CN109788409B - 具有手动泵的微型扬声器组件 - Google Patents

Abstract

本发明题为“具有手动泵的微型扬声器组件”。公开了一种换能器组件，其包括换能器壳体和换能器模块，该换能器壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁，并且该换能器模块定位在该封闭空间内。该换能器模块具有模块壁，该模块壁将该封闭空间划分成外部室和内部室，并且在该外部室和内部室之间限定流体端口，该外部室位于模块壁和壳体壁之间，该内部室位于模块壁和定位在换能器模块内的声音辐射表面之间，并且该内部室声学地耦接至通向周围环境的声学端口。壳体壁能够相对于模块壁移动，并且该壳体壁的移动导致流体从该内部室排出到周围环境。

Description

具有手动泵的微型扬声器组件

相关申请的交叉引用

本申请是2017年11月13日提交的共同未决的美国临时专利申请 62/585,425的非临时申请，并且以引用方式并入本文。

技术领域

本申请整体涉及一种微型扬声器组件，从该微型扬声器组件中可以手动排出液体，更具体地讲，涉及一种具有用于从其中手动排出液体的泵的微型扬声器组件。

背景技术

在现代消费电子产品中，随着数字音频信号处理和音频内容传送的不断改进，音频功能正在发挥越来越大的作用。在这方面，范围广泛的消费电子设备可以从音频性能的改进中受益。例如，智能电话包括例如电声换能器(诸如喇叭扩音器和耳机接收器)，其可以从音频性能的改善中受益。然而，智能手机没有足够的空间容纳更大的高保真声音输出设备。这对于某些便携式个人计算机诸如膝上型电脑、笔记本电脑和平板电脑，并且在较小程度上，对于内置扬声器的台式个人计算机也是如此。许多这些设备使用通常被称为“微型扬声器”的扬声器。微型扬声器是扩音器的小型化版本，使用动圈式电机驱动声音输出。动圈式电机可包括定位于框架内的隔膜(或声音辐射表面)、音圈和磁体组件。将电子音频信号输入到动圈式电机使得隔膜振动并输出声音。声音可以通过前体积室从隔膜的声音输出表面输出到声音输出端口，该前体积室将声音输出表面声学地耦接至输出端口。还可以在隔膜的相反面周围进一步形成后体积室以提高声音输出质量。然而，在一些情况下，一定体积的液体可能无意间通过输出端口进入前体积室，进而影响音质输出。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种换能器组件，例如微型扬声器组件，其具有用于从组件中排出流体(例如，水)的集成手动泵。更具体地讲，在一个方面，组件包括允许从微型扬声器的前腔(例如，前体积室)手动排出液体的方面。例如，在一个方面，捕获在移动设备壳体内部(微型扬声器定位在其中)的空气用于产生朝向微型扬声器出口的空气流。然后，该高速空气流移位例如推动前腔内的一定体积的液体(例如，水)。当空气流移位前腔中的一定体积的液体时，压力差在液体上方产生净力，并且液体被移位，直到液体经由出口端从前腔移除。该过程可以重复几次，直到前腔中完全没有液体。在另一方面，由将空气流引入前腔而产生的系统压力用于从前腔抽吸或吸入一定体积的液体。另外，在一些方面，可以策略性地放置允许空气从移动设备壳体移位到前腔中的喷嘴、通风口或流体端口，以改善由前腔的某些几何形状引起的模态问题。例如，出口端的λ/4和 3λ/4声共振可以通过策略性地沿着腔放置流体端口来实现所需的泄漏来改善。

代表性地，在一个方面，本发明涉及一种换能器组件，其包括换能器壳体，该换能器壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁。换能器模块可以定位在封闭空间内并具有模块壁，该模块壁将封闭空间划分成外部室和内部室，并且在外部室和内部室之间限定流体端口。外部室可以位于模块壁和壳体壁之间，并且内部室可以位于模块壁和定位在换能器模块内的声音辐射表面之间。更进一步地，内部室可以声学地耦接至通向周围环境的声学端口。“声学地耦接”意味着声学信号或输出(例如，声音)可以从内部室传输到声学端口。壳体壁可相对于模块壁移动，并且壳体壁的移动导致流体从内部室排出到周围环境。代表性地，模块壁可包括顶部模块壁，该顶部模块壁平行于壳体壁的顶部壳体壁，并且流体端口和声学端口是穿过顶部模块壁形成的。在一些方面，内部室可具有长度尺寸，并且流体端口可与声学端口隔开距离，该距离是内部室的长度尺寸的至少1/2。更进一步地，流体端口可包括足以允许至少0.1cc的空气从外部室通向内部室的表面区域。在一些方面，流体是内部室内的液体，并且壳体壁能够以足以使外部室内的一定体积的空气流过流体端口到达内部室并且将液体通过声学端口推到周围环境的方式移动。在其他方面，模块壁可包括顶部模块壁和垂直于该顶部模块壁的侧面模块壁，并且流体端口可以穿过顶部模块壁形成，声学端口穿过侧面模块壁形成。更进一步地，内部室可包括长度尺寸，并且流体端口与声学端口间隔开的距离小于内部室的长度尺寸的 1/2。流体端口可以具有成角度的内部表面，以引导由壳体壁从外部室朝向声学端口的移动生成的空气流。另外，流体可以是内部室内的液体，并且壳体壁能够以足以使外部室内的一定体积的空气流过流体端口流到内部室，并在内部室内产生将液体抽出声学端口的减压区域的方式移动。该组件还包括定位在流体端口上方的透气阻水件，其中该透气阻水件可透过空气并且防水。在一些情况下，换能器模块可以是微型扬声器模块。

