ПЛОСКИЙ АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК H04R9/00 

Изобретение относится к плоским акустическим преобразователям, а более конкретно к плоским громкоговорителям, плоским микрофонам, а также к таким плоским громкоговорителям, которые можно использовать в качестве микрофона, антенны и т.д.

На фиг.1 в общих чертах представлена конструкция традиционного плоского громкоговорителя. Он содержит ряд стержневых магнитов 1, установленных параллельно друг другу на ярме 4, подвижную мембрану 2, расположенную на небольшом расстоянии параллельно поверхностям полюсов стержневых магнитов 1, и ряд катушек 3, каждая из которых размещена на поверхности подвижной мембраны 2 в определенном положении относительно поверхности полюса каждого из стержневых магнитов Значительная часть внутренней границы каждой из катушек 3 обращена к поверхности полюса каждого из стержневых магнитов, а оставшийся участок катушки находится за пределами той зоны, которая приходится напротив наружного края стержневого магнита. В катушки 3 подаются согласно правилу левой руки переменные токи, каждый из которых испытывает силовое воздействие магнитного поля каждого стержневого магнита. Соответственно подвижная мембрана 2 будет вибрировать в направлении, перпендикулярном ее поверхности, в результате чего становится возможным преобразование электрических сигналов в звуковые.

Кроме того, при вибрации подвижной мембраны 2 в направлении, перпендикулярном ее поверхности, происходит преобразование звуковых сигналов в электрические в соответствии с правилом правой руки. Следовательно, этот плоский громкоговоритель можно использовать в качестве микрофона.

Следует, однако, иметь в виду, что в рассмотренном известном плоском громкоговорителе вследствие того, что значительная часть катушки расположена на поверхности подвижной мембраны таким образом, что она обращена к поверхности полюса каждого стержневого магнита, имеет место воздействие магнитного поля, которое ориентировано перпендикулярно поверхности подвижной мембраны, на тот участок катушки, расположенный на поверхности подвижной мембраны, который обращен к поверхности полюса стержневого магнита. По этой причине сила, которую магнитное поле оказывает на ток, поданный в вышеупомянутую часть катушки, будет направлена вдоль поверхности подвижной мембраны Отсюда проистекает недостаток этой конструкции, состоящий в том, что сила, действующая вдоль поверхности подвижной мембраны, вызывает появление на этой поверхности искривленных участков и соответственно формирование на фоне звуковых сигналов шумовых составляющих, что может привести к ухудшению качества звука.

Кроме того, учитывая, что несколько стержневых магнитов установлены параллельно друг другу в продольном направлении, длина отрезка каждого из них, который связан с магнитным полем каждой катушки, приблизительно вдвое превышает произведение значения продольного размера стержневого магнита на количество обмоток катушки. Доля площади поверхности подвижной мембраны, занятая участком катушки, связанным с магнитным полем вдоль продольной стороны стержневых магнитов, невелика. Поэтому возникает проблема, заключающаяся в снижении эффективности преобразования звуковых колебаний, из-за чего становится невозможным получить достаточную громкость и удовлетворительное качество звука.

Следует также отметить, что поскольку определяющими факторами для конструкции громкоговорителя являются длина каждого из стержневых магнитов и количество таких магнитов на подвижной мембране, это накладывает известные ограничения на свободу выбора конструкции. Больше того, ввиду того, что катушка, соответствующая каждому из стержневых магнитов, вытянута в направлении вдоль этих магнитов, невозможно с необходимой гибкостью задавать требуемое значение импеданса катушки громкоговорителя.

Изобретение направлено на устранение вышеперечисленных недостатков известных устройств. Основной его целью является создание плоского акустического преобразователя с меньшей долей искривленных участков, формирующихся на подвижной мембране, что позволит снизить уровень шумовых составляющих.

Другая цель изобретения состоит в создании плоского акустического преобразователя, в котором длина отрезка катушки, связанного с магнитным полем, была бы большей, а доля площади поверхности подвижной мембраны, занятая этим отрезком, была бы увеличена с целью повышения эффективности преобразования звуковых колебаний и качества звука.

Еще одной целью изобретения является создание плоского акустического преобразователя, конструкция которого предусматривала бы более значительную степень свободы, который был бы несложным в изготовлении и импеданс катушки которого можно было бы регулировать с большей гибкостью.

Для достижения вышеуказанных целей предложен плоский акустический преобразователь, содержащий первый магнит, в котором первая полюсная поверхность первого магнита расположена по существу параллельно некоторой заданной плоскости; второй магнит, отстоящий на заданное расстояние от первого магнита и расположенный вблизи первого магнита таким образом, что вторая полюсная поверхность, полярность которой отлична от полярности первой полюсной поверхности, по существу, параллельна заданной плоскости и обращена в ту же сторону, что и первая полюсная поверхность первого магнита; подвижную мембрану, обращенную к заданной плоскости; первую катушку спиральной формы, размещенную на подвижной мембране таким образом, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок; вторую катушку спиральной формы, размещенную на подвижной мембране таким образом, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок.

В соответствии с первым аспектом изобретения первый магнит расположен таким образом, что первая полюсная поверхность, имеющая первую полярность (например, полюс N), расположена практически параллельно заданной плоскости. Второй магнит отстоит на некоторое расстояние от первого и расположен вблизи него таким образом, что вторая полюсная поверхность, имеющая вторую полярность (например, полюс S), отличную от первой полярности, расположена практически параллельно заданной плоскости и направлена в ту же сторону, что и первая полюсная поверхность первого магнита. Соответственно имеет место смежное расположение первого и второго магнитов относительно друг друга, в результате чего каждая из их полюсных поверхностей оказывается практически параллельной заданной плоскости, а сами полюсные поверхности с разными полярностями оказываются направленными в одну и ту же сторону. Далее предусмотрена возможность размещения первого и второго магнитов в указанной заданной плоскости. Однако наружные периферийные участки первого и второго магнитов могут при этом поддерживаться специальной рамой или другой подобной несущей конструкцией.

Подвижная мембрана обращена к указанной заданной плоскости. Как следствие этого магнитный поток, создаваемый каждым из магнитов, оказывается направленным от первой полюсной поверхности ко второй полюсной поверхности или от второй полюсной поверхности к первой полюсной поверхности. Соответственно ориентация магнитного потока между первой полюсной поверхностью и второй полюсной поверхностью, т.е. между первым и вторым магнитами, оказывается практически параллельной поверхности подвижной мембраны.

Первая и вторая катушки, каждая из которых имеет спиральную форму, размещены на поверхности подвижной мембраны, при этом первая катушка приходится напротив первого магнита, так что внутренняя граница спирали, т.е. внутренняя граница самой катушки занимает на подвижной мембране зону, которая охватывает участок, соответствующий наружному краю первой полюсной поверхности, и примыкает к этому участку. Точно так же вторая катушка размещена на подвижной мембране таким образом, что внутренняя граница спирали, т.е. внутренний периферийный участок этой катушки занимает на подвижной мембране зону, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок.

Благодаря такой конструкции первая и вторая катушки оказываются расположенными на подвижной мембране таким образом, что внутренняя граница каждой из них находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю соответствующей полюсной поверхности, и охватывает этот участок. Кроме того, как сказано выше, вследствие того, что магнитный поток в зоне между первым и вторым магнитами направлен практически параллельно поверхности подвижной мембраны, этот поток воздействует на участок, идущий от внутреннего периферийного участка первой катушки, примыкающего ко второй катушке, к наружному периферийному участку первой катушки, а также на участок, идущий от внутреннего периферийного участка второй катушки, примыкающего к первой катушке, к наружному периферийному участку второй катушки.

В результате этого при подаче токов в первую и вторую катушки направление силы, с которой магнитное поле действует на ток, оказывается практически перпендикулярным поверхности подвижной мембраны. Соответственно, учитывая уменьшение этой силы в направлении вдоль поверхности подвижной мембраны, можно снизить уровень шумовых составляющих и повысить качество звука.

