专利名称：用于电声换能器的复合悬置系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及高性能紧凑型电声换能器。具体而言，本发明涉及
在这些紧凑型电声换能器中使用的非编织复合轮盘(spider)和/或外 围 (surround )。
背景技术：
轮盘和外围提供 一 种用于电声换能器中的隔膜的悬置系统。轮 盘和外围在隔膜沿着换能器轴移动时均支撑隔膜，并且防止附着到 隔膜的音圏摩擦或者撞击换能器的极片或者极板。轮盘和外围通常 是具有内周和外周的环形。轮盘和外围的外周通常附着到换能器的 富(basket)。外围的内周通常附着于隔膜的外边缘。轮盘的内周通 常附着在隔膜的窄部分附近或者附着到线轴(bobbin)。
通常通过在酚醛树脂中浸渍编织纤维(如棉)来制作轮盘。编 织棉为轮盘提供强度和断裂韧度，而酚醛树脂提供足够硬度，以在 提供足够顺应度以允许隔膜沿着换能器轴自由移动的同时维持轮盘 的形状。酚醛树脂涂敷纤维并且在经线纱线与绰线纱线之间形成桥， 其中纱线在这些桥重叠。树脂桥在允许空气穿过编织纤维之间的空 隙的同时为涂敷的纤维提供硬度。涂敷酚醛树脂纤维的轮盘在这里 称为典型轮盘。
当隔膜沿着换能器轴移入和移出时，轮盘反复地折曲或者伸展 以适应隔膜的运动。轮盘的反复折曲/伸展通常造成疲劳型故障，由 此缩短电声换能器的寿命。另外，轮盘的折曲/伸展一般随时间减少 轮盘的硬度(老化)，这可能影响电声换能器的声学性质。
消费者希望有高功率紧凑型电声换能器的设计，这通常要求隔 膜的行程距离更长。更长的行程距离在轮盘和外围中生成更大的循环(cyclic)应力，并且加速轮盘和外围的老化而且缩短轮盘的寿命。 因此仍然需要这样的紧凑型轮盘和外围，其抗疲劳性和抗老化性增 加，能够支持隔膜的更长行程距离。
发明内容
一种用于高功率紧凑型电声换能器的轮盘，包括装入热塑弹性 体中的非编织纤维混合物。该轮盘能够支持高功率紧凑型电声换能 器的更长行程距离，并且表现出改进的抗疲劳性和抗老化性。
本发明的一个实施例涉及一种电声换能器，该电声换能器包 括用轴190来表征的隔膜110,该隔膜附着到线轴150;以及复合 悬置体，具有附着到隔膜外周的第一悬置元件120和附着到线轴的 第二悬置元件125，第一和第二悬置元件共同作用以限制隔膜沿着轴 的移动，其中第二悬置元件包括嵌入于弹性体基质中的非编织纤维 垫。在一个方面中，第一悬置元件包括嵌入于弹性体基质中的非编 织纤维垫。在一个方面中，弹性体基质是聚氨酯。在一个方面中， 非编织纤维垫是聚酯。在一个方面中，非编织纤维垫是纤维混合物。 在 一 个方面中，非编织纤维是聚酯纤维和芳族聚酰胺纤维的混合物。 在一个方面中，芳族聚酰胺纤维在纤维混合物中的比例在0.1与0.9 之间。在一个方面中，芳族聚酰胺纤维在纤维混合物中的比例在0.4 与0.6之间。在一个方面中，弹性体基质选自于包括热塑聚氨酯、两 部分的聚氨酯、硅树脂、热塑橡胶、TPSiV及其组合的组。在一个 方面中，非编织纤维选自于包括棉、聚酯、尼龙、纤维素、芳族聚 酰胺、聚亚苯基硫化物、聚丙烯腈及其组合的组。在一个方面中， 第 一 悬置元件的弹性体基质是与第二悬置元件的弹性体基质不同的 合成物。在一个方面中，第一悬置元件的非编织纤维垫是与第二悬 置元件的非编织纤维垫不同的合成物。在一个方面中，纤维混合物 包括聚酯纤维和聚丙烯腈纤维。在一个方面中，纤维混合物包括聚 酯纤维和聚亚苯基硫化物纤维。在一个方面中，第一悬置元件的特 征在于富含弹性体的体积之间的富含纤维的内部体积，富含弹性体的体积形成第 一 悬置元件的外表面。
