专利名称：弦乐器的转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及其输出要放大的弦乐器的转换器。本发明特别提供一种改进的噪声抵销拾音器。
本发明将把电吉它作为其上要装上拾音器的弦乐器的例子予以说明。但因看到，这只是举例，电吉它以外的乐器也可装上本发明拾音器。
电吉它一般至少有四根弦，这些弦振动时产生要放大的输出。弦的振动由拾音器转换成电信号。由拾音器产生的电信号的频率与弦的振动频率对应。
拾音器一般由一线圈中的一块磁铁或一线圈中的若干条形磁铁构成。吉它的弦一般用导磁材料、更多的是用铁磁材料制成，永久磁铁产生的磁力线与振动的弦相交。这造成磁场形态发生变动而在线圈中产生变动电流。该电流的频率与弦的振动频率对应。
受弦的振动的影响的线圈还受到噪声的影响。噪声是由电源导线、变压器、电灯、电动机和其他电器造成的。这种噪声或交流声使拾音器的音质下降。电源的一般为50Hz或60Hz的基本频率在该放大设备中转换成可听到的交流声。
人们已努力想出种种方法来降低或消除这一噪声，但这些努力同时产生其他不希望有的结果。
Leo Fender在1940s就负责研制出一种单线圈拾音器。他的设计音质极好，但特别容易产生噪声，基本上等于一接收由电源导线、变压器、电动机、电灯和其他电器产生的50Hz或60Hz交流声之类外部噪声的很长天线。
DiMarzio的美国专利公开了这样一种降低噪声的早期工作。DiMarzio公开了一种弦乐器的电拾音装置。该装置有一对叠置的同轴线圈架，每一线圈架的轴向上绕制有一线圈，线圈的轴线与该乐器的弦垂直。有一用导磁材料制成的整体式屏蔽罩，其底板位于两线圈架之间而与线圈轴线垂直，其两侧壁从该底板垂直向上至少一直伸展到上部线圈架顶面的紧下方。若干条状永久磁铁穿过上下线圈。因此，若干为两线圈所共有的条状磁铁插入在两线圈中。
该屏蔽罩包住顶部线圈的三个表面。该屏蔽罩不是特别有效，磁场可影响到下部噪声抵销线圈，从而降低了总电感。当电感下降到可接受值以下时拾音器的整个音质就会下降，为此，DiMarzio通过增加线圈的匝数予以补救，但这又提高了阻抗而损坏原有音色。
DiMarzio在第一种装置中使用了两线圈所共有的磁极件，从而由于两线圈的电感抵销而无法获得合适的总电感值。
DiMarzio在第二实施例中公开了一种拾音器，其上部线圈中插入有若干磁极件。还示出了一下部噪声抵销线圈。上部线圈放置在一槽形件中。虽然该槽形件包住上部线圈，但两线圈之间并未电磁去耦。这两个实施例由于两线圈的电感抵销，因此若不增加线圈的匝数的话都无法获得合适的总电感值。由于音质主要取决于电感和阻抗，因此这种消除噪声的做法的代价是音质下降。
SeymourDuncan也在拾音器设计中努力消除噪声。他的设计使用了垂直穿过两线圈的全长Alnico V磁铁。与DiMarzio的设计一样，Duncan的设计也是抵销电感和信号。Duncan没有使用任何磁隔离物隔离上部和下部线圈。他也是通过增加线圈的匝数来补偿电感。
EMG公司设计了一种称为SV(Strat Vintage)的拾音器。EMG使用穿过上部和下部线圈的全长磁铁而未加磁屏蔽罩。两线圈分别缓冲入一二输入差动放大器，但由于顶部半线圈的电感为0.8H，因此总电感小于2.15H的理想值。下部线圈的电感相同。它们并未增加匝数。
以往的拾音器使用很长的强磁铁把振动的弦向下吸入一U形路径而使弦猛烈碰撞吉它的品，从而有意发出“最佳音”。以往的单线圈拾音器设计虽然复制出所需的最佳音，但也复制出50或60Hz的噪音(交流声)。当前的电吉它尚无方法发出这样的最佳音而同时又把噪音消除到令人满意的程度。
