CN111669685A - 力抵消换能器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及力抵消换能器。本发明公开了一种换能器组件，所述换能器组件具有：框架；从所述框架悬挂的双隔膜和音圈组件，所述双隔膜和音圈组件具有第一隔膜和附接到所述第一隔膜的第一音圈以及第二隔膜和附接到所述第二隔膜的第二音圈，其中所述第一音圈和所述第二音圈位于所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，并且所述第一隔膜和所述第二隔膜可操作以沿着振动轴线在相反的方向上移动；磁体组件，所述磁体组件定位在所述框架内，所述磁体组件具有第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体定位在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间；和刚性支撑构件，所述刚性支撑构件的尺寸被设计成将所述磁体组件固定地连接到所述框架。

Description

力抵消换能器
技术领域
本发明的一个方面涉及力抵消换能器，更具体地讲，涉及用于减小或消除机械力的双隔膜和音圈换能器。也描述了其他方面并要求对其他方面进行保护。
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(诸如扬声器)，其可以从音频性能的改进中受益。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。结合在这些设备内的扬声器可使用动圈式电机来驱动声音输出。动圈式电机可包括定位在框架内的隔膜、音圈和磁体组件。然而，在一些情况下，由动圈式电机输出的力可被传输到设备壳体，从而引起系统不期望的颤动或摇动。
发明内容
本公开的一个方面涉及换能器(例如扩音器)，该换能器提供力平衡构造以消除或大大减小可传输到安装或集成换能器的系统中的机械力，同时使声学输出最大化。术语“机械力”旨在指当换能器组件振动或摇动并物理地接触壳体或其他系统部件时由换能器引起的力。为了实现这一点，换能器可包括相对对称的一对相对的隔膜，在一个方面，这些隔膜在相反的方向上移动以提供同相声学输出。此外，换能器可包括附接到每个隔膜的轴向对齐的音圈、以及定位在相对的隔膜和音圈之间的磁体组件。在操作期间，每个隔膜/音圈组件可在相反的方向上移动，这继而在磁体组件上产生反向力。通过针对磁体组件产生两个反向力，可能以其他方式移动磁体组件从而引起系统不期望的颤动、摇动等的任何有势力彼此有效地抵消，从而导致无净机械力传输，或至少大大减小了施加到换能器所附接到的系统中的机械力。此外，隔膜和相关联的音圈两者可以是互连的，因为它们的振动通过磁体组件由相同的磁性返回路径驱动。此外，为了在仍然保持最大线圈间偏移间隙的同时将磁体组件刚性地连接到框架，提供了一种相对硬或刚性的支撑构件(或托架)。代表性地，薄且相对刚性的片状支撑构件可定位在磁体之间并延伸到框架以将磁体组件连接到框架。在一个方面，支撑构件或托架可以是非磁性的，因此用作结构元件，而不是磁体返回路径，如通常具有托架的情况下。
此外，在另外的方面，可对音圈进行特别卷绕或再成形，以保留线圈之间的线圈间间隙(或偏移空间)。例如，可在高刚度连接器附近再成形音圈中的一个或多个音圈以保留偏移空间。代表性地，音圈可在拐角中变形以减小z高度(或竖直尺寸)。例如，可将音圈线材竖直卷绕在另一个音圈线材的顶部上一层，然后仅在拐角中变形以产生具有减小的z高度的“J”形线圈部分。
在另外的方面，定位在磁体之间的支撑构件或托架可以是排气中心托架。例如，排气中心托架可包括围绕外周边的切口，这些切口允许改进横跨托架的热效率和声学传输，同时仍提供如先前所提及的结构支撑。此外，在这方面，托架在一些情况下可比先前所讨论的托架(在具有高形状因数的扬声器中)厚，并且由铁磁材料制成以避免由于磁体之间产生的空隙而造成的损失。因此，在这方面，支撑构件或托架可用于磁性目的。
在其他方面，换能器可包括嵌套式线圈构型。例如，类似于先前所讨论的构型，换能器可包括相对对称的一对相对的隔膜和音圈、和介于这些隔膜和音圈之间的磁体组件。然而，在这方面，音圈可嵌套在磁体组件内而不是使音圈轴向对齐，该磁体组件具有在磁体组件的单个磁体层内形成的偏置磁隙。
在另外的方面，换能器组件可包括在设备壳体中以产生触觉效果。例如，换能器组件可具有产生对于附加次声系统共振的调谐声学电路的气压通气孔或b通气孔。
更具体地讲，本公开的方面包括换能器组件，该换能器组件包括框架和从框架悬挂的双隔膜和音圈组件。双隔膜和音圈组件可包括第一隔膜和附接到该第一隔膜的第一音圈以及第二隔膜和附接到该第二隔膜的第二音圈。第一音圈和第二音圈位于第一隔膜和第二隔膜之间，并且第一隔膜和第二隔膜能够可操作以沿着振动轴线在相反的方向上移动。组件还可包括磁体组件和刚性支撑构件，该磁体组件定位在框架内，并且具有第一磁体和第二磁体，该第一磁体和该第二磁体定位在第一隔膜和第二隔膜之间，该刚性支撑构件用于将磁体组件固定地连接到框架。在一些方面，支撑构件可包括附接到第一磁体的第一侧面、附接到第二磁体的第二侧面以及从第一磁体和第二磁体径向向外延伸以将磁体组件固定地连接到框架的多个延伸构件。此外，支撑构件可具有z高度，该z高度小于第一磁体和第二磁体的z高度，并且支撑构件可由非磁性材料制成。磁体组件还可包括环形托架，该环形托架环绕第一磁体和第二磁体，以形成对于由第一磁体和第二磁体生成的磁场的单个磁性返回路径并驱动第一音圈和第二音圈的振动。在一些方面，第一音圈相比于第二音圈向内，并且磁体组件可包括彼此水平对齐的第一空隙和第二空隙，并且第一音圈与第一空隙竖直对齐，并且第二音圈与第二空隙竖直对齐。另外，第一音圈或第二音圈可具有变形拐角，该变形拐角具有比第一音圈或第二音圈的另一部分短的z高度。支撑构件可为托架，该托架由磁性材料和在托架的附接到第一磁体和第二磁体的一部分内的切口制成，并且切口的尺寸被设计成允许通过托架进行热或声学排气。支撑构件可被定位在第一磁体和第二磁体之间，并且支撑构件可具有通气孔，该通气孔使联接到第一隔膜的声室和联接到第二隔膜的声室向外部环境排气。在一些情况下，换能器组件能够可操作以提供触觉输出。
