CN117590727A - 电磁非声音式警报器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于便携式物体的非声音式警报器(100)，其包括可被电控以便产生振动效果的电磁马达装置(200)，所述非声音式警报器的特征在于，电磁马达装置包括可动磁路(210)和固定磁路(220)；所述可动磁路包括线圈(211)和铁磁芯部(212)，该铁磁芯部耦合到形成铁磁芯部的延伸部的磁笼(213)；所述可动磁路的磁性组件构成所述非声音式警报器(100)的能够产生所述振动效果的可动的磁性质量体；并且，它包括将可动磁路(210)弹性地连接到固定磁路(220)的弹性连接元件(60)，该弹性连接元件(60)成形为引导并确保可动磁路(210)在电磁马达装置(200)的电控期间经历线性或准线性的振荡运动。

Description

电磁非声音式警报器

技术领域

本发明涉及一种用于便携式物体的非声音式警报器。

本发明更具体地涉及一种小型振动和谐振的非声音式警报器，其适合于集成在厚度小的便携式物体(例如钟表)中。

本发明还涉及一种包括这种非声音式警报器的便携式物体，例如钟表，特别是手表。

背景技术

装配到便携式物体、特别是钟表上的传统闹铃可通过发出从特定范围或音调中选择的声音来提供例如与事件和/或时间信息相关联的声音信息。

这些闹铃的主要缺点是，它们是有声并且会被使用者的环境感知到。

此外，此类声音式闹铃无法允许将使用者(佩戴者)的便携式物体与属于相同环境中的人的其他便携式物体区分开。

因此，应当理解，这些声音式闹铃具有多个缺点：它们太显著并且会被使用者以外的人感知到，这在某些环境中可能会有问题；它们无法允许佩戴者将他/她的便携式物体和相同环境中的例如多人群体中的其他便携式物体区分开。

为了克服这个问题，已经提出了静默的、所谓的无声的振动式警报器，振动式警报器包括驱动质量体的马达，该组件配置成提供可传递给使用者的振动效果。这种振动的优点是仅被使用者感知到，这允许当警报器例如在起床时、有来电时或针对有关时间变更的信息等被触发时它不太显著且不会打扰使用者的环境中的人。

这种非声音式警报器例如在欧洲专利文献No.0349230中被公开。该警报器包括压电马达，该压电马达使可动地安装在轴上的偏心配重旋转。

然而，由于该警报器的同轴配置，它占据了相对较大的空间，以至于需要特定的布置，或甚至需要对钟表进行彻底改造，才能安装在该钟表中，这是有问题的。

此外，这种非声音式警报器需要使用压电马达，而压电马达的制造涉及相对复杂的技术。

为了解决此问题，欧洲专利文献No.0625738A1公开了一种以更简单的设计、更小的整体尺寸和更低的制造成本开发的非声音式警报器。

欧洲专利文献No.0625738A1的非声音式警报器包括固定安装在支承件上的电磁马达，该电磁马达使重质量体运动以提供振动效果，该质量体经历准线性的振荡运动。

这种非声音式警报器的功耗约为10mW。

然而，在便携式物体领域，始终需要改进便携式物体的各种构件(例如特别是警报器)的设计、整体尺寸和/或功耗，特别是通过最大限度地减小形成便携式物体的各种构件的功耗来提高便携式物体的使用寿命。

发明内容

在此背景下，本发明旨在提供一种针对至少一个上述问题的解决方案。

具体而言，本发明旨在提供一种简化设计的非声音式警报器，其能够容易地集成在便携式物体、特别是钟表中，而不需要对其结构进行显著改造，并且能够例如通过高速、自动化操作以低成本生产，且功耗降低。

在此背景下，本发明涉及一种用于便携式物体的非声音式警报器，其包括能够被电控以产生振动效果的电磁马达装置，所述非声音式警报器的特征在于：

-所述电磁马达装置包括可动磁路和固定磁路；所述可动磁路包括线圈和铁磁芯部，该铁磁芯部磁耦合到形成该铁磁芯部的延伸部的磁笼；所述可动磁路的磁性组件构成所述非声音式警报器的能够产生所述振动效果的可动的磁性质量体；

