[發明專利]致動器

有效

• 申請號: 201080038747.6
• 申請日: 2010-06-14
• 公開（公告）號: CN102484756A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: N.J.哈里斯
• 申請（專利權）人: 新型轉換器有限公司
• 主分類號: H04R1/24
• 分類號: H04R1/24;H04R31/00;B06B1/06;B06B1/04;H01L41/09;H04R9/06;H04R17/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 周少杰

技術領域

本發明涉及致動器，包括平面運動線圈致動器或壓電致動器，更具體地但不是唯一地涉及在其操作頻率范圍內具有一個或多個模態諧振的致動器。

背景技術

在WO01/54450中討論了采用在彎曲中諧振的板狀壓電構件的模態致動器。圖1a示出了已知的模態運動線圈致動器10，該模態運動線圈致動器10關于它的中心軸對稱，并且通過耦合器14安裝到圓形面板膜片12。致動器包括磁體組件和音圈組件，并且類似于未決UK申請0617551.7中描述的致動器。

磁體組件包括四對共軸安裝的環狀磁體16、18、20、22和一對低碳鋼杯板(cup?plate)24、26。每對磁體包括安裝到上杯板24的上環狀磁體和安裝到下杯板26的下環狀磁體。每對中的上和下環狀磁體通過環形平面氣隙分開，將線圈組件安裝到該環形平面氣隙中。

線圈組件包括印刷在自支持環形平面基底28上的三個音圈30、32、34。每個音圈施加力(分別為A、B或C)到基底。沿著其內邊緣，基底28夾在上和下杯板24、26之間。因為致動器有慣性，所以在幅度上等于三個力A、B和C的和的相反的力必須在該內邊緣施加到磁體組件。在外邊緣，基底附接到耦合器14，并且將致動器耦合到膜片，從而將來自致動器的功率傳遞到膜片。

因為基底不是理想地剛性的，所以這樣的模態致動器展現其中幾乎沒有力傳輸給負載的次級或反諧振(anti-resonance)。相應地，通過這樣的致動器提供的力隨著頻率變化，從而具有力的零點(null)。例如，圖1b示出力隨著在圖1a中的耦合器可用的頻率的變化。由于基底的反諧振導致在6.5kHz存在特性下陷，響應遠不令人滿意。在響應中還存在峰值，但是已知這些峰值可以通過增加阻尼被最小化。

本發明的目的是改進用于任何致動器(特別是模態換能器)的力的傳遞。

發明內容

根據本發明，提供了一種制作包括多個力元件的致動器的方法，該方法包括：提供用于將來自力元件的力耦合到負載的耦合器；計算用于每個力元件的傳遞函數，其中傳遞函數允許預測提供給負載的力；確定誤差泛函，其指示預測的力中任何不期望的下陷；計算最小化誤差泛函的力元件的參數；以及將具有計算的參數的力元件耦合到耦合器，以制作致動器。

如上所述，反諧振是諧振元件的次要諧振，在此幾乎沒有力傳輸到負載，因此在這些模式的頻率處存在由致動器提供的力中的下陷或零點。通過減少這些模式的激勵，力隨著頻率的變化減少，并且基本上更一致的力可以傳遞到負載。如果該負載是揚聲器膜片，則與其中沒有處理驅動致動器的零點的揚聲器相比，得到的揚聲器具有改進的效率和響應一致性。在結構上實現本發明的結果，而不需要之前已經提出用于處理該問題的、復雜和昂貴的反饋系統。

傳遞函數是施加的力對于耦合到要由致動器驅動的負載的力的趨勢的表示。傳遞函數可以通過測量、通過數值分析(如有限元分析)、或通過系統行為的數學表達式的知識直接獲得。在由致動器驅動的負載處的合力可以從傳遞函數計算。誤差函數可以提供從力分布的參數導出的誤差平方和響應。

力元件的參數可以包括它們在耦合器上的位置和每個力元件施加的力。

耦合器可以是諧振元件的形式，該諧振元件具有操作頻率中的多個諧振彎曲波模式，該操作頻率包括具有指示至少一個反諧振的存在的誤差泛函的至少一個反諧振。力元件可以位于諧振元件的至少一個反諧振的節點線處或附近。以該方式，至少最小化或者甚至可以防止至少一個反諧振的激勵。諧振元件以及因此致動器自身優選不輻射。

力元件可以在抑制諧振元件的第二和第三模式的至少一個的位置上，耦合到諧振元件。例如，可以在第三模式的節點線上將第一和第二力元件耦合到諧振元件，并且可以在第二模式的節點線上將第三力元件耦合到諧振元件。

諧振元件可以是橫梁、盤或環形板的形式。對于環形板，力元件可以在沿著諧振元件半徑的相對位置0.43、0.56和0.69處。諧振元件可以在一端/邊被夾住或支持，并且在相對端/邊被夾到或支持到負載。諧振元件的邊界條件在確定傳遞函數時是重要的。例如，對于至少一端夾住條件，這樣的致動器可以工作下到dc(直流)。這樣的致動器可以提供用于在諧振元件的范圍內力的分布的最優解決方案，以便最大化在驅動端傳遞的力，并且最小化諧振元件自身的彎曲。