电动换能器和用于制造电动换能器的方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年9月7日提交的德国专利申请no.102016116706.1的优先权。

应当指出的是，在本申请中任何文献的引用或确认不是承认该文件可作为本发明的现有技术。

本发明涉及电动换能器并且涉及用于制造电动换能器的方法。

背景技术：

图1示出了常规电声换能器的示意图。换能器100包括隔膜110、线圈120以及由磁极件130、磁体140和轭150组成的磁体系统101。磁体系统101与隔膜110和线圈120一起可以放置并且粘合在底座160中。此外，磁体系统101的元件——即，磁极件130、磁体140和轭150——可以粘合在一起。替代性地，可以由铆钉进行连接。线圈120是音圈并且联接至振动隔膜110。

上述电动换能器通常通过首先将磁极件130、磁体140和轭150粘合在一起来制造。由于用于线圈120振动的磁隙170非常窄，所以必须非常精确地完成该步骤。在这里，认为磁隙170恰好符合对换能器的声学质量具有非常大的影响。由磁极件130、磁体140和轭150组成的磁体系统101被粘合到底座160中。然后，固定至振动隔膜110上的线圈120可以插入到磁隙中，并且隔膜可以在其边缘粘合至例如底座160。

当组装由磁极件130、磁体140和轭150组成的磁体系统101时，并且当将磁体系统插入底座中时，极其精确的执行是重要的。非常重要的是，同心地进行组装(即，所有——通常是旋转对称的——部件被组装成具有共同的中心)，并且所得到的磁隙170在圆周的每个点处具有恒定的宽度，并且线圈在磁隙170中对中。在组装期间例如由于隔膜被驱动时的交错而可能发生的即使是最小的偏差都将导致声音再现中的可听到的失真。

尤其是对于将隔膜的边缘粘合至底座上，必须确保线圈在磁隙中对中。

如上所述的电动换能器的制造是不利的，因为所有方法步骤都需要以非常准确的方式执行，并且因为需要完全准确地布置单个部件。然而，在制造过程中无法避免产生一定量的废料。

由铆钉接合磁体可能导致材料或铆钉的机械磨损，这可能会污染所使用的工具。这些磨损掉材料也可能在组装期间积聚在产品中可能会导致故障的地方。

当磁体系统的元件粘合在一起时，多余的胶可能会污染定中心工具。这导致大量废料和高维护工作。当磁体系统插入底座中时，轭必须恰好配装至底座中。因此，需要轭的外径与底座中的凹部的内径具有低公差。因此，底座的制造可能成本非常高。此外，轭与底座内侧之间的粘附必须有益于使轭不滑动。

在本申请的优先权申请的德国专利申请中，德国专利商标局引用了以下文献：de102011080606a1，de102014114713a1和us6236733b1。

us7,433,478b2描述了电声换能器及其制造方法。

de2901223描述了一种用于制造电动换能器的磁体系统的方法。这里，可以由热塑性材料将磁体系统的部件固定就位。

de1974072u描述了用于动态电声换能器的线圈连接件。电动换能器具有塑料轭，该塑料轭完全或部分地包围换能器的磁体系统。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种电声换能器，特别是能够更容易且更有效地制造的电动换能器。此外，应提供相应的方法。

该目的通过根据权利要求10所述的电动换能器以及根据权利要求1所述的用于制造电动换能器的方法来实现，该电动换能器具有根据权利要求6所述的膜系统模块和根据权利要求8所述的磁体系统模块。

因此，提供了用于通过至少两个模块制造电动换能器的方法，所述至少两个模块可以简单且牢固地组装以获得电动换能器。该方法包括通过将塑料注射模制于第一注射模制工具的第一环形腔中来制造环形的第一底座单元，将线圈和第一底座单元放置在心轴上使得线圈被第一底座单元围绕，并且将在振动隔膜放置及粘合在第一底座单元和线圈上，其中，获得电动换能器的第一模块。电动换能器的第一模块也被称为膜系统模块。

该方法还包括通过将磁极件、磁体和轭放置在具有第一环形凹部和第二中心凹部的第二注射模制工具的第一部分中来制造环形第二底座单元，其中，磁极件、磁体和轭各有具有中心孔。该方法还包括将第二注射模制工具的第二部分放置在第二注射模制工具的第一部分上，第二部分包括大于第一部分的第一凹部和第二凹部的中心凹部。然后，将塑料注射模制于由第二注射模制工具的第一部分和第二部分的凹部限定的腔中，使得在注入的塑料变硬之后，获得第二底座单元。第二底座单元的塑料填充磁极件、磁体和轭中的孔，使得磁极件、磁体和轭由第二底座单元的注射零件保持在一起，并且获得电动换能器的第二模块。电动换能器的第二模块也被称为磁体系统模块。