Кроме этого, целесообразно расположить подвижную мембрану таким образом, чтобы она примыкала и была обращена к первой полюсной поверхности и второй полюсной поверхности, поскольку есть возможность увеличить интенсивность магнитного потока, воздействующего на смежные участки первой и второй катушек и направленного практически параллельно поверхности подвижной мембраны. Первую и вторую катушки можно расположить на подвижной мембране несколько вглубь по отношению к положению, когда внутренний периферийный участок каждой из катушек соответствует наружному краю полюсной поверхности. Однако более эффективная работа достигается, если расположить их на подвижной мембране так, чтобы внутренний периферийный участок приходился напротив наружного края полюсной поверхности, а еще лучше - несколько наружу по отношению к положению, в котором внутренний периферийный участок соответствует наружному краю полюсной поверхности. При таком расположении каждой катушки благодаря тому, что возможно усиление составляющих сцепленного с катушкой магнитного потока, которые направлены параллельно поверхности подвижной мембраны, удается значительно снизить уровень колебательных или звуковых составляющих вдоль поверхности подвижной мембраны и, следовательно, повысить качество звука.

Токи одного направления подаются в ту часть первой катушки, которая находится вблизи второй катушки, и в ту часть второй катушки, которая находится вблизи первой катушки. Соответственно направление силы, с которой магнитное поле действует на ток, протекающий от внутреннего периферийного участка первой катушки, смежного со второй катушкой, через внешний периферийный участок первой катушки, совпадает с направлением силы, с которой магнитное поле действует на ток, протекающий от внутреннего периферийного участка второй катушки, смежного с первой катушкой, через внешний периферийный участок второй катушки. В результате этого становится возможной генерация звукового сигнала со значительной громкостью.

Для того чтобы получить одинаковое направление токов в катушках, можно подавать их в каждую из катушек по отдельности. Однако, как будет показано ниже, можно получить токи одного направления в той части первой катушки, которая находится вблизи второй катушки, и в той части второй катушки, которая находится вблизи первой катушки, если соединить друг с другом первую и вторую катушки. Если говорить более конкретно, когда направление намотки от наружного края к внутреннему одно и то же и в первой, и во второй катушке, как показано на фиг.2А и 2В, имеет место соединение внутренних концов первой катушки L1 и второй катушки L2 или в другом варианте соединение их наружных концов.

Если же направления намотки от наружного края к внутреннему различны в разных катушках (см. фиг.3А и 3В), то внутренний конец одной из катушек - первой L1 и второй L2 - соединен с наружным концом другой из этих двух катушек. Еще один вариант, показанный на фиг.3С, предусматривает одновременное соединение внутренних концов первой катушки L1 с внутренними концами второй катушки L2, а также их наружных концов между собой. На фиг.2 и 3 стрелками показаны направления подаваемых токов.

Второй вариант выполнения изобретения предусматривает создание плоского акустического преобразователя, содержащего первый магнит, в котором первая полюсная поверхность первого магнита расположена по существу параллельно некоторой заданной плоскости; второй магнит, отстоящий на заданное расстояние от первого магнита и расположенный вблизи первого магнита таким образом, что вторая полюсная поверхность, полярность которой отлична от полярности первой полюсной поверхности, по существу параллельна заданной плоскости и обращена в ту же сторону, что и первая полюсная поверхность первого магнита; подвижную мембрану, обращенную к заданной плоскости; первую катушку спиральной формы, размещенную на подвижной мембране таким образом, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок; вторую катушку спиральной формы с направлением намотки, обратным направлению намотки первой катушки, размещенную на подвижной мембране с таким наложением на первую катушку, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок, а внутренний конец второй катушки соединен с внутренним концом первой катушки; третью катушку спиральной формы, намотанную в том же направлении, что и вторая катушка, и размещенную на подвижной мембране таким образом, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок, а наружный конец третьей катушки соединен с наружным концом второй катушки; четвертую катушку спиральной формы, намотанную в том же направлении, что и первая катушка, и размещенную на подвижной мембране с таким наложением на третью катушку, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок, а внутренний конец четвертой катушки соединен с внутренним концом третьей катушки.

Поскольку внутренний конец первой катушки соединен с внутренним концом второй катушки, внутренний конец третьей катушки соединен с внутренним концом четвертой катушки, а наружные концы второй и третьей катушек соединены друг с другом, становится возможным формирование катушки в виде одной единственной линии, которая от начала до конца непрерывна.

В соответствии со вторым аспектом изобретения, первая катушка расположена на одной из поверхностей подвижной мембраны, а вторая катушка расположена на другой поверхности подвижной мембраны таким образом, что внутренний конец второй катушки проходит через подвижную мембрану, будучи соединенным с внутренним концом первой катушки; третья катушка расположена на указанной другой поверхности подвижной мембраны, а четвертая катушка расположена на указанной первой поверхности подвижной мембраны таким образом, что внутренний конец четвертой катушки проходит через подвижную мембрану, будучи соединенным с внутренним концом третьей катушки. В результате становится возможным эффективное использование площади подвижной мембраны благодаря размещению катушек с обеих ее сторон.

В соответствии со вторым аспектом изобретения, первая, вторая, третья и четвертая катушки образуют единый катушечный узел. Ввиду того, что наружный конец первой катушки соединен с наружным концом четвертой катушки катушечного узла, удается разместить целый ряд таких катушечных узлов. Кроме того, поскольку в этой конструкции в катушки катушечных узлов, которые расположены близко друг к другу и на одной и той же поверхности подвижной мембраны, поступают токи одинакового направления, повышается эффективность преобразования и существенно уменьшается вероятность появления шумов и подобных нежелательных помех.

Вышеупомянутые катушечные узлы могут быть сгруппированы по толщине катушки.

В соответствии с первым и вторым аспектами изобретения, пара магнитов, состоящая из первого и второго магнитов, пара катушек (во втором варианте выполнения - все четыре катушки с первой по четвертую), состоящая из первой и второй катушек, относящихся соответственно к первому и второму магнитам, а также вибрирующий участок подвижной мембраны, находящийся в зоне между первым и вторым магнитами, образуют единый блок. Поскольку вибрирующий участок действует как самостоятельная подвижная мембрана, каждый отдельный блок может работать в качестве самостоятельного громкоговорителя.

Таким образом, в устройствах согласно первому и второму аспектам изобретения, по меньшей мере, один из двух магнитов (первый или второй) как бы "разбросан" по некоторой заданной плоскости, а точнее они либо размещены в некотором случайном неправильном порядке, либо в соответствии с заданным строгим порядком. В этом случае, как было показано выше, либо первая и вторая катушки, либо все катушки с первой по четвертую расположены так, чтобы соответствовать каждому из двух (первому и второму) установленных таким образом магнитов.

В соответствии с первым и вторым аспектами изобретения, предусмотрено размещение нескольких рядов магнитов таким образом, что ряд магнитов, включающих первый и второй магниты, чередующиеся в первом направлении, пересекается со вторым рядом магнитов, включающим первый и второй магниты, чередующиеся во втором направлении. При таком размещении магнитов несколько первых магнитов и несколько вторых магнитов могут образовывать своего рода матрицу. Кроме того, в случае такого расположения магнитов в виде матрицы первая и вторая катушки, либо все катушки с первой по четвертую, располагаются на подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок каждой из катушек соответствует каждому из установленных таким образом (первому и второму) магнитов.

Как показано выше, размещая несколько первых магнитов и несколько вторых магнитов в таком положении, когда они разбросаны по поверхности или в форме матрицы, можно установить большее количество магнитов, чем в случае параллельного размещения стержневых магнитов. Поскольку можно разместить катушки в количестве, равном числу магнитов или кратном этому числу, становится большей сумма длин отрезков катушек, сцепленных с магнитным потоком, увеличивается доля поверхности подвижной мембраны, занятая катушками, и повышается эффективность преобразования звуковых колебаний, что ведет к повышению качества звука.

Как сказано ранее, в условиях, когда ряд первых и вторых магнитов разбросаны по поверхности или расположены в виде матрицы, имеет место соединение первой катушки L1 со второй катушкой L2 (см. фиг. 2 и 3). Если говорить точнее, при одинаковых направлениях намотки первой и второй катушек от наружного края к внутреннему, как показано на фиг.2А или 2В, смежные внутренние (или наружные) концы первой катушки L1 и второй катушки L2 соединены друг с другом, так же как смежные наружные (или внутренние) концы первой катушки L2 и второй катушки L1. В результате соединенными между собой оказываются несколько катушек.

В случае же разных направлений намотки от наружного края к внутреннему краю для первой и второй катушек и размещения этих катушек с чередованием, как показано на фиг.3А или 3В, внутренний (или наружный) конец первой катушки L1 соединен с наружным (или внутренним) концом второй катушки L2, смежным с первой катушкой L1. Внутренний (или наружный) конец второй катушки L2 соединен с наружным (или внутренним) концом первой катушки L1, смежным со второй катушкой L2, в результате чего соединенными оказываются несколько катушек. Кроме того, как видно на фиг.3С, имеет место соединение друг с другом как внутренних, так и наружных концов первой катушки L1 и второй катушки L2.