本公开的另一个方面可包括换能器组件，该换能器组件具有框架和从框架悬挂的双隔膜和音圈组件，该双隔膜和音圈可操作以沿着振动轴线在相反的方向上移动并且减小输出到框架的机械力。此外，磁体组件可定位在框架内在第一隔膜和第二隔膜之间，该磁体组件形成对于磁场的单个磁性返回路径，该磁场用于驱动第一音圈和第二音圈两者沿着振动轴线的移动。磁体组件还可包括支撑构件，该支撑构件将磁体组件附接到框架，该支撑构件具有从磁体组件延伸到框架的多个延伸构件。磁体组件可包括在相同的方向上偏振的第一磁体和第二磁体。在一些情况下，第一板可附接到第一磁体，第二板可附接到第二磁体，第一磁体和第二磁体定位在支撑构件的相反的侧面上，并且环托架可围绕第一磁体和第二磁体。支撑构件的延伸构件可延伸穿过环托架中的开口到框架。在一些情况下，第一音圈和第二音圈中的至少一者可具有变形部分，该变形部分具有z高度，该z高度小于第一音圈或第二音圈的另一部分的z高度。
在另外的方面，提供了一种换能器组件，该换能器组件具有框架、从框架悬挂的双隔膜和音圈组件、以及定位在第一隔膜和第二隔膜之间的磁体组件，该磁体组件具有形成与第二空隙水平对齐的第一空隙的多个磁体，并且第一音圈与第一空隙轴向对齐，并且第二音圈与第二空隙轴向对齐。在一些情况下，多个磁体可包括具有相反的极性的至少两个磁体。每个磁体可水平对齐。此外，第一音圈可为与第二音圈不同的大小。
上面的概述不包括本发明的所有方面的详尽列表。设想本发明包括可从上面概述的各个方面以及在下面的具体实施方式中公开并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践的所有系统和方法。此类组合具有未在上面的概述中具体叙述的特定优点。
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示出了换能器组件的一个方面的横截面侧视图。
图3示出了换能器组件的支撑构件的顶部平面图。
图4示出了换能器组件的一个方面的透视侧视图。
图5示出了在壳体内安装的换能器组件的一个方面的横截面侧视图。
图6示出了换能器组件的一个方面的横截面侧视图。
图7示出了换能器组件的支撑构件的顶部平面图。
图8示出了换能器组件的一个方面的横截面侧视图。
图9示出了换能器组件的音圈的透视图。
图10示出了换能器组件的一个方面的横截面侧视图。
图11示出了换能器组件的一个方面的横截面侧视图。
图12示出了可在其中实现换能器组件的电子设备的简化示意图。
图13示出了可在其中实现换能器组件的电子设备的组成部件中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”(“a”,“an”)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可为例如电声换能器，其将电信号转换为能够从换能器组件100集成在内的设备输出的听觉信号。例如，换能器组件100可以是集成在智能电话或其他类似紧凑型电子设备(诸如膝上型电脑、笔记本电脑、平板电脑或扩音器)内的扬声器。换能器组件100可以包封在该换能器组件集成在内的设备的外壳或壳体内。
换能器组件100可包括第一隔膜102和附接到第一隔膜102的第一音圈104。隔膜102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膜(其可包括许多材料层)。隔膜102可包括第一表面、面或侧面102A以及第二表面、面或侧面102B。第一表面、面或侧面102A可面向一个方向，并且第二表面、面或侧面102B可面向相反的方向。表面、面或侧面102A可被认为是声音辐射表面、面或侧面(或该视图中的顶表面、面或侧面)，因为该表面、面或侧面生成由换能器组件100输出的声音。在这方面，表面、面或侧面102A可在声学上联接到换能器组件100的前体积室和声学输出端口(例如，参见图5)。另一方面，表面、面或侧面102B可在声学上与第一表面、面或侧面102A隔离，并且可被认为是隔膜102的面向内部的表面、面或侧面(或在该视图中的底侧)，该隔膜在声学上联接到换能器组件100的后体积室。第一音圈104可附接到隔膜的第二表面、面或侧面102B，并且隔膜102通过悬挂构件106从框架108悬挂。悬挂构件106可为柔顺构件(例如，膜)，在一个方面，该柔顺构件附接到隔膜102的侧面102A并且允许隔膜102沿着振动轴线116振动，如箭头所示。尽管未示出，但框架108可为外壳或外壳的一部分，该外壳包封换能器组件100的部件中的所有部件。
换能器组件100还可包括第二隔膜110和附接到第二隔膜110的第二音圈112。第二隔膜110可基本上类似于隔膜102并且包括面向一个方向的第一表面、面或侧面110A以及面向相反的方向的第二表面、面或侧面110B。表面、面或侧面110A可被认为是声音辐射表面、面或侧面(或该视图中的底表面、面或侧面)，因为该表面、面或侧面生成由换能器组件100输出的声音。例如，表面、面或侧面110A可在声学上联接到换能器组件100的前体积室和声学输出端口(例如，参见图5)。另一方面，表面、面或侧面110B可被认为是隔膜110的面向内部的表面、面或侧面(或该视图中的顶侧)，该表面、面或侧面在声学上与侧面110A隔离并且可在声学上联接到换能器组件100的后体积室。第二音圈112可附接到隔膜110的侧面110B。第二隔膜110和第二音圈112可通过悬挂构件114从框架108悬挂。类似于悬挂构件106，悬挂构件114可为柔顺构件(例如，膜)，在一个方面，该柔顺构件附接到隔膜110的侧面110A并且允许隔膜110沿着振动轴线116振动，如箭头所示。此外，应当认识到，尽管第一隔膜102和第二隔膜110显示为平面结构，但这些隔膜可具有一个或多个平面外区域或部分，例如，这些隔膜可具有一个或多个凸形区域、凹形区域或弓形区域。
