ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ-ЭЛЕКТРОАКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С МАЛОЙ ТОЛЩИНОЙ И С БОЛЬШИМ ДИАПАЗОНОМ ХОДА И ОТНОСЯЩИЙСЯ К НЕМУ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК H04R9/02 

Настоящее изобретение относится к электромеханическому электроакустическому преобразователю с малой толщиной и с большим диапазоном хода, в частности к громкоговорителям, а также к способу его изготовления.

Патент США US 6359997 раскрывает громкоговоритель, содержащий магнитное кольцо, образованное из многочисленных радиально намагниченных магнитов, расположенных боковыми сторонами в смежных положениях. Радиальное намагничивание предполагает, что линии магнитного потока сходятся радиально в направлении точки, которая является центром преобразователя, и поэтому упомянутое магнитное кольцо пригодно только для круговых преобразователей.

Далее, это магнитное кольцо удерживается оправкой, установленной в корзине преобразователя, и поэтому упомянутое магнитное кольцо не является самонесущим элементом. Упомянутый преобразователь обеспечивает упругие подвески, которые присоединяют подвижную катушку с корзиной. Однако обеспечение оправки, предназначенной для удержания магнитной сборки, и наличие подвесок не позволяет получить особенно тонкий преобразователь относительно того диапазона перемещения, который должен быть получен.

Патент Японии JP 2006 060333 раскрывает громкоговоритель, содержащий один тороидальный магнит, для предотвращения преждевременного окисления магнита подвергнутый поверхностной обработке посредством гальванической металлизации. Выбор поверхностного покрытия зависит от электрохимических характеристик магнитного материала. Малая толщина покрытия позволяет управлять вихревыми токами. Действительно, в таком громкоговорителе вихревые токи должны быть уменьшены, поскольку они особенно присутствуют в железе, используемом для полюсного расширения, которое удерживает магнит. Однако, имея чрезвычайно малую толщину (в микронах - 0,001 мм), такое покрытие магнита не является самонесущей структурой.

Более того, такой преобразователь не способен замедлить движение катушки посредством управления механическим замедлением подвижного узла, поскольку тонкое покрытие магнита не позволяет создавать значительный контрэлектродвижущий ток. Гальваническая обработка не превышает некоторой толщины и управляет только вихревыми токами на высокой частоте, будучи неспособной действовать как короткозамкнутое кольцо, полезное для управления эффектами искажений на низких частотах, кроме того, - и из-за управления механическим замедлением перемещения катушки.

Патентная заявка США US 2004/213431 раскрывает громкоговоритель, использующий два сплошных вертикально намагниченных кольца из магнитного материала, противоположные магнитные направления которых управляются полюсными расширениями ламинированного ферромагнитного материала. При таком решении невозможно изготавливать большие преобразователи или тонкие преобразователи по отношению к линейному диапазону перемещения или легкие преобразователи из-за использования большого количества ламинированного железа. Кроме того, подвеска сравнима с пневматической, которая может быть надута.

Публикация ЕР 1553802 раскрывает громкоговоритель, подобный громкоговорителю по заявке США US 2004/213431, но с тремя сплошными магнитными кольцами, характеризующимися тремя различными магнитными направлениями. Поэтому ему присущи те же недостатки, что и в US 2004/213431. Кроме того, в этих двух патентных документах из-за присутствия магнитов с противоположными магнитными направлениями по концам магнитов создаются магнитные потоки с противоположным направлением и интенсивностью, сравнимой с интенсивностью центрального потока, и поэтому с эффектами торможения для главной центральной катушки. Действительно, для того чтобы использовать два потока с обратным направлением - вверх и вниз, на той же оси главной катушки расположены две другие катушки, соответственно, одна в положении под ней, и одна - в положении над ней с инвертированным направлением относительно центральной катушки. Следовательно, катушки не могут достичь значительных диапазонов перемещения относительно общей толщины.

Публикация WO 97/09859 описывает шейкер, в котором катушка никогда не может достичь значительного диапазона перемещения. Более того, катушка никогда не "утоплена", а всегда "выступает наружу", и преобразователь использует два магнитных диска с противоположным направлением и полюсным расширением сердечника.

Патент США US 3979556 раскрывает громкоговоритель с традиционной магнитной системой, имеющей полюсные расширения сердечника, расположенные в направлении периферии преобразователя. Такое решение, хотя и с большими трудностями, позволяет изменять форму. Действительно, из-за наличия зазора с большим диаметром и любой формы по окончании сборки присутствуют два "вторичных" концентричных зазора, которые чрезвычайно трудно контролировать. Такое решение, которое нелегко реализовать, является трудным из-за большого использования железа, и в нем не достигаются значительные диапазоны перемещения относительно общей толщины независимо от внешнего диаметра.