本发明的 一 个实施例涉及 一 种轮盘，该寿仑盘包括嵌入于热塑弹 性体基质中的非编织纤维垫。在一个方面中，弹性体基质不透气。 在一个方面中，弹性体基质是聚氨酯。在一个方面中，非编织纤维 垫是聚酯。在一个方面中，非编织纤维垫是纤维混合物。在一个方 面中，非编织纤维是聚酯纤维和芳族聚酰胺纤维的混合物。在一个
方面中，芳族聚酰胺纤维在纤维混合物中的比例在0.1与0.9之间。 在一个方面中，芳族聚酰胺纤维在纤维混合物中的比例在0.4与0.6 之间。在一个方面中，弹性体基质选自于热塑聚氨酯、两部分的聚 氨酯、硅树脂、热塑橡月交、TPSiV及其组合。在一个方面中，非编 织纤维选自于棉、聚酯、尼龙、纤维素、芳族聚酰胺、聚亚苯基硫 化物、聚丙烯腈及其组合。在一个方面中，纤维混合物包括聚酯纤 维和聚丙烯腈纤维。在一个方面中，纤维混合物包括聚酯纤维和聚 亚苯基硫化物纤维。在一个方面中，轮盘有孔。在一个方面中，轮 盘具有富含弹性体的外表面。
本发明的另 一 实施例涉及一种电声换能器，该电声换能器包 括支撑磁体的筐；隔膜，能够相对于筐移动，该隔膜附着到用轴 来表征的音圏，该音圏响应于向音圈施加的输入信号来生成^兹场， 生成的磁场与磁体的磁场相互作用使该隔膜沿着轴移动；外围，具 有附着到筐的第 一外周和在沿着轴的第 一点附着到隔膜的第二外 周；以及复合轮盘，具有附着到筐的第一部分和在沿着轴的第二点 附着到隔膜的第二部分，其中复合轮盘不透气。在一个方面中，复 合轮盘包括非编织纤维。在一个方面中，非编织纤维是聚酯纤维。 在一个方面中，非编织纤维是纤维混合物。在一个方面中，非编织 纤维是聚酯纤维和芳族聚酰胺纤维的混合物。在一个方面中，芳族 聚酰胺纤维是梅塔芳族聚酰胺(meta-aramid )纤维。在一个方面中， 芳族聚酰胺纤维是对位芳族聚酰胺(para-aramid)纤维。在一个方面 中，复合轮盘包括弹性体基质。在一个方面中，弹性体基质是聚氨 酯。在一个方面中，非编织纤维混合物包括聚酯纤维和聚丙烯腈。在一个方面中，复合轮盘有孔。在一个方面中，复合轮盘的特征在 于富含弹性体的体积之间的富含纤维的内部体积，富含弹性体的体 积形成复合轮盘的外表面。
将结合附图通过参照本发明的优选和备选实施例来描述本发
明，附图中用相似标号引用相似结构
图1是本发明一个实施例的截面图。
图2是图示了本发明一个实施例的图示。
图3是用于本发明一个实施例以及用于典型轮盘的循环与硬 度的关系曲线图。
具体实施例方式
图1是本发明的一个实施例的截面图。在图1中，隔膜110由 外围120和轮盘125支撑。隔膜110的外边缘沿圆周附着到外围120 的内边缘。隔膜110的内边缘附着到线轴150。轮盘125的内边缘附 着到线轴150。外围120的外边缘和轮盘125的外边缘附着到筐130。 外围120和轮盘125 —起作用以形成如下悬置系统，该悬置系统优 选地限制隔膜110沿着隔膜110的轴(由轴190指示)的移动。
箧130支撑磁体140、极板142以及后极板和极片144。线轴 150设置于极板142与极片144之间形成的环形间隙145内。接线线 圈155缠绕于线轴150周围(线轴和线圈包括音圈)并且接收代表 声信号的电信号。接线线圈155响应于施加的电信号而生成磁场， 该磁场与磁体140产生的场相互作用从而使隔膜110在轴190指示 的方向上移动。
附着到隔膜110的灰尘盖115防止尘粒在间隙145中积累。希 望是窄间隙以便在间隙中获得强磁场。然而随着间隙变窄，对音圈 相对于筐沿着隔膜轴移动的同时保持音圏居中的要求也增加。按照 由更窄间隙要求的更严格容差来保持音圏居中通常要求更硬的外围/
7轮盘悬置系统，这需要更多的力以按照在移动结构的机械共振频率 以下的频率来移动隔膜。