本发明的目的是提供一种用于弦乐器的改进的转换器或拾音器，它在不牺牲音质的情况下有效地消除掉噪声或交流声。
按照本发明的一个方面，提供了一种转换器，包括第一线圈；其轴线与第一线圈的轴线重合、使用中位于第一线圈下方一定距离处的第二线圈；一位于两线圈之间的用导磁材料制成的金属屏蔽罩，该屏蔽罩有一个或多个方向朝外的壁，该壁或这些壁伸展在两线圈的侧面上；第一线圈的至少一个永久磁极件和第二线圈的至少一个金属导磁极件，从而这两个线圈由该屏蔽罩相互电磁去耦。
按照本发明的另一方面，提供了一种转换器，包括第一线圈；与第一线圈邻接的第二线圈；一位于两线圈之间的用导磁材料制成的金属屏蔽罩，该屏蔽罩有一个或多个方向朝外的壁，该壁或这些壁伸展在两线圈的侧面上和两线圈之间；以及第一线圈和第二线圈的至少一个磁极件。
上部和下部线圈可用直径相同或不同的铜线绕成。每一线圈的匝数约为1000-7000。每一线圈的匝数为5000则更好。两线圈的匝数不必相同。
最好是，两线圈在50或60Hz频率下的阻抗匹配并在60Hz频率下的电感相等。为此，如下所述，两线圈可采用合适线径的铜线和匝数，而下部线圈选用合适的金属极件。
如上所述，下部线圈中可只有一个金属导磁极件，但也可有若干金属导磁极件。
下部线圈中的这一或这些磁极件最好用软钢制成，虽然也可用其他金属材料制成。若使用若干极件，它们可以是穿过下部线圈的全铁芯高度极件。
下部线圈包住在该屏蔽罩中。该屏蔽罩用金属导磁材料制成。该屏蔽罩一般用软钢制成，其厚度为约0.6mm。下部线圈的两边可分别设置非金属板。该屏蔽罩可做成一由底板和与此底板连接的直立壁构成的盘。或者，该屏蔽罩也可呈U性而包括一底板和两个相对的直立侧壁。该屏蔽罩的横截面可呈H性而下部线圈可放置在该横截面的横向件与两方向向下的侧壁之间。
非金属板上可有若干孔供插入在下部线圈中的极件插入。
上部线圈放置在该屏蔽罩中。该屏蔽罩可与放置下部线圈的屏蔽罩相同。与下部线圈一样，上部线圈的两边也分别有非金属板。当然，若该屏蔽罩的横截面呈H性，则上部线圈放置在该横截面的横向件与方向向上两侧壁之间。
该H形屏蔽罩可以是整件，也可以由若干部件构成。
如上所述，上部线圈中的永久磁极件可以是整件。但上部线圈中最好有若干永久磁极件。
上部线圈中的永久磁极件的数量最好与该转换器安装其上的乐器的弦的数量相同。上部线圈两边的非金属板上最好有供磁化极件插入的孔。磁极件最好突出在板的孔外而紧靠乐器的弦。
磁极件可用ALNICOII或ALMCOV或任何其他合适的磁性材料制成。
两线圈由于上述布置而相互电隔绝和磁隔绝。上部线圈受弦的运动和噪声的影响，而下部线圈只受噪声的影响。由于两线圈靠得很近，它们对噪声作用的反应相同。把两线圈并联或串联在一起但相位错开，就可从信号中有效地消除噪声。
在用拾音器产生最佳音的实施例中，每一线圈中至少有一个永久磁极件。该磁极件可为两线圈所共有，虽然两线圈可各有一磁极件。在一实施例中，每一线圈有若干磁极件。这些磁极件可为两线圈所共有。或者，两线圈可各有若干磁极件。
若使用若干磁极件，磁极件的数量与乐器上的弦的数量相同。非金属板可紧靠磁极件的两端。这些板上有供磁极件的两端插入的孔。
下面结合附图举例说明本发明优选实施例，附图中；
图1为本发明转换器的分解立体图；图2为图1转换器的装配后的立体图；图3为图2转换器的横向剖面图；图4为图3转换器的一部分的横向剖面图；图5为图4所示转换器部分的纵向剖面图；图6为本发明另一实施例的转换器的分解立体图；图7为本发明拾音器的另一种半屏蔽罩的立体图；图8为本发明一实施例的转换器的分解图；图9为图8转换器的装配后的立体图；图10为图9转换器的横向剖面图；图11为图10转换器的一部分的横向剖面图；图12为图11所示转换器部分的纵向剖面图13为本发明转换器的另一实施例的分解立体图；图14为本发明另一实施例的转换器的分解立体图；图15为本发明一实施例的转换器的分解立体图；图16为图15转换器装配后的立体图；图17为图16转换器的横向剖面图；图18为图16转换器的一部分的横向剖面图；以及图19为图18的转换器部分的纵向剖面图。