换能器组件100还可包括定位在第一隔膜102和第二隔膜110之间的磁体组件118。磁体组件118可包括具有板122的第一磁体120、具有板126的第二磁体124、以及围绕磁体/板组件的托架130。第一磁体120和第二磁体124可为永磁体。托架130可为环形托架，该环形托架的尺寸被设计成围绕磁体120、124以及在磁体间形成空隙132。与板122、126和托架130结合的第一磁体120和第二磁体124可形成对于磁场的磁路或磁性返回路径，该磁场用于驱动音圈104、112(并继而隔膜102、110)沿着振动轴线的移动。音圈104、112和隔膜102、110可在相反的方向上移动(例如，振动)，使得机械力被抵消，同时仍保持同相声学输出。
此外，隔膜和音圈组件102/104和110/112两者的振动可由相同的磁路驱动，使得这些组件可被认为是互连的或互锁的。图2中示出了用于驱动音圈104、112两者的代表性磁路。代表性地，与图1类似，图2示出了第一隔膜102和第一音圈104以及第二隔膜110和音圈112，这些隔膜和音圈定位在相反的方向上，使得第一音圈104和第二音圈112与空隙132轴向对齐。从该视图还可看出，第一音圈104和第二音圈112以相同的方向卷绕(例如，显示线圈线材在页面右侧处进入页面，并且在页面左侧处离开页面)，并且携带如图所示的输入信号。此外，第一磁体120和第二磁体124可在相同的方向上偏振。例如，第一磁体120和第二磁体124均可被极化，使得它们的北极面向顶部(例如，面向第一隔膜102)并且使得它们的南极面向换能器组件100的底部(例如，面向第二隔膜110)。还示出了磁路或磁性返回路径202以逆时针方向贯穿整个磁体组件118。代表性地，磁路或磁性返回路径202穿过第一磁体120和板122，到达第一音圈104，然后到达托架130，从托架130下到第二音圈112，然后穿过板126和磁体124。在该构型中，第一隔膜102和第一音圈104以及第二隔膜110和音圈112由相同的磁路驱动，并且可导致沿着振动轴线在相反的方向上移动，如箭头所示。因此，由第一隔膜102和第一音圈104以及第二隔膜110和音圈112的移动生成的任何机械力彼此抵消，同时仍提供同相声学输出。
再次参见图1，为了如图所示将磁体组件118悬挂在隔膜/音圈组件之间，换能器组件100还可包括托架或支撑构件128。支撑构件128可被构造成将磁体组件118附接到框架108。代表性地，在一个方面，支撑构件128可附接到第一磁体120和第二磁体124的交接侧面并附接到框架108。支撑构件128可将磁体组件118附接到框架，使得该磁体组件在组件内保持相对静止。在这方面，支撑构件128可由刚性材料制成，该刚性材料响应于由隔膜/音圈组件引起的振动力而不会振动、弯曲或以其他方式改变其形状。此外，支撑构件128可被制成相对薄的并由非磁性材料制成，以保持减小的z高度和/或防止干扰先前所讨论的磁路或磁性返回路径。例如，支撑构件128可由钛、铝或塑料制成。在这方面，虽然在一些情况下支撑构件128可被称为托架，但该支撑构件不被认为是形成磁路或磁性返回路径的一部分。为了有助于保持减小的z高度，支撑构件128可具有小于磁体120、124的厚度或z高度(h)，并且在一些情况下小于板122、126的厚度或z高度。
图3中示出了支撑构件128的一个示例性构型。代表性地，图3是支撑构件128的顶部平面图。从该视图可以看出，支撑构件128可具有大致细长或矩形的形状，该支撑构件包括主体部分302和延伸部分或接片304、306、308、310。主体部分302附接到第一磁体120和第二磁体124的交接侧面，如先前所讨论的。主体部分302可具有与第一磁体120和第二磁体124的形状、大小、表面积、长度和/或宽度类似的形状、大小、表面积、长度和/或宽度。接片304-310可从主体部分302向外延伸，并因此延伸超过磁体120、124。当组装时，接片304-310可从磁体120、124延伸到框架108，并因此可用于将支撑构件128(和相关联的磁体120、124)附接到框架108。应当理解，图1示出了沿着组件100的宽度尺寸的横截面侧视图，因此图1中未示出接片304-310。
从图4-图5可以更清楚地理解包括从磁体120、124延伸到框架108的接片304-310的支撑构件128。代表性地，图4为换能器组件100的透视图。如图4所示，托架130可为几乎整个地围绕磁体120、124的环形结构。接片304-310从磁体120、124延伸穿过音圈104、112之间的偏移空间，并穿过托架130中的开口402，到达框架108。为了限制对组件的其他方面的任何干扰，接片304-310可仅从主体部分302的某些部分延伸。例如，接片304-310可在纵向方向上从主体部分302的拐角延伸。在该实施方案中，由于接片304-310仅从主体部分302的拐角延伸，因此托架130中仅需要四个开口，并且只有音圈104、112的拐角之间的偏移空间被支撑构件128占据。然而，应当理解，尽管示出了四个接片304-310，但支撑构件128可具有任何数量的延伸构件或接片，并且在围绕主体部分302的任何位置处，牢固且以静止方式将磁体组件118从框架108悬挂是必要的。