在其他方面，本发明涉及一种集成微型扬声器和泵组件，其具有微型扬声器壳体，该微型扬声器壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁和定位在封闭空间内的微型扬声器模块。微型扬声器模块可具有限定声学室和流体端口的模块壁。声学室可将微型扬声器模块内的声音辐射表面声学地耦接至对周围环境开放的声学端口，并且流体端口可以将声学室流体连接至微型扬声器模块周围的封闭空间。“流体耦接”意味着流体(诸如液体或气体)可以流过流体端口。流体端口允许第一流体从围绕微型扬声器模块的封闭空间通向声学室，以将第二流体驱动出声学室到周围环境。在一些情况下，声音辐射表面可以是生成声音输出的微型扬声器隔膜，并且流体端口和声学端口面向与声音输出的方向平行的方向。流体端口可与声学端口隔开一定距离，以允许来自微型扬声器模块周围的封闭空间的第一流体进入声学室并将第二流体推出声学室。在其他方面，流体端口可以面向与从微型扬声器隔膜输出的声音的方向平行的方向，并且声学端口可以面向垂直于声音输出方向的方向。另外，流体端口可以与声学端口隔开足够的距离，以允许来自围绕微型扬声器模块的封闭空间的第一流体进入声学室并在声学端口附近产生负压区域。外壳壁可以响应于抵靠外壳壁的外力而移动，并且外力可以在换能器模块的方向上。在一些情况下，外壳壁在第一位置和第二位置之间的移动导致一定体积的空气流过流体端口到达声学室。声学室的体积可小于围绕微型扬声器模块的封闭空间的体积。另外，流体端口的表面积可小于声学端口的表面积。更进一步地，防水膜可定位在流体端口上方，并且防水膜可包括聚四氟乙烯(PTFE)。

在其他方面，本发明涉及一种微型扬声器系统，其包括具有前体积室的微型扬声器，该前体积室将声音辐射表面声学地耦接至声学端口，用于将由声音辐射表面生成的声音输出到周围环境。该系统还可包括围绕微型扬声器的电子设备壳体，该电子设备壳体具有围绕微型扬声器形成外部室的壳体壁，外部室具有比前体积室的体积大的体积。另外，该系统包括形成在前体积室和外部室之间的喷嘴。该喷嘴可允许一定体积的空气从外部室通向声学室，使得声学室内的一定体积的水被泵出声学端口到周围环境。壳体壁可以在第一位置和第二位置之间移动，第一位置距微型扬声器第一距离，第二位置距壳体壁第二距离，第二距离小于第一距离，并且壳体壁从第一位置到第二位置的移动导致该体积的空气通过喷嘴流到声学室。另外，不止一次地重复壳体壁从第一位置到第二位置的移动导致该体积的空气通过喷嘴流到声学室。更进一步地，前体积室可包括在喷嘴和声学端口之间的负压区域，并且该负压区域将一定体积的水抽出声学端口。壳体壁可包括与外部室共享体积的内部表面和形成暴露于周围环境的电子设备的外观表面的外部表面。喷嘴可包括防水的透气网。

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，本发明包括可从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而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

在附图的图示中通过举例而非限制的方式示出了多个方面，在附图中类似的附图标号指示类似的元件。应当指出的是，在本公开中提到“一”或“一个”方面未必是同一方面，并且其意指至少一个。

图1示出了换能器组件的一个方面的横截面侧视图。

图2示出了图1的换能器组件的简化示意性横截面图。

图3示出了图1的换能器组件的简化示意性横截面图。

图4示出了换能器组件的另一方面的横截面侧视图。

图5示出了图4的换能器组件的简化示意性横截面图。

图6示出了图4的换能器组件的简化示意性横截面图。

图7示出了换能器组件端口的一个方面的放大横截面图。

图8示出了换能器组件端口的另一方面的放大横截面图。

图9示出了可以在其中实现一个或多个方面的电子设备的一个方面的简化示意图的一个方面。

图10示出了可在其中实现一个或多个方面的电子设备的一个方面的一些组成部件的框图。

具体实施方式

在这一部分中，我们将参考附图来解释本发明的若干优选方面。每当在多个方面中描述的部件的形状、相对位置和其他方面未明确限定时，本发明的范围并不仅局限于所示出的部件，所示出的部件仅用于说明的目的。另外，虽然阐述了许多细节，但应当理解，本发明的一些方面可在没有这些细节的情况下被实施。在其他情况下，未详细示出熟知的结构和技术，以免模糊对本描述的理解。

本文中所使用的术语仅仅是为了描述特定方面并非旨在对本发明进行限制。空间相关术语，诸如“在……之下”、“在……下方”、“下”、“在……上方”、“上”等可在本文中用于描述的方便，以描述一个元件或特征部与另外一个或多个元件或一个或多个特征部的关系，如在附图中示出的。应当理解，空间相对术语旨在涵盖除了在附图所示取向之外的设备使用或操作过程中的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或特征部“下方”或“之下”的元件然后可被取向成在其他元件或特征部“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可涵盖在……上方和在……下方这两个取向。设备可以其他方式取向(例如，旋转90度或在其他的取向处)，并且在本文中使用的空间相关描述符被相应地解释。

如本文所用，单数形式“一个”和“该”旨在同样包括复数形式，除非上下文另外指出。应当进一步理解，术语“包括”、“包含”限定了所述特征、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件、和/或其集合的存在或添加。

本文所用的术语“或”以及“和/或”应被解释为包含在内或意指任何一个或任何组合。因此，“A、B或C”或“A、B和/或C”指“以下中的任意一种：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C。”仅当元素、功能、步骤或动作的组合以某种方式固有地互相排斥时，才会出现这个定义的例外。

图1示出了换能器组件的一个方面的横截面侧视图。换能器组件100 可包括例如壳体102，换能器模块104定位在该壳体内。壳体102可以是例如电子设备(例如，便携式电子设备)的装饰性壳体，该装饰性壳体将周围环境与其中的封闭空间106分开。代表性地，壳体102可包括壳体壁 102A、102B、102C和102D，每个壳体壁具有面向周围环境的外部表面120A和面向封闭空间106(或与其共享体积)的内部表面120B。壳体壁 102A至102D中的一个或多个，更具体地讲，外部表面120A可形成电子设备的装饰性表面，该装饰性表面在设备操作期间对用户可见或可由用户操纵。例如，在一个方面，壳体壁102B可被认为是形成电子设备的显示屏的表面的前壁，而壁102A、102C和102D分别形成电子设备的第一侧壁、第二侧壁和后壁。例如，壳体壁102B的外表面120A可以是显示器的触敏表面，该触敏表面允许用户输入到设备。

