专利名称：具有副磁性结构的平板永磁扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及平板永磁扬声器的改进。更具体地说，本发明涉及用于单端式和双端式装置的磁路构形。
背景技术：
扬声器设计的两个一般领域包括(i)电动式的锥形装置和(ii)静电薄膜装置。第三个至今很少利用的声音重放技术领域是薄膜、边缘场、平板永磁扬声器。
这个第三领域代表这两个以前公认的扬声器设计领域之间的桥接技术；把电动式/锥形扬声器的磁电动力与静电装置的薄膜式膜片结合。然而，至今还没有生产出常规的平板永磁扬声器，上述平板永磁扬声器作为一个群体在过去的40多年里已达到重要的市场接受的水平。实际上，平板永磁扬声器远不足全部扬声器市场份额1％。它是一种仍在研究的声学技术领域，并且仍只在数量有限的相对高价的市售产品中体现。
正如市场接受任何扬声器的情况一样，竞争问题通常是主要的。除了提供性能和品质之外，真正有竞争力的扬声器必须价格合理，尺寸和重量适中，并且必须是坚固和可靠。假定两种扬声器提供不相上下的音频输出，则在实现成功的市场渗透中的一些决定性因素通常包括价格、方便、和美观。价格明显是随各种市场因素而变化的，如材料成本和装配成本，从消费者的观点来看感到合意(不同于实际品质和性能)，对产品的需求，及产品供应等。方便体现在产品的适应性包括如何使用扬声器，如可移动性、重量、尺寸及对消费者希望的使用位置的适应性。最后，扬声器美学方面的考虑在于消费者的兴趣；包括考虑产品的外观，与装饰的相容性，尺寸，以及其外观与销售点处和使用位置处环境是否匹配。如果平板永磁扬声器能够进步，以致在这些需要考虑的领域与常规的电动扬声器和静电扬声器相比有利，则进一步的市场渗透也许是可能的，因为理性的消费者将选用对所付的购买价格提供最大价值(例如，考虑到上述因素)的产品。
下面将讨论常规平板永磁扬声器相对成功和失败，及设计目的和所希望的操作特性。有趣的是应该注意，边缘场及平板永磁扬声器的种类围绕两个基本的种类展开单端式和对称双端式设计，后者有时叫做“推挽”。
图1示出可一种常规的双端式或推挽装置。这种结构的特征在于，两个由开孔衬底14，24所支承的磁性阵列10和11设置在一个挠性膜片12的相反两侧上，上述挠性膜片12包括一个导电线圈13。薄膜张紧成一种平面构形。将一个音频信号供给给线圈13，并且在线圈中由此提供的可变电压和电流产生一个可变的磁场，上述磁场与由磁铁阵列10和11以及它们之间所形成的固定磁场相互作用。膜片根据音频信号位移，因而产生一个所希望的声音输出。在Whelan的美国专利4,156,801中可以找到代表该技术领域的一个实例。
由于现有技术推挽磁性结构的一种折叠(doubled-up)式、前/后磁铁配置，一般认为双端式系统更有效，但制造也更复杂。另外，它们具有某些限制，上述限制是由形成空腔谐振所产生的，所述空腔谐振由声波穿过空腔或沟槽16的通道产生，上述空腔或沟槽16由磁铁阵列10，11的磁铁间距和衬底14，24中的孔15形成。这可能在某些频率或频率范围处引起谐振峰和限带衰减。
双端式设计还对由外推磁力所产生的变形特别敏感，上述外推磁力往往会使装置向外变形。向外的弯曲使膜片的边缘更加接近，并改变膜片的张力。这可以严重地使性能变差；并且随着时间可以使扬声器变得不能用。
如上所述，另一种平板永磁扬声器包括单端式装置。参见图2，图中示出了现有技术设计中一种典型的常规单端式扬声器的构形，上述单端式扬声器具有一个带多个导电元件18的挠性膜片17。膜片用若干框架构件(未示出)张紧和支承，上述各框架构件由一框架的衬底19承载，其框架在图中向外和向上延伸到一个磁铁20阵列外侧，以便将膜片定位一个间隙或偏离各磁铁的端面(在图中顶部)一定距离，以便适应膜片的振动。磁铁阵列相对于设置在膜片上的线圈导体18提供一个固定的磁场。显然，假定使用类似的磁铁，磁铁(通常具有陶瓷或橡胶化的铁氧体组成)的一个单个阵列提供一种比上述推挽装置减少很多的能量场。上述小尺寸单端式装置一般认为不被商业应用所接受。
常规单端式装置必须十分大，以便有效地工作；而即使如此，它也比上述标准的静电式和电动锥形扬声器效率低。自从平板永磁扬声器问世以来，小的或甚至平均尺寸的单端式平板永磁装置(与常规扬声器的标准尺寸相比)还没有有效地进入扬声器市场。消费者在扬声器市场上已可以得到一般大于300平方英寸的很大装置，而这些装置的竞争能力有限。也就是说，它们在接受程度，某些应用的适用性，成本和性能方面等同于标准扬声器。但是，具有这种大膜片面积的现有技术的单端式平板永磁装置相应地要求比较大的昂贵结构；并且，这种比较大的扬声可能不便于安放在某些室内环境中。与常规的静电和电动式换能器相比，它们的效率也比较低，同时需要功率更大并因此价钱更贵的放大器，以便提供足够的信号强度来驱动它们。
人们的第一印象是，单端式装置可能似乎比双端式设计制造更简单和价钱更便宜。通过将各磁铁的厚度加倍，以便相应于双端式磁铁阵列的组合厚度，可以采用同样量的磁铁材料。由于厚度增加一倍的磁铁比双端式装置中厚度一半的磁铁的数量加一倍更便宜，所以在单端式构形中有相当多的成本节省。另外，就单端式设计而论，结构复杂性大为减少，进一步增加了预期的成本节省。
然而，在大多数设计中，磁铁的深度加一倍达不到在膜片和磁铁阵列之间的间隙中提供一倍磁能的所希望设计目标，上述磁铁阵列采所用在现有技术平板永磁装置中使用的常规铁类磁铁。因此，还没有实现在单端式装置中更低的成本和更好的性能的期望。为了改善单端式平板永磁装置的设计所作的某些尝试包括采用许多很接近间隔开的磁铁，以便具有足够高的磁能。然而，即使那样，平面面积也必须很大，同时采用甚至更多的磁铁以便产生足够的灵敏度和声音输出。至少由于这些原因，现有的许多研究商业上可以接受的单端式平板永磁装置的尝试都没有达到所希望的低成本设计的目标。即使看上去它们结构的基本形式比推挽装置更简单，实际也是如此。
双端式平板永磁扬声器的构造与单端式设计的十分不同。例如，前后磁性结构的磁路相互作用，且要求一组不同的参数，间距，及主要元件之间的关系的优化，以便得到最好的结果。这种双端式磁性关系产生更大的推动力，使它更难具有稳定的机械结构，而且还给出一个更集中的磁场，它有利于更好利用磁性材料。那些相互作用的关系中很少可转移到单端式换能器的设计方面，所述单端式换能器设计有其自己独特的主要元件之间的最佳关系组。
如上所述，现有的平板永磁扬声器，尤其是现有技术的单端式装置，利用若干排并排靠近安放的磁铁。各磁铁利用交替的极性面向薄膜膜片取向，薄膜膜片包括导电线或导电带18，这些导电线或导电带18定心在各磁铁之间。这些现有装置还示出，待由导电带捕集的磁能是一种与在相邻磁铁间起弧的磁力线共享的磁场。在这些现有装置中，假定磁力在相反极性取向的两个相邻磁铁之间中点处最大，相应地，导电带在磁场中的那个位置处被中心定位是典型的。为了在磁铁之间的中心位置处达到最大的磁通密度，现已证明(i)不仅系统的总尺寸必须增加；而且，(ii)在单端式装置中比在推挽平板永磁换能器中磁铁放置必须更靠近和更多。