该方法还包括将第一模块与第二模块组装以获得电动换能器。

根据本发明的一个方面，在注射模制塑料之前，将接触条插入在第一注射模制工具的第一部分与第二部分之间。

根据本发明的另一方面，第一底座单元在第一底座单元的下侧具有环形凹部，该环形凹部可以在将第一底座单元放置在心轴上时限定第一底座单元的位置，以使线圈在第一底座单元中对中。然而，第一底座单元的环形凹部还具有以下附加的优点。

根据本发明的另一方面，第二底座单元具有向上定向的周向肩部，当第一模块与第二模块组装时，第一底座单元的环形凹部被放置在该周向肩部上。这不仅实现第一底座单元和第二底座单元相对于彼此自动地对中，还实现第一底座单元和第二底座单元相对于彼此的正确的定位，并且因此实现线圈在磁隙内的正确的高度定位。

根据本发明的另一方面，第二底座单元在磁极件上方具有圆顶(即，蘑菇状脊)。

本发明还涉及一种用于电动转换器的膜系统模块，该膜系统模块具有通过注射模制制成的环形第一底座单元和粘合在第一底座单元上的隔膜。隔膜具有固定有线圈的线圈座。此外，第一底座单元在其下侧具有环形凹部。在实施方式中，膜系统模块包括至少一个模制接触条。

本发明还涉及一种用于电动换能器的磁体系统模块，磁体系统模块具有磁极件、磁体和轭，其中，磁极件、磁体和轭各自具有至少一个大致中心的孔。磁体系统模块具有第二底座单元，第二底座单元通过注射模制制成，并且第二底座单元填充磁极件、磁体和轭中的孔，使得磁极件、磁体和轭由模制塑料保持在第二底座单元中。第二底座单元完全或至少部分围绕轭。此外，第二底座单元具有向上定向——即，朝向待组装的膜系统模块——的周向肩部。通常，如果该肩部位于轭的外侧，则有利于组装和稳定性。

这两个模块可以彼此独立地生产，然后接合在一起。采用根据本发明的方法，由于特定的组装过程而对公差的要求大幅变小，通常在相似的费用下对公差要求减小一半。这在质量要求不变的情况下获得显著的节省，或者导致相似费用的情况下相应的更高的准确性(更好的质量)。因此，根据本发明的膜系统模块和根据本发明的磁体系统模块可以以非常低的公差制造，并且因此它们可以非常简单和非常合适地接合在一起。因此，废料率降低。

根据本发明的换能器还由于可接受单个元件的较高公差而是有利的。此外，可以实现复杂的几何形状。在隔膜的帽状部的下方可以存在蘑菇状的圆顶。这对于电动换能器的声学质量尤为有利，因为该蘑菇状的圆顶减小了隔膜下方的容量。帽状部和圆顶都不需要是精确的球形区段。

下面将参照附图对本发明的优点和实施方式进行描述。

附图说明

图1示出了常规电动换能器的示意图。

图2示出了用于制造根据本发明的电动换能器的第一模块(膜系统模块)的第一底座单元的第一注射模制工具的示意图。

图3示出了第一模块的第一底座单元。

图4示出了第一底座单元、线圈和隔膜的组装用于获得第一模块。

图5示出了第一模块(膜系统模块)的示意性截面图。

图6示出了用于制造根据本发明的电动换能器的第二模块(磁体系统模块)的第二注射模制工具的示意图。

图7示出了根据本发明的电动换能器的示意性截面图。

图8示出了根据本发明的制造方法的流程图。

具体实施方式

应当理解的是，为了清楚地理解本发明，已经简化了本发明的附图和描述以图示出相关的元件，同时为了清楚起见，删除了本领域中常规的许多其它元件。本领域普通技术人员将认识到，实现本发明可能需要其它元件。然而，由于这些元件是本领域公知的，并且由于它们不利于更好地理解本发明，所以这里不提供对这些元件的讨论。

现在将基于示例性实施方式对本发明进行详细描述。

图2示出了根据第一实施方式的用于制造用于电动换能器的膜系统模块的底座单元的注射模制工具的示意图。

提供了第一注射模制工具300，第一注射模制工具300包括第一、上部部分310和第二、下部部分320。上部部分310中存在环形凹部311，并且下部部分320中存在环形凹部321。下部部分和上部部分彼此安置在一起，其中，在下部部分与上部部分之间至少部分地安置有成角度的大致u形金属接触条280(例如由薄金属片制成)。环形凹部311、321一起形成腔，熔融的塑料被注射到该腔中以形成膜系统模块的第一底座单元260。在注入的塑料变硬之后，将第一注射模制工具的第一部分和第二部分移除，从而保留具有接触条的第一环形底座单元。延伸越过环形第一底座单元的开口的接触条280的中间部分281仅用于使制造更容易(仅一件金属而不是两个连接片)，随后被移除。

