具有平衡性能的声学换能器的制作方法

1.本发明总体上涉及将电信号转换为(优选声学频率的)机械振动的声学换能器。本发明具体涉及可以用于使电子装置的一个或更多个表面充当转换的一(些)部分的声学换能器。


背景技术：

2.图1以部分切开的轴测视图示出了一种已知的没有附接至电子装置上的声学换能器。图2示出了同一已知声学换能器沿着图1中切口所在的同一平面的横截面，其中示意性地示出了与电子装置的附接。此类声学换能器例如从专利申请文件ep3603110a1中已知。
3.图1和图2中已知的声学换能器包括通过水平间隙103互相分离的上部件101和下部件102。上部件在其顶表面处附接至电子装置的第一结构部件201。第一结构部件201通常是电子装置的可见的或至少可接触的部分，例如，电子装置的显示面板。它的顶表面202对于用户而言是可见的或者至少可接触的，使得顶表面202构成与周围空气的界面。声学换能器的下部件102在其底表面处附接至电子装置的第二结构部件203。第二结构部件203可以是例如电子装置的结构支撑框架的一部分。第一结构部件201和第二结构部件203的结构关系用于保持上部件101和下部件102之间的水平间隙103。间隙103也可以填充有弹性的非磁性材料，该材料在上部件101和下部件102之间形成粘结接合。
4.第一永磁体位于上部件101中，第二永磁体105位于下部件102中。在图1和图2所示的实施例中，第一永磁体104具有相对扁平的圆柱体形状，第二永磁体105具有相对扁平的环形结构。第一永磁体104和第二永磁体105的磁极以排斥配置定向，使得它们的同名磁极(s极或n极)相对设置。因此，由相对的同名磁极产生的静态磁力不断地推动上部件101和下部件102彼此远离。
5.声学换能器包括上盖106和下盖107，两者均呈杯形并且由磁性材料制成。上盖106和下盖107的磁特性集中并引导第一永磁体104和第二永磁体105的磁力线，从而在水平间隙103的边缘处出现吸引的静态磁力。
6.线圈108围绕下部件102中的第二永磁体105。扁平电缆109提供从位于电子装置中其他位置的电子电路(未示出)到线圈108的导电连接。流过线圈108的变化的电流感应出动态磁场，该动态磁场与上述的静态磁场相加，使得上部件101相对于下部件102竖直运动。第一结构部件201的结构刚度弱于第二结构部件203的结构刚度，所以上部件101的电磁感应的竖直运动被转换成第一结构部件201的震荡模式，这又使得第一结构部件201向周围空气中发出可听见的声音。简而言之，声学换能器使得第一结构部件201的作用等同于平面扬声器。
7.图1和图2中已知的声学换能器固有的缺点与排斥的和吸引的静态磁力的微妙平衡有关。特别是，吸引磁力的相对强度极大地取决于在间隙103处上盖106和下盖107的边缘之间的距离。如果外力向下推动第一结构部件201，例如当用户无意中用指尖稍微用力按压触摸面板时，间隙103可能会暂时地完全闭合。这可能导致上部件101和下部件102在增强的
吸引磁力的影响下合在一起，该吸引磁力可能非常强以至于这成为永久的状态，换能器出现故障。
8.图1和图2中已知的声学换能器的第二个缺点是，如果上部件和下部件之间的间隙仅仅包括空气，则很难将换能器制造成一个可以单独组装并交付至电子装置制造商的整体件。通常，声学换能器的上部件和下部件被交付，并且装置制造商有责任将上部件和下部件足够精确地放置和附接在电子装置的第一结构部件和第二结构部件中。
9.一种可以使声学换能器不容易像上述方式那样发生故障并且如果需要的话可以制造成整体件的技术方案是受欢迎的。


技术实现要素：

10.本发明的目的是提供一种声学换能器和一种用于产生声学信号的布置，而没有上述现有技术的缺点。
11.根据第一个方面，提供了一种用于将电信号的转换为声学频率的机械振动的声学换能器。声学换能器包括上部件和下部件。第一永磁体位于上部件中，第二永磁体位于下部件中。第一永磁体和第二永磁体的同名磁极在轴线的方向上互相面对。声学换能器包括上部件中的上盖和下部件中的下盖。所述上盖和下盖包括磁性材料并且它们一起限定围绕第一永磁体和第二永磁体的外壳。至少一个线圈位于所述外壳中，并且被构造成在流过所述线圈的电流的影响下在所述轴线的方向上产生动态磁力。在所述上盖和所述下盖的边缘之间的分隔间隙基本上指向所述轴线的方向，允许所述下盖和所述上盖的边缘沿所述轴线的方向在不同的位置之间相对移动，所述位置在所述上盖和下盖的所述边缘在垂直于所述轴线的方向上重合的程度上不同。
12.根据一个实施例，所述上盖具有u形横截面，所述第一永磁体位于u形的环的内部。所述下盖具有板形横截面，板的外边缘限定下盖的所述边缘。所述第二永磁体位于板的面向上盖的u形横截面的内部的一侧。这涉及的优点是，上盖和下盖的边缘之间适当定向的间隙可以用许多不同的构造方法来实现。