另外，与标准的电动式锥形扬声器相反，薄膜平面扬声器具有一个必须优化以发挥正常功能的重要参数。这个参数就是薄膜膜片的张力(见例如美国专利4,803,733)。在平面装置中膜片合适的、一致的并长期稳定的张力对扬声器的性能很重要。这对于薄膜平面装置来说，是许多年来一直有问题的领域，并且是目前薄膜装置设计和制造中的问题。即使最小心调整的装置只能满足短期技术规格的要求，但仍可能由于膜片材料和/或膜片安装结构尺寸稳定性而引起的张力变化的长期问题。构成这个问题的是磁铁阵列结构内的磁力相互作用。由于单端式磁铁结构的靠近的磁铁间矩，相邻排磁铁所产生的磁力可以相互作用，并根据一些因素，如磁铁间距及磁铁的极性关系，而或大或小地相互吸引/排斥。这种相互作用超过一定时间可能引起材料变形；并可能把这种变化加在薄膜张力上。这会随着时间使扬声器的性能变差。静电扬声器具有关键的膜片张力问题，但它们没有比较大的磁力作用使张力以相同的方式改变或改变到相同的程度。电动式锥形扬声器具有磁性元件和强的相关力，但一般不用张紧的膜片。平板永磁扬声器对膜片张紧的长期稳定性提出一些独特的问题。
在常规平板磁性元件情况下，由增加磁性结构中磁铁的数量或强度，或上述二者所得到的磁能增加，进一步加重了磁力与薄膜张力之间的干扰问题。按上述情况，随着时间的推移，确实就是这样。这些和其它问题在该技术领域中是已知的。在winey的美国专利3,919,499中陈述了现有技术单侧式平板永磁装置的一个实例。
现在更具体地转到考虑磁铁本身，选择合适的磁铁用于平板永磁扬声器是一个重要的考虑。高能钕磁铁已应用十多年了，并且已用于电动式锥形扬声器中。然而，正如将要理解的，这类扬声器不用磁性材料结构，以及支承结构来支承磁铁；而同时，保持可能受变形影响的膜片的张力，上述变形本身也可能由磁铁引起。这类相对更高能的钕磁铁尽管已经被广泛应用，但在过去十年里没有有效地应用于单端式平板磁换能器。尽管一直就有改善磁路来增强扬声器输出和减少尺寸的巨大需要，但实际就是这样。
目前的磁性结构设计具有很近的并排间距，一个感觉到的用高能磁铁问题是引力似乎太强，以致不仅可能破坏支承结构和影响膜片张力，而且甚至影响现有磁铁附件装置的稳定性。由于这些和另外一些原因，这类高强度磁铁没有用于商用常规平板永磁换能器设计中。
如上所述，尤其是在双端式装置情况下，由磁铁间的狭窄通道，产生了空腔谐振和其它畸变问题，同时通过支承结构中的孔辐射到外部。单端式装置，尤其是在磁铁间矩近及磁铁之间的空腔比较深而窄的地方，也经受了畸变，尤其是在它们的性能包络的高频和低频部分处。这至少部分地也是由于在现有装置中各磁铁的间距近的原因，同时伴随着由空腔的几何形状和穿过支承结构的孔所引起的带限衰减和谐振。
另一个重要的问题是磁路构形及它与膜片导电区域的关系。线圈和磁性结构之间相互作用最大是获得更好效率的关键，并可以改善尤其是在低频处的响应。另外，膜片材料的热稳定性和尺寸稳定性对性能来说，尤其是长时间使用产品时很重要。同样，在膜片中或膜片上安装线圈很重要。如果线圈导体解除接合，形成一个开路(例如通过疲劳断裂)，则扬声器性能得到折中。在单端式和双端式装置二者情况下，另一些考虑也适用，但这些考虑提供某些背景，以便面对设计问题。单端式和双端式装置二者相互都有不足和优点，并且与常规的静电和电动式锥形装置相比，已感觉到二者总体上具有优点和缺点。然而，在最大程度利用磁力驱动和寻找商业认可方面，单端式和双端式平板永磁换能器继续落后于常规锥形和静电扬声器。
总之，迄今为止，双端式或者单端式平板永磁扬声器的设计都没有达到能使它们与上述两种类型(电动式和静电式)扬声器竞争的阶段，而后者具有较高效率和较低的制造成本。这种缺乏市场成功，至少部分地是由于上述原因，已持续了40多年。
发明概述本发明提供一种平板磁换能器，所述平板磁换能器包括至少一个具有第一表面和第二表面的薄膜可振动膜片，所述薄膜可振动膜片包括一个活动区域，上述活动区域包括一个线圈和一个主磁性结构，上述线圈具有至少一个导电区域，该导电区域成形为与一磁性结构相互作用，用于把一个电输入信号转变成相应的声音输出；而上述主磁性结构包括至少一个细长的高能磁铁，所述高能磁铁具有一大于25mGo的能积。磁铁可以大于34mGo并可以包括钕。换能器还包括一个安装支承结构，所述安装支承结构耦合到主磁性结构和膜片上，以便捕获膜片，将它保持在一个预定的张力状态。膜片还与邻近该膜片其中一个表面侧的主磁性结构间隔开一定距离。导电表面区域包括一个或多个基本上与上述磁铁平行的导电通路。安装支承结构，磁性结构的多个磁铁以及膜片，协调的组合并相互协同地构造和定位成预定的间隔关系，其中磁性关系的构形提供性能和/或成本/性能比，上述性能和/或成本/性能比对现有技术的单端式或双端式平板磁性装置进行了改善。
换能器还可以包括一个副磁性结构，它与主磁性结构和导电区域协同工作以便增强性能。换能器还包括虚拟磁极，采用不同能量的磁铁被构造成最大限度地利用磁能。能量可以在换能器的中央部分处最大，并随着从中央向外的侧向距离增加而减少。磁铁和膜片之间的间隙可以改变，以便适应膜片运动，同时使磁场相互作用最大。副磁性结构可以由支承结构承载，上述支承结构具有更开放的体系结构，以便更自由地容纳声音通道，从而改善响应，尤其是在高频处的响应。可以加工和构造磁铁和支承结构以便提供喇叭形，或锥形的磁铁剖面间的间距，这提供改善了的高频下响应的线性。
揭示了这样的磁性结构，它更有效地利用换能器内的磁能分布，其中包括增强的单端式或准推挽式构，不对称安装的磁性结构，铁氧磁性返回通路，以便在该结构中增强磁能，同时利用较的磁铁，并根据它们与膜片的关系和相互关系给各磁铁重新定向。通过下面结合图所作的详细说明，将会理解本发明的其它特点，上述附图作为例子在一起或单独示出本发明的一些特点。
更详细地，这些新型磁性结构和格式的某些可以包括·准推挽、增强单端式磁性结构，在离开主单端式磁性结构的膜片相反侧上具有一个或多个副磁铁。这些磁铁被设置成随与中央磁铁的距离不同而在工作磁场中有变化，磁性上的变化依赖膜片主表面与膜片副表面的关系，从护铁(back iron)返回通路得到的虚拟磁极与磁铁实际磁极结合的混合物，亦即，铁类磁性返回通路/磁铁混合物和/或前-后偏移的铁类磁性返回通路与单端式或准推挽装置中的虚拟磁铁。
·虚拟磁性、返回通路磁极-单端式，混合式，或者换能器外边缘上具有返回磁通量的偏移推挽，用于轻微驱动的膜片控制。
·旋转90°定向的磁铁，亦即，在单端式，双端式中每个磁铁并排北极/南极定向，及0°和90°组合的混合物，一个磁铁基本上模拟并代替两个分开的磁铁。
