CN107113506B - 海尔贝克阵列音频换能器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种音频扬声器，该音频扬声器具有沿隔膜表面布线的音圈以及磁体阵列，例如海尔贝克阵列，配置为将磁场导向音圈以驱动隔膜并生成声音。在实施方案中，多个海尔贝克阵列用于驱动相同音圈绕组或者驱动隔膜表面上独立的相应音圈绕组。还描述了其它实施方案并要求对其进行保护。

Description

海尔贝克阵列音频换能器

本专利申请要求2015年1月16日提交的美国临时专利申请62/104,524的权益，该专利申请的全部公开以引用方式并入本文。

技术领域

本发明公开了涉及音频扬声器的实施方案，该音频扬声器具有沿隔膜的电介质表面布线的音圈以及磁体阵列，该磁体阵列被配置为将磁场导向音圈以驱动隔膜并生成声音。更具体地，本发明公开了涉及音圈的实施方案，该音圈具有沿电介质表面上的路径布线的导电绕组，该导电绕组在海尔贝克阵列的中间磁化部分上方居中并沿循该中间磁化部分。

背景技术

音频扬声器驱动器将音频电输入信号转换为发出的声音。图1示出了典型的音频扬声器的截面图。音频扬声器100可包括围绕隔膜104和马达组件108的外壳102。更具体地，隔膜可为通过扬声器环绕连接到外壳的薄壁型椎体或拱顶，该扬声器环绕允许隔膜随活塞运动而轴向移动，即，向前和向后。而且，隔膜可经由音圈形成器112，例如从隔膜轴向向后延伸的圆筒，来与马达组件连接。马达组件通常包括在远离隔膜的轴向方向上围绕颈部部分螺旋缠绕的音圈110、磁体114和磁返回结构来将磁体夹在顶板116与轭118之间。特别地，磁体可为产生磁场的永久磁体，并且顶板和轭可被成型为跨顶板与轭之间的间隙来导向磁场。音圈典型位于隔膜后方的间隙内，使得磁场被导向垂直于音圈的柱形表面。当音圈由音频电输入信号通电时，生成机械力使得音圈来回移动隔膜以生成声音。

发明内容

便携式消费电子设备诸如移动电话已不断变得越来越紧凑。随着此类设备的形状因数减小，系统壳体变得更小并且可用于扬声器集成的空间减小。在磁返回结构的间隙内的隔膜下方具有悬停的音圈的音圈扬声器的情况下，如上所述，宝贵的空间由需要导向围绕音圈的磁体所产生的磁场的磁返回结构占据。更具体地，由于音圈和磁返回结构沿声音发出轴线延伸，所以它们占据z高度(图1中的垂直方向)并且限制可减小扬声器厚度的程度。如下所述，消除磁返回结构和螺旋音圈可允许减小扬声器的垂直厚度。即，音圈可沿隔膜的表面结合并且被配置为与磁性阵列产生的磁场交互，使得音圈在磁场的边缘通量内工作，并且扬声器的厚度仅由磁性阵列厚度以及隔膜的偏移间隙限制。

在实施方案中，一种用于声音生成的电磁换能器包括被配置为沿中心轴线移动的隔膜。隔膜可包括正交于中心轴线的电介质表面，并且音圈可与电介质表面耦接。音圈可在隔膜上具有导电绕组，例如，一个或多个导电路径沿电介质表面布线。而且，电磁换能器可包括具有并排布置的至少三个磁化部分的磁性海尔贝克阵列。每个磁化部分可沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于相应纵向轴线的相应磁场线。因此，磁性海尔贝克阵列可将磁场线导向音圈，使得磁场线与音圈相交，以产生洛伦兹力来沿中心轴线移动隔膜。与音圈相交的磁场线可平行于电介质表面并且垂直于导电绕组布线。

各种磁性海尔贝克阵列布置可结合在电磁换能器中。例如，磁性海尔贝克阵列可包括并排布置的五个或更多个磁化部分，使得夹在两个相邻磁性部分之间的每个磁化部分产生垂直于由相邻磁性部分产生的相应磁场线的相应磁场线。磁化部分可包括磁杆，并且磁化部分的中间磁化部分可包括杆长度和杆宽度。在实施方案中，导电绕组包括平行于中间磁化部分的杆长度布线的绕组长度，并且绕组宽度为杆宽度的0.5至2倍之间。

在实施方案中，导电绕组可沿电介质表面沿循螺旋路径。例如，螺旋路径实质上可为矩形，具有在绕组的角或弯曲拐角处交叉的纵向和横向区段。因此，绕组长度可是绕组宽度的至少2倍。而且，绕组的导电路径可围绕中心轴线沿电介质表面布线，并且导电绕组可包括在中心轴线方向上的绕组厚度，例如，绕组厚度可小于0.5mm和/或绕组厚度可小于绕组宽度至少20倍。导电路径可与垂直于中心轴线的绕组平面共面。而且，一个或多个导电路径可围绕在中间磁性部分上方居中的核心区。

电磁换能器可包括与电介质表面耦接的一个或多个附加导电绕组以及具有相应中间磁化部分的一个或多个附加磁性海尔贝克阵列。每个附加导电绕组可包括沿电介质表面并且围绕相应核心区布线的一个或多个导电路径，核心区在相应磁性海尔贝克阵列的相应中间磁化部分上方居中。导电绕组和一个或多个附加导电绕组可串联电连接，使得导电绕组和一个或多个附加导电绕组响应于施加到导电绕组的音频电信号而同时移动隔膜。另选地，导电绕组和一个或多个附加导电绕组可能不电连接，使得导电绕组响应于施加到导电绕组的第一音频电信号来移动隔膜并且使得一个或多个附加导电绕组响应于施加到一个或多个附加导电绕组的第二音频电信号来移动隔膜。

在实施方案中，一种用于声音生成的电磁换能器包括被配置为沿中心轴线移动的隔膜。隔膜可具有正交于中心轴线的电介质表面，并且具有多个导电绕组的音圈叠层可与电介质表面耦接。每个导电绕组可位于相应线圈层内，并且相应线圈层可沿中心轴线由一个或多个中间绝缘层分隔开。例如，音圈叠层可包括多个双线圈层，其中绝缘层位于线圈层之间。而且，导电绕组可串联电连接。电磁换能器可包括具有并排布置的至少三个磁化部分的磁性海尔贝克阵列，并且每个磁化部分可沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于相应纵向轴线的相应磁场线。因此，磁性海尔贝克阵列可将磁场线导向音圈叠层，使得磁场线与音圈相交，以产生洛伦兹力来沿中心轴线移动隔膜。

在实施方案中，一种用于声音生成的电磁换能器包括被配置为沿中心轴线移动的隔膜。隔膜可具有正交于中心轴线的电介质表面，并且音圈可与电介质表面耦接。音圈可包括导电绕组，该导电绕组具有沿电介质表面布线的一个或多个导电路径。电磁换能器还可包括第一磁性海尔贝克阵列和第二磁性海尔贝克阵列。第一海尔贝克阵列可位于隔膜之后并且包括并排布置的至少三个磁化部分。每个磁化部分可沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于相应纵向轴线的相应磁场线。因此，第一磁性海尔贝克阵列可将相应磁场线导向隔膜的后部，使得磁场线与音圈相交，以产生洛伦兹力来沿中心轴线移动隔膜。第二磁性海尔贝克阵列可位于隔膜之前并且包括并排布置的至少三个磁化部分。每个磁化部分可沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于相应纵向轴线的相应磁场线。因此，第二磁性海尔贝克阵列可将相应磁场线导向隔膜的前方，使得磁场线与音圈相交，以产生洛伦兹力来沿中心轴线移动隔膜。在实施方案中，第二磁性海尔贝克阵列包括每个磁化部分之间的相应间隙，使得响应于施加到导电绕组的音频电信号从隔膜发出的声音通过间隙向前传播。

