Совершенствования аудиопреобразователей или усовершенствования, связанные с ними
IMPROVEMENT OF AUDIO CONVERTERS OR IMPROVEMENTS RELATED TO THEM

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к технологиям аудио преобразователей, таких как громкоговоритель, микрофоны и аналогичные устройства, и предлагает усовершенствования конструкций и узлов диафрагм аудио преобразователей, систем установки аудио преобразователей, систем подвески диафрагм аудио преобразователей и/или персональных аудиоустройств, содержащих вышеупомянутые элементы, или усовершенствования, связанные с ними.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
Драйверы громкоговорителей - это тип аудио преобразователя, который генерирует звук за счет колебаний диафрагмы с использованием приводного механизма, который может быть электромагнитным, электростатическим, пьезоэлектрическим или любым иным подходящим подвижным узлом, известным в области техники, к которой относится настоящее изобретение. Драйвер обычно содержится в корпусе. В обычных драйверах диафрагма представляет собой гибкий мембранный компонент, соединенный с жестким корпусом. Таким образом, драйверы громкоговорителей образуют резонансные системы, в которых диафрагма при работе при определенных частотах подвергается нежелательному механическому резонансу (известному также как разрушение диафрагмы). Это отрицательно влияет на характеристики драйвера.
На фиг. J1d и J1 показан пример обычного драйвера громкоговорителя. Драйвер содержит узел диафрагмы, установленный посредством системы подвески диафрагмы на основании преобразователя. Основание преобразователя содержит диффузородержатель (корзину) J113, постоянный магнит J116, верхний полюсный наконечник J118 и Т-образное ярмо J117. Узел диафрагмы содержит тонкомембранную диафрагму, каркас J114 катушки и катушечную обмотку J115. Диафрагма содержит диффузор J101 и пылезащитный колпачок J120. Система подвески диафрагмы содержит гибкий резиновый подвес J105 и центрирующую шайбу J119. Преобразующий механизм содержит компонент генерирования силы, представляющий собой катушечную обмотку, удерживаемую в магнитной цепи. Кроме того, преобразующий механизм содержит постоянный магнит J116, верхний полюсный наконечник J118 и Т-образное ярмо J117, направляющее магнитную цепь через катушку. Когда в катушку подается электроакустический сигнал, в катушке создается сила, и к основанию прикладывается сила реакции.
Драйвер установлен на корпусе J102 посредством установочной системы, состоящей из нескольких шайб J111 и втулок J107, изготовленных их эластичного натурального каучука. Для прикрепления драйвера используются несколько стальных болтов J106, гаек J109 и шайб J108. Между диффузородержателем J113 и корпусом J102 имеется разъединение J112, и конструктивное исполнение является таким, что установочная система является единственным соединением между корпусом J102 и драйвером. Согласно этому примеру диафрагма перемещается по существу линейным образом вперед-назад в направлении оси конической диафрагмы и без значительной вращательной составляющей.
Как уже отмечалось, гибкая диафрагма, соединенная с жестким корпусом J102 посредством подвесной и установочной системы, образует резонансную систему, при этом в рабочем диапазоне частот драйвера диафрагма подвержена нежелательным резонансам. Кроме того, механическим резонансам, которые могут пагубно влиять на качество звука драйвера, могут быть подвержены и другие части драйвера, включая подвесные и установочные системы диафрагмы и даже корпус. Поэтому в известных системах драйвера предприняты попытки минимизировать влияния механического резонанса за счет использования в системе драйвера одного или нескольких методик демпфирования. Эти методики включают, например, согласование импеданса диафрагмы и каучукового подвеса диафрагмы и/или изменение конфигурации диафрагмы, включая форму, материал и/или конструкцию диафрагмы.
Многие микрофоны имеют такую же базовую конструкцию, как и громкоговорители. Они действуют с обратным преобразованием звуковых волн в электрический сигнал. С этой целью микрофоны используют давление звука в воздухе для перемещения диафрагмы и преобразуют это движение в электроакустический сигнал. Соответственно, микрофоны имеют конструкции, подобные драйверам громкоговорителей, и страдают от некоторых эквивалентных конструктивных проблем, включая механические резонансы диафрагмы, подвеса диафрагмы и других частей преобразователя и даже корпуса, на котором преобразователь установлен. Эти резонансы могут пагубно отражаться на качестве преобразования.
Пассивные излучатели также имеют такую же базовую конструкцию, как и громкоговорители, за исключением того, что они не имеют преобразующего механизма. Соответственно, им присущи эквивалентные конструктивные проблемы, создающие механические резонансы, которые могут пагубно отражаться на работе.
Целью настоящего изобретения является внесение усовершенствований в аудио преобразователи или усовершенствований, связанных с ними, направленных определенным образом на решение некоторых из вышеупомянутых проблем, связанных с резонансом, или, по меньшей мере, предоставление общественности полезного выбора.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Согласно одному аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к диафрагме аудио преобразователя, содержащей:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон, для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе.
Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента является отдельным от тела диафрагмы и соединен с ним для оказания сопротивления сдвиговой деформации в плоскости работающего на напряжение сдвига усиления отдельно от какого-либо сопротивления сдвигу, оказываемого телом.
Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент проходит внутри тела диафрагмы по существу ортогонально фронтальной плоскости тела диафрагмы.
Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент проходит по существу к одному или нескольким периферийным участкам тела диафрагмы, наиболее удаленным от точки центра массы диафрагмы, или внутри одного или нескольких указанных участков.
3
3
Предпочтительно, диафрагма содержит несколько внутренних усиливающих элементов. Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего удельный модуль упругости по меньшей мере приблизительно 8 МПа/(кг/м). Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего удельный модуль упругости по меньшей мере приблизительно 20 МПа/ (кг/м).
Каждый внутренний усиливающий элемент или оба могут быть изготовлены из алюминия или армированной углеволокном пластмассы, например.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму согласно описанному выше аспекту и связанным с ним признаков, при этом диафрагма выполнена с возможностью перемещаться при работе;
преобразующий механизм, функционально соединенный с диафрагмой и функционирующий в связи с перемещением диафрагмы;
корпус, содержащий оболочку или держатель для размещения диафрагмы в ней или в нем или между ними; и
при этом диафрагма содержит наружную периферию, характеризующуюся наличием одного или нескольких периферийных участков, которые не имеют физического соединения с корпусом.
Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму согласно любому из описанных выше аспектов и связанным с ними признаков, при этом диафрагма выполнена с возможностью перемещаться при работе; и
корпус, содержащий оболочку или держатель для размещения диафрагмы в ней или в нем или между ними.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон, и
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на тело при работе; и
распределение массы, связанное с телом диафрагмы, или распределение массы, связанное с работающим на нормальное напряжение усилением, или оба являются такими, что диафрагма имеет относительно низкую массу на одном или нескольких участках низкой массы диафрагмы по отношению к массе на одном или нескольких участках относительно высокой массы диафрагмы; и
корпус, содержащий оболочку и/или держатель для размещения диафрагмы в ней или в нем или между ними; и
при этом диафрагма содержит периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса.
Следующие утверждения применимы к любому из приведенных выше аспектов.
Предпочтительно, диафрагма содержит один или несколько периферийных участков, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса. Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Согласно некоторым вариантам осуществления относительно небольшой воздушный зазор отделяет один или несколько периферийных участков диафрагмы от внутренней части корпуса.
Согласно некоторым вариантам осуществления преобразователь содержит ферромагнитную жидкость между одним или несколькими периферийными участками диафрагмы и внутренней частью корпуса.
Предпочтительно, ферромагнитная жидкость предоставляет значительную поддержку диафрагме в направлении фронтальной плоскости диафрагмы.
Предпочтительно, преобразователь дополнительно содержит преобразующий механизм, функционально соединенный с диафрагмой и функционирующий в связи с перемещением диафрагмы.
Следующие утверждения применимы к любому одному или нескольким из приведенных выше аспектов.
Предпочтительно, тело диафрагмы изготовлено из материала сердцевины. Предпочтительно, материал сердцевины содержит связанную структуру, меняющуюся в трех измерениях. Материалом сердцевины может быть пена или структурированный материал с упорядоченной трехмерной решеткой. Материал сердцевины может представлять собой композитный материал. Предпочтительно, материалом сердцевины является пенополистирол. Альтернативные материалы включают в себя пенополиметилметакриламид, пенополивинилхлорид, пенополиуретан, пенополиэтилен, вспененный аэрогель, гофрированный картон, пробковую древесину, синтактовые пеноматериалы, металлические микрорешетки и сотовые материалы.
3
3
3
3
Предпочтительно, тело диафрагмы отдельно от усиления имеет относительно низкую плотность, составляющую менее 100 кг/м. Более предпочтительно, плотность составляет менее 50 кг/м, еще более предпочтительно, плотность составляет менее 35 кг/м и, наиболее предпочтительно, плотность составляет менее 20 кг/м.
3
3
Предпочтительно, тело диафрагмы отдельно от усиления имеет относительно высокий удельный модуль упругости, составляющий более 0,2 МПа/(кг/м). Наиболее предпочтительно, удельный модуль упругости составляет более 0,4 МПа/(кг/м).
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление содержит один или несколько работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов, каждый из которых присоединен рядом с одной из указанных больших сторон тела.
Предпочтительно, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент содержит один или несколько удлиненных раскосов, присоединенных вдоль соответствующей большой стороны тела диафрагмы.
Более предпочтительно, каждый раскос характеризуется толщиной, составляющей более 1/60 его ширины.
Предпочтительно, раскосы соединены друг с другом и проходят по существенной части соответствующей стороны тела диафрагмы.
Предпочтительно, один или несколько работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов являются анизотропными и проявляют жесткость в некотором направлении, которая по меньшей мере в два раза больше жесткости в других по существу ортогональных направлениях.
Предпочтительно, диафрагма содержит по меньшей мере два работающих на нормальное напряжение усиливающих элемента, присоединенных в области противоположных больших сторон тела диафрагмы или рядом с ними.
Предпочтительно, диафрагма содержит первый и второй усиливающие элементы, расположенные на противоположных больших сторонах тела диафрагмы, и при этом первый и второй усиливающие элементы образуют треугольное усиление, которое поддерживает тело диафрагмы от перемещений в направлении, которое по существу перпендикулярно фронтальной плоскости тела диафрагмы.
3
3
3
Предпочтительно, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего удельный модуль упругости по меньшей мере приблизительно 8 МПа/(кг/м). Предпочтительно, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего удельный модуль упругости по меньшей мере приблизительно 20 МПа/(кг/м). Предпочтительно, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего удельный модуль упругости по меньшей мере приблизительно 100 МПа/(кг/м).
Работающее на нормальное напряжение усиление может быть изготовлено, например, из алюминия или армированной углеволокном пластмассы.
Предпочтительно, тело диафрагмы является по существу толстым.
Например, тело диафрагмы может характеризоваться максимальной толщиной, которая составляет по меньшей мере примерно 11% наибольшего размера длины тела. Более предпочтительно, максимальная толщина составляет по меньшей мере примерно 14% наибольшего размера тела.
Предпочтительно, толщина диафрагмы составляет по меньшей мере 15% радиуса диафрагмы или, более предпочтительно, составляет по меньшей мере примерно 20% радиуса, при этом радиус диафрагмы проходит от центра массы, присущего диафрагме, до наиболее удаленной периферии тела диафрагмы.
Предпочтительно, распределение массы, связанное с телом диафрагмы, или распределение массы, связанное с работающим на нормальное напряжение усилением, или оба являются такими, что диафрагма имеет относительно низкую массу на одном или нескольких участках низкой массы диафрагмы по отношению к массе на одном или нескольких участках относительно высокой массы диафрагмы.
Предпочтительно, один или несколько участков низкой массы являются периферийными участками, удаленными от точки центра массы диафрагмы, и один или несколько участков высокой массы находятся в области точки центра массы или вблизи с ней.
Предпочтительно, один или несколько участков низкой массы являются периферийными участками, наиболее удаленными от точки центра массы.
Согласно некоторым вариантам осуществления участки низкой массы находятся на одном конце диафрагмы, и участки высокой массы находятся на противоположном конце.
Согласно альтернативным вариантам осуществления участки низкой массы распределены по существу по всей наружной периферии диафрагмы, и участки высокой массы являются центральным участком диафрагмы.
Согласно некоторым вариантам осуществления распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках низкой массы.
Предпочтительно, участки низкой массы лишены какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления.
Предпочтительно, по меньшей мере 10 процентов общей площади поверхности одного или более периферийных участков лишены работающего на нормальное напряжение усиления.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление содержит усиливающую пластину, связанную с каждой большой стороной тела, и при этом каждая усиливающая пластина содержит один или несколько вырезов на одном или нескольких участках низкой массы.
Согласно некоторым вариантам осуществления распределение массы тела диафрагмы является таким, что тело диафрагмы имеет относительно низкую массу на одном или нескольких участках низкой массы.
Предпочтительно, толщина тела диафрагмы уменьшается посредством сужения в направлении одного или нескольких участков низкой массы, предпочтительно от точки центра массы.
Предпочтительно, один или несколько участков низкой массы расположены в области или за пределами радиуса, исходящего из точки центра массы диафрагмы, который составляет 50 процентов всего расстояния от точки центра массы до наиболее удаленной периферии диафрагмы.
Предпочтительно, один или несколько участков низкой массы расположены в области или за пределами радиуса, исходящего из точки центра массы диафрагмы, который составляет 80 процентов всего расстояния от точки центра массы до наиболее удаленной периферии диафрагмы.
Предпочтительно, толщина тела диафрагмы уменьшается от оси поворота до противоположного торцевого конца тела диафрагмы.
Предпочтительно, не существует опоры и/или подобного работающего на нормальное напряжение усиления, прикрепленного к наружной поверхности боковых сторон тела диафрагмы.
Предпочтительно, не существует опоры и/или подобного работающего на нормальное напряжение усиления, прикрепленного на торцевой стороне тела диафрагмы.
Согласно некоторым вариантам осуществления работающие на нормальное напряжение усиливающие элементы проходят по существу в продольном направлении по существенной части всей длины тела диафрагмы на каждой большой стороне тела диафрагмы или непосредственно рядом с ней.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление на одной стороне проходит до торцевого конца тела диафрагмы и соединяется с работающим на нормальное напряжение усилением на противоположной большой стороне тела диафрагмы.
Работающее на нормальное напряжение усиление может присоединяться снаружи тела и на по меньшей мере одной большой стороне или, альтернативно, внутри тела, непосредственно рядом и по существу вблизи по меньшей мере одной большой стороны, чтобы в достаточной мере противодействовать сжимающим-растягивающим напряжениям при работе.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление ориентировано приблизительно параллельно относительно по меньшей мере одной большой стороны.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление состоит из материала, который характеризуется по существу более высокой плотностью по сравнению с плотностью тела. Предпочтительно, плотность материала работающего на нормальное напряжение усиления по меньшей мере в 5 раз выше плотности тела. Более предпочтительно, плотность материала работающего на нормальное напряжение усиления по меньшей мере в 10 раз выше плотности тела. Еще более предпочтительно, плотность материала работающего на нормальное напряжение усиления по меньшей мере в 15 раз выше плотности тела. Еще более предпочтительно, плотность материала работающего на нормальное напряжение усиления по меньшей мере в 50 раз выше плотности тела. Наиболее предпочтительно, плотность материала работающего на нормальное напряжение усиления по меньшей мере в 75 раз выше плотности тела.
Предпочтительно, тело диафрагмы содержит по меньшей мере одну по существу гладкую большую сторону, а работающее на нормальное напряжение усиление содержит по меньшей мере один усиливающий элемент, проходящий по одной из указанных по существу гладких больших сторон. Предпочтительно, по меньшей мере один усиливающий элемент проходит вдоль существенной части или всей соответствующей большой стороны (больших сторон). Гладкая большая сторона может представлять собой плоскую сторону или, альтернативно, криволинейную гладкую сторону (проходящую в трех измерениях).
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент содержит одну или несколько по существу гладких усиливающих пластин, имеющих профиль, соответствующий определенной большой стороне, и предназначенных для соединения над соответствующей большой стороной тела диафрагмы или непосредственно рядом с ней.
Согласно этим же или альтернативным вариантам осуществления каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент содержит один или несколько удлиненных раскосов, присоединенных вдоль соответствующей большой стороны тела диафрагмы. Предпочтительно, один или несколько раскосов проходят по существу в продольном направлении по большей стороне. Предпочтительно, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент содержит несколько разнесенных раскосов, проходящих по существу в продольном направлении по соответствующей большой стороне. Альтернативно или дополнительно, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент содержит один или несколько раскосов, проходящих под углом относительно продольной оси соответствующей большой стороны. Таким образом, работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент может содержать сетку расположенных под углом раскосов, проходящих по значительной части соответствующей большой стороны.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление содержит пару усиливающих элементов, присоединенных соответственно к паре противоположных больших сторон тела диафрагмы или непосредственно рядом с ней.
Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента является отдельным от материала сердцевины тела диафрагмы и соединен с ним для оказания сопротивления сдвиговой деформации в плоскости работающего на напряжение сдвига усиления отдельно от какого-либо сопротивления сдвигу, оказываемого материалом сердцевины.
Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента проходит внутри материала сердцевины под углом относительно по меньшей мере одной из указанных больших сторон, достаточным для оказания сопротивления сдвиговой деформации при работе. Предпочтительно, этот угол находится в пределах между 40 и 140 градусами или, предпочтительнее, между 60 и 120 градусами или, даже предпочтительнее, между 80 и 100 градусами, или, наиболее предпочтительно, этот угол равен приблизительно 90 градусов относительно больших сторон.
Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента встроен в пару противоположных больших сторон тела и расположен между ними. Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент проходит по существу ортогонально паре противоположных больших сторон и/или проходит по существу параллельно сагиттальной плоскости тела диафрагмы.
Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент присоединен каждой из сторон к любому одному из противоположных работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов. Альтернативно, каждый внутренний усиливающий элемент проходит рядом с противоположными работающими на нормальное напряжение усиливающими элементами, но отдельно от них.
Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент проходит внутри материала сердцевины по существу ортогонально фронтальной плоскости тела диафрагмы. Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент проходит по существу к одному или нескольким участкам периферийного края соответствующей большой стороны, наиболее удаленным от точки центра массы диафрагмы.
Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент является твердой пластиной. Альтернативно, каждый внутренний усиливающий элемент содержит сетку из лежащих в одной плоскости раскосов. Пластины и/или раскосы могут быть плоскими или трехмерными.
Предпочтительно, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего относительно высокий удельный модуль упругости по сравнению с пластмассовым материалом, например, металла, такого как алюминий, керамики, такой как оксид алюминия, или волокна с высоким модулем упругости, такого как в армированной углеволокном пластмассе.
3
3
3
Предпочтительно, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего удельный модуль упругости по меньшей мере приблизительно 8 МПа/(кг/м), более предпочтительно, по меньшей мере 20 МПа/(кг/м) или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 100 МПа/(кг/м).
Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего относительно высокий максимальный удельный модуль упругости по сравнению с некомпозитным пластмассовым материалом, например, металла, такого как алюминий, керамики, такой как оксид алюминия, или волокна с высоким модулем упругости, такого как в армированной углеволокном пластмассе. Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент имеет высокий модуль упругости в направлениях под углом приблизительно +45 градусов и -45 градусов относительно фронтальной плоскости тела диафрагмы.
3
3
Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего удельный модуль упругости по меньшей мере приблизительно 8 МПа/(кг/м) или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 20 МПа/(кг/м). Например, внутренний усиливающий элемент может быть изготовлен из алюминия или армированной углеволокном пластмассы.
Предпочтительно, тело диафрагмы является по существу толстым. Например, тело диафрагмы может характеризоваться максимальной толщиной, которая составляет по меньшей мере примерно 11% наибольшего размера длины тела. Более предпочтительно, максимальная толщина составляет по меньшей мере примерно 14% наибольшего размера тела. Альтернативно или дополнительно, тело диафрагмы может иметь максимальную толщину, которая составляет по меньшей мере примерно 15% длины тела или, более предпочтительно, по меньшей мере примерно 20% длины тела.
Альтернативно или дополнительно, тело диафрагмы может иметь толщину, составляющую более приблизительно 8% наименьшей длины вдоль большей стороны тела диафрагмы, или более приблизительно 12%, или более приблизительно 18% наименьшей длины.
Предпочтительно, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент связан с соответствующей большой стороной тела диафрагмы посредством относительно тонких слоев клея, такого как, например, эпоксидный клей. Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент связан с материалом сердцевины и с соответствующим(и) работающим(и) на нормальное напряжение усиливающим(и) элементом(ами) посредством относительно тонких слоев эпоксидного клея. Предпочтительно, масса клея составляет менее приблизительно 70% массы соответствующего внутреннего усиливающего элемента. Предпочтительнее, она менее 60%, или менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или, наиболее предпочтительно, менее 25% массы соответствующего внутреннего усиливающего элемента.
Согласно одному варианту осуществления тело диафрагмы имеет по существу треугольное поперечное сечение вдоль сагиттальной плоскости тела диафрагмы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет клиновидную форму.
Согласно альтернативному варианту осуществления тело диафрагмы имеет по существу прямоугольное поперечное сечение вдоль сагиттальной плоскости тела диафрагмы.
Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент имеет среднюю толщину менее значения х (в мм), рассчитываемого по формуле:
2
где а - площадь воздуха (в мм), который при использовании может выталкиваться телом диафрагмы, с - постоянная, предпочтительно равная 100. Предпочтительнее, с=200, или, даже предпочтительнее, с=400, или, наиболее предпочтительно, с=800.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый внутренний усиливающий элемент может быть изготовлен из материала толщиной менее 0,4 мм, или, предпочтительнее, менее 0,2 мм, или, предпочтительнее, менее 0,1 мм, или, предпочтительнее, менее 0,02 мм.
Согласно некоторым вариантам осуществления распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на участке меньшей массы рядом с одним концом соответствующей большой стороны. Согласно некоторым видам диафрагма лишена какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления на участке меньшей массы. Согласно другим видам работающее на нормальное напряжение усиление характеризуются уменьшенной толщиной и/или уменьшенной шириной на участке меньшей массы по отношению к другим участкам.
Согласно некоторым вариантам осуществления распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках периферийного края соответствующей большой стороны. Согласно некоторым формам диафрагма лишена какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления на одном или нескольких периферийных участках. Согласно другим видам работающее на нормальное напряжение усиление характеризуются уменьшенной толщиной и/или уменьшенной шириной на одном или нескольких периферийных участках по сравнению с другими участками.
Согласно некоторым вариантам осуществления тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном конце или рядом с ним. Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую толщину на одном конце. Согласно некоторым вариантам осуществления толщина тела диафрагмы постепенно сужается, чтобы обеспечить уменьшение толщины к одному концу. Согласно некоторым вариантам осуществления толщина тела диафрагмы изменяется ступенчато, чтобы обеспечить уменьшение толщины к одному концу. Согласно некоторым вариантам осуществления огибающая или профиль толщины между обоими концами проходит под углом по меньшей мере 4 градуса относительно фронтальной плоскости тела диафрагмы или, более предпочтительно, по меньшей мере приблизительно 5 градусов относительно фронтальной плоскости тела диафрагмы.
Согласно некоторым вариантам осуществления тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном конце или рядом с ним. Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую толщину на одном конце. Согласно некоторым вариантам осуществления толщина тела диафрагмы постепенно сужается, чтобы обеспечить уменьшение толщины к одному концу. Согласно некоторым вариантам осуществления толщина тела диафрагмы изменяется ступенчато, чтобы обеспечить уменьшение толщины к одному концу. Согласно некоторым вариантам осуществления огибающая или профиль толщины между обоими концами проходит под углом по меньшей мере 4 градуса относительно фронтальной плоскости тела диафрагмы или, более предпочтительно, по меньшей мере приблизительно 5 градусов относительно фронтальной плоскости тела диафрагмы.
Приведенное ниже применимо для каждого из упомянутых выше аспектов аудио преобразователя.
Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит:
основание преобразователя, при этом диафрагма присоединена с возможностью поворота относительно основания преобразователя, чтобы поворачиваться при работе; и
преобразующий механизм, функционально соединенный с диафрагмой и функционирующий в связи с поворотом диафрагмы.
Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит петельную систему, соединяющую с возможностью поворота диафрагму и основание преобразователя.
Согласно некоторым вариантам осуществления петельная система содержит одну или несколько частей, которые выполнены с возможностью способствовать перемещению диафрагмы, которые в значительной степени участвуют в противодействии поступательному смещению диафрагмы относительно основания преобразователя и которые имеют модуль Юнга более приблизительно 8 ГПа или, предпочтительней, более приблизительно 20 ГПа.
Предпочтительно, все части петельного узла, которые функционально поддерживают диафрагму во время использования, имеют модуль Юнга более приблизительно 8 ГПа или, предпочтительней, более приблизительно 20 ГПа.
Предпочтительно, все части петельного узла, которые выполнены с возможностью способствовать перемещению диафрагмы и в значительной степени участвовать в противодействии поступательному смещению диафрагмы относительно основания преобразователя, имеют модуль Юнга более приблизительно 8 ГПа или, предпочтительней, более приблизительно 20 ГПа.
Согласно некоторым вариантам осуществления петельная система содержит петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность; и при этом во время работы каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности.
Предпочтительно, петельный узел дополнительно содержит поджимающий механизм, и при этом петельный элемент поджат к контактной поверхности при помощи поджимающего механизма.
Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым.
Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым в направлении, которое по существу перпендикулярно контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Согласно некоторым другим вариантам осуществления петельная система содержит по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению.
Аудио устройство, содержащее любой из описанных выше аудио преобразователей и дополнительно содержащее разъединяющую установочную систему, расположенную между диафрагмой аудио преобразователя и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства.
Предпочтительно, по меньшей мере одна другая часть аудио устройства не является другой частью диафрагмы аудио преобразователя устройства. Предпочтительно, разъединяющая установочная система установлена между основанием преобразователя и одной другой частью. Предпочтительно, одна другая часть является корпусом преобразователя.
Согласно первому варианту осуществления аудио преобразователь является электроакустическим громкоговорителем и дополнительно содержит компонент передачи силы, действующий на диафрагму для обеспечения ее перемещения во время использования.
Предпочтительно, преобразующий механизм содержит электромагнитный механизм. Предпочтительно, электромагнитный механизм содержит магнитную систему и электропроводящий элемент.
Предпочтительно, компонент передачи силы жестко прикреплен к диафрагме.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение может относиться к аудио устройству, содержащему два или более электроакустических громкоговорителей, включающих в себя какой-либо один или несколько аудио преобразователей согласно описанным выше аспектам и обеспечивающих два или более различных аудио каналов за счет способности воспроизводить независимые звуковые сигналы. Предпочтительно, аудио устройство является персональным аудио устройством, адаптированным для прослушивания в пределах приблизительно 10 см от уха пользователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к персональному аудио устройству, включающему в себя любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ними признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления согласно любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к персональному аудио устройству, содержащему пару устройств сопряжения, выполненных с возможностью ношения пользователем на каждом ухе или рядом с ним, при этом каждое устройство сопряжения содержит любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления по любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству головного телефона, содержащему пару устройств сопряжения головного телефона, выполненных с возможностью ношения пользователем на каждом ухе или вокруг него, при этом каждое устройство сопряжения содержит любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления по любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержащему пару устройств сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, выполненных с возможностью ношения внутри ушного канала или ушной раковины уха пользователя, при этом каждое устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления по любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио преобразователю согласно любому из описанных выше аспектов и связанным с ними признакам, конструктивным исполнениям и вариантам осуществления, при этом аудио преобразователь является акустоэлектрическим преобразователем.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к диафрагме, имеющей:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на тело диафрагмы при работе; и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в материал сердцевины и ориентированный под углом относительно работающего на нормальное напряжение усиления для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе; и
при этом распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках периферийного края соответствующей большой стороны, удаленных от точки центра массы собранной диафрагмы.
Предпочтительно, один или несколько участков, удаленных от точки центра массы, являются одним или несколькими участками, наиболее удаленными от точки центра массы.
Согласно некоторым вариантам осуществления один или несколько участков, наиболее удаленных от точки центра массы, лишены какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления.
Согласно некоторым вариантам осуществления работающее на нормальное напряжение усиление содержит усиливающую пластину, при этом участок пластины, удаленный от указанной точки центра массы, содержит один или несколько вырезов. Предпочтительно, пара противоположных участков, удаленных от точки центра массы, содержат один или несколько вырезов. Предпочтительно, ширина каждого выреза увеличивается по мере удаления от указанной точки центра массы.
Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере один вырез в работающем на нормальное напряжение усилении расположен между парой внутренних усиливающих элементов.
Согласно некоторым вариантам осуществления работающее на нормальное напряжение усиление содержит усиливающую пластину, при этом участок пластины, удаленный от указанной точки центра массы, имеет уменьшенную толщину по сравнению с участком в области точки центра массы или рядом с ней.
Толщина пластины может изменяться ступенчато или постепенно сужаться между ближним участком и дальним участком.
Согласно третьему аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к диафрагме, имеющей:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на тело при работе, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно работающего на нормальное напряжение усиления для противодействия и/или уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе; и
при этом тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы диафрагмы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую толщину на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы.
Предпочтительно, один или несколько участков, удаленных от точки центра массы, являются наиболее удаленным(и) участком(ами) от точки центра массы.
Согласно некоторым вариантам осуществления толщина тела диафрагмы постепенно сужается, чтобы обеспечить уменьшение толщины к дальнему участку. Согласно другим вариантам осуществления толщина тела диафрагмы ступенчато изменяется, чтобы обеспечить уменьшение толщины к дальнему участку.
Согласно некоторым вариантам осуществления тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы диафрагмы.
Предпочтительно, один или несколько периферийных участков, наиболее удаленных от центра массы, имеют по существу линейные вершины.
Согласно четвертому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к диафрагме аудио преобразователя, содержащей:
тело диафрагмы, состоящее из материала сердцевины, имеющего одну или несколько больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на тело при работе, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно работающего на нормальное напряжение усиления для противодействия и/или уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе; и
при этом диафрагма имеет относительно меньшую массу на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы диафрагмы.
Предпочтительно, один или несколько участков, удаленных от точки центра массы, являются одним или несколькими участками, наиболее удаленными от точки центра массы.
Предпочтительно, распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках периферийного края соответствующей большой стороны, удаленных от точки центра массы. Альтернативно или дополнительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном или нескольких периферийных участках диафрагмы, удаленных от точки центра массы диафрагмы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую толщину на одном или нескольких дальних участках, и распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких дальних участках.
Предпочтительно, один или несколько участков, удаленных от точки центра массы, являются одним или несколькими участками, наиболее удаленными от точки центра массы.
Согласно некоторым вариантам осуществления один или несколько участков, наиболее удаленных от точки центра массы, лишены какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления.
Согласно некоторым вариантам осуществления работающее на нормальное напряжение усиление содержит усиливающую пластину, при этом участок пластины, удаленный от указанной точки центра массы, содержит один или несколько вырезов. Предпочтительно, пара противоположных участков, удаленных от точки центра массы, содержат один или несколько вырезов. Предпочтительно, ширина каждого выреза увеличивается по мере удаления от указанной точки центра массы.
Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере один вырез в работающем на нормальное напряжение усилении расположен между парой внутренних усиливающих элементов.
Согласно некоторым вариантам осуществления работающее на нормальное напряжение усиление содержит усиливающую пластину, при этом участок пластины, удаленный от указанной точки центра массы, имеет уменьшенную толщину по сравнению с участком в области точки центра массы или рядом с ней.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон, и
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на тело при работе; и
при этом распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы диафрагмы; и
корпус, содержащий оболочку и/или держатель для размещения диафрагмы; и
при этом диафрагма содержит периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса.
Предпочтительно, диафрагма содержит один или несколько периферийных участков, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса.
Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Согласно некоторым вариантам осуществления участки наружной периферии, наиболее удаленные от точки центра массы диафрагмы, меньше поддерживаются внутренней частью корпуса по сравнению с участками, которые ближе к точке центра массы.
Предпочтительно, один или несколько участков, наиболее удаленных от точки центра массы, лишены какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую толщину на одном или нескольких дальних участках. Толщина может постепенно уменьшаться к одному или нескольким дальним участкам или ступенчато изменяться.
Согласно одному варианту осуществления толщина тела диафрагмы непрерывно сужается от участка в области точки центра массы или рядом с ней до одного или нескольких наиболее дальних участков от точки центра массы.
Предпочтительно, один или несколько дальних участков тела диафрагмы совмещены с одним или несколькими дальними участками работающего на нормальное напряжение усиления.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон, и
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на тело при работе; и
при этом по меньшей мере одна большая сторона лишена какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления на одном или нескольких участках периферийного края, при этом каждый участок периферийного края расположен в области или за пределами радиуса, исходящего из точки центра массы диафрагмы, который составляет 50 процентов всего расстояния от точки центра массы до наиболее дальнего периферийного края большой стороны; и
корпус, содержащий оболочку и/или держатель для размещения диафрагмы; и
при этом диафрагма содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса.
Предпочтительно, диафрагма содержит один или несколько периферийных участков, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса. Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии. Предпочтительно, каждый из одного или нескольких участков периферийного края расположен в области или за пределами 80 процентов всего расстояния от точки центра массы до наиболее дальнего периферийного края большей стороны.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление содержит пару усиливающих элементов, присоединенных к противоположным большим сторонам тела диафрагмы.
Предпочтительно, по меньшей мере 10 процентов общей площади поверхности одной или нескольких больших сторон лишены работающего на нормальное напряжение усиления, или по меньшей мере 25% или по меньшей мере 50% всей поверхности одной или нескольких больших сторон лишены работающего на нормальное напряжение усиления.
Предпочтительно, диафрагма имеет относительно меньшую массу на единицу площади на одном или нескольких участках периферийного края, удаленных от точки центра массы.
Предпочтительно, диафрагма имеет относительно меньшую массу на единицу площади по отношению к фронтальной плоскости диафрагмы или, альтернативно, по отношению к плоскости большой стороны тела диафрагмы на одном или нескольких участках периферийного края диафрагмы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую толщину на одном или нескольких участках периферийного края диафрагмы. Толщина может постепенно уменьшаться к одному или нескольким дальним участкам периферийного края или ступенчато изменяться.
Согласно седьмому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, содержащую тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон, и
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на тело при работе;
при этом работающее на нормальное напряжение усиление содержит усиливающий элемент на одной или нескольких из указанных больших сторон, и каждый усиливающий элемент содержит группу раскосов;
корпус, содержащий оболочку и/или держатель для размещения диафрагмы; и
при этом диафрагма содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса.
Предпочтительно, диафрагма содержит один или несколько периферийных участков, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса. Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Предпочтительно, указанные раскосы имеют уменьшенную толщину на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы диафрагмы.
Предпочтительно, каждый раскос характеризуется толщиной, составляющей более 1/100 его ширины. Более предпочтительно, каждый раскос характеризуется толщиной, составляющей более 1/60 его ширины. Наиболее предпочтительно, каждый раскос характеризуется толщиной, составляющей более 1/20 его ширины.
Предпочтительно, один или несколько работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов изготовлены из анизотропного материала.
3
3
3
Предпочтительно, анизотропный работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент изготовлен из материала, имеющего удельный модуль упругости по меньшей мере 8 МПа/(кг/м), более предпочтительно, по меньшей мере 20 МПа/(кг/м) или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 100 МПа/(кг/м).
Предпочтительно, анизотропный материал является волоконным композитным материалом, где волокна уложены в по существу однонаправленной ориентации на протяжении каждого раскоса. Предпочтительно, волокна уложены в ориентации, которая по существу совпадает с продольной осью соответствующего раскоса. Предпочтительно, каждый раскос изготовлен из композитного материала с однонаправленными углеродными волокнами. Предпочтительно, указанный композитный материал включает в себя углеродные волокна, которые имеют модуль Юнга по меньшей мере приблизительно 100 ГПа, предпочтительней, более 200 ГПа и, наиболее предпочтительно, более 400 ГПа.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление содержит пару усиливающих элементов, присоединенных к противоположным большим сторонам тела диафрагмы, и при этом один или несколько раскосов первого усиливающего элемента одной большой стороны соединены с одним или несколькими раскосами второго усиливающего элемента противоположной большой стороны на периферии тела диафрагмы.
Предпочтительно, первый и второй усиливающие элементы образуют треугольное усиление, которое поддерживает тело диафрагмы, предотвращая его смещение в направлении, по существу перпендикулярном фронтальной плоскости тела диафрагмы.
Предпочтительно, каждый усиливающий элемент содержит несколько раскосов. Предпочтительно, несколько раскосов пересекаются. Предпочтительно, участки пересечения между раскосами расположены в области или за пределами 50 процентов всего расстояния от точки центра массы диафрагмы до периферии диафрагмы. Другие участки пересечения также могут быть расположены в границах 50 процентов всего расстояния.
Предпочтительно, по меньшей мере одна большая сторона тела диафрагмы лишена какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления на одном или нескольких участках периферийного края соответствующей большой стороны, при этом каждый участок периферийного края расположен в области или за пределами радиуса, исходящего из точки центра массы диафрагмы, и указанный радиус составляет 50 процентов всего расстояния от точки центра массы до наиболее дальнего периферийного края большей стороны.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление содержит пару усиливающих элементов, присоединенных к противоположным большим сторонам тела диафрагмы, и при этом обе большие стороны лишены какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления на соответствующих участках периферийного края.
Предпочтительно, по меньшей мере 10 процентов (или по меньшей мере 25%, или по меньшей мере 50%) общей площади поверхности одной или нескольких больших сторон лишены работающего на нормальное напряжение усиления на одном или нескольких участках периферийного края.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы диафрагмы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую толщину на одном или нескольких дальних участках. Толщина может постепенно уменьшаться к одному или нескольким дальним участкам или ступенчато изменяться.
Согласно первому варианту осуществления любого из ранее изложенных аспектов, относящихся к аудио преобразователю, и связанных с ними признаков, вариантов осуществления и конструктивных исполнений аудио преобразователь является электроакустическим громкоговорителем и дополнительно содержит компонент передачи силы, действующий на диафрагму для обеспечения ее перемещения во время использования.
Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит:
основание преобразователя; и
преобразующий механизм; и при этом диафрагма подвижно соединена с основанием преобразователя и функционально соединена с преобразующим механизмом таким образом, что при работе перемещение диафрагмы относительно основания преобразует электрозвуковые сигналы, полученные преобразующим механизмом, в звук.
Предпочтительно, основание преобразователя имеет по существу толстую, приземистую и широкую геометрию.
Предпочтительно, преобразующий механизм содержит электромагнитный механизм. Предпочтительно, электромагнитный механизм содержит магнитную систему и электропроводящий элемент. Предпочтительно, магнитная система соединена с основанием преобразователя и образует его часть, и электропроводящий элемент соединен с диафрагмой и образует ее часть. Предпочтительно, магнитная система содержит постоянный магнит, при этом внутренний и внешний полюсные наконечники разъединены зазором и создают между собой магнитное поле. Предпочтительно, электропроводящий элемент содержит по меньшей мере одну катушечную обмотку. Предпочтительно, диафрагма содержит основную раму диафрагмы, и электропроводящий элемент жестко соединен с основной рамой диафрагмы.
Согласно первому конструктивному исполнению диафрагма присоединена с возможностью поворота относительно основания преобразователя. Предпочтительно, основная рама диафрагмы расположена на одном конце диафрагмы и жестко соединена с ним. Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит петельную систему для соединения с возможностью поворота диафрагмы и основания преобразователя.
Предпочтительно, во время работы диафрагма совершает колебания вокруг оси поворота.
Согласно одному виду петельная система содержит петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность; и при этом во время работы каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности. Предпочтительно, петельный узел дополнительно содержит поджимающий механизм, и при этом петельный элемент поджат к контактной поверхности при помощи поджимающего механизма. Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым. Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым в направлении, которое по существу перпендикулярно контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Согласно другому виду петельная система содержит по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению.
Во втором конструктивном исполнении аудио преобразователь является преобразователем линейного действия, при этом диафрагма выполнена с возможностью линейного перемещения относительно основания преобразователя. Предпочтительно, основная рама диафрагмы соединена с центральным участком диафрагмы и проходит латерально от большой стороны конструкции к магнитной системе.
Предпочтительно, по меньшей мере один аудио преобразователь содержит подвеску диафрагмы, присоединяющую диафрагму на протяжении лишь части периметра ее периферии к корпусу или окружающей структуре. Предпочтительно, подвеска обеспечивает присоединение диафрагмы вдоль участка, который составляет менее 80% периметра ее периферии. Предпочтительно, подвеска обеспечивает присоединение диафрагмы вдоль участка, который составляет менее 50% периметра ее периферии. Предпочтительно, подвеска обеспечивает присоединение диафрагмы вдоль участка, который составляет менее 20% периметра ее периферии.
Согласно второму варианту осуществления любого из ранее изложенных аспектов, относящихся к аудио преобразователю, и связанных с ними признаков, вариантов осуществления и конструктивных исполнений аудио преобразователь является акустоэлектрическим преобразователем и дополнительно содержит компонент передачи силы, выполненный с возможностью восприятия воздействия со стороны диафрагмы во время использования для создания электрической энергии в ответ на перемещение диафрагмы.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, содержащую:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон, и
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на тело при работе; и
петельный узел, выполненный с возможностью функциональной поддержки диафрагмы на оси поворота во время использования;
и при этом по меньшей мере одна большая сторона лишена какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления на одном или нескольких участках периферийного края большой стороны, при этом участок периферийного края расположен в области или за пределами радиуса, исходящего из оси поворота, и указанный радиус составляет 80 процентов всего расстояния от оси поворота до наиболее дальнего периферийного края большой стороны.
Предпочтительно, тело диафрагмы является по существу толстым. Предпочтительно, тело диафрагмы имеет максимальную толщину, которая составляет по меньшей мере 11% максимальной длины тела диафрагмы, или более предпочтительно по меньшей мере 14% максимальной длины тела диафрагмы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет максимальную толщину, которая составляет по меньшей мере 15% всего расстояния от оси поворота до наиболее дальнего периферийного участка диафрагмы. Более предпочтительно, максимальная толщина составляет по меньшей мере 20% всего расстояния.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, содержащую:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно работающего на нормальное напряжение усиления для противодействия и/или существенного уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе; и
петельный узел, присоединенный к диафрагме для поворота диафрагмы на соответствующей оси поворота во время использования.
Петельный узел может быть прямо присоединен к диафрагме, или петельный узел может быть непрямо присоединен к диафрагме с использованием одного или нескольких промежуточных компонентов.
Предпочтительно, одна или несколько больших сторон являются по существу плоскими.
Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента ориентирован по существу параллельно сагиттальной плоскости тела диафрагмы. Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента содержит продольную ось, которая по существу перпендикулярна оси поворота петельного узла и/или по существу параллельна продольной оси тела диафрагмы. Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента проходит между участком на оси поворота или рядом с ней и противоположным концом тела диафрагмы.
Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента содержит по меньшей мере одну панель, проходящую в поперечном направлении на протяжении существенной части толщины тела диафрагмы и в продольном направлении вдоль существенной части длины тела диафрагмы.
Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента жестко соединен с петельным узлом либо прямо, либо при помощи по меньшей мере одного промежуточного компонента.
Промежуточные компоненты могут быть изготовлены из материала с модулем Юнга более приблизительно 8 ГПа или, предпочтительней, более приблизительно 20 ГПа.
Предпочтительно, промежуточный(ые) компонент(ы) включает(ют) в себя по существу плоскую секцию, ориентированную под углом более приблизительно 30 градусов к фронтальной плоскости тела диафрагмы и по существу параллельно оси поворота диафрагмы, чтобы передавать нагрузку в направлении, параллельном фронтальной плоскости, между петельным механизмом и внутренними усиливающими элементами с минимальной податливостью.
Согласно одному варианту осуществления электроакустический преобразователь является электроакустическим громкоговорителем или его частью, который(которая) содержит механизм возбуждения, имеющий компонент передачи силы, действующий на диафрагму для обеспечения ее перемещения во время использования.
Предпочтительно, электроакустический громкоговоритель включен в конфигурацию аудио устройства, использующего два или более различных аудио каналов за счет конфигурации из двух или более электроакустических громкоговорителей.
Предпочтительно, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента жестко соединен с компонентом передачи силы либо прямо, либо при помощи по меньшей мере одного промежуточного компонента.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление содержит один или несколько работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов на каждой из двух противоположных больших сторон тела диафрагмы.
Предпочтительно, один или несколько работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов на каждой большой стороне жестко соединены с компонентом передачи силы либо прямо, либо при помощи одного или нескольких промежуточных компонентов.
Предпочтительно, один или несколько работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов на каждой большой стороне жестко соединены с петельным узлом либо прямо, либо при помощи одного или нескольких промежуточных компонентов.
Предпочтительно, любые промежуточные компоненты, способствующие обеспечению жестких соединений между любым одним или несколькими из следующего: по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент и петельный узел, по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент и компонент передачи силы, один или несколько работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов и петельный узел и/или один или несколько работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов и компонент передачи силы, изготовлены из по существу жесткого материала, такого как сталь, углеродное волокно. Предпочтительно, промежуточные компоненты не изготавливают из пластмассового материала.
Предпочтительно, толщина тела диафрагмы уменьшается от оси поворота до противоположного торцевого конца тела диафрагмы. Предпочтительно, толщина постепенно сужается между осью поворота и противоположным торцевым концом тела диафрагмы.
Предпочтительно, распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках на торцевом конце тела диафрагмы или рядом с ним по сравнению с количеством массы, находящимся на одном или нескольких участках рядом с осью поворота.
Предпочтительно, один или несколько участков на каждой большой стороне, которые находятся вблизи торцевого конца тела диафрагмы, лишены работающего на нормальное напряжение усиления.
Предпочтительно, один или несколько участков расположены рядом с по меньшей мере одним внутренним усиливающим элементом.
Альтернативно или дополнительно, один или несколько участков работающего на нормальное напряжение усиления с относительно меньшей массой содержат работающее на нормальное напряжение усиление меньшей толщины по сравнению с работающим на нормальное напряжение усилением, расположенным на одном или нескольких участках, которые находятся вблизи оси поворота.
Предпочтительно, диафрагма содержит менее шести внутренних усиливающих элементов. Предпочтительно, диафрагма содержит четыре внутренних усиливающих элемента.
Предпочтительно, работающие на нормальное напряжение усиливающие элементы проходят по существу в продольном направлении по существенной части всей длины тела диафрагмы на каждой большой стороне тела диафрагмы или непосредственно рядом с ней.
Предпочтительно, не существует опоры и/или подобного работающего на нормальное напряжение усиления, прикрепленного к наружной поверхности боковых сторон тела диафрагмы.
Предпочтительно, не существует опоры и/или подобного работающего на нормальное напряжение усиления, прикрепленного на торцевой стороне тела диафрагмы. Предпочтительно, отсутствует какая-либо обшивка или лакокрасочное покрытие. Предпочтительно, если нанесено лакокрасочное покрытие, то оно является по существу тонким и легковесным. Предпочтительно, если материалом сердцевины тела диафрагмы является пенополистирол или аналогичный материал, его разрезают механически, а не при помощи плавления, например, посредством нагреваемого провода, так как обычно это приводит к образованию расплавленного слоя высокой плотности.
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление заканчивается на торцевом конце тела диафрагмы на обеих больших сторонах или перед ним.
Альтернативно, работающее на нормальное напряжение усиление на одной стороне проходит до торцевого конца тела диафрагмы и соединяется с работающим на нормальное напряжение усилением на противоположной большой стороне тела диафрагмы.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, содержащую:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно работающего на нормальное напряжение усиления для противодействия и/или существенного уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе; и
петельный узел, содержащий один или несколько тонкостенных эластичных петельных элементов, которые функционально поддерживают диафрагму во время использования.
Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит основание преобразователя, и при этом петельный узел присоединяет с возможностью поворота диафрагму относительно основания преобразователя.
Предпочтительно, петельный узел содержит по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению.
Согласно одному виду аудио преобразователь содержит основную раму диафрагмы для поддержки диафрагмы, при этом основная рама диафрагмы прямо прикреплена к одному или обоим петельным элементам каждого петельного соединения.
Предпочтительно, основная рама диафрагмы способствует обеспечению жесткого соединения между диафрагмой и каждым петельным соединением.
Предпочтительно, диафрагма тесно связана с каждым петельным соединением. Например, расстояние от диафрагмы до каждого петельного соединения составляет меньше половины максимального расстояния от оси поворота до наиболее дальней периферии диафрагмы, более предпочтительно, менее 1/3 максимального расстояния, более предпочтительно, менее 1/4 максимального расстояния, более предпочтительно, менее 1/8 максимального расстояния или, наиболее предпочтительно, менее 1/16 максимального расстояния.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным во время изгиба. Предпочтительно, каждый петельный элемент является по существу жестким на кручение.
Согласно альтернативному варианту осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным при кручении. Предпочтительно, каждый эластичны петельный элемент является по существу жестким на изгиб.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый петельный элемент имеет приблизительно или по существу плоский профиль, например, в форме плоского листа.
Согласно некоторым вариантам осуществления два эластичных петельных элемента каждого соединения соединены или пересекаются вдоль общего края для образования приблизительно L-образного поперечного сечения. Согласно некоторым конструктивным исполнениям два эластичных петельных элемента каждого петельного соединения пересекаются вдоль центрального участка для образования оси поворота, и петельные элементы образуют приблизительно Х-образное поперечное сечение, т.е. петельные элементы образуют компоновку в виде поперечной рессоры. Согласно некоторым другим конструктивным исполнениям эластичные петельные элементы каждого петельного соединения выполнены отдельно и проходят в различных направлениях.
Согласно одному виду ось поворота приблизительно коллинеарна с пересечением между петельными элементами каждого петельного соединения.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения содержит изгиб в поперечном направлении и вдоль продольной длины элемента. Петельные элементы могут быть слегка изогнуты таким образом, что они изгибаются в по существу плоское состояние во время работы.
Согласно некоторым вариантам осуществления толщина одного или обоих петельных элементов каждого петельного соединения увеличивается на конце петельного элемента, который наиболее удален от диафрагмы или основания преобразователя, или вблизи с ним.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно работающего на нормальное напряжение усиления для противодействия и/или существенного уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе;
петельную систему, функционально поддерживающую диафрагму и имеющую одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит первый петельный элемент и контактный элемент, при этом контактный элемент предоставляет контактную поверхность,
при этом во время использования каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно контактного элемента.
Предпочтительно, для каждого петельного соединения контактный элемент имеет контактную поверхность; и при этом во время работы каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности.
Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит основание преобразователя, и петельный узел соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы обеспечить поворот диафрагмы во время работы вокруг оси поворота или около оси поворота петельного узла. Предпочтительно, во время работы диафрагма совершает колебания относительно оси поворота.
Предпочтительно, по существу устойчивый физический контакт имеет по существу постоянную силу.
Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью податливо прикладывать поджимающую силу к петельному элементу каждого соединения в направлении соответствующей контактной поверхности.
Предпочтительно, петельный узел дополнительно содержит поджимающий механизм, и при этом петельный элемент поджат к контактной поверхности при помощи поджимающего механизма.
Согласно одному виду поджимающий механизм прикладывает поджимающую силу в направлении под углом менее 25 градусов, или менее 10 градусов, или менее 5 градусов к оси, перпендикулярной контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Предпочтительно, поджимающий механизм прикладывает поджимающую силу в направлении, которое по существу перпендикулярно контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым. Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым в направлении, которое по существу перпендикулярно контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Предпочтительно, взаимодействие между петельным элементом и контактным элементом по существу жестко ограничивает поступательные перемещения петельного элемента относительно контактного элемента в направлении, перпендикулярном контактной поверхности на участке взаимодействия во время работы.
Согласно одному варианту осуществления поджимающий механизм выполнен отдельно от структуры, которая жестко ограничивает поступательные перемещения петельного элемента относительно контактного элемента в направлении, перпендикулярном контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую:
тело диафрагмы, имеющее одну или несколько больших сторон, при этом максимальная толщина тела диафрагмы составляет более 11% максимальной длины тела; и
петельный узел, присоединенный к диафрагме для поворота диафрагмы на соответствующей оси поворота во время использования,
при этом аудио преобразователь является электроакустическим громкоговорителем, адаптированным для прослушивания в пределах приблизительно 10 см от уха пользователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио устройству, выполненному с возможностью нормального использования в непосредственной близости к ушам или голове пользователя или в непосредственной связи с ними, причем аудио устройство содержит по меньшей мере один аудио преобразователь, содержащий:
диафрагму, имеющую:
тело диафрагмы, имеющее одну или несколько больших сторон, при этом максимальная толщина тела диафрагмы составляет более 11% максимальной длины тела; и
петельную систему, присоединенную к диафрагме для поворота диафрагмы на соответствующей оси поворота во время использования.
Предпочтительно, аудио преобразователь является электроакустическим громкоговорителем, и аудио устройство адаптировано для прослушивания в пределах приблизительно 10 см от уха пользователя.
Предпочтительно, аудио устройство дополнительно содержит корпус для размещения в нем по меньшей мере одного аудио преобразователя.
Предпочтительно, тело диафрагмы аудио преобразователя имеет наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса вдоль по меньшей мере части периферии.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, содержащую:
тело диафрагмы, имеющее одну или несколько больших сторон, при этом максимальная толщина тела диафрагмы составляет более 11% максимальной длины тела; и
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней; и
при этом по меньшей мере одна большая сторона лишена какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления на одном или нескольких участках периферийного края, при этом каждый участок периферийного края расположен в области или за пределами радиуса, исходящего из точки центра массы диафрагмы, который составляет 50 процентов всего расстояния от точки центра массы до наиболее дальнего периферийного края большой стороны; и
корпус, содержащий оболочку и/или держатель для размещения диафрагмы; и
при этом диафрагма содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса.
Предпочтительно, диафрагма содержит один или несколько периферийных участков, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса. Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Предпочтительно, имеется небольшой воздушный зазор между одним или несколькими периферийными участками периферии диафрагмы, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса, и внутренней частью корпуса.
Предпочтительно, ширина воздушного зазора, ограниченного расстоянием между участками периферийного края диафрагмы и корпусом, составляет менее 1/10 и, более предпочтительно, менее 1/20 наименьшей длины вдоль большей стороны тела диафрагмы.
Предпочтительно, ширина воздушного зазора составляет менее 1/20 длины тела диафрагмы. Предпочтительно, ширина воздушного зазора составляет менее 1 мм.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую:
тело диафрагмы, состоящее из материала сердцевины, которое имеет одну или несколько больших сторон, при этом максимальная толщина тела диафрагмы составляет более 11% максимальной длины тела; и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в материал сердцевины и ориентированный под углом относительно одной или нескольких больших сторон для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой материалом сердцевины при работе;
компонент передачи силы, действующий на диафрагму для ее перемещения во время использования; и
при этом аудио преобразователь является электроакустическим громкоговорителем, адаптированным для прослушивания в пределах приблизительно 10 см от уха пользователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио устройству, выполненному с возможностью нормального использования в непосредственной близости к ушам или голове пользователя или в непосредственной связи с ними, причем аудио устройство содержит по меньшей мере один аудио преобразователь, содержащий:
диафрагму, имеющую:
тело диафрагмы, состоящее из материала сердцевины, которое имеет одну или несколько больших сторон, при этом максимальная толщина тела диафрагмы составляет более 11% максимальной длины тела; и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в материал сердцевины и ориентированный под углом относительно одной или нескольких больших сторон для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой материалом сердцевины при работе; и
компонент передачи силы, действующий на диафрагму для ее перемещения во время использования.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему: диафрагму, имеющую:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно работающего на нормальное напряжение усиления для противодействия и/или существенного уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе,
основание преобразователя, и
петельный узел,
при этом диафрагма функционально поддерживается петельным узлом для поворота вокруг приблизительной оси поворота относительно основания преобразователя, и
при этом петельный узел содержит одну или несколько частей, которые выполнены с возможностью способствовать перемещению диафрагмы, которые в значительной степени участвуют в противодействии поступательному смещению диафрагмы относительно основания преобразователя и которые имеют модуль Юнга более приблизительно 8 ГПа или, предпочтительней, более приблизительно 20 ГПа.
Предпочтительно, все части петельного узла, которые функционально поддерживают диафрагму во время использования, имеют модуль Юнга более приблизительно 8 ГПа или, предпочтительней, более приблизительно 20 ГПа.
Предпочтительно, все части петельного узла, которые выполнены с возможностью способствовать перемещению диафрагмы и в значительной степени участвовать в противодействии поступательному смещению диафрагмы относительно основания преобразователя, имеют модуль Юнга более 0,1 ГПа.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую тело диафрагмы, которое во время работы остается по существу жестким;
петельную систему, выполненную с возможностью функционально поддерживать диафрагму во время использования и содержащую петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность; и
при этом во время работы каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности.
Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит основание преобразователя, и петельный узел соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы обеспечить поворот диафрагмы во время работы вокруг оси поворота или около оси поворота петельного узла. Предпочтительно, во время работы диафрагма совершает колебания относительно оси поворота.
Предпочтительно, по существу устойчивый физический контакт имеет по существу постоянную силу.
Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью податливо прикладывать поджимающую силу к петельному элементу каждого соединения в направлении соответствующей контактной поверхности.
Предпочтительно, диафрагма имеет по существу жесткое тело диафрагмы.
Предпочтительно, петельный узел дополнительно содержит поджимающий механизм, и при этом петельный элемент поджат к контактной поверхности при помощи поджимающего механизма.
Согласно одному виду поджимающий механизм прикладывает поджимающую силу в направлении под углом менее 25 градусов, или менее 10 градусов, или менее 5 градусов к оси, перпендикулярной контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Предпочтительно, поджимающий механизм прикладывает поджимающую силу в направлении, которое по существу перпендикулярно контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым. Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым в направлении, которое по существу перпендикулярно контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым. Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым в том смысле, что он прикладывает поджимающую силу, в отличие от поджимающего перемещения, в направлении, которое по существу перпендикулярно контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым. Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым в том смысле, что поджимающая сила значительно не изменяется, если во время использования петельный элемент слегка смещается в направлении, которое по существу перпендикулярно контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Предпочтительно, взаимодействие между петельным элементом и контактным элементом по существу жестко ограничивает поступательные перемещения петельного элемента относительно контактного элемента в направлении, перпендикулярном контактной поверхности на участке взаимодействия во время работы.
Согласно одному варианту осуществления поджимающий механизм выполнен отдельно от структуры, которая жестко ограничивает поступательные перемещения петельного элемента относительно контактного элемента в направлении, перпендикулярном контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом.
Согласно одному варианту осуществления диафрагма содержит поджимающий механизм.
Предпочтительно, когда к петельному элементу прикладываются дополнительные силы, и вектор, представляющий результирующую силу, проходит через зону физического контакта петельного элемента с контактной поверхностью, и, когда результирующая сила является относительно малой по сравнению с поджимающей силой, устойчивый физический контакт между петельным элементом и контактным элементом жестко удерживает контактирующую часть петельного элемента от поступательных движений относительно основания преобразователя, где петельный элемент контактирует с контактным элементом, в направлении, перпендикулярном контактной поверхности в точке контакта.
Предпочтительно, когда к петельному элементу прикладываются дополнительные силы, и вектор, представляющий результирующую силу, проходит через зону физического контакта петельного элемента с контактной поверхностью, и, когда результирующая сила является относительно малой по сравнению с поджимающей силой, устойчивый физический контакт между петельным элементом и контактным элементом эффективно жестко удерживает контактирующую часть петельного элемента от любых поступательных движений относительно основания преобразователя в точке контакта.
Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым, так что:
когда диафрагма при работе находится в нейтральном положении, и
к петельному элементу от контактного элемента прикладывается дополнительная сила в направлении через зону контакта петельного элемента с поверхностью контакта, перпендикулярном поверхности контакта, и
эта дополнительная сила относительно мала по сравнению с поджимающей силой, так что разъединение петельного элемента и контактного элемента не происходит,
итоговое изменение силы реакции, прикладываемой контактным элементом к петельному элементу, превышает итоговое изменение силы, прикладываемой поджимающим механизмом.
Предпочтительно, итоговое изменение по меньшей мере в четыре раза больше, более предпочтительно, по меньшей мере в 8 раз больше и, наиболее предпочтительно, по меньшей мере в 20 раз больше.
Предпочтительно, податливость поджимающей конструкции исключает податливость, связанную с зоной контакта (и в этой зоне) между не присоединенными компонентами в поджимающем механизме, по сравнению с контактным элементом.
Предпочтительно, тело диафрагмы поддерживает по существу жесткую форму в пределах рабочего диапазона частот (РДЧ) преобразователя во время работы.
Предпочтительно, диафрагма жестко соединена с петельным узлом.
Предпочтительно, диафрагма поддерживает по существу жесткую форму в пределах РДЧ преобразователя во время работы.
Согласно некоторым вариантам осуществления диафрагма содержит одно тело диафрагмы. Согласно альтернативным вариантам осуществления диафрагма содержит несколько тел диафрагмы.
Предпочтительно, взаимодействие между петельным элементом и контактным элементом жестко ограничивает все поступательные перемещения петельного элемента относительно контактного элемента.
Предпочтительно, ось поворота совпадает с участком взаимодействия между петельным элементом и контактной поверхностью каждого петельного соединения.
Согласно одному конструктивному исполнению один или несколько компонентов петельного узла жестко соединены с основанием преобразователя.
Предпочтительно, петельный элемент жестко присоединен в качестве части диафрагмы.
Предпочтительно, контактный элемент жестко присоединен в качестве части основания преобразователя.
Предпочтительно, один из петельного элемента и контактного элемента жестко присоединен в качестве части диафрагмы, и другой из петельного элемента и контактного элемента жестко присоединен в качестве части основания преобразователя.
Предпочтительно, на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующей контактной поверхностью один из петельного элемента и контактного элемента эффективно жестко присоединен к диафрагме, а другой из петельного элемента и контактного элемента эффективно жестко присоединен к основанию преобразователя.
Согласно одному варианту осуществления по существу устойчивый физический контакт характеризуется по существу постоянной силой, при этом на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующей контактной поверхностью один из петельного элемента и контактного элемента эффективно жестко присоединен к диафрагме, а другой из петельного элемента и контактного элемента эффективно жестко присоединен к основанию преобразователя. Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью податливо прикладывать поджимающую силу к петельному элементу каждого соединения в направлении соответствующей контактной поверхности. Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью податливо прикладывать поджимающую силу к петельному элементу каждого соединения в направлении соответствующей контактной поверхности.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет максимальную толщину, которая составляет более 15% расстояния от оси поворота до противоположного, наиболее дальнего торцевого конца диафрагмы, или, наиболее предпочтительно, более 20%.
Предпочтительно, тело диафрагмы находится в непосредственной близости с контактной поверхностью или взаимодействует с ней.
Предпочтительно, расстояние от тела диафрагмы до контактной поверхности составляет менее половины всего расстояния от оси поворота до самой дальней периферии тела диафрагмы, или, более предпочтительно, менее 1/4 всего расстояния, или, более предпочтительно, менее 1/8 всего расстояния, или, наиболее предпочтительно, менее 1/16 всего расстояния.
Предпочтительно, всегда во время нормальной работы участок контактного элемента каждого петельного соединения, который находится в непосредственной близости к контактной поверхности, эффективно жестко присоединен к основанию преобразователя.
Предпочтительно, всегда во время нормальной работы участок взаимодействия между контактной поверхностью и петельным элементом каждого петельного соединения является эффективно по существу неподвижным относительно диафрагмы и основания преобразователя, что касается поступательных смещений.
Предпочтительно, одно из диафрагмы и основания преобразователя эффективно жестко присоединено по меньшей мере к части петельного элемента каждого петельного соединения в непосредственной близости от участка взаимодействия, и другое из диафрагмы и основания преобразователя эффективно жестко присоединено по меньшей мере к части контактного элемента каждого петельного соединения в непосредственной близости от участка взаимодействия.
Предпочтительно, контактный элемент или петельный элемент каждого петельного соединения, который имеет меньший радиус контактной поверхности, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, составляет менее 30%, более предпочтительно, менее 20% и, наиболее предпочтительно, менее 10% наибольшего расстояния от участка взаимодействия в направлении, перпендикулярном оси поворота, по всем компонентам, эффективно жестко соединенным с локализированной частью того же компонента, который находится в непосредственной близости от участка взаимодействия.
Предпочтительно, контактный элемент или петельный элемент каждого петельного соединения, который имеет меньший радиус контактной поверхности, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, составляет менее 30%, более предпочтительно, менее 20% и, наиболее предпочтительно, менее 10% расстояния в направлении, перпендикулярном оси поворота, по меньшему из:
максимального размера по всем компонентам, эффективно жестко соединенным с частью контактного элемента, который находится в непосредственной близости от точки контакта с петельным узлом, и
максимального размера по всем компонентам, эффективно жестко соединенным с частью петельного элемента, который находится в непосредственной близости от точки контакта с контактным элементом.
Предпочтительно, петельный элемент каждого петельного соединения имеет радиус в области контактной поверхности, который составляет менее 30%, более предпочтительно, менее 20% и, наиболее предпочтительно, менее 10% длины от участка взаимодействия в направлении, перпендикулярном оси поворота, до торцевого конца диафрагмы и/или длины тела диафрагмы. Альтернативно, контактный элемент каждого петельного соединения имеет радиус в области контактной поверхности, который составляет менее 30%, более предпочтительно, менее 20% и, наиболее предпочтительно, менее 10% длины от участка взаимодействия в направлении, перпендикулярном оси поворота, до торцевого конца основания преобразователя и/или длины основания преобразователя.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям петельный узел содержит одно петельное соединение для присоединения с возможностью поворота диафрагмы к основанию преобразователя. Согласно некоторым конструктивным исполнениям петельный узел содержит несколько петельных соединений, например, два петельных соединения, расположенных по обеим сторонам диафрагмы.
Предпочтительно, петельный элемент встроен в концевую поверхность диафрагмы или прикреплен к ней, при этом петельный элемент выполнен с возможностью поворачиваться или перекатываться на контактной поверхности с сохранением устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, чтобы тем самым обеспечить возможность перемещения диафрагмы.
Предпочтительно, петельное соединение выполнено таким образом, чтобы обеспечить возможность по существу поворотного перемещения петельного элемента относительно контактного элемента.
Предпочтительно, петельный элемент выполнен с возможностью перекатываться во время работы по контактному элементу с незначительным скольжением.
Предпочтительно, петельный элемент выполнен с возможностью перекатываться во время работы по контактному элементу без какого-либо скольжения.
Альтернативно, петельный элемент выполнен с возможностью трения или скручивания на контактной поверхности при работе.
Предпочтительно, петельный узел выполнен таким образом, чтобы контакт между петельным элементом и контактным элементом жестко удерживал некоторую точку на петельном элементе, которая расположена на участке контакта или в непосредственной близости от него, от любых поступательных перемещений относительно контактного элемента.
Предпочтительно, один из петельного элемента или контактного элемента имеет выпукло криволинейную контактную поверхность по меньшей мере в профиле поперечного сечения вдоль плоскости, перпендикулярной оси поворота, на участке контакта.
Предпочтительно, другой из петельного элемента или контактного элемента имеет вогнуто криволинейную контактную поверхность по меньшей мере в профиле поперечного сечения вдоль плоскости, перпендикулярной оси поворота, на участке контакта.
Предпочтительно, петельный элемент или контактный элемент содержит поверхность контакта, имеющую одну или несколько поднятых частей или выступов, предназначенных для предотвращения перемещения другого из этих элементов за поднятую часть или выступ, когда внешняя сила прикладывается к аудио преобразователю или воздействует на него.
Согласно одному виду петельный элемент имеет выпукло криволинейную контактную поверхность, и контактный элемент имеет вогнуто криволинейную контактную поверхность. Согласно альтернативному виду петельный элемент имеет вогнуто криволинейную контактную поверхность, и контактный элемент имеет выпукло криволинейную контактную поверхность.
Согласно одному виду петельный элемент имеет по меньшей мере частично вогнутый или выпуклый профиль поперечного сечения, если смотреть в плоскости, перпендикулярной оси поворота, где он характеризуется физическим контактом с контактной поверхностью.
Согласно одному виду петельный элемент имеет по меньшей мере частично выпуклый профиль поперечного сечения, если смотреть в плоскости, перпендикулярной оси поворота, и профиль контактной поверхности является по существу плоским в этой же плоскости, или наоборот.
Согласно другому виду петельный элемент имеет по меньшей мере частично вогнутый профиль поперечного сечения, если смотреть в плоскости, перпендикулярной оси поворота, и контактная поверхность имеет выпуклый профиль поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, где имеет место физический контакт, при этом петельный элемент и контактная поверхность выполнены с возможностью качания или качения относительно друг друга вдоль вогнутой и выпуклой поверхностей во время применения.
Согласно другому виду петельный элемент имеет по меньшей мере частично выпуклый профиль поперечного сечения, если смотреть в плоскости, перпендикулярной оси поворота, и контактная поверхность содержит выпуклый профиль поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, чтобы позволить петельному элементу и контактной поверхности качаться или кататься относительно друг друга вдоль указанных поверхностей во время применения.
Согласно другому виду первый элемент из петельного элемента или контактного элемента имеет выпукло криволинейный контакт по меньшей мере в профиле поперечного сечения вдоль плоскости, перпендикулярной оси поворота, и второй элемент из петельного элемента и контактного элемента имеет контактную поверхность, содержащую центральный участок, который является по существу плоским или который имеет по существу большой радиус и является достаточно широким, так что первый элемент расположен по центру и по существу не перемещается за по существу плоский центральный участок во время нормального функционирования, и имеет, если смотреть в профиле поперечного сечения вдоль плоскости, перпендикулярной оси поворота, одну или несколько поднятых частей, выполненных с возможностью возврата первого элемента в по существу центральный участок при воздействии внешней силы.
Поднятые части могут представлять собой поднятые краевые части.
Альтернативно, центральный участок является вогнутым, чтобы плавно возвращать первый элемент в центральный участок во время нормального функционирования или при прикладывании внешней силы.
Предпочтительно, первый элемент является петельным элементом, и второй элемент является контактным элементом.
Предпочтительно, петельный элемент или контактная поверхность, который или которая имеет выпукло криволинейную контактную поверхность с относительно меньшим радиусом кривизны в профиле поперечного сечения вдоль плоскости, перпендикулярной оси поворота, характеризуется радиусом r в метрах, удовлетворяющим следующему соотношению:
и/или характеризуется радиусом r в метрах, удовлетворяющим следующему соотношению:
где  - расстояние в метрах от оси поворота петельного элемента относительно контактного элемента до самой дальней части диафрагмы; ƒ - фундаментальная резонансная частота диафрагмы в Гц; и Е - предпочтительно находится в диапазоне 50-140, например, Е составляет 140, более предпочтительно, 100, еще более предпочтительно, 70, предпочтительней, 50 и, наиболее предпочтительно, 40.
Согласно одному виду в поджимающем механизме используется магнитный механизм или система для поджатия или выталкивания петельного элемента в направлении к контактной поверхности контактного элемента.
Предпочтительно, петельный элемент содержит или состоит из магнитного элемента или тела.
