[發明專利]線陣換能器和制造方法

無效

• 申請號: 200680052636.4
• 申請日: 2006-12-20
• 公開（公告）號: CN101385389A
• 公開（公告）日: 2009-03-11
• 發明（設計）人: M·芬伯;K·C·科爾;J·F·加西亞;D·J·普林斯;A·賈巴里;B·約爾根森;小E·T·諾科特
• 申請（專利權）人: 迪芬尼公司
• 主分類號: H04R9/06
• 分類號: H04R9/06;H04R1/40
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 董 敏

技術領域

本發明涉及聲頻系統和聲學領域，更具體地涉及提供一種具有多個膜片的改進的聲換能器，所述聲換能器將電信號轉換為聲輻射。

背景技術

在大多數放聲系統中使用的電力學聲換能器的基本設計在過去的幾十年里基本未變。作為該設計基礎的主要物理機理之一是換能器產生聲音的潛能與換能器的潛在體積容量(potential?volumedisplacement)，即其有效表面積(effective?surface?area)與其偏移量(excursion?capability)的乘積直接相關。這一原理與消費者對越來越小且仍能產生動人聲音的裝置的日益增多的需求直接沖突。

因此，近年來的努力集中于在不犧牲體積排量的情況下壓縮聲換能器的設計。其中一項工作是研制線陣換能器，其將單個膜片的表面積分成由通過一個或多個電動機驅動的桿同步驅動的多個膜片。由Unruh等人申請、名稱為＂Acoustic?Transducer?Comprising?a?Pluralityof?Coaxially?Arranged?Diaphragms＂的國際專利申請PCT/US2005/019443中公開了線陣換能器的各種實施方式。這種方法涉及具有不同形狀因數的換能器，其與具有可比較聲輸出的傳統設計的單膜片式傳感器相比占用更少的空間。

這種設計方法需要對如果未解決會導致換能器具有低聲音質量和/或高制造及組裝成本的問題提出新穎的解決方案。這樣的問題包括但不限于膜片的變形，因為膜片必須足夠輕以確保足夠的發聲效率并且設計成使它們通過成本有效的方法制造，所以膜片剛度可能不足以抵抗由桿施加的集中力；組裝這種復雜機電裝置的成本；和由空氣通過使驅動桿穿過的膜片上的開口發生泄漏所造成的有害影響。空氣泄漏的有害影響包括相互調制、諧波失真和導致不良聲音質量的湍流噪聲；尤其是在低頻區內的聲輸出等級的顯著降低；和換能器達到＂輸出下限＂，即活動部件與非活動部件產生硬機械接觸時功率等級的降低。

發明內容

本發明的目的是提供一種線陣聲換能器設計，其可以消除或減輕由空氣泄漏造成的有害影響和結構剛度缺陷，并降低制造成本。

一種提供小形狀因數的線陣聲換能器的實施方式包括兩個電動機，每個電動機驅動多個膜片。膜片布置成兩組；一組中的膜片由一個電動機驅動，另一組中的膜片由另一個電動機驅動，其中兩組膜片沿彼此相反的方向驅動。膜片由電動機通過驅動桿驅動，所述驅動桿穿過膜片上的開口。令人遺憾的是，空氣會通過這些開口發生泄漏，造成如上所述的有害影響。

目前的解決方案通過擴散、減少或消除穿過這些開口的空氣流的機械來減輕空氣泄漏問題。這種機構包括圍繞開口且減少流過氣流的套筒，由具有吸聲性質的各種柔軟材料制成的密封件，以及由圍繞膜片開口定位的磁鐵保持就位的鐵磁性液體密封件。不管所用密封設計如何，人們希望減小膜片開口的總面積，因為面積越小，產生泄漏的空氣越少。通過使膜片開口的內徑略大于驅動桿的外徑而使桿和膜片之間的間隙盡可能小，可以實現上述減小泄漏的效果。

令人遺憾的是，從制造角度出發，使膜片開口極為緊密地包住桿在實際上是不可行的。當間隙非常小時，桿和多個膜片之間的對準必須精確到防止桿和膜片之間在換能器工作期間發生接觸。任何此類接觸都會產生寄生噪聲，其不利地影響聲音質量，并且還降低了換能器長期使用的可靠性。換能器內與多個膜片近乎完美的對準需要與部件尺寸、尤其是膜片開口相關的極緊密的公差，從而顯著增加了這類部件的成本。還需要極高的組裝精度，因此，這不適用于傳統的成本有效的換能器組裝方法。而且，需要所有活動部件的運動基本上限制在其預定直線軌跡內，而不會產生由不穩定或不希望的結構振動所造成的任何顯著的側向運動。除了對組裝精度和部件均勻公差設置進一步的限制之外，該條件對膜片的結構剛度有明顯要求，膜片的結構剛度不能產生使膜片變形到足以與桿產生接觸的振動方式。

可以通過使膜片開口的數量減至最少來減小膜片開口的總面積，通過減少用于驅動膜片的桿數量可以減少膜片開口的數量。根據本發明的一個方面，每組相對膜片由單個桿驅動。這是指，每個膜片為使驅動另一組膜片的桿穿過僅需要一個開口。該開口具有環繞其的套筒以進一步減少通過開口的空氣泄漏。為了平衡作用在膜片上的作用力，單個桿優選地在盡可能靠近膜片和使膜片懸掛于換能器外殼上的環繞部分幾何中心位置的位置連接到每個膜片上。驅動兩組相對膜片的兩個桿可以在膜片的大致中心位置處彼此盡可能靠近地放置。