换能器模块104可以定位在壳体102的封闭空间106内。换能器的每个部件，例如本文将讨论的扬声器组件的部件，可以定位或以其他方式封闭在换能器模块104内。在一些方面，换能器模块104可包括壁104A、壁 104B和壁104C至104D，这些壁分别形成换能器模块104的顶侧(或顶壁)、底侧(或底壁)和侧壁。壁104A可基本上平行于壁104B，并且壁 104C和壁104D可以彼此平行并垂直于壁104A和壁104B。例如，壁104C 和壁104D可以将壁104A连接至壁104B。另外，壁104A或壁104B中的至少一个以及在一些情况下侧壁104C-104D(单独地、组合地或与另一个封闭的换能器部件组合)可以形成声学通道或端口108的全部或一部分。例如，在一个方面，声学通道或端口108可以穿过换能器模块104的顶部壁104A和壳体102的顶部壁102B形成，使得该组件被认为是“顶部击发”换能器。声学通道或端口108可以将换能器模块104内的体积声学地连接到周围环境。例如，在微型扬声器的情况下，声学通道或端口108可以是声学地耦接至换能器的声音辐射组件并且将声音辐射组件产生的声音 (S)输出到周围环境(如箭头所示)的端口(或细长通道)。

在一个方面，换能器可以是例如电声驱动器或换能器，该换能器将电信号转换为声学信号(例如，可听声学信号，诸如声音)，该声学信号可以从其中集成换能器模块104的设备输出。例如，换能器可以是微型扬声器，诸如位于智能电话或其他类似的紧凑型电子设备(诸如膝上型电脑、笔记本电脑、平板电脑或便携式计时装置)内的喇叭扩音器或耳机接收器。在一些方面，例如，换能器模块104可包括10mm至75mm的驱动器，或10mm至20mm的驱动器(如沿着直径或最长长度测量的)，例如，在微型扬声器的情况下。

在一个方面，定位在换能器模块104内的换能器的组件之一(例如，扬声器组件部件)可以包括声音辐射表面(SRS)110。SRS 110在本文中还可以被称为声学辐射器，声音辐射器或隔膜，或这些结构中的一者的一部分。SRS 110可为能够响应于声学信号而振动以产生声波或音波的任何类型的柔性板、膜或其他结构。SRS 110可包括顶面110A，其在箭头122所示的方向上生成并输出声音。顶面110A输出的声音行进穿过第一室到达端口108，在该端口处声音被输出到周围环境，如箭头(S)所示。SRS 110 还可以包括底面110B，该底面与顶面110A在声学上隔离，使得由底面 110B生成的任何声波或音波不干扰来自顶面110A的声波或音波。顶面 110A在本文中可被称为“顶部的”面，因为其面向或包括与顶部模块壁104A基本平行的表面。类似地，底面110B在本文中可被称为“底部的”面，因为其面向或包括与底部模块壁104B基本平行的表面。在一些方面，如图所示，SRS 110可具有平面外区域(例如，用于几何加强)或者大体上是平面的。

在一些方面，SRS 110可通过悬挂构件116悬挂在换能器模块104内，该悬挂构件通过支撑构件118连接至模块壁104A至104D中的一个或多个。代表性地，悬挂构件116可以是沿着一侧连接到SRS 110的周边以及沿着另一侧连接到支撑构件118的柔性膜。悬挂构件116可以是例如防水膜并且能够以将SRS 110密封到模块壁104A至104D的方式将SRS 110附接至构件118，使得水不泄漏经过SRS 110。例如，悬挂构件116可以包覆模制到SRS 110和/或支撑构件118。此外，在一些方面，悬挂构件116可以是固态膜，该固态膜可以从一个支撑构件118延伸到另一个，并且SRS 110可以是定位在悬挂构件116的顶表面上的加强层。此外，在一些方面，悬挂构件116可以直接连接至例如模块壁104C至104D中的一个或多个，并且省略支撑构件118。支撑构件118可以是换能器模块104的附加壁，例如内部壁。支撑构件118可以是附接至例如模块壁104B至104D中的一个或多个模块壁的内部表面的单独结构，或者是与模块壁104B至104D中的一个或多个模块壁一体形成的结构。

如图1所示，模块壁104A、104B、104C和/或104D可以将壳体102 的封闭空间106划分成外部室106A和内部室112(在模块104内)。外部室106A可以围绕换能器模块104，并且因此也可以围绕内部室112。换句话讲，外部室106A可以由壳体壁102A、102B、102C和/或102D的内部表面120B和一个或多个模块壁104A、104B、104C和/或104D的外部表面 140A限定，或以其他方式被认为在它们之间。内部室112可以由模块壁 104A、104B、104C和/或104D中的一个或多个的内部表面140B和SRS 110的顶面110A限定或以其他方式被认为在它们之间。

SRS 110(与悬挂构件116和/或支撑构件118结合)继而可以将换能器模块104的内部室112与换能器模块104内的另一室114分开。内部室 112可以将SRS 110的顶面110A声学地连接至声学通道或端口108，因此被认为是前体积室。室114可以声学地耦接至SRS 110的底面110B，因此被认为是后体积室。在这方面，内部室112(或前体积室)可以被认为是在SRS 110的顶面110A和顶部模块壁104A(并且在一些情况下是侧模块壁 104C或104D)之间并且部分地由其形成。室114继而可以被认为是在 SRS 110的底面110B和壁104B(并且在一些情况下是壁104C(或其他侧壁))之间，并且部分地由其形成。内部室112可与室114声学隔离，使得由顶面110A和底面110B生成的声音不彼此混合或以其他方式干扰。

如前所述，内部室112与端口108声学连接或以其他方式对其开放，因此用作声学通道或管道，用于将由SRS 110生成的声音输出到周围环境。然而，由于端口108对周围环境开放，因此它还可以用作流体进入内部室112的导管。例如，液体(诸如水)可能潜在地进入端口108并流入内部室112。需注意，由于内部室112和室114彼此隔离或以其他方式密封，因此水保留在内部室112内并且不会到达室114。因此，水不会干扰可能容纳在室114内的任何电子部件。然而，内部室112内的任何水都会对换能器的声音输出产生负面影响。因此，希望尽可能有效地从内部室112 中移除任何水。在这方面，换能器组件100还包括手动泵组件或机构，用于手动移除可包含在内部室112内的液体。

