专利名称：带有非平面配置隔膜的静电换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及充电电容性换能器，更具体地说，涉及用于处于与一个静电扬声器的定子元件接触的换能器的隔膜配置。
尽管静电扬声器的概念在发展中已经约一百年了，但直到20世纪40年代后期才实现商业应用。从那时起，用于静电扬声器的一种标准构造一直处于技术状态的支配地位。这种标准利用两个导电、静止、平面定子，这两个定子定位成他们与其之间的特定位移间隙处于平行、同轴关系中。一个通常由金属化聚酯制成的张紧隔膜，以非接触、悬挂配置定位在定子之间。交流声频信号的两个极性从一个升压变压器的输出送到两个相应定子。一个高压、小电流直流偏置电压同时施加到可运动隔膜上，以便实现用于声频输出的振动。
尽管静电扬声器有多个优点，但超过动态扬声器系统的商业接收一直是名义上的。磁驱动锥和有关动态扬声器一直保证超过90％的声频市场，并且在市场份额方面继续增大。这部分归因于质量静电系统生产的高成本、用来获得小范围频率响应的空间要求、及得到适于长期稳定性和可靠操作的困难。
与先有技术静电扬声器有关的技术困难包括隔膜张力、谐振频率、偏置电压及隔膜稳定性的平衡。这样的平衡是有问题的，因为一个因素的调节常常导致另一个的不平衡。例如，对于稳定性需要较大的张力；然而，张力的任何增大导致低频范围响应的同时减小。类似地，降低偏置电压增大稳定性，但同时减小灵敏度。除性能折衷选择之外，隔膜的张紧导致制造困难，并且造成要求张力在延长使用时段上保持的困难。把隔膜以非接触状态悬挂在定子之间的张紧要求严重限制扬声器形状和配置。因而，先有技术静电扬声器传统上昂贵、扁平、尺寸大及一般没有吸引力。
与先有技术静电学有关的另一个问题在于，他们对来自邻近扬声器器件的任何壁或围绕物的加载和反射非常敏感。结果可能是谐振频率的增大、减小的中频带输出、和差的频率响应。这些因素显著限制定位在家庭或商业用途中的扬声器，并且一般进一步增加顾客对静电系统领域满意的担心。
Buchmann等的美国专利2,872,532、Bobb的美国专利2,935,575、及Reynard的美国专利4,439,642表示讲授静电扬声器设计基础的多个先有技术参考资料。这些参考资料表明悬挂在一个定子上方的常规张紧隔膜，该定子包括开口或适于声透过的一些其他形式。已经偿试了多种设计变更以实现对于静电系统的其他应用。例如，Schindel等的美国专利表示刚性定子的改进，以包括带有峰和谷的一个粗糙表面(图4)，便于对超声发射体有用的高频响应。Curry的美国专利2,855,467和Reylek等的美国专利3,544,733表明与可弯曲导电膜组合的可弯曲介电隔膜，这些可弯曲导电膜提供用于专门用途的边缘声频输出。一直在通过沿其表面区域锚定或附着隔膜追求其他进步，以避免以上讨论的板表面张紧的困难。Steedle的美国专利1,809,754表示在相对定子元件10与11之间的一个隔膜16的捕获。这种构造把振动隔膜区域局部化成带条，如图3中表明的那样，并且产生一种非平面隔膜配置。一种类似的“带条状”构造表明在Mache的美国专利1,799,053中，并且一个刚性定子“a”支撑一个非平面隔膜“b”。这里同样，隔膜运动显得被隔离成图3中所示被捕获的材料带条。
先有技术资料还没有产生一种对提供能服务于声频工业的便宜静电扬声器的困难的商业可接收解决方案。不过，随着对包括从袖珍CD唱机和笔记本电脑至与家庭影院用途有关的环绕立体声的虚拟每种声源的质量声系统的需要，这样的用途变得越来越宽广。这样的系统要求宽广的频率响应、无维护使用、和能够实现与动态扬声器市场竞争的成本竞争基础。
