TWI559732B - 用於麥克風隔膜之穩定器 - Google Patents

Description

用於麥克風隔膜之穩定器 [相關申請案之交叉參考]

本申請案主張2013年5月30日申請之美國臨時專利申請案第61/829,010號之權利，其內容以引用的方式完全併入本文中。

本申請案大致係關於麥克風換能器總成內之隔膜。特定言之，本申請案係關於一麥克風總成內之一隔膜之穩定以控制特定條件中之非所要移動。

存在數種類型之麥克風及相關換能器(諸如，例如動態、晶體、電容器(condenser)/電容器(capacitor)(外部偏壓及駐極體)等)，其等可被設計具有各種極性回應圖案(心形、超心形、全向等)。麥克風換能器通常利用一或多個隔膜以提供一表面，聲波撞擊其上以導致隔膜移動，其隨後可轉化為一電聲信號。取決於一換能器總成內之隔膜設計及實施方案，頻率回應變化。在一些設計中，諸如在一電容式麥克風換能器中，頻率回應可能非常高。此係可能的，此係因為電容式麥克風換能器之隔膜通常可被製作得比動態模型之隔膜更薄及更輕，此係歸因於與動態模型不同，隔膜無在換能器之聲空間內附接至其上之一音圈之質量之事實。但是，在動態麥克風換能器中，尤其在高頻率、高靈敏度應用中，音圈之質量顯著影響隔膜之移動。在極端柔度之此等情況中，非所要之不對稱移動或大偏移可能在特定情況中強加在隔 膜上，諸如在特定激發頻率下之結構振動或甚至在由麥克風之意外撞擊或粗暴操作導致之衝擊期間。

在此等極端柔度應用中，需要一換能器內一隔膜之穩定以抑制非所要移動或使其最小化，而不損及正常使用下之隔膜性能。

在一實施例中，提供一穩定器用於穩定一音訊裝置(諸如一麥克風換能器或一揚聲器驅動器)之一隔膜。穩定器包括：一環形周邊部分，其界定穩定器之一外周邊；一中心部分，其同心安置在穩定器之周邊內；及複數條束帶部分，其從中心部分發射且向外延伸至環形周邊部分。穩定器經組態以在穩定器之中心部分處附接至隔膜以提供穩定性至隔膜，其可為以下形式：對圍繞音圈之質心之不對稱移動之一或多個反作用；對垂直於隔膜之所要軸向運動之一方向上之旋轉之反作用；及用於在軸向方向上機械限制隔膜之額外非線性勁度，其可協助抑制來自非典型源(諸如掉落、衝擊等)之隔膜之大偏移。

