具有平面磁性系统的耳机或头戴式耳机的制作方法

本发明涉及电子通信技术领域，尤其涉及一种使用具有平面磁性系统的声发射器的耳机或头戴式耳机的设计，并且可用于更换耳机或头戴式耳机的耳罩垫。

背景技术：

声发射器(驱动器)是指一种通过将电信号转换为膜的机械振动来激发声波的装置。

具有平面磁性系统的声发射器是指等磁力(isodynamic)发射器或场极式(orthodynamic)发射器或heil气动式换能器或其他类似的电动力发射器，其包括由一组磁体和施加有导电迹线的膜形成的磁性系统。这样的磁性系统可以是具有磁芯的对称平面磁性系统、不具有磁芯的对称平面磁性系统或者具有在一组磁体和膜之间形成间隙的磁芯的单侧平面磁性系统。

已知许多具有相同目的的设备，其中最接近的是以下设备。

2013年5月2日的国际申请wo2013062454a1的公开内容描述了用于将发射器磁性连接到支撑结构的耳机的设计。

2015年3月5日的申请us2015063623a1也描述了耳机的设计，其包括将具有发射器的壳体磁性连接到可相对于锚固点旋转的支撑结构。

1998年3月18日的申请jph0678386描述了耳机的设计，其中耳罩垫在四个点处通过胶带固定在垫支架上，具有分离和随后冷却的可能性。

1981年11月24日的专利us4,302,635描述了耳机，其中耳罩垫通过开口和挂钩系统也在四个点处固定在每个耳机的壳体上，具有将其分开以便更换的可能性。

2006年11月5日的申请us20060222197描述了一种耳罩垫放置在单独的壳体中的耳机设计，该壳体具有可撕开的部分并且在关闭时连接到耳机壳体。

在上述所有设计中，都没有提出将声发射器与平面磁性系统一起使用，因此对于可拆卸设计，使用机械紧固或另外的磁性系统以不与声发射器相连。而且，大多数上述设备假定使用磁性系统将发射器或其壳体固定到支撑结构或固定到彼此，并且没有提供在不更换发射器本身的情况下也能仅更换垫。提供仅更换耳罩垫的技术解决方案仅使用机械的可拆卸的紧固装置，该紧固装置更难以制造或使用并且可靠性和耐用性较差。

基本上，与所提出的技术解决方案最接近的设计是以下耳机的设计，其中由于壳体上的磁性部分和耳罩垫上的铁磁性材料的一部分的相互作用，使得耳罩垫连接到耳机的壳体。特别地，耳罩垫上的部件可以制成环的形式，该环位于处于一侧面上的耳罩垫上的凹槽中，该侧面附接到壳体(2010年9月10日的国际申请公开wo2013062454a1或2012年3月22日的申请us20120070027)。所描述的设计在耳罩垫和发射器壳体之间使用了磁性连接。然而，这种连接创建了单独的磁性系统，仅用于将耳罩垫可拆卸地附接到耳机壳体，并且单独的磁性系统不会与声发射器及其工作参数相关联，因此使设计复杂化，并且可能导致对发射器等运行的干扰。

因此，与所提出的解决方案更接近的解决方案是具有带有平面磁性系统的声发射器的耳机或头戴式耳机，因为所提出的解决方案是基于使用由这种类型的发射器形成的磁场。

等磁力耳机oppopm-1的设计是已知的，例如，在链接http://www.digitalaudioreview.net/2014/05/oppo-pm-1-planar-magnetic-headphones-review-part-2/中所描述的，其也包括可更换的耳罩垫，这些耳罩垫借助沿耳罩垫周边定位的突起和凹槽的系统连接到耳机壳体。

选择2015年11月12日的申请us2015326974a1中描述的等磁力耳机的设计作为原型，在该申请中，耳罩垫机械地连接至支撑结构，并通过单侧磁性系统不可拆卸地连接至等磁力发射器。