13.根据一个实施例，所述下盖具有u形横截面，所述第二永磁体位于u形的环的内部。所述上盖具有板形横截面，板的外边缘限定上盖的所述边缘。所述第一永磁体位于板的面向下盖的u形横截面的内部的一侧。这涉及的有点是，上盖和下盖的边缘之间适当定向的间隙可以用许多不同的构造方法来实现。
14.根据一个实施例，在所述u形横截面上，u形臂的端部包括向内突出的延伸部。所述延伸部的内末端限定相应盖的所述边缘。这涉及的优势是，与穿过间隙的磁场线相关的效应可以变得更加显著。
15.根据一个实施例，所述上盖或者下盖包括第一杯部件和第二杯部件，每个杯部件具有裙部分和端部分。所述第二杯部件可以相对于第一杯部件处于倒置位置。所述第一杯部件和第二杯部件的所述裙部分可以至少部分地位于彼此内部，并且所述第二杯部件的端部分具有开口，开口的边缘限定相应盖的所述边缘。这涉及的优势是，即可以用各种详细的方法制造各个相应盖的清晰限定的延伸边缘。
16.根据一个实施例，所述第一杯部件和第二杯部件的所述裙部分在所述第一杯部件和第二杯部件的裙部分的大部分长度上位于彼此内部。永磁体可以位于第一杯部件和第二
杯部件的裙部分内部。这涉及的优点是，相应的盖可以获得相当大的总壁厚。
17.根据一个实施例，所述第一杯部件的裙部分的长度大于所述第二杯部件的裙部分的长度。永磁体可以位于所述第一杯部件的裙部分内部，并且所述第一永磁体和所述第二杯部件可以堆叠在所述第一杯部件的裙部分内部。这涉及的优势是，永磁体可以在附接第二杯部件之前附接至第一杯部件。
18.根据一个实施例，上部件和下部件包括堆叠在永磁体第一杯部件的端部分之间的磁性材料片。这涉及的优势是，增加了结构的相应部分中磁性材料的厚度。
19.根据一个实施例，所述上盖和下盖包括第一杯部件和第二杯部件，每个杯部件具有裙部分和端部分。所述第二杯部件可以相对于第一杯部件处于类似定向的位置，并且位于所述第一杯部件内部。所述第二杯部件的裙部分可以在所述裙部分的中间纵向水平处包括所述裙部分的穿孔区域。所述第二杯部件的裙部分在其与端部分相对的一端处包括实心区域，该实心区域限定相应盖的所述边缘。这涉及的优势是，在添加第一永磁体之前，可以完成相应部件的金属加工。
20.根据一个实施例，所述上盖或下盖包括具有裙部分的第一杯部件，该裙部分在一端处被端部分封闭且在另一端处敞开。相应的盖可以包括具有外缘和内缘的垫圈部件，其中所述内缘限定小于所述裙部分的内部尺寸的开口。所述垫圈部件可以与所述第一杯部件同中心地附接至裙部分的敞开端，使得垫圈部件的内缘限定相应盖的所述边缘。这涉及的优势是，可以生产出尺寸非常精确的上部件边缘。
21.根据一个实施例，声学换能器包括支撑构件，该支撑构件被构造为抵抗所述上部件和下部件在垂直于所述轴线的方向上的相对运动，同时允许所述上部件和下部件在所述轴线的方向上的相对运动。这涉及的优势是，间隙的尺寸可以被精确地保持。
22.根据一个实施例，所述支撑构件包括多分支螺旋弹簧，所述多分支螺旋弹簧的中心部分附接至上部件和下部件中的一个，并且所述多分支螺旋弹簧的末端附接至上部件和下部件中的另一个。这涉及的优势是，支撑构件相对容易制造和附接至声学换能器结构的其余部分。
23.根据一个实施例，所述支撑构件包括附接至所述上部件和下部件并桥接所述分隔间隙的箔。这涉及到的优势是，可以使用非常薄的支撑构件，降低了声学换能器的总高度。
24.根据一个实施例，所述箔的至少一部分构成柔性印刷电路，用于将电信号传导至所述至少一个线圈。这涉及到的优势是，一个结构部件可以用于双重目的，减少了声学换能器结构中的部件总数。
25.根据第二个方面，提供了一种用于产生声音的布置。该布置包括具有第一结构部件和第二结构部件的电子装置，以及至少一个上述种类的声学换能器。声学换能器的上部件附接至所述第一结构部件，声学换能器的下部件附接至电子装置的所述第二结构部件。作为电子装置的一部分，电路被构造为将电信号馈送所述声学换能器的所述至少一个线圈。
26.根据一个实施例，所述第一结构部件包括所述电子装置的可视外表面，例如所述电子装置的显示器。这涉及到的优势是，可以省略单独的扬声器，使得电子装置的另一结构部件兼作声音发射器。
27.根据一个实施例，所述第二结构部件包括电子装置的结构支撑框架的一部分。这
涉及的优势在于，相对容易提供足够的结构刚度来支撑声学换能器的下部件。
28.根据一个实施例，声学换能器的上部件在上部件附接至第一结构部件的一侧具有第一侧向尺寸。该布置可以包括位于所述上部件和所述第一结构部件之间的基本上非弹性的第一附接构件，用于将所述上部件在所述轴线的方向上的运动传递到所述第一结构部件中。所述第一附接构件可以具有小于所述第一侧向尺寸的第二侧向尺寸。这涉及的优势是，电子装置的第一结构部件的较小部分需要保持刚性。
29.根据一个实施例，该布置包括基本上弹性的第二附接构件，第二附接构件在所述上部件的和所述第一结构部件之间的未被所述第一附接构件覆盖的那些部分之间，用于稳定所述上部件以防相对于所述第一结构部件倾斜。这涉及的优势是，可以稳定声学换能器的附接，而不会削弱它向电子装置的第一结构部件传递振荡的能力。
