话音和振铃音调和发出振动信号，供在移动通信中表明收到了呼叫(例如，参阅日本未审查的专利申请(JP-A)No．H10-165892和No．H11-027921。
这些日本文献公开了一种用螺旋弹簧部分支撑磁路的阻尼件，如JP-A′892的图5和JP-A′921的图5中所示。阻尼件由诸如金属板之类的弹性圆板制成，由内环部分、外环部分和多个连接在内外环部分之间的螺旋弹簧部分组成。内环和外环分别固定在磁路和支架上。
各螺旋弹簧部分呈螺旋形从内环部分延伸到外环部分，用一个内螺旋形狭缝和一个外螺旋形狭缝界定。在这种结构中，即使阻尼件的半径有限，各螺旋弹簧部分也比有限半径中形成的螺旋弹簧长。因此，各弹簧部分能弹性支撑着磁路，与阻尼件有限的半径相比，柔顺性颇高。
现行有螺旋弹簧部分的阻尼元件中，有一种其螺旋弹簧部分弹簧的有效长度主要由围绕阻尼件中心从内螺旋狭缝内端至外螺旋狭缝外端的角度确定。以下称这个角为“有效角”。历来认为以较高的柔曲性弹性支撑磁路使有效角最大为55度已足够了。考虑到采用大的有效角阻尼件制造起来有困难，因而有效角通常选用小于55度的角度。
然而，上述现行的振动操作机构有这样的缺点阻尼件可能在受到外力冲击等作用的不正常应力时往往会永久变形。
在研究产生上述问题的原因之后，本发明人认识到现行有螺旋弹簧部分、有效角小于55度的阻尼件尽管其保持的柔曲性不足以应付诸如掉地之类的机械冲击引起的较大外力，但在其径向的刚度还是较大的。如果受到如此之大的外应力例如振动操作机构掉下地时，磁路可能会产生不正常的径向位移。这种异常的位移可能使阻尼件永久变形，而且可能进一步引起磁路的中心轴倾斜。变形或倾斜程度大时，阻尼件受到不正常应力的作用，从而使性能的稳定性下降。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种能提高抗冲击性能、在很长一段时间内保持性能稳定的振动操作机构。
本发明适用于机电转换器包括驱动线圈和由磁体和磁轭组成的磁路的振动操作机构。振动操作机构包括一个支架和一个将磁路支撑在支架上的阻尼件。阻尼件包括一个内环部分、一个外环部分和多个将内环和外环连接起来的螺旋弹簧部分。各螺旋弹簧部分呈螺旋形从内环部分延伸到外环部分，以内螺旋狭缝和外螺旋狭缝界定。阻尼件的特征在于，有效角选取大于55度的角度。
本发明适用于机电转换器包括驱动线圈和由磁体和磁轭组成的磁路的振动操作机构。振动操作机构包括一个支架和一个将磁路支撑在支架上的阻尼件。阻尼件包括一个内环部分、一个外环部分和多个将内环和外环连接起来的螺旋弹簧部分。各螺旋弹簧部分呈螺旋形从内环部分延伸到外环部分，以内螺旋狭缝和外螺旋狭缝界定。各螺旋弹簧的有效弹簧长度为320以上，更理想的情况为400以上。有效弹簧长度由螺旋弹簧部分的平均半径(r)和有效角(θ)的乘积(r·θ)确定。
有效角定为围绕阻尼件中心从其内螺旋狭缝的内端至其外螺旋狭缝的外端的角(角度)。
平均半径(r)由从阻尼件中心至一个螺旋形曲线上各点不同距离的平均值确定，所述螺旋形曲线沿内外螺旋狭缝之间的中心线从螺旋弹簧部分的内端延伸到螺旋弹簧部分的外端，即有效角θ从其原来的角位置移至终点位置的角度。
平均半径大致由不同距离中的一个在有效角原来位置的距离(D0)与另一个在终点角位置的距离(Dθ)的平均值((D0+Dθ)／2)给出。
不然平均半径也可大致为不同距离中的一个移过从原来角位置至终点角位置的θ／2角的角位置的距离(Dm)，即从阻尼件中心到原来角位置与终点角位置之间的螺旋弧中点的距离。
在上述结构的情况下，可以增加螺旋弹簧部分的有效弹簧长度，从而降低阻尼件对径向冲击的刚度。因此，即使受到径向外应力的作用，例如当振动操作机构掉地时，磁路也仅仅暂时径向位移，不致永久变形。
阻尼件最好由于少一种选自SUS304，SUS301，镍银、磷青铜和BeCu合金或弹性塑料树脂的非磁性金属片制成。最好金属片圆盘中形成确定螺旋弹簧部分的狭缝，彼此间隔预定间距配置。
附图简介
