环形振动膜压缩驱动器的制作方法

本发明涉及一种用于电声转换的环形振动膜压缩驱动器，该环形振动膜压缩驱动器具有承载至少一个动圈(moving coil)的环形振动膜；压缩驱动器壳体，其具有封闭的壳体基底；声波路由元件(sound wave routing element)，与壳体基底相对并具有声音放出通道，声音放出通道在端部是敞开的；以及至少一个环形磁体系统单元，该环形磁体系统单元具有环形气隙和邻接该气隙的用于相关联的环形振动膜的振动膜保持空间。

背景技术：

这种环形振动膜压缩驱动器还被称为压力室驱动器，并且被提供用于实现喇叭形扬声器。

例如，从DE19626236C2中已知环形振动膜压缩驱动器。它们具有动圈、环形振动膜和压缩室，动圈可在磁体系统的环形磁体间隙中移动，环形振动膜由动圈驱动，压缩室具有环形设计，并且在其周边连接到中央声音出口通道。朝着振动膜前面的放射方向，可提供隔板，其相对于声音出口通道紧密地密封振动膜前面的空间，除了具有径向狭槽(radial slot)。这形成了声透镜，其可用于将声音从所有振动膜部分引导到压缩驱动器的输出端，并且因此用最小的损耗引导到相连接的喇叭的输入端。

US2011/0085692A1公开了一种具有两个振动膜的双压缩驱动器，这两个振动膜彼此相对，并且经由径向地分布在周边上的通道连接到旋转对称的声音放出通道。

在A.Voishvillo：“Dual Diaphragm Compression drivers”in：AudioEngineering Society Convention Paper，131st Convention，October20to23，2011，New York，USA中也详细描述了这种技术。

另外，US4,325,456公开了一种压缩驱动器，其中环形振动膜邻接声音引导部分，该声音引导部分具有成锥状渐细的声音供给体。该声音供给体是旋转对称的，并且在外表面上具有径向通道，所述径向通道从振动膜朝着压缩驱动器的开口端的方向向着声音出口的方向延伸。其后布置有圆形横截面的成锥状扩张的喇叭。

EP0793216A2公开了一种压力室驱动器，其具有一个或两个振动膜以及压力室，压力室具有环形的设计，在其周边连接到中央声音出口通道。形成在压力室中的压力波动经由间隙状的通道传送到具有袋状设计的声音出口通道的锥形基底区域。

US2012/0033841A1公开了一种环形振动膜压缩驱动器，其具有压缩驱动器壳体和可连接到压缩驱动器壳体的声音路由元件。压缩驱动器壳体具有中央截头锥形的声音引导体，其同样伸进声波路由元件的凹陷中。声波路由元件具有多个声音放出通道，多个声音放出通道均具有四边形横截面，其从圆形区段形式中弯曲的四边形横截面并入直角矩形横截面。

这些常规环形振动膜压缩驱动器的一个问题是在声音放出通道的出口端处提供限定的声音波前。

技术实现要素：

该环形振动膜压缩驱动器具有声音放出通道的狭槽状敞开的声音出口端。这具有发出限定的平面或弯曲的相干声音波前的优势。通过使用带有内部中央声音引导体的声音放出通道从环形振动膜到狭槽状声音出口端对声波进行匹配。该声音引导体具有优选地是旋转对称的环形横截面，但是可选地还可以是例如椭圆形或多边形等横截面。朝着声音放出通道的声音出口端的方向，环形横截面转变为与声音放出通道的狭槽状出口端相匹配的线性横截面。在该情况下，声音放出通道形成在中央声音引导体和声波路由元件的环绕壁之间，这是通过中央声音引导体的环绕外壁形成收集空间的内壁和声音放出通道的内壁来实现的。

位于振动膜保持空间和声音放出通道之间的环形收集空间，以及位于收集空间及同样至少部分地位于声音放出通道中的中央声音引导体能够用于使由环形振动膜产生的声波再成形，使得所述声波正确地离开声音放出通道的狭槽状声音出口端，因此期望的平面或弯曲波前相位没有失真。实际上，收集空间的轮廓及邻接的声音放出通道的轮廓可以匹配环形振动膜压缩驱动器的相应实施例，使得必要时在敞开的声音出口端的狭槽状输出端处获得平面、凸或凹波前。为了这个目的，获得了分别覆盖从压缩室到狭槽状声音出口端的狭槽状出口的声音路径。

