專利名稱：骨傳導振動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種骨傳導振動器(vibrator)，更具體地說，涉及一種頻帶增寬和輸出效率提高而同時結構又簡化的骨傳導振動器。
背景技術：
一般地說，人所聽到的聲音是一種由物質(zhì)振動而產(chǎn)生的波。人之所以能夠聽到來自音頻設備揚聲器等的聲音，是因為人的耳膜根據(jù)空氣中的聲波進行振動。
聲波穿過人的外耳振動耳膜，并被受到激勵的內(nèi)耳細胞傳遞給大腦。人類所能聽到聲音的一般范圍是20至20,000Hz，而且人類聲音的一般范圍是500至20,000Hz。有許多人在聽上述范圍的聲音時存在著困難。
然而，近幾年來已經(jīng)研制了帶有骨傳導振動器的電話、耳機等，其中的骨傳導振蕩器能夠通過振動耳朵周圍的骨頭使外耳和/或中耳障礙的聽力損害者感受到聲音信號。同時，正常人也可以通過利用骨傳導聽覺和空氣傳導聽覺來感受聲音信號。
基于骨傳導電話和耳機的上述特點，這些聲音收聽設備可以應用于在建筑、市場或在類似于滅火這些緊急情況期間吵雜場所中使用的頭盔上。


圖1是一傳統(tǒng)骨傳導振動器的截面圖。
如圖1中所示，該傳統(tǒng)的骨傳導振動器10包括一圓筒形框架11和一遮蓋該框架11敞開底端上的基板12。
一圓盤狀保護蓋13安裝在框架11的頂部，將振動傳向用戶身體例如耳朵(hear)的振動部14穿過形成在保護蓋13中心部分的開口向外伸出。直接接觸用戶腦袋的乳頭部15形成在振動部14的頂部。
用來減小振動振幅的阻尼器16被設置在框架11頂端和保護蓋13之間。振動部14穿過阻尼器16的中心部分。
在阻尼器16之下，設置一用于集中磁通量的軛鐵(yoke)17。該軛鐵17包括一支撐阻尼器16中心部分的主體17a和一沿主體17a外圍向下一體形成的延伸部分17b。振動部14穿過軛鐵17主體17a的中心部分而被緊固地安裝。
磁鐵18被安裝在軛鐵17的延伸部分17b內(nèi)，并接觸到主體17a的下表面。與磁鐵18和軛鐵17一起來形成磁回路的頂板19被安裝在磁鐵18之下。軛鐵17、磁鐵18和頂板19被粘結成彼此接觸。
底部被固定在基板12上的音圈20被設置在頂板19和軛鐵17的延伸部分17b之間形成的間隙A內(nèi)。
現(xiàn)在，在下文中將說明這種傳統(tǒng)骨傳導振動器10的操作。
當來自外部電源(未示出)的電流施加在音圈20上時，在音圈20和由頂板19、磁場18及軛鐵17形成的磁回路之間就產(chǎn)生磁場。在音圈20被固定的狀態(tài)下，隨著沿音圈20流動的電流方向被反復轉換，頂板19、磁鐵18和軛鐵17根據(jù)Fleming左手定律進行上下振動。
與此同時，上述磁回路的振動被安裝在軛鐵17上的阻尼器16限定在一定程度。這類振動通過振動部14的乳頭部15被傳向用戶頭部，由此通過使用骨傳導聽覺使用戶能夠覺察到聲音信號。
一種采用骨傳導聽覺的示例性耳機被公開在美國專利US5,323,468(1994年6月出版，Bottesch)中。
然而，為了將上述傳統(tǒng)的骨傳導振動器應用于電話、耳機等，就必須提高輸出效率并加寬頻帶，同時簡化振動器的結構。但是，很難滿足這些要求。換句話講，為了提高輸出效率，磁鐵和軛鐵的尺寸必定變大。而這就引起骨傳導振動器整個尺寸的增大。與此相反，在使振動器變小時，輸出效率就會降低。因此，就很難獲得傳統(tǒng)骨傳導振動器的最佳條件。
另一個問題來自于交流細節(jié)(details of the communication)由于傳統(tǒng)振動器的結構而泄漏的事實。