Предпочтительно, магнитный элемент или тело встроено в диафрагму.
Предпочтительно, магнитный элемент или тело является ферромагнитным стальным валиком, присоединенным к диафрагме в области концевой поверхности тела диафрагмы или иным образом включенным в нее.
Предпочтительно, валик имеет по существу цилиндрический профиль.
Предпочтительно, приблизительно цилиндрический профиль валика имеет диаметр, составляющий приблизительно 1-10 мм.
Согласно одной форме часть валика, которая характеризуется физическим контактом с контактной поверхностью, имеет выпуклый профиль с радиусом, составляющим приблизительно от 0,05 мм до 0,15 мм.
Согласно некоторым вариантам осуществления поджимающий механизм может содержать первый магнитный элемент, который взаимодействует с петельным элементом или жестко соединен с ним, а также второй магнитный элемент, при этом магнитные силы между первым и вторым магнитными элементами поджимают или подталкивают петельный элемент в направлении к контактной поверхности таким образом, чтобы сохранять устойчивый физический контакт между петельным элементом и контактной поверхностью во время использования.
Первый магнитный элемент может быть ферромагнитной жидкостью.
Первый магнитный элемент может быть ферромагнитной жидкостью, расположенной рядом с концом тела диафрагмы.
Второй магнитный элемент может быть постоянным магнитом или электромагнитом.
Альтернативно, второй магнитный элемент может представлять собой деталь из ферромагнитной стали, соединенную с контактной поверхностью контактного элемента или встроенную в нее.
Предпочтительно, контактный элемент расположен между первым и вторым магнитными элементами.
Согласно некоторым вариантам осуществления поджимающий механизм содержит механический поджимающий механизм для поджатая или толкания петельного элемента к контактной поверхности контактного элемента.
Согласно одному виду поджимающий механизм содержит упругий элемент или компонент, который поджимает или подталкивает петельный элемент к контактной поверхности.
Предпочтительно, упругий элемент является стальной плоской пружиной.
Альтернативно или дополнительно, поджимающий механизм может содержать каучуковые ленты в напряженном состоянии, каучуковые блоки в сжатом состоянии и ферромагнитную жидкость, притягиваемую магнитом.
Предпочтительно, петельное соединение также содержит фиксирующую конструкцию для расположения петельного элемента в желаемом рабочем и физическом положении относительно контактного элемента.
Согласно одному виду фиксирующая конструкция представляет собой механический фиксирующий узел, который содержит фиксирующие элементы, такие как штифты, связанные с каждым концом петельного элемента, и одну или несколько нитей, каждая из которых содержит один конец, связанный с фиксирующим элементом, и другой конец, связанный с контактным элементом, при этом промежуточная часть нити выполнена с возможностью изгиба вокруг поперечного сечения петельного элемента, чтобы благодаря этому поддерживать петельный элемент в желаемом рабочем и физическом местоположении относительно контактного элемента.
Согласно одному виду фиксирующая конструкция представляет собой механический фиксирующий узел, который содержит один или несколько тонких, эластичных элементов, у которых один конец прикреплен, непосредственно или опосредовано, к концу петельного элемента, и другой конец связан с контактным элементом, при этом промежуточная часть нити выполнена с возможностью изгиба вокруг поперечного сечения петельного элемента или компонента, жестко прикрепленного к петельному элементу, чтобы благодаря этому поддерживать петельный элемент в желаемом рабочем и физическом местоположении относительно контактного элемента.
Предпочтительно, тонкий эластичный элемент является нитью, более предпочтительно многопрядной нитью.
Предпочтительно, тонкий, эластичный элемент характеризуется низким показателем ползучести.
Предпочтительно, тонкий, эластичный элемент характеризуется высоким сопротивлением истиранию.
Предпочтительно, тонкий, эластичный элемент является волокном на основе ароматического сложного полиэфира, таким как волокно Вектран™.
Согласно одному виду фиксирующая конструкция представляет собой механический фиксирующий узел, который содержит одну или несколько нитей, у которых один конец прикреплен, непосредственно или опосредовано, к концу петельного элемента, а другой конец связан с контактным элементом, при этом промежуточная часть нити выполнена с возможностью изгиба вокруг поперечного сечения того компонента из петельного элемента и контактного элемента, который является более выпуклым в боковом профиле в месте их контакта, чтобы благодаря этому поддерживать петельный элемент в желаемом рабочем и физическом местоположении относительно контактного элемента.
Предпочтительно, радиус, вокруг которого изгибается нить, характеризуется по существу тем же боковым профилем, что и контактирующая поверхность этого же компонента.
Предпочтительно, радиус, вокруг которого изгибается нить, представляет собой радиус, который частично меньше во всех местах по сравнению с боковым профилем контактирующей поверхности этого же компонента на половину толщины нити в этом же месте.
Согласно одному виду фиксирующая конструкция представляет собой механический фиксирующий узел, который содержит эластичный элемент, который соединяется одним концом с петельным элементом и другим концом с контактным элементом, расположен близко к и параллельно оси поворота петельного элемента относительно контактного элемента, является достаточно тонкостенным для того, чтобы быть упругим в части кручения вокруг длины, и является достаточно широким в направлении, перпендикулярном оси петли и параллельном контактной поверхности, так что он является относительно неподатливым в части поступательного перемещения одного конца в том же направлении и, тем самым, ограничивает скольжение петельного элемента по контактной поверхности в том же направлении.
Предпочтительно, тонкий эластичный элемент является плоской пружиной.
Предпочтительно, тонкий, эластичный элемент является тонкой, твердой полосой, например, металлической прокладкой.
Предпочтительно, эластичный элемент выполнен из материала, который является устойчивым к ползучести и усталости, например, стали или титана.
Предпочтительно, петельный узел поджимает петельный элемент в направлении к контактной поверхности контактного элемента при помощи поджимающей силы, которая остается по существу постоянной во время использования.
Предпочтительно, петельный узел поджимает петельный элемент в направлении контактной поверхности контактного элемента при помощи поджимающей силы, которая превышает силу тяжести, действующую на диафрагму, или более предпочтительно превышает в 1,5 раза силу тяжести, действующую на диафрагму.
Предпочтительно, поджимающая сила является по существу большой относительно максимальной возбуждающей силы диафрагмы.
Предпочтительно, поджимающая сила больше чем в 1,5, или, предпочтительнее, больше чем в 2,5 или, даже предпочтительнее, больше чем в 4 раза максимальной возбуждающей силы, возникающей при нормальной работе преобразователя.
Предпочтительно, петельный узел поджимает петельный элемент в направлении к контактной поверхности контактного элемента при помощи поджимающей силы, которая является достаточно большой для того, чтобы между петельным элементом и контактной поверхностью сохранялся по существу нескользящий контакт при прикладывании максимального возбуждения к диафрагме во время нормальной работы преобразователя.
Предпочтительно, поджимающая сила в конкретном петельном соединении в 3, 6 или 10 раз больше составляющей силы реакции, действующей в некотором направлении, так чтобы вызвать проскальзывание между петельным элементом и контактной поверхностью, когда максимальное возбуждение прикладывают к диафрагме во время нормальной работы преобразователя.
Предпочтительно, поджимающий механизм обеспечивает по меньшей мере 30%, или, предпочтительнее, по меньшей мере 50%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 70% силы контактирования между петельным элементом и контактным элементом.
Предпочтительно, поджимающий механизм является достаточно податливым, чтобы поджимающая сила, которую он прикладывает, не изменялась на более чем 200%, или, предпочтительнее, 150%, или, наиболее предпочтительно, 100% средней силы при нахождении преобразователя в состоянии покоя, когда диафрагма проходит амплитуду полного колебания во время нормальной работы.
Предпочтительно, поджимающая конструкция является достаточно податливой, так что петельное соединение является в значительной степени асимметричным в части того, что поджимающий механизм, прикладывающий поджимающую силу к петельному элементу в одном направлении, прикладывается податливо относительно итоговой силы реакции.
Предпочтительно, указанная сила реакции прикладывается в форме по существу постоянного смещения.
Предпочтительно, указанная сила реакции создается частями контактного элемента, соединяющими поверхность контакта с основным телом контактного элемента, которые сравнительно неподатливы.
Предпочтительно, петельный элемент жестко соединен с телом диафрагмы, при этом зона петельного элемента в непосредственной близости от контактной поверхности, а также соединения между этой зоной и остальной частью диафрагмы относительно неподатливы по сравнению с поджимающим механизмом.
Согласно некоторым вариантам осуществления общий коэффициент жесткости k (где "k" - коэффициент согласно определению по закону Гука) поджимающего механизма, действующего на петельный элемент, инерция вращения вокруг его оси поворота части диафрагмы, поддерживаемой посредством указанных контактирующих поверхностей, и фундаментальная резонансная частота диафрагмы в Гц (ƒ) удовлетворяют соотношению:
где С - постоянная, предпочтительно, равная 200, или, предпочтительнее, 130, или, предпочтительнее, 100, или, предпочтительнее, 60, или, предпочтительнее, 40, или, предпочтительнее, 20 или, наиболее предпочтительно, 10.
Согласно некоторым вариантам осуществления поджимающий механизм является существенно податливым, так что, когда при нормальной работе диафрагма находится в своем смещении равновесия, если прикладываются две равные и противоположно направленные силы, перпендикулярные паре контактирующих поверхностей, по одной к каждой поверхности, в направлениях, чтобы разъединить их, зависимость между малым (предпочтительно стремящимся к нулю) увеличением силы в ньютонах (dF), больше и выше силы, требуемой лишь для достижения начального разъединения, и результирующим изменением разъединения на поверхностях в метрах (dx) в результате деформации остальной части драйвера, исключая податливость, связанную с локализированным участком контакта между несоединенными компонентами и в этом участке, инерцией вращения вокруг ее оси поворота части диафрагмы, поддерживаемой указанными контактирующими поверхностями (), и фундаментальной резонансной частотой диафрагмы в Гц (ƒ), удовлетворяет следующему соотношению:
где С - постоянная, предпочтительно, равная 200, или, предпочтительнее, 130, или, предпочтительнее, 100, или, предпочтительнее, 60, или, предпочтительнее, 40, или, предпочтительнее, 20 или, наиболее предпочтительно, 10.
Предпочтительно, часть поджимающего механизма жестко соединена с механизмом основания преобразователя.
Альтернативно или дополнительно, диафрагма содержит поджимающий механизм.
n
n
Согласно некоторым вариантам осуществления среднее (ΣF/n) всех сил в ньютонах (F), поджимающих каждый петельный элемент к его соответствующей поверхности контакта в n петельных соединениях этого типа в петельном узле, постоянно удовлетворяет следующему соотношению при прикладывании постоянной возбуждающей силы для перемещения диафрагмы в любое положение в пределах ее нормального диапазона перемещения:
где D - постоянная, предпочтительно равная 5, или, предпочтительнее, равная 15, или, предпочтительнее, равная 30, или, наиболее предпочтительно, равная 40.
n
n
Согласно некоторым вариантам осуществления поджимающий механизм прикладывает среднее (ΣF/n) всех сил в ньютонах (F), поджимающих каждый петельный элемент к его соответствующей поверхности контакта в n петельных соединениях этого типа в петельном узле, постоянно удовлетворяет следующему соотношению при прикладывании постоянной возбуждающей силы для перемещения диафрагмы в любое положение в пределах ее нормального диапазона перемещения:
где D - постоянная, предпочтительно равная 200, или, предпочтительнее, равная 150, или, предпочтительнее, равная 100, или, наиболее предпочтительно, равная 80.
Согласно некоторым вариантам осуществления поджимающий механизм прикладывает результирующую силу F, поджимающую петельный элемент к контактному элементу, которая удовлетворяет следующему соотношению:
s
2
где I (в кг.м) - инерция вращения вокруг оси поворота части диафрагмы, поддерживаемой петельным элементом,  (в Гц) - нижняя граница РДЧ, и D - постоянная, предпочтительно, равная 5, или, предпочтительнее, равная 15, или, предпочтительнее, равная 30, или, предпочтительнее, равная 40, или, предпочтительнее, равная 50, или, предпочтительнее, равная 60, или, наиболее предпочтительно, равная 70.
Предпочтительно, это соотношение удовлетворяется постоянно при всех углах поворота петельного элемента относительно контактного элемента в процессе нормальной работы.
Предпочтительно, петельный узел дополнительно содержит восстанавливающий механизм для восстановления диафрагмы в желаемое нейтральное угловое положение, когда к диафрагме не прикладывается возбуждающая сила.
Согласно одному виду восстанавливающий механизм содержит торсионный стержень, прикрепленный к концу тела диафрагмы. Согласно этому конструктивному исполнению торсионный стержень содержит среднюю часть, которая изгибается при кручении, и концевые части, которые присоединены к диафрагме и основанию преобразователя.
Предпочтительно, по меньшей мере один конец частей обеспечивает податливость при поступательном движении в направлении главной оси торсионного стержня.
Предпочтительно, одна, или, предпочтительнее, обе концевые части обладают податливостью при кручении в направлениях, перпендикулярных длине средней части.
Предпочтительно, податливость при поступательном движении и кручении обеспечивается одной или несколькими по существу плоскими и тонкими стенками на одном или обоих концах торсионного стержня, плоскость которых ориентирована по существу перпендикулярно главной оси торсионного стержня.
Предпочтительно, обе концевые части относительно неподатливы в части поступательных движений в направлениях, перпендикулярных главной оси торсионного стержня.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио преобразователь дополнительно содержит механизм возбуждения, содержащий катушку и электрические провода, подключенные к катушке, при этом электрические провода прикреплены к поверхности средней части торсионного стержня.
Предпочтительно, эти провода крепятся рядом с осью, проходящей параллельно торсионному стержню, относительно которой торсионный стержень поворачивается при нормальной работе преобразователя.
Согласно другому виду восстанавливающий механизм включает в себя податливый элемент, такой как силикон или резина, находящийся вблизи оси поворота.
Предпочтительно, податливый элемент содержит узкую среднюю часть и концевые части, характеризующиеся увеличенной площадью, чтобы обеспечивать надежные соединения.
Согласно еще одному виду частично или полностью восстанавливающая сила обеспечивается в петельном соединении за счет геометрии контактирующих поверхностей и за счет местоположения, направления и интенсивности поджимающей силы, прикладываемой поджимающей конструкцией.
Согласно еще одному виду некоторая часть центрирующей силы предоставляется магнитными элементами.
Согласно одному виду один или несколько компонентов петельного узла изготовлены из материала, имеющего модуль Юнга более 6 ГПа или предпочтительней более 10 ГПа.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую тело диафрагмы, которое во время работы остается по существу жестким;
петельную систему, выполненную с возможностью функционально поддерживать диафрагму во время использования и содержащую петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность;
при этом, во время работы, каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности; и
при этом по меньшей мере части петельного элемента и контактного элемента непосредственно на участке контактной поверхности изготовлены из жесткого материала.
Согласно одному варианту осуществления по существу устойчивый физический контакт характеризуется по существу устойчивой силой, и на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующей контактной поверхностью один из петельного элемента и контактного элемента эффективно жестко присоединен к диафрагме, а другой из петельного элемента и контактного элемента эффективно жестко присоединен к основанию преобразователя. Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью податливо прикладывать поджимающую силу к петельному элементу каждого соединения в направлении соответствующей контактной поверхности. Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью податливо прикладывать поджимающую силу к петельному элементу каждого соединения в направлении соответствующей контактной поверхности.
Предпочтительно, согласно любому из тридцать седьмого или тридцать восьмого аспектов части петельного элемента и контактного элемента непосредственно на участке контактной поверхности изготовлены из материала, имеющего модуль Юнга более 6 ГПа, предпочтительней, более 10 ГПа.
Предпочтительно, имеется по меньшей мере один путь, соединяющий тело диафрагмы с основанием, состоящий из по существу жестких компонентов, в котором в непосредственной близости от мест, где один жесткий компонент контактирует с другим, не будучи жестко соединенным, все материалы имеют модуль Юнга выше 6 ГПа или, даже предпочтительнее, выше 10 ГПа.
Более предпочтительно, петельный элемент и контактный элемент изготовлены из материала, имеющего модуль Юнга более 6 ГПа или, предпочтительней, более 10 ГПа, такого как, кроме прочего, алюминий, сталь, титан, вольфрам, керамика и аналогичные материалы.
Предпочтительно, петельный элемент и/или контактная поверхность содержат тонкое покрытие, например, керамическое покрытие или анодированное покрытие.
Предпочтительно, поверхность петельного элемента в месте контакта и/или контактная поверхность содержат неметаллический материал.
Предпочтительно, петельный элемент в месте контакта и контактная поверхность содержат неметаллические материалы.
Предпочтительно, петельный элемент в месте контакта и контактная поверхность содержат коррозиестойкие материалы.
Предпочтительно, петельный элемент в месте контакта и контактная поверхность содержат материалы, устойчивые к фрикционной коррозии.
Предпочтительно, петельный элемент перекатывается по контактной поверхности относительно оси, которая по существу коллинеарна с осью поворота диафрагмы.
Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью способствовать перемещению диафрагмы с одной степенью свободы.
Согласно одному конструктивному исполнению петельный узел жестко ограничивает поступательное перемещение диафрагмы по меньшей мере в двух направлениях/вдоль по меньшей мере двух по существу ортогональных осей.
Согласно одному конструктивному исполнению петельный узел обеспечивает движение диафрагмы, состоящее из сочетания поступательного и поворотного перемещений.
Согласно предпочтительному конструктивному исполнению петельный узел обеспечивает движение диафрагмы, которое является по существу поворотным перемещением вокруг одной оси.
Предпочтительно, толщина стенки петельного элемента больше 1/8, 1/4, 1/2 или, наиболее предпочтительно, всего радиуса контактирующей поверхности, более выпуклой в боковом профиле по сравнению с боковым профилем петельного элемента и контактного элемента в месте контакта.
Предпочтительно, толщина стенки контактного элемента больше 1/8, 1/4, 1/2 или, наиболее предпочтительно, всего радиуса контактирующей поверхности, более выпуклой в боковом профиле по сравнению с боковым профилем петельного элемента и контактного элемента в месте контакта.
Предпочтительно, имеется по меньшей мере один по существу неподатливый путь, по которому поступательные нагрузки могут проходить с диафрагмы на основание преобразователя через петельное соединение.
Предпочтительно, диафрагма включает в себя компонент передачи силы преобразующего механизма, который преобразует электричество и перемещение, и жестко соединена с ним.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую тело диафрагмы, которое во время работы остается по существу жестким;
преобразующий механизм, который преобразует электричество и/или перемещение, имеющий компонент передачи силы, при этом диафрагма включает в себя компонент передачи силы и жестко соединена с ним;
петельную систему, выполненную с возможностью функционально поддерживать диафрагму во время использования и содержащую петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность; и
при этом, во время работы, каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности.
Согласно одному варианту осуществления по существу устойчивый физический контакт характеризуется по существу постоянной силой, и на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующей контактной поверхностью один из петельного элемента и контактного элемента эффективно жестко присоединен к диафрагме, а другой из петельного элемента и контактного элемента эффективно жестко присоединен к основанию преобразователя. Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью податливо прикладывать поджимающую силу к петельному элементу каждого соединения в направлении соответствующей контактной поверхности. Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью податливо прикладывать поджимающую силу к петельному элементу каждого соединения в направлении соответствующей контактной поверхности.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую тело диафрагмы, которое остается по существу жестким во время работы и которое имеет максимальную толщину, которая превышает приблизительно 11% максимальной длины тела диафрагмы;
петельную систему, выполненную с возможностью функционально поддерживать диафрагму во время использования и содержащую петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность; и
при этом во время работы каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности.
В соответствии с любым из описанных выше аспектов, относящихся к аудио преобразователю, содержащему петельную систему, согласно одному виду петельный узел содержит пару петельных соединений, расположенных с обеих сторон по ширине диафрагмы.
Альтернативно, петельный узел содержит более двух петельных соединений, при этом по меньшей мере пара петельных соединений расположена с обеих сторон по ширине диафрагмы.
Согласно одному виду несколько петельных узлов выполнены с возможностью функционально поддерживать диафрагму во время работы.
Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит подвеску диафрагмы, имеющую по меньшей мере один петельный узел, при этом подвеска диафрагмы выполнена с возможностью функционально поддерживать диафрагму во время работы.
Предпочтительно, подвеска диафрагмы состоит из одного петельного узла для обеспечения возможности перемещения узла диафрагмы.
Альтернативно, подвеска диафрагмы содержит два или более петельных узлов.
Согласно одному виду подвеска диафрагмы содержит четырехстержневой рычажный механизм, и петельный узел расположен в каждом углу четырехстержневого рычажного механизма.
Предпочтительно, каждая диафрагма соединена не более чем с двумя петельным соединениям, каждое из которых имеет в значительной степени разные оси поворота.
Согласно одному конструктивному исполнению магнитные силы поджимают или подталкивают петельный элемент в направлении к контактной поверхности.
Согласно одному конструктивному исполнению петельный элемент является ферромагнитным стальным валиком, прикрепленным к концевой поверхности тела диафрагмы или встроенный в указанную поверхность или вдоль указанной поверхности. Петельное соединение содержит магнит, который притягивает петельные элементы к контактной поверхности.
Согласно одному конструктивному исполнению механический поджимающий механизм поджимает или подталкивает петельный элемент в направлении к контактной поверхности.
Согласно одному конструктивному исполнению петельный элемент является основной рамой диафрагмы, прикрепленной к концевой поверхности тела диафрагмы или встроенной в нее или вдоль нее.
Механическая поджимающая конструкция может содержать предварительно напряженный пружинный элемент.
Предпочтительно, поджимающая сила, прикладываемая к петельному элементу, прикладывается под углом, который является приблизительно коллинеарным с осью поворота диафрагмы относительно контактной поверхности.
Предпочтительно, поджимающая сила, прикладываемая между петельным элементом и контактной поверхностью, прикладывается на краю, который по существу параллелен оси поворота и по существу коллинеарен линейной оси, проходящей близко к центру радиуса контакта стороны контактирующей поверхности, являющейся более выпуклой, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, вне контактирующей поверхности петельного элемента и контактирующей поверхности контактной поверхности.
Предпочтительно, поджимающая сила, прикладываемая между петельным элементом и контактной поверхностью, прикладывается на краю, который коллинеарен линии, параллельной оси поворота и проходящей через центр радиуса контакта стороны контактирующей поверхности, являющейся более выпуклой, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, вне контактирующей поверхности петельного элемента и контактирующей поверхности контактной поверхности.
Предпочтительно, поджимающая сила, прикладываемая к петельному элементу, прикладывается в точке, которая лежит приблизительно на оси поворота диафрагмы относительно контактной поверхности.
Предпочтительно, поджимающая сила прикладывается на оси, приблизительно параллельной оси поворота и проходящей приблизительно через центр радиуса стороны поверхности, являющейся более выпуклой, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, вне петельного элемента и контактной поверхности.
Предпочтительно, поджимающая сила прикладывается близко к этому месту во всем диапазоне колебания диафрагмы.
Предпочтительно, в любое время при нормальной работе место и направление поджимающей силы таковы, что она проходит по гипотетической линии, ориентированной параллельно оси поворота и проходящей через точку контакта между петельным элементом и контактным элементом.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю по любому из описанных выше аспектов, который содержит петельную систему и дополнительно содержит:
корпус, содержащий оболочку или держатель для размещения диафрагмы в ней или в нем или между ними; и
при этом диафрагма содержит наружную периферию, характеризующуюся наличием одного или нескольких периферийных участков, которые не имеют физического соединения с корпусом.
Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Согласно некоторым вариантам осуществления преобразователь содержит ферромагнитную жидкость между одним или несколькими периферийными участками диафрагмы и внутренней частью корпуса. Предпочтительно, ферромагнитная жидкость предоставляет значительную поддержку диафрагме в направлении фронтальной плоскости диафрагмы.
Предпочтительно, диаграмма содержит работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю по любому из описанных выше аспектов, который содержит петельную систему, и при этом диафрагма содержит:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон, для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе.
Предпочтительно, согласно любому из описанных выше двух аспектов распределение массы, связанное с телом диафрагмы, или распределение массы, связанное с работающим на нормальное напряжение усилением, или оба являются такими, что диафрагма имеет относительно низкую массу на одном или нескольких участках низкой массы диафрагмы по отношению к массе на одном или нескольких участках относительно высокой массы диафрагмы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы диафрагмы. Предпочтительно, толщина диафрагмы уменьшается к периферии, удаленной от центра массы.
Альтернативно или дополнительно, распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках периферийного края соответствующей большой стороны, удаленных от точки центра массы собранной диафрагмы.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио устройству, включающему в себя любой из описанных выше аспектов, включающих петельную систему, и дополнительно содержащему разъединяющую установочную систему, расположенную между диафрагмой аудио преобразователя и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства.
Предпочтительно, по меньшей мере одна другая часть аудио устройства не является другой частью диафрагмы аудио преобразователя устройства. Предпочтительно, разъединяющая установочная система установлена между основанием преобразователя и одной другой частью. Предпочтительно, одна другая часть является корпусом преобразователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, может относиться к аудио устройству, содержащему два или более электроакустических громкоговорителей, включающих в себя какой-либо один или несколько аудио преобразователей согласно описанным выше аспектам, а также обеспечивающих два или более различных аудио каналов за счет способности воспроизводить независимые звуковые сигналы. Предпочтительно, аудио устройство является персональным аудио устройством, адаптированным для прослушивания в пределах приблизительно 10 см от уха пользователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к персональному аудио устройству, включающему в себя любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ними признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления согласно любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к персональному аудио устройству, содержащему пару устройств сопряжения, выполненных с возможностью ношения пользователем на каждом ухе или рядом с ним, при этом каждое устройство сопряжения содержит любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления по любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству головного телефона, содержащему пару устройств сопряжения головного телефона, выполненных с возможностью ношения пользователем на каждом ухе или вокруг него, при этом каждое устройство сопряжения содержит любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления по любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержащему пару устройств сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, выполненных с возможностью ношения внутри ушного канала или ушной раковины уха пользователя, при этом каждое устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления по любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио преобразователю согласно любому из описанных выше аспектов и связанным с ним признакам, конструктивным исполнениям и вариантам осуществления, при этом аудио преобразователь является акустоэлектрическим преобразователем.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму;
основание преобразователя; и
по меньшей мере одно петельное соединение, при этом каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, причем петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению.
Предпочтительно, для каждого петельного соединения каждый петельный элемент является относительно тонким по сравнению с длиной элемента, чтобы способствовать поворотному движению диафрагмы на оси поворота.
Согласно одному виду диафрагма содержит основную раму диафрагмы, предназначенную для поддержки диафрагмы, при этом основная рама диафрагмы поддерживает диафрагму вдоль или вблизи ее конца, и основная рама диафрагмы непосредственно прикреплена к одному или обоим петельным элементам каждого петельного соединения.
Предпочтительно, основная рама диафрагмы способствует жесткому соединению между диафрагмой и каждым петельным соединением.
Согласно одному виду основная рама диафрагмы содержит одну или несколько панелей, повышающих жесткость катушки, один или несколько треугольников боковых дугообразных элементов жесткости, верхнюю подкосную пластину и нижнюю опорную пластину.
Согласно некоторым вариантам осуществления диафрагма не содержит основную раму диафрагмы, и диафрагма прямо прикреплена к одному или обоим петельным элементам каждого петельного соединения.
Предпочтительно, расстояние от диафрагмы до одного или обоих петельных элементов каждого петельного соединения составляет меньше половины максимального расстояния от оси поворота до наиболее дальней периферии диафрагмы или, более предпочтительно, менее 1/3 максимального расстояния, или, более предпочтительно, менее 1/4 максимального расстояния, или, более предпочтительно, менее 1/8 максимального расстояния, или, наиболее предпочтительно, менее 1/16 максимального расстояния.
Предпочтительно, одно или несколько петельных соединений присоединены по меньшей мере к одной поверхности или периферии диафрагмы, и по меньшей мере один общий размер каждого соединения превышает 1/6 или, более предпочтительно, превышает 1/4, или, более предпочтительно, превышает 1/2 соответствующего размера связанной поверхности или периферии.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму;
основание преобразователя; и
по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению; и при этом
расстояние от диафрагмы до одного или обоих петельных элементов каждого петельного соединения меньше половины максимального расстояния от оси поворота до наиболее дальней периферии диафрагмы. Более предпочтительно, расстояние до одного или обоих петельных элементов меньше 1/3 максимального расстояния или, более предпочтительно, меньше 1/4 максимального расстояния, или, более предпочтительно, меньше 1/8 максимального расстояния, или, наиболее предпочтительно, меньше 1/16 максимального расстояния.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму;
основание преобразователя; и
по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению; и при этом одно или несколько петельных соединений присоединены по меньшей мере к одной поверхности или периферии диафрагмы, и по меньшей мере один общий размер каждого соединения превышает 1/6 соответствующего размера связанной поверхности или периферии. Более предпочтительно, указанный размер соединения превышает 1/4 или, более предпочтительно, превышает 1/2 соответствующего размера связанной поверхности или периферии.
Предпочтительно, два по существу ортогональных размера каждого соединения превышают 1/16 соответствующих ортогональных размеров связанной поверхности или стороны, более предпочтительно, превышают 1/4 и, наиболее предпочтительно, превышают 1/2.
Следующие положения применимы по меньшей мере к предыдущим трем аспектам.
Предпочтительно, общая толщина соединения между диафрагмой и каждым петельным соединением в направлении, перпендикулярном фронтальной плоскости диафрагмы и оси петли, превышает 1/6 или, более предпочтительно, превышает 1/4, или, наиболее предпочтительно, превышает 1/2 наибольшего размера диафрагмы в этом же направлении во всех местах вдоль соединения(ий).
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным во время изгиба. Предпочтительно, каждый петельный элемент является по существу жестким на кручение.
Согласно альтернативному варианту осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным при кручении. Предпочтительно, каждый эластичный петельный элемент является по существу жестким на изгиб.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый петельный элемент имеет приблизительно или по существу плоский профиль, например, в форме плоского листа.
Согласно некоторым вариантам осуществления два эластичных петельных элемента каждого соединения соединены или пересекаются вдоль общего края для образования приблизительно L-образного поперечного сечения. Согласно некоторым другим конструктивным исполнениям два эластичных петельных элемента каждого петельного соединения пересекаются вдоль центрального участка для образования оси поворота, и петельные элементы образуют приблизительно Х-образное поперечное сечение, т.е. петельные элементы образуют компоновку в виде поперечной рессоры. Согласно некоторым другим конструктивным исполнениям эластичные петельные элементы каждого петельного соединения выполнены отдельно и проходят в различных направлениях.
Согласно одному виду ось поворота приблизительно коллинеарна с пересечением между петельными элементами каждого петельного соединения.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения содержит изгиб в поперечном направлении и вдоль продольной длины элемента. Петельные элементы могут быть слегка изогнуты таким образом, что они изгибаются в по существу плоское состояние во время работы.
Согласно некоторым вариантам осуществления пара эластичных петельных элементов каждого петельного соединения расположены под углом относительно друг друга, который находится в диапазоне примерно 20-160 градусов или, более предпочтительно, примерно 30-150 градусов, или, еще более предпочтительно, примерно 50-130 градусов, или, наиболее предпочтительно, примерно 70-110 градусов. Предпочтительно, два эластичных петельных элемента по существу ортогональны относительно друг друга.
Предпочтительно, один эластичный петельный элемент каждого петельного соединения проходит в значительной степени в первом направлении, которое по существу перпендикулярно оси поворота.
Предпочтительно, каждый петельный элемент каждого петельного соединения имеет средние размеры по ширине и высоте в отношении поперечных сечений в плоскости, перпендикулярной оси поворота, которые в 3 раза или, более предпочтительно, в 5 раз, или, наиболее предпочтительно, в 6 раз больше квадратного корня из средней площади поперечного сечения, рассчитанной вдоль частей длины петельного элемента, которые в значительной степени деформируются во время нормальной работы.
Согласно некоторым вариантам осуществления один или оба петельных элемента каждого петельного соединения являются тонкими листами, при этом каждый лист имеет толщину, ширину и длину, и толщина петельного элемента меньше примерно 1/4 длины или, более предпочтительно, меньше примерно 1/8 длины, или, более предпочтительно, меньше примерно 1/16 длины, или, еще более предпочтительно, меньше примерно 1/35 длины, или, еще более предпочтительно, меньше примерно 1/50 длины, или, наиболее предпочтительно, меньше примерно 1/70 длины.
Согласно некоторым вариантам осуществления толщина пружинного элемента меньше примерно 1/4 ширины или меньше примерно 1/8 ширины, или, предпочтительно, меньше примерно 1/16 ширины, или, более предпочтительно, меньше примерно 1/24 ширины, или, еще более предпочтительно, меньше примерно 1/45 ширины, или, еще более предпочтительно, меньше примерно 1/60 ширины, или, наиболее предпочтительно, примерно 1/70 ширины.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый петельный элемент каждого петельного соединения имеет по существу равномерную толщину на протяжении по меньшей мере большей части своей длины и ширины.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям петельный элемент каждого петельного соединения имеет переменную толщину, при этом толщина петельного элемента увеличивается в направлении к краю, ближайшему к диафрагме. Альтернативно или дополнительно, петельный элемент каждого петельного соединения имеет переменную толщину, при этом толщина петельного элемента увеличивается в направлении к краю, ближайшему к основанию преобразователя.
Согласно одному виду толщина одного или обоих петельных элементов каждого петельного соединения увеличивается на конце петельного элемента, который наиболее удален от диафрагмы или основания преобразователя, или вблизи с ним.
Увеличение толщины может быть постепенным или расходящимся на конус.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму;
основание преобразователя; и
по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению; и при этом один или оба петельных элемента каждого петельного соединения имеют увеличенную толщину в направлении края или конца элемента, тесно связанного с диафрагмой или основанием преобразователя.
Увеличение толщины может быть постепенным или расходящимся на конус.
Следующие положения применимы по меньшей мере к предыдущим четырем аспектам.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый петельный элемент каждого петельного соединения является расширенным на конце, предназначенном для жесткого соединения с диафрагмой или основанием преобразователя.
Петельный элемент может иметь переменную ширину, и ширина может увеличиваться в области или в направлении края/конца, тесно связанного с диафрагмой и/или основанием преобразователя. Ширина может также увеличиваться в области или в направлении конца/края, дальнего от диафрагмы или основания преобразователя.
Увеличение ширины может быть постепенным или расходящимся на конус.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио преобразователь содержит петельный узел, имеющий два петельных соединения. Предпочтительно, каждое петельное соединение расположено на одной из сторон диафрагмы.
Предпочтительно, каждое петельное соединение расположено на расстоянии от центральной сагиттальной плоскости диафрагмы, которое составляет по меньшей мере 1/5 ширины тела диафрагмы.
Предпочтительно, первое петельное соединение находится рядом с первой угловой зоной торца диафрагмы, а второе петельное соединение - рядом со второй противоположной угловой зоной торца, причем петельные соединения являются по существу коллинеарными.
Диафрагма может быть присоединена к каждому петельному соединению посредством клеящего вещества, такого как эпоксидный клей, сварки, зажима с помощью крепежных деталей или целым рядом других способов.
Согласно предпочтительному варианту осуществления каждый петельный элемент каждого соединения изготовлен, например, из материала с модулем Юнга более 8 ГПа. Это может быть металл или керамика или любой другой материал, имеющий такую жесткость.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый петельный элемент изготовлен из материала с модулем Юнга более 20 ГПа.
Согласно одному виду каждый петельный элемент каждого петельного соединения изготовлен из непрерывного материала, такого как металл или керамика. Например, петельный элемент может быть изготовлен из легированной стали, или вольфрамового сплава, или титанового сплава, или аморфного сплава металла, такого как «Liquidmetal» или «Vitreloy», с высокой прочностью на разрыв.
Согласно другой форме петельный элемент изготовлен из композитного материала, такого как армированная углеродными волокнами пластмасса.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям тело диафрагмы является по существу толстым. Предпочтительно, тело диафрагмы имеет максимальную толщину, которая составляет более 11% максимальной длины тела диафрагмы, или, более предпочтительно, более 14% максимальной длины тела диафрагмы.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую тело диафрагмы;
основание преобразователя; и
по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению; и при этом тело диафрагмы является по существу толстым.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет максимальную толщину, которая составляет более 15% ее длины от оси поворота до противоположной дальней периферии корпуса диафрагмы.
Следующие положения применимы по меньшей мере к предыдущим пяти аспектам.
Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит преобразующий механизм.
Согласно одному виду аудио преобразователь является драйвером громкоговорителя.
Согласно одному виду аудио преобразователь является микрофоном.
Согласно одному виду преобразующий механизм использует электродинамический преобразующий механизм, пьезоэлектрический преобразующий механизм, магнитострикционный преобразующий механизм или любые другие подходящие преобразующие механизмы.
Согласно одному виду преобразующий механизм содержит катушечную обмотку. Предпочтительно, катушечная обмотка связана с диафрагмой. Предпочтительно, катушечная обмотка находится в непосредственной близости или прямо прикреплена к диафрагме.
Предпочтительно, преобразующий механизм находится в непосредственной близости или прямо прикреплен к диафрагме.
Согласно одному виду компонент передачи силы преобразующего механизма связан с диафрагмой.
Согласно одному виду компонент передачи силы соединен с диафрагмой при помощи соединительной структуры, которая характеризуется приземистой и широкой геометрией.
Предпочтительно, соединительная структура имеет модуль Юнга более 8 ГПа.
Согласно одному виду преобразующий механизм содержит магнитную цепь, содержащую магнит, внешние полюсные наконечники и внутренние полюсные наконечники.
Согласно одному конструктивному исполнению катушечная обмотка, прикрепленная к диафрагме, расположена в зазоре между внешними и внутренними полюсными наконечниками внутри магнитной цепи.
Согласно одному виду внешние полюсные наконечники и внутренние полюсные наконечники выполнены из стали.
Согласно одному виду магнит изготовлен из неодима.
Согласно одному виду катушечная обмотка прямо прикреплена к основной раме диафрагмы при помощи клеящего вещества, такого как эпоксидный клей.
Согласно одному виду основание преобразователя содержит блок для поддержки диафрагмы и магнитной цепи.
Предпочтительно, основание преобразователя имеет толстую, широкую и приземистую геометрию.
Предпочтительно, основание преобразователя имеет большую массу по сравнению с массой диафрагмы.
Согласно некоторым вариантам осуществления основание преобразователя может быть изготовлено из материала, имеющего высокий удельный модуль упругости, такого как металл, например, кроме прочего, алюминий или магний, или из керамики, такой как стекло, для улучшения устойчивости к резонансу.
Предпочтительно, основание преобразователя содержит компоненты, которые имеют модуль Юнга более 8 ГПа или более 20 ГПа.
Основание преобразователя может быть присоединено к каждому петельному соединению посредством клеящего вещества, такого как эпоксидный клей или цианоакрилат, при помощи крепежных элементов, пайки, сварки или любыми другими способами.
Согласно одной конфигурации аудио преобразователь дополнительно содержит корпус диафрагмы, и основание преобразователя жестко прикреплено к корпусу диафрагмы.
Согласно одному виду корпус диафрагмы содержит решетки в одной или нескольких стенках корпуса. Согласно одному виду решетки могут быть изготовлены из штампованного и прессованного алюминия.
Согласно одному виду корпус диафрагмы может содержать один или несколько элементов жесткости в одной или нескольких стенках. Согласно одному виду элементы жесткости могут быть изготовлены из штампованного и прессованного алюминия.
Согласно одному виду элементы жесткости могут быть расположены в стенках или частях стенок, которые расположены вблизи диафрагмы после ее установки в корпус.
Согласно одному виду основание преобразователя связано с полом корпуса диафрагмы при помощи клея или клеящего вещества.
Согласно одному виду стенки корпуса диафрагмы действуют в качестве барьера или перегородки, чтобы снизить подавление звукового излучения.
Согласно некоторым вариантам осуществления корпус диафрагмы может быть изготовлен из материала, имеющего высокий удельный модуль упругости, такого как металл, например, кроме прочего, алюминий или магний, или из керамики, такой как стекло, для улучшения устойчивости к резонансу.
Согласно другому конструктивному исполнению аудио преобразователь не содержит основания преобразователя, которое жестко прикреплено к корпусу диафрагмы, и аудио преобразователь размещен в корпусе преобразователя посредством разъединяющей установочной системы.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио преобразователь дополнительно содержит корпус, служащий для размещения диафрагмы, и при этом наружная периферия тела диафрагмы по существу не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса. Предпочтительно, между периферией тела диафрагмы и внутренней частью корпуса имеется воздушный зазор.
Предпочтительно, размер воздушного зазора составляет менее 1/20 длины тела диафрагмы.
Предпочтительно, размер воздушного зазора составляет менее 1 мм.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет наружную периферию, которая не имеет физического контакта или соединения с внутренней частью корпуса вдоль по меньшей мере 20 процентов длины периферии, более предпочтительно, вдоль по меньшей мере 50 процентов длины периферии, еще более предпочтительно, вдоль по меньшей мере 80 процентов длины периферии или, наиболее предпочтительно, вдоль всей периферии.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую тело диафрагмы;
основание преобразователя; и
по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению; и при этом наружная периферия тела диафрагмы по существу не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет наружную периферию, которая не имеет физического контакта или соединения с внутренней частью корпуса вдоль по меньшей мере 20 процентов длины периферии, более предпочтительно, вдоль по меньшей мере 50 процентов длины периферии, еще более предпочтительно, вдоль по меньшей мере 80 процентов длины периферии или, наиболее предпочтительно, вдоль всей периферии.
Согласно некоторым вариантам осуществления между периферией тела диафрагмы и внутренней частью корпуса имеется воздушный зазор.
Согласно некоторым вариантам осуществления размер воздушного зазора составляет менее 1/20 длины тела диафрагмы.
Предпочтительно, размер воздушного зазора составляет менее 1 мм.
Согласно некоторым вариантам осуществления преобразователь содержит ферромагнитную жидкость между одним или несколькими периферийными участками диафрагмы и внутренней частью корпуса. Предпочтительно, ферромагнитная жидкость предоставляет значительную поддержку диафрагме в направлении фронтальной плоскости диафрагмы.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, относится к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую тело диафрагмы,
петельный узел, выполненный с возможностью поддерживать тело диафрагмы с возможностью поворота относительно основания преобразователя, при этом указанный петельный узел содержит по меньшей мере один работающий на кручение элемент и обеспечивает ось поворота для диафрагмы,
при этом каждый работающий на кручение элемент расположен таким образом, чтобы проходить параллельно и в непосредственной близости к оси поворота, и работающий на кручение элемент имеет длину, ширину и высоту, причем ширина и высота работающего на кручение элемента превышают 3% длины диафрагмы от оси поворота до наиболее дальней периферии диафрагмы.
Предпочтительно, ширина и/или длина работающего на кручение элемента превышают 4% длины диафрагмы от оси поворота до наиболее дальней периферии диафрагмы.
Предпочтительно, работающий на кручение пружинный элемент имеет средний размер в направлении, перпендикулярном оси поворота, который в 1,5 раза больше квадратного корня из средней площади поперечного сечения (исключая клей и провода, которые не добавляют много прочности), рассчитанной вдоль частей длины работающего на кручение пружинного элемента, которые в значительной степени деформируются во время нормальной работы, или, более предпочтительно, в 2 два раза больше, или, более предпочтительно, в 2,5 раза больше квадратного корня средней площади поперечного сечения, рассчитанной вдоль частей длины работающего на кручение пружинного элемента, которые в значительной степени деформируются во время нормальной работы.
Предпочтительно, по меньшей мере один или несколько работающих на кручение пружинных элементов установлены на или вблизи оси поворота и в сочетании непосредственно обеспечивают по меньшей мере 50% восстанавливающей силы, когда диафрагма совершает небольшие чистые перемещения в любом направлении, перпендикулярном оси поворота.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, относится к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, имеющую тело диафрагмы,
основание преобразователя,
по меньшей мере одно петельное соединение, функционально и с возможностью поворота поддерживающее диафрагму относительно основания преобразователя в собранном состоянии, при этом петельное соединение имеет упругий элемент, который характеризуются толщиной, являющейся относительно небольшой по сравнению с длиной и/или шириной указанного элемента, причем упругий элемент имеет первый конец, жестко соединенный с диафрагмой, и второй конец, жестко соединенный с основанием преобразователя, и толщина и/или ширина как первого конца, так и второго конца элемента увеличиваются при прохождении от середины центрального участка упругого элемента.
Предпочтительно, каждый упругий элемент каждого петельного соединения содержит пару эластичных петельных элементов, расположенных под углом относительно друг друга. Предпочтительно, петельные элементы ориентированы по существу ортогонально относительно друг друга.
Согласно предпочтительному конструктивному исполнению один эластичный петельный элемент каждого соединения проходит в направлении, по существу перпендикулярном оси поворота. Альтернативно или дополнительно, один эластичный петельный элемент каждого соединения проходит в направлении, по существу параллельном оси поворота.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, относится к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, петельный узел и основание преобразователя,
при этом петельный узел поддерживает диафрагму с возможностью поворота во время использования вокруг оси поворота относительно основания преобразователя,
петельный узел содержит по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение имеет первый и второй эластичные и упругие элементы,
первый эластичный и упругий петельный элемент на одном конце жестко связан с основанием преобразователя, а на противоположном конце жестко связан с диафрагмой,
второй эластичный и упругий петельный элемент на одном конце жестко связан с основанием преобразователя, а на противоположном конце жестко связан с диафрагмой,
при этом каждый из первого и второго петельных элементов имеет по существу небольшую толщину по сравнению с продольной длиной элемента между основанием преобразователя и диафрагмой, причем толщина является размером, который является по существу перпендикулярным оси поворота, чтобы способствовать податливому поворотному перемещению диафрагмы вокруг оси поворота,
и при этом первое направление, охватываемое первым петельным элементом каждого петельного соединения, которое перпендикулярно оси поворота, расположено под углом по меньшей мере 30 градусов ко второму направлению, охватываемому вторым петельным элементом, которое перпендикулярно оси поворота, чтобы способствовать улучшенной жесткости в части поступательного смещения диафрагмы относительно основания преобразователя как в первом направлении, так и во втором направлении.
Предпочтительно, первое направление расположено под углом более 45 или 60 градусов ко второму направлению, или наиболее предпочтительно первое направление приблизительно ортогонально второму направлению.
Предпочтительно, расстояние, которое первый пружинный элемент охватывает в первом направлении, является достаточно большим по сравнению с максимальным размером диафрагмы в направлении, перпендикулярном оси поворота, так что соотношение этих размеров соответственно больше 0,05, больше 0,06, больше 0,07, больше 0,08 или, наиболее предпочтительно, больше 0,09.
Предпочтительно, расстояние, которое второй пружинный элемент охватывает во втором направлении, является большим по сравнению с максимальным размером диафрагмы до оси поворота, так что соотношение этих размеров соответственно больше 0,05, больше 0,06, больше 0,07, больше 0,08 или, наиболее предпочтительно, больше 0,09.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, относится к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму,
петельный узел, функционально поддерживающий диафрагму в собранном состоянии, при этом петельный узел содержит по меньшей мере один работающий на кручение элемент, причем работающий на кручение элемент непосредственно и жестко прикреплен к диафрагме во время использования, и работающий на кручение элемент выполнен с возможностью деформации для обеспечения перемещения диафрагмы вокруг оси поворота, предоставленной петельным узлом.
Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит компонент передачи силы.
Предпочтительно, работающий на кручение элемент выполнен с возможностью деформации вдоль своей длины, чтобы обеспечить поворотное перемещение диафрагмы.
Предпочтительно, петельный узел выполнен с возможностью обеспечения поворотного перемещения диафрагмы вокруг оси поворота во время использования.
Предпочтительно, петельный узел жестко поддерживает диафрагму для ограничения поступательных перемещений, обеспечивая при этом возможность поворотного перемещения диафрагмы вокруг оси поворота.
Согласно одному виду работающий на кручение элемент является торсионной балкой, имеющей приблизительно С-образное поперечное сечение.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, относится к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму,
петельный узел, функционально поддерживающий диафрагму в собранном состоянии, при этом петельный узел содержит работающий на кручение элемент и предоставляет ось поворота для диафрагмы,
при этом работающий на кручение элемент выполнен с возможностью прохождения по существу параллельно оси поворота и в непосредственной близости к ней,
работающий на кручение элемент имеет высоту в направлении, перпендикулярном фронтальной плоскости диафрагмы, при этом значение высоты, измеренное в миллиметрах, приблизительно в два раза больше значения массы диафрагмы, измеренного в граммах.
Предпочтительно, работающий на кручение элемент имеет ширину в направлении, параллельном диафрагме и перпендикулярном оси, значение которой, когда измерено в миллиметрах, приблизительно в два раза больше значения массы диафрагмы, измеренного в граммах.
Предпочтительно, работающий на кручение элемент имеет значения ширины и высоты, измеренные в миллиметрах, приблизительно в четыре раза больше значения массы диафрагмы, измеренного в граммах, или, предпочтительней, в 6 раз больше, или, наиболее предпочтительно, в 8 раз больше.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям один или несколько из аспектов настоящего изобретения, начиная от сорок первого и заканчивая пятьдесят вторым, используются в практическом применении, которое связано с аудио громкоговорителем ближнего поля, где драйвер громкоговорителя выполнен с возможностью расположения в пределах 10 см от уха во время использования, например, в головном телефоне или почечном миниатюрном телефоне, вставляемом в ушную раковину.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио устройству, которое выполнено с возможностью расположения в пределах 10 см от уха пользователя в собранном состоянии и которое содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий
диафрагму;
основание преобразователя; и
по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению; и при этом один или оба петельных элемента каждого петельного соединения имеют увеличенную толщину в направлении края или конца элемента, тесно связанного с диафрагмой или основанием преобразователя.
Следующие утверждения относятся к любому одному или нескольким из описанных выше аспектов, относящихся к аудио устройствам, которые включают в себя петельную систему, и связанным с ними признакам, вариантам осуществления и конструктивным исполнениям.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио устройство дополнительно содержит корпус в форме оболочки или держателя, и при этом диафрагма не имеет физического соединения с корпусом в области одного или нескольких периферийных участков диафрагмы, и один или несколько периферийных участков поддерживаются ферромагнитной жидкостью.
Предпочтительно, ферромагнитная жидкость плотно прижимается к одному или нескольким периферийным участкам, поддерживаемым ферромагнитной жидкостью, или находится в непосредственном взаимодействии с ними, так что между ними по существу предотвращается прохождение воздуха и/или обеспечивается значительная поддержка диафрагмы в одном или нескольких направлениях параллельно фронтальной плоскости.
Предпочтительно, диаграмма содержит работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио преобразователю по любому из описанных выше аспектов, который содержит петельную систему, и при этом диафрагма содержит:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон, для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе.
Предпочтительно, согласно любому из описанных выше двух аспектов распределение массы, связанное с телом диафрагмы, или распределение массы, связанное с работающим на нормальное напряжение усилением, или оба являются такими, что диафрагма имеет относительно низкую массу на одном или нескольких участках низкой массы диафрагмы по отношению к массе на одном или нескольких участках относительно высокой массы диафрагмы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы диафрагмы. Предпочтительно, толщина диафрагмы уменьшается к периферии, удаленной от центра массы.
Альтернативно или дополнительно, распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках периферийного края соответствующей большой стороны, удаленных от точки центра массы собранной диафрагмы.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио устройство содержит один или несколько аудио преобразователей; и
по меньше мере одну разъединяющую установочную систему, расположенную между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между диафрагмой по меньшей мере одного аудио преобразователя и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, при этом каждая разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства.
Предпочтительно, по меньшей мере один аудио преобразователь дополнительно содержит основание преобразователя, и аудио устройство содержит корпус, служащий для размещения в нем аудио преобразователя, и при этом разъединяющая установочная система присоединяется между основанием аудио преобразователя и внутренней частью корпуса.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио устройство является персональным аудио устройством.
Согласно одному конструктивному исполнению персональное аудио устройство содержит пару устройств сопряжения, выполненных с возможностью ношения пользователем на каждом ухе или рядом с каждым ухом.
Аудио устройство может быть головным телефоном или миниатюрным телефоном, вставляемым в ушную раковину. Аудио устройство может содержать пару громкоговорителей для каждого уха. Каждый громкоговоритель может содержать один или несколько аудио преобразователей.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение, в целом, относится к аудио преобразователю, содержащему:
диафрагму, содержащую катушку и панель, повышающую жесткость катушки, причем диафрагма выполнена с возможностью поворота вокруг приблизительной оси поворота при работе для преобразования звукового сигнала, при этом
катушка в намотанном состоянии характеризуется приблизительно четырехсторонней конфигурацией, состоящей из первой длинной стороны, первой короткой стороны, второй длинной стороны и второй короткой стороны, и
присоединена к панели, повышающей жесткость катушки, которая проходит по существу в направлении, перпендикулярном оси поворота, и соединяет первую длинную сторону катушки со второй длинной стороной катушки.
Предпочтительно, панель, повышающая жесткость катушки, расположена близко к первой короткой стороне катушки или контактирует с ней.
Предпочтительно, панель, повышающая жесткость катушки, проходит приблизительно от соединения между первой длинной стороной катушки и первой короткой стороной приблизительно до соединения между второй длинной стороной катушки и первой короткой стороной, а также проходит в направлении, перпендикулярном оси поворота.
Предпочтительно, панель, повышающая жесткость катушки, выполнена из материала, имеющего модуль Юнга более 8 ГПа или, предпочтительней, более 15 ГПа, или, еще предпочтительней, более 25 ГПа, или, еще предпочтительней, более 40 ГПа, или, наиболее предпочтительно, более 60 ГПа.
Предпочтительно, имеется вторая панель, повышающая жесткость катушки, которая расположена близко ко второй короткой стороне катушки и касается ее.
Согласно одному конструктивному исполнению имеется третья панель, повышающая жесткость катушки, которая расположена близко к сагиттальной плоскости тела диафрагмы.
Предпочтительно, панель проходит в направлении к оси поворота, а нет в сторону.
Предпочтительно, длинные стороны по меньшей мере частично расположены внутри магнитного поля.
Предпочтительно, длинные стороны проходят в направлении, параллельном оси поворота.
Предпочтительно, магнитное поле проходит через первую длинную сторону в направлении, приблизительно перпендикулярном оси поворота.
Предпочтительно, длинные стороны не соединяются с каркасом.
Предпочтительно, диафрагма дополнительно содержит основную раму диафрагмы, которая содержит панель, повышающую жесткость катушки, при этом основная рама диафрагмы жестко поддерживает катушку и диафрагму, а также жестко соединена с петельной системой.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий:
установленную с возможностью поворота диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и/или поворотное движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению; и
разъединяющую установочную систему, расположенную между диафрагмой аудио преобразователя и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства.
Предпочтительно, по меньшей мере одна другая часть аудио устройства не является другой частью диафрагмы аудио преобразователя устройства.
Согласно одному конструктивному выполнению аудио устройство содержит по меньшей мере первый и второй аудио преобразователи. Предпочтительно, разъединяющая установочная система по меньшей мере частично уменьшает механическую передачу вибрации между диафрагмой первого преобразователя и второго преобразователя.
Предпочтительно, диафрагма поддерживается петельным узлом, который является жестким по меньшей мере в одном направлении поступательного перемещения.
Согласно некоторым вариантам осуществления петельная система содержит петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность; и при этом, во время работы, каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности.
Предпочтительно, петельный узел дополнительно содержит поджимающий механизм, и при этом петельный элемент поджат к контактной поверхности при помощи поджимающего механизма.
Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым.
Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым в направлении, которое по существу перпендикулярно контактной поверхности на участке взаимодействия между каждым петельным элементом и соответствующим контактным элементом во время работы.
Предпочтительно, петельная система дополнительно содержит восстанавливающий механизм, выполненный с возможностью прикладывания восстанавливающей положение диафрагмы силы к диафрагме в области радиуса, составляющего менее 60% расстояния от оси петли до периферии диафрагмы.
Согласно некоторым другим вариантам осуществления петельная система содержит по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению.
Предпочтительно, по меньшей мере одна другая часть аудио устройства поддерживает диафрагму либо прямо, либо непрямо.
Предпочтительно, разъединяющая установочная система по меньшей мере частично уменьшает механическую передачу вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства вдоль по меньшей мере одной оси поступательного перемещения или, более предпочтительно, вдоль по меньшей мере двух по существу ортогональных осей поступательного перемещения, или, еще более предпочтительно, вдоль трех по существу ортогональных осей поступательного перемещения.
Предпочтительно, разъединяющая установочная система по меньшей мере частично уменьшает механическую передачу вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства вокруг по меньшей мере одной оси поворота или, более предпочтительно, вокруг по меньшей мере двух по существу ортогональных осей поворота, или, еще более предпочтительно, вокруг трех по существу ортогональных осей поворота.
Предпочтительно, разъединяющая установочная система по существу уменьшает механическую передачу вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства.
Предпочтительно, аудио устройство дополнительно содержит корпус преобразователя, выполненный с возможностью размещения в нем аудио преобразователя.
Предпочтительно, корпус преобразователя содержит держатель или оболочку. Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит основание преобразователя.
Предпочтительно, диафрагма выполнена с возможностью поворота относительно основания преобразователя.
Предпочтительно, разъединяющая система содержит по меньшей мере один установочный элемент узловой оси, который сконфигурирован для расположения в области или рядом с местоположением узловой оси, связанным с первым компонентом.
Предпочтительно, разъединяющая система содержит по меньшей мере один дальний установочный элемент, сконфигурированный для расположения на удалении от местоположения узловой оси, связанного с первым компонентом.
Предпочтительно, по меньшей мере один установочный элемент узловой оси является относительно менее податливым и/или относительно менее эластичным, чем по меньшей мере один дальний установочный элемент.
Согласно первому варианту осуществления разъединяющая система содержит пару установочных элементов узловой оси, расположенных по обе стороны первого компонента. Предпочтительно, каждый установочный элемент узловой оси содержит штифт, жестко связанный с первым компонентом и проходящий поперечно от его одной стороны вдоль оси, которая по существу выровнена с узловой осью основания. Предпочтительно, каждый установочный элемент узловой оси дополнительно содержит втулку, жестко посаженную на штифт и выполненную с возможностью расположения внутри соответствующего выреза второго компонента. Предпочтительно, соответствующий вырез второго компонента содержит блочок для жесткого размещения и удерживания втулки. Предпочтительно, каждый установочный элемент узловой оси дополнительно содержит шайбу, которая располагается между внешней поверхностью первого компонента и внутренней поверхностью второго компонента. Предпочтительно, шайба создает равномерный зазор вокруг существенной части или вокруг всей периферии первого компонента между внешней поверхностью первого компонента и внутренней поверхностью второго компонента.
Предпочтительно, каждый дальний установочный элемент содержит по существу эластичную установочную накладку. Предпочтительно, разъединяющая система содержит пару установочных накладок, присоединенных между внешней поверхностью первого компонента и внутренней поверхности второго компонента. Предпочтительно, установочные накладки присоединяются к противоположным поверхностям первого компонента. Предпочтительно, каждая установочная накладка содержит по существу сходящую на конус ширину по глубине накладки с концом вершины и концом основания. Предпочтительно, конец основания жестко соединен с одним из первого или второго компонента, и конец вершины соединен с другим из первого или второго компонента.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям этого варианта осуществления первый компонент может быть основанием преобразователя. Альтернативно, первый компонент может быть субкорпусом, проходящим вокруг аудио преобразователя. Второй компонент может быть корпусом или подвесом для размещения аудио преобразователя или субкорпуса аудио преобразователя.
Согласно второму варианту осуществления разъединяющая система содержит несколько эластичных установочных блоков. Предпочтительно, установочные блоки распределены вокруг внешней периферийной поверхности первого компонента и жестко присоединяются с одной стороны к внешней периферийной поверхности первого компонента и с противоположной стороны к внутренней периферийной поверхности второго компонента. Предпочтительно, первый комплект из одного или нескольких установочных блоков присоединяет первый компонент в области или вблизи местоположения узловой оси первого компонента. Предпочтительно, второй комплект установочных блоков присоединяет первый компонент в местоположении(ях), удаленном(ых) от местоположения узловой оси. Предпочтительно, второй комплект дальних установочных блоков располагается в области или вблизи диафрагмы аудио преобразователя. Предпочтительно, первый комплект установочных блоков располагается удаленно от диафрагмы аудио преобразователя. Предпочтительно, несколько установочных блоков выполнены с возможностью жесткого соединения внутри соответствующего выреза второго компонента. Предпочтительно, несколько установочных блоков имеют толщину, которая превышает глубину соответствующего выреза, чтобы тем самым образовывать по существу равномерный зазор между первым и вторым компонентами в собранном состоянии.
Согласно одному конструктивному исполнению (согласно любому варианту осуществления) основание преобразователя содержит узел магнита.
Предпочтительно, основание преобразователя содержит соединение с системой подвески диафрагмы.
Предпочтительно, аудио устройство включено в конфигурацию аудио системы, использующей два или более различных аудио каналов за счет конфигурации из двух или более аудио преобразователей (т.е. стерео или многоканальная конфигурация).
Предпочтительно, аудио устройство предназначено для включения в конфигурацию аудио системы, использующей два или более различных аудио каналов за счет конфигурации из двух или более аудио преобразователей (т.е. стерео или многоканальная конфигурация).
Предпочтительно, аудио устройство содержит по меньшей мере два или более аудио преобразователей, которые выполнены с возможностью одновременно воспроизводить по меньшей мере два различных аудио канала (т.е. стерео или многоканальная конфигурация).
Предпочтительно, указанные различные аудио каналы являются независимыми друг от друга.
Предпочтительно, аудио устройство дополнительно содержит компонент, выполненный с возможностью расположения аудио преобразователя в области или вблизи уха или ушей пользователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий:
диафрагму, преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и/или перемещение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению, и узел основания; и
разъединяющую установочную систему, расположенную между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства; и
узел основания имеет такое распределение массы, что он перемещается с действием, имеющим значительную вращательную составляющую, когда узел основания эффективно не защемлен. Например, узел основания эффективно не защемлен, когда преобразователь функционирует на достаточно высоких частотах, так что жесткость разъединяющей установочной системы является пренебрежимо малой или становится таковой.
Предпочтительно, диафрагма перемещается со значительной вращательной составляющей относительно основания преобразователя во время работы.
Предпочтительно, разъединяющая установочная система расположена между основанием преобразователя и оболочкой или держателем.
Согласно одному варианту осуществления по меньшей мере одна разъединяющая установочная система расположена между диафрагмой и корпусом преобразователя для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между диафрагмой и корпусом преобразователя.
Предпочтительно, аудио устройство содержит первую разъединяющую установочную систему, обеспечивающую эластичное крепление диафрагмы к основанию преобразователя, и/или вторую разъединяющую установочную систему, обеспечивающую эластичное крепление основания преобразователя к корпусу преобразователя.
Согласно одному варианту осуществления аудио устройство дополнительно содержит компонент дужку, выполненный с возможностью расположения аудио устройства в ухе или ушах пользователя или рядом с ними, и разъединяющую установочную систему, обеспечивающую эластичное крепление дужки к корпусу преобразователя.
Предпочтительно, диафрагма содержит тело диафрагмы.
Согласно одному варианту осуществления диафрагма содержит тело диафрагмы, имеющее максимальную толщину, составляющую по меньшей мере 11% наибольшего размера длины тела или, предпочтительно более, 14%.
3
3
3
Предпочтительно, диафрагма содержит тело диафрагмы, имеющее композитную конструкцию, состоящую из сердцевины, изготовленной из относительно легковесного материала, и усиления на одной или нескольких внешних поверхностей сердцевины или рядом с ними, при этом указанное усиление изготовлено из по существу жесткого материал для противодействия и/или существенного уменьшения деформаций, испытываемых телом во время работы. Предпочтительно, усиление состоит из материала или материалов, имеющих удельный модуль упругости по меньшей мере 8 МПа/(кг/м) или, более предпочтительно, по меньшей мере 20 МПа/(кг/м), или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 100 МПа/(кг/м). Например, усиление может быть изготовлено из алюминия или армированной углеволокном пластмассы.
Предпочтительно, указанное усиление содержит:
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу диафрагмы, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных внешних поверхностей для противодействия и/или существенного уменьшения сжимающих-растягивающих деформаций, действующих на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно работающего на нормальное напряжение усиления для противодействия и/или существенного уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления аудио преобразователь является драйвером громкоговорителя.
Предпочтительно, указанная диафрагма содержит по существу жесткое тело диафрагмы, и указанное тело диафрагмы сохраняет по существу жесткую форму во время работы в пределах РДЧ преобразователя.
Предпочтительно, преобразующий механизм прикладывает возбуждающую силу, которая действует на диафрагму во время работы.
Предпочтительно, преобразующий механизм также прикладывает возбуждающую силу реакции к основанию преобразователя, которая связана с возбуждающей силой, прикладываемой к диафрагме во время работы.
Предпочтительно, преобразующий механизм содержит компонент передачи силы, который жестко присоединен к диафрагме.
Согласно одному виду компонент передачи силы преобразующего механизма жестко присоединен непосредственно к диафрагме.
Альтернативно, компонент передачи силы жестко присоединен к диафрагме при помощи одного или нескольких промежуточных компонентов, и расстояние между компонентом передачи силы и телом диафрагмы составляет менее 50% максимального размера тела диафрагмы. Более предпочтительно, расстояние составляет менее 35% или менее 25% максимального размера тела диафрагмы.
Предпочтительно, компонент передачи силы преобразующего механизма содержит движущую катушку, связанную с диафрагмой.
Согласно одному виду компонент передачи силы преобразующего механизма содержит магнит, связанный с диафрагмой.
Предпочтительно, преобразующий механизм содержит магнит, который является частью основания преобразователя, для создания магнитного поля, которое воздействует на движущую катушку во время работы.
Предпочтительно, аудио устройство содержит узел основания, связанный с аудио преобразователем, которой содержит основание аудио преобразователя, при этом узел основания может также содержать другие компоненты, такие как корпус, рама, держатель или оболочка, которые жестко присоединены к основанию преобразователя.
Предпочтительно, узел основания выполнен с возможностью поворота относительно корпуса аудио преобразователя вокруг узловой оси преобразователя, по существу параллельной оси поворота диафрагмы.
Предпочтительно, узел основания аудио преобразователя присоединен по меньшей мере к одной другой части аудио устройства при помощи разъединяющей установочной системы.
Предпочтительно, податливость и/или профиль податливости (который может включать в себя общую степень податливости для относительного перемещения разъединяющей системы и/или относительные степени податливости в различных местоположениях различных разъединяющих установочных элементов разъединяющей системы) разъединяющей установочной системы и местоположение разъединяющей установочной системы относительно соответствующего аудио преобразователя являются таковыми, что, когда драйвер работает с установившимся синусоидальным сигналом, имеющим частоту в пределах РДЧ преобразователя, кратчайшее расстояние между первой точкой и узловой осью преобразователя во втором рабочем состоянии составляет менее приблизительно 25% или, более предпочтительно, менее 20%, или, даже более предпочтительно, менее 15%, или, еще более предпочтительно, менее 10%, или, наиболее предпочтительно, менее 5% наибольшего размера длины соответствующего основания преобразователя, при этом первая точка лежит на участке узловой оси преобразователя в первом рабочем состоянии, где она проходит внутри основания преобразователя, а также лежит на наибольшем ортогональном расстоянии от узловой оси преобразователя во втором рабочем состоянии.
Предпочтительно, когда преобразователь находится во втором рабочем состоянии, узловая ось преобразователя проходит через узел основания или в пределах 25% наибольшего размера длины узла основания.
Предпочтительно, разъединяющая установочная система содержит один или несколько установочных элементов узловой оси, которые находятся на расстоянии, которое составляет менее 25%, или 20%, или 15%, или, наиболее предпочтительно, 10% наибольшего размера узла основания, от узловой оси преобразователя во втором рабочем состоянии.
Предпочтительно, разъединяющая установочная система содержит один или несколько дальних установочных элементов, которые находятся на расстоянии, которое составляет более 25%, предпочтительней, более 40% наибольшего размера узла основания, от узловой оси преобразователя во втором рабочем состоянии.
Предпочтительно, дальние установочные элементы являются относительно более эластичными или податливыми для перемещения, чем один или несколько установочных элементов узловой оси.
Согласно одному варианту осуществления каждый установочный элемент узловой оси содержит штифт, проходящий поперечно от одной стороны основания преобразователя, при этом штифт проходит приблизительно параллельно узловой оси и жестко связан с основанием, и при этом установочный элемент узловой оси дополнительно содержит втулку поверх штифта, которая присоединена к корпусу устройства.
Предпочтительно, разъединяющая установочная система содержит эластичный материал, который характеризуется коэффициентом механических потерь при приблизительно 24 градусах Цельсия, который составляет более 0,2, или более 0,4, или более 0,8, или, наиболее предпочтительно, более 1.
Предпочтительно, разъединяющая установочная система установлена относительно узла основания и имеет уровень податливости, который обуславливает совпадение местоположения узловой оси преобразователя в первом рабочем состоянии по существу с местоположением узловой оси во втором рабочем состоянии.
Предпочтительно, тело диафрагмы характеризуется максимальной толщиной, которая составляет по меньшей мере 11% наибольшего размера длины тела. Более предпочтительно, максимальная толщина составляет по меньшей мере примерно 14% наибольшего размера длины тела.
Согласно некоторым вариантам осуществления толщина тела диафрагмы постепенно сужается, чтобы обеспечить уменьшение толщины к дальнему участку. Согласно другим вариантам осуществления толщина тела диафрагмы является ступенчато изменяющейся, чтобы обеспечить уменьшение толщины к участку, удаленному от центра массы диафрагмы.
Предпочтительно, поворотное соединение является достаточно податливым, так что резонансные моды диафрагмы, отличные от фундаментальной моды, которым способствует эта податливость и которые влияют на частотную характеристику более чем на 2 дБ, возникают ниже РДЧ.
Альтернативно, части петельного механизма, которые способствуют перемещению и которые передают поступательные нагрузки между диафрагмой и основанием преобразователя, выполнены из материалов, имеющих модуль Юнга более приблизительно 8 ГПа или, предпочтительней, более приблизительно 20 ГПа.
Предпочтительно, петельный механизм содержит первый по существу жесткий компонент, который имеет по существу постоянный упор, но при этом отсоединен от второго по существу жесткого компонента. Альтернативно, петельный механизм включает в себя тонкостенный пружинный компонент, выполненный из материала, имеющего модуль Юнга более приблизительно 8 ГПа, предпочтительней, более приблизительно 20 ГПа.
Предпочтительно, тело диафрагмы изготовлено из материала сердцевины, который имеет связанную структуру, меняющуюся в трех измерениях. Материалом сердцевины может быть пена или структурированный материал с упорядоченной трехмерной решеткой. Материал сердцевины может представлять собой композитный материал. Предпочтительно, материалом сердцевины является пенополистирол. Альтернативные материалы включают в себя пенополиметилметакриламид, пенополивинилхлорид, пенополиуретан, пенополиэтилен, вспененный аэрогель, гофрированный картон, пробковую древесину, синтактовые пеноматериалы, металлические микрорешетки и сотовые материалы.