图5示出了穿过支撑构件128的接片304、306沿着组件的长度尺寸截取的换能器组件100的横剖试图(例如，该视图从图1的视图旋转90度)。从该视图可以看出，当换能器组件100定位在框架108的内部室内时，接片304和306延伸穿过音圈104、112之间的偏移空间，并穿过托架130中的开口402，到达框架108。框架108可为在设备的壳体或外壳内形成的内部框架，或者可为设备壳体或外壳本身。因此，应当理解，由于换能器组件100直接连接到框架108，因此如果该换能器组件要颤动、摇动或以其他方式移动，则这些机械力可被传输到框架108，从而导致框架108的不期望的颤动、摇动或移动。由于换能器组件100的双隔膜构型抵消了这些机械力，因此防止或大大减小了框架108的不期望的颤动、摇动或移动。
此外，从该视图可以看出，两个隔膜102、110的声音输出侧面、面或表面102A、110A将声音输出到前体积室502，该前体积室在声学上联接到壳体或框架108的声音输出端口504。声音输出端口504可形成在框架108的任何部分内，例如侧面(例如，侧面端口设备)、顶部(例如，顶部端口设备)或底部(例如，底部端口设备)。如先前所讨论的，换能器组件100可提供来自该换能器组件集成在内的框架的同相声学输出。隔膜102、110的相对的侧面、面或表面102B、110B在声学上联接到后体积室，该后体积室由彼此在声学上联接的体积506A、506B示出，然而，在声学上与前体积室502隔离。在图5中，换能器组件100被示出为安装在声学输出端口504附近，然而，设想该换能器组件可安装在框架108内适于通过声学输出端口504输出声音的任何位置。
图6示出了换能器组件的另一方面的横截面侧视图。类似于换能器组件100，换能器组件600包括使第一音圈604联接到其的第一隔膜602，并且该第一音圈和第一隔膜由悬挂构件606从框架608悬挂。换能器组件600还可包括使第二音圈612联接到其的第二隔膜610，并且该第二音圈和第二隔膜由悬挂构件614从框架608悬挂。此外，类似于换能器组件100，第一音圈604可附接到第一隔膜602的面向内的侧面、表面或面602B，并且第二音圈612可附接到第二隔膜610的面向内的侧面、表面或面610B。此外，第一隔膜602可包括外面或顶面、表面或侧面602A，并且第二隔膜610可包括外面或底面、表面或侧面610B。然而，在该实施方案中，隔膜602、610的面向外的侧面、表面或面602A、610A可联接到组件的后体积室650，而音圈604、612附接到的侧面、表面或面602B、610B可在声学上联接到组件的前体积室652(例如，沿着构件628的顶侧和底侧延伸并联接到输出端口的体积)。因此，在该构型中，声音输出为从隔膜602、610的侧面、表面或面602B和610B朝向组件600的中心的，如箭头所示。此外，隔膜602、610可为非平面的，因为它们包括弯曲、弓形或平面外的声音辐射部分。
为了有利于朝向组件600的中心传输声音(如箭头所示)，换能器组件600还包括对于磁体组件618的支撑构件628，该支撑构件包括通向组件600的外部的通气孔。与组件100的支撑构件类似的排气支撑构件628附接到隔膜602、610之间的磁体组件618，并且将磁体组件联接到框架608。为了允许通过组件600的中心传输声音，支撑构件628包括多个开口、切口或通气孔630。图7示出了排气支撑构件628的顶部平面图。从该视图可以看出，支撑构件628可包括在其中心处连接并间隔开以形成通气孔630的凸角702。凸角702和形成在凸角702中的每个凸角之间的通气孔630从构件的中心向外延伸到构件628的周边并且具有细长形状。此外，支撑构件628可具有基本上总体的圆形形状，但设想其他形状。此外，除了排气和/或声音之外，排气支撑构件628还可提供用于将组件内生成的热量传输到外部的热路径，从而改进组件600的热效率。
现在回到图6，如先前所讨论的，除了排气之外，支撑构件628用于将磁体组件618联接到框架608。类似于换能器组件100的磁体组件118，磁体组件618可包括使板622附接到磁体的面向第一隔膜602的侧面的第一磁体620和使板626附接到磁体的面向第二隔膜610的侧面的第二磁体624。第一磁体620的另一侧面附接到支撑构件628的顶侧，并且第二磁体624的另一侧面附接到支撑构件628的底侧。为了容纳排气，第一磁体620和第二磁体624可以是定位成同心向外至音圈604、612的环形磁体，或者具有在中间带有开口的任何其他形状，使得该第一磁体和该第二磁体可定位在音圈604、612的周围或向外至音圈。换句话讲，虽然它们仍然在隔膜602、610之间类似于先前构型的区域内，但它们不直接在隔膜602、610上方/下方或与隔膜竖直对齐，而是它们与悬挂构件606、614对齐。
此外，磁体组件618还可包括第一托架632和第二托架634。第一托架632可以是环形结构，该环形结构定位成在支撑构件628的与第一磁体620相同的侧面，并且相比于第一音圈604同心向内。因此，用于容纳第一音圈604的偏移的空隙660形成在第一磁体620和板622与第一托架632之间。第二托架634可以是环形结构，该环形结构定位成在支撑构件628的与第二磁体624相同的侧面，并且相比于音圈612同心向内。因此，用于容纳第二音圈612的偏移的空隙662形成在第二磁体624和板626与第二托架634之间。尽管托架632和634被描述为环形结构，但它们可具有任何形状，只要它们具有通过中心的开口，该开口允许空气(或声音或热量)穿过支撑构件628。此外，尽管托架632和634被描述为附接到支撑构件628的相反的侧面的独立结构，但设想支撑构件628和托架632、634可为一个一体形成的结构。
