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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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a. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Audiowandler, wie einen Lautsprecher, um ein elektrisches Audiosignal in einen akustischen Ton umzuwandeln, oder einen Empfänger, um einen akustischen Ton in ein elektrisches Audiosignal umzuwandeln. Diese Erfindung betrifft weiterhin einen Mikrolautsprecher, der für eine hohe akustische Ausgabe optimiert ist und sich innerhalb eines kleinen Volumens eines mobilen Geräts wie ein Mobiltelefon, ein Tablet-Computer, ein Spielgerät, ein Notebook-Computer oder sich innerhalb eine ähnlichen Vorrichtung befindet.
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b. Stand der Technik
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Mikro-Lautsprecher des Standes der Technik sind in einem Gehäuse untergebracht, das ein rückseitiges Volumen für den Lautsprecher bereitstellt. Oft wird das rückseitige Volumen mit einem Adsorbermaterial gefüllt, das zu einer scheinbaren virtuellen Vergrößerung des rückseitigen Volumens führt. Der Adsorber dient dazu, die Resonanzfrequenz des Lautsprechers auf einen Wert zu senken, der nur bei einem größeren rückseitigen Volumen in Abwesenheit eines Adsorbers erreicht werden kann. Bei Lautsprechern des Standes der Technik kann das Gehäuse mit einem Adsorber durch ein kleines Loch gefüllt werden, was zu einer ungleichmäßigen oder unvollständigen Füllung des Gehäuses mit dem Adsorber führt, was wiederum zu einer verringerten Klangqualität führt.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Audiowandler für mobile Vorrichtungen ohne die Nachteile bekannter Wandler bereitzustellen. Ein neuer Audiowandler für mobile Geräte, insbesondere für einen Mikrolautsprecher, weist einen Kragen mit seitlichen Öffnungen auf, die eine seitliche Entlüftung zu einem rückseitigen Volumen innerhalb eines Gehäuses ermöglichen. Die seitlichen Öffnungen beseitigen die Notwendigkeit für einen typischen Rahmen und rückseitige Entlüftungen darauf, was zu einem Lautsprecher mit kleinerer Größe führt. Weiterhin weist jede der Seitenöffnungen eine maximale Größe auf, die kleiner ist als die Größe eines Adsorbermaterials, was verhindert, dass das Adsorbermaterial mit den Magneten, der Spule und der Membran des Lautsprechers in Kontakt kommt. Durch die seitlichen Öffnungen und deren Größe kann das Gehäuse auch direkt mit einem Adsorbermaterial befüllt werden. Die direkte Befüllung mit dem Adsorbermaterial führt zu einer gleichmäßigen und vollständigen Verteilung des Adsorbers im rückseitigen Volumen, was wiederum die Klangqualität des Lautsprechers verbessert. Weitere Einzelheiten und Vorteile eines solchen Tonwandlers ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.
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Kurz gesagt, ist ein Aspekt der Erfindung auf einen Audiowandler gerichtet, der eine Membrananordnung, eine Spulenanordnung und ein Magnetsystem umfasst. Die Membrananordnung umfasst eine Membran mit einem Außenumfang, einem Membranring, der am Umfang der Membran befestigt ist, und eine Membranplatte, die an der Membran befestigt ist. Das Magnetsystem umfasst eine Topfanordnung, eine Umfangsmagnetanordnung und einen dazwischen gebildeten Luftspalt. Die Topfanordnung weist eine Topfplatte mit einem Umfangsrand, einen zentralen Magneten, der an der Topfplatte befestigt ist, und eine obere Platte auf, die am zentralen Magnet gegenüber der Topfplatte befestigt ist. Die Umfangsmagnetanordnung weist eine Anzahl von äußeren Magneten, die nahe dem Umfangsrand der Topfplatte angeordnet sind und den zentralen Magneten umgeben, und eine Ringplatte auf, die an der Anzahl von äußeren Magneten befestigt ist. Der Audiowandler umfasst auch einen im Wesentlichen rechteckigen Kragen mit einem ersten Abschnitt, der im Wesentlichen parallel zur Topfplatte ist, ein im Wesentlichen rechteckiges Loch, das sich durch den ersten Abschnitt des Kragens erstreckt, und einen zweiten Abschnitt, der sich im Wesentlichen senkrecht nach unten vom ersten Abschnitt aus erstreckt. Eine Anzahl von Öffnungen erstreckt sich durch den zweiten Abschnitt, um eine seitliche Entlüftung zu einem rückseitigen Volumen zu ermöglichen. Die Anzahl der Öffnungen erlaubt das direkte Füllen eines Gehäuses mit einem Adsorber. Zusätzlich erstreckt sich eine Stützlasche im Wesentlichen senkrecht nach außen vom zweiten Abschnitt des Kragens. Die Spulenanordnung umfasst eine Spule, die im Luftspalt angeordnet ist, und ein Paar von elektrischen Zuleitungen, die sich von der Spule aus erstrecken. Die Oberseite der Spule ist an der Membran befestigt.
