具有橋接相位錐的電聲換能器的制作方法

專利名稱：具有橋接相位錐的電聲換能器的制作方法
技術領域：
本公開涉及具有橋接相位錐(phase plug)的電聲換能器。
背景技術：
壓縮驅動器是這樣一種類型的電聲換能器，在該壓縮驅動器中，在活動膜和固定相位錐之間的壓縮腔中壓縮空氣。所述相位錐中的通道，也稱為狹槽(slot)，通常通過喉狀部分(throat)和喇叭形部分(horn)，將空氣從所述壓縮腔傳導到收聽環境。所述喇叭形部分提供所述喉狀部分中的空氣和所述收聽環境的自由空間中的空氣之間的阻抗匹配，并且控制所述被輻射的聲音的方向性。參考圖1和圖2定義若干術語。作為參考，比如“頂部”和“底部”或者“上方”和“下方”的方向指代具有用于定義上部和下部的附圖頁面的頂部和底部邊緣的附圖自身。在安裝時，相位錐可以面對任何方向。在壓縮驅動器中，主要的活動元件被稱為穹頂(dome) 10。 在一些示例中，所述穹頂是簡單的球形部分。在一些示例中，所述穹頂具有復雜的彎曲部分。所述穹頂的末端形成到稱為裙部(skirt) 12的圓柱形部分中或者聯結到該裙部12。所述裙部聯結到語音線圈形成器或線筒14以及圍繞物(surround) 16，它們接著被固定到外部結構18。在一些示例中，所述圍繞物由所述穹頂的擴展部分而不是分離部分形成。語音線圈20纏繞這所述線筒，并且當將電流或電壓施加到所述語音線圈20上時，對磁體22和極片M作出反應來移動所述線筒和穹頂。所述穹頂的上方是以后腔壁觀為界的后腔26。 所述穹頂的下方是以相位錐34的穹頂接口表面32為界的前腔或壓縮腔30。所述穹頂的移動壓縮所述壓縮腔中的空氣。在圖1和圖2的示例中，所述穹頂、裙部、線筒、圍繞物、外部結構、語音線圈、磁體以及極片簡要示出，并且不是意在表示任何特定設計或技術。在圖1和圖2中例示的典型相位錐中，一個或多個狹槽36a、36b、36c從所述相位錐的穹頂接口表面開始，并且聯結到喉狀部分38，從而將所述被壓縮的空氣從所述壓縮腔 30聯通到喉狀部分38。所述喉狀部分被限定為從所述多個狹槽在單個通道中完全聯結時所處于的點開始。盡管由于這些通道在二維部分中的外觀(例如，圖1)，這些通道被稱為狹槽，但是在三維相位錐中，它們實際是錐形空腔(void)，其頂部和底部以具有稍微不同的半徑(如果所述狹槽在寬度上逐漸變細，如它們在該示例中一樣)和/或垂直位置的圓錐為界。在圖2中，36a、36b、36c中的每個被看到兩次。給定所述狹槽的形狀，所述相位錐34由若干同心錐形實心體34a-34c以及外周圓柱形實心體34d組成，它們所有都通過所述狹槽中的支撐物(未示出)聯結并保持在相對的位置。所述狹槽36a-36c將所述壓縮腔30耦接到喉狀部分38，該喉狀部分38接著耦接到喇叭形部分(參見圖7)。

發明內容
通常，在一些方面，電聲換能器具有電磁驅動的活動穹頂以及具有主體和穹頂接口表面的相位錐，其中在所述穹頂和所述穹頂接口表面之間形成壓縮腔。所述相位錐至少包括第一和第二環形狹槽，所述第一和第二環形狹槽從所述穹頂接口表面開始，并且延伸第一深度到達所述相位錐的主體中。所述第一和第二狹槽在所述穹頂接口表面處利用橋接元件分隔開，并且在所述穹頂接口表面下方在所述第一深度處利用第一橋接通道被聯結。 所述相位錐還包括出口狹槽，所述出口狹槽在所述相位錐的主體中，在第二深度處將所述橋接通道耦接到喉狀部分。實現方式可以包括一個或多個下述特征。所述第一和第二狹槽可以具有近似相等的截面面積。所述出口狹槽可以在所述第一橋接通道處具有近似等于所述第一和第二狹槽的截面面積之和的截面面積。