图1A是现有振动操作机构的剖面图。
图1B是图1A所示阻尼件的平面图。
图2A是本发明一个实施例的振动操作机构的剖面图。
图2B是图2A所示阻尼件的平面图。
图3是本发明另一个实施例的振动操作机构的剖面图。
发明的最佳实施例在说明本发明的一些最佳实施例之前，为便于理解本发明，先参阅图1A和1B说明现行的振动操作机构。
参阅图1A。图中所示的振动操作机构呈圆柱形，中心有一个中心轴4，振动操作机构的机电转换器是电动式的。中心轴4周围是磁路，磁路由具有周边侧壁的磁轭1形成，磁轭1中配置有板3，磁轭1与板3之间插有一个盘形永久磁体2。永久磁体2和板3周围环绕着磁轭1的周边侧壁，其间留下磁隙6。磁隙6中配置有驱动线圈或可动线圈5。
盘形阻尼件170将磁路1-4支撑在支架9上。阻尼件170由内环部分171、外环部分172和多个将内环部分171与外环部分172彼此连接起来的螺旋弹簧部分173组成。各螺旋弹簧部分173以其内螺旋狭缝174和其外螺旋狭缝175为界。围绕阻尼件170的中心轴线从内螺旋狭缝174的内端至外螺旋狭缝175的外端的角选取小于55度的角。
中心轴4呈螺栓状，通过阻尼件170的内环部分171的中心孔装入磁路1-4的中心孔。因此，磁路1-4和阻尼件170彼此同轴配置，磁路1-4在其中心和板3边上固定连接在内环部分171的下表面。外环部分172固定在支架9上。因此，磁路1-4由阻尼件170弹性支撑在支架9上。
驱动线圈6用连接剂或粘接剂固定在外环部分172的下表面。缓冲件或减震件8配置在支架9与外环部分172之间，用连接剂或粘接剂固定在支架9和外环部分172上。缓冲件8防止磁轭1的侧壁上端与支座9在磁路1-4振动过程中碰撞产生噪声。
支架9呈环形，由塑料树脂或其它硬质材料制成。薄板盖10作为振动板装在支架9上，配置在整个阻尼件170上。薄板盖10可以用与支架9相同的材料制成单一部件。
工作时，当驱动线圈5通上较低频率的交流驱动电流时，磁路1-4由于受到螺旋弹簧部分173弹性的支撑作用柔顺性较高而沿中心轴4的轴向往复运动或振动。振动通过阻尼件170传给支架9和薄板盖10，于是附在支架9和／或薄板盖10上的人体能觉察出振动。
当交流驱动电流的频率是声频时，由于磁路由柔顺性高的阻尼件170支撑着，因而是驱动线圈5而不是磁路以声频振动。驱动线圈5的振动通过外环172和／或支架9传给薄板盖10，从而使薄板盖10以声频振动，发出听得见的声音。
图1A和1B中所示的现行振动操作机构的问题如本发明前言部分中所述。
现在参阅附图详细说明本发明的一些实施例。
参阅图2A和2B，本发明一个实施例的振动操作机构与图1A和1B中所示的现行振动操作机构大致类似，包括磁轭1，永久磁体2、板3、中心轴4、线圈5、阻尼件270、减震件8、支架9和薄板盖1。类似的部分都用同样的参考编号表示，这里不再详细说明了。
阻尼件270与现行的阻尼件170基本上类似，它包括外环部分、内环部分和多个螺旋弹簧部分，各螺旋弹簧部分以从内环部分至外环部分延伸开的内螺旋狭缝和外螺旋狭缝界定。图2中，内环部分、外环部分、螺旋弹簧部分和内外螺旋狭缝分别以编号271，272，273，274和265表示。内环部分271和外环部分272分别固定在磁路1-4和支架9上。
阻尼件270可由至少一种选自SUS304、SUS301、镍银、磷青铜、BeCu合金和弹性塑料树脂的弹性非磁性材料制成。
现在说明螺旋弹簧部分273作为本发明特征的一个方面。
如图2B中所示，阻尼件270配备有多个狭缝(图中示出了3个狭缝)。这三个螺旋形狭缝各自从内环部分271螺旋形地延伸到外环部分272，遍及围绕阻尼件270的中心180度以上的角度区。这三个螺旋形狭缝围绕阻尼件中心等角度配置。三个径向延伸的螺旋形狭缝中毗邻的两个界定在其间延伸的三个螺旋弹簧部分的其中一个。图中，编号274和275表示界定螺旋形狭缝273其中特定的一个的两个螺旋形狭缝。
各螺旋弹簧部分273的有效角θ为55度以上。有效角θ是内螺旋形狭缝274内端与外螺旋形狭缝外端之间界定每个螺旋弹簧部分273的角。
