单磁铁矩形传感器的制作方法

文档序号:7863479
专利名称:单磁铁矩形传感器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种电声传感器,尤其是涉及其磁路包括贯通开口的电声传感器,该竖直开口用于承载永磁铁,以在上述磁路开口内的一个或两个间隙内产生磁场。
背景技术
电声传感器,尤其是电动力传感器广泛用于通讯设备中,例如有线和移动电话,其中尺寸小是一个重要条件。用于移动电话的传统电动力麦克风和扬声器传感器是旋转对称的并具有圆盘或环形永磁铁,在磁铁的轴向方向上磁化。利用上述磁铁产生的径向磁场,磁性软铁或其他合适材料的磁路形成环形间隙。一个膜片承载在上述间隙中的电导线环形线圈。
如果形成上述间隙的内外元件不是同轴,上述间隙就不会具有相同的宽度,因而会导致磁场沿上述间隙失真分布。承载这种失真电场下音频电流的线圈便不会线性移动,有可能倾斜,从而引发线性或非线性失真。
在这种传感器中,上述环状间隙内的磁场径向设置,因而上述磁场其内部极限要大于其外部极限。而且没有良好对中的线圈也会引发上述失真问题。
具有环形磁隙的传统传感器的另一不利之处就是由于磁路需要底部构件,所以它们具有相当大的构建高度。在小型设备应用中,例如助听器或移动电话中,由于每一个元件的尺寸都是非常关键的参数,所以在助听器内使用具有环形间隙的传统传感器就变得非常困难。

发明内容
本发明的目的就是解决上述传统传感器不适于小型设备的问题/缺陷,例如不适于助听器或移动电话。
本发明的另一个目的就是解决上述传统传感器在磁场中的缺陷引发声音输出(或者用作麦克风的传感器的电子输出)的失真。
为了解决上述目的,在第一方面,电声传感器包括
磁路,具有第一和第二间隙,第一和第二间隙的每一个都具有一个上部和下部,上述磁路进一步包括能够在上述第一和第二间隙中之一内建立磁场的磁力装置,上膜片,上线圈系统,包括至少一个形成导电路径的线圈,该上线圈系统具有固定到上膜片上的导电路径部分,该上线圈系统进一步包括导电路径的第一和第二间隙部,分别设置在第一和第二间隙上部之一内,其中磁力装置包括磁体,设置得使每一磁极都形成第一和第二间隙之一的表面。
由于上述磁铁的每一个磁极形成每一个上述间隙的表面,所以就可使磁路结构尺寸非常紧凑,尤其是对于传感器的高度。因此,该传感器非常适合于小型应用,例如移动电话和助听器。另外,上述磁路可在两个间隙内产生单一磁场,磁通线垂直于上述间隙。因此上述磁场对因制造公差产生的小缺陷几乎不敏感。这种性质使上述传感器适合于要求质量高而失真低且成本低的应用。本发明的磁路由易于制造的零件构成,因而成本较低。相比传感器的高度,上述磁场很强,因而该传感器可制造得很小但却具有相同的灵敏度。而且由于磁路设置,相对于传统传感器,上述传感器具有减小的杂散磁场。
在本发明第一方面的优选实施例中,包括传感器,其中上线圈系统的第一和第二间隙部适于在基本相同的方向上导通电流。
通过这种方式,这两个线圈系统的磁力可在相同方向上移动膜片,而不会引起膜片翻转运动。
另外在另一个有效实施例中,本发明第一方面是一种传感器,其中柔性印刷电路板例如柔性板,形成上膜片,其中上述上线圈系统由上述柔性印刷电路板上的导电路径所形成。
该集成线圈和膜片在线圈和膜片之间具有良好的机械连接。因而膜片会精确地随线圈运动,而不会断开,所以具有低失真效果。另外,上述集成线圈和膜片减少了制造过程中的零件数量,因而使传感器更加简单。
上述传感器的磁路由导磁材料体构成,该导磁体具有一个开口,该开口具有一对相对表面,每一相对表面形成第一和第二间隙之一的表面。优选的,上述磁路中的开口为竖直贯通。
由于上述磁路没有底部,所以这些特征使传感器非常平,—而这是传统环状设计中的先决条件。
上述传感器的磁路进一步包括一个设置在平行于上述膜片的平面上的极靴。
这就可能减小磁路的尺寸和/或减少磁路的重量。这使上述传感器在一维或二维方向上应用在空间非常有限的装置内。
该传感器还可包括一个具有导电部的上膜片,其中上述上线圈系统具有和上述膜片导电部导电相连的导电路径端部,上述导电部进一步具有可导电连接上述传感器的外部可进入部。
这些特性使绕线设计更加牢固,以便于线圈之间的连接以及传感器和外部相连。
上述传感器可进一步包括设置在上膜片前部、用于保护膜片的上前盖。该上前盖包括至少一个声音开口。上前盖上的该至少一个声音开口可设置在前盖的上前部分上。该上前部分基本上为前盖部分的平坦部分,平行于膜片所形成的平面。但是实际上,该前盖可采用任何形状,因此可具有曲面截面。
可替换的,上述上前盖上的该至少一个声音开口可设置在上述前盖的侧部。该上前盖可和磁路形成基本上密闭的接口。
