发明名称 转换器式电动机/发电机总成
摘要 说明一种电磁转换器,其包括磁铁总成(50)及感应式驱动线圈(52)。磁铁总成提供由位于其内部之驱动线圈放射磁场。驱动线圈为扁平环线圈,其宽度系等于或大于其高度。组装后,驱动线圈系安装于磁铁总成近处,故使用时介于其间可能出现相对轴向移动。一具体实施例中,磁铁总成包括二永久盘状磁铁(64)、(66),其具有轴向磁化,且定向成相同磁极彼此面对面而产生径向放射磁场。另一具体实施例中,磁铁总成包括一对轴向极化永久环状磁铁(64)、(66),其也系以相同磁极彼此面对面定向。
申请公布号 TWI231942 申请公布日期 2005.05.01
申请号 TW092102441 申请日期 2003.02.06
申请人 罗兰德P. 特兰达菲尔 发明人 罗兰德P. 特兰达菲尔
分类号 H01F7/08;H01F7/02;H04R25/00 主分类号 H01F7/08
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种电磁转换器,包含: (a)一磁铁总成,其包括一磁铁,其具有轴向磁化;该 磁铁总成包括第一及第二相对的外极面,以及一磁 场,该磁场系于横过轴向磁化方向向外径向放射; 以及 (b)一传导性驱动线圈,其具有外尺寸及内尺寸;该 线圈有高度维度及宽度维度,宽度维度定义为线圈 内尺寸与外尺寸间距;驱动线圈之宽度至少与高度 相等;驱动线圈系位于磁铁总成之径向放射磁场; 有个空间存在于该至少一磁铁与驱动线圈间,因此 于使用期间,驱动线圈未与至少一磁铁作实体接触 ;驱动线圈系沿游逸路径移动,至少部分游逸路径 系位在第一与第二外极面间; 其中于组装后,驱动线圈其安装于磁铁总成附近, 故使用期间介于驱动线圈与磁铁总成可发生相对 轴向移动;其中于用作为电动机期间,电流供给至 线圈,造成线圈与磁铁彼此相对移动;以及于用作 为发电机期间驱动线圈相对于磁铁之外部物理性 移动,造成驱动线圈对应产生电流。 2.如申请专利范围第1项之转换器,其中该磁铁总成 包括单一轴向磁铁,其具有相对的第一及第二极面 ;第一磁铁有一磁场由各极面径向向外放射;磁铁 总成驱动线圈系位在其向外故射磁场内部之磁铁 磁极面之一。 3.如申请专利范围第2项之转换器,其中该单一磁铁 为盘状磁铁;该盘状磁铁包括一外径尺寸;该驱动 线圈之内部尺寸为内径尺寸,驱动线圈之外部尺寸 为外径尺寸;以及其中驱动线圈内径尺寸系大于磁 铁外径尺寸。 4.如申请专利范围第2项之转换器,其中该单一磁铁 为环状磁铁,该环状磁铁具有一径向向内放射的磁 场、以及一径向向外放射的磁场;传导性驱动线圈 系位于向内放射磁场与向外放射磁场之一。 5.如申请专利范围第4项之转换器,其中该环状磁铁 包括一外径尺寸;驱动线圈之内部尺寸为内径尺寸 ,以及驱动线圈之外部尺寸为外径尺寸;该驱动线 圈之外径尺寸系小于环状磁铁之内径尺寸,故驱动 线圈于使用期间系位于环状磁铁内侧。 6.如申请专利范围第1项之转换器,其中该磁铁总成 包括第一及第二轴向磁铁;磁铁系同轴设置,类似 磁极彼此面对面,于该处形成径向放射磁场;驱动 线圈系位于此磁场。 7.如申请专利范围第6项之转换器,其中该第一及第 二轴向磁铁为盘状磁铁;该等盘状磁铁各自包括一 外径尺寸;该驱动线圈之内部尺寸为内径尺寸,驱 动线圈之外部尺寸为外径尺寸;以及其中驱动线圈 内径尺寸系大于磁铁外径尺寸。 8.