CN101257734B - 活动衔铁接收器 - Google Patents
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Abstract
一种紧凑的活动衔铁接收器，在其内膜元件设置在磁体组件的空气隙内，以及在其内设置一悬挂元件以形成前腔室，该悬挂元件的硬度最多500N/m。该悬挂元件和该膜元件可以由同样的金属片来形成，以及该悬挂元件可以由该金属片的弯或弯曲外围部件来形成。
Description
技术领域
[0001]本发明涉及活动衔铁(armature)接收器，其中衔铁设置在一个或多个磁体的磁场中，并且由于传入线圈的电信号而被振动，影响电刷的磁场。特别地，本发明涉及紧凑的移动电刷接收器。
背景技术
[0002]在WO 2004/064483，WO 95/07014，US 7,054,460和US2005/0276433中可以看到很多不同类型的接收器。在WO 00/60902中公开了一种正在研究的新型接收器。
发明内容
[0003]在第一个方面，本发明涉及一种接收器，其包括外壳，在该外壳中设置有在气隙中产生磁场的永久磁体组件；电传导驱动线圈，其包括线圈通道(coil tunnel)；声音输出装置；导磁性电刷组件；该衔铁组件穿过该气隙和该线圈通道在第一方向上延伸；悬挂元件，其具有最多为500N/m的硬度，以及产生声音的膜元件，其在气隙中延伸并可操作地与悬挂元件相连接。该外壳具有至少由膜元件和悬挂元件的相对侧面限定的第一和第二腔室。该声音输出装置在第一腔室与该接收器的周围之间延伸。
[0004]在了解到本发明众多实施例的详细描述之后，本发明的其它方面对于本领域技术人员将是显而易见的，这些实施例将会参考附图进行描述，下面是对这些附图的简单描述。
附图说明
[0005]下面，将会参考附图对本发明的优选实施例进行描述，其中：
[0006]附图1示出了根据本发明的接收器的横截面图，
[0007]附图2示出了附图1中接收器的第一子组件，
[0008]附图3示出了附图1中接收器的第二子组件，以及
[0009]附图4示出了在外壳与线圈之间提供减小寄生耦合的一种可选方法。
具体实施方式
[0010]由于本发明容许有多种不同形式的实施例，在附图中示出了其中的一些实施例，并且对本发明的优选实施例进行了详细地描述，需要理解的是，这里公开的内容只是基于本发明原则的一些例子而已，这里所示出的和/或所描述的实施例并不用于对本发明的较宽范围的限制。
[0011]附图1中的接收器10具有固定在相对于外壳的其一端14处的活动衔铁或衔铁组件12。衔铁12的另一端16是活动的。
[0012]该衔铁12被由围绕衔铁12的一部分的线圈18(由于通过开口40在其中形成的交流电流)产生的交流磁通所驱动，该交流磁通进入由两个磁体20和22所产生的直流磁通中。由于这些磁力线，载有该交流磁通的衔铁12将会朝向并远离单个的磁体20、22。
[0013]在活动端16与衔铁12相连的是膜24，该膜24与衔铁12一起形成了导磁性膜元件，而且该膜具有与密封元件28啮合的弯曲或弹性侧部分26，该密封元件28在膜24之上从膜24以下的间隔31密封一个间隔29。间隔31和29通常被称作为接收器10的前腔室和后腔室，并且在后面的描述中为了方便起见都被称为腔室。
[0014]由于该弹性侧部分26形成了悬挂元件，膜24将会被衔铁12向上和向下移动，同时维持相对于元件28的密封，使得保持一声密封。正如在这类接收器10中的那样，在腔室29，31之间可能存在一个直流通道。
[0015]可选地，元件28可以是弹性的，从而提供为了保持两个腔室29，31相互的密封所期望的变形性。
[0016]在壳体中还设置区域32和34。这些部件的操作将会在下面进行描述。
[0017]附图2示出了接收器10的一个子组件，其中上部壳体部分32和36没有被安装，因此线圈18、膜24和密封元件28是可以被看到的。可以看出，当其被安装时，密封元件28既适于与接收器10的径向内侧部分(部件37)密封，也适于与端部表面和顶部分36密封。自然地，不需要将朝向侧部和顶部的部分都密封。从附图1中可以看出，声音输出装置30从输出端延伸足够地远以提供一通向腔室29内的开口，该开口由膜28的上部侧面所限定。
