DE202018107123U1

DE202018107123U1 - Elektroakustischer Wandler mit verbessertem Stoßschutz

Info

Publication number: DE202018107123U1
Application number: DE202018107123.8U
Authority: DE
Original assignee: Knowles Electronics LLC
Current assignee: Knowles Electronics LLC
Priority date: 2017-12-30
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2019-01-08
Anticipated expiration: 2028-12-14
Also published as: US10945077B2; CN109996159A; US20190208326A1; CN209748804U; DE102018221577A1

Abstract

Elektroakustischer Wandler, der umfasst:
erste und zweite Permanentmagnete, die in beabstandeter Beziehung durch ein Joch gehalten werden;
eine Spule mit einem Tunnel, der mit einem Raum zwischen den Magneten ausgerichtet ist; und
einen Anker mit einem länglichen Abschnitt, der sich durch den Spulentunnel und wenigstens teilweise zwischen dem ersten und zweiten Magneten erstreckt, wobei der Anker zur Ablenkung zwischen den Magneten als Reaktion auf ein an die Spule angelegtes Anregungssignal montiert ist,
wobei der längliche Abschnitt des Ankers einen gestanzten Vorsprung auf gegenüberliegenden Seiten davon umfasst, wobei die Vorsprünge relativ zueinander versetzt und quer zu einer Längsabmessung des Ankers angeordnet sind,
wobei die Vorsprünge einen Abschnitt des Wandlers berühren, wenn der Wandler einem Aufprall ausgesetzt ist.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Die Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf elektroakustische Wandler und insbesondere auf den Stoßschutz in solchen Wandlern.
HINTERGRUND
Ein elektroakustischer Empfänger umfasst typischerweise ein Gehäuse mit einer beweglichen Membran, die das Gehäuse in ein Hintervolumen und ein Vordervolumen trennt. Ein Motor ist im Vordervolumen angeordnet und umfasst einen Anker mit einem Abschnitt, der sich zwischen beabstandeten Magneten als Reaktion auf ein Signal, das an eine um den Anker herum angeordnete Spule angelegt wird, ablenkt. Der Anker ist über eine Antriebsstange mit der Membran verbunden, so dass die Ablenkung des Ankers die Membran bewegt. Das Vordervolumen umfasst eine Öffnung, durch die bei Betätigung der Membran Schall abgegeben wird. Solche Empfänger sind jedoch anfällig für dauerhafte Schäden, wenn sie einem Stoß ausgesetzt sind. So kann beispielsweise der Anker bei starken Stößen auf den Empfänger gebogen werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Schnittansicht eines elektroakustischen Wandlers mit einem Anker in einer ausgeglichenen stationären Position;
2 ist eine schematische Schnittansicht eines weiteren Wandlers mit einem Anker in einer ausgeglichenen stationären Position;
3 ist eine Teilschnittansicht eines Wandlers mit dem Anker in einer übermäßig ausgelenkten Aufwärtsposition;
4 ist eine Teilschnittansicht eines Wandlers mit dem Anker in einer übermäßig abgelenkten Abwärtsposition;
5 ist eine Draufsicht auf einen Anker mit versetzten Vorsprüngen, die über eine lange Abmessung des Ankers angeordnet sind; und
6 ist eine Schnittansicht eines Ankers mit versetzten Vorsprüngen, die entlang einer langen Dimension des Ankers angeordnet sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In 1 umfasst ein elektroakustischer Wandler 10 einen Motor mit einer elektrischen Spule 12, Magneten 13 und 14, die von einem Joch mit den Polstücken 15 und 16 und einem Anker 17 gehalten werden. In diesem Beispiel ist der Anker ein E-Anker, aber andere bekannte und zukünftige Anker können in anderen Ausführungsformen verwendet werden. Die Magnete 13 und 14 werden durch das Joch im Abstand zueinander positioniert. Die Spule 12 definiert einen Tunnel 18, der mit einem Spalt oder Raum 19 zwischen den Magneten 13 und 14 ausgerichtet ist. Der Anker weist einen länglichen Abschnitt 23 auf, der sich durch den Spulentunnel 18 und wenigstens teilweise in den Spalt zwischen dem ersten und zweiten Magneten 13 und 14 erstreckt. Bei symmetrischen Ankerempfängern wird der Anker zwischen den Magneten in einem Ruhe- oder stationären Zustand ausgeglichen, wenn kein Anregungssignal an die Spule angelegt wird. Der Anker ist zur Ablenkung zwischen den Magneten bei Anlegen des Anregungssignals montiert. Der Motor ist typischerweise in einem Vordervolumen des Gehäuses angeordnet und ist mit einem beweglichen Teil einer Membran über eine Stange oder ein anderes Gestänge verbunden, wie hierin näher erläutert.
2 veranschaulicht einen weiteren elektroakustischen Wandler 200 mit einem Motor, der dem Motor von 1 ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass der Anker ein U-förmiger Anker 202 ist. Das Gehäuse 204 ist durch eine Membran 210 in ein Vordervolumen 206 und ein Hintervolumen 208 unterteilt. Der in 1 dargestellte Motor ist ähnlich angeordnet. In 2 ist der Anker 202 ebenfalls über die Stange 212 oder ein anderes Gestänge mit einem beweglichen Teil der Membran verbunden. Der Motor umfasst eine elektrische Spule 12, die um einen Anker 202 mit einem Abschnitt 22 angeordnet ist, der zwischen den ersten und zweiten Magneten 13 und 14 auslenkt, die von einem Joch 14 beim Anlegen eines Anregungssignals an die Spule gehalten werden. Der Motor ist im Hintervolumen des Gehäuses 204 wie hierin beschrieben angeordnet. Die Ablenkung des Ankers bewegt die Membran, um Schall von einer Schallöffnung 216 des Gehäuses abzugeben.