Предпочтительно, диафрагма включает в себя один или несколько материалов, помогающей ей сопротивляться изгибу, которые имеют модуль Юнга более приблизительно 8 ГПа, предпочтительней, более приблизительно 20Г Па и, наиболее предпочтительно, более приблизительно 100 ГПа.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью поворота диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и поворотное движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению;
корпус преобразователя, содержащий держатель и/или оболочку, выполненные с возможностью размещения аудио преобразователя; и
разъединяющую установочную систему, расположенную между диафрагмой аудио преобразователя и соответствующим корпусом преобразователя для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между диафрагмой и корпусом преобразователя, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью поворота диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и поворотное движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению; и
разъединяющую установочную систему, расположенную между первой частью или узлом, содержащим аудио преобразователь, и по меньшей мере одной другой частью или узлом аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между первой частью или узлом и по меньшей мере одной другой частью или узлом, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первой части или узла ко второй части или узлу аудио устройства.
Предпочтительно, первая часть является корпусом преобразователя, содержащим держатель или оболочку для размещения аудио преобразователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью поворота диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и поворотное движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению;
корпус преобразователя, содержащий держатель или оболочку, выполненные с возможностью размещения аудио преобразователя; и
разъединяющую установочную систему, обеспечивающую эластичное крепление аудио преобразователя к держателю или оболочке, чтобы по меньшей мере частично уменьшить механическую передачу вибрации между диафрагмой и корпусом преобразователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью поворота диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и поворотное движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению;
дужку, выполненную с возможностью ношения пользователем для расположения аудио преобразователя в непосредственной близости к уху или ушам пользователя во время использования; и
по меньше мере одну разъединяющую установочную систему, расположенную между дужкой и аудио преобразователем для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между аудио преобразователем и дужкой, при этом каждая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства.
Предпочтительно, разъединяющая установочная система содержит упругий материал, такой как резина, силикон или вязкоэластичный уретановый полимер.
Согласно одному конструктивному исполнению разъединяющая установочная система содержит ферромагнитную жидкость для обеспечения опоры между первым и вторым компонентами.
Согласно одному конструктивному исполнению разъединяющая установочная система использует магнитное отталкивание для обеспечения опоры между первым и вторым компонентами.
Согласно одному конструктивному исполнению разъединяющая установочная система содержит жидкость или гель для обеспечения опоры между первым и вторым компонентами.
Согласно одному конструктивному исполнению жидкость или гель находятся внутри капсулы, содержащей эластичный материал.
Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере одна из установочных систем содержит металлическую пружину или другой металлический упругий элемент.
Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере одна из установочных систем содержит элемент, изготовленный из мягкого пластмассового материала.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью поворота диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и поворотное движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению; и
разъединяющую установочную систему, расположенную между диафрагмой аудио преобразователя и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства; и при этом диафрагма содержит тело диафрагмы, имеющее максимальную толщину, которая составляет по меньшей мере 11% наибольшего размера длины тела.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью перемещения диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению; и
разъединяющую установочную систему между первой частью, включающей в себя аудио преобразователь, и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между первой частью и по меньшей мере одной другой частью, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства; и при этом диафрагма аудио преобразователя содержит тело диафрагмы, имеющее внешний периферийный край, который по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью первой части.
Предпочтительно, первая часть содержит корпус, содержащий держатель или оболочку для размещения соответствующего аудио преобразователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью перемещения диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению;
корпус преобразователя, содержащий держатель или оболочку для размещения аудио преобразователя; и
разъединяющую установочную систему, обеспечивающую эластичное крепление аудио преобразователя к соответствующему корпусу преобразователя, чтобы по меньшей мере частично уменьшить механическую передачу вибрации между аудио преобразователем и корпусом преобразователя; и при этом диафрагма аудио преобразователя содержит тело диафрагмы, имеющее наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса преобразователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью перемещения диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению; и
разъединяющую установочную систему между первой частью, включающей в себя аудио преобразователь, и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, чтобы по меньшей мере частично уменьшить механическую передачу вибрации между первой частью и по меньшей мере одной другой частью, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства; и при этом
диафрагма аудио преобразователя содержит тело диафрагмы, имеющее наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет соединения с внутренней частью первой части; и
тело диафрагмы характеризуется максимальной толщиной, которая составляет по меньшей мере 11% наибольшего размера длины тела.
Предпочтительно, по меньшей мере одна другая часть аудио устройства имеет массу, которая превышает массу первой части, является по меньше мере такой же, как масса первой части, или, более предпочтительно, составляет по меньшей мере 60% или 40%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 20% массы первой части.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью перемещения диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению; и
разъединяющую установочную систему между первой частью, включающей в себя аудио преобразователь, и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между первой частью и по меньшей мере одной другой частью, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства; и при этом диафрагма содержит тело диафрагмы, имеющее максимальную толщину, которая составляет по меньшей мере 11% наибольшего размера длины тела.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью перемещения диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению;
корпус преобразователя, содержащий держатель или оболочку для размещения аудио преобразователя; и
разъединяющую установочную систему, обеспечивающую эластичное крепление аудио преобразователя к корпусу преобразователя, чтобы по меньшей мере частично уменьшить механическую передачу вибрации между аудио преобразователем и корпусом преобразователя; и при этом диафрагма содержит тело диафрагмы, имеющее максимальную толщину, которая составляет по меньшей мере 11% наибольшего размера длины тела.
Согласно некоторым вариантам осуществления любого из описанных выше аспектов, начиная от семнадцатого и заканчивая двадцать восьмым, аудио устройство может содержать два или более аудио преобразователя и/или две или более разъединяющих установочных системы, описанных согласно этому аспекту.
Согласно некоторым вариантам осуществления в любом из описанных выше аспектов, содержащих аудио устройство, имеющее разъединяющую установочную систему, предпочтительно, диафрагма содержит один или несколько периферийных участков, которые не имеют физического соединения с внутренней частью первой части. Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Согласно одному конструктивному исполнению имеется небольшой воздушный зазор между одним или несколькими периферийными участками периферии тела диафрагмы, которые не имеют соединения с внутренней частью оболочки, и внутренней частью оболочки.
Предпочтительно, размер воздушного зазора составляет менее 1/20 длины тела диафрагмы.
Предпочтительно, размер воздушного зазора составляет менее 1 мм.
Согласно другому конструктивному исполнению диафрагма поддерживается ферромагнитной жидкостью.
Предпочтительно, существенная часть поддержки, предоставляемой диафрагме в отношении поступательных перемещений в направлении, по существу параллельном фронтальной плоскости тела диафрагмы, обеспечивается посредством ферромагнитной жидкости.
Предпочтительно, диаграмма содержит работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, можно назвать относящимся к аудио устройству по любому из описанных выше аспектов, которое содержит разъединяющую установочную систему, и при этом диафрагма содержит:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон, для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе.
Предпочтительно, согласно любому из описанных выше двух аспектов распределение массы, связанное с телом диафрагмы, или распределение массы, связанное с работающим на нормальное напряжение усилением, или оба являются такими, что диафрагма имеет относительно низкую массу на одном или нескольких участках низкой массы диафрагмы по отношению к массе на одном или нескольких участках относительно высокой массы диафрагмы.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу на одном или нескольких участках, удаленных от точки центра массы диафрагмы. Предпочтительно, толщина диафрагмы уменьшается к периферии, удаленной от центра массы.
Альтернативно или дополнительно, распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках периферийного края соответствующей большой стороны, удаленных от точки центра массы собранной диафрагмы.
Согласно некоторым вариантам осуществления любого из описанных выше аспектов, относящихся к аудио устройствам, по меньшей мере один из аудио преобразователей является преобразователем линейного действия. Предпочтительно, диафрагма содержит по существу криволинейное тело диафрагмы. Предпочтительно, тело диафрагмы является по существу куполообразным телом. Предпочтительно, тело имеет достаточную толщину и/или глубину, чтобы быть по существу жестким во время работы. Например, тело может быть относительно тонким, при этом общая глубина куполообразного тела может по меньшей мере на 15% превышать наибольший размер длины по всему телу. Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит основную раму диафрагмы, жестко связанную с наружной периферией тела диафрагмы и проходящую продольно от нее. Предпочтительно, механизм возбуждения содержит один или несколько компонентов передачи силы, связанных с основной рамой. Предпочтительно, один или несколько компонентов передачи силы содержат одну или несколько катушечных обмоток, намотанных вокруг основной рамы диафрагмы. Предпочтительно, кольца ферромагнитной жидкости проходят вокруг внутренней периферии каждого зазора для подвешивания диафрагмы. Предпочтительно, основная рама диафрагмы и диафрагма не имеют физического соединения на протяжении приблизительно всего участка соответствующих периферий.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение, в целом, может относиться к аудио устройству, содержащему два или более электроакустических громкоговорителей, включающих в себя какой-либо один или несколько аудио преобразователей согласно описанным выше аспектам и обеспечивающих два или более различных аудио каналов за счет способности воспроизводить независимые звуковые сигналы. Предпочтительно, аудио устройство является персональным аудио устройством, адаптированным для прослушивания в пределах приблизительно 10 см от уха пользователя.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к персональному аудио устройству, включающему в себя любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления согласно любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к персональному аудио устройству, содержащему пару устройств сопряжения, выполненных с возможностью ношения пользователем на каждом ухе или рядом с ним, при этом каждое устройство сопряжения содержит любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления по любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству головного телефона, содержащему пару устройств сопряжения головного телефона, выполненных с возможностью ношения пользователем на каждом ухе или вокруг него, при этом каждое устройство сопряжения содержит любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления по любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержащему пару устройств сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, выполненных с возможностью ношения внутри ушного канала или ушной раковины уха пользователя, при этом каждое устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит любое сочетание из одного или нескольких аудио преобразователей и связанных с ним признаков, конструктивных исполнений и вариантов осуществления по любому из предыдущих аспектов, относящихся к аудио преобразователям.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио преобразователю согласно любому из описанных выше аспектов и связанным с ним признакам, конструктивным исполнениям и вариантам осуществления, при этом аудио преобразователь является акустоэлектрическим преобразователем.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью перемещения диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению;
оболочку для размещения по меньшей мере одного аудио преобразователя;
разъединяющую установочную систему для эластичного крепления оболочки к окружающей поддерживающей структуре, чтобы по меньшей мере частично уменьшить механическую передачу вибрации между по меньшей мере одним аудио преобразователем и поддерживающей структурой; и при этом диафрагма по меньшей мере одного аудио преобразователя содержит тело диафрагмы, имеющее наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса преобразователя.
Предпочтительно, устройство является громкоговорителем компьютера или аналогичным устройством. Например, его размеры могут быть следующими: высота менее примерно 0,8 м, ширина менее примерно 0,4 м и/или глубина примерно 0,3 м.
Согласно другому конструктивному исполнению диафрагма поддерживается ферромагнитной жидкостью.
Предпочтительно, существенная часть поддержки, предоставляемой диафрагме в отношении поступательных перемещений в направлении, по существу параллельном фронтальной плоскости тела диафрагмы, обеспечивается посредством ферромагнитной жидкости.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к аудио устройству, содержащему:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: установленную с возможностью перемещения диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью функционально преобразовывать электронный звуковой сигнал и движение диафрагмы, соответствующее звуковому давлению;
оболочку для размещения по меньшей мере одного аудио преобразователя; и при этом оболочка выполнена с возможностью использования совместно с разъединяющей установочной системой для эластичного крепления оболочки к окружающей поддерживающей структуре, чтобы по меньшей мере частично уменьшить механическую передачу вибрации между по меньшей мере одним аудио преобразователем и поддерживающей структурой; и при этом диафрагма по меньшей мере одного аудио преобразователя содержит тело диафрагмы, имеющее наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса преобразователя.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к персональному аудио устройству, используемому для персонального прослушивания звукового сигнала, причем во время использования устройство обычно расположено в пределах приблизительно 10 сантиметров от головы пользователя, при этом аудио устройство содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса.
Предпочтительно, диафрагма содержит один или несколько периферийных участков, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса. Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Предпочтительно, все участки наружной периферии диафрагмы, которые во время нормальной работы перемещаются на значительное расстояние, приблизительно полностью не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса.
Согласно некоторым вариантам осуществления один или несколько периферийных участков диафрагмы, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса, поддерживаются жидкостью. Предпочтительно, жидкость является ферромагнитной жидкостью. Предпочтительно, ферромагнитная жидкость плотно прижимается к одному или нескольким периферийным участкам, поддерживаемым ферромагнитной жидкостью, или находится в непосредственном взаимодействии с ними, так что между ними по существу предотвращается прохождение воздуха.
Предпочтительно, аудио устройство содержит по меньшей мере одну разъединяющую установочную систему, расположенную между диафрагмой по меньшей мере одного из аудио преобразователей и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, при этом каждая разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства.
Согласно некоторым вариантам осуществления диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе.
Предпочтительно, диафрагма жестко прикреплена к компоненту передачи силы механизма возбуждения. Предпочтительно, компонент передачи силы остается по существу жестким во время использования.
Предпочтительно, компонент передачи силы содержит электропроводящий компонент, который принимает электрический ток, представляющий собой звуковой сигнал. Предпочтительно, электропроводящий компонент работает на основе закона Ленца. Предпочтительно, электропроводящий компонент является катушкой. Предпочтительно, механизм возбуждения дополнительно содержит магнитный элемент или систему, который или которая генерирует магнитное поле, и при этом в собранном состоянии электропроводящий компонент расположен в магнитном поле. Предпочтительно, магнитная система или элемент содержит постоянный магнит.
Предпочтительно, корпус содержит одно или несколько отверстий для передачи звука, генерируемого посредством перемещения диафрагмы, в ушной канал пользователя во время использования.
Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере один из аудио преобразователей является преобразователем линейного действия. Предпочтительно, диафрагма содержит по существу криволинейное тело диафрагмы. Предпочтительно, тело диафрагмы является по существу куполообразным телом. Предпочтительно, тело имеет достаточную толщину и/или глубину, чтобы быть по существу жестким во время работы. Например, тело может быть относительно тонким, при этом общая глубина куполообразного тела может по меньшей мере на 15% превышать наибольший размер длины по всему телу. Предпочтительно, аудио преобразователь дополнительно содержит основную раму диафрагмы, жестко связанную с наружной периферией тела диафрагмы и проходящую продольно от нее. Предпочтительно, механизм возбуждения содержит один или несколько компонентов передачи силы, связанных с основной рамой. Предпочтительно, один или несколько компонентов передачи силы содержат одну или несколько катушечных обмоток, намотанных вокруг основной рамы диафрагмы. Предпочтительно, несколько компонентов распределены вдоль длины основной рамы диафрагмы. Предпочтительно, механизм возбуждения дополнительно содержит магнитную систему или узел, который генерирует или которая генерирует магнитное поле в пределах участка, через который проходят одна или несколько катушечных обмоток, во время работы. Предпочтительно, магнитная система содержит противоположные полюсные наконечники и генерирует магнитное поле в одном или нескольких зазорах, сформированных между полюсными наконечниками. Предпочтительно, основная рама диафрагмы проходит в пределах одного или нескольких зазоров. Предпочтительно, в нейтральном положении диафрагмы одна или несколько катушек совмещены с одним или несколькими зазорами. Предпочтительно, аудио преобразователь содержит пару катушек и пару соответствующих зазоров с магнитным полем. Предпочтительно, во время работы узел диафрагмы совершает возвратно-поступательные движения относительно магнитной системы. Предпочтительно, кольца ферромагнитной жидкости проходят вокруг внутренней периферии каждого зазора для подвешивания диафрагмы. Предпочтительно, основная рама диафрагмы и диафрагма не имеют физического соединения на протяжении приблизительно всего участка соответствующих периферий.
Согласно некоторым формам аудио устройство дополнительно содержит по меньшей мере одну разъединяющую установочную систему для установки аудио преобразователя внутри соответствующего корпуса. Предпочтительно, разъединяющая установочная система расположена между диафрагмой аудио преобразователя и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между узлом диафрагмы и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства либо прямо, либо непрямо. Согласно некоторым формам разъединяющая система содержит несколько эластичных установочных блоков. Предпочтительно, установочные блоки распределены вокруг внешней периферийной поверхности первого компонента и жестко присоединяются с одной стороны к внешней периферийной поверхности первого компонента и с противоположной стороны к внутренней периферийной поверхности второго компонента.
Согласно некоторым вариантам осуществления один или несколько участков наружной периферии диафрагмы, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса, отделены воздушным зазором от внутренней части корпуса. Предпочтительно, относительно небольшой воздушный зазор разъединяет внутреннюю часть корпуса и один или несколько периферийных участков диафрагмы. Предпочтительно, ширина воздушного зазора, ограниченного расстоянием между каждым периферийным участком и корпусом, составляет менее 1/10 и, более предпочтительно, менее 1/20 длины диафрагмы. Предпочтительно, ширина воздушного зазора, ограниченного расстоянием между одним или несколькими периферийными участками диафрагмы и корпусом, составляет менее 1,5 мм или, более предпочтительно, менее 1 мм, или, еще более предпочтительно, менее 0,5 мм.
Согласно некоторым вариантам осуществления распределение массы, связанное с телом диафрагмы, или распределение массы, связанное с работающим на нормальное напряжение усилением, или оба являются такими, что диафрагма имеет относительно низкую массу на одном или нескольких участках низкой массы диафрагмы по отношению к массе на одном или нескольких участках относительно высокой массы диафрагмы.
Предпочтительно, один или несколько участков низкой массы являются периферийными участками, удаленными от точки центра массы диафрагмы, и один или несколько участков высокой массы находятся в области точки центра массы или вблизи с ней.
Предпочтительно, участки низкой массы находятся на одном конце диафрагмы, и участки высокой массы находятся на противоположном конце. Предпочтительно, участки низкой массы распределены по существу по всей наружной периферии диафрагмы, и участки высокой массы являются центральным участком диафрагмы.
Предпочтительно, распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления является таким, что относительно меньшее количество массы находится на одном или нескольких участках низкой массы.
Альтернативно или дополнительно, распределение массы тела диафрагмы является таким, что тело диафрагмы имеет относительно низкую массу на одном или нескольких участках низкой массы. Предпочтительно, толщина тела диафрагмы уменьшается посредством сужения в направлении одного или нескольких участков низкой массы, предпочтительно от точки центра массы.
Согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере один аудио преобразователь является аудио преобразователь поворотного действия. Предпочтительно, аудио преобразователь содержит основание преобразователя и петельную систему для присоединения с возможностью поворота диафрагмы относительно основания преобразователя. Предпочтительно, диафрагма имеет по существу жесткую структуру. Предпочтительно, диафрагма содержит тело диафрагмы, имеющее внешнее работающее на нормальное напряжение усиление, связанное с одной или несколькими большими сторонами. Предпочтительно, диафрагма содержит внутреннее работающее на напряжение сдвига усиление, встроенное в тело диафрагмы. Предпочтительно, диафрагма имеет по существу толстое тело диафрагмы. Предпочтительно, тело диафрагмы имеет по существу постепенно сужающуюся толщину вдоль длины тела. Предпочтительно, толстый конец основания тела диафрагмы жестко соединен с основной рамой диафрагмы аудио преобразователя. Предпочтительно, механизм возбуждения содержит компонент передачи силы, жестко связанный с основной рамой диафрагмы. Предпочтительно, компонент передачи силы содержит одну или несколько катушек. Предпочтительно, основание преобразователя содержит магнитную систему, выполненную с возможностью генерирования магнитного поля внутри канала, пересекаемого компонентом передачи силы во время работы. Предпочтительно, канал сформирован между внешним и внутренним полюсными наконечниками магнитной системы. Предпочтительно, канал является по существу изогнутым, и пластина основания преобразователя, к которой жестко прикреплены катушки, изогнута аналогичным образом.
Согласно некоторым вариантам осуществления петельная система содержит петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность; и при этом, во время работы, каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности. Предпочтительно, петельная система содержит поджимающий механизм для поджатая каждого петельного элемента к соответствующей контактной поверхности.
Согласно одному конструктивному исполнению поджимающий механизм содержит упругий элемент, такой как пружина, который фактически удерживается в сжатом состоянии против каждого петельного элемента. Согласно другому альтернативному конструктивному исполнению поджимающий механизм содержит магнитный механизм, содержащий конструкцию для генерирования магнитного поля и ферромагнитный петельный элемент.
Согласно одному конструктивному исполнению каждая контактная поверхность является по существу вогнуто криволинейной по меньшей мере в поперечном сечении, и каждый соответствующий петельный элемент имеет по существу выпукло криволинейную контактную поверхность по меньшей мере в поперечном сечении. Предпочтительно, вогнуто криволинейная контактная поверхность имеет больший радиус кривизны, чем выпукло криволинейная контактная поверхность. Согласно другому конструктивному исполнению каждая контактная поверхность является по существу плоской, и соответствующий петельный элемент содержит выпукло криволинейную контактную поверхность по меньшей мере в поперечном сечении.
Предпочтительно, петельная система содержит пару петельных соединений, выполненных с возможностью размещения по обе стороны диафрагмы. Предпочтительно, петельные элементы жестко соединены с диафрагмой, и контактные элементы жестко соединены с основанием преобразователя и проходят от него.
Согласно некоторым другим вариантам осуществления петельная система содержит по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению. Согласно некоторым конструктивным исполнениям каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным во время изгиба. Предпочтительно, каждый петельный элемент является по существу жестким на кручение. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным при кручении. Предпочтительно, каждый эластичный петельный элемент является по существу жестким на изгиб.
Предпочтительно, аудио устройство дополнительно содержит по меньшей мере одну разъединяющую установочную систему для установки аудио преобразователя внутри соответствующего корпуса. Предпочтительно, разъединяющая установочная система расположена между диафрагмой аудио преобразователя и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства для по меньшей мере частичного уменьшения механической передачи вибрации между узлом диафрагмы и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства, при этом разъединяющая установочная система обеспечивает эластичное крепление первого компонента ко второму компоненту аудио устройства либо прямо, либо непрямо. Предпочтительно, разъединяющая установочная система по меньшей мере частично уменьшает механическую передачу вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства вдоль по меньшей мере одной оси поступательно перемещения или, более предпочтительно, вдоль по меньшей мере двух по существу ортогональных осей поступательного перемещения, или, еще более предпочтительно, вдоль трех по существу ортогональных осей поступательного перемещения. Предпочтительно, разъединяющая установочная система по меньшей мере частично уменьшает механическую передачу вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудио устройства вокруг по меньшей мере одной оси поворота или, более предпочтительно, вокруг по меньшей мере двух по существу ортогональных осей поворота, или, еще более предпочтительно, вокруг трех по существу ортогональных осей поворота. Предпочтительно, разъединяющая установочная система присоединяется между основанием преобразователя и внутренней частью корпуса. Предпочтительно, разъединяющая система содержит по меньшей мере один установочный элемент узловой оси, который сконфигурирован для расположения в области или рядом с местоположением узловой оси, связанным с основанием преобразователя. Предпочтительно, разъединяющая система содержит по меньшей мере один дальний установочный элемент, сконфигурированный для расположения на удалении от местоположения узловой оси, связанного с основанием преобразователя. Предпочтительно, по меньшей мере один установочный элемент узловой оси является относительно менее податливым и/или относительно менее эластичным, чем по меньшей мере один дальний установочный элемент.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио устройство содержит по меньшей мере одно устройство сопряжения, при этом каждое устройство сопряжения содержит по меньшей мере один корпус и включает в себя по меньшей мере один из аудио преобразователей. Предпочтительно, каждое устройство сопряжения выполнено с возможностью взаимодействовать с головой пользователя для размещения соответствующего аудио преобразователя относительно уха пользователя. Предпочтительно, устройство сопряжения выполнено с возможностью расположения соответствующего аудио преобразователя вблизи ушного канала пользователя или в области указанного канала.
Предпочтительно, аудио устройство содержит пару устройств сопряжения для каждого уха пользователя.
Согласно одному виду каждое устройство сопряжения является чашкой головного телефона. Предпочтительно, каждая чашка головного телефона содержит накладку сопряжения, выполненную с возможностью расположения в области или вокруг уха пользователя. Предпочтительно, накладка содержит уплотнительный элемент для создания существенного уплотнения вокруг уха пользователя во время использования. Предпочтительно, аудио устройство дополнительно содержит дужку, проходящую между чашками головных телефонов и выполненную с возможностью располагаться вокруг макушки головы пользователя во время использования.
Согласно другому виду каждое устройство сопряжения является устройством сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину. Предпочтительно, каждое устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит ушной вкладыш сопряжения, выполненный с возможностью расположения в области, рядом или внутри ушного канала пользователя во время использования. Предпочтительно, ушной вкладыш сопряжения содержит уплотнительный элемент для создания существенного уплотнения в области, рядом или внутри ушного канала пользователя.
Согласно одному виду устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит по существу продольный канал сопряжения, акустически связанный с диафрагмой и выполненный с возможностью располагаться непосредственно рядом с ушным каналом пользователя в собранном состоянии. Предпочтительно, канал сопряжения содержит звукоизолирующую вставку в горловине канала, такую как вспененный или другой пористый или проницаемый элемент.
Предпочтительно, аудио устройство содержит по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий РДЧ, который включает в себя полосу частот от 160 Гц до 6 кГц или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, еще более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включает в себя полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Предпочтительно, каждое устройство сопряжения содержит не более трех аудио преобразователей, совместно имеющих РДЧ, который включает в себя полосу частот от 160 Гц до 6 кГц или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, еще более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включает в себя полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Предпочтительно, каждое устройство сопряжения содержит не более двух аудио преобразователей, совместно имеющих РДЧ, который включает в себя полосу частот от 160 Гц до 6 кГц или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, еще более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включает в себя полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Предпочтительно, каждое устройство сопряжения содержит один аудио преобразователь, имеющий РДЧ, который включает в себя полосу частот от 160 Гц до 6 кГц или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, еще более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включает в себя полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Предпочтительно, каждое устройство сопряжение выполнено с возможностью создания достаточного уплотнения между внутренней воздушной полостью на одной стороне устройства сопряжения, выполненной с возможностью располагаться во время использования рядом с ухом пользователя, и объемом воздуха снаружи устройства в собранном состоянии.
Предпочтительно, корпус, связанный с каждым устройством сопряжения, содержит по меньшей мере один проточный канал, проходящий из первой полости во вторую полость, расположенную на противоположной стороне устройства относительно первой полости, и/или из первой полости в объем воздуха снаружи устройства.
Предпочтительно, каждый проточный канал предоставляет по существу ограничивающий проточный канал, служащий для по существу ограничения потока газов через него в собранном состоянии и во время работы. Проточный канал может иметь уменьшенный диаметр или ширину в месте соединения с объемом воздуха с каждой стороны и/или может содержать элемент для ограничения потока текучей среды. Элемент для ограничения потока текучей среды может быть пористой или проницаемой крышкой или вставкой, расположенной в области или внутри канала.
Согласно некоторым вариантам осуществления устройство сопряжения содержит первый проточный канал, который проходит между первой передней полостью на стороне диафрагмы, выполненной с возможностью расположения рядом с ухом пользователя во время использования, и второй задней полостью на противоположной стороне диафрагмы. Предпочтительно, первый проточный канал содержит проточный канал, характеризующийся по существу уменьшенной площадью входного сечения по сравнению с площадями поперечного сечения первой и второй полостей. Согласно некоторым видам первый проточный канал расположен непосредственно вокруг периферии диафрагмы. Согласно другим видам первая полость проходит через внутреннюю стенку основания преобразователя или корпуса.
Согласно некоторым вариантам осуществления устройство сопряжения содержит первый или второй проточный канал, который связывает первую переднюю полость с внешним объемом воздуха. Согласно некоторым видам проточный канал имеет по существу уменьшенную площадь входного сечения по сравнению с площадью поперечного сечения смежного объема воздуха. Согласно некоторым другим видам проточные каналы имеют по существу большую площадь входного сечения по сравнению с площадью поперечного сечения первой передней полости, а также включают в себя дросселирующий элемент, который по существу ограничивает поток газов, проходящих через него.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио устройство является мобильным телефоном.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио устройство является слуховым аппаратом.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио устройство является микрофоном.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству головного телефона, содержащему пару устройств сопряжения головного телефона, выполненных с возможностью расположения вокруг каждого уха пользователя во время использования, при этом каждое устройство сопряжения содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержащему пару устройств сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, каждое из которых выполнено с возможностью расположения внутри ушного канала пользователя во время использования или рядом с ним, при этом каждое устройство сопряжения содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к мобильному телефону, включающему в себя аудио устройство, при этом аудио устройство содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к слуховому аппарату, содержащему:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к микрофону, содержащему:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и преобразующий механизм, выполненный с возможностью преобразовывать перемещение диафрагмы, вызываемое звуком, в электрозвуковой сигнал; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к персональному аудио устройству, используемому для персонального прослушивания звукового сигнала, причем во время использования устройство обычно расположено в пределах приблизительно 10 сантиметров от головы пользователя, при этом аудио устройство содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей по существу полностью не имеет физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к персональному аудио устройству, используемому для персонального прослушивания звукового сигнала, причем во время использования устройство обычно расположено в пределах приблизительно 10 сантиметров от головы пользователя, при этом аудио устройство содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя;
при этом по меньшей мере один аудио преобразователь, связанный по меньшей мере с одним корпусом, содержит подвеску, соединяющую наружную периферию диафрагмы с корпусом; и
при этом подвеска присоединяет диафрагму только частично по периметру периферии.
Предпочтительно, подвеска обеспечивает присоединение диафрагмы вдоль участка, который составляет менее 80% периметра ее периферии. Более предпочтительно, подвеска обеспечивает присоединение диафрагмы вдоль участка, который составляет менее 50% периметра ее периферии. Наиболее предпочтительно, подвеска обеспечивает присоединение диафрагмы вдоль участка, который составляет менее 20% периметра ее периферии.
Например, подвеска может представлять собой твердый подвес или уплотнительный элемент.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержащему по меньшей мере одно устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, выполненное с возможностью размещения внутри ушной раковины уха пользователя в собранном состоянии, при этом каждое устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит:
аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
корпус, содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя и выполненный с возможностью удерживания внутри ушной раковины уха пользователя во время использования;
при этом диафрагма аудио преобразователя содержит один или несколько периферийных участков наружной периферии диафрагмы, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса; и
при этом относительно небольшой воздушный зазор разъединяет внутреннюю часть корпуса и один или несколько периферийных участков диафрагмы.
Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Предпочтительно, ширина воздушного зазора, ограниченного расстоянием между каждым периферийным участком и корпусом, составляет менее 1/10 или, более предпочтительно, менее 1/20 длины диафрагмы.
Предпочтительно, ширина воздушного зазора, ограниченного расстоянием между одним или несколькими периферийными участками диафрагмы и корпусом, составляет менее 1,5 мм или, более предпочтительно, менее 1 мм, или, еще более предпочтительно, менее 0,5 мм.
Предпочтительно, корпус содержит одно или несколько отверстий для передачи звука, генерируемого посредством перемещения диафрагмы, в ушной канал пользователя во время использования.
Предпочтительно, одно или несколько отверстий выполнены с возможностью расположения внутри ушной раковины пользователя, когда устройство находится в собранном состоянии. Альтернативно, одно или несколько отверстий выполнены с возможностью расположения внутри ушного канала пользователя, когда устройство находится в собранном состоянии.
Согласно некоторым вариантам осуществления в собранном состоянии корпус по существу не герметизирует воздух, находящийся внутри ушного канала, от воздуха, находящегося за пределами указанного ушного канала. Предпочтительно, в собранном состоянии корпус не обеспечивает по существу непрерывное уплотнение вокруг периферии ушного канала пользователя. Предпочтительно, в собранном состоянии корпус не прикладывает по существу непрерывное давление к периферии ушного канала пользователя.
Предпочтительно, в собранном состоянии корпус закрывает отверстие в ушной канал пользователя в такой степени, которая вызывает пассивное ослабление внешнего шума на частоте 70 Герц, составляющее менее 1 децибела (дБ), или менее 2 дБ, или менее 3 дБ, или менее 6 дБ.
Альтернативно или дополнительно, в собранном состоянии корпус закрывает отверстие в ушной канал пользователя в такой степени, которая вызывает пассивное ослабление внешнего шума на частоте 120 Герц, составляющее менее 1 децибела (дБ), или менее 2 дБ, или менее 3 дБ, или менее 6 дБ.
Альтернативно или дополнительно, в собранном состоянии корпус закрывает отверстие в ушной канал пользователя в такой степени, которая вызывает пассивное ослабление внешнего шума на частоте 400 Герц, составляющее менее 1 децибела (дБ), или менее 2 дБ, или менее 3 дБ, или менее 6 дБ.
Согласно одному варианту осуществления каждое устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит один аудио преобразователь, имеющий РДЧ, который включает в себя полосу частот от 160 Гц до 6 кГц или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, еще более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включает в себя полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Предпочтительно, устройство миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит пару устройств сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, выполненных с возможностью расположения внутри ушей пользователя для воспроизведения звука. Предпочтительно, устройства сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, выполнены с возможностью воспроизведения по меньшей мере двух независимых звуковых сигналов.
Предпочтительно, РДЧ воспроизводится без устойчивого снижения звукового давления, которое составляет более чем 20 дБ или, предпочтительней, более чем 14 дБ, или, наиболее предпочтительно, более чем 10 дБ, или, наиболее предпочтительно, более чем 6 дБ относительно контрольного значения «диффузного звукового поля», предложенного Хаммершоем и Меллером в 2008 году.
Предпочтительно, РДЧ воспроизводится без снижения звукового давления на концах диапазона частот, которое составляет более чем 20 дБ или, предпочтительней, более чем 14 дБ, или, наиболее предпочтительно, более чем 10 дБ, или, наиболее предпочтительно, более чем 6 дБ относительно контрольного значения «диффузного звукового поля», предложенного Хаммершоем и Меллером в 2008 году.
Согласно второму варианту осуществления каждое устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит не более двух аудио преобразователей, совместно имеющих РДЧ, который включает в себя полосу частот от 160 Гц до 6 кГц или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, еще более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включает в себя полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Согласно третьему варианту осуществления каждое устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит не более трех аудио преобразователей, совместно имеющих РДЧ, который включает в себя полосу частот от 160 Гц до 6 кГц или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, еще более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включает в себя полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение также можно сказать относится к персональному аудио устройству, используемому для персонального прослушивания звукового сигнала, причем во время использования устройство обычно расположено в пределах приблизительно 10 сантиметров от головы пользователя, при этом аудио устройство содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и петельный узел, связанный с диафрагмой, и механизм возбуждения, во время применения обеспечивающий по существу поворотное движение диафрагмы в ответ на электронный сигнал; и
корпус, содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя;
при этом во время работы диафрагма аудио преобразователя остается по существу жесткой.
Предпочтительно, во время работы в пределах РДЧ преобразователя диафрагма остается по существу жесткой.
Предпочтительно, диафрагма содержит один или несколько периферийных участков, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса. Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Предпочтительно, диафрагма содержит тело диафрагмы, которое является по существу толстым относительно наибольшего размера тела диафрагмы. Предпочтительно, максимальная толщина тела диафрагмы превышает 11% максимальной длины тела диафрагмы или, еще более предпочтительно, превышает 14% максимальной длины.
Согласно некоторым вариантам осуществления диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит:
тело диафрагмы, характеризующееся наличием одной или нескольких больших сторон,
работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное к телу, при этом работающее на нормальное напряжение усиление присоединено рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на сторону тела при работе или рядом с ней, и
по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, встроенный в тело и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон, для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе.
Согласно одному виду петельная система содержит петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность; и при этом во время работы каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности. Предпочтительно, петельная система содержит поджимающий механизм для поджатая каждого петельного элемента к соответствующей контактной поверхности.
Согласно другим видам петельная система содержит по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению. Согласно некоторым конструктивным исполнениям каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным во время изгиба. Предпочтительно, каждый петельный элемент является по существу жестким на кручение. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным при кручении. Предпочтительно, каждый эластичный петельный элемент является по существу жестким на изгиб.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к персональному аудио устройству, используемому для персонального прослушивания звукового сигнала, причем во время использования устройство обычно расположено в пределах приблизительно 10 сантиметров от головы пользователя, при этом аудио устройство содержит:
аудио преобразователь, имеющий: диафрагму, основание преобразователя, петельный узел, с возможностью поворота соединяющий диафрагму с основанием преобразователя, и механизм возбуждения, во время применения обеспечивающий по существу поворотное движение диафрагмы в ответ на электронный сигнал; и при этом петельная система содержит по меньшей мере одно петельное соединение, причем каждое петельное соединение соединяет с возможностью поворота диафрагму с основанием преобразователя, чтобы во время работы обеспечить поворот диафрагмы относительно основания преобразователя вокруг оси поворота, при этом петельное соединение жестко соединено на одной стороне с основанием преобразователя и на противоположной стороне с диафрагмой, а также содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые расположены под углом друг к другу, при этом каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и характеризуется существенной поступательной жесткостью для противодействия сжимающим, растягивающим и/или сдвиговым деформациям вдоль и поперек элемента, а также существенной гибкостью, позволяющей во время работы изгибаться в ответ на силы, нормальные к сечению.
Согласно некоторым вариантам осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным во время изгиба. Предпочтительно, каждый петельный элемент является по существу жестким на кручение.
Согласно альтернативному варианту осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным при кручении. Предпочтительно, каждый эластичный петельный элемент является по существу жестким на изгиб.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к персональному аудио устройству, используемому для персонального прослушивания звукового сигнала, причем во время использования устройство обычно расположено в пределах приблизительно 10 сантиметров от головы пользователя, при этом аудио устройство содержит:
аудио преобразователь, имеющий: диафрагму, основание преобразователя, петельную систему, с возможностью поворота соединяющую узел диафрагмы с основанием преобразователя, и механизм возбуждения, во время применения обеспечивающий по существу поворотное движение диафрагмы в ответ на электронный сигнал; при этом петельная система содержит петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, при этом каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет контактную поверхность; и при этом во время работы каждое петельное соединение выполнено с возможностью обеспечения перемещения петельного элемента относительно соответствующего контактного элемента с сохранением по существу устойчивого физического контакта с контактной поверхностью, и петельный узел поджимает петельный элемент к контактной поверхности.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, выполненному с возможностью размещения в собранном состоянии по существу внутри ушной раковины уха пользователя или рядом с ней, при этом устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит:
аудио преобразователь, имеющий: диафрагму, содержащую тело диафрагмы, и петельный узел, связанный с диафрагмой, и механизм возбуждения, во время использования обеспечивающий по существу поворотное движение тела диафрагмы вокруг приблизительной оси поворота в ответ на электронный сигнал; и
корпус, содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом тело диафрагмы аудио преобразователя является по существу жестким во время работы; и
при этом тело диафрагмы аудио преобразователя характеризуется толщиной по меньшей мере на одном участке, которая превышает приблизительно 15% расстояния от оси поворота к наиболее удаленной периферии тела диафрагмы. Более предпочтительно, толщина превышает приблизительно 20% всего расстояния.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, выполненному с возможностью размещения в собранном состоянии внутри ушной раковины уха пользователя, при этом устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит:
один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и петельный узел, связанный с диафрагмой, и механизм возбуждения, во время применения обеспечивающий по существу поворотное движение диафрагмы в ответ на электронный сигнал; и
корпус, содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма аудио преобразователя является по существу жесткой во время работы аудио преобразователя; и
при этом части механизма возбуждения аудио преобразователя, которые присоединены к соответствующей диафрагме, характеризуются жестким соединением.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, выполненному с возможностью размещения в собранном состоянии внутри ушной раковины уха пользователя, при этом устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит:
аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и петельный узел, связанный с диафрагмой, и механизм возбуждения, во время применения обеспечивающий по существу поворотное движение диафрагмы в ответ на электронный сигнал; и
корпус, содержащий оболочку или держатель для расположения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма аудио преобразователя является по существу жесткой во время работы аудио преобразователя; и
при этом диафрагма аудио преобразователя содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение также можно сказать относится к персональному аудио устройству, используемому для персонального прослушивания звукового сигнала, причем во время использования устройство обычно расположено в пределах приблизительно 10 сантиметров от головы пользователя, при этом аудио устройство содержит:
аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для перемещения тела диафрагмы во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
корпус, содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма аудио преобразователя содержит наружную периферию, которая по меньшей мере частично не имеет физического соединения с внутренней частью корпуса;
при этом аудио устройство создает достаточное уплотнение между внутренней воздушной полостью на одной стороне устройства, выполненной с возможностью располагаться во время использования рядом с ухом пользователя, и объемом воздуха снаружи устройства в собранном состоянии; и
при этом оболочка или держатель, связанная или связанный с аудио преобразователем, содержит по меньшей мере один проточный канал, проходящий из первой полости во вторую полость, расположенную на противоположной стороне устройства относительно первой полости, и/или из первой полости в объем воздуха снаружи устройства.
Предпочтительно, диафрагма содержит один или несколько периферийных участков, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса. Предпочтительно, наружная периферия в значительной степени не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 20% или, более предпочтительно, по меньшей мере 30% длины или периметра периферии. Более предпочтительно, наружная периферия по существу не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют по меньшей мере 50% или, более предпочтительно, по меньшей мере 80% длины или периметра периферии. Наиболее предпочтительно, наружная периферия приблизительно полностью не имеет физического соединения, так что один или несколько периферийных участков составляют приблизительно всю длину или весь периметр периферии.
Предпочтительно, каждый проточный канал предоставляет по существу ограничивающий проточный канал, служащий для по существу ограничения потока газов через него в собранном состоянии и во время работы. Проточный канал может содержать отверстие уменьшенного диаметра или ширины в месте соединения с объемом воздуха с каждой стороны и/или может содержать элемент для ограничения потока текучей среды. Элемент для ограничения потока текучей среды может быть пористой или проницаемой крышкой или вставкой, расположенной в области или внутри прохода.
Согласно некоторым вариантам осуществления устройство сопряжения содержит первый проточный канал, который проходит между первой передней полостью на стороне диафрагмы, выполненной с возможностью расположения рядом с ухом пользователя во время использования, и второй задней полостью на противоположной стороне диафрагмы. Предпочтительно, первый проточный канал содержит отверстие, характеризующееся по существу уменьшенной площадью входного сечения по сравнению с площадями поперечного сечения первой и второй полостей. Согласно некоторым видам первый проточный канал расположен непосредственно вокруг периферии диафрагмы. Согласно другим видам первая полость проходит через внутреннюю стенку основания преобразователя или корпуса.
Согласно некоторым вариантам осуществления устройство сопряжения содержит первый или второй проточный канал, который связывает первую переднюю полость с внешним объемом воздуха. Согласно некоторым видам проточный канал имеет по существу уменьшенную площадь входного сечения по сравнению с площадью поперечного сечения смежного объема воздуха. Согласно некоторым другим видам проточные каналы имеют по существу большую площадь входного сечения по сравнению с площадью поперечного сечения первой передней полости, а также включают в себя дросселирующий элемент, который по существу ограничивает поток газов, проходящих через него.
Согласно некоторым вариантам осуществления устройство сопряжения содержит первый или второй проточный канал, который связывает заднюю полость с внешним объемом воздуха. Согласно некоторым видам проточный канал имеет по существу уменьшенную площадь входного сечения по сравнению с площадью поперечного сечения смежного объема воздуха. Согласно некоторым другим видам проточные каналы имеют по существу большую площадь входного сечения по сравнению с площадью поперечного сечения первой передней полости, а также включают в себя дросселирующий элемент, который по существу ограничивает поток газов, проходящих через него.
Согласно некоторым вариантам осуществления один или несколько проточных каналов могут соединять по текучей среде первую переднюю полость на стороне ушного канала устройства со второй полостью, которая внутри не содержит диафрагмы.
Предпочтительно, аудио устройство создает достаточное уплотнение между объемом воздуха на стороне ушного канала устройства и объемом воздуха на внешней стороне устройства в собранном состоянии, и при этом объем воздуха, заключенного со стороны ушного канала устройства в собранном состоянии, является достаточно малым, так что звуковое давление, генерируемое внутри ушного канала, увеличивается в среднем по меньшей мере на 2 дБ или, более предпочтительно, на 4 дБ, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 6 дБ при работе устройства и относительно звукового давления, генерируемого, когда аудио устройство не создает достаточного уплотнения в собранном состоянии.
Предпочтительно, аудио устройство создает достаточное уплотнение между объемом воздуха на стороне ушного канала устройства и объемом воздуха на внешней стороне устройства в собранном состоянии, и при этом объем воздуха, заключенного со стороны ушного канала устройства в собранном состоянии, является достаточно малым, так что звуковое давление, генерируемое внутри ушного канала, с учетом электрического синусоидального сигнала с частотой 70 Гц, увеличивается по меньшей мере на 2 дБ или, более предпочтительно, на 4 дБ, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 6 дБ относительно звукового давления, генерируемого при применении одинакового электрического входного сигнала, когда аудио устройство не создает достаточного уплотнения в собранном состоянии.
Предпочтительно, указанные просачивания воздуха образованы по существу в одном компоненте. Более предпочтительно, они сформированы полностью в одном компоненте.
Предпочтительно, по меньшей мере один канал для просачивания воздуха содержит небольшое отверстие, мелкую сетку и/или воздушный зазор.
Согласно некоторым вариантам осуществления один из указанных проточных каналов содержит одно или несколько отверстий с диаметром, который меньше приблизительно 0,5 мм или, более предпочтительно, меньше приблизительно 0,1 мм, или, наиболее предпочтительно, меньше приблизительно 0,03 мм.
Предпочтительно, указанные проточные каналы допускают достаточный поток газов через них, так что они коллективно ответственны за среднее снижение по меньшей мере на 10% или, более предпочтительно, по меньшей мере на 25%, или, более предпочтительно, по меньшей мере на 50%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 75% уровня звукового давления (УЗД) при работе устройства в диапазоне частот 20-80 Гц (среднее значение, рассчитанное с использованием взвешиваний в логарифмическом масштабе как для УЗД (т.е. дБ), так и домена частот) относительно звукового давления, генерируемого, когда имеет место пренебрежимо малая утечка, по меньшей мере в течение 50% времени, когда аудио устройство установлено в стандартном измерительном устройстве.
Предпочтительно, указанные каналы для просачивания воздуха пропускают достаточное количество воздуха, так что они коллективно ответственны за снижение по меньшей мере на 10% или, более предпочтительно, по меньшей мере на 25%, или, более предпочтительно, по меньшей мере на 50%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 75% УЗД, при работе устройства с синусоидальным сигналом с частотой 70 Гц, относительно звукового давления, генерируемого, когда имеет место пренебрежимо малая утечка, по меньшей мере в течение 50% времени, когда аудио устройство установлено в стандартном измерительном устройстве.
Предпочтительно, в среднем, когда случайный слушатель самостоятельно надел аудио устройство, указанные каналы для просачивания воздуха (внутри периферии устройства) пропускают достаточное количество воздуха, так что они коллективно ответственны за снижение по меньшей мере на 0,5 дБ или, более предпочтительно, на 1 дБ, или, более предпочтительно, на 2 дБ, или, еще более предпочтительно, на 4 дБ, или, наиболее предпочтительно, на 6 дБ УЗД при работе устройства в диапазоне частот 20-80 Гц (среднее значение, рассчитанное с использованием взвешиваний в логарифмическом масштабе как для УЗД (т.е. дБ), так и домена частот) относительно звукового давления, генерируемого, когда имеет место пренебрежимо малая утечка через указанные каналы для просачивания воздуха во время работы.
Предпочтительно, в среднем, когда случайный слушатель самостоятельно надел аудио устройство, указанные каналы для просачивания воздуха (внутри периферии устройства) пропускают достаточное количество воздуха, так что они коллективно ответственны за снижение по меньшей мере на 0,5 дБ или, более предпочтительно, на по меньшей мере на 1 дБ, или, более предпочтительно, по меньшей мере на 2 дБ, или, еще более предпочтительно, по меньшей мере на 4 дБ, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 6 дБ УЗД при работе устройства с синусоидальным сигналом с частотой 70 Гц относительно звукового давления, генерируемого, когда имеет место пренебрежимо малая утечка через указанные каналы для просачивания воздуха во время работы.
Предпочтительно, проточные каналы распределены по расстоянию, которое превышает кратчайшее расстояние по большей стороне диафрагмы, или, более предпочтительно, по расстоянию, которое более чем на 50% больше кратчайшего расстояния по большей стороне диафрагмы, или, наиболее предпочтительно, по расстоянию, которое более чем в два раза превышает кратчайшее расстояние по большей стороне диафрагмы.
Предпочтительно, в собранном состоянии аудио устройство содержит устройство сопряжения, которое выполнено с возможностью прикладывать давление к одной или нескольким частям головы, находящимся за пределами уха и/или окружающим ухо.
Предпочтительно, аудио устройство имеет РДЧ, который включает в себя полосу частот от 160 Гц до 6 кГц или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, еще более предпочтительно, включает в себя полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включает в себя полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио устройство содержит податливое сопряжения, где указанное устройство контактирует с ухом или частями головы рядом с ухом.
Предпочтительно, податливое сопряжение является проницаемым для воздуха и содержит несколько небольших отверстий, которые оказывают существенное противодействие перемещению воздуха на звуковых частотах.
Предпочтительно, податливое сопряжение содержит пенопласт с открытыми порами.
Предпочтительно, небольшие отверстия выполнены таким образом, чтобы в собранном состоянии объем воздуха на стороне ушного канала устройства был связан по текучей среде с небольшими отверстиями податливого сопряжения.
Предпочтительно, в собранном состоянии податливое сопряжение содержит проницаемую ткань, покрывающую одну или несколько частей, связанных по текучей среде с объемом воздуха на стороне ушного канала устройства.
Предпочтительно, податливое сопряжение содержит по существу непроницаемую ткань, покрывающую одну или несколько частей, доступных для объема воздуха на внешней стороне устройства.
Согласно некоторым вариантам осуществления аудио устройство может содержать несколько аудио преобразователей.
Согласно дополнительному аспекту настоящее изобретение можно сказать относится к персональному аудио устройству, используемому для персонального прослушивания звукового сигнала, причем во время использования устройство обычно расположено в пределах приблизительно 10 сантиметров от головы пользователя, при этом аудио устройство содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя;
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит один или несколько периферийных участков наружной периферии, которые не имеют физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса; и
при этом один или несколько периферийных участков диафрагмы, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса, поддерживаются ферромагнитной жидкостью.
Предпочтительно, ферромагнитная жидкость в значительной степени поддерживает диафрагму в собранном состоянии.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству головного телефона, содержащему пару устройств сопряжения головного телефона, выполненных с возможностью расположения вокруг каждого уха пользователя во время использования, при этом каждое устройство сопряжения содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит один или несколько периферийных участков наружной периферии, которые не имеют физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса; и
при этом один или несколько периферийных участков диафрагмы, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса, поддерживаются ферромагнитной жидкостью.
Согласно другому аспекту настоящее изобретение можно назвать относящимся к устройству миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержащему пару устройств сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, каждое из которых выполнено с возможностью расположения внутри ушного канала пользователя во время использования или рядом с ним, при этом каждое устройство сопряжения содержит:
по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий: диафрагму и механизм возбуждения, выполненный с возможностью воздействия на диафрагму для ее перемещения во время использования в ответ на электронный сигнал, чтобы генерировать звук ; и
по меньшей мере один корпус, связанный с каждым аудио преобразователем и содержащий оболочку или держатель для размещения аудио преобразователя; и
при этом диафрагма одного или нескольких аудио преобразователей содержит один или несколько периферийных участков наружной периферии, которые не имеют физического соединения с внутренней частью соответствующего корпуса; и
при этом один или несколько периферийных участков диафрагмы, которые не имеют физического соединения с внутренней частью корпуса, поддерживаются ферромагнитной жидкостью.
Предпочтительно, ферромагнитная жидкость плотно прижимается к одному или нескольким периферийным участкам, поддерживаемым ферромагнитной жидкостью, или находится в непосредственном взаимодействии с ними, так что между ними по существу предотвращается прохождение воздуха.
Согласно одному виду устройство сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержит по существу продольный канал сопряжения, связанный с диафрагмой и выполненный с возможностью располагаться непосредственно рядом с ушным каналом пользователя в собранном состоянии. Предпочтительно, канал сопряжения содержит звукоизолирующую вставку в горловине канала, такую как вспененный или другой пористый или проницаемый элемент.
Любой один или несколько описанных выше вариантов осуществления или предпочтительных признаков могут быть объединены с любым одним или несколькими описанными выше аспектами.
Другие аспекты, варианты осуществления, признаки и преимущества настоящего изобретения буду очевидны из подробного раскрытия и прилагаемых фигур, на которых проиллюстрированы в качестве примера принципы настоящего изобретения.
Термины и определения
Термин «аудио преобразователь», используемый в настоящем описании и формуле изобретения, предназначен охватывать как электроакустический преобразователь, такой как громкоговоритель, так и акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон. Хотя пассивный излучатель технически не является преобразователем, для целей настоящего описания термин «аудио преобразователь» предназначен для включения в его определение и пассивных излучателей.
Термин «компонент передачи силы», используемый в настоящем описании и формуле изобретения, означает элемент соответствующего преобразующего механизма, в котором:
a) создается сила, приводящая диафрагму преобразующего механизма, если преобразующий механизм предназначен для преобразования электрической энергии в акустическую энергию; или
b) физическое перемещение элемента приводит к изменению силы, прикладываемой компонентом передачи силы к диафрагме, в случае, если преобразующий механизм предназначен для преобразования акустической энергии в электрическую энергию.
Выражение «персональное аудио», используемое в настоящем описании и формуле изобретения в отношении преобразователя или устройства, означает преобразователь громкоговорителя или устройство, функционирующее для воспроизведения звука и предназначенное и/или специально разработанное для использования в непосредственной близости от уха или головы пользователя при воспроизведении звука, например, приблизительно в 10 см от уха или головы пользователя. Примеры персональных аудио преобразователей или устройств включают в себя головные телефоны, миниатюрные телефоны, вставляемые в ушную раковину, слуховые аппараты, мобильные телефоны и т.п.
Термин «содержащий» в соответствующих числе, роде и падеже, используемый в настоящем описании и формуле изобретения, означает «состоящий, по меньшей мере, частично из». При интерпретации каждого высказывания в настоящем описании и формуле изобретения, включающего термин «содержащий», следует иметь в виду, что могут присутствовать и другие признаки, чем тот или те, которому или которым предшествует этот термин. Родственные термины, такие как «содержат» или «содержит», должны интерпретироваться таким же образом.
При использовании в настоящем описании и формуле изобретения сочетание союзов «и/или» означает «и» или «или» или оба союза.
При использовании в настоящем описании и формуле изобретения окончания или суффикса, заключенного в скобки после имени существительного, означает формы множественного и/или единственного числа этого имени существительного.
Диапазоны чисел
Ссылки на диапазон чисел, приведенные в настоящем описании и формуле изобретения (например, 1-10), включают в себя также ссылки на все рациональные или иррациональные числа в этом диапазоне (например, 1, 1,1, 2, 3, 3,9, 4, 5, 6, 6,5, 7, 8, 9 и 10), а также на любой диапазон рациональных или иррациональных чисел в этом диапазоне (например, 2-8, 1,5-5,5 и 3,1-4,7), и, следовательно, настоящим четко раскрыты все поддиапазоны всех диапазонов, четко раскрытые в настоящем описании и формуле изобретения. Это лишь примеры того, что конкретно намечено, и подобным образом все возможные комбинации численных значений между перечисленными самым низким и самым высоким значениями должны считаться четко указанными в настоящей заявке.
Рабочий диапазон частот
Выражение «рабочий диапазон частот» (в настоящем описании и формуле изобретения именуемый также РДЧ), используемый в настоящем описании и формуле изобретения в отношении данного аудио преобразователя, означает РДЧ преобразователя, связанный со звуковыми частотами, определенный специалистами в области звукотехники, и факультативно включает в себя применение внешнего аппаратного или программного отбора (фильтрации). Следовательно, РДЧ - это рабочий диапазон, определяемый конструкцией преобразователя.
Специалистам в данной области техники ясно, что РДЧ преобразователя может определяться в соответствии с одной или несколькими из следующих интерпретаций:
1. В контексте полной акустической системы или системы звуковоспроизведения или персонального аудио устройства, такого как головной телефон, миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину, или слуховой аппарат и аналогичные устройства, РДЧ - это диапазон частот 20 Гц - 20 кГц, слышимых человеком с нормальным слухом, в котором уровень звукового давления (УЗД) либо больше, либо не более чем на 9 дБ ниже (исключая любые узкие полосы, где характеристика падает ниже 9 дБ), среднего УЗД, создаваемого всей системой в полосе частот 500-2000 Гц (среднее значение, рассчитанное с использованием взвешиваний в логарифмическом масштабе как для УЗД (т.е. дБ), так и домена частот), в случае, если устройство предназначено для точного звуковоспроизведения, или в других случаях, таких как случаи, в которых устройство предназначено для иной цели, такой как улучшение слуха или шумоподавление, РДЧ будет таким, каким будет определен специалистом (специалистами) в данной области техники. Если акустическая система и аналогичные устройства представляют собой типичное персональное аудио устройство, то УЗД должно измеряться относительно целевого контрольного значения «диффузного звукового поля» Хаммершоя (Hammershoi) и Меллера (Moller), показанного на фиг. F, например.
2. В контексте драйвера громкоговорителя, функционально установленного как часть системы громкоговорителя или системы звуковоспроизведения, РДЧ - это диапазон частот, в котором звук, создаваемый преобразователем, значительно способствует, либо непосредственно, либо косвенно через порт или пассивный излучатель и аналогичные устройства, общему УЗД звуковоспроизведения системы громкоговорителя или звуковоспроизведения в РДЧ указанных систем;
3. В контексте пассивного излучателя, функционально установленного как часть системы громкоговорителя или системы звуковоспроизведения, РДЧ - это диапазон частот, в котором звук, создаваемый пассивным излучателем, значительно способствует общему уровню звукового давления (УЗД) звуковоспроизведения системы громкоговорителя или звуковоспроизведения в РДЧ указанных систем;
4. В контексте микрофона, РДЧ - это диапазон частот, в котором преобразователь значительно способствует, либо непосредственно, либо косвенно, общему уровню звукозаписи в ширине полосы частот, записываемой всем (моноканальным) устройством записи, компонентом которого является преобразователь, измеренному фильтрованием с использованием любого активного и/или пассивного кроссовера, либо происходящим в реальном времени, либо предназначенным, чтобы происходить после записи, изменяющим количество звука, создаваемого одним или несколькими преобразователями в системе; или
5. В случае если соответствующий преобразователь не установлен функционально как часть системы громкоговорителя или системы звуковоспроизведения или микрофона, РДЧ - это диапазон частот, в котором преобразователь считается подходящим для работы, по мнению специалистов в данной области техники.
В контексте преобразователя мобильного телефона, предназначенного для воспроизведения речи преобразователем, находящимся приблизительно в 5-10 см от уха пользователя, считается, что РДЧ - это ширина полосы звуковых частот, обычно используемая в этом сценарии воспроизведения речи.
Для вышеприведенного набора интерпретаций термина РДЧ диапазон частот, упомянутый в каждой интерпретации, должен определяться или измеряться с помощью типичного принятого в отрасли способа измерения соответствующей категории системы громкоговорителя или микрофона. Как пример, для типичного принятого в отрасли способа измерения УЗД, создаваемого типичной бытовой системой громкоговорителя напольной установки: измерение происходит на оси высокочастотного громкоговорителя, и безэховая частотная характеристика измеряется с помощью сигнала возбуждения 2,83 В (среднеквадратическое напряжение) на расстоянии, определенном надлежащим суммированием всех драйверов и любых резонаторов в системе. Это расстояние определяется путем успешного проведения измерения методом окна, описанного ниже, начиная при 3-кратном наибольшем размере источника с поэтапным уменьшением расстояния измерения, заканчивая за один этап до того, как отклонения характеристики становятся очевидными.
Нижняя граница РДЧ конкретного драйвера в системе - это либо частота среза/отсечки высоких частот по уровню -6 дБ, создаваемая активным и/или пассивным кроссовером верхних частот и/или любой применимой предварительной фильтрацией сигнала источника и/или характеристиками среза/отсечки низких частот комбинации драйвера и/или любого связанного резонатора (например, порта или пассивного излучатель и аналогичных устройств, причем указанный резонатор связан с указанным драйвером), либо нижняя граница РДЧ системы в зависимости от того, какая из этих двух частот выше.
Типично, верхняя граница РДЧ конкретного драйвера в системе - это либо частота среза/отсечки низких частот по уровню -6 дБ, создаваемая активным и/или пассивным кроссовером нижних частот и/или другой фильтрацией и/или любой применимой предварительной фильтрацией сигнала источника и/или характеристиками среза/отсечки высоких частот комбинации драйвера, либо верхняя граница РДЧ системы в зависимости от того, какая из этих двух частот ниже.
Типичный комплект измерительного оборудования для головного телефона включает в себя использование стандартного головного акустического имитатора.
Настоящее изобретение состоит из вышеуказанного, а также предусматривает конструкции, примеры которых приведены ниже. Дополнительные аспекты и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из последующего описания.
