CN1302171A - 电声换能器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一电声转换器1包括:一由磁性材料制成的板状基体部分24;一垂直设在基体部分24上的由磁性材料制成的磁芯22;一由磁性材料制成的膜片20并由膜片和磁芯前端间的一气隙支承;一磁铁25,与基体部分24、磁芯22和膜片20一起组成一磁回路从而提供一静磁场;一置于磁芯22周围的线圈23以施加一振动磁场至磁回路;以及一与基体部分24和磁铁25一体化成型的壳体部分30,壳体部分30具有从其底面向磁铁25延伸的凹孔38。

Description

电声换能器及其制造方法

本发明涉及一通过电磁声音转换以产生声音的电声换能器，  以及制造该电声换能器的方法。

电声换能器具有一磁回路，其中磁场从磁铁开始，穿过一基体部分、一磁芯和一膜片然后再回到磁铁。当一电振动信号提供给缠绕于磁芯周围的线圈时，由线圈产生的一振动磁场叠加作用于磁回路的静磁场，由此膜片中产生的振动传到空气中。从而产生声音。

电声换能器的多种特性，例如声压等级、频率特性、转换效率等因其材料、零件尺寸以及基体部分的装配精度、磁芯、膜片、磁铁等会产生复杂的变化。特别地，在磁芯前端和膜片间气隙的尺寸变化对作用于膜片的磁场分布有很大影响。因此，对气隙来说严格的精度控制是必须的。

本发明一目的是提供一电声换能器，其中构件的位置精度可大幅度地提高且可获得稳定的特性，并提供一制造该电声换能器的方法。

按照本发明，提供一电声换能器，包括：一由磁性材料制成的板状基体部分；一垂直地设在基体部分上的由磁性材料制成的磁芯；一由磁性材料制成的膜片并由在膜片和磁芯前端之间一气隙支承；一与基体部分、磁芯和薄片一起组成磁回路以提供一静磁场的磁铁；一置于磁芯周围的线圈以施加一振动磁场至磁回路；以及一与基体部分以及磁铁一体化成型的壳体部分，该壳体部分具有从其底面向磁铁延伸的凹进部分。

按照本发明，由于壳体部分具有从其底面向磁铁延伸的凹进部分，磁铁通过凹进部分暴露出来并由此可从外部接触到磁铁。由此，磁铁的定位与位置测量之类的质量控制可在组装或检测该电声换能器的阶段进行。因此可实现制造出一具有稳定特性的电声换能器。

另外，本发明还具有凹进部分可通过填料填充的特征。

按照本发明，即使将壳体部分上的凹进部分原封不动地留着，在操作上说也不会有任何问题，然而将凹进部分用合成树脂之类的材料填上后，产品的气密性和耐用性等特性均能得以改善。

另外，本发明中用于支承膜片的基座形成于壳体部分。

按照本发明，由于膜片与壳体部分的连接精度可通过形成基座以将膜片支承于壳体部分而得以提高，所以，膜片和磁芯前端之间的气隙可保持较高的精确性。

另外，按照本发明，还提供一用于制造一电声换能器的方法，其中该换能器包括：一由磁性材料制成的板状基体部分；一垂直地设在基体部分的由磁性材料制成的磁芯；一由磁性材料制成的膜片并由在膜片和磁芯前端之间的一气隙支承；与基体部分、磁芯和膜片一起构成一磁回路以提供一静磁场的磁铁；一置于磁芯周围的线圈以施加一振动磁场至磁回路；以及一与基体部分和磁铁一体化成型的壳体部分；其中用于制造该电声换能器的方法包括如下步骤：将基体部分和磁铁插入模具中；在设在模具中的压销钉对磁铁从基体部分侧面施压，借此插入模制壳体部分的情况下将合成树脂注入模具中。

按照本发明，在壳体部分连同基体部分和磁铁一起插入-模制的情况下，在模具中有一用来使磁铁定位的压销钉，并且在压销钉将磁铁从基体部分侧面压住的情况下注入合成树脂。由此，当合成树脂流入位于基体部分和磁铁之间的空隙时，磁铁不会发生浮动或位置改变。这样，足够量的合成树脂可灌入该空隙中。另外，由于足够量的合成树脂进入该空隙，树脂注入压力分布或当树脂凝固时的应力分布在整个树脂层中均匀一致。这样可防止基体部分由于不规则压力而产生变形，由此可大幅度提高磁回路各组成部分的位置精度。特别是，可使磁芯前端和膜片间的气隙尺寸保持高的精度。