在实施方案中，提供了一种移动电话手机，该移动电话手机具有外壳和与外壳耦接的微型扬声器。微型扬声器可包括被配置为沿中心轴线移动的隔膜。隔膜可具有正交于中心轴线的电介质表面，以及与电介质表面耦接的音圈。音圈可包括导电绕组，该导电绕组具有沿电介质表面布线的一个或多个导电路径。微型扬声器还可包括具有并排布置的至少三个磁化部分的磁性海尔贝克阵列。每个磁化部分可沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于相应纵向轴线的相应磁场线。因此，磁性海尔贝克阵列可将磁场线导向音圈，使得磁场线与音圈相交，以产生洛伦兹力来沿中心轴线移动隔膜。在实施方案中，与音圈相交的磁场线平行于电介质表面并且垂直于导电绕组布线。微型扬声器可包括将音频电信号提供给导电绕组的处理器，从而响应于音频电信号来移动隔膜。

各种磁性海尔贝克阵列布置可结合在移动电话手机中。例如，磁性海尔贝克阵列可包括并排布置的五个或更多个磁化部分，使得夹在两个相邻磁性部分之间的每个磁化部分产生垂直于由相邻磁性部分产生的相应磁场线的相应磁场线。磁化部分可包括磁杆，并且磁化部分的中间磁化部分可包括杆长度和杆宽度。

以上概述不包括本发明的所有方面的详尽列表。可预期的是，本发明包括可由上文概述的各个方面以及在下文的具体实施方式中公开并且在随该专利申请提交的权利要求书中特别指出的各个方面的所有合适的组合来实施的所有系统和方法。此类组合具有未在上述发明内容中具体阐述的特定优点。

附图说明

图1为具有远离隔膜延伸的音圈的音频扬声器的截面图。

图2为根据本发明的实施方案的电子设备的示意图。

图3为根据实施方案的在隔膜上的表面驱动点处具有与导电绕组配对的若干磁性阵列的音频扬声器的分解图。

图4为根据实施方案的具有在磁性阵列的边缘通量中沿隔膜表面布线的音圈的音频扬声器的截面图。

图5A为根据实施方案的具有在海尔贝克阵列的边缘通量中沿隔膜表面布线的音圈的音频扬声器的截面图。

图5B为根据实施方案的以具有将磁场导向音圈的若干海尔贝克阵列的磁性阵列的视角示出的截面图。

图5C为根据实施方案的以具有非对称磁体的磁性阵列的视角示出的截面图。

图5D为根据实施方案的以具有三角磁体的磁性阵列的视角示出的截面图。

图6为根据实施方案的具有矩形分布的磁性阵列的正视图。

图7A为根据实施方案的具有沿螺旋路径布线的导电绕组的音圈的正视图。

图7B为根据实施方案的具有包括平行布线的相邻曲线导电路径的导电绕组的音圈的正视图。

图8为根据实施方案的具有按照矩形图案布置的若干磁性单元的合成磁性阵列结构的正视图。

图9为根据实施方案的具有沿匹配合成磁性阵列结构的矩形图案的矩形路径布线的导电绕组的音圈的正视图。

图10为根据实施方案的具有按照八角形图案布置的若干磁性单元的合成磁性阵列结构的正视图。

图11为根据实施方案的具有沿匹配合成磁性阵列结构的圆形图案的圆形路径布线的导电绕组的音圈的正视图。

图12为根据实施方案的沿图7A的线A-A截取的在由中间绝缘层彼此分隔开的相应线圈层中具有若干导电绕组或印刷迹线的音圈叠层的横截面图。

图13为根据实施方案的具有在若干磁性阵列的边缘通量内沿隔膜表面布线的音圈的音频扬声器的截面图。

图14为根据实施方案的具有在若干磁性阵列的边缘通量内沿隔膜表面布线的音圈的前置放音扬声器的截面图。

图15为根据实施方案的具有在若干磁性阵列的边缘通量内沿隔膜表面布线的音圈的前置放音扬声器的截面图。

图16为根据实施方案的具有在若干磁性阵列的边缘通量内沿隔膜表面布线的音圈的侧置放音扬声器的截面图。

图17为根据实施方案的具有微型扬声器的电子设备的框图。

具体实施方式

实施方案描述了音频扬声器，该音频扬声器具有沿隔膜的电介质表面布线的音圈以及磁体阵列，该磁体阵列被配置为将磁场导向音圈以驱动隔膜并生成声音。然而，尽管具体针对在移动电子设备诸如手持设备中的集成描述了一些实施方案，但是实施方案不限于此并且某些实施方案也可应用其他使用。例如，如下所述的音频扬声器可结合到其他设备和装置中，仅列举几个可能的应用，包括台式计算机、膝上型计算机、或平板电脑。类似地，尽管以下描述将音频扬声器统称为“微型扬声器”，但是此描述并非意在限定，并且下文所述的音频扬声器可缩放为任何尺寸并且发出任何范围的频率。

在各种实施方案中，参照附图进行描述。然而，某些实施方案可在不存在这些具体细节中的一个或多个或者与其他已知方法和构型相结合的情况下实施。在以下描述中，阐述了诸如特定构型、尺寸和工艺的许多具体细节以提供对本实施方案的透彻理解。在其他情况下，未对众所周知的工艺和制造技术进行特别详细地描述，以免不必要地模糊本说明书。整个本说明书中所提到的“一个实施方案”、“实施方案”等是指所描述的特定特征、结构、构型或特性包括在至少一个实施方案中。因此，整个本说明书中多处出现短语“一个实施方案”、“实施方案”或类似说法不一定是指相同实施方案。此外，特定特征、结构、构型或特性可以任何适当的方式结合在一个或多个实施方案中。

贯穿说明书使用的相对术语可指代相对位置或方向。例如，“向前”或“在...前方”可指代远离参考点的第一轴向方向。类似地，“向后”或“在...后方”可指代距参考点的与第一轴向方向相对的第二方向上的位置。然而，此类术语并非旨在将音频扬声器的使用限制在下文各个实施方案中描述的特定构型。例如，微型扬声器可取向为在相对于外部环境的任何方向上辐射声音，包括向上指向天空以及向下指向大地。

在一个方面，音频扬声器包括具有浅深度益处的拓扑。在实施方案中，音频扬声器包括与位于直线磁性海尔贝克阵列前方的隔膜结合的螺旋缠绕的印刷或蚀刻音圈。音频扬声器例如微型扬声器不需要铁磁返回路径，因此与典型扬声器相比可能具有减小的z高度。在实施方案中，隔膜可位于相对的双海尔贝克阵列之间，以增大输出效率并且提供磁屏蔽。微型扬声器可为前置放音或侧置放音。

在一个方面，音频扬声器包括使用简化构造在高度和表面积两方面都可缩放的马达组件。音频扬声器可包括使用公知的印刷和蚀刻工艺跨隔膜的表面积形成的大致平坦的音圈。音圈可与一个或多个海尔贝克阵列的边缘通量交互，该海尔贝克阵列可通过下文如图5A中所示的并排方式布置各个磁体例如条形磁体而容易地构造。基本磁体阵列组或“单元”在附图中的一些中示为五个磁体海尔贝克阵列，其中中心磁体在垂直于线圈平面的方向上极化，并且侧部磁体各自相对于相邻磁体旋转90度。然而，可使用三个磁体海尔贝克阵列获得类似磁场形状(通过去除磁体阵列末端上的两个磁体(例如，下文图5中示出的磁体阵列306))。同样，应当注意，阵列中的各个磁体的形状被示为正方形的截面积，但是概念可延伸到磁体的其他尺寸和形状。例如，矩形或三角形成型的各个磁体可结合到磁性阵列中。而且，这些磁体单元可被布置为合成结构，例如，矩形或圆形，其可自然适配各种不同线圈或隔膜形状的形状因数。

在一个方面，音频扬声器包括具有有助于延长高频响应的分布表面驱动点的移动隔膜。音频扬声器可包括在独立位置处与隔膜共面结合的一个或多个音圈，并且音圈可与相应海尔贝克阵列配对来产生表面驱动设备，其中力施加在隔膜整个表面积的大体上较大百分比上，因此，驻波和分解模式得以降低同时频率响应和功率处理的平滑度得以增大。