In 2 umfasst ein länglicher Abschnitt 23 des Ankers Vorsprünge 20 und 21 auf gegenüberliegenden Seiten davon, um die Durchbiegung des Ankers 17 bei einem Aufprall oder einem anderen Stoß zu begrenzen, wie hierin näher erläutert. 2-6 veranschaulichen auch die in oder an der Armatur gebildeten Vorsprünge. Die Position der Vorsprünge auf dem Anker kann kostengünstiger sein, als die Bereitstellung von Vorsprüngen oder Stoßfängern an einem anderen Abschnitt des Wandlers, wie der Spule oder an den Magneten.
In einer Ausführungsform werden die Vorsprünge durch einen Stanz- oder Pressvorgang am Anker gebildet. Solche Umformoperationen sind kostengünstig und bieten eine gleichbleibende Position, Größe und Form des Vorsprungs. In einer Implementierung, die in 5 dargestellt ist, sind die gepressten Vorsprünge 20 und 21 gegeneinander versetzt und quer zu einer Längsabmessung des Ankers 17 angeordnet. Der Anker hat einen ebenen Abschnitt und die Vorsprünge sind so gestanzt, dass sie sich von gegenüberliegenden Seiten des Ankers erstrecken. Die Vorsprünge in 5 haben eine halbkugelförmige Form, aber die Vorsprünge können auch andere Formen in anderen Ausführungsformen aufweisen. 6 ist eine alternative Ausführungsform, bei der die gepressten Vorsprünge 20 und 21 versetzt und nebeneinander entlang der Längsabmessung des Ankers angeordnet sind (statt quer zum Anker, wie in 5 dargestellt).
In weiteren Ausführungsformen sind die Vorsprünge als diskrete Komponenten ausgeführt, die auf gegenüberliegenden Seiten des Ankers angeordnet oder abgeschieden sind, um eine Baugruppe zu bilden. Diese Komponenten können als Teile ausgeführt werden, die an gegenüberliegenden Seiten des Ankers geklebt, geschweißt oder anderweitig befestigt sind. In einem Beispiel sind die Vorsprünge Klumpen aus aushärtbarem Material, wie z.B. Epoxid, die sich auf dem Anker ablagern. Die Vorsprünge können auch durch eine Hülse oder ein anderes Element gebildet werden, das um den Anker herum angeordnet ist. Bei der Verwendung von Einzelteilen müssen die Vorsprünge nicht über oder entlang der Längsabmessung des Ankers versetzt werden.
Im Allgemeinen sind die Vorsprünge so konfiguriert, dass jeder Vorsprung einen entsprechenden Abschnitt des Wandlers kontaktiert, wenn der Wandler einem Stoß ausgesetzt ist, der den Anker über seinen normalen Betriebsbereich hinaus auslenkt (d.h. übermäßige Auslenkung). In einigen Ausführungsformen sind die Vorsprünge so angeordnet und bemessen, dass jeder Vorsprung einen entsprechenden Abschnitt des Wandlers kontaktiert, wenn ein anderer entsprechender Abschnitt des Ankers, der von den Vorsprüngen beabstandet ist, bei Überausschlag des Ankers einen der Magnete kontaktiert. Die Bereitstellung mehrerer Berührungspunkte, wenn der Anker in die eine oder andere Richtung übermäßig abgelenkt wird, verringert die Wahrscheinlichkeit, dass der Anker bei einem Aufprall oder einem anderen Stoß beschädigt (z.B. dauerhaft gebogen) wird. In anderen Ausführungsformen sind die Vorsprünge jedoch auf dem Anker angeordnet und so bemessen, dass nur die Vorsprünge auf dem Anker und keine anderen Teile des Ankers den Wandler berühren, wenn der Wandler einem Stoß ausgesetzt ist. Im Folgenden werden verschiedene Implementierungen beschrieben.
In einer Ausführungsform sind die Vorsprünge auf dem Anker angrenzend an den ersten und zweiten Magneten angeordnet, so dass jeder Vorsprung einen entsprechenden Magneten kontaktiert, wenn der Anker in die eine oder andere Richtung übergelenkt wird. Bei symmetrischen Ankerwandlern oder -empfängern wird der Anker zwischen ersten und zweiten Magneten im Ruhe- oder stationären Zustand (d.h. in Abwesenheit eines an die Spule angelegten Anregungssignals) symmetrisch angeordnet, wie in 1 und 2 dargestellt. Somit befindet sich der Anker typischerweise zwischen den Magneten mit relativ kleinen Positionsabweichungen (d.h. einer engen Toleranz) im Vergleich zu den Positionsabweichungen anderer Komponenten des Wandlers. So konfiguriert, bieten die Vorsprünge eine symmetrische Überbiegungsbegrenzung für den Anker und damit eine angemessene Unterstützung und einen optimalen Schutz bei Überbiegungen.