30.根据一个实施例，所述第二附接构件包括弹性可变形的缓冲材料和/或弹簧分支，所述弹簧分支在所述第一结构部件上延伸得比上部件的所述第一侧向尺寸更远。这涉及到的优势是，以多种实施可能性实现期望的支撑特征。
31.根据一个实施例，该布置包括位于所述上部件和所述第一结构部件之间的支撑片，用于使第一结构部件的局部弹性特性与由上部件传递给第一结构部件的运动相匹配。这涉及的优势是，更好地将第一结构部件的局部弹性特性与由上部件传递给它的运动相匹配。
附图说明
32.附图被包括进来以提供对本发明的进一步理解，并且附图构成本说明书的一部分，附图示出了本发明的实施例并且与说明书一起有助于解释本发明的原理。在附图中：
33.图1示出了一种已知的声学换能器，
34.图2示出了一种已知的声学换能器，
35.图3示出了根据一个实施例的声学换能器，
36.图4示出了根据一个实施例的声学换能器，
37.图5示出了在各种结构中随竖直运动变化的合成静态磁力，
38.图6示出了根据一个实施例的声学换能器，
39.图7示出了根据一个实施例的声学换能器，
40.图8示出了根据一个实施例的声学换能器，
41.图9示出了根据一个实施例的声学换能器，
42.图10示出了根据一个实施例的声学换能器，
43.图11以分解视图示出了图10中的声学换能器，
44.图12示出了根据一个实施例的声学换能器，
45.图13示出了根据一个实施例的声学换能器，
46.图14示出了弹性支撑构件的一个示例，
47.图15示出了根据一个实施例的声学换能器，
48.图16示出了根据一个实施例的声学换能器，
49.图17示出了根据一个实施例的声学换能器，
50.图18示出了根据一个实施例的声学换能器，
51.图19示出了根据一个实施例的声学换能器，以及
52.图20以部分分解视图示出了图19中的声学换能器。
具体实施方式
53.图3以部分切开的轴测视图示出了根据一个实施例的声学换能器。图4示出了同一声学换能器沿着图3中切口所在的同一平面的横截面，其中示意性地示出了与电子装置的附接。
54.声学换能器包括上部件301和下部件302。在此以及在本文的所有其他部分中，与方向相关的术语例如“上”或“下”仅为说明性名称，以便与附图对照。这样的术语不应被解释为在所述实施例的任何实际实现中的任何特定方向上限制相应部分或特征的适用性或使用。另一个重要的概述是，即使附图中示出的许多实施例呈现旋转对称并具有圆柱的总体形式，这也仅仅是为了使附图更容易阅读。圆柱形式绝不是限制性的，并且大多数所示的结构可以具有其他形式，例如三角形、矩形、六边形或其他多边形。这尤其适用于声学换能器的总体轮廓，以及由此引起的盖部件、永磁体和线圈的总体轮廓。
55.图4示意性地示出了产生声音的布置中的上部件301和下部件302的一般作用。假设电子装置包括第一结构部件401和第二结构部件402。声学换能器的上部件301附接至第一结构部件401并且声学换能器的下部件302附接至电子装置的第二结构部件402。
56.第一永磁体303位于上部件301中，并且第二永磁体304位于下部件302中。第一永磁体303和第二永磁体304的磁极在图中用斜阴影线表示。第一永磁体303和第二永磁体304的同名磁极在轴线305的方向上彼此面对，该轴线也表示产生“上”和“下”标记的方向。同名磁极是指北极或南极，使得第一永磁体303的s极面对第二永磁体304的s极，或者第一永磁体303的n极面对第二永磁体304的n极。结果是，第一永磁体303和第二永磁体304之间的基本静态磁相互作用是在轴线305方向上的排斥力。
57.声学换能器包括上部件301中的上盖部件306和下部件302中的下盖部件307。上盖306和下盖307包括磁性材料，最重要的结果是，上盖306和下盖307能够将第一永磁体303和第二永磁体304的很大一部分磁场线限制在它们的材料内。上盖306和下盖307一起限定围绕第一永磁体303和第二永磁体304的外壳。
58.至少一个线圈308位于所述外壳中。在本实施例中，线圈308大体上呈环形并且在与第二永磁体304相同的平面中围绕第二永磁体304放置。换句话说，轴线305也代表了线圈308的中心轴。存在将线圈放入上盖306和下盖307形成的外壳内的其他可能性，并且将在本文的后续更详细地描述。线圈308被构造为在流过其的电流的影响下，在轴线305的方向上产生动态磁力。在用于产生声音的布置中，电子装置包括电路，该电路被构造成将电信号(即不同形式和大小的电流)馈送到声学换能器的线圈308中。
59.声学换能器包括在上盖306和下盖307的边缘之间的分隔间隙309。分隔间隙309大体指向轴线305的方向。这与图1和图2中先前已知的声学换能器显著不同，在已知的声学换能器中分隔间隙基本上与结构的中心竖直轴线垂直。如图4下部的局部放大图所示，分隔间隙309允许下盖307和上盖306的边缘沿轴线305的方向在不同位置之间相对移动。这些位置彼此不同之处在于上盖306和下盖307的边缘在垂直于轴线305的方向上重合的程度。例如，在图4中最左边的局部放大图中，上盖306和下盖307的边缘重合到箭头404所示的程度，而
