EP1119219A2 - Elektrisch-akustischer Miniaturwandler - Google Patents

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EP1119219A2
EP1119219A2 EP01100376A EP01100376A EP1119219A2 EP 1119219 A2 EP1119219 A2 EP 1119219A2 EP 01100376 A EP01100376 A EP 01100376A EP 01100376 A EP01100376 A EP 01100376A EP 1119219 A2 EP1119219 A2 EP 1119219A2
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EP
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membrane
miniature
miniature transducer
acoustic
electrical
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Torsten NIEDERDRÄNK
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Sivantos GmbH
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Siemens Audioligische Technik GmbH
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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/48Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using constructional means for obtaining a desired frequency response
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04Plane diaphragms
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    • HELECTRICITY
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    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R11/00Transducers of moving-armature or moving-core type
    • H04R11/02Loudspeakers

Definitions

  • the invention relates to an electrical-acoustic miniature transducer.
  • Miniature electric-acoustic transducers become a change electrical used in acoustic signals.
  • such as hearing aids are made by small-sized electrical-acoustic transducers, the so-called listeners, generated acoustic output signals.
  • hearing aids are balanced and frequency characteristics of great importance.
  • the limits of the transmission behavior known Miniature electro-acoustic transducers are too high Frequencies given by the constructive transducer structure and generally place an upper limit on the transferable Frequency range.
  • the converter includes a housing which delimits an interior from an exterior, and a motor with a coil, a stack and an armature, which are essentially inside the housing.
  • the Housing consists of an upper tub with a lower one Tub is connected and has an opening. The stack extends out through the opening. It is intended that the stack is flush with the case. It is further provided that the housing has a base and the Opening is arranged on this base.
  • the transducer system behaves above the highest resonance frequency determined by mass and shows the transmission behavior a strong drop in the emitted sound signals too high Frequencies.
  • the object of the present invention is the transmission behavior an electric-acoustic miniature transducer improve.
  • This task is done with an electrical-acoustic miniature transducer with at least one drive and a membrane solved that the membrane in at least two sound-generating Membrane areas is divided, their transmission behavior is frequency dependent.
  • the presented invention describes an electrical-acoustic Miniature converter that is too high frequencies offers extended transmission range.
  • a natural one Spectrum of acoustic signals transmitted and one improved sound quality can be offered.
  • the miniature electro-acoustic transducers according to the invention instead a relatively large one-piece membrane advantageous one divided into at least two smaller membrane areas Membrane on.
  • To divide the membrane is between two adjacent membrane areas, for example at least one elastic element that is connected to the membrane areas connected is.
  • the total area of the membrane areas and elastic elements can be the membrane surface correspond to conventional miniature transducers.
  • To drive the Membrane is preferably a membrane area with a drive pin connected. The drive takes place at the stand according to the technology via an electromagnetic electrodynamic or piezoelectric drive.
  • High frequencies are essentially only driven by the directly Radiated membrane area. Because of the relatively small sound-generating membrane surface and the associated, small the membrane is the driven mass at high frequencies according to the invention much less inhibited than that Membrane of well-known miniature transducers. At lower frequencies is according to the invention on the elastic element the membrane area adjacent to the driven membrane area so excited that it is also effective for sound generation is. The sound-generating membrane surface therefore corresponds to essential at low frequencies of the membrane surface conventional miniature converter. Thus the subdivision brings about the transducer membrane a dynamic reduction of the moving Masses in the membrane area and thus ensures a reduced Mass inhibition at higher frequencies.
  • the transmission behavior of the miniature transducer according to the invention is therefore the transmission behavior at low and medium frequencies known miniature converter comparable, whereas the transmission range towards high frequencies in the miniature converter is advantageously expanded according to the invention.
  • FIG. 1 is an example of the divided membrane of a miniature transducer shown according to the invention.
  • a membrane area 1 is on a bead 2 with a frame element on Housing 3 of the miniature converter connected.
  • a second, smaller one Membrane area 4 is connected via an elastic element 5 Bead-like consistency in the larger membrane area 1 embedded. It is located directly in the center of the membrane connected to the smaller membrane area 4 drive 6.
  • This can for example be designed as a plunger on the the anchor of an electromagnetic transducer system acts.
  • the bead 2 and the masses of the membrane areas 1 and 4 exists, results in the lower and middle frequency range a uniform movement of the entire membrane surface.
  • the membrane area 1 In the higher frequency range, the membrane area 1 is through dampens its mass, while the membrane area 4 emits radiation maintains.
  • the dynamic reduction that can be achieved in this way the moving masses in the membrane area ensures that Miniature transducers according to the invention for reduced mass inhibition at higher frequencies.
  • the high-frequency transmission properties of the miniature converter are thus opposite known miniature transducers significantly improved.
  • the Membrane arrangement is in a manner known per se in a housing with different volumes and channels built in, which extends the overall transmission characteristic Specify sharing.
  • FIG. 2 The illustration compares the transmission characteristics of a known hearing aid receiver (characteristic curve b, dotted) with a miniature converter of the same type, but which one divided into two sound-generating membrane areas Has membrane according to Figure 1 (characteristic curve a, dashed). Clearly occurs when considering the transmission characteristics in the miniature converter according to the invention (characteristic a) the expansion of the transmission range at higher Frequencies.
  • the miniature converter can, as in FIG. 3 shown, in particular used in a hearing aid 7 be, which in addition to the miniature converter 8 at least one Microphone 9 and a signal processing unit 10 comprises.
  • the invention is not based on the described embodiment limited, but can, without the basic idea of Leaving invention extended to a variety of variants become.
  • a rectangular one Membrane structure is conceivable, in which the membrane areas meet are arranged in a row.
  • Adjacent membrane areas each have a between this lying elastic element.
  • the suggestion of Membrane can also be outside the center, for example on Edge.

