CN107113514A - 固定电极和电声换能器 - Google Patents

固定电极和电声换能器 Download PDF

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Abstract

本发明的目标是在静电电声换能器中提供用于让隔膜振动的空间，而不在固定电极和隔膜之间插置任何构件。静电电声换能器包括插置在固定电极20U和固定电极20L之间的隔膜10。固定电极20U、20L每一个包括多个突出部22，所述多个突出部具有截头圆锥形形状且朝向隔膜10突出。多个突出部22具有互相相同的高度。隔膜10被支撑为使得隔膜10被固定电极20U的突出部22和固定电极20L的突出部22夹住。

Description

固定电极和电声换能器
技术领域
本发明涉及静电电声换能器和包括在电声换能器中的固定电极。
背景技术
以下专利文献1公开了间隔件插置在隔膜和面对隔膜的电极之间，用于在电极和隔膜之间提供空间。以下专利文献2公开了无纺织物插置在隔膜和面对隔膜的电极之间，使得隔膜与电极间隔开。
引证列表
专利文献
专利文献1：JP-A-2011-077663
专利文献2：JP-A-2012-023559
发明内容
技术问题
根据专利文献1、2中公开的技术，隔膜与电极间隔开，且隔膜在彼此相对的电极之间振动，隔膜被插置在电极之间。但是，所公开技术要求与隔膜和电极分开地制造间隔件和无纺织物的步骤，和将分开制造的构件安装在隔膜和电极之间的步骤。
鉴于上述情况开发了本发明。因此，目标是提供一种技术，其在静电电声换能器中提供用于让隔膜振动的空间，而在固定电极和隔膜之间不插置任何构件。
解决问题的技术方案
本发明提供一种固定电极，构造为面对隔膜且与隔膜形成电容，包括通过在固定电极的一个表面上进行塑性变形而形成的多个突出部，以便朝向隔膜突出，所述一个表面是面对隔膜的表面。
在如上所述构造的固定电极中，在多个突出部中，与隔膜的周边部分接触的突出部可具有的高度和与隔膜的中央部分接触的突出部的高度不同。
如上所述构造的固定电极可以包括形成在与面对隔膜的所述一个表面相反的其另一表面上且与所述多个突出部不同的多个突出部，以便沿离开隔膜的方向突出。
本发明提供一种静电电声换能器，其包括具有任何如上所述构造的固定电极。
在如上所述构造的静电电声换能器，两个固定电极每一个可以包括朝向隔膜突出的多个突出部，且两个固定电极可以设置为使得相应两个固定电极的突出部彼此相对。
在如上所述构造的静电电声换能器中，两个固定电极可以通过第一固定电极和第二固定电极构成。第一固定电极的突出部可以与隔膜的面对第一固定电极的第一表面接触，且第二固定电极的突出部可以与隔膜的面对第二固定电极且与第一表面相反的第二表面接触。
有益效果
根据本发明，可以在静电电声换能器中提供用于让隔膜振动的空间，而在固定电极和隔膜之间不插置任何构件。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的静电电声换能器1的外部视图。
图2是静电电声换能器1的分解视图。
图3是沿图1的线A-A截取的截面图。
图4是静电电声换能器1的一部分的放大截面图。
图5是显示了突出部布局的一个例子的视图。
图6是显示了静电电声换能器1的电气配置的视图。
图7是用于解释根据修改例的突出部的视图。
图8是用于解释根据修改例的突出部的视图。
图9是用于解释根据修改例的突出部的视图。
具体实施方式
实施例
图1是根据本发明一个实施例的静电电声换能器1的外部视图。图2是静电电声换能器1的分解视图。图3是沿图1的线A-A截取的截面图。图4是静电电声换能器1的一部分的放大截面图。在附图中，通过互相垂直的X、Y和Z轴线表示方向。在从静电电声换能器的前侧朝向通过图1的箭头E所示的方向观察静电电声换能器1时，X轴线方向、Y轴线方向、和Z轴线方向分别对应于左右方向、前后方向和上下(高度)方向。在附图中，“●”在“○”中表示从图面的背面朝向前面的箭头，而“×”在“○”中表示从图面的前面朝向后面的箭头。应注意，为了易于理解部件的形状和位置关系，附图中所示的部件尺寸不同于其实际的尺寸。
静电电声换能器1包括隔膜10、固定电极20U和固定电极20L。在本实施例中，固定电极20U和固定电极20L结构相同，且与附图标记数字结合的“L”和“U”被省略，除非有必要将固定电极20U和固定电极20L彼此区分。
从顶部观察具有矩形形状的隔膜10包括：作为基部的薄膜(绝缘层)，其用具有绝缘性和可挠性的合成树脂形成，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)；和导电隔膜(导电层)，通过在薄膜的一个表面上对导电金属进行蒸发而形成。
固定电极20包括：板(绝缘层)，其用具有塑性和绝缘性的合成树脂形成，例如PET或PP；和导电隔膜(导电层)，通过在板的一个表面上对导电金属进行蒸发而形成。从顶部观察，固定电极20具有矩形形状。在固定电极20U中，绝缘层位于其下侧。在固定电极20L中，绝缘层位于其顶侧。固定电极20具有多个通孔，所述通孔从前表面穿过其中延伸到后表面，由此允许空气和声波从中经过。固定电极20在其一个表面(在该表面上形成面对隔膜10的绝缘层)上具有平坦部分21和多个突出部22，所述多个突出部与平坦部分21连续且朝向隔膜10突出。在图1和2中，通孔和突出部22未示出。
