CN105393557B - 用于麦克风隔膜的稳定器和麦克风换能器的换能器组合件 - Google Patents

Abstract

一种用于稳定诸如麦克风换能器或扬声器驱动器的音频装置的隔膜的稳定器。所述稳定器经配置以附接到所述隔膜以向所述隔膜提供稳定性，其可呈下列中的一者或多者的形式：对围绕音圈的质心的不对称移动的反作用；对垂直于所述隔膜的所要轴向运动的方向上的旋转的反作用；及用于在轴向方向上机械限制所述隔膜的额外非线性劲度，其可协助防止由于非典型源(诸如掉落、冲击等)的所述隔膜的大偏移。

Description

用于麦克风隔膜的稳定器和麦克风换能器的换能器组合件

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2013年5月30日申请的第61/829,010号美国临时专利申请案的权益，其内容以引用的方式完全并入本文中。

技术领域

本申请案大体上涉及麦克风换能器组合件内的隔膜。特定来说，本申请案涉及稳定麦克风组合件内的隔膜以控制特定条件中的非所要移动。

背景技术

存在数种类型的麦克风及相关换能器(诸如，例如动态、晶体、电容器(condenser)/电容器(capacitor)(外部偏置及驻极体)等)，其可被设计成具有各种极性响应模式(心形、超心形、全向等)。麦克风换能器通常利用一或多个隔膜以提供一个表面，声波撞击所述表面而引起隔膜的移动，所述移动随后可转化为电声信号。取决于换能器组合件内的隔膜设计及实施方案，频率响应变化。在一些设计中，诸如在电容式麦克风换能器中，频率响应可能非常高。这是可能的，因为电容式麦克风换能器的隔膜通常可被制作得比动态型式(的麦克风换能器)的隔膜更薄及更轻，这是归因于与动态型式不同，在换能器的声空间内音圈的质量不附接到隔膜。然而，在动态麦克风换能器中，尤其在高频率、高灵敏度应用中，音圈的质量显著影响隔膜的移动。在此类极端顺应性的情况中，非所要的不对称移动或大偏移可能在特定情况(诸如在特定激发频率下的结构振动或甚至在由麦克风的意外撞击或粗暴处置导致的冲击期间)中赋予到隔膜上。

在此类极端顺应性应用中，需要稳定换能器内的隔膜以防止非所要移动或使其最小化，而不损及正常使用时的隔膜性能。

发明内容

在实施例中，提供稳定器以用于稳定音频装置(诸如麦克风换能器或扬声器驱动器)的隔膜。稳定器包括：环形周边部分，其界定稳定器的外周边；中心部分，其同心安置在稳定器的周边内；及多条束带部分，其从中心部分发射且向外延伸到环形周边部分。稳定器经配置以在稳定器的中心部分处附接到隔膜以向隔膜提供稳定性，其可呈下列中的一或多者的形式：对围绕音圈的质心的不对称移动的反作用；对垂直于隔膜的所要轴向运动的方向上的旋转的反作用；及用于在轴向方向上机械限制隔膜的额外非线性劲度，其可协助防止由于非典型源(诸如掉落、冲击等)的隔膜的大偏移。

将从下文详细描述及附图中明白及更全面了解这些及其它实施例及各种变更及方面，所述详细描述及附图陈述指示可利用本发明的原理的各种方式的说明性实施例。

附图说明

图1为可得益于并入有本文中描述的本发明的一或多个原理的类型的示范性双隔膜麦克风换能器实施例的正面横截面图。

图2A及图2B为说明隔膜的轴向激发模式及隔膜的不对称激发模式的示意模型。

图3为根据本文中描述的一或多个特定方面的隔膜及稳定器的示范性实施例的透视装配图。

图4为说明稳定器附接点及所得的相对于隔膜/线圈组合件的质心的力矩臂R的示意模型。

图5为根据本文中描述的一或多个特定方面的稳定器的实施例的透视图。

具体实施方式

以下描述描述、说明及例示根据本发明原理的本发明的一或多个特定实施例。本描述并非被提供用于将本发明限制于本文中描述的实施例，而是说明及教示本发明的原理，以使所属领域的一般技术人员能够理解这些原理且通过这种理解，不仅能够将其应用于实践本文中描述的实施例，而且能够将其应用于可根据这些原理想起的其它实施例。本发明的范围旨在涵盖可能落在所附权利要求书的范围内(在字面上或根据等效原则)的所有此类实施例。

应注意，在描述及图式中，相同或实质类似元件可用相同参考数字来标记。但是，有时这些元件可用不同数字来标记，诸如例如，在此类标记便于更清楚描述的情况中。此外，本文中陈述的图式不一定按比例绘制，且在一些实例中，比例可能已被夸大以更清楚地描绘特定特征。此类标记及绘图实践不一定暗示根本的实质目的。如上所述，说明书旨在作为整体理解且根据如本文中教示及所属领域的一般技术人员所了解的本发明的原理来解释。