Далее в условиях, когда ряд первых и ряд вторых магнитов разбросаны по поверхности или расположены в виде матрицы, как показано на фиг.2 и 3, катушечный узел, состоящий из последовательно соединенных друг с другом первой и второй катушек, составляет один блок. Как показано на фиг.3С, указанные катушечные узлы могут быть соединены между собой параллельно.

Как показано выше, нужное значение импеданса плоского громкоговорителя можно задать, соединив друг с другом ряд катушек последовательно или параллельно, либо выполнив смешанное последовательное и параллельное соединение Кроме того, поскольку в этих условиях возможно свободное соединение катушек, удается сформировать катушечный узел из одной единственной катушки или путем соединения ряда катушек. Поэтому, располагая ряд катушечных узлов внутри плоского громкоговорителя и присоединяя отдельные источники звука к каждому из катушечных узлов, можно из одиночного плоского громкоговорителя получить многоканальный или стереофонический источник звука. Кроме того, можно присоединить одиночный источник сигнала ко всем катушечным узлам.

Вышеуказанные первый и второй магниты могут быть установлены на плоском элементе, выполненном из магнитного материала. При описанном выше размещении магнитов зона между первым и вторым магнитами на плоском элементе может действовать как линия магнитной индукции. Поскольку магнитный поток проходит только в рамках этой линии, не выходя за ее пределы, возможна генерация магнитного потока высокой плотности по сторонам первой и второй полюсных поверхностей, в результате чего могут быть получены звуковые сигналы с высокой громкостью.

Кроме того, в случае размещения еще одного плоского элемента из магнитного материала на стороне, противоположной вышеупомянутому первому плоскому элементу, с установкой между ними подвижной мембраны магнитный поток будет проходить по внутренней части второго плоского элемента, причем возможно предотвращение его распространения за эти пределы.

Предусмотрена возможность выполнения, по меньшей мере, одного из магнитов - первого или второго - с несколькими различными конфигурациями. В этом случае первая и вторая катушки могут быть намотаны в такой форме, чтобы она соответствовала форме каждого из магнитов (первого и второго). Благодаря формированию этих магнитов с разнообразными конфигурациями можно расположить первый и второй магниты в соответствии с формой плоского акустического преобразователя. Соответственно эти магниты могут быть использованы применительно к любой конфигурации плоского акустического преобразователя. В результате удается расширить рамки выбора при конструировании всей системы акустического преобразователя.

По желанию конструктора можно придать вышеописанным магнитам и катушкам треугольную, пятиугольную, шестиугольную, многоугольную, круглую, эллиптическую, свободную или любую другую непрямоугольную форму. Кроме того, как показано выше, эти магниты можно расположить таким образом, чтобы они были разбросаны в заданной плоскости или образовывали матрицу. Так, например, можно перемешать катушки с множеством различных конфигураций и расположить их в случайном порядке. Как видно на фиг.4, спиральные катушки L можно разместить на поверхности подвижной мембраны перпендикулярно магнитному потоку, проходящему между соответствующими магнитами, и вдоль указанной поверхности подвижной мембраны Соответственно становится возможным свободное задание конфигурации всего акустического преобразователя. Кроме того, можно выполнить акустические преобразователи, имеющие форму, отличную от формы известных на сегодняшний день систем. Достигается также более значительная гибкость в задании импеданса катушки. Кроме того, как показано на фиг.10, магниты m и катушки, имеющие треугольную, круглую, прямоугольную, пятиугольную и другую форму, могут быть размещены в строго заданном порядке.

Путем различных сочетаний таких форм и вариантов размещения катушек и магнитов можно увеличить долю площади поверхности подвижной мембраны, занятую катушками, намотанными вокруг соответствующих магнитов, располагая множество магнитов с небольшой полюсной поверхностью по сравнению с рассмотренной ранее конструкцией с несколькими параллельными стержневыми магнитами. Можно также увеличить и сделать более равномерной движущую силу, воздействующую на подвижную мембрану, по сравнению с вариантом использования стержневых магнитов. В результате повысится эффективность преобразования электрических сигналов в звуковые и качество звука.

В конструкции согласно изобретению подвижная мембрана вибрирует под влиянием силы, с которой магнитное поле действует на ток, подаваемый в катушки. Однако в случаях, когда нет вибрации целиком всей зоны поверхности подвижной мембраны, на которой размещены одни и те же катушечные узлы, не удается получить достаточной громкости, а также возможны искажения звука или генерация шумов. Поэтому необходимо увеличить жесткость той зоны подвижной мембраны, на которой установлены катушки. С другой стороны, вся подвижная мембрана должна свободно вибрировать в направлении, перпендикулярном ее поверхности. Соответственно следует уменьшить жесткость той зоны поверхности подвижкой мембраны, которая окружает зону размещения катушек, с тем чтобы облегчить смещение зоны размещения катушек на подвижной мембране в направлении, перпендикулярном ее поверхности. Следовательно, в соответствии с изобретением, целесообразно, чтобы жесткость зоны размещения на подвижной мембране первой и второй катушек была больше, чем жесткость остальной поверхности подвижной мембраны, окружающей указанную зону размещения катушек. В результате этого снижается жесткость той зоны подвижной мембраны, которая поддерживает зону размещения катушек, что приводит к более эффективной вибрации подвижной мембраны.

Для получения подвижной мембраны, в которой зона размещения катушек имеет более высокую жесткость, чем окружающая ее зона, можно нанести на указанную зону размещения катушек специальное усиливающее покрытие или же прикрепить подвижную мембрану с катушками к другой подвижной мембране, имеющей меньшую жесткость, чем у первой мембраны.

Согласно настоящему изобретению, как показано на фиг.5А и 5В, если смежные магниты m расположены таким образом, что их полярности различны, то поскольку магнитный поток между смежными магнитами ориентирован от полюса N к двум полюсам S, магнитный поток в зоне между магнитами будет направлен практически параллельно поверхности подвижной мембраны. Однако даже в том случае, когда полярности смежных магнитов одинаковы, или в случае, когда они различаются, как показано на фиг.6, если полюсные поверхности, полярности которых частично совпадают, расположены близко друг к другу, будет иметь место формирование зон, в которых ориентация магнитного потока меняется на противоположную, - это происходит на промежуточных участках каждого из полюсов N. Поэтому приходится с особой точностью разрабатывать участки, где возможно реверсирование направления поступления токов в катушки, что создает известные неудобства. Кроме того, как видно на фиг.7, если разместить по кругу нечетное количество треугольных магнитов, возможно формирование группы смежных магнитов с одинаковой полярностью. В этом случае ориентация магнитного потока между двумя магнитами с одинаковой полярностью меняется на противоположную, что также рождает проблемы. Таким образом, как видно из фиг. 5А и 5В, предпочтительнее, чтобы смежные магниты располагались в одну линию.

Согласно третьему аспекту выполнения изобретения, предложен плоский акустический преобразователь, содержащий магнит, имеющий первую полюсную поверхность на одной из своих поверхностей и вторую полюсную поверхность с полярностью, отличной от полярности первой полюсной поверхности, на другой своей поверхности; первую подвижную мембрану, размещенную в соответствии с первой полюсной поверхностью магнита; вторую подвижную мембрану, размещенную в соответствии со второй полюсной поверхностью магнита; первую катушку спиральной формы, размещенную на подвижной мембране таким образом, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок; вторую катушку спиральной формы, размещенную на подвижной мембране таким образом, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок.

Конструкция согласно изобретению выполнена в виде одного магнита и двух подвижных мембран и рассчитана на одновременное получение звуковых сигналов от обеих подвижных мембран.

Как описано выше, в соответствии с изобретением, первый и второй магниты расположены в заданной плоскости близко друг к другу, так что их полюсные поверхности с разными полярностями ориентированы в одном и том же направлении. Соответственно магнитный поток между первым и вторым магнитами направлен практически параллельно поверхности подвижной мембраны. Кроме того, каждая из двух катушек - первая и вторая - размещены таким образом, чтобы их внутренние границы находились в той зоне подвижной мембраны, которая охватывает участок, соответствующий наружному краю полюсной поверхности, и примыкает к указанному участку. Следовательно, магнитный поток, который направлен практически параллельно поверхности подвижной мембраны, сцеплен как с первой, так и со второй катушкой. При подаче тока в первую и вторую катушки направление силы, с которой магнитное поле воздействует на ток, практически перпендикулярно поверхности подвижной мембраны, при этом происходит резкое уменьшение силы, приложенной в направлении поверхности подвижной мембраны. Как следствие этого могут быть достигнуты очень хорошие результаты в смысле снижения уровня шумовых составляющих и повышения качества звука.