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Abstract

Bei einem elektrisch-akustischen Miniaturwandler (8) mit wenigstens einem Antrieb (6) und einer Membran ist die Membran in mehrere Membranbereiche (1, 4) unterteilt. Zur Verbindung zweier benachbarter Membranbereiche (1, 4) ist zwischen diesen ein elastisches Element (5) angeordnet. Durch diesen Wandler-Aufbau wird eine Erweiterung des Übertragungsverhaltens des Miniaturwandlers (8) zu hohen Frequenzen hin erreicht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrisch-akustischen Miniaturwandler.
Elektrisch-akustische Miniaturwandler werden zur Wandlung elektrischer in akustische Signale verwendet. In zahlreichen Anwendungsbereichen, wie beispielsweise bei Hörhilfegeräten, werden durch elektrisch-akustische Wandler kleiner Bauform, den sogenannten Hörern, akustische Ausgangssignale erzeugt. Dabei spielen neben der möglichst kleinen Bauform auch der Wirkungsgrad, minimale, nicht lineare Verzerrungen und vor allem das Übertragungsverhalten der Wandler eine große Rolle. So ist beispielsweise bei Hörhilfegeräten eine ausgeglichene und an die Anwendung angepasste Frequenzcharakteristik von großer Bedeutung. Die Grenzen des Übertragungsverhaltens bekannter elektrisch-akustischer Miniaturwandler sind zu hohen Frequenzen hin durch den konstruktiven Wandleraufbau gegeben und stellen im allgemeinen eine obere Begrenzung des übertragbaren Frequenzbereiches dar.
Aus der DE 199 14 235 A1 ist ein Miniaturwandler für ein Hörgerät bekannt, welches zur vollständigen Unterbringung im Ohrkanal konstruiert ist. Der Wandler umfasst ein Gehäuse, welches einen Innenraum von einem Außenraum abgrenzt, sowie einen Motor mit einer Spule, einem Stapel und einer Armatur, die sich im wesentlichen innerhalb des Gehäuses befinden. Das Gehäuse besteht aus einer oberen Wanne, die mit einer unteren Wanne verbunden ist und weist eine Öffnung auf. Der Stapel erstreckt sich durch die Öffnung nach außen. Es ist vorgesehen, dass der Stapel mit dem Gehäuse abschließt. Es ist ferner vorgesehen, dass das Gehäuse eine Grundfläche hat und die Öffnung an dieser Grundfläche angeordnet ist.
Die dem Stand der Technik entsprechenden und kommerziell erhältlichen elektrisch-akustischen Miniaturwandler basieren meist auf dem elektromagnetischen Prinzip. Eine magnetische Kraft wirkt auf einen Anker, der in Bewegung versetzt wird und über eine mechanische Verbindung eine Membran treibt. Dieser Wandlermechanismus wird in ein kleines Gehäuse eingebaut. Durch die Wahl der eingeschlossenen Luftvolumina, der Verbindungskanäle sowie der Massen und der Federnachgiebigkeiten der mechanischen Bauteile entsteht ein Resonanzsystem, durch dessen Resonanzen die Übertragungscharakteristik des Miniaturwandlers maßgeblich festgelegt ist (I. Veit, Technische Akustik, Vogel Verlag Würzburg, 1978).
Oberhalb der obersten Resonanzfrequenz verhält sich das Wandlersystem massenbestimmt und das Übertragungsverhalten zeigt einen starken Abfall der abgestrahlten Schallsignale zu hohen Frequenzen hin.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Übertragungsverhalten eines elektrisch-akustischen Miniaturwandlers zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einem elektrisch-akustischen Miniaturwandler mit wenigstens einem Antrieb und einer Membran dadurch gelöst, dass die Membran in wenigstens zwei schallerzeugende Membranbereiche unterteilt ist, deren Übertragungsverhalten frequenzabhängig ist.