压缩室保持活动的振动膜，使得振动膜的动圈进入磁体系统的环形磁体间隙中，并且可被磁体系统单元的磁体系统偏转。环形振动膜在内部和外部(即内径和外径)借助于压缩驱动器壳体稳固地夹在压缩室中。在该情况下，用于保持振动膜的空间充当压缩室，其中，通过振动膜的偏转压缩压缩室中的空气，得到的声压经由收集空间和声音放出通道传送至外部。

实际上，声波路由元件优选地是单独的壳体部分，其具有环绕壁，并还具有凸缘，以将其旋拧到环形磁体系统单元和压缩驱动器壳体的容纳振动膜的部分。然后，环绕壁形成声音放出通道的外壁，插入由环绕壁定界的空间中的中央声音引导体形成声音放出通道的内壁。

在该声波路由元件的凸缘连接位置和连同通道及狭槽一起的环形压缩室之间设置有环形收集空间，其在内部同样地由声音引导体至少部分地定界。因此，压缩室中的通道或狭槽没有直接引入声音输出通道中，而是首先引入收集空间中。

在该收集空间中，首先在第一长度范围内混合并引导离开压缩室的声波，接着，以声音输出通道中的期望波前从环形波形到狭槽状波形继续所述混合和引导。

在一个实施例中，所述至少一个压缩室经由径向放射状环绕的通道通向收集空间。

然而，这是特别有利的，即如果至少一个压缩室经由由侧壁定界的大量狭槽通向收集空间。这具有这样的优势，即所述狭槽可用于在环形振动膜压缩驱动器的限定频率范围内执行相位匹配。由侧壁定界的单独通道在压缩室和收集空间之间的布置允许提高效率以及改善频率重现。在该情况下，所述通道可以具有相同的长度，或者优选地具有不同的长度，以使用不同的长度来均衡频率范围中的不同频率的传播时间差。

这是特别有利的，即如果具有相关联的环形磁体系统单元的两个压缩室布置成一个位于另一个之上，使得保持在各自压缩室中的两个振动膜的动圈彼此远离地指向。然后，所述压缩室经由彼此间隔开的通道或狭槽通向公共收集空间。

因此，形成了两个隔离的压缩室，并且声音在收集空间中组合。那么，该收集空间充当混合空间，其中，首先以正确的相位混合离开压缩室的声波，然后经由声音放出通道将声波从环形横截面转变为狭槽状横截面。如果振动膜的直径大致相同，则这两个压缩室和布置在其上的振动膜可以用来增大声压，或者如果振动膜的直径不同，则可以获得较大的频率范围。

优选地，具有第三环形磁体系统单元的另一压缩室布置成邻近壳体基座。在该情况下，第三磁体系统单元的压缩室直接通向收集空间。这样，可生产具有三个振动膜的非常紧凑的压缩驱动器，其中，不仅彼此相对的上部两个压缩室和振动膜用于获得高声压，而且第三振动膜(优选地具有较小的直径)能够用于增大频率范围或者改进声音重现质量，即使使用第三振动膜的高频也如此。

接着，收集空间可以用于根据声波的相位正确地组合声波，以将声波从环形波形转换为狭槽状波形，从而在狭槽状声音出口处获得期望的平面、凸或凹波前。

在一个优选的实施例中，收集空间在其整个长度范围内是环形的，如声音引导体在其位于收集空间的长度范围内。优选地，收集空间是旋转对称的，但是可还具有椭圆形、多边形等横截面。

在一个优选的实施例中，以狭槽形状开口的声音出口端具有矩形横截面。依靠声音出口端的矩形开口的纵向边缘明显比横向边缘长来实现狭槽形状。

或者，可依靠声波路由元件中的双凸透镜形式的开口来实现狭槽形状。在该情况下，提供两个彼此相对的弯曲边缘，这两个弯曲边缘的端部以锐角彼此汇合。

或者，在这样的情况下，即声波路由元件上端的纵向边缘是弯曲，并接着以一曲率(其具有大致比彼此相对两端处的弯曲纵向边缘的半径小的半径)彼此合并，可通过椭圆形开口实现敞开的声音出口端的狭槽形状。因此，术语“狭槽状”应理解为不仅是纯线性的或矩形的开口，而且还是具有开口长度的弯曲开口，该开口长度明显大于开口宽度。