所述出口狹槽可以從所述第一橋接通道開始，并且從所述第一橋接通道到所述喉狀部分，可以具有隨著所述出口狹槽的長度指數地增長的截面面積。 所述第一和第二狹槽可以位于與所述相位錐的中心軸相距對應的第一和第二半徑距離處， 所述第一和第二半徑距離對應于由于所述穹頂的移動而在所述壓縮腔中激勵的駐波的第一和第二零點的位置。所述出口狹槽可以從所述第一橋接通道上的與環路中的駐波的零點位置對應的位置開始，所述環路包括所述第一橋接通道、所述第一和第二狹槽以及聯結所述第一和第二狹槽的壓縮腔的部分。語音線圈可以耦接到所述穹頂，并且柔性圍繞物可以將所述穹頂耦接到外周結構。包括穹頂面對表面的外殼可以形成所述穹頂和所述穹頂面對表面之間的后腔。喇叭形部分可以耦接到所述相位錐的輸出孔。所述相位錐還可以包括第三狹槽，所述第三狹槽從所述穹頂接口表面開始，并且延伸第三深度到達所述相位錐的主體中，所述第三狹槽在所述穹頂接口表面處利用第二橋接元件與所述第二狹槽分隔開，并且在所述第三深度處利用第二橋接通道聯結到所述第一橋接通道，以及所述出口狹槽從所述第二橋接通道開始。所述相位錐還可以包括第三和第四狹槽，所述第三和第四狹槽從所述穹頂接口表面開始，并且延伸第三深度到達所述相位錐的主體中，所述第三和第四狹槽在所述穹頂接口表面處利用第二橋接元件分隔開，并且在所述穹頂接口表面下方的第三深度處利用第二橋接通道聯結，所述第二狹槽和第一橋接通道在所述穹頂接口表面上利用第三橋接元件與所述第三狹槽和第二橋接通道分隔開，并且在所述第三橋接元件下方的第四深度處利用第三橋接通道聯結，所述出口狹槽從所述第三橋接通道開始。所述第一深度和所述第三深度可以近似相等。所述穹頂相對于所述相位錐為凹形或凸形。優點包括在所述壓縮驅動器的整個工作范圍內高效地提供平滑輸出響應。根據說明書和權利要求書，其它特征和優點將是顯而易見的。


圖1示出了常規壓縮驅動器的切面正視圖。圖2示出了常規壓縮驅動器的等距剖視圖。圖3A和圖IBB示出了具有橋接相位錐的壓縮驅動器的切面正視圖。圖4示出了具有橋接相位錐的壓縮驅動器的等距剖視圖。圖5和圖6示出了具有橋接相位錐的壓縮驅動器的替換實施例的切面正視圖。圖7示出了已組裝的壓縮驅動器和喇叭形部分。圖8示出了具有橋接相位錐和倒裝的穹頂的壓縮驅動器的切面正視圖。
具體實施方式
圖3A、圖;3B和圖4示出了具有橋接相位錐102的改進型壓縮驅動器100。圖3A 標出驅動器的部件，而圖3B包括在描述所述部件的幾何形狀時使用的尺寸和參考點的指示符。對于在討論其它部件的幾何形狀時沒有提及的部件，圖3B中省略參考標記。為了清楚，在所述相位錐的兩側出現的元件在圖3中僅僅在一側上標記出。在所述橋接相位錐102 中，兩個狹槽104和106從所述穹頂接口表面108處開始，并且延伸短深度108a到達所述相位錐中，其中所述兩個狹槽104和106在橋接通道110處聯結。所述橋接通道與所述壓縮體積30分隔開，以及所述兩個狹槽利用橋接元件112彼此分隔開。出口狹槽114從橋接通道110處開始，并且繼續通過所述相位錐的主體到達喉狀部分116。所述喉狀部分在開孔 118處結束。為了建立參考點，認為出口狹槽114的開始處是在開口 110a，如果缺少出口狹槽114，則所述橋接體積110的下壁將在開口 IlOa處繼續。出口狹槽114的結束處和喉狀部分116的開始處是表面108下方的深度108b處的部分114a，在該部分處，聯結出口狹槽 114的兩個半邊(如剖面圖中所看到的)。與常規壓縮驅動器設計相比，所述穹頂10、線筒14、圍繞物16、語音線圈20以及位于所述相位錐外部的其它部件可以不變，或者可以獨立于所述橋接相位錐，以其它方式修改。