上述传感器可进一步包括容纳上述磁路的外壳,该外壳包括由两对边形成的矩形开口,上述膜片以至少部分地盖住上述矩形开口的方式被固定到上述外壳上。优选的,上述膜片为矩形,以便于盖住上述外壳的矩形开口。在该实施例中,上述上前盖可固定到上述外壳的至少一部分上。而且在该实施例中,该上前盖可由至少一个位于前盖上前部分的声音开口构成。可替换的,上述上前盖的该至少一个声音开口可设置在上述前盖的侧面。上前盖可和上述外壳的两对边形成基本上密闭的接口。
根据本发明第一方面的传感器可进一步包括下膜片,下线圈系统,包括至少一个形成导电路径的线圈,该下线圈系统具有固定到下膜片上的导电路径部分,该下线圈系统进一步包括导电路径的第一和第二间隙部,分别设置在第一和第二间隙下部之一内。
这种增加另一个膜片的可能性就能够用于需要高品质声音输出的场合中。此外,设置两个膜片可使传感器具有更大的球面发散特性,还可以控制这种定向到一定程度。当这些膜片导电相连而在相同方向移动时,这两个膜片还可额外地使该传感器用作为振动源。
除了具有上前盖以外,上述传感器还进一步包括一个设置在下膜片前部的下前盖。该下前盖包括至少一个声音开口。下前盖上的该至少一个声音开口可设置在前盖的下前部分上或者前盖的侧面上。该下前盖可和磁路形成基本上密闭的接口。可替换的,该下前盖可和容纳上述磁路的外壳形成基本上密闭的接口。
根据本发明第一方面的传感器可具有线圈系统,包括用于将上述线圈系统固定到膜片上的一个基本平坦的紧固部;在上述紧固部平面之外的至少两个间隙部,每一间隙部包括多个基本上平行于上述紧固部的导电部分。
由于可将上述线圈在整个长度上固定到膜片上,所以这种线圈设计可在上述线圈和膜片之间形成刚性连接。因此产生活塞式膜片运动,从而减少了失真。
本发明的第二方面涉及一种电声传感器,包括磁路,包括具有上部和下部的间隙,上述磁路进一步包括能够在上述间隙内建立磁场的磁力装置,上膜片,上线圈系统,包括至少一个形成导电路径的线圈,该上线圈系统具有固定到上膜片上的导电路径部分,该上线圈系统进一步包括导电路径的间隙部,设置在间隙上部内,其中磁力装置包括磁体,设置得使其磁极形成间隙的表面。
根据本发明的第二方面,可使磁路结构尺寸非常紧凑而又简单。因此,该传感器非常适合于小型应用,例如移动电话和助听器。另外,上述磁路可在上述间隙内产生单一磁场,磁通线垂直于上述间隙。因此上述磁场对因制造公差产生的小缺陷几乎不敏感。这种性质使上述传感器适合于要求质量高而失真低且成本低的应用。
根据本发明第二方面的传感器可进一步包括设置在上膜片前部的上前盖,该上前盖包括至少一个声音开口,这些声音开口设置在前盖的上前部分上或上前盖的侧面上。该上前盖可和磁路形成基本上密闭的接口。可替换的,该是前盖可和容纳上述磁路的外壳的两对边形成基本上密闭的接口。
在优选实施例中,本发明的第二方面包括一个传感器,该传感器进一步包括下膜片,下线圈系统,包括至少一个形成导电路径的线圈,该下线圈系统具有固定到下膜片上的导电路径部分,该下线圈系统进一步包括导电路径的间隙部,设置在间隙下部内。
还可以在下膜片前部设置下前盖,用于保护膜片。该下前盖进一步包括至少一个设置在下前盖下前部分上的声音开口。可替换的,下前盖上的该至少一个声音开口可设置在下前盖的侧面上。
该下前盖可和上述磁路形成基本上密闭的接口。
可替换的,该下前盖可被固定到容纳上述磁路的外壳的至少一部分上。该下前盖能够和上述外壳的两对边形成基本上密闭的接口。
通常上讲,根据本发明两个方面的传感器可适于作为扬声器传感器和麦克风。当用作为扬声器时,音频电信号被供以上述接头,上述线圈绕线间隙部内的合成电流和上述间隙内的磁场相互作用,使上述线圈和膜片移动,从而产生音频声音信号。而当作为麦克风时,作用在膜片上的音频声音信号使膜片移动,当上述线圈绕线的间隙部在磁场内移动时,就会产生电信号,并在上述传感器的接头上进行输出。


下面,将参考附图详细解释本发明,其中图1是示出本发明优选实施例的透视图,其中主要部件从上面分解示出;图2是从下面示出相同元件的视图;图3示出图1-2中的传感器磁路,画出了磁通线;图4示出图1-2中传感器的两个线圈;
图5示出基于单扭线圈的另一种线圈结构;图6示出本发明中一个具有两个膜片的实施例,主要部件分解示出;图7示出整体膜片和线圈系统利用柔性板(flexprint);图8示出图7中的膜片和线圈系统安装有电子芯片的视图;图9示出本发明中一个间隙实施例的T形双线圈;图10示出一个利用柔性板的间隙实施例的另一膜片和线圈系统;图11示出具有一个间隙的磁路实施例,其中示出了磁通线;图12是示出上述实施例中的剖视图,其中前盖集成到上述磁路中;图13示出具有不同前盖的两个单膜片实施例;图14示出图13中第一实施例的分解视图;图15示出图13的第二实施例的分解视图。
具体实施例方式