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Während Ausführungsformen des Audiowandlers gezeigt und beschrieben werden, die eine rechteckige Form aufweisen, versteht es sich von selbst, dass in anderen Ausführungsformen der Audiowandler eine Vielzahl von Formen aufweisen kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, kreisförmig und oval. Dementsprechend ist die Erfindung nicht auf Audiowandler mit einer rechteckigen Form beschränkt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Diese und andere Aspekte, Merkmale, Einzelheiten, Nutzen und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen besser ersichtlich, wobei die Zeichnungen Merkmale in Übereinstimmung mit beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung darstellen und wobei:
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1 eine auseinandergezogene, perspektivische Draufsicht der relevanten Teile eines rechteckigen Mikro-Lautsprechers nach dem Stand der Technik zeigt;
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2A eine perspektivische Ansicht von unten der relevanten Teile eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach dem Stand der Technik zeigt;
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2B eine perspektivische Ansicht von unten der relevanten Teile eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach dem Stand der Technik zeigt;
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3A eine perspektivische Draufsicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach dem Stand der Technik in einem Abschnitt eines Gehäuses nach dem Stand der Technik zeigt;
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3B eine perspektivische Seitenansicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach dem Stand der Technik in einem Abschnitt eines Gehäuses nach dem Stand der Technik zeigt;
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3C eine seitliche perspektivische Schnittansicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach dem Stand der Technik in einem Abschnitt eines Gehäuses nach dem Stand der Technik zeigt;
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4 eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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5 eine perspektivische Draufsicht einer Spulenanordnung eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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6A eine perspektivische Draufsicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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6B eine perspektivische Ansicht von unten eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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7 eine perspektivische Seitenansicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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8 eine perspektivische Teilschnittansicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
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9A eine perspektivische Draufsicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers zeigt, der in einem ersten Abschnitt eines Gehäuses gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zusammengebaut ist;
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9B eine perspektivische Draufsicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers zeigt, der in einem Gehäuse nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zusammengebaut ist;
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10 eine perspektivische Seitenschnittansicht eines rechteckigen Mikrolautsprechers zeigt, der in einem Gehäuse nach der ersten Ausführungsform der Erfindung zusammengebaut ist;
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11 ein Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Zusammenbauen des rechteckigen Mikrolautsprechers in einem Gehäuse nach der ersten Ausführungsform der Erfindung beschreibt;
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12A eine perspektivische Ansicht von unten eines Kragens eines rechteckigen Mikrolautsprechers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist; und
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12B eine perspektivische Draufsicht eines Kragens eines rechteckigen Mikrolautsprechers gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung ist.
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Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche oder gleichwertige Teile in den verschiedenen Ansichten.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Verschiedene Ausführungsformen werden hierin für verschiedene Vorrichtungen beschrieben. Zahlreiche spezifische Details sind dargelegt, um ein gründliches Verständnis der Gesamtstruktur, Funktion, Herstellung und Verwendung der Ausführungsformen zu bieten, wie in der Beschreibung beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Der Fachmann versteht jedoch, dass die Ausführungsformen ohne spezifische Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen sind bekannte Operationen, Komponenten und Elemente nicht im Detail beschrieben worden, um die in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen nicht zu verdecken. Der Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass die hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen nicht beschränkende Beispiele darstellen, und daher ist zu erkennen, dass die hierin offenbarten spezifischen strukturellen und funktionalen Details repräsentativ sein können und nicht notwendigerweise den Umfang der Ausführungsformen einschränken, wobei deren Umfang ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.
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Der Bezug, der während der gesamten Beschreibung auf "verschiedene Ausführungsformen", "einige Ausführungsformen", (zahlenmäßig) "eine Ausführungsform" oder (unbestimmter Artikel) "eine Ausführungsform" oder dergleichen genommen wird, bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Struktur oder Eigenschaft, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben ist, in mindestens einer Ausführungsform enthalten ist. Somit sind das Auftreten der Phrasen "in verschiedenen Ausführungsformen", "in einigen Ausführungsformen", (zahlenmäßig) "in einer Ausführungsform "oder (unbestimmter Artikel) "in einer Ausführungsform" oder dergleichen an Stellen in der gesamten Beschreibung nicht notwendigerweise alle auf dieselbe Ausführungsform bezogen. Ferner können die besonderen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in irgendeiner geeigneten Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden. Somit können die besonderen Merkmale, Strukturen oder Merkmale, die in Verbindung mit einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben wurden, ganz oder teilweise mit den Merkmalen, Strukturen oder Eigenschaften einer oder mehrerer anderer Ausführungsformen ohne Einschränkung kombiniert werden, vorausgesetzt, dass diese Kombination nicht unlogisch oder nicht funktional ist.
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Es ist anzumerken, dass die singulären Formen "einer/eine/eines" und "der/die/das", wie sie in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, mehrzahlige Bezüge umfassen, solange der Inhalt nicht deutlich anderes bestimmt.
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Die Begriffe "erste", "zweite" und dergleichen in der Beschreibung und in den Ansprüchen werden, falls vorhanden, verwendet, um zwischen ähnlichen Elementen zu unterscheiden und nicht notwendigerweise eine bestimmte sequentielle oder chronologische Reihenfolge zu beschreiben. Es versteht sich, dass die so verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen austauschbar sind, so dass die hierin beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise in anderen als den hier dargestellten oder anders beschriebenen Sequenzen funktionieren können. Darüber hinaus sollen die Begriffe "einschließen", "haben" und jegliche Variationen davon eine nicht-exklusive Einbeziehung umfassen, so dass ein Vorgang, ein Verfahren, ein Gegenstand oder eine Vorrichtung, die eine Liste von Elementen umfasst, nicht notwendigerweise auf jene Elemente beschränkt ist, sondern auch andere Elemente enthalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder dem Vorgang, dem Verfahren, dem Gegenstand oder der Vorrichtung eigen sind.
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Die Begriffe "links", "rechts", "vorne", "hinten", "oben", "unten", "über", "darunter" und dergleichen in der Beschreibung und in den Patentansprüchen werden für beschreibende Zwecke und nicht notwendigerweise für die Beschreibung bestimmter aufeinanderfolgender oder zeitlich aufeinanderfolgender Ordnungen verwendet. Es versteht sich, dass die so verwendeten Begriffe unter geeigneten Umständen austauschbar sind, so dass die hier beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise in anderen Ausrichtungen als den hier dargestellten oder auf andere Weise beschriebenen funktionieren können.
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Alle in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Zahlenangaben und dergleichen sind so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff "ungefähr" modifiziert werden.