所述活動部件和外部結構的修改在本公開的范圍之外。可以針對特定性能目標，基于所述背腔、壓縮腔以及所述活動部件(穹頂、裙部、 線筒、圍繞物)的聲學屬性，修改各種設計參數來優化橋接相位錐102。具體地，所述狹槽 104和106的半徑l(Mc、106c (從所述相位錐的中心線IOOa到所述狹槽的中心線104a、106a 來測量)、所述狹槽的寬度104b、106b、所述出口狹槽114聯結到所述橋接通道110處的半徑IHc以及所述狹槽的曲率都可以被修改來獲取期望的性能。在一些示例中，所述狹槽104和106以被選擇為對應于由于所述穹頂的移動引入的壓縮腔中的低階軸對稱或徑向模式的駐波中的零點的半徑為中心。將所述狹槽放置在這種零點處，最小化由于所述壓縮腔中的腔模式造成的壓力。所述狹槽104和106的寬度被選擇來控制所述兩個狹槽的總截面面積之間的關系。在一些示例中，所述寬度被選擇為使得所述兩個狹槽具有相等或近似相等的面積，其被稱為平衡橋。可以改變所述兩個狹槽的面積之間的特定關系來獲取期望性能。相反，在一些常規多狹槽相位錐中，每個狹槽的寬度相同，從而使得每個狹槽的總面積與它的半徑成比例。所述平衡橋設計控制所述壓縮腔中的壓力劇烈增加，而不改變所述狹槽位置。它還減小在所述橋式諧振周圍的寬頻段內的所述壓縮腔的中心處的壓力響應，在下面更為詳細地說明。所述橋接元件112的厚度逐漸減小，從而使得從所述穹頂接口表面108到它們組合并聯結出口狹槽114處的區域，所述兩個狹槽104和106的截面面積沿著它們各自的長度保持近似恒定。如圖:3B中所示，參照所述狹槽的長度方向上的各個位置的截面中的所述狹槽的寬度104b、106b，來參考所述狹槽 104和106的截面面積。寬度104b、106b被示出在狹槽104、106的開始處和結束處。類似地，出口狹槽114的寬度114b示出在所述出口狹槽的開始處和結束處。這些線繞著所述相位錐的中心線IOOa旋轉以得到面積。所述出口狹槽114聯結所述橋接通道110處(即，圖 ;3B中的110a)的所述出口狹槽114的截面面積設置所述驅動器的壓縮比。在一些示例中， 選擇所述表面108處的狹槽104和106的面積以及在它們繼續到所述橋接體積時的面積， 以組合匹配所述出口狹槽聯結到所述橋接通道110處的所述出口狹槽114的面積，從而使得所述狹槽中的從所述表面108到所述出口狹槽114的開始處(IlOa)的總截面面積恒定，并且對應于所述驅動器的壓縮比。所述出口狹槽114聯結到所述橋接通道110處的半徑IHc被選擇為對應于所述橋接通道110中的低階(例如，一階)駐波中的零點。如圖3A和圖;3B中的示例所示，出口狹槽114的側壁從所述橋接通道110到喉狀部分116具有平滑改變的曲率。同樣在該示例中，從所述橋接通道到所述喉狀部分，出口狹槽114的截面面積基于所述驅動器的目標截止頻率指數地增長。指數型曲率幫助減小在到達喇叭形部分的衍射狹槽之前將被添加到所述壓縮驅動器上的任何聲學通路的長度。更為一般地，所述狹槽的總面積沿著從所述壓縮腔到所述喉狀部分的長度平滑地變化，并且通常是恒定的或者朝向所述喉狀部分單調增加。位置、比例和曲率的這個組合導致在寬的頻率范圍內在所述喉狀部分處的平滑頻率響應，至少在所述穹頂10作為活塞移動的情況下。與常規多狹槽相位錐相比，所述平衡橋接相位錐具有控制環路諧振的其它優點。 在圖1的常規相位錐中，環路諧振波可以存在于所述狹槽之間，例如，波可以存在于狹槽 36a和36b中，所述兩個狹槽利用位于這兩個狹槽的開口之間的壓縮腔30的短部分聯結。 