尽管本发明可有多种修改和替换形式,但是在这里仅仅通过图示的实例详细描述特定实施例。可以理解,本发明并不限于这里所公开的特定实施例。而且本发明覆盖了所有落入本发明精神和范围内的修改、等效以及替换,本发明由随后的权利要求所限定。
图1和2示出了根据本发明第一方面的传感器10,具有下列主要部件磁路20,线圈系统30,和膜片40。图3也示出了上述磁路20。
如图3清楚所示,磁路20具有两个长腿21和两个短腿22,它们的端部形成大致为矩形的环,因而形成一个矩形的竖直开口24。这两个长腿21和两个短腿22为软磁材料,最好是具有高磁饱和值。两个长腿21朝向开口24的表面25通常为平面,其间形成一个间隙。磁铁26以不直接和上述磁导材料接触的方式被固定在上述开口24的中间。磁铁26的两个极沿每一个长腿21定向,因此在上述磁极面29和长腿21的表面25之间就形成间隙28。
上述矩形磁铁26在上述间隙28内产生一个磁场,这样磁通回路穿过上述短腿22和长腿21。上述磁通回路完全环绕由上述磁铁表面29形成的间隙28。这就产生一个结构扁平而又紧凑的磁力系统,低杂散磁场集中在上述间隙28内,从而具有高灵敏性且减小磁屏蔽的需要。在图1和2中,通过模制或装配到预成形的“盒”中,上述图3中的磁路系统20可设置在塑料外壳50内。上述外壳可具有闭合上述开口24或者使其打开的底部。在传感器10的所示实施例中,线圈系统包括两个线圈。磁路系统20所产生的磁场在上述两个间隙28内具有相同的定向。因此,该线圈系统最好是设置成这两个间隙28内的间隙部34在相同的方向上传导电流。反之,电磁力就会翻转上述膜片而不线性动作,从而导致灵敏性较差且失真。图4示出了用于图1、2传感器10中线圈系统30内的线圈实施例。上述线圈系统30由两个相似的线圈构成,每一都具有设置在间隙28内的间隙部34。线圈的紧固部35用以将线圈紧固到膜片上。在所示的实施例中,紧固部35相比膜片40很大,因此在膜片40上就有加固效果,同时在线圈和膜片之间又有良好的机械连接。通过这两个线圈,两个间隙28内的电流方向可由线圈绕线所控制。这两个线圈的机电属性要相同,这是基本的条件。如果这两个线圈存在差异,则会使膜片翻转,导致失真。
上述传感器最好是包括前盖60,在膜片前侧具有开口,以保护该膜片。该前盖60可由塑料或不同材料构成。如果前盖60由导磁材料制成,该前盖可作为磁路系统20的一部分,形成磁通回路,例如图12中所示。通过这种方式,就可以减小形成磁路系统其他部分的上述腿21、22的截面,从而节约材料、重量和空间。可替换的,可通过增进灵敏性来提高声音输出。在另一个实施例中,前盖60还可以利用磁导材料制成,并进一步和磁路集成到一起,因此就可以省去磁导体短腿21。
线圈30可由导电细铜线绕成,构成多匝,通过喷漆层而彼此绝缘。线圈30具有垂直于图面的线圈轴线。众所周知,在绕线过程中,电线和线圈均被加热,因而上述喷漆便黏着在上述绕组上,从而使线圈机械性能更稳定。线圈30具有两个将线圈和电路导电相连的绕线端。
线圈30绕在矩形芯轴上,因而该线圈在图4中的形状也大致为矩形,且具有矩形开口32。而由于矩形线圈绕组实践的问题,这些边都会进行圆角并稍微有些弯曲。在图4中,线圈相对扁平并有些厚度,但小于内外轮廓之间的径向宽度,通常为径向宽度的10-30%,或者要根据线圈随后的操作而定。
在线圈30绕线所需匝数、达到所需形状和厚度后,其从芯轴上去掉。当因高温线圈30仍然很热而喷漆很软时,线圈30可利用弯曲工具(未示出)沿线圈平面的弯曲轴33弯曲。因而线圈可具有图2和图4中上部分所示的形状,其中线圈的间隙部34相对紧固部35弯曲90度。线圈弯曲之后进行冷却,因而喷漆不再柔软,线圈比较稳固。在制造该线圈的另一种方式中,可在上述芯轴上进行弯曲。
弯曲且稳固的线圈随后被固定在膜片40上。该膜片由柔性薄片制成。在其下侧,即如图2所示的侧面,膜片40具有导电部,线圈30的两个长边部35通过粘接被固定在膜片40的该下侧部上,上述绕线端通过熔接、焊接或者利用导电粘接剂分别和导电部之一导电相连。上述绕线端直接和膜片相连就显著减小了因线圈30被固定到膜片40上而在传感器操作时即膜片移动时绕线断裂/损坏的危险。但是上述绕线端通过熔接、焊接或者利用导电粘接剂和外壳50上的接头53导电相连。绕线端和接头53之间的电接触还可机械地通过形成接头来提供,以便于利用镀金层产生弹簧效应,产生力的作用,和绕线端稳定电接触。
在另一个实施例中,如图5所示,线圈系统30由一个平的单扭线圈形成。上述单扭线圈具有两个分别设置在间隙28内的间隙部34。这种扭交结构可以使两个间隙28内的电流方向相同。而该线圈系统固定到膜片上的合成交叉部分35对膜片起到加固作用。