In 3 und 4, greifen die Vorsprünge 20 und 21 des Ankers jeweils in die Magnete 13 und 14 ein, wenn der Anker über seinen normalen Arbeitsbereich hinaus nach oben und unten abgelenkt wird (d.h. wenn der Anker übermäßig abgelenkt ist). Eine solche Überauslenkung tritt nur auf, wenn das Gerät starken Stößen ausgesetzt ist. 3 zeigt einen Abschnitt 300 des Ankers, der den Magneten gleichzeitig kontaktiert, während der Vorsprung 20 den Magneten kontaktiert, wenn der Anker in einer Aufwärtsrichtung übermäßig abgelenkt ist. Der Kontaktpunkt 300 und der Vorsprung 20 arbeiten zusammen, um an mehreren Punkten entlang der Länge des überbogenen Ankers Unterstützung zu bieten, was die Möglichkeit verringert, dass der Anker dauerhaft verformt oder anderweitig beschädigt wird. In 4 wird der Anker ebenfalls unterstützt, wenn er in Abwärtsrichtung übermäßig ausgelenkt ist. In anderen Implementierungen sind die Vorsprünge 20 und 21 jedoch so bemessen oder angeordnet, dass nur die Vorsprünge die Magnete berühren, ohne dass der Endabschnitt des Ankers (z.B. Abschnitt 300) die Magnete berühren kann.
In einigen Implementierungen sind die Vorsprünge mit gleicher Höhe und auf gegenüberliegenden Seiten des Ankers angeordnet, die in einem gemeinsamen Abstand von einem Ende des Ankers angeordnet sind. Solche Implementierungen beinhalten Ausführungsformen, bei denen gepresste Vorsprünge über die lange Abmessung des Ankers angeordnet sind, wie in 5 dargestellt. Vorsprünge mit gleicher Höhe sorgen für eine symmetrische Überbiegung, wenn der Anker symmetrisch zwischen dem ersten und zweiten Magneten angeordnet ist. Eine solche Überausschlagssymmetrie erleichtert auch die Abstützung des Ankers an mehreren Stellen in Ausführungsformen, bei denen eine Abstützung an mehreren Kontaktstellen bei Überausschlag erwünscht ist.
In anderen Ausführungsformen sind die Vorsprünge konfiguriert, um andere Teile des Wandlers als die Magnete zu kontaktieren, wenn der Anker übermäßig abgelenkt wird. So können beispielsweise die Vorsprünge so konfiguriert werden, dass sie die Spule, das Joch, eine an dem Joch, der Spule oder den Magneten befestigte Struktur berühren. Eine solche Struktur könnte als Abstandshalter zwischen der Spule und dem Magneten oder Joch zwischen anderen Teilen des Wandlers ausgeführt werden. Die Auswahl der Kontaktpunkte, zwischen denen sich der Anker im Wesentlichen symmetrisch befindet, stellt sicher, dass der Bereich der Überauslenkung in beide Richtungen im Wesentlichen symmetrisch begrenzt ist. Die Asymmetrie zwischen Anker und Kontaktpunkten am Wandler kann jedoch durch die Konfiguration der Vorsprünge mit unterschiedlichen Höhen oder Positionen entlang des Ankers ausgeglichen werden.
In alternativen Ausführungsformen befinden sich die Vorsprünge auf dem Anker neben der Spule, anstatt auf den Magneten, so dass die Vorsprünge die Spule berühren, wenn der Anker in die eine oder andere Richtung übermäßig abgelenkt wird. In diesen Ausführungsformen wird eine optimale Leistung erzielt, wenn der Anker symmetrisch in einem Tunnel der Spule positioniert ist. Da die Spule ansonsten keine genaue Position in Bezug auf den Anker erfordert, können während der Montage zusätzliche Schritte zur Ausrichtung der Spule erforderlich sein, um diese Ausführungsform zu realisieren. Alternativ können die Vorsprünge unterschiedliche Höhen aufweisen, um eine fehlende Symmetrie zwischen Spule und Anker auszugleichen.
In anderen Implementierungen sind die Vorsprünge auf gegenüberliegenden Seiten des Ankers in unterschiedlichen Abständen vom Ende des Ankers angeordnet. Solche Ausführungsformen beinhalten gepresste Vorsprünge, die versetzt oder entlang der Längsabmessung des Ankers angeordnet sind, wie in 6 dargestellt. In diesen Ausführungsformen müssen die Vorsprünge unterschiedliche Höhen aufweisen, wenn eine Symmetrie der Überbiegungseinschränkungen erwünscht ist, da einer der längsversetzten Vorsprünge einen Teil des Wandlers (z.B. den Magneten oder die Spule) vor dem anderen Vorsprung berührt, wenn die Ablenkung in die eine oder andere Richtung erfolgt. In Ausführungsformen, in denen es wünschenswert ist, den Anker bei Überausschlag an mehreren Stellen zu stützen, müssen die längsversetzten Vorsprünge so bemessen sein, dass jeder Vorsprung einen entsprechenden Abschnitt des Wandlers gleichzeitig berührt, während der andere Abschnitt des Wandlers (z.B. Abschnitt 300 in 3) den Magneten berührt, wenn der Anker übermäßig abgelenkt wird.
Während die vorliegende Offenbarung und das, was derzeit als die beste Form der Offenbarung angesehen wird, in einer Weise beschrieben wurde, die den Besitz der Erfinder begründet und es denjenigen mit gewöhnlichen Fähigkeiten in der Technik ermöglicht, diese zu machen und zu verwenden, wird verstanden und anerkannt, dass es viele Äquivalente zu den hierin offenbarten exemplarischen Ausführungsformen gibt und dass unzählige Änderungen und Variationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang und Geist der Offenbarung abzuweichen, die nicht durch die exemplarischen Ausführungsformen, sondern durch die beigefügten Ansprüche begrenzt werden soll.