在本实施例中，通过压印加工形成每一个具有截头圆锥形形状的突出部22。在固定电极20L中，突出部22形成为沿左右方向和前后方向彼此间隔开合适的距离，如图5所示。尽管未示出，类似固定电极20L，固定电极20U在其一个表面(在该表面上形成绝缘层)上具有突出部22，所述突出部22沿左右方向和前后方向彼此间隔开合适的距离，且被定位为与固定电极20L的突出部22相对。在图5，未示出从前表面穿透固定电极20L达到后表面的通孔。
如图3和4所示，固定电极20U具有在其上表面中的凹部，且固定电极20L具有在其下表面中的凹部。用在压印加工中使用的金属模具形成凹部。在这方面，可以执行一侧压印加工(one-side embossing)，以允许固定电极20U的整个上表面和固定电极20L的整个下表面是平坦的。优选的是，多个突出部22沿上下方向从平坦部分21到其末端具有相同尺寸(高度)。突出部22的从平坦部分21到其末端的高度不需要彼此相同，只要突出部22的固定落入预定公差即可。
在将隔膜10和固定电极20固定的过程中，粘接剂首先被应用于突出部22的末端。随后，隔膜10被夹在固定电极20U和固定电极20L之间，使得固定电极20U的突出部22的末端和固定电极20L的突出部22的末端彼此相对，即，使得沿X轴线和Y轴线(即坐标系)的固定电极20U的突出部22的位置和沿X轴线和Y轴线(即坐标系)的固定电极20L的突出部22的位置彼此重合。其后，从上方将压力施加到固定电极20U、20L和置于表面板上的隔膜10的夹持结构。突出部22沿上下方向从平坦部分21到其末端具有互相相同的高度。因此，隔膜10和固定电极20U之间的距离在固定之后等于沿上下方向从突出部22的平坦部分21到其末端的高度。同样，隔膜10和固定电极20L之间的距离等于沿上下方向从突出部22的平坦部分21到其末端的高度。隔膜10的不与突出部22接触的部分设置在固定电极20U和固定电极20L之间(空气层被置于二者之间)且能沿上下方向振动。
接下来，将描述静电电声换能器1的电气配置。如图6所示，驱动电路100连接到静电电声换能器1。驱动电路100包括放大器130(代表声音的声学信号被输入到该放大器)、变压器110和用于将DC偏压供应到隔膜10的偏压电源120。
固定电极20U连接到变压器110的一个次级侧(secondary-side)端子T1，而固定电极20L连接到变压器110的另一次级侧端子T2。隔膜10经由电阻器R1连接到偏压电源120。变压器110的中点端子T3经由电阻器R2连接到地GND，所述地具有驱动电路100的参考电位。
声学信号输入到放大器130。放大器130将输入声学信号放大和将经放大的声学信号输出。放大器130包括用于输出声学信号的端子TA1、TA2。端子TA1经由电阻器R3连接到变压器110的一个初级侧端子T4，且端子TA2经由电阻器R4连接到变压器110的另一初级侧端子T5。
在AC声学信号输入到放大器130时，输入声学信号被放大且供应到变压器110的初级侧。在通过变压器110增大的声学信号被供应到固定电极20且在固定电极20U和固定电极20L之间产生电位差时，设置在固定电极20U和固定电极20L之间的隔膜10经历静电力，所述静电力作用在其上，使得隔膜10被朝向固定电极20U和固定电极20L中一个吸引。
具体说，从端子T2输出的第二声学信号的极性与从端子T1输出的第一声学信号的极性相反。在极性为正的声学信号从端子T1输出且极性为负的声学信号从端子T2输出，正电压被施加于固定电极20U而负电压施加于固定电极20L。因为正电压已经通过偏压电源120施加于隔膜10，所以隔膜10和固定电极20U(正电压对其施加)之间的静电吸引力被削弱，而隔膜10和固定电极20L(负电压对其施加)之间的静电吸引力被增强。结果，根据施加到隔膜10的静电吸引力之间的差而朝向固定电极20L吸引的力作用于隔膜10上，使得隔膜10的不与突出部22接触的部分朝向固定电极20L移位，即向下。
在极性为负的第一声学信号从端子T1输出且极性为正的第二声学信号从端子T2输出时，负电压施加于固定电极20U而正电压施加于固定电极20L。因为正电压已经通过偏压电源120施加于隔膜10，所以隔膜10和固定电极20L(正电压对其施加)之间的静电吸引力被削弱，而隔膜10和固定电极20U(负电压对其施加)之间的静电吸引力被增强。结果，根据施加于隔膜10的静电吸引力之间的差而朝向固定电极20U吸引的力作用于隔膜10，使得隔膜10的不与突出部22接触的部分朝向固定电极20U移位，即向上。
由此，取决于声学信号，隔膜10向上或向下移位(挠曲)。位移方向连续地改变，以便产生振动，且从隔膜10产生对应于振动状态(例如频率、振幅、和相位)的声波。产生的声波经过具有传声性质的固定电极20且被作为声音发出到静电电声换能器1外部。
在本实施例中，由于突出部22的设置，固定电极20的平坦部分21和隔膜10之间的距离保持等于突出部22的从平坦部分21到突出部22的末端的高度，以便避免或减少固定电极20和隔膜10之间距离的变化。
在本实施例中，隔膜10被支撑为与固定电极20间隔开，而不在固定电极20和隔膜10之间设置间隔件或无纺织物。该构造减少了静电电声换能器1的所需部件，实现用于制造静电电声换能器1的成本和步骤的减少。
在本实施例中，通过压印加工形成突出部22。通过改变压印加工中使用的金属模具，沿上下方向的突出部22的高度、突出部22的数量和突出部22的布局可被容易地改变。
修改例
尽管已经如上所述了本发明的一个实施例，但是应理解本发明并不限于该实施例的细节，而是可以以其他方式实施。例如，所示实施例可以被如下修改，以便实施本发明。应注意，所示实施例和以下修改例可被适当地组合。