作为背景，图1为可获益于本文中的本发明的原理的一者或多者的类型的示范性双隔膜麦克风换能器实施例的横截面图。如图1中所示，单膜盒、双隔膜动态麦克风换能器30具有外壳32及支撑在所述外壳内以接受声波的换能器组合件40。如图1中所示，换能器组合件40包括：磁铁组合件41；前隔膜42，其具有被安置为邻近磁铁组合件41的后表面43；及后隔膜44，其具有相对于前隔膜42的后表面43相反地安置为邻近磁铁组合件41的后表面45。前隔膜42的前表面46经配置以接受撞击其的声波且后表面连接有线圈47，使得线圈47能够与磁铁组合件41的磁场相互作用。后隔膜44的前表面48也经配置以接受撞击其的声波。换能器组合件40界定内部声网络空间，其经由外壳32中的至少一个空气通道52与外壳32内的腔50连通。在所示的实施例中，四个空气通道52被实施在外壳32中。

进一步作为背景，所说明的特定实施例的磁铁组合件41包含中心安置磁铁61，其磁极大致沿着外壳32的中心垂直轴垂直布置。环形形状的底部磁极片62与磁铁61同心地定位在外侧，且具有与磁铁61的上部分的磁极相同的磁极。在本实施例中，顶部磁极片63被安置为邻近底部磁极片并在其上面，且具有与磁铁61的上部分的磁极相反的磁极。在本实施例中，顶部磁极片63包括两片，但在其它实施例中，其可包括一片或若干片。如从图1中可见，当声波撞击前隔膜42时，线圈47相对于磁铁组合件41及其相关磁场移动以产生对应于声波的电信号。

从图1中应了解，与前隔膜42的顺应性耦合的线圈47的质量及其它潜在因子(诸如制造工艺变量)可在某些条件下导致前隔膜的非所要移动。举例来说，当大结构振动被激发时，前隔膜42及相关线圈47将易发生大的不对称移动或“摇摆”，诸如图2B中描绘。这些激发可在使用期间的严重(掉落/冲击)条件以及“粗暴”处置下发生，其可能通过麦克风把手以及与换能器膜盒的直接接触传输。虽然在小振幅下图2B中描绘的所得隔膜运动产生零信号输出，但是此情况当隔膜运动为图2A中描绘的隔膜42的对称(轴向)运动及图2B中描绘的隔膜42的不对称运动的叠加时变得成问题。

根据特定方面，麦克风换能器或扬声器的隔膜的稳定可通过使用稳定器而实现，诸如图3中展示为与隔膜102相关的稳定器100的实施例。稳定器100包括中心部分104及外环形部分106，其间具有个别束带108的网或阵列，其提供有利于隔膜102的侧向稳定力。在所示的实施例中，利用三条束带。但是，可利用任意数量的束带，优选质数条束带，其对称分布以阻碍不对称移动。稳定器100可优选地在与稳定器100的中心部分104的接触点处附接到隔膜102的圆顶部分110。如图4中所示，此附接点形成力矩臂R，其等于质心与圆顶110顶部上的接触点之间的轴向距离(z轴)。此力矩臂R通过附接到圆顶110的顶部而最大化。使力矩臂R最大化可最大化对围绕系统质心的旋转的反作用。稳定器还对抗在垂直于隔膜102的所要轴向运动的方向上的旋转。此外，稳定器100可经配置以形成非线性劲度，其用于也在轴向方向上机械限制隔膜102，其可协助防止由于非典型源(诸如掉落、冲击等)的隔膜102的大偏移。稳定器100可用预张力安装到隔膜102，使得其不松散，松散可能影响侧向稳定性且还可能导致音频伪讯，诸如蜂鸣声或其它非所要噪声。但是，此预张力应被最小化以使额外轴向劲度最小化。稳定器100还可在围绕其周边的一或多个点处锚固在换能器组合件内。

稳定器100优选由薄的聚合物膜材料制成，但是如本领域中已知，可利用具有用于赋予所要稳定力的适当性质的其它材料。稳定器100可以许多方式在接触点处安装到隔膜102，包含但不限于粘着剂。膜材料的厚度将由特定应用的适当设计及稳定性要求规定。

稳定器100相对于隔膜102的理想理论位置是在与隔膜圆顶110相同的平面中。这提供理想的横向劲度(径向劲度)。由于此归因于会导致额外轴向劲度的公差叠加及其它零件及组合件变量而未必可实现，因此已发现稍微牺牲横向劲度可适应归因于此类容限的高度变化。此牺牲可通过形成在稳定器100中的特定顺应性特征实现，诸如允许束带108(例如，切口、网、螺旋图案等)延伸的平面内特征，或模制于稳定器100中的特征。横向劲度及任意额外轴向劲度可通过这些特征加以适当平衡。

图5说明结合隔膜使用的稳定器200的另一实施例，其中横向劲度的减小是通过每一束带204中的凹部202实现。在此特定实施例中，存在五条束带204；但是，取决于设计参数，可利用任意数量。稳定器200的材料优选为PET膜，其在许多情况中匹配麦克风换能器中所利用的底部衬底隔膜材料。基于相同材料的使用，隔膜及稳定器两者均在模制工艺中经历相同温变史，且因此环境稳定性未受损。

