БЕЗМЕАНДРОВЫЙ ИЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ Российский патент 2020 года по МПК H04R9/04 

ИЗОДИНАМИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ

Изобретение относится к области акустических систем, в частности к изодинамическим излучателям, и предназначено для использования в акустических системах воспроизведения звука для бытовых и профессиональных целей.

Известен аналог - электромагнитный преобразователь повышенной эффективности - US 4837838, 06.06.1989, содержащий удлиненные магнитные полосы, закрепленные с обеих сторон плоской гибкой тонкопленочной диафрагмы. Подключенные к диафрагме токопроводящие дорожки при возбуждении электрическим током вызывают движение диафрагмы.

Известен аналог - одномагнитный планарно-магнитный излучатель - US 20150326974, 12.11.2015, в котором вместо стержневых магнитов используется одна пластина из магнитного материала, с удлиненными отверстиями, закрепленная с одной стороны тонкопленочной диафрагмы.

Известны аналоги: излучатели, применяемые в наушниках фирм Fostex, Audeze, HiFiMan - источники в сети Интернет (http.//www.fostexinternational.com,https://www.audeze.com,http://www.hifiman.com).

Известен аналог - изодинамический излучатель с магнитной системой - источник в сети Интернет (http://www.arstel.com/ru/articles/art_ak_system_3.php), представляющей собой сложную форму из двух перфорированных пластин, на которых установлены стержневые магниты. Между пластинами помещается тонкая майларовая диафрагма с нанесенными в форме меандра токопроводящими дорожками. Протекающий по этим дорожкам переменный ток создает электромагнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем в зазоре и вызывает колебания диафрагмы.

Известен аналог - изодинамический излучатель - RU 158852, 22.05.15 принятый в качестве прототипа, содержащий корпус с встроенными стержневыми постоянными магнитами, расположенными параллельно друг другу в одной плоскости, параллельно плоскости магнитов закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма на изолирующей рамке с нанесенными на нее токопроводящими дорожками в форме меандра, так что длинные прямые участки дорожек параллельны стержневым постоянным магнитам, а концы проводящих дорожек имеют электрические выводы, имеются крепежные элементы, стягивающие элементы конструкции между собой, отличающийся тем, что стержневые постоянные магниты, сечение которых вписывается в прямоугольник, ориентированы так, что к плоской гибкой диэлектрической тонкопленочной диафрагме направлена его ширина; соотношение длины прямоугольника, в который вписано сечение магнита, к его ширине составляет величину не менее чем 1,25, а соотношение ширины прямоугольника, в который вписано сечение магнита, к расстоянию между параллельными постоянными магнитами составляет величину не менее чем 1,25, так что открытой остается не менее 50% площади диафрагмы.

Различие устройств аналогов в форме, размерах диафрагмы, расположении, форме и количестве токопроводящих дорожек, конфигурации магнитных систем. Их общим признаком является то, что токопроводящие дорожки на диафрагме расположены в форме меандра со сменой направлений электрического тока на противоположный.

Недостатком аналогов и прототипа является понижение качества передачи сигнала, обусловленное расположением токопроводящих дорожек. При расположении дорожек в виде меандра происходит смена направления тока на противоположный, в результате чего в различных фрагментах электрической цепи возникает электромагнитная индукция с разным направлением. Вызванные индукцией токи складываются, что приводит к амплитудным искажениям подаваемого сигнала.

Технической задачей изобретения является повышение качества передачи сигнала изодинамическим излучателем.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в исключении искажений подаваемого сигнала в изодинамическом излучателе, обусловленных сложением индукций участков цепи с разным направлением электрического тока.

Технический результат достигается в изодинамическом излучателе, содержащем корпус со встроенными стержневыми постоянными магнитами, расположенными параллельно друг другу, параллельно плоскости магнитов закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма с нанесенной на нее токопроводящей дорожкой, длинные прямые участки дорожки параллельны стержневым постоянным магнитам, а концы токопроводящей дорожки имеют электрические выводы, форма токопроводящей дорожки характеризуется тем, что направление по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу во всех участках токопроводящей дорожки расположенных вдоль магнитов с одной стороны относительно центрального магнита при нечетном количестве магнитов и относительно оси, проходящей между двумя магнитами, расположенными в середине при четном количестве магнитов, совпадает, также совпадает направление тока в этих участках.