Краткое описание фигур
Далее исключительно в качестве примера приводится описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на фигуры, где
на фиг. А1 показан вариант осуществления А - преобразователь петельного действия с композитной диафрагмой с низкой инерцией вращения, навешенной с использованием контактных поверхностей, катающихся одна по другой, причем смещающая сила прикладывается с использованием магнетизма, фиксирующая конструкция состоит из комплекта, используемого, чтобы помочь разместить диафрагму в основании преобразователя, а также торсионного валика, помогающего установить диафрагму в требуемое положение и центрировать ее, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы),
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. A1b по линии А-А,
f) представляет собой подробный вид петельного механизма, показанного на фиг. A1e;
на фиг. А2 показана диафрагма драйвера в соответствии с вариантом осуществления А, проиллюстрированном на фиг. А1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой подробный вид раскосов, показанных на фиг. А2а,
c) представляет собой вид сверху (кончик диафрагмы),
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой вид снизу (катушка),
f) представляет собой вид сбоку,
g) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. A3 показан петельный узел драйвера в соответствии с вариантом осуществления А, проиллюстрированном на фиг. А1, причем:
а) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид спереди,
d) представляет собой вид сбоку,
e) представляет собой вид снизу,
f) представляет собой подробный вид (деталь А на фиг. A3c),
g) представляет собой разрез, выполненный на фиг. A3f по линии А-А,
h) представляет собой разрез, выполненный на фиг. A3f по линии В-В,
i) представляет собой разрез, выполненный на фиг. A3f по линии С-С,
j) представляет собой подробный вид петельного соединения на фиг. A3g;
на фиг. А4 показан компонент торсионный валик драйвера в соответствии с вариантом осуществления А, проиллюстрированном на фиг. А1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой разрез и увеличенный вид (разрез, выполненный на фиг. A4b по линии А-А);
на фиг. А5 показан драйвер в соответствии с вариантом осуществления А, проиллюстрированном на фиг. А1, с собранными на нем разъединяющими установочными элементами, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой подробный вид разъединяющей пирамиды, показанной на фиг. А5а,
c) представляет собой подробный вид разъединяющей шайбы и разъединяющей втулки, показанных на фиг. А5а,
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой вид сбоку,
f) представляет собой подробный вид разъединяющей пирамиды, показанной на фиг. А5е,
g) представляет собой вид снизу,
h) представляет собой подробный вид разъединяющей пирамиды, показанной на фиг. A5g;
на фиг. А6 показан драйвер в соответствии с вариантом осуществления А, проиллюстрированном на фиг. А1, установленный в держатель при помощи разъединяющих установочных элементов, показанных на фиг. А5, и содержащий упоры для предотвращения чрезмерной амплитуды полного колебания диафрагмы, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой разрез, выполненный на фиг. A6b по линии А-А,
d) представляет собой подробный вид разъединяющего треугольника, показанного на фиг. А6с,
e) представляет собой вид снизу,
f) представляет собой вид сбоку,
g) представляет собой разрез, выполненный на фиг. A6f по линии В-В,
h) представляет собой подробный вид разъединяющей втулки и разъединяющей шайбы, показанных на фиг. A6g,
i) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. А7 показан блочок, который прижимает к держателю и держит разъединяющие установочные элементы в виде втулки и шайбы, показанные на фиг. А6. Блочок содержит ободок, действующий как упор для предотвращения излишнего перемещения драйвера в держателе, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид спереди,
d) представляет собой вид сбоку,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. А7с по линии А-А,
f) представляет собой разрез, выполненный на фиг. A7d по линии В-В;
на фиг. А8 показан измененный вариант диафрагмы, используемой в варианте осуществления А, которая идентична диафрагме, показанной на фиг. А2, за исключением того, что вместо наличия углеволоконных раскосов большие стороны тела диафрагмы полностью покрыты фольгой, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы);
на фиг. А9 показан еще один измененный вариант диафрагмы, используемой в варианте осуществления А, которая идентична диафрагме, показанной на фиг. А8, за исключением того, что фольга характеризуется тремя полуэллипсоидными участками возле кончика, на которых она отсутствует, а также удаленными боковыми участками с обеих сторон диафрагмы, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы);
на фиг. А10 показан еще один измененный вариант диафрагмы, используемой в варианте осуществления А, которая идентична диафрагме, показанной на фиг. А8, за исключением того, что у диафрагмы нет внутренних усиливающих элементов, оказывающих сопротивление срезающей силе, и, следовательно, эта диафрагма имеет только одиночный клин из пены. Кроме того, она отличается тем, что обшивка, прикрепленная к передней и задней поверхностям клина, изменена таким образом, что один большой полукруглый участок ее возле кончика диафрагмы удален, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы);
на фиг. A11 показан еще один измененный вариант диафрагмы, используемой в варианте осуществления А, которая идентична диафрагме, показанной на фиг. А10, за исключением того, что обшивка не имеет удаленных участков, и фольга полностью покрывает переднюю и заднюю поверхности пены, и, кроме того, она имеет ступенчатое уменьшение толщины при прохождении обшивки в сторону кончика диафрагмы, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой подробный вид ступенчатого уменьшения толщины алюминиевой обшивки, показанной на фиг. A11a,
c) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы);
на фиг. А12 показан еще один измененный вариант диафрагмы, используемой в варианте осуществления А, которая идентична диафрагме, показанной на фиг. А10, за исключением того, что вместо обшивки она имеет раскосы на передней и задней поверхностях клина со ступенчатым уменьшением толщины при прохождении раскосов в сторону кончика диафрагмы, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой подробный вид ступенчатого уменьшения толщины углеволоконных диагональных раскосов, показанных на фиг. A11a,
c) представляет собой подробный вид ступенчатого уменьшения толщины углеволоконных параллельных раскосов, показанных на фиг. A11a,
d) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы);
на фиг. А13 показано компьютерное моделирование преобразователя, подобного преобразователю в соответствии с вариантом осуществления А, с использованием анализа методом конечных элементов (МКЭ). Преобразователь моделируется плавающим в свободном пространстве, причем:
a) представляет собой вид графика вектора результирующего смещения первой резонансной моды (фундаментальная частота (Wn) диафрагмы, поворачивающейся относительно основания преобразователя),
b) представляет собой вид в направлении А (показанном на фиг. А13а) графика вектора результирующего смещения первой резонансной моды,
c) представляет собой подробный вид участка узловой оси, показанного на фиг. A13b,
d) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения первой резонансной моды,
e) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения первой резонансной моды,
f) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения второй резонансной моды,
g) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения второй резонансной моды,
h) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения третьей резонансной моды,
i) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения третьей резонансной моды,
j) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения четвертой резонансной моды,
k) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения четвертой резонансной моды,
l) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения пятой резонансной моды,
m) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения пятой резонансной моды;
на фиг. А14 показан преобразователь, показанный на фиг. А13, подобный преобразователю в соответствии с вариантом осуществления А, установленный в разъединяющей системе. Преобразователь моделируется посредством гармонического и линейного динамического анализа методом конечных элементов (МКЭ) с поверхностями разъединяющей системы, нормально касающимися корпуса преобразователя, зафиксированным в пространстве, и с синусоидальными силами и силами реакции, прикладываемыми к диафрагме и основанию преобразователя соответственно в определенном диапазоне частот, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии преобразователя и разъединяющей системы,
b) представляет собой еще одно объемное изображение в изометрии преобразователя и разъединяющей системы (с некоторыми частями скрытыми), на котором показана другая сторона драйвера,
c) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, первой резонансной моды,
d) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, первой резонансной моды,
e) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, второй резонансной моды,
f) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, второй резонансной моды,
g) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, третьей резонансной моды,
h) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, третьей резонансной моды,
i) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, четвертой резонансной моды,
j) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, четвертой резонансной моды,
k) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, пятой резонансной моды,
l) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, пятой резонансной моды,
m) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, шестой резонансной моды,
n) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, шестой резонансной моды,
о) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, седьмой резонансной моды,
р) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, седьмой резонансной моды,
q) представляет собой объемное изображение в изометрии графика вектора результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, восьмой резонансной моды,
r) представляет собой объемное изображение в изометрии графика результирующего смещения, полученного с помощью анализа МКЭ, восьмой резонансной моды,
s) представляет собой график логарифмическое смещение - логарифмическая частота для 6 местоположений датчиков вдоль стороны диафрагмы и основания преобразователя при моделировании посредством линейного динамического анализа МКЭ. Диапазоны частот составляет от 50 Гц до 30 кГц;
на фиг. А15 показана конструкция диафрагмы узла диафрагмы в соответствии с вариантом осуществления А, показанного на фиг. А2, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии конструкции диафрагмы с показанным концом основания,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии конструкции диафрагмы с показанным кончиком;
на фиг. В1 показан вариант осуществления В - драйвер петельного действия с композитной диафрагмой с низкой инерцией вращения, навешенной с использованием тонкостенных гибких компонентов, предназначенных для обеспечения высокой вращательной податливости и низкой поступательной податливости, причем
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. B1d по линии А-А,
f) представляет собой объемное изображение в изометрии в разобранном виде;
на фиг. В2 показаны диафрагма и гибкие компоненты, соединяющие с гибкими установочными блоками драйвера в соответствии с вариантом осуществления В, проиллюстрированным на фиг. В1.
a) представляет собой вид сверху,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой подробный вид гибкого компонента, показанного на фиг. В2с,
f) представляет собой еще один вид спереди (тот же вид, что и на фиг. B2d) с обозначенными базовыми плоскостями,
g) представляет собой вид снизу с обозначенными базовыми плоскостями;
на фиг. В3 показан связующий компонент, содержащий основную раму диафрагмы, соединенную с двумя установочными блоками посредством гибких компонентов, используемых в драйвере в соответствии с вариантом осуществления В, проиллюстрированным на фиг. В1 и В2, причем:
a) представляет собой вид сбоку,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой вид снизу,
d) представляет собой объемное изображение в изометрии;
на фиг. В4 показан драйвер в соответствии с вариантом осуществления В, проиллюстрированным на фиг. В1, жестко прикрепленный к держателю, причем:
a) представляет собой вид сверху,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. B4d по линии А-А,
f) представляет собой разрез, выполненный на фиг. В4е по линии В-В;
на фиг. С1 показана упрощенная версия драйвера; показан блок, представляющий диафрагму, соединенную с установочным блоком посредством гибкого петельного узла, проходящего по всей ширине диафрагмы, причем:
а) представляет собой вид сверху,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой подробный вид петельного узла, показанного на фиг. С1с;
на фиг. С2 показана альтернативная версия драйвера; показан блок, представляющий диафрагму, соединенный с основанием диафрагмы, соединенным с установочным блоком посредством гибких петельных узлов, расположенных на том и другом концах ширины диафрагмы, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди;
на фиг. С3 показан вид сбоку упрощенного драйвера, подобного показанному на фиг. С2, за исключением наличия альтернативного петельного узла, в котором, когда диафрагма находится в своем положении покоя, гибкие компоненты находятся в естественно изогнутом состоянии;
на фиг. С4 показан вид сбоку упрощенного драйвера, подобного показанному на фиг. С2, за исключением наличия альтернативного петельного узла, в котором вместо двух используются три гибких компонента (с каждой стороны);
на фиг. С5 показана упрощенная версия драйвера; показан клиновидный элемент, представляющий диафрагму, соединенную с основной рамой диафрагмы и некоторыми витками катушечной обмотки и от основной рамы диафрагмы с установочным блоком посредством двух Х-образных гибких петельных узлов, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сзади,
d) представляет собой вид сбоку,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. С5с по линии А-А;
на фиг. С6 показана та же упрощенная версия драйвера, что и на фиг. С5, за исключением того, что отсутствует установочный блок, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сзади,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид снизу;
на фиг. С7 показана упрощенная версия драйвера, подобная показанной на фиг. С5, за исключением того, что используется альтернативный петельный узел, причем:
a) представляет собой вид сверху,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы),
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. C7d по линии А-А;
на фиг. С8 показана упрощенная версия драйвера, подобная показанной на фиг. С6 (установочные блоки не показаны), за исключением того, что используется альтернативный петельный узел, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сзади,
d) представляет собой вид сбоку;
на фиг. С9 показан Х-образный гибкий компонент, используемый в подобной упрощенной версии драйвера, показанной на фиг. С8, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сбоку;
на фиг. С10 показана альтернативная упрощенная версия драйвера; показан блок, представляющий диафрагму, соединенную с основанием диафрагмы, соединенным с двумя установочными блоками посредством гибких петельных соединений, проходящих с того и другого концов ширины диафрагмы, причем:
a) представляет собой вид сверху,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. C10d по линии А-А, причем показана лишь сторона, разрезанная линией сечения;
на фиг. С11, a-f показаны 6 разрезов (подобных разрезу на фиг. С10е, и снова показана лишь сторона, разрезанная линией сечения) нескольких альтернативных конструкций гибких петельных соединений;
на фиг. С12 показана упрощенная версия драйвера, подобная показанной на фиг. С10, за исключением наличия измененной версии гибкого компонента, у которого в местах, предназначенных для изгиба, толщина поперечного сечения мала, а в местах, где он соединяется с диафрагмой и двумя установочными блоками, становится больше;
на фиг. С13 показана упрощенная версия драйвера, подобная показанной на фиг. С10, за исключением наличия измененной версии гибкого компонента, у которого в местах, предназначенных для изгиба, ширина умеренно мала, а в местах, где он соединяется с диафрагмой и двумя установочными блоками, становится больше;
на фиг. D1 показан вариант осуществления D - драйвер громкоговорителя петельного действия с тремя композитными диафрагмами с низкой инерцией вращения, навешенными с использованием тонкостенных гибких компонентов, предназначенных для обеспечения высокой вращательной податливости и низкой поступательной податливости, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид с торца,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. D1d по линии А-А;
на фиг. D2 показан драйвер в соответствии с вариантом осуществления D, проиллюстрированный на фиг. D1, установленный в подвес, предназначенный для направления воздуха, смещенного тремя диафрагмами в одну группу отверстий и из другой группы при вращении диафрагм в одном направлении и наоборот, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа одной группы отверстий на одной стороне подвеса,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа второй группы отверстий на другой стороне подвеса,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид с торца,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. D2d по линии А-А;
на фиг. Е1 показан вариант осуществления Е - драйвер громкоговорителя петельного действия с композитной диафрагмой с низкой инерцией вращения, навешенной с использованием контактных поверхностей, катящихся одна по другой, причем смещающая сила прикладывается с помощью плоских пружин, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой подробный вид детали на фиг. Е1с,
f) представляет собой разрез, выполненный на фиг. E1d по линии А-А,
g) представляет собой подробный вид контактной точки на фиг. E1f,
h) представляет собой подробный вид катушечной обмотки на фиг. E1f,
i) представляет собой разрез, выполненный на фиг. Е1с по линии В-В,
j) представляет собой подробный вид детали на фиг. E1h,
k) представляет собой подробный вид детали на фиг. E1j,
l) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии,
m) представляет собой подробный вид детали на фиг. E1l;
на фиг. Е2 показан драйвер в соответствии с вариантом осуществления Е, проиллюстрированным на фиг. Е1, жестко прикрепленный к держателю, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. E2b по линии А-А,
f) представляет собой подробный вид детали на фиг. Е2е,
g) представляет собой разрез, выполненный на фиг. Е2е по линии В-В,
h) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. Е3 показано объемное изображение в изометрии основной рамы Е107 диафрагмы драйвера в соответствии с вариантом осуществления Е, проиллюстрированным на фиг. Е1;
на фиг. Е4 показан узел Е101 диафрагмы драйвера в соответствии с вариантом осуществления Е, проиллюстрированным на фиг. Е1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку;
на фиг. F показан график частотной характеристики целевого диффузного звукового поля;
на фиг. G1 показан вариант осуществления G - драйвер громкоговорителя линейного действия с диафрагмой с пенным сердечником, поддерживаемой обычной системой подвески диафрагмы с подвесом и центрирующей шайбой. Диафрагма имеет работающее на растяжение/сжатие усиление на больших наружных сторонах и внутренние усиливающие элементы в сердечнике, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сбоку,
с) представляет собой разрез, выполненный на фиг. G1b по линии А-А, причем показана лишь поверхность, разрезанная линией сечения;
на фиг. G2 показана диафрагма драйвера в соответствии с вариантом осуществления G, проиллюстрированным на фиг. G1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сбоку,
c) представляет собой вид снизу,
d) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. G3 показана измененная версия диафрагмы драйвера в соответствии с вариантом осуществления G, проиллюстрированным на фиг. G1, в которой работающее на растяжение/сжатие усиление диафрагмы на больших наружных сторонах имеет удаленные участки, дальние от двигателя, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа обращенной к катушке стороны диафрагмы,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа верхней стороны диафрагмы;
на фиг. G4 показана измененная версия диафрагмы драйвера в соответствии с вариантом осуществления G, проиллюстрированным на фиг. G1. Изменение подобно изменению, показанному на фиг. G3, за исключением того, что с работающего на растяжение/сжатие усиления диафрагмы на больших наружных сторонах на участках, дальних от двигателя, удалено большее количество материала, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа обращенной к катушке стороны диафрагмы,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа верхней стороны диафрагмы;
на фиг. G5 показана измененная версия диафрагмы драйвера в соответствии с вариантом осуществления G, проиллюстрированным на фиг. G1, включающая изменение, идентичное показанному на фиг. G4, за исключением того, что дополнительно толщина работающего на растяжение/сжатие усиления диафрагмы на участках, дальних от двигателя, уменьшается, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа обращенной к катушке стороны диафрагмы,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа верхней стороны диафрагмы,
с) представляет собой подробный вид детали на фиг. E5b;
на фиг. G6 показана измененная версия диафрагмы драйвера в соответствии с вариантом осуществления G, проиллюстрированным на фиг. G1, с идентичной диафрагмой за исключением того, что толщина тела диафрагмы уменьшается при его прохождении от катушки, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа верхней стороны диафрагмы,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа обращенной к катушке стороны диафрагмы,
c) представляет собой вид сбоку на более узкой стороне,
d) представляет собой вид сбоку на более широкой стороне,
e) представляет собой вид снизу,
f) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. G7 показана измененная версия диафрагмы драйвера в соответствии с вариантом осуществления G, проиллюстрированным на фиг. G1, причем изменение идентично показанному на фиг. G6 за исключением того, что работающее на растяжение/сжатие усиление диафрагмы на больших наружных сторонах имеет удаленные участки, дальние от двигателя, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа верхней стороны диафрагмы,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа обращенной к катушке стороны диафрагмы;
на фиг. G8 показана измененная версия диафрагмы драйвера в соответствии с вариантом осуществления G, проиллюстрированным на фиг. G1, причем изменение идентично показанному на фиг. G7 за исключением того, что работающее на растяжение/сжатие усиление диафрагмы на больших наружных сторонах содержит тонкие углеволоконные раскосы, имеющие на участках, дальних от двигателя, ступенчатое уменьшение толщины, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа верхней стороны диафрагмы,
b) представляет собой подробный вид детали на фиг. G8a, на котором показано ступенчатое уменьшение толщины раскосов,
c) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа обращенной к катушке стороны диафрагмы,
d) представляет собой подробный вид детали на фиг. G8c, на котором показано ступенчатое уменьшение толщины раскосов;
на фиг. G9 показана реализация с частично свободной периферией преобразователя линейного действия, подобного показанному на фиг. G1a-c, с узлом диафрагмы, показанным фиг. G6a-f, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, наклоненное для показа верхней стороны диафрагмы,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой вид сверху,
d) представляет собой подробный вид детали на фиг. G9c, которая представляет собой элемент подвески,
e) представляет собой разрез А-А на фиг. G9b, причем показана лишь поверхность, разрезанная линией сечения,
f) представляет собой подробный вид детали на фиг. G9e, которая представляет собой элемент подвески,
g) представляет собой покомпонентный вид;
на фиг. Н1а показано объемное изображение в изометрии внутреннего усиливающего элемента, используемого встроенным в тело диафрагмы в соответствии с вариантом осуществления А;
на фиг. H1b показан вид сбоку компонента на фиг. Н1а;
на фиг. H1c показано объемное изображение в изометрии внутреннего усиливающего элемента, подобного внутреннему усиливающему элементу А209, используемого встроенным в тело диафрагмы в соответствии с вариантом осуществления А, за исключением того, что он содержит сетку раскосов;
на фиг. H1d показан вид сбоку компонента на фиг. Н1с;
на фиг. H1e показано объемное изображение в изометрии внутреннего усиливающего элемента, подобного внутреннему усиливающему элементу А209, используемого встроенным в тело диафрагмы в соответствии с вариантом осуществления А, за исключением того, что он содержит гофрированную панель;
на фиг. H1f показан вид сбоку компонента на фиг. H1e;
на фиг. Н2а показан суммарный график спектрального затухания драйвера в соответствии с вариантом осуществления А;
на фиг. Н3а показано объемное изображение головы человека, носящего околоушной головной телефон, состоящий из четырех драйверов - по два на каждое ухо. Два из них показаны на правом ухе: одно устройство высоких звуковых частот, идентичное драйверу в соответствии с вариантом осуществления А, и одно устройство низких звуковых частот, идентичное драйверу в соответствии с вариантом осуществления А, но большее и подходящее для воспроизведения низкого баса;
на фиг. H3b показано такое же изображение, как и на фиг. Н3а, за исключением того, что все части головного телефона скрыты за исключением двух драйверов громкоговорителей;
на фиг. Н4а показано объемное изображение головы человека, носящего почечный миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину, при этом один драйвер полного диапазона находится на правом ухе. Используемый драйвер громкоговорителя подобен показанному на фиг. Е;
на фиг. H4b показано такое же изображение, как и на фиг. Н4а, за исключением того, что это вид уха крупным планом с драйвером громкоговорителя внутри его;
на фиг. Н6а показан суммарный график спектрального затухания драйвера низких звуковых частот, показанного на фиг. Н3а;
на фиг. Н7а, H7b, Н7с и H7d показаны схематические виды сбоку четырех вариантов основного петельного соединения, которые могли бы использоваться в контактном петельном узле;
на фиг. Н8а показан вид сбоку концепции простой поворотной диафрагмы, соединенной с основанием преобразователя;
на фиг. H8b показан вид сбоку концепции простой поворотной диафрагмы, соединенной с основанием преобразователя и содержащей четырехстержневой рычажный механизм;
на фиг. Н8с показан вид сбоку концепции простого механизма подвески диафрагмы, содержащего четырехстержневой рычажный механизм;
на фиг. J1 показан известный драйвер громкоговорителя с диффузором, полуразъединенный с держателем, причем:
d) представляет собой вид спереди,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. J1d по линии А-А;
на фиг. K1 показан вариант осуществления K - драйвер громкоговорителя петельного действия с композитной диафрагмой с низкой инерцией вращения, навешенной с использованием контактных поверхностей, катающихся одна по другой, причем смещающая сила прикладывается с помощью плоской пружины, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы),
e) представляет собой вид снизу,
f) представляет собой подробный вид бокового элемента, показанного на фиг. K1e,
g) представляет собой разрез, выполненный на фиг. K1b по линии А-А,
h) представляет собой подробный вид зазора магнитного потока, показанного на фиг. K1g,
i) представляет собой подробный вид петельного соединения, показанного на фиг. K1g,
j) представляет собой разрез, выполненный на фиг. K1j по линии В-В,
k) представляет собой подробный вид бокового элемента, показанного на фиг. K1j,
l) представляет собой разрез, выполненный на фиг. K1b по линии С-С,
m) представляет собой подробный вид смещающей пружины, показанной на фиг. K1l,
n) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии,
о) представляет собой подробный вид основной рамы диафрагмы, показанной на фиг. K1n;
на фиг. K2a показано объемное изображение в изометрии аудиосистемы, содержащей смартфон, подключенный к паре закрытых околоушных головных телефонов, при этом в каждой чашке наушников используется драйвер громкоговорителя петельного действия в соответствии с вариантом осуществления K;
на фиг. K3a показана правая чашка наушника пары головных телефонов, показанных на фиг. K2a, содержащая драйвер громкоговорителя петельного действия в соответствии с вариантом осуществления K, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показана подбитая сторона чашки,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показана обращенная наружу задняя сторона чашки,
c) представляет собой вид с задней стороны чашки,
d) представляет собой разрез, выполненный на фиг. K3c по линии D-D,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. K3d по линии Е-Е,
f) представляет собой подробный вид разъединяющего установочного элемента, показанного на фиг. K3e;
g) представляет собой разрез, выполненный на фиг. K3d по линии F-F,
h) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии,
на фиг. K4a показан схематический разрез, на котором видна показанная на фиг. K3c чашка наушника, но теперь она показана в собранном состоянии, прижатой к уху и голове человека дужкой головного телефона, показанной на фиг. K2a;
на фиг. K5 показан компонент передачи силы драйвера в соответствии с вариантом осуществления K, показанного на фиг. K1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сбоку,
c) представляет собой вид с задней стороны,
d) представляет собой вид сверху;
на фиг. Р1 показан вариант осуществления Р - миниатюрный телефон линейного действия, вставляемый в ушную раковину, с узлом диафрагмы с куполом и двойной катушкой, подвешенным феррожидкостью к узлу магнита:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показана сторона ушного вкладыша,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показана наружная сторона корпуса,
c) представляет собой вид сверху,
d) представляет собой вид сбоку,
e) представляет собой вид с торца,
f) представляет собой вид снизу,
g) представляет собой разрез, выполненный на фиг. Р1с по линии А-А,
h) представляет собой подробный вид узла магнита и диафрагмы, показанного на фиг. P1g,
i) представляет собой подробный вид изображения, показанного на фиг. P1h,
j) представляет собой подробный вид изображения, показанного на фиг. P1i,
k) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии,
на фиг. Р2 показан узел диафрагма драйвера в соответствии с вариантом осуществления Р, показанным на фиг. Р1:
a) представляет собой вид сверху,
b) представляет собой вид сбоку,
c) представляет собой объемное изображение в изометрии,
d) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии,
на фиг. Р3 показано схематическое изображение, включающее вид спереди миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, в соответствии с вариантом осуществления Р, показанного на фиг. Р1; теперь он показан в собранном состоянии, внутри уха человека, показанного в схематическом разрезе;
на фиг. S1 показан вариант осуществления S - преобразователь громкоговорителя петельного действия с композитной диафрагмой с низкой инерцией вращения, навешенной с использованием пары модифицированных дорожек качения шарикоподшипника, которые имеют шарики, смещенные контактными поверхностями, по которым они катятся, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы),
c) представляет собой вид спереди,
d) представляет собой разрез, выполненный на фиг. S1c по линии А-А,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. S1c по линии С-С,
f) представляет собой подробный вид петельного узла, показанного на фиг. S1e,
g) представляет собой разрез, выполненный на фиг. S1c по линии В-В,
h) представляет собой подробный вид петельного узла, показанного на фиг. S1g;
на фиг. S2 показан узел диафрагмы преобразователя громкоговорителя петельного действия в соответствии с вариантом осуществления S, который показан на фиг. S1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы),
c) представляет собой вид сверху,
d) представляет собой вид сбоку,
e) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. S3 показан узел основания преобразователя громкоговорителя петельного действия в соответствии с вариантом осуществления S, который показан на фиг. S1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой вид сверху,
d) представляет собой вид сбоку,
e) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. Т1 показан вариант осуществления Т-преобразователь громкоговорителя петельного действия с композитной диафрагмой с низкой инерцией вращения, навешенной с использованием пары модифицированных дорожек качения шарикоподшипника, которые имеют шарики, смещенные контактными поверхностями, по которым они катятся, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы),
c) представляет собой вид сверху,
d) представляет собой разрез, выполненный на фиг. T1c по линии А-А,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. T1c по линии С-С,
f) представляет собой частичный разрез, выполненный на фиг. T1c по линии В-В,
g) представляет собой подробный вид петельного узла, показанного на фиг. T1g,
h) представляет собой подробный вид смещающей пружины, показанной на фиг. T1g;
на фиг. Т2 показан узел диафрагмы преобразователя громкоговорителя петельного действия в соответствии с вариантом осуществления Т, который показан на фиг. Т1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди (кончик диафрагмы),
c) представляет собой вид сверху,
d) представляет собой вид сбоку,
e) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. Т3 показан узел основания преобразователя громкоговорителя петельного действия в соответствии с вариантом осуществления Т1, который показан на фиг. Т1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой вид сверху,
d) представляет собой вид сбоку,
e) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. Т4 показана одна из пары дорожек качения шарикоподшипника петельной системы в преобразователе в соответствии с вариантом осуществления Т, показанном на фиг. Т1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. U1 показан вариант осуществления U-преобразователь линейного действия с композитной диафрагмой, которая отделена от держателя, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой еще одно объемное изображение в изометрии,
c) представляет собой вид сверху,
d) представляет собой вид сбоку,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. U1c по линии А-А,
f) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. U2 показан вариант осуществления U-преобразователь линейного действия в соответствии с вариантом осуществления U, показанным на фиг. U1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку,
d) представляет собой разрез, выполненный на фиг. U2c по линии А-А,
e) представляет собой подробный вид части узла магнита, показанного на фиг. U2d,
f) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии,
g) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показано изображение результатов модального анализа с моделированием по методу конечных элементов - график вектора результирующего смещения основной резонансной моды диафрагмы,
h) представляет собой вид сверху, на котором показано изображение результатов модального анализа с моделированием по методу конечных элементов - график вектора результирующего смещения основной резонансной моды диафрагмы,
i) представляет собой вид сбоку, на котором показано изображение результатов модального анализа с моделированием по методу конечных элементов - график вектора результирующего смещения основной резонансной моды диафрагмы,
j) представляет собой подробный вид участка узловой оси изображения результатов модального анализа с моделированием по методу конечных элементов, показанного на фиг. U2i,
k) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показано изображение результатов модального анализа с моделированием по методу конечных элементов - график результирующего смещения основной резонансной моды диафрагмы,
l) представляет собой вид сверху, на котором показано изображение результатов модального анализа с моделированием по методу конечных элементов - график результирующего смещения основной резонансной моды диафрагмы,
m) представляет собой вид сбоку, на котором показано изображение результатов модального анализа с моделированием по методу конечных элементов - график результирующего смещения основной резонансной моды диафрагмы;
на фиг. U3 показаны узел преобразователя в соответствии с вариантом осуществления U и разъединяющие установочные элементы, показанные на фиг. U1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии,
c) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показано изображение результатов модального анализа с моделированием по методу конечных элементов - график результирующего смещения резонансной моды, включая перемещение основания драйвера на разъединяющих установочных элементах,
d) представляет собой альтернативное объемное изображение в изометрии, на котором показано изображение результатов модального анализа с моделированием по методу конечных элементов - график результирующего смещения резонансной моды, включая перемещение основания драйвера на разъединяющих установочных элементах;
на фиг. U4 показан узел диафрагмы преобразователя в соответствии с вариантом осуществления U, показанным на фиг. U2, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой вид сверху,
d) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. V1 показан известный узел подшипника, имеющий предварительный натяг, причем:
a) представляет собой вид сбоку,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой объемное изображение в изометрии,
d) представляет собой разрез, выполненный фиг. V1a по линии А-А,
e) представляет собой подробный вид зазора магнитного потока, показанного на фиг. K1g;
на фиг. V2 показана дорожка качения узла подшипника, показанного на фиг. V1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой разрез, выполненный на фиг. V2b по линии Е-Е,
d) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. W1 показан вариант осуществления W - пара открытых околоушных головных телефонов, причем каждая сторона содержит драйвер громкоговорителя петельного действия в соответствии с вариантом осуществления K, показанный на фиг. K1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид сбоку;
на фиг. W2 показана правая чашка наушника пары головных телефонов, показанных на фиг. W1, содержащая драйвер громкоговорителя петельного действия в соответствии с вариантом осуществления W, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показана обращенная наружу задняя сторона чашки,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показана подбитая сторона чашки,
c) представляет собой вид с задней стороны чашки,
d) представляет собой разрез, выполненный на фиг. W2c по линии А-А,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. W2d по линии В-В,
f) представляет собой подробный вид разъединяющего установочного элемента, показанного на фиг. W2e,
g) представляет собой разрез, выполненный на фиг. W2d по линии D-D,
h) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. W3a показан схематический разрез, на котором видна показанная на фиг. W2d чашка наушника, но теперь она показана в собранном состоянии, прижатой к уху и голове человека дужкой головного телефона, показанной на фиг. W1a;
на фиг. X1 показан вариант осуществления X - миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину, содержащий преобразователь петельного действия в соответствии с вариантом осуществления K, показанный на фиг. K1:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид сверху,
c) представляет собой вид с торца,
d) представляет собой разрез, выполненный на фиг. X1c по линии А-А,
e) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. Х2 показано схематическое изображение, включающее разрез миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, в соответствии с вариантом осуществления Р, показанного на фиг. X1d; теперь он показан в собранном состоянии внутри уха человека, показанного в схематическом разрезе;
на фиг. Y1 показан вариант осуществления Y - головной телефон с накладными наушниками, содержащий пару разъединенных драйверов громкоговорителей линейного действия, узел магнита и узел диафрагмы, используемые также в варианте осуществления Р на фиг. Р1, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии,
b) представляет собой вид спереди,
c) представляет собой вид сбоку;
на фиг. Y2 показана правая чашка наушника пары головных телефонов, показанных на фиг. Y1a, содержащая драйвер в соответствии с вариантом осуществления Р, причем:
a) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показана подбитая сторона чашки,
b) представляет собой объемное изображение в изометрии, на котором показана обращенная наружу задняя сторона чашки,
c) представляет собой вид с задней стороны чашки,
d) представляет собой вид сбоку чашки,
e) представляет собой разрез, выполненный на фиг. Y2c по линии А-А,
f) представляет собой разрез, выполненный на фиг. Y2e по линии В-В,
g) представляет собой подробный вид преобразователя, показанного на фиг. Y2e,
h) представляет собой подробный вид зазора магнитного потока преобразователя, показанного на фиг. Y2g,
i) представляет собой покомпонентное объемное изображение в изометрии;
на фиг. Y3 показано покомпонентное объемное изображение в изометрии узла преобразователя чашки наушника в соответствии с вариантом осуществления Y на фиг. V2;
на фиг. Y4 показано схематическое изображение, включающее разрез чашки накладного наушника в соответствии с вариантом осуществления Y, показанного на фиг. Y2e; теперь он показан в собранном состоянии, приложенным к уху человека, показанному в схематическом разрезе;
на фиг. Z1 показан вариант осуществления Z - громкоговоритель компьютера, стоящий на полу, содержащий два драйвера, преобразователь высоких звуковых частот петельного действия и преобразователь звуковых частот среднечастотного баса петельного действия, оба подобные преобразователю в соответствии с вариантом осуществления K, показанному на фиг. K1, и разъединенные с оболочкой подобно разъединяющей системе, показанной на фиг. K3, причем:
a) представляет собой вид спереди,
b) представляет собой вид сбоку,
c) представляет собой объемное изображение в изометрии,
d) представляет собой подробный вид детали на фиг. Z1c.
Подробное раскрытие предпочтительных вариантов осуществления
Далее приводится подробное описание различных вариантов осуществления или конструктивных исполнений аудио преобразователей или связанных с ними конструкций, механизмов, устройств, узлов или систем. Они будут описываться со ссылками на фигуры. В настоящем описании ссылка на конкретный номер фигуры, такой как фиг. А1, например, включает все фигуры, в начале номера которых стоит этот номер, например, фиг. A1a-A1f. Варианты осуществления аудио преобразователей, показанные на фигуре, для ясности именуются как варианты осуществления А, В, D, Е, G, G9, Н3, Н4, K, Р, S, Т, U, W, X, Y и Z.
Варианты осуществления или конструктивные исполнения аудио преобразователей или связанных с ними конструкций, механизмов, устройств, узлов или систем в соответствии с настоящим изобретением в некоторых случаях будут описываться со ссылками на электроакустический преобразователь, такой как драйвер громкоговорителя. Если не указано иначе, аудио преобразователи или связанные с ними конструкции, механизмы, устройства, узлы или системы могут иначе реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, или в нем. Таким образом, термин «аудио преобразователь», используемый в настоящем описании, если не указано иначе, включает реализации как громкоговорителя, так и микрофона.
Варианты осуществления или конструктивные исполнения аудио преобразователей или связанных с ними конструкций, механизмов, устройств, узлов или систем, описанные в настоящем документе, предназначены для устранения одного или нескольких типов нежелательных резонансов, связанных с системами аудио преобразователей.
В каждом из вариантов осуществления аудио преобразователей, описанных в настоящем документе, аудио преобразователь содержит узел диафрагмы, подвижно соединенный с основанием, таким как основание преобразователя и/или часть корпуса, опоры или держателя. Основание имеет относительно более высокую массу, чем узел диафрагмы. В случае электроакустического преобразователя преобразующий механизм, связанный с узлом диафрагмы, в ответ на подачу электрической энергии, перемещает узел диафрагмы. Ясно, что возможен альтернативный преобразующий механизм, преобразующий перемещение узла диафрагмы в электрическую энергию. В настоящем описании преобразующий механизм может также именоваться как механизм возбуждения.
В вариантах осуществления настоящего изобретения используется электромагнитный преобразующий механизм. Электромагнитный преобразующий механизм типично содержит магнитную систему, предназначенную для создания магнитного поля, и по меньшей мере одну электрическую катушку, предназначенную для размещения в магнитном поле и перемещения в ответ на принятые электрические сигналы. Электромагнитный преобразующий механизм не требует соединения между магнитной системой и электрической катушкой; обычно одна часть механизма будет соединена с основанием преобразователя, а другая - с узлом диафрагмы. Согласно предпочтительным конструктивным исполнениям, описанным в настоящем документе, более тяжелая магнитная система образует часть основания преобразователя, а относительно более легкая катушка или катушки образуют часть узла диафрагмы. Ясно, что в пределах объема настоящего изобретения в каждый из описанных вариантов осуществления могут быть включены альтернативные преобразующие механизмы, включая, например, пьезоэлектрический, электростатический или любой иной подходящий механизм, известный из уровня техники.
Узел диафрагмы подвижно соединен с основанием посредством подвесной установочной системы диафрагмы. В настоящем описании описаны два типа аудио преобразователей: аудио преобразователи поворотного действия, в которых узел диафрагмы совершает вращательные колебания относительно основания, и аудио преобразователи линейного действия, в которых узел диафрагмы совершает линейное возвратно-поступательное движение/линейные колебания относительно основания. Примеры аудио преобразователей поворотного действия - это аудио преобразователи в соответствии с вариантами осуществления А, В, D, Е, K, S, Т, W и X. В аудио преобразователях поворотного действия подвесная установочная система содержит петельную систему, предназначенную для соединения узла диафрагмы с основанием с возможностью поворота. Примеры аудио преобразователей линейного действия - это аудио преобразователи в соответствии с вариантами осуществления G, G9, Р, U и Y.
Аудио преобразователь может размещаться в корпусе или на подвесе с образованием узла аудио преобразователя, который в свою очередь может также образовывать аудиоустройство или часть аудиоустройства, такого как миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину, или устройство головного телефона, которое может содержать несколько узлов аудио преобразователей, например. Согласно некоторым вариантам осуществления основание преобразователя может образовывать часть корпуса или подвес узла аудио преобразователя. Аудио преобразователь или по меньшей мере узел диафрагмы устанавливается на корпусе или подвес посредством установочной системы. Тип установочной системы, предназначенной для разъединения аудио преобразователя и корпуса или подвеса, чтобы, по меньшей мере, уменьшить передачу механических вибраций с аудио преобразователя на корпус (и наоборот) вследствие нежелательных резонансов при работе, например, будет описан со ссылками на некоторые из вариантов осуществления и далее по тексту будет именоваться как разъединяющая установочная система.
Последующее описание разъединено на несколько разделов, в которых описываются различные конструкции, механизмы, устройства, узлы или системы, относящиеся к аудио преобразователям, и также описываются различные варианты осуществления аудио преобразователей, содержащие конструкции, механизмы, устройства, узлы или системы. В частности, настоящее описание включает в себя следующие основные разделы:
- Обзор вариантов осуществления аудио преобразователей;
- Конструкции и узлы жестких диафрагм и аудио преобразователи, содержащие их;
- Системы подвески диафрагм и аудио преобразователи поворотного действия, содержащие их;
- Разъединяющие установочные системы и аудио преобразователи, содержащие их;
- Персональные аудио устройства, содержащие предлагаемые аудио преобразователи;
- Предпочтительная конфигурация основания преобразователя
Хотя различные конструкции, механизмы, устройства, узлы или системы, описанные в этих разделах, описаны в связи с некоторыми вариантами осуществления предлагаемых аудио преобразователей, ясно, что в пределах объема настоящего изобретения эти различные конструкции, механизмы, устройства, узлы или системы могут альтернативно включаться в любой иной подходящий узел аудио преобразователя. Кроме того, варианты осуществления предлагаемых аудио преобразователей содержат определенные комбинации одной (одного) или нескольких различных конструкций, механизмов, устройств, узлов или систем, как будет описано. Однако ясно, что специалист в данной области техники может альтернативно сконструировать аудио преобразователь, содержащий любую иную комбинацию одной (одного) или нескольких различных конструкций, механизмов, устройств, узлов или систем, описанных в этих вариантах осуществления, в пределах объема настоящего изобретения.
Кроме того, последующее описание имеет раздел, посвященный различным подходящим системам аудио преобразователей, в которые могут включаться варианты осуществления предлагаемых аудио преобразователей, или в которые может включаться аудио преобразователь, содержащий любую комбинацию различных конструкций, механизмов, устройств, узлов или систем, относящихся к аудио преобразователям. Будут также описаны со ссылками на фигуры варианты осуществления аудиоустройств, включая персональные аудио устройства, такие как головные телефоны или миниатюрные телефоны, вставляемые в ушную раковину, содержащие эти преобразователи.
Способы конструирования аудио преобразователей, аудиоустройств или любых различных конструкций, механизмов, устройств, узлов или систем описаны для некоторых, но для краткости не для всех вариантов осуществления. Следовательно, способы конструирования, связанные с каждым из описанных вариантов осуществления и/или соответствующих конструкций, механизмов, устройств, узлов или систем, очевидные специалистам в данной области техники из последующего описания, также находятся в пределах объема настоящего изобретения. Кроме того, настоящее изобретение предназначено для охвата способов преобразования звуковых сигналов с использованием принципов и/или признаков аудио преобразователей и связанных с ними конструкций, механизмов, устройств, узлов или систем, описанных в настоящем документе.
Вначале приводится краткий обзор некоторых из вариантов осуществления аудио преобразователей.
1. ОБЗОР ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ АУДИО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
1.1 Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А
На фиг. А1-А7 и А15 показан предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А. Аудио преобразователь представляет собой аудио преобразователь поворотного действия, содержащий узел А101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием А115 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкцию А1300 диафрагмы. Признаки этой конструкции диафрагмы подробно описаны в пункте 2.2 настоящего описания. Возможные изменения конструкции диафрагмы показаны также на фиг. А8-А12 и подробно описаны в пункте 2.2 настоящего описания. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания. Подробное описание основания преобразователя также приведено в пункте 2.2 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел А101 диафрагмы соединен с возможностью поворота с основанием А115 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления для соединения узла диафрагмы с возможностью поворота с основанием преобразователя используется контактная петельная система. Это подробно показано на фиг. А2-А4. Признаки контактной петельной системы, относящиеся к этому варианту осуществления, подробно описаны в пункте 3.2.2 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления в аудио преобразователе может использоваться альтернативная контактная петельная система. Например, аудио преобразователь может содержать: контактную петельную систему, разработанную в соответствии с принципами, изложенными в пункте 3.2.1; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3а в отношении варианта осуществления S; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3b в отношении варианта осуществления Т; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.4 в отношении варианта осуществления K, или контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.5 в отношении варианта осуществления Е. Согласно еще одному набору альтернативных конструктивных исполнений контактная петельная система в соответствии с вариантом осуществления А может заменяться любой одной из эластичных петельных систем, описанных в пункте 3.3 настоящего описания. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А может альтернативно содержать эластичную петельную систему, описанную в пункте 3.3.1 в отношении варианта осуществления В, любую одну из альтернативных эластичных петельных систем, описанных в пункте 3.3.1 настоящего описания, или эластичную петельную систему, описанную в пункте 3.3.3 в отношении варианта осуществления D.
Как показано на фиг. А6-А7, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А предпочтительно помещен в корпус А601, предназначенный для размещения преобразователя. Корпус может любого типа, требуемого для конструирования конкретного аудиоустройства в зависимости от применения. Как подробно описано в пункте 2.3 настоящего описания, находясь в собранном состоянии, узел диафрагмы, помещенный в корпус, содержит наружную периферию, по существу не имеющую физического соединения с внутренними частями корпуса. Вместе с тем, согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления узел диафрагмы может не иметь наружной периферии, по существу не имеющей физического соединения с соответствующим корпусом в собранном состоянии.
Аудио преобразователь предпочтительно установлен относительно корпуса А601 с помощью предлагаемой разъединяющей установочной системы. Разъединяющая установочная система в соответствии с вариантом осуществления А подробно описана в пункте 4.2.1 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления разъединяющая установочная система может заменяться любой иной разъединяющей установочной системой, описанной в настоящем описании, в том числе, например: разъединяющей установочной системой, описанной в пункте 4.2.2 в отношении варианта осуществления Е, разъединяющей установочной системой, описанной в пункте 4.2.3 в отношении варианта осуществления U, или любой иной разъединяющей установочной системой, которая может быть разработана в соответствии с принципами разработки, кратко изложенными в пункте 4.3 настоящего описания.
Характеристика аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления А показана на фиг. 14 и описана в пункте 4.2.1 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с этим вариантом осуществления содержит механизм электромагнитного возбуждения/преобразующий механизм, содержащий постоянный магнит с внутренним и наружным полюсными наконечниками, создающими магнитное поле, и один или несколько компонентов передачи или создания силы в виде одной или нескольких катушек, функционально соединенных с магнитным полем. Это подробно описано в пункте 2.2 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления преобразующий механизм может заменяться любым иным подходящим механизмом, известным в данной области техники, в том числе, например, пьезоэлектрическим, электростатическим или магнитострикционным преобразующими механизмами, кратко изложенными в разделе 7 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А описан в отношении электроакустического преобразователя, такого как громкоговоритель. Некоторые возможные применения этого аудио преобразователя вкратце изложены в разделе 8 настоящего описания. Кроме того, аудио преобразователь может быть реализован в любом одном из персональных аудио устройств, вкратце изложенных в разделе 5 настоящего описания, путем замены аудио преобразователя этого устройства на аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А может находиться в любом одном из подвесов или корпусов, описанных в пунктах 5.2.2, 5.5.3, 5.2.4 или 5.2.7 для персональных аудио устройств в соответствии с вариантами осуществления K, W, X и Н соответственно, и реализовываться как персональное аудио устройство, или включаться или увязываться с любой иной реализацией, модификацией или изменением персонального аудио устройства, как вкратце изложено в пункте 5.2.8 настоящего описания. Еще одна реализация показана в отношении фиг. Н3, где аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А используется в устройстве головного телефона. Как показано, каждая чашка головного телефона содержит несколько аудио преобразователей, сконструированных в соответствии с вариантом осуществления А, для обеспечения полной ширины полосы частот громкоговорителя. На фиг. Н4 показана еще одна реализация, в которой одиночный аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А вставлен в каждый ушной вкладыш миниатюрных телефонов, вставляемых в ушную раковину.
Ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А может в некотором конструктивном исполнении реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, как будет подробно объяснено в разделе 7 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления А: узел и конструкцию диафрагмы, петельную систему, разъединяющую установочную систему, основание преобразователя и/или преобразующий механизм.
1.2 Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В
На фиг. В1-В4 показан предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В. Аудио преобразователь представляет собой аудио преобразователь поворотного действия, содержащий узел В101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием В120 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкцию диафрагмы. Признаки этой конструкции диафрагмы подробно описаны в пункте 3.3.1f настоящего описания. Конструкция диафрагмы может заменяться любой иной конструкцией диафрагмы, описанной в пунктах 2.2 и 2.3 настоящего описания. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания. Подробное описание основания преобразователя также приведено в пункте 3.3.1е настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел В101 диафрагмы соединен с возможностью поворота с основанием В120 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления для соединения узла диафрагмы с возможностью поворота с основанием преобразователя используется эластичная петельная система. Это подробно показано на фиг. В2 и В3. Признаки эластичной петельной системы, относящиеся к этому варианту осуществления, подробно описаны в пунктах 3.3.1a-3.3.1d настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления в аудио преобразователе может использоваться альтернативная эластичная петельная система. Например, взамен может использоваться любая одна из альтернативных эластичных петельных систем, описанных в пункте 3.3.2 настоящего описания, или эластичная петельная система, описанная в пункте 3.3.3 в отношении варианта осуществления D. В еще одной группе альтернативных конструктивных исполнений эластичная петельная система в соответствии с вариантом осуществления В может заменяться предлагаемой контактной петельной системой. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В может альтернативно содержать: контактную петельную систему, разработанную в соответствии с принципами, изложенными в пункте 3.2.1; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.2 в отношении варианта осуществления А; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3а в отношении варианта осуществления S; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3b в отношении варианта осуществления Т; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.4 в отношении варианта осуществления K; или контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.5 в отношении варианта осуществления Е.
Как показано на фиг. В4, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В может содержать корпус В401 диафрагмы, предназначенный для размещения в нем, по меньшей мере, узла диафрагмы. Корпус диафрагмы жестко соединен с основанием преобразователя и проходит от него для размещения в нем узла диафрагмы. Корпус в комбинации с основанием преобразователя образуют узел основания преобразователя. Корпус узла диафрагмы подробно описан в пункте 3.3.1g настоящего описания. В собранном состоянии узел диафрагмы, размещенный в корпусе, содержит наружную периферию, по существу не имеющую физического соединения с внутренними частями корпуса. Периферия диафрагмы отделена от корпуса воздушными зазорами В405 и В406. Аудио преобразователь по этому варианту осуществления может выполняться в соответствии с одним или несколькими принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 2.3 настоящего описания. Вместе с тем, согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления узел диафрагмы может не иметь наружной периферии, по существу не имеющей физического соединения с соответствующим корпусом в собранном состоянии.
Аудио преобразователь, реализованный в аудиоустройстве, может устанавливаться относительно корпуса или иного подвеса аудиоустройства посредством предлагаемой разъединяющей установочной системы. Например, может использоваться разъединяющая установочная система, описанная в пункте 4.2.2 в отношении варианта осуществления Е. Альтернативно, взамен может использоваться любая иная разъединяющая установочная система, раскрытая в настоящем описании, в том числе, например: разъединяющая установочная система, описанная в пункте 4.2.1 в отношении варианта осуществления А; разъединяющая установочная система, описанная в пункте 4.2.3 в отношении варианта осуществления U; или любая иная разъединяющая установочная система, которая может быть разработана в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3 настоящего описания.
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит механизм электромагнитного возбуждения/преобразующий механизм, содержащий постоянный магнит с внутренним и наружным полюсными наконечниками, создающими магнитное поле, и один или несколько компонентов передачи или создания силы в виде одной или нескольких катушек, функционально соединенных с магнитным полем. Это подробно описано в пункте 3.3.1е настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления преобразующий механизм может заменяться любым иным подходящим механизмом, известным из уровня техники, в том числе, например, пьезоэлектрическим, электростатическим или магнитострикционным преобразующими механизмами, кратко изложенными в разделе 7 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В описан в отношении электроакустического преобразователя, такого как громкоговоритель. Некоторые возможные применения этого аудио преобразователя вкратце изложены в разделе 8 настоящего описания. Кроме того, аудио преобразователь может быть реализован в любом одном из персональных аудио устройств, вкратце изложенных в разделе 5 настоящего описания, путем замены аудио преобразователя этого устройства на аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В может находиться в любом одном из подвесов или корпусов, описанных в пунктах 5.2.2, 5.5.3, 5.2.4 или 5.2.7 для персональных аудио устройств по вариантам осуществления K, W, X и Н соответственно, и реализовываться как персональное аудио устройство, или включаться или увязываться с любой иной реализацией, модификацией или изменением персонального аудио устройства, как вкратце изложено в пункте 5.2.8 настоящего описания.
Ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В может в некотором конструктивном исполнении реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, как будет подробно объяснено в разделе 7 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления В: узел и конструкцию диафрагмы, петельную систему, разъединяющую установочную систему, основание преобразователя и/или преобразующий механизм.
1.3 Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления D
На фиг. D1 и D2 показан предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления D. Аудио преобразователь представляет собой аудио преобразователь поворотного действия, содержащий узел диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием D104 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит несколько по существу жестких конструкций диафрагм, проходящих в радиальном направлении и отстоящих друг от друга вокруг оси поворота. Признаки этой конструкции узла диафрагмы описаны в пункте 3.3.3 настоящего описания. Каждая конструкция диафрагмы согласно альтернативным конструктивным исполнениям может заменяться любой иной конструкцией диафрагмы, описанной в пунктах 2.2 и 2.3 настоящего описания. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания. Подробное описание основания преобразователя также приведено в пункте 3.3.3 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел диафрагмы соединен с возможностью поворота с основанием преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления для соединения узла диафрагмы с возможностью поворота с основанием преобразователя используется эластичная петельная система. Это подробно показано на фиг. D2e. Элементы эластичной петельной системы, относящиеся к этому варианту осуществления, подробно описаны в пункте 3.3.3 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления в аудио преобразователе может использоваться альтернативная эластичная петельная система. Например, взамен может использоваться любая одна из альтернативных эластичных петельных систем, описанных в пункте 3.3.2 настоящего описания, или эластичная петельная система, описанная в пункте 3.3.1 в отношении варианта осуществления В. В еще одной группе альтернативных конструктивных исполнений эластичная петельная система в соответствии с вариантом осуществления D может заменяться предлагаемой контактной петельной системой. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления D может альтернативно содержать: контактную петельную систему, разработанную в соответствии с принципами, изложенными в пункте 3.2.1; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.2 в отношении варианта осуществления А; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3а в отношении варианта осуществления S; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3b в отношении варианта осуществления Т; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.4 в отношении варианта осуществления K; или контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.5 в отношении варианта осуществления Е.
Как показано на фиг. D2, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В может содержать корпус D203 диафрагмы, предназначенный для размещения в нем, по меньшей мере, узла диафрагмы. Корпус диафрагмы жестко соединен с основанием преобразователя и проходит от него для размещения в нем узла диафрагмы. Корпус в комбинации с основанием преобразователя образуют узел основания преобразователя. Корпус узла диафрагмы подробно описан в пункте 3.3.3 настоящего описания. В собранном состоянии узел диафрагмы, размещенный в корпусе, содержит наружную периферию, по существу не имеющую физического соединения с внутренними частями корпуса. Периферия диафрагмы отделена от корпуса воздушными зазорами. Таким образом, аудио преобразователь по этому варианту осуществления может выполняться в соответствии с одним или несколькими принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 2.3 настоящего описания. Вместе с тем, согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления узел диафрагмы может не иметь наружной периферии, по существу не имеющей физического соединения с соответствующим корпусом в собранном состоянии.
Аудио преобразователь, реализованный в аудиоустройстве, может устанавливаться относительно корпуса или иного подвеса аудиоустройства посредством предлагаемой разъединяющей установочной системы. Например, может использоваться разъединяющая установочная система, описанная в пункте 4.2.2 в отношении варианта осуществления Е. Альтернативно, взамен может использоваться любая иная разъединяющая установочная система, описанная в настоящем описании, в том числе, например: разъединяющая установочная система, описанная в пункте 4.2.1 в отношении варианта осуществления А; разъединяющая установочная система, описанная в пункте 4.2.3 в отношении варианта осуществления U; или любая иная разъединяющая установочная система, которая может быть разработана в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3 настоящего описания.
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит механизм электромагнитного возбуждения/преобразующий механизм, содержащий постоянный магнит с внутренним и наружным полюсными наконечниками, создающими магнитное поле, и один или несколько компонентов передачи или создания силы в виде одной или нескольких катушек, функционально соединенных с магнитным полем. Это подробно описано в пункте 3.3.3 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления преобразующий механизм может заменяться любым иным подходящим механизмом, известным из уровня техники, в том числе, например, пьезоэлектрическим, электростатическим или магнитострикционным преобразующими механизмами, кратко изложенными в разделе 7 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления D описан в отношении электроакустического преобразователя, такого как громкоговоритель. Некоторые возможные применения этого аудио преобразователя вкратце изложены в разделе 8 настоящего описания. Кроме того, аудио преобразователь может быть реализован в любом одном из персональных аудио устройств, вкратце изложенных в разделе 5 настоящего описания, путем замены аудио преобразователя этого устройства на аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления В. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления D может находиться в любом одном из подвесов или корпусов, описанных в пунктах 5.2.2, 5.5.3, 5.2.4 или 5.2.7 для персональных аудио устройств по вариантам осуществления K, W, X и Н соответственно, и реализовываться как персональное аудио устройство, или включаться или увязываться с любой иной реализацией, модификацией или изменением персонального аудио устройства, как вкратце изложено в пункте 5.2.8 настоящего описания.
Ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления D может в некотором конструктивном исполнении реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, как будет подробно объяснено в разделе 7 настоящего описания.
Вариантом осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления D: узел и конструкцию диафрагмы, петельную систему, разъединяющую установочную систему, основание преобразователя и/или преобразующий механизм.
1.4 Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Е
На фиг. Е1-Е4 показан предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Е. Аудио преобразователь представляет собой аудио преобразователь поворотного действия, содержащий узел Е101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием Е118 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкцию диафрагмы. Признаки этой конструкции диафрагмы описаны в пункте 3.2.5 настоящего описания. Конструкция диафрагмы может заменяться любой иной конструкцией диафрагмы, описанной в пунктах 2.2 и 2.3 настоящего описания. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания. Подробное описание основания преобразователя также приведено в пункте 3.3.5 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел Е101 диафрагмы соединен с возможностью поворота с основанием Е118 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления для соединения узла диафрагмы с возможностью поворота с основанием преобразователя используется контактная петельная система. Это подробно показано на фиг. E1b-E1j и Е3. Признаки контактной петельной системы, относящиеся к этому варианту осуществления, подробно описаны в пункте 3.2.5 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления в аудио преобразователе может использоваться альтернативная контактная петельная система. Например, аудио преобразователь может содержать: контактную петельную систему, разработанную в соответствии с принципами, изложенными в пункте 3.2.1; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.2 в отношении варианта осуществления А; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3а в отношении варианта осуществления S; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3b в отношении варианта осуществления Т; или контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.4 в отношении варианта осуществления K. В еще одной группе альтернативных конструктивных исполнений контактная петельная система в соответствии с вариантом осуществления Е может заменяться любой одной из эластичных петельных систем, описанных в пункте 3.3 настоящего описания. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Е может альтернативно содержать эластичную петельную систему, описанную в пункте 3.3.1 в отношении варианта осуществления В; любую одну из альтернативных эластичных петельных систем, описанных в пункте 3.3.1 настоящего описания; или эластичную петельную систему, описанную в пункте 3.3.3 в отношении варианта осуществления D.
Как показано на фиг. Е4, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Е может содержать корпус Е201 диафрагмы, предназначенный для размещения в нем, по меньшей мере, узла диафрагмы. Корпус диафрагмы жестко соединен с основанием преобразователя и проходит от него для размещения в нем узла диафрагмы. Корпус в комбинации с основанием преобразователя образуют узел основания преобразователя. Корпус узла диафрагмы подробно описан в пункте 4.2.2 настоящего описания. В собранном состоянии узел диафрагмы, размещенный в корпусе, содержит наружную периферию, по существу не имеющую физического соединения с внутренними частями корпуса. Периферия диафрагмы отделена от корпуса воздушными зазорами Е205 и Е206. Таким образом, аудио преобразователь по этому варианту осуществления может выполняться в соответствии с одним или несколькими принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 2.3 настоящего описания. Вместе с тем, согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления узел диафрагмы может не иметь наружной периферии, по существу не имеющей физического соединения с соответствующим корпусом в собранном состоянии.
Аудио преобразователь, реализованный в аудиоустройстве, может устанавливаться относительно корпуса или иного подвеса аудиоустройства посредством предлагаемой разъединяющей установочной системы. Одна возможная разъединяющая установочная система подробно описана в пункте 4.2.2 настоящего описания. Альтернативно, взамен может использоваться любая иная разъединяющая установочная система, раскрытая в настоящем описании, в том числе, например: разъединяющая установочная система, описанная в пункте 4.2.1 в отношении варианта осуществления А; разъединяющая установочная система, описанная в пункте 4.2.3 в отношении варианта осуществления U; или любая иная разъединяющая установочная система, которая может быть разработана в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3 настоящего описания.
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит механизм электромагнитного возбуждения/преобразующий механизм, содержащий постоянный магнит с внутренним и наружным полюсными наконечниками, создающими магнитное поле, и один или несколько компонентов передачи или создания силы в виде одной или нескольких катушек, функционально соединенных с магнитным полем. Это подробно описано в пункте 3.2.5 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления преобразующий механизм может заменяться любым иным подходящим механизмом, известным из уровня техники, в том числе, например, пьезоэлектрическим, электростатическим или магнитострикционным преобразующими механизмами, кратко изложенными в разделе 7 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Е описан в отношении электроакустического преобразователя, такого как громкоговоритель. Некоторые возможные применения этого аудио преобразователя вкратце изложены в разделе 8 настоящего описания. Кроме того, аудио преобразователь может быть реализован в любом одном из персональных аудио устройств, вкратце изложенных в разделе 5 настоящего описания, путем замены аудио преобразователя этого устройства на аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Е. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Е может находиться в любом одном из подвесов или корпусов, описанных в пунктах 5.2.2, 5.5.3, 5.2.4 или 5.2.7 для персональных аудио устройств по вариантам осуществления K, W, X и Н соответственно, и реализовываться как персональное аудио устройство, или включаться или увязываться с любой иной реализацией, модификацией или изменением персонального аудио устройства, как вкратце изложено в пункте 5.2.8 настоящего описания.
Ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Е может в некотором конструктивном исполнении реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, как будет подробно объяснено в разделе 7 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления Е: узел и конструкцию диафрагмы, петельную систему, разъединяющую установочную систему, основание преобразователя и/или преобразующий механизм.
1.5 Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления G
На фиг. G1 и G2 показан предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления G. Аудио преобразователь представляет собой аудио преобразователь линейного действия, содержащий узел G101 диафрагмы, с возможностью перемещения соединенный с основанием (А104, G106 и G107) преобразователя посредством системы G102, G105 подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкцию диафрагмы. Признаки этой конструкции узла диафрагмы описаны в пункте 2.2 настоящего описания. Конструкция диафрагмы может заменяться любой иной конструкцией диафрагмы, описанной в пунктах 2.2 и 2.3 настоящего описания. Некоторые изменения конструкции диафрагмы по этому варианту осуществления описаны также в пункте 2.2 настоящего описания со ссылками на фиг. G3-G8. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания. Подробное описание основания преобразователя также приведено в пункте 2.2 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел G101 диафрагмы линейно соединен с основанием преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления используется подвеска, состоящая из обычного эластичного подвеса G102 и центрирующей шайбы G105, как показано на фиг. G1c и подробно описано в пункте 2.2. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления может использоваться ферромагнитная подвеска диафрагмы, как описано, например, в отношении аудио преобразователей по вариантам осуществления Р и Y в пункте 5.2.1 и 5.2.5 настоящего описания.
Как показано на фиг. G1, аудио преобразователь может содержать корпус или подвес G103 диафрагмы, предназначенный для размещения в нем, по меньшей мере, узла диафрагмы. В собранном состоянии узел диафрагмы, размещенный в корпусе, содержит наружную периферию, находящуюся по существу в физическом соединении с внутренними частями корпуса посредством эластичного подвеса G102 и центрирующей шайбы G105. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям, как показано для конструктивного суб-исполнения G9 на фиг. G9, аудио преобразователь может выполняться с наружной периферией диафрагмы, по существу не имеющей физического соединения с подвесом. Согласно некоторым конструктивным исполнениям подвес и центрирующая шайба могут заменяться подвеской на феррожидкости, или соединения подвеса и центрирующей шайбы могут значительно уменьшаться, чтобы отвечать критериям по существу отсутствия соединения, изложенным пункте 2.3.
Аудио преобразователь, реализованный в аудиоустройстве, может устанавливаться относительно корпуса или иного подвеса аудиоустройства посредством предлагаемой разъединяющей установочной системы. Возможные разъединяющие установочные системы включают, например: разъединяющую установочную систему, описанную в пункте 4.2.3 в отношении варианта осуществления U; или любую иную разъединяющую установочную систему, которая может быть разработана в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3 настоящего описания.
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит механизм электромагнитного возбуждения/преобразующий механизм, содержащий постоянный магнит А104 с внутренним и наружным полюсными наконечниками G106, G107, создающими магнитное поле, и один или несколько компонентов передачи или создания силы в виде одной или нескольких катушек G112, функционально соединенных с магнитным полем. Это подробно описано в пункте 2.2 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления преобразующий механизм может заменяться любым иным подходящим механизмом, известным из уровня техники, в том числе, например, пьезоэлектрическим, электростатическим или магнитострикционным преобразующими механизмами, кратко изложенными в разделе 7 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления G описан в отношении электроакустического преобразователя, такого как громкоговоритель. Некоторые возможные применения этого аудио преобразователя вкратце изложены в разделе 8 настоящего описания. Кроме того, аудио преобразователь может быть реализован в любом одном из персональных аудио устройств, вкратце изложенных в разделе 5 настоящего описания, путем замены аудио преобразователя этого устройства на аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления G. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления G может находиться в любом одном из подвесов или корпусов, описанных в пунктах 5.2.1 и 5.2.5 для персональных аудио устройств по вариантам осуществления Р и Y соответственно, и реализовываться как персональное аудио устройство, или включаться или увязываться с любой иной реализацией, модификацией или изменением персонального аудио устройства, как вкратце изложено в пункте 5.2.8 настоящего описания.
Ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления G может в некотором конструктивном исполнении реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, как будет подробно объяснено в разделе 7 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления G: узел и конструкцию диафрагмы, основание преобразователя и/или преобразующий механизм.
1.6 Аудио преобразователь и персональное аудио устройство в соответствии с вариантом осуществления K
На фиг. K1-K5 показано аудиоустройство в соответствии с вариантом осуществления K, имеющее предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления K. Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления K представляет собой аудио преобразователь поворотного действия, содержащий узел K101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием K118 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкцию диафрагмы. Признаки этой конструкции диафрагмы подробно описаны в пункте 5.2.2 настоящего описания. Конструкция диафрагмы может заменяться любой иной конструкцией диафрагмы, описанной в пунктах 2.2 и 2.3 настоящего описания. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания. Подробное описание основания преобразователя также приведено в пункте 5.2.2 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел K101 диафрагмы соединен с возможностью поворота с основанием K118 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления для соединения с возможностью поворота узла диафрагмы с основанием преобразователя используется контактная петельная система. Это подробно показано на фиг. K1h-K1m. Признаки контактной петельной системы, относящиеся к этому варианту осуществления, подробно описаны в пункте 3.2.4 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления в аудио преобразователе может использоваться альтернативная контактная петельная система. Например, аудио преобразователь может содержать: контактную петельную систему, разработанную в соответствии с принципами, изложенными в пункте 3.2.1; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.2 в отношении варианта осуществления А; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3а в отношении варианта осуществления S; контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.3b в отношении варианта осуществления Т; или контактную петельную систему, описанную в пункте 3.2.5 в отношении варианта осуществления Е. В еще одной группе альтернативных конструктивных исполнений контактная петельная система в соответствии с вариантом осуществления K может заменяться любой одной из эластичных петельных система, описанных в пункте 3.3 настоящего описания. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления K может альтернативно содержать эластичную петельную систему, описанную в пункте 3.3.1 в отношении варианта осуществления В; любую одну из альтернативных эластичных петельных систем, описанных в пункте 3.3.1 настоящего описания, или эластичную петельную систему, описанную в пункте 3.3.3 в отношении варианта осуществления D.
Как показано на фиг. K3 и K4, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления K предпочтительно помещен в подвес K301 устройства, предназначенный для размещения преобразователя. Корпус может быть любого типа, требуемого для конструирования конкретного аудиоустройства в зависимости от применения. В предпочтительной реализации этого варианта осуществления аудио преобразователь помещен в персональное аудио устройство, в частности, в чашку устройства головного телефона. Кроме того, чашка головного телефона может содержать любой вид проточного канала, предназначенного для создания при работе пути ограниченного потока газов из первой полости в другой объем воздуха, чтобы помочь гасить резонансы и/или ослаблять подъем звуковых частот. Эта реализация подробнее описана в пункте 5.2.2 настоящего описания. Кроме того, как подробнее описано в пункте 5.2.2 настоящего описания, в собранном состоянии узел диафрагмы, размещенный в корпусе, содержит наружную периферию, по существу не имеющую физического соединения с внутренними частями корпуса. Вместе с тем, согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления узел диафрагмы может не иметь наружной периферии, по существу не имеющей физического соединения с соответствующим корпусом в собранном состоянии.
Аудио преобразователь предпочтительно установлен относительно корпуса с помощью предлагаемой разъединяющей установочной системы. Разъединяющая установочная система в соответствии с вариантом осуществления K подробно описана в пункте 5.2.2 настоящего описания и подобна описанной в отношении варианта осуществления А в пункте 4.2.1. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления разъединяющая установочная система может заменяться любой иной разъединяющей установочной системой, описанной в настоящем описании, в том числе, например: разъединяющей установочной системой, описанной в пункте 4.2.2 в отношении варианта осуществления Е; разъединяющей установочной системой, описанной в пункте 4.2.3 в отношении варианта осуществления U; или любой иной разъединяющей установочной системой, которая может быть разработана в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3 настоящего описания.
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит механизм электромагнитного возбуждения/преобразующий механизм, содержащий постоянный магнит с внутренним и наружным полюсными наконечниками, создающими магнитное поле, и один или несколько компонентов передачи или создания силы в виде одной или нескольких катушек, функционально соединенных с магнитным полем. Это подробно описано в пункте 5.2.2 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления преобразующий механизм может заменяться любым иным подходящим механизмом, известным из уровня техники, в том числе, например, пьезоэлектрическим, электростатическим или магнитострикционным преобразующими механизмами, кратко изложенными в разделе 7 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления К описан в отношении электроакустического преобразователя, такого как громкоговоритель. Некоторые возможные применения этого аудио преобразователя вкратце изложены в разделе 8 настоящего описания. Кроме того, аудио преобразователь может быть реализован в любом одном из персональных аудио устройств, вкратце изложенных в разделе 5 настоящего описания, путем замены аудио преобразователя этого устройства на аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления K. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления K может находиться в любом одном из подвесов или корпусов, описанных в пунктах 5.5.3 и 5.2.4 для персональных аудио устройств по вариантам осуществления W и X соответственно, или включаться или увязываться с любой иной реализацией, модификацией или изменением персонального аудио устройства, как вкратце изложено в пункте 5.2.8 настоящего описания.
Ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления К может в некотором конструктивном исполнении реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, как будет подробно объяснено в разделе 7 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления К: узел и конструкцию диафрагмы, петельную систему, разъединяющую установочную систему, основание преобразователя, преобразующий механизм и/или корпус, содержащий проточные каналы для просачивания воздуха и/или герметичность сопряжения.
1.7 Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления S
На фиг. S1-S3 показан предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления S. Аудио преобразователь представляет собой аудио преобразователь поворотного действия, содержащий узел S102 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием S101 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкцию диафрагмы. Признаки этой конструкции диафрагмы подробно описаны в пункте 3.2.3b настоящего описания. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел S102 диафрагмы соединен с возможностью поворота с основанием S101 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления для соединения с возможностью поворота узла диафрагмы с основанием преобразователя используется контактная петельная система, выполненная в соответствии с принципами, изложенными в пункте 3.2.1. Это подробно показано на фиг. S1 и S2. Признаки контактной петельной системы, относящиеся к этому варианту осуществления, подробно описаны в пункте 3.2.3b настоящего описания. Согласно этому варианту осуществления показана альтернативная контактная петельная система, которая может использоваться в любом варианте осуществления аудио преобразователя поворотного действия, в том числе, например, вариантах осуществления А, В, D, Е, K, Т, W и X.
1.8 Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Т
На фиг. Т1-Т4 показан предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Т. Аудио преобразователь представляет собой аудио преобразователь поворотного действия, содержащий узел Т102 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием Т101 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкцию диафрагмы. Признаки этой конструкции диафрагмы подробно описаны в пункте 3.2.3 с настоящего описания. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел Т102 диафрагмы соединен с возможностью поворота с основанием Т101 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления для соединения с возможностью поворота узла диафрагмы с основанием преобразователя используется контактная петельная система, выполненная в соответствии с принципами, изложенными в пункте 3.2.1. Это подробно показано на фиг. T1, Т2 и Т4. Признаки контактной петельной системы, относящиеся к этому варианту осуществления, подробно описаны в пункте 3.2.3 с настоящего описания. Согласно этому варианту осуществления показана альтернативная контактная петельная система, которая может использоваться в любом варианте осуществления аудио преобразователя поворотного действия, в том числе, например, вариантах осуществления А, В, D, Е, K, S, W и X.
1.9 Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления U
На фиг. U1-U4 показан предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления U. Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления U представляет собой аудио преобразователь линейного действия, содержащий узел U201 диафрагмы, линейно соединенный с основанием U202 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкцию диафрагмы. Признаки этой конструкции диафрагмы подробно описаны в пункте 4.2.3 настоящего описания. Конструкция диафрагмы может заменяться любой иной конструкцией диафрагмы, описанной в пунктах 2.2 и 2.3 настоящего описания, например, любыми конструкциями диафрагмы, описанными в отношении аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления G. Альтернативно, это может быть узел диафрагмы, описанный для вариантов осуществления Р и Y в пунктах 5.2.1 и 5.2.5 настоящего описания. Основание U202 преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания. Подробное описание основания преобразователя приведено также в пункте 4.2.3 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел U201 диафрагмы линейно соединен с основанием преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления используется система подвески на ферромагнитной жидкости, описанная в пункте 4.2.3. Эта система может быть подобной или идентичной подвеске на ферромагнитной жидкости по вариантам осуществления Р и Y, описанным в пунктах 5.2.1 и 5.2.5 соответственно. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления взамен может использоваться любая из систем подвески, описанных в пункте 2.2 в отношении варианта осуществления G.
Кроме того, как подробнее описано в пункте 4.2.3 настоящего описания, в собранном состоянии узел диафрагмы, размещенный в подвесе U102, содержит наружную периферию, по существу не имеющую физического соединения с внутренними частями корпуса. Вместе с тем, согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления узел диафрагмы может не иметь наружной периферии, по существу не имеющей физического соединения с соответствующим корпусом в собранном состоянии.
Как показано на фиг. U1 и U2, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления U предпочтительно помещен в подвес U102 устройства, предназначенный для размещения преобразователя. Подвес может быть любого типа, требуемого для конструирования конкретного аудиоустройства в зависимости от применения.
Для установки аудио преобразователя на подвесе предусмотрена разъединяющая установочная система U103. Разъединяющая установочная система в соответствии с вариантом осуществления U подробно описана в пункте 4.2.3. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления разъединяющая установочная система может заменяться любой иной разъединяющей установочной системой, описанной в настоящем описании, в том числе, например: разъединяющей установочной системой, описанной для варианта осуществления Y в пункте 5.2.5; или любой иной разъединяющей установочной системой, которая может быть разработана в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3 настоящего описания.
Характеристики этого варианта осуществления аудио преобразователя показаны на фиг. U3c и U3d и описаны в пункте 4.2.3.
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит механизм электромагнитного возбуждения/преобразующий механизм, содержащий постоянный магнит с внутренним и наружным полюсными наконечниками, создающими магнитное поле, и один или несколько компонентов передачи или создания силы в виде одной или нескольких катушек, функционально соединенных с магнитным полем. Это подробно описано в пункте 4.2.3 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления преобразующий механизм может заменяться любым иным подходящим механизмом, известным из уровня техники, в том числе, например, пьезоэлектрическим, электростатическим или магнитострикционным преобразующими механизмами, кратко изложенными в разделе 7 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления U описан в отношении электроакустического преобразователя, такого как громкоговоритель. Некоторые возможные применения этого аудио преобразователя вкратце изложены в разделе 8 настоящего описания. Кроме того, аудио преобразователь может быть реализован в любом одном из персональных аудио устройств, вкратце изложенных в разделе 5 настоящего описания, путем замены аудио преобразователя этого устройства на аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления U. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления U может находиться в любом одном из подвесов или корпусов, описанных в пунктах 5.5.1-5.2.5 для персональных аудио устройств по вариантам осуществления Р, K, W, X и Y соответственно, или включаться или увязываться с любой иной реализацией, модификацией или изменением персонального аудио устройства, как вкратце изложено в пункте 5.2.8 настоящего описания.
Ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления U может в некотором конструктивном исполнении реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, как будет подробно объяснено в разделе 7 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления U: систему подвески диафрагмы, основание преобразователя, преобразующий механизм и/или разъединяющую установочную систему.
1.10 Аудио преобразователь и персональное аудио устройство в соответствии с вариантом осуществления Р
На фиг. Р1-Р3 показано аудиоустройство в соответствии с вариантом осуществления Р, имеющее предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Р. Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Р представляет собой аудио преобразователь линейного действия, содержащий узел Р110 диафрагмы, линейно соединенный с основанием Р102 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкцию диафрагмы. Признаки этой конструкции диафрагмы подробно описаны в пункте 5.2.1 настоящего описания. Конструкция диафрагмы может заменяться любой иной конструкцией диафрагмы, описанной в пунктах 2.2 и 2.3 настоящего описания, например любыми конструкциями диафрагмы, описанными в отношении аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления G. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания. Согласно этому варианту осуществления основание образует часть корпуса. Подробное описание основания преобразователя приведено также в пункте 5.2.1 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел Р110 диафрагмы линейно соединен с основанием преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления используется система подвески на ферромагнитной жидкости, описанная в пункте 5.2.1. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления взамен может использоваться любая из систем подвески, описанных в пункте 2.2 в отношении варианта осуществления G.
Кроме того, как подробнее описано в пункте 5.2.1 настоящего описания в собранном состоянии узел диафрагмы, размещенный в корпусе, содержит наружную периферию, по существу не имеющую физического соединения с внутренними частями корпуса. Вместе с тем, согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления узел диафрагмы может не иметь наружной периферии, по существу не имеющей физического соединения с соответствующим корпусом в собранном состоянии.
Как показано на фиг. P1g и P1j, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Р предпочтительно помещен в подвес Р102/Р103 устройства, предназначенный для размещения преобразователя. Корпус может быть любого типа, требуемого для конструирования конкретного аудиоустройства в зависимости от применения. В предпочтительной реализации этого варианта осуществления аудио преобразователь помещен в персональное аудио устройство, в частности, в корпус устройства миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину. Корпус миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, может также содержать любой вид проточного канала, предназначенного для создания при работе пути ограниченного потока газов из первой полости в другой объем воздуха, чтобы помочь гасить резонансы и/или ослаблять подъем низких звуковых частот. Эта реализация подробнее описана в пункте 5.2.1 настоящего описания.
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит механизм электромагнитного возбуждения/преобразующий механизм, содержащий постоянный магнит с внутренним и наружным полюсными наконечниками, создающими магнитное поле, и один или несколько компонентов передачи или создания силы в виде одной или нескольких катушек, функционально соединенных с магнитным полем. Это подробно описано в пункте 5.2.1 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления преобразующий механизм может заменяться любым иным подходящим механизмом, известным из уровня техники, в том числе, например, пьезоэлектрическим, электростатическим или магнитострикционным преобразующими механизмами, кратко изложенными в разделе 7 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Р описан в отношении электроакустического преобразователя, такого как громкоговоритель. Некоторые возможные применения этого аудио преобразователя вкратце изложены в разделе 8 настоящего описания. Кроме того, аудио преобразователь может быть реализован в любом одном из персональных аудио устройств, вкратце изложенных в разделе 5 настоящего описания, путем замены аудио преобразователя этого устройства на аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Р. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Р может находиться в любом одном из подвесов или корпусов, описанных в пунктах 5.5.2-5.2.5 для персональных аудио устройств по вариантам осуществления K, W, Х и Y соответственно, или включаться или увязываться с любой иной реализацией, модификацией или изменением персонального аудио устройства, как вкратце изложено в пункте 5.2.8 настоящего описания.
Ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Р может в некотором конструктивном исполнении реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, как будет подробно объяснено в разделе 7 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления Р: узел и конструкцию диафрагмы, систему подвески диафрагмы, основание преобразователя, преобразующий механизм и/или корпус, содержащий проточные каналы для просачивания воздуха и/или герметичность сопряжения.