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1 zeigt eine auseinandergezogene, perspektivische Ansicht der relevanten Teile eines bekannten rechteckigen Mikrolautsprechers 10. Der Lautsprecher 10 umfasst eine Membran 12, die typischerweise aus einer oder mehreren Materialschichten aufgebaut ist, wie zum Beispiel Etherketon (PEEK), Acrylat und/oder thermoplastisches Elastomer (TEP), Polyetherimid (PEI) und/oder aus anderen in der Technik bekannte Materialien. Die Membran 12 kann auch eine Membranplatte 14 umfassen, um die Membran 12 zu versteifen. Der Lautsprecher 10 weist ferner eine Spule 32 mit Zuleitungen 34 auf. Ein elektrisches Signal, um die Spule 32 anzutreiben, wird über die Zuleitungen 34 in die Spule 32 eingespeist. Die Spule 32 des zusammengebauten Lautsprechers 10 ist an der Membran 12 mit einem Klebstoff wie beispielsweise Kleber, Klebeband oder anderen Klebstoffen, die in der Technik bekannt sind, befestigt.
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Der Lautsprecher 10 umfasst ein Magnetsystem 50, das eine Umfangsmagnetanordnung 52 und eine Topfanordnung 60 umfasst. Die Umfangsmagnetanordnung 52 umfasst vier Magnete 54, die auf den Rechteckseiten des rechteckigen Lautsprechers 10 angeordnet sind, und die Ringplatte 58, die an den Magneten 54 befestigt ist. Die Topfanordnung 60 umfasst eine Topfplatte 80, einen Magneten 62, der in der Mitte der Topfplatte 80 angeordnet ist, und eine obere Platte 64, die am Magneten 62 gegenüberliegend der Topfplatte 80 befestigt ist. Die Umfangsmagnetanordnung 52 und die Topfanordnung 60 bilden die Magnetfeldführung 68. Die Magnetfeldführung 68 führt und fokussiert das Magnetfeld der Magnete 54 und 62 in einem Luftspalt 70 zwischen der Umfangsmagnetanordnung 52 und der Mittelmagnetanordnung 60, in welcher die Spule 32 im zusammengebauten Lautsprecher 10 angeordnet ist.
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Der Mikrolautsprecher 10 des Standes der Technik umfasst ferner einen Rahmen 90, um die Membran 12 mit dem Magnetsystem 50 zusammenzubauen und auszurichten. Die Spule 32 passt in den Luftspalt 70 und ist in der Lage, sich innerhalb des Luftspaltes 70 entsprechend dem elektrischen Signal, das der Spule 32 durch die Zuleitungen 34 zugeführt wird, hin- und herzubewegen. Der Rahmen 90 besteht typischerweise aus einem gegossenen Kunststoff, der es dem Rahmen 90 ermöglicht, eine komplexe Oberfläche mit Öffnungen zu haben, die einen Luftstrom und eine Fixierung von anderen Teilen des Lautsprechers 10 ermöglichen. Die Enden der Zuleitungen 34 der Spule 32 sind mit Kontaktkissen 92t verlötet, die während eines Montagevorgangs an der Oberseite des Rahmens 90 befestigt werden. Wie in 2A gezeigt, umfasst die Unterseite des Rahmens 90 Kontaktkissen 92b, die elektrisch mit den Kontaktkissen 92t auf der Oberseite des Rahmens 90 verbunden sind. Wie in 2B gezeigt, wird eine weitere elektrische Verbindung mit einer flexiblen gedruckten Schaltung 94 hergestellt, die Kontaktkissen 96 aufweist. Die Kontaktkissen 96 der flexiblen gedruckten Schaltung 94 werden während eines Montagevorgangs an Kontaktkissen 92b angelötet. Das elektrische Signal für die Antriebsspule 32 wird über die flexible gedruckte Schaltung 94, die Kontaktkissen 96, die Kontaktkissen 92b, die Kontaktkissen 92t und die Zuleitungen 34 zugeführt. Wie in den 2A und 2B gezeigt, umfasst die Topfplatte 80 untere Öffnungen 98, die einen Luftstrom zwischen einem rückseitigen Volumen 103 (siehe 3B und 3C) und der Seite der Membran 12, die dem rückseitigen Volumen zugewandt ist, erlauben. Die unteren Öffnungen 98 der Lautsprecher 10 des Standes der Technik sind häufig asymmetrisch, was zu einem Sich-Überschlagen der Membran 12 beiträgt, was wiederum eine Verschlechterung der akustischen Leistung und eine vorzeitige Abnutzung der Membran 12 bewirken kann. Die unteren Öffnungen 98 ermöglichen eine Vibration der Membran 12 entsprechend dem elektrischen Signal, das der Spule 32 zugeführt wird.
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Unter Bezugnahme auf 3A, 3B und 3C wird gezeigt, dass die Mikrolautsprecher 10 des Standes der Technik typischerweise in einem Gehäuse 100 angeordnet sind, wobei das Gehäuse 100 ein rückseitiges Volumen 103 für den Lautsprecher 10 bereitstellt. Das Gehäuse 100 kann aus zwei Hälften wie eine Muschelschale gebildet sein und kann einen ersten Gehäuseabschnitt 102a und den zweiten Gehäuseabschnitt 102b umfassen. Der Lautsprecher 10 ist zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseabschnitt 102a, 102b angeordnet. Einige Anwendungen können ein Adsorbermaterial im rückseitigen Volumen 103 umfassen. Das Adsorbermaterial bewirkt, ein größeres effektives rückseitiges Volumen zu schaffen, das die akustische Leistung und Qualität verbessern kann. Für Anwendungen, die einen Adsorber umfassen, ist auch ein Separator 106 typischerweise zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseabschnitt 102a, 102b angeordnet. Der Separator 106 enthält eine Anzahl von Löchern 107, die einen Luftstrom zwischen der Membran 12 und dem Adsorber 108 ermöglichen, der im rückseitigen Volumen 103 angeordnet sind. Die Löcher 107 weisen typischerweise eine maximale Abmessung auf, die kleiner ist als das Adsorbermaterial 108, das in ein Gehäuse gefüllt ist, so dass das Adsorbermaterial nicht mit den Magneten 54, 62, Spule 32 und der Membran 12 des Lautsprechers 10 in Berührung kommt.
