DK164621B

DK164621B - Elektrodynamisk transducer

Info

Publication number: DK164621B
Application number: DK498389A
Authority: DK
Inventors: Kaj Boerge Hansen
Original assignee: Kirk Acoustics As
Priority date: 1989-10-09
Filing date: 1989-10-09
Publication date: 1992-07-20
Also published as: DE59009854D1; EP0422424A2; US5155773A; EP0422424B1; DK164621C; CA2027106A1; DK498389D0; ES2078280T3; EP0422424A3; JPH03208499A; DK498389A; ATE130157T1; AU6365190A

Description

i

DK 164621 B

Opfindelsen angår en elektrodynamisk transducer af den i krav 1's indledning angivne art. Sådanne transducere anvendes i telefonapparater og deres vigtige egenskaber bør 5 være: - god akustisk følsomhed - meget lav følsomhed over for ydre magnetfelter - høj isolation over for elektriske felter imellem front- 10 dækslet og og terminalerne, - lav pris.

Et hovedproblem ved kendte transducere og mikrofoner af svingspole typen er, at de er for følsomme over for ydre 15 magnetiske ac felter.

En transducer af denne type, og som er beskrevet i USA-patent nr. 4 418 247, har en akustisk SFERT afvejet følsomhed på S = - 53 dB i forhold til lV/Pa. Denne trans-20 ducer har en immunitet mod ydre ac felter, som er bedre end den gennemsnitlige svingspoletransducer på markedet.

Følsomheden P mod ydre magnetfelter i størrelsesordenen -7 10 T og i frekvensområdet 50 Hz til 4 kHz er som følger: 25 P < S - 35 dB = - 53 - 35 dB = - 88 dB.

Hovedformålet med opfindelsen er at forbedre dette dæmpningsbillede.

30

Et yderligere problem ved kendte telefonmikrotelefoner er, at de i apparatet indbyggede mikrotelefoner er for følsomme over for statisk elektricitet. Som følge af pladsmangel i mikrotelefonens mikrofonende og som følge 35 af den ønskede akustiske følsomhed er afstanden fra ydersiden af mikrotelefonens mikrofonende til mikrotelefonens front sædvanligvis meget lille. I nogle lande skal tele- 2

DK 164621 B

fonapparater tåle en test spænding på 15 kV mellem ydersiden af mikrotelefonens mikrofonende og apparatets terminaler. Dette betyder, at transduceren i sig selv bør udvise en isolationsspænding på omtrent 12 kV fra dens 5 front til dens terminaler.

Fra US-A-4 529 846 kendes en indkapslet elektrodynamisk transducer, hvori et frontdæksel af elektrisk isolerende materiale, som har lydåbninger, der fører direkte ind til 10 membranen, er omsluttet af en magnetisk shunt af stål, som skal tjene til at nedsætte den magnetiske sprednings-flux ved transducerens forside, så transduceren ikke tiltrækker papirklips og andre jernholdige smådele, som kan blive tiltrukket af mikrotelefonen, men uden at den om-15 sluttende magnetiske shunt har nogen særlig virkning på et magnetisk vekselfelt, som frembringes i en speciel ekstra fluxspole, som er beregnet til induktiv kobling til et høreapparat.

20 Hovedformålet med den foreliggende opfindelse er som før nævnt at forbedre transducerens dæmpningsegenskaber over for ydre magnetiske vekselfelter. For at opnå tilstrækkelig dæmpning skal frontdækslets materiale, som er metal, f.eks. jern, være relativt tykt, i størrelsesordenen 0,5-25 1,0 mm tykt, og det vil derfor ikke længere være muligt at opnå en ønsket akustisk indgangsimpedans ved at frembringe spalter i frontdækslet.