Целью настоящего изобретения является исключение недостатков техники существующего уровня предложением электроакустического преобразователя, который позволяет изготавливать громкоговорители с большими диаметрами, с уменьшенной толщиной и с большим диапазоном перемещения подвижного узла относительно общей толщины.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение преобразователя, в котором магниты являются легко управляемыми, не громоздкими, защищенными от повреждений, с осевым намагничиванием и адаптируемыми под преобразователь любой формы и размера, несмотря на то что исходным является один и тот же магнит.

Дополнительной целью настоящего изобретения является обеспечение преобразователя, в котором катушка максимально большая для того, чтобы рассеивать как можно большее количество тепла, улучшая таким образом тепловой режим при больших мощностях.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение преобразователя, который является простым, надежным, недорогим и легким в изготовлении.

Другой целью настоящего изобретения является получение максимально возможной излучающей поверхности при том же самом внешнем диаметре.

Другой целью настоящего изобретения является исключение любого типа магнитного контура, образованного из железа (полюсные расширения, пластины, Т-образные ярма и т.д.).

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение мощного электроакустического преобразователя, который являлся бы легким и прочным.

Эти цели достигаются в соответствии с изобретением с признаками, заявленными в приложенных независимых пунктах формулы изобретения.

Электроакустический преобразователь по данному изобретению содержит:

- кольцеобразную магнитную сборку, которая создает магнитное поле;

- катушку, расположенную в магнитном поле, созданном магнитной сборкой таким образом, что эта катушка может двигаться по отношению к магнитной сборке и наоборот;

- акустическую мембрану, соединенную с катушкой или с магнитной сборкой, предназначенную для вибрации и испускания звука, и

- упругие подвески, присоединяющие акустическую мембрану к магнитной сборке или к катушке для обеспечения возможности вибрации акустической мембраны.

Магнитная сборка содержит:

- вмещающую и опорную конструкцию малой толщины кольцевой формы, выполненную из неферромагнитного материала, и

- множество магнитов с магнитной осью и осевой анизотропией, причем упомянутые магниты расположены бок о бок друг к другу с взаимным контактом или слегка отстоят друг от друга внутри упомянутой вмещающей и опорной конструкции, и каждый магнит имеет линии магнитного потока, которые являются взаимно параллельными и параллельными магнитной оси.

Дополнительные характеристики изобретения станут более очевидными из нижеприведенного подробного описания со ссылками на лишь иллюстративные неограничивающие варианты исполнения, проиллюстрированные приложенными чертежами, в которых:

фиг. 1 представляет собой аксонометрический вид диаметрального сечения первого варианта исполнения преобразователя по настоящему изобретению;

фиг. 2 есть частичное покомпонентное аксонометрическое изображение магнитной сборки, а также узла опорной мембраны катушки преобразователя по фиг. 1;

фиг. 2А есть увеличенный вид в перспективе отдельного магнита магнитной сборки по фиг. 2;

фиг. 2В есть вид в сечении, иллюстрирующий первый этап сборки магнитов в тонкой вмещающей и опорной конструкции магнитной сборки;

фиг. 2С есть схематичный вид сечения, иллюстрирующий расположение катушки относительно магнитной сборки, в которой высота больше, чем ширина;

фиг. 2D есть то же самое, что и фиг. 2С, за исключением того, что он показывает магнитную сборку, в которой высота меньше, чем ширина;

фиг. 3 представляет собой увеличенный вид части фиг. 1;

фиг. 4 есть тот же самый вид, что и на фиг. 3, за исключением того, что он показывает выбег хода катушки относительно магнитной цепи;

фиг. 5 есть вид в сечении, иллюстрирующий расположение силовых линий магнитного поля в преобразователе по фиг. 1;

фиг. 6 есть тот же самый вид, что и на фиг. 5, за исключением того, что он показывает концентрацию магнитного поля, полученного посредством кольца с высокой магнитной проницаемостью, расположенного в положении, смежном с катушкой;

фиг. 7 представляет собой аксонометрический вид диаметрального сечения второго варианта исполнения настоящего изобретения;

фиг. 8 представляет собой часть фиг. 7;

фиг. 9 есть вид в сечении третьего варианта исполнения изобретения;

фиг. 10 представляет собой вид в перспективе части фиг. 9;

фиг. 11 есть вид в перспективе сечения четвертого варианта исполнения изобретения;

фиг. 12 есть вид в сечении части фиг. 11; и

фиг. 13 есть вид в сечении части варианта преобразователя по фиг. 1.

Далее со ссылками на вышеупомянутые чертежи описывается преобразователь по данному изобретению. Здесь по тексту термины "более низкий", "более высокий", "горизонтальный" и "вертикальный" относятся к расположению чертежей.

Далее со ссылками на фиг. с 1 по 6 описывается первый вариант исполнения преобразователя, который в целом обозначен поз. (1).