如先前所讨论的，支撑构件628可以是相对刚性的结构，其用于在相对静止的构型中排气并将磁体组件618附接到框架608。此外，在一些方面，当不需要组件600的相对低的z高度时，支撑构件628可与先前所讨论的支撑构件相对厚、或比先前所讨论的支撑构件具有大的z高度(h)。例如，支撑构件628可具有大于板622、626中的一者或多者的厚度或z高度(h)。此外，在支撑构件628相对厚或具有增大的z高度的方面，支撑构件628可由铁磁材料制成以避免由于其在第一磁体620和第二磁体624之间产生的相对大的空隙而导致磁通量损失。因此，支撑构件628也可被称为托架，并且被认为是磁体组件618的一部分。
尽管未示出，但第一磁体620和第二磁体624与板622、626和托架632、634(以及在一些情况下支撑构件628)组合可形成对于磁场的磁路或磁性返回路径，该磁场用于驱动音圈604、612沿着振动轴线的移动，以使得如先前所讨论的那样抵消机械力。还设想，在其中支撑构件628可由铁磁材料制成的该构型中，第一磁体620和第二磁体624可沿着相反的方向而不是相同的方向定位。设想以相反的方向面向磁极有助于减小穿过支撑构件628的磁通量损失。
图8示出了换能器组件的另一方面的横截面侧视图。类似于先前所讨论的组件，换能器组件800包括使第一音圈804联接到其的第一隔膜802，并且该第一音圈和第一隔膜由悬挂构件806从框架808悬挂。换能器组件800还可包括使第二音圈812联接到其的第二隔膜810，并且该第二音圈和第二隔膜由悬挂构件814从框架808悬挂。此外，类似于先前所讨论的构型，第一音圈804可附接到第一隔膜802的面向内的侧面、表面或面802B，并且第二音圈812可附接到第二隔膜810的面向内的侧面、表面或面810B。第一音圈804和第二音圈812沿着振动轴线816彼此轴向或竖直对齐，使得它们占据围绕磁体组件818形成的相同的偏移空间或空隙850。此外，第一隔膜802可包括外面或顶面、表面或侧面802A，并且第二隔膜810可包括外面或底面、表面或侧面810A。在一些实施方案中，隔膜802和810的外面或顶面、表面或侧面802A以及外面或底面、表面或侧面810A可分别生成声音输出并且在声学上联接到组件的前体积室和声音输出端口。第一隔膜802的面向内的侧面、表面或面802B以及第二隔膜810的面向内的侧面、表面或面810B可在声学上联接到后体积室，该后体积室在声学上与前体积室隔离。
换能器组件800还可包括定位在第一隔膜802和第二隔膜810之间的磁体组件818并且通过支撑构件828联接到框架808。磁体组件818可包括使顶板822附接到面向第一隔膜802的侧面以及使底板826附接到面向第二隔膜810的侧面的磁体820。磁体820可以是如图所示的单个永磁体。在其他方面，磁体820可以是类似于先前所讨论的磁体组件的两个或更多个磁体。
换能器组件800还可包括支撑构件828以将磁体组件818附接到框架808。支撑构件828可附接到磁体820的一个或多个侧面，并根据多种不同构型将磁体组件818附接到框架。类似于先前所讨论的支撑构件，支撑构件828和本文所公开的各种构型为基本上刚性的构件，其使用高刚度连接将磁体组件818固定到框架808。
代表性地，在一个方面，支撑构件828A被示出为具有通过水平构件830C连接在一起的竖直凸缘830A、830B的I形或H形结构。凸缘830B可附接到磁体820的侧面，并且凸缘830B可附接到框架(未示出)。用于音圈804、812的偏移空间或空隙850沿着在凸缘830A、830B之间的水平构件830C的相反的侧面形成。在另一方面，支撑构件828A被示为由面向不同方向的两个C支架832A、832B形成的I形或H形结构。在这方面，顶部C支架832A形成对于第一音圈804的偏移空间或空隙850，并且底部C支架832B形成对于第二音圈812的偏移空间或空隙。磁体820与板822、826和支撑构件828(例如，支撑构件828A或828B)组合可形成对于磁场的磁路或磁性返回路径，该磁场穿过空隙850并且用于驱动音圈804、812(和隔膜802A、810A)沿着振动轴线的移动。
从图8可以看出，用于音圈804、812的偏移空间或空隙850的大小受到支撑构件828的水平部分的限制。如先前所讨论的，隔膜802、810和相关联的音圈804、812可在相反的方向上移动，因此至关重要的是保持音圈804、812之间的间隙以确保最大偏移。在这方面，音圈804、812的与由支撑构件828形成的空隙850竖直或轴向对齐的部分可具有减小的z高度，使得保留线圈下空隙。代表性地，在一个方面，z高度通过分别使音圈804和812的底部部分804A、812A变形而减小。例如，底部部分804A、812A可向外或向内弯曲，使得总体z高度减小，并且底部部分804A、812A和支撑构件828的水平构件之间的线圈下间隙增大。
图9示出了具有变形部分的音圈804的放大透视图。代表性地，从图9可以看出，在一个方面，音圈804包括仅在音圈804的拐角处的变形端部804A。例如，在一些方面，支撑构件828在仅在拐角处的音圈804、812之间延伸。因此，仅在音圈804、812的拐角处的线圈下间隙被支撑构件828减小。在这方面，仅音圈804的拐角部分变形。与音圈804的其余部分相比，拐角的z高度的减小可更清楚地从沿着长度尺寸截面线A-A和拐角尺寸截面线B-B的分解图中看出。具体地讲，从这些视图可以看出，音圈804的拐角具有变形端部804A，该变形端部减小了那些区域中的总体z高度。应当理解，尽管变形仅在音圈804的拐角处示出，但它们可形成在音圈804的在线圈下间隙为问题的任何部分处。音圈804、812可在制造过程期间变形。例如，当正将音圈线材卷绕在另一个音圈线材的顶部上一层(呈矩形或圆形构型)并且仍然是热的时，需要变形的端部部分可如图所示弯曲或挤压。然后可冷却线圈线材，从而设置具有永久变形拐角的最终音圈形状。在卷绕过程期间施加的变形可用最小的附加循环时间或成本来实现。有利的是，与线圈的总周长相比，线圈的为变形的部分可最小化，以便对线圈/线圈的剩余部分中的磁隙拓扑产生最小的影响。