-所述非声音式警报器包括将可动磁路弹性地连接到固定磁路的弹性连接元件，该弹性连接元件成形为引导并确保可动磁路在电磁马达装置的电控期间经历线性或准线性的振荡运动。

除了前一段中提到的特征之外，根据本发明的电磁非声音式警报器可具有以下补充特征之中的一个或更多个补充特征，这些补充特征可以单独考虑或者根据技术上可行的任何组合来考虑：

-固定磁路包括由磁性材料制成的两个元件；

-由磁性材料制成的两个元件是永磁体；

-固定磁路包括分流器(shunt)，以闭合由可动磁路的线圈在固定磁路处感应出的磁通量；

-弹性连接元件属于接纳固定磁路和可动磁路的支承件；

-支承件包括接纳固定磁路的固定部分和接纳可动磁路的可动部分，弹性连接元件将支承件的可动部分机械地连接到其固定部分，同时引导可动磁路并确保它在电磁马达装置的电控期间经历线性或准线性的振荡运动；

-支承件的固定部分包括能够使支承件的固定部分与便携式物体成一体的紧固装置；

-支承件由下半壳和上半壳形成，所述下半壳和上半壳成形为封装电磁马达装置的可动磁路和固定磁路；

-支承件的每个半壳都包括形成弹性连接元件的两个侧向弹性突片，所述两个侧向弹性突片配置成在横向上位于电磁马达装置的两侧；

-磁笼包括形成极靴的两个分支，这两个分支配置成引导在固定磁路附近由线圈感应出的磁场；

-铁磁芯部和形成极靴的两个分支与固定磁路一起界定了气隙e，该气隙e垂直于可动磁路的线性或准线性的振荡运动延伸；

-该非声音式警报器包括电子控制单元，该电子控制单元配置成向线圈供电，以便使可动磁路以其谐振频率振荡；

-可动磁路的所述谐振频率由弹性连接元件的几何形状和可动磁路的质量决定；

-弹性连接元件的几何形状和可动磁路配置成使得可动磁路的谐振频率在120Hz与250Hz之间。该频率范围对应于使用者手腕能最佳感受到的频率；

-该非声音式警报器包括电子控制单元，该电子控制单元配置成向线圈供电，以便使可动磁路以120Hz与250Hz之间的选定频率振荡。

本发明还涉及一种包括根据本发明的非声音式警报器的便携式物体。

优选地，该便携式物体是钟表，例如手表。

附图说明

在阅读下面参考附图给出的详细描述后，将会更好地理解本发明的目的、优点和特征：

-图1是示意性地示出了根据本发明的非声音式警报器的一个示例实施例的总体透视图；

-图2示出了图1所示的非声音式警报器的分解图，其允许观察根据本发明的非声音式警报器的各个构件；

-图3示出了图1所示的非声音式警报器100沿中间剖切平面M1的剖视图；

-图4是图3的详细视图，特别示出了当线圈接收正电源时电磁马达装置的磁路的不同极性；

-图5是图3的详细视图，特别示出了当线圈接收负电源时电磁马达装置的磁路的不同极性；

-图6是示出了向根据本发明的非声音式警报器的电磁马达装置供电以便产生使用者可感知的振动效果的一个示例的曲线图；

-图7是集成了图1所示的根据本发明的非声音式警报器的钟表的示意图。

在所有附图中，除非另有说明，否则相同的元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

图1是示意性地示出了根据本发明的非声音式警报器100的一个示例实施例的透视图。

图2示出了图1所示的非声音式警报器100的分解图，其允许观察非声音式警报器的各个构件。

图3示出了图1所示的非声音式警报器100沿图1所示的中间剖切平面M1的剖视图。

根据本发明的非声音式警报器100是电磁类型的非声音式警报器，其包括电磁马达装置200，该电磁马达装置200可被电控而使可动件运动，以便通过可动件的振荡来产生振动效果。

根据本发明的非声音式警报器100特别适合安装在小型便携式物体如钟表1上。

通过示例的方式，这种钟表1在图7中被示意性地示出。

钟表1包括表壳2，该表壳2由中间部件3和以传统方式紧固到中间部件3上的后盖4组成。表壳2限定了内部空间5，该内部空间5配置成接纳钟表机芯(未示出)以及根据本发明的非声音式警报器100。