Преобразователь (1) содержит магнитную сборку (3), упругую подвеску (4), подсоединенную к магнитной сборке (3), соединенную с упругой подвеской (4) акустическую мембрану (5) и катушку (6), удерживаемую опорой (8), соединенной с акустической мембраной (5) так, чтобы она могла перемещаться относительно магнитной сборки (3).

На фиг. 2 магнитная сборка (3) содержит множество магнитов (30), которые заключены в опорную конструкцию (7) и удерживаются ею.

На фиг. 2А каждый магнит (30) имеет две противоположные стороны (31 и 32), при этом имеются южный полюс (S) и северный полюс (N). Поэтому магнит (30) имеет горизонтальную магнитную ось (А), которая продолжается от южного полюса к северному полюсу, выходя из северного полюса. Магнит (30) имеет осевую анизотропию. Так что, когда магнит (30) намагничен в осевом направлении, создаются линии (F) магнитного потока, взаимно параллельные и параллельные магнитной оси (А).

Магниты (30) могут быть выполнены из любого магнитного материала, такого как материал из редкоземельных элементов, в частности из неодима или феррита, или из магнитных сплавов. Магнит (30) может быть выполнен в виде блока с любой формой, предпочтительно, в виде параллелепипеда.

Отношения сторон параллелепипедного магнита (30) могут изменяться в соответствии с конкретной формой магнитного поля, которое необходимо получить. Фиг. 2С и 2D качественно иллюстрируют линии магнитного потока центральной части магнитов параллелепипедной формы с различными геометрическими соотношениями. Для получения различных динамических характеристик преобразователя может быть выбран различный наиболее благоприятный путь линии потока.

В иллюстративных целях - на фиг. 2С подвижная катушка может достичь диапазона вертикального линейного перемещения, более низкого, чем при соотношениях, показанных на фиг. 2D, потому что на фиг. 2С линии магнитного потока "преждевременно" изменяют свое направление и, несмотря на гораздо более низкую интенсивность относительно основного магнитного потока, обратный магнитный поток в особых ситуациях может быть использован в качестве плавного электромагнитного тормоза. С другой стороны, на фиг. 2D катушка (6) может совершать более высокие линейные перемещения, что позволяет получить максимальное отношение (рабочий ход/толщина).

Таким образом, магниты могут быть легко расположены бок о бок друг к другу в любой конфигурации. Поэтому магнитные домены и линии магнитного потока магнита могут быть параллельными или наклонными по отношению к магнитным доменам и линиям магнитного потока смежного магнита в соответствии с тем фактом, что магниты заключены внутри опорной конструкции (7) в линейной или в криволинейной конфигурации.

Тонкая опорная конструкция (7) выполнена в форме кольца, но не обязательно кругового. Термин "кольцо" определяет кольцо любой формы, например круговой, эллиптической, прямоугольной формы и т.д. Опорная конструкция (7) содержит кольцеобразное посадочное место (70), причем бок о бок друг к другу расположены магниты (30).

Опорная конструкция (7) может быть выполнен из любого твердого неферромагнитного материала, такого как пластики или амагнитный, диамагнитный или парамагнитный металл. Опорная конструкция (7) должна иметь достаточную толщину, чтобы удерживать магниты и "работать" как самонесущая конструкция, и, в то же время толщина элемента (7) в области, направленной в сторону катушки (6), не должна быть чрезмерной, чтобы не образовывать такой зазор, при котором магнитный поток нельзя будет использовать полностью, что, таким образом, ухудшает характеристики системы.

Опорная конструкция (7), предпочтительно, может быть выполнена из немагнитного, но электропроводящего материала, для того чтобы исключить вихревые токи, которые генерируются во время работы преобразователя. В том случае, когда толщина опорной конструкции (7) подходящая, внутри ее генерируется значительный контрэлектродвижущий ток, который ведет себя как короткозамкнутое кольцо или кольцо Келлога, которое управляет механическим замедлением системы и с положительным эффектом используется для управления искажающими воздействиями на низких частотах, вызванными большим относительным перемещением между катушкой и магнитной конструкцией.

Обратимся к фиг. 2, - толщина (S) опорной конструкции (7) для получения максимальной выгоды выбрана величиной от 0,1 до 1 мм. Опорная конструкция (7), предпочтительно, выполнена из металлического листа, например из меди, алюминия или серебра, который соответствующим образом изогнут, чтобы вместить в себя магниты, которые по окончании намагничивания обычно стараются отталкивать друг друга, но вместо этого прочно удерживаются на своих местах посредством особой конфигурации опорной конструкции (7), даже без использования связующих веществ.

Обратимся к фиг. 2В, - опорная конструкция (7) первоначально выполнена из листового металла, изогнутого в виде буквы L таким образом, чтобы образовалось посадочное место (70), причем магниты расположены рядом друг с другом. На этом этапе магниты (30) еще не намагничены.

