CN102498729A - 具有定心装置的振动器式换能器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种振动器式换能器，其包括磁性单元(1)，该磁性单元由设置在第一极板(2)和第二极板(4)之间的磁体(3)构成，这样能够形成一个环状的气隙(5)。音圈(6)设置在气隙(5)中，以轴向移动并且定心元件(100)固定到线圈上以便保持其相对磁性单元(1)定心。刚性元件(10)包括固定到音圈的所述圆柱形支撑体(61)的杆(12)，并且适合锚固到表面以便传递由磁性单元(1)产生的声音振动。定心元件(100)包括固定到线圈的中心圆柱形杆(101)、固定到第二极板(4)的外周杆(102)和多个设置在所述中心杆(101)和所述外周杆(102)之间的弹性辐(103，103’)。

Description

具有定心装置的振动器式换能器

技术领域

用于工业发明的本专利申请涉及一种振动器式或励磁器式的磁动态换能器，该换能器具有改进的移动线圈的定心系统。

背景技术

参考图1，公开了根据现有技术的磁动态换能器。该换能器包括一个磁性单元，一般用数字(1)表示。

磁性单元(1)包括永磁体(3)，通常是铁氧体，该永磁体为环形，设置在第一极板(2)和第二极板(4)之间。第二极板(4)是与永磁体(3)类似的环形；第一极板(2)具有极心(20)，适于留有一定间隙地插入到磁体和第二极板的孔中，这样就形成了一个环形空间，称之为气隙(5)。

虽然在附图中说明了环形磁体(3)(通常是铁氧体)，但是如现有技术中所公开的那样，磁性单元(1)也可以是设置在极心(20)的碟形磁体(通常为钕)中。

术语“第一极板(2)”和“第二极板(4)”指的是任意元件，该元件设置在磁体的任意一侧。因此如本领域众所周知的，第一极板(2)也可以为杯形的形状，第二极板(4)可具有碟形的形状。

任何情况下，磁性单元(1)必须能够产生环形的气隙(5)。

音圈(6)包括一个空的圆柱形支撑体(61)，其上缠有绕组(60)。音圈(6)设置于第一极板的极心(20)上，以在气隙(5)中轴向地移动。

极为重要的是，音圈(6)在气隙(5)中能够完美地定心，从而不会与极心(20)、第二上板(4)和磁体(3)相接触。合适的定心系统(8)提供用于音圈(6)的定心。定心系统的功能是保证在气隙内侧的线圈的轴向移动，从而避免由于机械干扰而带来的噪音。

在下文中，相同的元件或与已经描述过的元件相应的元件使用相同的数字标记，并省略对它们的详细描述。

最近，具有刚性主体的磁动态换能器的专利申请变得越来越流行，所述磁动态换能器进行振动以产生声音。这种类型的声音扩散器通常称之为振动器或者励磁器。与扬声器不同，在振动器中，线圈保持不动，磁性单元沿轴向移动，从而将能量传递给将要振动的表面。

由于没有薄膜，其也可以做为定心装置，振动器已经由于保持音圈与相对移动的磁性单元配合而产生的问题所损坏。事实上定心装置本身不能迫使磁性单元在平行于换能器的轴向上移动，因此对于音圈的额外锚定是必要的。

这个缺陷在专利US 5,424,592中至少部分地被解决了，该专利公开了一个磁动态换能器的特殊结构，该结构与传统的换能器本质上是不同的。事实上，音圈设有一个上端，其从第一上极板的上部位置突出，还设有一个下端，其通过下极板，以从下极板的下部位置突出。

因此，第一定心元件固定到位于上极板之上的音圈上，第二定心元件固定到下极板下面的音圈上。每个定心元件是由合成材料制成的盘形，其具有多个螺旋形的开口，以增加灵活性。

很明显可以看出，虽然能够保证在音圈和移动的磁体系统之间良好的定心，但是这样的一个解决方案在结构上是复杂的，这是因为音圈必须由串联连接的两部分构成，其中一部分以顺时针方向缠绕，而另一部分以逆时针方向缠绕，这样从上、下极板径向出来的具有相反方向的磁感应能够提供叠加的作用力。