Форма токопроводящей дорожки может быть такой, что ось, проведенная через центральный магнит или между двумя магнитами, расположенными в середине, и перпендикулярная ей ось, проведенная через середину стержневого магнита, ограничивают форму токопроводящей дорожки так, что все участки токопроводящей дорожки, расположенные с одной стороны относительно каждой из осей, пересекают вторую ось с одной стороны.

Магниты могут быть расположены с двух сторон относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с промежутками между группами близко лежащих участков токопроводящей дорожки, расположенные по разные стороны относительно диафрагмы центральные стержневые магниты направлены полюсами одного знака друг к другу и являются отталкивающимися, нецентральные магниты с одной стороны относительно диафрагмы расположены разными полюсами друг к другу и являются притягивающимися, центральные магниты расположены дальше относительно плоскости диафрагмы, чем нецентральные магниты, на необходимом для обеспечения равномерности характеристик магнитного поля в области токопроводящей дорожки расстоянии.

Магниты могут быть расположены с одной стороны относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с промежутками между группами близко лежащих участков токопроводящей дорожки, центральный магнит направлен одним полюсом к диафрагме, нецентральные магниты расположены разными полюсами друг к другу и являются притягивающимися, центральный магнит расположен дальше относительно плоскости диафрагмы, чем нецентральные магниты, на необходимом для обеспечения равномерности характеристик магнитного поля в области токопроводящей дорожки расстоянии.

Магниты могут быть расположены с двух сторон относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с расположением групп близко лежащих участков токопроводящей дорожки, магниты с одной стороны относительно диафрагмы лежат в одной плоскости и расположены разными полюсами друг к другу, полярности магнитов зеркальны относительно оси симметрии излучателя.

Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие прямоугольную форму. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму овала. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму эллипса. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие каплеобразную форму. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму ромба. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму многоугольника.

На фиг. 1 изображен общий вид изодинамического излучателя.

На фиг. 2 изображено сечение изодинамического излучателя плоскостью перпендикулярной стержневым постоянным магнитам.

На фиг. 3 изображена схема расположения токопроводящей дорожки относительно магнитов в изодинамическом излучателе с нечетным количеством магнитов.

На фиг. 4 изображена тонкопленочная диафрагма изодинамического излучателя.

На фиг. 5 изображена различные схема расположения стержневых магнитов и токопроводящих дорожек изодинамического излучателя.

На фиг. 6 изображены направления тока в разных участках токопроводящей дорожки изодинамического излучателя.

На фиг. 7 изображены направления тока в разных участках токопроводящей дорожки аналога изодинамического излучателя.

На фиг. 8 изображены линии электромагнитных индукций, возникающих в разных участках токопроводящей дорожки аналога изодинамического излучателя.

На фиг. 9 изображен пример диафрагмы с шестью группами токопроводящих дорожек.

Изодинамический излучатель, изображенный на фиг. 1, содержит корпус 1 со встроенными стержневыми постоянными магнитами 2, 3, расположенными параллельно друг другу, параллельно плоскости магнитов 2 закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма 4 (фиг. 1, 2) на изолирующей рамке 5 с нанесенной на нее токопроводящей дорожкой 6, изображенной на фиг. 3, длинные прямые группы 7 (фиг. 2, 4, 5) близко лежащих участков дорожки 6 параллельны стержневым постоянным магнитам 2, 3 а концы 8 токопроводящей дорожки 6 имеют электрические выводы 9, имеются крепежные элементы 10, стягивающие элементы конструкции между собой, форма токопроводящей дорожки 6 характеризуется тем, что направление по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки 6 от ее начала к концу во всех участках токопроводящей дорожки 6 расположенных вдоль магнитов 2, 3 с одной стороны относительно центрального магнита 3 (фиг. 2, 3) при нечетном количестве магнитов 2, 3, совпадает, также совпадает направление тока 12 (фиг. 6) в этих участках.

Ось 11, проведенная через центральный магнит 3, как показано на фиг. 3, и перпендикулярная ей ось 12, проведенная через середину стержневого магнита 3, ограничивают форму токопроводящей дорожки 6 так, что все участки токопроводящей дорожки 6, расположенные с одной стороны относительно каждой из осей, например, 11, пересекают вторую ось 12 с одной стороны.