·一个磁铁排钕平板磁铁换能器系统，是具有一补充虚拟磁极的单端式或双端式，上述虚拟磁极比磁铁本身更靠近膜片间隔开。
·由里向外翻的单端式平板磁换能器，用两个膜片跨骑在一个磁铁结构上，具有磁铁与膜片的间距和/或磁场强度随离中央的距离不同而改变，及还利用任选的、磁性推挽高频扬声器整体。
·高频扬声器整体同轴变化成低频平面膜片—可以是具有部分或全部双端式高频扬声器的单端式低频单元，整体式在更大更低频率装置之中或之上。角，末端，或侧面可以是优选的布局，但中央安装也是有效的。
附图简述图1是具有双端式磁性结构的示例性现有技术推挽平板磁换能器的局部剖视图；图2是示例性的现有技术单端式平板磁换能器的局部剖视图；图3是根据本发明原理的一种示例性磁增强单端式平板磁换能器的剖视图；图4A是根据本发明原理的另一种示例性磁增强单端式平板磁换能器的剖视图；图4B是根据本发明原理的另一种示例性磁增强单端式平板磁换能器的剖视图，它具有不同的最外侧主磁铁能；图4C是根据本发明原理的另一种示例性磁增强单端式平板磁换能器的剖视图，具有不同的最外侧主磁铁能；图4D是根据本发明原理的另一种示例性的磁增强单端式平板磁换能器的剖视图，具有不同的最外侧主磁铁能；图4E是根据本发明原理的另一种示例性的磁增强单端式平板磁换能器的剖视图，具有不同的最外侧主磁铁能；图5是根据本发明原理的一种示例性的具有较小主外侧磁铁的磁增强单端式平板磁换能器的剖视图；图6是根据本发明原理的一种示例性的具有较小主外侧磁铁的磁增强平板磁换能器的剖视图；图7是根据本发明原理的另一种示例性的具有较小主外侧磁铁的磁增强平板磁换能器的剖视图；图8是根据本发明原理的一种示例性的具有较小主外侧磁铁和磁间隙的磁增强平板磁换能器的剖视图；图9是根据本发明原理的另一种示例性的具有较小主外侧磁铁和磁间隙的磁增强平板磁换能器的剖视图；图10是根据本发明原理的还有另一种示例性的具有较小主外侧磁铁和磁间隙的磁增强平板磁换能器的剖视图；图11是本发明的一个实施例的剖视图，具有与虚拟磁极结合的不对称磁性元件；图12是本发明的一个实施例剖视图，具有与虚拟磁极组合的不对称磁性元件；图13是本发明一个实施例的剖视图，具有与虚拟磁极结合的不对称磁性元件和变化的磁间隙；图14是本发明另一个实施例的剖视图，具有与虚拟磁极结合的不对称磁性元件和变化的磁间隙；图15是本发明还有另一个实施例的剖视图，具有与虚拟磁极结合的不对称磁性元件和变化的磁间隙；图16是本发明另一个实施例的剖视图，具有与虚拟磁极结合的不对称磁性元件和变化的磁间隙；图17是本发明一个实施例的剖视图，具有与虚拟磁极结合的单端式磁性元件和变化的磁间隙；图18是本发明一个实施例的剖视图，具有与虚拟磁极结合的单排双端式磁性元件带较小的磁间隙；图19是本发明一个实施例的剖视图，具有与虚拟磁极结合的单排单端式磁性元件带较小的磁间隙；图20是本发明一个实施例的剖视图，具有包括交替的虚拟磁极的不对称的磁性元件；图21是本发明一个实施例的剖视图，具有包括交替的虚拟磁极的不对称磁性元件和变化的磁间隙；图22是本发明一个实施例的剖视图，具有包括用于高频的双端式磁性元件的不对称的磁性元件；图23是本发明具有双膜片的一个实施例的剖视图，上述双膜片将主磁路的每一侧与外侧排中具有较低能量的磁铁连在一起；图24是本发明的具有双膜片的一个实施例的剖视图，上述双膜片将主磁路的每一侧与外侧排中具有较小更靠近间隙的磁铁连在一起；图25是本发明具有双膜片的一个实施例的剖视图，上述双膜片将主磁路的每一侧与副磁铁连在一起，以便增强换能器高频部分的输出；图26是本发明一种可振动膜片的图像表面视图；图27是本发明另一个实施例的截面示意图；图28是本发明另一个实施例的截面示意图；图29是磁铁间间距几何形状与频率响应比较的示意图；图30是磁铁间间距几何形状与频率响应比较的另一个示意图；图31a-f是各种磁铁形状的截面示意图；图32是包括开孔虚拟磁极的另一个实施例的截面示意图，上述虚拟磁极可以用作主磁性结构或副磁性结构；图33是另一个实施例的截面示意图，包括成形的虚拟磁极以及用于以轮廓线示出的磁铁的交替形状，所述形状限定喇叭口形磁铁间间矩和支承结构中的开口，所述构形适用于主磁性结构或副磁性结构；图34是另一个实施例的截面示意图，包括开孔的虚拟磁极，和重叠的局部和共享的磁场磁力线环路；
图35是另一个实施例的截面示意图；图36是另一个实施例的截面示意图，以轮廓线示出了一种可能的副磁性结构；图37是另一个实施例的截面示意图，示出了一种可能的副磁性结构，上述结构包括一个开孔的板，孔用轮廓线示出；图38是另一个实施例的截面示意图，以轮廓线示出了一种包括附加磁铁的可能副磁性结构；图39是一种单端式装置中主磁性结构的另一个实施例的截面示意图，副磁性结构可以加到其上；及图40是本发明另一个实施例的透视图，其中部分剖视和断开，用轮廓线示出了一种可能的副磁性结构，并包括箭头表示在一个实施例中可能的电流流动。
发明的详细说明为了增进理解本发明的原理，现在将参照附图中所示的示例性实施例，并用专用术语来说明这些实施例。不过应该理解，并不打算由此限制本发明的范围。
参见图3，一种尤其是在优化平板磁换能器10中的高能磁铁35，36时十分有价值的发明构思是增加在膜片集中部分21C的磁能，上述发明思想可能。现已发现，在那里放置更多的磁铁体积，对一给定的磁性材料增加来说，与根据磁性理论的常规理解和应用及其与电磁换能器的关系所预期的效率相比，可以提供令人惊奇地效率上的增益。通常认为，通过在换能器中增加总磁能约41％，将提供约3分贝的效率增加。本发明的发明人业已发现，当只在膜片21的中央部分21C上方的磁能加倍，或者通过在一副磁铁排36a中增加一块位于中心的磁铁，使一五个磁铁排系统35的中央一排磁铁35a能量加倍时，可在一平板磁换能器中获得3分贝灵敏度的增加。在所示的实施例中，这只是增加了总磁能的20％，或是少于理论量的一半，来达到这种3分贝的效率增加。这种特性是只有张紧式膜片换能器才有的，上述张紧式膜片换能器与悬垂式锥形换能器相比，具有使膜片在中央偏离容易得多的能力，而上述悬垂式锥形换能器在横跨全部可移动锥形膜片表面的锥形运动方向上具有基本上恒定不变的偏移。
因此，通过组织磁力，以便使其在换能器10的中央膜片21的平面中，比如在所示实施例中央磁铁35a的上方，最大，并且在侧向上最外侧区域(亦即在磁铁35d和35e上方)具有较少能量，提供了磁能的最佳利用。对于给定的声效率，这可以减少磁铁的成本，或者换句话说，对一总磁质量的给定成本，这个实施例可以提供更大的换能器效率。
这种可用能量的中央集中法当然可以与多于1个的磁铁的不同组合一起用，并且可以分配；例如，其中刚好最外侧的磁铁具有较少的能量，或者除中央磁铁35a之外所有磁铁的任何组合都随着距换能器最中央区域横向距离增加而能量下降。可供选择地，相对于平板磁换能器中膜片非中央部分上的磁铁，可以通过增加膜片中央部分上的磁能，利用这种构思。