如申请专利范围第6项之转换器,其中该第一及第 二轴向磁铁为环状磁铁,设置成类似的磁极彼此面 对面,因而形成一径向向内放射之磁场以及一径向 向外放射之磁场;传导性驱动线圈系位于向内放射 磁场及向外放射磁场之一。 9.如申请专利范围第8项之转换器,其中该环状磁铁 包括一外径尺寸;驱动线圈之内部尺寸为内径尺寸 ,以及驱动线圈之外部尺寸为外径尺寸;该驱动线 圈之外径尺寸系小于环状磁铁之内径尺寸,故驱动 线圈于使用期间系位于环状磁铁内侧。 10.如申请专利范围第1项之转换器,其中该磁铁总 成包括至少一拱形磁铁。 11.如申请专利范围第1项之转换器,其中该磁铁总 成包括至少一矩形磁铁。 12.如申请专利范围第6、7、8或9项之转换器,其中 该磁铁总成进一步包括一第一介面元件位于该第 一磁铁与第二磁铁间且系连结至驱动线圈。 13.如申请专利范围第12项之转换器,其中该第一及 第二磁铁系直接附着于第一介面元件之相对侧面 。 14.如申请专利范围第13项之转换器,其中该第一及 第二磁铁系使用黏着剂直接附着于第一介面元件 之相对侧面。 15.如申请专利范围第1、2、3、4、6、7或8项之转换 器,其中该驱动线圈之宽度尺寸系大于驱动线圈之 高度尺寸。 16.如申请专利范围第1项之转换器,其中该驱动线 圈包括一种传导材料制成之螺旋卷绕扁平导线,扁 平导线系于直立方向卷绕。 17.如申请专利范围第16项之转换器,其中该扁平导 线宽度至少比其厚度大三倍。 18.如申请专利范围第16项之转换器,其中该驱动线 圈包括传导性材料制成之螺旋卷绕带状导线,该带 状导线系于直立方向卷绕。 19.如申请专利范围第1项之转换器,其中该驱动线 圈系由具有矩形截面形状之导线制成。 20.如申请专利范围第6项之转换器,其中该磁铁总 成进一步包括一隔件位于第一磁铁与第二磁铁间 。 21.如申请专利范围第20项之转换器,其中该隔件系 由含铁材料制成。 22.如申请专利范围第20项之转换器,其中该隔件系 呈圆盘形状。 23.如申请专利范围第22项之转换器,其中该隔件直 径以及第一及第二磁铁外部尺寸大小皆相等。 24.如申请专利范围第1、2或6项之转换器,其中该磁 铁总成进一步包括第一及第二端盖,一端盖系位于 第一外磁极面上方,另一端盖系位于第二磁极面下 方。 25.如申请专利范围第24项之转换器,其中端盖系由 含铁材料制成。 26.如申请专利范围第1、2或6项之转换器,其中驱动 线圈与磁铁总成间之间隔为约0.5毫米至约5毫米之 范围。 27.如申请专利范围第1、2或6项之转换器,其中该磁 铁总成之磁铁维持固定,而驱动线圈系制造成可相 对于磁铁移动。 28.如申请专利范围第1、2或6项之转换器,其中该驱 动线圈维持固定,以及磁铁总成之磁铁系可相对于 驱动线圈移动。 29.如申请专利范围第1、2或6项之转换器,进一步包 含支持装置,该支持装置系供夹持磁铁总成为固定 ,且允许驱动线圈相对于磁铁总成移动。 30.如申请专利范围第1、2或6项之转换器,进一步包 含一支持撑杆以及挠性介面元件,该挠性介面元件 附着于支持撑杆及附着于驱动线圈。 31.如申请专利范围第30之转换器,其中该挠性介面 元件系由泡沫体制成。 32.