专利名称：在其动圈的气隙区域不透声的电声变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电声变换器，其带有变换器轴线和膜、磁系统、动圈结构和导向装置，其中所述磁系统带有外磁系统部分和内磁系统部分，这两部分一起围出一气隙，所述动圈结构连接在膜上并具有线圈托架和动圈，动圈由线圈托架支撑并保持在气隙内，动圈结构借助于所述导向装置被平行于变换器轴线地直线引导。
从专利文献GB 383,376中可以获知这样一种电声变换器。已知变换器中的中空柱形动圈与外磁系统部分的柱形边界面相对，使得在动圈和外磁系统部分的柱形边界面之间形成了较大的空间(在该专利文献中没有关于与衬套形线圈托架相对的动圈的自由轮廓的信息)，其结果是，动圈和外磁系统部分边界面之间的间隙形区域仅仅对于较高频率，即约900到1000赫兹范围以上频率的声音才是不可穿过的，但是较低频率的声音却不是不可以穿过该间隙形区域的。其结果是，已知电声变换器仅仅适合于完美再现900到1100赫兹以上频率范围的信号，却几乎不可能令人满意地再现较低频率的信号。
本发明的目的在于避免上述情况并创造出一种改进的电声变换器。
为在根据本发明的电声变换器中实现该目的，提出了本发明的特征，使得根据本发明的电声变换器具有下列特征电声变换器带有变换器轴线和膜、磁系统、动圈结构和供动圈结构用的导向装置，其中所述膜能够平行于变换器轴线振荡，所述磁系统包括内磁系统部分和外磁系统部分，这两部分共同围出通过外磁系统部分的柱形边界面和内磁系统部分的柱形边界面限定的气隙，该磁系统具有至少一个通道，该通道使与膜后部直接连接的后室容积与平行于变换器轴线方向并远离膜后部的附加后室容积连通，所述动圈结构连接在膜上并具有中空柱形线圈托架和连接在线圈托架上的中空柱形动圈，该动圈被保持以使其基本上位于气隙内并可相对于磁系统调整，所述导向装置在相对磁系统调整动圈时平行于变换器轴线地引导动圈结构，其中动圈结构在其与外磁系统部分柱形边界面相对的区域具有柱形边界面，并且外磁系统部分的柱形边界面和动圈结构的柱形边界面布置成相互同轴并限定一柱形间隙，高于最多100赫兹下限频率的声音不能穿过该间隙。
根据本发明的措施以构造简单的方式提供了一种电声变换器，其中动圈结构的柱形边界面被保持在与外磁系统部分的柱形边界面微小且始终恒定的距离上，即使在变换器的操作过程中也一样，在动圈结构的柱形边界面和外磁系统部分的柱形边界面之间形成的柱形间隙的宽度小到高于最多100赫兹下限频率的声音不能穿过该间隙，这意味着能够保证完美再现向下直到100赫兹低频下限的声音信号。
在根据本发明的电声变换器中，如果高于50赫兹下限频率的声音不能穿过由外磁系统部分的柱形边界面和动圈结构的柱形边界面限定的柱形间隙是特别有利的。这意味着能够保证完美再现向下直到50赫兹低频下限的声音信号。如果通过相应造型的间隙保证高于20赫兹下限频率的声音不能穿过间隙是特别有利的。应该说明的是，柱形间隙可具有这样的结构，既这样的宽度和平行于变换器轴线的长度，使得超过不到10赫兹或甚至5赫兹下限频率的声音不能穿过该间隙。
在根据本发明的电声变换器中，动圈可被植入在塑料壳体内并和其塑料壳体一起放置在中空柱形动圈托架的外边界面上，在这种情况下，塑料壳体具有精确的柱形外边界面，该边界面形成动圈结构的柱形边界面并布置为与外磁系统部分的柱形边界面相对。但特别有利的是，动圈结构的柱形边界面由中空柱形线圈托架的外边界面形成，而且动圈位于中空柱形线圈托架内部并连接在线圈托架上。在试验中证明这种设计是特别有利的。
在根据本发明的变换器中，导向装置可以由平行于变换器轴线的导向条和导向槽构成，所述导向条伸到导向槽内。但特别有利的是，导向装置由滚珠轴承结构构成，其具有至少两个平行于变换器轴线的槽形滚珠隔离圈，而且球布置为在两个轴向水平上进入到隔离圈内。为以最大的运动自由来直线引导动圈，这种结构被证明是有利的。
这种结构可以高精确度实现，对于制造尽可能窄且具有均匀宽度的柱形间隙是十分有利的。