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Bei Anwendungen des Standes der Technik wird das rückseitige Volumen 103 mit dem Adsorber 108 durch das Füllloch 104 gefüllt, nachdem der erste und der zweite Gehäusesteil 102a, 102b zusammengepasst sind. Nachdem das rückwärtige Volumen 103 mit dem Adsorber 108 gefüllt ist, wird eine Abdeckung 109, wie ein Aufkleber, über dem Loch 104 angeordnet, um das Loch 104 abzudichten.
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Die akustische Leistung und Qualität hängt stark von der Menge des in das rückseitige Volumen 103 gefüllten Adsorbers 108 ab. Jedoch ist das Befüllen des rückseitigen Volumens 103 mit dem Adsorber 108 durch das Füllloch 104 oft weniger als optimal. Das heißt, der Adsorber 108 kann sich in Abschnitten des rückseitigen Volumens 103 zusammenbauschen oder ungleichmäßig sammeln und kann das Auffüllen des Volumens 103 mit der gewünschten Menge an Adsorber 108, die in dem speziellen Design erforderlich ist, verhindern. Dies führt dazu, dass die gewünschten Anforderungen für akustische Leistung und Qualität nicht erfüllt sind. Zusätzlich kann, selbst wenn die gewünschte Menge an Adsorber 108, die in dem speziellen Design erforderlich ist, in das rückseitige Volumen 103 gefüllt wird, die Abdeckung 109 schließlich lose werden und der Adsorber 108 aus dem rückseitigen Volumen 103 austreten oder fallen. Dies führt im Laufe der Zeit zu einer verminderten akustischen Leistung und Qualität.
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Die relevanten Teile einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind in den 1 und 2 gezeigt. 4 zeigt eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht der relevanten Teile eines rechteckigen Lautsprechers 110. 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung einer Spule 132 und einer flexiblen gedruckten Schaltung 136. 6A zeigt eine perspektivische Draufsicht der relevanten Teile des rechteckigen Lautsprechers 110. 6B zeigt eine perspektivische Ansicht von unten der relevanten Teile eines rechteckigen Lautsprechers 110. 7 zeigt eine perspektivische Seitenansicht der relevanten Teile eines rechteckigen Lautsprechers 110. 8 zeigt einen perspektivischen Teilschnitt von oben der relevanten Teile eines rechteckigen Lautsprechers 110. 9A zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die relevanten Teile eines rechteckigen Lautsprechers 110, der in einen ersten Abschnitt 192a eines Gehäuses 190 eingebaut ist. 9B zeigt eine perspektivische Draufsicht auf die relevanten Teile des rechteckigen Lautsprechers 110, der in ein Gehäuse 190 eingebaut ist. 10 zeigt eine perspektivische Seitenschnittansicht der relevanten Teile eines rechteckigen Lautsprechers 110, der in ein Gehäuse 190 eingebaut ist. 11 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Zusammenbauen des rechteckigen Mikrolautsprechers 110 in einem Gehäuse 190 beschreibt.
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Unter Bezugnahme auf 4 umfasst der Lautsprecher 110 eine Membrananordnung 111, einen Kragen 116, eine Spulenanordnung 130 und ein Magnetsystem 150. Die Membrananordnung 111 umfasst eine Membran 112, einen Membranring 113, der sich um den Umfang der Membran 112 erstreckt, und eine Membranplatte 114, um die Membran 112 zu versteifen. Die Membran 112 kann aus einer oder aus mehreren Materialschichten wie zum Beispiel Etherketon (PEEK), Acrylat und/oder thermoplastischem Elastomer (TEP), Polyetherimid (PEI) und/oder anderen Materialien hergestellt sein, die in der Technik bekannt sind.
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Das Magnetsystem 150 umfasst eine Umfangsmagnetanordnung 152, eine Topfanordnung 160 und einen dazwischen gebildeten Luftspalt 170. Die Perimeter-Magnetanordnung 152 umfasst vier Magnete 154, die auf den Rechtecksseiten des rechteckigen Lautsprechers 110 angeordnet sind, und die Ringplatte 158, die an den Magneten 154 befestigt ist. Die Topfanordnung 160 umfasst eine Topfplatte 180, einen in der Mitte der Topfplatte 180 angeordneten Magneten 162 und eine obere Platte 164, die am Magneten 162 gegenüberliegend der Topfplatte 180 befestigt ist. Die Umfangsmagnetanordnung 152 und die Topfanordnung 160 bilden die Magnetfeldführung 168. Die Magnetfeldführung 168 leitet und fokussiert das Magnetfeld der Magnete 154 und 162 in einem Luftspalt 170 (siehe 7) zwischen der Umfangsmagnetanordnung 152 und der Mittelmagnetanordnung 160, in welcher die Spule 132 der Spulenanordnung 130 in dem zusammengebauten Lautsprecher 110 angeordnet ist.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 4 und 5 umfasst eine Spulenanordnung 132 die Spule 132, Zuleitungen 134 und die flexible gedruckte Schaltung 136. Ein elektrisches Signal für die Antriebsspule 132 wird in die Spule 132 über die flexible gedruckte Schaltung 136 und die Leiter 134 geführt. Die Spule 132 des zusammengebauten Lautsprechers 110 ist an der Membran 112 mit einem Klebstoff, wie zum Beispiel Kleber, Klebeband oder anderen Klebstoffen, die in der Technik bekannt sind, befestigt. Im Gegensatz zu Mikromikrofonen des Standes der Technik sind die Leitungen 134 der Spule 132 direkt mit der flexiblen gedruckten Schaltung 136 verbunden. Die flexible gedruckte Schaltung 136 enthält ein Paar von Kontaktkissen 138 an einem ersten Anschlussende der flexiblen gedruckten Schaltung 136, die mit den Kontaktkissen 140 auf einem zweiten, dem ersten entgegengesetzten Ende der gedruckten Schaltung 136 in elektrischer Verbindung stehen. Die elektrische Verbindung zwischen den Kontaktkissen 140 und 138 kann unter Verwendung von Bahnen und/oder Durchkontaktierungen erreicht werden, wie dies in der Technik bekannt ist. Die Leitungen 134 sind durch eine Lötverbindung mit den Kontaktkissen 138 elektrisch verbunden, um zu ermöglichen, dass ein elektrisches Signal von einer (nicht gezeigten) Quelle in die Kontaktkissen 140 durch Bahnen und/oder Durchkontaktierungen in der flexiblen gedruckten Schaltung 136 durch Kontaktkissen 138, Leitungen 134 und in die Spule 132 fließt. Es wird von den Fachleuten verstanden werden, dass in verschiedenen Ausführungsformen die elektrische Verbindung zwischen den Leitungen 134 und der flexiblen gedruckten Schaltung 136 auf vielfältige Weise, wie in der Technik bekannt ist, erzielt werden kann, beispielsweise durch Einschieben von Leitungen 134 in einen elektrischen Verbinder, der an der flexiblen gedruckten Schaltung 136 befestigt ist.