Далее, благодаря такому размещению ряда первых магнитов и ряда вторых магнитов, при котором они оказываются разбросанными по поверхности или образуют матрицу, возможна установка большего числа магнитов, чем в случае с параллельным размещением стержневых магнитов, Поскольку можно разместить катушки в количестве, равном числу магнитов или кратном этому числу, становится большей сумма длин отрезков катушек, сцепленных с магнитным потоком, увеличивается доля поверхности подвижной мембраны, занятая катушками, и повышается эффективность преобразования звуковых колебаний, что ведет к повышению качества звука.

Первый и второй магниты можно разместить в соответствии со структурой плоского громкоговорителя, придав, по меньшей мере, одному из двух магнитов - первому или второму - ряд различных конфигураций. Соответственно эти магниты можно использовать применительно к плоскому громкоговорителю с какой-либо произвольно выбранной конфигурацией, что позволит расширить рамки выбора при конструировании всей конструкции плоского громкоговорителя.

На фиг. 1 дано перспективное изображение традиционного плоского громкоговорителя с пространственным разделением элементов.

На фиг.2А показан вид, иллюстрирующий пример соединения первой и второй катушек согласно изобретению, где эти катушки намотаны в одинаковом направлении от наружной к внутренней границе каждой катушки.

На фиг. 2В показан вид устройства согласно изобретению, иллюстрирующий другой пример соединения первой и второй катушек, где они намотаны в одинаковом направлении от наружной к внутренней границе каждой катушки.

На фиг. 3А показан вид устройства согласно изобретению, иллюстрирующий пример соединения первой и второй катушек, где они намотаны в разных направлениях от наружной к внутренней границе каждой катушки.

На фиг. 3В показан вид устройства согласно изобретению, иллюстрирующий другой пример соединения первой и второй катушек, где они намотаны в разных направлениях от наружной к внутренней границе каждой катушки.

На фиг. 3С показан вид устройства согласно изобретению, иллюстрирующий еще один пример соединения первой и второй катушек, где они намотаны в разных направлениях от наружной к внутренней границе каждой катушки.

На фиг. 4 показан вид сверху, иллюстрирующий такое размещение катушек согласно изобретению, при котором магниты разбросаны по поверхности.

На фиг.5А показан вид, иллюстрирующий магниты согласно изобретению, где смежные магниты установлены в одну линию.

На фиг.5В показан вид, иллюстрирующий другой пример размещения магнитов согласно изобретению, где смежные магниты установлены в одну линию.

На фиг. 6 показан вид сверху, иллюстрирующий магниты согласно изобретению, где смежные магниты смещены относительно друг друга
На фиг.7 показан вид сверху, иллюстрирующий такое положение, когда нечетное число магнитов расположены по кругу.

На фиг.8 дан перспективный вид с пространственным разделением элементов, иллюстрирующий первый вариант осуществления изобретения.

На фиг.9 показан частичный перспективный вид, иллюстрирующий спиральную катушку, размещенную вне зоны, которая соответствует наружному краю каждого из постоянных магнитов, на подвижной мембране, согласно вышеупомянутому первому варианту.

На фиг.10 показан вид сверху, иллюстрирующий такое положение, при котором магниты расположены так, что полярности полюсных поверхностей смежных постоянных магнитов различны.

На фиг. 11 дан перспективный вид с пространственным разделением элементов, иллюстрирующий второй вариант осуществления изобретения.

На фиг. 12 показан вид сверху согласно второму варианту осуществления изобретения, иллюстрирующий соединение катушек.

На фиг.13 показан вид согласно второму варианту осуществления изобретения, иллюстрирующий размещение катушек на верхней и задней поверхностях подвижной мембраны.

Фиг. 14 представляет собой поперечное сечение по плоскости, проходящей через постоянные магниты m18-m38, согласно второму варианту осуществления изобретения.

Фиг. 15 представляет собой поперечное сечение по плоскости, проходящей через пары катушек L11-L31, согласно другому примеру выполнения с закрепленной подвижной мембраной.

На фиг.16 дано схематическое изображение автомобильного плоского громкоговорителя в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.

Фиг.17 представляет собой поперечное сечение громкоговорящего узла автомобильного плоского громкоговорителя в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.

На фиг. 18 показан вид, иллюстрирующий направление магнитного потока в громкоговорящем узле автомобильного плоского громкоговорителя в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения.

Ниже приводится детальное описание одного из вариантов осуществления настоящего изобретения применительно к громкоговорителю со ссылками на приложенные чертежи.

Как показано на фиг.8, громкоговоритель согласно первому варианту выполнения имеет ярмо 14, образованное прямоугольной плоской конструкцией из магнитного материала. В одном из углов верхней поверхности ярма 14 приклеен плоский треугольный постоянный магнит 11. Это магнит обращен гипотенузой треугольника к углу ярма 14 так, что полюсная поверхность S оказывается сверху. В качестве материала для постоянных магнитов можно использовать феррит.

К постоянному магниту М11 примыкает в направлении вдоль ярма 14 плоский прямоугольный постоянный магнит М12, отстоящий от магнита М11 на некоторое заданное расстояние Этот магнит М12 установлен полюсной поверхностью N вверх, причем одна из его сторон расположена параллельно основанию постоянного магнита М11.

К постоянному магниту М12 примыкает в направлении вдоль ярма 14 плоский прямоугольный постоянный магнит М13, размещенный так, что его полюсная поверхность S оказывается вверху. К постоянному магниту М13 примыкает в направлении вдоль ярма 14 плоский треугольный постоянный магнит М14, полюсная поверхность N которого обращена вверх.

Предусмотрено по три примыкающих друг к другу с некоторым разнесением постоянных магнита, установленных по ширине ярма в дополнение к магнитам, соответственно МП, М12, М13 и М14, так что имеет место чередование их полюсных поверхностей с разной полярностью. Поскольку каждый из постоянных магнитов М11-М34 выполнен плоским, а их верхние и задние поверхности параллельны друг другу, все полюсные поверхности этих магнитов располагаются параллельно верхней поверхности ярма 14, будучи таким образом обращенными в одну сторону.

В результате получена конструкция, где двенадцать постоянных магнитов с чередованием треугольных и прямоугольных форм расположены в виде матрицы, в которой треугольные постоянные магниты установлены по четырем углам, а смежные постоянные магниты имеют противоположные полярности. Вследствие такого чередования полярностей магнитный поток между соответствующими смежными постоянными магнитами оказывается направленным практически параллельно верхней поверхности ярма.

Если постоянный магнит Mij (в котором числу i=1 или 3 соответствует число j= 1 или 3, а числу i=2 соответствует число j=2 или 4) с первой полярностью обращенной вверх полюсной поверхности - это один из двух (первого и второго) магнитов согласно изобретению, то постоянный магнит Mij, в котором числу i=1 или 3 соответствует число j=2 или 4, а числу i=2 соответствует число j= 1 или 3) со второй полярностью обращенной вверх полюсной поверхности будет другим из этих двух (первого и второго) магнитов. Таким образом, один ряд состоит из нескольких установленных вдоль одной из сторон ярма магнитов, полюсные поверхности которых с разными полярностями поочередно обращены вверх. Говоря более точно, имеется несколько расположенных параллельно рядов магнитов, в результате чего имеет место чередование полюсных поверхностей с разными полярностями вдоль другой стороны ярма.

Предусмотрена прокладка 16 в виде рамки с толщиной, превышающей толщину постоянных магнитов, которая размещена на верхней поверхности ярма 14 таким образом, что все постоянные магниты оказываются внутри проема этой прокладки.