因此，本发明的一个目的在于，提供一种建造便宜，而供给宽带、高质量声频输出的静电扬声器。
本发明的另一个目的在于，提供一种在机械上优于先有技术静电扬声器器件的静电扬声器。
本发明的一个目的在于，提供一种使与隔膜张力、谐振频率、偏置电压及隔膜稳定性有关的兼顾最小的静电扬声器。
本发明的又一个目的在于，提供一种在制造过程期间和在扩展用途期间减小实现理想隔膜张力的困难的静电扬声器。
本发明的再一个目的在于，提供一种能够以多种不同形状制造的静电扬声器。
本发明的另一个目的在于，提供一种减小对从与壁或围绕物的声耦合生成的对加载反射的敏感性的静电扬声器结构。
从结合如下附图所作的如下详细描述，将明白本发明的其他目的和特征。
图1是本发明一个实施例的立体图，在静电换能器器件的相对定子之间带有一个一般正弦形隔膜。
图2表示本发明一个第二实施例的图示侧视图，包括在隔膜与定子之间的一个缓冲件。
图3是本发明另一个实施例的图示表示，使用一种双隔膜。
图4表示使相对隔膜在定子两侧的一个单定子的横截面的另外图示视图。
图5是表明在图1和2中的隔膜的立体图。
图6是表明在图3中的隔膜的立体图。
图7是描绘一种皱纹样式的隔膜的立体图。
图8是图7的隔膜布置在两个定子之间的侧视图。
图9描绘与一个正弦形隔膜匹配的正弦形定子配置的图示表示。
图10描绘图9的一般正弦配置的一种分段样式的图示表示。
图11描绘在定子/隔膜波峰上带有改进电压源的分段样式的图示表示。
图12描绘本发明一个凹凸实施例的图示表示。
图13描绘作为一种静电换能器的同心圆柱和隔膜的图示表示。
图14和15图示表明包括整波正弦波和锯齿样式的其他隔膜配置。
图16A和16B描绘把一个隔膜配置成用于选择谐振带宽的一种定子/隔膜组合的图示表示。
图17描绘一种换能器的图示表示，其中为了希望的带宽响应在结构质量或刚度上改进隔膜。
图18A、B和C图示表示对于双侧性能具有定子关系改变取向的换能器。
图19A、和B图示表示对于双侧性能具有定子关系偏离中心取向的换能器。
图1表示在本发明一般概念内建造的一种静电换能器。它包括一个带有一个内部表面21和适于带有用来为声频输出提供声透过的槽或开口22的第一刚性定子20。一般用于先有技术静电换能器的任何导电材料可以应用于本发明，如金属、掺杂塑料、及带有一个导电涂层的非导电基片。把定子配置成提供均匀的电荷分散和一种刚性支撑，与先有技术张紧静电换能器一致。
一个第二刚性定子24带有一个与第一定子的内部表面并列的内表面25。该第二定子的建造类似于第一定子20，包括槽26和导电性能。一个电压源按照熟知的原理耦合到各定子上。一个适当的分离距离或间隙27提供在各内部表面21与25之间，用来接收至少一个可弯曲隔膜28作为静电发射体膜。
可弯曲隔膜28建造有一个导电层，并且耦合到一个信号和偏压源29上。一个双侧聚酯-金属-聚酯膜可以用来防护在隔膜与定子之间的起弧。用于发射体膜的其他组成对于熟悉本专业的技术人员是熟知的。因而，除表明的单膜表示28之外，没有叙述隔膜构造的细节。图1表明实现隔膜振动以利于声频输出的的一个声频信号的应用。
本发明的一个特征在于，适用于隔膜具有特征在于从隔膜的每个相应侧看是峰30和谷31的连续阵列的几何轮廓。换句话说，当从顶侧32看隔膜时，看到基本上相对于第一定子20的内表面21限定隔膜操作表面的交变峰30和谷31。类似地，当从底侧33看隔膜时，看到基本上相对于第二定子24的内表面25限定隔膜操作表面的交变峰30和谷31。如这里使用的那样，峰和谷对于一种非平面隔膜构造是一般基准，其中隔膜的相对侧形成与定子相应内部表面区域的多个接触点(峰)，通过离开内部表面区域移动的隔膜的非接触区域(谷)与相邻接触点分离。如下文将提到的那样，峰和谷的阵列不必按照特定图案重现。的确，图8表明由隔膜膜生成的峰和谷的完全随机阵列，该隔膜膜已经弄皱成压缩形状，并且然后释放以把皱纹脊分成接触点或峰。因此，要理解，任何形式的可弯曲、非平面膜配置可以提供峰和谷的希望性质，如在要求权利的本发明中叙述的那样。
