CN101213871B - 用于电声换能器的隔膜和电声换能器 - Google Patents

用于电声换能器的隔膜和电声换能器 Download PDF

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Abstract

一种用于电声换能器的隔膜(6)被优选的设计成基本上是矩形的，并且具有用于声音转换的隔膜内区(20)和用于连接隔膜(6)的隔膜外区(21)及位于所述隔膜内区(20)和隔膜外区(21)之间的隔膜中间区，其中所述隔膜内区(20)优选的通过直线性的侧面(23，24，25，26)被朝向外侧划界并且所述隔膜外区(21)优选的通过直线性的侧面(31，32，33，34)被朝向内侧划界，其中所述隔膜内区(20)的上述侧面(23，24，25，26)与具有平均外半径值R的圆形外角区(27，28，29，30)相连，而所述隔膜外区(21)的上述侧面(31，32，33，34)与具有平均内半径值r的圆形内角区(35，36，37，38)相连，其中每个内角区(35、36、37、38)的平均内半径值r小于相对外角区(27、28、29、30)的平均外半径值R。

Description

用于电声换能器的隔膜和电声换能器
技术领域
本发明涉及一种用于电声换能器的隔膜，其中所述隔膜具有隔膜内区和隔膜外区及用于连接所述隔膜内区和所述隔膜外区的隔膜中间区，并且其中所述隔膜内区被提供用于在声波和电信号之间进行转换，且其中所述隔膜外区被提供用于连接所述隔膜，且其中所述隔膜内区通过邻接所述隔膜中间区的一定数量的侧面被朝向外侧划界并在每种情况中的两个相邻侧面之间具有一个具有平均外半径值的圆形外角区，且其中所述隔膜外区通过邻接所述隔膜中间区的相同数量的侧面被朝向内侧划界并在每种情况中的两个相邻侧面之间具有一个具有平均内半径值的圆形内角区，且其中每个内角区与外角区相对。
本发明还涉及一种包括在上面第一段中所述类型的隔膜的电声换能器。
背景技术
在上面第一段中所述类型的隔膜和包括这种隔膜的电声换能器可例如从专利文献JP60-244.190A获知。在所述已知的隔膜中，每个内角区的平均内半径值大于相对的外角区的平均外半径值。这种设计总的来说是常见的，但是关于实现这种隔膜的最佳可能的声学性质和因此实现包括这种隔膜的电声换能器的最佳可能性质方面具有缺陷。
发明内容
本发明的目的是改进在第一段中所述类型的隔膜和包括这种隔膜的电声换能器的动作模式和特性。
为了实现上述目的，根据本发明的隔膜被提供有根据本发明的特征使得根据本发明的隔膜的特征如下，即：
一种用于电声换能器的隔膜，其中所述隔膜具有隔膜内区和隔膜外区及用于连接所述隔膜内区和所述隔膜外区的隔膜中间区，并且其中所述隔膜内区被提供用于在声波和电信号之间进行转换，且其中所述隔膜外区被提供用于连接所述隔膜，且其中所述隔膜内区通过邻接所述隔膜中间区的一定数量的侧面被朝向外侧划界并在每种情况中的两个相邻侧面之间具有一个具有平均外半径值的圆形外角区，且其中所述隔膜外区通过邻接所述隔膜中间区的相同数量的侧面被朝向内侧划界并在每种情况中的两个相邻侧面之间具有一个具有平均内半径值的圆形内角区，且其中每个内角区与外角区相对，且其中所述内角区和所述外角区具有相同的曲率方向，所述隔膜的特征在于每个内角区的平均内半径值r小于相对的外角区的平均外半径值R。
为了实现上述目的，在根据本发明的电声换能器中，提供了具有根据本发明的隔膜的电声换能器装备。
提供根据本发明的特征意味着，以一种简单的方式并且事实上不需要材料和制造方面的额外开支，通过使每个内角区的平均内半径值小于相对的外角区的平均外半径值而能够对在内角区的区域内的隔膜实现一种改进的、即增加的硬度，所述增加的硬度在使所述隔膜的振动区域尽可能小的摆动(或摇动)方面是有利的。还能在根据本发明的隔膜中实现：由于根据本发明的半径比，对于产生所述生成的声压是至关紧要的运动表面大于根据现有技术的隔膜的情况，因为位于各个外角区和相对的内角区之间的隔膜中间区的部分在所述径向上具有比根据现有技术的隔膜的设计中的情况大的尺寸。
具有平均外半径值的圆形外角区和具有平均内半径值的圆形内角区意味着：所述外角区和内角区不必一定按仅有单一外半径值或者内半径值的单个圆弧的方式取圆，而是还可以根据椭圆、抛物线或者其它这种轮廓线来取圆，其中沿所述轮廓线就会存在不同尺寸的半径值，所述不同尺寸的半径值的数学平均就是平均外半径值或者平均内半径值。在此情况中，重要的是所述内角区和所述外角区具有相同的曲率方向。
