CN101385389A - 线阵换能器和制造方法 - Google Patents

Abstract

具有布置成一组或多组的多个膜片的线阵声换能器使用改进的膜片设计以增大结构刚度和提高声效率。在一个实施方式中，使用单个驱动杆驱动每一组膜片中的多个膜片以减少膜片开口的数量和减轻由通过开口泄露的空气所造成的有害影响。本发明还公开了改进的制造方法。

Description

线阵换能器和制造方法

技术领域

本发明涉及声频***和声学领域，更具体地涉及提供一种具有多个膜片的改进的声换能器，所述声换能器将电信号转换为声辐射。

背景技术

在大多数放声***中使用的电力学声换能器的基本设计在过去的几十年里基本未变。作为该设计基础的主要物理机理之一是换能器产生声音的潜能与换能器的潜在体积容量(potential volumedisplacement)，即其有效表面积(effective surface area)与其偏移量(excursion capability)的乘积直接相关。这一原理与消费者对越来越小且仍能产生动人声音的装置的日益增多的需求直接冲突。

因此，近年来的努力集中于在不牺牲体积排量的情况下压缩声换能器的设计。其中一项工作是研制线阵换能器，其将单个膜片的表面积分成由通过一个或多个电动机驱动的杆同步驱动的多个膜片。由Unruh等人申请、名称为＂Acoustic Transducer Comprising a Pluralityof Coaxially Arranged Diaphragms＂的国际专利申请PCT/US2005/019443中公开了线阵换能器的各种实施方式。这种方法涉及具有不同形状因数的换能器，其与具有可比较声输出的传统设计的单膜片式传感器相比占用更少的空间。

这种设计方法需要对如果未解决会导致换能器具有低声音质量和/或高制造及组装成本的问题提出新颖的解决方案。这样的问题包括但不限于膜片的变形，因为膜片必须足够轻以确保足够的发声效率并且设计成使它们通过成本有效的方法制造，所以膜片刚度可能不足以抵抗由杆施加的集中力；组装这种复杂机电装置的成本；和由空气通过使驱动杆穿过的膜片上的开口发生泄漏所造成的有害影响。空气泄漏的有害影响包括相互调制、谐波失真和导致不良声音质量的湍流噪声；尤其是在低频区内的声输出等级的显著降低；和换能器达到＂输出下限＂，即活动部件与非活动部件产生硬机械接触时功率等级的降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种线阵声换能器设计，其可以消除或减轻由空气泄漏造成的有害影响和结构刚度缺陷，并降低制造成本。

一种提供小形状因数的线阵声换能器的实施方式包括两个电动机，每个电动机驱动多个膜片。膜片布置成两组；一组中的膜片由一个电动机驱动，另一组中的膜片由另一个电动机驱动，其中两组膜片沿彼此相反的方向驱动。膜片由电动机通过驱动杆驱动，所述驱动杆穿过膜片上的开口。令人遗憾的是，空气会通过这些开口发生泄漏，造成如上所述的有害影响。

目前的解决方案通过扩散、减少或消除穿过这些开口的空气流的机械来减轻空气泄漏问题。这种机构包括围绕开口且减少流过气流的套筒，由具有吸声性质的各种柔软材料制成的密封件，以及由围绕膜片开口定位的磁铁保持就位的铁磁性液体密封件。不管所用密封设计如何，人们希望减小膜片开口的总面积，因为面积越小，产生泄漏的空气越少。通过使膜片开口的内径略大于驱动杆的外径而使杆和膜片之间的间隙尽可能小，可以实现上述减小泄漏的效果。

令人遗憾的是，从制造角度出发，使膜片开口极为紧密地包住杆在实际上是不可行的。当间隙非常小时，杆和多个膜片之间的对准必须精确到防止杆和膜片之间在换能器工作期间发生接触。任何此类接触都会产生寄生噪声，其不利地影响声音质量，并且还降低了换能器长期使用的可靠性。换能器内与多个膜片近乎完美的对准需要与部件尺寸、尤其是膜片开口相关的极紧密的公差，从而显著增加了这类部件的成本。还需要极高的组装精度，因此，这不适用于传统的成本有效的换能器组装方法。而且，需要所有活动部件的运动基本上限制在其预定直线轨迹内，而不会产生由不稳定或不希望的结构振动所造成的任何显著的侧向运动。除了对组装精度和部件均匀公差设置进一步的限制之外，该条件对膜片的结构刚度有明显要求，膜片的结构刚度不能产生使膜片变形到足以与杆产生接触的振动方式。

可以通过使膜片开口的数量减至最少来减小膜片开口的总面积，通过减少用于驱动膜片的杆数量可以减少膜片开口的数量。根据本发明的一个方面，每组相对膜片由单个杆驱动。这是指，每个膜片为使驱动另一组膜片的杆穿过仅需要一个开口。该开口具有环绕其的套筒以进一步减少通过开口的空气泄漏。为了平衡作用在膜片上的作用力，单个杆优选地在尽可能靠近膜片和使膜片悬挂于换能器外壳上的环绕部分几何中心位置的位置连接到每个膜片上。驱动两组相对膜片的两个杆可以在膜片的大致中心位置处彼此尽可能靠近地放置。