WO 2006/055801公开了一种传统的扬声器，其中定心元件是注模的并且是扬声器盆架的一个集成部分。相对垂直于定心元件的轴，辐为波浪状。

GB 2392795和JP 09275598公开了传统的具有定心元件的扬声器，该扬声器包括弧形连接的一个内环和一个外环，不是平面的辐。外环具有与辐基本相同的厚度。

众所周知，由于移动系统(薄膜-线圈)相对较轻，传统扬声器的定心元件必须具有高易拉伸性。因此，由于下面的原因，这样一个定心元件不能够用于振动器中：

-易拉伸性太大，

-为了最小化体积，没有平面展开，

-对于操作来说需要相对大的尺寸，然而小型化是振动器的要求。

US 6965679公开了一种振动器式的扬声器，该扬声器设有两个定心元件，该定心元件由已知类型的树脂(spiders)处理过的纤维制成。

DE 2132018公开了一种振动器式扬声器，该扬声器将一个磁动态单元(移动线圈和磁性电路)直接连接到表面上，而不使用弹性元件。由于没有弹性元件，所以通过直接的刚性连接，将传递的振动限定在一个频段中，由于缺少该弹性元件导致惯性器件的共振频率降低。

必须注意，在寻找一种能够保证在操作期间线圈与磁性电路保持气隙同轴的轴向运动的解决方案时，振动器/励磁器的设计会遇到更多的困难。

明显地，这样的一个特征一定是随着时间而保持下来，并且由于上述原因，弹性定心系统在繁重的操作期间不能弯曲。

因为上述原因，由经过热固树脂处理过的纤维制成的传统的定心系统在承受弯曲方面不适合使用，特别是在它们必须控制相对重的质量。

在传统的扬声器中，弹性约束的两个间隔的点在定心元件和扬声器的膜的周围悬挂的环形边缘上。相反，在不具有膜的振动器中，两个约束点必须以定心元件的方式制作。

在市面上可以得到只具有一个定心元件的振动器，因为他们不能保证轴向移动，所以在保持线圈定心于气隙中具有很明显的问题。对于振动器来说，保证轴向移动的问题是很重要的，由于将要控制的质量比扬声器高得多。

假设系统的共振频率依赖于质量(Kg)和易拉伸性(m/N)的乘积的平方根的倒数，可以明显看出在系统相同的频率下，较高质量需要与具有较低易拉伸性(更刚性的)的弹簧连接，反之亦然。因此，在振动器/励磁器具有相对低的易拉伸性。

发明内容

本发明的目的是提供一种振动器式换能器，该换能器设有合适的音圈的定心系统，其易于生产并且制造成本便宜，除了稳定性和可重复生产以外，还能够满足技术功能上的要求。

该目的根据后附的本发明的独立权利要求1描述的特征能够实现。有利的实施例能够由从属权利要求得到。

根据本发明的振动器式换能器包括：

-磁性单元，由磁体构成，设置在第一极板和第二极板之间，以产生一个环形的气隙，

-音圈，包括一个空的圆柱形支撑体，一个绕组缠绕在该支撑体周围，所述音圈设于气隙中，并且所述线圈的圆柱形支撑体设置在从所述第二极板突出的部分上。

-定心元件，位于磁性单元和音圈之间，用于在线圈与磁性单元进行相对的轴向移动时，保持线圈相对于磁性单元定心，反之亦然。

-刚性元件，包括杆，该刚性元件连接到音圈的所述圆柱形支撑体，并且适合铆接于表面，以传递由磁性单元产生的声音振动。

定心元件包括：

-中心圆柱形杆，其固定到所述线圈的圆柱形支撑体的突出部分或磁性单元，

-外周杆，其固定到磁性单元或线圈的圆柱形支撑体的突出部分，以及

-多个弹性辐，其设置在所述中心杆和外周杆之间。

辐的厚度低于所述中心杆的高度，平均隔开并且相对于垂直于中心杆的轴的平面是平的，所述中心杆的轴与线圈的轴是一致的。

定心元件包括第一套辐，其位于垂直于中心杆的轴的第一平面上，和至少一个第二套辐，该辐位于垂直于中心杆的轴的至少一个第二平面上，其与所述第一平面具有一定的距离。

因此，在线圈相对于磁性单元相对轴向移动期间，弹性辐作为板簧并且保持音圈很好地定心。

本发明的振动器中，线圈的轴对称通过多个间隔的辐来保持。所述辐通过弹性回程力保证对线圈的轴向位移的控制；辐还通过作用在垂直于线圈位移的轴的平面上的径向中心力进行控制，使移动线圈不产生相对于其轴的横向位移，从而在磁轭的气隙内移动，而不会产生由于机械干扰带来的噪音。