[0018]由运动膜24所产生的声音压力通过设置在其中的声音输出装置30从壳体中输出。
[0019]为了使接收器10发挥最优的功能，所希望的是，例如，由永久磁体20、22产生的直流磁通在空气隙中尽可能地强，因此我们希望在空气隙外面的永久磁体20、22之间设置一导磁性磁力线回路。这样的话，人们希望与永久磁体20、22相连的壳体部分32是导磁性的或者导电的，以及这个壳体部分与如下面所描述的壳体部分34(在接收器10中对称布置)的这些部件互连，并且壳体部分34也是导磁性的。
[0020]在这种情况下，在空气隙中的磁通路线为穿过永久磁体20、22中的一个，上部壳体部分32、壳体部分34、下部壳体部分32、永久磁体20、22中的另一个并回到空气隙中。由于它是由永久磁体20、22所产生的，所以这个磁通路线通常被表示为直流磁通通路。
[0021]可以看出，该直流磁通通路延伸通过膜24和衔铁12，在那里它与一个通常表示为交流磁通通路的磁通路线相互作用，该交流磁通通路是由线圈18所产生的。该交流磁通通路也是在衔铁12和膜24中延伸的闭合通量通路，并穿出这些部件以进入导磁性壳体部分34从而延伸接收器10的全部长度，并与衔铁12和膜24相平行。
[0022]附图3示出了接收器10的一个子组件，其中可以看出衔铁12可以由与壳体部分34相同的材料片所制成，由此可以在这些部件中提供最优的磁场连接/传导性。这也同样降低了寄生耦合，因为在这些部件之间的导磁性得到了优化。
[0023]特别是当希望提供一种超小型的接收器时，由于磁通路线产生使得从这些位置上移除磁力线，寄生损耗将会产生，例如空气隙，在那里将是所希望的。这样的寄生通路降低了接收器10的效率。
[0024]在这个类型的接收器10中，可以看出，寄生磁通路线位于通过壳体到线圈18的永久磁体20、22之间。这样的磁通路线将会具有从磁体20不在空气隙内部传播到磁体22的但足到衔铁12/膜24到线圈18并通过壳体返回到所述磁体的磁力线，
[0025]另一个寄生磁通路线可以是从线圈18内部通过衔铁12、壳体部分36(如果它是导磁性的；参照下面)并返回到线圈18。
[0026]为了移除这些磁通路线，上部壳体部分36由非导磁性或非传导性材料制成。在这种情况下，从永久磁体20、22到线圈18的唯一的磁通路线是通过导磁性壳体部分34沿着接收器10的长度延伸。然而，这个寄生磁通路线很小，这是因为在壳体部分34和线圈18之间重叠部分的尺寸相对于壳体部分36和线圈18之间重叠部分的尺寸大大减小了。另外，从线圈18出发的交流磁通必须穿过衔铁12、壳体部分34并返回到衔铁的固定端14中。
[0027]为了进一步提高有功磁通路线，壳体部分32优选地只在朝着端14的方向上到永久磁体20、22的端部分延伸。为了减少任何从衔铁12出发到壳体部分32并且在永久磁体20、22外面的磁力线(flux)，人们希望衔铁12不比永久磁体20、22在垂直于接收器10纵向轴线方向上的宽度大。
[0028]在交流磁通通路中，为了进入衔铁12的固定端14并闭合磁通路线，从衔铁12/膜24出发的通量将从其边缘并且到达接收器10的上部壳体部分34或端部件37并在那里返回接收器的远端部分35。通量将也会从衔铁12出发流过膜24和元件28到达端元件37或上述壳体部分34。这个磁通路线也是同等有用的。
[0029]交流磁通通路一般位于平行于膜24的一平面内，反之，直流磁通通路一般位于垂直于膜24平面的一平面内。
[0030]因此，这两个磁通路线都是闭合和最优化的，并且将会保证使得尽可能多的磁力线被输送到所希望的位置，同时寄生磁通路线将会减小或移除。
[0031]在这里的一个优选方式中，膜24由2微米厚的PET片制成，这种PET片被一种导磁性材料，如镍所覆盖。另外，衔铁12为0.1毫米厚以及部件37可为0.32毫米厚，并且这两者都可是由50％的铁和50％的镍所制成的，如壳体部分和部件37可以的那样。密封元件28以及壳体部件34是可由黄铜(63％铜和37％锌)制成的。
[0032]磁体可以是0.25毫米厚的AINiCo磁体，以及线圈18可以具有550匝的20微米自融漆包线(self-bonding wire)。