根据本发明的一个教导，两组相对膜片彼此精确对准，并且两个驱动杆定位在仅与膜片的几何中心隔开极小距离的位置处。

根据本发明的另一教导，两组相对膜片彼此略微偏置，使得每个驱动杆附接到从动膜片的几何中心处。如果膜片和环绕部分的子组件为圆形或其它规则形状，则几何中心与膜片/环绕部分子组件的旋转中心重合。两组膜片可以在与换能器长轴垂直的平面内沿任意方向彼此偏置。偏置方向影响线阵换能器的最终形状，并且可以进行选择以满足各种形状因数约束条件和/或声性能标准。

在具有一组或多组由杆驱动的膜片的线阵换能器的任何实施方式中，驱动每个膜片的作用力集中在驱动杆附接于膜片上的小区域上。这与传统的换能器相差悬殊，其中，相应的作用力分布在音圈筒管的顶部附接于从动膜片上的连续圆形接头上。在根据本发明的一个实施方式的线阵换能器中，该作用力分布仅发生在每组运动膜片中的第一膜片，即，直接连接至驱动电动机的音圈的膜片上。第一膜片连接到驱动杆上，所述驱动杆将驱动力传递给同一组膜片中的其余膜片。传统的膜片通常不设计成在这种局部集中力下操作并且对此应用而言是不合适的，因为局部作用力会产生不希望的振动方式并在膜片上产生明显不希望的应力。这些振动方式会导致侧向运动或变形，其继而造成杆与膜片开口的边缘产生接触。这种问题在开口和杆之间的间隙很小以减小空气泄漏影响时尤为可能。而且，即使它们不导致膜片和杆之间的接触，这种振动方式会产生降低线阵换能器的声音质量的噪音。另外，局部应力对相应部件的耐久性具有不利影响，还会导致不希望的噪音。

根据本发明的一个方面，在线阵换能器中使用的膜片以这样的方式进行设计，以减小不希望的振动和由通过驱动杆传递的大局部作用力造成的局部应力。这可以通过添加增大膜片结构刚度的部件和将这些部件设计成具有不产生大局部应力的任何锋利边缘的光滑表面而实现。

然而，在没有本发明教导的优点的情况下，添加这类部件会产生增大膜片质量的不利影响，从而降低换能器的声效率和使膜片厚度在其表面范围内不均匀，这对膜片的可制造性和成本具有不利影响。特别地，只有在部件厚度在其表面范围内非常均匀时，才可以使用现有模制方法生产具有紧密尺寸公差的部件。厚度增大的区域包含更多材料，这意味着在部件从模型中取出之后，它们比其它较薄区域冷却得更慢。模制部件的不同区域内的不同冷却速率引起改变部件临界尺寸的变形，这会需要使用成本受限的材料或辅助机加工操作以确保最终部件保持紧密尺寸公差。可以使用本发明的各种教导获得避免这些问题的换能器设计。

根据本发明的一个教导，通过使膜片表面成形为产生为抑制不希望的振动方式和减小局部应力所必需的部件来增大膜片的结构刚度。特别地，膜片厚度在其整个表面上保持基本一致，但是膜片表面本身凸出或凹入以产生增大结构刚度的脊部。这些脊部可以相对于膜片中心对称或不对称地取向。可以改变它们的特定形状和取向以与使驱动杆附接或穿过的开口的数量和位置相适应。由这些脊部引起的结构刚度增大会减小振动，从而允许杆和相应穿孔的套筒之间的间隙变得更小。这减小了能够使空气穿过膜片的开口的有效表面。

根据本发明的另一教导，通过利用复合结构来增大膜片的结构刚度，所述复合结构包括优选地在膜片中心处附接于膜片上的小刚性部件。膜片可以是扁平的、锥形的或为人们所希望的基本上任何其它形状。相应膜片的刚性部件可以是圆形、椭圆形或为人们所希望的基本上任何其它形状。该刚性部件优选地由坚硬且具有良好减振性能的塑性材料制成，所述材料例如为填充玻璃或填充云母的聚丙烯-聚亚苯基-氧化物-苯乙烯材料。刚性部件可以具有第一组一个或多个开口，其用于附接驱动相应膜片的杆。刚性部件还可以具有第二组一个或多个开口以允许驱动其它膜片的杆穿过。第二组开口可以略大于第一组开口，使得驱动其它膜片的驱动杆可以在不与膜片接触的情况下穿过。膜片外部优选地由传统的声膜片材料制成，例如为纸、或者轻质且仍然具有适当硬度的薄塑料。该第二部分优选地远大于刚性部件并且用作每个膜片子组件的大部分发声表面。在这个较大部件中使用轻质材料确保换能器的总移动质量较小。同时，尤其是在刚性部件成形为圆盘的情况下，在刚性部件中使用非常坚硬且具有良好减振性能的材料确保来自驱动杆的作用力沿该刚性部件的周边分布，并且以极为接近传统换能器的方式传递给周围膜片。最终的两件式膜片是刚性且轻质的。而且，刚性部件优选地在其除两组开口之外的表面上具有均匀厚度，并且可以使用现有的低成本模制方法制造，同时仍然保持非常紧密的尺寸公差。另外，刚性部件可以设计成在使杆穿过的开口周围较厚，使得开口长到足以起到进一步减轻空气泄漏影响的套筒的作用。