这种构思利用这样的事实，即在其活动状态期间，可振动的膜片21显示出在中央区域21C中比在远离中央区域的所有区域处更容易位移和自由运动，尤其是在装置的较低频率范围处产生高输出时更是如此，此处要求最大的膜片运动。这是由于通过最用力地在中心部分驱动膜片而得到的机械优点的结果，在上述中央处它能抵御位移最少。考虑到这点，可以制造一种装置，使磁铁面向膜片的间隙距离31更小，并形成更有效的磁耦合，使侧向朝向换能器10的外侧部分，具有较小磁场强度，而没有达到膜片的偏移界限。
通过膜片21导电区域26的线圈导体27使磁场能中央增大用于耦合的的这种构思与采用更高能的磁铁，如具有超过25mGo，及甚至约34mGo或更高能量的那些磁铁的构思结合时特别有效。本发明的发明人发现，若与现有装置中所做的、使各磁铁更靠近来增加各磁铁之间的共享场强相反，通过使各磁铁分开，增加它们的能量，并最大程度利用局部循环能(loopenergy)，各种效率的增加使得能制造一种更有效的装置。这种设计的哲学，其实施，及得到的优点的更详细情况，可以在与本申请同时待批的美国专利申请序列号-------律师文档号T9573中找到，本文包括它作为参考用于支持其公开的内容。尽管主要是涉及单端设计，但上述设计方向在单端装置之外也具有可用性，正如参照本公开内容将是显而易见的。
图3示出了一个实施例，在一主磁性结构35中具有5排主磁铁和一副磁性结构36中具有一个副磁铁36a，但在根据本文将要讨论的某些工作原理的范围内，磁铁数量，间隙间距，导电线圈区域26的导线27相对于各磁铁的位置，以及磁铁相互的间距55都可以改变。例如，这种基本构造可以用刚好三排主磁铁实施，并且现已发现，一种根据本公开内容所述的换能器用至少3排磁铁35a、35b和35c达到了最高的性能。已经发现，通过用奇数排磁铁，导电区域或区域26，及其它部件可以形成在一起工作，以便更有效地操作和对一给定的输出提供较低的成本。因此，在主磁性结构35中，优选的是采用三个，五个，七个或更多的奇数排主磁铁。
本发明还可以看作是一种用于增强单端式平板磁换能器10操作的方法，上述单端式平板磁换能器10利用一种薄膜膜片21，该薄膜膜片21具有一个第一表面侧22和一个第二表面侧23，包括一个导电区域26，上述导电区域26包括至少一个导体用于传导音频信号。将膜片定位于与一主磁性结构35和副磁性结构36间隔开，其中包括大于25mGo的高能磁铁，至少是35a、35b和35c，而在另外的实施例中优选的是大于34mGo，并由包括钕的一种或一种以上材料组成。在长期使用中得到换能器10的增强的功能性，同时在那段时间里保持校准。用这种方法保持的校准涉及(i)在磁铁35a-35e之间合适的间矩55；(ii)磁铁与膜片的间距31；及(iii)长时间内合适的膜片21张力。膜片具有一个声控机械式活动面积(活动面积)25，上述活动区25由作用在导电区域上所产生的力调动，当导电区域26的导电通路接收并传送一个音频信号的变动电流/功率时，所述活动面积25产生声音输出。线圈导体27被构造成与各磁铁排协同工作，以驱动膜片振动运动，并因而产生一个音频输出，所述音频输出适合于换能器以电子学形式接收并在空气中以机械音波的形式重现。
另外，显然，图3所示的实施例能在副磁性结构的支承结构30b中提供比常规双端式换能器的全镜像结构的情况更大和更多的开口。在副磁铁侧上有较少的磁铁定位在中央，使来自所提供的附加磁铁材料的性能有效增益最大，这样，支承结构30b的更多表面积可以开口，以便提供空气和声波的通道。
本发明的示例性实施例，如图3中所示的换能器，包括膜片·材料KaladexaPEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)薄膜·尺寸0.001″厚，2.75″宽，6.75″长导体粘合剂交联聚氨酯-5微米厚·导体软合金铝箔层，17微米厚·铝导电图形如图20—导电通路的电阻＝3.6欧姆·涂布到膜片外侧部分上的CP Moyen聚乙烯基乙烯(polyvinylethelene)阻尼化合物·线圈图形每个内部间隙4“匝”线圈·导体宽度＝0.060″·每对中导体之间的间距＝0.020″安装支承结构16号冷轧钢·尺寸3″×8″·在主磁铁结构后部上的0.060″毡阻尼·安装到薄膜粘合剂上的结构-80厘泊(cps)氰基丙烯酸酯·磁铁到膜片间隙(31)＝0.028″·磁铁到磁铁的间距(55)＝0.188″磁铁·粘合剂催化的厌氧丙烯酸系列树脂五个主排磁铁和一个副排磁铁，每排三个磁铁各0.188″宽0.090″厚，2″长(6″总的排长度)—镀镍的钕铁硼40兆Gauss Oersteds(mGo)
性能·谐振频率200-230Hz(可通过膜片张力调节)高频带宽-3dB@＞30KHz·灵敏度2.83V 95dB@1KHz在一个实施例中，可以将支承副磁铁结构36的支承结构30b中的开口15b加大。这改善了(亦即使线性更好)高频响应，因为它打开了换能器的一侧以便提供较少受限制的声波通道，同时减少了空腔谐振和高频衰减。在准双端式装置中得到了单端式装置的这个优点。
参见图4A，图4A示出与前一张图类似的系统，其中设置一具有3排副磁铁36a，36b，和36c的副磁性结构36。将这些副磁铁36a，36b和36c安放在膜片21的中央部分21c上，以便进一步增强输出，这样安放比图1所示的对称的现有推挽系统那样在整个膜片对称地安放相同量的磁性材料更加有效。正如上述实施例的情况那样，辅助支承结构的各孔15b可以开得更大，这样可以提供改进的性能。
图4B示出另一个实施例，它具有与图4A实施例类似的基本结构，但最外侧的磁铁35d和35e具有减少了的磁能。它们可以是具有较低的磁能，如更常用的陶瓷铁类组成的磁铁；而磁铁结构35和36的其余磁铁优选的是由具有较高的磁能，如25mGo或更高磁能的钕组成。
参见图4C，在另一个实施例中，换能器10可以在主磁铁结构35中具有五个磁铁35a-e，在副磁铁结构36中具有两个磁铁36a和36b。另外，这两个磁铁36a和36b比主磁铁结构中的五个磁铁更靠近中央设置，上述主磁铁结构横跨膜片分布更宽。这种结构使大的开口15b能在副支承结构30b上分布，其中包括两个副磁铁之间的最中央部分。进一步的变化可以参照图4d所示的实施例看出，其中把类似的设计应用于一种换能器10，所述换能器10在主磁性结构中具有七个磁铁，在副磁性结构中具有四个磁铁。在图4E所示的另一种变化中，可以通过在磁性结构横向外侧部分处设置较低能量的磁铁进一步修改结构。例如通过在外侧的排设置相同尺寸但具有较低的能量的磁铁；或者通过设置相同能量但具有较小尺寸的磁铁。在后一个实施例中，横向上外侧磁铁排可以安装在改变高度的隔离片上(在另一些实施例中所提供的这种隔离片，如图5-10中可以看到的)，以便使间隙31保持与中央部分21C均匀，或在横向外侧排更小。