此外，各螺旋弹簧部分273的有效弹簧长度为320以上，最好400以上。
这里，有效弹簧长度由螺旋弹簧部分平均半径(r)与有效角(θ)的乘积(r·θ)来确定。平均半径(r)由从阻尼件中心至螺旋形曲线(图2B螺旋弹簧部分273中的虚线所示)上不同点的不同距离(以毫米为单位)的平均值来确定，螺旋形曲线则沿内外螺旋形狭缝274和275之间的中心线从螺旋弹簧部分273的内端延伸至外端，即，从有效角的原来角位置至终点角位置移过有效角θ的角度。
平均半径大致由在有效角原来角位置的不同距离之一(D0)与另一个在终点角位置的距离(Dθ)的平均值((D0+Dθ)／2)给出。
不然，平均半径也大致等于在某一角位置的不同距离之一(Dm)从原来角位置向终点角位置移过θ／2个角度，即从阻尼件中心至原来角位置和终点角位置之间的螺旋曲线上中点的距离。
如图2B中所示，各螺旋形狭缝(图中示出了特定的一个275)的形状由径向内轮廓线a和径向外轮廓线b确定，从而使螺旋形狭缝的缝宽在内外端部分增加。径向内轮廓线a包括从狭缝的外端E1向内端E2延伸的螺旋形线a1和内端附近的圆弧a2，圆弧a2与内径部分171同心。径向外轮廓线b包括从狭缝内端E2延伸至外端E1的螺旋形线b1和外端附近的圆弧b2，圆弧b2与外环部分172同心。螺旋形狭缝的上述结构的贡献在于进一步减少了阻尼件270留在内环271与外环272之间的材料量，从而降低了螺旋弹簧部分273的刚度和阻尼件的径向刚度。
在上述结构中，驱动线圈5通上交流驱动电流时，振动操作机构以类似现有技术振动操作机构的方式工作。鉴于各螺旋弹簧部分的有效弹簧长度增加了，而且柔曲性较高，因而磁路能以较大的幅度振动，从而在大小和重量上可以减小。
在磁路受到任何径向外力的作用时，例如振动操作机构掉落地时，磁路径向偏移。即使在这种情况下，阻尼件本身和螺旋弹簧部分由于径向刚度减小了，因而不会永久变形。
在图2A和2B的实施例中，薄盖板10与支架9固定在一起或形成一个整体。然而，在改型方案中可以取消盖板10。在这种情况下，装有振动操作机构的装置有一个膜片或其它薄板通过支架接收线圈的振动，并因振动而发出音响。
可以看到，图2A和2B中阻尼件270的内外环部分271和272其轴向长度大于弹簧部分273的厚度。因此，内环部分271为阻尼件270的中心肋条、套节或凸台，外环部分272为外肋条或凸缘。但在阻尼件的改型方案中，内外环部分271和272可制成其厚度等于螺旋弹簧部分273的厚度。
此外，在配置支架9和磁轭1时，在磁轭1当磁路1-4振动时不与支架9碰撞的情况下可以取消减震件8。
参阅图3。图中所示另一个实施例的振动操作机构包括了上述改型。支架9′呈环形，没有配备薄盖板。阻尼件270′由弹性薄板制成，因而内外环部分271′和272′与螺旋弹簧部分273′一样厚。内环部分271′用中心轴4固定在磁路1-4上，中心轴4象螺栓一样穿过弹性垫圈11，弹性垫圈11则配置和夹持在内环部分271′与磁路1-4(具体地说磁板3)之间。外环部分272′固定在支架9′下表面上，从而使支架配置阻尼件270′上。在这种支架配置中，磁轭1不与支架270′碰撞，因而可以不用减震件。
此阻尼件270′用冲压法用上述板材制成。板厚度取决于操作机构的大小。用在装配在象蜂窝式电话机之类的蜂窝式移动电话机中的振铃操作机构中时，最好约为0．1-0．3毫米厚。
已经生产了外径15毫米、结构如图3所示的振动的许多样品，配备有上述各种材料制成的不同有效弹簧长度的阻尼件。对这些样品进行了掉地试验，即给各样品附上一个振动需用的限制器并将样品装在100克重的塑料盒中，然后从1．8米高处将其掉落到混凝土地面上。从掉地后的样品可以观察阻尼件变形。表1列出了用SUS304制成的阻尼件实验证明的测试结果。
表1 表1中，平均半径(r)是基于中间角位置的距离(Dm)。标记×，Δ和○分别表示阻尼件因掉地试验而产生的大变形，阻尼件因掉地试验而产生的小变形，但阻尼件仍可使用，和阻尼件不因掉地试验而变形。