Магниты (30) "могут падать" в посадочное место (70) опорной конструкции под действием силы тяжести, или же на магниты (30) могут быть наклеены или наварены на эластичную полоску, а затем вставлены в опорную конструкцию (7). Магниты (30) могут быть склеены между собой или могут быть наклеены на листовой металл опорной конструкции.

Затем один конец (71) листового металла загибается на магнитах (30) таким образом, чтобы, по крайней мере частично, обернуть эти магниты (30). Таким образом, магнитная сборка (3), которая получилась, является прочной, жесткой и недеформируемой и может вести себя как самонесущая конструкция.

Предпочтительно и альтернативно вышеупомянутым способам магниты (30) вставляются внутрь заливочной формы, а опорная конструкция (7) заливается непосредственно с магнитами (30) с использованием так называемой техники совмещенной заливки известного типа, а потому более подробно здесь не объясняемой.

После получения магнитной сборки (3) посредством намагничивателя известного типа выполняется намагничивание этой магнитной сборки (3) таким образом, что каждый магнит (30) намагничивается в осевом направлении. Такое намагничивание производится по частям магнитной сборки (3) посредством стандартных намагничивателей независимо от размера и формы магнитной сборки (3).

Обратимся к фиг. 2 и 3, - упругая подвеска (4) имеет круговую форму и содержит по меньшей мере одну волнообразную петлю (40), расположенную между внутренней периферийной кромкой (41) и внешней периферийной кромкой (42). Внешняя периферийная кромка (42) подвески прикреплена к опорной конструкции (7) магнитной сборки.

Акустическая мембрана (5) может иметь любую форму, от плоской до вогнутой, или выпуклой, или с обработкой "под камень", или рифленой c любой формой периметра, и имеет внешний край (50) в верхнем положении или в нижнем положении, который может быть закреплен на верхней части внутренней периферийной кромки (41) подвески (4) и на нижней части внутреннего края (80) опоры (8) или может являться цельной частью опоры (8), как показано на фиг. 2. Для хорошего акустического отклика при низкой стоимости акустическая мембрана (5), предпочтительно, может быть выполнена из пенополистирола. В том случае акустическая мембрана (5) имеет большую толщину, чем на фиг. 1-3, и похожа на одну из показанных на фиг. 11 и 12.

Катушка (6) удерживается опорой (8), образованной из жесткого элемента, предпочтительно, выполненного из гнутого листового металла. Опора (8), преимущественно, выполнена из неферромагнитного материала и имеет малую толщину, например, менее чем 1 мм.

Опора (8) катушки имеет кольцевой внутренний край (80), который прикреплен к внутренней кромке подвески (41). Таким образом, внешний край (50) мембраны может быть прикреплен как к верхней части внутренней кромки подвески (41), так и к нижней части внутреннего края опоры (8) катушки.

Опора (8) содержит цилиндрический участок (81), который расположен с передней стороны опорной конструкции (7) магнитной сборки. Между этим цилиндрическим участком (81) и опорной конструкцией (7) магнитной сборки образован воздушный зазор (Т), в котором продолжается магнитное поле, созданное магнитной сборкой (3). Катушка (6) расположена на цилиндрическом участке (81) опоры таким образом, что она находится в воздушном зазоре (Т). Катушка (6) может быть намотана непосредственно или может быть встроена в цилиндрический участок (81) таким образом, чтобы образовалась многовитковая катушка, "привязанная" к опоре (8).

Нижний край цилиндрического участка (81) к внутреннему краю (80) опоры присоединяет соединительный участок (82) сужающейся формы, позволяя, чтобы катушка располагалась в той области преобразователя, которая никогда раньше не использовалась, что дает возможность получить максимально большую катушку, возможную при одном и том же внешнем диаметре, а также получить максимально большой ход, возможный в соответствии с общей толщиной. Между цилиндрическим участком (81) и сужающимся участком (82) образован угол в соответствии с данной геометрией.

Высота цилиндрического участка (81) меньше, чем высота опорной конструкции (7) магнитной сборки, так что катушка (6) "утоплена", и может перемещаться в магнитном поле, созданном магнитной сборкой с некоторым ходом. Например, высота цилиндрического участка (81) составляет приблизительно половину от высоты опорной конструкции (7).

Положение опоры (8) катушки на периферийной части акустической мембраны (50) и положение катушки (6) в периферийной части опоры (8) обеспечивает эффективный отвод тепла, созданного электрическим током, циркулирующим в катушке (6). Действительно, катушка (6) находится во внешнем положении относительно акустической мембраны (5). Это позволяет пропускать по катушке (6) интенсивные токи, которые соответствуют большим мощностям преобразователя, без избыточных уровней температуры, которые могли бы повредить катушку (6), опору (8) катушки и упругую подвеску (4).