在中间和最右边的局部放大图中它们分别重合到箭头404和405所示的程度。
60.图5示出了在声学换能器的三个示例结构中合成静态磁力的比较。水平轴代表换能器上部件和下部件的竖直间隔，竖直轴定性地显示了合成静态磁力是排斥的还是吸引的。合成静态磁力是吸引的和排斥的静态磁力分量的矢量和，为了简单起见，只考虑竖直方向。吸引的静态磁力分量基本上来自磁场的一部分，该部分的磁力线被限制在上盖106和下盖107的磁性材料上。排斥的静态磁力分量基本上来自磁场的一部分，该部分的磁力线占据在声学换能器结构的中间彼此面对的同名磁极之间的自由空间。
61.图5中实线所示的曲线501对应图1和图2所示的且在背景部分已经描述过的先前已知的声学换能器。在这样的结构中，竖直间隔的零点(即水平轴的零点)是上盖106和下盖107的边缘相互咬合的地方，即间隙103完全闭合。存在标称设计点502，在该点处，合成静态磁力为零。如图5所示，在标称设计点502和零点之间的整个范围内，由曲线501表示的合成静态磁力是吸引的。这是由于在已知结构中，在小的竖直间隔处，吸引的静态磁力分量超过排斥的静态磁力分量。吸引的合成静态磁力在零竖直距离处最大。这说明了前面提到的已知结构的问题：如果外力(例如由粗心的用户引起的外力)将声学换能器的部件压得彼此太靠近，则它们可能无法返回到标称设计点502，即使由电子装置的结构部件引起的弹性力试图将它们带回到那里。所述弹性力可能太弱而不能克服零距离(或其它非常短的距离)处强的磁吸引力。
62.图5中虚线所示的曲线503对应图3和图4所示的声学换能器结构。在这种情况下，竖直间隔的零点是指：声学换能器的下部件302在上部件301内如此之深，以至于第二永磁体304或线圈308或两者都接触第一永磁体303。尽管曲线503的标称设计点502被示为与曲线501的标称设计点重合，这仅用于说明性比较，并不意味着与标称设计点相对应的竖直间隔在所有情况下都应以相等的竖直间隔存在。
63.曲线503示出了图3和图4所示的结构具有在标称设计点502寻求平衡的自发倾向。如果竖直间隔较小，则排斥的静态磁力分量占优势，并试图朝向标称设计点502将上部件301和下部件302进一步推离彼此。如果竖直间隔较大，则吸引的静态磁力分量占优势，并试图同样朝向标称设计点502将上部件和下部件301和302拉得更靠近。在较大的竖直间隔处可能存在另一平衡点，即，在曲线503再次与水平轴交叉的位置，但这通常是在电子装置的结构在任何情况下都无法到达的远距离处。
64.有利的是，设计声学换能器及其与电子装置的附接，使得当没有电流流过线圈时，上部件和下部件之间的竖直间隔在标称设计点502处或附近。这是因为合成静态磁力在标称设计点502附近具有其最小绝对值，所以由流过线圈的电流产生的相对小的动态磁力已经足以引起上部件和下部件的相对运动(即，动态磁力不需要对抗任何大的静态磁力)。毕竟，像那样的重复相对运动是声学换能器在电子装置的适当结构部件中调用振荡模式以及由此声信号的发射的方式。如果小电流足够的话是有优势的，因为这意味着相对较低的电能消耗。出于同样的原因，有利的是，设计电子装置的结构部件，使得当声学换能器处于其标称设计点502时，静态弹性力产生的合力也为零。
65.如上文指出的，吸引的静态磁力分量基本上来自磁场的一部分，该部分的磁力线被限制于上盖106和下盖107的磁性材料。吸引的静态磁力分量的相对强度取决于上盖306和下盖307的边缘重合的程度(参见图4中的箭头404、405和406)。可以通过对图3和4所示原
理的每个实际实施方式的模拟和实验来找到标称设计点502的位置，即，上盖306和下盖307的边缘恰好适当重合的竖直间隔，使得吸引的和排斥的静态磁力分量相等。
66.可以提供一个替代实施例，其中合成静态磁力永远不会变为吸引性的，而是遵循图5中的曲线504。这种实施例可以通过相应地确定盖边缘和间隙的尺寸来构造，例如通过模拟和/或实验。如图5的曲线504示意性地所示，这种“总是排斥”的实施例可能具有这样的优点：合成静态磁力随着距离的变化仅相对缓慢地改变。由电子装置的结构部件产生的静态机械力可以用于适当地平衡该结构，并保持恒定的排斥力，以防止声学换能器的上部件和下部件彼此移动得比实际情况更远。
67.图3和图4被认为是声学换能器的各种部件的示意性特征，而不是在实际实施中采取任何精确的位置。通常，可以说最优选的是，上盖306具有u形(或者，采用图中所示的取向，倒u形)横截面。第一永磁体303位于u形的环的内部。在所述u形横截面中，u形的臂的端部包括向内突出的延伸部403。这些延伸部403的内末端限定上盖306的边缘，当考虑与下盖的边缘重合的程度时，这是很重要的。下盖307具有板形横截面，板的外边缘限定下盖307的相应边缘。第二永磁体304位于板的面向上盖306的u形横截面的内部的一侧。