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Im Gegensatz zu dem Mikrolautsprecher 10 nach dem Stand der Technik, der in den 1, 2A und 2B gezeigt ist, benötigt der Mikrolautsprecher 110 keine Kontaktkissen 92t und Kontaktkissen 92b, die in dem Rahmen 90 enthalten sein müssen. Durch Weglassen der zusätzlichen Komponenten, die erforderlich sind, um das elektrische Signal von der Quelle zur Spule 132 zu übertragen, kann die Größe verringert werden, können die Komponenten- und Herstellungskosten verringert werden und können die Haltbarkeit und die Klangqualität für den Lautsprecher 110 verglichen mit dem Lautsprecher 10 des Standes der Technik erhöht werden. Zum Beispiel kann durch das direkte Verbinden der Zuleitungen 134 mit den Kontaktkissen 138 der flexiblen gedruckten Schaltung 136 die Anzahl von elektrischen Verbindungen auf eine für jede Leitung 134 reduziert werden.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt, erstrecken sich die Leitungen 134 der Spule 132 von der der Seite der Spule 132 nahen flexiblen gedruckten Schaltung 136 aus und jede Leitung 134 bildet eine kurze Schleife. Dies ermöglicht, dass die Leitungen 134 kürzer in der Länge sind als die Leitungen 34 des Mikrolautsprechers 10 des Standes der Technik. Bei anderen Ausführungsformen jedoch können sich zum Beispiel die Leitungen 134 der Spule 132 von der der Seite der Spule 132 fernen flexiblen gedruckten Schaltung 136 aus erstrecken und sich nach innen in einer Schleife wenden, um elektrisch mit den Kontaktkissen 138 der flexiblen gedruckten Schaltung 136 verbunden zu sein. Wie gezeigt, erstrecken sich die Leitungen 134 von dem Boden der Spule 132 aus und können im Wesentlichen horizontal und im Wesentlichen in der Ebene mit der flexiblen gedruckten Schaltung 136 liegen, wenn sich die Spule in der Ruheposition befindet. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Lautsprecher 110 auch eines oder mehrere der Stützelemente zum Tragen der Spule 132 und/oder der Leitungen 134 aufweisen, wie beschrieben in der vorläufigen US-Anmeldung 62/147,801, eingereicht am 15. April 2015 mit dem Titel "Speaker with Supported Coil Wire", deren Gesamtheit durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird. Weitere Merkmale der Spulenanordnung 130 sind in der am 6. Oktober 2015 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung mit der Attorney Docket Nummer 112256-0091 mit dem Titel "Electroacoustic Transducer with Flexible Coilwire Connection" beschrieben, deren Gesamtheit durch Bezugnahme aufgenommen ist.
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Unter Bezugnahme auf 4, 6A, 6B, 7 und 8 umfasst der Kragen 116 einen ersten Abschnitt 118, der im Wesentlichen horizontal und im Wesentlichen parallel zur Topfplatte 180 ist. Eine im Wesentlichen rechteckige Öffnung 120 ist in dem ersten Abschnitt 118 vorgesehen, durch welche sich die Spule 132 während des Betriebs des Lautsprechers 110 hin und her bewegen kann. Der erste Abschnitt 118 dient als Rand, an dem der Membranring 113 typischerweise beispielsweise durch Klebstoff befestigt ist. Nach unten und im Wesentlichen senkrecht zu den Seiten des ersten Abschnitts 118 des Kragens 116 erstreckt sich ein zweiter Abschnitt, der als Seitenwand 122 dargestellt ist. Die Seitenwand 122 erstreckt sich um den Umfang des Kragens 116 herum.
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Der Kragen 116 weist ferner eine Stabilisierungslasche 126 auf, die sich im Wesentlichen horizontal von der Seitenwand 122 aus erstreckt. Wie in den 6A und 7 gezeigt ist, verbindet sich die Stabilisierungslasche 126 mit der flexiblen gedruckten Schaltung 136, dient zur Stabilisierung der flexiblen gedruckten Schaltung 136, bietet Schutz zwischen der elektrischen Verbindung zwischen den Leitungen 134 und den Kontaktkissen 138 und hält die Positionen des Kragens 116 und der Spulenanordnung 130 im Lautsprecher 110 aufrecht. Die Stabilisierungslasche 126 ist auf der flexiblen gedruckten Schaltung 136 unter Verwendung eines Klebstoffs 142 (siehe 4), wie zum Beispiel Klebstoff, Klebeband oder andere Klebstoffe, die in der Technik bekannt sind, befestigt.