此外，还设想，尽管支撑构件828被示出具有凸缘，但支撑构件828可为基本上平面的结构，类似于支撑构件128，并且包括基本上平坦的延伸构件或接片，如先前所讨论的。换句话讲，具有变形部分的音圈可用于任何先前所讨论的构型中。
图10示出了换能器组件的另一方面的横截面侧视图。换能器组件1000可类似于先前所讨论的组件，因为该换能器组件包括使第一音圈1004联接到其的第一隔膜1002，并且该第一音圈和第一隔膜由悬挂构件1006从框架1008悬挂。换能器组件1000还可包括使第二音圈1012联接到其的第二隔膜1010，并且该第二音圈和第二隔膜由悬挂构件1014从框架1008悬挂。此外，类似于先前所讨论的构型，第一音圈1004可附接到第一隔膜1002的面向内的侧面、表面或面1010B，并且第二音圈1012可附接到第二隔膜1010的面向内的侧面、表面或面1010B。此外，第一隔膜1002可包括外面或顶面、表面或侧面1002A，并且第二隔膜1010可包括外面或底面、表面或侧面1010A。在一些实施方案中，隔膜1002和1010的外面或顶面、表面或侧面1002A以及外面或底面、表面或侧面1010A可分别生成声音输出并且在声学上联接到组件的前体积室和声音输出端口。第一隔膜1002的面向内的侧面、表面或面1002B以及第二隔膜1010的面向内的侧面、表面或面1010B可在声学上联接到后体积室，该后体积室在声学上与前体积室隔离。
然而，在这方面，定位在隔膜1002、1010之间的磁体组件1018形成磁隙或气隙1050、1052，与竖直相反，该磁隙或气隙水平对齐，并且音圈1004、1012分别以嵌套式构型与空隙1050、1052中的每一者对齐。在这方面，换能器组件1000具有基本上减小的z高度。例如，磁体组件1018可包括中心磁体组件1020，该中心磁体组件使顶板组件1022附接到顶侧并使底板组件1026附接到底侧。中心磁体组件1020包括多个永磁体1020A、1020B和1020C，这些永磁体水平对齐并间隔开以在它们之间形成水平对齐的空隙1050和1052。空隙1050可被认为是与空隙1052相比向内或更靠近组件的中心的内部空隙。空隙1052可被认为是与空隙1052相比向外或更远离组件的中心的外部空隙。顶板组件1022包括多个板1022A和1022B，这些板附接到磁体1020A-1020C的面向隔膜1002的侧面，以形成空隙1050和1052的侧面或底部的部分，如图所示。底板组件1026包括多个板1026A和1026B，这些板附接到磁体1020A-1020C的面向隔膜1010的侧面，以形成空隙1050和1052的侧面或底部的部分，如图所示。永磁体1020A-1020C与板1022A-1022B和板1026A-1026B组合，跨空隙1050、1052中的每一者形成对于磁场的磁路或磁性返回路径，该磁场可用于驱动音圈1004、1012沿着振动轴线1016的移动，如箭头所示。在这方面，空隙1050、1052中的相应一者的每个侧面上的磁体1020A-1020C可在相反的方向上偏振。例如，形成空隙1052的磁体1020A和1020B可具有相反的极性，并且形成空隙1050的磁体1020B和1020C可具有相反的极性。代表性地，在一个方面，磁体1020A和1020C可具有面向相同的方向的北极和南极，而磁体1020B具有面向与磁体1020A和1020C相反的方向的北极和南极。例如，磁体1020A和1020C可具有面向隔膜1002的北极和面向隔膜1010的南极，而磁体1020C具有面向隔膜1010的北极和面向隔膜1002的南极。此外，尽管现在示出，但换能器组件1000可具有支撑构件，该支撑构件用于将磁体组件1018刚性地附接到框架1008，如先前所讨论的。
音圈1004、1012可与空隙1050、1052中的每一者对齐。例如，音圈1004、1012可具有不同大小，使得第一音圈1004与空隙1050对齐，并且第二音圈1012与空隙1052对齐。代表性地，第一音圈1004可比第二音圈1012窄，或沿着x轴具有较短尺寸，使得第一音圈1004与第二音圈1012相比向内并与空隙1050对齐。换句话讲，音圈1012可被认为围绕或向外至音圈1004。音圈1004、1012，以及继而它们相关联的隔膜1002、1010可在相反的方向上被驱动，如箭头所示。
图11示出了换能器组件的另一方面的横截面侧视图。换能器组件1100类似于先前所讨论的构型，不同的是组件1100包括共享通气孔1140(例如，气压通气孔或b通气孔)，该共享通气孔产生用于力抵消和/或触觉效果的调谐电路。代表性地，换能器组件1100包括使第一音圈1104联接到其的第一隔膜1102，并且该第一音圈和第一隔膜由悬挂构件1106从框架1108悬挂。换能器组件1100还可包括使第二音圈1112联接到其的第二隔膜1110，并且该第二音圈和第二隔膜由悬挂构件1114从框架1108悬挂。此外，类似于先前所讨论的构型，第一音圈1104可附接到第一隔膜1102的面向内的侧面、表面或面1102B，并且第二音圈1112可附接到第二隔膜1110的面向内的侧面、表面或面1110B。此外，第一隔膜1102可包括外面或顶面、表面或侧面1102A，并且第二隔膜1110可包括外面或底面、表面或侧面1110A。隔膜1102的表面1102A、1102B中的一者可在声学上联接到前体积室，并且另一个表面可联接到后体积室。此外，表面1112A、1112B中的一者可在声学上联接到前体积室，并且另一个表面可联接到后体积室。
磁体组件1118可定位在隔膜1102、1110之间，并且通过支撑构件1128联接到框架1108。磁体组件1118可包括具有第一板1122的第一磁体1120，该第一磁体和第一板被托架1130A围绕以形成对于第一音圈1104的空隙。磁体组件1118还可包括具有第二板1126的第二磁体1124，该第二磁体和第二板被托架1130B围绕以形成对于第二音圈1110的空隙。