發(fā)明的公開本發(fā)明的目的是提供一種頻帶增寬且輸出效率提高同時結構又簡化的骨傳導振動器。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種骨傳導振動器，包括一框架，被成形為具有敞開的頂端和底端的圓筒形狀；一基板，安裝在框架敞開的底端內(nèi)；一銜鐵，安裝在框架敞開的頂端內(nèi)，并包括一邊緣部分和一振動膜，該振動膜在沿邊緣部分內(nèi)周圍降低的同時與邊緣部分一體形成，該銜鐵根據(jù)振動膜的尺寸、厚度和材料來調(diào)節(jié)頻帶；一用來集中磁通量的軛鐵，包括一支撐銜鐵的主體和一沿主體的外圍向下一體形成的延伸部分；一磁鐵，安裝在軛鐵的延伸部分內(nèi)，使得磁鐵的上表面接觸軛鐵主體的下表面；一頂板，被安裝在軛鐵的延伸部分內(nèi)，使得頂板的上表面接觸磁鐵的下表面，并與磁鐵和軛鐵一起形成磁回路；和一音圈，設置在頂板和軛鐵延伸部分之間形成的間隙內(nèi)，并被粘附在基板上。
該銜鐵還包括包括一從振動膜下表面的中心向下延伸的大直徑部、一從該大直徑部同軸向下延伸的小直徑部和一沿邊緣部分下外圍面形成的突起。
而且，該框架形成一沿其上部內(nèi)外圍表面的支座，所述突起坐在該支座上。
一PCB的端子連在基板邊緣的一部分上，來自外部電源的電流施加在該PCB端子上，并且一線圈的一端焊接在該PCB端子上，該線圈的另一端連接在音圈的底部。當來自外部電源的電流施加在PCB端子上并經(jīng)由該線圈供給該音圈時，由頂板、磁鐵和軛鐵形成磁場的吸引和排斥就使頂板、磁鐵和軛鐵整體地上下振動，并且該振動通過銜鐵的振動膜或基板被傳遞至使用者的身體。
并且，成形為圓盤狀的緩沖件分別粘結在銜鐵振動膜的上表面和基板的下表面上，并直接接觸使用者的身體，這些緩沖件根據(jù)厚度控制該振動器的輸出。
附圖的簡要說明從下面結合附圖的描述中，將更好地理解本發(fā)明，并且本發(fā)明的各個目的和優(yōu)點也將更加明顯，其中圖1是一傳統(tǒng)骨傳導振動器的截面圖；圖2是依照本發(fā)明一優(yōu)選實施例的骨傳導振動器的展開透視圖；以及圖3是依照本發(fā)明一優(yōu)選實施例的骨傳導振動器的截面圖。
實施本發(fā)明的最好方式在下文中，將參照附圖詳細描述本發(fā)明。
圖2和圖3分別是依照本發(fā)明的骨傳導振動器的展開透視圖和截面圖。
如圖中所示，本發(fā)明的骨傳導振動器50包括一框架51和一圓形基板52，且該框架51被成形為中空的圓柱形，具有敞開的頂端和底端，并限定振動器50的側壁；而且基板52被安裝在框架51敞開的底端內(nèi)。
一PCB(印刷電路板)端子53連在基板52邊緣的一部分上，來自外部電源(未示出)的電流施加在該PCB端子53上，并且一線圈54的一端焊接在該PCB端子53上。
在框架51和基板52形成的空間內(nèi)部，一中空的圓柱形的音圈55被粘結在基板52上。線圈54穿過基板52伸入框架51中，并且線圈54的該延伸端連接在音圈55的下端。在此狀態(tài)下，當來自外部電源的電流施加在PCB端子53上并經(jīng)由線圈54供給音圈55時，音圈55就從聲音信號的電能感應出(induce)磁場的變化。
一銜鐵(armature)56耦合在框架51的敞開頂端，該銜鐵56包括一邊緣部分56a和一圓形振動膜(diaphragm)56b，其中該振動膜56b在沿邊緣部分56a的內(nèi)周邊下降的同時與邊緣部分56a一體形成。用于將銜鐵56耦合在框架51上的突起56c沿邊緣部分56a的下部的外圍面形成，且突起56c坐于其上的支座51a沿框架51的上部內(nèi)周圍表面形成。突起56c粘結在支座56a上。
并且，一圓柱形大直徑部56d從銜鐵56的下表面中心向下延伸，一圓柱形小直徑部56e從該大直徑部56d同軸地向下延伸。
銜鐵56的形狀、重量和硬度決定了本發(fā)明骨傳導振動器50的頻帶。
優(yōu)選的是銜鐵56由鋁或者不銹材料制成。
用于集中磁通量的軛鐵57被設置在振動器50的內(nèi)部。軛鐵57包括一圓形主體57a和一延伸部分57b，其中該圓形主體57a接觸支撐銜鐵56的大直徑部56d和小直徑部56e之間的階梯(stepped)部分，且該延伸部分57b沿圓形主體57a的外圍向下一體形成。銜鐵56上其小直徑部56e穿過的孔形成在軛鐵主體57a的中心，且延伸部分57b被設置在臨近音圈55的外表面。優(yōu)選的是，軛鐵57是通過對具有低磁阻的純鐵進行切割或鍛造來制得。