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Die Seitenwand 122 umfasst eine Anzahl von Öffnungen 124, die sich durch die Seitenwand 122 in der Nähe der Ecken des Kragens 116 erstrecken. Vorzugsweise befinden sich zwei Felder von Öffnungen 124 in der Nähe der Ecken des Kragens 116. Die Öffnungen 124 sind als im Wesentlichen kreisförmige Löcher gezeigt, die in Reihen und Spalten angeordnet sind. Jede Seite der Seitenwand 122 des Kragens 116 ist mit dreißig (30) Öffnungen 124 gezeigt, die in zwei Anordnungen von fünfzehn (15) Öffnungen 124 angeordnet sind. In verschiedenen Ausführungsformen können die Öffnungen 124 beispielsweise in die Seitenwand 122 lasergeschnitten sein. Die Öffnungen 124 ermöglichen einen Luftstrom zwischen einem rückseitigen Volumen 196 (siehe 10) und der Seite der Membran 112, die dem rückseitigen Volumen zugewandt ist, (siehe Pfeile A in 8). Wie in 4 und 8 gezeigt ist, sind die Öffnungen 124 im Wesentlichen mit den Zwischenräumen 156 zwischen den Magneten 154 der Umfangsmagnetanordnung 152 ausgerichtet und somit umfasst der Lautsprecher 110 einen im Wesentlichen freien Luftweg zwischen dem rückseitigen Volumen 196 (siehe 10) und der rückseitigen Volumenseite der Membran 112. Daher ermöglichen die Öffnungen 124 eine unverzerrte Vibration der Membran 112 in Reaktion auf das elektrische Signal, das der Spule 132 zugeführt wird. Durch den Einschluss der Öffnungen 124 am Kragen 116 sind in der Topfplatte 180 keine Rückentlüftungen erforderlich, wie sie in den 2A und 2B gezeigt sind. Indem keine Rückentlüftungen in der Topfplatte 180 erforderlich sind, können die Geometrie und/oder Merkmale der Topfplatte 180 im Vergleich zur Topfplatte 80 von Lautsprechern des Standes der Technik vereinfacht werden, wodurch die Bauteilkosten reduziert werden.
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Es versteht sich, dass die Anzahl und/oder die Größe der Öffnungen 124 geändert werden kann, um die geeignete Seitenentlüftung zu einem rückseitigen Volumen (nicht gezeigt) bereitzustellen, um die gewünschte akustische Leistung für den Lautsprecher 110 zu erzielen. Das heißt, es kann die offene Gesamtfläche der Öffnungen 124 entsprechend den Konstruktionsanforderungen einer bestimmten Anwendung modifiziert werden. Gleichermaßen ist die Anordnung der Öffnung 124 an der Seitenwand 122 nicht darauf beschränkt, angrenzend an die Ecken der Seitenwand 122, noch im Wesentlichen mit den Zwischenräumen 156 zwischen den Magneten 154 der Umfangsmagnetanordnung 152 fluchtend zu sein. Zum Beispiel können die Öffnungen 124 am Mittelpunkt entlang einer oder mehrerer Seiten der Seitenwand 122 angeordnet sein. In anderen Ausführungsformen können beispielsweise Öffnungen 124 entweder gleichmäßig oder ungleichmäßig entlang einer oder mehrerer Seiten der Seitenwand 122 verteilt sein. Vorzugsweise ist die offene Fläche der Öffnungen 124 auf jeder Seite der Seitenwand 122 des Kragens 116 im Wesentlichen gleich. Dies ermöglicht einen im Wesentlichen gleichmäßigen Einlass und Auslass von Luft durch die Öffnungen 124 auf allen Seiten der Seitenwand 122, was eine im Wesentlichen gleiche vertikale Hin- und Her-Bewegung der Membran 112 über die gesamte Membran 112 hin begünstigt. Das heißt, dies neigt dazu, das Sich-Überschlagen der Membran 112 zu verringern oder zu beseitigen, was seinerseits ungleichförmige Spannungen auf der Membran 112 verringert oder nicht auftreten lässt, die zu einem vorzeitigen Ausfall der Membran 112 führen können. Daher werden durch Verringern des Sich-Überschlagens der Membran 112 die akustische Leistung und Qualität erhöht und die Haltbarkeit der Membran 112 und des Lautsprechers 110 erhöht.
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Wie an anderer Stelle hierin ausführlicher beschrieben, kann der Lautsprecher 110 in einem Gehäuse 190 angeordnet werden, in welches ein Adsorbermaterial direkt gefüllt werden kann. Um zu verhindern, dass der Adsorber mit den Magneten 154, 162, der Spule 132 und der Membran 112 des Lautsprechers 110 in Berührung kommt, können die Öffnungen 124 eine maximale Abmessung aufweisen, die kleiner ist als ein in das Gehäuse gefülltes Adsorbermaterial. Das Adsorbermaterial kann beispielsweise das Zeolithmaterial sein, das in der veröffentlichten US-Patentanmeldung 2013/0170687, veröffentlicht am 4. Juli 2013, mit dem Titel "Loudspeaker System with Improved Sound" beschrieben ist, dessen Gesamtheit hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
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Der Kragen 116 ist vorzugsweise aus einer Platte aus rostfreiem Stahl mit einer Dicke von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 0,2 mm (z. B. ungefähr 0,1 mm, ungefähr 0,11 mm, ungefähr 0,12 mm, ungefähr 0,13 mm, ungefähr 0,14 mm, ungefähr 0,15 mm, ungefähr 0,16 mm, ungefähr 0,17 mm, ungefähr 0,18 mm, ungefähr 0,19 mm, ungefähr 0,20 mm) ausgebildet. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke des Kragens 116 weniger betragen als ungefähr 0,1 mm. In verschiedenen anderen Ausführungsformen kann die Dicke des Kragens 116 größer sein als ungefähr 0,2 mm. Es versteht sich von selbst, dass in anderen Ausführungsformen beispielsweise der Kragen 116 aus einer Vielzahl von Materialien, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Metallen (z. B. Stahl, Aluminium, Titan, Magnesium und Legierungen davon), Kunststoffen (z , Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polyvinylchlorid (PVC)), Verbundwerkstoffen (z. B. kohlefaser- und aramidverstärkte Polymere) usw., ausgebildet sein kann Der Kragen 116 kann durch Stanzen, Gießen, Spritzgießen, additive Herstellung usw. ausgebildet werden.