图3示出了具有嵌入式u形接触条280的膜系统模块的第一底座单元260，其中，接触条280的中间部分281已经被移除。在每一侧保留有用于连接线圈的接触条的短连接部分282。第一底座单元260是环形的。底座的形状由第一注射模制工具中的环形凹部311、321确定。第一底座单元260具有上侧261(随后隔膜将放置在上侧261上)、中间部分262、凹部263和下侧264，其中，下侧是在隔膜放置之后背向隔膜的一侧。

然后，线圈(或音圈)和第一底座单元放置在心轴上使得线圈被第一底座单元围绕，并且线圈的连接器各自与接触条的连接部分282电连接。振动隔膜放置在第一底座单元和线圈上。隔膜在其边缘上粘合至第一底座单元(例如，在上边缘部分上)并且粘合至线圈，从而获得电动换能器的第一模块。

图4示出了接纳线圈220的心轴400以及线圈220如何通过导线290与接触条280的端部部分282电连接。然后，将隔膜210安置到位。因此，连接部分282以及因此接触件可以布置在隔膜的下方，并且制造期间的接触过程被简化。此外，隔膜可以由此保护连接。隔膜具有帽状部211、线圈座212以及边缘213。隔膜210在其边缘213处粘合至第一底座单元260的上侧261。此外，隔膜210在其线圈座212处粘合至线圈220。然后，可以移除心轴，使得底座单元(具有隔膜和线圈)保持稳定。该底座单元的优点在于，线圈的位置、特别是线圈相对于第一底座单元的下侧上的凹部263的位置是非常准确的。使用凹部263，第一底座单元可以在心轴400上对中，以组装线圈和隔膜。此外，第一模块和第二模块可以非常容易和准确地接合。

在图5中，描绘了具有第一底座单元、隔膜210、线圈220和接触件280的第一模块(膜系统模块)。这些部件由第一底座单元260保持或支承。

为了制造电动换能器的第二模块(磁体系统模块)，将第二注射模制工具的均具有凹部的两个部分放置在一起，其中，凹部形成腔，并且其中，包括轭、磁体和磁极件的磁体系统例如在工具的上部部分中固定在该腔内。轭、磁体和磁极件例如在中心具有至少一个开口。然后，在注射模制过程中使其余的腔填充有熔融的塑料，从而在硬化之后大体上形成第二底座单元。由此，将具有磁极件、磁体和轭的模制磁体系统制作为第二模块。这个过程特别有利的是，磁体系统的定位可以是非常准确的。这既指的是磁体系统的单个元件相对于彼此的定位，也指的是完整的磁体系统相对于第二底座单元、特别地第二底座单元的周向肩部的定位。

在图6中，示意性地描绘了用于制造第二模块(磁体系统模块)的第二注射模制工具500。第二注射模制工具500具有下部部分520和上部部分530。下部部分520中设置有第一环形凹部521，并且上部部分中设置有第二环形凹部531。包括磁极件230、磁体240和轭250的磁体系统201被放入第二注射模制工具的第一部分，例如，上部部分530。第二注射模制工具的第二部分被置于第一部分上，并且由第二注射模制工具的第一部分和第二部分中的凹部所空出的腔填充有诸如塑料的熔融材料，使得在注入的塑料硬化之后，获得第二底座单元260a。磁体系统的磁极件230、磁体240和轭250各自具有至少一个孔，用于第二底座单元的塑料可以注射到该孔中。因此，第二底座单元填充磁极件、磁体和轭中的孔，使得第二底座单元将磁极件、磁体和轭保持在限定位置中，从而获得第二模块。磁极件、磁体和轭中的孔可以各自处于中心位置。根据图6所示的实施方式，第二底座单元260a具有圆顶261a、下部部分262a和周向肩部263a。周向肩部263a向上定向，即，沿与例如圆顶261a相同的方向定向。

根据本发明的一个方面，接合第一模块和第二模块以获得电动换能器。在实施方式中，模块中的至少一个模块是旋转对称的，使得不需要考虑在旋转方面对准以用于接合。膜系统模块可以例如插入磁体系统模块中。该接合可以通过过盈配合、粘合、焊接等方式固定。

图7示出了根据本发明的完全安装好的电动声换能器的示意性截面图。换能器200由例如至少两个模块——即，膜系统模块(具有接触件280的第一底座单元260、线圈220和隔膜210)和磁体系统模块(第二底座单元260a和磁体系统230至250)——组成。如上所述，两个模块均通过使用单独的注射模制工具进行注射模制制造而成。可选地，可以提供例如用于附接换能器的另外的模块。