68.接下来参照图6至图12描述一些可能的、相互替代的实际实施方式。这些都是沿着包括图3和4所示轴线305的平面的横截面。这里再次提醒的是，虽然图中显示了圆柱形对称，但这并不是必需的，而只是一个示例。其他形式，如具有不同数量的角的多边形也是可能的。
69.图6示出了声学换能器，其中上盖包括第一杯部件601和第二杯部件602。每个杯部件都具有裙部分和端部分，从而在相应的u形横截面中，u形的臂代表裙部分，而u形的底部代表端部分。第二杯部件602相对于第一杯部件601处于倒置位置。在图6中，这被示出为使得第二杯部件602的横截面是实际的u形，而第一杯部件601的横截面是倒u形。第一杯部件601和第二杯部件602的裙部分在其大部分长度上位于彼此内部；确切地说，在图6的实施例中，第二杯部件602的裙部分位于第一杯部件601的裙部分内部。第二杯部件602的端部分具有开口，开口的边缘限定上文参照图3和图4描述的上盖的边缘。
70.图7示出了声学换能器，该声学换能器在其他方面与图6中的声学换能器类似，但是上部件包括堆叠在第一永磁体303和第一杯部件601的端部分之间的磁性材料片701。
71.图8示出了声学换能器，其中第二杯部件802的裙部分显著小于第一杯部件601的裙部分。因此，第一杯部件601和第二杯部件802的裙部分仅仅部分地位于彼此内部。确切地说，第二杯部件802的整个裙部分位于第一杯部件601的裙部分的一部分内。图9的声学换能器在其他方面与图8的声学换能器类似，但是在图9中上部件包括堆叠在第一永磁体303和第一杯部件601的端部分之间的磁性材料片701。
72.一方面图6和图7的声学换能器与另一方面图8和图9的声学换能器在第一永磁体303和第二杯部件602或802的相对尺寸方面存在差异。在图6和图7的实施例中，第一永磁体303位于第一杯部件601和第二杯部件602的裙部分内。在图8和图9的实施例中，第一杯部件601的裙部分的长度大于第二杯部件802的裙部分的长度，第一永磁体303仅仅位于第一杯部件601的裙部分内。因此，在图8和9的实施例中，第一永磁体303和第二杯部件802实际上堆叠在第一杯部件601的裙部分内。
73.图6至图9所示的实施例在它们的上部件在制造过程中的组装顺序上有一定的不
同。在图8和9的实施例中，相对容易将第一永磁体303附接至第一杯部件601上(可能在它们之间堆叠有附加的磁性材料片701)，并且仅在此后添加第二杯部件802并将第一杯部件和第二杯部件的裙部分附接在一起。如果图6和图7的实施例用相似的顺序组装，则第一永磁体303将需要在附接过程中与第一杯部件601小心地对齐，以便第二杯部件602的裙部分此后可以围绕它滑动。组装图6和7的实施例的更有利的顺序可能是首先将第一永磁体303(并且可能还将附加的磁性材料片701)附接至第二杯部件602，然后仅将该整体附接至第一杯部件601。
74.图10和11示出了根据另一替代实施例的声学换能器。图10示出了处于组装结构的声学换能器，图11示出了声学换能器的部分彼此分离的部件。同样在本实施例中上盖包括第一杯部件1001和第二杯部件1002，每个杯部件都具有裙部分和端部分。在该实施例中，第二杯部件1002处于与第一杯部件1001类似定向的位置(两者在横截面中都为倒u形)并位于第一杯部件1001内部。第二杯部件1002的裙部分在其中间纵向水平处包括裙部分的穿孔区域1101。此外，第二杯部件1002的裙部分在裙部分的与第二杯部件1002的端部分相对的一端处包括实心区域1102。
75.实心区域1102限定上盖的边缘，该边缘已经在上面参照示意图3和4进行了描述。这是穿孔区域1101去除了如此大比例的固体材料的结果，以至于那些原本被限制在第二杯部件1002的磁性材料中的磁力线的绝大部分必须通过第一杯部件1001的裙部分经过穿孔区域1101。
76.图10和11所示的实施例的优点在于，除了第一永磁体303之外，上盖的所有制造阶段(包括磁性材料的成形和附接在一起)都可以在附接第一永磁体303之前完成。
77.图12示出了根据另一替代实施例的声学换能器。在图12中，上盖包括具有群部分的第一杯部件1201，该群部分在一端(上方)处被端部分封闭并且在另一端(下方)处敞开。这样，第一杯部件1201非常类似于上述其它实施例中的第一杯部件。然而，在图12的实施例中没有第二杯部件。相反，上盖包括具有外缘和内缘的垫圈部件1202。内缘限定开口，该开口小于第一杯部件1201中裙部分的内部尺寸。垫圈部件1202与第一杯部件1201同中心地附接至第一杯部件1201的裙部分的敞开端。因此，垫圈部件1202的内缘还限定上文参照图3和图4描述的上盖的边缘。
78.如果需要，图12中所示的实施例可以在第一杯部件1201的端部分和第一永磁体303之间增加附加的磁性材料片。图12中所示的实施例包括额外的优势，因为上盖的重要边缘仅由垫圈部件1202限定，所以边缘的厚度、形状和其它特征可以比许多其它实施例中更自由地选择。