Периферийный участок поверхности подвижной мембраны 12 прикреплен к верхней поверхности прокладки 16. Если говорить точнее, подвижная мембрана 12 установлена так, чтобы она была параллельна полюсным поверхностям постоянных магнитов, т.е. верхней поверхности ярма. К поверхности подвижной мембраны 12 приложено некоторое заранее выбранное растягивающее усилие. Соответственно поверхность подвижной мембраны 12 располагается таким образом, что она примыкает и обращена к полюсным поверхностям постоянных магнитов. Подвижная мембрана 12 представляет собой пленку из высокомолекулярного полимера типа полиимида, полиэтилентерефталата и т.п. В средней части подвижной мембраны 12 сформирована восьмиугольная зона размещения катушек, которой с помощью керамического покрытия придана дополнительная жесткость. В результате жесткость участка подвижной мембраны 12, окружающего указанную зону размещения катушек, оказывается меньшей по сравнению с жесткостью последней. Предусмотрено крепление подвижной мембраны 12 к верхней поверхности прокладки 16 на участке с малой жесткостью, окружающем зону размещения катушек.

На верхней поверхности зоны размещения катушек на подвижной мембране 12 установлен ряд катушек С11-С34, каждая из которых намотана в виде спирали и приходится напротив соответствующего магнита из постоянных магнитов М11-М34. Каждая из катушек С11-С34 имеет форму, практически сходную с формой наружного контура каждого из постоянных магнитов М11-М34, при этом катушка, соответствующая полюсной поверхности с такой же полярностью, намотана в том же направлении от ее наружного периферийного участка к внутреннему.

Катушки С11, С14, С31 и С34, находящиеся напротив соответствующих треугольных постоянных магнитов, намотаны в виде треугольников. Катушки С12, С13, С21-С24, С32 и С33, находящиеся напротив соответствующих прямоугольных магнитов, намотаны в виде прямоугольников.

Эти катушки выполнены в виде звуковых катушек, для чего на зону размещения катушек подвижной мембраны 12 наносят тонкую медную пленку, которую затем протравливают с получением спирали в нужной плоскости. Каждую катушку покрывают слоем изоляционного материала.

Как показано на фиг.9, катушка С12 расположена в зоне за пределами участка М' на подвижной мембране 12, где внутренний край Ci катушки соответствует наружному краю полюсной поверхности, а на фиг.8 видно, что катушки размещены на подвижной мембране 12 таким образом, что наружные периферийные участки спиралей, т.е. наружные периферийные участки катушек не накладываются друг на друга. Как и катушка С12, остальные катушки размещаются на подвижной мембране 12 так, чтобы внутренний край каждой из них находился в некоторой зоне за пределами участка, приходящегося напротив наружного края полюсной поверхности, в результате чего наружные периферийные участки катушек не будут накладываться друг на друга. Таким образом, каждая из катушек С11-С34 установлена на подвижной мембране так, что она охватывает участок М', соответствующий каждой из полюсных поверхностей.

Предусмотрено соединение наружного и внутреннего концов смежных катушек, расположенных вдоль ряда постоянных магнитов. Соответственно образованы ряды последовательно соединенных одна за другой катушек С34-С31, С21-С24 и С14-С11. Эти ряды соединены друг с другом последовательно один за другим.

Вышеупомянутое ярмо 14, на котором закреплено множество постоянных магнитов, образует вместе с прокладкой 16, к которой прикреплена подвижная мембрана 12 с установленными на ней катушками, плоский громкоговоритель, наружный край которого поддерживается не показанным на чертеже несущим элементом.

Поскольку катушки расположены в этой конструкции на подвижной мембране, которая, как описано выше, находится близко к полюсным поверхностям постоянных магнитов и параллельна им, магнитный поток будет воздействовать на смежные участки соответствующих катушек вдоль поверхности подвижной мембраны. Следовательно, при подаче тока в направлении от одного конца последовательно соединенных катушечных узлов громкоговорителя к их другому концу будет иметь место одинаковое направление тока в смежных участках смежных катушек. На ток, поступающий в смежные участки смежных катушек, действует сила магнитного поля, приложенная в одном и том же направлении - перпендикулярно поверхности подвижной мембраны. В результате этого, учитывая, что на подвижную мембрану почти не воздействует какое бы то ни было усилие, приложенное вдоль ее поверхности, и она вибрирует только в направлении, перпендикулярном ее поверхности, достигается значительное снижение уровня шумовых составляющих, что приводит к повышению качества звука. Кроме того, поскольку в устройстве согласно рассмотренному выше варианту зона размещения катушек имеет керамическое покрытие, эта зона будет колебаться вместе с подвижной мембраной, вследствие чего не происходит искажения звука, что позволяет получить звук с большей громкостью.

В рассмотренном варианте выполнения имеется ряд постоянных магнитов, установленных в направлении, соответствующем продольному направлению традиционных стержневых магнитов, т.е. в направлении расположения рядов магнитов согласно данному варианту, и ряд катушек, размещенных на подвижной мембране таким образом, что они охватывают каждый из участков, приходящихся напротив соответствующих постоянных магнитов. Следовательно, суммарная длина наружных краев ряда постоянных магнитов оказывается здесь большей, чем длина наружных краев стержневых магнитов. Таким образом, суммарная длина участков катушек, сцепленных с магнитным потоком, будет также большей, чем в случае использования стержневых магнитов. Поэтому появляется возможность увеличить долю площади поверхности подвижной мембраны, занятой катушками, которые окружают соответствующие постоянные магниты, по сравнению с конструкцией, где предусмотрен ряд параллельных стержневых магнитов. Соответственно повышается и интенсивность магнитного потока по сравнению с известными устройствами Как следствие этого становится возможным повышение эффективности преобразования электрических сигналов в звуковые и качества звука.

Благодаря тому, что выполнено определенное чередование и размещение постоянных магнитов и катушек разнообразной (треугольной и прямоугольной) формы, удается создать громкоговоритель со структурой, отличной от структуры традиционных подобных устройств.

Обратимся теперь к фиг. 11, которая иллюстрирует второй вариант осуществления изобретения. Это устройство выполнено из магнитного материала и содержит ярмо 20, представляющее собой прямоугольный плоский элемент, на котором в виде матрицы просверлен ряд отверстий 20А (в данном примере 4х9= 36). В этой конструкции участок крепления к ярму 20 каждого постоянного магнита располагается между четырьмя смежными отверстиями 20А.

Предусмотрены постоянные магниты m11-m38 в виде плоских прямоугольников, которые расположены и приклеены на каждом участке крепления таким образом, что полюсные поверхности с разными полярностями поочередно обращены вверх. Если говорить более конкретно, постоянный магнит mij, в котором числу i=1 или 3 соответствует число j=1, 3, 5 или 7, а числу i=2 соответствует число j=2, 4, 6 или 8, закреплен так, что вверх обращена полюсная поверхность S, а постоянный магнит mij, в котором числу i=1 или 3 соответствует число j=2, 4, 6 или 8, а числу i=2 соответствует число j=1, 3, 5 или 7, закреплен на ярме 20 так, что вверх обращена полюсная поверхность N. Кроме того, имеется возможность крепить каждую из этих полюсных поверхностей с реверсированием полюсов S и N.

На верхней поверхности ярма 20 в непосредственной близости от полюсных поверхностей постоянных магнитов расположена подвижная мембрана 26, которая параллельна этим поверхностям и соответственно верхней поверхности ярма 20. Как и в первом варианте выполнения, подвижная мембрана 26 выполнена в виде пленки из высокомолекулярного полимера типа полиимида, полиэтилентерефталата и т.п. В средней части подвижной мембраны 26 сформирована прямоугольная зона размещения катушек, которой с помощью керамического покрытия придана дополнительная жесткость. В результате жесткость всей периферийной зоны поверхности подвижной мембраны 16, окружающей указанную зону размещения катушек, оказывается меньшей по сравнению с жесткостью последней. Кроме того, как сказано выше, подвижная мембрана выполнена в виде пленки из высокомолекулярного полимера типа полиимида, полиэтилентерефталата и т.п., жесткость которого неизменна. Вдоль наружного края вокруг зоны размещения катушек выполнен ряд отверстий. Таким образом, жесткость зоны поверхности подвижной мембраны 26, которая охватывает зону размещения катушек, может быть сделана меньшей, чем жесткость этой последней.

Подвижная мембрана 26 крепится всей своей периферийной кромкой с малой жесткостью к рамке 24, которая имеет проем достаточной ширины для размещения внутри него всех постоянных магнитов, прикрепленных к ярму.