在一个方面，手动泵组件或机构可以被认为与换能器组件100一体形成，因为它利用壳体102和换能器模块104的各种部件将水排出或以其他方式泵出内部室112。代表性地，在一个方面，喷嘴或流体端口142可以穿过换能器模块壁104A形成，以将外部室106A流体连接至内部室112。术语“流体连接”在本文中用于表示流体(例如空气)可以在外部室106A和内部室112之间流动或穿过流体端口142。流体或空气从箭头146所示的方向从外部室106A到内部室112的这种经过继而可用于将内部室112内的一定体积的液体(例如，水)移出声学端口108。取决于流体端口142相对于声学端口108的位置，液体的移位可通过将液体推出或拉出端口108而发生。术语“推动”在本文中用于指在端口108的方向上对液体施加力。本文中使用的术语“拉动”是指施加将液体抽向或吸向端口108的力。图1 示出了一种组件，其中流体端口142离声学端口108相对较远，使得水通过空气流被推出端口108进入内部室112。将参考图2和图3更详细地描述了该机构。图4至图6示出了一种组件，其中流体端口142相对靠近声学端口108，使得水通过抽吸力被拉出端口108。还应当注意，尽管示出了具有单个开口的流体端口142，但是流体端口142可以由多个较小的开口构成，这些开口组合地具有与单个开口相同的表面积。

该泵组件机构还可包括定位在流体端口142上方或以其他方式覆盖该流体端口的阻挡件144。例如，阻挡件144可以是透气的防水阻挡件，其允许空气通过同时防止水通过。换句话讲，阻挡件144允许外部室106A内的空气穿过流体端口142到达内部室112，但防止内部室112内的水通过流体端口142到达外部室106A。在一个方面，阻挡件144可以由多孔材料制成，该多孔材料具有大小被设计成防止水通过同时仍允许空气通过的孔。代表性地，阻挡件144可以是透气的防水网格或多孔膜。更具体地讲，在一个方面，阻挡件144可包括聚四氟乙烯(PTFE)。在更进一步的方面，阻挡件144可以是材料堆叠，例如与压敏粘合剂层组合的网格层。阻挡件 144可具有与流体端口142类似的大小、形状和/或表面积，并且机械地或化学地附接至模块壁104A的围绕流体端口142的部分，使得其完全覆盖流体端口142。

现在返回到换能器模块104内的换能器组件100的各种部件，音圈126 沿着SRS110的底面110B(例如，面向磁体组件128的SRS 110的面)定位。例如，在一个方面，音圈126包括诸如通过化学粘合等直接附接到 SRS 110的底面110B的上端，以及下端。在另一方面，音圈126可以通过将线缠绕在绕线模或线轴上形成，并且该绕线模或线轴直接附接到SRS110 的底面110B。在一方面，音圈126可具有与SRS 110相似的轮廓和形状。例如，在SRS 110具有正方形、矩形、圆形或跑道形状的情况下，音圈126 也可以具有相似的形状。例如，音圈126可以具有大体上矩形、正方形、圆形或跑道形状。

换能器组件100还可包括磁体组件128。磁体组件128可包括磁体130 (例如，NdFeB磁体)，以及顶板132和用于引导磁体130产生的磁路的磁轭134。包括磁体130、顶板132和磁轭134的磁体组件128可被定位成使得音圈126与磁体130所形成的磁隙136对准。例如，磁体组件128可以在SRS 110下面，并且在一些情况下，可在SRS 110与底部或第二壳体壁104B之间。此外，在一些方面，顶板132可被特别设计以适应SRS 110 的平面外区域(例如，凹形或圆顶形区域)。例如，顶板132可在其中心内具有切口或开口，该切口或开口与SRS 110的面外区域对准。在这方面，在SRS 110的面外区域下方所形成的额外空间允许SRS 110在不接触顶板132的情况下上下(例如，活塞式地)移动或振动。在这方面，该开口可以具有与面外区域相似的尺寸或面积。此外，尽管在此示出了单磁体组件，但是也考虑了多磁体电机。

此外，虽然未示出，但换能器组件100可包括电连接到换能器的电路 (例如，专用集成电路(ASIC))或其他外部部件，以例如驱动电流通过音圈126来操作换能器。

现在更详细地参考用于移除液体的泵送组件或机构的操作，图2和图 3示出了图1的泵送机构的操作。应当注意，图2和图3是简化的示意图，其中为简单起见，已经移除了图1的各种细节。特别地，图2示出了由模块壁104A和SRS 110的顶面110A形成的内部室112。从该视图可以清楚地看出，内部室112基本上是声学通道或管，声音可通过该声学通道或管行进到声学端口108。类似地，如果沿着通道施加足够的驱动力，则内部室 112内的液体202(例如水)可行进到声学端口108并流出到周围环境。在这种情况下，驱动力可以是通过流体端口142和阻挡件144从外部室106A 流到内部室112的空气流。因为，在这方面，空气流将用于将液体202的体积推向声学端口108，重要的是空气流在进入内部室112的位置处可以推动最大体积的液体202。在这方面，流体端口142应该相对远离声学端口 108。代表性地，流体端口142可以靠近内部室112的一端，并且声学端口 108可以靠近内部室112的相对端。更具体地讲，在认为内部室112具有长度尺寸(L₁)的情况下，流体端口142应与声学端口108间隔开的距离或长度尺寸(L₂)至少是长度尺寸(L₁)的一半。例如，流体端口142和声学端口108之间的距离或长度(L₂)可以是长度(L₁)的一半以上、长度 (L₁)的三分之二、长度(L₁)的四分之三或基本上等于长度(L₁)。