將從下文詳細描述及附圖中明白及更全面瞭解此等及其他實施例及各種變更及態樣，其闡述指示可利用(諸)發明之原理之各種方式之闡釋性實施例。

30‧‧‧單膠囊、雙隔膜動態麥克風換能器

32‧‧‧外殼

40‧‧‧換能器總成

41‧‧‧磁鐵總成

42‧‧‧前隔膜

43‧‧‧後表面

44‧‧‧後隔膜

45‧‧‧後表面

47‧‧‧線圈

48‧‧‧前表面

50‧‧‧腔

52‧‧‧空氣通道

61‧‧‧磁鐵

62‧‧‧底部磁極片

63‧‧‧頂部磁極片

100‧‧‧穩定器

102‧‧‧隔膜

104‧‧‧中心部分

108‧‧‧束帶

110‧‧‧圓頂部分

200‧‧‧穩定器

202‧‧‧凹部

204‧‧‧束帶

圖1係可得益於併入本文中描述之(該等)發明之一或多個原理之類型之一例示性雙隔膜麥克風換能器實施例之一正面截面圖。

圖2A及圖2B係繪示隔膜之激發之一軸向模式及隔膜之激發之一不對稱模式之示意模型。

圖3係根據本文中描述之一或多個特定態樣之一隔膜及一穩定器之一例示性實施例之一透視裝配圖。

圖4係繪示相對於隔膜/線圈總成之質心之穩定器附接點及所得力矩臂R之一示意模型。

圖5係根據本文中描述之一或多個特定態樣之一穩定器之一實施例之一透視圖。

下文描述中描述、繪示及例示根據其原理之(該等)發明一或多個特定實施例。本描述並非被提供用於將(該等)發明限制於本文中描述之實施例，而是說明及教示(該等)發明之原理，其係以使本領域一般技術者能夠理解此等原理且瞭解不僅能夠將其等應用於實踐本文中描述之實施例，而且能夠將其等應用於可根據此等原理想起之其他實施例之此一方式。本發明之範疇旨在涵蓋可能落在隨附申請專利範圍之範疇內(在字面上或在等同原則下)之所有此等實施例。

應注意，在描述及圖式中，相同或實質類似元件可用相同參考數字標注。但是，有時此等元件可用不同數字標注，諸如例如，在此等標記便於更清楚描述之情況中。此外，本文中提出之圖式不一定按比例繪製且在一些實例中，比例可能已被誇大以更清楚地描繪特定特徵。此等標記及繪圖實務不一定暗示根本的真實目的。如上所述，說明書旨在作為整體理解且根據如本文中教示及本領域一般技術者所瞭解之(該等)發明之原理解釋。

經由背景，圖1係可獲益於本文中之(該等)發明之原理之一者或多者之類型之一例示性雙隔膜麥克風換能器實施例之一截面圖。如圖1中所示，一單膠囊、雙隔膜動態麥克風換能器30具有一外殼32及支撐在該外殼內以接受聲波之一換能器總成40。如圖1中所示，換能器總成40包括：一磁鐵總成41；一前隔膜42，其具有被安置為鄰近磁鐵總成41之一後表面43；及一後隔膜44，其具有相對於前隔膜42之後表面43相對安置為鄰近磁鐵總成41之一後表面45。前隔膜42之一前表面46經組態以具有撞擊其上之聲波且後表面具有連接其上之一線圈47，使得線圈47能夠與磁鐵總成41之一磁場相互作用。後隔膜44之一前表 面48亦經組態以具有撞擊其上之聲波。換能器總成40界定一內部聲網路空間，其經由外殼32中之至少一空氣通道52與外殼32內之一腔50連通。在所示之實施例中，四個空氣通道52被實施在外殼32中。

進一步經由背景，所繪示之特定實施例之磁鐵總成41包含一中心安置磁鐵61，其具有沿著外殼32之一中心垂直軸大致垂直配置之其磁極。一環形形狀之底部磁極片62被定位為從磁鐵61同心向外且具有與磁鐵61之上部分之磁極相同之一磁極。在本實施例中，一頂部磁極片63被安置為向上鄰近底部磁極片且具有與磁鐵61之上部分之磁極相反之一磁極。在本實施例中，頂部磁極片63包括兩片，但在其他實施例中，其可包括一片或若干片。如從圖1中可見，當前隔膜42具有撞擊其上之聲波時，線圈47相對於磁鐵總成41及其相關磁場移動以產生對應於聲波之電信號。

從圖1中應瞭解，與前隔膜42之柔度耦合之線圈47之質量及其他潛在因子，諸如製程變數可在額定條件下導致前隔膜之非所要移動。舉例而言，當大結構振動被激發時，前隔膜42及相關線圈47將易受大的不對稱移動或諸如圖2B中描繪之「搖擺」影響。此等激發可在使用期間的嚴重(掉落/衝擊)條件以及「粗暴」操作下發生，其可能透過麥克風把手以及與換能器膠囊之直接接觸傳輸。雖然小振幅下之圖2B中描繪之所得隔膜運動產生零信號輸出，但是當隔膜運動係圖2A中描繪之隔膜42之對稱(軸向)運動及圖2B中描繪之隔膜42之不對稱運動之疊加時變得成問題。