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Der zusammengebaute Lautsprecher 110 ist in den 6A, 6B, 7 und 8 gezeigt. Die Membrananordnung 111 ist am Kragen 116 befestigt, der seinerseits an der flexiblen gedruckten Schaltung 136 (z. B. durch den Klebstoff 142) durch die Stützlasche 126 befestigt ist. Die flexible gedruckte Schaltung 126 ist an der Topfplatte 180 befestigt, an der die Umfangsmagnetanordnung 152 und der Mittelmagnet 162 befestigt sind. In verschiedenen Ausführungsformen kann beispielsweise der Kragen 116 auch an der Topfplatte befestigt sein, um die Steifigkeit des Lautsprechers 110 zu erhöhen.
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Nun wird unter Bezugnahme auf die 9A, 9B und 10 ein zusammengebauter Lautsprecher 110 gezeigt, der in einem Gehäuse 190 installiert ist. Das Gehäuse 190 umfasst einen ersten Gehäuseabschnitt 192a und einen zweiten Gehäuseabschnitt 192b. Ein rückwärtiges Volumen 196 ist durch den ersten Gehäuseabschnitt 192a, den zweiten Gehäuseabschnitt 192b und den Lautsprecher 110 definiert. Der zweite Gehäuseabschnitt 192b weist eine Öffnung 194 auf, die im Wesentlichen dieselbe Größe hat wie die Topfplatte 180 des Lautsprechers 110. Wenn der Lautsprecher 110 in den ersten Gehäuseabschnitt 192a montiert wird und der zweite Gehäuseabschnitt 192b im ersten Gehäuseabschnitt 192a angeordnet wird, dient die Topfplatte 180 zur Abdichtung der Öffnung 194. Wenn die Topfplatte 180 in die Öffnung 194 eingeführt und diese dadurch verschlossen wird, kann die äußere Größe des Gehäuses 190 verringert werden, während das rückseitige Volumen 196 des Gehäuses 190 maximiert wird. Somit kann ein größerer Lautsprecher 110 und ein größeres rückseitiges Volumen 196 in einer Vorrichtung eingesetzt werden, verglichen mit einem Lautsprecher 10 des Standes der Technik und mit dem Gehäuse 100 des Standes der Technik. Oder alternativ kann ein kleinerer Lautsprecher 110 mit der gleichen akustischen Leistung wie der Lautsprecher 10 des Standes der Technik in einer Vorrichtung verwendet werden.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 9A, 9B und 10 und mit Bezug auf 11 ist ein Verfahren zum Zusammenbauen des Lautsprechers 110 im Gehäuse 190 und zum direkten Füllen des Volumens 196 mit einem Adsorber beschrieben. Bei Schritt 1100 wird der Lautsprecher 110 in den ersten Gehäuseabschnitt 192a mit der Membran 112 nach unten gerichtet angeordnet. Wie in 9A gezeigt ist, steht die Membran 112 mit dem Schallweg 198 in Verbindung, der in der Seitenabstrahlöffnung 199 endet (siehe 10). Nachdem der Lautsprecher 110 im ersten Gehäuseabschnitt angeordnet ist, verbleibt ein offenes Volumen im ersten Gehäuseabschnitt 192a. Das offene Volumen wird zum rückseitigen Volumen 196, wenn der zweite Gehäuseabschnitt 192b im ersten Gehäuseabschnitt 192a angeordnet ist. Im Schritt 1102 wird eine gewünschte Menge an Adsorbermaterial direkt in das offene Volumen gefüllt. Da die Gesamtheit des offenen Volumens leicht zugänglich ist und wegen der seitlichen Entlüftung, die durch die Öffnungen 124 vorgesehen ist, kann der gesamte für den speziellen Entwurf gewünschte oder spezifizierte Adsorber leicht in das Gehäuse 190 eingefüllt werden. Da die maximale Größe jeder einzelnen Öffnung 124 geringer ist als die Größe des Adsorbermaterials, kann der Adsorber direkt gegen den Lautsprecher 110 gefüllt werden, ohne dass das Adsorbermaterial in Berührung mit den Magneten 154, 162, der Spule 132 und der Membran 112 gelangen kann. Des Weiteren ist unter Einschluss der Seitenöffnungen 124 und der Abmessung derselben eine Trennplatte 106 nicht erforderlich, wie dies beim Lautsprecher 10 der Fall ist. Beim Schritt 1104 wird, nachdem die spezifizierte Menge des Adsorbers direkt in den ersten Gehäuseabschnitt 192a gefüllt ist, der zweite Gehäuseabschnitt 192b im ersten Gehäuseabschnitt 192a angeordnet. Der zweite Gehäuseabschnitt 192b kann dann gegen den ersten Gehäuseabschnitt 192a und die Topfplatte 180 abgedichtet werden. Daher gibt es im Gegensatz zu den Konstruktionen nach dem Stand der Technik kein kleines Füllloch, das mit einer Abdeckung abgedichtet werden muss.