支撑构件1128可定位在磁体1120、1124之间，例如附接到托架1130A、1130B的交接侧面，并且从磁体向外延伸以将磁体组件1118附接到框架1108。支撑构件1128可类似于先前所讨论的支撑构件(例如，刚性结构)，不同的是在该构型中，支撑构件1128还包括位于支撑构件1128的相反的侧面上的声学体积(例如，后体积)之间的共享通气孔1140(例如，气压通气孔或b通气孔)。代表性地，如图11所示，通气孔1140将支撑构件1128的每个侧面上的声学体积连接到外部环境。在这方面，通气孔1140可用于产生对于附加次声系统共振的调谐电路。例如，在一些方面，组件1100可被构造成驱动音圈1104、1112和相关联的隔膜1102、1110沿相同的方向的移动，以产生输出到系统中的可用于产生触觉效果的力。另选地，隔膜1102、1110可如对于力抵消先前所讨论的在相反的方向上被驱动。
图12示出了可在其中实现如本文所述的换能器组件的示例性电子设备的简化示意透视图。如图12所示，换能器组件可集成在消费电子设备1202诸如智能电话中，用户可以通过无线通信网络与通信设备1204的远端用户进行呼叫；在另一个示例中，换能器组件可集成在平板电脑1206的外壳内。这些仅是其中可使用本文所述的换能器组件的两个示例；然而，设想换能器组件可以与任何类型的电子设备一起使用，例如，家庭音频系统、具有音频能力的任何消费电子设备、或车辆中的音频系统(例如，汽车信息娱乐系统)。
图13示出了可在其中实现如本文所公开的换能器组件的电子设备的一些组成部件的框图。设备1300可为例如多种不同类型的消费电子设备中的任一种，例如参考图13所论述的。
在这方面，电子设备1300包括与相机电路1306、运动传感器1304、存储装置1308、存储器1314、显示器1322和用户输入界面1324进行交互的处理器1312。主处理器1312还可以与通信电路1302、主电源1310、扬声器1318和麦克风1320进行交互。扬声器1318可以是本文所述的换能器组件，例如，微型扬声器组件。电子设备1300的各种部件可以由处理器1312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1312)。
处理器1312通过执行在设备1300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装置1308中找到的指令(软件代码和数据)来控制设备1300的总体操作。处理器1312可以例如驱动显示器1322并通过用户输入接口1324(其可以与显示器1322集成为单个触敏显示器面板的一部分)接收用户输入。此外，处理器1312可以向扬声器1318发送音频信号以有利于扬声器1318的操作。
存储装置1308使用非易失性固态存储器(例如，闪存存储装置)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1308可包括本地存储空间和远程服务器上的存储空间两者。存储装置1308可以存储数据以及在更高级别控制和管理设备1300的不同功能的软件部件。
除了存储装置1308之外，还可以存在存储器1314，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1312执行的数据的相对快速的访问。存储器1314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1312，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、模块或指令集在永久存储在存储装置1308中的同时，已经被传送到存储器1314以供执行，以执行上述各种功能。
设备1300可包括通信电路1302。通信电路1302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1302可包括耦接到天线的RF通信电路，使得设备1300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1302可包括Wi-Fi通信电路，使得设备1300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。
设备可包括扬声器1318。扬声器1318可以是换能器组件，诸如参考图1-图11所述的换能器组件。扬声器1318可为电声换能器或传感器，该电声换能器或传感器将电信号输入(例如，声输入)转换为声音。扬声器的电路可电连接到处理器1312和电源1310，以有利于如先前所讨论的扬声器操作(例如，隔膜位移等)。
设备1300还可以包括运动传感器1304、相机电路1306以及主电源1310，该运动传感器也称为惯性传感器，其可以用于检测设备1300的移动，该相机电路实现设备1300的数字相机功能，该主电源诸如作为主电源的内置电池。
虽然已经在附图中描述和示出了某些方面，但是应当理解，这些实施方案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它修改型式。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发布的任何专利的任何读者解释所附权利要求书，申请人希望注意到他们并不旨在任何所附权利要求书或权利要求要素引用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 (20)

1.一种换能器组件，包括：
框架；