图1示出一具有一非金属、非导电底板11的转换器10。板11上有一排供软钢非磁化极件13、14、15、16、17、18插入的孔12。需要时，极件14、15、16和17可从转换器10中省去。板19用与板11同样的材料制成。一下部线圈20套在极件13到18上而位于板11与19之间。屏蔽罩包括一腹板22和两相对的、方向向下的壁23、24。这些壁伸展在线圈20的侧面上。腹板22的两端呈圆形(图中只能看到一端)。壁23和24终止在最外部极件13和18的一半处，虽然需要时它们可伸出到极件13和18之外。
一上部线圈30位于板31和32之间。这些板用与板11和19相同的材料制成。板31和32上有供磁极件34、35、36、37、38、39插入的孔33。一由腹板41和相对的壁42、43构成的屏蔽罩40与屏蔽罩21一起把线圈30与线圈20磁隔绝。腹板41在上紧靠腹板22。壁42、43向上伸展在线圈30的侧面上。腹板41的两端44呈圆形(图中只能看到一端)。壁42、43终止在最外部极件34和39的一半处。
图2为转换器10装配后的立体图。图中示出弦50、51、52、53、54、55相对转换器10的走向。线圈30最靠近弦，而线圈20位于最底下，两线圈同轴线。U形屏蔽罩21和40确保线圈不受极件34、35、36、37、38、39的磁场的影响且该磁场指向其上装有转换器10的乐器的弦。
图3为图2所示转换器10的横向剖面图。屏蔽罩21和40分别包住其线圈的三个表面。屏蔽罩21的壁23和24向下伸展在下部线圈20的侧面上，而屏蔽罩40的壁42和43向上伸展在线圈30的侧面上。
磁极件39与图中看不到的其他磁极件都夹持在板31与32之间。腹板22和41把两线圈隔开。板11与19之间插入有金属极件18，但其他的极件图中看不到。磁极件39稍稍伸出到板31之外。其他的磁极件也是如此。
图4为通过屏蔽罩21和40的横向剖面图，只示出永久磁极件39和金属导磁极件18。这两个屏蔽罩可合成为一个H形屏蔽罩。图5为图4所示转换器部分的正视图。屏蔽罩40包括一腹板41和终止于最外部永久磁极件34、39一半处的向上伸展的壁42(见图4)和43。屏蔽罩21包括一腹板22和向下伸展并伸展到金属导磁极件13和18的一半处的壁23(见图4)和24。如上所述，极件14、15、16和17可省去。
图6为本发明一实施例的另一转换器的分解立体图。该转换器60有一用非金属材料制成的底板61。板61上有一供单个软钢铁芯件63插入的长槽62。一下部线圈64套在件63上，一板65放置在该线圈64上。一屏蔽罩66伸展在线圈64上，它有一其上有相对两壁68、69的腹板67。壁68、69伸展在线圈64的侧面上。
一上部线圈70放置在下部板71上。该线圈70放置在屏蔽罩72中。屏蔽罩72包括一腹板73和伸展在线圈70的侧面上的相对两壁74、75。一板76伸展在线圈70之上，其上有供永久磁极件78插入的长槽77。
在该实施例中，线圈70中为单个磁极件，而线圈64中为单个金属导磁极件。
图7示出另一种屏蔽罩结构。屏蔽罩80呈盘状，包括一底板81和与底板相连的直立壁62。极件83、84、85、86、87、88可以是永久磁铁，也可以是金属导磁极件，视屏蔽罩80是用于上部线圈还是下部线圈而定。
转换器中的两屏蔽罩不必都如图7所示或都如图6所示。可以是两屏蔽罩各用其中的一种。同样，两线圈之一中可以是若干个极件，而另一个线圈中可以是单个极件。