另外，可以控制空气流的体积、速度和/或方向以确保将足够体积的液体202推出声学端口108。例如，在一个方面，将等于或大于内部室112的体积的一定体积的空气从外部室106A到内部室112的位移可足以迫使液体 202离开内部室112。例如，在一个方面，外部室106A可以包含约8立方厘米(cc)至约10cc的体积，并且内部室112可以具有约0.1cc至约0.2cc 的体积。因此，在一个方面，将至少0.1cc的空气、至少0.2cc的空气或超过0.2cc的空气从外部室106A到内部室112的位移可足以迫使液体202离开内部室112。

更进一步地，可以通过控制流体端口142的大小、表面积和/或形状和/ 或阻挡件144的方面来控制气流的速度和/或方向。例如，可以选择流体端口142和/或阻挡件144，使得它们对流体(例如，空气)流动的抵御更强/ 更小。将参考图7和图8更详细地讨论与可用于控制气流的速度和/或方向的流体端口142和/或阻挡件144的特征有关的具体方面。

现在回到生成气流或空气流的机构，在一个方面，可以通过相对于换能器模块104移动一个或多个壳体壁102A至102D来生成空气流或气流，使得一定体积的空气(例如，0.1cc或更多)从外部室106A转移到内部室 112，并推出其中的任何液体(例如水)。更具体地讲，如图3所示，可以沿箭头208的方向对壳体壁102B施加外力。例如，外力可以是用户的手指按压，并且在一些情况下他们的手指可以握持壳体壁102B(例如，显示屏)。在这方面，壳体壁102B可以用作用于泵送操作的致动器或致动机构。需注意，壳体壁102B定位在流体端口142上方，因此可提供相对直接的机构以迫使空气通过流体端口142。然而，外力可以施加到壳体102的其他壁(例如，壁102A、102C和102D)以驱动空气通过流体端口142。

现在返回到壳体壁102B的移动，具体地讲，沿箭头208的方向施加外力使得壳体壁102B从第一位置移动至第二位置，其中该第一位置距模块壁 104A(如图2所示)第一距离(D1)，第二位置距模块壁104A第二距离 (D2)(如图3所示)。从图2和图3中可以看出，第一距离(D1)大于第二距离(D2)，使得在第二位置，壳体壁102B比在第一位置更靠近模块壁104A。换句话讲，沿箭头208的方向施加的外力挤压壳体102，使得外部室106A内的空气体积被压缩。由于流体端口142是来自外部室106A 的唯一开口，因此外部室106A内的一定体积的空气被迫流过流体端口142 到达内部室112。该空气流沿着内部室112朝向声学端口108沿箭头204的方向继续，从而使其中的液体202的体积移位。例如，当空气流替换内部室112中的液体202的体积时，压力差在液体202上产生净力，并且液体 202移位直到经由声学端口108从内部室112移除。该过程可以重复几次，直到内部室112完全清除液体202。需注意，由于覆盖流体端口142的阻挡件144比声学端口108更能抵抗液体诸如水(并且空气流将液体202推离流体端口142)，因此液体202(例如，水)不会通过流体端口142或以其他方式通过该流体端口泄漏回来。另外，需注意，虽然图1至图3示出了顶部开口的装置，其中声学端口108穿过顶壁(例如，顶部壳体壁102B和 /或顶部模块壁104A)，类似的泵送机构可以用在侧面开口的设备中以将流体(例如，水)驱动出侧面端口。此外，在一些情况下，可以施加外力的单次施加，并且保持短时间或长时间，以致动泵送机构，例如通过用户将他们的手指按压并保持在壳体壁102B上。在其他情况下，外力可以重复施加，并保持短时间或长时间。

现在参考图4，图4示出了换能器组件的另一个方面的横截面侧视图。换能器组件400基本上类似于参考图1至图3描述的换能器组件100，因此将不再描述相同的部件。然而，在这方面，换能器组件400是侧面开口或侧向击发设备，并且通过将流体排出内部室112的抽吸或拉力(与推动相反)实现流体移除。更具体地讲，类似于先前参考图1至图3所讨论的换能器组件100，换能器组件400包括壳体102(例如，电子设备的外观壳体)，换能器模块104位于该壳体内。壳体102可包括壳体壁102A至102D，这些壳体壁各自具有面向周围环境的外表面120A和面向封闭空间 106(或与其共享体积)的内表面120B。换能器模块104可包括模块壁 104A至104D。模块壁104A至104D中的一个或多个与SRS 110组合，可以形成内部室112，该内部室声学地耦接至通向周围环境的声学端口408 (例如，出口)。然而，在此，声学端口408形成在换能器模块104的侧壁内，例如侧面模块壁104D。侧面模块壁104D可以被认为是“侧壁”而不是“顶壁”或“底壁”，因为它垂直于例如SRS 110的顶面110A或与 SRS 110(和顶面110A)平行的模块壁(例如，壁104A)。由于声学端口 408穿过模块104的侧壁形成，因此声音输出(S)在模块104的侧面之外 (如箭头所示)，换能器组件400可被认为是侧面开口或侧面击发设备。然而，声学端口408的其他方面，诸如大小、形状、尺寸、表面积等，可以类似于先前参考图1至图3所讨论的声学端口108。

另外，流体端口410类似于图1至图3的流体端口142，不同之处在于在换能器组件400中，流体端口410面向与声学端口408不同的方向并且相对靠近声学端口408定位。例如，流体端口410面向平行于从SRS 110 输出的声音的方向(例如，箭头122的方向)或与顶面110A相同的方向。另一方面，声学端口408面向不同的方向，例如，垂直于从SRS 110输出的声音的方向或垂直于顶面110A所面向的方向的方向。

此外，流体端口410相对靠近声学端口408定位，使得如前所述，外部室106A和内部室112之间的空气体积的交换可用于在声学端口408附近产生负的、低的或以其他方式减小的压力的区域。然后，该负的、低的或减小的压力的区域用于使用抽吸或拉力从内部室112将流体从声学端口408 泵出。现在将参考图5和图6讨论这种类型的泵送操作。