优选地，收集空间具有渐细或者渐宽部分。其获得的有益效果是，在中间区域中，可以使声波变形以及根据需求匹配传播时间。这样，可以改善压缩驱动器的相位相干性。

在一个适当的实施例中，可想得到的是用隔离物将收集空间分为多段。在该情况下，可以从压缩室提供由隔离物另外形成的通道。将收集空间分为多段可以与通道进行匹配，但是优选地，应当与将通道分为多段裂缝不同。

附图说明

下文中，参照附图使用示例性实施例更详细地说明本发明，其中：

图1a示出了环形振动膜压缩驱动器的第一实施例的透视图；

图1b示出了图1a的环形振动膜压缩驱动器的横截面视图；

图1c示出了图1a的环形振动膜压缩驱动器的正视图；

图1d示出了穿过通道区域的环形振动膜压缩驱动器的局部剖面图；

图2a示出了环形振动膜压缩驱动器的第二实施例的透视图；

图2b示出了图2a的环形振动膜压缩驱动器的横截面视图；

图2c示出了图2a的环形振动膜压缩驱动器的正视图；

图3a示出了环形振动膜压缩驱动器的第三实施例的透视图；

图3b示出了图3a的环形振动膜压缩驱动器的横截面视图；

图3c示出了图3a的环形振动膜压缩驱动器的正视图；

图3d示出了穿过通道区域的环形振动膜压缩驱动器的局部剖面图；

图4a示出了环形振动膜压缩驱动器的第四实施例的透视图；

图4b示出了图4a的环形振动膜压缩驱动器的横截面视图；

图4c示出了图4a的环形振动膜压缩驱动器的正视图；

图5a示出了环形振动膜压缩驱动器的第五实施例的透视图；

图5b示出了图5a的环形振动膜压缩驱动器的横截面图；

图5c示出了图5a的环形振动膜压缩驱动器的正视图；

图5d示出了穿过通道区域的环形振动膜压缩驱动器的局部剖面图；

图6a示出了环形振动膜压缩驱动器的第六实施例的透视图；

图6b示出了图6a的环形振动膜压缩驱动器的横截面视图；

图6c示出了图6a的环形振动膜压缩驱动器的正视图；

图6d示出了穿过通道区域的环形振动膜压缩驱动器的局部剖面图；

图7a示出了环形振动膜压缩驱动器的第七实施例的透视图；

图7b示出了图7a的环形振动膜压缩驱动器的横截面视图；

图7c示出了图7a的环形振动膜压缩驱动器的正视图；

图7d示出了穿过通道区域的环形振动膜压缩驱动器的局部剖面图；

具体实施方式

图1a示出环形振动膜压缩驱动器1的第一示例性实施例的透视图，而图1b示出其横截面视图。环形振动膜压缩驱动器1具有压缩驱动器壳体2，压缩驱动器壳体2具有壳体基底3和邻接壳体基底3的环形磁体系统单元4。磁体系统单元4具有永久磁体形式的环形磁体5、磁体路由元件(magnetrouting element)以及磁体间隙M，所述磁体路由元件包括第一极板40(也被称为下极板)、邻接的磁极铁芯41和第二极板42(也被称为上极板)。这形成了闭合的磁回路。在这种情形下，磁体5定位在第一极板40和第二极板42之间。第一(下)极板40和磁极铁芯41一体地制造为一体部分。

或者，可想得到的是，利用线圈缠绕(coil turns)将磁体5制成电磁体。将环形磁体5嵌入由金属形成的极板40、42中，第二极板42和磁极铁芯41通过环形磁体间隙M(气隙)彼此间隔开。磁体系统单元4形成有磁体间隙M，使得由环形磁体系统单元4产生的磁场在磁体间隙M中是独立的，并且形成了闭合的磁回路。

环形压缩室8同样形成在磁体系统装置4和壳体基底3之间，其保持环形的活动振动膜9。振动膜9本身在内部和外部上以已知的方式夹在磁体系统单元4和壳体基底之间。振动膜9是V形的，并且在中央区域具有承载动圈的突出片10。位于磁体间隙M的磁场中的动圈由电流激励，然后使振动膜9偏转。这本质上从扬声器，尤其从压力室驱动器中是熟知的。从压缩室8可以看出，已知的后室7位于磁体间隙M的后面。