线阵换能器的组装过程远比传统的声换能器精密。该过程涉及包括两个电动机模块和多个主体模块的若干个部件模块的组装，所述主体模块由具有环绕部分的外壳区段和附接于其上的膜片构成。这些模块彼此附接且与驱动杆附接。

根据本发明的另一方面，线阵换能器的组装包括两个或多个杆或棒，其优选地由例如钢或Garolite的硬质材料制成。这些杆或棒穿过外壳区段内适当成形的开口并且两端紧密固定到相应的外壳区段上，从而提供为外壳区段所必需的张力以保持彼此紧密连接。在优选实施例中，使用围绕换能器对称分布的四个这样的杆。这些杆或棒可以藏于外壳区段内部或从外壳区段伸出。这些杆或棒中的两个优选地位于换能器连接至外壳的侧面上，所述换能器安装到所述外壳上。这两个杆或棒可以从外壳区段伸出并且适当地成形为具有平坦的外部区段，所述平坦的外部区段具有安装孔，使得它们可以起到安装法兰的作用。通过提供将外壳区段连接在一起的张力，这些杆或棒消除了在外壳区段之间使用粘合剂的需要，从而简化了组装过程。它们还可以增大整个换能器结构的抗弯和抗扭刚度。该优点在外壳区段由用于减少总重量和成本的类似塑料的材料制造时尤为重要。塑料外壳区段本身不提供为避免换能器组件的不希望的振动所必需的结构刚度，但是由这些刚性杆或棒提供的加固可以消除或至少减小这些振动。

根据本发明的另一方面，可以对使用具有刚性部件的上述两件式膜片的线阵换能器组件进行变型以提供更好地对准。由轭部、磁铁和顶板构成的电动机模块在没有它们的相应外壳区段的情况下单独组装。电动机模块通常是线阵换能器中最为昂贵的部件，然而它们在使用传统的换能器组装方法的情况下易于精确组装。如果希望的话，它们可以在主体区段已经正确组装之后组装到换能器中。通过将刚性部件附接到膜片的相应外部部件上来单独组装两件式膜片。两件式膜片附接到它们的相应环绕部分上。外壳区段不必在组装过程的这一步骤中使用。膜片-环绕部分子组件附接到驱动杆上以形成内部移动子组件。具体地，驱动杆利用适当的固定装置固定就位，随后，膜片-环绕部分子组件在杆上滑动并于在适当位置附接于其上，所述适当位置可用小凹口在杆上标出。每一膜片-环绕部分子组件以正确的朝向附接到其相应的驱动杆上，使得非驱动杆穿过相应膜片开口定心。为此，可拆卸套筒可以***膜片开口中。这些套筒可用于确保非驱动杆定位在开口中心，并且随后拆下。外壳区段在内部移动子组件上滑动并且附接到相应的环绕部分上。当所有外壳区段附接到环绕部分上时，如上所述的杆或棒会穿过外壳区段滑动到适当位置，并且紧固或附接就位。优选地，组装的最后一部分是安装两个电动机模块。对于每一个电动机模块来说，音圈利用适当的固定装置附接到相应的端部膜片上，并且由轭部、磁铁和顶板构成的电动机模块利用另一个适当的固定装置附接到最后一个外壳区段上。

根据本发明的另一方面，通过使电动机轭部与覆盖电动机端部的端帽一起模制可以简化线阵换能器的组装。这两个部件通常为分离的；它们整合为单个部件在制造期间可能需要附加的模制步骤，但是它能够提高电动机轭部和端帽之间的对准精度，并且可以简化用于将部件组装成最终换能器的方法。

根据本发明的另一方面，通过使用两个或多个不同的外壳区段可以更有效地完成线阵换能器的组装，其设计略作改动以提供统一的机械接口，以便允许使用相同的自动化组装方法组装整个换能器外壳。

通过参考下列讨论和附图可以更好地理解本发明的各种特征，在几幅附图中，相似的参考数字表示相似的元件。下列讨论和附图的内容仅以实例方式进行阐述，不应当理解为对本发明的范围的限制。