1.11 Аудио преобразователь и персональное аудио устройство в соответствии с вариантом осуществления W
На фиг. W1-W3 показано предлагаемое аудиоустройство в соответствии с вариантом осуществления W, содержащее аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления K. Вариант осуществления W отличается от аудиоустройства в соответствии с вариантом осуществления K тем, что для размещения аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления K используется другой корпус. Поэтому к этому варианту осуществления аудиоустройства также применимо краткое описание в отношении аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления K в пункте 1.6 за исключением конструкции корпуса. Детали конструкции корпуса аудиоустройства в соответствии с вариантом осуществления W, в том числе проточные каналы для просачивания воздуха и герметичность сопряжения, подробно описаны в пункте 5.2.3 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления W: узел и конструкцию диафрагмы, петельную систему, разъединяющую установочную систему, основание преобразователя, преобразующий механизм и/или корпус, содержащий проточные каналы для просачивания воздуха и/или герметичность сопряжения.
1.12 Аудио преобразователь и персональное аудио устройство в соответствии с вариантом осуществления Х
На фиг. X1 и Х2 показано предлагаемое аудиоустройство в соответствии с вариантом осуществления X, содержащее аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления K. Вариант осуществления Х отличается от аудиоустройства в соответствии с вариантом осуществления K тем, что для размещения аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления K используется другой корпус. Согласно этому варианту осуществления аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления К реализован в устройстве миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину. Поэтому к этому варианту осуществления аудиоустройства также применимо краткое описание в отношении аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления K в пункте 1.6 за исключением конструкции корпуса. Детали конструкции корпуса аудиоустройства в соответствии с вариантом осуществления X, в том числе проточные каналы для просачивания воздуха и герметичность сопряжения, подробно описаны в пункте 5.2.4 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления X: узел и конструкцию диафрагмы, петельную систему, разъединяющую установочную систему, основание преобразователя, преобразующий механизм и/или корпус, содержащий проточные каналы для просачивания воздуха и/или герметичность сопряжения.
1.13 Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Y
На фиг. Y1-Y4 показано предлагаемое аудиоустройство в соответствии с вариантом осуществления Y, содержащее аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Y. Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Y представляет собой аудио преобразователь линейного действия, подобный аудио преобразователю в соответствии с вариантом осуществления Р, содержащий узел Y117 диафрагмы, линейно соединенный с основанием Y224 преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Узел диафрагмы содержит по существу жесткую конструкция диафрагмы. Признаки этой конструкции диафрагмы подробно описаны в пункте 5.2.5 настоящего описания. Конструкция диафрагмы может заменяться любой иной конструкцией диафрагмы, описанной в пунктах 2.2 и 2.3 настоящего описания, например, любыми конструкциями диафрагмы, описанными в отношении аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления G. Основание преобразователя имеет по существу жесткую и компактную геометрию, разработанную в соответствии с предпочтительным инженерным решением, описанным в разделе 6 настоящего описания. Согласно этому варианту осуществления основание образует часть корпуса. Подробное описание основания преобразователя приведено также в пункте 5.2.5 настоящего описания.
Как уже отмечалось, узел Y117 диафрагмы линейно соединен с основанием преобразователя посредством системы подвески диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления используется система подвески на ферромагнитной жидкости, описанная в пункте 5.2.5. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления взамен может использоваться любая из систем подвески, описанных в пункте 2.2 в отношении варианта осуществления G.
Кроме того, как подробнее описано в пункте 5.2.5 настоящего описания в собранном состоянии узел диафрагмы, размещенный в корпусе, содержит наружную периферию, по существу не имеющую физического соединения с внутренними частями корпуса. Вместе с тем, согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления узел диафрагмы может не иметь наружной периферии, по существу не имеющей физического соединения с соответствующим корпусом в собранном состоянии.
Как показано на фиг. Y2 и Y4, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Y предпочтительно помещен в подвес устройства, предназначенный для размещения преобразователя. Подвес может быть любого типа, требуемого для конструирования конкретного аудиоустройства в зависимости от применения. В предпочтительной реализации этого варианта осуществления аудио преобразователь помещен в персональное аудио устройство, в частности, в чашку устройства головного телефона. Чашка головного телефона может также содержать любой вид проточного канала, предназначенного для создания при работе пути ограниченного потока газов из первой полости в другой объем воздуха, чтобы помочь гасить резонансы и/или ослаблять подъем низких звуковых частот. Эта реализация подробнее описана в пункте 5.2.5 настоящего описания.
Для установки аудио преобразователя в корпусе предусмотрена разъединяющая установочная система Y204. Разъединяющая установочная система в соответствии с вариантом осуществления Y подробно описана в пункте 5.2.5 настоящего описания и подобна описанной в отношении варианта осуществления U в пункте 4.2.3. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления разъединяющая установочная система может заменяться любой иной разъединяющей установочной системой, описанной в настоящем описании, в том числе, например: разъединяющей установочной системой, описанной в пункте 4.2.3 в отношении варианта осуществления U, или любой иной разъединяющей установочной системой, которая может быть разработана в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3 настоящего описания.
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит механизм электромагнитного возбуждения/преобразующий механизм, содержащий постоянный магнит с внутренним и наружным полюсными наконечниками, создающими магнитное поле, и один или несколько компонентов передачи или создания силы в виде одной или нескольких катушек, функционально соединенных с магнитным полем. Это подробно описано в пункте 5.2.5 настоящего описания. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления преобразующий механизм может заменяться любым иным подходящим механизмом, известным из уровня техники, в том числе, например, пьезоэлектрическим, электростатическим или магнитострикционным преобразующими механизмами, кратко изложенными в разделе 7 настоящего описания.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Y описан в отношении электроакустического преобразователя, такого как громкоговоритель. Некоторые возможные применения этого аудио преобразователя вкратце изложены в разделе 8 настоящего описания. Кроме того, аудио преобразователь может быть реализован в любом одном из персональных аудио устройств, вкратце изложенных в разделе 5 настоящего описания, путем замены аудио преобразователя этого устройства на аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Y. Например, аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Y может находиться в любом одном из подвесов или корпусов, описанных в пунктах 5.5.1-5.2.4 для персональных аудио устройств по вариантам осуществления Р, K, W и Х персональные аудио устройства соответственно, или он может включаться или увязываться с любой иной реализацией, модификацией или изменением персонального аудио устройства, как вкратце изложено в пункте 5.2.8 настоящего описания.
Ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления Y может в некотором конструктивном исполнении реализовываться как акустоэлектрический преобразователь, такой как микрофон, как будет подробно объяснено в разделе 7 настоящего описания.
Вариант осуществления предлагаемого аудио преобразователя может выполняться содержащим любую одну (любой один) или несколько из следующих систем, конструкций, механизмов или узлов в соответствии с вариантом осуществления Y: узел и конструкцию диафрагмы, систему подвески диафрагмы, основание преобразователя, преобразующий механизм; разъединяющую установочную систему и/или корпус, содержащий проточные каналы для просачивания воздуха и/или герметичность сопряжения.
2. КОНСТРУКЦИИ И УЗЛЫ ЖЕСТКИХ ДИАФРАГМ И АУДИО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ ИХ
2.1 Введение
В то время как типичная геометрия конических и куполообразных диафрагм (диффузоров) обеспечивает жесткость в основном направлении, тонкомембранная геометрия не может эффективно противодействовать всем возможным резонансным модам за счет использования сдвиговой жесткости, и по этой причине эти моды взамен «управляются», например, путем минимизации возбуждения или применения гашения. В редких случаях для борьбы со сбалансированными резонансами могут использоваться жесткие материалы и геометрии, но, поскольку диафрагма является мембраной, эта конструкция сама по себе непригодна для достижения безрезонансного поведения во всем рабочем диапазоне частот, и поэтому почти всегда в процессе разработки высококачественных громкоговорителей присутствует элемент управления резонансом.
Существует целый ряд самых разных конструкций громкоговорителей, включая некоторые конструкции, имеющие толстые, жесткого типа диафрагмы в противоположность тонким мембранам, являющимся наиболее распространенными. Толстые конструкции диафрагм предназначены для смягчения некоторых проблем, связанных с механическим резонансом, возникающих в тонкомембранных диафрагмах. Однако при резонансных частотах толстые диафрагмы могут проявлять наружные растягивающие/сжимающие и/или внутренние касательные напряжения, вызывающие деформацию диафрагмы, тем самым оказывая пагубное влияние на качество преобразования звука.
Далее приводится описание новых конструкций диафрагм и узлов аудио преобразователей, содержащих эти конструкции, причем в этом описании основное внимание уделено использованию принципа жесткости для перемещения резонансных мод диафрагмы в область относительно высоких частот, предпочтительно находящихся за пределами РДЧ аудио преобразователя, для улучшения работы и повышения качества преобразователя.
2.2 Конструктивное исполнение жесткой диафрагмы
Ниже приводится описание различных конструктивных исполнений диафрагмы со ссылками на некоторые примеры.
2.2.1 Конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R1
Ниже приводится описание предлагаемого конструктивного исполнения диафрагмы, разработанного для решения проблем сдвиговой деформации и других проблем, со ссылками на первый пример, показанный на фиг. A1, A2 и А15. Возможны многие варианты формы или вида, материала, плотности, массы и/или иных свойств этой конструкции диафрагмы, и некоторые варианты будут описаны и проиллюстрированы с использованием других примеров, но без ограничения объема настоящего изобретения. Для краткости это конструктивное исполнение диафрагмы в настоящем описании будет именоваться конструкцией диафрагмы конструктивного исполнения R1. Эта конструкция диафрагмы предназначена для использования в узле аудио преобразователя. Для ясности вначале со ссылками на ряд разных примеров будут описаны различные предпочтительные и альтернативные элементы и/или признаки конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1, а затем будет описана реализация этих примеров в аудио преобразователе.
Рассмотрим фиг. А15 и A2g, конструкция А1300 диафрагмы конструктивного исполнения R1 представляет собой составную конструкцию диафрагмы. Эта конструкция А1300 диафрагмы состоит из по существу легкой сердцевины/тела А208 диафрагмы и наружного усиления А206/А207, работающего на нормальное напряжение, соединенного с телом диафрагмы рядом с по меньшей мере одной из больших сторон А214/А215 тела диафрагмы для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, при работе возникающим на поверхности тела или рядом с ней. Усиление А206/А207, работающее на нормальное напряжение, может присоединяться снаружи тела и на по меньшей мере одной стороне и, предпочтительно, на по меньшей мере одной большой стороне А214/А215 (как в проиллюстрированном примере), или, альтернативно, внутри тела непосредственно рядом и по существу вблизи по меньшей мере одной большой стороны А214/А215, чтобы в достаточной мере противодействовать сжимающим-растягивающим напряжениям при работе. Предпочтительно, усиление А206/А207, работающее на нормальное напряжение, ориентировано приблизительно параллельно относительно по меньшей мере одной большой стороны или поверхности А214/А215 и проходит в пределах существенной части площади, ограничиваемой каждой соответствующей стороной. Согласно этому примеру, и предпочтительно для конструктивного исполнения R1, работающее на нормальное напряжение усиление содержит усиливающий элемент А206/А207 на каждой из противоположных больших передней и задней сторон А214/А215 тела А208 диафрагмы для противодействия сжимающим-растягивающим напряжениям, действующим на тело при работе. Если не указано иначе, ссылка на большую сторону или большую поверхность тела диафрагмы означает наружную сторону или поверхность тела, во время работы значительно способствующую созданию звукового давления (в случае электроакустического преобразователя) или значительно способствующую перемещению тела диафрагмы в ответ на звуковое давление (в случае акустоэлектрического преобразователя) при включении в аудио преобразователь. Большая сторона или поверхность не обязательно является наибольшей стороной или поверхностью тела диафрагмы.
Как показано на фиг. A2g, конструкция А101 диафрагмы дополнительно содержит по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент А209, встроенный в сердцевину и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон А214/А215, для противодействия и/или по существу уменьшения сдвиговой деформации, испытываемой телом во время работы. Согласно этому примеру и предпочтительно для конструктивного исполнения R1 по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент ориентирован по существу параллельно сагиттальной плоскости А217 тела диафрагмы. Кроме того, по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент может быть по существу перпендикулярным относительно периферийного края большой стороны тела диафрагмы, дистальной и/или наиболее удаленной от зоны А222 основания конструкции диафрагмы. В настоящем описании, если не указано иначе, зона А222 основания или основание конструкции диафрагмы означает зону, где узел А101 диафрагмы, содержащий конструкцию диафрагмы, имеет приблизительный центр А218 массы. Согласно некоторым вариантам осуществления зона основания может также представлять собой зону, предназначенную для присоединения части механизма возбуждения (например, основания диафрагмы). Внутренний(ие) усиливающий(ие) элемент(ы) А209 предпочтительно прикреплен(ы) к одному или нескольким наружным работающим на нормальное напряжение усиливающим элементам А206/А207 (предпочтительно, с обеих сторон - т.е. на каждой большой стороне). Внутренний(ие) усиливающий(ие) элемент(ы) действует(ют) для противодействия и/или уменьшения сдвиговой деформации, претерпеваемой телом во время работы. Предпочтительно, имеется несколько внутренних усиливающих элементов А209, распределенных в сердцевине тела диафрагмы.
Тело или сердцевина А208 диафрагмы выполнены из материала, имеющего связанную структуру, меняющуюся в трех измерениях. Материалом сердцевины предпочтительно является пена или структурированный материал с упорядоченной трехмерной решеткой. Материал сердцевины может представлять собой композитный материал. Предпочтительно, материалом сердцевины является пенополистирол. Альтернативные материалы включают пенополиметилметакриламид, пенополивинилхлорид, пенополиуретан, пенополиэтилен, вспененный аэрогель, гофрированный картон, пробковую древесину, синтактовые пеноматериалы, металлические микрорешетки и сотовые материалы. Согласно этому примеру сердцевина А208 содержит несколько частей сердцевины, соединенных между собой и имеющих один или несколько (предпочтительно, несколько) внутренних усиливающих элементов А209, расположенных между ними в собранном состоянии конструкции диафрагмы. Согласно альтернативным вариантам осуществления сердцевина А208 содержит одну часть, имеющую один или несколько внутренних усиливающих элементов, встроенных в нее.
Эта конструкция обеспечивает улучшенные параметры разрушения за счет синергических взаимодействий между компонентами. Растягивающим и/или сжимающим нагрузкам, связанным с основными/мажорными/крупномасштабными резонансными модами разрушения диафрагмы, противодействует, главным образом, наружное работающее на нормальное напряжение усиление, которое в предпочтительном виде имеет значительное и максимальное разъединение между элементами (т.е. разъединение между наружными работающими на нормальное напряжение усиливающими элементами на каждой большой стороне - это полная толщина тела диафрагмы), так что по принципу двутавровой балки жесткость диафрагмы на изгиб повышается. Деформации сдвига, связанной с этими модами, противодействуют, главным образом, внутренние усиливающие элементы. Кроме того, внутренние усиливающие элементы действуют для передачи сдвиговых нагрузок на большие участки указанной пенной сердцевины, тем самым помогая поддерживать ее в противодействии резонансным модам на локальных сгустках пены. Пенная сердцевина действует для минимизации выпучивания и локализованных поперечных резонансов указанного работающего на нормальное напряжение усиления и внутренних усиливающих элементов, противодействующих деформации сдвига.
Ниже со ссылками на различные примеры приводится более подробное описание конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1, однако ясно, что этими примерами настоящее изобретение не ограничивается. Если не указано иначе, ссылка в настоящем описании на конструкцию диафрагмы конструктивного исполнения R1 должна интерпретироваться как означающая любую одну из следующих описанных иллюстративных конструкций диафрагмы или любую иную конструкцию, содержащую вышеописанные конструктивные признаки.
Предпочтительный пример конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1 показан в аудио преобразователе в соответствии с вариантом осуществления А на фиг. А1, А2 и А15 (диафрагма поворотного действия с раскосами). На фиг. А1 показан вариант осуществления аудио преобразователя, далее по тексту именуемый как предлагаемый аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А, содержащий конструкцию диафрагмы конструктивного исполнения R1. Аудио преобразователь содержит узел А101 диафрагмы, подвешенный на основании А115 преобразователя. Согласно этому конкретному варианту осуществления аудио преобразователь содержит узел А101 диафрагмы, соединенный с возможностью поворота с основанием А115, однако ясно, что конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R1 может использоваться в конструкции альтернативного аудио преобразователя, такого как преобразователь линейного действия. На фиг. А2 показан узел А101 диафрагмы, содержащий конструкцию А1300 диафрагмы конструктивного исполнения R1 и основание А222 диафрагмы, жестко соединенное с зоной А222 основания или торцевой стороной конструкции А1300 диафрагмы. Основание диафрагмы содержит компонент А109 создания силы и часть подвесной системы/петельного узла А111. Узел диафрагмы, содержащий конструкцию диафрагмы конструктивного исполнения R1, может в настоящем описании именоваться узлом диафрагмы конструктивного исполнения R1. На фиг. А15 показана конструкция А1300 диафрагмы. Эта конструкция А1300 диафрагмы содержит одну диафрагму, состоящую из по существу легковесной сердцевины А208, наружного усиления А206 и А207, работающего на нормальное напряжение, и внутренних усиливающих элементов А209.
Для решения проблем сдвига и изгиба сердцевины диафрагмы, описанных в разделе «Предшествующий уровень техники настоящего изобретения», диафрагма сочетает в себе усиление А206, А207, работающее на нормальное (сжатие-растяжение) напряжение, присоединенное на больших сторонах А214, А215 тела или непосредственно рядом с ними, и внутренние усиливающие элементы А209, работающие на сдвиговое напряжение, встроенные в материал сердцевины тела А208. Согласно этому примеру работающее на нормальное напряжение усиление содержит на передней и задней больших сторонах А214, А215 сердцевины А208 тела диафрагмы наружные раскосы А206, А207. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям раскосы А206 и А207 работающего на нормальное напряжение усиления могут находиться под передней и задней большими сторонами А214, А215, но по-прежнему достаточно близко к ним, чтобы поддерживать достаточное разъединение для противодействия деформации растяжения-сжатия при использовании. Внутренние усиливающие элементы А209 встроены в сердцевину. Внутренние усиливающие элементы А209 являются отдельными от материала сердцевины А208 и, таким образом, создают несплошность в теле диафрагмы. Согласно предпочтительному конструктивному исполнению внутренние усиливающие элементы А209 расположены под углом относительно больших сторон, чтобы при использовании они могли оказывать достаточное сопротивление сдвиговой деформации. Предпочтительно, этот угол находится в пределах между 40 и 140 градусами или, предпочтительнее, между 60 и 120 градусами или, даже предпочтительнее, между 80 и 100 градусами, или, наиболее предпочтительно, этот угол равен приблизительно 90 градусов относительно больших сторон. Внутренние усиливающие элементы А209 проходят приблизительно ортогонально фронтальной плоскости А213 тела диафрагмы. Внутренние усиливающие элементы А209 предпочтительно приблизительно параллельны сагиттальной плоскости тела диафрагмы.
Усиление, работающее на нормальное напряжение
Рассмотрим фиг. А2 и А15, согласно этому примеру тело А208 диафрагмы содержит по меньшей мере одну по существу гладкую большую сторону А214/А215, а работающее на нормальное напряжение усиление содержит по меньшей мере один усиливающий элемент А206/А207, проходящий по одной из указанных по существу гладких больших сторон. Каждый усиливающий элемент А206/А207 проходит по существенной части или всей площади соответствующей большой стороны (сторон) или, иными словами, усиливающий элемент проходит по существенной части или всей каждого измерения соответствующей большой стороны. Согласно альтернативным вариантам осуществления работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент может проходить лишь частично по одному или нескольким измерениям соответствующей большой стороны.
Вид работающего на нормальное напряжение усиления
Гладкая большая сторона тела А208 диафрагмы может представлять собой плоскую сторону или, альтернативно, криволинейную гладкую сторону (проходящую в трех измерениях). Каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент А206/А207 содержит одну или несколько по существу гладких усиливающих пластин А206/А207, имеющих профиль, который отвечает соответствующей большой стороне, и предназначенных для присоединения над соответствующей большой стороной тела А208 диафрагмы или непосредственно рядом с ней. Усиливающая пластина А206/А207 может иметь любой профиль или форму, необходимый или необходимую для достижения достаточного сопротивления сжимающим-растягивающим напряжениям, возникающим при работе на соответствующей стороне тела диафрагмы или рядом с ней, при этом каким-либо конкретным профилем настоящее изобретение не ограничивается. Например, каждая усиливающая пластина может быть сплошной, может образовываться из нескольких раскосов, сети раскосов, пересекающих друг друга, или может быть в некоторых местах перфорированной или иметь вырезы. Периферия каждой пластины А206/А207 может быть гладкой или зазубренной.
В примере, показанном на фиг. А1 и А2, каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент содержит несколько удлиненных или продольных раскосов А206/А207, проходящих по соответствующей большой стороне тела А208 диафрагмы. Первая серия/группа по существу параллельных и разнесенных раскосов А207, предусмотренных на каждой большой стороне А214, А215, предназначена для прохождения по существу в продольном направлении по соответствующей большой стороне. Работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент дополнительно содержит один или несколько раскосов А206 (предпочтительно, пару раскосов), проходящих под углом относительно продольной оси соответствующей большой стороны и/или относительно группы параллельных раскосов А207. Раскосы А206 этой пары проходят под углом относительно друг друга, предпочтительно, по существу ортогонально, и, например, проходят по диагонали по соответствующей большой стороне/параллельным раскосам А207. Таким образом, работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент согласно этому варианту осуществления содержит сетку расположенных под углом раскосов, проходящих по значительной части соответствующей большой стороны. Ясно, что в других альтернативных конструктивных исполнениях сетка из двух или более раскосов может предусматриваться с иными относительными ориентациями при условии, что они достаточно покрывают соответствующую большую сторону или проходят по ней, чтобы в достаточной степени оказывать сопротивление растягивающим-сжимающим напряжениям на этой стороне. Этот конкретный пример предпочтителен в части рабочих характеристик благодаря низкой инерции и высокой жесткости диафрагмы. Раскосы А206 могут выполняться как одно целое с раскосами А207, или же они могут выполняться отдельными и жестко соединенными между собой любым подходящим способом, известным в области машиностроения.
Работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент на каждой большой стороне в одном или нескольких местах, отстоящих и/или наиболее удаленных от зоны А222 основания конструкции диафрагмы, может содержать отрезок меньшей массы. Например, раскосы А206 и А207 работающего на нормальное напряжение усиления на каждой стороне А214, А215 уменьшаются по толщине и/или ширине при прохождении от зоны А222 основания конструкции А1300 диафрагмы. Иными словами, раскосы А206/А207 работающего на нормальное напряжение усиления имеют меньшую толщину и/или ширину в местах, удаленных от зоны А222 основания конструкции диафрагмы по сравнению с толщиной и/или шириной в местах вблизи зоны основания. Согласно этому примеру раскосы А206 и А207 работающего на нормальное напряжение усиления уменьшаются по ширине в местах А216, как показано на фиг. A2b. Уменьшение ширины является ступенчатым А216, однако альтернативно оно может быть коническим/постепенным. Ясно, что в диафрагме конструктивного исполнения R1 возможны раскосы и одинаковой толщины, ширины и/или массы по их длине.
Присоединение работающего на нормальное напряжение усиления
Работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент А206/А207 может жестко присоединяться/крепиться к соответствующей большой стороне тела А208 диафрагмы любым подходящим способом, известным в области машиностроения. Согласно этому примеру каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент А206/А207 связан с соответствующей большой стороной тела диафрагмы посредством относительно тонких слоев клея, такого как эпоксидный клей, например. Это решение обеспечивает значительное уменьшение общего веса конструкции диафрагмы.
Согласно этому примеру раскосы А207 соединяются непосредственно с внутренними усиливающими элементами А209, за счет чего оказывается сопротивление как растягивающим/сжимающим, так и сдвиговым деформациям соответственно без какого-либо значительного источника промежуточной податливости. Для каждой стороны А214/А215 по два диагональных раскоса А206 усиления А206, работающего на нормальное напряжение, крепятся к поверхности стороны диафрагмы. В местах, где они пересекают раскосы А207 работающего на нормальное напряжение усиления, они прочно крепятся.
Кроме того, согласно этому примеру все раскосы А206 и А207 надежно соединяются с одной из длинных сторон катушечной обмотки А204. Все усиление надежно соединяется с сердцевиной А208 диафрагмы с большим перекрытием, предусмотренным для минимизации податливости, связанной с этими соединениями. Эти части диафрагмы приклеиваются друг к другу клеем, таким как эпоксидный клей, хотя дополнительно или альтернативно могут использоваться другие способы крепления (например, крепежные детали, сварка и т.п.), хорошо известные из уровня техники.
Слабые крепления, слабо закрепленные части тела диафрагмы и т.п. недопустимы, поскольку при использовании они могут дребезжать, тем самым создавая нежелательные шум и гармоники.
Материал работающего на нормальное напряжение усиления
3
3
3
3
3
Каждый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент А206/А207 изготавливается из материала, имеющего относительно высокий удельный модуль упругости по сравнению с некомпозитным пластиковым материалом. Примеры подходящих материалов включают металл, такой как алюминий, керамику, такую как оксид алюминия, или волокно с высоким модулем упругости, такое как в армированной углеволокном пластмассе. Согласно альтернативным вариантам осуществления могут использоваться и другие материалы. Согласно этому примеру раскосы А206 и А207 работающего на нормальное напряжение усиления изготовлены из анизотропной армированной углеволокном пластмассы с высоким модулем упругости, имеющим модуль Юнга приблизительно 450 ГПа, плотность около 2000 кг/м и удельный модуль упругости около 225 МПа/(кг/м) (все значения с учетом матричного связующего). Мог бы использоваться и альтернативный материал, однако для того, чтобы быть достаточно эффективным в противодействии деформации, удельный модуль упругости должен быть предпочтительно по меньшей мере 8 МПа/(кг/м), или, предпочтительнее, по меньшей мере 20 МПа/(кг/м), или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 100 МПа/(кг/м).
Кроме того, предпочтительно, если усиливающий материал имеет более высокую плотность, чем материал сердцевины А208 тела диафрагмы, например, по меньшей мере в 5 раз выше. Предпочтительнее, плотность материала работающего на нормальное напряжение усиления по меньшей мере в 50 раз выше плотности материала сердцевины. Еще предпочтительнее плотность материала работающего на нормальное напряжение усиления по меньшей мере в 100 раз выше плотности материала сердцевины. Это означает, что имеет место концентрация массы ближе к большим сторонам, что повышает сопротивление основным резонансным модам, изгибающим диафрагму, таким же образом, как улучшается момент инерции балки при использовании двутаврового профиля в отличие от замкнутого прямоугольника. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления работающее на нормальное напряжение усиление имеет значение плотности вне этих диапазонов.
Согласно этому примеру материалы, подходящие для использования в усилении, работающем на нормальное напряжение, могли бы включать пластмассу, армированную волокнами алюминия, бериллия и бора. Кроме того, подходят и многие другие металлы и керамика. Модуль Юнга волокон без матричного вяжущего составляет 900 ГПа. Предпочтительно, раскосы изготавливаются из анизотропного материала, такого как пластмасса, армированная волокнами, и, предпочтительно, модуль Юнга волокон, образующих композит, выше 100 ГПа, предпочтительнее, выше 200 ГПа, и, наиболее предпочтительно, выше 400 ГПа. Предпочтительно, волокна укладываются с по существу однонаправленной ориентацией в каждом раскосе и укладываются с по существу такой же ориентацией, что и продольная ось соответствующего раскоса, для максимального увеличения жесткости, которую раскос придает в направлении ориентации.
Толщина работающего на нормальное напряжение усиления
Толщина работающего на нормальное напряжение усиления может быть одинаковой вдоль/поперек одного или нескольких измерений усиления или, альтернативно, может варьировать вдоль/поперек одного или нескольких измерений.
Некоторые возможные варианты работающего на нормальное напряжение усиления
На фиг. А8, А9, А10, А11 и А12 показаны некоторые возможные варианты образования работающего на нормальное напряжение усиления конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1. Эти варианты описываются ниже, но ясно, что этими конкретными вариантами настоящее изобретение не ограничивается. В пределах объема настоящего изобретения находятся и другие варианты, которые могут описываться в других разделах и пунктах настоящего описания, и/или варианты, которые будут очевидными специалистам в данной области техники. К описанным ниже вариантам работающего на нормальное напряжение усиления также применимы другие свойства диафрагмы, включая материал усиления, толщину усиления и/или тип соединения усиления, как в вышеприведенном примере конструктивного исполнения R1.
Как описано выше, работающее на нормальное напряжение усиление диафрагмы конструктивного исполнения R1 может содержать любую комбинацию пластин, фольги и/или раскосов и аналогичных элементов для покрытия поверхности большой стороны или прохождения по ней или вблизи ее для оказания сопротивления деформации при растяжении/сжатии.
Один вариант вида работающего на нормальное напряжение усиления конструкции А1300 диафрагмы конструктивного исполнения R1 показан на фиг. А8. Согласно этому примеру усиление А801, работающее на нормальное напряжение, содержит фольгу или по существу твердую и тонкую пластину, по существу покрывающую всю часть каждой большой стороны А214, А215 тела диафрагмы. Этот вариант также имеет внутренние усиливающие элементы А209 в сердцевине тела диафрагмы.
Еще один вариант показан на фиг. А9. Согласно этому примеру конструкция А1300 диафрагмы содержит усиление А901, работающее на нормальное напряжение, подобное усилению А801, работающему на нормальное напряжение, показанному на фиг. А8, за исключением того, что по меньшей мере на одной (но предпочтительно каждой) большой стороне конструкции диафрагмы, имеющей работающее на нормальное напряжение усиление, на одном или нескольких участках периферийного края большой стороны, дальнего от зоны А222 основания конструкции диафрагмы, или возле него работающее на нормальное напряжение усиление убрано. Работающее на нормальное напряжение усиление по меньшей мере убрано на одном или нескольких участках периферийного края, дальнего от зоны А222 основания конструкции диафрагмы (например, от зоны центра массы узла диафрагмы и/или механизма возбуждения), или возле него. Согласно этому примеру несколько отсоединенных участков А902 лишены усиления вдоль и/или рядом с зоной периферийного края большой стороны, противоположного и/или наиболее удаленного от зоны А222 основания тела диафрагмы, предназначенной для присоединения части механизма возбуждения во время использования (т.е. наиболее удаленного от основной рамы диафрагмы). Участки А902, лишенные усиления, предпочтительно находятся по существу между соседними внутренними усиливающими элементами А209. Краевой участок А902 каждой большой стороны, лишенный усиления (рядом с торцевым концом/кончиком конструкции диафрагмы), имеет форму трех дуг, хотя достаточными могли бы быть многие другие формы, например, прямоугольная, круглая или треугольная. Согласно этому примеру для каждой большой стороны с усилением, работающим на нормальное напряжение, конструкция диафрагмы лишена также работающего на нормальное напряжение усиления на противоположных продольных периферийных краевых участках А903 на боковых краях (или рядом с ними) большой стороны, проходящих между зоной А222 основания тела диафрагмы и противоположным торцевым концом. Согласно этому примеру каждый боковой краевой участок каждой большой стороны, на котором работающее на нормальное напряжение усиление убрано, имеет форму прямой линии или является по существу линейным, хотя достаточными могли бы быть многие другие формы, такая как, например, извилистая форма. На фиг. D1, например, показан подобный вариант усиления D109-D111, работающего на нормальное напряжение, у которого на участках D118-D120 каждой большой стороны каждой конструкции диафрагмы в узле D101 диафрагмы на свободном периферийном крае большой стороны, дальнем от основания конструкции диафрагмы, или возле него, работающее на нормальное напряжение усиление убрано. Для каждой конструкции диафрагмы центральный дугообразный участок каждой большой стороны лишен работающего на нормальное напряжение усиления и имеет форму полукруга, а два других лишенных усиления участка по обе стороны от центрального участка проходят до соответствующих боковых краев диафрагмы.
На фиг. А10 показан еще один подобный вариант работающего на нормальное напряжение усиления конструктивного исполнения R1, в котором участок А1002 на обеих больших сторонах лишен работающего на нормальное напряжение усиления. В этом варианте участок А1002 является по существу полукруглым и проходит по существенной части ширины усиления А1001. Краевые участки А1003 каждой большой стороны конструкции диафрагмы на каждой боковой стороне или рядом с ней также лишены работающего на нормальное напряжение усиления линейным образом, подобным варианту, показанному на фиг. А9. Согласно альтернативным вариантам осуществления участок А1002 может не быть дугообразным, и/или участки А1003 могут не быть линейными, как в варианте на фиг. А9.
На фиг. А11 показан еще один вариант, подобный варианту с фольгой на фиг. А8, за исключением того, что работающее на нормальное напряжение усиление на каждой большой стороне на участке А1102 работающего на нормальное напряжение усиления (или на соответствующей большой стороне), дальнем от зоны А222 основания конструкции диафрагмы, имеет уменьшенную толщину по сравнению с толщиной на участке, ближнем к основанию конструкции диафрагмы. Изменение толщины в сторону уменьшения происходит на ступени А1103. Изменение толщины может быть ступенчатым или, альтернативно, коническим/постепенным. В этом варианте участок А1102 конструкции диафрагмы уменьшенной толщины на каждой большой стороне является ближайшим к участку на кончике/крае большой стороны, наиболее удаленному от зоны А222 основания конструкции диафрагмы. Важно отметить, что конструкция диафрагмы, показанная согласно этому примеру, не обязательно является конструкцией конструктивного исполнения R1 (поскольку она может лишь факультативно содержать внутренние усиливающие элементы, как подробнее описано в пункте 1.6 ниже), однако она включена здесь в целях иллюстрации возможного варианта вида наружного работающего на нормальное напряжение усиления, который может использоваться в конструктивном исполнении R1.
Еще один вариант показан на фиг. А12. Этот вариант подобен примеру, описанному выше со ссылками на фиг. А1 и А2, в том, что для образования работающего на нормальное напряжение усиления на каждой большой стороне диафрагмы используется группа раскосов А1201 и А1202. Согласно этому варианту осуществления раскосы А1202 проходят в продольном направлении рядом, но слегка отстоят от противоположных боковых сторон тела диафрагмы каждой большой стороны, при этом раскосы А1202 проходят диагонально по каждой большой стороне для образования одной поперечной связи, проходящей к концам противоположных боковых раскосов А1201. На участке своей длины, дальнем от зоны основания конструкции диафрагмы (например, зоны, предназначенной для соединения с механизмом возбуждения), раскосы А1201 имеют уменьшенную толщину. Изменение толщины является ступенчатым А1203, но, альтернативно, может быть коническим/постепенным. Однако согласно альтернативным вариантам осуществления каждый раскос А1202 может иметь уменьшенную ширину или уменьшенную массу или может иметь одинаковые толщину, ширину и/или массу по всей своей длине.
Работающее на напряжение сдвига/внутреннее усиление
Как уже отмечалось, конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R1 содержит по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент А209 (именуемый также работающим на напряжение сдвига усилением), встроенный/удерживаемый в материале сердцевины и между парой противоположных больших сторон А214 и А215 тела А208 диафрагмы. Согласно этому примеру в материале сердцевины тела диафрагмы удерживаются несколько внутренних усиливающих элементов А209. Ясно, что для достижения необходимого уровня сопротивления напряжению сдвига может использоваться любое число элементов А209. Согласно альтернативным вариантам осуществления в теле А208 может удерживаться лишь один элемент.
Согласно этому примеру каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента А209 является отдельным от материала сердцевины тела диафрагмы и соединен с ним для обеспечения сопротивления сдвиговой деформации в плоскости работающего на сдвиг усиления отдельно от какого-либо сопротивления сдвигу, оказываемого материалом сердцевины. Кроме того, каждый из по меньшей мере одного внутреннего усиливающего элемента А209 проходит внутри материала сердцевины А208 под углом относительно по меньшей мере одной из указанных больших сторон, достаточным для оказания сопротивления сдвиговой деформации при работе. Предпочтительно, этот угол находится в пределах между 40 и 140 градусами или, предпочтительнее, между 60 и 120 градусами или, даже предпочтительнее, между 80 и 100 градусами, или, наиболее предпочтительно, этот угол равен приблизительно 90 градусов относительно больших сторон. Согласно этому примеру каждый внутренний усиливающий элемент А209 проходит по существу параллельно сагиттальной плоскости тела А208 диафрагмы и приблизительно ортогонально паре противоположных больших сторон и работающим на нормальное напряжение усиливающим элементам А206/А207. Наличие по существу или приблизительно ортогонального усиления максимально увеличивает сопротивление напряжению сдвига.
Вид работающего на напряжение сдвига усиления
Согласно этому примеру каждый внутренний усиливающий элемент А208 представляет собой пластину А209. Пластина может иметь любой профиль или форму, необходимый или необходимую при работе для достижения требуемого уровня сопротивления напряжениям сдвига на теле А208 диафрагмы. Например, каждый внутренний усиливающий элемент может представлять собой пластину, пластина может быть сплошной или в некоторых местах перфорированной, или она может быть образована из последовательности раскосов или сетки пересекающихся раскосов. Периферия каждого элемента А209 может быть гладкой или зазубренной. Согласно этому примеру каждый работающий на напряжение сдвига усиливающий элемент представляет собой пластину А209, являющуюся по существу сплошной. В собранном виде конструкции диафрагмы А101 пластины А209 проходят в материале сердцевины по существу разнесенными (предпочтительно, но не обязательно, разнесенными на одинаковое расстояние) и параллельно друг другу. Каждая пластина А209 имеет подобный профиль или форму с формой поперечного сечения тела А208 диафрагмы и, в частности, с формой в сагиттальной плоскости тела А208 диафрагмы. Альтернативно, каждый внутренний усиливающий элемент А209 содержит сетку лежащих в одной плоскости раскосов. Кроме того, согласно альтернативным вариантам осуществления пластины и/или раскосы могут проходить в трех измерения в материале сердцевины.
Каждый внутренний усиливающий элемент А209 проходит по существу к одному или нескольким периферийным участкам тела А208 диафрагмы, наиболее удаленным от зоны основания конструкции диафрагмы (например, от места, где находится центр массы узла диафрагмы в собранном состоянии). Согласно этому примеру этим дальним участком является конический торцевой конец тела А208 диафрагмы.
Материал работающего на напряжение сдвига усиления
Каждый внутренний усиливающий элемент А209 изготавливается из материала, имеющего относительно высокий максимальный удельный модуль упругости по сравнению с некомпозитным пластиковым материалом. Примеры подходящих материалов включают металл, такой как алюминий, керамику, такую как оксид алюминия, или волокно с высоким модулем упругости, такое как в армированной углеволокном пластмассе.
3
3
Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент изготавливается из материала, имеющего относительно высокий максимальный удельный модуль упругости, например, предпочтительно, по меньшей мере 8 МПа/(кг/м), или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 20 МПа/(кг/м). Подходят многие металлы, керамика или армированные волокном пластмассы с высоким модулем упругости. Например, внутренний усиливающий элемент может изготавливаться из пластмассы, армированной волокнами алюминия, бериллия или углеволокном.
Предпочтительно, внутренний усиливающий элемент имеет высокий модуль упругости в направлениях под углом приблизительно +45 градусов и -45 градусов относительно фронтальной плоскости А213 тела диафрагмы. Если внутренний усиливающий элемент анизотропен, то, предпочтительно, сопротивление растяжению оказывается под углом приблизительно +/-45 градусов к фронтальной плоскости, например, в случае углеволокна, предпочтительно, по меньшей мере, некоторые из волокон ориентированы под углом +/-45 градусов к фронтальной плоскости. Следует отметить, что в некоторых конструкциях диафрагмы могут быть зоны внутреннего усиления, требующие жесткости в других направлениях, например, вблизи точек приложения нагрузок к диафрагме, например, вблизи петельного узла.
3
Согласно этому примеру внутренние усиливающие элементы А209 могут изготавливаться из алюминиевой фольги толщиной 0,01 мм, имеющей модуль Юнга около 69 ГПа и удельный модуль упругости около 28 МПа/(кг/м). Ясно, что эти значения являются лишь иллюстративными и не предназначены для ограничения объема настоящего изобретения.
Толщина работающего на напряжение сдвига усиления
Каждый внутренний усиливающий элемент А209 предпочтительно является относительно тонким, чтобы тем самым уменьшить общий вес конструкции А101 диафрагмы, но вместе с тем достаточно толстым для обеспечения достаточного сопротивления напряжениям сдвига. Таким образом, толщина внутренних усиливающих элементов зависит (хотя не исключительно) от размера тела диафрагмы, формы и/или характеристик тела диафрагмы и/или числа используемых внутренних усиливающих элементов А209. В одной предпочтительной реализации конструктивного исполнения R1 внутренние усиливающие элементы являются по существу тонкими и соответствуют площади тела диафрагмы, которую они усиливают, чтобы обеспечить значительную жесткость для сопротивления разрушающим резонансным модам. Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент имеет среднюю толщину менее значения х (измеряемого в мм), рассчитываемого по формуле:
2
где а - площадь воздуха (в мм), который при использовании может толкаться телом диафрагмы, с - постоянная, предпочтительно равная 100, предпочтительнее, с=200 или, даже предпочтительнее, с=400 или, наиболее предпочтительно, с=800. Предпочтительно, каждый внутренний усиливающий элемент изготовлен из материала толщиной менее 0,4 мм, или, предпочтительнее, менее 0,2 мм, или, предпочтительнее, менее 0,1 мм, или, предпочтительнее, менее 0,02 мм.
Согласно этому примеру каждый внутренний усиливающий элемент А209 изготовлен из материала толщиной приблизительно 0,01 мм.
Тип соединения работающего на напряжение сдвига усиления
При сборке конструкции диафрагмы внутренние усиливающие элементы А209 предпочтительно жестко крепятся/присоединяются на каждой стороне к каждому из противоположных работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов А206/А207 (на противоположных больших сторонах тела А208 диафрагмы). Альтернативно, каждый внутренний усиливающий элемент проходит рядом с противоположными работающими на нормальное напряжение усиливающими элементами, но отдельно от них. При сборке каждый внутренний усиливающий элемент А209 жестко присоединяется/крепится к материалу сердцевины тела A208 диафрагмы любым подходящим способом, известным в области машиностроения. Согласно этому примеру элементы А209 крепятся к материалу сердцевины А208 и, предпочтительно, к соответствующему(им) работающему(им) на нормальное напряжение усиливающему(им) элементу(ам) А206/А207 посредством относительно тонких слоев эпоксидного клея. Предпочтительно, масса клея составляет менее приблизительно 70% массы соответствующего внутреннего усиливающего элемента. Предпочтительнее, она менее 60%, или менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или, наиболее предпочтительно, менее 25% массы соответствующего внутреннего усиливающего элемента А209.
Внутренние усиливающие элементы А209 предпочтительно проходят к краевым участкам диафрагмы (или близко к ним), наиболее удаленным от основания А222 диафрагмы или компонента создания силы, которым является катушечная обмотка А109, где при использовании диафрагма подвергается изменению силы, и где сосредоточена большая часть массы. Согласно предпочтительному конструктивному исполнению внутренние усиливающие элементы А209 присоединены к раскосам А206 и А207 работающего на нормальное напряжение усиления с обеих сторон. Внутренние усиливающие элементы проходят в направлении от движущей катушки А109 к краям диафрагмы, наиболее удаленным от указанной движущей катушки, поскольку удаленность этих краев от места наибольшей концентрации массы обычно делает их особенно подверженными резонансу. Поэтому большинство раскосов и все внутренние усиливающие элементы проходят прямо к этому наиболее удаленному краю.
Эффект этой ориентации внутренних усиливающих элементов и большинства раскосов заключается в том, что повышаются самые низкие и/или наиболее проблематичные в части разрушения диафрагмы частоты, благодаря чему оптимизируются рабочие характеристики диафрагмы. Два боковых края, не поддерживаемые внутренними усиливающими элементами, находятся ближе к зоне А222 основания конструкции диафрагмы, где находятся движущая катушка и центр массы узла диафрагмы, и поэтому меньше подвержены резонансу. Кроме того, самый низкочастотный резонанс, включающий смещение сторон, часто проявляет себя как крутильная мода, не причиняющая большого вреда, поскольку она обычно имеет почти нулевое чистое смещение воздуха, и поскольку из-за симметрии диафрагмы и общего возбуждения обычно она возбуждается лишь минимально.
Некоторые возможные варианты работающего на напряжение сдвига усиления
Внутренние усиливающие элементы А209 содержат любую комбинацию панелей и/или раскосов, встроенных в материал сердцевины, при этом каждая и/или каждый предпочтительно проходят с охватом существенной части толщины материала для обеспечения достаточного сопротивления силам напряжения сдвига. Простейший и наиболее предпочтительный вариант (используемый в аудио преобразователе в соответствии с вариантом осуществления А на фиг. А1 и А2) показан на фиг. H1a и H1b, где внутренний усиливающий элемент является по существу плоской и по существу тонкой фольгой.
Кроме того, могут использоваться и альтернативные виды внутренних усиливающих элементов. Например, треугольная решетка раскосов, показанная на фиг. H1c и H1d, подобная тому, что видно на виде сбоку средней части типичной конструкции стрелы крана. В некоторых случаях функция работающего на сдвиг усиления может выполняться достаточно эффективно, даже если оно не лежит строго в одной плоскости, скажем, например, если алюминиевая фольга гофрирована (как показано на фиг. H1e и H1f), и если есть соединения с компонентами наружного работающего на нормальное напряжение усиления.
Кроме того, в некоторых вариантах внутренний работающий на напряжение сдвига усиливающий элемент может принимать альтернативную форму (например, прямоугольную, дугообразную и аналогичные формы) в соответствии с формой поперечного сечения соответствующего тела диафрагмы. Например, у аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления G, показанного на фиг. G2, внутренние работающие на напряжение сдвига усиливающие элементы G109 являются по существу прямоугольными в соответствии с формой поперечного сечения тела G108 диафрагмы. Еще один вариант формы показан на фиг. G6, где внутренние усиливающие элементы G603 имеют по существу трапецеидальную форму, чтобы соответствовать форме поперечного сечения тела G602 диафрагмы.
Выше описаны некоторые возможные варианты вида внутреннего работающего на напряжение сдвига усиления конструктивного исполнения R1, однако ясно, что этими конкретными вариантами настоящее изобретение не ограничивается. В пределах объема настоящего изобретения находятся и другие варианты, которые могут описываться в других разделах и пунктах настоящего описания, и/или варианты, которые будут очевидными специалистам в данной области техники. К этим вариантам диафрагмы конструктивного исполнения R1 также применимы другие свойства диафрагмы, включая материал усиления, толщину усиления и/или тип соединения усиления, как в вышеприведенном примере конструктивного исполнения R1.
Тело диафрагмы
Вид тела диафрагмы
Рассмотрим снова фиг. А2 и А15, согласно этому примеру конструкции А1300 диафрагмы конструктивного исполнения R1 большие стороны А214 и А215 тела А208 диафрагмы являются по существу гладкими для обеспечения подходящего профиля, к которому можно приклеить работающее на нормальное напряжение усиление А206 и А207. Эта поверхность предпочтительно является достаточно плоской, поскольку соответствующее работающее на нормальное напряжение усиление создает более оптимальную жесткость, если является относительно прямым и, следовательно, становится менее подверженным выпучиванию, по меньшей мере, в местах и направлениях, в которых оно не поддерживается внутренними усиливающими элементами А209. В случае использования сердцевины А208 диафрагмы, имеющей особенно разнородный или неоднообразный вид, например, в случае сердцевины в виде сот, имеющей неоднообразные стенки и/или полости, общий наружный периферический профиль больших сторон тела диафрагмы наиболее предпочтительно является по существу гладким по той причине, что усиление можно приклеить к каждой стенке, которую оно проходит, и при этом стенка может обеспечить поперечную опору усиления, чтобы помочь минимизировать локализованный резонанс, а усиление может придать жесткость сердцевине для придания жесткости всей диафрагме.
Согласно этому примеру диафрагма А101 в собранном состоянии содержит по существу клинообразное тело А208 и/или тело, по существу треугольное в поперечном сечении. Хотя общая форма поперечного сечения тела диафрагмы преобразователей поворотного действия (параллельного сагиттальной плоскости А217 тела диафрагмы) предпочтительно является по существу треугольной или клинообразной, в альтернативных вариантах конструктивного исполнения R1 возможны и другие геометрии, такие как прямоугольные, каплевидные или выпуклые профили, и этим конкретным примером настоящее изобретение не ограничивается.
В случае преобразователей линейного действия хорошо работает ромбический профиль поперечного сечения, однако в альтернативных вариантах возможны и другие профили, например, трапецеидальные, прямоугольные или выпуклые профили.
Приблизительно выпуклые профили, такие как трапецеидальный профиль, показанный на фиг. G6, обычно будут иметь лучшие характеристики в части разрушения и будут легче, поэтому они обычно являются предпочтительными.
Материал сердцевины тела диафрагмы
3
3
3
Узел А101 диафрагмы или конструкция А1300 диафрагмы содержит клиновидное тело диафрагмы (хотя возможны и многие другие геометрии), выполненное из материала сердцевины А208, который представляет собой пену, например, пенополистирол плотностью 16 кг/м и с удельным модулем упругости 0,53 МПа/(кг/м), или иного материала сердцевины, обладающего свойствами низкой плотности (в идеальном случае менее 100 кг/м) и высокого удельного модуля упругости.
Сердцевина А208 предпочтительно представляет собой легкий и достаточно жесткий материал, имеющий связанную структуру, меняющуюся в трех измерениях, такой как пена или структурированный материал с упорядоченной трехмерной решеткой. Материал сердцевины может представлять собой композитный материал. Хотя предпочтительным материалом является пенополистирол, подходящие альтернативные материалы могли бы включать пенополиметилметакриламид, вспененный аэрогель, гофрированный картон, металлические микрорешетки, алюминиевый сотовый материал, арамидный сотовый материал и пробковую древесину. В пределах объема настоящего изобретения и другие материалы, очевидные специалистам в данной области техники.
3
3
3
3
Материал сердцевины тела А208 диафрагмы отдельно от остальных компонентов конструкции А101 диафрагмы (например, отдельно от наружного или внутреннего усилений) имеет относительно низкую плотность. Согласно этому примеру материал сердцевины имеет плотность менее приблизительно 100 кг/м, предпочтительнее, менее приблизительно 50 кг/м, даже предпочтительнее, менее приблизительно 35 кг/м и, наиболее предпочтительно, менее приблизительно 20 кг/м. Ясно, что в альтернативных видах материал сердцевины тела диафрагмы может иметь значение плотности вне этих диапазонов. Это означает, что диафрагма может изготавливаться относительно толстой без добавления чрезмерной массы, что повышает жесткость и уменьшает массу, тем самым повышая сопротивление разрушающим резонансам.
3
3
Хотя узел диафрагмы содержит каркас высокой жесткости, состоящий из внутреннего работающего на напряжение сдвига усиления и наружного работающего на нормальное напряжение усиления, в некоторых случаях материал тела все равно должен поддерживать компоненты каркаса в противодействии локализованным поперечным резонансам и поддерживать себя в противодействии резонансам на локальных сгустках пены на участках между компонентами каркаса. Тело А208 диафрагмы отдельно от остальных компонентов конструкции диафрагмы (например, отдельно от наружного или внутреннего усилений) предпочтительно имеет относительно высокий удельный модуль упругости. Согласно этому примеру тело А208 диафрагмы отдельно от остальных компонентов конструкции имеет удельный модуль упругости выше приблизительно 0,2 МПа/(кг/м) и, наиболее предпочтительно, выше приблизительно 0,4 МПа/(кг/м). Ясно, что в альтернативных видах тело диафрагмы может иметь значение удельного модуля упругости вне этих диапазонов. Высокий удельный модуль упругости означает, что тело диафрагмы может поддерживать каркас и, в частности, и свой собственный вес в противодействии локализованным «поперечным» резонансным модам и резонансным модам на локальных сгустках пены соответственно.
Толщина тела диафрагмы
Тело диафрагмы (изготовленное из всех частей тела А208) является по существу толстым (в своей самой толстой зоне). В настоящем описании, и если не указано иначе, выражение «по существу толстое тело диафрагмы» означает тело диафрагмы, имеющее, по меньшей мере, максимальную толщину, являющуюся относительно толстой по сравнению, по меньшей мере, с наибольшим размером тела, таким как максимальная длина А220 по диагонали тела (далее по тексту именуемая также максимальной длиной тела диафрагмы). В случае трехмерного тела (как в случае большинства вариантов осуществления), размер длина по диагонали может проходить по толщине/глубине и ширине тела в трех измерениях. Тело диафрагмы не обязательно может иметь одинаковую толщину, по существу толстую, в одном или нескольких измерениях. Выражение «относительно толстая» относительно наибольшего размера может означать, например, по меньшей мере, примерно 11% наибольшего размера (такого как максимальная длина А220 тела). Предпочтительнее, максимальная толщина А212 составляет, по меньшей мере, примерно 14% наибольшего размера А220 тела. В настоящем описании максимальная толщина в отношении по существу толстого тела диафрагмы может также быть связанной с размером по длине тела диафрагмы, который по существу перпендикулярен размеру по толщине (далее по тексту именуемым длина А211 тела диафрагмы). Выражение «относительно толстая» в этом контексте может означать, по меньшей мере, примерно 15% длины А211 тела диафрагмы или, предпочтительнее, по меньшей мере, примерно 20% длины А211 тела диафрагмы. Согласно некоторым вариантам осуществления диафрагма может считаться относительно толстой относительно радиуса диафрагмы (или размера по длине) от точки А218 центра массы (узла диафрагмы) до наиболее удаленной периферии тела диафрагмы. Выражение «относительно толстая» в этом контексте может означать, по меньшей мере, примерно 15% максимального радиуса А221 диафрагмы или, предпочтительнее, по меньшей мере, примерно 20% максимального радиуса А221. Согласно некоторым вариантам осуществления и, особенно, в случае с драйвером поворотного действия длина А211 тела диафрагмы может измеряться от оси поворота до самого дальнего периферийного края.
Согласно этому примеру, в котором диафрагма предназначена для преобразователя поворотного действия, толщина А212 тела диафрагмы предпочтительно (по меньшей мере, в самой толстой области) является по существу толстой относительно длины А211 тела диафрагмы (длины от оси А114 поворота или зоны А222 основания до противоположного торцевого конца/кончика тела диафрагмы). Предпочтительно, процентное отношение толщины А212 тела диафрагмы к длине А211 равно по меньшей мере 15% или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 20%, как описано выше.
Предпочтительно, зона максимальной толщины - это зона основания конструкции диафрагмы.
Увеличение толщины может привести к непропорциональному увеличению общей жесткости диафрагмы, особенно если на наружных поверхностях находится работающее на нормальное напряжение усиление, и если тело диафрагмы имеет работающее на сдвиг усиление, как описано в настоящем документе.
Уголковые элементы
Рассмотрим фиг. A2g, согласно этому примеру, чтобы помочь обеспечить жесткое соединение, особенно в части сдвиговых нагрузок, между внутренним усилением А209 и основанием А222 диафрагмы, содержащим катушечную обмотку А109, распорную деталь А110 и валик А111, внутри основания тела диафрагмы/клина А208 вставлены и приклеены (или жестко прикреплены иным образом) несколько уголковых элементов А210, каждый из которых обеспечивает большую площадь поверхности контакта с распорной деталью А110 и внутренними усиливающими элементами А209 для повышения прочности соединения. Согласно этому примеру используются четыре уголковых элемента, однако ясно, что может использоваться любое число этих элементов, и типично это число будет зависеть от числа внутренних усиливающих элементов А209 и/или числа частей, используемых для образования тела А208 диафрагмы. Это важно для жесткости, поскольку клеи не настолько жесткие, как соединяемые конструктивные компоненты, и, следовательно, как уже отмечалось, потенциально могут ограничивать характеристики разрушения преобразователя.
После того как все уголковые элементы А210 прикреплены внутри тела диафрагмы/клина А208, конструкция тела диафрагмы/клина А208 приклеивается к катушке, распорной детали и валику соответствующего узла преобразователя с помощью относительно жесткого клея, такого как эпоксидная смола.
Следует отметить, что многие клеи содержат размягчители для повышения их прочности, но которые в этом случае применения могут быть вредными, как и в случае многих других применений, описанных в настоящем документе, в которых жесткость имеет первостепенную важность. По соображениям прочности может быть предпочтительным использовать смолу, не содержащую размягчителя. Подходящими, но без ограничения объема настоящего изобретения, могут быть эпоксидные смолы, используемые для укладки стекловолокна.
Способ производства
Ниже вкратце изложен способ массового производства конструкции А1300 диафрагмы этого примера. Ясно, что для штучного или массового производства могут использоваться и другие способы, и этим конкретным примером настоящее изобретение не ограничивается.
В случае этого примера вначале создают клин, содержащий сердцевину А208 и внутренний усиливающий элемент А209. Несколько (в данном случае 4) больших листов материала внутреннего усиливающего элемента А209 прокладываются между несколькими (в данном случае 5) большими листами материала сердцевины А208 с использованием клеящего средства, например эпоксидного клея. После отверждения клея ламинат нарезают на куски с образованием, например, клиньев А208 в этом конкретном примере (или любой другой формы, требуемой для тела диафрагмы в других вариантах). Каждый кусок/клин А208 образует одно тело А208 диафрагмы, как показано на фиг. А2 и А15, и крепится к другим компонентам, таким как компонент создания силы соответствующего преобразующего механизма (например, катушечные обмотки) и/или основание А222 диафрагмы. Затем работающее на нормальное напряжение усиление могут соединять с большими сторонами клинообразного ламината. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления конструкцию диафрагмы создают с использованием других способов, например, путем образования каждой индивидуальной конструкции диафрагмы отдельно.
Массу клея, используемого для соединения внутренних работающих на напряжение сдвига усиливающих элементов и работающего на нормальное напряжение усиления между собой и с сердцевиной диафрагмы, предпочтительно минимизировать, но при условии, что клея должно быть достаточно, чтобы предотвратить расслоение при использовании. Это объясняется тем, что клей не обеспечивает пропорциональное влияние на характеристики, особенно жесткость, конструкции. Предпочтительно, клей используют в количестве менее приблизительно 70% массы на единицу площади соответствующего внутреннего усиливающего элемента, предпочтительнее, менее 60%, или менее 50%, или менее 40%, или менее 30%, или, наиболее предпочтительно, менее 25% массы на единицу площади соответствующего внутреннего усиливающего элемента.
Существует несколько подходящих способов нанесения тонкого слоя клея на усиливающие элементы, работающие на нормальное напряжение или напряжение сдвига, при подготовке к приклеиванию указанного элемента к материалу сердцевины диафрагмы. Один способ предусматривает нанесение клеящего вещества в виде мелкого разбрызгивания. Другой способ предусматривает вначале нанесение клеящего вещества в избытке, а затем его удаление, например стирающим или выметающим движением, пока не останется минимальное и равномерное количество клеящего вещества. В обоих этих способах клеящее вещество преимущественно характеризуется низкой вязкостью.
2
Эффективным способом определения, сколько клеящего вещества нанесено, является визуальное определение оттенка цвета. Если используется эпоксидная смола, цвет которой желтый, то более толстые участки клея будут иметь более темный оттенок желтого, если смотреть на клей, нанесенный на (например) лист алюминиевой фольги. Для измерения массы усиления до и после нанесения клеящего вещества могут использоваться точные шкалы, и эта информация может использоваться для определения общей массы нанесенного клея. При нанесении клеящего вещества тонкий слой может обеспечить вполне удовлетворительное прилипание к сердцевине из пенополистирола, например, лист алюминиевого усиления может адекватно приклеиваться к сердцевине из пенополистирола с использованием эпоксидной смолы в массе на единицу площади, такой малой как 0,5 г/м. Толщина этого слоя равна приблизительно 0,5 мкм. Следует отметить, что в случае одного усиливающего элемента, вложенного между двумя кусками материала сердцевины, масса клея удваивается, поскольку требуют клея обе стороны усиления.
Клеящее вещество может наноситься только на поверхность усиливающего элемента (и не на сердцевину), или только на поверхность сердцевины (и не на усиливающий элемент), или на обе поверхности - и усиливающего элемента, и сердцевины, подлежащих склеиванию.
Клеящее вещество может наноситься на материал сердцевины в максимально возможной мере избирательно, так чтобы покрывались лишь те части, которые контактируют с усилением, при этом любые небольшие окклюзии в сердцевине не покрываются, поскольку из-за того, что окклюзии не будут контактировать с внутренним усилением, нанесение клея увеличило бы массу без повышения прочности. Один из способов достижения такого результата - нанесение клеящего вещества тонким слоем (например, с использованием способа, описанного выше) на доску или лист для нанесения клея, например, лист из политетрафторэтилена (Teflon) или сверхвысокомолекулярного полиэтилена. Затем материал сердцевины прикладывают к клеящему веществу на доске для нанесения клея, находящейся на ровной поверхности, и клеящее вещество переносится на нужные части сердцевины, а именно на части, касающиеся доски, без заполнения окклюзии.
Массу используемого клеящего вещества, способного адекватно склеить компоненты, предпочтительно минимизировать, для этого можно прибегнуть к методу проб и ошибок. Количество клеящего вещества, которое является эффективным, по всей видимости, будет варьировать в зависимости от типа склеиваемых материалов усиления и сердцевины.
При ламинировании усиливающих элементов и материала сердцевины важно обеспечить, чтобы после отверждения клеящего вещества эти части надежно удерживались вместе. Один из способов достижения этого - вначале уложить эти части друг на друга так, как они должны склеиться, а затем приложить силу, например, приложив нагрузку. Зажимное устройство может выполняться таким образом, чтобы прикладывать силу равномерно. Такое устройство может содержать нижнюю плиту, на которую помещают штабель ламината, и верхнюю плиту, прижимающую штабель ламината к нижней плите. Кроме того, зажимное устройство может содержать боковые направляющие (если требуются), чтобы помочь предотвратить выскальзывание частей штабеля ламината при прикладывании силы.
Одним из способов определения, какое давление необходимо прикладывать, заключается в изначальном определении, например, опытным путем или путем изучения технических условий изготовителя, максимума, который можно приложить, не вызвав при этом повреждения, значительно ухудшающего характеристики сердцевины (в частности, удельный модуль упругости), и последующем незначительном уменьшении этого максимума для обеспечения запаса надежности. Например, эффективным и вместе с тем безопасным может быть уменьшение этого давления на 50%. В одном альтернативном предпочтительном способе массового производства используют зажимное устройство, содержащее стопоры, механически предотвращающие чрезмерное сжатие штабеля ламината.
Аудио преобразователь, содержащий конструкцию диафрагмы конструктивного исполнения R1
Конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R1 предназначена и конструктивно исполнена для использования в узле аудио преобразователя, пример которого показан на фиг. А1. Согласно этому примеру конструкция А1300 диафрагмы конструктивно исполнена для использования в соответствии с первым предпочтительным вариантом осуществления А узла аудио преобразователя. Узел преобразователя в соответствии с вариантом осуществления А представляет собой узел аудио преобразователя поворотного действия. В собранном состоянии преобразователь содержит основание А115, с которым соединен и относительно которого поворачивается узел А101 диафрагмы. Основание А115 содержит, по меньшей мере, часть приводного механизма, во время работы приводящего узел А101 диафрагмы во вращение относительно основания. Согласно этому варианту осуществления аудио преобразователя электромагнитный приводной механизм вращает диафрагму во время работы. Основание А115 содержит тело А102 магнита с противостоящими и разъединенными полюсными наконечниками А103 и А104 на конце тела А102 рядом с узлом А101 диафрагмы. Узел А101 диафрагмы содержит конструкцию А1300 диафрагмы и основание А222 диафрагмы, жестко соединенное с конструкцией А1300 диафрагмы и имеющее катушку электромагнитного механизма, расположенную между полюсными наконечниками А103 и А104 и соединенную с приводным концом А101 диафрагмы.
Ясно, что, хотя в настоящем описании в отношении определенной комбинации признаков каждого вариантов осуществления аудио преобразователя использованы термины «конструкция диафрагмы» и «узел диафрагмы», сделано это, главным образом, в целях краткости, и эти термины не должны ограничиваться этими конкретными комбинациями признаков. Например, в настоящем описании и формуле изобретения в ее самой широкой интерпретации, и если не указано иначе, упоминание конструкции диафрагмы может означать, по меньшей мере, тело диафрагмы, и упоминание узла диафрагмы также может означать, по меньшей мере, тело диафрагмы. Упоминание диафрагмы может также означать либо конструкцию диафрагмы, либо узел диафрагмы.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А предпочтительно представляет собой электроакустический преобразователь, предназначенный для преобразования электрической энергии в акустическую энергию. В последующем описании могут приводиться ссылки на этот тип применения или на компоненты, подходящие для этого применения. Однако ясно, что аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А может использоваться и как акустоэлектрический преобразователь, будучи модифицированным и при замене определенных компонентов на их аналоги, как ясно специалистам в данной области техники.
Узел диафрагмы
Рассмотрим фиг. А2, один конец конструкции А1300 диафрагмы, более толстый (иногда именуемый как конец или зона основания диафрагмы) имеет основание А222 диафрагмы, содержащий прикрепленный к нему компонент создания силы. Конструкция А1300 диафрагмы, соединенная, по меньшей мере, с компонентом создания силы, образует узел А101 диафрагмы. Компонент создания силы предназначен для прикладывания механической силы к конструкции диафрагмы в ответ на энергию, например, электрическую энергию. Согласно этому варианту осуществления компонент создания силы представляет собой электромагнитную катушку А109, намотанную с приблизительной прямоугольной формой, состоящей из двух длинных сторон А204 и двух коротких сторон А205, соответствующей форме конца основания конструкции А1300 диафрагмы. Возможны и другие формы, такие как спиральные или геликоидальные обмотки, и ясно, что форма будет зависеть от формы и вида тела А208 диафрагмы. Катушечная обмотка может выполняться из любого подходящего проводящего материала, такого как медь или, например, из эмалированного медного провода, удерживаемого эпоксидной смолой. Этот провод может факультативно наматываться на распорную деталь А110, которая может изготавливаться из любого подходящего материала, предпочтительно являющегося непроводящим или лишь мало проводящим, такого как пластмасса, армированная углеволокном, или пропитанная эпоксидной смолой бумага. Распорная деталь может иметь модуль Юнга приблизительно 200 ГПа. Кроме того, распорная деталь имеет профиль, дополняющий более толстый конец основания конструкции А1300 диафрагмы, чтобы в собранном состоянии узла А101 диафрагмы проходить вокруг или рядом с периферийным краем более толстого конца основания конструкции А1300 диафрагмы. Распорная деталь А110 крепится/жестко присоединяется к стальному валику А201. Комбинация этих трех компонентов, расположенных в основании/на толстом конце тела А208 диафрагмы, образует жесткое основание А222 диафрагмы узла диафрагмы, имеющее по существу компактную и устойчивую геометрию, создающее твердую и резонансно устойчивую платформу, к которой жестко крепится более легкая клиновидная часть узла диафрагмы.
В аудио преобразователе поворотного действия, таком как показан в соответствии с вариантом осуществления А настоящего изобретения, оптимальная эффективность может быть получена, если преобразующий механизм расположен относительно близко к оси поворота. Это хорошо согласуется с целями настоящего изобретения в части минимизации нежелательных резонансных мод и, в частности, с вышеупомянутым замечанием, что расположение типично тяжелого механизма возбуждения рядом с осью поворота обеспечивает жесткое соединение с петельным механизмом посредством относительно тяжелых и компактных компонентов без слишком большого увеличения инерции вращения узла диафрагмы. В случае варианта осуществления А радиус катушки может быть примерно 2 мм, например, или примерно 13% длины А211 тела диафрагмы при использовании для персональных аудио устройств, однако ясно, что это зависит от размера и назначения аудио преобразователя.
Для того чтобы максимально повысить способность преобразователя обеспечивать высококачественное звуковоспроизведение за счет максимального увеличения амплитуды полного колебания диафрагмы и уменьшенной чувствительности к резонансам, отношение радиуса места крепления компонента создания силы к длине А212 тела диафрагмы, измеренной от оси поворота, предпочтительно менее 0,5 и, наиболее предпочтительно, менее 0,4. Это может также помочь оптимизировать эффективность.
В случае если компонентом передачи силы является катушка, по соображениям эффективности предпочтительно, чтобы отношение радиуса катушки к длине тела диафрагмы, опять-таки измеренной от оси поворота, было более 0,1, предпочтительнее, более 0,15, еще предпочтительнее, более 0,2 и, наиболее предпочтительно, более 0,25. Как правило, для оптимизации эффективности и предотвращения разрушения драйвера предпочтительными являются большие радиусы катушки с меньшей массой катушечных обмоток.
Основание преобразователя
Узел А101 диафрагмы, включая конструкцию А1300 диафрагмы и основание А222 диафрагмы, предназначен для соединения с возможностью поворота с основанием А115 преобразователя для образования аудио преобразователя.
Аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления А, показанный на фиг. A1a-b, имеет основание А115 преобразователя, состоящее из одного или нескольких компонентов/частей, имеющих высокий удельный модуль упругости. Основное преимущество этого заключается в том, что резонансные частоты, характерные в основании А115, представляют собой относительно высокие частоты, поскольку конструкция является сравнительно более жесткой и сравнительно более легкой. Согласно этому предпочтительному варианту осуществления основание А115 содержит часть электромагнитного приводного механизма, содержащего тело А102 магнита и противостоящие и разъединенные полюсные наконечники А103 и А104, соединенные с противоположными сторонами тела А102 магнита. Полюсные наконечники предназначены для направления магнитного потока рядом с длинными сторонами А204 катушечной обмотки А109 в собранном состоянии и вокруг них, чтобы тем самым функционально взаимодействовать с обмоткой и образовывать приводной механизм.
Удлиненный контактный стержень А105 проходит поперек тела магнита в зазоре, образованном между полюсными наконечниками. Контактный стержень А105 образует часть контактного петельного узла аудио преобразователя и соединен с телом магнита с одной стороны и с другой частью контактного петельного узла, а именно валиком А111 узла А101 диафрагмы, с противоположной стороны. Контактный петельный узел по этому варианту осуществления подробно описан в пункте 3.2 настоящего описания, который посредством ссылки включается в эту часть описания и для краткости повторяться не будет. Контактный стержень А105 выполнен имеющим большую площадь поверхности контакта на стороне соединения с телом А102 магнита по сравнению со стороной соединения с узлом А101 диафрагмы.
Два разъединяющих штифта А107 и А108 выступают вбок с противоположных сторон тела А102 магнита и образуют часть разъединяющей системы, предназначенной для соединения с возможностью поворота основания А105 с соответствующим корпусом в собранном состоянии. Разъединяющая система по этому варианту осуществления подробно описана в пункте 4.2 настоящего описания, который посредством ссылки включается в эту часть описания и для краткости повторяться не будет.
Согласно предпочтительному конструктивному исполнению в соответствии с вариантом осуществления А, основание А115 содержит тело А102 магнита из неодимия (NdFeB), стальные полюсные наконечники А103 и А104, стальной контактный стержень А105 и титановые разъединяющие штифты А107 и А108. Все части основания А115 преобразователя соединены с использованием клеящего вещества, например, клея на основе эпоксидной смолы. Ясно, что согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого варианта осуществления могут использоваться и другие материалы и способы соединения, такие как сварка или зажим крепежными деталями, известные специалистам в данной области техники.