参考图2，根据本发明的实施方案示出了电子设备的示意图。电子设备200可为智能电话设备。另选地，其可为结合了音频扬声器例如微型扬声器202的任何其他便携式或固定设备或装置，诸如膝上型计算机或台式计算机。电子设备可包括各种性能以允许用户访问例如包含呼叫、语音信箱、音乐、电子邮件、互联网浏览、调度和照片的特征。电子设备还可包括有助于此类性能的硬件。例如，电子设备可包括蜂窝网络通信电路。集成麦克风204可在呼叫期间拾取其用户的语音，并且微型扬声器可在呼叫期间将远端语音递送给近端用户。微型扬声器还可发出与运行在电子设备上的音乐播放器应用所播放的音乐文件相关联的声音。显示器206可集成在电子设备的外壳内来为用户呈现图形用户界面，以允许用户与电子设备和在电子设备上运行的应用进行交互。外壳的尺寸可被设定为由用户舒适地握持。其他传统特征并未示出但是当然可包括在电子设备中。

电子设备可具有薄型外形，因此可具有可用于微型扬声器集成的有限空间，例如z高度。例如，电子设备可具有不足以适配音频扬声器的z高度，该音频扬声器具有如上所述的螺旋缠绕的音圈以及远离隔膜延伸的磁返回结构。因此，电子设备可受益于具有包括浅深度和无需螺旋缠绕音圈或磁返回结构的马达组件的拓扑的微型扬声器。

参考图3A，根据实施方案示出了在隔膜上的表面驱动点处具有与导电绕组配对的若干磁性阵列的音频扬声器的分解图。微型扬声器可为在本文处出于例示目的分隔开的若干部件的组件。例如，微型扬声器可包括框302，以相对于一个或多个磁体阵列306来围绕或支撑隔膜304。框可为微型扬声器外壳的一部分。隔膜可具有任何外部形状，因此，尽管示出了矩形隔膜，但是隔膜可为圆形、多边形等。隔膜可由扬声器隔膜的构造中使用的已知材料构成，该已知材料包括纸，热成型聚合物诸如PEEK、PEN、PAR，编织玻璃纤维，铝或由此类材料制成的复合材料。因此，在一些实例中，隔膜可包括电介质表面308，例如，在由框支撑的隔膜边缘之间延伸的前表面或后表面。电介质表面可为平坦的，如在平坦隔膜的情况中一样，或者可为锥形或弯曲的，如在锥或拱顶隔膜的情况中一样，或者如设计需要所指出的平坦部分和弯曲部分的一些组合。隔膜可由电介质材料整体构成，或者隔膜的前表面或后表面的一部分可涂覆有电介质材料以形成电介质表面，如在涂覆有聚对二甲苯膜的铝隔膜的情况中一样。

音圈310可与隔膜结合。更具体地，音圈可由设置在隔膜的电介质表面上以及在电介质表面上方或沿电介质表面布线的电气接线形成。电气接线可在隔膜上形成一个或多个导电绕组312。更一般地，导电绕组312可为导电路径，例如，输送电流的导线、迹线等。因此，尽管导电路径贯穿以下说明称为导电绕组、导线段等，但是应当理解，导电绕组312可为使用已知技术形成的任何导电材料以允许电流在相对于对应磁场的给定方向上流动，使得生成洛伦兹力来移动导电绕组312和绕组所附接到的任何基板，诸如隔膜。导电绕组312可在隔膜304的外周边内具有一个或多个线匝，即，导电绕组312可沿隔膜304的表面连续布线并且完全在隔膜304的表面上布线。同样，每个线匝可与隔膜304的周边分隔开一定距离，使得线匝在隔膜304的可移动部分(沿中心轴线)上从框302向内悬停。线匝可包括平行于对应磁化部分318的纵向轴线的绕组段，例如绕组长度以及横向于纵向轴线的绕组段，例如绕组宽度。

每个导电绕组可为包括沿电介质表面布线的一个或多个环路的线圈的一部分。每个环路可具有在隔膜304的外周边内的外部轮廓或周边，即，每个环路可沿隔膜304的表面连续布线并且完全在隔膜304的表面上布线。而且，每个导电绕组的相应环路可为共面的。例如，导电绕组可具有按照从具有较大直径的外环路到具有较小直径的内环路的螺旋方式连续形成的若干环路。所有环路可在线圈平面内。而且，线圈平面可平行于隔膜的表面，因此环路可围绕和环绕正交于线圈平面布线的轴线布线。导电绕组可通过使用已知制造技术将绕组印刷或蚀刻在电介质表面上来在隔膜上形成。

每个线圈可由不包括环路的另选拓扑形成。例如，每个线圈可包括相邻但不直接形成环路的导线段，只要针对足够有用的洛伦兹力每个段中的电流沿正确方向流动即可。导线段或线匝可通常在磁体阵列的一部分上方居中，其中磁场线与绕组、导线段、线匝的平面等共面。

在实施方案中，音圈的导电绕组可彼此串联。例如，第一导电绕组可电连接到电引线314，例如正引线，并且第二导电绕组可电连接到另一电引线314，例如负引线，并且正引线和负引线可通过第一导电绕组和第二导电绕组电连接。另选地，导电绕组可并联电连接。另选实施方案由在隔膜上有效地形成多个音圈组成，因为每组导电绕组可独立致动，即，通过不同电子电路受到不同电子电流的影响。电引线314可从框302向内悬停的导电绕组312延伸到隔膜304的外周边，因此可横跨导电绕组312的线匝与隔膜304的外周边或边缘之间的距离。也可使用这些连接的组合(串联-并联)。

框302可相对于磁性阵列支撑隔膜，更具体地，可支撑保持磁性阵列的基板316。框可围绕基板的边缘保持基板，并且每个磁性阵列可位于基板的面上，使得磁性阵列的顶面朝向音圈的相应导电绕组。基板可为足够刚性以支撑磁性阵列的材料。例如，基板可为金属或聚合物，例如，丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或铝。有利地是，由于海尔贝克磁性阵列固有地生成在与邻近基板的底面相对的顶面上最强的磁场，所以基板可由非磁性或铁磁材料形成，而不会在扬声器驱动期间扰乱施加到音圈的磁场。

基板上的每个磁体阵列可包括若干磁化部分318。磁化部分可通过单独将磁性材料片材，例如粘合剂中的粉末状铁素体的不同区域暴露于不同磁场来进行磁化。另选地，磁化部分可为独立磁体，例如，磁条，独立磁体可在不同方向上被磁化并且随后并排布置以有效地形成具有旋转磁场的平坦磁性阵列。下文更具体描述此类旋转磁场的影响。

参考图4，根据本发明的实施方案示出了具有在磁性阵列的边缘通量内沿隔膜表面布线的音圈的音频扬声器的截面图。出于简洁目的示出了具有包括与磁性阵列配对的导电绕组的单个音圈模块的微型扬声器的示例，当然也可使用多个模块。隔膜和磁性阵列可由框和一个或多个中间部件，诸如相对于框支撑隔膜的扬声器环绕402，相对于彼此支撑。此外，隔膜和磁性阵列可相对于中心轴线404布置，使得电介质表面和磁性阵列的顶面与中心轴线正交。更具体地，音圈模块的导电绕组可围绕中心轴线缠绕，使得环路形成平面绕组，例如从外部尺寸到内部尺寸的螺旋方式。平面绕组可平行于磁性部分的布置，可类似地采用沿基板直线并排方式布置，使得每个磁化部分的纵向轴线(以及通过所有磁化部分正交于纵向轴线布线的横向轴线)与中心轴线正交。同样，当沿中心轴线向上指向时由磁性阵列生成的磁场将被导向音圈的导电绕组。因此，当微型扬声器位于设备内使得中心轴线朝设备的外壳壁406通过磁性阵列和隔膜布线时，当音圈通过将电子电流施加通过导电绕组来启动时，音圈驱动隔膜生成沿中心轴线向前发出通过外壳壁406中的端口408进入周围环境的声音。为了有助于以下描述，磁化部分318可沿中心轴线404围绕音圈310下方居中的中间磁化部分对称标注。例如，中间磁化部分可标注为“1”，其中朝向“1”左侧的磁化部分标注为“2a”、“3a”等，并且朝向“1”右侧的磁化部分标注为“2b”、“3b”等。