[0033]附图4示出了在线圈18和壳体之间降低寄生磁通路线的可选方法，其中壳体部分32、36由单个材料片制成，但是在壳体部分36中提供一个开口38。开口38可以由具有低磁导率的材料所填充，或者是打开的。在后者的状态下，为了避免从开口38出来的输出与从声音输出装置30出来的声音输出相混合，希望提供一个外部壳体或类似物(例如橡胶管或软保护套(sock)通常用于保持和屏蔽助听器中的接收器)。
[0034]开口38的一种替代物可以是在壳体部分36中提供多个开口。再次地，这些开口可以被或不被具有低导磁性的材料填充。而且，代替这些开口，壳体部分36的材料的减小可用于减小在线圈18与壳体这部分之间的寄生耦合。如果厚度降低到使得壳体的稳定性或者强度不合适的程度，壳体会在那个位置使用低导磁性材料来加强，例如填充壳体材料中的凹槽。
[0035]提供直接与线圈18相邻(如在上方)的开口或减小厚度的部分的一种替代是，提供壳体部分36的均匀分布的全部面积或者提供一个外围部件，在那里一个中央部分将具有期望的磁导率，因此这个区域被例如通过这些外围部件与壳体部分32“磁隔离”。
[0036]自然地，相连的膜24和衔铁12可以被一个单独元件所替代，为了产生期望的压力以及为了使得前腔室与后腔室相互密封，这个单独元件具有膜的期望宽度。这个密封可以由如附图2中同样的方法来提供，或者可以由在膜/衔铁的侧面和接收器10的壳体的内部表面来提供。在这种情况下，衔铁/膜的材料通常相对较硬，由此吸收其运动所希望的弹性度可以为密封材料所提供。
[0037]为了平衡的安装，在膜组件的每个侧面上都提供两个永久磁体20、22。然而，为了使用仅一个单独磁体(即20、22中的一个)以产生直流磁通，这些永久磁体20、22中的一个可以被替代或移除。
[0038]可以看出，这里的接收器10可以被做的非常小，并同时保持有用的磁通路线以及减小或抑制寄生磁通路线。事实上，接收器10的厚度是由壳体部件32、磁体20、22以及位于空气隙之间的尺寸的厚度来决定的。另外，一个平面的宽线圈18可以被使用，它也可以被用在这个薄壳体的内部。
[0039]这里的壳体10的厚度为1毫米或者更薄，而且其宽度为2.7毫米或者更窄。
[0040]在很多方面，这里描述的磁体组件可以包括一个或多个布置在一起的磁体或者在接收器10的不同位置同时全部参与产生在空气隙中形成的磁场。相似地，在很多方面，线圈18可以包括限定线圈通道的一个或多个线圈。在其它方面，衔铁12可以包括一个或多个部件，这一个或多个部件可以是导磁性的。优选地，为了从线圈通道到空气隙中传导磁场，穿过空气隙和线圈通道两部分延伸的一个部件是导磁性的。
[0041]在这里的上下文中，产生了一个磁通路线，这个磁通路线是在其中磁体(或者多个磁体)的磁力线从磁体的一个极到磁体的另一个极。自然地，多个磁体可以是该磁通路线的一部分，在这里磁力线从磁体的一个极出发，到达另一个磁体的一个极，等等。所有磁通路线都是闭合的，因为磁力线不能是开放的。如果需要的话，磁力线可以穿过所有材料，但是如果与电信号相关的话，好的导体是优选/被使用的，如果这些者存在并且是可获得的。
[0042]通常地，接收器10的第一腔室29和第二腔室31都是声学上相互之间密封的，使得在预定频率间隔内的声波将会被阻止从一个腔室传到另一个腔室。自然地，一个所谓的直流通路(DC vent)被设置以用于提供由例如穿过提升机而造成的压力释放，籍此外部的空气压力将会变化。
[0043]悬挂元件(如侧部分26)是弹性的，并且为了可以在提供密封的同时在产生声音的过程中适于膜元件的运动，优选地提供一个在膜元件的边缘或周围部件与壳体内表面之间的密封。很清楚的是，该膜元件24可以与衔铁组件12整体形成，例如由与衔铁组件12的材料相同或者甚至与其形成整体。另外，或者可选的是，膜元件24可以由与悬挂元件整体形成，例如可以由与悬挂元件相同的材料或者甚至整体形成。