Когда через катушку (6) проходит электрический ток, катушка (6) сдвигается в осевом направлении в магнитном поле, созданном магнитной сборкой (3), а акустическая мембрана (5) начинает вибрировать и издавать звук.

Фиг. 4 иллюстрирует положение катушки (6), когда она возбуждена особенно сильным сигналом. Двигаясь в направлении упругой подвески (4), катушка (6) может выйти за величину опорной конструкции (7) магнитной сборки. В частности, верхний конец цилиндрического элемента (81) может войти внутрь петли (40) упругой подвески, не касаясь этой упругой подвески.

Следует заметить, что в области над опорной конструкцией (7) магнитной сборки, когда размерные соотношения магнита подобны показанным на фиг. 2С, магнитный поток инвертирует свое направление и прилагает тормозящую силу, которая ослабляет механический вылет опоры (8), связанной с подвеской (4) катушки, предотвращая остановку опоры (8) в результате упора в упругую подвеску (4).

Когда электромагнитное торможение нежелательно, могут быть использованы соотношения магнита по фиг. 2D, поскольку они позволяют катушке перехватывать остаточный поток, который еще может использоваться для осевого перемещения, но все еще не с инвертированным знаком, и поэтому не способен приложить тормозящую силу, как в предыдущем описании. Поэтому такая конфигурация позволяет катушке (6) совершать большие осевые перемещения с последующими большими звуковыми мощностями, излучаемыми акустической мембраной (5), при сохранении уменьшенных осевых величин преобразователя и избегая повреждений упругой подвески (4). Таким образом достигнуты такие линейные перемещения подвижных частей, которые никогда прежде в таких тонких преобразователях не достигались

Фиг. 5 иллюстрирует направление магнитных потоков, созданных магнитной сборкой (3). На основе того факта, что каждый магнит (30) имеет осевое намагничивание, линии (F) магнитного потока по вертикальной оси в основном перпендикулярны внутренней стороне опорной конструкции (7) магнитной сборки, то есть перпендикулярны той стороне опорной конструкции, которая направлена в сторону катушки (6).

Фиг. 6 показывает решение для концентрации магнитного поля в катушке (6). В этом случае сзади катушки (6) расположено кольцо (9) концентратора, выполненное из материала с высокой магнитной проницаемостью. Кольцо (9) концентратора прикреплено к цилиндрическому участку (81) опоры (8). Таким образом, линии (F) магнитного потока деформированы и сконцентрированы в области катушки (6), увеличивая интенсивность магнитного поля и повышая эффективность действия катушки, и, следовательно, ответную мощность электрического согнала.

Вследствие самоподдерживающейся конструкции магнитной сборки (3) преобразователю (3) не нужна опорная корзина. В любом случае, преобразователь (1) может быть установлен на любого типа опорной корзине или раме, так же как и корпус автомобиля или корпус телевизионного приемника. Для установки такого типа просто необходимо вклеить или вставить опорную конструкцию (7) магнитной сборки в эту корзину или в раму.

Фиг. 1-6 показывают решение, в котором магнитная сборка (3) является фиксированной, а катушка (6) является подвижной. Однако магнитная сборка (3) по настоящему изобретению может быть особенно тонкой и легкой. В этом случае, как показано на фиг. 13, может быть обеспечен преобразователь (500), в котором магнитная сборка (3) является подвижной, а катушка (6) и опора (8) являются фиксированными. В этом случае опорная конструкция (7), которая содержит магниты (30), имеет соединенное с мембраной (5) удлинение (74). Подвеска (4) имеет внешнюю кромку (42), соединенную с опорой (8) катушки, а также внутреннюю кромку (41), соединенную с удлинением (74) опорной конструкции. Таким образом, мембрана (5) может вибрировать во время осевого перемещения магнитной сборки (3).

Далее по тексту элементы, которые являются идентичными с теми или соответствующими тем, которые описаны ранее, обозначены одними и теми же позиционными числами с опусканием их подробного описания.

Фиг. 7 и 8 иллюстрируют второй вариант исполнения преобразователя, который в целом обозначен поз. 200. Преобразователь (200) содержит акустическую мембрану (205) двояковогнутой формы. Акустическая мембрана (205) содержит центральный участок (250), периферийный участок (251) с двойным трапецеидальным сечением, имеющим большую толщину, чем центральный участок, и концевую кромку (81).

Катушка (6) может быть намотана непосредственно на концевую кромку (81) мембраны. В этом случае акустическая мембрана (205), предпочтительно, выполнена из материалов, пригодных для противостояния высоким температурам (рохаселл, углерод, волокно, стекло, бумага). Альтернативно, акустическая мембрана (205) выполнена из пенополистирола; в этом случае катушка (6), предпочтительно, намотана на твердое основание (S), прикрепленное к мембране таким образом, чтобы повысить теплоемкость пенополистирола.