与这样的事实有关，即在根据本发明的隔膜中，所述内角区和所述外角区具有相同的曲率方向，参见专利文献US2685935并具体参见所述专利文献的图9。该图9示出隔膜的一个实施例，在所述隔膜中内角区和外角区之间的隔膜中间区具有比位于彼此平行的两个侧面之间的部分大的径向尺寸。然而，在此情况中，每个外角区由两个弯曲部分构成，所述两个弯曲部分与相对的内角区相比具有不同的曲率方向，即相对曲率方向，并且所述两个弯曲部分彼此形成一个指向远离相对的内角区的点，这样会产生很大的缺陷。不利的是：由于隔膜外区中的点，对于隔膜的连接只能获得较小的安装表面，并且由于所述存在的点，在隔膜中就会出现较高的机械应力，这特别地在隔膜由非常薄的材料构成的情况下会引起在隔膜中形成撕破的风险以及声失真的风险，所述声失真在最好可能的重放质量方面是不利的。
在根据本发明的隔膜中，外角区的平均外半径值R和相对的内角区的平均内半径值r之间的比值能够在一个较大的比值范围内。实际上，如果对于外角区的平均外半径值R，所述相对的内角区的平均内半径值r在
Figure S2006800238456D00031
和
Figure S2006800238456D00032
之间的值的范围内，则已经证明是有利的。这样一个实施例已经证明在简单和可再生的自动化制造方面以及根据本发明的隔膜的最高可能机械稳定性方面是有利的。此外，这样一个实施例在与根据本发明的隔膜机械连接的音圈的形状方面也是有利的，所述音圈具有以对应于隔膜的形状的方式被取圆并直接安置成与隔膜的隔膜内区的圆形外角区邻接的线圈区，因为在该音圈中，所述圆形的线圈区具有基本上等于所述圆形外角区的平均外半径值的曲率半径值，也就是说相对较大的曲率半径值，这在用于生产音圈的无故障绕线操作方面和在所述圆形线圈区中的最低可能机械应力方面是有利的。
如果选择所述实施例使得平均内半径值r具有
Figure S2006800238456D00033
的值，则证明是特别有利的。在开发根据本发明的隔膜期间在执行大量的试验系列之后已经证明这种实施例是有利的。在这样一个实施例中，特别有利的是在一方面达到最小可能的平均内半径值和另一方面实现内角区中的隔膜的最高可能耐撕裂性之间达到一个很好的折中。
根据本发明的隔膜可具有三个、五个、六个或者甚至更多的内角区和相应数量的外角区。已经证明如果提供四个内角区和四个外角区则是特别有利的。本实施例本身从现有技术是已知的，但是根据本发明的隔膜也被证明是特别有利的。
在根据本发明的隔膜中，如果通过内角区和外角区之间的侧面是直线性的，则也证明是有利的。本实施例本身从现有技术也是已知的，但是根据本发明的隔膜也被证明是特别有利的。应该提及通过内角区和外角区之间的侧面不一定是直线性的，而是它们也可以采用略微凸的或者略微凹的路线。还能够使通过两个内角区之间的侧面是凸的并且同时使位于两个外角区之间的侧面是凹的。
在根据本发明的隔膜中，所述内角区可具有不同的内半径值。所述外角区也可以具有不同的外半径值。然而，已经证明如果内角区的所有平均内半径值都是相同的尺寸并且外角区的所有平均外半径值是相同的尺寸则是特别有利的
此时应该提及根据本发明的隔膜的隔膜中间区可以具有不同的横截面形状。一种优选的横截面形状是U形的，那么所述隔膜中间区是按隧道或者槽或者沟道的方式设计的。在隧道类设计的情况中，可以提供恒定相同的隧道高度。在槽类或者沟道类设计的情况中，可以提供恒定相同的槽深度或者沟道深度。然而，对于隧道高度或者槽深度或者沟道深度，沿所述隔膜中间区不必总是具有相同的值，因为也可以提供隧道高度或者槽深度或者沟道深度的变化的值。
可以将根据本发明的电声换能器设计为麦克风。已经证明如果将根据本发明的电声换能器设计为扬声器则是有利的，因为根据本发明的隔膜的优点在扬声器的情况下是特别有利的。
本发明的上述方面和另外方面从上述实施例的例子显现出来，并根据该实施例的例子对其进行说明。
附图说明
将参照附图中所示的实施例的示例进一步说明本发明，然而本发明并不局限于此。
图1表示根据本发明的电声换能器，具体地说为扬声器，沿图2中的线I-I的截面。
图2表示如图1中的箭头II所示的从上面观看的根据图1的电声换能器。
图3表示以类似于图1的方式沿图4中的线III-III的截面示出的根据图1和2的电声换能器的隔膜。
图4表示如图3中的箭头IV所示的从上面观看的根据图3的隔膜。
图5表示根据图3和4的隔膜的详图，所述详图在图3中以V圈出。
具体实施方式
图1和2表示被设计为扬声器的电声换能器。所述电声换能器1在下面将被简称为换能器1。如下面更详细讨论的，换能器1是根据本发明设计的。换能器1基本上具有矩形形状，但是具有圆形角区域而不是尖角。
换能器1具有外壳2。外壳2由基本上为空心圆柱的内壳体区域3和基本上也是空心圆柱的外壳体区域4构成，其中所述两个壳体区域3和4每个都具有一个基本上为矩形的圆柱基座。所述两个壳体区域3和4是用塑料制成的并且是以单块生产的。所述外壳体区域4具有一个环形的固定凸缘5，其与换能器1的矩形对应并且被提供用于连接换能器1的隔膜6。为了保护隔膜6并覆盖隔膜6和换能器1的前侧，壳体2具有一个盖子7，其位于所述固定凸缘5上并使隔膜6的一部分(下文称作隔膜外区)插入其中，并且其与外壳体区域4连接。隔膜6与外壳体区域4的连接以及盖子7与外壳体区域4的连接在目前的情况下是通过胶粘剂连接实现的。然而，也可能是其它类型的连接，例如通过激光焊接产生的连接。