В зоне размещения катушек подвижной мембраны 26 размещены пары катушек L11-L38, приходящихся напротив соответствующих магнитов m11-m38. Каждая пара катушек L11-L38 имеет форму спирали и установлена на обеих поверхностях указанной зоны размещения катушек таким образом, чтобы она соответствовала каждому из постоянных магнитов m11-m38 Каждая пара катушек L11-L38 намотана в виде спирали и имеет форму, практически сходную с формой наружного контура полюсной поверхности каждого из постоянных магнитов m11-m38. Внутренняя граница каждой катушки или спирали расположена на подвижной мембране в зоне полюсной поверхности за пределами участка, соответствующего наружному краю полюсной поверхности, так что не происходит наложения друг на друга наружных концов катушек.

Как и в конструкции согласно первому варианту осуществления изобретения, катушка по рассматриваемому варианту образована путем нанесения на зону размещения катушек подвижной мембраны 26 тонкой медной пленки, которую затем протравливают с превращением ее плоской формы в спиральную. Каждую катушку покрывают слоем изоляционного материала.

Между подвижной мембраной 26 и множеством полюсных поверхностей проложен демпфер 22 из мягкого материала типа нетканого полотна, губки, стекловаты, пеноуретана и т.п., предназначенный для предотвращения соприкосновения катушек с полюсными поверхностями при вибрации подвижной мембраны.

Над верхней поверхностью подвижной мембраны 26 установлен магнитный экран 28, выполненный аналогично ярму 20 и представляющий собой прямоугольный плоский элемент из магнитного материала, в котором в виде матрицы просверлен ряд отверстий 28А (в данном примере 4 х 9=36).

Как видно на фиг.12, катушки L11-L38 разбиты на последовательно соединенные друг с другом пары (в данном примере 4), которые образуют ряд катушечных узлов G1-G6 (в данном примере 6), соединенных между собой параллельно.

Рассмотрим теперь схему на фиг.13, где показаны направления намотки и способ соединения катушечных узлов G1-G6. Поскольку направление намотки и способ соединения всех пар катушек примерно одинаковы, ниже будет дано описание лишь одной пары катушек, расположенных вблизи друг друга вдоль подвижной мембраны и соединенных между собой последовательно, тогда как о других парах катушек ничего не говорится. В нижеследующем описании та катушка одной из пар, которая находится на верхней поверхности зоны размещения катушек (она соответствует первой катушке по второму варианту выполнения), обозначена символом LA1, а другая катушка этой пары, находящаяся на задней поверхности зоны размещения катушек (она соответствует второй катушке по второму варианту выполнения), обозначена символом LB1. Далее, та катушка второй пары, которая находится на верхней поверхности зоны размещения катушек (соответствует четвертой катушке по второму варианту выполнения), обозначена символом LA2, а другая катушка этой второй пары, находящаяся на задней поверхности зоны размещения катушек (соответствует третьей катушке по второму варианту выполнения), обозначена символом LB2. Следует иметь в виду, что направления намотки всех катушек указаны так, как они видны, если смотреть со стороны верхней поверхности подвижной мембраны.

Катушка LA1 намотана в направлении по часовой стрелке от ее наружной границы к внутренней; катушка LB1 намотана в направлении по часовой стрелке от ее внутренней границы к наружной; катушка LB2 намотана в направлении против часовой стрелки от ее наружной границы к внутренней; наконец, катушка LA2 намотана в направлении против часовой стрелки от ее внутренней границы к наружной. Таким образом, катушки, расположенные на данном участке зоны размещения катушек, намотаны в одном и том же направлении от внутренней границы к наружной (на другом участке - от наружной границы к внутренней).

Внутренний конец катушки LA1 проходит по вертикали через зону размещения катушек подвижной мембраны 26 от ее верхней поверхности к задней и соединяется с внутренним концом катушки LB1. Наружный конец катушки LB1 тянется вдоль задней поверхности зоны размещения катушек и соединяется с наружным концом катушки LB2. Внутренний конец катушки LB2 проходит по вертикали через зону размещения катушек подвижной мембраны 26 от ее верхней поверхности к задней и соединяется с внутренним концом катушки LA2. Наружный конец катушки LA2 тянется вдоль верхней поверхности зоны размещения катушек и соединяется с наружным концом катушки, смежной с катушкой LA2.

Кроме того, катушки, входящие в каждый катушечный узел, соединены друг с другом последовательно с соблюдением указанных выше направления намотки и схемы соединения.

При подаче тока I на наружный конец катушки LA1 последовательно соединенных катушечных узлов в направлении, показанном на фиг.13 стрелкой, происходит поступление токов в тот участок, который занимает пространство от внутренней до наружной границы каждой из смежных катушек LA1 и LA2, и в тот участок, который занимает пространство от внутренней до наружной границы каждой из смежных катушек LB1 и LB2, в одном и том же направлении.

Далее, смежные друг с другом катушечные узлы, а именно узлы G1 и G2, G2 и G3, G4 и G5, G5 и G6 включены так, что направления их намотки реверсированы.

Как было сказано выше, ярмо 20, на котором закреплен ряд постоянных магнитов, демпфер 22, рамка 24, к которой прикреплена подвижная мембрана 26 с множеством катушек, и магнитный экран 28, образуют вместе плоский громкоговоритель. Укажем также, что наружный край громкоговорителя поддерживается не показанным на чертеже несущим элементом таким образом, что демпфер 22 и рамка 24, к которой прикреплена подвижная мембрана 26 с рядом катушек, оказываются вставленными между ярмом 20 и магнитным экраном 28, что позволяет получить конструкцию в виде плоского громкоговорителя.

На фиг.14 дано поперечное сечение плоского громкоговорителя, собранного по описанной выше схеме, но без указания демпфера. Поскольку у верхних полюсных поверхностей смежных постоянных магнитов m18 и m28 и смежных постоянных магнитов m28 и m38 полярности различаются, а их ориентация одинакова, магнитный поток, создаваемый каждым постоянным магнитом, будет направлен от полюсной поверхности N к полюсной поверхности S, а магнитный поток в зоне между смежными постоянными магнитами будет практически параллельным поверхности подвижной мембраны.

Поскольку пары катушек L18, L28 и L38 размещены как на верхней, так и на задней поверхности подвижной мембраны 26, магнитный поток, который практически параллелен поверхности этой мембраны, будет сцепляться с каждой катушкой. Когда в каждую катушку подается ток I в направлении, указанном на фиг. 13, токи одного направления будут протекать, как видно на фиг.14, между зонами, занимающими пространство от внутренних периферийных участков смежных катушек к их наружным периферийным участкам, причем на все катушки будет в одинаковом направлении действовать сила F, направленная перпендикулярно к поверхности подвижной мембраны, в результате чего эта мембрана будет вибрировать в направлении, перпендикулярном ее поверхности. Соответственно, когда на катушку поступает электрический сигнал, характеризующий звук, подвижная мембрана начинает вибрировать в соответствии с этим сигналом, в результате чего становится возможной генерация звукового сигнала Направление магнитного потока обозначено на фиг.13 и 14 буквой Н.

В этих условиях, как видно из фиг 14, поскольку магнитный поток, циркулирующий по нижней полюсной поверхности каждого постоянного магнита, выходит из полюса N, проходит по линии магнитной индукции внутри ярма 20 и входит в полюс S, становится возможной генерация магнитного потока большей плотности на верхней полюсной поверхности постоянного магнита. Следовательно, удается добиться эффективного преобразования тока малой амплитуды в звуковой сигнал и уменьшения утечки магнитного потока за пределы нижней полюсной поверхности постоянного магнита.

Как показано на фиг.14, магнитный поток, достигший магнитного экрана на полюсной поверхности, находящейся над верхней поверхностью каждого постоянного магнита, выходит из полюса N, проходит по линии магнитной индукции внутри магнитного экрана 28 и входит в полюс S. Соответственно тсутствует утечка магнитного потока наружу, в результате чего обеспечивается надежная магнитная защита.

Кроме того, учитывая, что в ярме 20 и магнитном экране 28 выполнен ряд отверстий, звуковые сигналы могут проходить через эти отверстия, выходя наружу с обеих сторон плоского громкоговорителя.

Выше описан пример, в котором наружный край подвижной мембраны 26 прикреплен к рамке 24. Однако, как видно на фиг.15, возможно и такое крепление подвижной мембраны 26 на рамке 25, при котором она будет размещена внутри этой рамки. На рамке 25 выполнен участок в виде канавки, которая имеет в поперечном сечении U-образную форму. Периферийный участок подвижной мембраны 26 вставлен между слоями ткани, наполненными пеноуретаном, кожимитом и т.п.