Преобразователь (200) содержит две упругие подвески (4, 204): верхнюю подвеску (4) и нижнюю подвеску (204). Внутренние периферийные участки (41) этих двух подвесок прикреплены к периферийному участку с большой толщиной (251) акустической мембраны. В то же время внешние периферийные участки (42) этих двух подвесок прикреплены к опорной конструкции (7) магнитной сборки.

Преобразователь (200) является очень прочным и сбалансированным, и, несмотря на то что имеет малую общую толщину, он позволяет получить громкоговоритель с высокой электроакустической мощностью.

Между периферийным участком (251) мембраны, магнитной сборкой (3) и двумя упругими подвесками (4, 204) образована закрытая камера (С), которая может ухудшить отвод тепла от катушки (6). В этом случае периферийные участки (42) упругих подвесок (4, 204) могут быть отделены от опорной конструкции (7) магнитной сборки посредством подходящих прерывистых разделителей, которые дают возможность входить в камеру (3) внешнему воздуху и наоборот, позволяя таким образом производить вентиляцию полости.

Фиг. 9 и 10 иллюстрируют третий вариант исполнения преобразователя, который в целом обозначен поз. (300). Преобразователь (300) содержит магнитную сборку (3), составленную из множества магнитов (30), содержащихся в опорной конструкции (7). Опорная конструкция (7) оснащена удлинением (72), которое продолжается в нижнем положении и имеет периферийный конец (73), соединенный с внешним периферийным участком (42) подвески (4) таким образом, чтобы для нижней части преобразователя образовался закрытый контейнер. Такой закрытый контейнер создает камеру (VC), которая может также работать как нагрузочная емкость преобразователя. В таком случае преобразователь содержит акустическую мембрану (305) тороидальной формы и с направленной вверх вогнутой поверхностью, расположенной между периферийной подвеской (4) и центральной компланарной подвеской (304).

Центральная подвеска (304) расположена в той же самой плоскости, что и периферийная подвеска (4) и имеет центральный участок (341), приспособленный для крепления к центральному участку опорной конструкции (72) магнитной сборки (3). Периферийный участок (342) центральной подвески (304) прикреплен к мембране (305) и к опоре (82), которая держит катушку (6). Таким образом, катушка (6) расположена во внешнем положении по отношению к магнитной сборке (3).

Преобразователь (300) позволяет получать громкоговорители с меньшей магнитной сборкой без увеличения толщины громкоговорителя.

Фиг. 11 и 12 иллюстрируют четвертый вариант исполнения преобразователя с линейной разверткой, который в целом обозначен поз. (400). Преобразователь (400) содержит магнитную сборку (3) удлиненной кольцевой формы и, в основном, с прямоугольным или эллиптическим периметром, заключенную в опорную конструкцию (7), которая повторяет эту форму. Упругая подвеска (4) имеет внутреннюю кромку (41), прикрепленную к периферийной части акустической мембраны (5). Катушка (6) намотана непосредственно на внешнюю сторону мембраны (5). Таким образом, катушка (6) расположена перед магнитной сборкой (3). Преобразователь (400) имеет линейную развертку с малой толщиной и может быть использован в тонких видеоэкранах.

Были проведены опытные испытания преобразователей в соответствии с настоящим изобретением, сопоставленные со сравнительными примерами обычных преобразователей. Величина MS есть произведение осевого перемещения катушки только в одном направлении, помноженного на диаметр преобразователя и деленного на толщину преобразователя. При одном и том же диаметре, например 200 мм, обычный преобразователь имеет MS=9; планарный преобразователь известного типа имеет MS=33, а преобразователь по настоящему изобретению имеет MS=110. Это означает, что преобразователь по настоящему изобретению более чем в 10 раз лучше, чем обычный преобразователь, или в три раза лучше, чем другие планарные решения, и имеет линейных ход катушки (будучи полностью "утопленной"), невероятно больший, чем преобразователь известного уровня техники с тем же вертикальными размером.

Преобразователь по настоящему изобретению позволяет изготавливать громкоговорители с малой толщиной и малым весом без уменьшения электрической и акустической мощности преобразователя. Кроме того, можно производить громкоговорители больших размеров, то есть больших диаметров с очень малой общей глубиной при сохранении большого хода подвижных частей для получения высокой электроакустической мощности.

Выбор использования вместо одного магнита множества магнитов (30) позволяет получать магнитные кольца с любым диаметром и очень большим размером, но с очень малой максимальной толщиной, начиная с малых размеров самого магнита. Магнитная сборка (3) позволяет получать очень глубокие магнитные поля, допуская очень большие ходы катушки (6), полностью погруженной в магнитное поле ("утопленной"), и без использования каких-либо дополнительных составленных из железа магнитных контуров, предотвращая, таким образом, образование искажений, создаваемых электромодуляцией железа. Выбор комбинации множества небольших магнитов (30), расположенных бок о бок один с другим, позволяет в результате простого осевого намагничивания получать магнитные поля с любой контурной формой. Магнитная сборка (3) может иметь любую периметрическую форму (круговую, эллиптическую, квадратную, прямоугольную и т.д.), позволяя, таким образом, преобразователю иметь форму любого типа для использований в тех случаях, которые требуют специальных форм, в таких как ультраплоские телевизионные экраны.