这种类型的定心元件允许：

-控制移动线圈的轴向移动并保持其在气隙中的位置，

-弹性系统的低易拉伸性，其能够通过作用在定心元件的辐的特征部分的几何形状进行控制，

-由于使用平的辐而得到的小体积，

-在结构上弹簧的位置设计成能够分别保证两部分之间的自定心组装，该两部分包括：移动线圈和磁性系统。

本发明的振动器对结构简洁和用于连接的自定心系统的使用进行优化，由于组件便宜，其对于产品的经济性也有益处。

附图说明

通过下面的详细描述，但是其仅用于说明，并非限定实施例以及附图的说明，本发明的附加特征将会变得很清楚，其中：

图1为根据现有技术的磁动态换能器和根据现有技术的定心元件的部分截断的示意性立体图；

图2为本发明的设有定心元件的磁动态换能器的分解立体图，其设置用于振动器式声音扩散体；

图3为组装后图2的换能器的立体图；

图4为图2的换能器的定心元件的立体图；

图5为图4的定心元件的俯视图；

图6为图4的定心元件不同结构的一个分解立体图；

图7为组装后的图6的定心元件的立体图；

图8为根据本发明的用于振动器的定心元件的第二实施例的立体图；

图9为附加有磁性单元和音圈的图8的定心元件的轴向剖面图；

具体实施方式

现在参考图2～6，公开了根据本发明的定心元件，该定心元件通常用数字(100)表示。

定心元件(100)包括中心圆柱形杆(101)，该圆柱形杆适于固定到音圈(6)的圆柱形支撑体(61)上，例如通过胶水。

多个辐(103，103’)从中心圆柱形杆(101)向外分支，具有小于中心圆柱杆的长度的厚度，这样较为灵活。

辐(103，103’)连接到外周圆柱形杆(102)的内表面上。外周圆柱形杆(102)比中心圆柱形杆(101)长。

外周圆柱形杆(102)设有环状凸缘(104)，该环状凸缘具有比外周杆大的直径，适于固定到换能器的第二极板(4)上，例如通过胶水。

有利地，自定心系统能够设置在定心元件(100)、移动线圈和磁性单元之间。这样一个自定心系统能够提供用于外周凸缘(104)上的插入、适配或卡入装置。

在振动器式的换能器中，刚性元件(10)用于连接到表面，以传递通过磁性单元(1)的移动而产生的声音振动。

平的刚性元件(10)能够作为容器的底部，该容器设有一个合适的盖子，来容纳振动器。除了在操作期间保护振动器，设置容器的目的是赋予最终的产品美感。

例如，刚性元件(10)由碟型盘(11)构成，其设有圆柱形杆(12)，该圆柱形杆轴向地向上突出，以啮合到定心元件的中心杆(101)中，该中心杆支撑音圈(6)的圆柱形支撑体(61)。

这样，磁性单元(1)的移动能够通过定心元件(100)中的作为弹簧的易弯的辐(103，103’)来保证。

每个易弯的辐(103，103’)相对于垂直于定心元件的轴的平面，制成平的盘状，以这样的方式来优化定心元件的全部体积。

易弯的辐(103，103’)设置于至少两个垂直定心元件(100)的轴平面上，与磁性单元(1)的轴向移动相一致。这样会产生第一套辐(103)，其设置在垂直于定心元件的轴的第一平面上；和至少第二套辐(103’)，其设置在垂直定心元件的轴的至少一个第二平面上。

这样，如果线圈(6)干扰环绕气隙的金属部分，在多个平面上设置辐(103，103’)，允许保持磁性单元(1)的移动，其很好地与线圈(6)成轴向，从而避免了磁性单元(1)的横向振动所导致的信号干扰。