附图说明

图1A-1B是线阵换能器的实施方式的示意图，所述线阵换能器使用一个杆驱动每一组相对的膜片，其中，两组膜片彼此对准。

图2A-2B是线阵换能器的实施方式的示意图，所述线阵换能器使用一个杆驱动每一组相对的膜片，其中，两组膜片彼此偏置。

图3A-3B是用于图2A-2B所示线阵换能器的外壳区段的示意图。

图4A-4B是可以在图1A-1B所示线阵换能器中使用的膜片的示意图，所述膜片在其中心处具有盘状刚性部件。

图5A-5B是图4A-4B所示刚性部件的示意图。

图6A-6B是可以在图2A-2B所示线阵换能器中使用的膜片的示意图，所述膜片在其中心处具有盘状刚性部件。

图7A-7B是图6A-6B所示刚性部件的示意图。

图8A-8B和9A-9B是由具有均匀厚度的材料制成的膜片和用以增大结构刚度、减少局部应力的脊部的示意图。

图10是端部膜片和音圈之间的连续连接部的示意图。

图11A-11B和12是使用图8A-8B和9A-9B中所示膜片和图10中所示膜片-音圈连接部的线阵换能器的示意图。

图13A-13B是线阵换能器的可选实施方式的示意图，所述线阵换能器使用一个杆驱动每一组相对的膜片，其中，两组膜片彼此对准。

图14A-14E是设计成具有均匀厚度的膜片和用以增大结构刚度、减少局部应力的脊部的示意图。

图15A-15B、16A-16B和17A-17B是在图13A-13B所示线阵换能器中使用的三个不同外壳区段的示意图。

图18A-18B是在图13A-13B所示线阵换能器中使用的整体式电动机轭部和电动机端帽的示意图。

具体实施方式

图1A-1B和图2A-2B显示了使用单个杆驱动两组膜片中每一组膜片的线阵换能器的两种实施方式。

图1A显示了具有两个电动机1320和1340的线阵换能器1000的透视图，图1B显示了其剖视图，其中，每个电动机驱动两组膜片1100之一。两组膜片中每一组的膜片1100通过单个杆1200彼此连接，因此，在换能器1000中总共有两个杆1200。在这一实施方式中，每个膜片1100在其中心处具有刚性部件1120，并且两组膜片1100彼此对准，使得两个电动机1320和1340也彼此对准。每个杆1200在点1140处附接到膜片1100的刚性部件1120上，所述点1140略微远离圆盘1120和相应膜片1100的几何中心。拉紧杆1700滑动通过外壳区段1500中的凹口并且增大了换能器1000的刚度，同时还起到安装法兰的作用。

图2A显示了具有两个电动机2320和2340的线阵换能器2000的透视图，图2B显示了其剖视图，其中，每个电动机驱动两组膜片2100之一。两组膜片中每一组的膜片2100通过单个杆2200彼此连接，因此，在换能器2000中总共有两个杆2200。在该实施方式中，每个膜片2100在其中心处具有刚性部件2120，并且每个杆在点2140处附接到膜片2100的刚性部件2120上，所述点2140位于圆盘2120和相应膜片2100的几何中心。两组膜片2100彼此略微偏置，两个电动机2320和2340也是如此。膜片2100比膜片1100的锥度更大；可以选择线阵换能器中膜片的锥角以满足声学要求和形状因数要求。特别地，较大锥度膜片可以使换能器的频率响应达到较高频率，但对相同的换能器长度而言，与较小锥度膜片相比可以减小最大偏移量。拉紧杆2700滑动通过外壳区段2500中的凹口并且增大了换能器2000的刚度，同时还起到安装法兰的作用。

与换能器1000相比，最终形成的换能器2000略成椭圆形。在这里显示的实施方式中，偏置方向与换能器的安装平面平行；因此，偏置增大了换能器的宽度而不是高度。其它实施方式可以具有沿不同方向的偏置。例如，如果希望换能器安装在尽可能窄的开口中，偏置可以与换能器的安装平面垂直，从而增大换能器高度而不是宽度。图3A-3B显示了在换能器2000的组件中使用的外壳区段2500。在外壳区段2500的相对表面上增加半圆形延伸部2520和2540以适应两组膜片之间的偏置。延伸部2520和2540允许相邻环绕部分(surrounds)在相对于彼此适当的偏置位置处附接到外壳区段2500上。在最终形成的组件2000中，相邻的外壳区段2500相对于彼此旋转180度，使得区段的延伸部2520与下一区段的延伸部2540相配合，并且如图6A-6B中显示的相应环绕部分2600的最外侧区段在这两个延伸部之间压缩。

图4A-4B显示了在换能器1000的组件中使用的两件式膜片1100，其中，膜片显示为附接到环绕部分1600上，形成膜片-环绕部分子组件4000。图4A显示了膜片-环绕部分子组件4000的顶视图，图4B显示了其剖视图。两件式膜片1100由位于其中心处的刚性部件1120和提供膜片的大部分发声表面的轻质锥形部分1180构成。环绕部分1600附接到锥形部分1180上。锥形部分1180和圆盘1120附接于连接点1190处。圆盘1120在开口1140处与驱动杆1200相连。开口1140略微远离圆盘1120和膜片1100的几何中心。第二开口1150允许驱动另一组膜片的杆穿过膜片1100。开口1150的内表面为光滑的，并且其直径略大于杆1200的外径。由于圆盘1120的厚度，开口1150起到套筒的作用，其减小由通过开口泄漏的空气所造成的有害影响。

图5A-5B更为详细地显示了刚性部件1120。图5A显示了圆盘1120的顶视图，图5B显示了其剖视图，其中，所述圆盘具有用于附接驱动杆的开口1140和用于使非驱动杆穿过的开口1150。开口1140可以在其顶部和底部扩口以给可能使用的各种粘合剂提供粘结凹窝(well)1160。另外，开口1140可以包括附加缺口1170，其允许粘合剂平行于驱动杆1200流动并在圆盘1120和杆1200之间形成更为牢固的粘结。