在这种滚珠轴承构造中，特别有利的是，球用合成树脂材料制造，例如聚缩醛或聚氨脂。最好使用研磨的球。
在根据本发明的电声变换器中，特别有利的是膜仅仅连接在动圈结构的中空柱形线圈托架上。这有利地意味着在膜和其它变换器部分之间没有任何形式的机械连接，象例如在专利文献GB 383 376的图4所示的变换器中就有机械连接，在该已知的变换器中动圈连接的复位装置也连接在膜上。通过根据本发明的设计，其中膜仅连接在中空柱形线圈托架上，通过由膜和动圈结构构成的组件几乎可以有利地实现任何低的自然共振频率，这有利于低频信号的高质量再现。
通过下述实施例和参考该实施例的描述将会明显地看出发明的上述和其它方面。
下面参考附图中所示实施例描述本发明，但本发明不局限于该实施例。
图1以平面图示出了根据本发明实施例的电声变换器。
图2以沿图1的线II-II取的截面示出了根据图1的电声变换器。
图3示出了沿图2的线III-III取的图1和2的电声变换器的底视图。
图4以与图2类似的方式但以更大的比例示出了图1至3的电声变换器，该电声变换器保持在壳体内。
图1至4示出了电声变换器1。在该情况下电声变换器1是电动式扬声器。该电动式扬声器的具体特征包括，该扬声器具有小的外形尺寸，即整体外径在约20到25毫米的范围内，而且该扬声器尽管尺寸小，却具有特别高的再现质量，即高保真度的再现质量，而且通过该扬声器还可以实现通过该扬声器以极好的质量再现20到50赫兹之间范围内的非常低的频率。
变换器1具有变换器轴线2。变换器配有膜3，膜3能够平行于变换器轴线2振荡。在本发明中，膜3大体上是杯形或圆顶形，并具有杯形或圆顶形部分4和从部分4平行于变换器轴线2突出的中空柱形固定部分5。
变换器1还配有磁系统6。磁系统具有外磁系统部分7和内磁系统部分8以及永磁铁9。外磁系统部分7是罐形，具有底壁10和中空柱形侧壁11。内磁系统部分8也是罐形，具有底壁12和中空柱形侧壁13。永磁铁9具有圆盘形结构，处于外磁系统部分7的底壁10和内磁系统部分8的底壁12之间。两个磁系统部分7和8用高通磁材料制造，最好是用软铁。
两个磁系统部分7和8在两个侧壁11和13的区域围出气隙14。气隙14由外磁系统部分7的柱形边界面15和内磁系统部分8的柱形边界面16限定。
对于磁系统6，应该牢记，在本发明中磁系统6具有三个通道17、18和19，这三个通道使直接连接在膜3后部20上的后室容积21与平行于变换器轴线2方向并远离膜3后部20的附加后室容积22连通。附加后室容积22-如图4中所示-由壳体23限定，在图中未示出壳体在垂直于图4变换器轴线2的横向上的全部尺寸。从示出通道17的图2和4中可以明显地看到，三个通道17、18和19中的每一个都由在内磁系统部分8内的槽形凹口24和在外磁系统部分7内的同样的槽形凹口25组成，两个凹口24和25通过中间室26相互连接，中间室26位于永磁铁9附近并可相应地分配给通道17或18或19。从而三个通道17、18和19通过附加的后室容积22扩大了与膜3后部20直接相连的后室容积21，这对于保证在20赫兹和100赫兹之间频率范围内的低频信号的完美声音再现是必要的。
变换器1还配有动圈结构27。动圈结构27连接在膜3上。动圈结构27具有用塑料衬套形成的中空柱形线圈托架28。而且，动圈结构27具有连接在线圈托架28上的中空柱形动圈29。在本发明中动圈29被支撑以完全位于气隙24内。动圈29可相对磁系统6调整。当变换器1操作时，向动圈29提供电信号，结果动圈29根据提供的电信号开始相对磁系统6在平行于变换器轴线2的方向上振荡，振荡通过膜3转换成声波。