但是，上述耳罩垫的连接不涉及使用等磁力耳机的声发射器的磁场。

技术实现要素：

本发明的目的是设计一种具有平面磁性系统的耳机或头戴式耳机的设计，其提供快速可拆卸的连接，将耳罩垫连接到发射器，并具有移除垫，例如，通过使用已经由具有平面磁性系统的声发射器形成的磁性系统来替换耳罩垫，其可以简化设备的设计并提高耳罩垫和声发射器之间连接的可靠性。通过使用本发明实现的另一个目的是通过增加在发射器的间隙中的磁通量的值来提高声发射器的灵敏度，当从声源发出相同水平的声信号时，该辐通量的值会影响声发射器的声音再现的响度。

本发明的目的是这样实现的：已知的耳机或头戴式耳机包括至少一个壳体，该壳体具有放置在其中的具有平面磁性系统的声发射器，根据本发明，其配备有位于发射器的外表面上的耳罩垫，耳罩垫和壳体制成可拆卸的，并且通过铁磁屏与发射器外表面上的平面磁性系统的相互作用而将耳罩垫牢固地连接到至少一个与壳体相连的透声铁磁屏上。在这种情况下，铁磁屏的磁导率足以增加发射器的磁性系统间隙中的磁感应，并将带有铁磁屏的耳罩垫保持在壳体上。

因此，本发明提供了累积的技术成果，即在发射器的外表面上和平面磁性系统的间隙中同时且特定地增加了感应度，因此，实现了耳罩垫的可靠连接，并且改善了声学特性(增加发射器的灵敏度)，而不是其预期的劣化，这是出乎意料的结果。此外，用铁磁屏安装耳罩垫的设计也不是很明显，因为平面系统的磁铁不仅会吸引并保持铁磁屏，还会吸引并保持在耳罩垫周边固定的铁磁环(例如，类似于2010年9月10日的国际申请wo2013062454a1或2012年3月22日的申请us20120070027的公开内容中描述的设计)，然而，在这种情况下，平面系统的磁场可能会失真，因此输出声信号的参数可能会变差。

因此，由铁磁材料制成并通过与延伸到发射器之外的等磁力声发射器的杂散磁场相互作用而连接到耳罩垫的透声屏提供了发射器的磁引力，并且因此将耳罩垫连接到发射器。同时，屏与等磁力声发射器的杂散磁场的相互作用力足够强，用于耳罩垫和等磁力声发射器之间的有效的连接以用于附接，另一方面，其允许从发射器上取下耳罩垫，例如用于更换。为此，声发射器平面系统磁体的能量应保证能在放置有具有耳罩垫的铁磁屏的声发射器的外表面上提供足够的磁感应。

特别地，发明人对本发明的具有等磁力声发射器的耳机的设计进行了测试。测试中，使用了双侧对称平面磁性系统，该系统包括nd-fe-bn52磁体和0.8mm的磁芯，以及带有固定在其中的具有0.5mm厚度和60％透声度的铁磁屏(网)的耳罩垫。测试结果表明，在上述设定的参数下，等磁力声发射器的外部杂散磁场的磁感应强度为45-50mt。该磁感应的值足以吸引具有指定参数的铁磁屏，并以不小于2n的力吸引与其相连的耳罩垫。同时，测量表明，当屏磁化到发射器时，屏的外部磁场降低到16mt。

同时，获得了屏与耳罩垫和发射器的磁性连接的效果，发明人发现，与不带铁磁屏(网)的类似耳机相比，声发射器的灵敏度提高了0.7db。图10示出了测试结果的幅频特性(aff)，其表明了铁磁屏的存在对通过声压级(spl)(单位为db)反映的灵敏度参数的影响，即，曲线(1)对应于未使用网作为铁磁屏的耳机的aff，曲线(2)表示使用网的耳机的aff。特别是，在999hz的声信号的相同水平下，不使用网的耳机的声压级spl为96.2db，使用网的耳机的声压级spl为96.9db，这表明在耳机设计中使用网时声发射器的灵敏度提高了0.7db。