Согласно этому варианту осуществления преобразователь дополнительно содержит восстанавливающий/смещающий механизм, функционально соединенный с узлом А101 диафрагмы для смещения узла А101 диафрагмы в нейтральное угловое положение относительно основания А115. Предпочтительно, нейтральное положение является, по существу, центральным положением совершающего возвратно-качательные движения узла А101 диафрагмы. Согласно предпочтительному конструктивному исполнению по этому варианту осуществления механизм центрирования диафрагмы в виде торсионного валка А106 связывает основание А115 преобразователя с узлом А101 диафрагмы и обеспечивает восстанавливающую/смещающую силу, достаточную для центрирования узла А101 диафрагмы в равновесное положение относительно основания А115 преобразователя. Согласно этому примеру восстанавливающий механизм А106 образует часть петельного узла и более подробно описан в пункте 3.2 настоящего описания. В этом конструктивном исполнении для обеспечения восстанавливающей силы используется торсионная пружина, хотя ясно, что в альтернативном конструктивном исполнении для обеспечения вращательной восстанавливающей силы могут использоваться и другие смещающие компоненты или механизмы, хорошо известные в данной области техники.
Основание А115 преобразователя разработано по существу жестким, так что любые резонансные моды, которые оно имеет, предпочтительно будут находиться вне РДЧ преобразователя. Примером этого типа конструкции служит то, что основная часть основания А115 преобразователя (то есть, основная масса основания), состоящая из тела А102 магнита и полюсных наконечников А103 и А104, имеет по существу жесткую и компактную геометрию, в которой ни один размер значительно не превышает любой иной размер.
Контактный стержень А105 соединен с торсионным валиком А106 на концевой детали А303 (см. фиг. A3), и для выполнения этого соединения жестким контактный стержень А105 должен выступать из тела А102 магнита и наружных полюсных наконечников А103 и А104. Торсионный валик А106 проходит в боковом направлении и по существу ортогонально со стороны узла А101 диафрагмы и на конце узла А101 диафрагмы, ближайшем к основанию А115, или рядом с этим концом.
Выступающий в боковом направлении конец контактного стержня А105 обладает сравнительно малой жесткостью и, соответственно, подвержен резонансам. Для уменьшения этого эффекта выступ к его свободному торцевому концу сужается для уменьшения массы возле концевой детали A303, где изгиб приводит к максимальному смещению, а также для повышения относительной жесткости опоры, что обеспечивается утолщением ближе к основанию выступа, где любая деформация приводит к наибольшему смещению зоны концевой детали. Кроме того, контактный стержень в своем соединении с телом А102 магнита имеет большую площадь поверхности, ориентированной в двух разных плоскостях, для минимизации податливости, связанной с клеем, поскольку клей (эпоксидная смола) имеет сравнительно низкий модуль Юнга приблизительно 3 ГПа.
Поскольку основание А115 преобразователя установлено у одного конца диафрагмы, передняя и задняя большие стороны А214, А215 конструкции диафрагмы не имеют препятствий, что максимально увеличивает поток воздуха и минимизирует воздушные резонансы, которые иначе могут создаваться, если объем воздуха ограничен, например, между диафрагмой и магнитом обычного динамического драйвера головного телефона.
Ясно, что любой из примеров конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1, показанных на фиг. А8-А12 и подробно описанных выше, может альтернативно использоваться с узлом преобразователя в соответствии с вариантом осуществления А. В пределах объема настоящего изобретения в узел преобразователя в соответствии с вариантом осуществления А могут включаться и другие конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1, не показанные, но очевидные из вышеприведенного описания.
При работе аудио преобразователя в случае электроакустического преобразования (например, если аудио преобразователь представляет собой драйвер громкоговорителя), звуковые сигналы передаются в катушечную обмотку по кабелю или любым иным подходящим способом, что вызывает реагирование обмотки А109 на магнитное поле, создаваемое магнитом и полюсными наконечниками основания А115. Эта реакция вызывает механическое перемещение, которое затем передается на основание конструкции А1300 диафрагмы. Петельная система позволяет узлу А101 диафрагмы совершать вращательные колебательные движения относительно основания А115. Это колебание конструкции А1300 диафрагмы вызывает изменение давления воздуха по обе стороны конструкции А1300 диафрагмы, что приводит к звукообразованию. Конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R1 разработана таким образом, что нежелательные резонансные разрушающие моды вследствие изгиба, скручивания и/или иной деформации диафрагмы выталкиваются за намеченный РДЧ преобразователя или по меньшей мере ближе к нижней и верхней границам диапазона частот. Например, высокачественный аудио преобразователь может иметь РДЧ, перекрывающий, по меньшей мере, значительную часть диапазона звуковых частот, и в этом диапазоне конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R1 не претерпевает нежелательных резонансов. Когда звуковые сигналы больше не принимаются обмоткой А109, восстанавливающий механизм А106 действует для смещения узла А101 диафрагмы обратно в нейтральное положение.
Другие примеры конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1
Некоторые варианты конструкции диафрагмы, показанной на фиг. А15, уже описаны выше со ссылками на фиг. А8-А12, например. Другие иллюстративные конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1 будут теперь описаны со ссылками на фиг. G1-G8. Наиболее предпочтительно, эти иллюстративные конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1 используются для преобразователей линейного действия, хотя этим случаем применения их использование не ограничивается.
Иллюстративная конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R1 показана в отношении аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления G на фиг. G1 и G2. Согласно этому примеру тело G108 диафрагмы имеет форму прямоугольной призмы с по существу криволинейными угловыми зонами. Материал и толщина тела G108 диафрагмы могут быть такими, какие описаны в предыдущих подпунктах в отношении иллюстративного тела диафрагмы в соответствии с вариантом осуществления А. Согласно этому примеру тело диафрагмы G108 содержит легковесную пену или эквивалентную сердцевина G108, в частности, полистирол низкой плотности. На каждой большой стороне предусмотрено работающее на нормальное напряжение усиление G110 в виде сплошного, по существу прямоугольного листа, соответствующего форме соответствующих больших сторон тела G108. Дополнительное усиление обеспечивается внутренним(и) работающим(и) на напряжение сдвига усиливающим(и) элементом(ами) G109, прикрепленным(ми) к внутренней стороне указанной пенной сердцевины и ориентированным(ыми) по существу перпендикулярно фронтальной плоскости G114 тела G108 диафрагмы. Каждый внутренний работающий на напряжение сдвига усиливающий элемент G109 является по существу прямоугольным в соответствии с формой поперечного сечения тела G108 диафрагмы.
3
3
3
3
3
Наружное работающее на нормальное напряжение усиление G110 и внутреннее работающее на напряжение сдвига усиление G109 изготовлены из материала, определенного выше в отношении иллюстративной конструкции диафрагмы аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления А. Например, наружное работающее на нормальное напряжение усиление G110 и внутренние усиливающие элементы G109 изготовлены из материала, такого как металл или керамика или волокна с высоким модулем упругости, имеющего высокий удельный модуль упругости в отличие от пластика. Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление имеет удельный модуль упругости по меньшей мере 8 МПа/(кг/м), или, предпочтительнее, по меньшей мере 20 МПа/(кг/м), или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 100 МПа/(кг/м), и, предпочтительно, внутреннее работающее на напряжение сдвига усиление имеет удельный модуль упругости по меньшей мере 8 МПа/(кг/м), или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 100 МПа/(кг/м). Согласно этому примеру может использоваться алюминиевая фольга. Кроме того, наружное работающее на нормальное напряжение усиление G110 и внутренний(ие) усиливающий(ие) элемент(ы) G109 являются тонкими, например, приблизительно 0,08 мм для диафрагмы, имеющей площадь, эквивалентную площади обычного 10-дюймового драйвера.
Этот конкретный вариант осуществления перемещается линейно в отличие от преобразователя поворотного действия и поддерживается обычной системой подвески диафрагмы с подвесом и центрирующей шайбой. Предпочтительно, внутренний усиливающий элемент (элементы) G109 крепится (крепятся) (например, приклеиванием) как к переднему, так и заднему наружным работающим на нормальное напряжение усилениям G110, а также к пенной сердцевине G108. Предпочтительно, указанный(ые) внутренний(ие) усиливающий(ие) элемент(ы) является (являются) по существу плоским(и), хотя это и не строго обязательно для того, чтобы они эффективно выполняли свои основные функции, в числе которых оказание сопротивления сдвиговой деформации. Предпочтительно, и подобно наружному работающему на нормальное напряжение усилению они изготовлены из относительно жесткого материала, такого как металл, керамика или волокна с высоким модулем упругости. В последнем случае, предпочтительно, по меньшей мере, некоторые из указанных волокон должны быть ориентированы под углами приблизительно +45 и -45 градусов к фронтальной плоскости тела диафрагмы, поскольку их основное назначение заключается в сопротивлении сдвигу. Согласно этому варианту осуществления используется алюминиевая фольга.
Для выполнения эквивалентной или подобной роли взамен могут использоваться альтернативные конструкции работающего на напряжение сдвига усиления. Например, аналогично будет действовать треугольная решетка раскосов, подобная тому, что видно в средней части типичной конструкции стрелы крана. Функция сопротивления сдвигу может в некоторых случаях достаточно эффективно выполняться даже без строгой ориентации в плоскости, скажем, например, если бы алюминиевая фольга была гофрированной, но при условии достаточного соединения с компонентами наружного работающего на нормальное напряжение усиления.
Предпочтительно, используются тонкие слои эпоксидного клея (тонкие, но достаточные, чтобы избежать расслаивания) для минимизации массы, связанной с этим компонентом, поскольку клей не способствует пропорционально характеристике конструкции.
Внутренние усиливающие элементы проходят от центральной зоны основания (предназначенной для соединения с тяжелой движущей катушкой, например) до периферийных сторон тела диафрагмы, проходящих между большими сторонами и расположенных удаленно от центральной зоны основания. Периферийные участки конструкции диафрагмы, наиболее удаленные от центральной зоны основания, больше подвержены резонированию при более низких частотах, поэтому преимущественно оптимизировать конструктивную целостность опоры для этого участка путем минимизации сдвиговой деформации, связанной с прогибом в этом месте, за счет использования указанных внутренних усиливающих элементов. Таким образом, результатом такой ориентации для внутренних усиливающих элементов является то, что частоты разрушения повышаются, и характеристики оптимизируются.
Согласно этому примеру противоположные периферийные стороны, не поддерживаемые внутренними усиливающими элементами, находятся ближе к зоне основания конструкции диафрагмы, содержащей тяжелую движущую катушку и центр массы узла диафрагмы, и поэтому меньше подвержены резонансу. Однако в некоторых вариантах и эти участки могут поддерживаться внутренним усилением.
В центральной зоне тела диафрагмы выполнена полость, предназначенная для опоры и размещения части механизма возбуждения связанного узла диафрагмы. Эта полость расположена в зоне основания конструкции диафрагмы.
Как показано на фиг. G1 и G2, этот аудио преобразователь в соответствии с вариантом осуществления G содержит драйвер громкоговорителя, содержащий диафрагму для аудио преобразователя линейного действия. Диафрагма поддерживается системой подвески диафрагмы, содержащей обычный эластичный подвес G102 и центрирующую шайбу G105 (как показано на фиг. G1c). Конструкция G101 диафрагмы содержит внутренние усиливающие элементы G109, встроенные в легкую пенную сердцевину G108, которые прикреплены как к переднему, так и заднему наружным работающим на нормальное напряжение усилениям G110, а также к сердцевине G108. Эта конструкция обеспечивает улучшенное поведение разрушения, поскольку содержит структуры, предназначенные и оптимизированные для решения проблем, связанных с основными ограничивающими факторами в части разрушения диафрагмы, поражающего обычные диафрагмы, как описано выше. Эти структуры работают в тесном взаимодействии: деформациям растяжения/сжатия, связанным с основными/крупномасштабными резонансными модами разрушения диафрагмы, оказывает сопротивление, главным образом, наружное работающее на нормальное напряжение усиление G110, имеющее значительное и максимальное физическое разъединение (т.е. разъединение представляет собой полную толщину диафрагмы), так что по принципу двутавровой балки повышается жесткость диафрагмы на изгиб; сдвиговой деформации, связанной с этими модами, оказывают сопротивление, главным образом, внутренние усиливающие элементы G109; кроме того, внутренние усиливающие элементы G109 действуют для передачи сдвиговых нагрузок на большие площади указанной пенной сердцевины, тем самым помогая поддерживать ее в противодействии резонансным модам на локальных сгустках пены; пенная сердцевина G108 действует для минимизации выпучивания и локализованных поперечных резонансов указанного наружного работающего на нормальное напряжение усиления G110 и внутренних усиливающих элементов G109; а также при работе вытесняет воздух.
Кроме того, аудио преобразователь содержит основание преобразователя по существу толстой и компактной геометрии, содержащее постоянный магнит А104, внутренние полюсные наконечники G107, проходящие вдоль или вокруг одной или нескольких сторон магнита, и наружные полюсные наконечники G106, также проходящие вдоль или вокруг одной или нескольких сторон магнита. Внутренние и наружные полюсные наконечники разнесены, тем самым обеспечивая канал между ними для приема компонента G112 создания силы преобразователя. Каркас или другая основная рама G111 диафрагмы соединен или соединена с центральной зоной основания конструкции диафрагмы и проходит от нее вбок к основанию преобразователя. Компонент создания силы, согласно этому варианту осуществления представляющий собой одну или несколько катушек G112, плотно намотан и жестко соединен с концом основной рамы возле основания преобразователя. Основная рама G111 диафрагмы изготовлена из по существу жесткого материала и является по существу удлиненной и может иметь цилиндрическую форму. Один конец основной рамы может жестко соединяться с внутренними усиливающими элементами G109, или же с наружным усилением G110, или с сердцевиной G108 диафрагмы, или с любой комбинацией этих компонентов.
Основная рама G11, катушка и конструкция диафрагмы образуют узел диафрагмы. В собранном состоянии катушка проходит в канале, образованном между полюсными наконечниками магнита, что во время работы вызывает возбуждение. Узел диафрагмы поддерживается по своей периферии относительно корпуса, такого как оболочка или держатель G103, эластичным элементом-подвесом G102 и эластичной центрирующей шайбой G105. Центрирующая шайба и подвес проходят по существу по всей длине узла диафрагмы. Подвес G102 на одном конце жестко соединен с периферийным краем конструкции диафрагмы, а на противоположном конце соединен с внутренним периферийным краем корпуса (оболочки или держателя) G103. Центрирующая шайба G103 на одном конце жестко соединена с основной рамой диафрагмы, а на противоположном конце соединена с внутренней периферией корпуса G103. Подвеска диафрагмы является по существу эластичной, так что при работе, когда в ответ на электрические сигналы, полученные через катушку G112, узел диафрагмы совершает возвратно-поступательные движения, она прогибается.
На фиг. G3-G5 показаны варианты работающего на нормальное напряжение усиления этого примера. В этих вариантах на участках, ближних к краям соответствующей большой стороны, количество/масса наружного работающего на нормальное напряжение усиления G110 уменьшено/уменьшена. Например, в варианте на фиг. G3 уменьшена ширина работающего на нормальное напряжение усиления, и на каждом конце работающего на нормальное напряжение усиления находится треугольная полость или вырез. Треугольная полость сужается к центру работающего на нормальное напряжение усиления G110. В варианте на фиг. G4 на каждой стороне и рядом с каждой треугольной полостью выполнены два дополнительных треугольных отверстия. В варианте на фиг. G5 на торцевом участке G502 рядом с треугольной полостью и отверстиями работающее на нормальное напряжение усиление имеет меньшую толщину, чтобы тем самым дополнительно уменьшить количество/массу работающего на нормальное напряжение усиления на этих наружных участках. Ясно, что в каждом из этих вариантов полости и отверстия могут принимать альтернативные формы, например, дугообразную, круглую и т.п. Ясно также, что в варианте на фиг. G5, хотя уменьшение толщины показано ступенчатым в точке G503, согласно другим вариантам осуществления это уменьшение альтернативно может быть плавным.
Еще один пример узла G600 диафрагмы конструктивного исполнения R1 показан на фиг. G6. Согласно этому примеру тело имеет форму трапецеидальной призмы. Материал и толщина тела G108 диафрагмы могут быть такими, как описано выше в отношении примера на фиг. G1 и G2. Согласно этому примеру работающие на нормальное напряжение усиливающие элементы G601 на противоположных больших сторонах тела диафрагмы отличаются по форме. Первый работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент G601 является по существу ровным и плоским, чтобы соответствовать форме соответствующей верхней большой стороны. Второй работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент G601 на противоположной стороне имеет форму полой трапецеидальной призмы (имеющей четыре наклонных стороны, проходящих наружу от центральной стороны), чтобы соответствовать форме связанных нижних больших сторон (Примечание. Согласно этому варианту осуществления все четыре наклонные нижние стороны и верхняя сторона считаются большими сторонами). Внутренние усиливающие элементы G603 являются по существу трапециевидными, чтобы соответствовать форме поперечного сечения тела G602 диафрагмы.
На фиг. G7 и G8 показаны варианты работающих на нормальное напряжение усилений этого примера. В этих вариантах на участках G602, ближних к краям соответствующей большой стороны, количество/масса наружного работающего на нормальное напряжение усиления G601 уменьшено/уменьшена. Например, в варианте на фиг. G7 уменьшена ширина верхнего работающего на нормальное напряжение усиления, и на каждом конце работающего на нормальное напряжение усиления находится треугольная полость или вырез, и на каждой стороне и рядом с каждой треугольной полостью выполнены два дополнительных треугольных отверстия. Нижний работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент имеет убранные две противоположные наклонные стороны. Две другие противоположные наклонные стороны имеют треугольные полости на своих торцевых концах, и на каждой стороне и рядом с треугольной полостью выполнены два дополнительных треугольных отверстия.
В варианте на фиг. G8 работающие на нормальное напряжение усиливающие элементы представляют собой несколько раскосов. Раскосы на верхней большой стороне представляют собой пару продольных раскосов, проходящих по существу параллельно и на расстоянии от продольных краев большой стороны. Кроме того, на каждом конце расположены по два перекрещивающихся раскоса, проходящих между двумя продольными раскосами. На нижней стороне тела диафрагмы работающее на нормальное напряжение усиление содержит несколько раскосов, образующих замкнутую форму, включающую два расположенных бок о бок треугольных зуба на каждой из двух противоположных наклонных сторон, и два продольных раскоса, проходящих по краю центральной стороны между наклонными сторонами и соединяющихся с зубьями на каждой наклонной стороне. В этом варианте в наружных зонах G801 работающее на нормальное напряжение усиление имеет ступенчатое уменьшение толщины в точках G802, чтобы тем самым дополнительно уменьшить количество/массу работающего на нормальное напряжение усиления на этих наружных участках. Ясно, что в каждом из этих вариантов полости и отверстия могут принимать альтернативные формы, например, дугообразную, круглую и т.п. Ясно также, что в варианте на фиг. G8, хотя уменьшение толщины показано ступенчатым в точке G802, согласно другим вариантам осуществления это уменьшение альтернативно может быть плавным.
Ясно, что в узле преобразователя в соответствии с вариантом осуществления G может альтернативно использоваться любой из примеров конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1, показанных на фиг. G3-G8 и подробно описанных выше. В пределах объема настоящего изобретения в узел преобразователя в соответствии с вариантом осуществления G могут включаться и другие конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1, не показанные, но очевидные из приведенного выше описания.
Теперь со ссылками на примеры будут подробно описаны различные конструктивные исполнения конструкции диафрагмы, являющиеся подконструкциями конструктивного исполнения R1. Если не указано иначе, к каждой из следующих подконструкций будут также применимы признаки и возможные варианты конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1, описанные в пункте 1.2 выше. Для краткости и ясности эти общие признаки и возможные варианты снова описываться для каждой подконструкций не будут. В последующих пунктах будут описываться лишь признаки, которыми должна ограничиваться конкретная подконструкция.
2.2.2 Конструкции диафрагмы конструктивных исполнений R2-R4
Многие диафрагмы имеют одинаковые профиль и конструкцию.
В некоторых жестких конструкциях диафрагмы неподдерживаемые наружные края или периферийные участки конструкции диафрагмы, удаленные и/или дальние от зоны основания, где часто находится основная масса узла диафрагмы, в том числе электромагнитная катушка или другие тяжелые компоненты возбуждения, при возбуждении ключевых резонансных мод разрушения стремятся смещаться на сравнительно большие расстояния, и масса в этих зонах может непропорционально ограничивать/уменьшать частоту ключевых нежелательных резонансных мод диафрагмы. Следовательно, ненужная масса в этих зонах - это еще один ограничивающий фактор, который мог бы способствовать разрушению диафрагмы.
Уменьшение количества наружного работающего на нормальное напряжение усиления в этих дальних краевых зонах на каждой или на всех больших сторонах может обеспечить двойную выгоду: уменьшение массы конструкции диафрагмы и повышение частоты ключевых резонансных мод разрушения диафрагмы, несмотря на уменьшение усиливающего материала, поскольку уменьшение массы в этих стратегических местах разгружает несколько несущих конструкций.
При использовании вместе с внутренними усиливающими элементами для уменьшения сдвиговой деформации характеристики в части разрушения диафрагмы можно значительно улучшить путем одновременного устранения двух ограничивающих факторов.
Теперь со ссылками на разные примеры будут подробнее описаны конструкции диафрагмы конструктивных исполнений R2-R4, однако ясно, что этими примерами настоящее изобретение не ограничивается. Если не указано иначе, упоминание в настоящем описании конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R2-R4 следует интерпретировать как означающее любую из следующих описанных иллюстративных конструкций диафрагмы или любую иную конструкцию, содержащую описанные конструктивные признаки, очевидную специалистам в данной области техники.
Конструктивное исполнение R2
Теперь со ссылками на первый пример, показанный на фиг. A1, A2 и А15, будет описано предлагаемое конструктивное исполнение конструкции диафрагмы, предназначенное для решения проблем нежелательных резонансов. Это конструктивное исполнение конструкции диафрагмы будет в настоящем описании именоваться конструктивным исполнением R2. Конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R2 - это подконструкция конструктивного исполнения R1, и, соответственно, многие признаки, включенные в конструкцию конструктивного исполнения R1, включены и в конструкцию конструктивного исполнения R2. Конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R2 обеспечивает улучшенные характеристики в части разрушения диафрагмы путем решения проблем сдвиговой деформации сердцевины (как в конструктивном исполнении R1), а также путем оптимизации распределения массы в конструкции диафрагмы посредством уменьшения массы конструкции в зонах на периметре/периферии тела или конструкции диафрагмы или рядом с ним/с ней, и, в частности, в одной или нескольких периферийных зон, дальних от зоны основания конструкции диафрагмы. Иными словами, в одной или нескольких периферийных зонах, дальних от зоны основания, конструкция диафрагмы имеет меньшую массу относительно массы конструкции диафрагмы в зоне(ах) основания или возле него. В настоящем описании, если не указано иначе, упоминание периферии или наружной периферии тела диафрагмы или конструкции диафрагмы означает всю границу вокруг больших сторон тела диафрагмы, включая общие периферийные края больших сторон, зоны больших сторон, непосредственно прилегающие и ближние к периферийным краям, и любые боковые стороны, которые могут существовать, соединяющие периферийные края больших сторон. В настоящем описании, если не указано иначе, упоминание периферийной зоны или наружной периферийной зоны тела диафрагмы или конструкции диафрагмы означает зону внутри периферии тела диафрагмы или конструкции диафрагмы соответственно и может включать неполную или всю часть периферии. В конструктивном исполнении R2 уменьшение массы конструкции диафрагмы в указанных периметральных/периферийных зонах конструкции диафрагмы достигается путем уменьшения массы наружного работающего на нормальное напряжение усиления в этих зонах. Таким образом, конструктивное исполнение R2 аналогично конструктивному исполнению R1 за исключением того, что количество и/или масса наружного работающего на нормальное напряжение усиления, присоединенного рядом с по меньшей мере одной большой стороной тела диафрагмы, уменьшается на одном или более периферийных краях большой стороны, дальних/удаленных от зоны А222 основания (где находится центр А218 массы узла А101 диафрагмы, содержащего конструкцию А1300 диафрагмы), или рядом с ними. В этом контексте узел А101 диафрагмы должен состоять из конструкции А1300 диафрагмы и всех других частей, жестко соединенных с конструкцией диафрагмы и перемещающихся с ней, будучи включенными в узел аудио преобразователя. Предпочтительно, один или несколько периферийных краев, дальних от зоны основания, представляют собой один или несколько краев, самых дальних от местонахождения центра массы. Как и в случае конструктивного исполнения R1, внутреннее усиление используется в конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R2 для решения проблем сдвиговой деформации сердцевины. В следующих примерах ссылки будут делаться на форму работающего на нормальное напряжение усиления в отношении одной большой стороны. Ясно, что если не указано иначе, в наиболее предпочтительном конструктивном исполнении эта форма будет применима и к работающему на нормальное напряжение усилению, находящемуся на любых других больших сторонах конструкции диафрагмы или рядом с ними.
Первый пример конструкции А101 диафрагмы конструктивного исполнения R2 показан на фиг. A1, A2 и А15. Рассмотрим, в частности, фиг. А2а и A2b, согласно этому примеру масса одного или нескольких (предпочтительно, всех) раскосов А206 и А207 работающего на нормальное напряжение усиления уменьшена за счет уменьшения ширины каждого раскоса А206, А207 в зоне конструкции А1300 диафрагмы, находящейся на периферийном крае соответствующей большой стороны, самом дальнем от зоны А222 основания конструкции А1300 диафрагмы, или вблизи его. Иными словами, зона уменьшенной массы находится в зоне, самой дальней от зоны А222 основания или от центра А218 массы узла диафрагмы, содержащего конструкцию диафрагмы. Как уже отмечалось, узел диафрагмы содержит конструкцию А101 диафрагмы и основание А222 диафрагмы. В этом конкретном примере основание А222 диафрагмы содержит катушечную обмотку А109, распорную деталь А110 и валик А111 петельного узла (хотя альтернативно может содержать любую комбинацию одной или нескольких из этих частей), как описано в пункте 2.2.1 выше. Согласно этому примеру ввиду относительно большей массы основания А222 диафрагмы, содержащего катушку А109, распорную деталь А110 и стальной валик А111, по сравнению с остальной частью конструкции А1300 диафрагмы центр массы расположен вблизи более толстого конца основания конструкции А1300 диафрагмы. Таким образом, зоны работающего на нормальное напряжение усиления с меньшей массой расположены вблизи самых тонких зон конусообразного тела А208 диафрагмы, т.е. возле дальнего свободного конца конструкции А1300 диафрагмы. Следовательно, для этого конструктивного исполнения работающее на нормальное напряжение усиление каждой большой стороны предпочтительно имеет относительно меньшую массу в зоне периферийного края, дальней от зоны А222 основания конструкции диафрагмы, и относительно большую массу в зоне основания или вблизи ее. Согласно этому примеру работающее на нормальное напряжение усиление каждой большой стороны имеет относительно меньшую ширину в зоне, дальней от зоны А222 основания конструкции диафрагмы или вблизи ее, и относительно большую ширину в зоне основания или вблизи ее. В настоящем описании, если не указано иначе, упоминание зоны периферийного края большой стороны тела диафрагмы означает зону, расположенную на периферийном крае соответствующей большой стороны, в непосредственной близости и вблизи его.
Как показано на фиг. А2а и A2b, согласно этому примеру уменьшение ширины раскосов А206, А207 работающего на нормальное напряжение усиления происходит ступенчатым образом в точке А216, хотя понятно, что альтернативно уменьшение ширины может быть плавным по длине раскосов и/или конусообразным. Кроме того, ступенчатое место А216 расположено приблизительно посредине продольной длины тела А208 диафрагмы. Однако ясно, что такое решение - это вопрос конструкции, зависящий от ряда факторов, включая желаемую резонансную характеристику, используемый материал и конструкцию тела диафрагмы, а также от ряда других факторов, очевидных специалистам в данной области техники.
Уменьшение ширины раскосов А206, А207 может быть в дополнение к уменьшению толщины для уменьшения массы в соответствующих зонах или вместо него. Кроме того, уменьшение может достигаться за счет изменения материала, используемого для раскосов в соответствующих зонах, хотя понятно, что реализация такого решения может оказаться труднее.
Второй пример конструкции конструктивного исполнения R2 показан на фиг. А9. Согласно этому примеру в работающем на нормальное напряжение усиливающем элементе А901 каждой большой стороны в зонах, дальних от зоны А222 основания (как описано выше для первого примера), выполнены одна или несколько выточек А902. Зоны выточек А902, не имеющие работающего на нормальное напряжение усиления, могут быть любой формы, требуемой для достижения при работе желаемой резонансной характеристики. В показанном примере выточки А902 представляют собой усеченные овалы. Уменьшение массы увеличивается как функция расстояния от зоны А222 основания. Выточки А902 являются сужающимися, например, и увеличивающимися по ширине в зонах, самых дальних от зоны А222 основания. В некоторых вариантах выточки могут быть прямоугольными, треугольными или иметь любую иную форму. Подобным образом, число выточек может меняться в соответствии с желаемой резонансной характеристикой и применением. На фиг. А10 показан вариант конструкции диафрагмы на фиг. А9, например, в котором по значительной части ширины тела диафрагмы проходит одна выточка А1002 с формой усеченного круга/овала.
Рассмотрим фиг. A11, на этой фигуре показан еще один пример конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R2. Согласно этому примеру пластины работающего на нормальное напряжение усиления на каждой большой стороне содержат зону А1101 большей толщины, ближнюю к зоне А222 основания конструкции диафрагмы, и зону А1102 меньшей толщины, дальнюю от зоны основания конструкции диафрагмы. Уменьшение толщины является ступенчатым в А1103, хотя ясно, что в вариантах этого примера оно может быть плавным или сходящимся на конус. В некоторых вариантах уменьшение массы может быть за счет сходящейся на конус толщины пластины и увеличивается в зонах, наиболее удаленных от зоны А222 основания. И в этом случае ступенька А1103 расположена приблизительно посредине длины тела диафрагмы, хотя понятно, что она может находиться в любом ином месте, достаточно удаленном от вышеупомянутой зоны А222 основания. На фиг. А12 показан вариант этого примера, в котором уменьшение толщины происходит в раскосах А1201, А1202 усиления (вместо усиливающих пластин). Опять-таки, уменьшение является ступенчатым в А1203, но может быть плавным или сходящимся на конус, и хотя уменьшение происходит посредине длины тела диафрагмы, оно может находиться в другом месте, достаточно удаленном от вышеупомянутой зоны А222 основания.
Конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R2 показана также на примере в варианте осуществления аудио преобразователя на фиг. G3, имеющего диафрагму, подобную показанной на фиг. G1, за исключением того, что величина наружного работающего на нормальное напряжение усиления G301 уменьшается к периметральному/периферийному краю, удаленному от центральной зоны основания, где находится место(а) возбуждения, а также центр массы узла диафрагмы. Согласно этому примеру в пластине работающего на нормальное напряжение усиления каждой большой стороны в зонах, прилегающих к периметру тела диафрагмы и наиболее удаленных от зоны основания конструкции диафрагмы, выполнены выточки. Кроме того, работающее на нормальное напряжение усиление отсутствует на каждой стороне G303 каждой пластины работающего на нормальное напряжение усиления, прилегающей к краям большой стороны, расположенным ближе к центральной зоне основания. Выточки имеют конусообразную форму с увеличением ширины в зонах, наиболее удаленных от зоны основания. Согласно этому варианту осуществления концевые выточки G304 являются треугольными, но возможны и другие формы. В некоторых вариантах выточки могут иметь по существу постоянную ширину. Согласно этому примеру зона основания/центр массы узла диафрагмы расположена/расположен вблизи движущей катушки G112 и каркаса G111 катушки, расположенных по существу по центру тела диафрагмы. Таким образом, в зонах периметрального/периферийного края соответствующей большой стороны тела диафрагмы масса работающего на нормальное напряжение усиления уменьшается, предпочтительно равномерно.
Согласно этому примеру каждая пластина G301 наружного работающего на нормальное напряжение усиления имеет постоянную толщину, идентичную толщине в варианте осуществления на фиг. G1, и в этом случае уменьшение наружного работающего на нормальное напряжение усиления G301 происходит за счет удаления усиления, причем это удаление увеличивается к краям, самым дальним от катушки G112, прикрепленной к каркасу G111 катушки.
С краевых зон G304, расположенных посредине между внутренними работающими на напряжение сдвига усиливающими элементами G109, убраны части пластин G301 наружного работающего на нормальное напряжение усиления. Это служит цели уменьшения массы, связанной с указанными частями наружного работающего на нормальное напряжение усиления G301, а также цели уменьшения клея, используемого для прикрепления указанных частей к пенной сердцевине G108.
Если для уменьшения массы указанное работающее на нормальное напряжение усиление G301 убрано с частей поверхности, оставшиеся части поверхности диафрагмы предпочтительно остаются открытыми, или, по меньшей мере, любое покрытие является очень легким, например, тонкий слой краски, поскольку это максимально увеличивает уменьшение массы.
Уменьшение количества материала наружного работающего на нормальное напряжение усиления G301 уменьшает сопротивление изгибу диафрагмы в локализованной зоне между соседними внутренними усиливающими элементами G109, однако это расстояние мало, и связанное неблагоприятное влияние на локальные резонансы диафрагмы компенсируется меньшей массой и соответствующим снижением восприимчивости к изгибной и сдвиговой деформации. В некоторых случаях суммарным эффектом может быть суммарное улучшение в части резонансов на локальных сгустках.
Что касается не локализованных резонансов, таких как изгиб всей диафрагмы, опять-таки происходит уменьшение сопротивления изгибной деформации из-за меньшего слоя наружного работающего на нормальное напряжение усиления G301, однако это в некоторой степени компенсируется тем фактом, что зоны, в которых наружные слои отсутствуют, сравнительно менее эффективны в противодействии изгибу всей диафрагмы в этой зоне, поскольку они не были соединены с внутренними усиливающими элементами G109, и уменьшением массы в наружных зонах периферийного края.
Эта зона периферийного края каждой большой стороны важна, поскольку ее удаленное расположение от большей части остальной диафрагмы и от тяжелого механизма возбуждения, в данном случае от движущей катушки, прикрепленной посредине диафрагмы, означает, что при возбуждении ключевых резонансных мод разрушения она стремиться смещаться на сравнительно большие расстояния. Разгрузка зон периферийного края обеспечивает двойную выгоду: непропорциональное уменьшение разрушения диафрагмы, а также уменьшение массы диафрагмы.
Следует отметить, что в случае этой конструкции диафрагмы краевые зоны, где материал/слои наружного работающего на нормальное напряжение усиления не отсутствуют, менее восприимчивы к локализованным резонансам по сравнению с краевыми зонами, где наружные слои убраны, из-за присутствия противодействующих сдвигу внутренних усиливающих элементов G109. Иными словами, наружная периферия каждой выточки G108 либо соединена с внутренним работающим на напряжение сдвига усилением, либо расположена в непосредственной близости от него, чтобы тем самым усиливать зоны периферийных краев большой стороны, содержащие работающее на нормальное напряжение усиление. Кроме того, наружное работающее на нормальное напряжение усиление G301 предпочтительно жестко соединено с внутренним(и) усиливающим(и) элементом(ми) G109 для повышения симбиотической выгоды. По этим причинам в зонах периферийных краев, находящихся рядом с внутренними усиливающими элементами G109 или между ними, но не непосредственно над ними, работающее на нормальное напряжение усиление G301 предпочтительно убрано.
На фиг. G4 показан еще один вариант конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R2, показанной на фиг. G3. Согласно этому примеру в противоположных краевых зонах каждой из пластин G401 работающего на нормальное напряжение усиления, выполнено несколько выточек с оставлением раскосов, сужающихся наружу к краевым зонам.
На фиг. G5 показан еще один вариант конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R2, показанной на фиг. G3. Согласно этому примеру конструкция диафрагмы подобна показанной на фиг. G4 за исключением того, что и толщина наружного работающего на нормальное напряжение усиления уменьшается к периметральным/периферийным краям, удаленным от центральной зоны основания. В зоне G501 работающее на нормальное напряжение усиление является относительно толстым, и его толщина ступенчато уменьшается в месте G503 до относительно более тонкого участка G502 возле выточек. Эту конструкцию можно было бы изготовить, например, используя один компонент, сочетающий в себе толстые участки G501 и тонкие участки G502, или из двух слоистых компонентов, один из которых проходит в зону G502, а другой останавливается в месте G503. Уменьшение толщины может быть ступенчатым или в других примерах плавным/сходящим на конус, при этом уменьшение толщины происходит к периферийному краю соответствующей большой стороны.
Как проиллюстрировано на фиг. G3, G4 и G5, указанное уменьшение количества наружного работающего на нормальное напряжение усиления к зонам периметральных краев, удаленных от зоны основания (в которой находится/находятся механизм возбуждения и/или центр массы, когда конструкция диафрагмы является частью узла диафрагмы), может происходить за счет, например, утончения слоя наружного работающего на нормальное напряжение усиления, удаления слоя наружного работающего на нормальное напряжение усиления из некоторых зон/участков, сужения раскосов, схождения на конус усиления и любым иным возможным способом уменьшения массы, очевидным специалистам в данной области техники. Кроме того, конструкция диафрагмы может иметь уменьшение массы за счет схождения на конус в зонах периферийных краев, где масса дополнительно уменьшается ближе к краю большой стороны. Это может проделываться посредством увеличения ширины выточек, или схождения на конус толщины усиливающих пластин, или схождения на конус толщины и/или ширины раскосов усиления, например. Кроме того, периферийные зоны меньшей массы предпочтительно расположены рядом с зонами большой стороны (или между ними), которые непосредственно прилегают к внутреннему работающему на напряжение сдвига усилению или располагаются над ним, или, иными словами, периферийные зоны, включающие работающее на нормальное напряжение усиление, расположены в непосредственной близости от внутренних работающих на напряжение сдвига усиливающих элементов конструкции диафрагмы или над ними.
На фиг. G7 и G8 показаны еще два дополнительных примера предлагаемой конструкции конструктивного исполнения R2. В этих примерах в зонах G602 в зонах периферийных краев соответствующей большой стороны или вблизи их количество/масса наружного работающего на нормальное напряжение усиления G601 уменьшено/уменьшена. Например, в варианте на фиг. G7 уменьшена ширина верхнего работающего на нормальное напряжение усиливающего элемента, на каждом конце работающего на нормальное напряжение усиления находится треугольная выточка или вырез, и на каждой стороне и рядом с каждой треугольной выточкой выполнены два дополнительных треугольных отверстия/выточки. У нижнего работающего на нормальное напряжение усиливающего элемента (проходящего по трем большим сторонам тела диафрагмы) две противоположные наклонные стороны удалены. Две другие противоположные наклонные стороны имеют треугольные выточки, выполненные на их торцевых концах, и на каждой стороне и рядом с треугольной выточкой выполнены два дополнительных треугольных отверстия. Таким образом, выточки обеспечивают уменьшение массы работающего на нормальное напряжение усиления рядом с зонами соответствующих больших сторон, дальними от зоны основания. Наружное зоны - это зоны, дальние от зоны основания, где находятся движущая катушка G112 и каркас G111 узла диафрагмы, содержащего эту конструкцию.
В примере на фиг. G8 работающий на нормальное напряжение усиливающий элемент представляет собой несколько раскосов. Раскосы на верхней большой стороне представляют собой пару продольных раскосов, проходящих по существу параллельно продольным краям большой стороны и удаленно от них. Кроме того, на каждом конце находится пара пересекающихся раскосов, проходящих между двумя продольными раскосами. На нижней стороне тела диафрагмы работающее на нормальное напряжение усиление (проходящее также по трем большим сторонам) содержит несколько раскосов, образующих замкнутую форму, включающую два расположенных бок о бок треугольных зуба на каждой из двух противоположных наклонных сторон, и два продольных раскоса, проходящих по краю центральной стороны между наклонными сторонами и соединяющихся с зубьями на каждой наклонной стороне. В этом варианте в зонах G801 периферийных краев работающее на нормальное напряжение усиление имеет ступенчатое уменьшение толщины в точках G802, чтобы тем самым дополнительно уменьшить количество/массу работающего на нормальное напряжение усиления в этих наружных зонах, дальних от зоны основания. Зона основания - это зона, где находятся центр массы узла диафрагмы, содержащего конструкцию диафрагмы, и движущая катушка G112 и каркас G111. Ясно, что в каждом из этих примеров выточки и отверстия могут принимать альтернативные формы, например, дугообразную, круглую и т.п. Ясно также, что в примере на фиг. G8, хотя уменьшение толщины показано ступенчатым в точке G802, согласно другим вариантам осуществления это уменьшение альтернативно может быть плавным.
На фиг. А9 показан вариант осуществления А9, служащий примером конструктивного исполнения R2, реализованного в узле диафрагмы поворотного действия с одной диафрагмой.
На фиг. D1 показан вариант осуществления D1, служащий примером конструктивного исполнения R2, реализованного в узле диафрагмы поворотного действия с несколькими диафрагмами.
Конструктивное исполнение R3
Теперь со ссылками на первый пример, показанный на фиг. А1 и А2, будет описано еще одно предлагаемое конструктивное исполнение конструкции диафрагмы, предназначенное для одновременного решения проблем резонансов, возникающих в результате сдвиговой деформации сердцевины и большой массы на периферии диафрагмы. Это конструктивное исполнение конструкции диафрагмы будет в настоящем описании именоваться конструктивным исполнением R3. Конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R3 - это подконструкция конструктивного исполнения R1, и, соответственно, многие признаки, включенные в конструкцию конструктивного исполнения R1, включены и в конструкцию конструктивного исполнения R3. Конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R3 представляет собой конструкцию диафрагмы в соответствии с конструктивным исполнением R1, в которой одна или несколько периферийных зон тела диафрагмы, дальняя или дальних от зоны основания конструкции диафрагмы, имеет или имеют меньшую толщину по сравнению с остальной частью тела диафрагмы и/или по сравнению с зонами, ближними к зоне основания конструкции диафрагмы. Следствием этого является уменьшение массы конструкции диафрагмы в зонах дальних от центра массы, как и в случае конструкции конструктивного исполнения R2. В наиболее предпочтительной реализации конструктивного исполнения R3 одна или несколько периферийных зон, дальних или удаленных от зоны основания конструкции диафрагмы, имеют уменьшенную толщину по сравнению с зоной(ами), ближней(ими) к зоне основания. В примере аудио преобразователя в соответствии с вариантом осуществления А, показанном на фиг. A1, A2 и А15, конструкция А1300 диафрагмы имеет клинообразную форму и сужается в толщину по длине тела от более толстого конца A1300b к тонкому концу А1300а. Уменьшение толщины/сужение предпочтительно является плавным и непрерывным, хотя альтернативно может быть ступенчатым или иметь любой иной профиль, и/или сужение может начинаться в зоне посредине длины тела и необязательно располагаться в периферийной зоне. Периферийная(ые) зона(ы) уменьшенной толщины предпочтительно представляет(ют) собой зону(ы), наиболее удаленную(ые) от зоны основания конструкции диафрагмы. Согласно этому примеру один конец тела А208 диафрагмы, находящийся в зоне A1300b основания или рядом с ней и предназначенный для соединения с основанием диафрагмы, толще противоположного конца А1300а, дальнего от зоны основания.
В примере варианта осуществления А огибающая или профиль толщины между зоной A1300b основания тела диафрагмы и противоположной периферийной зоной А1300а, самой дальней от зоны основания, проходит под углом по меньшей мере примерно 4 градуса к фронтальной плоскости тела диафрагмы, предпочтительнее, по меньшей мере приблизительно 5 градусов к фронтальной плоскости тела А208 диафрагмы. Например, угол А223, показанный на фиг. A2f, указывает, что большая сторона А214 конструкции А1300 диафрагмы проходит под углом приблизительно 7,5 градусов к фронтальной плоскости А213.
Еще один пример конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R3 показан в отношении варианта осуществления аудио преобразователя, показанного на фиг. G6. Тело G602 диафрагмы содержит одну или несколько периферийных зон уменьшенной толщины, дальних от центральной зоны основания конструкции диафрагмы (в области основания узла диафрагмы, содержащего движущую катушку G112 и каркас G111, которые соединены с конструкцией диафрагмы, или рядом с ним). Как уже отмечалось, уменьшение толщины уменьшает массу конструкции диафрагмы в этих дальних зонах. Тело диафрагмы имеет усеченную трапецеидальную форму, при этом тело сужается и уменьшается по толщине наружу от центральной зоны основания. Согласно этому примеру вся периферия, образованная всеми периферийными зонами, имеет уменьшенную толщину по сравнению с центральной зоной, содержащей относительно более толстую и, предпочтительно, самую толстую, часть тела диафрагмы.
Конструкция диафрагмы конструктивного исполнения R3 обеспечивает достижение результата, аналогичного результату, достигаемому конструкцией диафрагмы конструктивного исполнения R2, за счет уменьшения массы конструкции диафрагмы в зонах, дальних (предпочтительно, самых дальних) от зоны основания. Следует отметить, что в обоих примерах периферийные зоны предпочтительно не должны выполняться слишком тонкими, поскольку такая геометрия не может поддерживать наружное работающее на нормальное напряжение усиление (например, G601) и массу сердцевины (например, G602) в противодействии локализованным поперечным резонансам, вызываемым изгибом сердцевина возле края, и/или резонансам на сгустках сердцевины, вызываемым сдвигом материала сердцевины (в этом случае эти моды могут проявлять тенденцию к объединению в одно явление). Иными словами, в этих периферийных зонах конструкция предпочтительно остается по существу жесткой. Проблемы сдвига сердцевины решают внутренние усиливающие элементы (например, G603).
Конструктивное исполнение R4
Теперь будет описана еще одна подконструкция предлагаемой конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1. Это конструктивное исполнение конструкции диафрагмы будет в настоящем описании именоваться конструктивным исполнением R4 и устраняет те же источники резонанса более всеобъемлюще, чем конструктивные исполнения R2 и R3, за счет использования как утончения тела диафрагмы в одной или нескольких периферийных зонах, дальних от зоны основания соответствующей конструкции, так и уменьшения массы наружного работающего на нормальное напряжение усиления по меньшей мере одной большой стороны в зонах периферийных краев большой стороны, дальних от зоны основания конструкции, или возле них (что по существу представляет собой комбинацию конструкций диафрагмы конструктивного исполнения R2 и конструктивного исполнения R3).
Уменьшенная масса работающего на нормальное напряжение усиления в зоне(ах) периферийного края(ев), дальней(их) от зоны основания, означает, что соответствующие периферийные зоны тела диафрагмы имеют меньшую массу, которую необходимо поддерживать, что в свою очередь означает, что периферийная зона тела диафрагмы может выполняться даже более тонкой, обеспечивая, таким образом, синергический эффект. Конструктивное исполнение R4 проиллюстрировано в конструкциях диафрагмы, показанных на фиг. А1/А2, А9, А10, A11 и А12 для конструкции клинообразного тела диафрагмы, а также в конструкциях диафрагмы, показанных на фиг. G7 и G8 для конструкции тела диафрагмы в форме трапецеидальной призмы. Виды работающего на нормальное напряжение усиления подробно описаны для конструктивного исполнения R2 и для краткости повторяться не будут. Аналогичным образом, уменьшение массы тела диафрагмы для этих примеров подробно описано для конструктивного исполнения R3 и для краткости повторяться не будет. Во всех этих примерах уменьшение массы работающего на нормальное напряжение усиления и уменьшение массы/толщины тела диафрагмы имеют место в тех же периферийных зонах конструкции диафрагмы, дальних (и, предпочтительно, самых дальних) от зоны основания, где находится центр массы соответствующего узла диафрагмы, содержащего конструкцию диафрагмы.
Например, в варианте осуществления, показанном на фиг. G7, который подобен варианту осуществления, показанному на фиг. G6, за исключением того, что для уменьшения массы убраны части наружного работающего на нормальное напряжение усиления G701 и, в частности, убраны из зон периферийных краев, находящихся посредине между внутренними усиливающими элементами G603. Это служит цели уменьшения массы, связанной с указанными частями наружных слоев G701, а также цели уменьшения количества клея, используемого для прикрепления указанных частей к сердцевине G602, в критических краевых зонах. Суммарный эффект - уменьшение массы в периферийной зоне, благодаря чему сердцевина G602 тела диафрагмы должна поддерживать лишь собственную массу.
Как уже описано в отношении конструктивного исполнения R2, если части работающего на нормальное напряжение усиления G701 убраны, это предпочтительно выполнено в зонах между внутренними усиливающими элементами G603.
Хотя важной целью конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R4 является минимизация неблагоприятных воздействий, связанных с резонансными модами разрушения диафрагмы, утончение периферийных зон диафрагмы и удаление усиливающего материала из зон периферийных краев приносят дополнительную выгоду, заключающуюся в уменьшении общей массы диафрагмы и повышении эффективности драйвера.
2.3 Аудио преобразователи конструктивных исполнений R5-R7
Обычные громкоговорители, имеющие конические и куполообразные диафрагмы мембранного типа, страдают от ряда резонансных мод мембранного типа, с которыми иногда борются такими методами, как уравновешивание и повышение точности изготовления, для минимизации возбуждения мод, если возможно, а также гашением посредством использования соответствующих материалов диафрагмы, таких как пластик, покрытая или нарезанная и аналогичным образом обработанная бумага, шелк и кевлар.
Компонент «подвес диафрагмы» играет важнейшую роль в обычных диафрагмах тонкомембранного типа: 1) поддержка тонкого края диафрагмы так, чтобы при изгибе он не касался окружающих компонентов; 2) гашение резонансов, поскольку диафрагма может иметь низкую жесткость в части сопротивления определенным резонансам, таким как моды «гонга».
Обычные компоненты подвески диафрагмы с подвесом и центрирующей шайбой создают проблематичный трехсторонний конструктивный компромисс, а именно: требование увеличить амплитуду полного колебания диафрагмы или уменьшить основную резонансную частоту диафрагмы дает в результате более широкий и более гибкий компонент подвески соответственно, что в свою очередь усугубляет проблемы резонанса на верхнем конце полосы частот громкоговорителя. Проще говоря, это означает, что улучшенные низкие звуковые частоты приводят к увеличению нежелательных резонансов.
Как бы там ни было, компоненты подвески диафрагмы с подвесом широко распространены, в том числе в комбинации с целым рядом типов не мембранных диафрагм.
Однако эта симбиотическая выгода не достигается, если обычный подвес объединяется с толстой жесткой диафрагмой.
Аудио преобразователь, объединяющий по существу жесткую конструкцию диафрагмы с наружной периферийной зоной по существу без физического соединения с окружающей конструкцией, обеспечивает ряд преимуществ. Во-первых, периферийная зона диафрагмы может быть менее жесткой и более легкой, поскольку она не должна больше поддерживать подвес, а должна нести лишь свою собственную относительно малую массу. Промежуточные зоны диафрагмы, в свою очередь, могут выполняться значительно более легкими, поскольку они больше не должны поддерживать ни подвес, ни компонент массы периферийной зоны, который исключен. При этом основание диафрагмы может быть легче, поскольку оно больше не должно поддерживать ни подвес, ни компонент массы периферийной зоны, который исключен, ни компонент массы промежуточной зоны, который исключен. Ввиду уменьшения массы в других местах выполняться более легкой может теперь и электромагнитная катушка. В случае диафрагмы поворотного действия петельный механизм несет меньшую массу и, таким образом, обеспечивает лучшую опору.
Теперь со ссылками на некоторые примеры будут описаны различные конструктивные исполнения аудио преобразователя, предназначенные для устранения некоторых из вышеупомянутых недостатков с использованием этих установленных принципов. Для краткости последующие конструктивные исполнения аудио преобразователя в настоящем описании будет именоваться конструктивным исполнением R5-R7. Аудио преобразователи конструктивного исполнения R5-R7 будут более подробно описаны со ссылками на примеры, однако понятно, что этими примерами настоящее изобретение не ограничивается. Если не указано иначе, упоминание в настоящем описании аудио преобразователей конструктивного исполнения R5-R7 должно интерпретироваться означающим любой из последующих описанных иллюстративных аудио преобразователей или любой иной аудио преобразователь, содержащий описанные конструктивные признаки, очевидный специалистам в данной области техники.
Периферия в свободном состоянии
Каждый из аудио преобразователей конструктивного исполнения R5-R7 содержит узел диафрагмы, имеющую конструкцию диафрагмы с одной или несколькими периферийными зонами без физического соединения с окружающей конструкцией преобразователя.
Выражение «без физического соединения», используемое в данном контексте, означает отсутствие прямого или непрямого физического соединения между соответствующей зоной в свободном состоянии периферии конструкции диафрагмы и корпусом. Например, зоны в свободном состоянии или несоединенные зоны предпочтительно не соединены с корпусом непосредственно или посредством промежуточного твердого компонента, такого как твердый подвес, твердая подвеска или твердый уплотнительный элемент, и отделены от конструкции, на которой они подвешены или нормально должны быть подвешены, зазором. Зазор предпочтительно представляет собой зазор, заполненный текучей средой, такой как газ, или зазор, заполненный жидкостью.
Кроме того, термин «корпус» в данном контексте охватывает любую иную окружающую конструкцию, вмещающую, по меньшей мере, значительную часть конструкции диафрагмы. Например, держатель, который может окружать часть конструкции диафрагмы или всю конструкцию диафрагмы, или даже стенка, проходящая от другой части аудио преобразователя и окружающая, по меньшей мере, часть конструкции диафрагмы, могут в данном контексте представлять собой корпус или, по меньшей мере, окружающую конструкцию. Следовательно, выражение «без физического соединения» в некоторых случаях можно интерпретировать как «без физической связи с другой окружающей твердой частью». Основание преобразователя может рассматриваться как твердая окружающая часть. Согласно вариантам осуществления настоящего изобретения на основе поворотного действия, например, части зоны основания конструкции диафрагмы могут рассматриваться физически соединенными и подвешенными относительно основания преобразователя соответствующим петельным узлом. Однако остальная часть периферии конструкции диафрагмы может быть без соединения, и, следовательно, конструкция диафрагмы содержит периферию в, по меньшей мере, частично свободном состоянии.
Выражение «по меньшей мере, частично без физического соединения» (или иные подобные выражения, такие как «периферия в, по меньшей мере, частично свободном состоянии» или иногда сокращенно «периферия в свободном состоянии»), используемое в настоящем описании в отношении наружной периферии, означает наружную периферию, у которой:
- приблизительно вся периферия без физического соединения или
- иначе в случае, если периферия физически соединена с окружающей конструкцией/корпусом, по меньшей мере одна или несколько периферийных зон не имеют физического соединения, так что эти зоны образуют несплошность соединения между периферией и окружающей конструкцией по периметру.
Периферия конструкции диафрагмы, физически соединенная по одному или нескольким краям приблизительно по всей длине периферии, но без соединения по одному или нескольким другим периферийным краям или сторонам (например, как обычная подвеска, показанная на фиг. G1), не представляет собой конструкцию диафрагмы, содержащую наружную периферию, по меньшей мере, частично без физического соединения, поскольку в этом случае вся периферийная длина или периметр поддерживается в по меньшей мере одной зоне, и по периметру нет несплошности соединения.
Таким образом, в случае если аудио преобразователь содержит твердую подвеску, в том числе твердый подвес или уплотнительный элемент, например, предпочтительно, твердая подвеска соединяет конструкцию диафрагмы с корпусом или окружающей конструкцией с несплошностью соединения по периферии. Например, подвеска соединяет конструкцию диафрагмы на длине, составляющей менее 80% периметра периферии. Предпочтительнее, подвеска соединяет конструкцию диафрагмы на длине, составляющей менее 50% периметра периферии. Наиболее предпочтительно, подвеска соединяет конструкцию диафрагмы на длине, составляющей менее 20% периметра периферии.
Вариант осуществления аудио преобразователя, показанный на фиг. G9A-E (далее по тексту именуемый вариантом осуществления G9), является примером реализации периферии в частично свободном состоянии. Этот аудио преобразователь подобен показанному на фиг. G1a-c. Узел магнита и диффузородержатель G103 и центрирующая шайба G105 - это тот же узел, что и показанный на фиг. G1a-c, и узел G600 диафрагмы - это тот же узел, что и показанный на фиг. G6a-f. Единственное отличие заключается в том, что подвеска G102 конструкции диафрагмы заменена несколькими элементами G901 подвески, создающими несплошность подвески по периметру. Таким образом, этот вариант осуществления представляет собой краевую конструкцию в свободном состоянии, в которой одна или несколько наружных периферийных зон G908 конструкции диафрагмы не имеют физического соединения с подвесом G902. В зонах G908 периферии в свободном состоянии между наружной периферией конструкции диафрагмы и окружающей конструкцией G902 (в местах G902b конструкции G902) имеется воздушный зазор G903. Окружающая конструкция G902 может жестко соединяться с диффузородержателем G103.
Как показано, предпочтительно, одна или несколько периферийных зон G908 без физического соединения составляют по меньшей мере 20% всего периметра конструкции диафрагмы (например, приблизительно 2×G906+2×G905). Предпочтительнее, одна или несколько периферийных зон в свободном состоянии составляют по меньшей мере 50% или по меньшей мере 80% периметра. Это отсутствие физического соединения обеспечивает преимущества над вариантами осуществления, имеющими более высокую степень соединения по периметру конструкции диафрагмы. Одно из преимуществ заключается в том, что обеспечивается нижняя фундаментальная частота Wn, еще одно - в том, что, поскольку подвесы подвержены неблагоприятным механическим резонансам, уменьшение площади и периферийной длины распространяющего звук компонента может улучшить качество звучания. Периферия, даже частично не имеющая физического соединения, например, на приблизительно 20% периметра, по-прежнему обеспечивает значительное преимущество в рабочем диапазоне частот (например, за счет снижения фундаментальной частоты Wn) и уменьшение искажения, создаваемого разрушением подвеса. Как еще один пример, если периферия выполнена частично без физического соединения, и материал подвеса, который остается, утолщается так, что фундаментальная частота диафрагмы остается неизменной, это может вызвать повышение частоты резонансных мод, присущих подвесу. Части периферийных зон диафрагмы G908 без соединения отделены от окружающей конструкции G902 воздушным зазором G903. Предпочтительно, этот зазор по существу мал. Например, в некоторых случаях применения он может равняться 0,2-4 мм.
Элементы G901 подвески диафрагмы соединяют диафрагму G600 с большой стороной G902a окружающей конструкции G902, которая в этом случае является направляющей пластиной G902 диффузородержателя G103. В комбинации с центрирующей шайбой G105 это создает систему подвески диафрагмы, функционально подвешивающую узел G600 диафрагмы в узле диффузородержателя и магнита. Каждый элемент G901 подвески диафрагмы состоит из эластичной зоны G901a и соединительных планок G901b и G901c. Планки G901c создают площадь поверхности для прикрепления к большой стороне G902a направляющей пластины. Планки G901c крепятся к наружному усилению G601 и сердцевине G602 на наружной периферии конструкции диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления элементы G901 подвески диафрагмы изготовлены из резины. Другие подходящие материалы включают металлы, такие как пружинная сталь и титан, силикон, пеноматериалы с закрытыми порами и пластики. Эти компоненты являются компонентами твердой подвески (например, не подвеска с текучей средой). Геометрия, например, длина G907 и ширина зоны G901a, оказывает большое влияние на податливость подвесной системы. Комбинация геометрии материала и модуля Юнга должна быть предпочтительно податливой для обеспечения этому преобразователю по существу низкой фундаментальной частоты Wn.
Для любого варианта осуществления аудио преобразователя предпочтительно, чтобы периферия конструкции диафрагмы была по меньшей мере частично и значительно без физического соединения. Например, периферия значительно в свободном состоянии может содержать одну или несколько периферийных зон в свободном состоянии, составляющих приблизительно по меньшей мере 20 процентов длины или двухмерного периметра наружной периферии, или, предпочтительнее, приблизительно по меньшей мере 30 процентов длины или двухмерного периметра наружной периферии. Более предпочтительно, конструкция диафрагмы является конструкцией по существу без физического соединения, например, с по меньшей мере 50 процентами длины или двухмерного периметра наружной периферии без физического соединения или, предпочтительнее, по меньшей мере 80 процентами длины или двухмерного периметра наружной периферии. Наиболее предпочтительно, конструкция диафрагмы является конструкцией почти полностью без физического соединения.
Согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемого аудио преобразователя для поддержки наружной периферии конструкции диафрагмы может использоваться ферромагнитная жидкость, такая как описана для вариантов осуществления P и Y в пунктах 5.2.1 и 5.2.5 соответственно настоящего описания. Ферромагнитная жидкость не представляет собой твердый компонент, такой как твердая подвеска, при условии, что по существу нет физического механического соединения (как определено вышеупомянутыми критериями) между наружной периферией конструкции диафрагмы и внутренней периферией окружающей конструкции. Феррожидкость или иная жидкость для подвески может находиться в зазорах G903 преобразователя по варианту осуществления G9, например, и конструкция диафрагмы по-прежнему будет рассматриваться как относящаяся к типу с периферией в свободном состоянии.
В настоящем описании при ссылке (вне пункта 2.3) на конструктивное исполнение с периферией в свободном состоянии или на конструктивное исполнение с периферией в свободном состоянии согласно определению в пункте 2.3 или при любой иной подобной ссылке, если не указано иначе, это конструктивное исполнение не ограничивается дополнительными признаками, описанными в пунктах 2.3.1-2.3.3 настоящего описания, хотя эти дополнительные признаки не исключаются как конструктивное суб-исполнение этого конструктивного исполнения.
2.3.1 Конструктивное исполнение R5
Теперь со ссылками на фиг. A6g будет описано одно конструктивное исполнение аудио преобразователя. Аудио преобразователь А100 будет именоваться как конструктивное исполнение R5, однако важно отметить, что конструкция диафрагмы, используемая в этом аудио преобразователе, не обязательно является подконструкцией конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1, хотя в некоторых вариантах и может быть ею. Аудио преобразователь конструктивного исполнения R5 обеспечивает улучшенное поведение разрушения диафрагмы одновременно за счет по существу исключения подвески/подвеса диафрагмы и уменьшения массы наружного работающего на нормальное напряжение усиления в одной или нескольких периферийных зонах тела А208 диафрагмы/конструкции А1300 диафрагмы, дальних от зоны А222 основания. Аудио преобразователь конструктивного исполнения R5 состоит из узла А101 диафрагмы, имеющего конструкцию А1300 диафрагмы с одной или несколькими периферийными зонами, по меньшей мере, частично без физического соединения с окружающей конструкцией преобразователя, и по существу легкое тело А208 диафрагмы с наружным работающим на нормальное напряжение усилением, связанным с одной или несколькими большими сторонами, уменьшающимся в массе к одной или нескольким зонам периферийных краев большой стороны, дальних от зоны А222 основания конструкции диафрагмы.
Как показано в аудио преобразователе конструктивного исполнения R5 на фиг. A6g, узел А100 аудио преобразователя (который в настоящем описании может именоваться как аудиоустройство, содержащее аудио преобразователь) содержит узел А101 диафрагмы, включающий конструкцию А1300 диафрагмы (показанную на фиг. А15), имеющую тело А208 с одной или несколькими большими сторонами, усиленными наружным работающим на нормальное напряжение усилением А2076/А207 (точно таким же, как в вышеописанных конструкциях диафрагмы конструктивных исполнений R1, R2 и R4). Как и в случае конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R2 работающее на нормальное напряжение усиление конструкции диафрагмы аудио преобразователь конструктивного исполнения R5 имеет определенное распределение массы, приводящее к относительно меньшему количеству массы в одной или нескольких зонах периферийных краев соответствующей большой стороны, дальней/дальних от зоны основания конструкции диафрагмы или дальней/дальних от центра массы узла диафрагмы.
Аудио преобразователь дополнительно содержит корпус или подвес А601 в виде оболочки и/или держателя, например, для размещения в нем узла А101 диафрагмы. Кроме того, корпус предпочтительно вмещает основание А115 преобразователя. В дополнение к уменьшению массы работающего на нормальное напряжение усиления конструкция А1300 диафрагмы содержит периферию, по меньшей мере, частично не имеющую физического соединения с внутренней стороной окружающей конструкции - корпуса А601 в этом примере. В этом примере приблизительно 96% периферии конструкции А1300 диафрагмы не имеют физического соединения с какой-либо окружающей конструкцией, в том числе с корпусом А601 и основанием преобразователя, и отделены от внутренней стенки корпуса, как показано, воздушными зазорами А607. При этом наружная периферия почти полностью не имеет физического соединения. Однако зона А222 основания подвешена системой подвески диафрагмы относительно основания преобразователя и создает физическое соединение с основанием в областях петельных соединений (на которые приходится приблизительно 4% периметра периферийного края). Однако в некоторых вариантах периферия конструкции диафрагмы может быть лишь частично без физического соединения с корпусом в иной степени, чем упомянуто выше, но по-прежнему в значительной мере без физического соединения. Например, для того чтобы конструкция диафрагмы была в значительной мере без физического соединения, предпочтительно, одна или несколько периферийных зон без физического соединения составляют приблизительно по меньшей мере 20 процентов длины или двухмерного периметра наружной периферии, или, предпочтительнее, приблизительно по меньшей мере 30 процентов длины или двухмерного периметра наружной периферии. Конструкция диафрагмы может быть по существу без физического соединения, например, с по меньшей мере 50 процентами длины или двухмерного периметра наружной периферии без физического соединения, или, предпочтительнее, по меньшей мере 80 процентами длины или двухмерного периметра наружной периферии без физического соединения.
В этом примере по меньшей мере одна или несколько периферийных зон без физического соединения представляют собой по меньшей мере одну периферийную зону (например, край, противоположный зоне основания узла диафрагмы), самую дальнюю от зоны основания конструкции диафрагмы.
Конструктивное исполнение R5 используется в аудио преобразователе А100 по варианту осуществления А. Однако понятно, что конструкция диафрагмы, используемая в аудио преобразователе этого конструктивного исполнения, может быть конструкцией диафрагмы любого из конструктивных исполнений R1-R4 или любой иной конструкцией диафрагмы, содержащей тело диафрагмы, имеющее одну или несколько больших сторон, и работающее на нормальное напряжение усиление, присоединенное рядом по меньшей мере с одной из указанных больших сторон и предназначенное для противодействия сжимающим и растягивающим напряжениям, претерпеваемым телом при работе, причем распределение массы работающего на нормальное напряжение усиления таково, что в одной или нескольких зонах, дальних от центра массы узла диафрагмы, находится относительно меньшее количество массы. Иллюстративный узел диафрагмы, который может использоваться вместо узла А101 диафрагмы, показан на фиг. А11, например. Этот узел аналогичен узлу по варианту осуществления А за исключением того, что сердцевина А1004 необязательно не имеет внутреннего работающего на сдвиг усиления, ламинированного в ней, и что наружное работающее на нормальное напряжение усиление состоит из тонкой фольги. В зоне А1101, близкой к основанию узла диафрагмы относительно большой массы, фольга толще, а в зоне А1102 ближе к кончику диафрагмы в одной или нескольких дальних зон - тоньше. Ступенчатое изменение толщины можно видеть на подробном виде на фиг. A11b в месте А1103. В этом примере одна или несколько дальних зон тела диафрагмы совпадают с одной или несколькими дальними зонами работающего на нормальное напряжение усиления, имеющими уменьшенную толщину или массу. Как уже отмечалось для других конструктивных исполнений, в некоторых альтернативных вариантах изменение толщины может быть иначе сходящимся на конус или плавным. В этом варианте зона уменьшенной толщины А1102 является самой ближней к зоне кончика/края диафрагмы, самой дальней от зоны, предназначенной для соединения с механизмом возбуждения при использовании.
Ясно, что существует много альтернативных вариантов, в которых достигается уменьшение массы наружного работающего на нормальное напряжение усиления в зонах, дальних от центра массы, как уже описывалось для конструктивных исполнений R1 и R2, например. Эти варианты возможны и для конструкции диафрагмы аудио преобразователя конструктивного исполнения R5, но без ограничения объема настоящего изобретения. Например, альтернативно может использоваться наружное работающее на нормальное напряжение усиление конструкций диафрагмы на фиг. А1/А2, А9, А10, А12, G3, G4 и G7. Следует отметить, что диафрагмы на фиг. G3, G4 и G7 потребуется размещать с подвеской диафрагмы, оставляющей периферию, по меньшей мере, частично, без физического соединения, чтобы представлять собой конструктивное исполнение R5 (например, как в варианте осуществления G9 или подобном). Кроме того, в некоторых вариантах конструкция диафрагмы может также содержать внутреннее работающее на сдвиг усиление, как в любой из конструкций диафрагмы, описанных для конструктивного исполнения R1. Ясно, что конструкция диафрагмы, используемая в аудио преобразователе этого конструктивного исполнения, может содержать любую комбинацию одного или нескольких из следующих (ранее описанных) признаков:
- одна или несколько периферийных зон, самых дальних от центра массы, не имеют какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления;
- в одной или нескольких зонах, дальних от центра массы, тело диафрагмы имеет относительно меньшую массу;
- в одной или нескольких дальних зонах тело диафрагмы имеет относительно меньшую толщину. Толщина может быть сходящейся на конус к одной или нескольким дальним зонам или изменяющейся ступенчато;
- толщина тела диафрагмы непрерывно сходится на конус от зоны в центре массы или рядом с ним до одной или нескольких зон, самых дальних от центра массы; и/или
- одна или несколько дальних зон тела диафрагмы совпадают с одной или несколькими дальними зонами работающего на нормальное напряжение усиления, имеющими уменьшенную толщину или массу.
Части наружного работающего на нормальное напряжение усиления, расположенные вблизи зоны основания конструкции диафрагмы, в условиях разрушения воспринимают большую нагрузку, поскольку они играют роль «собачки» (в игре, в которой двое бросают друг другу мяч, а третий («собачка») между ними пытается его перехватить), и им приходится поддерживать другие удаленные части диафрагмы, такие как краевые зоны, дальние от зоны основания, и тяжелые основание диафрагмы и компонент передачи силы, противодействуя изгибу диафрагмы. Это означает, что оптимальнее, если не краевые (дальние от основания) зоны будут иметь более толстое наружное усиление. С другой стороны, частям наружных слоев, отстоящим от центра массы узла диафрагмы и находящимся возле периферии, не приходится поддерживать удаленные части диафрагмы, поскольку наружное работающее на нормальное напряжение усиление может быть уменьшенным, как описано выше.
Узел диафрагмы на фиг. А11 также имеет толщину диафрагмы, уменьшающуюся к наружным периферийным зонам, удаленным от зоны основания конструкции диафрагмы и/или центра массы узла диафрагмы, как и в конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R3. Это означает, что и в этом случае устранены недостатки вследствие избыточной массы диафрагмы, связанной с избыточной толщиной в периферийной зоне, хотя ясно, что согласно альтернативному варианту осуществления толщина может быть не уменьшающейся, а по существу одинаковой по длине тела диафрагмы.
В некоторых реализациях этого конструктивного исполнения для поддержки наружной периферии узла диафрагмы может использоваться ферромагнитная жидкость, такая как описана для вариантов осуществления P и Y в пунктах 5.2.1 и 5.2.5 соответственно настоящего описания. Как уже отмечалось, вариант с ферромагнитной жидкостью по-прежнему будет в пределах объема этого конструктивного исполнения при условии, что по существу нет физического механического соединения (как определено вышеупомянутыми критериями), выполненного между наружной периферией конструкции диафрагмы и внутренней периферией окружающей конструкции. Любой из аудио преобразователей поворотного действия, включая, например, преобразователь по варианту осуществления А, описанный в пункте 2.2 настоящего описания, может быть модифицирован с включением опоры на ферромагнитной жидкости для соответствующей конструкции или узла диафрагмы, и настоящее изобретение не ограничивается поддержкой узлов диафрагмы аудио преобразователей линейного действия, описанных в вариантах осуществления P и Y.