一种电磁转换器,包含: (a)一磁铁总成,其包括具有轴向磁化之第一及第二 盘状磁铁;该等磁铁系同轴设置,相同磁极面彼此 相对;因此磁铁总成形成一磁场,该磁场系于横过 轴向磁化方向沿径向向外放射;该等磁铁具有最大 外径尺寸位于向外放射横向磁场位置;以及 (b)一传导性驱动线圈,其具有一外径尺寸以及一内 径尺寸,该驱动线圈之内径尺寸系大于第一及第二 磁铁之最大外径尺寸;该传导性驱动线圈系位于第 一及第二盘状磁铁外侧,且位于向外放射之横向磁 场内部;介于磁铁与驱动线圈间存在有个空间,因 此于使用期间,驱动线圈不会与磁铁作实体接触; 该线圈具有高度尺寸及宽度尺寸,宽度尺寸系定义 为线圈之内径尺寸与外径尺寸间距,宽度尺寸系至 少等于高度尺寸; 其中当组装妥时,该驱动线圈系安装于磁铁总成附 近,因此于使用期间介于其间可出现相对轴向移动 。 33.一种电磁转换器,包含: (a)一磁铁总成,其具有第一及第二环状磁铁,该等 磁铁具有轴向磁化;环状磁铁系同轴设置,类似的 磁极面彼此相对;因而该磁铁总成形成一沿径向向 内放射之磁场以及一沿径向向外放射之磁场;该环 状磁铁具有最小直径尺寸位在向内放射磁场位置; 该环状磁铁具有最大外径尺寸位在向外放射磁场 位置; (b)一传导性驱动线圈,其具有外径尺寸及内径尺寸 ,该传导性驱动线圈系位于向内放射横向磁场以及 向外放射横向磁场之一;介于该等环状磁铁与驱动 线圈间存在有个空间,因此于使用期间,驱动线圈 不会与磁铁有实体接触;该线圈具有高度尺寸及宽 度尺寸,该宽度尺寸系定义为线圈内径尺寸与外径 尺寸间距,宽度尺寸至少等于高度尺寸;以及 其中当组装妥时,该驱动线圈系安装于磁铁总成附 近,因此于使用期间介于其间可出现相对轴向移动 。 34.如申请专利范围第33项之电磁转换器,其中该驱 动线圈系位于第一及第二环状磁铁之向内放射磁 场。 35.如申请专利范围第34项之电磁转换器,进一步包 含第二传导性驱动线圈,其系位于该第一及第二环 状磁铁之向外放射磁场。 36.一种电磁转换器,包含: (a)一磁铁总成,其包括至少一个具有径向磁化之环 状磁铁;该磁铁总成包括第一及第二相对外表面、 外径表面及内径表面;该磁铁总成进一步包括一磁 场,该磁场系于平行于磁铁外表面方向由外径表面 径向向外放射,以及于磁场之内径表面向内返回; 该环状磁铁具有最小直径尺寸位在返回磁场位置; 该磁铁总成具有最大外径尺寸位在向外放射磁场 位置; (b)一传导性驱动线圈,其具有一外径尺寸以及一内 径尺寸,该传导性线圈系位于返回磁场以及向外放 射磁场之一;介于环状磁铁与驱动线圈间存在有个 空间,因此于使用期间,驱动线圈不会与磁铁有实 体接触;该线圈具有高度尺寸及宽度尺寸,该宽度 尺寸系定义为线圈内径尺寸与外径尺寸间距,宽度 尺寸至少等于高度尺寸;以及 其中当组装妥时,该驱动线圈系安装于磁铁总成附 近,因此于使用期间介于其间可出现相对轴向移动 。 37.如申请专利范围第36项之电磁转换器,其中该驱 动线圈系位于向外放射之磁场内部。 38.一种制造一转换器之方法,包含: (a)形成一磁铁总成,其具有至少一个带有轴向磁化 的磁铁;该磁铁总成进一步包括第一及第二相对外 磁极面以及一于横过轴向磁化方向径向向外放射 的磁场; (b)提供一传导性驱动线圈,其具有一外尺寸以及一 内尺寸;该线圈具有一高度尺寸以及一宽度尺寸, 该宽度尺寸系定义为线圈内尺寸与外尺寸间距;该 宽度尺寸系至少等于高度尺寸;该驱动线圈系位于 磁铁总成之径向放射磁场内;介于该至少一磁铁与 驱动线圈间存在有个空间,故于使用期间,驱动线 圈不会与该至少一磁铁有实体接触;以及 (c)安装驱动线圈于磁铁总成附近,因此于使用期间 二者间可出现相对轴向移动;其中该相对轴向移动 系沿游逸路径发生,至少部分游逸路径系位于该磁 铁之第一与第二外磁极面间。 