图6A-6B显示了在换能器2000的组件中使用的两件式膜片2100，其中，膜片显示为附接到环绕部分2600上，形成膜片-环绕部分子组件6000。图6A显示了膜片-环绕部分子组件6000的顶视图，图6B显示了其剖视图。两件式膜片2100由位于其中心处的刚性部件2120和提供膜片的大部分发声表面的轻质锥形部分2180构成。环绕部分2600附接到锥形部分2180上。锥形部分2180和圆盘2120附接于连接点2190处。圆盘2120在开口2140处与驱动杆2200相连。开口2140位于圆盘2120和膜片2100的几何中心。第二开口2150略微远离圆盘2120的几何中心。开口2150允许驱动另一组膜片的杆穿过膜片2100。开口2150的内表面为光滑的，并且其直径仅稍大于杆2200的外径。由于刚性部件2120的厚度，开口2150起到套筒的作用，其减小由通过开口泄漏的空气所造成的有害影响。

图7A-7B更为详细地显示了刚性部件2120。图7A显示了圆盘2120的顶视图，图7B显示了其剖视图，其中，所述圆盘具有用于附接驱动杆且位于其几何中心处的开口2140和用于使非驱动杆穿过的开口2150。开口2140可以在其顶部和底部扩口以给可能使用的各种粘合剂提供粘结凹窝2160。另外，开口2140可以包括附加缺口2170，其允许粘合剂平行于驱动杆2200流动并在圆盘2120和驱动杆2200之间形成更为牢固的粘结。

线阵换能器1000的组装可以通过几个步骤完成。由轭部、磁铁和顶板构成的电动机模块1320和1340在没有它们的相应外壳区段的情况下单独组装。同样，通过将刚性部件1120附接到锥形部分1180上对两件式膜片1100进行单独组装。两件式膜片1100附接到其相应的环绕部分1600上以形成图4A-4B所示的膜片-环绕部分子组件4000。膜片-环绕部分子组件随后附接到驱动杆1200上以形成内部移动子组件。具体地，驱动杆1200利用适当的固定装置固定就位，随后，膜片-环绕部分子组件4000在杆上滑动并于适当位置附接于其上，所述适当位置可用小凹口在杆上标出。每一膜片-环绕部分子组件4000以正确的朝向附接到其相应的驱动杆上，使得非驱动杆穿过相应膜片开口定心。为此，可拆卸套筒可以***膜片开口1150中。这些套筒可用于使非驱动杆方便地定位在开口中心并且随后被拆除。可以通过添加填充粘结凹窝1160和缺口1170的粘合剂以提供牢固粘结来实现膜片-环绕部分子组件4000附接到驱动杆上。外壳区段1500在内部移动子组件上滑动并且附接到相应的环绕部分1600上。当所有外壳区段1500附接到相应的环绕部分1600上时，拉紧杆1700滑动通过外壳区段1500上的凹口并附接就位。对于两个电动机模块1320和1340中的每一个来说，音圈利用适当的固定装置附接到相应的端部膜片上，并且由轭部、磁铁和顶板构成的电动机模块利用另一个适当的固定装置附接到最后一个外壳区段上。

线阵换能器2000的组装还可以利用由几个步骤组成的类似方法完成。由轭部、磁铁和顶板构成的电动机模块2320和2340在没有它们的相应外壳区段的情况下单独组装。同样，通过将刚性部件2120附接到锥形部分2180上对两件式膜片2100进行单独组装。两件式膜片2100附接到其相应的环绕部分2600上以形成图6A-6B所示的膜片-环绕部分子组件6000。膜片-环绕部分子组件6000附接到驱动杆2200上以形成内部移动子组件。具体地，驱动杆2200利用适当的固定装置固定就位，随后，膜片-环绕部分子组件6000在杆上滑动并在适当位置附接于其上，所述适当位置可用小凹口在杆上标出。每一膜片-环绕部分子组件6000以正确的朝向附接到其相应的驱动杆上，使得非驱动杆穿过相应膜片开口定心。可拆卸套筒可***膜片开口2150中以方便非驱动杆定位于开口中心。可以通过添加填充粘结凹窝2160和缺口2170的粘合剂以提供牢固粘结来实现膜片-环绕部分子组件6000附接到驱动杆上。外壳区段2500在内部移动子组件上滑动并且附接到相应的环绕部分2600上。当所有外壳区段2500附接到相应的环绕部分2600上时，拉紧杆2700通过外壳区段2500上的凹口滑动并附接就位。对于两个电动机模块2320和2340中的每一个来说，音圈利用适当的固定装置附接到相应的端部膜片上，并且由轭部、磁铁和顶板构成的电动机模块利用另一个适当的固定装置附接到最后一个外壳区段上。

如果希望的话，可以使用一个以上的杆来驱动膜片组。图8A-8B和9A-9B显示了一种实施方式，其图解说明了设计成能容纳三个驱动杆和三个非驱动杆的膜片8100。膜片8100的厚度在其整个表面上基本一致，并且膜片表面成形为具有增大结构刚度的脊部8130。图8A显示了膜片8100的顶视图，图8B显示了其剖视图。脊部8130成形为增大膜片8100上的三个主应力点，即其中附接有驱动杆的三个开口8140之间的结构刚度。这种脊部构造在不增加膜片8100质量的情况下减少了不希望的振动方式。其中使非驱动杆穿过的膜片开口8150成形为套筒以减轻由空气泄漏造成的有害影响。图9A显示了膜片8100的顶部透视图，图9B显示了其底部透视图。脊部8130更为清晰地显示在这些视图中。特别地，在图9A的顶视图中，脊部8130表现为位于膜片8100的顶面上的凸起，而在图9B的底视图中，相同的脊部8130表现为位于膜片8100的底面上的凹陷。