本发明的另一个重要特征在于，隔膜每侧的峰相邻定子的内表面定位，但基本上不附着。这与锚定在沿带条状配置的隔膜的诸点处的非平面形式的先有技术隔膜不同。尽管先有技术发射体对于沿每个带条长度的振动有些分段，但本发明涉及一种不附着或如此锚定的隔膜。这就是说，有些附着可能是不必要的，如绕周界把隔膜定位在定子之间。然而，隔膜一般不附着以提供运动的一般自由度。
的确，本发明的一些实施例在用于低端频率响应增强的操作期间允许峰相对于定子的内表面正交地移动。因而，本发明包括其中除在隔膜周缘处的锚定点之外不把隔膜每侧的峰附着到第一和第二定子的相应内部表面上的一般概念。
图1和2表明一种具有一般正弦形轮廓的隔膜28。该形状已经证明产生惊人高质量的静电扬声器的宽带响应。正弦形曲率可以通过多种方法应用于常规聚酯膜(Mylar)。尽管该膜可以容易地模压或否则预成形，但本发明者已经发现，使膜经受热把膜以一致的重现方式转换成具有1/8至1/4英寸半径34的平缓曲率。
该隔膜定位在两个相对金属栅格定子之间，并且垫有一个非导电泡沫薄层35。当把峰推和拉向定子的内表面时，泡沫层提供峰30的软着陆。因为相对充电表面35和21靠近，该区域具有最高的电容和最大的吸引力。因而，垫的使用防止隔膜贴着否则刚硬的定子拍打，特别是在较低频率下，并且可以连续跨过定子至少一个的内表面，或者可以如图12中表示的那样分段。类似地，缓冲层可以是导电的，其中隔膜包括一个与导电缓冲层并列的非导电接触侧。
图2表明在定子40与41之间的推挽系统中的隔膜28的一种可能操作模式。当吸引力增大时，从定子发散的靠近弯曲部分43被推或拉远离或靠近相邻定子表面。这创建产生希望生成声波的隔膜滚动作用。因为峰不附着到定子结构上，并且以带条状配置隔离，所以声波更统一地跨过整个隔膜的表面。当泡沫层由隔膜顺序压缩和释放时，插入的泡沫薄层35也允许隔膜以受控方式向近处定子微动。总之，这些特征允许隔膜以足够的自由度操作以产生优良的低频声音。
图2也表明隔膜的一个实施例，其中导电层44在每侧上由上述诸如聚酯之类的介电材料的相对层彼此绝缘。特别是，可运动隔膜28包括涂敷到导电层44的相对第一和第二侧上的相对第一和第二导电层45和46，布置隔膜第一层45的峰47，以便在第一定子40的内部表面48处响应在第一和第二定子上的变化电荷分布而接触。类似地，隔膜第二侧的峰49以交替方式相对于第一侧的峰47布置，以便在第二定子的内部表面50处响应在第一和第二定子上的变化电荷分布而接触。对于该隔膜的相对绝缘表面，应该注意，泡沫层35可以是导电的或非导电的。该缓冲层可以从为隔膜提供柔软、弹性着陆表面的多种材料选择，如聚酯、棉花、尼龙、和这些材料的导电形式。一般地，缓冲层具有小于2毫米的厚度；然而，为了特定效果可以应用较大厚度。
图3表示一种静电换能器，其中可运动隔膜包括至少两个导电膜层53和54，该导电膜层53和54带有涂敷到最靠近相应第一和第二定子59和60的内部表面57和58的相对第一和第二侧上的相应第一和第二非导电层55和56。布置隔膜第一非导电层的峰61，以便在第一定子的内部表面57处响应在第一和第二定子上的变化电荷分布而接触，而隔膜第二非导电侧的峰62以交替方式相对于第一侧的峰布置，以便在第二定子的内部表面58处响应在第一和第二定子上的变化电荷分布而接触。这里同样，相应第一和第二定子包括相邻隔膜的第一和第二侧的相应交变谷定位的一些形式的开口(未表示)，以使声音能够经定子传播到周围环境。