[0044]可选地或者另外地，悬挂元件(如侧部分26)可以由薄膜(film)制成或包括薄膜，例如弯曲薄膜，弹性体，橡胶材料，泡沫塑料，或类似物。一般地，悬挂元件的硬度(当仅仅被悬挂元件控制或者保持时移动膜组件所需要的力)是500N/m或更小，例如400N/m或更小，优选为300N/m或更小，例如200N/m或更小，例如100N/m或更小。
[0045]这里公开的多个元件不管是成形的还是提供的，都可以通过任意合适的方法来进行连接，例如粘合，软钎焊，焊接，热焊接，激光焊接，机械连接，或类似的。
[0046]在第一个实施例中，膜元件24和悬挂元件26包括薄膜，例如由导磁性物质覆盖的非导磁性薄膜，膜元件至少部分地由薄膜的至少基本上平面的中央部分形成，以及悬挂元件至少部分地由薄膜的一个或多个外围，弯或弯曲的部分形成。薄膜的这个平面部件合适地为熟知的膜，以及薄膜的弯或弯曲部分可以沿着该弯/弯曲适于吸收膜元件的运动(例如拉伸或改变这些弯/弯曲形状)的方向延伸。通过这些弯/弯曲薄膜部件，这些弯/弯曲以薄膜材料的硬度限定弯/弯曲薄膜提供的悬挂元件的弯曲量(compliance)。
[0047]一般地，衔铁组件12的弯曲量或硬度与接收器10的共振频率和其它参数相关联，因为衔铁12的硬度或弹性是接收器的驱动装置的部分。这个组件的硬度由组件的尺寸和材料两者限定。优选地，当在衔铁组件的力点处(衔铁12的该点位于磁体组件作用的平均力(大小和方向)处)测量时，这个组件的硬度为600N/m或更大，不过优选地在650-5000N/m之间。这个位置通常在沿着膜元件24的平面的横截面的磁体的中心。
[0048]在优选实施例中，单独地或者与膜元件相连的衔铁组件具有1kHz-10kHz的共振频率，例如在自由运动时为3kHz-5kHz，例如当磁体组件被移除或者去磁时。对于低音喇叭使用较低的频率更为合适，以及对于高音喇叭使用较高的频率更为合适。
[0049]共振频率可以很简单地通过例如在接收器10内形成的孔的装置来测量，从而使得后部和前部的音量不会增加硬度。而且，磁体组件可以被移除以使得接收器10不被磁化，这样由于来自磁体组件的磁化而不需要硬度补偿。还可能测量磁体存在的共振，但是优选地在那里这些部件是消磁的。
[0050]然后，还可以通过摇动/振动接收器10来测量衔铁/膜组件的共振。该摇动/振动是以一从100Hz到10kHz频率扫描来驱动的。在这里可以使用激光振动计来测量带有可选膜元件的衔铁组件的速度。接收器10将随着摇动/振动的频率运动，以及在衔铁组件的共振处在共振频率处将具有最高峰，在那里衔铁组件的速度是最高的。
[0051]在第二实施例中，衔铁组件具有形成膜元件的至少一部分的一部分，该部分在空气隙内延伸，以及具有预定的宽度，在衔铁组件的该部分的部分外围部分处设置一悬挂元件。
[0052]优选地，该悬挂元件在膜元件的外围部分与壳体的内部表面之间提供一声音密封。优选地，膜元件限定了第一平面。然后，在第一实施例中，悬挂元件在膜元件的外围部分与至少基本上在第一平面内的壳体的内部表面部分之间形成了密封。这在某些实施例中是所期望的，在那里大的第一腔室是所期望的。在另一个实施例中，悬挂元件在膜元件的外围部分与壳体的至少基本上平行于第一平面延伸的内部表面部分之间形成了密封。这样，可以使用杯形的、环形的或圆圈形的悬挂元件，它们也可以形成整个膜元件或者其一部分。
[0053]优选地，该衔铁组件被铰接或可弯曲地固定在该线圈通道的末端处，该空气隙设置在该线圈通道的另一端处。因此，位于空气隙内的衔铁组件的那部分设置在距离固定端一定距离的位置处，以及将会因此变得可移动并且当该运动传递到膜元件时提供请求的声音压力。
[0054]在某些实施例中，优选地，磁体组件包括布置在第一腔室内的永久磁体。这样，接收器10可以非常小。额外的磁体可以被布置在第二腔室中以提供所谓的平衡接收器。
[0055]一般地，本发明中所描述的接收器可以被做得非常小。因此，垂直于由膜元件限定的平面，壳体可以具有不大于1.9毫米(如不大于1.5毫米)的最大尺寸，以及优选地不大于1毫米(如不大于0.8毫米)。
[0056]另外，在垂直于第一方向的平面内，壳体可以具有由膜元件限定的平面内的宽度以及与其垂直的厚度，该宽度在1倍与10倍的厚度之间，例如在1倍与5倍的厚度之间，例如在2.4倍与4倍的厚度之间。