另外，压销钉较佳地可拆除地连接于模具，因此即使磁铁厚度按照产品规格而改变，压销钉也可由其它具有不同调整位置的压销钉替换。

另外，本发明具有一特征，即其方法还包括一步骤，即用填料填充一由压销钉在壳体部分上形成的凹进部分。

按照本发明，尽管将凹进部分原封不动地留着，在操作上也不会有任何问题，然而将凹进部分由合成树脂之类的材料填上后产品的气密性和耐用性均能得以改善。

图1是表示本发明一实施例的分解图；

图2是如图1所示壳体30的俯视图，由其上方观察。

图3是图1中所示壳体30的仰视图，由其下方观察。

图4是电声换能器1沿图2中A-A线剖取的截面图。

图5A至5F是表示一用来插入-模制壳体30的步骤的截面图。其中，图5A至5C表示一对照的例子，图5D至5F表示本发明一较佳实施例。

图1是表示本发明一较佳实施例的分解图。在一电声换能器中一具有一声音释放孔11的顶板10固定于一扁平的、四方的、管状的类似于盒子的壳体30上。在示例中，该电声换能器1具有7.5mm的宽度、7.5mm的长度以及3mm的高度。

有一柱形磁芯22垂直设在壳体30的的中心。一线圈23缠绕于柱形磁芯22。一环状磁铁25部分地嵌于壳体30的内壁。磁铁25与磁芯22共轴安放。在磁铁25和线圈23之间确定一环状内部空间。

一环形阶梯形成于壳体30的内壁的上表面。一片状膜片20安装于水平基座32并通过环状阶梯定位。

若干凹进部分31分别形成于壳体30内壁的上表面，四个凸出部12各自形成于顶板10的下表面边角部分。顶板10和壳体30的连接位置是通过凹进部分31的内边角与凸出部12的啮合而调整的。

在壳体30外壁的上部提供有四个通过焊合之类的方法电气连接于电路板的终端51，且进一步形成有一连通凹槽50，以使壳体30的内表面与外界空气连通。壳体30以及顶板10是由诸如热塑树脂之类的合成树脂制成的。

图2是如图1所示壳体30的俯视图，由其上方观察。图3是图1中的壳体30的仰视图，由其下方观察。图4是电声换能器1沿图2中A-A线剖取的截面图。

首先，参照图2，用于支承膜片20的环状基座32的形成位置稍低于壳体30的顶面，且环状磁铁25的顶面所处位置低于基座32。在壳体中心，线圈23置于磁芯22的周围，一板状基体24置于磁芯22、线圈23和磁铁25的下方，而且基体24的周边部分部分地嵌入于壳体30的内壁。在线圈23的外圆周处，用来使壳体30的环状内部空间与外部环境连通的连通孔33和34各自形成于壳体30和基体24的底板部分。

下面，参照图3，在稍低于壳体30的底面的位置上，三个连通凹槽50形成于连通孔33、34周围。连通凹槽50向壳体30的外表面下部延伸，由此壳体30的环状内部空间与外部环境连通。基体24沿连通孔33部分地暴露出来。

另外，在壳体底面上有一凹孔37，该凹孔37的形成位置不同于连通孔33的形成位置，因此基体24也通过凹孔37部分暴露出来。

若干终端51部分各自嵌于壳体30的底面边角部分，且上方的两终端51的嵌入部分各自通过切口部分36暴露出来。下方的两终端51半嵌入于壳体30并在连通孔34附近再次暴露出来。线圈23的引线52经由连通孔34伸至外部并通过焊点53电气连接于下方两终端51的暴露部分。这样，下方两终端51用来提供一驱动信号至线圈23，而上方两终端51是增强终端。

另外在壳体底面，三个凹孔38的形成将磁铁25沿其圆周三等分，磁铁25的底面通过凹孔38部分暴露出来。就其上下表面而言，基体24的形状是确定的并由此形成一与磁铁25底面重叠的区域，从磁性效率的角度而言该重叠区域的面积应尽可能地大，并要避开终端51、凹孔38和连通孔34。