参考图5A，根据实施方案示出了具有在海尔贝克阵列的边缘通量中沿隔膜表面布线的音圈的音频扬声器的截面图。如上所述，音圈的导电绕组可布置为隔膜上的平面线圈。导电绕组可在隔膜的顶面上，即，在电介质表面上方或前方，在隔膜的底面上，即，在电介质表面的下方或后方，或者分布在隔膜平面的两侧上。在任一种情况下，导电绕组可被认为在电介质表面上方布线。隔膜可具有20微米量级的厚度，因此，无论导电绕组在隔膜的顶面或底面上，绕组可至少部分地位于由对应磁性阵列生成的磁场中。

磁性阵列可位于隔膜下方。例如，磁性阵列可与隔膜分隔开与微型扬声器的偏移极限相同量级的距离。即，在高频微型扬声器例如“高频扬声器”的情况下，隔膜可在任一方向行进0.1mm，因此，磁性阵列可与隔膜间隔开至少0.1mm，例如0.25mm，以减小隔膜撞到磁性阵列的可能性。类似地，在中等范围或全范围微型扬声器的情况下，隔膜可在任一方向行进1.0mm，因此，磁性阵列可与隔膜间隔开至少1.0mm，例如，1.15mm。在高频扬声器的情况下，隔膜可被固定，例如，直接粘合到框，而中等范围或全范围的微型扬声器的较大行进可能需要隔膜和框之间更柔性的扬声器环绕或悬挂元件。

磁性阵列可设置在基板上，以产生吸收隔膜上至少一部分音圈的磁场。更具体地，磁场可具有从磁性阵列导向音圈的顶部磁场502以及从磁性阵列导向基板的底部磁场504。由磁性阵列生成的顶部磁场被配置为具有边缘通量506，即，在其内顶部磁场沿循平行于电介质表面的磁场线的通量区域。因此，顶部磁场在边缘通量中的径向分量可在与导电绕组相同的平面中。

参考图6，磁性阵列可包括在每五个磁体海尔贝克阵列中具有空间旋转磁化模式的若干磁化部分。例如，磁性阵列306可包括具有垂直于纵向轴线的磁场的中间磁化部分508，使得磁场沿正交于电介质表面的中心轴线+Z导引向上。移动到中间磁化部分的右侧，每个顺序磁化部分可具有向中间磁化部分的磁场逆时针旋转90度的磁场。例如，中间磁化部分右侧的相邻磁化部分可将磁场沿-X方向导向中间磁化部分的纵向轴线。类似地，右侧下一个磁化部分可将磁场沿-Z方向向下导向基板。移动到中间磁化部分的左侧，每个顺序磁化部分可具有向中间磁化部分的磁场顺时针旋转90度的磁场。例如，中间磁化部分左侧的相邻磁化部分可将磁场导向中间磁化部分的纵向轴线+X。类似地，左侧下一个磁化部分可将磁场沿-Z方向向下导向基板。当来自每个磁化部分的磁场具有类似幅度时，从磁性阵列得到的磁通量变为大体上在一侧，因为顶部磁场得到加强，或倍增，而底部磁场与顶部磁场相比被抵消或减小。因此，磁性阵列生成的磁场可被限定到面向隔膜的一侧。在实施方案中，磁场得到强化的阵列一侧生成由交替极性环路构成的磁场，交替极性环路发自中间磁化部分，沿+和-X方向上极化的磁体上方的路径弯曲，并且最终返回到阵列最外侧部分上的磁体。

在实施方案中，磁性阵列包括三个磁化部分，例如，中间磁化部分和中间磁化部分两侧上的相邻磁化部分，形成三个磁体海尔贝克阵列。在实施方案中，如图5A所示，磁性阵列可具有至少五个磁化部分，以形成更有效抵消底部磁场并且强化顶部磁场的海尔贝克阵列。在其他实施方案中，可继续旋转磁化模式，以形成具有若干海尔贝克阵列的磁性阵列，例如，可存在形成如图3A所示的三个独立间隔的海尔贝克阵列的十五个磁化部分。每个海尔贝克阵列可与相应导电绕组配对以形成音圈模块，并且海尔贝克阵列可代表单个磁性阵列单元。在其他实施方案中，若干单元，例如若干海尔贝克阵列可并排布置以形成磁性阵列。而且，单元可共享磁化部分。例如，第一海尔贝克阵列和第二海尔贝克阵列可彼此相邻并且共享将磁场导向基板的磁化部分。共享的磁化部分可为第一海尔贝克阵列的最右侧磁化部分和第二海尔贝克阵列的最左侧磁化部分。因此，磁化阵列可包括具有共计九个磁化部分的两个海尔贝克阵列。具有此模式的多个单元可在横向方向上继续，以将磁性阵列和换能器缩放到任一尺寸。例如，磁性阵列可具有并排布置的若干单元，使得磁性阵列的横向尺寸等于应用所需的隔膜尺寸的横向长度。

参考图5B，根据实施方案以具有将磁场导向音圈的若干海尔贝克阵列的磁性阵列的视角示出了截面图。磁性阵列可包括形成单独或合成海尔贝克阵列的三个或更多个磁体。例如，所示的九个磁化部分可与形成整个磁体阵列结构的一个或多个三磁体阵列510或五磁体阵列512并排布置。以此方式并排布置磁性阵列可允许磁性阵列延长到任一理想长度或宽度。此类磁体阵列结构可用来替代图3中所示的磁体阵列，其包括彼此间隔开的若干磁性阵列单元。如图所示，由于磁性阵列可包括相邻磁性阵列单元，即，并排定位的单元，所以相邻单元可共享磁化部分。例如，中间磁化部分508可形成三磁体阵列510或五磁体阵列512的中心，并且相应单元可共享磁化部分，该磁化部分具有在磁性阵列结构中的其他中间磁化部分508之间半路的指向下的磁场。如虚线所示，与每个中间磁化部分508相邻的磁化部分实质上可在相应导电绕组312下方居中，使得相邻磁化部分强加的磁场方向正交于相应导电绕组312中的电流流动以在导电绕组312上引起洛伦兹力。更具体地，基于右手法则，洛伦兹力可在与相应导电绕组312上的其他相邻磁化部分引起的其他洛伦兹力相同方向上作用以沿中心轴线移动隔膜。

参考图5C，根据实施方案以具有非对称磁体的磁性阵列的视角示出了截面图。磁性阵列可由具有变化截面尺寸的磁体构成。例如，磁化部分可比磁性阵列中的其他磁化部分宽或窄。作为示例，中间磁化部分508可为磁体宽度比中间磁化部分508的任一侧上的宽磁体516的宽度短的窄磁体514。此外，与宽磁体516相邻的每个磁化部分可为窄磁体514。同样，磁性阵列可由均匀交替的磁体宽度构成，例如，窄磁体514、随后为宽磁体516、随后为窄磁体514，以此类推。在其他实施方案中，磁体模式可为非均匀的或者具有多于两个特定宽度。例如，中间磁化部分508可具有第一宽度，具有侧面极化磁场的磁化部分可具有第二宽度，并且具有向下极化磁场的磁化部分可具有第三宽度。在实施方案中，中间磁化部分508的宽度可从最中心的中间磁化部分508横向降低，即，在隔膜304中心处的中间磁化部分508可比隔膜304的横向边缘附近的中间磁化部分508宽。

参考图5D，根据实施方案以具有三角形磁体的磁性阵列的视角示出了截面图。除了具有变化尺寸之外，磁性阵列306的磁化部分可具有不同形状或取向。例如，磁性阵列306可包括具有三角形截面的磁体。磁体的非矩形截面可啮合在一起。例如，一些三角形磁化部分，例如中间磁化部分508或具有向下极化磁场的磁化部分的顶点朝向上，而其他磁化部分，例如具有侧面极化的磁场的磁化部分的顶点朝向下。同样，三角形可集合在网状配置中，使得形成具有片状外观的封闭包装的磁性阵列结构。