最好适当选择匝数、线径、极件或在线圈中的极件的大小而使两线圈的电感和阻抗匹配。
图8示出一具有一非金属、非导电底板111的转换器100。板111上有一排供磁极件134、135、136、137、138和139插入的孔112。板119用与板111相同的材料制成，其上有孔113(只示出其中之一)。一下部线圈120套在极件134到139上而位于板111与119之间。屏蔽罩121包括一腹板122和两相对的向下伸展的壁123、124。这些壁伸展在线圈120的侧面上。腹板122的两端125呈圆形(图中只能看到一端)。壁123和124终止在最外部极件134和139的一半处，虽然需要时它们可伸出到极件134和139之外。
一上部线圈130位于板131和132之间。这些板用与板111和119相同的材料制成。板131和132上有供磁极件134、135、136、137、138、139插入的孔133。一由腹板141和相对的壁142、143构成的屏蔽罩140与屏蔽罩121一起把线圈130与线圈120磁隔绝。腹板141在上紧靠腹板122。壁142、143向上伸展在线圈130的侧面上。腹板141的两端144呈圆形(图中只能看到一端)。壁142、143终止在最外部极件134和139的一半处。板119上有一排供极件134到139穿过的孔113。板132上有同样的孔(图中看不到)。
图9为转换器110装配后的立体图。图中示出弦150、151、152、153、154、155相对转换器110的走向。线圈130最靠近弦，而线圈120位于最底下，两线圈同轴线。U形屏蔽罩121和140把磁场分成两部分，即在线圈中的部分和线圈外的部分。由于外部磁场不影响内部磁场，因此外部磁场从极件的一端不中断地到达另一端而两线圈的电感不抵销。内部磁场在这些磁场中限制在两线圈之中。两线圈磁隔绝。
图10为图9所示转换器110的横向剖面图。屏蔽罩121和140分别包住其线圈的三个表面。屏蔽罩121的壁123和124向下伸展在下部线圈120的侧面上，而屏蔽罩140的壁142和143向上伸展在线圈130的侧面上。
磁极件137夹持在板131与111之间。腹板122和141把两线圈隔开。磁极件137稍稍伸出到板131之外。其他的磁极件也是如此。
图11为通过屏蔽罩121和140的横向剖面图，只示出永久磁极件137。这两个屏蔽罩可合成为一个H形屏蔽罩。
图12为图11所示转换器部分的正视图。屏蔽罩140包括一腹板141和终止于最外部永久磁极件134、139一半处的向上伸展的壁142(未示出)和143。屏蔽罩121包括一腹板122和向下伸展在极件134到139上并伸展到极件134和139的一半处的壁123(未示出)和124。
图13为本发明一实施例的另一转换器的分解立体图。该转换器160有一用非金属材料制成的底板161。板161上有一供永久磁极件178插入的长槽162。一下部线圈164套在件178上，一板165放置在该线圈164上。一屏蔽罩166伸展在线圈164上，它有一其上有相对两壁168、169的腹板167。壁168、169伸展在线圈164的侧面上。
一上部线圈170放置在下部板171上。该线圈170放置在屏蔽罩172中。屏蔽罩172包括一腹板173和伸展在线圈170的侧面上的相对两壁174、175。一板176伸展在线圈170之上，其上有供永久磁极件178插入的长槽177。板165和171上有供极件178穿过的长槽163。虽然在该图中无法看到，但屏蔽罩166上有一与长槽163同样的长槽供极件178在板176与161之间穿过。
在该实施例中，两线圈170和164共有单一磁极件178。