借助于材料的薄缓冲层63已经改进了第一和第二定子的相应内部表面，以便为隔膜相应第一和第二侧的峰提供一个软着陆接触区域。
图4表明一种颠倒的配置，其中一个单定子65支撑相对隔膜66和67。峰68和谷69以上述类似的方式操作。一个壳体或外罩70提供远离定子的峰71的缓冲约束。其他的隔膜配置对于熟悉本专业的技术人员将是显然的，包括改进正弦波、整流正弦波、锯齿配置等。代表性单73和双隔膜74系统的三维立体图分别表明在图5和6中。这些视图表明沿隔膜的长度形成脊和通道的峰75和谷76。
图7和8表示峰和谷的一种相反、随机样式，其中一个聚酯片77已经压缩成球，引起对结构的起皱影响。在释放时，膜伸展，但以峰78和分离谷79的形式保持皱纹。在图8中，这种皱纹片已经布置在定子80与81之间，以按照本发明实现一种操作性静电换能器。这里同样，把一个缓冲层82涂敷在相应定子的内表面处。这种随机配置表示具有优良保真的一种有效形式的静电扬声器。
静电换能器90的一个另外的几何实施例表示在图9中，其中第一和第二定子93和94的内表面91和92几何配置成，一般与隔膜97的峰95和谷96的希望几何轮廓一致。这能够实现相邻隔膜的第一和第二定子的相应内部表面的紧密定位。开口98提供在相应定子中便于声透过。图10是图9这种紧密配置结构的改进样式，其中定子件100和101形成轮廓和成形，以便更接近隔膜103的峰102定位。槽104定位在谷105内，并因此处于紧密接近中以在推挽操作中驱动隔膜103的相邻部分。对于熟悉本专业的技术人员显然，能设想把定子放置在靠近隔膜的位置以增大在其之间的静电场影响的效果的其他几何形状。
设计成用来提高效率的主要发明的另一种样式表示在图11中。由以前两个图将注意到，当定子相对于隔膜的接触峰处于吸引模式中时，鉴于在峰处缺乏运动几乎没有完成的功。尽管如此，把能量供给到整个膜，导致在非运动峰处的浪废能量。图11公开了一种使这种能量损失最小的改进定子配置。特别是，隔膜110以在两个定子111与112之间的悬挂方式表明。特征峰113和谷114相同。定子已经在接触峰113的附近分段以隔离电压源115。二极管116和117已经插入在连接电路之间，以顺序堵塞施加到定子段118和119上的电压信号，由此允许排斥力施加到接触峰113上，但取消无用的吸引力。还应该注意，一个中心抽头变压器120、二极管121、及电阻器122已经联接到隔膜上，以提供与定子电压合作产生用于声输出的静电驱动振动的调整偏压电荷。
图9-11表明的本发明的其他变更对于熟悉本专业的技术人员是显然的，其中以一种正弦曲率配置隔膜，并且把第一和第二定子的内部表面几何配置成一般与隔膜的正弦曲率一致。这些变更包括一般的结构，其中以嵌套关系借助于凹和凸几何形状分别配置相应的第一和第二定子，以提供一种具有凸起发射表面的声频扬声器。
图12表明本发明的一种样式，其中相对定子122和123以具有相同嵌套配置的形状凸起。这种结构跟随图1-8的形式，但有这样的补充，弧形形状提供一个凸起发射表面125，以提供声126的分散传播。该实施例也表明缓冲层的一种分段格式的使用，其中以非连续方式分段缓冲层，缓冲层的分段定位成与跨过离开定子的至少一个的内部表面延伸的连续峰接触。
这为通过开口128的声音提供一种无阻碍通道。
图13描绘一种静电换能器130的横截面，其中把相应第一和第二定子131和132分别配置成具有同心、封闭几何形状的圆柱，以提供一种带有一个基本上全环绕发射表面的声频扬声器。隔膜133悬挂在环形开口134中，稳定在定子的相对内部表面之间。声音圆周地、以及从一个中心谐振腔室135竖直地发射。开口136沿传播的径向方位提供声透过。隔膜以一种一般正弦形状的最佳形式表明；然而，其他的隔膜配置成如图14的整流正弦形状和图15的改进锯齿形式。在每种情况下，隔膜142和152定位在定子140、141、及150、151之间。