参考图6，根据实施方案示出具有矩形分布的磁性阵列的正视图。在实施方案中，磁性阵列可具有矩形顶面。例如，磁性阵列可包括具用五个磁化部分的海尔贝克阵列，并且每个磁化部分可为具有沿纵向轴线602挤出的矩形截面积的独立条状磁体。例如，中间磁化部分可为具有矩形，例如正方形、截面积的条状磁体或磁杆。磁杆可具有侧边，即，杆高度和杆宽度，尺寸针对典型音频应用在0.5到6mm的范围内，并且在一些情况下为1mm，当然针对受到制造限制和容限的任何标度，该概念在理论上是有效的。由于海尔贝克结构是可缩放的，所以各个磁体可制成理想的一样的小或大。磁性有限元模拟仅指示具有磁标度的磁导系数的弱依赖性。例如，对于由5个条状磁体组成的阵列，每个阵列具有尺寸为2mm×2mm的正方形截面，磁导系数实际上与每个磁体缩小到0.25mm×0.25mm的尺寸时的相同阵列相同(近似为0.8)。这指示该阵列的微型化的实际限制将通过制造和处理此类小磁体的实际性而不是通过磁性来设定。中间磁化部分可为条状磁体或沿纵向轴线挤出的磁杆，使得磁化部分沿纵向轴线的长度，例如杆长度，大于磁化部分内的任一单独磁体的截面的任一边的尺寸。在实施方案中，挤出长度可为在纵向轴线方向上与隔膜相同的长度，例如，在10到40mm的范围中，并且在一些情况下为15mm，当然对于受到制造限制和容限的任何标度，此概念在理论上是有效的。如上所述，磁性阵列在正交于纵向轴线的横向方向上，即，在并排的磁化部分的方向上的长度可仅由磁化部分的数量来限制。例如，在磁性阵列包括并排布置并且具有1mm的截面宽度的至少三个磁化部分的情况下，磁性阵列可沿3mm的横向轴线604在横向方向上具有长度。然而，在横向方向上的长度可通过包括多个磁化部分或者具有旋转磁化模式的多个磁性阵列单元放大到任一尺寸。

参考图7A，根据实施方案示出了具有沿螺旋路径布线的导电绕组的音圈的正视图。在实施方案中，音圈包括具有与磁性阵列配对的导电绕组的一个或多个音圈模块。导电绕组可与磁性阵列单元，诸如图6中所示的海尔贝克阵列配对。而且，导电绕组可成型为使得来自海尔贝克阵列的顶部磁场包括穿过与导电绕组环路相同平面的边缘通量。例如，导电绕组可包括矩形形状，例如，矩形环路的螺旋，其在纵向轴线方向上具有绕组长度并且在横向轴的方向上具有绕组宽度。另选地，线圈自身可能未以螺旋方式缠绕，而是以图7B所示的并行迹线串的方式，所有迹线并联电连接。在实施方案中，在纵向轴线方向上的绕组长度可能与配对磁性阵列在相同方向上例如磁化部分的杆长度的方向上的长度具有相同幅度量级。例如，绕组长度可与隔膜长度大体相同，例如，在10至40mm之间的范围内并且在一些情况下为15mm。绕组长度可比绕组宽度长，例如在一些情况下，绕组长度可为绕组宽度的至少两倍长。

在实施方案中，导电绕组在横向轴线的方向上的绕组宽度可比中间磁化部分的截面杆宽度尺寸宽。由于导体有利地以居中的方式置于每个海尔贝克阵列中的中间磁化部分508上方，在相对于中间磁化部分的宽度的绕组宽度方面存在自由度。例如，导电绕组可具有在中间磁化部分大约90％至200％的杆宽度之间的绕组宽度，并且在一些情况下在中间磁化部分的100％至120％的杆宽度之间，从而最大化利用绕组平面中关联的通量的优势。因此，当中间磁化部分具有1mm的杆宽度时，导电绕组可在横向轴线的方向上具有在1至1.2mm之间的范围内的绕组宽度。

如上所述，电介质表面上的导电绕组可为平面绕组，并且因此，绕组厚度，即在沿中心轴线Z的方向上，可比纵向或横向方向上的长度小。例如，在一些情况下，导电绕组的绕组厚度可为0.5mm或更小。因此，导电绕组可比厚度更长以及更宽。例如，导电绕组的绕组宽度可是导电绕组的绕组厚度的至少20倍，从而有利地使换能器的Z高度最小化。

在实施方案中，导电绕组包括核心区702，导电绕组的电导线以平面方式缠绕在核心区周围。例如，导电绕组可在矩形核心区周围形成螺旋绕组。核心区可在相应磁性阵列的中间磁化部分上方居中。例如，核心区可围绕中心轴线Z居中，使得核心区在中间磁化部分上方居中。在此情况下，磁性阵列生成的顶部磁场的边缘通量可平行于导电绕组的横向部分穿过。通过对比，顶部磁场的边缘通量可垂直于导电绕组的纵向部分穿过。因此，取决于线圈的纵横比，导电绕组的横向部分的长度可比导电绕组的纵向部分的长度对隔膜的驱动的影响程度更小。因此可使导电绕组的核心区的宽度最小化以增大导电绕组在磁性阵列上方的纵向部分的密度。为了改善散热，减小功率压缩，以及增大总声学输出，可使绕组的总平面面积最大化，并且其他技术可结合到隔膜的材料中，尤其在核心区内，以改善隔膜自身内的热传导。例如，隔膜可掺杂有填料诸如氮化硼，或者隔膜自身可涂覆或由高热传导材料诸如各种形式的石墨，石墨烯等构成。最终，最大声学输出可受到移动隔膜和线圈组件的可允许温度上升的限制。超过此温度限制，在达到材料和制造工艺的限制时满足此限制，可能会造成永久损坏。类似地，故障模式可包括由于隔膜的张力损失造成的基板的故障，导体和隔膜之间的键合引起迹线从基板脱离的故障，或者迹线自身内造成永久导体损坏的过电流，诸如造成开路的飞弧。适合于隔膜的电介质材料包括聚酰亚胺膜，诸如Dupont

聚萘二甲酸乙二醇酯膜，诸如Dupont

或聚醚醚酮基膜。可基于属性，诸如最大温度范围、阻尼特性、弹性模量、连接导体的可靠性能力和其他关键参数，考虑具有多层的这些和其他类似薄膜或合成薄膜。

图7B为根据实施方案的具有包括平行布线的相邻曲线导电路径的导电绕组的音圈的正视图。在实施方案中，线圈可包括一个或多个导电绕组，该导电绕组包括在电介质表面上方平行电布线的多个导电路径。例如，导电绕组312可包括沿循从第一电极到第二电极的曲线路径的若干导线区段704。每个导线区段704中的电流可在相同方向上流动，即，在电极之间，并且由此通过将曲线路线彼此相邻布置，电流路径可近似具有多个环路或线匝的螺旋绕组的路径。特别地，导线区段704可沿循曲线或多区段导电路径，该导电路径近似围绕核心区702的矩形、“U”形、圆形、“C”形或类似环形布置。如同在其他实施方案中，核心区702可沿穿过底部磁性阵列的中间磁化部分508的中心轴线居中。即，导线区段704可位于导向侧面的磁场线内，以使得洛伦兹力移动导电绕组312以及与绕组耦接的任何基板，例如隔膜304。

参考图8，根据实施方案示出了具有按照矩形图案布置的若干磁性单元的合成磁性阵列结构的正视图。在实施方案中，磁性阵列可具有由若干磁性单元802形成的合成结构。例如，四个磁性单元，例如海尔贝克阵列，可围绕中心轴线布置以形成合成正方形结构。更具体地，每个磁化部分，例如中间磁化部分，可具有不同于相邻磁化部分的长度，以形成具有梯形轮廓的磁性单元。梯形的倾斜边缘因此可一起适配来产生具有围绕中心轴线的正方形外边界804和正方形内边界806的合成结构。