在线圈系统30的另一个实施例中,线圈30由柔性薄板形成,例如柔性印刷电路板即柔性板(或称柔印层)(flexprint)。这种柔性薄板可设置预定的导电通路,形成螺旋状电通路。如下所述,在优选实施例中膜片40还可以具有导电部分。所以线圈30和膜片40可由上述单片柔性板设置合适的导电路径制成,该板通过下列方式成形,即先形成线圈30的两个长边,再和集成膜片40/线圈30结构的余下部分成90度角设置。图7示出了这种集成膜片40和线圈。上述柔性板可以是单边也可以是双边的。上述线圈结构可以由刻蚀工艺或者由激光技术形成。为了增加磁隙28内装入的线圈量,线圈路径可制成非常宽。对于低阻抗的传感器10,这就增加了传感器的灵敏性。如果阻抗太低而难于启动移动电话内的传统电子放大器设备的话,可以在膜片40上安装一个具有变阻器的芯片70。图8中示出了在膜片40的线圈一侧上装有该芯片70的实施例。
使用两个或多个线圈的优点就是可串连或者并联导电连接上述线圈。通过这种方式,该传感器就有可能获得不同的合成阻抗,例如连接两个16Ω线圈时,可获得32Ω或8Ω的合成阻抗。通过这种方式,上述传感器如果用作为扬声器,为了获得声音输出和能量消耗的最佳匹配,就能够选用合适的放大器。如果上述传感器用作为扬声器,串连或并联连接这些线圈还可用于控制声音输出。举例来说,如果在两个线圈不同连接时,上述传感器的电压灵敏度可调节6dB。这些线圈的连接可由绕线确定或可在机械开关或在电控开关内进行切换。如图8所示,具有该切换功能的电子芯片70可设置在上述膜片40上。
优选的膜片40形状可为矩形,但是也可以为其他形状。具有导电部的凸舌42从膜片长边延伸,从而该凸舌上的导电部可和每一个线圈30的绕线端导电连接。
上述带有线圈系统30的膜片40因此被固定,随后又被安装在磁路系统20上,其中线圈的两个长边34放在各自的间隙28内。上述膜片40的宽度对应于外壳50的边缘51内侧之间的距离。如有必要,膜片40的长边43可通过粘接剂被固定在磁路系统20或者外壳50上。上述膜片40的短边44最好为自由端,因而可在膜片40的两侧之间设置供以空气进入的窄槽。该槽可调整得具有所需的声音特性,来影响上述传感器的声音性能,尤其是在低频区域。
如有必要,上述膜片40的短边44还可固定到磁路系统20或者外壳50上,或者可替换的,该槽可由柔性物质闭合,以使上述短边44移动。但是该柔性物质要能够防止空气从膜片40的一侧流通到另一侧。
上述传感器的声音输出取决于上述闭合边缘结构。最好的灵敏度是由防漏气边缘所保证,但是低频输出也会受益于调谐间隙。另外,例如在几个用于形成线素的类似传感器结构中省去短边44,也是有利的。
在另一个实施例中,上述传感器可设置有两个膜片40a、40b和两个线圈系统,一个线圈系统对应于一个膜片。图6示出了优选实施例。两个膜片-线圈系统被安装在常用磁力系统20的每一侧。该线圈系统可设置得用于每一膜片40a、40b的间隙部34,并使其重叠。可替换的,该间隙部34也可装配到间隙28内,使其不能重叠。如果这样,相反线圈的间隙部34应该不会相碰,这样会产生失真信号。
图6示出了双膜片传感器实施例,具有由上述柔性板形成的上下膜片。通常,就上述单膜片传感器的磁路,膜片,线圈系统以及外壳而言,也可应用到该双膜片传感器实施例中。
该双膜片传感器通常可在两个模式下操作,这两个膜片-线圈系统可同相(膜片在相反方向移动)或者异相(膜片在相同方向移动)地导电连接。当同相连接时,上述传感器可用作为具有球面定向模式的高效扬声器。当异相连接时,传感器基本为静默震动源。相对应的,当用作为麦克风时,上述传感器可具有球面或丘系(图8)定向模式。
由于借助于正常操作模式可作为扬声器以及提供静默警报信号的振动源,所以对于移动通信设备,双膜片传感器是非常适合的。因此对于这两种功能,双膜片传感器节约空间、重量并减少元件数量。
对于某些特殊应用,可通过合适的信号处理能够更精确地控制上述双膜片传感器的定向模式。但是,频率范围要取决于上述膜片的尺寸。
为了容纳线圈系统的固定部35而提供空间,磁铁26的高度可稍微小于上述磁导材料的高度。但是,为线圈系统的这些紧固部35产生必要空间的其他设置也是可以的,例如可以在磁铁26上设置缩进(通常为两个)。
在图1和2中,磁路20可作为一个实体单元制成。也可以由几个叠层构成。
图1和2还示出了在外壳50的侧面,其具有两个槽或通道52,延伸到外壳50的底部结束。该通道52的宽度对应于上述凸舌42的宽度。上述凸舌42可弯曲并收容在上述每一个通道52内,而凸舌42的端部收容在上述外壳50底部上槽的一部分内。这些凸舌的端部都可弯曲180度,因而可以露出上述导电部的端部,或者产生经过上述凸舌而导电相连的贯穿孔(through plated hole)。这些凸舌导电部的端部因此可作为上述传感器的接头。在某些应用中,例如移动电话,可直接通过将凸舌42的导电部端部焊接到电路板的导电部上来将上述传感器连接到电子设备上。替换的,也可利用导电粘接剂。而且上述凸舌42的导电部端部可通过焊接或者其他方式连接到上述外壳50的槽52内安装的电接头53上。