图16-17表示用来在静电发射体内产生不同谐振响应有用的隔膜变化。例如，图16A表示具有相对凹下内部表面的定子160和161的图示说明。一个正弦形隔膜162布置在凹下表面之间，使峰的增大高度延伸成与定子至少靠近接触。较大的波形162A支持较低谐振频率，而较短的峰162B以较高谐振频率操作。相反，图16B的实施例描绘相对凸起定子164和165，中间隔膜166具有一个支持较高频率的中央部分166A，并且外侧部分166B为较低频率配置。这些实施例一般表示根据波形高度和形状用于不同谐振频率的隔膜的配置。
图17表明在相应定子170和171内通过改变质量、刚度、或类似物理性质对隔膜172的改进。在该例子中，隔膜的外侧172B具有较大刚度或较厚的材料以利于较高谐振频率。隔膜的中央部分变薄，以升高用于较高范围的谐振频率。鉴于表明的原理，定子和隔膜的其他变更形式是显然的。
最后，图18和19描绘相对于在本发明中开发的悬挂隔膜结构观察到的异常现象的变化。图18A表示与图3对应的一种定子配置180和181，但折叠一个单发射体膜182以提供隔膜的两片。在该实施例中，偏置电压对于隔膜182的施加驱动对应隔膜半片远离和靠近定子。这有助于防止在两个片之间的拍打以使失真最小。图18B和18C表明对于锐角和钝角关系的角分离，同时保持在隔膜相应两片之间的连续性。
认识到推挽操作对于图18A的实施例是自然的。当把定子分离到锐角时，期望换能器显著失去双侧声频输出的动态(如在图18A中)；然而，惊奇的是该双侧响应继续。甚至更意外的是，双侧响应借助于定子至图18C中所示钝角方位的角转动保持。显然，图18C的期望响应支持单侧换能器。尽管如此，声测量证实了这种惊奇的现象。
概括地说，已经观察到，当相应第一和第二定子处于非平行关系时，对于峰和谷的一个表面相邻第一定子的内部、而峰和谷的一个第二表面相邻第二定子的内部表面延伸的隔膜，保持一种双侧输出。更具体地说，当相邻第一和第二定子形成一种其中第一和第二定子的内部表面处于锐角的角关系时，换能器的声频输出比单侧系统更紧密地对应于推挽系统。当第一和第二定子处于近似直角时和当第一和第二定子的关系处于钝角时，这也是真实的。
相对于图19A和19B中所示的定子配置发现了一种甚至更异常的现象。在这种情况下，移动第二定子191偏离与第一定子192的对准中心，使隔膜沿第一和第二定子的相应内部表面和在其之间延伸一个长度，从而隔膜的第一侧覆盖第一定子的内部表面而隔膜的相对第二侧覆盖第二定子的内部表面。换句话说，隔膜一侧的总表面面积大于第一或第二定子任一个的内部表面面积。在这种情形下，隔膜的第一侧相对于第一定子是非导电的，而隔膜的第二侧相对于第二定子是非导电的。即使在这种配置中，换能器的声频输出也比单侧系统更紧密地对应于推挽系统。这对于图19A的扁平、张紧隔膜，以及对于图19B的弯曲隔膜是可行的。
对于熟悉本专业的技术人员显然，相对于以上叙述的多种发明概念能应用多种变更。例如，本发明也能看作一种用来从静电换能器产生声频输出的方法，包括步骤a)选择带有一个内部表面的第一刚性定子；b)选择带有一个内部表面的第二刚性定子；c)把至少一个可弯曲、静电隔膜配置成其特征在于从隔膜每个相应侧看为峰和谷的一个连续阵列的非平面膜；d)把至少一个可弯曲隔膜定位在第一与第二定子的相应内部表面之间，使隔膜每侧的所述峰定位成相邻的，但基本上不附着到第一和第二定子的相应内部表面上，在操作期间使峰能够相对于定子的内部表面正交地移动；及e)把电压施加到相应第一和第二定子及隔膜上，以便用施加的声频信号驱动隔膜，作为一种扬声器器件。