根據一特定態樣，一麥克風換能器或揚聲器之一隔膜之穩定可藉由使用一穩定器而達成，諸如圖3中所示之實施例，作為與一隔膜102相關之穩定器100。穩定器100包括一中心部分104及一外環形部分106，其間具有個別束帶108之一網或陣列，其等提供有利於隔膜102之側向穩定力。在所示之實施例中，利用三條束帶。但是，可利用任 意數量之束帶，較佳質數條束帶，其等對稱分佈以促進不對稱移動。穩定器100可較佳在與穩定器100之中心部分104之一接觸點上附接至隔膜102之一圓頂部分110。如圖4中所示，此附接點形成一力矩臂R，其等於質心與圓頂110頂部上之接觸點之間之軸向距離(z軸)。此力矩臂R藉由附接至圓頂110之頂部而最大化。使力矩臂R最大化使圍繞系統之質心之旋轉之反作用最大化。穩定器亦對抗在垂直於隔膜102之所要軸向運動之一方向上之旋轉作用。此外，穩定器110可經組態以形成一非線性勁度，其用於亦在軸向方向上機械限制隔膜102，其可協助抑制來自非典型源(諸如掉落、衝擊等)之隔膜102之大偏移。穩定器100可用一預張力安裝至隔膜102，使得其不鬆散，其可能影響側向穩定性且亦可能導致音訊偽影，諸如蜂鳴聲或其他非所要雜訊。但是，此預張力應被最小化以使額外軸向勁度最小化。穩定器100亦可在圍繞其周邊之一或多個點上錨固在換能器總成內。

穩定器100較佳由一薄的聚合物膜材料製成，但是如本領域中已知可利用具有用於賦予所要穩定力之適當性質之其他材料。穩定器100可以許多方式在接觸點上被安裝至隔膜102，包含但不限於黏著劑。膜材料之厚度將由特定應用之適當設計及穩定性要求規定。

穩定器100相對於隔膜102之理想理論位置與隔膜圓頂110在相同平面中。此提供理想的橫向勁度(徑向勁度)。由於此歸因於導致額外軸向勁度之容限堆疊及其他部分及總成變數而未必可達成，故已發現稍微犧牲橫向勁度可適應歸因於此等容限之高度變化。此犧牲可透過形成在穩定器100中之特定柔度特徵達成，諸如平面內特徵，其等允許被模製於穩定器100中之束帶108(例如，切口、網、螺旋圖案等)或特徵之延伸。橫向勁度及任意額外軸向勁度可透過此等特徵適當平衡。

圖5繪示結合一隔膜使用之一穩定器200之另一實施例，其中橫 向勁度之減小係透過各束帶204中之凹部202達成。在此特定實施例中，存在五條束帶204；但是，取決於設計參數可利用任意數量。穩定器200之材料較佳為PET膜，其在許多情況中匹配麥克風換能器中所利用之底部基板隔膜材料。基於相同材料之使用，隔膜及穩定器兩者在模製製程中經歷相同溫度歷史且因此未損及環境穩定性。

如從本文揭示瞭解，穩定器及相關系統及方法為一音訊裝置(諸如一麥克風換能器或揚聲器驅動器)之一隔膜提供穩定性。基於本文教示，穩定器可經組態及設計平衡以尤其提供針對圍繞線圈之質心之不對稱移動之一或多個反作用；對垂直於隔膜之所要軸向運動之一方向上之旋轉之反作用；及用於在軸向方向上機械限制隔膜之額外非線性勁度，其可協助抑制來自非典型源(諸如掉落、衝擊等)之隔膜之大偏移。

本發明旨在說明如何根據本技術塑造及使用各種實施例而非限制其等之真實、預期及合理範疇及精神。上文描述不旨在詳盡或限於所揭示之精確形式。有關上述教示之修改或變化可行。(該等)實施例經選擇及描述以提供所描述技術及其實踐應用之原理之最佳闡釋及使本領域一般技術者能夠在各種實施例中及結合如適於所設想之特定用途之各種修改利用本技術。所有此等修改例及變化例在如由隨附申請專利範圍(如可在本專利申請案之待處理期間修訂)，及其等之所有等效物(當根據其等合理、合法且公正地被賦予之範圍解釋時)決定之實施例之範疇內。