从所述框架悬挂的双隔膜和音圈组件，所述双隔膜和音圈组件具有第一隔膜和附接到所述第一隔膜的第一音圈、以及第二隔膜和附接到所述第二隔膜的第二音圈，其中所述第一音圈和所述第二音圈位于所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，并且所述第一隔膜和所述第二隔膜能够操作以沿着振动轴线在相反的方向上移动；
磁体组件，所述磁体组件定位在所述框架内，所述磁体组件具有第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体定位在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间；以及
刚性支撑构件，所述刚性支撑构件用于将所述磁体组件固定地连接到所述框架。
2.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述支撑构件包括附接到所述第一磁体的第一侧面、附接到所述第二磁体的第二侧面、以及从所述第一磁体和所述第二磁体径向向外延伸以将所述磁体组件固定地连接到所述框架的多个延伸构件。
3.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述支撑构件包括小于所述第一磁体和所述第二磁体的z高度的z高度，并且所述支撑构件由非磁性材料制成。
4.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述磁体组件还包括环形托架，所述环形托架环绕所述第一磁体和所述第二磁体，以形成用于由所述第一磁体和所述第二磁体生成的磁场的单个磁返回路径并驱动所述第一音圈和所述第二音圈的振动。
5.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述第一音圈相比于所述第二音圈向内，并且所述磁体组件包括彼此水平对齐的第一空隙和第二空隙，并且所述第一音圈与所述第一空隙竖直对齐，并且所述第二音圈与所述第二空隙竖直对齐。
6.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述第一音圈或所述第二音圈包括变形拐角，所述变形拐角具有比所述第一音圈或所述第二音圈的另一部分短的z高度。
7.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述支撑构件为托架，所述托架包括磁性材料和在所述托架的附接到所述第一磁体和所述第二磁体的一部分内的切口，并且所述切口的尺寸被设成允许通过所述托架进行热或声学排气。
8.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述支撑构件被定位在所述第一磁体和所述第二磁体之间，并且所述支撑构件包括通气孔，所述通气孔使联接到所述第一隔膜的声室和联接到所述第二隔膜的声室向外部环境排气。
9.根据权利要求1所述的换能器组件，其中所述换能器能够操作以提供触觉输出。
10.一种换能器组件，包括：
框架；
从所述框架悬挂的双隔膜和音圈组件，所述双隔膜和音圈组件具有第一隔膜和附接到所述第一隔膜的第一音圈、以及第二隔膜和附接到所述第二隔膜的第二音圈，其中所述第一隔膜和所述第二隔膜能操作以沿着振动轴线在相反的方向上移动并且减小输出到所述框架的机械力；
磁体组件，所述磁体组件定位在所述框架内在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述磁体组件形成用于磁场的单个磁返回路径，所述磁场用于驱动所述第一音圈和所述第二音圈两者沿着所述振动轴线的移动；以及
支撑构件，所述支撑构件将所述磁体组件附接到所述框架，所述支撑构件具有从所述磁体组件延伸到所述框架的多个延伸构件。
11.根据权利要求10所述的换能器组件，其中所述磁体组件包括在相同的方向上偏振的第一磁体和第二磁体。
12.根据权利要求10所述的换能器组件，其中所述磁体组件包括第一磁体、第二磁体、以及围绕所述第一磁体和所述第二磁体的环托架，第一板附接到所述第一磁体，第二板附接到所述第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体定位在所述支撑构件的相反的侧面上。
13.根据权利要求12所述的换能器组件，其中所述支撑构件的所述延伸构件穿过所述环托架中的开口延伸到所述框架。
14.根据权利要求12所述的换能器组件，其中所述支撑构件包括比所述第一磁体和所述第二磁体低的z高度。
15.根据权利要求10所述的换能器组件，其中所述支撑构件包括非磁性材料。
16.根据权利要求10所述的换能器组件，其中所述第一音圈和所述第二音圈中的至少一者包括变形部分，所述变形部分具有小于所述第一音圈或所述第二音圈的另一部分的z高度的z高度。
17.一种换能器组件，包括：
框架；
从所述框架悬挂的双隔膜和音圈组件，所述双隔膜和音圈组件具有第一隔膜和附接到所述第一隔膜的第一音圈、以及第二隔膜和附接到所述第二隔膜的第二音圈，其中所述第一音圈和所述第二音圈附接到所述第一隔膜和所述第二隔膜的交接表面；以及
磁体组件，所述磁体组件定位在所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述磁体组件包括形成与第二空隙水平对齐的第一空隙的多个磁体，并且所述第一音圈与所述第一空隙轴向对齐，并且所述第二音圈与所述第二空隙轴向对齐。
18.根据权利要求17所述的换能器组件，其中所述多个磁体包括具有相反的极性的至少两个磁体。
19.根据权利要求17所述的换能器组件，其中所述多个磁体中的各磁体水平对齐。
20.根据权利要求17所述的换能器组件，其中所述第一音圈的大小与所述第二音圈的大小不同。
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