参考图9，根据实施方案示出了具有沿匹配合成磁性阵列结构的矩形图案的矩形路径布线的导电绕组的音圈的正视图。音圈可包括以类似于底部磁性阵列，例如，类似于图8中所示的正方形合成磁性阵列结构的形状沿隔膜的电介质表面盘旋的多个导电绕组。因此，导电绕组可沿围绕核心区的正方形图案从隔膜上的第一电极902到隔膜上的第二电极904向内盘旋。此外，核心区可在磁性阵列的中心轴线上方居中，使得导电绕组的纵向方向和横向方向两者上的绕组的长度与磁性阵列的中间磁化部分平行。例如，导电绕组的每个长度可在磁性阵列的对应磁性单元的对应中间磁化部分上方居中，使得磁性单元生成的对应顶部磁场向上导向导电绕组长度并且顶部磁场的对应边缘通量沿隔膜的表面平面穿过导电绕组。结果，具有若干导电绕组的音圈可与合成磁性阵列结构配对，以借助通过第一电极和第二电极对音圈的单个绕组加电来驱动具有正方形或矩形轮廓的隔膜。与先前实施方案一样，绕组的位置可置于平行于绕组平面的最高磁通量的区域上方，这可导致线圈绕组在隔膜表面上方的非均匀分布。例如，外导电绕组通常可在图4中标记为2a的磁体上方居中，并且内导电绕组通常可在图4中标记为2b的磁体上方居中。

在另选的实施方案中，图9的多个导电绕组312可由包括串联放置的两个独立螺旋部分的单个导电绕组312。例如，第一螺旋绕组可包括近似外部矩形合成磁体(对应于图4的框架内的磁体“2b”)的外部尺寸的若干环路，并且第二螺旋绕组可包括近似内部矩形合成磁体(对应于图4的框架内的磁体“2a”)的外部尺寸的若干环路。外部绕组和内部绕组可电串联，使得通过两个绕组部分的电流在相同方向上，例如，逆时针方向。同样，外部绕组区段可在一端处连接到第一电极902并且在第二端处连接到内部绕组区段的第一端，并且内部绕组区段可包括连接到第二电极904的第二端。

参考图10，根据实施方案示出了具有按照八角形图案布置的若干磁性单元的合成磁性阵列结构的正视图。图8中示出的合成磁性阵列结构不受限制，并且例如，附加的磁性单元可适配在一起以产生近似柱形或环形磁体阵列的合成结构。在实施方案中，四个矩形单元1002和四个三角形单元1004可布置在具有围绕中心轴线的八角形外边界和正方形内边界的合成结构中。每个矩形单元可包括并排布置并且在纵向方向上具有相等长度的至少三个磁化部分。每个三角形单元可包括并排布置并且在纵向方向上具有不同长度的至少三个磁化部分。更具体地，磁性单元可包括磁化部分，例如，中间磁化部分，沿相应纵向方向延伸，其中磁化部分端部会合以形成围绕中心轴线的合成磁性阵列结构。在实施方案中，可包括多个磁性单元以形成具有更平滑过渡，即路径部分之间的较小角度的合成磁性阵列结构。即，通过包括更多磁性单元，合成结构可近似圆形，即，具有围绕中心轴线的恒定半径的路径。

参考图11，根据实施方案示出了具有沿匹配合成磁性阵列结构的圆形图案的圆形路径布线的导电绕组的音圈的正视图。音圈可包括以类似于底部磁性阵列，例如，类似于图10中所示的合成磁性阵列结构中的磁体的八角形布置的圆形近似的形状沿隔膜的电介质表面盘旋的多个导电绕组。因此，导电绕组可沿围绕核心区的圆形图案从隔膜上的第一电极到隔膜上的第二电极向内盘旋。而且，核心区可在磁性阵列的中心轴线上方居中，使得导电绕组位于底部磁性阵列的中间磁化部分上方。因此，磁性单元生成的顶部磁场可向上导向导电绕组，并且顶部磁场的对应边缘通量沿隔膜的表面平面穿过导电绕组。结果，具有若干导电绕组的音圈可与合成磁性阵列结构配对，以借助通过第一电极和第二电极对音圈的多个绕组加电来驱动具有圆形轮廓的隔膜。与先前实施方案一样，绕组的位置可置于平行于绕组平面的最高磁通量的区域上方，这可导致线圈绕组在隔膜表面上方的非均匀分布。例如，外导电绕组通常可在图4中标记为2a的磁体上方居中，并且内导电绕组通常可在图4中标记为2b的磁体上方居中。

在另选的实施方案中，图11的多个导电绕组312可由包括串联放置的两个独立螺旋部分的单个导电绕组312替换。例如，第一螺旋绕组可包括近似外部圆形(或八角形)合成磁体(对应于图4的框架内的磁体“2a”)的外部尺寸的若干环路，并且第二螺旋绕组可包括近似内部圆形(或八角形)合成磁体(对应于图4的框架内的磁体“2b”)的外部尺寸的若干环路。外部绕组和内部绕组可电串联，使得通过两个绕组部分的电流在相同方向上，例如，逆时针方向。同样，外部绕组区段可在一端处连接到第一电极902并且在第二端处连接到内部绕组区段的第一端，并且内部绕组区段可包括连接到第二电极904的第二端。

参考图12，根据实施方案示出沿图7A的线A-A截取的在由中间绝缘层彼此分隔开的相应线圈层中具有若干导电绕组的音圈叠层的横截面图。在实施方案中，可通过堆叠若干导电绕组来增大给定体积内的导电线匝的密度。例如，音圈可包括在隔膜的电介质表面上方的音圈叠层1202。音圈叠层可包括沿中心轴线位于不同位置处的若干平面导电绕组，例如，螺旋绕组。例如，每个导电绕组可在独立线圈层1204内盘旋，横跨正交于中心轴线的平面。而且，线圈层可由一个或多个绝缘层1206彼此分离，或者另选地，电绝缘可源自在放置在隔膜表面上之前独立绝缘的每个导线或迹线。绝缘层可由薄电介质材料形成并且例如为几个微米的量级。

在实施方案中，每个导电绕组的相应核心区可相对于彼此以及相对于中心轴线居中。因此，一个线圈层的导电绕组可位于相邻线圈层的导电绕组上方，因此可接纳在由相对的磁性阵列生成的磁通量的相同区域内。此外，不同线圈层的导电绕组可串联电连接，使得应用连接到基础导电绕组的第一电极的电流造成电流流经每个线圈层到达连接到顶部导电绕组的第二电极。每个导电绕组之间的电连接1208可通过一个或多个电连接，例如从围绕或通过绝缘层的一个线圈层的导电绕组延伸到相邻线圈层的导电绕组来实现。连接和绕组可取向为使得电流在每个线圈层内沿相同方向围绕中心轴线流动，并且因此，由每个绕组感生的机械力是相加的而不是相减的。

音圈叠层可根据需要包括可多或可少的线圈层来提供理想的绕组密度和/或电阻抗。更具体地，音圈叠层可将生产能力与更多导电绕组进行平衡，从而造成在由电流加电时向隔膜施加足够力的音圈。例如，音圈叠层可具有两个或更多个平面导电绕组。出于生产能力原因，可能有利地是提供具有由绝缘层分开的多个导电绕组的音圈叠层，该音圈叠层平均分为二从而避免具有交叉引线，例如，必须从核心内部穿过到达外部的一个或多个连接线以在线圈的外周边上进行理想的电连接。即，在实施方案中，音圈叠层包括具有集成导电绕组的多个双线圈层。通常，可通过使叠层中的层数最小化来构建最有效的驱动器以最小化运动质量，但是附加的层可能是理想的以影响电性能，诸如在最终设计中理想的电阻或电感，或者机械性能，诸如通过例如添加质量来降低机械谐振。导体迹线可由本领域公知的各种导电材料制成，包括铝、铜、银或具有特殊属性的、可表现出低热阻系数的其他合金诸如铝镁(3.5％)。在实施方案中，相比于一些常见金属，基于铝的合金经由高电导率与质量比提供有效的性能。