可以通过以下事实来解释所获得的提高声发射器灵敏度的效果：根据第二基尔霍夫电路定律，通过发射器的磁芯和铁磁屏的闭合磁路的磁通量相加，从而增加了发射器磁路外部的磁导率以及发射器磁性系统的间隙中的磁感应，因此增加了发射器的间隙中的磁通量，从而导致发射器灵敏度提高。

根据本发明的一个优选实施方式，耳罩垫包括平行于发射器的外表面设置的内部凹槽，在该凹槽中，铁磁屏的边缘定位成使得凹槽的壁位于屏和发射器的外表面之间。所描述的实施方式可以提高将屏固定在垫内部的可靠性，并避免在互相连接的耳罩垫的表面与发射器的磁性系统之间的可能的间隙，并提供屏与磁性系统的机械接触以增加磁感应并且由发射器产生的声音不会发生声失真。

根据本发明的另一优选实施方式，铁磁屏是网或多孔板的形式。这允许提供屏的必要的透声度。同时，发明人确定，屏(网或多孔板)的透声度大于60％不会在音频信号中引起频率失真，并且高频声压级的振幅-频率特性可以由具有较低透声度的网或多孔板形成。

根据本发明的另一优选实施方式，铁磁屏的厚度为0.2至1.5mm。该屏参数提供透声度的必要参数，以及增加了将带有屏的耳罩垫牢固地连接到发射器所需的磁感应强度。基于制造屏的技术还确定了铁磁屏的所述厚度为最小和最大可能值，同时保持了透声度的参数和增加了磁感应强度。