振动膜9的振荡压缩位于压缩室8内的空气。这产生了声压，该声压经由通道A1传送到环形收集空间11，并从这里进入声音放出通道12。在所示示例性实施例中，通道A1是环形的，并且可以是基本或完全敞开的，即不是分段的。

安装中央声音引导体13以邻接壳体基底3，中央声音引导体的环绕外壁形成收集空间11的内壁以及声音放出通道12的内壁。声音放出通道12的外壁由邻接磁体系统单元4的声波路由元件14形成。

因此，声音放出通道始于声音放出通道14的下端，终于敞开的声音出口端15。声波路由元件14的邻接磁体系统单元4的下部敞开端形成声音放出通道12的声音输入开端16。

可以看出，首先，声音引导体13的位于收集空间11中的部分在具有恒定直径的部分之后加宽到声音放出通道12的声音输入开端16。在这种情形下，由此形成的环形收集空间11仍然是环形的，并且如所说明的示例性实施例所示，其优选地具有旋转对称的设计。

另一方面，在声音放出通道12中，声音引导体13的轮廓以及声波路由元件14的轮廓发生改变，使得存在从大致环形(优选地，旋转对称)形状到狭槽状横截面的过渡。

可以从图1c的俯视图中更清楚地看到该情况。

明显的是，由于声波路由元件14的环绕壁在上端的相应形状，声音放出通道12的上部敞开的声音出口端15是狭槽形状的。为此，声波路由元件14的环绕壁是带有两个纵向边缘和与其成直角的横向边缘的矩形，纵向边缘明显比横向边缘长。

还明显的是，中央声音引导体13在上部区域是线性的，以匹配狭槽形状，即以大致窄的沿纵向延伸的边缘结束。基于此，横截面从线性形状转换为卵形或者优选地圆形横截面。因此，声音引导体13在声音输入开端16区域中的横截面与环形形状相匹配，而声音引导主体13在邻接狭槽状声音出口端15的区域中的横截面为线性形式。

图1c的俯视图还示出了环形收集空间11。

图1c中的剖面线W-W示出了根据图1b中所示的环形振动膜压缩驱动器1的横截面的剖面线。

图1d示出了图1a和1b的示例性实施例的变型的环形通道A1区域的局部剖面图。

在这种情形下，大量沟道A1分布式地布置在压力室驱动器1的周边，并且通过沿径向延伸的界壁17彼此间隔开。

可以看出，径向通道A1在外端通向压缩室8，并且在径向内端通向收集空间11。

图2a和2b示出了压缩驱动器1的第二实施例的透视图和横截面视图。与第一实施例相比，通道A1以漏斗形状从压缩室8延伸到收集空间11。为此，与壳体基底3相对的且在上部限制通道A1的壳体壁17具有倾斜的设计。

此外，压缩室8借助于倾斜壁呈V形形式，并且与V形振动膜9相匹配。向下引导到壳体基底3的开口连接压缩室8和相关联的沿径向延伸的通道A1。

另外，声音引导体13和声波路由元件14的设计的剩余部分均与第一示例性实施例的设计相当，这意味着可以参考在这方面的陈述。

通道A1可还在周边处连续地制作为一体通道。图2c描绘的替代实施例也是可想得到的，其具有通过隔离物彼此间隔开的大量通道。

图3a和3b以透视图和横截面视图示出环形振动膜压缩驱动器1的第三示例性实施例。在该实施例中，中央声音引导体13设计成在从壳体基底3到声音放出通道12的声音输入开端16的收集空间长度范围内的收集空间11区域中具有恒定的直径，即恒定的横截面。

第三实施例描绘了具有两个环形磁体系统单元4的环形振动膜压缩驱动器1的形式，环形磁体系统单元4的一个位于另一个之上，并且各自的环形振动膜9安装到环形压缩室8中。这增大了声压。

在所示示例性实施例中，两个振动膜9的直径是相同的。因此，具有相关联的振动膜9的两个磁体系统单元4的频率特性是基本相同的。上部和下部磁体系统单元4的通道A3和B3在轮廓和长度方面也是彼此相同的，除了具有镜像设计，这意味着两个磁体系统单元4的声音部分是彼此相当的。