权利要求
1.一种静电换能器，包括一个第一刚性定子，带有一个内部表面；一个第二刚性定子，带有一个离开第一定子内部表面且与其并列的内部表面；及至少一个可弯曲隔膜，带有一个导电层并且可作为静电发射体操作，所述隔膜插入在第一和第二定子的相应内部表面之间，所述隔膜配置成其特征在于从隔膜每个相应侧看为连续排列的峰和谷的非平面膜，隔膜每侧的所述峰定位成相邻的，但基本上不附着到第一和第二定子的相应内部表面上；及把电压施加到相应第一和第二定子及隔膜上以便用施加的声频信号驱动隔膜作为一种扬声器器件的装置。
2.根据权利要求1所述的静电换能器，其中在非平面膜中的峰和谷的连续阵列在横截面中由一种相对于第一和第二定子的内部表面之一具有隔膜的相邻侧的交变峰和谷的一般正弦形状表示。
3.根据权利要求1所述的静电换能器，其中可运动隔膜包括涂敷到导电层的相对第一和第二侧上的相对第一和第二非导电层，布置隔膜的第一层的峰，以便在第一定子内部表面处响应第一和第二定子上的变化电荷分布而接触；以交变方式相对于第一侧的峰布置隔膜的第二侧的峰，以便在第二定子内部表面处响应第一和第二定子上的变化电荷分布而接触；相应第一和第二定子包括相邻隔膜的第一和第二侧的相应交变谷定位的开口，使声音能够穿过定子传播到周围环境。
4.根据权利要求3所述的静电换能器，其中第一和第二定子的相应内部表面包括一个薄材料缓冲层，以便为隔膜相应第一和第二侧的峰提供一个软着陆接触区域。
5.根据权利要求4所述的静电换能器，其中缓冲层从由聚酯、棉花、聚氨酯、尼龙、人造丝、生丝、及聚酯、棉花、聚氨酯、尼龙、人造丝和生丝导电材料组成的材料组选择。
6.根据权利要求4所述的静电换能器，其中缓冲层是非导电的，并且具有小于2毫米非导电厚度。
7.根据权利要求2所述的静电换能器，其中可运动隔膜包括至少两个导电膜层，至少两个导电膜层带有涂敷到最靠近相应第一和第二定子的内部表面的相对第一和第二侧上的相应第一和第二非导电层，布置隔膜的第一非导电层的峰，以便在第一定子内部表面处响应第一和第二定子上的变化电荷分布而接触；以交变方式相对于第一侧的峰布置隔膜的第二非导电侧的峰，以便在第二定子内部表面处响应第一和第二定子上的变化电荷分布而接触；相应第一和第二定子包括相邻隔膜的第一和第二侧的相应交变谷定位的开口，使声音能够穿过定子传播到周围环境。
8.根据权利要求7所述的静电换能器，其中第一和第二定子的相应内部表面包括一个薄材料缓冲层，以便为隔膜相应第一和第二侧的峰提供一个软着陆接触区域。
9.根据权利要求7所述的静电换能器，其中第一和第二定子的内表面几何配置成，一般与隔膜的峰和谷的一般几何轮廓一致，以便能够实现相邻隔膜的第一和第二定子的相应内部表面的紧密定位。
10.根据权利要求1所述的静电换能器，其中隔膜配置成正弦曲率，并且第一和第二定子的内部表面几何配置成一般与隔膜的正弦曲率相一致。
11.根据权利要求1所述的静电换能器，其中隔膜配置成锯齿轮廓，并且第一和第二定子的内部表面几何配置成一般与隔膜的轮廓相一致。
12.根据权利要求1所述的静电换能器，其中隔膜配置成整流正弦曲率，并且第一和第二定子的内部表面几何配置成一般与隔膜的正弦曲率相一致。
13.根据权利要求1所述的静电换能器，其中插入在第一与第二定子之间的隔膜除附着的周缘点之外一般不附着到第一或第二定子的任一个上，能够使隔膜响应定子的驱动力，作为具有增强低频响应的单扬声器薄膜。
14.根据权利要求1所述的静电换能器，其中缓冲层跨过至少一个定子的内部表面是连续的。