注意，這種“環路”和它們中的波是復雜的三維形狀，而不是由討論它們的二維剖面圖中隱含的簡單路徑。所述狹槽104和106之間的橋接通道110通常縮短這兩個狹槽之間的環路， 從而抬升所述環路的諧振頻率。抬升所述環路的諧振頻率趨于將所述頻率移到人類對所述峰值不敏感的范圍，并且下降所述環路諧振造成所述換能器中的響應。還趨于在更高頻率處的寄生減幅更多，從而所述環路諧振將不強。除了抬升任何環路諧振的諧振頻率之外，所述平衡橋設計還減小激勵所述第一場所中的環路諧振的狹槽之間的壓力不平衡。圖5和圖6分別示出了兩個替換橋接相位錐設計200和201 (僅僅示出了每個部分的右半部分)。在圖5中，第一狹槽204和第二狹槽206利用第一橋接元件210限定，并且利用第一橋接通道214聯結，該第一橋接通道214隨后通過第二橋接元件212周圍的第二橋接通道216，聯結到第三狹槽208。所述出口狹槽218聯結到第二橋接通道。或者，可以首先聯結兩個內部的狹槽206和208。在圖6中，如同先前，第一橋接狹槽204和206利用橋接元件210限定，并且利用第一橋接通道214聯結，而第三狹槽220和第四狹槽222利用附加橋接元件2M限定，并且利用第二橋接通道2 聯結。所述兩個橋接通道214和2 利用第三橋接元件2 分隔開，并且利用第三橋接通道230聯結，該第三橋接通道聯結到出口狹槽218。這些設計中的每個在特定壓縮驅動器設計中可以是有利的，取決于感興趣的軸對稱駐波的節點的數目和位置，這趨于是根據所述穹頂和壓縮腔的直徑。圖7中示出了已組裝的揚聲器300的剖面圖。所述揚聲器包括耦接到指數型喇叭 302的壓縮驅動器100。比如錐形、雙曲線形、等切面曲線形的其它喇叭形狀也可以是適合的。如上所述的橋接相位狹槽102位于壓縮驅動器100中，其中所述相位錐的喉狀部分與所述喇叭的開始處連通。如上所述，基于所述完整的揚聲器的目標截止頻率，所述喉狀部分具有與所述喇叭的曲率兼容的指數型曲率。圖8中示出了另一實施例400。在一些示例中，所述穹頂和電機結構被倒轉，從而所述穹頂10的凸形表面面對凹形相位錐402。在圖8的示例中，整個穹頂和電機結構被倒轉。在其它示例中，僅僅所述穹頂被倒轉，而所述電機構件保持在所述結構的相位錐側。在倒轉穹頂設計中，所述穹頂接口表面408的表面法線發散，而在常規相位錐中，類似于圖3 中所示出的，表面法線將收斂在球形的中心，所述穹頂接口表面是該球形的一部分。如果每個狹槽從所述表面408到喉狀部分416行進相對直的路徑，則它們的長度將隨著狹槽半徑增加而增加。在橋接相位錐中，如圖所示，狹槽404和406從所述表面開始，在橋接通道410 處聯結，以及利用橋接元件412分隔開。出口狹槽414將所述橋接狹槽連接到喉狀部分416， 該喉狀部分416在開孔418結束。通過彎曲所述狹槽來形成所述橋，靠近所述中心線的狹槽的有效長度增加，從而使得所有狹槽具有類似長度，而與它們的起始半徑無關。有利地， 這個設計允許所述狹槽匹配它們開始的表面法線的方向，但是仍然利用相對一致的總長度在公共喉狀部分中聯結。 其它實現方式在下述權利要求書以及申請人可以被授權的其它權利要求的范圍內。
權利要求
1.一種裝置，包括電聲換能器(100)，具有電磁驅動的活動穹頂(10)以及具有主體(10 , 102b)和穹頂接口表面(108)的相位錐(102)，其中在所述穹頂和所述穹頂接口表面之間形成壓縮腔 (30)；所述相位錐至少包括第一和第二環形狹槽(104，106)，所述第一和第二環形狹槽從所述穹頂接口表面處開始，并且延伸第一深度到達所述相位錐的主體中，所述第一和第二狹槽在所述穹頂接口表面處利用橋接元件(11 分隔開，并且在所述穹頂接口表面下方的所述第一深度處利用第一橋接通道(110)聯結，所述相位錐還包括出口狹槽(114)，所述出口狹槽在所述相位錐的主體中的第二深度處將所述橋接通道耦接到喉狀部分(116)。