然后，离开通道A3和B3的声音收集在收集空间11中，并且向上偏转到声音放出通道12的方向上。在声音放出通道12中，声波接着从旋转对称的环形波前转换成与敞开的声音出口端15的狭槽状声音出口相匹配的波前。

然后，收集空间11和邻接的声音放出通道12的轮廓与环形振动膜压缩驱动器1的特定物理形状相匹配，使得在声音出口端15处获得期望的平面、凹面或凸面波前。

位于彼此相对两侧上的声音引导体的倾斜角α和β用于描绘调整垂直离差(vertical dispersion)的可能性，其同样可以用于之前和随后描述的所有实施例。如果角α和β是相同的，那么垂直离差是0°。在β＜α的情况下减小角β会导致垂直离差增大，即在狭槽出口处产生凸的放射角。

如果角β＞α，那么这在狭槽出口处产生凹的放射角。

图3c示出了环形振动膜压缩驱动器1的第三实施例的俯视图。这再次展示了声音引导体13和声波路由元件14的轮廓从圆形或卵形的旋转对称横截面到线性横截面的过渡，该线性横截面与狭槽状声音出口端15相匹配。

图3d中穿过通道A3，B3的截面图展示了所述通道借助于沿径向沿伸的隔离物17彼此间隔开。可以看出，通道A3、B3在径向长度范围内具有恒定的宽度。

还明显的是，上部磁体系统单元4的通道A3与下部磁体系统单元的通道B3彼此交替相邻地定位，使得上部和下部磁体系统单元4的通道A3、B3轮流更替。

图4a和4b示出了环形振动膜压缩驱动器1的第四实施例的透视图和横截面视图，其中，具有各自相关联的环形振动膜9的两个磁体系统单元4再次布置成一个位于另一个之上。

在该实施例中，上部和下部磁体系统单元4的环形压缩室8经由开口18连接到公共通道A，公共通道从压缩室8的高度沿径向向内通向收集空间11。

此外，其可以是单个环绕(360°)通道A或大量彼此相邻地布置并通过隔离物彼此间隔开的通道。

明显的是，此外，收集空间11在内部被从壳体基底3延伸的中央声音引导体13定界基底。该声音引导体13在收集空间11的长度范围内具有恒定的直径。其与声波路由元件14邻接，以形成具有先前所述轮廓的声音放出通道12。

根据图4c的俯视图的轮廓，这是明显的。

图5a和5b示出了环形振动膜压缩驱动器1的第五实施例。在该实施例中，声音引导体13制成这样的形状，即其在收集空间11区域中朝声音输入开端16的方向部分地成锥状渐细。

在该实施例中，两个环形磁体系统单元4布置成一个位于另一个之上，上部磁体系统单元的直径比下部磁体系统单元的直径大。特别地，上部环形振动膜9比下部振动膜9大。

磁体系统单元4的基本实施例与先前所述实施例相当，因此，可以参考在这方面的陈述。

上部磁体系统单元4的压缩室8经由通道A5引导地连接到收集空间11，收集空间由声音引导体13的外壁和磁体系统单元4的壁定界。通过对比，下部磁体系统单元4的压缩室8在顶部是敞开的，并且直接通向收集空间11。

位于收集空间11的区域中的成锥状缩减的声音引导体13和环形收集空间11(其是倾斜的，并朝声音输入开端16的方向部分向上地缩减)用于调节声音路径的频率范围(频率范围依振动膜9的不同直径而不同)，使得生成正确相位的环形波前。然后，通过使用声音引导主体13在声波路由元件14的至少一部分长度范围内的适当轮廓(先前已经描述过)将这个具有调整的相位角的波前从旋转对称的横截面转换为声音放出通道12的狭槽状横截面。

图5b示出了带有声音引导体13的声波路由元件14的实施例，所述实施例原则上还能结合先前及随后描述的压缩驱动器一起使用。在这种情形下，声波路由元件14的环绕壁及相应的声波路由元件14的外壁具有弯曲的设计，对于声波路由元件的彼此相对壁，该弯曲的设计具有半径a和b。如果半径a等于半径b，则在声音出口端15处的声波是平面的，即扩散角是0°。半径a＞b在声音出口端处产生凹的波前，而半径a＜b产生凸的波前或导致竖直角增大。