在内壳体区域3内部，所述换能器1包含一个磁体系统8。磁体系统8具备永磁体9和圆板形的第一磁轭10以及锅形的第二磁轭11。第二磁轭11由板状底部12和与底部12无接缝地连接的空心圆柱边缘部分13构成。在面向远离底部12的边缘部分13的末端13E和圆板形的第一磁轭10之间形成空隙14。一个音圈15被布置在所述空隙14中。音圈15借助于胶粘剂连接与隔膜6连接。在换能器运行期间，其中来自音频信号源(未示)的电信号被馈送给音圈15，所述音圈15执行平行于换能器轴16的振动运动，这一般是已知的。由于音圈15的振动运动，馈送给音圈15的电信号通过隔膜6的一部分(隔膜内区+隔膜中间区的内部区域)转换成声波，所述声波通过换能器1的盖子7中的开口17输出。
在下文中，将参照图3、4和5更详细地说明换能器1的隔膜6。
隔膜6具有隔膜内区20和隔膜外区21及连接隔膜内区20和隔膜外区21的隔膜中间区22。
在所述隔膜6中，所述隔膜内区20基本上是平的。不一定是这种情况，因为还可以将隔膜内区20设计成是略微凹的或者略微凸的。应该提及可以有利的将隔膜内区20与平板形的加强元件连接，其中该加强元件提供在面向远离磁体系统8的隔膜内区20的一侧上或者在朝着磁体系统8的隔膜内区20的一测上。这种加强元件优选地借助于胶粘剂连接来与所述隔膜内区20连接。所述隔膜内区20是提供用于在声波和电信号之间进行转换，其中，在设计为扬声器的换能器1中使用隔膜6的目前的情况下，隔膜内区20被提供和用于将电信号转换成为声波。
在隔膜6的目前的情况下，所述隔膜外区21还被设计成是类似隔膜内区20的平板。隔膜外区21具有环形形状，其中所述环形基本上是矩形，其具有提供在所述矩形侧面之间的圆形角区域。隔膜外区21被提供用于连接隔膜6。为上面已经说明的，在所述换能器1中隔膜外区21通过胶粘剂连接与所述外壳体区域4的环形固定凸缘5连接。
在隔膜6中，隔膜中间区22被设计成横截面是弯曲的，使得隔膜中间区22具有一个类似隧道的设计总体，即具有隧道形状。在此情况中，隔膜中间区22的设计使得隔膜中间区22的整个路线总有一个恒定的一致隧道高度H，如图5所示。
隔膜内区20通过邻接隔膜中间区22的某些侧面，具体地说在目前的情况下通过邻接隔膜中间区22的四个(4)侧面23、24、25、26被朝向外侧划界，所有四个侧面都是直线性的。隔膜内区20在所有情况下的两个相邻侧面23、24和24、25和25、26和26、23之间都具有一个圆形外角区27、28、29、30。外角区27、28、29、30具有平均外半径值R，其中该值在根据图3、4和5的隔膜6中是圆弧的半径值。然而，两个分别的侧面23、24和24、25和25、26和26、23之间的圆形区域不一定通过圆弧来定义，而是还可以具有一个不同的弧形，例如椭圆的或者抛物线形的弧。
隔膜外区21通过邻接隔膜中间区22的相同数量的侧面，具体地说在目前的情况下通过邻接隔膜中间区22的四个(4)侧面31、32、33、34被朝向内侧划界，所有四个侧面都是直线性的。隔膜外区21在所有情况下的两个相邻侧面31、32和32、33和33、34和34、31之间具有一个圆形内角区35、36、37、38。所述四个内角区35、36、37、38具有平均内半径值r，其在隔膜6的目前的情况下是通过圆弧的半径值形成的。还是在圆形内角区域35、36、37、38的情况下，这些内角区域不一定是通过圆弧的形状来定义，而是还可以具有一个不同的弧形。
如能从图4清楚地看出，每个内角区35、36、37、38与外角区27、28、29、30相对，并且所述内角区35、36、37、38和所述外角区27、28、29、30都具有相同的曲率方向。换句话说，具有相同的曲率方向意味着外角区27、28、29、30的平均外半径矢量和相邻内角区35、36、37、38的平均内半径矢量指向相同的方向。
在根据图3、4和5的隔膜6中，有利地选择所述设计使得每个内角区35、36、37、38的平均内半径值r小于相对的外角区27、28、29、30的平均外半径值R。实际上，可获得用于选择内半径值r和外半径值R的较大的数值范围。实际选择的值取决于多个参数，它们根据换能器的设计和根据换能器的计划应用而不同。作为由本申请人开发的和为将来实际应用而设计的隔膜的一个例子，可以提到的情况是这种隔膜具有15mm×11mm的外部尺寸，并且隔膜中间区22的隧道高度H被设置为3.5mm，且外角区具有2.0mm的外半径值R，且内角区具有1.5mm的内半径值r，使得内半径值r是外半径值R的尺寸的四分之三。
所述隔膜6提供了上面已经提及的优点，即提高了在内角区35、36、37、38的区域中的隔膜6的硬度和更大的运动表面，所述更大的运动表面对于产生所述生成的声压是关键性的。