根据附图所示的实施例，第一套辐包括以120度等距地间隔开的三个辐(103)，第二套辐包括以120度等距地间隔开的三个辐(103’)。两套辐(103，103’)以错位方式安装，从而在辐之间产生60度的角距离。这样，定心系统(100)能够仅使用一个模具从塑料材料中注模。

显然地，辐(103，103’)能够在形状、厚度和数量上变化。辐(103，103’)的数量能够根据通常的辐系统需要获得的易拉伸性进行变化。

辐(103，103’)能够涂覆阻尼材料，如热塑橡胶，以允许普通的弹性系统的正确的阻尼。这样的情况下，定心元件(100)能够通过共模制塑料材料和传统的橡胶一体地获得。

为了相同的目的，移动线圈的空的圆柱体(61)能够使用合适的材料进行填充，例如聚氨酯海绵，以确保对于振动的正确的阻尼。

为了得到磁性阻尼并有助于主要由弹性辐系统产生的普通的易拉伸性，移动线圈的相同的圆柱体(61)还能够包括具有相反磁极的两个磁体。第一磁体安装在第一极板(2)的极心(20)上，具有相反磁极的第二磁体相对于第一磁体安装并与杆(12)的平的表面相连接。

图2～图5示出了一体成形的定心元件(100)。也可如图6和图7所示，定心元件(100)能够由两个单独的元件(100a，100b)制成，该两个单独的元件进行组装并牢固地固定，例如使用胶水。

在这样的情况下，第一定心部分(100a)用于第一套辐(103)，第二定心部分(100b)用于第二套辐(103’)，该第二套辐以相互交错的方式设置在比第一套辐(103)低的平面上。

第一定心部分(100a)设有一个环状凸缘(104)，该环状凸缘固定到第二定心部分(100b)的外周圆柱形杆(102)上，这样第一定心部分(100a)的中心杆(101)相对于第二部分(100b)的中心杆(101)同轴定位。

图8和图9示出了根据本发明用于振动器的定心元件(200)的第二实施例，其中与上面描述的相同或相应的定心元件的部分使用相同的增加了“100”的数字来表示。

在这种情况下，振动器的磁性单元(301)较小并且包括杯体(302)、碟型磁体(303)和下极板(304)。因此，在杯体(302)的内表面和下极板(304)的外周表面之间产生气隙(305)。

定心元件(200)的中心杆(201)固定于磁性单元(301)的杯体(302)上。为此目的，定心元件的中心杆(201)基本上制成倒置的杯状，在上部具有中心孔(209)。

音圈(6)的下部圆柱形部分(61)固定到盖(211)的杆(212)上，该杆作为传递振动用的刚性元件(210)。为此目的，盖的杆(212)设有中心孔(213)，音圈的下部圆柱形部分(61)连接到所述中心孔中。

盖(211)具有外周区域(214)，该外周区域通过适配或者卡口接头与定心元件的外周杆(202)连接，这样能够允许音圈(6)在磁性单元(301)的气隙(305)中自定心。

在定心元件的中心杆(201)和外周杆(202)之间，设置有弹性辐(203，203’)，基本上与第一实施例的辐(103，103’)相似。

如果是小的振动器，定心元件(200)也具有功能，这是因为其允许具有板簧(203，203’)，其并未通过磁性单元(1)的直径在尺寸上进行限定，就如同本发明的第一实施例的定心元件中的那样。事实上，如果定心元件(100)与小的磁性电路使用，代表板簧(103，103’)的辐将会太小并且需要的易拉伸性和功能将不可能实现。

定心元件(200)还可以用于两个(塑料)部分的自定心安装，第一部分包括磁性电路(301)和两个板簧(203，203’)，第二部分包括线圈(6)。这样可以获得在气隙(305)中的线圈(6)的自定心。

定心元件(200)还能够在较大的振动器功能性地使用(如果空间不是问题，更大，或者简单地如果为了功能上的原因，需要大尺寸的辐)。

优选地，定心系统(200)一体成形地注模。然而，定心元件(200)还能够由如图6和图7所示连接到一起的两部分制成。

本领域的专业人员能够对本发明的现有实施例进行数量的变化和修改，但是仍会落在后附的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.振动器式换能器，包括：