图5和图6示出了图4的换能器组件和泵送机构的简化横截面示意图。特别地，如从图5和之前讨论的可以看到的，可以由模块壁104A和 SRS 110的顶面110A形成的内部室112形成声学通道或管，声音可以通过该声学通道或管行进到声学端口108。类似地，如果沿着通道施加足够的驱动力，则内部室112内的液体202(例如，水)可行进到声学端口408并流出到周围环境。在这种情况下，驱动力可以通过从外部室106A通过流体端口410(和阻挡件144)传递到内部室112的空气流与在声学端口408附近形成的低压或负压区域602的组合产生。

特别地，类似于换能器组件100的泵送机构，在换能器组件400中，来自外部室106A的一定体积的空气被迫通过流体端口410(和阻挡件144)进入内部室112。例如，如前所述，通过在方向208上对壳体壁102B 施加外力。然而，在换能器组件400中，流体端口410相对靠近声学端口 408定位。例如，在换能器组件400中，流体端口410和声学端口408之间的距离或长度(L₃)可以是声学室112的长度(L₁)的一半或更小、或者长度(L₁)的四分之一或更小、或者长度(L₁)的八分之一或更小。

当流体端口410以这种方式定位在声学端口408附近时，可以控制通过流体端口410的空气流或气流，使得空气流或气流在内部室112内在液体202上方通过并被引导向声学端口408，如图6中的箭头604所示。由箭头604示出的该流体空气流的速度在液体202上方产生减小的或低的压力 (-P)，例如低于内部室112内的压力(+P)。另外，在声学端口408附近产生减小的、低的或负的压力区域602(例如，该压力小于环境压力)。然后，可以使用在设备内部产生的该压力差(例如，大约1.5kPa)来使液体202在低压或负压区域602内移位，并且通过由气流移位的流体生成的压力差来执行内部室112的区域608内的剩余流体。

现在参考用于生成气流和压力区域的一个示例性机构，在一个方面，外力沿方向208施加到壳体壁102B，以使流或流体(例如空气)通过流体端口410从外部室106A流到内部室112，如箭头604所示。需注意，期望空气相对快速地流入内部室112。因此，为了控制或以其他方式增加流体流动的速率或速度，流体端口410可具有发现适于实现所需流速的特定大小、形状、表面积或其他方面。例如，流体端口410可具有相对小的表面积，例如小于声学端口408的表面积。将参考图7和图8更详细地讨论流体端口410(和流体端口142)的一些特定方面。

如箭头604所示，将流或空气流初始引入内部管腔112中，在流体端口410和声学端口408之间产生减小的、低压的或负压的区域602，以及剩余流体区域608中的相对低压区域。这些低压区域和/或负压区域602和 608继而产生抽吸力，该抽吸力沿箭头610所示的方向将液体202拉出声学端口408。在一些情况下，这种沿箭头208的方向施加力的动作(例如，挤压)重复不止一次以产生这些低压或负压区域，并移除液体202。例如，在一个方面，外壳壁102A的第一推动或挤压用于将流体(例如，空气)从外部室106A驱动到内部室112，并且产生低压或负压区域(例如，区域 602)中的一者，然后在壳体壁102A上的第二次推动或挤压用于将剩余量的流体(例如，区域608中的流体)排出声学端口408。每次挤压以逐步的方式将液体202拉出声学端口408，因此可以使用多次快速挤压来从内部室 112中完全移除液体202。

现在将参考图7和图8更详细地描述可以选择以实现所需泵送操作的流体端口的特定大小、形状、表面积和/或其他方面。图7和图8示出了图 4至图6的流体端口和阻挡件的各方面的放大横截面视图，然而，这里的描述也可以应用于图1至图3中所示的流体端口和阻挡件。

现在返回到图7，图7示出了流体端口410和定位在声学端口408附近阻挡件144，如前所述。如前所述，期望行进通过流体端口410和阻挡件 144的空气流以相对快的速度流向声学端口408，如箭头604所示。为了帮助将空气流引向声学端口408，流体端口410可具有倾斜或偏斜的表面 702。倾斜或偏斜表面702可以以足以将空气流引导向声学端口408的角度倾斜或偏斜。例如，倾斜或偏斜表面702可朝向内部模块壁表面140B倾斜或减缩。换句话讲，倾斜表面702是锥形的，使得模块壁104A在从表面 140A朝向表面140B的方向上变薄。

另外，图8示出了流体端口410的表面区域802或路径厚度(T)的附加方面，其被特别选择以实现流入内部室112的流体的期望速度或速率。例如，在一些情况下，流体端口410的表面区域802可以比出口端口408 的表面区域804更小或更窄。例如，在一个方面，表面区域802可具有适合于实现第二功能的大小，例如，气压通风口的大小。另外，在一些情况下，流体端口410的厚度(T)可以增加或减小，以增加或减小通道对流体流的阻力，进而控制流入内部室112的空气流的速度。此外，如前所述，虽然流体端口410被示出为具有单个开口，但是流体端口410可以由多个开口或穿孔构成。多个开口可各自具有相同的表面积、形状和/或大小，或不同的表面积、形状或大小。然而，每个开口可以组合地具有与图8中公开的单个开口类似的期望的总表面积。

更进一步地，应当理解，阻挡件144的各方面还可以用于控制流体通过流体端口410的方向、速率、速度、体积或其他方面。例如，阻挡件144 可具有特定的刚度、对气流的透明度和/或对流体(诸如水)的阻力，这些也可以影响气流进入内部室112。在一个方面，阻挡件144可以由网格材料制成，该网格材料被认为对声学和空气通道是透明的，但是防止水从中通过。另外，阻挡件144可以由材料制成，或者具有结构，使得它在相对刚性的同时仍然允许空气通过。在一个方面，阻挡件144可以是由PTFE制成的网格。在更进一步的方面，阻挡件144可包括多层材料，例如，PTFE层和压敏粘合剂材料层。

图9示出了电子设备的一个方面的简化示意图的一个方面，在该电子设备中可以实现诸如本文所述的换能器(例如，微型扬声器)。如图9所示，换能器可集成在消费电子设备902诸如智能电话中，用户可以通过无线通信网络与通信设备904的远端用户进行呼叫；在另一个示例中，扬声器可以集成在平板电脑906的外壳内。这些只是本文所述的扬声器可使用的场景的两个示例，然而，可以设想，扬声器可与需要换能器(例如，扩音器或麦克风)的任何类型的电子设备一起使用，例如，平板电脑、桌面计算设备或其他显示设备。