根据本发明的一个方面，在磁体系统201中，即，在磁极件230、磁体240和轭250中可以设置有在注射模制过程期间被填充的至少一个孔。

根据本发明的一个方面，如上所述，磁极件230、磁体240和轭250被放入第二注射模制工具中。注射模制工具还用于使这些部件对中以准确地形成磁隙270。可选地，第二注射模制工具可以颠倒地使用。在这种情况下，插入的部件，即磁极件、磁体和轭，由于重力自动保持在工具中。随后，可将熔融塑料团注入工具中。由此，对由第二注射模制工具的上部零件和下部零件中的凹部形成的腔进行填充。当塑料变硬时，磁体系统的单个部件是固定的，以使它们准确对准。

根据本发明的一个方面，提供了一种电动换能器的塑料嵌入式磁体系统。磁体系统的部件的封装使磁体系统的部件能够精确地对中或对准，使得可以获得精确限定的窄磁隙。此外，注射模制零件可以用作电动换能器的底座或底座的零件或部分。两部分注射模制的底座用于接合磁体系统的部件，并且还用于对隔膜的支承，即，底座提供隔膜的边缘可以固定至的部分。在根据本发明的电动换能器中，特别是在由塑料注射模制的底座中，磁体系统的轭被嵌入塑料中，从而不必再将轭粘合至底座。使用注射模制制造磁体系统也是有利的，因为不再需要额外地粘合磁体系统的部件，即磁极件、磁体和轭。

根据本发明的一个方面，在由注射模制获得的底座中可以集成有其他功能。例如。当制造底座时，线圈的连接件可以已经被集成(参见接触条280)。

作为膜系统模块的零件的第一底座单元260在第一底座单元260的下侧具有环形凹部263。在电动换能器的组装期间，膜系统模块(具有隔膜210和线圈220)的第一底座单元260被置于磁体系统模块的第二底座单元260a上。由此，磁体系统模块的第二底座单元260a的肩部263a位于膜系统的第一底座单元260的凹部263中。

图8描绘了根据本发明的一个方面的用于制造电动换能器的方法700的流程图。该方法下述步骤：通过使用第一注射模制工具300的注射模制过程制造710环形的第一底座单元260，将第一底座单元和线圈220放置720在心轴400上使得线圈被第一底座单元围绕，连接730线圈，以及将振动隔膜210放置及粘合740在第一底座单元260和线圈220上，其中，获得电动换能器的第一模块。制造710环形第一底座单元260包括用塑料注射模制第一注射模制工具300的第一环形腔，其中，第一环形腔由将第一注射模制工具300的具有第一环形凹部311的第一部分310放置在第一注射模制工具300的具有第二环形凹部311、321的第二部分320上而获得。在注入的塑料变硬之后，将第一注射模制工具的第一部分310和第二部分320从第一底座单元移除。

方法700还包括通过将磁极件、磁体和轭放置760在第二注射模制工具500中制造750环形第二底座单元260a，其中，磁极件、磁体和轭各自具有孔，用塑料填充770由第二注射模制工具500中的凹部限定的腔。其中，磁极件、磁体和轭中的孔也都被填充。在注入的塑料变硬之后，获得具有第二底座单元260a的电动换能器的第二模块。方法700还包括将第一模块与第二模块接合780以获得电动换能器。由于两个模块可以彼此独立地制造，所以步骤710至740可以在步骤750至770之前、之后或同时进行。

当使用注射模制产生710环形第一底座单元260时，可以在注入塑料之前将接触条280放入第一注射模制工具300中。这简化了将第一底座单元与线圈的连接。

由于底座单元的高准确度以及连接件嵌入在底座中，因此可以确保声学紧密性。特别地，制造期间的可重复性明显改善，并且因此降低废料率。

根据本发明，可以显著提高线圈在磁隙中的对中性。本发明的另一个优点是可以单独地测试具有隔膜和线圈的第一底座单元。特别地，这可以在将第一底座单元与第二底座单元接合之前完成。第一底座单元和第二底座单元的接合可以通过诸如超声波焊接、基于激光的塑料焊接等的可靠的连接技术来实现。代替上述粘合，也可以使用其它合适的接合技术。

根据本发明的模块以及电动换能器可以用于声音再现或声音记录，例如，用于头戴式耳机、耳塞式耳机、扬声器和/或麦克风。

尽管已经结合上面概述的具体实施方案描述了本发明，但显然许多替代方案、修改和变化对于本领域技术人员而言是显而易见的。因此，如上所述的本发明的优选实施方式旨在是说明性的而不是限制性的。在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。