现在转到图5，将会看到，在这个实施例中，平板磁换能器基本上与图3的换能器相同，但主磁性结构35的横向最外侧磁铁35d和35e具有比更中央的磁铁35a，35b，35c，和36a更小的尺寸和更低的能量。在这个实施例中，更小的最外侧磁铁35d和35e比位于更中央的那些磁铁功率小。在一个实施例中，它们具有与其它磁铁相同的能量(比如高于25mGo，如约35mGo或更高)但尺寸更小，并且通过隔离片45s与支承结构30间隔开，以便具有与其它磁铁基本上相同的磁铁-膜片间隙31。支承结构30a和隔离片45s可以用也可以不用导磁材料制造。然而，在大多数优选实施例中，一种铁类材料的使用是优选的，因为当磁铁定向时，铁类材料提供磁通返回通路，以便跨过磁性结构35a具有交替的极性。另外，在副结构中的孔15b可以开得更大，以便如上所述在副结构侧上提供一种更开放的结构。正如在所有实施例中那样，设置了导电通路27，其中可变频率和振幅的音频电信号的电流流动并形成与主和副磁铁结构35和36所建立的磁场相互作用的磁场，以便调动可振动的膜片21并产生音频输出。
图6的平板磁换能器10基本上与图5实施例的换能器相同，只是副磁结构36用3排副磁铁36a、36b和36c代替图5的单一磁铁36a，并且与上述图3和图4A实施例类似。
在图7的示例性平板磁换能器10的实施例中，提供了一种完全互补的主磁铁结构35和副磁铁结构36。也就是说，它们是绕垂直轴和水平轴对称的。在这个实施例中，侧向上最外侧的磁铁35d和35e及36d和36e具有比其余磁铁35a-35c及36a-36c小的尺寸和磁场力。如上述实施例那样，隔离片45s使磁铁保持与这个实施例中没有隔离片45s的情况下基本上相同的间隙31。在另一个实施例中，外侧的磁铁排可以代之以包括如上所述相同的尺寸但具有更低的能量的磁铁。
参见图8，在另一个实施例中，把上述随距中央部分距离变化而在横向上改变场强的思想与间隙距离31随距膜片中央部分的横向距离变化而改变相结合。在所示的实施例中，磁铁结构35的磁铁对35b，35c和35d，35e通过使用比中央磁铁35a更小、更弱的磁铁而逐渐形成更少的能量，并且还用隔离片44s和45s将它们间隔开以便它们的膜片-磁铁间隙逐渐更小，使得间隙31a，31b，和31c朝换能器10的外边缘逐渐变得更小。这在中央部分21C中提供更大的膜片偏移，并且有利的是通过把较弱的磁铁更靠近膜片定位而使磁铁结构的各磁铁中可用的能量达到最大。另外，尽管采用高能磁铁，并且在这个实施例中采用隔离片44s，45s使磁铁的体积改变，但同样可以用其它尺寸的较低能量磁铁来提供基本上相同的工作结构。如上所述，可以在辅助支承结构30b中设置若干更大的孔15b，以便用于如上所述的更线性的高频响应。
参见图9，在另一个实施例中，所示的换能器10的结构把两个副磁铁36b和36c加到图8所示实施例的单一副磁铁36a上，上述两个副磁铁36b和36c比副磁铁36更小/更弱，并通过隔离片44s更接近膜片21间隔开的表面。另外，对于中央磁铁36a侧面的附加磁铁排36b，36c，采用较少能量的磁铁可以得到同样的效果。
图10所示的换能器10实施例基本上采用图8和图9的主磁铁结构35的构形，并使它映射在副磁性结构36中，以便形成一个完全对称的系统(在图10中垂直和水平对称)，同时利用减少磁力和在随距中央磁铁35a，36a的横向距离的增加间隙更小的发明构思，以产生更有效地用磁性材料的构形。
在所有利用磁铁隔离片44s或45s的实施例中，这些隔离片可以是铁类的或非铁类隔离片，并且它们也可以是一种分开的隔离片或者可以是功能上满足要求的支承结构30a或30b的一个形成部分，与所示隔离片具有相同的功能。另外，利用一种铁类金属提供在交替极磁铁排构形中的磁通返回通路，并可以在可用的磁场能中提供一个附加的优点。
在另一个实施例中，它可如图3-10所示构造，或者如其余附图中构造的那样，或多或少在最大程度范围内，根据几何因素，不是根据给磁铁定向来给磁极定向，以使磁极与磁极之间用垂直于支承结构30的线对准，各磁铁可以旋转90°以使磁极与磁极之间用平行于支承机构的线对准。当各磁铁排以交替的极性安排时，磁通返回通路从邻近两个面对的N极的区域到邻近两个面对的S极的区域形成，并且N-S共享的(和磁铁局部)环路场强的最大处位于每个磁铁上方。其它具有这种旋转90°的磁铁安排也是可以的。如下面进一步说明的，另一些实施可以参见图36-40看到。
正如从上述实施例可以知道并从上述附图中可以看到的那样，提供磁场强度从中央部分横向上变化的副磁铁结构可以用许多方式完成，其中一些方式是i)在中央部分中用高能的钕磁铁，在外部区域处用较低能的磁铁如铁氧体磁铁；ii)在中央区域用较大和/或较深的高能磁铁，而在外部区域用较小和/或较浅的磁铁，同时外侧区域中的那些磁铁更靠近膜片21；iii)在副磁性结构中用比主结构数量少的磁铁排，并将它们在副磁性结构更中央处排列，或者上述方法的某些组合。
各外侧的磁铁本身可以具有比各中央磁铁小的尺寸，和/或低的总能量，但通过把它们移动更靠近膜片，它们可以在设置线圈导电带27的膜片的实际平面中产生与较大总场强的中央磁铁相同、或多、或少的磁场强度。
尽管经济上可能没有优势，但可以把更多细长的导电通路27亦即线圈“匝数”安放在各磁铁中央排附近的膜片上或膜片中，而把较少的导电通路安放在横向上最外侧磁铁排附近，以便在中央形成较大的磁力而朝外形成较低的磁力。这种方法可以与上述改变可用磁力来相对于整个膜片的位置移动膜片的的思想相结合。
另外，显然，中央磁铁中的磁场强度比外侧磁铁的磁场强度大这种磁分布可能是由于磁铁总数，磁铁质量，磁铁/膜片间隙距离，或该领域中已知的其它影响磁路中的磁场强度构造等而引起的。
此外，尽管已经结合一个单一的横向面的截面图讨论了上述构思，但在另一个实施例中，就磁铁强度可以在一横向平面中改变。也就是说，沿着磁铁排向上述各图的平面内或外移动，也可以改变磁铁能量，磁铁面向膜片的间隙，磁铁间的间距等，因此，若从前面看扬声器，由磁性结构所形成的磁场随在垂直方向上和水平方向上距膜片中央的距离不同而改变。
再次说明，增加中央面积或区域的磁能和减少外侧可振动的膜片21处磁铁与膜片21之间的间隙距离，可以用最少量的磁消耗提供最多的声音效率和/或提供整个换能器上等量磁能实际上也达不到的性能水平。另外，利用，例如大于25mGo和甚至优选的是大于34mGo的高能磁铁这种思想可以达到的效果(如至少换能器的中央部分利用钕磁铁可达到的效果)优于现有的单端式平板磁换能器。
