专利名称：电磁传感器的制作方法
一般地说本发明涉及电磁致动器，更具体地讲涉及新颖的振动传感器。
振动传感器是电磁致动器的一个类型，它响应于该传感器的输入电流而产生机械振动或振荡输出。这种振动传感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，然后由位于那里的人感觉到，例如，到传感器的输入电流可从音响系统的伴音信道产生。由传感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传感器装入一件家具中。在一个已知的现有技术系统中，该传感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，这个现有技术的系统产生听得见的声音。任何感觉出的振动将以高频出现。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机架的轨道上动量传递传感器。该传感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给予该件家具的机架的振动被该家具的软垫减弱了，因而减少了由位于这种家具的人感觉到的效果。
在后面叙述的现有技术系统中，该传感器有一个挠曲片，沿径向平面与传感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，没有挠曲片将使线圈轴对于磁心倾斜，因而使该线圈“碰撞”传感器的铁芯。
因此本发明的一个目的是克服上面列举的现有技术的缺点和局限性。本发明的进一步目的是提供可用作振动传感器的一种改进的电磁传感器设计。本发明又一个目的是提供一个改进的系统，用于在一件家具内传递振动。
根据本发明，改进的电磁传感器包括一个第一部件，一个第二部件，它对于该第一部件相对运动地放置，和互连第一部件与第二部件的至少一个第一挠曲片，该第一部件包括一个铁芯，该铁芯在第二极性的第二磁极中有第一极性的第一磁极。该第二部件包括具有第一线圈部分和第二线圈部分的电流感应线圈。该第一磁极与第一线圈部分是面对着的关系，而第二磁极与第二线圈部分是面对着的关系。安排第一线圈部分和第二线圈部分使得在线圈中的电流在每个第一线圈部分和第二线圈部分产生叠加的磁通电流叉积。第一部件和第二部件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。
在结合附图和所附的权利要求阅读时，从学习本发明的示例性的优选实施例的下面叙述中，本领域的技术人员将更容易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传感器的截面视图，表示了具有在本发明的一个实施例中有用的一个连接的推板的这种致动器；图2是沿着图1的2-2线的截面图3表示和一件家具一起在两种分开应用中的图1的传感器；和图4表示在一个泡沫软垫座中的图1的传感器。
现在参考图1，表示了根据本发明的原理构成的电磁传感器10。传感器10包括第一部件12，第二部件14，第一挠曲片16和第二挠曲片18。第二部件14放置成与第一部件12相对运动。正如在下面更详细地讨论的，至少第一挠曲片16用于互连第一部件12和第二部件14。在本发明更具体的实施例中，正如在下面讨论的，第二挠曲片18也用于互连第一部件12和第二部件14。
如在这里所述的传感器10作为振动传感器或摇动器是特别有用的。第一挠曲片16和第二挠曲片18的每一个的作用就象弹簧，它们产生一个力，该力与第二部件14从其相对于第一部件12的正常偏离位置相对运动相反。这样，当电流加在该传感器时，第二部件14相对于第一部件12移位，而第一挠曲片16和第二挠曲片18反抗这种移位。如果输入电流是交流性质的，则第二部件将振动。这种振动的频率的中心约在由第二部件14的材料和第一挠曲片16与第二挠曲片18的组合弹簧常数确定的自然频率。在本发明的一个特别的实施例中，自然频率可调到音频频谱的低音或亚低音以便通过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音频音响系统中的低音和亚低音的声音质量。