[0057]优选地，第一闭合磁通路线存在于接收器10中，第一磁通路线包括第一导磁性壳体部分、永久磁体组件、空气隙以及导磁性衔铁组件。
[0058]并且，优选地，第二闭合磁通路线存在，包括第二导磁性壳体部分，沿着至少基本上在第一方向延伸，以及包括导磁性衔铁组件，延伸通过线圈通道。这个磁通路线，通常表示为交流磁通通路，由于提供给线圈的信号是可变的，以及由衔铁组件延伸到空气隙，在那里该衔铁组件和膜元件是振动的。为了最优化磁力线以使得提高接收器10的效率，设置一第二壳体部分。
[0059]这些实施例中的每一个和其明显的变形是可预期的，它们都落入到本发明的精神和权利要求的保护范围内，这些保护范围由以下的权利要求来确定。
Claims (13)
1.一种接收器，其包括一壳体，该壳体在其内具有：
在空气隙内产生磁场的永久磁体组件，
包括线圈通道的导电驱动线圈，
声音输出装置，
穿过空气隙和线圈通道沿着第一方向延伸的导磁性衔铁组件，
具有硬度最多为500N/m的悬挂元件，以及
产生声音的膜元件，该膜元件在空气隙中延伸，并且可操作地与悬挂元件相连，
其中，壳体具有至少由膜元件和悬挂元件的相对侧面限定的第一和第二腔室，以及其中，声音输出装置在第一腔室和接收器的周围之间延伸。
2.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，该衔铁组件的硬度至少为600N/m。
3.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，该悬挂元件在膜元件的边缘或外围部分与壳体的内部表面之间形成密封。
4.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，膜元件和悬挂元件包括薄膜，所述膜元件至少部分地由该薄膜的至少基本上平面的中央部分形成，以及该悬挂元件至少部分地由该薄膜的一个或多个外围的弯或弯曲部分形成。
5.根据权利要求4所述的接收器，其特征在于，该衔铁组件的第一部分固定到所述薄膜的中央部分。
6.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，该衔铁组件具有形成至少部分膜元件的部分，该部分在空气隙内延伸，以及具有预定的宽度，悬挂元件设置在衔铁组件的所述部分的外围部分处。
7.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，衔铁组件铰接或可弯曲地固定于在线圈通道的一端处定位的一端部位置处，空气隙设置在线圈通道的另一端处。
8.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，磁体组件包括设置在第一腔室内的永久磁体。
9.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，该悬挂元件提供位于膜元件的外围部分与壳体的内部表面之间的声密封。
10.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，该膜元件限定一第一平面，以及其中该悬挂元件形成在该膜元件的外围部分与至少基本上在第一平面内的壳体的内部表面的部分之间的密封。
11.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，该膜元件限定一第一平面，以及其中该悬挂元件形成在该膜元件的外围部分与至少基本上平行于该第一平面地延伸的壳体的内部表面的部分之间的密封。
12.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，该壳体具有垂直于由该膜元件限定的平面的不大于1.9毫米的最大尺寸。
13.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，在垂直于该第一方向的平面内，该壳体在由该膜元件限定的平面内具有一宽度，以及与其垂直的厚度，该宽度在所述厚度的1倍与10倍之间。
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