现在参见图11，图11所示的实施例引入了将一种铁类材料用于至少辅助支承结构30b和任选地也用于主支承结构30a的思想，其中支承结构30b被制成包括虚拟磁极46b和46c。上述虚拟磁极可以看作是如图9所示实施例中副磁性结构36中所用的较少能量的磁铁36b和36c的替代品。这些虚拟磁极在磁铁排36a的表面侧36ap，也就是说与支承结构30b接触的、与邻近膜片21的表面侧相反的表面侧的极性下，使磁通量返回。这是磁铁的北极性或是磁铁的南极性，同时相对的极性面向膜片21。这些虚拟磁极46b和46c可以是支承结构30b的整体部分，或是附着到支承结构30b上分开的铁类部分。在一个实施例中，考虑把这些虚拟磁极更靠近膜片21设置，具有比中央的磁铁36a更小的与膜片的间隙距离31。这是由于它们的场强与同一位置所用的实际磁铁相比有某种损失。这与上面所公开的上述方法是一致的，即从中央向外朝膜片外侧部分横向移动，磁场强度逐渐变弱，并且减小与膜片接近的间隙。一个实例可以在图13所示实施例的副磁性结构36中看到。如上所述，在辅助支承结构中可以用较大的孔15b来改善高频性能特性。
现在转向图12，该实施例应用了与图11相同的虚拟磁极的概念，但现在使用了三个磁铁36a，36b，和36c与副磁性结构36中的两个虚拟磁极36d和36e结合。如上所述，在一个实施例中，虚拟磁极46d和46e二者可以成形为具有比磁铁36a，36b和36c更接近的间隙31。这些虚拟磁极返回与支持结构30b接触的磁铁排36b和36c表面侧36bp和36cp的极性。这些表面侧36bp和36cp具有相同的磁极性，这些磁极性与中央磁铁36a的极性36ap相反。
参见图13，图13所示的实施例可以看成是图11虚拟磁极的特点与膜片21副磁性结构侧上可变间隙31的思想结合及与图4-10所述实施例的可变主磁性结构35能量分布的结合。参见图14，图14所示的实施例可以看成图12所示实施例的虚拟磁极特点与图4-10主磁性结构35能量分布思想的结合，上述主磁性结构35能量分布随着距膜片中央部分的横向距离不同而改变。在图15所示的另一个实施例中，设计采用了上述图14的副磁铁结构36的构形，并将其镜像到主磁铁结构35。在这方面，构思与上面图10所示实施例的构思相同，但采用了虚拟磁极45a，45b，46a，和46b。另外，在这些实施例及本文所述的其它实施例的情况下，可以进一步作出改进，例如改变每个磁铁/虚拟磁极的线圈匝数(导体27通路)，或改变各磁铁的能量、形状(质量)、构成材料等和/或改变极性的构形，或虚拟磁极的构造等，以便进一步提供如上所述在各个不同的膜片21位置处用来移动膜片的力上的变化。
图16-19示出了虚拟磁极45，46和磁铁35a，35b的各种不同组合，以便形成提供磁性材料有利使用的不同磁路。一般来说，这些示图中的实施例教导了将虚拟磁极用于中央磁铁35a，36a的外侧，而同时与减少从中央横向向外移动的能量的原理一致。在这些实施例中，在虚拟磁极的外侧没有另外设置一个磁铁。然而，可以根据所公开的减少向外侧移动的磁性结构中能量，这样安放一个低能量的磁铁。另外，离中央更远的外侧虚拟磁极45a，45b，和46a，46b通常具有一比更接近中央的相邻磁铁更小的间隙31。这些实施例被构成单端式(图17，19)或具有镜像副磁性结构36的单端式(图16，18)。在每个后一种情况下，副结构36都被构造为具有从中央向外移动能量减少的磁极或虚拟磁极。其它水平轴非对称的或对称的(准推挽)实施例也是可能的，如从所给出的实例所显而易见的。参见图18，非对称的实施例可以包括把虚拟磁极拉得更接近(例如50)，以便形成水平轴不对称但垂直轴对称的那些实施例，或者是把一侧上的虚拟磁极拉得更接近，以便形成相对于垂直中心轴线非对称构形的那些实施例。
图20和21示出了不对称的双端式结构，上述不对称双结构将虚拟磁极45，46与实际磁铁35、36在换能器上相互交替相结合。每个磁铁都跨过一个虚拟磁极；然而，某些构形允许偏移定向50(见图18)，以便达到特定的磁场定向。图21不同之处在于，最外侧的磁铁35b、35c、36d和36c及最外侧的虚拟磁极46b、46c、45d和45e全都具有比中央磁铁36a和中央虚拟磁极45a更接近的间隙。
图22示出一种与一不对称副磁铁结构36相结合的单端式磁铁结构35，上述副磁铁结构36用来增强膜片上一个较小的特定区域，例如专用于包括高频输出的区域。因为上述区域较小，所以它可以用额外的磁铁来增加输出，以便补偿更小的尺寸。
图23、24和25全都采用了一种带多个膜片21a和21b，带导电通路27a和27b的主磁铁结构35，上述各膜片安放在磁铁的每一侧上。这可以表征为虚拟副磁性结构，因为线圈的磁场强度被放大(比如加倍)，而不是通过加一副磁性结构来放大主磁性结构的固定磁场。图23示出乐得磁铁35d和35e是比中央磁铁35a能量低的磁铁。中央磁铁35可以由钕组成，而外部磁铁35d和35e可以较小和/或由较低能量的铁氧体组成。
图25增加了一个副磁铁结构36，以增强膜片21a的高频面积，这与图22中加副磁铁结构36类似。
图26示出了一种膜片21，所述膜片21在一个实施例中具有由单个细长导电线路27形成的导电区域26。在一个优选实施例中，若干组四个导电通路27a-27d还可以通过在每组四个导电通路中使左边一对和右边一对被隔开约每组相互分开一半的距离进行优化。每组四个通路与一对不同极性关系的相邻磁铁有关，并定心在上述相邻磁铁上方。导电区域26的输入端27p和27m适合于电气终端以便接收进入的音频信号。终端区21a是一般的固定区，而终端区21b是活动区25的外侧部分，上述活动区25不直接由导电区域驱动，并且在某些实施例中，优选的是用各种不同的阻尼介质阻尼。
这个图26表示铝导电区域26，所述铝导电区域26用粘合剂附着到膜片21上，膜片21优选的是由PEN膜组成，上述粘合剂优选的是一种交联式粘合剂。
现在参见图27和28，在另一个实施例中，副磁铁结构36的磁铁36a-c被成型为底部处狭窄，同时给副结构侧上各磁铁之间的开口提供一种喇叭形或圆锥形形状。辅助支承结构30b中的各孔15也开得较大。这种结构产生一种扁平的高频响应，并开放副结构侧，同时能改善性能。可以用这种方式形成高能磁铁，因此，上述高能磁铁的优点可以与形状结合，以便进一步增强性能。正如上述其它实施例一样，可以如上所述改变磁铁强度、间隙31间距、线圈匝数等，以便得获得更高的效率和改善的性能。图29和30中示出了用于矩形和喇叭形磁铁间间距构形的频率响应比较。
现在参见图31A-F，另一些实施例示出了不同的磁铁形状与支承结构开口构形的组合，以便提供可以改善性能的一定形状的磁铁间的间距。从声学的角度看，各种斜方形状不十分有利，但一般在制造时更便宜和更容易使用。将副磁性结构中的各孔15b加工成一定形状来延续一种圆锥形状的喇叭口可能增加成本，但在某种程序上能改善声音性能。更具体地说，可以有利的提供足够的支承结构来支承和固定磁铁36，而同时把孔15打开足够宽，以达到磁铁而不中断喇叭口形状，各孔形状变得更扁平贴近磁铁，并且无论是方形还是圆形都被认为提供强度最好。