Ved at udforme den indledningsvis angivne elektrodynamis-30 ke transducer således, som det er angivet i krav l's kendetegnende del, er det imidlertid muligt at opnå den ønskede akustiske indgangsimpedans. De radialt anbragte åbninger, som forbinder åbningerne i indlægget og spalterne eller hullerne i frontdækslet, er fortrinsvis dan-35 net af riller i den øverste overflade af indlægget, hvilke riller er lukkede af den indvendige overflade af fron'tdækslet. Rillerne bør fortrinsvis have et tværsnit 3

DK 164621 B

svarende til cirkulære huller med en diameter på 0,1-0,3 mm og en længde på 0,1-0,4 mm. Frontdækslet behøver således ikke at være forsynet med impedansbestemmende spalter, men kan i stedet være forsynet med simple store 5 spalter eller huller.

Transduceren ifølge opfindelsen er i sin grundform udformet med en akustisk følsomhed, som er lig med den før nævnte S værdi, men dens følsomhed P mod ydre magnetfel-10 ter er lig med -108 dB, hvilket er en reduktion på 20 dB i forhold til den kendte transducer.

Yderligere træk i forhold til de kendte transducere er, at det definerede nye indlæg: 15 - repræsenterer den akustiske indgangsimpedans - beskytter den følsomme membran mekanisk - holder magnetsystemet samlet, og - forøger den elektriske overslagsspænding fra frontdæk- 20 slet til terminalerne.

Opfindelsen skal i det følgende nærmere beskrives med henvisning til tegningen, hvorpå: 25 fig. 1 viser et tværsnit af transduceren, og fig. 2 viser indlægget set fra oven.

I fig. 1 er vist en elektrodynamisk transducer omfattende 30 et magnetsystem 1, 2 og 3, en svingspole 4 og en membran 5, som er indesluttet i beskyttende dæksler, - et frontdæksel 7 og et bagdæksel 8. Magnetsystemet består af en magnet 1, en udvendig polsko 2 og en indvendig polsko 3.

Et indlægsorgan 6 er anbragt mellem magnetsystemet og 35 frontdækslet 7 for at give transduceren dens forbedrede egenskaber. Membranen 5 er forsynet med en støttering 9, som også bærer to terminaler 10.

4

DK 164621 B

Den udvendige polsko 2 gives enkel geometri og små dimensioner for at gøre den billig. For at opnå forbedret magnetisk afskærmning af spolen er yderkanten 11 af den udvendige polsko 2 forlænget opad så langt, som det tilla-5 des af udformningen af indlægget 6 og membranen 5. Dette kan være muligt ved at udforme mellemdelen af indlægget 6 noget tragtformet i retningen af frontdækslet 7 for at tillade en tilsvarende formet mellemdel af membranen 5 og en tilsvarende formet yderdel eller kant 11 af den udven-10 dige magnetpolsko 2. Kanten af polskoen kan også have andre former for at sikre, at spolen skærmes af jernlegemet.

Indlægget 6 fastholder som vist den aksiale position af 15 magnetsystemet i forhold til frontdækslet 7 og membranen 5, idet frontdækslet 7 tvinger bagdækslet 8 mod undersiden af den udvendige polsko. Dette er et af trækkene ved indlægget 6. Ganske ofte er de udvendige polsko forsynet med fremspring eller lignende for at holde magnet-20 systemet samlet i en korrekt position i transduceren. Sådanne fremspring er, som det vil forstås, ikke længere nødvendige, og inderdiameteren af frontdækslet kan holdes så lille som mulig, for derved at maksimere skærmvirkningen.

25

For at opnå beskyttelse mod ydre magnetfelter er frontdækslet 7 fremstillet af metal, f.eks. jern. Frontdækslet vil derved dæmpe felterne ved modmagnetomotoriske kræfter forårsaget af jernets elektrisk ledende egenskaber og af 30 magnetiske shunte, som omleder svingspolen 4 som følge af jernets magnetiske egenskaber.