从表1可知，有效长度以320以上有利，最好是400以上。
权利要求
1．一种振动操作机构，具有机电转换器，该机电转换器包括一个驱动线圈和一个磁路，该磁路包括一个磁铁和磁轭、一个支架和一个将磁路支撑在支架上的阻尼件，所述阻尼件包括一个内环部分、一个外环部分和多个将内环和和外环连接的螺旋弹簧部分，各螺旋弹簧部分呈螺旋形从内环部分延伸到外环部分，以内螺旋形狭缝和外螺旋形狭缝界定，其中，各螺旋弹簧部分的有效弹簧长度由围绕阻尼件中心从内螺旋形狭缝内端至外螺旋形狭缝外端的有效角确定，有效角选取大于55度的角。
2．一种振动操作机构，具有机电转换器，该机电转换器包括一个驱动线圈和一个磁路，该磁路包括一个磁铁和磁轭、一个支架和一个将磁路支撑在支架上的阻尼件，所述阻尼件包括一个内环部分、一个外环部分和多个将内环和外环连接的螺旋弹簧部分，各螺旋弹簧部分呈螺旋形从内环部分延伸到外环部分，以内螺旋形狭缝和外螺旋形狭缝界定，其中，各螺旋弹簧部分的有效弹簧部分为320以上，最好为400以上，所述有效弹簧长度由螺旋弹簧部分的平均半径(r)和有效角(θ)的乘积(r·θ)确定，所述有效角确定为围绕阻尼件的中心从内螺旋形狭缝的内端至外螺旋形狭缝的外端的角度。
3．如权利要求2所述的振动操作机构，其特征在于，所述平均半均(r)由从阻尼件中心至一个螺旋形曲线上不同点的不同距离(以毫米为单位)的平均值确定，所述螺旋形曲线沿内外螺旋形狭缝之间的中心线从螺旋弹簧部分的内端至外端延伸，即从有效角的原来角位置至终端角位置移过所述有效角θ的角度。
4．如权利要求2所述的振动操作机构，其特征在于，所述平均半径大致由在有效角原来角位置的不同距离其中一个(D0)和另一个在终端角位置的距离(Dθ)的平均值((D0+Dθ)／2)给出。
5．如权利要求2所述的振动操作机构，其特征在于，所述平均半径大致由在某一角位置的不同距离其中一个(Dm)从原来角位置向终点角位置移过θ／2个角度，即从阻尼件中心至原来角位置和终点角位置之间螺旋曲线上中点的距离给出。
6．如权利要求2所述的振动操作机构，其特征在于，所述阻尼件由选自SUS304、SUS301、镍银、磷青铜和Be-Cu合金中的至少一种金属材料制成。
7．如权利要求2所述的振动操作机构，其特征在于，所述确定所述螺旋弹簧部分的螺旋形狭缝围绕所述阻尼件的中心等角度形成。
8．如权利要求2所述的振动操作机构，其特征在于，各所述螺旋形狭缝的形状由径向内轮廓线(a)和径向外轮廓线(b)确定，从而使螺旋形狭缝的狭缝宽度在内外端部分增加，所述径向内轮廓线(a)包括从狭缝外端(E1)向内端(E2)延伸的螺旋形线(a1)和内端附近的圆弧(a2)，圆弧(a2)与内环部分(171)同心，所述径向外轮廓线(b)包括从狭缝的内端(E2)向外端(E1)延伸的螺旋形线(b1)和外端附近的圆弧(b2)，圆弧(b2)与外环部分(172)同心。
全文摘要
一种振动操作机构,其机电转换器有一个磁路(1—4)、一个驱动线圈(5)、一个支架(9)和一个将磁路弹性支撑在支架上、在线圈(5)通上交流驱动电流时对磁路的振动起灵活阻尼作用的阻尼件(270)。阻尼件(270)包括内环和外环部分(271,272)和多个由阻尼件中形成的多个螺旋形狭缝(274,275)确定的螺旋形弹性部分(273)。为减小由毗邻两螺旋形狭缝确定的螺旋弹簧部分的柔顺性,各螺旋形弹簧部分的有效弹簧长度由有效角(θ)确定,有效角(θ)则由围绕阻尼件中心从内螺旋形狭缝的内端至外螺旋形狭缝的外端的角的角度确定。有效角为55度以上。在一个最佳实例中,有效角由以毫米为单位的平均半径(r)值和有效角(θ)的角度值的乘积(rθ)确定。有效弹簧长度为320以上,最好是400或上。
文档编号H04R9/02GK1294832SQ00800238
公开日2001年5月9日 申请日期2000年3月3日 优先权日1999年3月3日
发明者熊谷彻 申请人:株式会社东金