Die vorgestellte Erfindung beschreibt einen elektrisch-akustischen Miniaturwandler, der einen zu hohen Frequenzen hin erweiterten Übertragungsbereich bietet. Somit kann ein natürliches Spektrum der akustischen Signale übertragen und eine verbesserte Klangqualität geboten werden. Hierzu weist der elektrisch-akustische Miniaturwandler gemäß der Erfindung anstatt einer relativ großen einstückigen Membran vorteilhaft eine in wenigstens zwei kleinere Membranbereiche unterteilte Membran auf. Zur Unterteilung der Membran befindet sich zwischen je zwei benachbarten Membranbereichen beispielsweise wenigstens ein elastisches Element, das mit den Membranbereichen verbunden ist. Die Gesamtfläche der Membranbereiche und elastischen Elemente kann dabei der Membranfläche eines herkömmlichen Miniaturwandlers entsprechen. Zum Antrieb der Membran ist vorzugsweise ein Membranbereich mit einem Antriebsstift verbunden. Der Antrieb erfolgt dabei dem Stand der Technik entsprechend über einen elektromagnetischen, elektrodynamischen oder piezoelektrischen Antrieb. Hohe Frequenzen werden im wesentlichen nur durch den direkt angetriebenen Membranbereich abgestrahlt. Durch die relativ kleine schallerzeugende Membranfläche und die damit verbundene, geringe angetriebene Masse bei hohen Frequenzen ist die Membran gemäß der Erfindung sehr viel weniger massengehemmt als die Membran bekannter Miniaturwandler. Bei tieferen Frequenzen wird gemäß der Erfindung über das elastische Element auch der dem angetriebenen Membranbereich benachbarte Membranbereich so angeregt, dass auch dieser zur Schallerzeugung wirksam ist. Die schallerzeugende Membranfläche entspricht daher im wesentlichen bei tiefen Frequenzen der Membranfläche eines herkömmlichen Miniaturwandlers. Somit bewirkt die Unterteilung der Wandlermembran eine dynamische Reduktion der bewegten Massen im Membranbereich und sorgt somit für eine verringerte Massenhemmung bei höheren Frequenzen. Das Übertragungsverhalten des Miniaturwandlers nach der Erfindung ist daher bei tiefen und mittleren Frequenzen dem Übertragungsverhalten bekannter Miniaturwandler vergleichbar, wogegen der Übertragungsbereich hin zu hohen Frequenzen bei dem Miniaturwandler gemäß der Erfindung vorteilhaft erweitert ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet und werden nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • Figur 1 die Membran eines Miniaturwandlers gemäß der Erfindung,
  • Figur 2 die Übertragungscharakteristiken zweier Miniaturwandler und
  • Figur 3 das Blockschaltbild eines Hörhilfegeräts mit einem Miniaturwandler gemäß der Erfindung.
  • In Figur 1 ist beispielhaft die unterteilte Membran eines Miniaturwandlers gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Membranbereich 1 ist über eine Sicke 2 mit einem Rahmenelement am Gehäuse 3 des Miniaturwandlers verbunden. Ein zweiter, kleinerer Membranbereich 4 ist über ein elastisches Element 5 mit sickenähnlicher Konsistenz in den größeren Membranbereich 1 eingebettet. Im Zentrum der Membran befindet sich der direkt mit dem kleineren Membranbereich 4 verbundene Antrieb 6. Dieser kann beispielsweise als Stößel ausgeführt sein, auf den der Anker eines elektromagnetischen Wandlersystems wirkt. Bei entsprechender Abstimmung des mechanischen Resonanzsystems, das im wesentlichen aus der