Магниты 2, 3 могут быть расположены с двух сторон относительно диафрагмы 4, как показано на фиг. 2, при этом расположение магнитов 2, 3 совпадает с промежутками 13 между группами 7 близко лежащих участков токопроводящей дорожки 6, расположенные по разные стороны относительно диафрагмы 4 центральные стержневые магниты 3 направлены полюсами одного знака друг к другу и являются отталкивающимися, нецентральные магниты 2 с одной стороны относительно диафрагмы 4 расположены разными полюсами друг к другу и являются притягивающимися, центральные магниты 3 расположены дальше относительно плоскости диафрагмы, чем нецентральные магниты 2, на необходимом для обеспечения равномерности характеристик магнитного поля в области токопроводящей дорожки 6 расстоянии Н.

Магниты 2, 3 могут быть расположены с одной стороны относительно диафрагмы 4, как показано на фиг. 5, при этом расположение магнитов 2, 3 совпадает с промежутками 13 между группами 7 близко лежащих участков токопроводящей дорожки 6, центральный магнит 3 направлен одним полюсом к диафрагме 4, нецентральные магниты 2 расположены разными полюсами друг к другу и являются притягивающимися, центральный магнит 3 расположен дальше относительно плоскости диафрагмы 4, чем нецентральные магниты 2, на необходимом для обеспечения равномерности характеристик магнитного поля в области токопроводящей дорожки 6 расстоянии.

Рассмотрим пример конкретной реализации изодинамического излучателя. В отличие от известных изодинамических излучателей, с целью уменьшения амплитудных искажений и повышения разрешающей способности излучателя, токопроводящая дорожка 6 выполнена с обеспечением исключения изменения направления 13 тока в близлежащих участках, как показано на фиг. 6. Для этого линия токопроводящей дорожки 6 выполнена такой, что по ходу следования от начала к концу имеет повороты только в одну сторону. Для фигуры токопроводящей дорожки 6 в виде меандра, изображенной на фиг. 7, как в известных изодинамических излучателях - аналогах, характерна извилистость со сменой направлений. В отличие от аналогов фигура токопроводящей дорожки 6 является разновидностью однонаправленной спирали, в которой нет извилин, а имеется закручивание спирали строго в одну сторону.

Благодаря этому близлежащие участки токопроводящей дорожки 6 в группах, расположенных по одну сторону от центрального магнита 3 имеют одинаковое направление тока 15, как показано на фиг. 6. Слева и справа от центрального магнита 3 направление разное. Благодаря этому исключено возникновение противоположной по направлению электромагнитной индукции. В известных изодинамических излучателях траектория токопроводящей дорожки 6 не исключает изменения направления 16 тока в близлежащих участках, как показано на фиг. 7, что является причиной возникновения противоположных по направлению электромагнитных индукций 17, как показано на фиг. 8.

Расстояние Н смещения центрального магнита 3 выбирается таким, чтобы оно обеспечивало равномерность характеристик магнитного поля в области токопроводящей дорожки 6. Центральные 3 отталкивающиеся магниты развернуты друг к другу одноименными магнитными полюсами и поэтому вблизи них наибольшие значения магнитной индукции. Для того чтобы величина магнитной индукции в области токопроводящих дорожек 6 около центральных магнитов 3 была такой же, как в других местах устройства, а силовые линии магнитного поля были параллельно плоскости диафрагмы 3 (и дорожек), центральный магнит 3 отодвинут на расстояние Н, например 3 мм.

Гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма 4 установлена на изолирующей рамке 5 для изоляции магнитов 2, 3 от токопроводящей дорожки 6 диафрагмы 4. Возможно исполнение устройства без изолирующей рамки 5, если материал и конструкция корпуса надежно обеспечат изоляцию. Крепежные элементы 10 стягивают элементы конструкции между собой, однако возможно исполнение устройства без них. Корпус 1 может быть цельным, изготовленным литьем пластмассы с диафрагмой 4 и магнитами 2, 3 в качестве закладных элементов при литье или может быть напечатан на 3d принтере вокруг элементов устройства.