Акустическая мембрана (5) преобразователя может быть получена при использовании "растянутых" материалов с большой толщиной, таких как полистирол. Мембрана (5) может быть получена инжектированием или термолитьем, и может быть обработана "под камень", иметь насечку или быть профилированной таким образом, чтобы получился необходимый профиль, исходя из акустических свойств и массодинамической балансировки.

Более того, при необходимости, магнитная сборка (3) позволяет получить новую конфигурацию катушки (6). Катушка (6) намотана в непосредственной близости от тонкого слоя материала (9) с высокой магнитной проницаемостью, что позволяет концентрировать линии потока магнитного поля во всех витках катушки, повышая таким образом эффективность системы. Будучи малой толщины, ферримагнитный слой (9) предотвращает образование вихревых токов, которые ухудшали бы работу преобразователя. Лента (9) с железистым покрытием, на которую намотана катушка, может иметь большую высоту, чем обмотка катушки (6), позволяя погрузить всю катушку в уплотненный магнитный поток ("утопить"). В подобных решениях только центральная часть катушки (будучи "утопленной") «видит» этот сконцентрированный поток, который получен от взаимно отталкивающихся магнитных систем с полюсными расширениями железа.

При одном и том же внешнем диаметре преобразователь по настоящему изобретению имеет большую излучающую поверхность мембраны (5) по отношению к преобразователям известного уровня. Кроме того, он имеет конструктивные преимущества. Действительно, использование небольших магнитов (30) позволяет получать трубчатые кольца с любой формой и с очень малой толщиной, которые не могут быть получены иным образом. Использование малых магнитов с осевой анизотропией необходимо для целей настоящего изобретения по отношению к магнитам с радиальной анизотропией, поскольку первые ("осевые") магниты позволяют получать из одного и того же магнита магнитные цепи любой формы и размера, которые легко намагничивать, в то время как вторые ("радиальные") магниты позволяют получать из одного и того же магнита только круговую форму с только одним диаметром, неизбежно требующую специального радиального намагничивания, которое является очень дорогим и невыполнимым при больших диаметрах.

Изобретение относится к электромеханическим электроакустическим преобразователям. Сущность: преобразователь (1) содержит кольцеобразную магнитную сборку (3), которая создает магнитное поле, упругую подвеску (4), соединенную с магнитной сборкой, опору (8), соединенную с упругой подвеской, и удерживающую катушку (6), выполненную с возможностью перемещения в магнитном поле, созданном магнитной сборкой, и акустическую мембрану (5), соединенную с опорой (8) катушки для вибрации и испускания звука. Магнитная сборка (3) содержит тонкую вмещающую и опорную конструкцию (7), выполненную из неферромагнитного материала, и множество магнитов (30) с магнитной осью (А) и осевой анизотропией, причем упомянутые магниты (30) расположены бок о бок друг к другу внутри упомянутой тонкой вмещающей и опорной конструкции (7), которая функционирует как опорная конструкция для преобразователя и как вмещающая конструкция для магнитов. Технический результат: возможность получения преобразователей с большим диаметром, уменьшенной толщиной и большим диапазоном перемещения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 13 ил.

1. Электроакустический преобразователь (1, 200, 300, 400, 500), содержащий:
- кольцеобразную магнитную сборку (3), которая создает магнитное поле;
- катушку (6), расположенную в магнитном поле, созданном магнитной сборкой (3) таким образом, что эта катушка может двигаться по отношению к магнитной сборке и наоборот;
- акустическую мембрану (5), соединенную с катушкой (6) или с магнитной сборкой (3), предназначенную для вибрации и испускания звука, и
- по меньшей мере одну упругую подвеску (4, 204, 304), присоединяющую акустическую мембрану (5) к магнитной сборке (3) или к катушке (6) для обеспечения вибрации акустической мембраны (5),
отличающийся тем, что
упомянутая магнитная сборка (3) содержит:
- вмещающую и опорную конструкцию (7) кольцевой формы, выполненную из неферромагнитного материала, и
- множество магнитов (30), имеющих магнитную ось (А) и осевую анизотропию, причем упомянутые магниты (30) расположены бок о бок друг к другу внутри упомянутой опорной конструкции, и каждый магнит (30) имеет линии (F) магнитного потока, которые являются взаимно параллельными и параллельными магнитной оси (А) магнита,
причем упомянутая вмещающая и опорная конструкция (7) магнитной сборки функционирует как опорная конструкция для преобразователя и как вмещающая конструкция для магнитов (30).