更具体地讲，第一部件12包括一个非磁材料铁芯托架20和由铁芯托架20支承的通常的园柱芯22。园柱芯22有第一芯端面24，第一磁极性的第一磁极26放置在第一芯端面24上，和第二芯端面28，第二磁极性的第二磁极30放置在第二芯端面28上。第一磁极26和第二磁极30相对于园柱芯22径向地放置。芯托架20有一个第一托架端部32，从该第一芯端面24向外轴向延伸，和一个第二托架端部34，从第二芯端面28向外轴向延伸，如在图1清楚地看到的那样。
第二部件14同轴地放置在第一部件12内。第二部件14包括一个通常的园柱形磁通感应材料壳体36和一个电流导电线圈38，线圈38放置在壳体36内与它紧密接触。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是面对着的关系，而第二磁极30与第二线圈部分42是面对着的关系。壳体36形成第一线圈部分40和第二线圈部分42之间的磁通返回路径44。第一线圈部分40和第二线圈部分42被安排使得线圈38中的电流在第一线圈部分40和第二线圈部分42的每个部分产生叠加的磁通电流叉积。壳体36的长度在轴向与芯托架20的长度相等。
第一挠曲片16固定在第一托架端32。第二挠曲片18固定在第二托架端34。每个第一挠曲片16和第二挠曲片18都由该壳体支承。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是由第一肋条46支承的，类似地，第二挠曲片是由第二肋条48支承的，如在图1中清楚地看到的。正如在图2中清楚地看到的，每个第一挠曲片16和第二挠片18内有一个或几个螺旋切口50以增强挠曲和在第一部件12和第二部件14之间传递弹簧似的力。
园柱芯22包括具有贯穿的轴向开口54的一个轴向极化的磁铁52，具有贯穿的轴向开口58的一个第一通常的园盘形片56，和具有贯穿的轴向开口62的第二通常的园盘形极片60。线圈托架20放置在每块磁铁52第一极片56和第二极片60的开口54、58和62 。
磁铁52有第一面64和第二面66。第一极片56放置在磁铁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，第二极片放置在磁铁52的第二面66。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。第一极26和第二极30放置在第一极片56和第二极片60的各自的极片的边缘部分68、70。
壳体36可进一步包括第一端盖72和第二端盖74。第一端盖72放置在壳体36的第一端76，而第二端盖74放置在壳体36的第二端78。第一端盖72和第二端盖74的每一个可以包括一个弹性挡板80，以限定第一部件12轴向运动的末端。
上面参照本发明的一个特定的优选实施例叙述了传感器10，传感器10的其它实施例可具有由铁芯22和壳体36组成以形成一个完整的磁路的第一部件12，和可能包括线圈38的第二部件14。此外，致动器10可能不是如上面所提出的对称的园柱体结构，而是任何结构，它允许二条磁通路径以相反的方向通过一个线圈，而且安排该线圈使得磁通电流叉积是在本发明的范围内叠加的。
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的每一片产生的相反的弹力被分配，以致第一部件12和第二部件14之间的净力作用是同轴地沿着它们之间相对运动的轴。第一挠曲片16第二挠曲片18作用在传感器10的相反端面，以保持这种平衡。在现有技术的传感器中，挠曲的芯平面的力与磁隙不对准使现有技术传感器的线圈相对于磁路的轴倾斜，因而使该线圈碰撞磁路。