图10示出了可以实现一个或多个方面的电子设备的一个方面的一些组成部件的框图。设备1000可以是若干不同类型的消费电子设备中的任何一种。例如，设备1000可以是任何配备有换能器的移动设备，诸如蜂窝电话、智能电话、媒体播放器或类似平板电脑的便携式计算机。

在这个方面，电子设备1000包括处理器1012，该处理器与相机电路 1006、运动传感器1004、存储设备1008、存储器1014、显示器1022和用户输入接口1024进行交互。主处理器1012还可以与通信电路1002、主电源1010、扬声器1018和麦克风1020进行交互。扬声器1018可以是微型扬声器，诸如参考图1至图8所述的微型扬声器。电子设备1000的各种部件可以由处理器1012执行的软件栈数字地互连和使用或管理。在此示出或描述的许多部件可以实现为一个或多个专用硬件单元和/或编程处理器(由处理器执行的软件，例如处理器1012)。

处理器1012通过执行在设备1000上实现的一个或多个应用程序或操作系统程序的一些或全部操作，通过执行可以在存储器1008中找到的指令 (软件代码和数据)来控制设备1000的整体操作。处理器1012可以例如驱动显示器1022并通过用户输入接口1024(其可以与显示器1022集成为单个触敏显示器面板的一部分)接收用户输入。另外，处理器1012可以向扬声器1018发送音频信号以促进扬声器1018的操作。

存储器1008使用非易失性固态存储器(例如，闪存存储设备)和/或动态非易失性存储设备(例如，旋转磁盘驱动器)提供相对大量的“永久性”数据存储。存储装置1008可包括本地存储空间和远程服务器上的存储空间。存储设备1008可以存储数据以及在更高级别控制和管理设备1000 的不同功能的软件组件。

除了存储设备1008之外，还可以存在存储器1014，该存储器也被称为主存储器或程序存储器，其提供对存储的代码和正在由处理器1012执行的数据的相对快速的访问。存储器1014可以包括固态随机存取存储器 (RAM)，例如静态RAM或动态RAM。可以存在一个或多个处理器，例如处理器1012，其运行或执行各种软件程序、模块或指令集(例如，应用程序)，所述各种软件程序、模块或指令集当永久存储在存储装置1008中时，已经被传送到存储器1014以供执行，以执行上述各种功能。

设备1000可包括通信电路1002。通信电路1002可包括用于有线或无线通信的部件，诸如双向对话和数据传输。例如，通信电路1002可包括耦接到天线的RF通信电路，使得设备1000的用户可以通过无线通信网络发出或接收呼叫。RF通信电路可包括RF收发器和蜂窝基带处理器以通过蜂窝网络启用呼叫。例如，通信电路1002可包括Wi-Fi通信电路，使得设备 1000的用户可以使用互联网协议语音(VOIP)连接来发出或发起呼叫，通过无线局域网传输数据。

该设备可包括麦克风1020。麦克风1020可以是声电转换器或传感器，其将空气中的声音转换成电信号。麦克风电路可以电连接到处理器 1012和电源1010，以便于麦克风操作(例如，倾斜)。

设备1000可以包括运动传感器1004，也称为惯性传感器，其可以用于检测设备1000的移动。运动传感器1004可包括位置、取向或移动 (POM)传感器，诸如加速度计、陀螺仪、光传感器、红外(IR)传感器、接近传感器、电容接近传感器、声学传感器、声波或声纳传感器、雷达传感器、图像传感器、视频传感器、全球定位(GPS)检测器、RF或声学多普勒检测器、罗盘、磁力仪或其他类似传感器。例如，运动传感器 1004可以是光传感器，其通过检测环境光的强度或环境光强度的突然变化来检测设备1000的移动或不存在移动。运动传感器1004基于设备1000的位置、取向和移动中的至少一者来生成信号。该信号可包括运动的特征，诸如加速度、速度、方向、方向改变、持续时间、振幅、频率或者任何其他运动表征。处理器1012接收传感器信号并部分地基于该传感器信号控制设备1000的一个或多个操作。

设备1000还包括实现设备1000的数字相机功能的相机电路1006。一个或多个固态图像传感器内置在设备1000中，并且每个固态图像传感器可位于包括相应透镜的光学系统的焦平面处。在图像传感器上形成相机视场内的场景的光学图像，并且传感器通过以数字图像或由像素组成的图片的形式捕获场景来响应，该数字图像或由像素组成的图片然后可以存储在存储装置1008中。相机电路1006还可用于捕获场景的视频图像。

设备1000还包括主电源1010，诸如内置电池，作为主电源。

虽然已经在附图中描述和示出了某些方面，但是应当理解，这些方面仅仅是对本发明的说明而非限制，并且本发明不限于所示出和所述的具体结构和布置，因为本领域的普通技术人员可以想到各种其他修改型式。例如，在此描述的各种扬声器部件可用于声电换能器或将空气中的声音转换为电信号的其他传感器诸如麦克风中。因此，要将描述视为示例性的而非限制性的。此外，为了帮助专利局和本申请中所有专利的任何读者解读所附权利要求，申请人希望注意到他们并不旨在任何所附权利要求或权利要求元素记录35U.S.C.112(f)，除非在特定权利要求中明确使用“用于......的装置”或“用于......的步骤”。

Claims (26)

1.一种换能器组件，包括：

换能器壳体，所述换能器壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁；和

换能器模块，所述换能器模块位于所述封闭空间内，所述换能器模块具有模块壁，所述模块壁将所述封闭空间划分成外部室和内部室，并在所述外部室和所述内部室之间限定流体端口，所述外部室位于所述模块壁和所述壳体壁之间，所述内部室位于所述模块壁和定位在所述换能器模块内的声音辐射表面之间，所述内部室声学地耦接至通向所述周围环境的声学端口，其中所述壳体壁被配置为相对于所述模块壁移动，并且所述壳体壁的移动导致所述外部室内的一定体积的空气流过所述内部室并且所述内部室内的水流过所述声学端口至所述周围环境。