图10为端部膜片组件10000的一个实施方式的横截面透视图，所述端部膜片组件可以附接到位于膜片组末端的电动机上。组件10000由膜片联接器10800、环绕部分10600和音圈10350组成。膜片联接器10800通过连续的粘合接头10890附接到音圈筒管10355上，所述连续的粘合接头具有位于其顶部边缘和底部边缘处的粘结凹窝。利用该连续的接头10890，可以利用成本有效的传统扬声器组装方法执行将膜片联接器10800附接到音圈10350上的步骤。支腿10810给膜片联接器10800提供结构刚度，同时减小其质量。端部膜片组件10000具有覆盖膜片联接器10800的中间部分的联接器盖；驱动杆附接到该联接器盖上，所述联接器盖未显示于图10中。

图11A-11B和12显示了两个线阵换能器，其使用连同拉紧杆一起的膜片8100和端部膜片组件连接器10000。图11A显示了带有拉紧杆11700的线阵换能器11000的透视图，图11B显示了其剖视图，所述拉紧杆滑动穿过外壳区段并在端部处紧固。拉紧杆11700在图11A的透视图中不可见，因为所述拉紧杆的端部(唯一可从外部看见的部件)由端盖11900覆盖。图11B显示出端盖11900可以构造为仅覆盖对收听者可见的电动机前部。

图13A显示了具有两个电动机13320和13340的线阵换能器13000的透视图，图13B显示了其剖视图，其中，每个电动机驱动两组膜片13100之一，并且单个杆连接每一组膜片。该构造与图1A和1B显示的换能器1000类似；然而，换能器13000包括电动机13320和13340，其包括辐射架13352以减小音圈13350的不希望的侧向振动。另外，电动机13320和13340包括电动机轭部，其与相应的电动机端盖一起模制成整体式组装部件13360。换能器13000还包括标准外壳区段13500，专用端盖区段13530，专用中间外壳区段13560和电动机配合区段13590，所述电动机配合区段用于固定辐射架13352的外侧部分。这四种类型的外壳区段以及整体式电动机端部13360具有一体的延伸部，所述延伸部在组装后构成安装法兰13700，使得换能器13000不再需要拉紧杆。而且，换能器13000包括单件式膜片13100，其成形为增大结构刚度并减小局部应力。

图14A-14E显示了设计成能容纳一个驱动杆和一个非驱动杆的膜片13100。膜片13100的厚度在其整个表面上基本一致，并且膜片表面成形为具有增大结构刚度并减小局部应力的脊部14130。图14A显示了膜片13100的顶视图，图14B和14C显示了其横截面视图。脊部14130成形为增大结构刚度和使膜片13100上的应力，尤其是由附接驱动杆的开口14140处的作用力产生的应力减至最小。这种脊部构造在不增加膜片质量的情况下减少了不希望的振动模式并且将应力分布在膜片13100的表面上。而且，如图14C所示，脊部14130成形为具有光滑表面，其减小了脊部14130内的局部应力。其中使非驱动杆穿过的膜片开口14150成形为套筒以减少由空气泄漏造成的有害影响。图14D显示了膜片13100的顶部透视图，图14E显示了其底部透视图。脊部14130更为清晰地显示在这些视图中。特别地，在图14D的顶视图中，脊部14130表现为位于膜片13100的顶面上的凸起，而在图14E的底视图中，相同的脊部14130表现为位于膜片13100的底面上的凹陷。

图15A-15B显示了外壳区段13500，在换能器13000的组件中使用七个与所述外壳区段相同的外壳区段。外壳区段13500在其前侧具有圆形凹陷13502，在其后侧具有圆形凸起13504。另外，外壳区段13500在其右侧具有如图15B所示的销13506，在其左侧具有如图所示的孔13508。在组装期间，相邻区段13500相对于彼此旋转180度，使得每个圆形凹陷13502与相邻外壳区段的相邻圆形凸起13504相配合，而每个销13506与相邻外壳区段的相邻孔13508相配合。而且，相应环绕部分(例如，环绕部分2600)的最外侧区段座于圆形凹陷13502中，并且通过相邻外壳区段的圆形凸起13504压缩和固定就位。

图13A和13B所示中间外壳区段13560与外壳区段13500极为类似，只是其总宽度小于外壳区段13500的总宽度。这种宽度减小是可能的，因为中间区段13560内的相邻膜片彼此面对。区段13560的宽度可以减小到使这两个膜片在无需不必要地减小其最大偏移极限的情况下更为接近。减小区段13560的宽度的优点是减小换能器13000的总长度。

图16A-16B显示了电动机配合区段13590，在换能器13000的组件中使用两个与所述配合区段相同的配合区段。电动机配合区段13590在其前侧具有圆形凹陷13592，在其后侧具有圆形凸起13594。另外，电动机配合区段13590在其左侧具有如图16B所示的销13596和13597，在其右侧具有如图所示的孔13598和13599。在组装期间，电动机配合区段13590***整体式电动机端部部件13360和位于如图13B所示换能器13000右侧端部上的外壳区段13500之间，或者***整体式电动机端部部件13360和位于如图所示换能器13000左侧端部上的端盖外壳区段13530之间。端盖外壳区段13530描述如下，图17A-17B显示了该端盖区段。在换能器13000的右侧端部上，电动机配合区段13590的圆形凹陷13592与外壳区段13500的圆形凸起13504相配合。另外，电动机配合区段13590的销13596和孔13598分别与外壳区段13500的孔13508和销13506相配合。