79.可以对图6至12所示的实施例进行多种变型。例如，在类似于图6至图9的实施例中，可以以相反的方式选择裙部分的内径，使得第一杯部件的裙部分将进入第二杯部件的裙部分内。此外，不必在一开始就将两个单独部件的上盖弄平。即使希望第一永磁体最大限度地填充其可用空间，也可以首先制造具有笔直的裙部分的杯形上盖，将第一永磁体附接在适当位置，并且仅在此后向内弯曲裙部分的自由边缘以产生上面参考示意图3和4描述的上盖的边缘。
80.在图6至图12的实施例中，各种杯部件可以由例如磁性金属薄片通过冲压或压制制成。金属片越薄，就越容易整齐准确地压制成杯形形状。然而，由于上盖和下盖的目的是
限制所涉及的磁场的磁力线，因此将它们制造得任意薄是不利的:薄的材料层在限制磁力线方面不如厚的材料层有效。例如，在图7和9的实施例中，附加的磁性材料片701的目的是增加材料厚度，从而提高上盖的最顶部部分限制磁力线的能力。以磁性材料的最大总厚度为目标也提倡类似于图6、7、10和11中的实施例，其中两个杯部件的裙部分在它们两者的大部分长度上位于彼此内部。例如，在类似于图6至12的实施例中，由金属片冲压或压制而成的任何单片磁性材料的壁厚可以是0.2毫米至1.0毫米的量级，优选地在0.5毫米至0.75毫米之间，包括两端。
81.金属板作为起点，压制或冲压作为制造方法不是唯一可能的选择。例如通过从坯料铣削或者通过诸如3d打印的附加制造方法，可以制造杯部件，或者实际上制造声学换能器的上部件和下部件的任何机械组件。
82.第一永磁体和第二永磁体或线圈(或两者，如果它们在同一水平面上)的最顶部之间的竖直间隔可以是几百微米的量级，例如在图5的描述中提到的标称设计点处为400微米。在操作中，即当产生声学频率的振荡时，上部件和下部件的相对竖直运动可能比这小得多，大约只有几微米，或者在最低的期望频率下，大约几十微米。间隙309(参见图3)处的上部件和下部件的边缘之间的最短距离有利地是几十微米或几百微米的量级，例如在50微米和500微米之间。在使吸引的静态磁力分量有效地有助于期望的操作方式方面，小间隙是有利的，但是制造方法可达到的精度可能会对小间隙的目标设定下限。
83.关于声学换能器的预期操作，有利的是允许上部件和下部件在竖直方向(轴线305的方向)上相对于彼此非常自由地移动，同时防止它们在水平方向上移动。有利的是，声学换能器可以包括支撑构件，该支撑构件被配置成抵抗上部件301和下部件302在垂直于所述轴线305的方向上的相对运动，同时允许上部件301和下部件302在轴线305的方向上的相对运动。
84.图13示意性地示出了用于产生声音的布置。该布置包括具有第一结构部件402和第二结构部件402的电子装置，以及上述类型的声学换能器。图4的示意性图形表示用于声学换能器，以强调该示例实施例不限于声学换能器的任何特定的实际实施方式。声学换能器的上部件301附接至第一结构部件401，声学换能器的下部件302附接至电子装置的第二结构部件402。尽管图13中并没有示出，但是假设电子装置包括电路，该电路被构造为将电信号馈送到声学换能器的至少一个线圈中。
85.支撑构件1301在图13中示意性地示出。如上文中解释，支撑构件1301被构造为抵抗上部件301和下部件302在垂直于轴线305的方向上的相对运动，同时允许上部件301和下部件302在轴线305的方向上的相对运动。在本实施例中，支撑构件1301是所述布置的一部分，其将下部件302附接至电子装置的第二结构部件402。更确切地说，在本实施例中，支撑构件1301堆叠在下部件302和第二结构部件402之间。
86.图14示出了支撑构件1301的示例。根据本实施例，支撑构件1301包括多分支螺旋弹簧。如果以图13所示的方式使用，多分支螺旋弹簧1301的中心部分1401附接至下部件302，所述多分支螺旋弹簧1301的末端1402附接至上部件301。假设螺旋弹簧1301的分支在径向上非常坚硬，以至于它们有效地防止了上部件301和下部件302在垂直于轴线305的方向上的不希望的相对运动。同时，螺旋弹簧1301的分支在横向方向上延展性很好，使得它们对上部件301和下部件302在轴线305的方向上的相对运动几乎没有阻力。代替多分支螺旋
弹簧，可以使用圆形、十字形或星形片簧作为支撑构件。
87.图15示出了可替代的实施例，其中支撑构件包括附接至上部件301和下部件302且桥接间隙309的箔1501。假设箔1501在平行于箔本身的力的作用下表现出非常小的拉伸，而在垂直于箔的力的作用下它可以相对容易地弯曲。尽管至少从数学上精确的意义而言，上部件301和下部件302的任何相对竖直位移也需要箔1501拉伸，但是所需竖直位移的大小可以是微米量级，而间隙309的宽度可以是数百微米。这些尺寸的相对大小意味着箔1501必须表现出的允许这种竖直位移的拉伸量非常小。图15还示出了在该示例性实施例中，第一结构部件1502和第二结构部件1503如何位于箔1501下方(或者至少具有延伸到箔1501下方的一些部分)。