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Während verschiedene Schritte hierin in einer Reihenfolge beschrieben sind, versteht es sich von selbst, dass andere Ausführungsformen des Verfahrens in beliebiger Reihenfolge und/oder ohne alle beschriebenen Schritte ausgeführt werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
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Obwohl das Gehäuse 190 mit einem Schallweg 198 dargestellt ist, der in der seitlichen Ausstrahlöffnung 199 endet, versteht es sich von selbst, dass das Gehäuse des Lautsprechers 110 in verschiedenen Ausführungsformen einen Schallweg umfassen kann, der in einem oberen oder unteren Ausstrahlanschluss endet. Das Gehäuse 190 kann ferner einen Durchgang aufweisen, durch den die flexible gedruckte Schaltung 136 austritt, so dass sie mit einer (nicht dargestellten) Quelle für das Antreiben des Lautsprechers 110 verbunden werden kann.
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Eine andere Ausführungsform des Kragens 216 der Erfindung ist in den 12A, 12B dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Einige Merkmale von einem oder mehreren der Krägen 116 und 216 sind gemeinsam vorhanden und dementsprechend sollten Beschreibungen solcher Merkmale in einer Ausführungsform so verstanden werden, dass sie auch für andere Ausführungsformen gelten. Ferner können bestimmte Merkmale und Aspekte einer Ausführungsform in Kombination mit oder anstelle von bestimmten Eigenschaften und Aspekten einer anderen Ausführungsform verwendet werden.
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Der Kragen 216 weist einen ersten Abschnitt 218 auf, der im Wesentlichen horizontal und im Wesentlichen parallel zu einer Topfplatte 180 ist. Eine im Wesentlichen rechteckige Öffnung 220 ist in dem ersten Abschnitt 218 vorgesehen, durch die sich eine Spule 132 während des Betriebs eines Lautsprechers 110 hin und her bewegen kann. Der erste Abschnitt 218 dient als ein Rand, an dem der Membranring 113 einer Membran 112 typischerweise beispielsweise durch Klebstoff befestigt ist. Nach unten und im Wesentlichen senkrecht zu den Seiten des ersten Abschnitts 218 des Kragens 216 erstreckt sich ein zweiter Abschnitt, der als Seitenwand 222 gezeigt ist. Die Seitenwand 222 erstreckt sich um den Umfang des Kragens 216 herum.
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Die Seitenwand 216 umfasst eine Anzahl von Öffnungen 224, die sich durch die Seitenwand 222 in der Nähe der Ecken des Kragens 216 hindurch erstrecken. Die Öffnungen 224 sind als in Säulen angeordnete Schlitze gezeigt. Die Schlitzöffnungen 224 sind so gezeigt, dass sie sich von dem Anschlussende der Seitenwand 222 hinauf in Richtung zum ersten Abschnitt 218 des Kragens 216 erstrecken. In verschiedenen Ausführungsformen können zum Beispiel die Öffnungen 224 in die Seitenwand 222 lasergeschnitten werden. Die Öffnungen 224 dienen als seitliche Entlüftungen, die einen Luftstrom zwischen einem rückseitigen Volumen (nicht gezeigt) und der rückseitigen Volumenseite einer Membran 112 ermöglichen. Die Öffnungen 224 können im Wesentlichen mit den Zwischenräumen zwischen den Magneten 154 des Magnetsystems 150 fluchten und somit kann ein Lautsprecher einen im Wesentlichen freien Luftweg zwischen dem rückseitigen Volumen und der rückseitigen Volumenseite der Membran 112 aufweisen. Daher ermöglichen die Öffnungen 224 eine unverzerrte Vibration der Membran 112 in Reaktion auf das der Spule 132 zugeführte elektrische Signal. Unter Einbeziehung der Öffnungen 224 am Kragen 216 sind in der Topfplatte 180 keine rückseitigen Entlüftungen erforderlich, wie sie in den 2A und 2B gezeigt sind. Indem keine rückseitigen Entlüftungen an der Topfplatte 180 erforderlich sind, können die Geometrie und/oder Merkmale der Topfplatte 180 im Vergleich zur Topfplatte 80 von Lautsprechern des Standes der Technik vereinfacht werden, wodurch die Bauteilkosten reduziert werden.
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Der Kragen 216 umfasst ferner eine Stabilisierungslasche 226, die sich im Wesentlichen horizontal von der Seitenwand 222 aus erstreckt. Die Stabilisierungslasche 226 funktioniert wie die Stabilisierungslasche 126, die in den 4, 6A, 6B und 7 gezeigt ist. Die Stabilisierungslasche 226 ist mit der flexiblen gedruckten Schaltung 136 verbunden, dient zur Stabilisierung der flexiblen gedruckten Schaltung 136 und bietet Schutz zwischen der elektrischen Verbindung zwischen den Leitungen 134 und den Kontaktstellen 138 und hält die Positionen des Kragens 216 und der Spulenanordnung 130 im Lautsprecher aufrecht. Der Stabilisierungsstreifen 226 ist an der flexiblen gedruckten Schaltung 136 unter Verwendung eines Klebstoffs 142 (siehe 4) befestigt, wie zum Beispiel Klebstoff, Klebeband oder andere Klebstoffe, die in der Technik bekannt sind.
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Während Ausführungsformen des Audiowandlers gezeigt und beschrieben werden, die eine rechteckige Form aufweisen, versteht es sich von selbst, dass in anderen Ausführungsformen der Audiowandler eine Vielzahl von Formen aufweisen kann, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, kreisförmig und oval. Dementsprechend ist die Erfindung nicht auf Audiowandler mit einer rechteckigen Form beschränkt.
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Zum Schluss ist anzumerken, dass die Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen und beispielhaften Arbeitsbeispiele beschränkt ist. Weitere Ausgestaltungen, Modifikationen und Kombinationen liegen ebenfalls im Rahmen der Patentansprüche und sind dem Fachmann von der vorstehenden Offenbarung abgeleitet überantwortet. Dementsprechend sollten die hierin beschriebenen und dargestellten Techniken und Strukturen als veranschaulichend und beispielhaft verstanden werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu beschränken. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird durch die beigefügten Ansprüche, einschließlich bekannter Äquivalente und nicht vorhersehbarer Äquivalente zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Anmeldung, definiert.