图17A-17B显示了端盖区段13530，在换能器13000的组件中只使用一个与所述端盖区段相同的端盖区段。端盖区段13530在其前侧和后侧具有圆形凸起13534。另外，端盖外壳区段13590在其右侧和左侧具有销13536和孔13538，如图17B所示。在如图13B所示组装换能器13000的左侧端部时，端盖外壳区段13530的前侧附接到外壳区段13500上，后侧附接到电动机配合区段13590上。在前侧，端盖外壳区段13530的圆形凸起13534与外壳区段13500的圆形凹陷13502相配合。另外，端盖外壳区段13530的销13536和孔13538分别与外壳区段13500的孔13508和销13506相配合。而且，相应环绕部分(例如，环绕部分2600)的最外侧区段座于外壳区段13500的圆形凹陷13502中，并且通过端盖外壳区段13530的圆形凸起13534压缩和固定就位。在后侧，端盖区段13530的圆形凸起13534与电动机配合区段13590的圆形凹陷13592相配合。另外，端盖区段13530的销13536和孔13538分别与电动机配合区段13590的孔13598和销13596相配合。

图18A显示了整体式电动机端部13360的顶部透视图，图18B显示了其底部透视图。电动机端帽13365和电动机轭部13325在制造过程的附加步骤中共同模制。该模制步骤可以确保两个最初分离部件之间极高的对准精度。最终的整体式电动机端部13360可以作为组装其余电动机部件的参照基础，从而简化电动机组装过程。在组装换能器13000的每个端部时，整体式电动机端部13350附接到电动机配合区段13590上。整体式电动机端部13360的圆形凹陷13362与电动机配合区段13590的圆形凸起13594相配合。另外，整体式电动机端部13360的销13366和孔13368分别与电动机配合区段13590的孔13599和销13597相配合。而且，相应辐射架13352的最外侧区段座于整体式电动机端部13360的圆形凹陷13362中，并且由电动机配合区段13590的圆形凸起13594压缩。

上文所述和附图显示的实施方式只是如何实现本发明的一些实例。例如，组内膜片可以由一个以上的杆驱动，并且膜片可以组成两组以上。组装步骤可按各种顺序执行以更好地满足受制造过程影响的任何要求。

Claims (19)

1.一种声换能器，其包括:

一外壳；

安装在所述外壳内并通过一个或多个第一杆彼此联接的第一组两个或多个第一膜片，其中，每个相应第一膜片包括一个或多个部件，所述部件相对于通过所述一个或多个第一杆施加到所述相应第一膜片上的作用力增大该相应第一膜片的结构刚度；

安装在所述外壳内并且通过一个或多个第二杆彼此联接的第二组两个或多个第二膜片，其中，所述第一杆穿过位于第二膜片内具有第二套筒的第二开口，第二杆穿过位于第一膜片内具有第一套筒的第一开口，其中，第一套筒减小通过其相应第一开口的气流，第二套筒减小通过其相应第二开口的气流，并且其中，每个相应第二膜片包括一个或多个部件，所述部件相对于通过所述一个或多个第二杆施加到所述相应第二膜片上的作用力增大该相应第二膜片的结构刚度；

安装在所述外壳内且联接到所述第一膜片上的第一电动机；和

安装在所述外壳内且联接到所述第二膜片上的第二电动机，其中，所述第一和第二电动机驱动所述第一和第二膜片彼此相对地运动。

2.如权利要求1所述的声换能器，其中，所述两个或多个第一膜片通过单个的第一杆彼此联接，所述两个或多个第二膜片通过单个的第二杆彼此联接。

3.如权利要求1或2所述的声换能器，其包括:

多个第一模块，每个第一模块构成外壳区段和相应第一膜片；

多个第二模块，每个第二模块构成外壳区段和相应第二膜片；和

一个或多个第三模块，每个第三模块构成外壳区段和相应第一膜片，其中，所述第三模块不同于第一模块。

4.如权利要求3所述的声换能器，其包括构成外壳区段的第三模块，所述外壳区段的长度不同于由每个第一和第二模块提供的外壳区段的长度。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的声换能器，其中，每个相应第一膜片具有均匀厚度，每个相应第二膜片具有均匀厚度。

6.如权利要求1-5中任意一项所述的声换能器，其中:

相应第一膜片的一个或多个部件包括与位于附接到一个或多个第一杆上的相应第一膜片上的一个或多个位置相邻的一个或多个脊部；并且

相应第二膜片的一个或多个部件包括与位于附接到一个或多个第二杆上的相应第二膜片上的一个或多个位置相邻的一个或多个脊部。

7.如权利要求1-5中任意一项所述的声换能器，其中:

相应第一膜片的一个或多个部件包括位于相应第一膜片中心处的第一刚性部件，所述第一膜片具有附接单个第一杆的第一开口和使单个第二杆穿过且不与其附接的第二开口，其中，第一刚性部件中的第二开口提供第一套筒；并且