2.3.2 Конструктивное исполнение R6
Теперь со ссылками на фиг. A6g и фиг. А10 будет описано еще одно конструктивное исполнение аудио преобразователя. Это конструктивное исполнение аудио преобразователя представляет собой конструктивное субисполнение аудио преобразователя конструктивного исполнения R5 и далее по тексту будет именоваться как конструктивное исполнение R6. Предлагаемый аудио преобразователь конструктивного исполнения R6 представляет собой аудио преобразователь, имеющий легкое (предпочтительно, пенное) тело диафрагмы, которое на одной или нескольких своих больших сторонах усилено наружным работающим на нормальное напряжение усилением. Конструкция диафрагмы может содержать или не содержать внутреннее работающее на сдвиг усиление, как описано для конструктивных исполнений R1-R4. На фиг. A6g показана периферия конструкции диафрагмы, по меньшей мере, частично, без физического соединения с окружающим корпусом. Признаки конструкции этой периферии в свободном состоянии описаны выше для конструктивного исполнения R5. Рассмотрим фиг. А10, в узле аудио преобразователя конструктивного исполнения R6 узел диафрагмы на фиг. А10 используется в аудио преобразователе по варианту осуществления А и содержит конструкцию диафрагмы, имеющие работающие на нормальное напряжение усиливающие элементы А1001, имеющие одну или несколько зон уменьшенной массы, как в случае конструкции диафрагмы аудио преобразователя конструктивного исполнения R5. Согласно этому конструктивному исполнению конструкция диафрагмы не имеет в одной или нескольких зонах А1002 периферийного края соответствующей большой стороны какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления, причем каждая зона А1002 периферийного края расположена в области радиуса, исходящего из точки центра массы и равного 50 процентам общего расстояния от точки центра массы до самого дальнего периферийного края соответствующей большой стороны, или дальше этого радиуса.
Точка центра массы - это точка центра массы узла диафрагмы, содержащего конструкцию диафрагмы вышеописанных конструктивных исполнений. Для достижения уменьшения массы в критической зоне наружного края наружное работающее на нормальное напряжение усиление А1001 возле одной или нескольких зон периферийного края соответствующей большой стороны, дальнего от зоны основания, утрачивает непрерывность. Кроме того, используется конструкция диафрагмы, по существу не имеющая физического соединения с окружающей конструкцией, как в случае конструктивного исполнения R5. То есть, аудио преобразователь конструктивного исполнения R6 дополнительно содержит корпус, имеющий оболочку и/или держатель, для размещения узла диафрагмы, а конструкция диафрагмы содержит одну или несколько наружных периферийных зон без физического соединения с внутренней стороной корпуса. Как уже отмечалось, одна или несколько наружных периферийных зон составляют, предпочтительно, по меньшей мере 20 процентов длины наружной периферии конструкции диафрагмы, как показано на фиг. A6g. Конструкция диафрагмы предназначена оставаться в процессе нормальной работы по существу жесткой. Кроме того, с соответствующей поверхности в одной или нескольких периферийных зонах, лежащих дальше ранее упоминавшегося радиуса 50%, но, предпочтительнее, дальше 80% расстояния от центра массы узла диафрагмы, убрано некоторое количество материала работающего на нормальное напряжение усиления. Предпочтительно, между зонами периферии конструкции диафрагмы, не имеющими физического соединения с внутренней стороной корпуса, и внутренней стороной корпуса имеется небольшой воздушный зазор. В некоторых случаях ширина воздушного зазора, определяемая расстоянием между периферийной зоной конструкции диафрагмы и корпусом, составляет менее 1/10, предпочтительнее, менее 1/20 наименьшей длины по большой стороне тела диафрагмы. В некоторых случаях ширина воздушного зазора составляет менее 1/20 длины тела диафрагмы. В некоторых случаях ширина воздушного зазора составляет менее 1 мм.
В зонах А1002 в общей сложности по меньшей мере с примерно 10% площади соответствующих больших сторон тела диафрагмы, предпочтительнее, по меньшей мере с примерно 25% и, наиболее предпочтительно, по меньшей мере с примерно 50%, наружное работающее на нормальное напряжение усиление убрано. Преимущество уборки работающего на нормальное напряжение усиления с некоторых зон в отличие, скажем, от утончения его, заключается в отсутствии необходимости в клее. Это, в свою очередь, означает, что тело диафрагмы в этих зонах должно быть способным нести лишь свою собственную массу. По этой причине предпочтительно (хотя и не существенно), чтобы для минимизации массы в этой критической области зоны А1002, не имеющие какого-либо работающего на нормальное напряжение усиления, оставались голыми или непокрытыми, или, по меньшей мере, чтобы любое покрытие, используемое в этих зонах, было очень легким, таким как тонкий слой краски, например.
Вариант осуществления, показанный на фиг. А10, - это пример конструкции диафрагмы, которая может использоваться в узле аудио преобразователя конструктивного исполнения R6. Сердцевина А1004 является твердой, а работающее на нормальное напряжение усиление на поверхности диафрагмы имеет существу одинаковую/постоянную толщину и приблизительно полукруглую полость или выточку в указанном наружном работающем на нормальное напряжение усилении, проходящую на соответствующую большую сторону тела диафрагмы от дальнего края тела диафрагмы, противоположного зоне основания. Ясно, что выточка А1002 может принимать любой иной вид или форму, при этом она может быть прямоугольной или треугольной, и/или возможны несколько выточек, как показано в наружном работающем на нормальное напряжение усилении на фиг. А9, G3, G4 и G7, например. Следует отметить, что диафрагмы на фиг. G3, G4 и G7 необходимо устанавливать с подвеской диафрагмы, оставляющей по меньшей мере 20% периферии без физического соединения, чтобы представлять собой конструктивное исполнение R6 (например, используемое в аудио преобразователе G9). Работающее на нормальное напряжение усиление А1001 в примере на фиг. А9 также убрано с каждой стороны двух больших сторон диафрагмы на значительной или всей части длины тела диафрагмы. Однако ясно, что согласно другим вариантам осуществления в этих боковых зонах полоска материала может не убираться. Наружное работающее на нормальное напряжение усиление на обеих больших сторонах тела диафрагмы идентично.
В этом примере работающее на нормальное напряжение усиление включает в себя тонкий слой алюминия, а сердцевина - пенополистирол, хотя понятно, что это лишь пример, и что для работающего на нормальное напряжение усиления и тела диафрагмы могут использоваться другие материалы, например, как определенные для конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1.
Предпочтительно, тело диафрагмы является по существу толстым относительно его длины, например оно может иметь максимальную толщину более 15% длины тела.
Конструкция диафрагмы аудио преобразователя конструктивного исполнения R6 может содержать или не содержать внутренние работающие на напряжение сдвига усиливающие элементы, как определенные для конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1, например.
В некоторых реализациях этого конструктивного исполнения для поддержки наружной периферии узла диафрагмы может использоваться ферромагнитная жидкость, такая как описана для вариантов осуществления P и Y в пунктах 5.2.1 и 5.2.5 соответственно настоящего описания. Вариант с ферромагнитной жидкостью по-прежнему будет в пределах объема этого конструктивного исполнения при условии, что по существу нет физического механического соединения (как определено вышеупомянутыми критериями) между наружной периферией узла диафрагмы и внутренней периферией окружающей конструкции.
2.3.4 Конструктивное исполнение R7
На фиг. A6g и А12 показано еще одно конструктивное исполнение предлагаемого аудио преобразователя. Согласно этому конструктивному исполнению конструкция диафрагмы, показанная на фиг. А12, используется в аудио преобразователе по варианту осуществления А и, в частности, в узле, показанном на фиг. A6g. Конструкция диафрагмы содержит тело диафрагмы с легкой сердцевиной, жесткость которого повышена наружным работающим на нормальное напряжение усилением А1201/А1202 на поверхности передней и задней больших сторон тела диафрагмы или рядом с ней. Согласно этому конструктивному исполнению для обеспечения наружного работающего на нормальное напряжение усиления используются несколько раскосов с оставлением других частей поверхности без усиления. Как описано для конструктивного исполнения R5, аудио преобразователь конструктивного исполнения R7 дополнительно содержит корпус в виде оболочки и/или держателя для размещения в нем узла диафрагмы. В дополнение к уменьшению массы работающего на нормальное напряжение усиления эта конструкция диафрагмы содержит наружную периферию, по меньшей мере, частично, без физического соединения с внутренней стороной корпуса. Согласно этому варианту осуществления периферия почти полностью без соединения, хотя в некоторых вариантах периферия может быть лишь частично без физического соединения с корпусом, но, предпочтительно, без соединения по меньшей мере на 20 процентах длины наружной периферии. Конструкция диафрагмы аудио преобразователя конструктивного исполнения R7 содержит наружное работающее на нормальное напряжение усиление в виде последовательности или сетки раскосов А1201/А1202, чтобы тем самым поддерживать соответствующую большую сторону, по существу и почти полностью лишенную работающего на нормальное напряжение усиления.
Предпочтительно, раскосы являются по существу узкими для уменьшения суммарной массы работающего на нормальное напряжение усиления и клеящего вещества. Предпочтительно, концентрация работающего на нормальное напряжение усиления является такой, что каждый раскос имеет толщину более 1/100 его ширины, или, предпочтительнее, более 1/60 его ширины, или, наиболее предпочтительно, более 1/20 его ширины. Это означает, что усиление сосредоточено на меньшей площади, что помогает уменьшить массу клея, обеспечивает более эффективное взаимодействие между волокнами в раскосе за счет уменьшенного внутреннего сдвига и улучшает соединение и взаимодействие с другими усиливающими компонентами, например, в местах пересечения с другими раскосами и соединений с внутренними усиливающими элементами.
Уменьшение массы клея помогает уменьшить проблемы сдвига пенной сердцевины, особенно в зоне у края. Зоны у краев либо полностью поддерживаются раскосами, такими как А1201, либо между участками, в которых раскосы обеспечивают поддержку, при этом пенное тело должно поддерживать лишь свою собственную массу против резонансных мод на локальных сгустках.
Конструкция диафрагмы, показанная на фиг. А12, также содержит наружное работающее на нормальное напряжение усиление, масса которого уменьшается к одной или нескольким периферийным зонам, дальним от точки центра массы узла диафрагмы, содержащего конструкцию диафрагмы. Ближе к зоне основания конструкции диафрагмы (возле оси А114 поворота, находящейся вблизи точки центра массы узла) раскосы А1201 и А1202 толще, и от промежуточной длины соответствующей большой стороны тела диафрагмы (например, приблизительно от средины большой стороны тела диафрагмы) к периферийному краю, противоположному зоне основания, толщина раскосов работающего на нормальное напряжение усиления уменьшается для уменьшения массы. На подробном виде на фиг. А12с показано утончение в ступенчатых местах А1203 на двух раскосах А1201, проходящих параллельно бокам каждой большой стороны тела диафрагмы. На подробном виде на фиг. A12b показано утончение двух раскосов А1202, проходящих диагонально по большой стороне, в ступенчатом месте А1204 сразу же после пересечения этих раскосов. Конструктивное исполнение на обеих больших сторонах диафрагмы одинаково. Этим изменением толщины достигается дополнительное уменьшение массы в зонах периферийного края (дальних от точки центра массы), за счет чего улучшаются характеристики в части разрушения диафрагмы. Понятно, что альтернативно или дополнительно уменьшение массы могло бы достигаться за счет уменьшения ширины раскосов при условии, что они должны оставаться достаточно прочно прикрепленными к соответствующей большой стороне. Кроме того, любое уменьшение толщины и/или ширины раскосов альтернативно вместо ступенчатого может быть сходящимся на конус или плавным или иметь их любую комбинацию.
Конструкция диафрагмы, имеющая периферию по существу без физического соединения, также обеспечивает уменьшение массы на периферии конструкции диафрагмы (из-за отсутствия или наличия лишь минимальной подвески диафрагмы в этом месте), давая в результате каскад разгрузки на остальной части диафрагмы, и тем самым дополнительно решает проблемы сдвига внутренней сердцевины.
Эти признаки позволяют получить драйвер, создающий минимальный резонанс в рабочем диапазоне частот и, таким образом, обладающий характеристиками исключительно низкого накопления энергии в рабочем диапазоне частот, не требуя при этом внутреннего работающего на напряжение сдвига усиления. Однако ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления конструкция диафрагмы аудио преобразователя конструктивного исполнения R7 может содержать внутреннее работающее на напряжение сдвига усиление, описанное, например, для конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1.
3
3
3
Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление имеет удельный модуль упругости по меньшей мере 8 МПа/(кг/м), или, предпочтительнее, по меньшей мере 20 МПа/(кг/м), или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 100 МПа/(кг/м). Предпочтительно, работающее на нормальное напряжение усиление должно содержать анизотропный материал, обладающий большей жесткостью в направлении раскосов. Подходящим является однонаправленное углеволокно, в идеальном случае с высоким модулем упругости, например, с модулем Юнга (исключая матрицы связующего) более 450 ГПа на ось, поскольку в этом случае применения жесткость часто важнее прочности. Предпочтительно, модуль Юнга волокон, составляющих композит, выше 100 ГПа, предпочтительнее, выше 200 ГПа, и, наиболее предпочтительно, выше 400 ГПа.
Предпочтительно, не имеют работающего на нормальное напряжение усиления по меньшей мере 10 процентов общей площади поверхности одной или нескольких больших сторон, или по меньшей мере 25%, или по меньшей мере 50% в одной или нескольких краевых зонах.
В этом примере конструктивного исполнения R7 два или более раскосов А1201/А1202 пересекаются и в указанных пересечениях соединяются. Предпочтительно, зоны пересечения раскосов находятся на расстоянии 50 процентов или более общего расстояния от точки центра массы в собранном состоянии до периферии диафрагмы. Однако другие зоны пересечения могут находиться и на расстоянии менее 50 процентов указанного общего расстояния.
Кроме того, один или несколько раскосов А1201/А1202 проходят в продольном направлении по соответствующей большой стороне тела диафрагмы, по меньшей мере, к одному периферийному краю соответствующей большой стороны и соединяются на общем периферийном крае или возле него с другим соответствующим раскосом А1201/А1202, расположенным на противоположной большой стороне или возле нее. Предпочтительно, указанное соединение образует по существу треугольное усиление, поддерживающее соответствующий общий периферийный край против смещений в направлении, перпендикулярном фронтальной плоскости тела диафрагмы.
В этом примере конструктивного исполнения R7 тот факт, что из некоторых зон, дальних от основания диафрагмы, наружное работающее на нормальное напряжение усиление убрано, подразумевает, что усиление сосредоточено в других зонах. Тем самым обеспечивается преимущество, заключающееся в том, что в месте, где наружное работающее на нормальное напряжение соединение соединяется с другим наружным работающим на нормальное напряжение усилением, можно выполнить более эффективное соединение для ограничения возможности смещения в точке пересечения. Таким образом, конструкцию можно представить как каркас, содержащий предпочтительно однонаправленные раскосы, проецирующие жесткость наружу к периферии, дальней от основания диафрагмы, и особенно в стратегически выбранные места пересечения раскосов. Эти места пересечений жестко зафиксированы в пространстве, говоря сравнительным языком, относительно основания диафрагмы. Другие места периферии выполняются легкими, так что они могут поддерживаться местами пересечений без необходимости поддержки любой иной массы кроме собственной массы пенной сердцевины.
Особенно преимущественным является ограничение смещений периферийных зон конструкции диафрагмы, дальних от основания (указанные смещения являются результатом разрушения диафрагмы в отличие от фундаментальной моды), в направлениях, перпендикулярных фронтальной плоскости тела диафрагмы. Хотя, возможно, и не такая преимущественная, как конструкция, содержащая внутренние работающие на напряжение сдвига усиливающие элементы, треугольная конструкция, содержащая раскосы на противоположных сторонах, пересекающиеся в стратегически выбранных местах в периферийных зонах конструкции диафрагмы, поможет поддерживать указанные периферийные зоны таким образом, чтобы они были менее чувствительны к сдвиговой деформации сердцевины.
Сосредоточение усиления в определенных зонах имеет и другие преимущества, в том числе любое одно или несколько из следующих:
- более легкое изготовление по сравнению с другими видами специализированной укладки анизотропных волокон;
- позволяет изготавливать указанное усиление отдельно в контролируемых условиях, например, под высоким сжатием или с использованием тепла, без причинения повреждения материалу сердцевины;
- обеспечивает оптимизацию размещения усиления;
- обеспечивает более управляемое взаимодействие между различными элементами каркаса, например, раскос может проходить по краю внутреннего усиливающего элемента (например, как в случае варианта осуществления А), тем самым обеспечивая, что все работающее на растяжение/сжатие усиление надежно поддерживается в противодействии сдвигу (в отличие от случая, когда он распространяется по зонам, удаленным от внутреннего(их) усиливающего(их) элемента(ов)). Это особенно справедливо в случае полимера, усиленного однонаправленными волокнами, или анизотропного усиливающего эквивалентного композита, которые, будучи редко распределенными на широкой площади, могут иметь низкий модуль сдвига, или возможны даже промежутки, имеющие нулевой модуль сдвига, что означает, что части усиливающих волокон не могут эффективно использоваться, чтобы помочь нагрузить работающее на сдвиг усиление и тем самым повысить жесткость диафрагму.
Изготовление очень маленьких диафрагм, жестких в трех измерениях и одновременно имеющих требуемую малую массу на единицу площади, может быть особенно трудным, и особенно, если используется анизотропное композитное усиление, поскольку трудно изготовить достаточно тонкие слои композитного усиления, а затем прикрепить их к широкой площади с обеих сторон диафрагмы с пенной (и аналогичной) сердцевиной без значительного увеличения массы. Решению этой проблемы во многом способствует сосредоточение усиления; следовательно, конструктивные исполнения диафрагмы с использованием раскосов, в том числе конструктивное исполнение R7, особенно преимущественны в случаях применения, в которых диафрагмы малы, например, драйверы персональных аудио устройств и драйверы высоких звуковых частот.
В некоторых реализациях этого конструктивного исполнения для поддержки наружной периферии узла диафрагмы может использоваться ферромагнитная жидкость, такая как описана для вариантов осуществления P и Y в пунктах 5.2.1 и 5.2.5 соответственно настоящего описания. Вариант с ферромагнитной жидкостью по-прежнему будет в пределах объема этого конструктивного исполнения при условии, что по существу нет физического механического соединения (как определено вышеупомянутыми критериями), выполненного между наружной периферией узла диафрагмы и внутренней периферией окружающей конструкции.
2.4 Аудио преобразователи конструктивных исполнений R8 и R9
Петельные системы - это высокоэффективные подвески диафрагмы в некоторых отношениях; например, трехсторонний компромисс между амплитудой полного колебания диафрагмы, резонансной частотой диафрагмы и нежелательными резонансами можно легче решить в некоторых случаях за счет использования инновационных петельных систем, описанных в настоящем документе, поскольку высокочастотные характеристики в большей степени независимы от амплитуды полного колебания диафрагмы и фундаментальной резонансной частоты диафрагмы. Кроме того, аудио преобразователи поворотного действия не страдают от низкочастотных резонансных мод качания всей диафрагмы, как преобразователи линейного действия.
Преобразователи, основанные на диафрагмах поворотного действия, обычно труднее разрабатывать устойчивыми к резонансу диафрагмы по сравнению с преобразователями, имеющими линейное действие диафрагмы, поскольку петля жестко соединяет конструкцию диафрагмы с основанием преобразователя в части поступательного движения в трех направлениях и вращения в двух направлениях. Это соединение означает, что основание диафрагмы зафиксировано на большой массе основания преобразователя, что снижает частоту, на которой диафрагма страдает от серьезных разрушительных резонансов, например, изгибного типа всей диафрагмы. Кроме того, резонансы диафрагмы в драйверах поворотного действия плохо гасятся, а некоторые также являются сильно возбужденными.
В прежних громкоговорителях с диафрагмами поворотного действия, таких как громкоговоритель «Циклон» (Cyclone) производства компании Phoenix Gold, предпринята попытка использовать способность диафрагм петельного действия обеспечивать амплитуду полного колебания высокой громкости и низкую фундаментальную резонансную частоту диафрагмы с целью обеспечения низких частот в случаях применения ближнего действия, таких как бытовые или автомобильные аудио системы, но громкоговорители поворотного действия не отличаются высококачественным звуковоспроизведением, особенно в диапазонах средних и высоких частот.
Для того чтобы реализовать потенциал преобразователей поворотного действия и улучшить их характеристики, должна быть решена проблема недостатка диафрагмы в части разрушения, и этого можно добиться при использовании вышеописанных конструктивных исполнений конструкции диафрагмы в соответствии с настоящим изобретением.
Теперь со ссылками на некоторые примеры будут описаны два конструктивных исполнения аудио преобразователя, предназначенных для устранения некоторых из вышеупомянутых недостатков с использованием этих установленных принципов. Эти конструктивные исполнения аудио преобразователя будут в настоящем описании для краткости именоваться как конструктивные исполнения R8 и R9. Аудио преобразователи конструктивных исполнений R8 и R9 будут более подробно описаны со ссылками на некоторые примеры, однако ясно, что этими примерами настоящее изобретение не ограничивается. Если не указано иначе, упоминание в настоящем описании аудио преобразователей конструктивных исполнений R8 и R9 следует интерпретировать означающим любой из следующих описанных иллюстративных аудио преобразователей или любой иной аудио преобразователь, содержащий описанные конструктивные признаки, очевидные специалистам в данной области техники.
2.4.1 Конструктивное исполнение R8
Предлагаемое конструктивное исполнение аудио преобразователя, именуемое в настоящем описании как конструктивное исполнение R8, содержит конструкцию диафрагмы, описанную для любого из конструктивных исполнений R1-R4, соединенную с возможностью поворота с основанием преобразователя для звукообразования посредством колебательного вращательного действия. Пример конструктивного исполнения R8 показан на фиг. А1 для аудио преобразователя по варианту осуществления А. Этот аудио преобразователь содержит конструкцию диафрагмы поворотного действия, имеющую по меньшей мере одно тело диафрагмы, содержащее легкую пенную или эквивалентную сердцевину А208, усиленную наружным работающим на нормальное напряжение усилением на передней и задней больших сторонах тела диафрагмы, и с дополнительным усилением, обеспечиваемым внутренними работающими на напряжение сдвига усиливающими элементами А209, соединенными с внутренней частью тела диафрагмы и, предпочтительно, с наружным работающим на нормальное напряжение усилением. Внутренние работающие на напряжение сдвига усиливающие элементы А209 предпочтительно ориентированы по существу параллельно сагиттальной плоскости тела диафрагмы, как описано для конструктивного исполнения R1.
В случае варианта осуществления А работающее на нормальное напряжение усиление состоит из раскосов А206 и А207, но, как уже отмечалось для конструктивного исполнения R1, возможны и другие виды работающего на нормальное напряжение усиления.
Еще один пример конструкции диафрагмы, подходящей для узла аудио преобразователя конструктивного исполнения R8, показан на фиг. А8. Эта конструкция диафрагмы подробно описана для конструктивного исполнения R1.
В этих примерах конструктивного исполнения R8 каждый внутренний усиливающий элемент соответствующей конструкции диафрагмы жестко соединен с петельным узлом либо непосредственно, либо посредством по меньшей мере одного промежуточного компонента. Контактный петельный узел, используемый для соединения с возможностью поворота узла А101 диафрагмы с основанием А115 преобразователя, более подробно описан в пункте 3.2 настоящего описания. Однако понятно, что конструкция диафрагмы может соединяться с возможностью поворота с основанием преобразователя посредством других подходящих петельных механизмов, таких как эластичный петельный механизм, подробно описанный в пункте 3.3 настоящего описания.
Петельный узел помогает решить трехсторонний компромисс, связанный с подвеской диафрагмы, а именно: между амплитудой полного колебания диафрагмы, резонансной частотой диафрагмы и смещением нежелательных резонансов за РДЧ, а также устраняет низкочастотную резонансную моду качания всей диафрагмы, пагубно влияющую на работу некоторых драйверов линейного действия. При этом работающее на сдвиг усиление увеличивает диапазон частот за счет уменьшения сдвиговой деформации сердцевины диафрагмы.
2.4.2 Конструктивное исполнение R9
Теперь будет описано еще одно конструктивное исполнение предлагаемого узла аудио преобразователя, представляющее собой подконструкцию аудио преобразователя конструктивного исполнения R6, именуемое в настоящем описании как конструктивное исполнение R9. Пример этого аудио преобразователя включает узел диафрагмы на фиг. А10 в аудио преобразователе по варианту осуществления А.
Конструктивное исполнение R9 состоит из аудио преобразователя, содержащего узел диафрагмы, который: совершает по существу вращательное движение вокруг приблизительной оси; содержит тело диафрагмы, изготовленное из легкой пенной или эквивалентной сердцевины А1004; содержит наружное работающее на нормальное напряжение усиление А1001 на поверхности как передней, так и задней больших сторон или возле нее; и при этом с одной или нескольких частей передней и/или задней поверхностей в периферийных краевых зонах соответствующей большой стороны работающее на нормальное напряжение усиление А1001 убрано. Периферийные краевые зоны предпочтительно расположены за пределами зоны, охватываемой радиусом, равным 80% расстояния от оси поворота (проходящей вблизи зоны основания и центра массы узла диафрагмы) до самого дальнего периферийного края конструкции диафрагмы от оси, причем радиус проходит от оси поворота. При использовании тело диафрагмы остается по существу жестким.
В этом конкретном примере работающее на нормальное напряжение усиление А1001 убрано с боков двух больших сторон тела диафрагмы, где усиление проходит до края А1003 работающего на нормальное напряжение усиления, а также со средины периферийной краевой зоны соответствующей большой стороны, где усиление проходит до дугообразного края А1002 работающего на нормальное напряжение усиления.
Как и в случае конструктивных исполнений R2, R4 и R6, уборка работающего на нормальное напряжение усиления с периферийных краевых зон соответствующей большой стороны, дальних от зоны основания, позволяет добиться уменьшения массы в наружных зонах. В случае драйвера поворотного действия уменьшение массы в зонах, дальних от зоны основания, в том числе в зоне торцевого края/кончика, является преимущественным, поскольку это самая дальняя зона от петли, соединяющейся с более тяжелым основанием преобразователя, и, как результат возбуждения ключевых разрушительных резонансных мод, она проявляет тенденцию к смещению на сравнительно большие расстояния и, следовательно, особенная подвержена резонансу.
Опять-таки, использование петельного узла помогает решить трехсторонний компромисс, а именно: между амплитудой полного колебания диафрагмы, резонансной частотой диафрагмы и резонансом, а также устраняет низкочастотную резонансную моду качания всей диафрагмы, пагубно влияющую на работу драйверов линейного действия. Уменьшение наружного работающего на растяжение/сжатие усиления решает проблему сдвиговой деформации диафрагмы путем разгружения периферийной зоны конструкции диафрагмы, дальней от оси петли или зоны основания (как и конструктивное исполнение R6, конструктивное исполнение R9 не обязательно содержит внутренние усиливающие элементы для решения проблемы сдвига сердцевины, хотя в некоторых реализациях может их иметь). Результатом может быть снижение нижней граничной частоты и работа без резонансов в широком диапазоне частот.
3. ПЕТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ И АУДИО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ ИХ
3.1 Введение
За многие десятилетия проведено несметное число исследований, направленных на поиск путей минимизации влияния разрушительных резонансных мод диафрагмы и подвески диафрагмы в обычных драйверах громкоговорителей с коническими и куполообразными диафрагмами. Вместе с тем, проведено сравнительно мало эквивалентных исследований, направленных на усовершенствование и оптимизацию характеристик разрушения, амплитуды полного колебания диафрагмы и фундаментальной резонансной частоты диафрагм поворотного действия и подвесок диафрагм громкоговорителей.
Обычная система подвески диафрагмы, состоящая из стандартной подвески, содержащей эластичный резиновый подвес и эластичную центрирующую шайбу, ограничивает амплитуду полного колебания диафрагмы, повышает фундаментальную резонансную частоту диафрагмы и вносит резонанс. Используются мягкие материалы, и диапазон перемещения, в котором они используются, типично не линеен в соответствии с законом Гука, вызывая неточности в преобразовании звукового сигнала.
Громкоговорители с диафрагмами поворотного действия не отличаются обеспечением высоких показателей работы в части накопления энергии, измеряемой по каскадной диаграмме/графику кумулятивного спектрального затухания, равно как не отличаются обеспечением качества звучания, устраивающего любителя хорошей звуковоспроизводящей аппаратуры, особенно в диапазонах средних и высоких звуковых частот.
Основания этих драйверов и драйверов обычных громкоговорителей часто подвержены в их рабочем диапазоне частот неблагоприятным резонансным модам, и эти моды могут возбуждаться катушкой драйвера и усиливаться диафрагмой, особенно если система подвески диафрагмы обладает некоторой жесткостью.
3.1.1 Краткий обзор
Системы подвески диафрагмы подвижно соединяют конструкцию или узел диафрагмы аудио преобразователя с относительно неподвижной конструкцией, такой как основание преобразователя, чтобы позволять конструкции или узлу диафрагмы перемещаться относительно неподвижной конструкции и воспроизводить или преобразовывать звук. Последующее описание относится к аудио преобразователям поворотного действия, в которых конструкция диафрагмы предназначена для поворота относительно основания для воспроизведения и/или преобразования звука. В этих аудио преобразователях для соединения с возможностью поворота конструкции диафрагмы с основанием требуется петельная система. Для того чтобы минимизировать генерирование нежелательного резонанса, петельная система предпочтительно ограничивает перемещение одной степенью подвижности, т.е. поворотом вокруг одной оси с минимальным или нулевым поступательным или иным вращательным движением во всем рабочем диапазоне частот аудио преобразователя. Предлагаемые петельные системы разработаны для предоставления узлу диафрагмы по существу одной степени свободы относительно основания преобразователя и/или иных неподвижных частей аудио преобразователя. Эти петельные системы допускают одну степень свободы движения, вместе с тем обеспечивая высокую жесткость в отношении всех иных перемещений узла диафрагмы.
Как будет показано в различных вариантах осуществления, описанных ниже, петельная система может представлять собой систему из двух или более взаимодействующих подсистем, узел из двух или более взаимодействующих компонентов или конструкций, конструкцию, имеющую два или более взаимодействующих компонентов, или может даже представлять собой одиночный компонент или устройство. Следовательно, термин «система», используемый в данном контексте, не ограничивается несколькими взаимодействующими частями или системами.
В настоящем описании будут подробно описаны две категории/два типа петельных систем. Это контактная петельная система и гибкая петельная система. Обе системы служат одной цели и могут использоваться взаимозаменяемо (в некоторой степени) или в некоторых реализациях могут объединяться в один вариант осуществления.
Для обеих категорий и в каждом из вариантов осуществления аудио преобразователя, описанных в этом разделе, петельная система подсоединяется между основанием аудио преобразователя и узлом диафрагмы. Петельная система может образовывать часть основания преобразователя и/или узла диафрагмы. Она может образовываться отдельно от одного или обоих из этих компонентов аудио преобразователя, или иначе может содержать одну или несколько частей, выполненных как одно целое с одним или обоими из этих компонентов. Следовательно, предусматриваются и не исключаются из объема настоящего изобретения изменения и модификации вариантов осуществления аудио преобразователя, описанных ниже, в соответствии с этими возможными вариантами.
В аудио преобразователях по некоторым вариантам осуществления, таким варианты осуществления А, В, Е, K, S, Т, например, узел диафрагмы содержит компонент создания силы преобразующего механизма, который преобразует электрическую энергию или перемещение и который жестко соединен с конструкцией диафрагмы. Поскольку масса компонента создания силы обычно велика по сравнению с массой конструкции диафрагмы, часто такого же порядка величины, как и масса других частей узла диафрагмы, жесткое соединение между конструкцией диафрагмы и компонентом создания силы предпочтительно для предотвращения резонансных мод, состоящих из массы одного из этих компонентов, движущейся противоположно массе другого.
Основание преобразователя может выполняться как одно целое с частью петельной системы или иным образом жестко соединяться с петельной системой посредством подходящего механизма, такого как использование клеящего вещества, например, эпоксидной смолы, или сваркой, зажимом с помощью крепежных деталей или любым из ряда других способов, известных в данной области техники, для достижения по существу жесткого соединения между двумя компонентами/узлами.
Согласно предпочтительным конструктивным исполнениям петельной системы узел соединен по меньшей мере в двух по существу широко разнесенных местах на узле диафрагмы относительно ширины тела диафрагмы. Подобным образом, петельная система предпочтительно соединена по меньшей мере в двух по существу широко разнесенных местах на основании преобразователя относительно ширины тела диафрагмы. Соединения в этих местах могут быть отдельными или частью одного соединения.
Адекватно широкое разнесение соединений от основания преобразователя до узла диафрагмы означает, что петельная система или комбинация петельных систем способны оказывать эффективное сопротивление целому ряду нежелательных резонансных мод диафрагмы/основания преобразователя.
Кроме того, предпочтительно, соединения из основания преобразователя с петельной системой и из петельной системы с узлом диафрагмы обеспечивают жесткость в части поступательной податливости. Если эти соединения петельного соединения используются с адекватно широким разнесением, результирующий петельный механизм способен придать узлу диафрагмы адекватную жесткость, и при этом разрушительные моды потенциально могут быть выдавлены в область высоких частот и потенциально за РДЧ.
3.1.2 Преимущества
Предпочтительные конструктивные исполнения предлагаемой петельной системы, которые будут полностью описаны в настоящем описании, обладают потенциальными преимуществами над обычными системами подвески диафрагмы. Например, мягкие эластичные части подвески, используемые в обычных системах подвески диафрагмы, такие как подвес J105 и центрирующая шайба J119, показанные на фиг. J1(d-e), при работе могут быть чувствительными к механическим резонансам. Кроме того, эти подвески не оказывают достаточного сопротивления поступательному перемещению диафрагмы J101 по осям, отличающимся от основной оси перемещения, и, следовательно, могут дополнительно способствовать нежелательным резонансам.
Предлагаемые петельные системы обеспечивают по существу податливое фундаментальное вращательное движение, в то же время обеспечивая и существенную жесткость в других направлениях вращательного и поступательного движений. При этом они могут предназначаться для функционального поддерживания диафрагмы в режиме работы по существу с одной степенью свободы в широкой полосе РДЧ. Поскольку фундаментальная вращательная мода очень податлива, обеспечивается низкая фундаментальная частота (Wn) преобразователя, что способствует высококачественному воспроизведению низких звуковых частот с оказанием неблагоприятного влияния на высокочастотные характеристики лишь в минимальной степени.
Еще одно потенциальное преимущество заключается в том, что сами петельные компоненты могут разрабатываться (как подробно описано в настоящем документе) не имеющими собственных внутренних неблагоприятных резонансов в РДЧ аудио преобразователя.
3.1.3 Концепция предпочтительного простого поворотного механизма
Последующее описание относится как к предлагаемым контактным петельным системам, так и к предлагаемым эластичным петельным системам.
Простой вид системы подвески диафрагмы аудио преобразователя для аудио преобразователя поворотного действия - это механизм, ограничивающий движение узла диафрагмы по существу поворотным движением относительно основания преобразователя. На фиг. Н8а представлена схема, на которой символически показан узел Н802 диафрагмы, соединенный с частью основания Н803 преобразователя петельной системой Н801. На этой схеме узел Н802 диафрагмы проиллюстрирован в форме клина, однако ясно, что может быть реализован целый ряд альтернативных форм и местонахождений петли, и что показанное конструктивное исполнение призвано помочь в описании и не предназначено для ограничения объема настоящего изобретения, если не указано иначе. Имеется приблизительная ось поворота или ось петли узла Н802 диафрагмы относительно основания Н803 преобразователя. Это конструктивное исполнение предпочтительнее конструктивных исполнений с четырехстержневым рычажным механизмом, описанных ниже в настоящем документе со ссылками на фиг. H8b-с. В предпочтительном виде предлагаемая петельная система предназначена для ограничения перемещения соответствующего узла диафрагмы одной степенью свободы движения (предпочтительно, поворотным движением относительно одной оси поворота) в желательном РДЧ, поскольку допущение других мод работы, запасающих и высвобождающих энергию, может внести искажение в преобразуемый звуковой сигнал.
3.1.4 Концепция четырехстержневого рычажного механизма
Последующее описание относится как к предлагаемым контактным петельным системам, так и к предлагаемым эластичным петельным системам.
Один пример типа подвески диафрагмы аудио преобразователя с одной степенью свободы содержит четырехстержневой рычажный механизм с петельной системой, расположенной в каждом углу четырехстержневого рычажного механизма. Пример этой концепции показан на схеме на фиг. H8b, при этом узел Н802 диафрагмы соединен с частью основания Н803 преобразователя петельной системой Н801 (в соответствии с концепцией, проиллюстрированной на фиг. Н8а). Кроме того, петельные системы Н806, Н807 и Н808 соединены стержнями Н804 и Н805. Петельная система Н806 связана с узлом Н802 диафрагмы, а стержень Н805 связывает предшествующие петельные системы Н807 и Н806 с основанием преобразователя посредством петельной системы Н808. На этой фигуре для представления элемента рычажного механизма стержни по форме выполнены как длинные и тонкие балки, однако эти элементы могут быть любого вида, формы или размера, и, если не указано иначе, настоящее изобретение не ограничивается какой-либо конкретной формой или размером. В этой концепции части преобразующего механизма могли бы крепиться к стержням Н804 или Н805 (или даже к диафрагме Н802).
На фиг. Н8с представлен еще один пример системы подвески диафрагмы с использованием четырехстержневого рычажного механизма с несколькими петельными системами. Эта концепция подобна версии, проиллюстрированной на фиг. H8b, однако в этом случае диафрагма присоединена между петельными механизмами Н806 и Н807 (вместо стержня Н804), а стержень Н809 связывает петельные системы Н806 и Н801 (вместо диафрагмы). Поскольку стержни Н805 и Н809 имеют равную длину (в этом примере), этот механизм перемещает диафрагму по существу сравнимо с вращательной составляющей движения (относительно основания преобразователя). Этот механизм ограничивает движение диафрагмы так, что она всегда направлена в одном и том же направлении, впрочем, кончик диафрагмы по-прежнему описывает значительную дугу (относительно основания).
Посредством изменения длины стержней и расстояния между петельными системами можно добиться многих вариантов этого действия.
Назначение четырехстержневого рычажного механизма - создать механизм, ограничивающий движение диафрагмы одной степенью свободы. За счет использования петельных соединений, описанных в настоящем документе, каждое из которых обеспечивает высокую податливость во всех направлениях за исключением их намеченного поворотного направления, четырехстержневой рычажный механизм в целом ограничивает диафрагму одной модой движения и ограничивает нежелательное движение, которое может искажать звук, производимый диафрагмой.
Преимущество использования механизмов, таких как показаны на фиг. Н8а, H8b и Н8с, заключается в том, что компонент создания силы может располагаться в месте, в котором проходимое им расстояние не обязательно такое же, какое проходит диафрагма. Пьезопреобразователь, например (который обычно оптимизирован для максимальной эффективности при эксплуатации без прохождения большого расстояния) мог бы располагаться ближе к оси поворота диафрагмы или располагаться соединяющим один стержень с другим и т.д., в зависимости от оптимального хода, требуемого для этого преобразующего механизма.
Другие конструктивные исполнения нескольких петельных систем могут предназначаться для поддержки диафрагмы при работе.
3.2 КОНТАКТНАЯ ПЕТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Жесткие несущие элементы и вращательная симметрия, демонстрируемая петельными системами на основе дорожек качения подшипника, такими как петельная система громкоговорителя «Циклон» (Cyclone) производства компании Phoenix Gold, означают, что в определенных случаях и в отличие от большинства других известных конструкций подвески диафрагмы низкая податливость может обеспечиваться по всем трем ортогональным осям поступательного движения. Проблемы, связанные с полностью жесткой петлей этого типа, у которой по всем трем ортогональным осям поступательного движения почти нулевая податливость, заключаются в том, что петля становится подверженной сбоям функционирования, например, из-за отклонений от нормативов в процессе производства (например, неровности на шарике подшипника), или, например, если в петлю попадает пыль или другое постороннее вещество.
Теперь со ссылками на некоторые примеры будут описаны конструктивные исполнения петельной системы для аудио преобразователя, разработанные для устранения некоторых из вышеупомянутых недостатков. Описанные ниже конструктивные исполнения содержат петельную систему подвески узла диафрагмы, содержащую по меньшей мере один петельный элемент, который жестко катится или поворачивается по соответствующему контактному элементу и прочно удерживается на месте поджимающим механизмом, причем поджимающий механизм может прикладывать достаточно постоянное усилие к контактному соединению. Предпочтительно, поджимающий механизм по существу податлив по меньшей мере по одной оси поступательного движения или по меньшей мере в одном направлении. Податливость поджимающего механизма предпочтительно является по существу постоянной, способной к повторению при изготовлении и/или не чувствительной к изменениям окружения или условий эксплуатации. Эта петельная система далее по тексту будет именоваться как контактная петельная система.
Как будет показано в различных вариантах осуществления, описанных ниже, поджимающий механизм может представлять собой две или более взаимодействующих систем, узел из двух или более взаимодействующих компонентов или конструкций, конструкцию, имеющую два или более взаимодействующих компонентов, или может даже представлять собой одиночный компонент или устройство. Следовательно, термин «механизм», используемый в данном контексте, не ограничивается несколькими взаимодействующими частями или системами.
3.2.1 Контактная петельная система - соображения и принципы разработки
Теперь со ссылками на фиг. Н7а-Н7с будут описаны концепции и принципы разработки контактной петельной системы для аудио преобразователя поворотного действия (имеющего узел диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием преобразователя посредством петельной системы) в соответствии с настоящим изобретением. Затем последует описание иллюстративных вариантов осуществления петельной системы, разработанных в соответствии с этими концепциями/принципами.
Примеры базовых петельных соединений Н701 предлагаемой контактной петельной системы схематически показаны на фиг. H7a-H7d.
Контактное петельное соединение содержит два компонента, предназначенные для контактирования друг с другом так, чтобы позволить одному поворачиваться относительно другого, например, допуская движения, такие как качание, качение и кручение. Предпочтительно, петельное соединение петельной системы по существу определяет ось поворота узла диафрагмы относительно основания преобразователя.
На фиг. Н7а показано петельное соединение Н701, в котором первый компонент, именуемый в настоящем описании как петельный элемент Н702, контактирует со вторым компонентом, именуемым в настоящем описании как контактный элемент Н703, в точке/зоне Н704 контакта. В точке/зоне Н704 контакта петельный элемент Н702 имеет по существу выпукло криволинейную поверхность, а контактный элемент Н703 - по существу плоскую поверхность. Понятно, что в настоящем описании упоминание выпукло криволинейной или вогнуто криволинейной поверхности или элемента означает выпуклую или вогнутую кривую по меньшей мере в плоскости поперечного сечения, по существу перпендикулярной оси поворота.
На фиг. H7a-d представлен поджимающий механизм Н705, символически показанный как цилиндрическая винтовая пружина в растянутом состоянии, прикладывающая силу к петельному элементу Н702 в месте Н706 и противонаправленную силу к контактному элементу Н703 в месте Н603, при этом петельный элемент и контактный элемент податливым образом удерживаются вместе. Хотя показана пружина, поджимающий механизм может принимать вид конструкций или систем, иных, нежели пружина, примеры которых описаны в настоящем документе. Хотя пружина показано как конструкция, отдельная от петельного элемента и контактного элемента, поджимающий механизм может содержать или включать любой из этих элементов или оба из них и, фактически, может вовсе не быть отдельным. В настоящем документе описаны примеры и этих конструктивных исполнений поджимающего механизма.
На фиг. H7b показано петельное соединение Н701, в котором петельный элемент Н702 контактирует с контактным элементом Н703 в точке/зоне Н704 контакта. В точке/зоне Н704 контакта петельный элемент Н702 имеет по существу плоскую поверхность, а контактный элемент Н702 - выпукло криволинейную поверхность.
На фиг. Н7с показано петельное соединение Н701, в котором петельный элемент Н702 контактирует с контактным элементом Н703 в точке/зоне Н704 контакта. В точке/зоне Н704 контакта петельный элемент Н702 имеет выпукло криволинейную поверхность, и контактный элемент Н703 также имеет выпукло криволинейную поверхность. Петельный элемент Н702 имеет поверхность относительно большего радиуса (или относительно более плоскую), чем поверхность контактного элемента Н703.
На фиг. H7d показано петельное соединение Н701, в котором петельный элемент Н702 контактирует с контактным элементом Н703 в точке/зоне Н704 контакта. В точке/зоне Н704 контакта петельный элемент Н702 имеет выпукло криволинейную поверхность, а контактный элемент Н703 - вогнуто криволинейную поверхность.
Это четыре примера контактных петельных соединений. Понятно, что возможны и другие конструктивные исполнения, например, петельный элемент в точке/зоне контакта может быть вогнуто криволинейным, а контактный элемент в этой же точке/зоне - выпукло криволинейным. В некоторых случаях, в которых если две поверхности выпукло криволинейны, одна поверхность может иметь относительно больший радиус, чем другая, как на фиг. Н7с, и это может быть поверхность либо петельного элемента, либо контактного элемента, или в других случаях эти две поверхности могут иметь радиусы, являющиеся по существу одинаковыми. Профиль поперечного сечения, если смотреть в плоскости, перпендикулярной оси поворота любого компонента, не обязательно имеет постоянный радиус. Могли бы использоваться и другие формы профилей, такие как параболическая кривая.
3.2.1а Радиус кривизны в точке/зоне контакта
В соответствии с вышеприведенными примерами петельный элемент Н702 или контактный элемент Н703 будет иметь выпукло криволинейную поверхность относительно меньшего радиуса/более крутой кривизны, чем другая поверхность, или по меньшей мере равного радиуса, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота. Эта криволинейная поверхность относительно меньшего или, по меньшей мере, равного радиуса, предпочтительно имеет радиус, достаточно малый для обеспечения достаточно малого сопротивления качению по противолежащей поверхности при работе.
Петельное соединение обеспечивает:
- относительно низкую фундаментальную частоту (Wn) работы аудио преобразователя,
- относительно низкий уровень шумообразования и/или
- характеристики петли, достаточно постоянные в случаях, если контактирующие поверхности имеют несплошности из-за отклонений от нормативов в процессе производства и/или попадания между поверхностями постороннего вещества, такого как пыль.
Кроме того, этот радиус предпочтительно должен быть не слишком мал, и кривизна - не слишком крутая, поскольку значительно уменьшенная зона качения в точке/зоне контакта может быть чувствительной к локализованной деформации и ненужной податливости. Имеется, следовательно, компромисс, который необходимо учитывать при установлении требуемого/желательного радиуса кривизны для выпуклой поверхности контакта.
Кроме того, при выборе требуемого радиуса кривизны для более выпукло криволинейной поверхности можно учитывать следующие факторы:
- для узлов/конструкций диафрагм, относительно более длинных или большего размера, радиус кривизны выпукло криволинейной поверхности можно обычно предусматривать относительно большим, а для относительно более коротких или меньших узлов/конструкций диафрагм радиус кривизны можно предусматривать относительно меньшим; и/или
- для аудио преобразователей, не требующих относительно низкой фундаментальной рабочей частоты (таких как, например, выделенный драйвер верхних звуковых частот), можно использовать относительно больший радиус кривизны (большую зону качения) на поверхности контакта, а для аудио преобразователей, требующих относительно низкую фундаментальную частоту, можно использовать относительно меньший радиус кривизны (меньшую зону качения).
Например, при определении радиуса кривизны поверхность контакта петельного элемента или контактного элемента, имеющего выпукло криволинейную поверхность, относительно менее плоскую/относительно меньшего радиуса кривизны (если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота), предпочтительно имеет радиус r кривизны в метрах, удовлетворяющий следующему соотношению:
где  - расстояние в метрах от оси поворота петельного элемента до самого дальнего края конструкции диафрагмы (относительно контактного элемента), ƒ - фундаментальная резонансная частота диафрагмы в Гц, и Е - постоянная, предпочтительно равная приблизительно 3-30, например, 3, предпочтительнее, 6, предпочтительнее, 12, даже предпочтительнее, 20 и, наиболее предпочтительно, 30.
Альтернативно или дополнительно, при определении радиуса кривизны поверхность контакта петельного элемента или контактного элемента, имеющего выпукло криволинейную поверхность, относительно менее плоскую/относительно меньшего радиуса кривизны, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, предпочтительно имеет радиус r кривизны в метрах, удовлетворяющий следующему соотношению:
где  - расстояние в метрах от оси поворота петельного элемента до самого дальнего края конструкции диафрагмы (относительно контактного элемента), ƒ - фундаментальная резонансная частота диафрагмы в Гц, и Е - постоянная в пределах приблизительно 140-50, например, 140, предпочтительнее, 100, предпочтительнее, 70, даже предпочтительнее, 50 и, наиболее предпочтительно, 40.
3.2.1b Сопротивление качению
Сопротивление качению петельного элемента и контактного элемента предпочтительно должно быть низким по сравнению с инерцией узла диафрагмы, чтобы уменьшить фундаментальную резонансную частоту диафрагмы. Предпочтительно, поверхности петельного элемента и контактного элемента, катающиеся друг по другу при нормальной работе, являются по существу гладкими, что обеспечивает бесперебойную работу.
Сопротивление качению можно уменьшить путем уменьшения радиуса кривизны на поверхности контакта качения. Предпочтительно, меньший радиус кривизны, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, из радиуса кривизны контактирующей поверхности петельного элемента и радиуса кривизны контактирующей поверхности контактного элемента, равен менее приблизительно 30%, предпочтительнее, менее приблизительно 20% и, наиболее предпочтительно, менее приблизительно 10% наибольшего расстояния в направлении, перпендикулярном оси поворота, по всем компонентам, эффективно жестко соединенным с локализированной частью того же компонента, который находится в непосредственной близости от места контакта. Например, в случае аудио преобразователя по варианту осуществления А, показанного на фиг. А1-А7, жесткий узел А101 диафрагмы имеет максимальную длину в направлении, перпендикулярном оси А114 поворота, равную длине А211 тела диафрагмы. Радиус кривизны валика А111 в месте контакта А112 с плоской поверхностью контактного стержня А105 основания А114 преобразователя составляет приблизительно менее 10% длины А211 тела диафрагмы.
Альтернативно или дополнительно, та из контактирующей поверхности петельного элемента и контактирующей поверхности контактного элемента, которая имеет меньший радиус кривизны, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, также имеет радиус, который менее 30%, предпочтительнее, менее 20% и, наиболее предпочтительно, менее 10% расстояния в направлении, перпендикулярном оси поворота, по меньшему из:
1) максимального размера по всем компонентам, эффективно жестко соединенным с частями поверхности контакта в непосредственной близости от места контакта с петельным элементом, или
2) максимального размера по всем компонентам, эффективно жестко соединенным с частями петельного элемента в непосредственной близости от места контакта с поверхностью контакта.
Поскольку с увеличением длины диафрагмы инерция диафрагмы обычно возрастает, та из контактирующей поверхности петельного элемента и контактирующей поверхности контактного элемента, которая имеет меньший радиус кривизны, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, также предпочтительно имеет радиус, относительно малый по сравнению с длиной диафрагмы, измеренной от оси поворота этих двух частей до самой дальней периферии диафрагмы. Предпочтительно, этот радиус должен быть менее 5% длины диафрагмы.
3.2.1с Точки контакта и линии контакта
На всех фигурах H7a-H7d показан вид сбоку петельного соединения контактной петельной системы. В некоторых видах контактный элемент и петельный элемент являются по существу продольными и могут иметь продольный профиль в направлении оси поворота, при этом контактирующие поверхности этих частей имеют одинаковое поперечное сечение по длине части. В этом виде между петельным элементом Н702 и контактным элементом Н703 существует линия контакта. Линию контакта можно рассматриваться как последовательность точек контакта, и в этом случае точка контакта Н704, показанная на фиг. Н7а, будет частью этой линии контакта. Это конструктивное исполнение означает, что петельный элемент Н702 ограничивается приблизительной осью поворота относительно контактного элемента Н703. Если в петельной системе используется петельное соединение, как объяснено выше, имеющее линию контакта, то предпочтительно, чтобы любое дополнительное петельное соединение, используемое как часть того же петельного механизма/узла, имело точку контакта или линию контакта, остающуюся по существу коллинеарной линии контакта первого петельного соединения, чтобы помочь обеспечить, свободную и беспрепятственную работу механизма.
В еще одном виде петельное соединение Н701 могло бы иметь контакт лишь в одной точке. Например, если в случае петельного соединения, показанного на фиг. Н7а, петельный элемент Н702 имел бы в точке Н704 контакта сферическую поверхность, то линии контакта не было бы - была бы только точка контакта.
3.2.1d Поджимающий механизм
Для того чтобы базовое петельное соединение Н701 работало, как требуется, петельный элемент предпочтительно остается в прямом и по существу постоянном контакте с контактным элементом. Для достижения этого петельное соединение Н701 может поддерживаться поджимающим механизмом Н705, прикладывающим достаточно большую и постоянную силу, которая при нормальной работе прямо или непрямо прижимает петельный элемент Н702 к контактному элементу Н703 или, иными словами, поддерживает фрикционное зацепление между поверхностями контакта. Кроме того, поджимающий механизм Н705 предпочтительно податлив в направлении, по существу перпендикулярном касательной плоскости поверхности контакта выпукло криволинейной поверхности меньшего радиуса, чтобы обеспечить эффективное поворотное перемещение петли, о чем будет сказано ниже.
Примеры этого компонента будет описаны ниже в настоящем документе со ссылками на некоторые варианты осуществления.
Поджимающая сила
Поджимающий механизм Н705 прикладывает значительную и постоянную силу, которая при нормальной работе прямо или непрямо прижимает петельный элемент Н702 к контактному элементу Н703.
Предпочтительно, поджимающий механизм предназначен для прикладывания достаточной поджимающей силы к каждому петельному элементу с таким расчетом, чтобы, когда к петельному элементу прикладываются дополнительные силы, и вектор, представляющий результирующую силу, проходит через зону контакта петельного элемента с поверхностью контакта и является относительно малым по сравнению с поджимающей силой, по существу постоянный физический контакт между петельным элементом и соответствующим контактным элементом жестко удерживает петельный элемент в зоне контакта от поступательных движений относительно поверхности контакта в направлении, перпендикулярном поверхности контакта в зоне контакта.
Контакт между петельным элементом Н702 и контактным элементом Н703, обеспечиваемый поджимающим механизмом Н705, создает трение, предпочтительно, статическое трение без скольжения, обеспечивающее жесткое удерживание петельного элемента от поступательных смещений относительно контактного элемента в точке контакта.
Для петельной системы, содержащей несколько петельных соединений, возможно использование одного поджимающего механизма для прикладывания силы, требуемой для удерживания петельных элементов прижатыми к их соответствующим контактным элементам в нескольких петельных соединениях. Например, прикладывать силу посредине основания узла диафрагмы, удерживая его прижатым к основанию преобразователя и создавая силу реакции в петельных соединениях, расположенных у каждой стороны диафрагмы, могла бы одна пружина, присоединенная между узлом диафрагмы и основанием преобразователя.
Предпочтительно, значительное количество силы, создающей контакт между петельным элементом и контактным элементом, обеспечивается поджимающим механизмом. Следовательно, поджимающий механизм - это физический компонент, конструкция, система или узел, а не внешнее средство поджатия, такое как, например, сила тяжести или нагрузки, прикладываемые компонентом создания силы в процессе работы. Сила тяжести обычно очень мала, чтобы эффективно поджимать компоненты контактного петельного соединения, например. Если используемая сила слишком слаба, то возникает риск непредсказуемого проскальзывания или дребезжания компонентов.
Проскальзывание может создавать непропорционально громкое искажение, поскольку это перемещение посредством легкой диафрагмы может механически усиливаться; поэтому крайне желательно, чтобы при нормальной работе события проскальзывания не происходили, а если и происходили, то нечасто.
Кроме того, и как уже отмечалось, поступательная податливость в точке поворота или соединении с качением с увеличением силы контакта может уменьшаться, означая тем самым, что увеличенная сила контакта может дать в результате уменьшение резонансов диафрагмы.
Предпочтительно, результирующая сила, прикладываемая всеми поджимающими механизмами, больше силы тяжести, действующей на узел диафрагмы, и/или больше массы узла диафрагмы.
Следовательно, результирующая сила, прикладываемая всеми поджимающими механизмами, предпочтительно больше силы тяжести, действующей на узел диафрагмы, и/или больше массы узла диафрагмы, или, предпочтительнее, больше чем приблизительно в 1,5 раза силы тяжести и/или, предпочтительнее, больше чем приблизительно в 15 раз массы узла диафрагмы. Это особенно предпочтительно в случаях применения, в которых преобразователь может использоваться под разными углами ориентации, например, в случае головных телефонов и миниатюрных телефонов, вставляемых в ушную раковину, поскольку важно, чтобы преобразователь продолжал правильно функционировать, если сила тяжести действует в направлении, противоположном направлению силы, прикладываемой поджимающим механизмом. Предпочтительно, поджимающая сила является по существу большой относительно максимальной возбуждающей силы узла диафрагмы. Предпочтительно, поджимающая сила больше чем в 1,5, или, предпочтительнее, больше чем в 2,5 или, даже предпочтительнее, больше чем в 4 раза максимальной возбуждающей силы, возникающей при нормальной работе преобразователя.
Предпочтительно также, чтобы поджимающая сила была большей для узла диафрагмы с большей инерцией, а также большей для узла диафрагмы, работающего на более высоких частотах.
n
2
Для того чтобы поджимающая сила была достаточной для минимизации резонансов диафрагмы, предпочтительно, чтобы среднее  всех сил в ньютонах (F), поджимающих каждый петельный элемент к его соответствующей поверхности контакта в числе n петельных соединений этого типа в петельной системе, инерция вращения узла диафрагмы вокруг оси поворота узла диафрагмы относительно поверхности контакта в кг.м (I) и фундаментальная резонансная частота диафрагмы в Гц (ƒ) постоянно удовлетворяли следующему соотношению при прикладывании постоянной возбуждающей силы для перемещения диафрагмы в любое положение в пределах ее нормального диапазона перемещения:
где D - постоянная, предпочтительно равная 5, или, предпочтительнее, равная 15, или, даже предпочтительнее, равная 30, или, предпочтительнее, равная 40.
Если поджимающая сила является слишком большой, это может чрезмерно ограничивать фундаментальную резонансную частоту диафрагмы и может сделать преобразователь подверженным генерации шума при низких частотах, например, при попадании пыли в зону контакта.
n
Таким образом, предпочтительно, среднее  всех сил в ньютонах (F), поджимающих каждый петельный элемент к его соответствующей поверхности контакта в числе n петельных соединений этого типа в петельной системе, постоянно удовлетворяет следующему соотношению при прикладывании постоянной возбуждающей силы для перемещения диафрагмы в любое положение в пределах ее нормального диапазона перемещения:
где D - постоянная, предпочтительно равная 200, или, предпочтительнее, равная 150, или, предпочтительнее, равная 100, или, наиболее предпочтительно, равная 80.
Как уже отмечалось, каждый поджимающий механизм прикладывает поджимающую силу податливо для обеспечения определенной степени постоянства силы контакта.
Как уже отмечалось, поджимающий механизм Н705 предпочтительно предназначен также для прикладывания силы, достаточной для прочного удерживания петельного элемента Н702 прижатым к контактному элементу Н703. Количество силы, прикладываемой поджимающим механизмом, может зависеть от ряда факторов, включая (но без ограничения):
- намеченный РДЧ аудио преобразователя;
- инерцию вращения конструкции или узла диафрагмы и/или длину, ширину, глубину, форму или размер конструкции или узла диафрагмы; и/или
- массу конструкции или узла диафрагмы.
Предпочтительно, результирующая сила F, поджимающая петельный элемент к контактному элементу, удовлетворяет следующему соотношению:
s
2
где I (в кг.м) - инерция вращения вокруг оси поворота части узла диафрагмы, поддерживаемой петельным элементом,  (в Гц) - нижняя граница РДЧ, и D - постоянная, предпочтительно, равная 5, или, предпочтительнее, равная 15, или, предпочтительнее, равная 30, или, предпочтительнее, равная 40, или, предпочтительнее, равная 50, или, предпочтительнее, равная 60, или, наиболее предпочтительно, равная 70.
Предпочтительно, вышеприведенное соотношение удовлетворяется постоянно при всех углах поворота петельного элемента относительно контактного элемента в процессе нормальной работы.
Как правило, увеличение поджимающей силы обеспечит более жесткое и более прочное соединение, тем самым минимизируя или частично уменьшая потенциальное нежелательное поступательное перемещение петельного элемента Н702 относительно контактного элемента Н703. Это означает, что в некоторых случаях и особенно для аудио преобразователей, предназначенных для работы при относительно высоких частотах, например, для драйверов высоких звуковых частот, может быть желательной сила большей величины. Кроме того, большая масса конструкции диафрагмы означает, что для поддерживания достаточного контакта при работе на высоких частотах может потребоваться сила большей величины. При низких частотах работы, например, для низкочастотных драйверов, относительно большая поджимающая сила может оказывать пагубное воздействие в том, что может вызывать генерирование шума и/или сопротивление перемещению из-за больших сил трения/контакта при качении поверхностей контакта. Кроме того, высокая инерция вращения конструкции диафрагмы может означать, что при прочих равных условиях может использоваться большая сила контакта без излишнего ухудшения работы на низких частотах.
Податливость при поджимании
Предпочтительно, поджимающий механизм прикладывают силу, податливую в боковом направлении относительно поверхностей контакта, так что сопротивление качению, возникающее в петельной системе, можно уменьшить при определенных обстоятельствах во время работы. Иными словами, поджимающий механизм привносит определенный уровень или степень податливости между петельным элементом и контактным элементом, чтобы позволять петельному элементу поворачиваться или катиться относительно контактного элемента вокруг требуемой ось поворота, а также в некоторых случаях допускать некоторое относительное боковое перемещение.
Степень или уровень податливости поджимающего механизма может влиять и на частоту колебаний диафрагмы во время работы подобно тому, как на предмет, прикрепленный к пружине, влияет жесткость пружины. Поэтому податливость поджимающего механизма можно также подбирать с учетом одного или нескольких факторов, включая (но без ограничения) намеченный РДЧ аудио преобразователя. Для аудио преобразователя, предназначенного для работы на относительно низких частотах, такого как низкочастотный драйвер, податливость поджимающего механизма может быть относительно высокой, а для преобразователя, предназначенного для работы на относительно высокой частоте, такого как драйвер высоких звуковых частот, податливость поджимающего механизма может быть относительно низкой (т.е. жесткой) без излишнего ухудшения характеристик на нижнем конце РДЧ.
При разработке петельной системы можно учитывать и другие податливости петельной системы, и эти податливости будут подробнее объяснены ниже.
Предпочтительно, поджимающий механизм является достаточно податливым, чтобы:
когда узел диафрагмы при работе находится в нейтральном положении, и
к петельному элементу от контактного элемента прикладывается дополнительная сила в направлении через зону контакта петельного элемента с поверхностью контакта, перпендикулярном поверхности контакта, и
эта дополнительная сила относительно мала по сравнению с поджимающей силой, поэтому разъединение петельного элемента и контактного элемента не происходит,
результирующее изменение силы реакции, прикладываемой контактным элементом к петельному элементу, было больше результирующего изменения силы, прикладываемой поджимающим механизмом.
Предпочтительно, податливость поджимающей конструкции исключает податливость, связанную с зоной контакта (и в этой зоне) между не присоединенными компонентами в поджимающем механизме, по сравнению с контактным элементом.
Предпочтительно, поджимающий механизм Н705 является достаточно податливым, чтобы поджимающая сила, которую он прикладывает, не изменялась на более чем 200%, или, предпочтительнее, 150%, или, наиболее предпочтительно, 100% средней силы при нахождении преобразователя в состоянии покоя, когда диафрагма проходит амплитуду полного колебания.
Для анализа податливости, присущей поджимающему механизму, может использоваться метод компьютерного моделирования, такой как анализ конструкции методом конечных элементов (МКЭ). Например, от контактной поверхности к петельному элементу может прикладываться сила, а затем может регистрироваться смещение из-за податливости в поджимающем механизме. Предпочтительно, коэффициент жесткости k (где "k" - коэффициент согласно определению по закону Гука) поджимающего механизма, действующего на петельный элемент, составляет менее 5000000, предпочтительнее, менее 1000000, предпочтительнее, менее 500000, предпочтительнее, менее 200000, предпочтительнее, менее 100000, предпочтительнее, менее 50000, предпочтительнее, менее 20000, предпочтительнее, менее 5000 и, наиболее предпочтительно, менее 500.
Предпочтительно, когда при нормальной работе диафрагма находится в своем смещении равновесия, если прикладываются две равные и противоположно направленные силы, перпендикулярные контактирующим поверхностям, по одной к каждой поверхности, в направлениях, чтобы разъединить их, отношение dF/dx между увеличением силы в ньютонах (dF), чуть выше силы, требуемой лишь для достижения начального разъединения, и результирующим изменением разъединения на поверхностях в метрах (dx) в результате деформации остальной части драйвера, исключая податливость, связанную с локализованной зоной точек контакта между не присоединенными компонентами в поджимающем механизме и в этой зоне, составляет менее 10000000. Предпочтительнее, это отношение менее 5000000, предпочтительнее, менее 3000000, предпочтительнее, менее 1000000, предпочтительнее, менее 500000, предпочтительнее, менее 200000, предпочтительнее, менее 100000, предпочтительнее, менее 40000, предпочтительнее, менее 10000, предпочтительнее, менее 1000 и, наиболее предпочтительно, менее 500.
dF/dx можно рассматривать как жесткость (или величину, обратную податливости) конструкции в части сил поступательного движения, прикладываемых к петельному соединению в направлении, перпендикулярном поверхностям контакта для разъединения петельного элемента и поверхности контакта.
Следует отметить, что податливость, связанная с локализованными точками контакта между жесткими материалами, например, из-за микроскопических элементов поверхности, не всегда полезна в контексте анализа податливости поджимающего механизма, и, соответственно, ею можно пренебречь. Это объясняется тем, что податливость может не согласовываться с амплитудой полного колебания диафрагмы, временем/износом при попадании пыли в зазор и между элементами из-за отклонений от нормативов в процессе производства. Поэтому поджимающий механизм предпочтительно обеспечивает податливость посредством более управляемых, надежных и технологичных конструкций.
Если для определения податливости используется компьютерное моделирование, и если желательно исключить податливость, связанную с локализованной зоной точек контакта между не присоединенными компонентами в поджимающем механизме и в этой зоне, по вышеизложенным причинам, а также во избежание неточности, связанной с неспособностью компьютерных моделирований рассчитать податливость в случаях точечных нагрузок, эти точки контакта можно заменить очень малым сплошным соединением, эквивалентным точечному сварному шву. Эти соединения должны быть достаточно малыми, чтобы сопротивление повороту (эквивалентному качению для целей анализа) в указанной точке было пренебрежимо мало по сравнению с другими источниками податливости, влияющими на исследуемые переменные. Кроме того, следует учитывать, что точечные сварные швы применимы только к соединениям в сжатом состоянии, и что соединения в растянутом состоянии могут свободно разъединяться, что обычно и происходит в реальных условиях.
Как пример, рассмотрим фиг. K1g и K1i, на которых показана контактная петельная система аудио преобразователя по варианту осуществления K. Для анализа податливости, присущей поджимающему механизму этой петельной системы один возможный способ заключается в том, что в первом анализируемом месте K114 контакта прикладывают силу, отделяющую петельный элемент K108 от контактного элемента K105 (см. фиг. K1g и K1i). Эту силу затем изменяют для определения - методом проб и ошибок - силы, требуемой, только чтобы вызвать разъединение в первом месте K114 контакта. После того как достигнуто небольшое разъединение, осматривают другие поверхности или другую поверхность контакта петельной системы (в этом примере только одна другая поверхность) на предмет, произошло ли разъединение. Если в другом месте контакта разъединение происходит, это хорошо, а если нет, то в этом месте в модель добавляют очень малый «точечный сварной шов», чтобы соединить контактирующие элементы в части поступательных движений друг к другу/друг от друга и тем самым исключить податливость, связанную с микроскопическими элементами поверхности в этом месте. При этом анализ относится только к податливости, связанной с поджимающим механизмом, в отличие от микроскопических элементов поверхности или неточного анализа, связанного с точечной нагрузкой. Прикладываемую силу затем увеличивают, и отмечают связанное изменение разъединения. Увеличение силы, сопровождаемое изменением разъединения, указывает на податливость поджимающего механизма.
В качестве одной возможной проверки, размер точечного сварного шва могут уменьшить, после чего вышеописанный анализ повторяют для подтверждения, что сварной шов в обоих случаях достаточно мал, и, соответственно, это изменение оказывает на результаты лишь пренебрежимо малое влияние.
Предпочтительно, общий коэффициент жесткости k (где "k" - коэффициент согласно определению по закону Гука) поджимающего механизма, действующего на петельный элемент, инерция вращения вокруг его оси поворота части узла диафрагмы, поддерживаемой посредством указанных поверхностей контактирования, и фундаментальная резонансная частота диафрагмы в Гц (ƒ) удовлетворяют соотношению:
где С - постоянная, предпочтительно, равная 200, или, предпочтительнее, 130, или, предпочтительнее, 100, или, предпочтительнее, 60, или, предпочтительнее, 40, или, предпочтительнее, 20 или, наиболее предпочтительно, 10.
2
Кроме того, предпочтительно, когда при нормальной работе диафрагма находится в своем смещении равновесия, если прикладываются две равные и противоположно направленные силы, перпендикулярные контактирующим поверхностям, по одной к каждой поверхности, в направлениях, чтобы разъединить их, зависимость между малым увеличением силы в ньютонах (dF), чуть выше силы, требуемой лишь для достижения начального разъединения, и результирующим изменением разъединения на поверхностях в метрах (dx) в результате деформации остальной части драйвера, исключая податливость, связанную с локализованной зоной точек контакта между не присоединенными компонентами в поджимающем механизме и в этой зоне, инерцией вращения узла диафрагмы вокруг оси поворота диафрагмы относительно поверхности контакта в кг.м (I) и фундаментальной резонансной частотой диафрагмы в Гц (ƒ) имеет следующий вид:
где С - постоянная, предпочтительно, равная 200, или, предпочтительнее, 130, или, предпочтительнее, 100, или, предпочтительнее, 60, или, предпочтительнее, 40, или, предпочтительнее, 20 или, наиболее предпочтительно, 10.
Достижение равновесия
Поджимающий механизм предпочтительно прикладывает силу контакта в таком месте и в таком направлении, чтобы:
1) в случае наличия отдельного средства для прикладывания поворотной восстанавливающей силы к диафрагме, поджимающая сила не создавала значительного момента, который в противном случае может либо дестабилизировать диафрагму, создавая неустойчивое равновесие, либо еще неоправданно повысить фундаментальную частоту моды указанной диафрагмы, или
2) в случае если поджимающая сила отвечает, непосредственно или косвенно, за прикладывание восстанавливающей силы к диафрагме, восстанавливающая сила должна быть достаточно линейной с перемещением диафрагмы при нормальной работе.