本发明第二方面的磁路120实施例由图11所示,其中绘出了磁通线。相比较第一方面的实施例,磁铁126设置成磁极129之一只形成一个磁隙的表面。而如图11所示,传感器间隙的磁导体121a、121b、122优选为不对称,从而使磁铁126和腿121a要厚于相对的腿121b。如上述第一方面的实施例所述,可利用保护膜片的上述前盖,形成部分磁通返回路径。在优选实施例中,磁体内的开口124为竖直贯通的。
一个间隙仅可操作一个作为如图4所示的垂直弯曲的线圈。但是为了使上述可动系统对称且保证和上述膜片良好地机械连接,如图9所示,这样的两个线圈可胶粘在一起而具有T截面结构。但是在另一个实施例中,电路板例如柔性板可用于膜片140和线圈系统,其中根据本发明第一方面中的详细叙述,线圈134,135的绕线是图10中所示柔性板上的一种模式。上述柔性板可形成得包括一个或几个单独的线圈。如果多于一个线圈,如本发明第一方面所述,可将这些线圈串连或者并联,或者在多于两个线圈时将上述二者相结合。
通常,本发明第一方面中已经详细叙述的其他绝大部分结构也可以应用于该单间隙传感器中。而且还可以是具有双膜片的单间隙传感器实施例。
图13示出了具有不同前盖的两个单间隙传感器实施例。图13的上部分示出了在前盖160的前平面上设置有六个圆形出入口161的前盖160实施例。当用作为扬声器时,该实施例可特别地在垂直于前盖160形成平面的方向上即在前向上发散声音。
图13的下部分示出了具有四个圆形出入口261的前盖260实施例,这些开口设置在前盖260的侧面,因而形成前盖前部的平面部分是封闭的。当用作为扬声器时,该实施例在平行于前盖260形成平面的方向即侧面方向上发散声音。这就是移动通讯设备例如移动电话中所谓的侧发声(side-shoot)或侧散声(side-firing)原理。根据该原理,声音出口设置在移动电话的侧面,可用于自由手持模式。在自由手持模式时利用侧发声代替常用前置扬声器,如果使用者突然将移动电话靠近其耳朵,使用者可免于因很大的声压而受到听觉损坏。
图14示出了图13上部分实施例的分解视图。前盖160安装在柔性板式膜片140的前部上,磁路设置在外壳150内。前盖的边缘基本上能够密闭上述外壳150的侧面。外壳150的侧面、底部和前盖160一起形成密闭的壳体,其中前盖160前部的开口161仅仅形成声音开口。
可替换的,还可以优选的具有额外的开口,从而可建立进入装有上述传感器的装置内部容积的声音入口。因此在膜片140之后就增加了有效内容积。该额外的开口可由外壳150底部上的开口形成,外壳150也可没有底部。在图2中,在外壳50上有一些小的开口和槽52一同设置,用以固定电接头53。
举例来说,为了提供用于移动电话的扬声器,可优选在膜片140之后的密闭壳体,这种扬声器并不会对移动电话制造商在移动电话内部容积的声音特性方面有任何限制。但是为了提供具有完善声音性能的扬声器单元,有效内容积需要具有一定尺寸。因此具有密闭内容积的扬声器单元通常要大于具有背部开口的类似扬声器。
图15示出了图13中下部分的分解视图。前盖260被安装在柔性板式膜片240的前部,磁路还设置有外壳260。
类似于上述图14的实施例,前盖的边缘和外壳250的侧面密闭安装,使外壳250的侧面和底部同上述前盖260一起在膜片240之后形成基本密闭的壳体。因而只有在前盖260侧面上的开口261形成传感器的声音出口。可替换的,也可如上所述优选传感器背部上的开口。
本发明中的所有实施例均可用作为麦克风或者扬声器传感器。本发明的所有不同实施例都具有紧凑的结构尺寸。本发明的所有这些传感器制造得都具有很小的高度。尤其是在上述磁体上设置的竖直开口高度更小。这些传感器还可以非常薄-尤其是单间隙实例。宽度为4mm甚至更小。由于结构紧凑所以适合于多种新应用,例如将该传感器用作为空间非常有限的扬声器,移动通信设备和助听器等。
具有紧凑结构的这些新应用的一个实例就是移动电话,其中在电话显示屏的每一侧安装一个传感器,因而不会增加电话的整个尺寸。通过这种方式,可以在电话上进行立体声播放。而且还可用于在上述显示屏上伴随播出电影或视频片断。无论两个扬声器之间的距离有多小,通过电子处理例如相位处理也可以提高立体声效果。其他的还可以应用为膝上或掌上电脑等计算机显示器侧面的长或细扬声器等。