钟表1还包括未示出的电源，例如电池，该电源配置成至少为根据本发明的非声音式警报器100供电。

优选地，电源电连接到电子控制单元50，该电子控制单元50配置成驱动根据本发明的非声音式警报器100的电磁马达装置200。

现在将参考图1至3更详细地描述安装到钟表1的根据本发明的非声音式警报器100。

非声音式警报器100包括：

-支承件10，该支承件10可包括允许将非声音式警报器100紧固到钟表1上的专用紧固装置70；

-电子控制单元50，该电子控制单元50可电连接到便携式物体所配备的电源；

-能够产生振动效果的电磁马达装置200，该电磁马达装置200电连接到电子控制单元50。

电磁马达装置200由电子控制单元50进行电控而使可动件运动，以便例如经由与使用者接触的后盖4获得佩戴钟表1或便携式物体的使用者可感知到的振动效果。

电子控制单元50配置成将电磁马达装置200激励到非声音式警报器100的谐振频率或接近谐振频率的频率。

优选地，电子控制单元50配置成激励电磁马达装置200并产生频率在120Hz与250Hz之间的振动。

电磁马达装置200包括由可动磁路210和固定磁路220组成的磁路。可动磁路210和固定磁路220由支承件10承载。

支承件10是多功能元件，其包括承载固定磁路220的固定部分11a、11b。支承件10的固定部分11a、11b还承载电子控制单元50。

固定磁路220例如通过紧固装置(例如通过称为点焊的电焊)与支承件10的固定部分11a、11b制成一体。

支承件10还包括成形为承载可动磁路210的可动部分12a、12b。

可动磁路210通过紧固装置(例如通过称为点焊的电焊)与支承件10的可动部分12a、12b制成一体。

支承件10的固定部分11a、11b旨在例如在钟表1的后盖4处例如通过螺纹连接或粘合与钟表制成一体。

如图2所示，支承件10的固定部分11a、11b与螺钉型的紧固装置70配合，以使支承件10的固定部分11a、11b与钟表1成为一体。

电子控制单元50例如通过粘合或通过允许支承件10与钟表1制成一体的紧固装置70与支承件10的固定部分11a、11b制成一体。

支承件10还包括将支承件10的可动部分12a、12b和固定部分11a、11b机械连接起来的弹性连接元件60。弹性连接元件60由薄的弹性柔性条60a、60b形成，所述弹性柔性条60a、60b在垂直于由支承件10的固定部分11a、11b和可动部分12a、12b形成且平行于中间平面M1的平面中延伸。

弹性连接元件60配置成向支承件10的可动部分12a、12b提供支承，从而向可动磁路210提供支承，特别是在z和y方向上，同时允许可动磁路210通过平移运动在x方向上横向移位。

弹性连接元件60成形为在给定方向(在这种情况下为x方向)上是柔性的，以便允许可动磁路210在图1中的箭头D所示的横向方向上经历相对于固定磁路220的线性或准线性的振荡。

换句话说，弹性连接元件60相对于可动磁路210和固定磁路220的形状和布置以及支承件10允许可动磁路210在电子控制单元50的控制下相对于固定磁路220进行基本上为在x方向上的平移的横向位移。

弹性连接元件60是固定地连接到支承件10或与支承件10形成一体的柔性条。

弹性连接元件60位于可动磁路210的两侧。

弹性连接元件60还具有弹性复位功能，其被偏置而使可动磁路210在不对电磁马达装置200施加任何电负载的情况下回到休止平衡位置。

举例而言，每个弹性连接元件60由下突片60a和上突片60b组成，下突片60a和上突片60b关于中间平面Ml对称地布置在电磁马达装置200的每个边缘处，从而将非声音式警报器100沿高度分成两部分。

支承件10有利地由形成下半壳10a和上半壳10b的两个单独部件制成，这两个半壳10a、10b配置成封装并保持电磁马达装置200，更具体地保持可动磁路210和固定磁路220。每个半壳10a、10b都包括形成上述弹性连接元件60的两个侧向弹性突片60a、60b。因此，对称布置的弹性突片60a、60b在横向上位于电磁马达装置200的上部和电磁马达装置200的下部的两侧。因此，这种构型避免了由于弹性突片60a、60b的弹性变形而沿z轴的位移。

支承件10的半壳10a、10b例如由平坦的(例如金属)薄板制成，并且弹性突片60a、60b与支承件10的固定部分11a、11b和可动部分12a、12b形成一体。

可动磁路210包括铁磁芯部212和以传统方式缠绕在铁磁芯部212上的线圈211。

铁磁芯部212在铁磁芯部212的磁极之一处耦合到磁笼213，使得磁笼213形成铁磁芯部212的延伸部。铁磁芯部212通过专用紧固装置(例如通过螺钉元件216)与磁笼213形成一体。