在如上所示的实施例中，通过在合成树脂板上对金属进行蒸发而形成固定电极20。可以如下形式固定电极20。导电金属薄膜被夹在具有塑性和绝缘性的合成树脂板之间，且形成：多个孔，从夹持结构的前表面到其后表面穿过夹持结构；和多个突出部22，朝向隔膜10突出。替换地，可以如下形成固定电极20。导电金属薄膜被夹在纸之间，且形成：多个孔，从夹持结构的前表面到其后表面穿过夹持结构；和多个突出部22，朝向隔膜10突出。
在如上所示的实施例中，突出部22从平坦部分21到其末端具有互相相同的高度。这不是必须的。取决于位置，突出部22的高度可以制造为不同。
例如，沿从隔膜10的周边部分朝向中央部分的方向，与隔膜10接触的突出部22的上下方向的高度可以减小。通过该构造，隔膜10和固定电极20之间的距离在隔膜10的周边部分处较大，且在隔膜10的周边部分处的振幅小于在隔膜10的中央部分处的振幅。因此，从周边部分发出的声音的声压小于从中央部分发出的声音的声压，以便减少方向性特点中的旁瓣(side lobe)。
尽管如上所示的实施例中通过压印加工形成突出部22，但是可以以其他方式形成突出部22。例如，固定电极20可以通过其他形成方法(例如真空形成)塑性变形，以便形成突出部22。
在如上所示的实施例中，突出部22的末端具有互相相同的面积。取决于突出部22的位置，在突出部22中，突出部22的末端的面积可以制造为不同。
在如上所示的实施例中，沿前后方向和左右方向，突出部22形成为多个行和列，使得沿前后方向彼此邻近的两个突出部22之间的距离和沿左右方向彼此邻近的两个突出部22的距离相等。取决于位置或方向，邻近的两个突出部22的距离可以不同。
在如上所述的实施例中，突出部22具有截头圆锥形形状。突出部22可以具有例如截头金字塔形这样的其他形状。在沿上下方向观察时，突出部22可以具有直线形状或格子形状。
在如上所示的实施例中，固定电极20具有设置在其面对隔膜10的一个表面上的突出部22。固定电极20可以进一步具有在与面对隔膜10的一个表面相反的另一表面上的突出部。
图7中的(a)和(b)是根据本发明修改例的其中一个突出部的放大视图。图7中的(a)是从上方观察的针对固定电极20设置的突出部的视图，且图7中的(b)是沿图7中的(a)中的线B-B截取的横截面图。
在该修改例中，固定电极20包括从固定电极20的一个表面突出的突出部23和从固定电极20的另一表面突出的突出部24。突出部23具有截头圆锥形形状，且突出部24具有环形形状。突出部23和突出部24具有共同的中心轴线。
图8中的(a)和(b)是根据本发明另一修改例的其中一个突出部的放大视图。图8中的(a)是从上方观察的针对固定电极20设置的突出部的视图，且图8中的(b)是沿图8中的(a)中的线C-C截取的截面图。在该修改例中，固定电极20包括从固定电极20的一个表面突出的突出部25和从固定电极20的另一表面突出的突出部26。突出部25和突出部26中的每一个具有通过将被截头的锥体沿上下方向对半分开而获得的形状。
图9中的(a)和(b)是根据本发明再一修改例的突出部的放大视图。图9中的(a)是从上方观察的针对固定电极20设置的突出部的视图，且图9中的(b)是沿图9中的(a)中的线D-D截取的截面图。在该修改例中，固定电极包括从固定电极20的一个表面突出的突出部27和从固定电极20的另一表面突出的突出部28。突出部27和突出部28具有相同的截头圆锥形形状且被形成为沿上下方向相对于彼此相反或颠倒。在该修改例中，突出部28设置在固定电极20的另一表面(其与设置了突出部27的其一个表面相反)上，使得每一个突出部28位于沿左右方向和前后方向与每一个突出部27间隔开一预定距离的位置。突出部27和突出部28的布局可以自由地确定。例如，突出部27和突出部28可以沿左右方向和前后方向交替地设置。突出部27和突出部28可以以其他方式设置。简要地说，重要的是，固定电极20包括沿上下方向在其相反表面上(即在上表面和下表面两者上)的突出部。
在图7-9所示的结构中，其中固定电极20包括在其上表面和下表面上的突出部，在粘贴物等通过应用于突出部的末端的粘接剂而被连结到固定电极20U的上表面或固定电极20L的下表面的情况下，粘贴物在多个部分处被固定到突出部。由此可以防止或减少声音发出时粘贴物的振动。
考虑了如图7-9所示的在相反表面上包括突出部的固定电极20被用在JP-A-2012-080531中公开的结构，其中隔膜被设置在一个固定电极的上侧和下侧上，即包括多个隔膜的结构。在这种情况下，每一个隔膜和固定电极之间的间距可被保持，这是因为存在突出部，而在它们之间不设置无纺织物。
根据如上所示实施例的静电电声换能器1被操作为扬声器，其配置为发出声音。实施例和修改例的构造可以应用于传声器，作为电声换能器。在本发明的静电电声换能器1被操作为扬声器时，利用图6所示的电路。在静电电声换能器1被用作传声器时，输入到驱动电路100中的放大器130和从放大器130输出的信号的方向与被用作扬声器时的信号方向相反。在静电电声换能器1的外部产生声波时，隔膜10被到达静电电声换能器1的声波振动。在隔膜10振动时，固定电极20的电位改变。固定电极20的这种电位改变对应于通过振动造成的隔膜10的位移，且被作为声学信号经由端子T1和端子T2供应到变压器110。变压器110对输入声学信号进行变压且经变压的声学信号输出到放大器130。放大器130将对其输入的声学信号进行放大和将经放大的声学信号输出到扬声器、电脑等(未示出)。
附图标记说明
1：静电电声换能器；10：隔膜；20，20U，20L：固定电极；21：平坦部分；22-28：突出部；100：驱动电路；110：变压器；120：偏压电源；130：放大器。