30‧‧‧單膠囊、雙隔膜動態麥克風換能器

32‧‧‧外殼

40‧‧‧換能器總成

41‧‧‧磁鐵總成

42‧‧‧前隔膜

43‧‧‧後表面

44‧‧‧後隔膜

45‧‧‧後表面

48‧‧‧前表面

50‧‧‧腔

52‧‧‧空氣通道

61‧‧‧磁鐵

62‧‧‧底部磁極片

63‧‧‧頂部磁極片

102‧‧‧隔膜

Claims (19)

1. 一種用於穩定一音訊裝置之一隔膜之穩定器，該穩定器包括：一環形周邊部分，其界定該穩定器之一外周邊；一中心部分，其被同心安置在該穩定器之該周邊內；及複數條束帶部分，其從該中心部分發射且向外延伸至該環形周邊部分；其中該穩定器經組態以在該穩定器之該中心部分處附接至該隔膜之一前表面，其中該前表面經組態以具有撞擊其上之聲波。
2. 如請求項1之穩定器，其進一步包括至少一柔度特徵，其形成在該等束帶部分之各者內。
3. 如請求項2之穩定器，其中該至少一柔度特徵包含一或多個凹部、切口、網或螺旋圖案。
4. 如請求項1之穩定器，其中該穩定器進一步經組態以在該穩定器之該中心部分處附接至該隔膜之一圓頂部分。
5. 如請求項1之穩定器，其中該穩定器係由一聚合物材料所組成。
6. 如請求項1之穩定器，其中該穩定器經組態以在該穩定器之該環形周邊部分處附接至一含有該隔膜之換能器總成。
7. 一種用於穩定一音訊裝置之一隔膜之穩定器，該穩定器包括：一環形周邊部分，其界定該穩定器之一外周邊；一中心部分，其被同心安置在該穩定器之該周邊內；及複數條束帶部分，其從該中心部分發射且向外延伸至該環形周邊部分；其中該穩定器經組態以在該穩定器之該中心部分處附接至該隔膜之一前表面，該前表面相對於一後表面，該後表面具有一 連接其上之線圈。
8. 如請求項7之穩定器，其中該穩定器進一步經組態以在該穩定器之該中心部分處附接至該隔膜之該前表面之一圓頂部分。
9. 如請求項7之穩定器，其進一步包括至少一柔度特徵，其形成在該等束帶部分之各者內。
10. 如請求項9之穩定器，其中該至少一柔度特徵包含一或多個凹部、切口、網或螺旋圖案。
11. 如請求項7之穩定器，其中該穩定器係由一聚合物材料所組成。
12. 如請求項7之穩定器，其中該穩定器經組態以在該穩定器之該環形周邊部分處附接至一含有該隔膜之換能器總成。
13. 一種用於一音訊裝置之換能器總成，其包括：一磁鐵總成；一隔膜，其被安置為鄰近該磁鐵總成，並具有一連接其上之線圈，從而使該線圈能夠與該磁鐵總成之一磁場相互作用；及一穩定器，其在該穩定器之一中心部分處附接至該隔膜，該穩定器包含：一環形周邊部分，其界定該穩定器之一外周邊；一中心部分，其被同心安置在該穩定器之該周邊內；及複數條束帶部分，其從該中心部分發射且向外延伸至該環形周邊部分。
14. 如請求項13之換能器總成，其中：該隔膜包含一圓頂部分；及該穩定器之該中心部分附接至該隔膜之該圓頂部分。
15. 如請求項13之換能器總成，其中該穩定器進一步包括至少一柔度特徵，其形成在該等束帶部分之各者內。
16. 如請求項15之換能器總成，其中該至少一柔度特徵包含一或多 個凹部、切口、網或螺旋圖案。
17. 如請求項13之換能器總成，其中該穩定器係由一聚合物材料所組成。
18. 如請求項13之換能器總成，其中該穩定器之該環形周邊部分錨固至該換能器總成。
19. 如請求項13之換能器總成，其中：該隔膜包含一前表面及一後表面；該線圈連接至該隔膜之該後表面；及該穩定器之該中心部分附接至該隔膜之該前表面。