-磁性单元(1；301)，由设置在第一极板(2；302)和第二极板(4；304)之间的磁体(3；303)构成，由此形成基本环形的气隙(5；305)，

-音圈(6)，包括具有绕组(60)的空的圆柱形支撑体(61)，所述音圈(6)设置在气隙(5；305)中，并且所述圆柱形支撑体(61)具有一个上部，该上部从所述第二极板(4；304)向外突出，

-定心元件(100；200)，设置在所述磁性单元(1；301)和所述音圈(6)之间，以便在线圈相对磁性单元进行相对轴向移动期间，维持线圈(6)相对于磁性单元(1；301)的定心，反之亦然，

-刚性元件(10；210)，包括杆(12；212)，该杆连接到音圈的所述圆柱形支撑体(61)并适于锚固到表面，以便传递由磁性单元产生的声音振动，

其特征在于

所述定心元件(100；200)包括：

-中心圆柱形杆(101；201)，其固定到所述线圈的圆柱形支撑体(61)的所述突出部分或者所述磁性单元(1；301)上，

-外周圆柱形杆(102；202)，其固定到所述磁性单元(1；301)或者音圈的所述圆柱形支撑体(61)上，所述外周圆柱形杆(102；202)比中心杆(101；201)高，以及

-多个弹性辐(103，103’；203，203’)，设置在所述中心杆(101；201)和所述外周杆(102；202)之间，其中所述辐(103，103’；203，203’)相对于垂直于中心杆的轴的平面制成平的盘状，所述中心杆的轴与线圈(6)的轴相一致，所述辐的厚度比所述中心杆(101)的高度低，并且均匀间隔设置，

-所述定心元件包括位于垂直中心杆的轴的第一平面上的第一套辐(103；203)和位于垂直中心杆的轴的至少第二平面上的至少第二套辐(103’；203’)，所述第二平面与所述第一平面具有一定的距离。

2.如权利要求1所述的振动器式换能器，其特征在于第一套辐(103；203)角距离相等，第二套辐(103’；203’)角距离相等，并且第二套辐相对于第一套辐(103；203)是交错方式设置的。

3.如上述任意一项权利要求所述的振动器式换能器，其特征在于辐(103，103’；203，203’)由涂覆阻尼材料的塑料材料制成。

4.如上述任意一项权利要求所述的振动器型换能器，其特征在于音圈的圆柱形支撑体(61)由阻尼材料填充。

5.如上述任意一项权利要求所述的振动器式换能器，其特征在于定心元件(100；200)通过模制塑料材料而一体形成。

6.如权利要求1～5中任意一项所述的振动器式换能器，其特征在于定心元件(100)通过将两部分(100a，100b)组装制成。

7.如上述任意一项权利要求所述的振动器式换能器，其特征在于所述定心元件(100；200)包括适配或卡口接头装置，以允许在磁性单元(1；301)的气隙(5；305)中的音圈(6)的自定心。

8.如上述任意一项权利要求所述的振动器式换能器，其特征在于定心元件(100)的所述中心圆柱形杆(101)固定到线圈的圆柱形支撑体(61)的所述突出部分上；所述外周圆柱形杆(102)固定到磁性单元的所述第二极板(4)上。

9.如权利要求8所述的振动器式换能器，其特征在于所述上极板(2)包括设置在环形磁体(3)和环形下极板(4)内的极心(20)，以及所述换能器还包括设置在音圈的所述圆柱体(61)内的具有相反磁极的两个磁体，第一磁体固定到上极板的极心(20)上，第二磁体固定到音圈的圆柱体(61)上，以获得磁阻尼并有助于主要由弹性辐(103)系统产生的普通的易拉伸性。

10.如权利要求1～7中任意一项所述的振动器式换能器，其特征在于

-磁性单元的所述上极板(302)制成杯体(302)；

-定心元件(200)的所述中心杆(201)固定到磁性单元(301)的所述杯体(302)上，和

-用于传递声音振动的所述刚性元件(211)包括固定到音圈的所述圆柱形支撑体(61)的杆(212)，并且制成盖(210)的形状，盖固定到音圈的所述圆柱形支撑体(61)上。

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