88.根据一个示例性实施例，箔1501的至少一部分可以构成用于将电信号传导到声学换能器中的至少一个线圈308的柔性印刷电路。在这种情况下，箔1501的至少一部分将从声学换能器进一步延伸，和/或图15所示的结构的一个或更多个部件将具有必要的传导通孔，用于通过这些部件传导电信号。
89.电子装置的结构部件必须形成为使得它们不会不必要地干扰声学换能器的上部件和下部件的预期的相对竖直运动。在图13所示的实施例中，这已经通过使第二结构部件402包括升高部分1302来实现，声学换能器通过附接层1303附接至升高部分1302，附接层1303可以是例如胶水或胶带。附接层1303也可以包括其他形式的附接，如超声波焊接。
90.在图13中，正如前面的图4，一种可能性是第一结构部件401包括电子装置的可见外表面，例如电子装置的显示器。第二结构部件402可以包括例如电子装置的结构支撑框架的一部分。
91.声学换能器的目的是将其上部件的竖直运动转换成电子装置的结构部件的振荡模式，以便产生声音，在所有情况下，声学换能器的上部件都附接至这样的结构部件。如何实现这种附接对声音产生的效率和主观质量水平有很大的影响。这通常适用于所有的声学换能器，也适用于图1和图2所示的声学换能器以及上面背景技术部分中描述的那些声学换能器。在电子装置的结构部件中引起的振荡模式可能非常复杂，包括在两个维度上都具有多个波长的多个二维模式。一个基本趋势是，要产生的声音的频率越高，参与产生它的振荡模式就越复杂。
92.在例如上面参照图1-4、6-13和15描述的实施例中，上部件的上表面的特征性侧向尺寸可以是大约15-20毫米。如果声学换能器呈现圆柱形对称，则上部件的上表面是圆形的，因此其特征性侧向尺寸是其直径。由于杯部件的端部分、可能的附加磁性材料片和第一永磁体的紧密堆叠结构，上部件可以相对较硬。如果它在整个上表面上与电子装置的第一结构部件刚性附接，这意味着电子装置的第一结构部件的相应部分将保持完全刚性，排除了任何这种振荡模式的出现，在这种振荡模式中，圆形部分除了作为整体竖直地来回之外，以其他方式振荡。在某些情况下，例如，如果电子装置的显示器(或其他第一结构部件)很小，这可能导致次优的音频质量。
93.提供一种没有上述缺点的产生声音的布置将是有利的。该布置应该包括具有第一结构部件和第二结构部件的电子装置，以及声学换能器，声学换能器的上部件附接至第一结构部件，声学换能器的下部件附接至第二结构部件。作为电子装置的一部分，应该提供电子电路，该电子电路被配置成将电信号馈送到声学换能器的至少一个线圈中。
94.根据一个方面，遵循图16中示意性示出的原理来实现上述有利目标。这里应该注意，尽管前面参照图3和4描述的那种声学换能器被用作示例，但是图16所示的原理也适用于前面参照图1和2描述的那种声学换能器。
95.在图16的原理中，声学换能器的上部件301在其附接至电子装置的第一结构部件401的一侧具有第一侧向尺寸d1。该布置包括位于上部件301和第一结构部件401之间的基本非弹性的第一附接构件1601，用于将所述上部件301在轴线305的方向上的运动传递到所述第一结构部件401中。第一附接构件1601具有小于所述第一侧向尺寸d1的第二侧向尺寸d2。
96.第一附接构件1601可以是放置在上部件301和第一结构部件401之间的独立部件，如金属盘或硬塑料盘。替代地，它可以是上部件301的整体部分，例如，如果上部件301的杯形外部由实心坯料加工而成，从而在其中心留下升高部分。
97.在上部件301和第一结构部件401之间使用稍小的附接构件1601的效果是，只有第一结构部件401的具有特征性侧向尺寸d2的部分保持刚性。第一结构部件401的所有其他部分可以参与产生期望声音的任何振荡模式。
98.在图16所示的实施例中，该布置包括位于上部件301的和第一结构部件301的未被第一附接部件1601覆盖的那些部分之间的基本上弹性的第二附接构件1602。提供第二附接构件1602以稳定上部件301，防止其相对于第一结构部件401倾斜。图17示出了替代实施例，其中提供了用于相同目的的不同种类的第二附接构件1701。在图16中，第二支撑部件1602由弹性可变形的缓冲材料构成，而在图17中，第二支撑部件1701包括弹簧分支，该弹簧分支在第一结构部件401上延伸得比上部件301的特征性侧向尺寸d1更远。
99.图16和17所示的另一可选特征是放置在上部件301和电子装置的第一结构部件401之间的支撑片1603。尽管支撑片1603在这里显示为与第一附接构件和第二附接构件一起使用，但是它也可以用于没有它们的实施例中(例如，参见图13中的支撑片1305)。支撑片的目的是使第一结构部件401的局部弹性特性与上部件301传递给第一结构部件的运动相匹配。特别地，如果使用第一附接构件1601，可能发生的是，第一结构部件401可能变得易受过大的点状载荷的影响，因此支撑片1603可用于确保其足够的结构强度。