2.如權利要求1所述的裝置，其中，所述第一和第二狹槽具有近似相等的截面面積。
3.如權利要求1所述的裝置，其中，所述出口狹槽在所述第一橋接通道處具有近似等于所述第一和第二狹槽的截面面積之和的截面面積。
4.如權利要求1所述的裝置，其中，所述出口狹槽從所述第一橋接通道處開始，并且從所述橋接通道到所述喉狀部分，具有隨著所述出口狹槽的長度指數地增長的截面面積。
5.如權利要求1所述的裝置，其中，所述第一和第二狹槽位于與所述相位錐的中心軸相距對應的第一和第二半徑距離處，所述第一和第二半徑距離對應于由于所述穹頂的移動而在所述壓縮腔中激勵的駐波中的第一和第二零點的位置。
6.如權利要求1所述的裝置，其中，所述出口狹槽從沿著所述第一橋接通道對應于環路中的駐波中的零點位置的位置處開始，所述環路包括所述第一橋接通道、所述第一和第二狹槽以及聯結所述第一和第二狹槽的所述壓縮腔的部分。
7.如權利要求1所述的裝置，還包括耦接到所述穹頂的語音線圈以及將所述穹頂耦接到外周結構的柔性圍繞物。
8.如權利要求1所述的裝置，還包括外殼，所述外殼包括穹頂面對表面，所述穹頂面對表面在所述穹頂和所述穹頂面對表面之間形成背腔。
9.如權利要求1所述的裝置，還包括耦接到所述相位錐的輸出孔的喇叭形部分。
10.如權利要求1所述的裝置，其中，所述相位錐還包括第三狹槽，所述第三狹槽從所述穹頂接口表面處開始，并且延伸第三深度到達所述相位錐的主體中，所述第三狹槽在所述穹頂接口表面處利用第二橋接元件與所述第二狹槽分隔開，并且在第三深度處利用第二橋接通道聯結到所述第一橋接通道，以及所述出口狹槽從所述第二橋接通道處開始。
11.如權利要求1所述的裝置，其中，所述相位錐還包括第三和第四狹槽，所述第三和第四狹槽從所述穹頂接口表面處開始，并且延伸第三深度到達所述相位錐的主體中，所述第三和第四狹槽在所述穹頂接口表面處利用第二橋接元件分隔開，并且在所述穹頂接口表面下方的第三深度處利用第二橋接通道聯結，所述第二狹槽和第一橋接通道在所述穹頂接口表面處利用第三橋接元件與所述第三狹槽和第二橋接通道分隔開，并且在所述第三橋接元件下方的第四深度處利用第三橋接通道聯結，所述出口狹槽從所述第三橋接通道處開始。
12.如權利要求11所述的裝置，其中，所述第一深度和所述第三深度近似相等。
13.如權利要求1所述的裝置，其中，所述穹頂相對于所述相位錐成凹形。
14.如權利要求1所述的裝置，其中，所述穹頂相對于所述相位錐成凸形。
全文摘要
一種電聲換能器，具有電磁驅動的活動穹頂以及具有主體和穹頂接口表面的相位錐，其中在所述穹頂和所述穹頂接口表面之間形成壓縮腔。所述相位錐至少包括第一和第二環形狹槽，所述第一和第二環形狹槽從所述穹頂接口表面開始，并且延伸第一深度到達所述相位錐的主體中。所述第一和第二狹槽在所述穹頂接口表面處利用橋接元件分隔開，并且在所述穹頂接口表面下方在所述第一深度處利用第一橋接通道聯結。所述相位錐還包括出口狹槽，所述出口狹槽在所述相位錐的主體中，在第二深度處將所述橋接通道耦接到喉狀部分。
文檔編號H04R1/34GK102498727SQ201080027854
公開日2012年6月13日 申請日期2010年6月4日 優先權日2009年6月24日
發明者C·B·伊克勒, J·H·溫德爾, T·A·弗勒施勒 申請人:伯斯有限公司