2.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述模块壁包括顶部模块壁，所述顶部模块壁平行于所述壳体壁的顶部壳体壁，并且所述流体端口和所述声学端口是穿过所述顶部模块壁形成的。

3.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述内部室包括长度尺寸，并且所述流体端口与所述声学端口隔开距离，所述距离是所述内部室的所述长度尺寸的至少1/2。

4.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述流体端口包括足以允许至少0.1cc的空气从所述外部室通向所述内部室的表面区域。

5.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述体积的空气流过所述流体端口至所述内部室将所述水通过所述声学端口推到所述周围环境。

6.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述模块壁包括顶部模块壁和垂直于所述顶部模块壁的侧面模块壁，并且所述流体端口是穿过所述顶部模块壁形成的，并且所述声学端口是穿过所述侧面模块壁形成的。

7.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述内部室包括长度尺寸，并且所述流体端口与所述声学端口隔开距离，所述距离小于所述内部室的所述长度尺寸的1/2。

8.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述流体端口包括成角度的内部表面，以引导由所述壳体壁的所述移动生成的从所述外部室朝向所述声学端口的空气流。

9.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述体积的空气流过所述流体端口至所述内部室在所述内部室内产生将所述水从所述声学端口拉出的减压区。

10.根据权利要求1所述的换能器组件，还包括：

定位在所述流体端口上方的透气阻水件，其中所述透气阻水件是空气可透过的并且防水。

11.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述换能器模块包括微型扬声器模块。

12.一种集成微型扬声器和泵组件，包括：

微型扬声器壳体，所述微型扬声器壳体具有将周围环境与封闭空间分开的壳体壁；和

微型扬声器模块，所述微型扬声器模块位于所述封闭空间内，所述微型扬声器模块具有模块壁，所述模块壁限定声学室和流体端口，所述声学室将所述微型扬声器模块内的声音辐射表面声学地耦接至对所述周围环境开放的声学端口，所述流体端口将所述声学室流体连接至所述微型扬声器模块周围的所述封闭空间，并且其中所述流体端口允许第一流体从围绕所述微型扬声器模块的所述封闭空间通向所述声学室，以将第二流体驱动出所述声学室到所述周围环境，

其中所述壳体壁能够在第一位置和第二位置之间移动，并且所述壳体壁在所述第一位置和所述第二位置之间的移动导致所述第一流体流过所述流体端口至所述声学室。

13.根据权利要求12所述的集成微型扬声器和泵组件，其中所述声音辐射表面是生成声音输出的微型扬声器隔膜，并且所述流体端口和所述声学端口面向与所述声音输出的方向平行的方向。

14.根据权利要求12所述的集成微型扬声器和泵组件，其中所述流体端口与所述声学端口隔开距离，所述距离足以允许来自所述微型扬声器模块周围的所述封闭空间的所述第一流体进入所述声学室并将所述第二流体推出所述声学室。

15.根据权利要求12所述的集成微型扬声器和泵组件，其中所述声音辐射表面是生成声音输出的微型扬声器隔膜，并且所述流体端口面向与从所述微型扬声器隔膜输出的所述声音的方向平行的方向，并且所述声学端口面向与声音输出方向垂直的方向。

16.根据权利要求12所述的集成微型扬声器和泵组件，其中所述流体端口与所述声学端口隔开距离，所述距离足以允许来自所述微型扬声器模块周围的所述封闭空间的所述第一流体进入所述声学室并在所述声学端口附近产生负压区域。

17.根据权利要求12所述的集成微型扬声器和泵组件，其中所述壳体壁能够响应于抵靠所述壳体壁的外力而移动，并且其中所述外力在所述微型扬声器模块的方向上。

18.根据权利要求12所述的集成微型扬声器和泵组件，其中所述第一流体不同于所述第二流体。

19.根据权利要求12所述的集成微型扬声器和泵组件，其中所述声学室的体积小于围绕所述微型扬声器模块的所述封闭空间的体积。

20.根据权利要求12所述的集成微型扬声器和泵组件，其中所述流体端口的表面积小于所述声学端口的表面积。

21.根据权利要求12所述的集成微型扬声器和泵组件，还包括：

定位在所述流体端口上方的防水膜，其中所述防水膜包含聚四氟乙烯(PTFE)。

22.一种微型扬声器系统，包括：

微型扬声器，所述微型扬声器具有前体积室，所述前体积室将声音辐射表面声学地耦接至声学端口，用于将由所述声音辐射表面生成的声音输出到周围环境；

电子设备壳体，所述电子设备壳体围绕所述微型扬声器，所述电子设备壳体具有壳体壁，所述壳体壁形成围绕所述微型扬声器的外部室，所述外部室具有比所述前体积室的体积大的体积；和

喷嘴，所述喷嘴形成在所述前体积室和所述外部室之间，所述喷嘴允许一定体积的空气从所述外部室通向所述前体积室，并且将所述前体积室内的一定体积的液体驱动出所述声学端口，

其中所述壳体壁能够在第一位置和第二位置之间移动，所述第一位置距所述微型扬声器第一距离，所述第二位置距所述壳体壁第二距离，所述第二距离小于所述第一距离，并且所述壳体壁从所述第一位置到所述第二位置的移动导致所述体积的空气流过所述喷嘴至所述声学室。

23.根据权利要求22所述的微型扬声器系统，其中重复所述壳体壁从所述第一位置到所述第二位置的移动不止一次导致所述体积的空气流过所述喷嘴至所述声学室。

24.根据权利要求22所述的微型扬声器系统，其中所述前体积室包括位于所述喷嘴和所述声学端口之间的负压区域，并且所述负压区域将所述体积的液体吸出所述声学端口。

25.根据权利要求22所述的微型扬声器系统，其中所述壳体壁包括与所述外部室共享体积的内部表面和形成所述电子设备壳体的暴露于所述周围环境的装饰表面的外部表面。

26.根据权利要求22所述的微型扬声器系统，其中所述喷嘴包括防液体的透气网格。

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