В соответствии с каждым из рассмотренных выше вариантов, можно задать требуемое значение импеданса катушки громкоговорителя, соединив катушки друг с другом либо последовательно, либо параллельно, либо с использованием последовательно-параллельной схемы. Благодаря этому, как сказано при описании второго варианта выполнения, путем произвольного выбора схемы соединения можно сгруппировать несколько звуковых катушек, которые будут вибрировать синхронно.

Ниже дается описание третьего варианта осуществления изобретения. В соответствии с этим вариантом, рассмотренный выше плоский громкоговоритель выполнен за одно целое с затемняющим козырьком, предусмотренным во внутреннем объеме транспортного средства, и имеет конструкцию, характерную для плоских автомобильных громкоговорителей.

Как показано на фиг.16, конструктивное выполнение плоского автомобильного громкоговорителя согласно изобретению предусматривает размещение громкоговорящего узла 32 внутри затемняющего козырька 36, примерно в его средней части.

В указанный громкоговорящий узел входят ярмо 20 с прикрепленными к нему несколькими постоянными магнитами, демпфер 22, рамка 24, на которой закреплена подвижная мембрана 26 с размещенными на ней катушками, а также магнитный экран 28. Это узел покрыт слоем звукопроницаемого защитного материала (например, ткани или кожимита); ярмо 20 (или магнитный экран 28) находится на передней стороне затемняющего козырька, образуя конструкцию автомобильного громкоговорителя с дополнительной функцией затемняющего козырька.

В верхней части переднего стекла автомобиля слева и справа установлены с возможностью свободного поворота два затемняющих козырька 36, которые крепятся скобами 36С. Защита от солнечного света с передней стороны обеспечивается благодаря тому, что каждая из указанных скоб 36С действует в качестве оси вращения, с помощью которой производится поворот вниз верхней боковой части затемняющего козырька 36. Точно так же в случае, когда этот козырек установлен на правом участке верхней части переднего стекла автомобиля, защита от солнечного света с правой стороны обеспечивается благодаря тому, что скоба 36С действует в качестве оси вращения, с помощью которой производится поворот левой боковой части затемняющего козырька 36 в сторону двери автомобиля.

Катушки громкоговорителя пропущены через внутренний объем каждой скобы 36С и соединены с блоком анализа дорожной обстановки, помещенным внутри приборного щитка, с помощью шнура 37, протянутого вдоль передней стойки автомобиля.

Как было сказано выше, громкоговорящий узел 32 встроен в среднюю часть затемняющего козырька таким образом, что они вместе образуют автомобильный плоский громкоговоритель. Соответственно в обычных условиях звуковые сигналы, прошедшие через отверстия в ярме 20 (или в магнитном экране 28), выходят из передней поверхности 36а затемняющего козырька 36, а в момент, когда происходит затенение солнечного света защитным козырьком, звуковые сигналы, прошедшие через отверстия в магнитном экране 28 (или в ярме 20), выходят из задней поверхности 36b затемняющего козырька 36, то есть имеет место генерация звуковых сигналов по обеим сторонам затемняющего козырька.

В качестве такого же громкоговорителя можно использовать и конструкцию, показанную на фиг.8.

Рассмотрим теперь еще один пример выполнения громкоговорителя, встроенного в затемняющий козырек. Как показано на фиг.17, этот громкоговоритель содержит постоянный магнит 33 стержневой или пластинчатой формы, установленный так, что его полюсная поверхность обращена к передней и задней поверхностям затемняющего козырька, подвижные мембраны 34а и 34b, а также спиральные звуковые катушки 36а и 35b. Последние обращены к полюсным поверхностям, соответственно, S и N постоянного магнита 33. Спиральные звуковые катушки 35а и 35b размещены на подвижных мембранах 34а и 34b таким образом, что они обращены одна к другой, а между ними находится постоянный магнит 33.

Каждая из подвижных мембран 34а и 34b представляет собой пленку из высокомолекулярного полимера типа полиимида и т.п. и выполнена с большей шириной, чем у полюсной поверхности постоянного магнита 33; они устанавливаются на специальной рамке (не показана) в таком положении, при котором к ним оказывается приложенным растягивающее усилие.

Каждая из звуковых катушек 35а и 35b выполнена со спиральным контуром электрических соединений, полученным путем протравливания тонкой медной пленки, предварительно нанесенной на подвижную мембрану, с последующим наложением на протравленный таким образом участок слоя изолирующего покрытия. Как было описано применительно к первому и второму вариантам осуществления изобретения, звуковые катушки 35а и 35b размещают на подвижной мембране так, чтобы внутренняя граница каждой из них, т.е. внутренняя граница спирали, оказалась на этой мембране в зоне за пределами участка, приходящегося напротив наружного края полюсной поверхности постоянного магнита.

Электропроводящий контур образован на отдельном отрезке, где возможен прием колебаний с вполне определенной длиной волны, с тем чтобы этот участок мог работать в качестве антенны, обеспечивающей прием информации о движении транспорта, например, так называемый VICS (от английских слов Vehicle Information and Communication System - "система передачи информации и обеспечения связи для транспортных средств") и другой подобной информации.

Звуковые катушки 35а и 35b соединены с блоком анализа дорожной обстановки, помещенным внутри приборного щитка, с помощью шнура 37, который заведен в скобы 36С и протянут вдоль передней стойки автомобиля.

Как сказано выше, в громкоговорящем узле 32, который встроен в среднюю часть затемняющего козырька 36, одна из подвижных мембран 34а установлена на передней поверхности 36а этого козырька, а другая, 34b - на его задней поверхности 36b.

Кроме этого, громкоговорящий узел покрыт слоем звукопроницаемого защитного материала (например, ткани или кожимита), при этом получен автомобильный плоский громкоговоритель, действующий так же как противосолнечный козырек.

Поскольку магнитный поток направлен от полюса N постоянного магнита к его полюсу S, поток, движущийся в направлении от внутренней стороны звуковой катушки к ее наружной стороне (в направлении А на фиг.18), воздействует на звуковую катушку 36а, которая обращена к полюсной поверхности N, а поток, движущийся в направлении от пространства снаружи звуковой катушки внутрь этой катушки (в направлении В на фиг.18), воздействует на звуковую катушку 35b, которая обращена к полюсной поверхности S.

Таким образом, как следует из сказанного выше, при подаче в каждую из звуковых катушек 35а и 35b синфазного электрического тока этот ток будет протекать на участке звуковой катушки 35а в том же направлении, в каком он протекает на соответствующем участке звуковой катушки 35b. При подаче тока в звуковые катушки 35а и 35b в направлении от С к D на звуковую катушку 35а будет действовать сила в направлении Е, а на катушку 35b - в направлении F. Точно так же при подаче тока в направлении от D' к С', т.е. в направлении, противоположном вышеуказанному направлению от С к D, на звуковую катушку 35а будет действовать сила в направлении Е', а на катушку 35b - в направлении F'.

Как сказано выше, при подаче в каждую из звуковых катушек 35а и 35b синфазного электрического тока подвижные мембраны 34а и 34b всегда будут вибрировать в противоположных направлениях, при этом будет происходить генерация синфазного звукового сигнала от каждой подвижной мембраны 34а и 34b, главным образом, в направлении от громкоговорителя. В то же время при подаче в каждую из звуковых катушек 35а и 35b тока с отрицательной фазой обе подвижные мембраны 34а и 34b всегда будут вибрировать в одном и том же направлении, при этом от каждой из них будет генерироваться звуковой сигнал с отрицательной фазой в направлении вокруг громкоговорителя.

Таким образом, во время движения автомобиля с включенным блоком анализа дорожной обстановки в громкоговоритель, находящийся внутри затемняющего козырька, поступают колебания, несущие информацию о движении транспорта, при этом на экране дисплея отображаются данные о дорожной обстановке, в том числе в виде карт. Одновременно из громкоговорящего узла выдается соответствующее речевое сообщение типа "на следующем перекрестке сделайте правый поворот".

Учитывая, что подвижные мембраны имеются с обеих сторон затемняющего козырька, речевое сообщение всегда будет выдаваться в сторону лица водителя, даже если к нему обращена задняя поверхность затемняющего козырька, как, например, в случае, когда козырек отвернут влево или вперед, с тем чтобы ему не мешал солнечный свет. В результате водитель сможет отчетливо услышать любое речевое сообщение.

Далее, в случае, когда звуковые катушки используются как антенны, эффективного приема колебаний можно достичь такой регулировкой суммарной длины звуковой катушки, чтобы она была согласована с длиной волны, для чего эту катушку надо разбить на отрезки определенной длины.