在一些实施例中，轮盘125和/或外围120是纤维复合物。纤 维可以是编织或者非编织纤维，并且可以是纤维混合物。可以单独 或者组合使用的纤维例子包括棉、聚酯、聚酯棉、芳族聚酰胺 (aramid)、尼龙、纤维素、聚苯基硫化物、聚丙烯腈及其组合。芳族 聚酰胺包括梅塔芳族聚酰胺，比如聚间苯二曱酸间苯二胺酰胺 (polymetaphenylene isophtalamide ),其包括Nomex,以及对位芳族 聚酰胺，比如聚对苯二曱酸对苯二胺酰胺(p-phenylene terephtalamide ),其包括凯夫拉纤维(Kevlar )。
纤维复合基质材料优选为弹性体，例如聚氨酯。合适的弹性体 的更多例子包括硅树脂、热塑橡胶和热塑硫化硅胶(TPSiV)橡胶。
图2是图示了用于形成轮盘或者外围的过程的图示。在图2中， 纤维垫215夹入于弹性体片210之间。该夹层结构放置于模具240 中并且保持于一定温度和压力下，使得弹性体片流入纤维垫中并且 产生成形的复合轮盘或者外围250,该轮盘或者外围包括嵌入于弹性 体基质254中的纤维258。在一些实施例中，成形的复合悬置元件 250保持夹层结构外观，其中复合悬置元件在形成复合悬置元件外表 面的富含弹性体的外部体积之间具有富含纤维的内部体积。富含纤 维的体积可以包含基本上所有纤维，其中弹性体填充纤维之间的空 间。富含弹性体的体积基本上为全弹性体，从而很少或者没有纤维 渗透到复合悬置元件的表面。可以通过冲莫具来间接地加热或者例如 通过感应加热来直接地加热夹层结构。模具停止件(未示出)可以 用来控制成形的复合物的厚度大小。
对成形温度和压力的选择通常依赖于所选具体弹性体，并且可 能受具体纤维约束。例如，如果弹性体是聚氨酯(比如可从马萨诸 塞州霍利奥克市的JPS Elastomerics公司获得的Steven PUR MP 1880 ),则成形温度可以选自于170-190。C这一范围。成形压力可以 选自于2-75 MPa这一范围、优选地选自于4-8.5 MPa这一范围，并且更优选地选自于6.8-8.5 MPa这一范围。可以根据针对基质材料选 择的具体弹性体来选择其它温度和压力。
对在本发明的范围内的一些变化进行说明的复合悬置元件组 成例子包括在177°。和17MPa热按压的聚氨酯片之间夹入的非编 织Nomex纤维层；在177。C和17MPa热按压的聚氨酯片之间夹入的 非编织Kevlar纤维层；在177。C和17MPa热按压的聚氨酯片之间夹 入的非编织聚酯纤维层；在179。C和17MPa热按压的聚氨酯片之间 夹入的非编织聚酯纤维层，比如可从北卡罗来纳州达勒姆市的 Freudenberg获得的密度约为5.3oz/yd2的Lutradur非编织纤维；在 188。C和65MPa热按压的聚氨酯片之间夹入的50/50聚酯/Nomex非 编织纤维混合物；以及在188°〇和65MPa热按压的聚氨酯片之间夹 入的50/50聚酯/聚丙烯腈非编织纤维混合物。
与典型轮盘不同，本发明实施例的弹性体基质一般将这种轮盘 制作成不透气，并且可以在轮盘在筐内伸展时在轮盘的前侧与轮盘 的后侧之间产生压力失衡。可以通过在箧中提供一个或者多个开口 来减少压力失衡，以允许轮盘以上和以下的体积均tf它们的压力。 开口可以覆盖有掩蔽物，以防止灰尘粒子进入轮盘以下的体积、落 入积存在间隙145中并且可能影响电声换能器的性能。灰尘掩蔽物 增加了通常在典型轮盘中不需要的电声换能器成本。然而，增加的 成本为纤维弹性体复合轮盘的更有利的特征所弥补。取而代之，可
以将轮盘开孔以允许轮盘各侧上的压力相互均衡。轮盘中的孔可以 包括轮盘中的洞或者缝。