图14为一转换器180的分解立体图。该转换器180有一带长槽182的非金属底板181。屏蔽罩183包括一腹板184和两方向向下的侧壁185、186，它用导磁材料制成。板187也用非金属材料制成。永久磁极件188插入在长槽182中而紧抵板187并插入在线圈189中。线圈189放置在屏蔽罩183中。
屏蔽罩190包括一腹板191和两侧壁192、193，它用金属制成而导磁。板194用非金属材料制成，线圈195放置在板194与196之间。板196用与板194同样的材料制成，其上有一供永久磁极件198插入的长槽197。
在图14实施例中，极件188和198由腹板184和191隔开。
图15的结构与图14相同。底板200用非金属材料制成，其上有一排供永久磁极件202、203、204、205、206、207插入的孔201。这些极件伸展在板208与200之间。板208用与板200相同的材料制成，其上有一排供极件202到207插入的孔209。
屏蔽罩210包括一腹板211和两侧壁212、213。屏蔽罩214包括一腹板215和两侧壁216、217。屏蔽罩210和214用导磁材料制成。
线圈220放置在屏蔽罩210中，极件202到207插入在该线圈中。
线圈225放置在屏蔽罩214中而位于板226与227之间。这些板用非金属材料制成，板227上有一排孔228。永久磁极件229、230、231、232、233、234插入孔228中并位于线圈225中。
图16示出装配好的图15的转换器。弦237、238、239、240、241、242伸展在极件229到234的上方。
图17为图15的转换器的横向剖面图。该图示出极件207如何插入在板200和208的孔中而穿过下部线圈。同样，极件234穿过板227后插入板226中。图18和19示出屏蔽罩的两壁如何沿着转换器的两线圈中的极件229到234和202到207伸展。这些壁终止在最外部极件的一半处。
图8-13的转换器的实施例的作用不仅在于降低噪声或交流声，而且线圈中的极件的磁场强度更强，这些磁极件为两线圈所共有。从这些实施例可获得“最佳”声。用这些结构获得的强磁场当把ALNIC0V用作极件的制作材料时一般达到1200高斯，从而当乐器的弦振动时吸引弦而使之撞到该乐器的品。
在图14-19的转换器实施例中，两线圈的电感、铁芯材料、线径、匝数和其他特征都相同。两线圈的这种镜象关系使得两线圈的共振峰值大致相同，从而提高了转换器的整体品质。磁极件的极性可以相反，也可以不相反，从而相邻的极性可以是南/南，也可以是南/北。
从图8-13和图14-19的实施例都可获得具有所需高品质因数的拾音器。
图8-13的实施例的磁场强度较强，而图7-12的实施例的磁场强度较弱。屏蔽罩把两线圈相隔离。
图14-19实施例以较弱的磁场强度获得高品质因数，而图8-13以较强的磁场强度获得高品质因数。
权利要求
1.一种转换器，包括第一线圈；其轴线与第一线圈的轴线重合、使用中位于第一线圈下方一定距离处的第二线圈；一位于两线圈之间的用导磁材料制成的金属屏蔽罩，该屏蔽罩有一个或多个方向朝外的壁，该壁或这些壁伸展在两线圈的侧面上；第一线圈的至少一个永久磁极件和第二线圈的至少一个金属导磁极件，从而这两个线圈由该屏蔽罩相互电磁去耦。
2.按权利要求1所述的转换器，其中，该永久磁极件位于该上部线圈中。
3.按权利要求2所述的转换器，其中，该金属极件位于该下部线圈中。
4.按权利要求1所述的转换器，该上部线圈中有若干永久磁极件。
5.按权利要求4所述的转换器，该下部线圈中有若于金属极件。
6.按权利要求1所述的转换器，其中，该屏蔽罩包括一腹板和一与腹板相连的直立壁。
7.按权利要求5所述的转换器，其中，该屏蔽罩由两个U形屏蔽件构成，每一屏蔽件上的所述壁相对。