Выше был приведен пример поступления в звуковые катушки колебаний, несущих информацию о движении транспорта, но те же самые катушки можно использовать и для приема обычных радио- или телевизионных вещательных программ.

Кроме того, хотя применительно ко всем рассмотренным выше вариантам осуществления был описан громкоговоритель с генерацией звуковых сигналов в результате возбуждения катушек, вполне можно использовать такой громкоговоритель и в качестве микрофона, при условии, что в эти катушки будет подаваться наведенный ток, обусловленный вибрацией подвижной мембраны в соответствии с правилом правой руки.

Изобретение относится к плоским акустическим преобразователям. На ярме 20 размещены постоянные магниты m18, m28 и m38, каждый из которых имеет плоскую прямоугольную форму, причем их полюсные поверхности обращены вверх и имеет место чередование полюсных поверхностей с разными полярностями. На верхней поверхности ярма 20 установлена подвижная мембрана 26, которая параллельна полюсным поверхностям постоянных магнитов. На верхней и задней поверхностях подвижной мембраны расположены пары катушек L18, L28 и L38, намотанных в виде спирали и установленных так, чтобы они приходились напротив соответствующих постоянных магнитов m18, m28 и m38. Каждая из пар катушек L18, L28 и L38 намотана по спирали, практически повторяющей контур наружного края полюсной поверхности каждого из постоянных магнитов m18, m28 и m38. Внутренняя граница каждой катушки находится в зоне за пределами участка, соответствующего наружному краю полюсной поверхности, так что наружные периферийные участки катушек не накладываются друг на друга. Вследствие этого пары катушек L18, L28 и L38 сцепляются только с теми магнитными полями, которые ориентированы вдоль поверхности подвижной мембраны. В результате такого выполнения снижается уровень шумовых составляющих преобразователя, повышается качество звука, упрощается изготовление. 5 с. и 6 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Плоский акустический преобразователь, содержащий первый магнит, в котором первая полюсная поверхность указанного первого магнита расположена, по существу, параллельно некоторой заданной плоскости; второй магнит, отстоящий на заданное расстояние от указанного первого магнита и расположенный вблизи указанного первого магнита так, что вторая полюсная поверхность, полярность которой отлична от полярности указанной первой полюсной поверхности, по существу, параллельна указанной заданной плоскости и обращена в ту же сторону, что и первая полюсная поверхность указанного первого магнита; подвижную мембрану, обращенную к указанной заданной плоскости; первую катушку спиральной формы, размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок; и вторую катушку спиральной формы, размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок, в котором ток подается на участок указанной первой катушки, смежный с указанной второй катушкой, и на участок указанной второй катушки, смежный с указанной первой катушкой, в одном и том же направлении. 2. Плоский акустический преобразователь, содержащий первый магнит, в котором первая полюсная поверхность указанного первого магнита расположена, по существу, параллельно некоторой заданной плоскости; второй магнит, отстоящий на заданное расстояние от указанного первого магнита и расположенный вблизи указанного первого магнита так, что вторая полюсная поверхность, полярность которой отлична от полярности указанной первой полюсной поверхности, по существу, параллельна указанной заданной плоскости и обращена в ту же сторону, что и первая полюсная поверхность указанного первого магнита; подвижную мембрану, обращенную к указанной заданной плоскости; первую катушку спиральной формы, размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок; и вторую катушку спиральной формы, размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок, в котором в случае, когда направления намотки от наружных периферийных участков к внутренним периферийным участкам указанных первой и второй катушек одинаковы, внутренние концы указанных первой и второй катушек соединены друг с другом либо наружные концы указанных первой и второй катушек соединены друг с другом. 3. Плоский акустический преобразователь, содержащий первый магнит, в котором первая полюсная поверхность расположена, по существу, параллельно некоторой заданной плоскости; второй магнит, отстоящий на заданное расстояние от указанного первого магнита и расположенный вблизи указанного первого магнита так, что вторая полюсная поверхность, полярность которой отлична от полярности указанной первой полюсной поверхности, по существу, параллельна указанной заданной плоскости и обращена в ту же сторону, что и первая полюсная поверхность указанного первого магнита; подвижную мембрану, обращенную к указанной заданной плоскости; первую катушку спиральной формы, размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок; и вторую катушку спиральной формы, размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок, в котором в случае, когда направления намотки от наружных периферийных участков к внутренним периферийным участкам указанных первой и второй катушек различны, внутренний конец одной из указанных первой и второй катушек и наружный конец другой из указанных первой и второй катушек соединены друг с другом либо внутренние концы указанных первой и второй катушек соединены друг с другом и наружные концы указанных первой и второй катушек соединены друг с другом. 4. Плоский акустический преобразователь, содержащий первый магнит, в котором первая полюсная поверхность расположена, по существу, параллельно некоторой заданной плоскости; второй магнит, отстоящий на заданное расстояние от указанного первого магнита и расположенный вблизи указанного первого магнита так, что вторая полюсная поверхность, полярность которой отлична от полярности указанной первой полюсной поверхности, по существу, параллельна заданной плоскости и обращена в ту же сторону, что и первая полюсная поверхность указанного первого магнита; подвижную мембрану, обращенную к указанной заданной плоскости; первую катушку спиральной формы, размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок; вторую катушку спиральной формы с направлением намотки, обратным направлению намотки указанной первой катушки, размещенную на подвижной мембране с таким наложением на указанную первую катушку, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок, а внутренний конец указанной второй катушки соединен с внутренним концом указанной первой катушки; третью катушку спиральной формы, намотанную в том же направлении, что и указанная вторая катушка, и размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок, а наружный конец указанной третьей катушки соединен с наружным концом указанной второй катушки; и четвертую катушку спиральной формы, намотанную в том же направлении, что и указанная первая катушка, и размещенную на указанной подвижной мембране с таким наложением на указанную третью катушку, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок, а внутренний конец указанной четвертой катушки соединен с внутренним концом указанной третьей катушки. 5. Плоский акустический преобразователь по п. 5, в котором указанная первая катушка расположена на одной из поверхностей указанной подвижной мембраны, указанная вторая катушка расположена на другой поверхности указанной подвижной мембраны так, что внутренний конец указанной второй катушки проходит через указанную подвижную мембрану, будучи соединенным с внутренним концом указанной первой катушки, указанная третья катушка расположена на указанной другой поверхности указанной подвижной мембраны и указанная четвертая катушка расположена на указанной первой поверхности указанной подвижной мембраны так, что внутренний конец указанной четвертой катушки проходит через указанную подвижную мембрану, будучи соединенным с внутренним концом указанной третьей катушки. 6. Плоский акустический преобразователь по любому из пп. 2-6, в котором по меньшей мере один из двух указанных первого и второго магнитов установлен в указанной заданной плоскости в хаотичном порядке. 7. Плоский акустический преобразователь по любому из пп. 2-6, в котором несколько рядов магнитов размещены так, что ряд магнитов, включающих первый и второй магниты, чередующиеся в первом направлении, пересекается с вторым рядом магнитов, включающим первый и второй магниты, чередующиеся во втором направлении. 8. Плоский акустический преобразователь по любому из пп. 2-7, в котором по меньшей мере один из указанных первых и вторых магнитов выполнен с множеством разных конфигураций. 9. Плоский акустический преобразователь по любому из пп. 2-8, в котором жесткость зоны указанной подвижной мембраны, в которой размещены указанные катушки, больше, чем жесткость зоны указанной подвижной мембраны, в которой нет указанных катушек. 10. Плоский акустический преобразователь по любому из пп. 2-9, в котором указанные первый и второй магниты размещены на плоском элементе, выполненном из магнитного материала. 11. Плоский акустический преобразователь, содержащий магнит, имеющий первую полюсную поверхность на одной из поверхностей указанного магнита и вторую полюсную поверхность, полярность которой отлична от полярности указанной первой полюсной поверхности, на его другой стороне; первую подвижную мембрану, расположенную так, что она соответствует указанной первой полюсной поверхности указанного магнита; вторую подвижную мембрану, расположенную так, что она соответствует указанной второй полюсной поверхности указанного магнита; первую катушку спиральной формы, размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной первой полюсной поверхности, и охватывает этот участок; и вторую катушку спиральной формы, размещенную на указанной подвижной мембране так, что внутренний периферийный участок спирали находится в зоне, которая примыкает к участку, соответствующему наружному краю указанной второй полюсной поверхности, и охватывает этот участок.