下面，参阅图4，由磁性材料制成的基体24嵌入于壳体30的内部底面，且由磁性材料制成的磁芯22垂直地设在基体24上。有时磁芯22可作为一单极片部分和基体做成一体。

由磁性材料制成的膜片20通过壳体30内壁的上表面支承于膜片20的周向边缘部分。在膜片20的底面中心和磁芯22前端之间有一固定的气隙。一片状磁片21固定于膜片20顶面中心以增加膜片20的质量。这样可以改善其空气振动效率。

磁铁25嵌于壳体30内壁以和基体24的周向边缘部分间隔一固定距离。在这种情况下磁铁25沿其厚度方向被磁化，例如，磁铁25的底面和顶面各自被磁化为N极和S极，从磁铁25的底面出发的磁力线穿过基体24的周向边缘部分、基体24中心部分、磁芯22膜片20中心部分、膜片20的周向边缘部分以及磁铁25的顶面，以此组成一闭合的磁力线回路整体。磁铁25的功能是对该磁回路施加一静磁场。在膜片20被吸引向磁芯22和磁铁25的情况下，膜片20由该静磁场稳定地支持。

当从电路板提供一电振动信号至缠绕于磁芯22的穿过下方两终端51和引线52的线圈23时，线圈23作用一振动磁场至磁回路。这样，膜片20由于振动磁场的叠加作用于静磁场而振动以使膜片20的顶面端和底面端的空气振动。

膜片20的顶面端和顶片10一起形成一共振腔。当膜片20的振动频率和共振腔的共振频率大致重合时，所产生的达到一定声压的声音通过声音释放孔11被释放至外部环境中。

产生于膜片20底面端的声音具有与顶面端产生的声音相反的相位。因此必须最大限度地抑制对顶-面-端声音的干扰，因此，膜片20的底面端所产生的声音从壳体30的底面通过壳体30的环状内部空间、连通孔33和34以及连通凹槽50释放至外部环境中。

图5A至5F是表示一用来插入-模制壳体30的步骤的截面图。其中，图5A至5C表示一类似的例子，图5D至5F表示本发明一较佳实施例。首先，参阅图5A，模具KA的模制面做成与壳体30的顶面和内壁相类似的形状。模具KB的模制面做成与壳体30的外壁相类似的形状。模具KA和模具KB之间的距离与壳体30的形状相对应。

模具KA的模制面的形状构成可将磁芯22和基体24定位，然后将尚未磁化的磁铁25定位。基体24和未磁化的磁铁25之间的空隙非常小，大约在0至0.8mm之间。当未磁化的磁铁25由铁氧体之类的烧结材料制成时，磁铁25的厚度有产生可观的变化的趋势。结果就是，如果磁铁25的厚度不够大，基体24和未磁化的磁铁25之间的空隙会变大。相反，如果磁铁25的厚度过大，磁铁25会挤压基体24由此在模制时发生磁铁25碎裂或基体24变形的情况。

下一步，参照图5B，当合成树脂注入到模具空间中时，树脂由于其粘性几乎无法流入基体24和未磁化的磁铁25之间的空隙中。另外由于空隙的存在，当基体24受由树脂注入压力所产生的磁铁25的推力时，基体24随着空隙而变形。由此，树脂在这种情况下凝固。

树脂凝固后，移走模具。电声换能器1通过磁化该磁铁25、处理线圈引线52、安装膜片20、连接顶板10等步骤制作完成。之后，当电声换能器1通过焊料软熔之类的方式安装至电路板时，由焊接时的焊料软熔造成的基体24的应力消除产生所谓的反弹效应。然后，参阅图5C，壳体30的外周边部分在底面端弯曲，支承膜片20的基座32也移至底面端。其结果就是，在膜片20和磁芯22之间的气隙G变得比设定的参数更小，由此电声换能器1的特性变化很大。这种反弹量主要或大部分取决于磁铁厚度的变化。

作为消除这种反弹量的措施，如图5D所示，在模具KB上具有一压销钉KC以将尚未磁化的磁铁25从基体24侧压向模具KA。另外，基体24和未磁化的磁铁25之间的空隙大约设为0.4mm以足够宽使树脂能轻易地流过。

然后，参照图5E，在这种状况下将合成树脂注入模具空间中，在基体24和未磁化的磁铁25之间的空隙间注入足够量的合成树脂。因此，树脂注入压力平均作用于基体24的两相对面因而不会造成基体24的变形。另外，由于未磁化的磁铁25由压销钉25定位，所以该未磁化的磁铁25不会浮动或改变位置。