15.根据权利要求1所述的静电换能器，其中缓冲层以非连续方式分段，缓冲层的所述段定位成与跨过至少一个定子的内部表面延伸的连续峰相接触。
16.根据权利要求4所述的静电换能器，其中缓冲层是导电的，所述隔膜带有一个与导电缓冲层并列的非导电接触侧。
17.根据权利要求1所述的静电换能器，其中隔膜的每一侧的峰除隔膜周缘处的锚定点之外一般不附着到第一或第二定子的相应内部表面。
18.根据权利要求9所述的静电换能器，其中第一或第二定子的内部表面分段成分离的表面区域，这些区域被几何设置成一般与隔膜相邻峰的各个几何轮廓相一致，能够实现与隔膜相邻的第一和第二定子的相应分段内部表面的紧密定位。
19.根据权利要求18所述的静电换能器，其中分段表面区域几何配置成凹下表面，一般与隔膜相邻峰的各个正弦形凸起表面相一致，以便能够实现与隔膜相邻的第一和第二定子的相应分段内部表面的紧密定位。
20.根据权利要求9所述的静电换能器，其中第一或第二定子的内部表面分段成分离的表面区域，这些区域被几何设置成一般与隔膜相邻谷的各个几何轮廓相一致，能够实现与隔膜相邻的第一和第二定子的相应分段内部表面的紧密定位。
21.根据权利要求18所述的静电换能器，其中分段表面区域几何配置成凸起表面，一般与隔膜相邻谷的各个正弦形凹下表面相一致，以便能够实现与隔膜相邻的第一和第二定子的相应分段内部表面的紧密定位。
22.根据权利要求18所述的静电换能器，其中相应第一和第二定子的分段表面区域包括交变的(i)与一个隔膜谷相邻的表面区域(ii)与一个隔膜峰相邻的表面区域，与隔膜峰相邻的所述相应表面区域分别供电有与施加到相邻于隔膜谷的表面区域上的电压相比的电压。
23.根据权利要求22所述的静电换能器，进一步包括联接到相应定子上的电压控制电路，其中(i)一个零电压施加到与隔膜峰相邻的表面区域上，此时(ii)一个吸引电压施加到相邻隔膜谷的表面区域上，以使在接触峰处与相应定子内部表面区域的吸收力最小，同时相对于隔膜谷保持较强的吸引力。
24.根据权利要求1所述的静电换能器，其中相应第一和第二定子分别以嵌套关系配置成凹下和凸起几何形状，以提供一种带有一个凸起发射表面的声频扬声器。
25.根据权利要求1所述的静电换能器，其中把相应第一和第二定子分别配置成具有同心、封闭几何形状，以提供一种带有一个基本上全环绕发射表面的声频扬声器。
26.根据权利要求25所述的静电换能器，其中把相应第一和第二定子分别配置成圆柱几何形状。
27.根据权利要求1所述的静电换能器，其中相应第一和第二定子处于非平行关系，所述隔膜随与第一定子的内部表面相邻的峰和谷的一个表面、和与第二定子的内部表面相邻的峰和谷的一个第二表面延伸。
28.根据权利要求27所述的静电换能器，其中相应第一和第二定子形成一种角度关系，其中第一和第二定子的内部表面处于锐角，并且其中换能器的声频输出比单侧系统更紧密地对应于推挽系统。
29.根据权利要求27所述的静电换能器，其中相应第一和第二定子形成一种角度关系，其中第一和第二定子的内部表面处于近似直角，并且其中换能器的声频输出比单侧系统更紧密地对应于推挽系统。
30.根据权利要求27所述的静电换能器，其中相应第一和第二定子形成一种角度关系，其中第一和第二定子的内部表面处于斜角，并且其中换能器的声频输出比单侧系统更紧密地对应于推挽系统。
31.根据权利要求1所述的静电换能器，其中移动第二定子偏离与第一定子的对准中心，所述隔膜沿第一和第二定子的相应内部表面和在其之间延伸一个长度，从而隔膜的第一侧覆盖第一定子的内部表面，而隔膜的相对第二侧覆盖第二定子的内部表面，隔膜一侧的总表面面积大于第一或第二定子任一个的内部表面面积，隔膜的所述第一侧相对于第一定子是非导电的，而隔膜的第二侧相对于第二定子是非导电的，及其中换能器的声频输出也比单侧系统更紧密地对应于推挽系统。