如从本文揭示了解，稳定器及相关系统及方法为音频装置(诸如麦克风换能器或扬声器驱动器)的隔膜提供稳定性。基于本文教示，稳定器可经配置及设计平衡以尤其提供以下项中的一或多者：对围绕线圈的质心的不对称移动的反作用；对垂直于隔膜的所要轴向运动的方向上的旋转的反作用；及用于在轴向方向上机械限制隔膜的额外非线性劲度，其可协助防止由于非典型源(诸如掉落、冲击等)的隔膜的大偏移。

本发明旨在说明如何根据本技术塑造及使用各种实施例，而非旨在限制其真实、预期及合理范围及精神。上文描述不旨在穷尽或限于所揭示的精确形式。依据上述教示，众多修改或变化是可行的。(若干)实施例经选择及描述以提供所描述技术及其实践应用的原理的最佳阐释，及使所属领域的一般技术人员能够在各种实施例中及结合如适于所设想的特定用途的各种修改利用本技术。所有此类修改及变化在如由所附权利要求书(如可在本专利申请案的待处理期间修订)及其所有等效物确定的实施例的范围内(当根据权利要求书被合理、合法且公正地赋予的范围解释时)。

Claims (15)

1.一种用于稳定麦克风换能器的隔膜的稳定器，所述稳定器包括：

环形周边部分，其为所述稳定器的外周边；

中心部分，其被同心安置在所述稳定器的所述周边内；以及

多条束带部分，其从所述中心部分发射且向外延伸到所述环形周边部分；

其中所述稳定器经配置以在所述稳定器的所述中心部分处附接到所述隔膜的前表面的圆顶部分的顶部而无需所述隔膜的后表面的支撑，其中所述前表面经配置接受撞击其的声波，且其中所述稳定器经配置以最小化所述隔膜的不对称移动。

2.根据权利要求1所述的稳定器，其进一步包括至少一个顺应性特征，所述顺应性特征形成在所述束带部分中的每一者内。

3.根据权利要求2所述的稳定器，其中所述至少一个顺应性特征包括刻痕、切口、网或螺旋图案中的一或多者。

4.根据权利要求1所述的稳定器，其中所述稳定器由聚合物材料组成。

5.根据权利要求1所述的稳定器，其中所述稳定器经配置以在所述稳定器的所述环形周边部分处附接到含有所述隔膜的换能器组合件。

6.一种用于稳定麦克风换能器的隔膜的稳定器，所述稳定器包括：

环形周边部分，其为所述稳定器的外周边；

中心部分，其被同心安置在所述稳定器的所述周边内；以及

多条束带部分，其从所述中心部分发射且向外延伸到所述环形周边部分；

其中所述稳定器经配置以在所述稳定器的所述中心部分处附接到所述隔膜的前表面的圆顶部分的顶部而无需所述隔膜的后表面的支撑，其中所述前表面与所述后表面相反，所述后表面连接有线圈，且其中所述稳定器经配置以最小化所述隔膜的不对称移动。

7.根据权利要求6所述的稳定器，其进一步包括至少一个顺应性特征，所述顺应性特征形成在所述束带部分中的每一者内。

8.根据权利要求7所述的稳定器，其中所述至少一个顺应性特征包括刻痕、切口、网或螺旋图案中的一或多者。

9.根据权利要求6所述的稳定器，其中所述稳定器由聚合物材料组成。

10.根据权利要求6所述的稳定器，其中所述稳定器经配置以在所述稳定器的所述环形周边部分处附接到含有所述隔膜的换能器组合件。

11.一种用于麦克风换能器的换能器组合件，其包括：

磁铁组合件；

隔膜，其被安置为邻近所述磁铁组合件且具有连接到所述隔膜的线圈，使得所述线圈能够与所述磁铁组合件的磁场相互作用；以及

稳定器，在所述稳定器的中心部分处附接到所述隔膜的前表面的圆顶部分的顶部而无需所述隔膜的后表面的支撑，其中所述前表面经配置接受撞击其的声波，且其中所述稳定器经配置以最小化所述隔膜的不对称移动，所述稳定器包括：

环形周边部分，其为所述稳定器的外周边；

所述中心部分，其被同心安置在所述稳定器的所述周边内；以及

多条束带部分，其从所述中心部分发射且向外延伸到所述环形周边部分。

12.根据权利要求11所述的换能器组合件，其中所述稳定器进一步包括至少一个顺应性特征，所述顺应性特征形成在所述束带部分中的每一者内。

13.根据权利要求12所述的换能器组合件，其中所述至少一个顺应性特征包括刻痕、切口、网或螺旋图案中的一或多者。

14.根据权利要求11所述的换能器组合件，其中所述稳定器由聚合物材料组成。

15.根据权利要求11所述的换能器组合件，其中所述线圈连接到所述隔膜的所述后表面。