如果将几个传感器堆在一起形成一个长而薄的扬声器组件,就会具有多个优点。长而薄的扬声器的声音效果高度垂直于主轴线定向。因而具有多个好处。例如当用在计算机显示器侧面时,扬声器可以朝向听众设置,因此周围环境的干扰就被大大减小—这对开敞式平面布置的办公室尤为重要。通常,高定向扬声器对于下列应用是非常有利的,即放声无关于周围环境,也就是存在声音反射的情况。这样的一个实例就是立体声信号(人工磁头记录或者纯合成信号)形式的3D放声。这些信号特别适合于耳机放声。但是上述3D放声用作为扬声器功能且具有电子补偿(串音取消)而代替耳机时,高定向扬声器也是非常有利的。3D放声还可以和具有小定向扬声器的计算机显示器相结合。
当设置有次低音扩音器来覆盖低频区域时,长而薄的扬声器组件还可以用作为高保真扬声器。长而薄的扬声器组件可很容易地安装到客厅,而不会占用空间,例如可以放置在室内的角落里,或者替换在地板和墙壁之间的木槽板等。这些很薄的组件还可以安装在墙壁上,甚至可以作为一种装饰效果。
这些小的高定向扬声器的另一个实例就是应用于有视觉损伤的人群。这里上述定向扬声器可通过仅能够在特定位置听见的声音来引导这些人。这种设备的一个实例就是所熟知的用于行人的“音频交通灯”,但其难于辨别两个交叉路的哪个声音指示是有效的。而上述高定向声源由于可设置得在行人准备过马路时使行人仅可听见相关的声音信号,所以有助于在两个交叉路之间进行辨别。
权利要求
1.一种电声传感器,包括磁路,具有第一和第二间隙,第一和第二间隙的每一个都具有一个上部和下部,上述磁路进一步包括能够在上述第一和第二间隙中之一内建立磁场的磁力装置,上膜片,上线圈系统,包括至少一个形成导电路径的线圈,该上线圈系统具有固定到上膜片上的导电路径部分,该上线圈系统进一步包括导电路径的第一和第二间隙部,分别设置在第一和第二间隙上部之一内,其中,磁力装置包括磁体,设置得使每一磁极都形成第一和第二间隙之一的表面。
2.如权利要求1所述的传感器,其特征在于,上述上线圈系统的上述第一和第二间隙部在基本相同的方向上导通电流。
3.如权利要求1或2所述的传感器,其特征在于,柔性印刷电路板例如柔性板形成上述上膜片,上述上线圈系统由上述柔性印刷电路板上的导电路径所形成。
4.如权利要求3所述的传感器,进一步包括,安装在柔性印刷电路板上的电子装置。
5.如权利要求3所述的传感器,其特征在于,上述电子装置包括变阻器。
6.如前述权利要求任一项所述的传感器,其特征在于,上述上线圈系统包括至少两个单独的线圈。
7.如前述权利要求任一项所述的传感器,其特征在于,上线圈系统包括两个单独的线圈。
8.如权利要求7所述的传感器,其特征在于,上述两个单独的线圈串联连接。
9.如权利要求7所述的传感器,其特征在于,上述两个单独的线圈并联连接。
10.如权利要求1-5中任一项所述的传感器,其特征在于,上述上线圈系统包括一个单独的线圈。
11.如前述权利要求任一项所述的传感器,其特征在于,上述磁路包括导磁材料体,该体具有一个开口,上述开口具有一对相对表面,该相对表面中每一个形成上述第一和第二间隙的表面。
12.如权利要求11所述的传感器,其特征在于,上述磁路中的开口为竖直贯通的。
13.如权利要求11或12所述的传感器,其特征在于,形成间隙的每对表面都基本上是彼此平行的平面。
14.如权利要求11-13中任一项所述的传感器,其特征在于,上述磁铁对称设置在导磁材料体的开口内。
15.如前述权利要求任一项所述的传感器,其特征在于,上述磁路进一步包括设置在平行于膜片平面上的极靴。
16.如前述权利要求任一项所述的传感器,其特征在于,上述上膜片具有导电部,上述上线圈系统具有和上述膜片导电部导电相连的导电路径端部,上述导电部进一步具有可导电连接上述传感器的外部可进入部。
17.如权利要求1-16之一所述的传感器,进一步包括,设置在上膜片前部的上前盖,用于保护膜片。
18.如权利要求17所述的传感器,其特征在于,上述上前盖进一步包括至少一个声音开口。
19.如权利要求18所述的传感器,其特征在于,该上前盖内的至少一个声音开口设置在上述前盖的上前部。
20.如权利要求18所述的传感器,其特征在于,该上前盖内的至少一个声音开口设置在上述前盖的侧面。
21.如权利要求17-20之一所述的传感器,其特征在于,该上前盖可和磁路形成基本上密闭的接口。
22.如前述权利要求任一项所述的传感器,进一步包括容纳上述磁路的外壳,该外壳包括由两对边形成的矩形开口,上述膜片以至少部分地盖住上述矩形开口的方式被固定到上述外壳上。
23.如权利要求22所述的传感器,其特征在于,上述膜片为矩形,以便于盖住上述外壳的矩形开口。
24.如权利要求23所述的传感器,其特征在于,上述上膜片被固定到外壳的两对边之一上。
25.如权利要求23所述的传感器,其特征在于,上述上膜片被固定到外壳的两对边上。
26.如权利要求22-25之一所述的传感器,进一步包括一个设置在上膜片前部的上前盖,上述上前盖可固定到上述外壳的至少一部分上。