100.图18示出了一个替代实施例，其中支撑柱1801沿着声学换能器的中心轴延伸，穿过其下部件302，直到上部件301中的上盖的内表面。
101.在上述大多数实施例中，上盖具有u形横截面，尽管如前所述，称其为“上盖”仅指图中所示的方向。可以将上述任何一种声学换能器颠倒过来，这样具有u形横截面的盖可以被认为是“下”盖。
102.图19示出了根据一个实施例的声学换能器。图20以部分分解视图示出了同一声学换能器。根据本实施例的声学换能器包括上部件301和下部件302。第一永磁体303位于上部件301中，第二永磁体304位于下部件302中。第一永磁体303和第二永磁体304的同名磁极在轴线305的方向上互相面对。上部件301中具有上盖306，下部件302中具有下盖307。上盖306和下盖307包括磁性材料并且一起限定围绕第一永磁体303和第二永磁体304的外壳。线圈308位于外壳中，在此位于下部件302中。线圈308被构造为在流过其中的电流的影响下在轴线305的方向上产生动态磁力。
103.上盖306和下盖307的边缘之间的分隔间隙309基本上指向轴线305的方向。它允许
下盖307和上盖306的边缘沿轴线305的方向在不同位置之间相对移动。特别地，这些位置的不同之处在于上盖306和下盖307的边缘在垂直于轴线305的方向上重合的程度。
104.在图19和20的实施例中，下盖307具有u形横截面，第二永磁体304位于u形的环的内部。在这个非常简单的实施例中，u形的臂的端部不包括任何向内突出的延伸部，该延伸部具有限定下盖307边缘的内末端。上述定义甚至不需要这种向内突出的延伸部，根据上述定义，上盖和下盖的可能的相对位置在盖的边缘沿竖直方向重合的程度上不同。这里满足所述定义，因此，如果上部件301从图19所示的位置向下移动，则上盖306的边缘的较大部分直接跨过间隙309面向下盖307的内部。相应地，如果图19的上部件301向上移动，则其移出由下盖307形成的“杯”，使得上盖306的边缘的较小部分直接跨过间隙309面向下盖307的内部。
105.可以注意到，类似地，尽管图3-4、6-13和15-18中所示的实施例在上盖的u形横截面的臂的端部处具有向内突出的延伸部，但是在那些实施例中，该结构也可以稍微简化，以类似于图19和20中的u形下盖的结构。向内突出的延伸部可以有助于在声学换能器的特性上实现期望的平衡效果，但是它们对于实现本文中描述的操作原理来说不是必需的。
106.相反，可以将向内突出的延伸部添加到图19和20的下盖307的u形横截面的臂的端部。作为示例，可以使用先前在图6-12中介绍的关于上盖的u形横截面的那些结构解决方案中的任何一种。
107.图19和20所示的一个附加特征是位于下盖307中心的开口1901。围绕轴线305居中的类似开口可以用在所有实施例中的任何上盖和下盖中。这种开口可用于在以最佳方式引导永磁体的磁场线方面产生有利的效果。
108.先前描述的不直接取决于上盖和下盖中的哪一个具有u形横截面的任何特征可以应用于图19和20所示的实施例中。这种特征的示例包括但不限于支撑构件1301和1501、图13和16-18所示的附接技术，甚至是图15所示的附接技术，如果只是将示为1502的结构部件放置在图19和20的声学换能器的顶部(参照图中所示的方向)。
109.实施例的一个有趣的附加领域涉及使用上面被描述为声学换能器的装置来构建用于除发出声音之外的其他目的的振动装置。作为第一个示例，振动装置可以用于产生振动警报，类似于许多便携式通信设备使用连接至偏心配重的电动机的方式。为此，该装置的下部件可以附接至电子装置的结构部件，就像上述实施例中那样。代替将上部件附接至显示器或其他结构部件的内部，装置的上部件可以是自由的，可能具有一些附接至其上的附加配重，以便实现一个或更多个合适的机械共振频率。
110.作为另一个示例，振动装置可以用于产生触觉效果，作为涉及触摸的用户界面的一部分。已经发现，人类的触觉可能被故意误导，例如，使得人获得按压键的感觉，即使实际上他或她仅接收到适当设计的短期波形形式的触觉反馈，该波形涉及相对高频率的振荡。为此目的，与电子装置的结构部件的附接可以类似于上面参考各种附图所描述的那些，但是具有部件的弹性特性和通向线圈的电子信号，其被设计用于触觉效果的优化。
111.对于本领域的技术人员来说，显而易见的是，随着技术的进步，本发明的基本思想可以以各种方式实现。因此，本发明及其实施例不限于上述示例，相反，它们可以在权利要求的范围内变化。例如，即使在实施例中仅描述了一个线圈，也可以有两个或更多个线圈，例如使得一个线圈像在所描述的实施例中那样围绕第二永磁体，但是另一个线圈围绕第一
永磁体。此外，不要求线圈总是围绕永磁体，尽管这种布置有助于保持结构的竖直尺寸较小。至少一个线圈可以放置在永磁体之间的空间中。作为又一替代方案，永磁体中的至少一个可以是环形的，其中线圈放置在环的内部。