图2和4示出了处在原位置的动圈结构27。动圈结构27的原位置是这样定义的，即线圈托架28连接在三个橡胶连接板30、31和32上，橡胶连接板在其自由端连接在保持块33、34和35上，保持块从外磁系统部分7的侧壁11上平行于变换器轴线2伸出。橡胶连接板30、31和32提供了这样的优点，即在图2和4中所示的从原位置正偏移情况和在负偏移情况两种情况下，几乎始终是同样的回复力作用在动圈结构27上。因此，橡胶连接板30、31和32不仅仅用于限定动圈结构27的原位置，而且还用作使动圈结构27返回其原位置的装置。应该注意到，作为另外一种选择，可以其它方式建立动圈结构27的原位置，例如通过使用螺旋绕制的压缩弹簧或片弹簧或其它弹簧，但同样不带机械辅助物，例如通过利用磁回复力的复位装置。还可以构想通过始终存在的变换器1的磁系统6来实现复位功能。
变换器1还具有供动圈结构27使用的导向装置36。在相对磁系统6调整动圈29时，导向装置36精确平行于变换器轴线2地引导动圈结构27。变换器1内的导向装置36由滚珠轴承结构36构成，在本发明情况下滚珠轴承结构具有平行于变换器轴线2的三个凹槽型滚珠隔离圈，在图2和4中仅可以看到这些滚珠隔离圈37中的一个滚珠隔离圈37。而且，滚珠轴承结构36具有球38和39，这些球进入滚珠隔离圈37并布置以用点线40和41表示的两个轴向水平上。因此，变换器1具有总共六个这种球38和39，在图2和4中仅可以看到这些球中的两个球38和39。
变换器1这样构造是有利的，即动圈结构27在其与外磁系统部分7的柱形边界面15相对的部分具有柱形边界面42，外磁系统部分7的柱形边界面15和动圈结构27的柱形边界面42布置为相互同轴，在这里限定了柱形间隙43。柱形间隙43具有径向宽度和平行于变换器轴线2的间隙长度，使得这两个间隙尺寸保证了高于约20赫兹下限频率的声音不能穿过间隙43，即间隙43具有不透声行为。
在开发期间构造的一个变换器试样中，制造了柱形间隙43，其间隙宽度约为0.1毫米，其间隙长度约为10毫米。但是还制造了另外的试样，其中柱形间隙43窄得多，例如0.05毫米和0.02毫米到0.01毫米。尽管间隙43非常窄，但由于可借助滚珠轴承结构36平行于变换器轴线2精确线性引导动圈结构27，所以从未遇到过不希望出现的关于动圈结构27敲击外磁系统部分7的柱形边界面15这样的严重问题。由于柱形间隙43的间隙宽度小，有效地保证了向下非常低极限频率的声音也不能穿过间隙43，这对于低频信号的完美声音再现是极其重要的条件。
变换器1动圈结构27的柱形边界面42由中空柱形线圈托架28的外边界面42构成，其优点是，由于柱形边界面42仅由单个部件，即线圈托架28决定，所以可以实现动圈结构27的柱形边界面42在其整个轴向尺寸上具有精确恒定的直径。
变换器1还具有另外的优点，即动圈29位于中空柱形线圈托架28内并在线圈托架28内连接到线圈托架28上。这里动圈29与线圈托架28的连接是通过胶粘接合(未示出)实现的。但是，作为另外一种选择，可以不同的方式实现该连接。
关于柱形间隙43的平行于变换器轴线2的间隙长度，应该注意，该间隙长度足够大以保证间隙43的不透声行为，即使是在动圈结构27处于其离外磁系统部分7的底壁10最远的极限行程位置时。
变换器1的膜3通过中空柱形固定部分5仅连接在动圈结构27的中空柱形线圈托架28上，固定部分5从膜3的振荡部分4平行于变换器轴线2突出，位于线圈托架28上并通过胶粘接合连接在动圈结构28上。从而在膜和除线圈托架28以外的部分之间没有机械连接，这是特别有利的，因为其结果是几乎可以实现由膜3和动圈结构27组成的组件的任何低的共振频率。
在根据本发明的变换器1中1)在这种变换器1中膜3前面区域和膜3后面区域之间的声音不可透性；2)精确轴向引导动圈结构27；3)动圈结构27的复位，分别通过三个独立的装置以构造简单并且可靠的方式实现，其主要优点是，这三个装置中的每一个都可以独立于其它装置地确定尺寸和结构，这样对于由这些装置实现的每一个功能都可以产生最佳的条件。因此，根据本发明的变换器1对于大膜行程且同时保证高变换线性是理想的。
应该注意到，在图1至4的变换器1中，动圈结构27的线圈托架28和动圈29是由单独制造并在制造后连接在一起的两个零件形成的。作为另外一种选择，还可以这样制造和构造动圈结构27，即动圈结构27具有作为独立线圈首先单独绕制动圈29，然后该动圈29连接在通过围绕动圈29模制来形成的线圈托架28上，在这种情况下线圈托架28将比动圈29的轴向尺寸长得多，从而和上面参考图1至4描述的变换器1的方式一样，托架可通过滚珠轴承结构导向。