27.如权利要求26所述的传感器,其特征在于,该上前盖可由至少一个位于前盖上前部分的声音开口构成。
28.如权利要求27所述的传感器,其特征在于,上述上前盖的该至少一个声音开口可设置在上述前盖的上前部。
29.如权利要求27所述的传感器,其特征在于,上述上前盖的该至少一个声音开口可设置在上述前盖的侧面。
30.如权利要求26-29之一所述的传感器,其特征在于,上前盖可和上述外壳的两对边形成基本上密闭的接口。
31.如前述权利要求任一项所述的传感器,进一步包括下膜片,下线圈系统,包括至少一个形成导电路径的线圈,该下线圈系统具有固定到下膜片上的导电路径部分,该下线圈系统进一步包括导电路径的第一和第二间隙部,分别设置在第一和第二间隙下部之一内。
32.如权利要求31所述的传感器,其特征在于,上述传感器可构造得同相驱动上述上下膜片。
33.如权利要求31所述的传感器,其特征在于,上述传感器可构造得异相驱动上述上下膜片。
34.如权利要求31-33之一所述的传感器,其特征在于,柔性印刷电路板例如柔性板形成上述下膜片,上述下线圈系统由上述柔性印刷电路板上的导电路径所形成。
35.如权利要求34所述的传感器,进一步包括,安装在柔性印刷电路板上的电子装置。
36.如权利要求35所述的传感器,其特征在于,上述电子装置包括变阻器。
37.如权利要求31-36之一所述的传感器,进一步包括,设置在下膜片前部的下前盖,用于保护膜片。
38.如权利要求37所述的传感器,其特征在于,上述下前盖进一步包括至少一个声音开口。
39.如权利要求38所述的传感器,其特征在于,该下前盖内的至少一个声音开口设置在上述前盖的下前部。
40.如权利要求38所述的传感器,其特征在于,该下前盖内的至少一个声音开口设置在上述前盖的侧面。
41.如权利要求37-40之一所述的传感器,其特征在于,该下前盖可和磁路形成基本上密闭的接口。
42.如权利要求38-41之一所述的传感器,其特征在于,上述下前盖被固定在外壳的至少一部分上。
43.如权利要求42所述的传感器,其特征在于,该下前盖可和外壳形成基本上密闭的接口。
44.一种用于传感器内的线圈系统,该线圈系统包括用于将上述线圈系统固定到膜片上的一个基本平坦的紧固部;在上述紧固部平面之外的至少两个间隙部,每一间隙部包括多个基本上平行于上述紧固部的导电部分。
45.如权利要求40所述的线圈系统,其特征在于,上述间隙部内的导电部分基本上为直线。
46.如权利要求44或45所述的线圈系统,其特征在于,上述线圈系统由导电线缠绕而成。
47.如权利要求44或45所述的线圈系统,其特征在于,上述线圈由柔性印刷电路板例如柔性板上形成的导电路径所形成。
48.如权利要求47所述的线圈系统,进一步包括,安装在柔性印刷电路板上的电子装置。
49.如权利要求48所述的线圈系统,其特征在于,上述电子装置包括变阻器。
50.一种由电导线制造根据权利要求42的线圈系统的方法,该方法包括下列步骤由电导线生产形成有线圈轴线的线圈;绕垂直于上述线圈轴线的弯曲轴线,将上述线圈弯曲。
51.一种电声传感器,包括磁路,包括具有上部和下部的间隙,上述磁路进一步包括能够在上述间隙内建立磁场的磁力装置,上膜片,上线圈系统,包括至少一个形成导电路径的线圈,该上线圈系统具有固定到上膜片上的导电路径部分,该上线圈系统进一步包括导电路径的间隙部,设置在间隙上部内,其中磁力装置包括磁体,设置得使其磁极形成间隙的表面。
52.如权利要求51所述的传感器,其特征在于,上述上线圈系统包括至少两个单独的线圈,适于在基本相同的方向上导通电流。
53.如权利要求51或52所述的传感器,其特征在于,柔性印刷电路板例如柔性板形成上述上膜片,上述上线圈系统由上述柔性印刷电路板上的导电路径所形成。
54.如权利要求53所述的传感器,进一步包括,安装在柔性印刷电路板上的电子装置。
55.如权利要求54所述的传感器,其特征在于,上述电子装置包括变阻器。
56.如权利要求51-55之一所述的传感器,其特征在于,上线圈系统包括两个单独的线圈。
57.如权利要求56所述的传感器,其特征在于,上述两个单独的线圈串联连接。
58.如权利要求56所述的传感器,其特征在于,上述两个单独的线圈并联连接。
59.如权利要求51所述的传感器,其特征在于,上述上线圈系统包括一个单独的线圈。
60.如权利要求51-59之一所述的传感器,其特征在于,上述磁路包括导磁材料体,该体具有一个开口,上述开口具有一对相对表面,该相对表面形成上述间隙的表面。
61.如权利要求60所述的传感器,其特征在于,上述磁路中的开口为竖直贯通的。
62.如权利要求60或61所述的传感器,其特征在于,形成间隙的每对表面都基本上是彼此平行的平面。