39.一种转换器,其系如申请专利范围第38项之方法 制造。 40.一种扬声器,包含: (a)一磁铁总成,其包括一磁铁,其具有轴向磁化;该 磁铁总成包括第一及第二相对的外极面,以及一磁 场,该磁场系于横过轴向磁化方向向外径向放射; 以及 (b)一传导性驱动线圈,其具有外尺寸及内尺寸;该 线圈有高度维度及宽度维度,宽度维度定义为线圈 内尺寸与外尺寸间距;驱动线圈之宽度至少与高度 相等;驱动线圈系位于磁铁总成之径向放射磁场; 有个空间存在于该至少一磁铁与驱动线圈间,因此 于使用期间,驱动线圈未与至少一磁铁作实体接触 ;驱动线圈系沿游逸路径移动,至少部分游逸路径 系位在第一与第二外极面间;以及 (c)一隔膜连结于该磁铁总成及驱动线圈之一; 其中于组装妥后该驱动线圈系安装于磁铁总成附 近,因此于使用期间介于其间可出现相对轴向移动 ;以及其中驱动线圈之电流造成磁铁总成与驱动线 圈间的相对移动,此种相对移动进一步造成隔膜的 实体移动因而发出声音。 41.如申请专利范围第40项之扬声器,其中该磁铁总 成包括第一及第二盘状磁铁,其各自具有轴向磁化 ;该等磁铁系同轴设置,类似的磁极面彼此相对;磁 铁具有最大外径尺寸位于向外放射之横向磁场位 置;以及 其中该传导性驱动线圈具有一外径尺寸以及一内 径尺寸,该驱动线圈之内径尺寸系大于第一及第二 磁铁之最大外径尺寸;其中该线圈之宽度尺寸系定 义为线圈内径尺寸与外径尺寸间距。 42.一种扬声器,包含: (a)一磁铁总成,其具有第一及第二环状磁铁,该等 磁铁具有轴向磁化;环状磁铁系同轴设置,类似的 磁极面彼此相对;因而该磁铁总成形成一沿径向向 内放射之磁场以及一沿径向向外放射之磁场;该环 状磁铁具有最小直径尺寸位在向内放射磁场位置; 该环状磁铁具有最大外径尺寸位在向外放射磁场 位置; (b)一传导性驱动线圈,其具有外径尺寸及内径尺寸 ,该传导性驱动线圈系位于向内放射横向磁场以及 向外放射横向磁场之一;介于该等环状磁铁与驱动 线圈间存在有个空间,因此于使用期间,驱动线圈 不会与磁铁有实体接触;该线圈具有高度尺寸及宽 度尺寸,该宽度尺寸系定义为线圈内径尺寸与外径 尺寸间距,宽度尺寸至少等于高度尺寸;以及 (c)一隔膜,其系连结至该磁铁总成与驱动线圈之一 ; 其中于组装妥后该驱动线圈系安装于磁铁总成附 近,因此于使用期间介于其间可出现相对轴向移动 ;以及其中于驱动线圈之电流造成磁铁总成与驱动 线圈间的相对移动,此种相对移动进一步造成隔膜 的实体移动因而发出声音。 43.一种制造一扬声器之方法,包含: (a)形成一磁铁总成,其具有至少一个带有轴向磁化 的磁铁;该磁铁总成进一步包括第一及第二相对外 磁极面以及一于横过轴向磁化方向径向向外放射 的磁场; (b)提供一传导性驱动线圈,其具有一外尺寸以及一 内尺寸;该线圈具有一高度尺寸以及一宽度尺寸, 该宽度尺寸系定义为线圈内尺寸与外尺寸间距;该 宽度尺寸系至少等于高度尺寸;该驱动线圈系位于 磁铁总成之径向放射磁场内;介于该至少一磁铁与 驱动线圈间存在有个空间,故于使用期间,驱动线 圈不会与该至少一磁铁有实体接触;以及 (c)安装驱动线圈于磁铁总成附近,因此于使用期间 二者间可出现相对轴向移动;其中该相对轴向移动 系沿游逸路径发生,至少部分游逸路径系位于该磁 铁之第一与第二外磁极面间。 