参见图32和33，在另一些实施例中，可以通过例如用一种滚轧成形法形成一折叠式构形中支承结构30a或30b而制成一个虚拟磁极46。这样形成的虚拟磁极可以具有如图32中所示的基本上是矩形的构形，同时模拟一种矩形剖面磁铁的形状。此外，虚拟磁极可以开孔，以使其更容易形成，并提供某种声音的穿透性。在支承结构中也可以设置孔15。参见图33，折叠式结构的虚拟磁极可以模拟一种成形的磁铁，以便提供一种喇叭口式磁铁间的间隙16。另外，在支承结构中如上所述设置若干孔，以便用较少的限制提供声音(和空气)的通道和由于限制而产生附带的音频产物。在一个实施例中，折叠式虚拟磁极可以充满环氧树脂，上述环氧树脂可以含有一种铁类材料，以便改善磁路性能及还使支承结构硬化。在另一个实施例中，磁铁可以加工成一定形状(以轮廓图示出)，以便与虚拟磁极协同提供一种喇叭形开口16。
在图34中示出的另一个实施例中，虚拟磁极45和46由开孔的支持结构30a、30b板形成，并且磁铁35、36靠近它们之间间隔开。磁铁在每个主磁性结构和副结构中全都具有相同的极性，因此，虚拟磁极具有与磁铁相反的极性。这种构形可以与改变磁铁能量和间隙31宽度的其它特点结合，并可以形成镜像或偏移(如图中所示)。后者具有提供这样一种磁铁的优点，它具有较高的能量而邻近一具有较低能量的虚拟磁极。
参见图35，在另一个类似于图32的实施例中，将一个磁铁35或36这置于折叠式构型的空的虚拟磁极46中并增强磁极的能量。正如将要理解的，图35的构形还可以用来形成每个磁铁排，并可以颠倒过来。所述构形象在其它实施例中那样，可以成形为一种主磁性结构或一种副磁性结构。
参见图36，在另一个实施例中，磁铁35a、35b定向为与其它实施例中的定向差90°，并且导体面积26包括线圈的导体带27，上述导线面积26位于磁铁的附近和上方。主支承结构30a由一种非铁材料形成，因此，磁场不因底侧上磁短路而破坏。同样的磁极彼此相邻设置，因此，在无论哪一侧上每个磁铁取向都与相邻磁铁相差180°。在一个实施例中，提供了一种副磁性结构，它可包括一个由辅助支承结构30b承载的磁铁36a，而在另一个实施例中，可以加若干附加的磁铁，如图中所示的那些(30b和c)。在一个实施例中，副磁性结构36磁铁设置在各主磁铁之间，并如此定向，以便磁极取向是如上所述，并且与主磁性结构的磁铁成90°。副结构的磁极如此定向，以便加强由主磁性结构所产生的磁场。在一个实施例中，如图所示，相邻组三块磁铁的磁极包括两个主磁铁和一个副磁铁，所述副磁铁在上述两个主磁铁之间和它们上方，上述三块磁铁的取向相同，亦即全是S极或全是N极。如果在副磁性结构中设置更多的磁铁，取向随相邻组三块磁铁不同而改变，因此，如具有三个副磁铁的实施例中所示，中央磁铁36a可以定向为S极朝下，两个相邻的磁铁36b和36c可以定向为N极朝下。
现在参见图37，在另一个实施例中，副磁性结构36可以包括一个中央磁铁36a和两个虚拟磁极46a和46b。副磁性结构的支承结构30b也由一种铁类材料形成，而主支承结构30a不是磁性材料，例如是一种非铁金属，如黄铜或铜。膜片上线圈的导体直接设置在主磁铁35a和35b的上方，副磁铁36a和两个相邻的虚拟磁极之间，副磁性结构不是绕水平轴与主磁性结构对称(虽然它绕一垂直轴与自身对称)，并且来增大各主磁铁的场强，尤其是在膜片中央部分中的主磁铁的场强。
参见图38，在另一个实施例中，副结构的磁铁36也旋转90°，并且主磁铁35a和35b也在它们的两侧上，但它们如此定向，以使相反的磁极彼此面对，而不象上述实施例中那样相同的磁极彼此面对。此处三组包括导体27的导电面积26直接定向在各磁铁上方。在所示的实施例中，主支承结构和副支承结构30a和30b都由非铁材料形成的。可以看到，在这个实施例中，线圈的两个终端在相反的两端上(图中平面的里面和外侧，但在另一个通路(未示出)中返回除外)。
现在参见图39，在另一个实施例中，省去了副磁性结构，并且在这种情况下，各磁铁的取向如在图37的实施例中那样，也就是说在主支承结构30a上，相同的磁极邻近相同的磁极，上述主支承结构30a也由一种非磁性材料，如一种非铁金属形成。
就图36-39而言，当各磁铁在它们的侧边上转动时，局部回路的极大从磁铁35、36前表面的相邻朝外的角移动到集中在磁铁自身上。因此，将导体通路27安放在各磁铁上，以获得与旋转磁铁产生的磁场最大化的相互作用。
现在转到图40，在这样一个实施例中，该实施例的特点是将定向的磁铁与主磁性结构35中垂直的磁极轴相结合(如在中央磁铁35a中那样)，以及与主磁性结构35中水平的磁极轴相结合(如在横向相邻的磁铁35b和35c中那样)，发现局部环路极大在相邻磁铁35b、c的上方，但也在中央磁铁35a前端面的拐角上方，被主结构中相邻磁铁之间共享的环路增强，它发生在相邻磁铁之间膜片的平面中。将导体通路27被安放成与所形成的磁场极大相互作用，并且在这个实施例中可以终止在膜片的一端处。主支承结构30a由一种非铁材料形成；并且支承结构象本文所公开的其它实施例中那样包括开口15a。
在一个实施例中，可以增加一个副磁性结构36，它包括由一支承结构30b承载的一个磁铁36a，或多个磁铁。副支承结构也具有如上所述的开口15b。副支承结构可以由一种铁类材料形成，而可以在其中同样极性的主磁铁35b、c部分的顶部形成虚拟磁极46a、b。正如其它实施例的情况那样，副磁性结构36增强了主磁性结构35的磁场，同时关键性地安放附加磁铁材料36，以使附加的磁铁材料在增加性能上的效率最大。正如上面所公开的实施例的情况那样，在其它形式中，磁铁尺寸和/或能量可以随着距中央部分的横向距离不同而改变，间隙31的间隔距离可以随距中央部分的横向距离不同而改变，线圈数和间距可以改变等，全都如上所述。
就这里所公开的这些实施例而言，孔15的构形也可以改变。孔可以是圆形，两端处圆的细长形，椭圆形，矩形，或任何其它形状，只要与该特定实施例的其它方面互补就可以。现已发现，采用较高强度的磁铁(如＞25mGo)与使局部环路相互作用最大和打开磁铁间间距相结合，能提供改善的性能，从而促进产生商业上有竞争力的装置，并且磁铁的构形，支承结构，及其中的开口，都可以进一步变换，以增加除了上述其它改进之外的性能。如上所述，改变一些参数，如孔径，间隙间距，磁铁间的间距，磁铁能量，线圈导体的放置，及其它一些参数，如膜片的尺寸和张力，与这些新型构造结合，能实现迄今为止认为平板磁换能器技术不能达到的换能器性能和尺寸。
显然，在不脱离本发明构思的情况下，本领域的技术人员可以根据本文所公开的特定装置和技术进行许多其它的变动和改进。因此，应当认为本发明包含了本文所公开的装置和技术中存在或具有的各种新颖特点及其组合，并且不限于所列举的实例，因为应该理解，上述安排仅是对本发明的原理应用进行的说明。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，本领域的技术人员可以设计出许多改进和可供选择的配置，而他们都被所附权利要求所覆盖。因此，尽管就目前认为是最实际的和最优选的实施例在附图中示出和详细描述了本发明，但并不打算限制本发明的范围。