63.如权利要求51-62之一所述的传感器,其特征在于,上述磁路进一步包括设置在平行于膜片平面上的极靴。
64.如权利要求51-63之一所述的传感器,其特征在于,上述上膜片具有导电部,上述上线圈系统具有和上述膜片导电部导电相连的导电路径端部,上述导电部进一步具有可导电连接上述传感器的外部可进入部。
65.如权利要求51-64之一所述的传感器,进一步包括,设置在上膜片前部的上前盖,用于保护膜片。
66.如权利要求65所述的传感器,其特征在于,上述上前盖进一步包括至少一个声音开口。
67.如权利要求66所述的传感器,其特征在于,该上前盖内的至少一个声音开口设置在上述前盖的上前部。
68.如权利要求66所述的传感器,其特征在于,该上前盖内的至少一个声音开口设置在上述前盖的侧面。
69.如权利要求65-68之一所述的传感器,其特征在于,该上前盖可和磁路形成基本上密闭的接口。
70.如权利要求51-69之一所述的传感器,其特征在于,进一步包括容纳上述磁路的外壳,该外壳包括由两对边形成的矩形开口,上述膜片以至少部分地盖住上述矩形开口的方式被固定到上述外壳上。
71.如权利要求70所述的传感器,其特征在于,上述膜片为矩形,以便于盖住上述外壳的矩形开口。
72.如权利要求71所述的传感器,其特征在于,上述上膜片被固定到外壳的两对边之一上。
73.如权利要求71所述的传感器,其特征在于,上述上膜片被固定到外壳的两对边上。
74.如权利要求70-73之一所述的传感器,进一步包括一个设置在上膜片前部的上前盖,上述上前盖可固定到上述外壳的至少一部分上。
75.如权利要求74所述的传感器,其特征在于,该上前盖可由至少一个声音开口构成。
76.如权利要求75所述的传感器,其特征在于,上述上前盖的该至少一个声音开口可设置在上述前盖的上前部。
77.如权利要求75所述的传感器,其特征在于,上述上前盖的该至少一个声音开口可设置在上述前盖的侧面。
78.如权利要求74-77所述的传感器,其特征在于,上前盖可和上述外壳的两对边形成基本上密闭的接口。
79.如权利要求51-78所述的传感器,进一步包括,下膜片,下线圈系统,包括至少一个形成导电路径的线圈,该下线圈系统具有固定到下膜片上的导电路径部分,该下线圈系统进一步包括导电路径的间隙部,设置在间隙下部内。
80.如权利要求79所述的传感器,其特征在于,上述传感器可构造得同相驱动上述上下膜片。
81.如权利要求79所述的传感器,其特征在于,上述传感器可构造得异相驱动上述上下膜片。
82.如权利要求79-81之一所述的传感器,其特征在于,柔性印刷电路板例如柔性板形成上述下膜片,上述下线圈系统由上述柔性印刷电路板上的导电路径所形成。
83.如权利要求82所述的传感器,其特征在于,进一步包括,安装在柔性印刷电路板上的电子装置。
84.如权利要求83所述的传感器,其特征在于,上述电子装置包括变阻器。
85.如权利要求79-84所述的传感器,其特征在于,进一步包括,设置在下膜片前部的下前盖,用于保护膜片。
86.如权利要求85所述的传感器,其特征在于,上述下前盖进一步包括至少一个声音开口。
87.如权利要求86所述的传感器,其特征在于,该下前盖内的至少一个声音开口设置在上述前盖的下前部。
88.如权利要求86所述的传感器,其特征在于,该下前盖内的至少一个声音开口设置在上述前盖的侧面。
89.如权利要求85-88之一所述的传感器,其特征在于,该下前盖可和磁路形成基本上密闭的接口。
90.如权利要求85-88之一所述的传感器,其特征在于,上述下前盖被固定在外壳的至少一部分上。
91.如权利要求90所述的传感器,其特征在于,上述下前盖可和上述外壳的两对边形成基本上密闭的接口。
全文摘要
一种电声传感器,包括导磁材料的磁路,该磁路具有一对相对表面,其间形成间隙,该磁路还包括一个磁铁。上述磁铁可设置在导磁材料的中间,形成两个间隙。在另一个实施例中,上述磁铁被固定到只形成一个间隙的导磁材料上。上述传感器进一步包括膜片和固定到膜片的线圈系统,该线圈系统具有导电路径。上述线圈系统的路径部分设置在上述间隙内。上述传感器还可应用设置在磁路相对侧面上的额外膜片和线圈系统。在一个优选实施例中,上述传感器为矩形。该传感器适于集成到小型结构例如移动通讯设备和助听器等中。上述传感器的实施例还适于侧发声或侧散声应用,例如移动电话。
文档编号H04R9/00GK1672461SQ03817808
公开日2005年9月21日 申请日期2003年7月18日 优先权日2002年7月25日
发明者莱夫·约翰森, 莫藤·谢尔森·安诺生, 芬恩·延森 申请人:桑尼昂霍森斯公司
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