2. Преобразователь (1, 200, 300, 400, 500) по п.1, в котором упомянутая вмещающая и опорная конструкция (7) магнитной сборки имеет толщину (S) в 0,1-1 мм.

3. Преобразователь (1, 200, 300, 400, 500) по п.1, в котором упомянутая вмещающая и опорная конструкция (7) выполнена из электропроводящего материала.

4. Преобразователь (1, 200, 300, 400, 500) по п.3, в котором упомянутая вмещающая и опорная конструкция (7) образована из листового металла, изогнутого таким образом, чтобы заключать в себя упомянутые магниты (30).

5. Преобразователь (1, 200, 300, 400, 500) по п.1, в котором этот преобразователь содержит жесткую опору (8), на которую намотана упомянутая катушка (6).

6. Преобразователь (1, 200, 300, 400, 500) по п.5, в котором упомянутая опора (8) катушки выполнена из неферромагнитного материала и содержит кольцо (9) концентратора, выполненное из материала с высокой магнитной проницаемостью для концентрации магнитного поля на всех витках катушки (6).

7. Преобразователь (1, 200, 300, 400, 500) по п.1, в котором высота катушки (6) ниже, чем высота упомянутой вмещающей и опорной конструкции (7) магнитной сборки.

8. Преобразователь (1, 200, 400) по п.1, в котором упомянутая катушка (6) расположена во внутреннем положении по отношению к упомянутой магнитной сборке (3).

9. Преобразователь (200) по п.1, в котором упомянутая акустическая мембрана (205) имеет в сечении двояковогнутую форму и содержит периферийный участок (251) с большей толщиной, используемый для крепления верхней подвески (4) и нижней подвески (204), и опору (81), на которой расположена катушка (6).

10. Преобразователь (300) по п.1, в котором этот преобразователь содержит периферийную упругую подвеску (4) и центральную упругую подвеску (304), расположенную концентрично в той же самой плоскости и удерживающую упомянутую акустическую мембрану (305) с тороидальной формой, при этом упомянутая вмещающая и опорная конструкция (7) содержит удлинение (72) в нижнем положении, которое соединено с внешней кромкой (42) периферийной мембраны (4), образуя закрытую камеру (VC), которая работает так же, как нагрузочная емкость, причем упомянутая катушка (6) расположена во внешнем положении по отношению к магнитной сборке (3).

11. Преобразователь (400) по п.1, в котором магнитная сборка (3) имеет, по существу, прямоугольный периметр, упомянутая акустическая мембрана (5) имеет внешнюю кромку, на которой расположена упомянутая катушка (6), а высота катушки (6) идентична толщине акустической мембраны (5).

12. Способ изготовления электроакустического преобразователя (1, 200, 300, 400, 500), включающий в себя следующие этапы:
- подготовку кольцеобразной магнитной сборки (3), которая создает магнитное поле,
- присоединение к магнитной сборке (3) по меньшей мере одной упругой подвески (4, 204, 304),
- присоединение к упругой подвеске катушки (6), выполненной с возможностью перемещения в магнитном поле, созданном магнитной сборкой (3), и
- присоединение акустической мембраны (5) к катушке (6) или к магнитной сборке (3) для вибрации и испускания звука,
отличающийся тем, что
упомянутая магнитная сборка (3) получена вставкой множества магнитов (30) внутрь сформированной как кольцо и выполненной из неферромагнитного материала вмещающей и опорной конструкции (7), при этом упомянутые магниты (30) имеют магнитную ось (А) и осевую анизотропию и расположены бок о бок друг к другу внутри упомянутой вмещающей и опорной конструкции (7), и каждый магнит (30) имеет линии (F) магнитного потока, которые взаимно параллельны и параллельны магнитной оси (А) магнита, и при этом упомянутая вмещающая и опорная конструкция (7) магнитной сборки функционирует как опорная конструкция для преобразователя и как вмещающая конструкция для магнитов (30).

13. Способ по п.12, в котором этот способ включает в себя следующие этапы:
- вставку ненамагниченных магнитов (30) внутрь упомянутой вмещающей и опорной конструкции (7);
- намагничивание магнитов (30), расположенных внутри упомянутой вмещающей и опорной конструкции (7), посредством осевого намагничивания;

14. Способ по п.12, в котором этот способ включает в себя следующие этапы:
- вставку магнитов (30) внутрь формы;
- заливку вмещающей и опорной конструкции (7) непосредственно с магнитами (30) с использованием технологии совмещенной заливки,
- намагничивание магнитов (30), расположенных внутри упомянутой вмещающей и опорной конструкции (7), посредством осевого намагничивания, выполняемого поэтапно.

15. Способ по п.13, в котором упомянутое намагничивание магнитов внутри вмещающей и опорной конструкции выполняется намагничиванием смежных областей кольца, образованного вмещающей и опорной конструкцией (7).