8.按权利要求2所述的转换器，其中，每一所述线圈放置在两相间距的非金属板之间。
9.按权利要求8所述的转换器，其中，这些板上有供所述一个和若干个极件插入的孔。
10.按权利要求9所述的转换器，其中，在第一线圈中的所述一个和若干个永久磁极件穿过这些板之一上的孔并伸出在外。
11.按权利要求1所述的转换器，其中，两线圈的匝数相同。
12.按权利要求1所述的转换器，其中，两线圈用线径相同的铜线绕成。
13.按权利要求1所述的转换器，其中，两线圈的匝数都在1000-7000。
14.按权利要求13所述的转换器，其中，两线圈的匝数都为5000。
15.按权利要求1所述的转换器，其中，该屏蔽罩的腹板的两端呈圆形。
16.按权利要求7所述的转换器，其中，屏蔽罩的壁的长度伸展在最外部所述极件的中点之间。
17.按权利要求4所述的转换器，其中，永久磁极件呈圆柱形，它们用ALNICOII或V制成。
18.按权利要求5所述的转换器，其中，金属导磁极件呈圆柱形，它们用软钢制成。
19.一种转换器，包括第一线圈；与第一线圈邻接的第二线圈；一位于两线圈之间的用导磁材料制成的金属屏蔽罩，该屏蔽罩有一个或多个方向朝外的壁，该壁或这些壁伸展在两线圈的侧面上；以及与第一线圈和第二线圈相联的至少一个磁极件。
20.按权利要求19所述的转换器，其中，该磁极件为两线圈所共有，该屏蔽罩有一供该磁极件穿过的孔。
21.按权利要求19所述的转换器，其中，每一所述线圈都放置在两非金属、非导电板之间，这些板上有供磁极件穿过的孔。
22.按权利要求19所述的转换器，其中，各所述磁极件与各所述线圈相联。
23.按权利要求22所述的转换器，其中，每一所述线圈都放置在两非金属、非导电板之间。
24.按权利要求19所述的转换器，其中，若干个永久磁极件与两线圈相联。
25.按权利要求24所述的转换器，其中，这些永久磁极件为两线圈所共有，屏蔽罩上有若干供这些磁极件穿过的孔。
26.按权利要求25所述的转换器，其中，每一所述线圈放置在其非金属、非导电板之间，这些板上有若干供磁极件穿过的孔。
27.按权利要求24所述的转换器，其中，各组所述永久磁极件与各所述线圈相联。
28.按权利要求27所述的转换器，其中，每一所述线圈放置在位于线圈与屏蔽罩之间的非金属、非导电的板之间。
29.按权利要求19所述的转换器，其中，该屏蔽罩包括一腹板和一与腹板相连的直立壁。
30.按权利要求29所述的转换器，其中，该屏蔽罩由两个U形屏蔽件构成，每一屏蔽件上的所述壁相对。
31.按权利要求21所述的转换器，其中，磁极件穿过板上的孔而伸出在外。
32.按权利要求25所述的转换器，其中，磁极件穿过板上的孔而伸出在外。
33.按权利要求19所述的转换器，其中，两线圈的匝数相同。
34.按权利要求19所述的转换器，其中，两线圈用线径相同的铜线绕成。
35.按权利要求19所述的转换器，其中，两线圈的匝数都在1000-7000。
36.按权利要求35所述的转换器，其中，两线圈的匝数都为5000。
37.按权利要求19所述的转换器，其中，该屏蔽罩的腹板的两端呈圆形。
全文摘要
一种用于乐器的转换器，包括其轴线互相重合的第一上部线圈和第二下部线圈。第一线圈中有永久磁极件，而第二线圈中有永久磁极件或金属导磁极件。各由一腹板和方向向外的相对两壁构成的两方向相反的U形屏蔽罩背对背放置，其中放置着该两线圈而把这两线圈相互电隔离和磁隔离。
文档编号G10H1/00GK1160906SQ97100888
公开日1997年10月1日 申请日期1997年3月17日 优先权日1997年3月17日
发明者克里斯托弗·扬·欣曼 申请人:克里斯托弗·扬·欣曼