一圓柱形磁鐵58安裝在軛鐵57的延伸部分57b內(nèi)，使得磁鐵58的上表面接觸軛鐵體57a的下表面。磁鐵58在其中心部位形成一通孔，銜鐵56的小直徑部56e插入此通孔內(nèi)。
并且，用來與磁鐵58和軛鐵57一起形成磁回路的項板59在接觸磁鐵58和設置在音圈55之內(nèi)的同時被安裝在磁鐵58的下面。也即，音圈55被設置在頂板59和軛鐵57的延伸部分57b之間形成的間隙G內(nèi)。
銜鐵56、軛鐵57、磁鐵58和頂板59被借助于粘合劑等粘結在一起。
成形為圓板狀的緩沖件60a和60b被分別粘結在銜鐵56其振動膜56b的上表面和基板52的下表面上。緩沖件60a和60b優(yōu)選的是由具有高比重和良好減震效率的材料制成。這些緩沖件60a和60b直接接觸人體，特別是頭部，并控制振動器50的振動特性。具體地說，振動器50的輸出根據(jù)緩沖件60a和60b的厚度來改變。
現(xiàn)在，在下文中將描述依照本發(fā)明的骨傳導振動器50的操作和效果。
當來自外部電源的電流施加在PCB端子53上時，電流經(jīng)由線圈54供給音圈55。然后音圈55從聲音信號的電能感應出磁場的變化。
也即，當音圈55被供給電流時，在音圈55處產(chǎn)生磁場，其中該音圈55被設置在由頂板59、磁鐵58和軛鐵57形成的磁回路中。根據(jù)Fleming左手定律，在音圈55被固定的情形下，由音圈55、頂板59、磁鐵58和軛鐵57形成磁場的吸引和排斥使頂板59、磁鐵58和軛鐵57組成的組合體上下振動。這種振動通過粘結在銜鐵56振動膜56b上的緩沖件60a或粘結在基板52上的緩沖件60b傳遞到用戶的頭部，使得用戶通過使用骨傳導聽覺(hearing)能夠覺察到聲音信號。
在下文中，將對比傳統(tǒng)的骨傳導振動器10(參看圖1)來說明本發(fā)明骨傳導振動器50的頻率特性。
首先，在本發(fā)明的骨傳導振動器50中，從銜鐵56振動膜56b產(chǎn)生的振動被定義為向前振動，從基板52產(chǎn)生的振動被定義為向后振動。
在相同條件下將向前振動的頻帶與向后振動的頻帶作比較，向前振動具有大約150至15,000Hz的頻帶，而向后振動具有大約120至18,000Hz的頻帶。
通過采用上述的頻率特性，骨傳導振動器50能夠被充分的應用于產(chǎn)品，使得基板52的振動應用于相對寬頻帶的產(chǎn)品，而振動膜56的振動應用于相對窄頻帶的產(chǎn)品。
此外，當傳統(tǒng)的振動器10具有與本發(fā)明振動器50在尺寸和材料方面相同磁回路(也即，頂板、磁鐵和軛鐵)即相同繞組音圈時，傳統(tǒng)的振動器10具有大約260至2,000Hz的頻帶，而這顯著窄于本發(fā)明振動器50的頻帶。
另外，本發(fā)明振動器50上述向后振動的最大輸出高于傳統(tǒng)振動器10大約10dB或更多。
另一方面，本發(fā)明骨傳導振動器50的頻帶和輸出依賴于銜鐵56和緩沖件60a及60b。例如，銜鐵56的振動膜56b越大越薄，頻帶就越寬；銜鐵56的振動膜56b越小越厚，頻帶就越窄。同樣，緩沖件60a和60b越厚，振動器50的整個輸出就越低，這是因為緩沖件60a和60b的減振效率被增強。
除了這種形狀的改變外，通過多方面改變銜鐵56和緩沖件60a、60b的材料和厚度，就可以充分地控制本發(fā)明骨傳導振動器所應用產(chǎn)品的頻帶和輸出。
如上詳述，本發(fā)明的骨傳導振動器在向前方向的振動(即銜鐵的振動膜)和向后方向的振動(即基板)之間具有不同的頻率特性。因此，僅僅改變振動器向前方向和向后方向的位置，就可滿足振動器所應用產(chǎn)品的需求。
同時，對比傳統(tǒng)的振動器，本發(fā)明的振動器具有更寬的頻帶和更強的輸出頻率。隨著銜鐵和緩沖件形狀、材料及硬度的改進，就可以在減小振動器整個尺寸的同時容易地調(diào)節(jié)頻帶和輸出。