Группа 7 близко лежащих участков токопроводящей дорожки 6 может включать в себя 4, как показано на представленных фигурах, 6, 8 и другое четное количество участков. Диафрагма 4 может содержать одну или несколько токопроводящих дорожек 6. На фиг. 9 изображен пример диафрагмы с шестью группами 7 токопроводящих дорожек 6.

Изобретение относится к акустике, в частности к излучателям звука. Изодинамический излучатель содержит корпус со встроенными стержневыми постоянными магнитами, расположенными параллельно друг другу, параллельно плоскости магнитов закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма с нанесенной на нее токопроводящей дорожкой, длинные прямые участки дорожки параллельны стержневым постоянным магнитам, а концы токопроводящей дорожки имеют электрические выводы. Форма токопроводящей дорожки характеризуется тем, что направление по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу во всех участках токопроводящей дорожки расположенных вдоль магнитов с одной стороны относительно центрального магнита при нечетном количестве магнитов, расположенных в одной плоскости, совпадает, также совпадает направление тока в этих участках, ось, проведенная через центральный магнит, ограничивает форму токопроводящей дорожки так, что все участки токопроводящей дорожки, расположенные с одной стороны относительно каждой из осей, пересекают вторую ось с одной стороны, центральные стержневые магниты направлены полюсами одного знака друг к другу, нецентральные магниты с одной стороны относительно диафрагмы расположены разными полюсами друг к другу. Технический результат - повышение качества передачи звукового сигнала. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Изодинамический излучатель, содержащий корпус со встроенными стержневыми постоянными магнитами, расположенными параллельно друг другу, параллельно плоскости магнитов закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма с нанесенной на нее токопроводящей дорожкой, длинные прямые участки дорожки параллельны стержневым постоянным магнитам, а концы токопроводящей дорожки имеют электрические выводы, отличающийся формой токопроводящей дорожки, которая характеризуется тем, что направление по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу во всех участках токопроводящей дорожки расположенных вдоль магнитов с одной стороны относительно центрального магнита при нечетном количестве магнитов, расположенных в одной плоскости, совпадает, также совпадает направление тока в этих участках, ось, проведенная через центральный магнит или между двумя магнитами, расположенными в середине, и перпендикулярная ей ось, проведенная через середину стержневого магнита, ограничивают форму токопроводящей дорожки так, что все участки токопроводящей дорожки, расположенные с одной стороны относительно каждой из осей, пересекают вторую ось с одной стороны, центральные стержневые магниты направлены полюсами одного знака друг к другу и являются отталкивающимися, нецентральные магниты с одной стороны относительно диафрагмы расположены разными полюсами друг к другу и являются притягивающимися, центральные магниты расположены дальше относительно плоскости диафрагмы, чем нецентральные магниты, на необходимом для обеспечения равномерности характеристик магнитного поля в области токопроводящей дорожки расстоянии.

2. Изодинамический излучатель по п. 1, отличающийся тем, что магниты расположены с одной стороны относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с промежутками между группами близко лежащих участков токопроводящей дорожки, центральный магнит направлен одним полюсом к диафрагме, нецентральные магниты расположены разными полюсами друг к другу и являются притягивающимися, центральный магнит расположен дальше относительно плоскости диафрагмы, чем нецентральные магниты, на необходимом для обеспечения равномерности характеристик магнитного поля в области токопроводящей дорожки расстоянии.

3. Изодинамический излучатель по п. 1, отличающийся тем, что магниты расположены с двух сторон относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с расположением групп близко лежащих участков токопроводящей дорожки, магниты с одной стороны относительно диафрагмы лежат в одной плоскости и расположены разными полюсами друг к другу, полярности магнитов зеркальны относительно оси симметрии излучателя.

4. Изодинамический излучатель по п. 1, отличающийся тем, что используются постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие прямоугольную форму.

5. Изодинамический излучатель по п. 1, отличающийся тем, что используются постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму овала.

6. Изодинамический излучатель по п. 1, отличающийся тем, что используются постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму эллипса.

7. Изодинамический излучатель по п. 1, отличающийся тем, что используются постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие каплеобразную форму.

8. Изодинамический излучатель по п. 1, отличающийся тем, что используются постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму ромба.

9. Изодинамический излучатель по п. 1, отличающийся тем, что используются постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму многоугольника.