参考图13，根据实施方案示出了具有在若干磁性阵列的边缘通量内沿隔膜表面布线的音圈的音频扬声器的截面图。除了增大给定体积内的导电绕组的密度之外，还可通过增大施加到给定体积的导电绕组的磁场来增大在驱动期间作用在隔膜上的力。在实施方案中，第一磁性阵列1302可位于隔膜之后，例如，在与设备外壳壁中的端口相对方向上，并且第二磁性阵列1304可位于隔膜之前，即，在与隔膜的端口相同方向上。因此，隔膜以及附接到隔膜的音圈可夹在由每个磁性阵列生成的相应磁场内。例如，第一磁性阵列可包括以并排方式布置的三个或更多个磁化部分，其中中间磁化部分将第一磁场1306导向隔膜，而第二磁性阵列可包括以并排方式布置的三个或更多个磁化部分，其中中间磁化部分将第二磁场1308导向隔膜。在实施方案中，音圈可包括隔膜下方的第一导电绕组和隔膜上方的第二导电绕组，但是如上所述，可能还仅存在一个导电绕组，或者导电绕组可在隔膜的相同侧上。第一磁场可沿中心轴线从第一磁性的中间磁化部分导向隔膜后部，其可在音圈模块中通过每个导电绕组的相应核心区布线。类似地，第二磁场可沿中心轴线从第二磁性阵列的中间磁化部分导向隔膜前部。因此，音圈的导电绕组可由第一磁场和第二磁场的相应边缘通量区域接纳来借助比任一磁场可单独产生的更大的力来驱动隔膜，即，双层的磁性阵列可使得微型扬声器近似两倍效率，这是由于通过相对于单侧磁体阵列的绕组的增大的通量密度。

在具有彼此堆叠或者位于电介质表面的不同区域中的多个导电绕组的上述实施方案中的任一个中，绕组可同时被启动，例如，通过将绕组串联电连接使得电流立即流过一组绕组以启动隔膜。在另一实施方案中，至少两个导电绕组可为电独立的，使得绕组可接收不同电流并且因此将隔膜启动到不同程度。在实施方案中，导电绕组可被单独启动，即，隔膜上的至少两个导电绕组可电连接到不同电源，使得一个导电绕组可独立于另一导电绕组来启动。结果，一个导电绕组可响应于施加到导电绕组的第一音频电信号来移动隔膜，并且另一导电绕组可响应于施加到另一导电绕组的第二音频电信号来移动隔膜。因此，可通过控制递送到每个导电绕组的电流来精确控制隔膜表面的启动。例如，相比于施加到隔膜边缘附近的音圈模块的电流，更多电流可施加到隔膜中心附近的音圈模块，从而在中心附近比在边缘附近获得更大的隔膜移动。通过以此方式独立地驱动每个导电绕组，可控制隔膜的幅度或相位，这可具有某些益处。益处的示例为通过影响隔膜的模态行为来控制较高频率响应的平滑度、通过优选驱动由于更大表面积或与外部散热器的接近度而具有更好散热性能的绕组的功率处理改进、或者影响声学输出的方向性以获得理想的音频扩散模式，诸如理想的声学覆盖模式，或优选导向声音输出的声束操控。如已讨论的，不需要在隔膜表面上方的电流分布为均匀的，例如，可能理想的是将安匝数优选地朝隔膜中心分布以增大中心区中的驱动力。例如，可能还有用的是，在给定迹线路径内调节导体截面，使得隔膜的某些部分被赋予更大量迹线，从而调节局部质量分布。类似效果还可通过优选地改变绕组层数来实现，例如，通过将较大数量的导电层更靠近移动的隔膜的中心定位，根据设计意图可用于增大局部质量和驱动力。

参考图14，根据实施方案示出了具有在若干磁性阵列的边缘通量内沿隔膜表面布线的音圈的前置放音扬声器的截面图。微型扬声器可为在Z轴方向上发出声音的前置放音扬声器。在具有包括第一磁性阵列和第二磁性阵列的双层磁性阵列的实施方案中，可通过在第二磁性阵列中的每个磁化部分之间并入间隙1404来有利于声音1402在前向方式中的发出，使得响应于施加到音圈的音频电信号从隔膜发出的声音将通过间隙1404和外壳壁中的端口408向前行进到达周围环境。例如，间隙可位于中间磁化部分和相邻磁化部分之间。另选地，间隙可为通过相邻磁化部分的一部分形成的孔。即，第二磁性阵列可为海尔贝克阵列，其中在中间磁化部分的任一侧上的磁化部分在纵向方向上通过间隙间歇地中断。间歇中断，即，间隙可为通过磁化部分形成的孔以允许声音通过端口传播到环境，或者，这些间隙可通过开始于具有磁体1、2a、2b、3a、3b的五磁体海尔贝克阵列并且一起消除磁体2a和2b来形成，这对设备的性能具有相对小的影响。可通过并排布置附加阵列、合并末端磁体并且制成理想的任何X和Y范围的连续换能器来扩展图14的实施方案。

在实施方案中，如图14中所示，磁性阵列可包括彼此分隔开间隙1404的一系列磁体，其中顺序磁体相对地极化，即，第一磁体向下极化，下一个磁体向上极化，下一个磁体向下极化，以此类推。以如图14所示的方式布置第二磁性阵列1304。在实施方案中，顺序布置的相对极化的磁性阵列可位于隔膜之后。即，在实施方案中，第一磁性阵列1302可具有针对图14中的第二磁性阵列1304示出的磁体布置。因此，本文所述的磁性阵列布置可用于该说明书的范围内的音频扬声器的隔膜之前或之后。

参考图15，根据实施方案示出了具有在若干磁性阵列的边缘通量内沿隔膜表面布线的音圈的前置放音扬声器的截面图。在实施方案中，前置微型扬声器的另一示例包括具有与相应第一磁性阵列和第二磁性阵列配对的导电绕组的音圈模块，其中每个模块在横向方向上彼此分开。此类实施方案类似于相对于图3的上述音圈模块，其中另外包括附接到顶部基板的第二磁性阵列。顶部基板可例如为外壳壁，其包括声音的端口以传播进入周围环境。因此，音圈模块可沿隔膜以中间空间依次设置以允许声音通过端口发出。

参考图16，根据实施方案示出了具有在若干磁性阵列的边缘通量内沿隔膜表面布线的音圈的侧置音频扬声器的截面图。微型扬声器可为侧置扬声器。在具有第一磁性阵列和第二磁性阵列的双层磁性阵列的实施方案中，声音可向第二磁性阵列向前发出并且沿第二磁性阵列的面重新导向外壳壁中的端口。声音因此可通过端口发出进入周围环境。

参考图17，根据实施方案示出了具有微型扬声器的电子设备的框图。如上所述，电子设备200可为具有适合于特定功能的电路的若干类型的便携式或固定设备或装置中的一个。例如，电子设备200可为移动电话手机，诸如图2中所示的电子设备200。因此，电子设备可包括外壳来以容纳或支撑各种部件，诸如蜂窝网络通信电路，例如，RF电路、菜单按钮或显示器206。图17的图示电路借助示例提供并且不受限制。电子设备可包括执行指令来执行上述的不同功能和性能的一个或多个处理器1702。例如，处理器可与连接到微型扬声器的电子部件结合和/或通信以将音频电信号提供给驱动音圈来生成声音。电子设备的一个或多个处理器执行的指令可从本地存储器1704检索，并且可为具有设备驱动器的操作系统程序的形式，以及运行在操作系统顶部上的一个或多个应用程序的形式，以执行上文引入的不同功能，诸如音乐播放。针对音乐播放功能的音频输出可通过音频扬声器，诸如微型扬声器。

在以上说明书中，已参照本发明的特定示例性实施方案描述了本发明。显而易见的是，可在不脱离以下权利要求所示的本发明的更广泛的实质和范围的情况下对实施方案作出各种修改。因此，说明书和附图应被认为是出于例证目的而非限制目的。

Claims (22)

1.一种用于声音生成的电磁换能器，包括：

隔膜，所述隔膜被配置为沿中心轴线移动，所述隔膜具有与所述中心轴线正交的电介质表面；

音圈，所述音圈与所述电介质表面耦接，所述音圈包括具有多个导电线匝的导电绕组，所述多个导电线匝从外导电线匝到所述外导电线匝内的内导电线匝沿所述电介质表面以螺旋形布线，其中所述多个导电线匝围绕中心轴线上的核心区并且包括与横向段互连的纵向段；和

磁性海尔贝克阵列，所述磁性海尔贝克阵列包括与以横向方向极化的多个磁化部分并排布置的以垂直方向极化的中间磁化部分，其中每个磁化部分沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于所述相应纵向轴线的相应磁场线，并且其中中间磁化部分将垂直方向的磁场线导向所述中心轴线上的核心区，并且所述多个磁化部分将横向方向的磁场线引导穿过所述音圈与所述横向段平行并且与所述纵向段垂直，使得所述磁场线与所述音圈相交，从而产生洛伦兹力来沿所述中心轴线移动所述隔膜。