Federwirkung des elastischen Elements 5, der Sicke 2 und der Massen der Membranbereiche 1 und 4 besteht, ergibt sich im tieferen und mittleren Frequenzbereich eine gleichförmige Bewegung der gesamten Membranfläche. Im höheren Frequenzbereich wird der Membranbereich 1 durch seine Masse bedämpft, während der Membranbereich 4 eine Abstrahlung aufrecht erhält. Die so erreichbare dynamische Reduktion der bewegten Massen im Membranbereich sorgt bei dem Miniaturwandler gemäß der Erfindung für eine verringerte Massenhemmung bei höheren Frequenzen. Die hochfrequenten Übertragungseigenschaften des Miniaturwandlers sind damit gegenüber bekannten Miniaturwandlern wesentlich verbessert. Die Membrananordnung wird in an sich bekannter Weise in ein mit verschiedenen Volumina und Kanälen ausgestattetes Gehäuse eingebaut, die die Gesamtübertragungscharakteristik in weiten Teilen vorgeben.
    Den durch die Erfindung zu erreichenden Vorteil verdeutlicht Figur 2. Die Darstellung vergleicht die Übertragungscharakteristik eines bekannten Hörgerätehörers (Kennlinie b, gepunktet) mit einem Miniaturwandler gleicher Bauart, der jedoch eine in zwei schallerzeugende Membranbereiche unterteilte Membran gemäß Figur 1 besitzt (Kennlinie a, gestrichelt). Deutlich tritt bei der Betrachtung der Übertragungscharakteristiken bei dem Miniaturwandler gemäß der Erfindung (Kennlinie a) die Erweiterung des Übertragungsbereiches bei höheren Frequenzen hervor. Der Miniaturwandler kann, wie in Figur 3 dargestellt, insbesondere in einem Hörhilfegerät 7 verwendet werden, welches außer dem Miniaturwandler 8 wenigstens ein Mikrofon 9 sowie eine Signalverarbeitungseinheit 10 umfasst.
    Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, um eine Vielzahl an Varianten erweitert werden. Beispielsweise ist es möglich, die Membran in mehr als zwei Bereiche zu unterteilen. Auch eine rechteckige Membranstruktur ist denkbar, bei der die Membranbereiche aneinander gereiht angeordnet sind. Auch hier erfolgt die Verbindung benachbarter Membranbereiche über jeweils ein zwischen diesen liegendes elastisches Element. Die Anregung der Membran kann auch außerhalb des Zentrums, beispielsweise am Rand, erfolgen.

    Claims (6)

    1. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler mit wenigstens einem Antrieb und einer Membran, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran in wenigstens zwei schallerzeugende Membranbereiche (1, 4) unterteilt ist, deren Übertragungsverhalten frequenzabhängig ist.
    2. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Membranbereichen (1, 4) ein elastisches Element (5) angeordnet ist.
    3. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranbereiche (1, 4) und das elastische Element (5) ein mechanisches Resonanzsystem bilden.
    4. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranbereiche (1, 4) ringförmig um eine gemeinsame Symmetrieachse angeordnet sind.
    5. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der im Zentrum liegende Membranbereich (4) mit dem Antrieb (6) mechanisch verbunden ist.
    6. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler (8) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch die Anordnung in einem Hörhilfegerät (7).
    EP01100376A 2000-01-21 2001-01-05 Elektrisch-akustischer Miniaturwandler Expired - Lifetime EP1119219B1 (de)

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