图3是图示了涂敷酚醛树脂的纤维轮盘样本350和纤维-弹性 体复合轮盘样本310的硬度的曲线图。在相同的疲劳测试夹具中制 造和测试典型轮盘和弹性体纤维复合轮盘的样本。各样本在22mm 峰峰位移之下进行多达500,000次循环的疲劳测试。计算各循环的硬 度作为力偏转曲线的上斜率和下斜率的平均值。比较图3中的典型 样本和纤维-弹性体复合样本表明纤维-弹性体复合轮盘留存其原有 硬度的约80%。对照而言，典型轮盘留存其原有硬度的大约不到25% 。纤维-弹性体复合轮盘所表现的高硬度留存性被认为是所期望的 并且意味着包含此类轮盘的电声换能器的性能不会由于轮盘的退化
而降级。
已经至少描述了本发明的示例实施例，本领域技术人员将容易 想到各种修改和改进，并且这些修改和改进将在本发明的范围内。 因而，前文描述仅为举例说明而不是作为限制。仅如所附权利要求 及其等效含义限定的那样限制本发明。
权利要求
1.一种电声换能器，包括用轴来表征的隔膜，所述隔膜附着到线轴；以及复合悬置体，其具有附着到所述隔膜的外周的第一悬置元件和附着到所述线轴的第二悬置元件，所述第一悬置元件和第二悬置元件共同作用以限制所述隔膜沿着所述轴的移动，其中所述第二悬置元件包括嵌入于弹性体基质中的非编织纤维垫。
2. 根据权利要求1所述的电声换能器，其中所述第一悬置元件 包括嵌入于弹性体基质中的非编织纤维垫。
3. 根据权利要求1或者2所述的电声换能器，其中所述弹性体 基质是聚氨酯。
4. 根据权利要求1-3中的任一权利要求所述的电声换能器，其 中所述非编织纤维垫是聚酯。
5. 根据权利要求1-3中的任一权利要求所述的电声换能器，其 中所述非编织纤维垫是纤维混合物。
6. 根据权利要求1-3中的任一权利要求或者权利要求5所述的 电声换能器，其中所述非编织纤维是聚酯纤维和芳族聚酰胺纤维的 混合物。
7. 根据权利要求6所述的电声换能器，其中芳族聚酰胺纤维在 所述纤维混合物中的比例在0.1与0.9之间。
8. 根据权利要求6所述的电声换能器，其中芳族聚酰胺纤维在 所述纤维混合物中的比例在0.4与0.6之间。
9. 根据权利要求1-2中的任一权利要求或者权利要求4-8中的 任一权利要求所述的电声换能器，其中所述弹性体基质选自于包括 热塑聚氨酯、两部分的聚氨酯、硅树脂、热塑橡胶、TPSiV及其组 合的组。
10. 根据权利要求1-3中的任一权利要求所述的电声换能器，其中所述非编织纤维选自于包括棉、聚酯、尼龙、纤维素、芳族聚酰 胺、聚亚苯基硫化物、聚丙烯腈及其组合的组。
11. 根据权利要求2-6中的任一权利要求或者权利要求9-10中 的任一权利要求所述的电声换能器，其中所述第一悬置元件的弹性 体基质是与所述第二悬置元件的弹性体基质不同的合成物。
12. 根据权利要求2-6中的任一权利要求或者权利要求9-11中 的任 一 权利要求所述的电声换能器，其中所述第 一 悬置元件的非编 织纤维垫是与所述第二悬置元件的非编织纤维垫不同的合成物。
13. 根据权利要求5所述的电声换能器，其中所述纤维混合物 包括聚酯纤维和聚丙烯腈纤维。
14. 根据权利要求5所述的电声换能器，其中所述纤维混合物 包括聚酯纤维和聚亚苯基硫化物纤维。
15. 根据权利要求1-14中的任一权利要求所述的电声换能器， 其中所述第 一 悬置元件的特征在于富含弹性体的体积之间的富含纤 维的内部体积，所述富含弹性体的体积形成所述第一悬置元件的外 表面。
全文摘要
一种包括用于高功率紧凑型电声换能器的轮盘和/或外围的复合悬置元件，包括装入热塑弹性体中的非编织纤维混合物。复合悬置元件能够支持高功率紧凑型电声换能器的更长行程距离，并且表现出改进的抗疲劳性和抗老化性。
文档编号H04R9/04GK101622885SQ200880006432
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月26日 优先权日2007年2月28日
发明者D·巴克, M·P·坦普尔, N·A·施奈德 申请人:伯斯有限公司