这又可以从图5c的俯视图更清楚地看出，其大致对应于以上已经为其它实施例描述的横截面。

图5d示出了穿过通道A5的局部截面图。这些通道再次通过隔离物17彼此间隔开，结果，大量分立的沿径向延伸的通道A5分布式地布置在周边上。

图6a到6d示出了环形振动膜压缩驱动器1的第六实施例。在该实施例中，具有各自安装的环形振动膜9的两个磁体系统单元4一个位于另一个之上地布置。在这些磁体系统单元4中，各自的环形振动膜9保持成能够以上述方式在各自压缩室8内移动。上部环形振动膜9的直径比下部振动膜9的直径大。

在所示实施例中，磁体系统单元可以设计为分立的壳体部分，它们彼此拧紧或焊接起来。可以看出，上部磁体系统单元4的从上部压缩室8到收集空间11的通道A6布置在来自下部磁体系统单元4的压缩室8的下部通道C6之上。在收集空间11中执行对由上部和下部磁体系统单元产生的声波的组合、混合及传播时间调整。在收集空间11的区域中，给收集空间11定界的声音引导体13的直径是部分恒定的。邻接该恒定部分，声音引导体13的直径成锥状地渐细，直到声音引导体13的成锥状渐细部分的旋转对称横截面转换为(例如，线性地)与狭槽状横截面相匹配的横截面。

这又可以从图6c的俯视图更清楚地看出。

图6d示出了上部和下部磁体系统单元4的通道A6和C6区域的截面图。通道A6和C6又通过隔离物17彼此间隔开。它们从各自的外部压缩室8沿径向延伸到内部收集空间11。

可以看出，在所示示例性实施例中，上部通道A6和下部通道C6布置成一个位于另一个之上。这使得可以提供大量通道A6和C6。这具有可以输送更多的空气量的优点。

还可以看出，具有较小直径的下部磁体系统单元4的下部通道C6的宽度比具有较大直径的上部磁体系统单元4的上部通道A6窄。这是因为下部磁体系统单元4设计用于比具有较大直径的上部磁体系统单元4高的频率。所述通道的长度、宽度和轮廓与这些频率范围相匹配。

图7a到7d示出了环形振动膜压缩驱动器1的第七实施例，其中，原则上，具有一个位于另一之上布置的两个磁体系统单元4的第三实施例与具有较小直径的另一下层磁体系统单元的第六实施例相结合。

同样地，第四实施例和第六实施例也可以结合。对于具有通道A7和B7的布置成一个位于另一个之上的上部两个磁体系统单元4的结构，可以参考与图3a到3d相关的评述。

可以看出，收集空间的横截面首先从邻接下部区域中的第三磁体系统单元4的下部压缩室的下部区域成锥状地渐细，然后是恒定的。接着，具有恒定横截面的收集空间11的上端并入声音放出通道12中，其中，环形的优选旋转对称的横截面接着以上述方式匹配狭槽状横截面。下部压缩室直接引入收集空间11中以及穿过上部两个磁体系统单元4的通道A7和B7的引导和传播时间延迟可以用于匹配相位角，所述相位角与上部两个压缩室2的频率和下部磁体系统单元4的较高频率有关。

然后，通过使用声音放出通道12的轮廓使位于收集空间11的上部输出处的环形波前匹配狭槽状出口端。

图7c又示出图7a和7b的压力室驱动器的俯视图。在这种情形下，可以看出，位于声音输入开端处的环形的例如卵形、圆形、椭圆形或多边形或者任何其它旋转对称的轮廓以上面详细所述的方式转换为声音出口端15处的狭槽状轮廓。

图7d示出图7a到7c的压力室驱动器1的第七实施例的横截面视图。

在这种情形下，可以看出，布置成一个位于另一个之上且具有相同直径的上部两个磁体系统单元4的通道A7和B7彼此交替地布置。这对应于图3c所示的结构。

与图3d相比，明显的是，在通道A7和B7过渡到径向内部区域中的收集空间11下方的区域中，选择的声音引导体13具有环绕斜壁。结果，其通向下部第三磁体系统单元4的下层压缩室8。