For at opnå tilstrækkelig dæmpning skal frontdækslets materiale være relativt tykt, i størrelsesordenen 0,5-1,0 35 mm tykt, og det vil derfor ikke længere være muligt at opnå en ønsket akustisk indgangsimpedans ved at frembringe spalter i frontdækslet. Ønskede spalter opnås imidler- 5

DK 164621 B

tid ved at fremstille riller 13 i den øverste overflade af indlægget 6 og lukke rillerne ved den indvendige overflade af frontdækslet 7. Spalterne eller åbningerne 13 bør fortrinsvis have et tværsnit svarende til cirkulære 5 huller med en diameter på 0,1-0,3 mm og en længde på 0,ΙΟ, 4 mm. Et andet træk ved indlægget 6 er derfor, at selve frontdækslet 7 ikke behøver være forsynet med de ønskede spalter, men i stedet kan være forsynet med simple store spalter eller huller 18. Antallet og orienteringen af 10 spalter 18 kan, men behøver ikke, svare til antallet af spalter 13 og til antallet af åbninger 17 i indlægget 6, hvilket antal fortrinsvis er 3-8.

Indlægget 6 er forsynet med et antal åbninger 17, som er 15 forskudt i forhold til spalterne 18 i frontdækslet 7.

Dette er en tredie egenskab ved indlægget 6. Når frontdækslet er forsynet med sædvanlig store spalter 18, vil der findes en risiko for at beskadige den følsomme membran med skarpe genstande såsom blyantsspidser, hårnåle 20 osv., med mindre indlæggets 6 huller er forskudt fra hullerne i frontdækslet. Åbningerne 17 i indlægget 6 og spalterne eller hullerne 18 i frontdækslet 7 er forbundet med spalterne 13 til dannelse af en labyrint for lydbølgerne .

25

Et fjerde træk ved indlægget 6 er, at det forhindrer magnetsystemet 1,2,3 i at adskilles, hvis mikrotelefonen udsættes for kraftige accelerationer, uden limning eller cementering af polskoene 2 og 3 til magneten 1. Andre 30 kendte transducere gør brug af nitning eller støbning, men disse metoder kræver et hul i magneten, som derved gør den større og dyrere, hvorved også andre dele af transduceren skal være store og dyrere.

35 Det er et generelt krav, at transducere til telefoner bør være følsomme over for frekvenser, som er under 300 Hz.

Det er almindelig kendt, f.eks. fra Europa-patent nr.

DK 164621B

6 81780, at reducere den akustiske følsomhed ved at fremstille en åbning, f.eks. et hul eller en spalte i membranen. En sådan åbning har imidlertid den ulempe, at afstanden fra forsiden af frontdækslet gennem åbningen til 5 jerndelene og derved til terminalerne er kort, hvilket medfører en lav overslagsspænding. Indlægget 6 er forsynet med en aksialt anbragt cylindrisk del 20, som er udstrakt gennem en aksialt anbragt åbning 14 i membranen 5 i berøring med den indvendige polsko 3. Et femte træk 10 ved indlægget 6 er derfor, at afstanden for elektriske overslag imellem frontdækslet og jerndelene er forøget. Elektriske overslag skal nu finde sted fra frontdækslet 7 gennem hullerne 17 i indlægget 6, langs membranen og gennem membranåbningen 14 til jerndelene. Det cylindriske 15 mellemrum imellem indlæggets 6 aksiale del 20 og membranåbningen 14 er i størrelsesordenen 0,1-0,3 mm bred og 3,0-9,0 mm lang.

Når dimensionerne af transduceren er begrænsede (pga.

20 prisen), og når frontdækslet 7 som følge af magnetisk afskærmning bør have sin cylindriske del så tæt som mulig til svingspolen 4, er der en meget begrænset plads til rådighed til at danne en akustisk impedans imellem voluminet 15 under membranen og det bageste volumen 16. Denne 25 akustiske kobling er kendt fra en række transducer-konstruktioner, for det meste i form af et stofstykke, som dækker et eller flere huller, eller som i USA-patent nr.