应该注意到，图1至4的变换器1具有外磁系统部分7的柱形边界面15和内磁系统部分8的柱形边界面16，以及动圈结构27的柱形边界面42和中空柱形间隙43。可取的是，这里是圆柱形设计，但这不是绝对必要的，柱形设计不一定要有和其底面一样的圆形，作为另外一种选择，还可以具有和其底面一样的正方形或三角形或多边形。
可以使用滚柱轴承代替滚珠轴承结构作为导向装置。
权利要求
1.一种电声变换器(1)-带有一变换器轴线(2)，-带有一能够平行于变换器轴线(2)振荡的膜(3)，-带有一磁系统(6)，该系统包括外磁系统部分(7)和内磁系统部分(8)，这两部分一起围出由外磁系统部分(7)的柱形边界面(15)和内磁系统部分(8)的柱形边界面(16)限定的气隙(14)，该磁系统(6)具有至少一个通道(17，18，19)，通道使与膜(3)后部(20)直接连接的后室容积(21)与平行于变换器轴线(2)方向并远离膜(3)后部(20)的附加后室容积(22)连通，-带有一动圈结构(27)，该动圈结构与膜(3)相连，并具有中空柱形线圈托架(28)和连接在线圈托架(28)上的中空柱形动圈(29)，动圈(29)被支撑以使其基本上位于气隙(14)内并可相对于磁系统(6)调整，-带有供动圈结构(27)用的导向装置(36)，该导向装置(36)在相对磁系统(6)调整动圈(29)时平行于变换器轴线(2)地引导动圈结构(27)，其中动圈结构(27)在其与外磁系统部分(7)柱形边界面(15)相对的区域具有柱形边界面(42)，并且外磁系统部分(7)的柱形边界面(15)和动圈结构(27)的柱形边界面(42)布置成相互同轴并限定一柱形间隙(43)，高于最多100赫兹下限频率的声音不能穿过该间隙。
2.根据权利要求1中所述的变换器(1)，其特征在于，外磁系统部分(7)的柱形边界面(15)和动圈结构(27)的柱形边界面(42)限定一柱形间隙(43)，高于最多50赫兹下限频率的声音不能穿过该间隙。
3.根据权利要求2中所述的变换器(1)，其特征在于，外磁系统部分(7)的柱形边界面(15)和动圈结构(27)的柱形边界面(42)限定一柱形间隙(43)，高于最多20赫兹下限频率的声音不能穿过该间隙。
4.根据权利要求1中所述的变换器(1)，其特征在于，动圈结构(27)的柱形边界面(42)由中空柱形线圈托架(28)的外边界面(42)构成，其特征还在于，动圈(29)位于空柱形线圈托架(28)内并连接在所述线圈托架(28)上。
5.根据权利要求1中所述的变换器(1)，其特征在于，导向装置(36)由滚珠轴承结构(36)构成，其具有至少两个平行于变换器轴线(2)的槽形滚珠隔离圈(37)和球(38，39)，球(38，39)布置在两个轴向水平(40，41)上。
6.根据权利要求1中所述的变换器(1)，其特征在于，膜(3)仅连接在动圈结构(27)的中空柱形线圈托架(28)上。
全文摘要
变换器(1)带有变换器轴线(2)、膜(3)、磁系统(6)、动圈结构(27)、导向装置(36)，其中所述磁系统(6)具有外磁系统部分(7)和内磁系统部分(8)，所述动圈结构(27)连接在膜(3)上并具有线圈托架(28)和动圈(29)，动圈(29)由线圈托架(28)保持在两个磁系统部分(7，8)之间的气隙(14)内，所述导向装置(36)用于平行于变换器轴线(2)地直线引导动圈结构(27)，其中，动圈结构(27)具有柱形边界面(42)，该边界面与外磁系统部分(7)的柱形边界面(15)一起限定柱形缝隙(43)，高于最多100赫兹下限频率的声音不能穿过该缝隙。
文档编号H04R9/04GK1457621SQ02800291
公开日2003年11月19日 申请日期2002年2月13日 优先权日2001年2月13日
发明者H·伦纳 申请人:皇家菲利浦电子有限公司