权利要求
1.一种平板磁换能器，包括至少一个具有第一表面侧和第二表面侧的薄膜可振动的膜片，所述膜片可包括一个预定的活动区域，上述预定活动区域包括一个预定的导电表面积，用于将一个输入电信号转变成相应的声音输出；主磁性结构，包括至少三个长的磁铁彼此相邻并基本上相互平行安放，上述磁铁具有高能量，并且每个磁铁都具有大于25兆Gauss Oersteds(mGo)的能积，上述能积造成相邻的磁铁之间很强的相互作用；及一个安装支承结构，与主磁性结构和膜片耦合以便捕捉膜片，使膜片保持在预定的张力状态，并将膜片与邻近膜片其中一个表面侧的主磁性结构间隔开一个预定的距离；上述导电表面积包括基本上与上述各磁铁平行细长导电通路；所述安装支承结构，所述主磁性结构的至少三个磁铁及膜片具有协调的组合并相互协同地构造和定位成预定的间隔关系，其中(i)尽管随着极高能量的力把膜片驱动到声音输出而发生动态状态，所述安装支承结构使膜片在预定的张力下成静态构形稳定，并在延长的使用时间周期之间都保持稳定；和(ii)所述至少三个磁铁之间相互作用的高能磁力不影响膜片的预定张力；至少一个副磁铁结构，邻近上述薄膜膜片与主磁铁结构相反的表面设置并与上述膜片间隔开一个预定的距离；上述副磁铁结构具有比上述主磁铁结构少的磁铁；上述平板磁换能器可作为一种增强的单端式换能器工作。
2.根据权利要求1的平板磁换能器，其中上述副磁铁结构少于主磁铁结构磁铁的60％。
3.根据权利要求1的平板磁换能器，其中上述副磁铁结构少于主磁铁结构磁铁的40％。
4.根据权利要求1的平板磁换能器，其中上述副磁铁结构不多于主磁铁结构的磁铁的20％。
5.根据权利要求1的平板磁换能器，其中上述副磁铁结构具有一排磁铁，在平板磁换能器上并排位于中心区域。
6.根据权利要求1的平板磁换能器，其中上述主磁铁结构是换能器的背侧，而副磁铁结构是换能器的前侧，所述换能器前侧被优化到朝收听位置定向。
7.根据权利要求1的平板磁换能器，其中上述主磁铁结构具有五个相邻排的磁铁，而上述副磁铁结构具有三个相邻排的磁铁。
8.根据权利要求1的平板磁换能器，其中上述主磁铁结构具有五个相邻排的磁铁，而上述副磁铁结构具有一个中央排磁铁。
9.根据权利要求1的平板磁换能器，其中上述副磁铁结构包括高能钕磁铁。
10.根据权利要求6的平板磁换能器，其中上述副磁铁结构包括高能钕铁。
16.一种平板磁换能器，包括至少一个具有第一表面侧和第二表面侧的薄膜可振动的膜片，所述膜片包括一预定的活动区域，上述预定的活动区域包括一个预定的导电表面积，用于将一个输入电信号转变成相应的声音输出；主磁性结构，包括至少三个长的磁铁，彼此相邻并基本上相互平行安放，至少一个上述磁铁具有高能量，并且每个磁铁都具有大于25mGo的能积；及一个安装支承结构与主磁性结构和膜片耦合以便捕捉膜片，使膜片保持在预定的张力状态并将膜片与邻近薄膜膜片一个表面侧的主磁性结构间隔开一个预定的距离；上述导电表面积包括基本上与上述各磁铁平行的细长导电通路；所述至少三个相邻磁铁中的任一个被定向为相对于一个相邻的磁铁成相反极性；上述主磁性结构具有至少三个相邻的并排设置的磁铁排，上述至少三排磁铁中至少外侧两排磁铁提供低于由中央排磁铁穿过膜片导电表面积提供的磁场强度；上述平板磁换能器作为一种单端式平板磁换能器工作。
17.根据权利要求16的平板磁换能器，包括至少五个相邻排的磁铁，上述至少五排磁铁的至少两排外侧磁铁提供低于由一中央排磁铁穿过膜片导电表面积提供的磁场强度。
18.根据权利要求16的平板磁换能器，其中主磁性结构包括额定能量至少为34mGo的钕磁铁。
19.根据权利要求16的平板磁换能器，其中上述膜片具有一中央区域和若干偏远区域，上述偏远区域是离开上述中央区域一定距离，上述主磁性结构具有若干中央区域磁铁和相邻的与上述中央区域磁铁间隔开的偏远磁铁，所述膜片与主磁性结构各磁铁预定的间隔开关系，在膜片的中央区域处至少一个中央磁铁的上方比在偏远区域处至少一个偏远磁铁的上方大。
20.根据权利要求16的平板磁换能器，还包括至少一个副磁铁结构，邻近上述薄膜膜片与主磁铁结构相反的表面设置，并与上述膜片间隔一个预定的距离；上述副磁铁结构具有比上述主磁铁结构少的磁铁。
21.根据权利要求20的平板磁换能器，其中上述副磁性结构少于主磁性结构磁铁的60％。
22.根据权利要求20的平板磁换能器，其中上述副磁性结构少于主磁性结构磁铁的40％。
23.根据权利要求20的平板磁换能器，其中上述副磁性结构不多于主磁性结构磁铁的20％。
24.根据权利要求20的平板磁换能器，其中上述副磁性结构的一排磁铁以并排关系定心于在平板磁换能器上。
25.根据权利要求16的平板磁换能器，其中，上述膜片具有一个中央区域和若干边远区域，所述各边远区域离开中央区域一定距离，上述主磁性结构具有若干中央区域磁铁和相邻的边远磁铁，所述相邻的边远磁铁与上述中央区域磁铁间隔开，上述膜片及与主磁性结构磁铁的预定间隔开关系是这样的，以使在至少一个中央磁铁上方膜片中央区域处的间隔开关系比至少一个边缘磁铁上方边远膜片区域的间隔开关系大。
26.一种平板磁换能器，包括一个可振动的膜片和附着的导电面积，所述附着的导电面积能与一个磁场相互作用，以便把音频信号转变成膜片中的声音输出；一种主磁性结构的配置，靠近膜片的一侧设置，用于提供所希望的磁场；及至少一个(但少于包括主磁铁结构的所有磁铁)副磁铁，所述至少一个副磁铁设置在膜片一个位置中的相反侧上，所述副磁铁增强膜片的声音输出。
27.根据权利要求26中的换能器，还包括至少一个虚拟磁性结构，所述虚拟磁性结构邻近副磁铁设置，并能进一步增强换能器的音频输出。
全文摘要
一种平板磁换能器(10)具备增强的磁性结构，上述磁结构增加了一种单端式装置上的性能但减少了双端式装置上的某些缺点，上述平板磁换能器包括一个支承结构(30a，30b)，一个膜片(21)，所述膜片包括一个线圈导体(27)，至少一个主磁性结构(35a－g)，并可以增加一个副磁性结构(36a－e)，通过提供更开放的构造减少高频谐振和衰减，包括将磁铁间隔开更宽，将磁铁间的间隔加工成一定形状以便提供更好的声音性能，采用高能磁铁，其可以形成磁铁间的间距的至少一部分，上述一切都是针对得到更有效和成本更低的使用磁铁材料，以便达到增强的性能。
文档编号H04R7/16GK1500365SQ02807222
公开日2004年5月26日 申请日期2002年1月28日 优先权日2001年1月26日
发明者J·J·克罗夫特三世, J J 克罗夫特三世, D·格雷贝纳, 妆茨 申请人:美国技术公司