44.一种扬声器,其系根据如申请专利范围第43项之 方法制造。 45.如申请专利范围第43项之方法,进一步包含设置 一隔膜且附着驱动线圈与磁铁总成之一至该隔膜 。 46.一种扬声器,其系根据如申请专利范围第45项之 方法制造。 47.一种麦克风,包含: (a)一磁铁总成,其包括一磁铁,其具有轴向磁化;该 磁铁总成包括第一及第二相对的外极面,以及一磁 场,该磁场系于横过轴向磁化方向向外径向放射; 以及 (b)一传导性驱动线圈,其具有外尺寸及内尺寸;该 线圈有高度维度及宽度维度,宽度维度定义为线圈 内尺寸与外尺寸间距;驱动线圈之宽度至少与高度 相等;驱动线圈系位于磁铁总成之径向放射磁场; 有个空间存在于该至少一磁铁与驱动线圈间,因此 于使用期间,驱动线圈未与至少一磁铁作实体接触 ;驱动线圈系沿游逸路径移动,至少部分游逸路径 系位在第一与第二外极面间; (c)一隔膜连结于该磁铁总成及驱动线圈之一; 其中当组装妥时,该驱动线圈系安装于磁铁总成附 近,故于使用期间介于其间可出现相对轴向移动; 以及其中声音造成隔膜以及磁铁总成与驱动线圈 之一的实体移动,因此磁铁总成与驱动线圈间之相 对移动进一步造成于驱动线圈产生对应电流。 48.如申请专利范围第47项之麦克风,其中该磁铁总 成包括第一及第二盘状磁铁,其各自具有轴向磁化 ;该等磁铁系同轴设置,类似的磁极面彼此相对;磁 铁具有最大外径尺寸位于向外放射之横向磁场位 置;以及 其中该传导性驱动线圈具有一外径尺寸以及一内 径尺寸,该驱动线圈之内径尺寸系大于第一及第二 磁铁之最大外径尺寸;其中该线圈之宽度尺寸系定 义为线圈内径尺寸与外径尺寸间距。 49.一种麦克风,包含: (a)一磁铁总成,其具有第一及第二环状磁铁,该等 磁铁具有轴向磁化;环状磁铁系同轴设置,类似的 磁极面彼此相对;因而该磁铁总成形成一沿径向向 内放射之磁场以及一沿径向向外放射之磁场;该环 状磁铁具有最小直径尺寸位在向内放射磁场位置; 该环状磁铁具有最大外径尺寸位在向外放射磁场 位置; (b)一传导性驱动线圈,其具有外径尺寸及内径尺寸 ,该传导性驱动线圈系位于向内故射横向磁场以及 向外放射横向磁场之一;介于该等环状磁铁与驱动 线圈间存在有个空间,因此于使用期间,驱动线圈 不会与磁铁有实体接触;该线圈具有高度尺寸及宽 度尺寸,该宽度尺寸系定义为线圈内径尺寸与外径 尺寸间距,宽度尺寸至少等于高度尺寸;以及 (c)一隔膜,其系连结至该磁铁总成与驱动线圈之一 ; 其中当组装妥时,该驱动线圈系安装于磁铁总成附 近,故于使用期间介于其间可出现相对轴向移动; 以及其中声音造成隔膜以及磁铁总成与驱动线圈 之一的实体移动,因此磁铁总成与驱动线圈间之相 对移动进一步造成于驱动线圈产生对应电流。 50.一种制造一麦克风之方法,包含: (a)形成一磁铁总成,其具有至少一个带有轴向磁化 的磁铁;该磁铁总成进一步包括第一及第二相对外 磁极面以及一于横过轴向磁化方向径向向外放射 的磁场; (b)提供一传导性驱动线圈,其具有一外尺寸以及一 内尺寸;该线圈具有一高度尺寸以及一宽度尺寸, 该宽度尺寸系定义为线圈内尺寸与外尺寸间距;该 宽度尺寸系至少等于高度尺寸;该驱动线圈系位于 磁铁总成之径向放射磁场内;介于该至少一磁铁与 驱动线圈间存在有个空间,故于使用期间,驱动线 圈不会与该至少一磁铁有实体接触;以及 (c)安装驱动线圈于磁铁总成附近,因此于使用期间 二者间可出现相对轴向移动;其中该相对轴向移动 系沿游逸路径发生,至少部分游逸路径系位于该磁 铁之第一与第二外磁极面间。 