相应第二膜片的一个或多个部件包括位于相应第二膜片中心处的第二刚性部件，所述第二膜片具有附接单个第二杆的第二开口和使第一杆穿过且不与其附接的第一开口，其中，第二刚性部件中的第一开口提供第二套筒。

8.如权利要求7所述的声换能器，其中，第一刚性部件中的第一和第二开口位于相应第一膜片中心的相对侧上，第二刚性部件中的第一和第二开口位于相应第二膜片中心的相对侧上。

9.如权利要求8所述的声换能器，其中，相应第一膜片的中心与相应第二膜片的中心对准。

10.如权利要求7所述的声换能器，其中，第一刚性部件中的第一开口位于相应第一膜片的中心，第二刚性部件中的第二开口位于相应第二膜片的中心。

11.如权利要求10所述的声换能器，其中，相应第一膜片的中心彼此对准，相应第二膜片的中心彼此对准，并且第一膜片的中心偏离第二膜片的中心。

12.一种用于制造如权利要求1-11中任意一项所述的声换能器的方法，其中，所述声换能器包括多个第一膜片模块和多个第二膜片模块，每个第一膜片模块具有附接到环绕部分上的第一膜片，每个第二膜片模块具有附接到环绕部分上的第二膜片，其中，所述方法包括:

使相应第一杆穿过相应第一膜片模块的第一膜片中的相应开口并穿过相应第二膜片模块的第二膜片中的相应开口，并且使相应第一杆固定到相应第一膜片模块的第一膜片上；

使相应第二杆穿过相应第一膜片模块的第一膜片中的相应开口并穿过相应第二膜片模块的第二膜片中的相应开口，并且使相应第二杆固定到相应第二膜片模块的第二膜片上；

通过将外壳区段附接到相应第一和第二膜片模块的环绕部分上组装外壳；

将第一电动机附接到外壳的第一端部上，使得第一电动机与一个或多个第一杆相联；以及

将第二电动机附接到外壳的第二端部上，使得第二电动机与一个或多个第二杆相联。

13.如权利要求12所述的用于制造如权利要求7-11中任意一项所述的声换能器的方法，其中:

相应第一杆穿过相应第一膜片模块的第一膜片的第一刚性部件中的相应第一开口并穿过相应第二膜片模块的第二膜片的第二刚性部件中的相应第二开口，并且相应第一杆固定到第一刚性部件上；并且

相应第二杆穿过相应第二膜片模块的第二膜片的第二刚性部件中的相应第二开口并穿过相应第一膜片模块的第一膜片的第一刚性部件中的相应第一开口，并且，相应第二杆固定到第二刚性部件上。

14.如权利要求12或13所述的方法，其包括:

使一个或多个杆穿过外壳区段中的开口；和

对所述一个或多个杆施加张力，使得该一个或多个杆沿与该第一和第二杆平行的方向对外壳区段施加压缩力。

15.如权利要求12或13所述的方法，其包括:

在固定相应第一杆之前使相应第一膜片模块的第一膜片定向，从而使第一膜片中的开口与第一组膜片中其它膜片的开口对准；和

在固定相应第二杆之前使相应第二膜片模块的第二膜片定向，从而使第二膜片中的开口与第二组膜片中其它膜片的开口对准。

16.如权利要求12-15中任意一项所述的方法，其包括:

将相应第一杆放置在固定位置；

通过使第一膜片沿相应第一杆的长度滑动以使相应第一杆穿过第一膜片的相应开口；

将相应第一杆从其固定位置移除；

将相应第二杆放置在固定位置；

通过使第二膜片沿相应第二杆的长度滑动以使相应第二杆穿过第二膜片的相应开口；和

将相应第二杆从其固定位置移除。

17.如权利要求12-15中任意一项所述的方法，其包括:

使用位于相应第一杆上的第一可拆卸套筒以方便第二膜片的对准；

将第一可拆卸套筒从相应第一杆上拆下；

使用位于相应第二杆上的第二可拆卸套筒以方便第一膜片的对准；和

将第二可拆卸套筒从相应第二杆上拆下。

18.一种用于制造如权利要求1-11中任意一项所述的声换能器的方法，其中，所述声换能器包括多个第一膜片模块和多个第二膜片模块，每个第一膜片模块具有附接到第一环绕部分上的第一膜片，所述第一环绕部分安装在外壳区段上，每个第二膜片模块具有附接到第二环绕部分上的第二膜片，所述第二环绕部分安装在外壳区段上，其中，所述方法包括:

使一个或多个杆穿过外壳区段内的开口；和

对所述一个或多个杆施加张力，使得该一个或多个杆沿与该第一和第二杆平行的方向对外壳区段施加压缩力。

19.如权利要求12-18中任意一项所述的方法，其包括:

通过将第一电动机模块固定到外壳的第一端部上以将第一电动机附接到外壳的第一端部上，其中，第一电动机模块包括第一电动机、第一端帽和适于安装在外壳的第一端部上的第一轭部；和

通过将第二电动机模块固定到外壳的第二端部上以将第二电动机附接到外壳的第二端部上，其中，第二电动机模块包括第二电动机、第二端帽和适于安装在外壳的第二端部上的第二轭部。

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