Claims (7)

1.一种用于电声换能器(1)的隔膜(6)，
其中所述隔膜(6)具有隔膜内区(20)和隔膜外区(21)及用于连接所述隔膜内区(20)和隔膜外区(21)的隔膜中间区(22)，并且
其中所述隔膜内区(20)被提供用于在声波和电信号之间进行转换，并且
其中所述隔膜外区(21)被提供用于连接隔膜(6)，并且
其中所述隔膜内区(20)通过邻接隔膜中间区(22)的一定数量的侧面(23，24，25，26)被朝向外侧划界并在每种情况下的两个相邻侧面之间具有一个具有平均外半径值R的圆形外角区(27，28，29，30)，并且
其中所述隔膜外区(21)通过邻接隔膜中间区(22)的相同数量的侧面(31，32，33，34)被朝向内侧划界并在每种情况下的两个相邻侧面之间具有一个具有平均内半径值r的圆形内角区(35，36，37，38)，并且
其中每个内角区(35，36，37，38)与外角区(27，28，29，30)相对，并且
其中所述内角区(35，36，37，38)和外角区(27，28，29，30)具有相同的曲率方向，
所述隔膜(6)的特征在于
每个内角区(35，36，37，38)的平均内半径值r小于相对的外角区(27，28，29，30)的平均外半径值R，
其中，对于外角区(27，28，29，30)的平均外半径值R，相对的内角区(35，36，37，38)的平均内半径值r处在
Figure FSB00000430768300011
和
Figure FSB00000430768300012
之间的数值范围内。
2.如权利要求1所述的隔膜(6)，
其中所述平均内半径值r具有
Figure FSB00000430768300021
的值。
3.如权利要求2所述的隔膜(6)，
其中提供有四个内角区(35，36，37，38)和四个外角区(27，28，29，30)。
4.如权利要求3所述的隔膜(6)，
其中通过内角区(35，36，37，38)和外角区(27，28，29，30)之间的侧面(31，32，33，34，23，24，25，26)是直线性的。
5.如权利要求1所述的隔膜(6)，
其中内角区(35，36，37，38)的所有平均内半径值r都是相同尺寸并且其中外角区(27，28，29，30)的所有平均外半径值R都是相同尺寸。
6.一种电声换能器(1)，其包括如权利要求1至5中的任何一个所述的隔膜(6)。
7.如权利要求6所述的电声换能器(1)，其中所述电声换能器(1)被设计为扬声器。
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