32.根据权利要求1所述的静电换能器，其中把隔膜配置成跨过定子的内表面改变隔膜的谐振响应。
33.根据权利要求32所述的静电换能器，其中把从隔膜每个相应侧看到的峰和谷的连续阵列配置成跨过定子的内表面改变隔膜的谐振响应。
34.根据权利要求33所述的静电换能器，其中与为了较高谐振频率的增强具有较小尺寸的隔膜的其他部分的峰和谷相比，为了低频谐振的增强，隔膜配置有较大尺寸的峰和谷。
35.根据权利要求34所述的静电换能器，其中与为了较高谐振频率的增强具有较小厚度的隔膜的其他部分的峰和谷相比，为了低频谐振的增强，隔膜配置有较大厚度的峰和谷。
36.一种静电换能器，包括一个第一刚性定子，带有一个内部表面；一个第二刚性定子，带有一个离开第一定子内部表面且与其并列的内部表面；及至少一个可弯曲隔膜，带有一个导电层并且可作为静电发射体操作，所述隔膜至少部分沿在第一和第二定子的相应内部表面之间的平面插入一个长度，从而隔膜的第一侧覆盖第一定子的内部表面，而隔膜的相对第二侧覆盖第二定子的内部表面，隔膜一侧的总表面面积大于第一或第二定子任一个的内部表面面积，隔膜的所述第一侧相对于第一定子是非导电的，而隔膜的第二侧相对于第二定子是非导电的；及把电压施加到相应第一和第二定子及隔膜上以便用施加的声频信号驱动隔膜作为一种扬声器器件的装置，其中换能器的声频输出也比单侧系统更紧密地对应于推挽系统。
37.根据权利要求36所述的静电换能器，其中隔膜配置成其特征在于从隔膜每个相应侧看为峰和谷的一个连续阵列的非平面膜，隔膜每侧的所述峰定位成相邻的，但基本上不附着到第一和第二定子的相应内部表面上，以便在操作期间使峰相对于定子的内部表面正交地移动。
38.一种静电换能器，包括一个第一刚性定子，带有一个内部表面；一个第二刚性定子，带有一个离开第一定子内部表面且与其并列的内部表面；及至少一个可弯曲隔膜，带有一个导电层并且可作为静电发射体操作，所述隔膜插入在第一和第二定子的相应内部表面之间，并且在与定子的相应内部表面区域形成隔膜的多个接触点的隔膜的相对侧上包括一种非平面表面配置，所述接触点与相邻接触点隔开隔膜离开内部表面面积的非接触区域；所述隔膜除用来把隔膜定位在定子之间的稳定位置中的周缘之外，基本上不附着到相应定子上。
39.一种用来从静电换能器产生声频输出的方法，包括步骤a)选择带有一个内部表面的第一刚性定子；b)选择带有一个内部表面的第二刚性定子；c)把至少一个可弯曲、静电隔膜配置成其特征在于从隔膜每个相应侧看为峰和谷的一个连续阵列的非平面膜；d)把至少一个可弯曲隔膜定位在第一与第二定子的相应内部表面之间，使隔膜每侧的所述峰定位成相邻的，但基本上不附着到第一和第二定子的相应内部表面上，在操作期间使峰能够相对于定子的内部表面正交地移动；及e)把电压施加到相应第一和第二定子及隔膜上，以便用施加的声频信号驱动隔膜，作为一种扬声器器件。
全文摘要
一种静电换能器,包括一个带有一个内部表面(21)的第一刚性定子(20)、和一个带有一个离开第一定子(20)的内部表面且与其并列的内部表面(25)的第二刚性定子(24)。一个可弯曲隔膜(28)插入在第一和第二定子的相应内部表面之间,并且包括一个导电层,能够实现作为一个静电发射体的操作。隔膜配置成其特征在于从隔膜每个相应侧看为峰(30)和谷(31)的一个连续阵列的非平面膜。
文档编号H04R19/02GK1333993SQ99815513
公开日2002年1月30日 申请日期1999年12月7日 优先权日1998年12月7日
发明者詹姆斯·J·克劳夫特三世, 埃尔伍德·G·诺里斯 申请人:美国技术公司