Claims (6)

1.一种固定电极，构造为面对隔膜且与隔膜形成电容，包括通过在固定电极的一个表面上进行塑性变形而形成的多个突出部，以便朝向隔膜突出，所述一个表面是面对隔膜的表面。
2.如权利要求1所述的固定电极，其中，在多个突出部中，与隔膜的周边部分接触的突出部具有的高度和与隔膜的中央部分接触的突出部的高度不同。
3.如权利要求1或2所述的固定电极，包括形成在与面对隔膜的所述一个表面相反的其另一表面上的多个突出部，以便沿离开隔膜的方向突出。
4.一种静电电声换能器，包括:
两个电极，其每一个为如权利要求1-3中任一项所述的固定电极；和
隔膜，设置在彼此相对的两个固定电极之间。
5.如权利要求4所述的静电电声换能器，
其中两个固定电极中的每一个包括朝向隔膜突出的多个突出部，和
其中两个固定电极设置为使得相应两个固定电极的突出部彼此相对。
6.如权利要求5所述的静电电声换能器，
其中两个固定电极通过第一固定电极和第二固定电极构成，
其中第一固定电极的突出部与隔膜的面对第一固定电极的第一表面接触，和
其中第二固定电极的突出部与隔膜的面对第二固定电极的第二表面接触，且该第二表面与该第一表面相反。
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