可动磁路210的磁性组件足够重，以构成能够产生使用者可感知的振动效果的可动质量体。

在图1至3所示的示例实施例中，并且如特别是在图2中可见的，铁磁芯部212与磁笼213是分开的；然而，铁磁芯部212和磁笼213可以是一体的。分开生产使得更容易将线圈211缠绕在铁磁芯部212上。

根据本发明，非声音式警报器100的振动的可动质量体由电磁马达装置200的磁路的可动磁路210形成。因此，振动质量体属于非声音式警报器100的磁路。

换句话说，可动磁路210还充当振动系统的可动质量体，这使得在根据本发明的非声音式警报器100中，不需要例如由非磁性金属制成的特定的附加质量体，该附加质量体机械地连接到磁路的一部分，从而仅充当振动质量体并且对电磁马达装置的磁路没有贡献。

因此，与现有技术的解决方案不同，根据本发明的非声音式警报器100的可动质量体是磁性或铁磁性的质量体，它也构成电磁马达装置200的可动磁路210。

固定磁路220包括由磁性材料制成的两个元件221、222。

优选地，由磁性材料制成的两个元件是永磁体。

每个永磁体221、222都具有垂直于可动磁路210的平移运动定向的永久北-南磁化轴线(表示为N-S)。两个永磁体221、222具有彼此相反的磁化轴线。

固定磁路220还包括分流器223，以闭合固定磁路220处的磁通量并将磁泄漏保持在最小程度。这优化了非声音式警报器的性能。

磁笼213包括两个平行的分支214、215，它们在横向上位于线圈211两侧并且朝向固定磁路220延伸。

两个分支214、215构成线圈211的铁磁芯部212的极靴，这些极靴配置成引导在固定磁路220附近并且更具体地在永磁体221、222附近由线圈211感应出的可动磁路210的磁通量。

两个分支214、215与永磁体221、222相对地延伸。

两个分支214、215和铁磁芯部212与永磁体221、222一起界定气隙e，该气隙e垂直于可动磁路210的横向位移延伸。

根据本发明的非声音式警报器的操作

在电子控制单元50的控制下，线圈211可以被供电并产生磁通量，该磁通量可在铁磁芯部212内流动并在极靴214、215处传播到磁笼213中，并且可通过经由气隙e穿过永磁体221、222和分流器223而被闭合。

当线圈211接收例如脉冲形式的正电源时，如图6所示，铁磁芯部212以及磁笼213的两个分支被极化，如图4所示。不同的极性与永磁体221、222的极性相互作用，使得相同符号的磁极彼此排斥，而相反符号的磁极彼此吸引，从而产生使可动磁路210在永磁体极性的作用下在x方向上向左横向平移的磁力。

当线圈211接收例如图6所示的脉冲形式的负电源时，极性反转并且可动磁路210在永磁体极性的作用下在x方向上向右横向平移，如图5所示。

因此，在交流电源作用下，可动磁路210将在弹性连接元件60的引导下以在x方向上的平移运动的方式交替地左右横向移位。这种移位将对弹性连接元件60施加应力，弹性连接元件60将通过弹性复位效应等使可动磁路210返回其初始位置，从而以来回的横向平移运动围绕初始平衡或休止位置振荡。因此，通过在频率和幅度方面选择适当的电源，可以在钟表1的表壳2中产生佩戴者可感知到的振动效果。

有利地，电子控制单元50配置成以交替脉冲的形式生成如图6中通过示例的方式示出的提供给线圈211的电源，以维持可动磁路210的振荡运动，脉冲补偿了可动磁路210的振荡运动的衰减。

根据本发明并且如上所述的非声音式警报器100具有较小的总体尺寸，这使得其非常适合于钟表应用，因为其形状基本上是扁平且薄的，从而允许它容易地集成到钟表外壳中，而无需对其他构件进行任何重大改造。仅供参考，根据本发明的这种非声音式警报器可以制造成具有约3mm的总高度。