根据本发明的另一优选实施方式，铁磁屏的通孔面积为总屏面积的40％至80％，因此其允许屏的期望的透声度不低于60％。

根据本发明的另一优选实施方式，铁磁屏的材料选自由铁、铬、镍、钴和/或其化合物和/或其合金组成的组。

附图说明

下面给出了具有平面磁性系统的耳机或头戴式耳机的实施示例，并使用以下附图进行了说明：

图1示出了处于耳罩垫连接至发射器时的位置的具有包括磁芯的双侧对称平面磁性系统的耳机(头戴式耳机)的整体剖视图。

图2示出了处于耳罩垫与发射器断开连接时的位置的具有包括磁芯的双侧对称平面磁性系统的耳机(头戴式耳机)的发射器的整体剖视图。

图3示出了处于耳罩垫与发射器断开连接时的位置的具有包括磁芯的双侧对称平面磁性系统的耳机(头戴式耳机)的耳罩垫的整体剖视图。

图4示出了处于耳罩垫与发射器连接时的位置的具有不包括磁芯的双侧对称平面磁性系统的耳机(头戴式耳机)的整体剖视图。

图5示出了处于耳罩垫与发射器断开连接时的位置的具有不包括磁芯的双侧对称平面磁性系统的耳机(头戴式耳机)的发射器的整体剖视图。

图6示出了处于耳罩垫与发射器断开连接时的位置的具有不包括磁芯的双侧对称平面磁性系统的耳机(头戴式耳机)的耳罩垫的整体剖视图。

图7示出了处于耳罩垫与发射器连接时的位置的具有单侧对称平面磁性系统的耳机(头戴式耳机)的整体剖视图。

图8示出了处于耳罩垫与发射器断开连接时的位置的具有单侧对称平面磁性系统的耳机(头戴式耳机)的发射器的整体剖视图。

图9示出了处于耳罩垫与发射器断开连接时的位置的具有单侧对称平面磁性系统的耳机(头戴式耳机)的耳罩垫的整体剖视图。

图10示出了使用铁磁屏和不使用屏的根据本发明的耳机的aff图。

图11示出了根据本发明的耳机的aff的照片，其中(a)使用了铁磁屏，(b)不使用屏。

具体实施方式

以下实施例以及所提供的附图和图片并不限制本发明的可能的实施方式，而仅是解释本发明。

耳机或头戴式耳机(图1-9)包括至少一个壳体1，壳体1具有带平面磁性系统3的声发射器2，并配有位于发射器5外表面的耳罩垫4。耳罩垫4和壳体1实施为可分离的方式。耳罩垫4牢固地连接到透声的铁磁屏6。屏6可以实施为装饰网或装饰多孔板，并且通过铁磁屏与发射器5的外表面上的平面磁性系统3的杂散磁场7的相互作用而连接到壳体1。铁磁屏6的磁导率足以增加在发射器2的磁性系统3的间隙8中的磁感应，以及将带有铁磁屏6的耳罩垫4保持在壳体1上。特别是，等磁力声发射器2的外部杂散磁场7的磁感应可以为45-50mt，以便连接屏6和壳体1。铁磁屏6的厚度为0.2至1.5mm，例如0.8mm。铁磁屏6的通孔的面积为屏6的总面积的40％至80％，例如60％。铁磁屏6的材料选自由铁、铬、镍、钴和/或其化合物和/或其合金组成的组。

耳罩垫具有平行于发射器5的外表面定位的内部凹槽9。在凹槽9中，铁磁屏6的边缘定位成使得凹槽9的壁位于屏6和发射器5的外表面之间。

根据平面磁性系统的一个实施方式(不是本发明的主题)，耳机或头戴式耳机包括平面磁性系统3(图1-3)，该平面磁性系统3为相对于膜10的两侧对称系统，并至少具有平行于发射器5的外表面布置的两排磁体11，发射器5位于安装在磁体11两侧的磁芯12之间。磁芯12处于磁饱和状态，其中通过每个磁芯12的磁通量受其横截面积的限制，并且磁场线7延伸超出磁芯12。

根据平面磁性系统的另一个实施方式，耳机或头戴式耳机包括平面磁性系统3(图4-6)，该平面磁性系统3为没有磁芯的两侧对称系统，该系统包括连接到抗磁非金属板13的至少两排磁体11，抗磁非金属板13位于相对于磁体11的两侧。

根据平面磁性系统的另一实施方式，耳机或头戴式耳机包括平面磁性系统3(图7-9)，该平面磁性系统3为包括一排磁体11的单侧系统，在该排的一侧上，在该排磁体11和铁磁屏6之间放置有保护性多孔板14，在该排的另一侧上，放置有磁芯12。

具有上述所有实施方式的耳机或头戴式耳机以以下方式使用。

与延伸到磁性系统之外的平面磁性系统3的杂散磁场7相互作用的装饰性透声屏6(板或网)提供了屏6对发射器5的外表面的磁吸引力，并因此将耳罩垫4连接到壳体1。声发射器2的磁体11的能量足以在发射器5的外表面上提供磁感应，其中铁磁屏6与耳罩垫4一起放置。当将耳罩垫4与壳体1连接时，位于发射器5外表面上的铁磁屏6增加了发射器2的磁芯外部的磁导率，并增加了发射器2的磁性系统3的间隙8中的磁感应，并因此增加了其灵敏度。

尽管已经在本文中描述和示出了几个创造性实施方式，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行功能和/或获得本文中所描述的结果和/或一个或多个优点的多个其他手段和/或结构，并且，这些变型和/或修改中的每一个都被认为在本文所描述的创造性实施方式的范围内。更普遍地，本领域技术人员将容易地理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和构造均是示例性的，并且实际参数、尺寸、材料和/或构造将取决于使用本发明的教导的特定应用或多个应用。本领域技术人员将认识到或仅通过常规实验能够确定本文所描述的具体创造性实施方式的许多等同方案。因此，应当理解的是，前述实施方式仅以示例的方式给出，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实践创造性实施方式。本公开的创造性实施方式涉及本文所描述的每个单独的特征、系统、制品，材料、套件和/或方法。另外，如果这样的特征、系统、制品，材料、套件和/或方法不是相互矛盾的，则两个或更多个这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法的任意组合都包括在本公开的创造性范围内。