2.根据权利要求1所述的电磁换能器，其中所述磁性海尔贝克阵列包括并排布置的五个或更多个磁化部分，使得夹在两个相邻磁性部分之间的每个磁化部分产生垂直于由所述相邻磁性部分产生的相应磁场线的相应磁场线。

3.根据权利要求2所述的电磁换能器，其中所述磁化部分包括磁杆，并且其中所述磁化部分的中间磁化部分包括沿所述相应纵向轴线的杆长度以及杆宽度。

4.根据权利要求3所述的电磁换能器，其中与所述音圈相交的所述磁场线平行于所述电介质表面并且垂直于所述导电绕组。

5.根据权利要求4所述的电磁换能器，其中所述导电绕组包括绕组长度和绕组宽度，其中所述绕组长度平行于所述中间磁化部分的纵向轴线布线并且与所述杆长度具有相同量级，并且其中所述绕组宽度为所述杆宽度的0.5至2倍之间。

6.根据权利要求5所述的电磁换能器，其中所述导电绕组从具有较大线匝宽度的外导电线匝到具有较小线匝宽度的内导电线匝沿所述电介质表面沿循螺旋路径。

7.根据权利要求6所述的电磁换能器，其中所述螺旋路径为矩形。

8.根据权利要求5所述的电磁换能器，其中所述绕组长度是所述绕组宽度的至少2倍。

9.根据权利要求8所述的电磁换能器，其中所述导电绕组包括在所述中心轴线的方向上的绕组厚度，所述绕组厚度小于0.5mm。

10.根据权利要求9所述的电磁换能器，其中所述绕组宽度是所述绕组厚度的至少20倍。

11.根据权利要求5所述的电磁换能器，其中所述多个导电线匝在绕组平面内共面，所述绕组平面垂直于所述中心轴线，并且其中所述核心区在所述中间磁化部分上方居中。

12.根据权利要求11所述的电磁换能器，还包括与所述电介质表面耦接的一个或多个附加导电绕组以及具有相应中间磁化部分的一个或多个附加磁性海尔贝克阵列，其中每个附加导电绕组包括沿所述电介质表面并围绕相应核心区布线的一个或多个导电线匝，每个相应核心区在相应磁性海尔贝克阵列的相应中间磁化部分上方居中。

13.根据权利要求12所述的电磁换能器，其中所述导电绕组和所述一个或多个附加导电绕组串联电连接，使得所述导电绕组和所述一个或多个附加导电绕组响应于施加到所述导电绕组的音频电信号而同时移动所述隔膜。

14.根据权利要求12所述的电磁换能器，其中所述导电绕组和所述一个或多个附加导电绕组不电连接，使得所述导电绕组响应于施加到所述导电绕组的第一音频电信号来移动所述隔膜并且使得所述一个或多个附加导电绕组响应于施加到所述一个或多个附加导电绕组的第二音频电信号来移动所述隔膜。

15.一种用于声音生成的电磁换能器，包括：

隔膜，所述隔膜被配置为沿中心轴线移动，所述隔膜具有与所述中心轴线正交的电介质表面；

音圈叠层，所述音圈叠层包括与所述电介质表面耦接的多个导电绕组，每个导电绕组位于相应线圈层内，所述相应线圈层沿所述中心轴线由一个或多个中间绝缘层分隔开，其中所述导电绕组串联电连接，其中每个导电绕组具有多个导电线匝，所述多个导电线匝从外导电线匝到所述外导电线匝内的内导电线匝沿所述电介质表面以螺旋形布线，其中所述多个导电线匝围绕中心轴线上的核心区并且包括与横向段互连的纵向段；和

磁性海尔贝克阵列，所述磁性海尔贝克阵列包括与以横向方向极化的多个磁化部分并排布置的以垂直方向极化的中间磁化部分，其中每个磁化部分沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于所述相应纵向轴线的相应磁场线，并且其中所述中间磁化部分将垂直方向的磁场线导向所述中心轴线上的核心区，并且所述多个磁化部分将横向方向上的磁场线引导穿过所述音圈与所述横向段平行并且与所述纵向段垂直，使得所述磁场线与所述音圈相交，从而产生洛伦兹力来沿所述中心轴线移动所述隔膜。

16.根据权利要求15所述的电磁换能器，其中所述音圈叠层包括多个双线圈层。

17.一种用于声音生成的电磁换能器，包括：

隔膜，所述隔膜被配置为沿中心轴线移动，所述隔膜具有与所述中心轴线正交的电介质表面；

音圈，所述音圈与所述电介质表面耦接，所述音圈包括具有多个导电线匝的导电绕组，所述多个导电线匝从外导电线匝到所述外导电线匝内的内导电线匝沿所述电介质表面以螺旋形布线，其中所述多个导电线匝围绕中心轴线上的核心区并且包括与横向段互连的纵向段；

所述隔膜后方的第一磁性海尔贝克阵列，所述第一磁性海尔贝克阵列包括与以横向方向极化的多个磁化部分并排布置的以垂直方向极化的中间磁化部分，其中每个磁化部分沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于所述相应纵向轴线的相应磁场线，并且其中所述中间磁化部分将垂直方向的相应磁场线导向所述中心轴线上的核心区，并且所述多个磁化部分将横向方向的磁场线引导穿过所述音圈与所述横向段平行并且与所述纵向段垂直，使得所述磁场线以大于横向段的程度驱动所述纵向段，并且产生洛伦兹力来沿所述中心轴线移动所述隔膜；和

所述隔膜前方的第二磁性海尔贝克阵列，所述第二磁性海尔贝克阵列包括并排布置的至少三个磁化部分，其中每个磁化部分沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于所述相应纵向轴线的相应磁场线，并且其中所述第二磁性海尔贝克阵列将所述相应磁场线导向所述隔膜的前方，使得所述磁场线与所述音圈相交，从而产生所述洛伦兹力来沿所述中心轴线移动所述隔膜。

18.根据权利要求17所述的电磁换能器，其中所述第二磁性海尔贝克阵列包括每个磁化部分之间的相应间隙，使得响应于施加到所述导电绕组的音频电信号从所述隔膜发出的声音通过所述间隙向前传播。

19.一种移动电话手机，包括：

外壳；

微型扬声器，所述微型扬声器与所述外壳耦接，所述微型扬声器包括：

隔膜，所述隔膜被配置为沿中心轴线移动，所述隔膜具有与所述中心轴线正交的电介质表面，

音圈，所述音圈与所述电介质表面耦接，所述音圈包括具有多个导电线匝的导电绕组，所述多个导电线匝从外导电线匝到所述外导电线匝内的内导电线匝沿所述电介质表面以螺旋形布线，其中所述多个导电线匝围绕中心轴线上的核心区并且包括与横向段互连的纵向段，和

磁性海尔贝克阵列，所述磁性海尔贝克阵列包括与以横向方向极化的多个磁化部分并排布置的以垂直方向极化的中间磁化部分，其中每个磁化部分沿相应纵向轴线延伸并且产生垂直于所述相应纵向轴线的相应磁场线，并且其中所述中间磁化部分将垂直方向的磁场线导向所述中心轴线上的核心区，并且所述多个磁化部分将横向方向的磁场线引导穿过所述音圈与所述横向段平行并且与所述纵向段垂直，使得所述磁场线与所述音圈相交，从而产生洛伦兹力来沿所述中心轴线移动所述隔膜；

知

处理器，所述处理器用于将音频电信号提供给所述导电绕组，其中所述导电绕组响应于所述音频电信号而移动所述隔膜。

20.根据权利要求19所述的移动电话手机，其中所述磁性海尔贝克阵列包括并排布置的五个或更多个磁化部分，使得夹在两个相邻磁性部分之间的每个磁化部分产生垂直于由所述相邻磁性部分产生的相应磁场线的相应磁场线。

21.根据权利要求20所述的移动电话手机，其中所述磁化部分包括磁杆，并且其中所述磁化部分的中间磁化部分包括沿所述相应纵向轴线的杆长度以及杆宽度。

22.根据权利要求21所述的移动电话手机，其中与所述音圈相交的所述磁场线平行于所述电介质表面并且垂直于所述导电绕组。

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