上面叙述的传感器10在要求振动器或摇动器的很多应用中是有用的。这样的一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。
现在参见图3，表示了一件家具，如戏院的座椅80，它有一个通常的坚硬的骨架82和一个泡沫软垫84。戏院座椅80固定在戏院的地板85上。骨架82典型地是在戏院座椅的金属框架杆之间放置的木背。但是，可用任何材料作为骨架82。
传感器10具有固定在骨架82的壳体36。第一端盖72有一个实缘87，而第二端盖74有一个实缘89。每个实缘有几个轴向的开口91，通过开口91壳体36可固定到其它设备，并且还彼此作为每个端盖72、74。为了在该座椅内传递振动，传感器10包括一个细长的输出转轴86。固定在输出转轴86的末端88是一个推板90。推板90放置在与骨架相邻的软垫84的泡沫内。
输出的转轴86可以是通过铁芯托架20放置的一个连续的螺纹转轴。然后转轴86通过第一对螺母90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。然后推板90通过第二对螺母94固定到转轴86的末端88。在本发明的这个实施例中，第一端盖72包括贯通的一个开口96，转轴86放置在中间。但是传感器10不需要任何外部输出转轴。在这样的实施例中，转轴86在用于将第一挠曲片16固定在铁芯托架20的螺母处被截去了。因此，在第一端盖72中不需要开口96。
在后面叙述的实施例中，传感器10可固定在戏院的地面85上。为了进行这样的固定，弹性衬套98放置在传感器10和地面85之间。然后在座椅82或在地面85的传感器10可有电流加在其线圈38，该电流是从节目的音频信道产生的。
在家庭使用中传感器10也可放置在轻便枕头的泡沫软垫99中。这种实施例无需使用推板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传感器10。现在本领域的技术人员可以做出很多用途，偏离上述的实施例而不偏离这里公开的发明的概念。因此，本发明的范围仅仅由所附的权利要求书限定。
权利要求
1.一种电磁传感器，包括包括一个铁芯的第一部件，所述铁芯具有第一极性的第一磁极和第二极性的第二磁极；第二部件，设置用于对所述第一部件相对运动，所述第二部件包括一个电流导电线圈，所述线圈有第一部分和第二部分，所述第一磁极是与所述第一部分面对着的关系，而所述第二磁极是与所述第二部分面对着的关系，安排所述第一部分和所述第二部分使得所述线圈中的电流在每个所述第一部分和所述第二部分产生一个去磁通的电流叉积，所述第一部件如所述第二部件之一具有一条磁通返回路径；至少一个互连所述第一部件和所述第二部件的第一挠曲片。
2.根据权利要求1的传感器，其中所述第二部件包括一个磁通材料壳体，所述线圈放置为与所述壳体紧密接触，所述磁通返回路径是在所述第一部分和所述第二部分之间的所述壳体内。
3.根据权利要求1的传感器，其中所述铁芯包括永久磁铁、第一极片和第二极片、所述永久磁铁具有所述第一极性的第一面和所述第二极性的第二面，所述第一极片放置在与所述第一面相邻，而所述第二极片放置在与所述第二面相邻，所述第一极是在所述第一极片和所述第二极是在所述第二极片。
4.根据权利要求1的传感器，其中所述致动器进一步包括第二挠曲片，所述第一挠曲片是贴近所述第一极片放置，而所述第二挠曲片是贴近所述第二极片放置。
5.根据权利要求1的传感器，其中所述第二部件适于固定安装，而所述第一部件适于连接在外部启动设备。
6.根据权利要求1的传感器，其中所述第二部件适于固定安装，而所述第一部件限制在与所述第二部件内。