51.一种麦克风,其系根据如申请专利范围第50项之 方法制造。 52.如申请专利范围第50项之方法,进一步包含设置 一隔膜且附着驱动线圈与磁铁总成之一至该隔膜 。 53.一种麦克风,其系根据如申请专利范围第52项之 方法制造。 图式简单说明: 第1图显示先前技术永久磁铁电动机总成之测试图 ; 第2图为根据本发明组成之永久磁铁电动机总成之 第一具体实施例之测试图; 第3图为根据本发明制成之驱动线圈第一具体实施 例之透视图; 第4图为第3图线圈之剖面侧视图; 第5图为根据本发明制成之驱动线圈第二具体实施 例之透视图; 第6图为第5图线圈之剖面侧视图; 第7图为根据本发明制成之驱动线圈第三具体实施 例之透视图; 第8图为第7图线圈之剖面侧视图; 第9图为根据本发明制成之驱动线圈第四具体实施 例之透视图; 第10图为第9图线圈之剖面侧视图; 第11图为根据本发明制成之驱动线圈第五具体实 施例之透视图; 第12图为第11图线圈之剖面侧视图; 第13图为根据本发明制成之驱动线圈第六具体实 施例之透视图; 第14图为第13图线圈之剖面侧视图; 第15图为根据本发明制成之转换器之另一具体实 施例之剖面侧视图,显示介面元件; 第16、17及18图为根据本发明制成之转换器之其它 替代具体实施例之剖面示意侧视图,说明隔件、端 盖、及彼此隔开之磁铁配置之用途; 第19、20、21及22图为根据本发明制成之转换器之 又一替代具体实施例之剖面示意侧视图,说明环状 磁铁之用途; 第23、24、25及26图为根据本发明制成之转换器之 又有其它替代具体实施例之剖面示意侧视图,说明 单磁铁及多磁铁配置之用途; 第27、28、29、30、31、32及33图为根据本发明制成 之转换器之又有其它替代具体实施例之剖面示意 侧视图,显示各种环状磁铁配置; 第34、35及36图为根据本发明制成之转换器之又有 其它替代具体实施例之剖面示意侧视图,显示有同 心环状及/或盘状磁铁配置; 第37、38、39、40、41、42、43及44图为根据本发明制 成之转换器之又有其它替代具体实施例之剖面示 意侧视图,显示具有非圆形磁铁配置; 第45图为根据本发明形成之支持体装置范例之示 意透视图; 第46图为根据本发明形成之扬声器具体实施例之 示意侧视图; 第47、48及49图为根据本发明形成之周围范例示意 透视图; 第50及51图为根据本发明制成且有活动式磁铁总成 之另一扬声器具体实施例之示意侧视图; 第52图为扬声器范例之示意平面图显示支持体具 体实施例; 第53图为二扬声器总成之示意侧视图,其各自嵌入 本发明扬声器,替代习知磁铁系统及柱状线圈; 第54图为具有双重转换器及隔膜之电动机/发电机 配置之示意侧视图; 第55、56及57图为根据本发明制成之麦克风之示意 侧视图,各自有固定式磁铁总成以及活动式隔膜; 第58图为根据本发明制成之麦克风之示意侧视图, 且具有活动式磁铁总成; 第59、60及61图为根据本发明制成之麦克风之各种 单极具体实施例之示意侧视图; 第62、63及64图为支持体范例之示意平面图;以及 第65及66图为根据本发明制成之二扬声器/麦克风 具体实施例之示意侧视图。
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