此后，在树脂凝固后移走模具，如图5F所示的电声换能器1通过磁化该磁铁25、处理线圈引线52、安装膜片20、连接顶板10等步骤制作完成。其结果是，即使基体24通过焊料软熔等方式受热，基体24的残余应力基本为零，由此不会产生反弹而且膜片20和磁芯22之间的气隙G的宽度和设定量一致。这样可大大提高各部件，诸如磁铁25、基体24等的位置精度，由此产品特性也趋于稳定。

另外，即使磁铁厚度改变，在基体24和未磁化的磁铁25之间的空隙也足够大以至于磁铁厚度的改变不会产生很大的影响。另一方面，压销钉KC较佳地可动连接于模具，由此当磁铁厚度随产品规格而改变时，压销钉KC可由其它具有不同调整位置的压销钉替换。

由压销钉KC产生的孔形成如图3和图4中所示的凹孔38。另外，在插入-模制壳体的步骤中，可在模具中提供一用于固定基体24和上方两终端51的压销钉。由压销钉KC产生的孔形成凹孔36、37。

磁铁25，基体24以及终端51均通过由此形成的凹孔36至38部分地暴露出来。由此形成一优点，即在组装和检测电声换能器的过程中，可方便地进行诸如各部件定位或位置测量之类的质量控制。

即使将凹孔36至38原封不动地留着，在操作上说也不会有任何问题，但通过附加的将凹孔36至38由合成树脂之类的材料(较佳的是与壳体材料相同的材料)填上的步骤，产品的气密性和耐用性等特性均能得以改善。

顺便提一句，尽管上述描述表示一示例其中当壳体模制时可插入一未磁化的磁铁，然而当模具是由诸如铝之类的非磁性材料制成时，可使用一磁性磁铁。

如上面所详细描述的那样，按照本发明，一凹进部分形成于壳体部分并由其底面向磁铁延伸。这样，磁铁通过凹进部分暴露出来。其结果是诸如磁铁的定位或位置测量之类的质量控制可在组装或检测电声换能器时进行。这样可以实现制造一具有稳定特性的电声转换器。

另外，如果凹进部分由合成树脂之类的填料填充，产品的气密性、耐用性等均能得以改善。

还有，按照本发明，当壳体部分被插入模制时，可在模具中有压销钉以从基面侧压住磁铁的情况下将合成树脂注入。由此，磁铁不会浮动或改变位置，且磁铁的位置精度大幅度提高。

Claims (5)

1．一电声换能器，其特征在于，包括：

一由磁性材料制成的板状基体部分；

一垂直地设在所述基体部分上的由磁性材料制成的磁芯；

一由磁性材料制成的膜片并由在所述膜片和所述磁芯前端之间一气隙所支承；

一与所述基体部分、所述磁芯和所述膜片一起组成一磁回路从而提供一静磁场的磁铁；

一置于所述磁芯周围的线圈以施加一振动磁场至所述磁回路；以及

一与所述基体部分和所述磁铁一体化成型的壳体部分，所述壳体部分具有从其底面向所述磁铁延伸的一凹进部分。

2．如权利要求1所述的电声换能器，其特征在于，所述凹进部分由填料填充。

3．如权利要求1所述的电声换能器，其特征在于，用于支承所述膜片的基座形成于所述壳体部分上。

4．一用于制造一电声换能器的方法，

其特征在于，所述换能器包括：

一由磁性材料制成的板状基体部分；

一垂直设在所述基体部分上的由磁性材料制成的磁芯；

一由磁性材料制成的膜片并由在所述膜片和所述磁芯前端之间的气隙所支承；

一与所述基体部分、所述磁芯和所述膜片一起组成一磁回路并提供一静磁场的磁铁；

一置于所述磁芯周围的线圈以施加一振动磁场至所述磁回路；以及

一与所述基体部分和所述磁铁一体化成型的壳体部分。

其特征在于，所述用于制造所述电声换能器的方法包括如下步骤：

将所述基体部分和所述磁铁插入模具中；以及

在设在所述模具中的压销钉对磁铁从基体部分侧面施压，借此插入模制所述壳体部分的情况下，将合成树脂注入所述模具中。

5．如权利要求4所述制造一电声换能器的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

将所述壳体部分上的由所述压销钉形成的凹进部分通过填料填充。

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