7.一种电磁传感器，包括一个第一部件，它包括一个非磁材料的铁芯托架和由所述托架支承的通常园柱形的铁芯，所述铁芯有一个第一铁芯，而在该第一铁芯上放置第一磁极性的第一磁极，和一个第二铁芯，在该第二铁芯上放置第二磁极性的第二磁极，所述第一极和所述第二极相对于所述铁芯径向地放置，所述托架有从所述第一铁芯向外轴向延伸的一个第一托架端部和从所述第二铁芯向外轴向延伸的一个第二托架端部；一个第二部件，对于所述第一部件相对运动地放置；所述第一部件同轴地放置在所述第二部件内，所述第二部件包括一个通常的园柱形磁通导电材料壳体和与其紧密接触的放置在所述壳体中的一个电流导电线圈，所述线圈有一个第一线圈部分和一个第二线圈部分，所述第一极是和所述第一线圈部分面对着的关系，而所述第二极是和所述第一线圈部分面对着的关系，所述壳体在所述第一线圈部分和所述第二线圈部分之间形成一条磁通返回路径，所述第一线圈部分和所述第二线圈部分安排成在所述线圈中的电流在所述第一线圈部分和所述第二线圈部分的每一部分产生叠加的磁通电流叉积，所述壳体轴向与所述铁芯托架同样大小；和一个第一挠曲片及一个第二挠曲片，所述第一挠曲片固定在所述第一托架并由所述壳体支承，而所述第二挠曲片固定在所述第二托架端并由所述壳体支承。
8.根据权利要求7的传感器，其中所述壳体有一个第一环形肋条和一个第二环形肋条，所述第一挠曲片所述第一环形肋条支承，而所述第二挠曲片由所述第二环形肋条支承。
9.根据权利要求8的传感器，其中所述第一挠曲片和所述第二挠曲片的每一个中具有至少一个螺旋切口。
10.根据权利要求7的传感器，其中所述铁芯包括具有贯通的轴向开口的一个轴向极化磁铁，它具有贯通的轴向开口的一个第一通常的园盘形的极片和具有贯通的轴向开口的轴向极片的一个第二通常的园盘形极片，所述托架通过每个所述磁铁、所述第一极片和所述第二极片的所述轴向开口放置，所述磁铁具有第一面和第二面，所述第一极片放置在所述第一面上，而所述第二极片放置在所述第二面上，所述第一极进一步有从所述磁铁向外径延伸的一个边缘部分，所述第二极进一步有从所述磁铁向外径向延伸的一个边缘部分，所述第一极和所述第二极放置在所述第一极片和所述第二极片的相应的极片的所述边缘部分。
11.根据权利要求7的传感器，其中所述壳体进一步包括放在其第一端的一个第一端盖和放在其第二端的一个第二端盖。
12.根据权利要求11的传感器，其中每个所述的第一端盖和所述第二端盖包括一个弹性挡板以限定所述第一部件轴向运动的末端
13.一种用于一件家具的振动传感器，该家具有一个坚硬的骨架和与这种骨架相邻的泡沫垫，所述振动传感器包括具有一个壳体和一个轴出转轴的一个电磁传感器，所述输出转轴响应加在所述传感器的输入电流而振荡，所述壳体适于安装在这种骨架上；固定在所述输出转轴的一个推板，所述推板是放置在所述泡沫垫中。
14.固定在戏院地面上戏院座椅的一种戏院座椅系统，所述戏院座椅有一个通常坚硬的骨架和与这种骨架相邻的泡沫垫，所述系统包括具有一个壳体的一个电磁传感器，所述传感器响应加在所述传感器的输入电流而振荡，一个弹性部件，所述第一传感器固定在具有所述弹性部件的所述地面上，所述弹性部件放置在所述地面与所述第一传感器之间；一个第二电磁传感器，它有一个壳体和一个输出转轴，所述输出转轴响应加在所述第二传感器的输入电流而振荡，所述壳体适于安装在这种骨架上；固定在所述输出转轴的一个推板，所述推板放置在所述泡沫垫中。
15.具有一个泡沫垫的一个轻便枕头和放置在所述泡沫垫中的一个电磁传感器相组合。
全文摘要
一种改进的电磁致动器包括一个第一部件，放置与第一部件相对运动的一个第二部件和互连第一部件和第二部件的至少一个第一挠曲片。第一部件包括一个铁芯，该铁芯有第一极性的第一磁极和第二极性的第二磁极。第二部件包括一个电流导电线圈，该线圈有第一线圈部分和第二线圈部分。第一磁极与第一线圈部分是面对着的关系，而第二磁极与第二线圈部分是面对着的关系。第一线圈部分与第二线圈部分被安排，以致在该线圈中的电流在第一线圈部分和第二线圈部分的每一部分产生叠加的磁通电流叉积。第一部件和第二部件之一包括在第一线圈部分和第二线圈部分之间的一条磁通返回路径。
文档编号B06B1/04GK1119133SQ94109199
公开日1996年3月27日 申请日期1994年7月1日 优先权日1993年7月1日
发明者J·布卢恩, D·C·布尔加茨, D·卡伦 申请人:辉光系统有限公司