4 418 247, hvor et antal cirkulære tappe er indført i et tilsvarende antal kvadratiske huller. Ingen af de nævnte 30 løsninger er ideel og er blevet udskiftet af en unik løsning i den foreliggende transducer. Den indre del 19 af membranringen 9 er fremstillet elastisk, så den passer godt mod den udvendige polsko 2, og den er forsynet med et antal små riller 12, som udgør den ønskede akustiske 35 impedans imellem de to voluminer 15 og 16. Riller 12 af et ønsket antal og areal kan let opnås, når ringen 9 støbes.

DK 164621 B

7

Indlægget 6 er fremstillet af et ikke magnetisk og elektrisk isolerende materiale, f.eks. polyamid eller ABS, og det er radialt i mekanisk berøring med indersiden af frontdækslet 7.

5

Terminalarrangmentet ved denne nye transducer er også unikt ved, at det tillader anvendelse af standardterminaler med en dimension på 0,5 x 2,8 x 7,0 mm og anvendelse af standardtrykforbindelser inden for det meget lil-10 le rum, som er begrænset og beskyttet af underkanten af bagdækslet. Terminalerne 10, som er fastgjort i membranringen 9, strækker sig gennem bagdækslet 8. Når terminalerne er blevet forbundet til svingspolen som vist og frontdækslet er gået i indgreb med bagdækslet, bøjes ter-15 minalenderne, så de er beskyttet af bagdækslets underkant.

20 25 30 35

Claims

1. Elektrodynamisk transducer med svingspole og med en 5 membran (5) og et magnetsystem (1,2,3) bestående af en udvendig kopformet polsko (2), indenfor hvis sidevægge er anbragt en magnet (1) og en indvendig polsko (3), som danner et luftmellemrum for spolen (4) imellem polskoene, indesluttet indenfor beskyttende dæksler (7,8), k e n - 10 detegnet ved, at den indeholder et elektrisk isolerende indlæg (6), som er fastklemt aksialt imellem indersiden af frontdækslet (7) og den indvendige polsko (3), og som er forsynet med et antal akustiske lavimpedans åbninger (17), som er forskudt i forhold til spalter 15 eller huller (18) i frontdækslet (7), og at åbningerne (17) i indlægget (6) og spalterne eller hullerne (18) i frontdækslet (7) er forbundet med hovedsagelig radialt anbragte åbninger (13).

2. Transducer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at åbningerne (13) er dannet af riller i den øverste overflade af indlægget (6), hvilke riller er lukkede af den indvendige overflade af frontdækslet (7).

3. Transducer ifølge krav 1 eller 2, kendeteg ne t ved, at åbningerne (13) har et tværsnit svarende til cirkulære huller, som har en diameter på 0,1-0,3 mm og en længde på 0,1-0,4 mm, idet antallet af åbninger er 3-8. 30

4. Transducer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at åbningerne (17) i indlægget (6) er anbragt ved en større diameter end spalterne eller hullerne (18) i frontdækslet (7). 35 DK 164621 B 9

5. Transducer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at indlægget (6) er forsynet med en aksialt anbragt cylindrisk del (20), som er udstrakt gennem en aksialt anbragt åbning (14) i membranen (5) i berøring med magnet- 5 systemet.

6. Transducer ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det cylindriske mellemrum imellem den aksiale del af indlægget (6) og membranåbningen (14) er i størrelses- 10 ordenen 0,1-0,3 mm bred og 3,0-9,0 mm lang.

7. Transducer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at mellemdelen af indlægget (6) er tragtformet i retningen af frontdækslet (7) for at tillade en tilsvarende 15 formet mellemdel af membranen (5) og en tilsvarende formet yderdel eller kant (11) af den udvendige magnetpolsko (2).

8. Transducer ifølge krav 1, kendetegnet ved, 20 at indlægget (6) er fremstilet af et ikke magnetisk og elektrisk isolerende materiale såsom polyamid eller ABS.

9. Transducer ifølge krav 1, kendetegnet ved, at frontdækslet (7) med henblik på at danne et forud- 25 bestemt samlingstryk imellem dette og magnetsystemet ved hjælp af indlægget (6), er fremstillet af et metal, f.eks. jern og har en tykkelse i størrelsesordenen 0,5- 1,0 mm. 30 35