并且，由于銜鐵和緩沖件替代了包括乳頭部的傳統(tǒng)振動部件，因此就可消除由接觸乳頭部而引起的疼痛，而且借助于相對大的緩沖件還可以容易地尋找使用者身體的骨傳導區(qū)域。
此外，由呈現(xiàn)聲發(fā)射的緩沖件可獲得交流的安全性。
盡管參考其特定的實施例詳細地示出和描述了本發(fā)明，但應當理解，只要不脫離本發(fā)明的精神和由所附權利要求限定的范圍，本領域的普通技術人員可以在形式和細節(jié)方面作出各種改變。
權利要求
1.一種骨傳導振動器，包括一框架，被成形為具有敞開的頂端和底端的圓筒形狀；一基板，安裝在所述框架敞開的底端內(nèi)；一銜鐵，安裝在所述框架敞開的頂端內(nèi)，并包括一邊緣部分和一振動膜，所述振動膜在沿所述邊緣部分的內(nèi)周邊降低的同時與所述邊緣部分一體形成，所述銜鐵根據(jù)所述振動膜的尺寸、厚度和材料來調(diào)節(jié)頻帶；一用來集中磁通量的軛鐵，包括一支撐所述銜鐵的主體和一沿所述主體外圍向下一體形成的延伸部分；一磁鐵，安裝在所述軛鐵的延伸部分內(nèi)，使得所述磁鐵的上表面接觸所述軛鐵主體的下表面；一頂板，被安裝在所述軛鐵的延伸部分內(nèi)，使得所述頂板的上表面接觸所述磁鐵的下表面，并與所述磁鐵和軛鐵一起形成磁回路；和一音圈，設置在所述頂板和所述軛鐵延伸部分之間形成的間隙內(nèi)，并被粘附在所述基板上。
2.如權利要求1所述的骨傳導振動器，其中所述銜鐵還包括一從所述振動膜下表面的中心向下延伸的大直徑部、一從該大直徑部同軸向下延伸的小直徑部和一沿所述邊緣部分下外圍面形成的突起；而且所述框架形成一沿其上部內(nèi)外圍表面的支座，所述突起坐在該支座上。
3.如權利要求2所述的骨傳導振動器，其中所述銜鐵是由鋁材料制成。
4.如權利要求2所述的骨傳導振動器，其中所述銜鐵是由不銹的材料制成。
5.如權利要求1所述的骨傳導振動器，其中一PCB的端子連在所述基板邊緣的一部分上，來自外部電源的電流施加在該PCB端子上，并且一線圈的一端焊接在該PCB端子上，該線圈的另一端連接在所述音圈的底部；借此，當來自外部電源的電流施加在PCB端子上并經(jīng)由該線圈供給所述音圈時，由所述頂板、磁鐵和軛鐵形成磁場的吸引和排斥就使所述頂板、磁鐵和軛鐵整體地上下振動，并且該振動通過所述銜鐵的振動膜或基板被傳遞至使用者的身體。
6.如權利要求1所述的骨傳導振動器，其中成形為圓盤狀的緩沖件分別粘結在所述銜鐵振動膜的上表面和所述基板的下表面上，并直接接觸使用者的身體，這些緩沖件根據(jù)厚度控制該振動器的輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開一種能夠提高輸出效率并獲得寬頻帶的骨傳導振動器。該骨傳導振動器包括一框架，被成形為具有敞開的頂端和底端的圓筒形狀；一基板，安裝在框架敞開的底端內(nèi)；一銜鐵，其包括一具有一定厚度并安裝在框架敞開的頂端內(nèi)的環(huán)形邊緣，和一在降低至一定深度的狀態(tài)下耦合至該環(huán)形邊緣內(nèi)周邊上的圓形振動板，該振動板根據(jù)其直徑、厚度和材料來控制頻帶；一軛鐵，其包括一支撐銜鐵的圓形主體部分和一沿主體部分的外圍向下整體延伸的用于集中磁通量的延伸部分；一磁鐵，安裝在軛鐵的延伸部分內(nèi)側，且其上表面整體性地接觸軛鐵主體部分的下表面；一頂板，被安裝在軛鐵的延伸部分內(nèi)側，且其上表面整體性地接觸磁鐵的下表面，并與磁鐵和軛鐵一起形成磁回路；和一音圈，設置在頂板外圓周和軛鐵延伸部分內(nèi)圓周之間形成的間隙內(nèi)，該音圈的底端被固定地安裝在基板上。此外，圓盤狀的緩沖件分別粘結在銜鐵振動板的上表面和基板的下表面上。
文檔編號H04R25/00GK1454443SQ00819928
公開日2003年11月5日 申請日期2000年9月1日 優(yōu)先權日2000年9月1日
發(fā)明者李相喆, 具本潤, 金容模 申請人:道美株式會社