特别是通过消除由非磁性金属制成的专用可动质量体，特别是减小了总体尺寸和重量。

根据本发明的非声音式警报器具有带极靴和分流器的优化磁设计，这防止了磁泄漏并且优化了磁效率。因此，这种警报器的功耗被优化并降低。仅供参考，这种非声音式警报器的所测量到的功耗可低于10mW。

根据本发明的非声音式警报器的可动线圈类型的倒置结构，通过使包括线圈的磁路部分运动，也允许通过无需使专用的非磁性重质量体运动来降低这种非声音式警报器的功耗。

最后，与现有技术的解决方案相比，所提出的倒置结构避免了使用例如由钨制成的特定质量体的需求。因此，也降低了这种非声音式警报器的制造成本。

Claims (15)

1.一种用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，该非声音式警报器(100)包括电磁马达装置(200)，该电磁马达装置(200)能够被电控以便产生振动效果，所述非声音式警报器(100)的特征在于：

-所述电磁马达装置(200)包括可动磁路(210)和固定磁路(220)；所述可动磁路(210)包括线圈(211)和铁磁芯部(212)，所述铁磁芯部(212)耦合到形成所述铁磁芯部(212)的延伸部的磁笼(213)；所述可动磁路(210)的磁性组件构成所述非声音式警报器(100)的能够产生所述振动效果的可动的磁性质量体；

-所述非声音式警报器(100)包括将所述可动磁路(210)弹性地连接到所述固定磁路(220)的弹性连接元件(60)，所述弹性连接元件(60)成形为引导并确保所述可动磁路(210)在所述电磁马达装置(200)的电控期间经历线性或准线性的振荡运动。

2.根据权利要求1所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述固定磁路(220)包括由磁性材料制成的两个元件(221，222)。

3.根据权利要求2所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述由磁性材料制成的两个元件(221，222)是永磁体。

4.根据权利要求3所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述固定磁路(220)包括分流器(223)，以闭合所述固定磁路(220)处的磁通量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述弹性连接元件(60)属于接纳所述固定磁路(220)和所述可动磁路(210)的支承件(10)。

6.根据权利要求5所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述支承件(10)包括接纳所述固定磁路(220)的固定部分(11a，11b)和接纳所述可动磁路(210)的可动部分(12a，12b)，所述弹性连接元件(60)将所述支承件(10)的所述可动部分(12a，12b)机械地连接到所述支承件(10)的所述固定部分(11a，11b)，同时引导所述可动磁路(210)并确保所述可动磁路(210)在所述电磁马达装置(200)的电控期间经历线性或准线性的振荡运动。

7.根据权利要求6所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述支承件(10)的所述固定部分(11a，11b)包括能够使所述支承件(10)的所述固定部分(11a，11b)与所述便携式物体(1)成一体的紧固装置(70)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述支承件(10)由下半壳(10a)和上半壳(10b)形成，所述下半壳(10a)和上半壳(10b)成形为封装所述电磁马达装置(200)的所述可动磁路(210)和所述固定磁路(220)。

9.根据权利要求8所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述支承件(10)的上半壳和下半壳均包括形成所述弹性连接元件(60)的两个侧向弹性突片，所述两个侧向弹性突片配置成在横向上位于所述电磁马达装置(200)的两侧。

10.根据前述权利要求中任一项所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述磁笼(213)包括形成极靴的两个分支(214，215)，所述极靴配置成引导在所述固定磁路(220)附近由所述线圈(211)感应出的磁通量。

11.根据权利要求10所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述铁磁芯部(212)和形成所述极靴的所述两个分支(214，215)与所述固定磁路(220)一起界定气隙(e)，所述气隙(e)垂直于所述可动磁路(210)的线性或准线性的振荡运动延伸。

12.根据前述权利要求中任一项所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述非声音式警报器(100)包括电子控制单元(50)，所述电子控制单元(50)配置成向所述线圈(211)供电，以便使所述可动磁路(210)以其谐振频率振荡。

13.根据前述权利要求中任一项所述的用于便携式物体(1)的非声音式警报器(100)，其特征在于，所述非声音式警报器(100)包括电子控制单元(50)，所述电子控制单元(50)配置成向所述线圈(211)供电，以便使所述可动磁路(210)以在120Hz与250Hz之间的选定频率振荡。

14.一种便携式物体(1)，该便携式物体(1)包括根据前述权利要求中任一项所述的非声音式警报器(100)。

15.根据权利要求14所述的便携式物体(1)，其特征在于，所述便携式物体是钟表。