Claims

Elektroakustischer Wandler, der umfasst: erste und zweite Permanentmagnete, die in beabstandeter Beziehung durch ein Joch gehalten werden; eine Spule mit einem Tunnel, der mit einem Raum zwischen den Magneten ausgerichtet ist; und einen Anker mit einem länglichen Abschnitt, der sich durch den Spulentunnel und wenigstens teilweise zwischen dem ersten und zweiten Magneten erstreckt, wobei der Anker zur Ablenkung zwischen den Magneten als Reaktion auf ein an die Spule angelegtes Anregungssignal montiert ist, wobei der längliche Abschnitt des Ankers einen gestanzten Vorsprung auf gegenüberliegenden Seiten davon umfasst, wobei die Vorsprünge relativ zueinander versetzt und quer zu einer Längsabmessung des Ankers angeordnet sind, wobei die Vorsprünge einen Abschnitt des Wandlers berühren, wenn der Wandler einem Aufprall ausgesetzt ist.
Wandler nach Anspruch 1, wobei die Vorsprünge angrenzend an den ersten und zweiten Magneten angeordnet sind, wobei jeder Vorsprung einen entsprechenden Magneten berührt, wenn der Wandler einem Aufprall ausgesetzt ist.
Wandler nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Anker plan ist und im Wesentlichen symmetrisch zwischen dem ersten und zweiten Magneten angeordnet ist, wobei die Vorsprünge auf gegenüberliegenden Seiten des Ankers die gleiche Höhe aufweisen und in einem gemeinsamen Abstand von einem Ende des Ankers angeordnet sind.
Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der des Weiteren ein Gehäuse umfasst, das durch eine Membran in ein Hintervolumen und ein Vordervolumen unterteilt ist, wobei der Anker mit einem beweglichen Abschnitt der Membran gekoppelt ist, wobei die Ablenkung des Ankers bewirkt, dass der bewegliche Abschnitt der Membran Schall von einer Öffnung des Gehäuses über das Vordervolumen abgibt.
Wandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Anker symmetrisch zwischen Abschnitten des Wandlers angeordnet ist und die gestanzten Vorsprünge konfiguriert sind, um die Abschnitte des Wandlers zu berühren, zwischen denen der Anker symmetrisch angeordnet ist, wenn der Wandler einem Aufprall ausgesetzt ist.
Wandler nach Anspruch 5, wobei der Anker an mehreren Stellen abgestützt ist, wenn einer der Vorsprünge einen der Abschnitte des Wandlers berührt, zwischen denen der Anker symmetrisch angeordnet ist.