Предпочтительно, поджимающая сила, прикладываемая к петельному элементу, прикладывается близко к краю, коллинеарному с осью поворота диафрагмы, относительно поверхности контакта во всем диапазоне колебания диафрагмы. Более предпочтительно, поджимающая сила, прикладываемая между петельным элементом и поверхностью контакта, прикладывается в месте, коллинеарном с осью, проходящей близко к центру радиуса контакта стороны контактирующей поверхности, являющейся выпукло криволинейной с относительно меньшим радиусом, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, вне контактирующей поверхности петельного элемента и контактирующей поверхности контактного элемента во всем диапазоне колебания диафрагмы. Предпочтительно, в любое время при нормальной работе место и направление поджимающей силы таковы, что она проходит по гипотетической линии, ориентированной параллельно оси поворота и проходящей через точку, линию или зону контакта между петельным элементом и контактным элементом.
Описанные конструктивные исполнения могут помочь минимизировать любую восстанавливающую силу (минимизирующую Wn), действующую на диафрагму, избежать возникновения неустойчивого равновесия и помочь предотвратить чрезмерную восстанавливающую силу, действующую на диафрагму, которая могла бы неоправданно повысить фундаментальную резонансную частоту Wn диафрагмы.
Ясно, что возможны и многие другие виды поджимающих механизмов, которые могут быть разработаны в соответствии с вышеупомянутыми требованиями. Например, согласно некоторым вариантам осуществления может использоваться пружина или иные конструкции упругого элемента. Согласно другим вариантам осуществления может использоваться также конструкция, основанная на силе магнитного поля. Их примеры будут приведены со ссылками на варианты осуществления настоящего изобретения. Однако ясно, что вместо них могут использоваться и другие поджимающие механизмы, известные в данной области техники, и этими примерами настоящее изобретение не ограничивается.
3.2.1е Жесткое защемление, обеспечиваемое контактом
Контакт между петельным элементом Н702 и контактным элементом Н703 предпочтительно по существу жестко защемляет петельный элемент в точке/зоне контакта Н704 от поступательного движения относительно контактного элемента, как минимум, в направлениях, перпендикулярных плоскости, касательной к поверхности петельного элемента в точке/зоне контакта. Это защемление предпочтительно обеспечивается поджимающим механизмом, но согласно некоторым вариантам осуществления может не обеспечиваться им. При нормальной работе, если к петельному элементу Н702 прикладываются силы, малые (и противонаправленные) по сравнению с поджимающей силой, устойчивый физический контакт между петельным элементом и контактным элементом жестко защемляет контактирующую часть петельного элемента от поступательных движений относительно контактного элемент в направлении, перпендикулярном поверхности контакта. Предпочтительно, если к петельному элементу прикладываются силы, малые по сравнению с поджимающей сила, т.е. силы, типичные при нормальной работе, устойчивый физический контакт будет жестко защемлять и петельный элемент в точке контакта от поступательного движения относительно контактного элемента в направлениях, по существу параллельных поверхности петельного элемента в точке/зоне контакта или по существу в плоскости, касательной к ней. Это защемление наиболее предпочтительно создается статическим трением между петельным элементом и поверхностью контакта. Если не будет обеспечено значительное защемление от поступательного движения, петельная система хорошо работать не будет, если вообще будет работать, в части способности предотвращать возникновение разрушительных мод в РДЧ.
3.2.1f Модуль и геометрия
Как петельный элемент Н702, так и контактный элемент Н703 предпочтительно изготавливаются из по существу жесткого материала. Небольшое количество прогиба в зоне контакта может вызвать значительное снижение частоты разрушительных мод диафрагмы и соответствующее ухудшение качества звучания.
Например, петельный элемент и контактный элемент изготовлены из материала, имеющего модуль Юнга выше приблизительно 8 ГПа, или, предпочтительнее, выше приблизительно 20 ГПа. Подходящие материалы включают, например, металл, такой как сталь, титан или алюминий, или керамику или вольфрам.
Кроме того, контактирующие поверхности петельного элемента Н702 и контактного элемента Н703 могут покрывать твердым, долговечным и жестким покрытием. Алюминиевый компонент мог бы быть анодированным, или стальной компонент мог бы иметь керамическое покрытие. Керамическое покрытие на одном или, предпочтительно, на обоих компонентах уменьшит или полностью исключит фреттинг-коррозию и/или другие механизмы коррозии в точках контакта. Любая или (предпочтительно) обе из поверхностей контакта петельного элемента и контактного элемента в месте контакта может или могут содержать неметаллический материал или покрытие и/или коррозиестойкий материал или покрытие и/или материал или покрытие, стойкие к фреттинг-коррозии.
Геометрия петельного элемента Н702 и контактного элемента Н703 также должна быть по существу жесткой вблизи точки/зоны контакта Н704. Если бы, например, любому компоненту пришлось бы иметь особенно тонкую не поддерживаемую стенку вблизи точки/зоны контакта, был бы возможен риск прогиб и, соответственно, податливости петли, что допускает поступательное движение в касательной плоскости, например. По этой причине оба этих элемента - петельный и контактный - в месте контакта Н704 предпочтительно являются по существу толстыми и/или широкими по сравнению с радиусом кривизны контактирующей поверхности относительно меньшего радиуса.
Предпочтительно, толщина петельного элемента больше 1/8, или , или , или, наиболее предпочтительно, всего радиуса контактирующей поверхности, более выпуклой в боковом профиле по сравнению с боковым профилем петельного элемента и контактного элемента в месте контакта. Кроме того, толщина контактного элемента предпочтительно больше 1/8, или , или , или, наиболее предпочтительно, всего радиуса контактирующей поверхности, более выпуклой в боковом профиле по сравнению с боковым профилем петельного элемента и контактного элемента в месте контакта.
Предпочтительно, есть по меньшей мере один по существу неподатливый путь, по которому поступательные нагрузки могут проходить с диафрагмы на основание преобразователя через петельное соединение. Например, есть по меньшей мере один путь, соединяющий тело диафрагмы с основанием, состоящий из по существу жестких компонентов, в котором в непосредственной близости от мест, где один жесткий компонент контактирует с другим, не будучи жестко соединенным, все материалы имеют модуль Юнга выше 8 ГПа или, даже предпочтительнее, выше 20 ГПа.
3.2.1g Качение
Петельный элемент Н702 при работе предпочтительно обладает способностью по существу свободного качения и/или качания по контактному элементу Н703. Следует отметить, что механизм качения не обязательно представляет собой идеально чистое вращательное действие. Например, если выпукло криволинейная поверхность меньшего радиус имеет радиус более 0, когда смотришь в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, то в движении этой поверхности по другой будет элемент поступательного движения, и при работе он может изменить место оси поворота. Кроме того, если петельный элемент Н702 имеет параболический профиль поперечного сечения, когда смотришь в плоскости, перпендикулярной оси поворота, а контактный элемент имеет плоский профиль поперечного сечения, когда смотришь в плоскости, перпендикулярной оси поворота, то при прогибе диафрагмы степень поступательного движения может варьировать, снова изменяя местоположение оси поворота. Хотя в некоторых конструктивных исполнения расстояние поступательно движения может быть значительным, для целей настоящего изобретения ссылка на ось поворота будет означать приблизительную ось поворота, определенную петельным соединением при работе.
3.2.1h Трение
Согласно некоторым конструктивным исполнениям возможно также трение, скручивание, скольжение или перемещение петельного элемента Н702 при его повороте по поверхности контактного элемента Н703. Например, в одном конструктивном исполнении петельный элемент контактирует с контактным элементом и поворачивается (или скручивается) вокруг оси, лежащей перпендикулярно плоскости, касательной к поверхности в точке/зоне контакта Н704. Подходящие материалы как для петельного, так и для контактного элемента могли бы включать твердый и жесткий материал, такой как сапфир или рубин. Согласно этому конструктивному исполнению одно петельное соединение располагалось бы на одной стороне ширины диафрагмы, а второй элемент - на другой стороне. Оба эти петельных соединения вместе определяли бы ось поворота.
Предпочтительно, все точки трения или скольжения должны находиться как можно ближе к оси поворота. Предпочтительно, та из контактирующей поверхности петельного элемента или поверхности контакта, которая имеет меньший радиус выпуклой кривизны, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота, имеет также радиус, относительно малый по сравнению с длиной узла диафрагмы, измеренной от оси поворота этих двух частей до самой дальней периферии диафрагмы. Этот радиус составляет, например, менее 2% длины узла диафрагмы, наиболее предпочтительно, менее 1% длины узла диафрагмы.
3.2.1i Соединение с основанием и диафрагмой
Петельная система, содержащая петельное соединение Н701, может предназначаться для присоединения между узлом диафрагмы и основанием преобразователя. Например, петельный узел петельной системы, содержащий петельный элемент Н702 контактного петельного соединения Н701, может жестко соединяться с узлом диафрагмы, а контактный элемент Н703 петельного соединения узла может жестко крепиться к основанию преобразователя. Тем самым образуется простой и эффективной механизм петельного соединения, посредством которого путь, которым поступательные силы передаются между диафрагмой и основанием, является прямым, что помогает добиться жесткости против чистых поступательных движений. Отсутствие промежуточных компонентов помогает минимизировать возможность податливости. Иными словами, соединения являются жесткими, и, соответственно, в сопряжении конструкции или узла диафрагмы с петельным элементом и в сопряжении основания с контактным элементом податливость от низкой до нулевой.
Альтернативно, петельное соединение могло бы быть выполненным наоборот, т.е. петельный элемент Н702 жестко прикреплен к основанию преобразователя, а контактный элемент Н703 жестко прикреплен к узлу диафрагмы.
Предпочтительно, диафрагма функционально поддерживается петельной системой для по существу поворота вокруг приблизительной оси поворота относительно основания преобразователя. Предпочтительно, петельный элемент катается по поверхности контакта вокруг оси, по существу коллинеарной с осью поворота диафрагмы. Хотя, альтернативно, петельный элемент катается вокруг оси, параллельной оси поворота, но не коллинеарной с ней.
Узел диафрагмы, содержащий конструкцию или тело диафрагмы, предпочтительно находится в непосредственной близости от каждого петельного соединения и соответствующих поверхностей контакта, тесно связан и/или находится в контакте с ними. Кроме того, петельный элемент (или контактный элемент) предпочтительно жестко прикреплен к конструкции диафрагмы и, таким образом, является компонентом и образует часть узла диафрагмы с таким расчетом, чтобы в любом случае и для любых целей конструкция диафрагмы находилась в прямом контакте, обеспечивающем повышенную поступательную жесткость. Подобным образом, основание преобразователя и, в частности, приземистая, тяжелая и широкая часть основания, предпочтительно находится в непосредственной близости от каждого петельного соединения и соответствующих поверхностей контакта, тесно связана и/или находится в контакте с ними. Кроме того, контактный элемент (или петельный элемент) предпочтительно жестко прикреплен к приземистой, тяжелой и широкой части основания и, таким образом, является компонентом и образует часть основания с таким расчетом, чтобы в любом случае и для любых целей основание находилось в прямом контакте, обеспечивающем повышенную поступательную жесткость.
Если имеется расстояние, разъединяющее конструкцию диафрагмы и поверхность контакта, это расстояние предпочтительно мало по сравнению с общим расстоянием от оси поворота до самой дальней периферии конструкции диафрагмы, так что диафрагма и каждое петельное соединение тесно связаны. Например, это расстояние предпочтительно менее  максимального расстояния от кончика диафрагмы до оси поворота, или, даже предпочтительнее, менее 1/8 максимального расстояния от кончика диафрагмы до оси поворота, или, наиболее предпочтительно, менее 1/16 максимального расстояния от кончика диафрагмы до оси поворота. Это помогает уменьшить податливость между телом диафрагмы и петельным соединением. Подобным образом, приземистая, тяжелая и широкая часть основания преобразователя и каждое петельное соединение предпочтительно тесно связаны подобными расстояниями, если имеется разъединение.
3.2.1j Прокладка в петельной системе
Согласно некоторым возможным конструктивным исполнениям контактный элемент Н703 может крепиться к основанию преобразователя с использованием одной или нескольких прокладок или иных по существу жестких элементов. В некоторых случаях эти прокладки могут рассматриваться как образующие часть контактного элемента Н703. Например, разработчик может, скажем, решить, что в зазор Н704 следует вставить прокладку. В этом случае петельная система Н701 может и далее эффективно работать лишь при минимальном увеличении поступательной податливости. Прокладка, используемая согласно этому конструктивному исполнению, предпочтительно должна обладать высокой жесткостью и предпочтительно изготавливаться из материала, имеющего модуль Юнга выше приблизительно 8 ГПа или, предпочтительнее, выше приблизительно 20 ГПа. Подходящие материалы включают, например, металл, такой как сталь, титан или алюминий, или керамику или вольфрам.
Предпочтительно, один из компонентов - узел диафрагмы или основание преобразователя - эффективно жестко соединен по меньшей мере с частью петельного элемента каждого петельного соединения в непосредственной близости от зоны контакта, а другой из компонентов - узел диафрагмы или основание преобразователя - эффективно жестко соединен по меньшей мере с частью контактного элемента каждого петельного соединения в непосредственной близости от зоны контакта.
Кроме того, в любое время при нормальной работе точка или зона, в которой петельный элемент и контактный элемент находятся в контакте, предпочтительно эффективно жестко соединена как с петельным элементом, так и с основанием преобразователя в части поступательных смещений во всех направлениях. При этом поверхность контакта и петельный элемент каждого петельного соединения эффективно по существу неподвижны относительно как узла диафрагмы, так и основания преобразователя в части поступательных смещений.
Предпочтительно, один из компонентов - узел диафрагмы или основание преобразователя - эффективно жестко соединен с петельным элементом, а другой из компонентов - узел диафрагмы или основание преобразователя - эффективно жестко соединен с контактным элементом. Кроме того, предпочтительно, один из компонентов - узел диафрагмы или основание преобразователя - эффективно жестко соединен с частью или частями петельного элемента в непосредственной близости от места, где петельный элемент и контактный элемент находятся в контакте, а другой из компонентов - узел диафрагмы или основание преобразователя - эффективно жестко соединен с частью или частями контактного элемента в непосредственной близости от места, где петельный элемент и контактный элемент находятся в контакте.
Вариант осуществления, показанный на фиг. A1f, - это пример данного конструктивного исполнения, обеспечивающий ряд преимуществ, в числе которых простота, низкая себестоимость и низкая чувствительность к нежелательному резонансу, как будет подробнее описано ниже.
Следует отметить, что если бы в зазор между узлом диафрагмы и основанием преобразователя пришлось вставить плоскую металлическую прокладку так, чтобы узлом диафрагмы она удерживалась в постоянном контакте с основанием преобразователя, устройство по-прежнему функционировало бы весьма успешно. Прокладка вела бы себя, по меньшей мере, в локализованной зоне точки/зоны контакта так, как если бы была жестко соединенной с основанием преобразователя. В этом случае, если контактный элемент содержит прокладку, а узел диафрагмы содержит петельный элемент, основание преобразователя остается эффективно жестко соединенным с прокладкой/контактным элементом, а петельный элемент жестко соединен с узлом диафрагмы, и, соответственно, преимущественное конструктивное исполнение по-прежнему существует, как описано выше.
3.2.2 ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ А - КОНТАКТНАЯ ПЕТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Петельная система - краткий обзор
Пример предлагаемого конструктивного исполнения контактной петельной системы, разработанного в соответствии с вышеописанными принципами и соображениями разработки, показан в аудио преобразователе по варианту осуществления А, показанном на фиг. А1. Предлагаемый преобразователь по варианту осуществления А содержит драйвер поворотного действия, имеющий узел А101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием А115 преобразователя посредством петельной системы. Как отмечено в пункте 3.2 настоящего описания, узел диафрагмы содержит тело диафрагмы, которое при работе остается по существу жестким. При работе узел диафрагмы предпочтительно сохраняет по существу жесткую форму во всем РДЧ преобразователя. Петельная система предназначена для функциональной поддержки узла диафрагмы и образует между узлом А101 диафрагмы и основанием А115 преобразователя контакт качения, так что узел А101 диафрагмы может поворачиваться или качаться/колебаться относительно основания А115. В этом примере петельная система содержит петельный узел А301 (показанный на фиг. А3а), имеющий одно или несколько петельных соединений, причем каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент имеет поверхность контакта. Согласно этому варианту осуществления петельный узел содержит пару петельных соединений - по одному на каждой стороне узла диафрагмы. Ясно, что петельные элементы петельных соединений могут быть элементами одних и тех же или отдельных компонентов, и/или контактные элементы петельных соединений могут быть элементами одних и тех или отдельных компонентов, как будет понятно из последующего описания. При работе каждое петельное соединение предназначено для того, чтобы позволять петельному элементу перемещаться относительно соответствующего контактного элемента, поддерживая при этом по существу постоянный (устойчивый) физический контакт с поверхностью контакта. Кроме того, петельная система поджимает петельный элемент к поверхности контакта. Предпочтительно, петельная система предназначена для прикладывания поджимающей силы к петельному элементу каждого соединения в сторону соответствующей поверхность контакта - податливо.
Согласно этому варианту осуществления два петельных соединения содержат общий петельный элемент, представляющий собой продольный петельный валик А111, катающийся по контактному элементу, представляющему собой продольный контактный стержень А105, имеющий поверхность контакта (также показанный на фиг. A1f) с по существу отсутствующим или незначительным скольжением при работе. В этом примере петельный элемент А111 содержит по существу выпукло криволинейную поверхность контакта или верхушку на одной стороне петельного элемента в зоне А112 контакта, при этом поверхность контакта на одной стороне контактного стержня А105 в зоне А112 контакта является по существу плоской или ровной. Ясно, что согласно альтернативным конструктивным исполнениям, как описано выше, любой из этих компонентов - петельный элемент А111 или контактный элемент А105 - может содержать выпукло криволинейную поверхность контакта на одной стороне, при этом другая соответствующая поверхность контактного стержня или петельного элемента может представлять собой плоскую, вогнутую, менее выпуклую (относительно большего радиуса кривизны) поверхность, или даже другую выпуклую поверхность подобного радиуса, чтобы допустить качение одной поверхности относительно другой.
Эти компоненты - петельный элемент А111 и контактный элемент А105 - удерживаются по существу в постоянном и/или устойчивом физическом контакте по существу устойчивой (постоянной) силой, прикладываемой со степенью податливости поджимающим механизмом петельной системы. Поджимающий механизм может представлять собой часть петельного узла, например, часть петельного элемента, и/или быть отдельным от него, как будет дополнительно объяснено ниже на некоторых примерах. Согласно некоторым вариантам осуществления узел, конструкция или тело диафрагмы могут также содержать поджимающий механизм. В примере аудио преобразователя по варианту осуществления А поджимающий механизм петельной системы содержит магнитную систему или узел, имеющую или имеющий постоянный магнит А102 с противостоящими полюсными наконечниками А103 и А104, а также притягиваемый магнитом стальной валик А111, встроенный в узел диафрагмы. Поджимающий механизм действует для поджатия петельного элемента к контактному элементу с требуемым уровнем податливости. Поджимающий механизм обеспечивает, что при работе аудио преобразователя петельный элемент А111 и контактный элемент А105 остаются в физическом контакте, и, кроме того, предпочтительно является достаточно податливым, за счет чего петельная система и особенно подвижный петельный элемент менее чувствительны к сопротивлениям качению, которые могут возникать при работе из-за ряда факторов, таких как отклонения от нормативов в процессе производства, или дефекты на поверхностях контакта и/или из-за пыли или иного постороннего материала, которые могут неизбежно попасть в узел при изготовлении или сборке петельной системы, например. Таким путем петельный элемент А111 может продолжать кататься по контактному элементу, не оказывая значительного влияния на поворотное движение диафрагмы при работе, тем самым минимизируя или, по меньшей мере, частично ослабляя возмущения звука, которые иначе могут возникать.
Предпочтительно, поджимающая сила прикладывается в направлении, по существу перпендикулярном поверхности контакта в зоне контакта между петельным элементом и контактным элементом. Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым. Предпочтительно, поджимающий механизм является по существу податливым в направлении, по существу перпендикулярном поверхности контакта в зоне контакта между петельным элементом и контактным элементом. Контакт между петельным элементом и контактным элементом предпочтительно по существу жестко защемляет петельный элемент в точке/зоне контакта от поступательного движения относительно контактного элемента в направлениях, как минимум, перпендикулярных плоскости, касательной к поверхности петельного элемента в точке/зоне контакта.
Поджимающий механизм предназначен для прикладывания силы в направлении по существу параллельном продольной оси конструкции диафрагмы и/или по существу перпендикулярном плоскости, касательной к зоне или линии контакта А112 или верхушке петельного элемента А111, для удерживания петельного элемента А111 поджатым к контактному элементу А105. Поджимающий механизм является также достаточно податливым, по меньшей мере, в этом боковом направлении, так что петельный элемент качения может перемещаться по дефектам или постороннему материалу, присутствующему между поверхностями контакта петельной системы, с минимальным сопротивлением, тем самым обеспечивая во время работы плавное и достаточно невозмущенное действие качения петельного элемента по контактному элементу. Иными словами, большая податливость поджимающего механизма позволяет петле работать подобно петельной системе, имеющей идеально гладкие и ненарушенные поверхности контакта.
Поджимающий механизм
В примере аудио преобразователя по варианту осуществления А поджимающий механизм петельной системы представляет собой конструкцию на базе магнита, имеющую магнит А102 с противостоящими полюсными наконечниками А103 и А104, а также притягиваемый магнитом стальной валик А111, встроенный в узел диафрагмы. Магнит А102 может изготавливаться, например, но без ограничения, из материала неодимий. Противостоящие полюсные наконечники А103 и А104 могут изготавливаться, например, из ферромагнитного материала, такого как, но без ограничения, низкоуглеродистая сталь. Полюсные наконечники А103 и А104 расположены по обе стороны контактного стержня А105 и поворотного валика А111 для создания между ними магнитного поля, прикладывающего силу к валику А111, поджимая его к контактному элементу А105. В этом примере магнит А102 расположен выровненным в продольном направлении с узлом диафрагмы, при этом полюсные наконечники расположены рядом с каждой боковой стороной противоположных больших сторон узла диафрагмы для создания требуемого магнитного поля, однако ясно, что возможны и другие конструктивные исполнения.
Валик А111 может изготавливаться, например, но без ограничения, из ферромагнитного материала, такого как нержавеющая сталь, и в этом случае он образует часть узла А101 диафрагмы. В этом примере контактный стержень А105 также изготовлен из ферромагнитного материала, такого как нержавеющая сталь, хотя согласно альтернативным конструктивным исполнениям могут использоваться и другие подходящие материалы. Предпочтительно, используется магнитная сталь, такая как сталь марки 422, однако возможны и другие типы. В предпочтительном виде как контактный стержень А105, так и валик А111 покрыты тонким керамическим слоем, нанесенным физическим осаждением из паровой фазы, таким как слой нитрида хрома, который имеет достаточно высокий коэффициент трения (что помогает предотвратить проскальзывание в точке контакта), предпочтительно имеет характеристики низкого износа и, будучи неметаллическим, преимущественен в части предотвращения коррозии, такой как фреттинг-коррозия. Ясно, что для контактного стержня А105 и/или валика А111 могут использоваться и другие материалы и/или покрытия, как объяснено в предыдущем пункте, и этим конкретным примером настоящее изобретение не ограничивается. Узел А101 диафрагмы и основание А115 преобразователя являются по существу жесткими. Материалы, геометрии и/или конструкция как узла диафрагмы, так и основания преобразователя в непосредственной близости и/или рядом с зоной А112 контакта на контактном стержне А105 являются относительно жесткими.
Как уже упоминалось, поджимающий механизм, содержащий магнит А102, полюсные наконечники А103, А104 основания преобразователя и валик А111 узлов петли и диафрагмы, создает магнитное поле, прикладывающее конкретную поджимающую силу к петельному элементу А111 и переносящее конкретную степень податливости и/или жесткости в движение. Иными словами, магнитная сила является податливой в степени, позволяющей петельному элементу поступательно перемещаться относительно контактного элемента по оси, по существу параллельной продольной оси узла А101 диафрагмы.
Магнитное поле, создаваемое этой конструкцией, имеет силовые линии, проходящие с северной стороны магнита А102 (северная сторона указана направлением стрелки и обозначением "N" на фиг. A1e) и через наружный полюсный наконечник А103 северной стороны к его концу, ближайшему к катушке А109, а затем приблизительно линейным образом через первую длинную сторону А109 катушечной обмотки, первую сторону распорной детали А110, валик А111 и далее к концу наружного полюсного наконечника А104 южной стороны. Затем поле затем следует по наружному полюсному наконечнику А104 южной стороны и повторно заходит в магнит А102 на южной стороне (южная сторона указана направлением стрелки и обозначением "S" на фиг. A1e). Ясно, что согласно альтернативным конструктивным исполнениям ориентацию северного и южного полюсов магнита можно изменить.
Направление силы, прикладываемой одной стороной А109 катушечной обмотки, будет зависеть от направления электрического тока через катушку. Поскольку создаваемая сила всегда перпендикулярна направлению тока и магнитному полю, то (см. фиг. A1e и A1f) направление силы, прикладываемой одной длинной стороной А109 катушечной обмотки, будет приблизительно влево или вправо.
Магнитный поджимающий механизм обеспечивает ряд преимуществ в части целей любого поджимающего механизма, предпочтительно обеспечивая существенную силу одному или нескольким петельным соединениям, прикладываемую с существенной податливостью, и поджимая один или несколько петельных элементов к одному или нескольким контактным элементам, в то же время обеспечивая по существу беспрепятственное поворотное движение между соответствующими частями петельных элементов и контактных элементов.
В других конструктивных исполнениях поджимающий механизм мог бы состоять из нескольких магнитов, предназначенных для отталкивания и/или притягивания друг друга.
Степень податливости и количество силы можно выбирать, исходя из любого из следующих факторов, как уже подробно объяснено:
- намеченный РДЧ аудио преобразователя;
- инерция вращения конструкции или узла диафрагмы и/или длина, ширина, глубина, форма или размер конструкции или узла диафрагмы; и/или
- масса конструкции или узла диафрагмы.
Анализ методом конечных элементов - это эффективный способ определения податливости, присущей поджимающему механизму петельной системы, как описано в пункте 3.2.1d.
Предлагаемая петельная система, используемая в аудио преобразователе по варианту осуществления А, обеспечивает двойную выгоду, а именно: поступательная податливость (т.е. легкость, с которой валик А111 может совершать поступательное движение относительно контактного стержня А105) в петельном соединении относительно низкая или уменьшена, поскольку основной путь, по которому проходят нагрузки между узлом диафрагмы и основанием преобразователя, полностью состоит из компонентов, изготовленных из жестких материалов и имеющих жесткие геометрии. Кроме того, поскольку сила, удерживающая вместе валик А111 и контактный стержень А105, прикладывается податливо, сопротивление повороту можно выполнить относительно низким, устойчивым и надежным, особенно в отношении устойчивости контакта.
Эти характеристики достигаются за счет асимметрии, присущей петельной системе, за счет которой, с одной стороны, поджимающий механизм податливо прикладывает устойчивую силу, удерживающую узел диафрагмы прижатым к основанию преобразователя, и, с другой стороны, основание преобразователя отвечает по существу постоянным смещением, что дает в результате равную и противоположно направленную силу реакции, прикладываемую в противоположном направлении, и минимальную поступательную податливость, которая иначе могла бы усугубить нежелательные резонансные моды основания диафрагмы. Предпочтительно, сила реакции создается частями контактного элемента, соединяющими поверхность контакта с основным телом контактного элемента, которые сравнительно неподатливы.
Поджимающий механизм по этому варианту осуществления достаточно податлив, благодаря чему при работе он не создает значительных внутренних нагрузок на узел диафрагмы. Например, при работе, когда к узлу диафрагмы прикладываются малые нагрузки, например, при возбуждении разрушительной резонансной моды, смещению валика А111 узлов петли и диафрагмы оказывает сопротивление, главным образом, контакт с контактным стержнем А105, поскольку это соединение выполнено неподатливым. С другой стороны, поджимающий механизм относительно податлив и, следовательно, предназначен для поддерживания относительно постоянных внутренних нагрузок и не оказывает эффективного сопротивления этим смещениям.
Предпочтительно, петельный элемент/валик А111 жестко соединен с конструкцией диафрагмы и образует часть узла диафрагмы, при этом зона петельного элемента А111 в непосредственной близости от поверхности А112 контакта особенно, а также соединения между этой зоной и остальной частью узла диафрагмы относительно неподатливы по сравнению с поджимающим механизмом.
В случае аудио преобразователя по варианту осуществления А сила, прикладываемая компонентом создания силы механизма возбуждения, которым является катушечная обмотка А109, может потенциально действовать так, что вызывает непредсказуемое скольжение петельного элемента и контактного элемента. Для того чтобы минимизировать эту возможность, результирующая сила, прикладываемая всеми поджимающими механизмами, предпочтительно должна быль больше максимальной силы, прикладываемой механизмом возбуждения. Предпочтительно, эта сила более чем в 1,5, или, предпочтительнее, в 2,5, или, даже предпочтительнее, в 4 раза выше максимальной возбуждающей силы, возникающей при нормальной работе преобразователя.
Сила, поджимающая петельный элемент А111 к контактному элементу А105, предпочтительно является достаточно большой, так что когда при нормальной работе преобразователя к узлу диафрагмы прикладывается максимальное возбуждение, между петельным элементом А111 и контактным элементом А105 поддерживается по существу незначительный или нескользящий контакт. Предпочтительно, поджимающая сила в конкретном петельном соединении в 3 раза, или, предпочтительнее, в 6 раз, или, наиболее предпочтительно, в 10 раз больше составляющей силы реакции, возникающей в петельном соединении в направлении, параллельном поверхности контакта, когда при нормальной работе преобразователя к узлу диафрагмы прикладывается максимальное возбуждение. Предпочтительно, поджимающий механизм обеспечивает по меньшей мере 30%, или, предпочтительнее, по меньшей мере 50%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 70% силы контактирования между петельным элементом и контактным элементом.
Результирующая сила, прикладываемая всеми поджимающими механизмами, прикладывается в направлении, приблизительном и допускающим некоторое изменение, когда диафрагма поворачивается при нормальной работе, что минимизирует тенденцию к проскальзыванию в точке(ах) контакта. Так, в случае варианта осуществления А, поджимающая сила предпочтительно прикладывается в направлении под углом менее 25 градусов, или, предпочтительнее, менее 10 градусов, и, даже предпочтительнее, менее 5 градусов относительно оси, перпендикулярной поверхности контакта (или вектору, нормальному к поверхности контакта), где при использовании она контактирует с петельным элементом. Наиболее предпочтительно, при использовании этот угол равен приблизительно 0 градусов, что является случаем варианта осуществления А.
Петельное соединение
В примере по варианту осуществления А контактный стержень А105 жестко соединен с основанием А115 преобразователя. Контактный стержень А105 может выполняться отдельно и жестко соединяться с основанием посредством любого подходящего механизма или иначе может выполняться как одно целое с другой частью основания А115. Контактный стержень А105 может образовывать часть основания. В этом примере контактный стержень А105 жестко соединен со стороной магнита А102 основания А115 и образует часть основания. Подобным образом, петельный элемент/валик А111 жестко соединен с конструкцией А101 диафрагмы и, таким образом, может образовывать часть узла А101 диафрагмы. Валик А111 может выполняться отдельно от узла диафрагмы или как одно целое с ним. В этом примере валик А111 выполнен отдельно, и плоский торец, противостоящий выпукло криволинейной поверхности, жестко соединен с соответствующим плоским торцом тела А208 диафрагмы посредством любого походящего механизма, известного в данной области техники.
В этом примере выпукло криволинейная поверхность A311 поворотного валика А111 имеет относительно малый радиус приблизительно 0,05-0,15 мм, например, 0,12 мм в месте/зоне контакта А112. Это менее 1% длины А211 (показанной на фиг. A2f) тела А208 диафрагмы от оси А114 поворота до дальнего кончика/края диафрагмы. Например, в этом примере длина тела диафрагмы равна приблизительно 15 мм. Это соотношение помогает обеспечить свободное перемещение диафрагмы и низкую фундаментальную резонансную частоту (Wn) диафрагмы. Ясно, что эти размеры являются лишь иллюстративными, и что возможны другие размеры, определенные в пункте «Принципы и соображения разработки» выше в настоящем описании.
Подробнее компоненты контактного петельного узла петельной системы показаны на фиг. A3a. Петельный элемент или валик А111 имеет по существу продольное тело приблизительно цилиндрической общей формы. Размер валика зависит от применения и размера преобразователя, например, для персонального аудиоустройства он может быть между приблизительно 1 мм и 10 мм. Возможны и другие размеры, и диапазон возможных размеров этим примером не ограничивается. Как показано на фиг. A2g, рядом с любым концом А203 валика А111 имеется выточка или часть А202 меньшего диаметра. Таким образом, валик А111 содержит центральную часть А201 и две концевые части по существу аналогичных диаметров и две части с выточкой между центральной частью и каждой концевой частью по существу меньших диаметром по сравнению с центральной и концевыми частями. Контактный элемент А105 содержит основное тело, имеющее по существу плоскую поверхность. От плоской поверхности вбок выступают два контактных блока. Основное тело предназначено для соединения с магнитом А102 и/или основанием А115 узла преобразователя в собранном состоянии преобразователя.
Каждая часть А202 с выточкой размерно выполнена с таким расчетом, чтобы принимать соответствующий контактный блок А105а и A105b, выступающий со стороны контактного элемента А105. Каждый контактный блок размерно выполнен с таким расчетом, чтобы размещаться в соответствующей выточке, и имеет по существу плоскую поверхность А105с контакта, предназначенную для размещения у противостоящей стороны части с выточкой или напротив нее. Каждая часть А202 с выточкой поворотного валика А111 содержит по существу выпукло криволинейную (в поперечном сечении) поверхность, предназначенную для контактирования с поверхностью А105 с контакта соответствующего контактного блока А105а/A105b контактного элемента А105 в собранном виде узла. Центральная часть А201 поворотного валика А111 предназначена для размещения между контактными блоками контактного элемента, а концы А203 предназначены для размещения снаружи контактных блоков. Центральная часть А201 предпочтительно отнесена от контактного элемента А105. При этом валик А111 может катиться по контактному элементу под действием частей А202 с выточкой, катящихся по поверхностям контакта контактных блоков. Таким образом, петельная система позволяет узлу диафрагмы свободно качаться вперед-назад/колебаться с минимальным ограничением.
Каждая часть А202 с выточкой валика А111 имеет наклонную поверхность, ведущую вверх к выпукло криволинейной поверхности A311 контакта. Это создает пространство для качения валика относительно поверхности А105с контакта контактного элемента А105 с минимальным сопротивлением. Наклонные поверхности могут проходить, например, примерно под углом 120 градусов, хотя возможны и другие углы, и указанным углом настоящее изобретение не ограничивается. На вершине наклонных частей поперечное сечение каждой части А202 с выточкой имеет выпукло криволинейную поверхность A311 относительно малого радиуса (например, 0,05-0,15 мм, как уже отмечалось), контактирующую с по существу плоским контактным блоком А105а/A105b или платформой на контактном стержне А205 в зонах А112 контакта и катящуюся по ним.
В этом примере петельная система содержит пару петельных соединений, разнесенных по оси А114 поворота узла, каждое из которых образовано частью с выточкой и соответствующим контактным блоком/платформой А105а/A105b. Пара петельных соединений и, в частности, зоны А112 контакта каждого из них по существу выровнены так, что зоны/линии А112 коллинеарны для образования общей приблизительной оси А114 поворота для петельной системы. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления может быть более двух петельных соединений вдоль продольной оси, или может быть одиночное петельное соединение, проходящее по значительной части продольной длины петельной системы. В этом примере пара петельных соединений предназначена для размещения возле любой стороны ширины тела А208 диафрагмы узла А201 диафрагмы в собранном состоянии преобразователя.
Фиксирующая конструкция
На фиг. A3a представлен вид крупным планом в перспективном изображении частей, образующих петельный узел A301 петельной системы в соответствии с этим вариантом осуществления. Как показано на фиг. A3a, согласно этому варианту осуществления петельный узел A301 содержит связки A306 и A307, предназначенные для удерживания узла А101 диафрагмы в правильном положении в направлении, по существу перпендикулярном плоскости контакта. Эти элементы разработаны таким образом, что не оказывают большого влияния на поворот. Они являются слишком мелкими и податливыми, чтобы значительно влиять на сопротивление поступательному смещению с целью минимизации разрушительных резонансов диафрагмы, и служат, главным образом, для удерживания диафрагмы приблизительно в правильном положении.
Поскольку возможно, что при нормальной работе или в других случаях, например, в случае падения или удара, к петельному элементу в направлении, касательном к поверхности контакта в точке контакта, может прикладываться сила, фиксирующая конструкция предпочтительно располагает петельный элемент относительно контактного элемента в требуемом для работы месте, при этом по-прежнему обеспечивая свободную вращательную моду работы.
Есть много возможных конструктивных исполнений фиксирующей конструкции. Преобразователь по варианту осуществления А имеет конструктивное исполнение с петлей и движущей катушкой, в котором вероятна сила, действующая на валик А111 для поворота его в диагональное положение, в котором один конец притянут к полюсному наконечнику А103, а другой конец притянут к полюсному наконечнику А104. Для этого конструктивного исполнения, содержащего магнитный элемент (которым является стальной валик А111), заделанный в узле диафрагмы, фиксирующая конструкция должна быть способной прикладывать большую силу реакции, и при этом все же обеспечивать низкую податливость в части допустимой вращательной моды вибрации.
Согласно варианту осуществления А это достигается фиксирующей конструкцией, состоящей из связок. Эти связки предпочтительно состоят из нескольких прядей, обеспечивающих более высокую изгибную податливость, дающую в результате более низкую фундаментальную резонансную частоту диафрагмы; высокий модуль упругости при растяжении, например, выше 10 ГПа, или, предпочтительнее, выше 20 ГПа, или, предпочтительнее, выше 30 ГПа, или, наиболее предпочтительно, 50 ГПа; низкую тенденцию к ползучести со временем, поскольку это может привести к изменению расположения диафрагмы в стороне от идеального местоположения; высокое сопротивление истиранию, чтобы помочь предотвратить износ. Подходящим материалом для связок является жидкокристаллическое полимерное волокно, такое как Вектран (Vectran™).
Для конструктивного исполнения с петлей и движущей катушкой, не содержащего магнитного элемента, встроенного в узел диафрагмы, например, вариант осуществления Е, экономически эффективнее могут быть другие, более простые фиксирующие конструкции. Например, вариант осуществления Е, показанный на фиг. E1 (a-k), имеет установочный блок Е105 с углублениями Е117 контактных элементов и выступами Е125 петельных элементов, которые контактируют и катятся в углублении в месте Е114 контакта, причем выступ является частью основной рамы Е107 диафрагмы. В случае ударного воздействия, которое, например, может произойти при падении преобразователя, выступ Е125, контактирующий с наклонной боковой стенкой E117b/Е117с/Е117с углубления Е117, может предотвратить чрезмерное смещение выступа.
В случае, если выступ перемещается в направлении оси, наклонная боковая стенка E117d
Предпочтительно, другой из элементов (петельного элемента и поверхности контакта) имеет в профиле поперечного сечения в плоскости, коллинеарной с осью поворота и перпендикулярной плоскости поверхности контакта (т.е. поперечное сечение, показанное на фиг. E1k), одну или несколько поднятых частей, не позволяющих первому элементу перемещаться слишком далеко в направлении оси поворота.
Торсионный стержень А106, подробно показанный на фиг. А4 (вариант осуществления А), представляет собой иной тип фиксирующей конструкции, а именно металлическую пружину, способствующую размещению валика А111 относительно основания А115 преобразователя.
Как альтернатива фиксирующей конструкции со связками по варианту осуществления А, могли бы использоваться два торсионных стержня, подобных, но не идентичных торсионному стержню А106: один в положении, показанном на фиг. A1, a другой прикреплен с противоположной стороны диафрагмы. Они могли бы быть переделанными, поскольку торсионный стержень А106 не предназначен для обеспечения жесткости в части поступательных сил, перпендикулярных оси поворота. Возможно, потребовалось бы уменьшить или убрать эластичные ушки А401, и, предпочтительно, поперечное сечение торсионного стержня было бы большим. Эта фиксирующая конструкция с двумя торсионными стержнями могла бы быть проще и дешевле в изготовлении, чем фиксирующая конструкция со связками, но, вероятно, ограничивала бы фундаментальную резонансную частоту диафрагмы, а также амплитуду полного колебания диафрагмы.
Для этих фиксирующих конструкций, в которых используются пружины, работающие на изгиб, пружина предпочтительно является стойкой к усталости. Например, подходящим материалом был бы металл, например, сталь или титан.
Для обеспечения расположения петельного элемента относительно контактного элемента могут использоваться и другие типы фиксирующих конструкций, такие как мягкие эластичные блоки эластомера или магнитное центрирование.
Как показано на фиг. A3a и A3f-i, для того чтобы помочь расположить поворотный валик А111 относительно контактного стержня А105, петельный узел A301 дополнительно содержит фиксирующую конструкцию. Фиксирующая конструкция состоит из пары связок A306 и A307 в каждом петельном соединении рядом с каждым концом валика. Для каждого петельного соединения первая связка A306 намотана на штифт А308 первой связки с одной стороны плоской поверхности валика (противоположной контактному элементу), и вторая связка А307 намотана на штифт A310 второй связки и вторую связку с противоположной стороны плоской поверхности валика А111. Каждый штифт А308, A310 связки жестко прикреплен как к валику А111, так и к распорной детали А110 узла диафрагмы. Это крепление может быть посредством любого подходящего механизма, например, посредством клеящего вещества, такого как эпоксидный клей. Каждая связка А206, А307 содержит удлиненную прядь материала, которая наматывается на штифт связки, проходит по поворотному валику А111 и под ним на противоположную сторону контактного элемента, и крепится по длине к поворотному валику А111 и контактному элементу А105, тем самым скрепляя эти два компонента.
Как показано на фиг. A3f, например, связка А307 охватывает петлей штифт A310 и, проходя по стороне валика А111, пересекает себя в месте A307-1. Затем связка А307 проходит по наклонной плоской поверхности А307-2, где она предпочтительно крепится к валику А111 с помощью клеящего вещества, например, эпоксидного клея. Следует, однако, проследить за тем, чтобы клеящее вещество не попало близко к малому радиусу в месте A307-3. Это означает, что примерно половина длины плоской поверхности А307-2, ближняя к месту A307-3, должна быть без клея. Это позволяет связке А307 быть как можно более ровной при прохождении вокруг выпукло криволинейной поверхности A311 в месте А307-3, обеспечивая тем самым низкую фундаментальную частоту (Wn). Затем связка А307 проходит по воздуху до угла/края в месте A307-5 на противоположной стороне контактного блока А105а до штифта A310 связки. Ниже зоны радиуса в месте А307-3 имеется небольшое свободное пространство A309, выточенное в контактном блоке А105а контактного стержня А105. Эта выточка A309 не позволяет валику А111 зажимать связку А306, А307, поскольку со временем это могло бы вызвать ее разрыв, и, кроме того, не позволяет связке ограничивать валик от непосредственного контакта с контактным стержнем А105 в зоне А112 контакта. Связка А307 проходит вокруг угла/края А307-5 блока, а затем в пазу A304, выполненном в контактном стержне А105, вдоль блока и основного тела. Связка предпочтительно крепится к контактному стержню в зоне A307-6 клеящим веществом, например, эпоксидным клеем. Затем связка проходит под основным телом контактного стержня А105 в месте А307-7 и в канал А305 на противоположной стороне тела в контактный блок А105а, где она снова крепится к контактному стержню клеящим веществом, например, эпоксидным клеем. Связка А306 следует путем, подобным пути связки А307, за исключением того, что следует в противоположном направлении. Она начинает с охвата петлей штифта A308 связки, причем петли сходятся в одну связку в месте А306-2, и следует путем через места А306-2, А306-3, А306-4, А306-5, А306-6 и А306-7, как показано на фиг. A3i. Штифт А308 связки и связка А306 соединены как штифт A310 связки и связка А307. Направление связки А306 в месте А306-4 ориентировано в направлении по существу параллельно связке А307 в месте A307-4. В этой зоне две связки могут перекрываться.
Всегда и при всех углах перемещения диафрагмы связки остаются по существу коллинеарными поверхности контакта А105с контактного стержня А105, находящегося в контакте с валиком А111. Оба этих признака позволяют валику А111 быть лишь минимально защемленным относительно допустимого поворотного действия диафрагмы, тем самым обеспечивая низкую фундаментальную частоту (Wn).
Перед нанесением клеящего вещества на склеиваемые зоны ко всем связкам прикладывают небольшую растягивающую нагрузку, приблизительно 80 г в этом случае, чтобы минимизировать слабину, которая иначе могла вызвать неточное расположение диафрагмы.
Поворотный валик
В собранном состоянии валик А111 подвергается действию магнитного поля и фиксируется так, что валик А111 может качаться по контактному элементу и/или основанию А115 преобразователя в зоне А112 контакта. Магнитное поле обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что оно прикладывает силу, поджимающую валик А111 к основанию А115 преобразователя.
В некоторых, хотя и не во всех случаях, эта магнитная сила может создавать проблемы. Магнитное поле может поворачивать валик двумя путями: (1) создавать неустойчивое равновесие, при котором диафрагма стремится переместиться в положение крайнего угла отклонения, или 2) прикладывать центрирующую силу, удерживающую диафрагму в положении под углом равновесия, тем самым повышая фундаментальную частоту диафрагмы при работе.
Двумя из факторов, определяющих любой крутящий момент, прикладываемый к валику магнитным полем, являются следующие: 1) результирующее движение валика к одному или другому полюсному наконечнику будет обычно высвобождать потенциальную энергию, и, таким образом, если это возможно, то возможна сила, прикладываемая магнитным полем в этом направлении, и (2) магнитное поле будет стремиться расположить валик под углом, под которым магнитный поток, проходящий через валик от одного полюсного наконечника к другому, максимально увеличивается. Таким образом, магнитное поле будет стремиться повернуть валик под углом, под которым самая широкая часть валика в профиле поперечного сечения, допуская наличие самой широкой части, выставлена так, что перекрывает зазор между полюсными наконечниками.
По простым геометрическим соображениям на крутящий момент, прикладываемый к валику А111, могут также влиять радиус кривизны поверхностей валика А111 в зонах А112 контакта и место криволинейных поверхностей относительно результирующего места, в котором прикладывается поджимающая сила. На равновесие влияют также направление и интенсивность силовых линий магнитного поля.
Цель высокоэффективного преобразователя - добиться баланса всех этих факторов, чтобы достичь низкой фундаментальной частоты (Wn).
В примере варианта осуществления А вышеупомянутые проблематичные факторы, связанные с магнитным полем преобразователя, по существу минимизируются следующим образом. Во-первых, валик А111 по форме является, главным образом, цилиндрическим. Хотя, как уже отмечалось, валик А111 и имеет две большие выточки А202, находящиеся в зоне, где находятся точки А112 контакта и центрирующие связки А306 и А307 (то есть, валик не везде имеет простое круглое поперечное сечение), обе выточки все же относительно малы и, соответственно, значительно не изменяют общий профиль/форму валика А111. Кроме того, по форме/размеру выточки выполнены такими, что криволинейные поверхности контакта находятся рядом и/или по существу выровнены с центральной продольной осью валика А111. При размещении приблизительной оси А114 поворота, определенной зонами А112 контакта, близко к центральной продольной оси валика А111 цилиндрической формы тело валика А111 при повороте вряд ли переместится ближе к любому наружному полюсному наконечнику А103, А 104.
Тело валика А111 может поступательно перемещаться на небольшое расстояние к одному или другому полюсному наконечнику, например, при повороте узла диафрагмы при работе, или если связки 306 или 307 установлены неточно или растянулись, и в этом случае может возникнуть неустойчивое равновесие. Для противодействия этому валик А111 на противоположных концах А203 и центральной части А201 валика имеет лыски, выполненные в непосредственной близости от контактного элемента А105. Дополнительная лыска выполнена на всей стороне, где валик А111 контактирует с телом А208 диафрагмы. Это создает слегка продолговатый профиль поперечного сечения. Большая ось продолговатого профиля будет в некоторой степени стремиться выровняться с силовыми линиями магнитного поля, проходящими между двумя наружными полюсными наконечниками А103 и А104, и это будет противодействовать неустойчивости, создающей низкий/нейтральный результирующий крутящий момент.
Кроме того, радиус кривизны поверхности А311 контакта валика А111 в зоне А112 контакта относительно мал и выбран таким для уравновешивания противоречивых требований к поступательной жесткости (лучше, если радиус больше) и в части низкой фундаментальной резонансной частоты диафрагмы и низкой генерации шума (лучше, если радиус меньше), как подробнее объяснено в пункте «Принципы и соображения разработки» настоящего описания. Кроме того, относительно малый радиус минимизирует поступательное движение к полюсным наконечникам, когда петельный элемент катится по контактному элементу, что могло бы вызвать неустойчивое равновесие.
Регулированием геометрии контактирующих частей, и также магнитных систем по варианту осуществления А, как описано, узел диафрагмы можно помещать в состояние либо равновесия, либо неустойчивого равновесия, причем магнитные силы, удерживающие узел диафрагмы в любом из этих состояний, малы. После достижения этого можно использовать еще один легкий в управлении способ центрирования узла диафрагмы в его положение покоя для преодоления малых сил, и вместе с тем по-прежнему обеспечивая низкую фундаментальную частоту.
Восстанавливающий механизм
При работе петельный элемент/валик А111 предназначен для поворота относительно контактного элемента/стержня А105 между двумя крайними угловыми положениями, расположенными предпочтительно по обе стороны от центрального нейтрального углового положения. Согласно этому варианту осуществления петельная система дополнительно содержит восстанавливающий механизм, предназначенный для восстановления узла петли и диафрагмы в желательное нейтральное или равновесное угловое положение в части его фундаментальной резонансной моды, когда к диафрагме не прикладывается возбуждающая сила. При использовании восстанавливающего механизма частотную характеристику среза/отсечки низких звуковых частот можно увязать со способностью отклонения диафрагмы преобразователя для оптимизации воспроизведения низких звуковых частот для наилучшего использования способности отклонения.
Восстанавливающий механизм может представлять собой любой вид упругого средства, предназначенный для смещения узла диафрагмы в нейтральное угловое положение. Согласно этому варианту осуществления в качестве восстанавливающего/центрирующего механизма используется торсионный стержень. В еще одном виде восстанавливающий механизм представляет собой податливый, эластичный элемент, такой как мягкая пластмасса (например, силикон или резина), находящийся вблизи оси поворота. В еще одном виде, таком как описан в настоящем документе в отношении варианта осуществления Е, частично или полностью восстанавливающий механизм и сила обеспечиваются в петельном соединении за счет геометрии контактирующих поверхностей и за счет местоположения, направления и интенсивности поджимающей силы, прикладываемой поджимающим механизмом. В такой же или альтернативном виде значительная часть восстанавливающего/центрирующего механизма и силы обеспечивается магнитной системой.
Как уже отмечалось, преобразователь по варианту осуществления А, показанный на фиг. А1, содержит восстанавливающий и/или центрирующий механизм диафрагмы в виде торсионного стержня А106 (как показано на фиг. А1а). Торсионный стержень А106 присоединен между узлом А101 диафрагмы и основанием А115 преобразователя для восстановления диафрагмы в нейтральное угловое положение.
Упругий элемент, такой как пружина или, как в этом случае, торсионный стержень А106, представляет собой линейный механизм, легкий и надежный в использовании. Кроме того, торсионный стержень служит вспомогательным целям, например, цели расположения узла А101 диафрагмы в направлении поступательного движения, параллельном оси А114 поворота так, чтобы подвижные части узла А101 диафрагмы не касались (и не терлись о них) основания А115 преобразователя или корпуса А601 преобразователя (как показано на фиг. А6), которые могут проходить по периметру узла А101 диафрагмы в собранном состоянии при работе. Кроме того, торсионный стержень поддерживает провода, идущие к катушечной обмотке А109, и не позволяет им резонировать и тем самым пагубно влиять на качество звуковоспроизведения.
На фиг. А4 подробно показана конструкция торсионного стержня А106, используемого в варианте осуществления А. Торсионный стержень может изготавливаться из любого подходящего упругого материала, такого как металлический материал или упругая пластмасса. В этом примере торсионный стержень сложен из титановой фольги относительно малой толщины, такой как, например, 0,05 мм. Форма торсионного стержня является достаточно жесткой, благодаря чему он имеет минимум или вообще не имеет неблагоприятных резонансов в РДЧ преобразователя, и при этом является достаточно эластичным при кручении, что обеспечивает низкую фундаментальную резонансную частоту (Wn) диафрагмы.
Используемый материал предпочтительно имеет относительно низкий модуль Юнга (чтобы помочь обеспечить низкую фундаментальную частоту и большую амплитуду полного колебания), достаточно высокий удельный модуль Юнга (т.е. низкую плотность, для минимизации внутренних резонансов, несмотря на низкий модуль Юнга), высокий предел текучести и/или предпочтительно не страдает в значительной степени от ползучести, равно как и усталости в течение многих циклов работы. Кроме того, полезным в предотвращении или уменьшении осложнений, вызванных притяжением к магнитному узлу, может быть немагнитный материал, такой как титан. Подходящими являются и другие материалы, например, достаточной может быть нержавеющая сталь марки 402.
Торсионный стержень содержит продолговатое тело, имеющее центральную продольную изгибную часть/зону А402. Эта зона предпочтительно имеет постоянное поперечное сечение (показанное заштрихованным на фиг. A4d). Эта часть А402 содержит по существу согнутую или искривленную стенку, образующую канал, проходящий по длине стержня. Стенка части А402 согнута под углом приблизительно 90 градусов. Зона А402 является длинной (как видно на виде сбоку на фиг. A4b) и тонкостенной в боковом профиле, следовательно, податливой при кручении. Кроме того, часть А402 предпочтительно является по существу жесткой на изгиб при действии сил, нормальных к части А402. Это свойство достигается выполнением части А402 имеющей значительно большие размеры высоты и ширины по сравнению с толщиной фольги. Эта геометрия важна для минимизации или предотвращения резонансов в этом длинном пролете.
Торсионный стержень дополнительно содержит на обоих концах центральной изгибной зоны А402 расширенную и относительно широкую крыльчатую часть А401. На каждом конце торсионного стержня или рядом с ним центральная изгибная зона А402 расширяется в зонах А404 для перехода в крыльчатые части. Расширение в этой зоне А404 плавно сходит на конус, предпочтительно (но не исключительно) с криволинейным сужением, как показано, а не ступенчатым, во избежание создания концентраторов напряжения, которые со временем могли бы вызвать усталостное разрушение, и для плавного перехода в более широкую пружинную часть А401 с плоскими крыльями. Ясно, что в других конструктивных исполнениях сужение может быть линейным, и/или может выполняться в несколько ступеней для снижения риска создания концентраторов напряжения. Каждый конец А401 торсионного стержня А106 содержит пару разъединенных ушек А401, образующих крыло. В каждой крыльчатой части А401 каждое ушко проходит с одной стороны сложенной стенки центральной изгибной части А402 и содержит сложенную стенку, согнутую к противоположному ушку. Согласно этому варианту осуществления противоположные стенки ушек разнесены и рассоединены для образования канала между ними. Эти крылья А401 обеспечивают достаточно большую площадь поверхности для эффективного крепления к поперечному концевому ушку A303 (которое можно видеть на фиг. А3а), проходящему от одного конца основного тела контактного стержня А105, а также к короткой стороне А205 катушечной обмотки А109 узла диафрагмы.
В собранном состоянии торсионный стержень предназначен для размещения на плече A312 основного тела контактного элемента А105, проходящего в продольном направлении с одной стороны тела и имеющего на конце выступающее в поперечном направлении ушко A303. Рядом с ушком в плече A312 расположена выточка, предназначенная для удерживания в ней крыльчатой части А401 торсионного стержня. Еще одна выточка между плечом A312 и поворотным валиком А111 удерживает другое крыло А401 торсионного стержня, а центральная часть А402 расположена на плече A312. Одно крыло жестко соединено с ушком A303, а другой конец жестко соединен с узлом диафрагмы, а именно со стороной катушечной обмотки А109. Может использоваться любой подходящий механизм фиксации, например, с помощью подходящего клея.
Что касается торсионного стержня А106, изгибы в стенках концевого ушка (являющихся по существу плоскими и тонкими) в четырех местах А403 изгиба вносят определенную степень податливости при кручении подобно универсальному шарниру (шарниру Гука), поскольку при скручивании изгибной зоны А402 торсионного стержня А106 она стремится перекосить концевые части торсионного стержня. Если эта податливость не обеспечена, возможно некоторое защемление изгибной зоны А402 от кручения, что повысило бы фундаментальную частоту (Wn) узла. Кроме того, перекашивающая сила может действовать на разрушение клея или иного механизма, крепящего концы торсионного стержня. Предпочтительно, одна, или, предпочтительнее, обе концевые крыльчатые части обладают податливостью при кручении в направлениях, перпендикулярных длине средней части. Предпочтительно, податливость при поступательном движении и кручении обеспечивается одной (одним) или несколькими плоскими пружинами/стенками концевых ушек на одном или обоих концах торсионного стержня, плоскость которых ориентирована по существу перпендикулярно главной оси торсионного стержня. Предпочтительно, обе концевые крыльчатые части относительно неподатливы в части поступательных движений в направлениях, перпендикулярных главной оси торсионного стержня.
Предпочтительно, по меньшей мере один конец частей обеспечивает податливость при поступательном движении в направлении главной оси торсионного стержня. Изгибы в стенках концевого ушка в четырех местах А403 изгиба вносят малую степень податливости при поступательном движении по продольной оси торсионного стержня, чтобы помочь обеспечить то, чтобы зона А112 контакта не скользила по оси А114 поворота из-за какого-либо укорачивания изгибной части А402 торсионного стержня А106 при его кручении во время работы. Кроме того, в случае ударного воздействия, например, при падении, изгибы в четырех местах А403 изгиба помогают также обеспечить, чтобы торсионный стержень не вырвался из своих соединений с основанием А105 преобразователя и узлом А101 диафрагмы.
Конструкция торсионного стержня, показанная на фиг. А4, по существу не имеет резонансов в РДЧ преобразователя.
Предпочтительно, механизм обеспечения восстанавливающей силы является по существу линейным в зависимости «сила-смещение» (причем смещение измеряется либо как расстояние смещения, либо как градусы поворота). Если механизм по существу подчиняется закону Гука, это означает, что звуковой сигнал будет воспроизводиться точнее.
Предпочтительно, электрические провода, подключенные к движущей катушке, крепятся к поверхности средней части торсионного стержня. Предпочтительно, эти провода крепятся рядом с осью, проходящей параллельно торсионному стержню, относительно которой торсионный стержень поворачивается при нормальной работе преобразователя.
Варианты поджимающего механизма
Как описано в отношении варианта осуществления Е, механический поджимающий механизм обеспечивает ряд преимуществ в части целей любого поджимающего механизма, предпочтительно обеспечивая существенную силу одному или нескольким петельным соединениям, прикладываемую с существенной податливостью, и поджимая один или несколько петельных элементов к одному или нескольким контактным элементам, в то же время обеспечивая по существу беспрепятственное поворотное движение между соответствующими частями петельных элементов и контактных элементов.
Есть много типов и конструктивных исполнений механических поджимающих механизмов. В одном виде поджимающий механизм представляет собой упругий (упругую) элемент, деталь или компонент, поджимающий (поджимающую) петельный элемент к поверхности контакта. Упругий элемент мог бы представлять собой предварительно растянутый упругий элемент, такой как пружинный элемент, находящийся на каждом конце петельного элемента для поджатая диафрагмы к поверхности контакта, как описано для варианта осуществления Е, или эластомер с низким модулем Юнга, такой как силиконовый или натуральный каучук или вязкоупругий уретановый полимер, предназначенный для использования либо в растяжении (например, растянутая лента из латексного каучука), либо в сжатии (например, сжатый блок каучука). Эффективными могут быть и другие виды пружин, включая пружины типа иглы, торсионные пружины, работающие на сжатие цилиндрические винтовые пружины и работающие на растяжение цилиндрические винтовые пружины. Эти пружины предпочтительно выполнены из материала с высоким нижним пределом текучести, такого как сталь или титан.
Согласно еще одному конструктивному исполнению поджимающий механизм представляет собой металлическую плоскую пружину (в изогнутом состоянии), имеющую один конец, прикрепленный к основанию преобразователя. Другой конец соединен с одним концом промежуточного компонента, состоящего из связки, при этом другой конец связки соединен с узлом диафрагмы. Для этого конструктивного исполнения было бы предпочтительным использовать многопрядную связку с высоким модулем упругости при растяжении (например, выше 10 ГПа) из материала, такого как жидкокристаллическое полимерное волокно, такое как Вектран (Vectran™), или ультра высокомолекулярное полиэтиленовое волокно Спектра (Spectra)™.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям поджимающий механизм может содержать первый магнитный элемент, контактирующий или жестко соединенный с петельным элементом, а также второй магнитный элемент, причем магнитные силы между первым и вторым магнитными элементами поджимают или толкают петельный элемент к поверхности контакта для поддерживания устойчивого (постоянного) физического контакта между петельным элементом и поверхностью контакта во время использования. Первый магнитный элемент может представлять собой ферромагнитную жидкость. Первый магнитный элемент может представлять собой ферромагнитную жидкость, находящуюся возле конца тела диафрагмы. Второй магнитный элемент может представлять собой постоянный магнит или электромагнит. Альтернативно, второй магнитный элемент может представлять собой деталь из ферромагнитной стали, соединенную с поверхностью контакта контактного элемента или встроенную в нее. Предпочтительно, контактный элемент расположен между первым и вторым магнитными элементами.
Специалистам в данной области техники должен быть очевиден целый ряд других возможных конструктивных исполнений поджимающего механизма, которые могут выполнять эквивалентную или подобную функцию, согласующуюся с принципами, вкратце изложенными в настоящем описании.
Как уже отмечалось, при прикладывании поджимающей силы между петельным элементом и контактным элементом поджимающий механизм обеспечивает определенную степень податливости. С другой стороны, конструкция, соединяющая петельный элемент с узлом диафрагмы, предпочтительно должна быть жесткой и неподатливой. По этой причине предпочтительно, чтобы поджимающий механизм представлял собой конструкцию, отдельную или, по меньшей мере, работающую отдельно от конструкции или механизма, соединяющей или соединяющего петельный элемент с узлом диафрагмы. Следует отметить, что поджимающий механизм может работать отдельно от конструкции или механизма, соединяющей или соединяющего петельный элемент с узлом диафрагмы, и при этом все же представлять собой одно целое с конструкцией или механизмом, соединяющей или соединяющим петельный элемент с узлом диафрагмы. Более подробно это объясняется на примере петельной системы аудио преобразователя по варианту осуществления S, например.
Таким образом, в пределах объема настоящего изобретения поджимающий механизм петельной системы, описанный выше в отношении аудио преобразователя по варианту осуществления А, может быть заменен любым из этих вариантов.
Узел диафрагмы
Хотя вышеописанная петельная система может использоваться с любым видом узла диафрагмы, предпочтительно используется узел диафрагмы, содержащий любую из конструкций диафрагмы, описанных для конструктивных исполнений R1-R11 в разделе 2 настоящего описания. Узел А101 диафрагмы имеет по существу толстую и жесткую диафрагму, в которой для борьбы с резонансом использован жесткий подход (как описано для конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4 в пункте 2.2 или конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R5-R9 аудио преобразователя в пунктах 2.3 и 2.4, например). Учитывая, что предлагаемые петельные системы обладают преимуществом минимизации поступательной податливости на поверхностях контакта, ведущей к разрушению диафрагмы, объединение этих петельных механизмов с жесткой конструкцией диафрагмы часто иметь благоприятный эффект.
Вышеописанная петельная система предпочтительно используется в аудио преобразователе, имеющем жесткую конструкцию диафрагмы, как описано, например, в отношении предлагаемой конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1. Признаки и аспекты конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1 этого примера аудио преобразователя подробно описаны в пункте 2.2 настоящего описания, который настоящим ссылкой включается в настоящий раздел. Для краткости ниже будет приведено лишь краткое описание этой конструкции диафрагмы.
Как показано на фиг. А1 и А2, аудио преобразователь, содержащий вышеописанную разъединяющую систему, дополнительно содержит конструкцию А101 диафрагмы конструктивного исполнения R1, представляющую собой слоистую конструкцию диафрагмы. Эта конструкция А101 диафрагмы состоит по существу из легкой сердцевины/тела А208 диафрагмы и наружного работающее на нормальное напряжение усиления А206/А207, соединенного с телом диафрагмы рядом по меньшей мере с одной из больших сторон А214/А215 тела диафрагмы для оказания сопротивления сжимающим-растягивающим напряжениям, возникающим при работе на стороне тела или рядом с ней. Работающее на нормальное напряжение усиление А206/А207 может присоединяться снаружи к телу и по меньшей мере на одной большой стороне А214/А215 (как в проиллюстрированном примере), или, альтернативно, внутри тела в непосредственной близости от по меньшей мере одной большой стороны А214/А215 и по существу рядом с ней для оказания при работе достаточного сопротивления сжимающим-растягивающим напряжениям. Работающее на нормальное напряжение усиление содержит усиливающий элемент А206/А207 на каждой из противоположных передней и задней больших сторон А214/А215 тела А208 диафрагмы для оказания сопротивления сжимающим-растягивающим напряжениям, испытываемым телом при работе.
Конструкция А101 диафрагмы дополнительно содержит по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент А209, встроенный в сердцевину и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон А214/А215 для оказания сопротивления сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе, и/или по существу подавления ее. Внутренний усиливающий элемент(ы) А209 предпочтительно прикреплен/прикреплены к одному или нескольким из наружных работающих на нормальное напряжение усиливающих элементов А206/А207 (предпочтительно, с обеих сторон - т.е. на каждой большой стороне). Внутренний усиливающий элемент(ы) действует(ют) для оказания сопротивления сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе, и/или для подавления ее. Внутренних усиливающих элементов А209 предпочтительно несколько, и они распределены в сердцевине тела диафрагмы.
Сердцевина А208 выполнена из материала, имеющего связанную структуру, меняющуюся в трех измерениях. Материалом сердцевины предпочтительно является пена или структурированный материал с упорядоченной трехмерной решеткой. Материал сердцевины может представлять собой композитный материал. Предпочтительно, материалом сердцевины является пенополистирол.
Предпочтительно, толщина тела диафрагмы составляет более 15% его длины, или, предпочтительнее, 20% его длины, чтобы геометрия была достаточно прочной для поддержания по существу жесткого поведения в широком диапазоне частот. Альтернативно или дополнительно, тело диафрагмы имеет максимальную толщину, которая составляет более 11%, или, предпочтительнее, более 14% наибольшего размера (такого как длина по диагонали тела).
Согласно некоторым вариантам осуществления внутреннее работающее на напряжение сдвига усиление конструкции диафрагмы этого иллюстративного преобразователя может быть исключено. Однако предпочтительно, чтобы внутреннее работающее на напряжение сдвига усиление присутствовало. В этом предпочтительном конструктивном исполнении внутреннее усиление решает проблему сдвиговой деформации диафрагмы, а петельная система обеспечивает высокую степень поддержки против поступательных смещений, которые иначе могли бы привести к разрушительным резонансным модам всей диафрагмы. Кроме того, петельная система обеспечивает большую амплитуду полного колебания диафрагмы и низкую фундаментальную резонансную частоту диафрагмы.
Как показано на фиг. А2, один конец диафрагмы А101, более толстый конец, имеет прикрепленный к нему компонент создания силы. Конструкция А101 диафрагмы, присоединенная к компоненту создания силы, образует узел диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления катушечная обмотка А109 намотана с приблизительной прямоугольной формой, состоящей из двух длинных сторон А204 и двух коротких сторон А205. Катушечная обмотка выполнена из эмалированного медного провода, удерживаемого эпоксидной смолой. Этот провод намотан на распорную деталь А110, изготовленную из пластмассы, армированной углеволокном, имеющей модуль Юнга приблизительно 200 ГПа, хотя подходящим был бы и альтернативный материал, такой как пропитанная эпоксидной смолой бумага. Распорная деталь имеет профиль, дополняющий более толстый конец конструкции диафрагмы А101, чтобы в собранном состоянии аудио преобразователя/узла диафрагмы проходить вокруг или рядом с периферийным краем более толстого конца конструкции диафрагмы. Распорная деталь А110 крепится/жестко присоединяется к поворотному валику А111. Комбинация этих трех компонентов, расположенных в основании/на толстом конце тела А208 диафрагмы, образует жесткое основание диафрагмы узла диафрагмы, имеющее по существу компактную и устойчивую геометрию, создающее твердую и резонансно устойчивую платформу, к которой жестко крепится более легкая клиновидная часть узла диафрагмы.
3.2.3 Варианты осуществления S и Т
Теперь будут описаны два предлагаемых дополнительных варианта осуществления аудио преобразователей поворотного действия, имеющих петельную систему для присоединения с возможностью поворота конструкции диафрагмы к основанию и разработанных в соответствии с принципами настоящего изобретения. В частности, будет подробно описан поджимающий механизм, связанный с этими петельными системами. Для краткости изложения другие компоненты подробно описываться не будут. Однако ясно, что остальные компоненты преобразователя, включая основание, узел диафрагмы и механизм возбуждения, могут быть любым компонентом вышеописанных конструкций аудио преобразователя или даже другой конструкции, очевидной специалистам в данной области техники. Иными словами, петельные системы, описанные для аудио преобразователей по варианту осуществления S или Т, могут использоваться в любом из аудио преобразователей, описанных в отношении вариантов осуществления А, В, D, Е, K, S, Т, W, X и Y.
Последующие варианты осуществления - это примеры поджимающих механизмов, разработанных в соответствии с принципами, вкратце изложенными выше. В частности, поджимающий механизм или механизм в соответствии с последующими вариантами осуществления разработан таким образом, что при работе он поджимает петельный элемент петельной системы к контактному элементу для поддерживания устойчивого физического контакта, и тем самым минимизирует поступательное смещение в плоскостях поверхностей контакта в зоне контакта (такое как скольжение, но не качение, поверхностей контакта относительно друг друга). Кроме того, поджимающий механизм или механизм имеет определенную степень податливости в поперечном направлении относительно поверхностей контакта для обеспечения (при необходимости) относительного уменьшения силы фрикционного контакта между этими поверхностями при работе.
3.2.3а Предпосылки
Как уже отмечалось, петельные соединения, основанные на элементах качения или поворота, обеспечивают возможность большой амплитуды полного колебания диафрагмы и достаточно низкой податливости у громкоговорителей поворотного действия.
Стандартные петли с дорожками качения шарикоподшипника - это в какой-то степени стандартный механизм, используемый в большинстве известных аудио преобразователей поворотного действия. Эта петельная конструкция чувствительна к высокому сопротивлению вращению и/или дребезжанию шариков. Эти проблемы могут усугубляться износом, коррозией и попаданием постороннего материала, такого как пыль. Производственные допуски должны быть жесткими, что обуславливает повышение себестоимости.
Если между (до этого момента) контактирующими поверхностями образуется зазор - либо из-за износа деталей, либо из-за неточности изготовления деталей, либо из-за колебаний температуры, это может привести к дребезжанию деталей и/или появлению разрушительных частот из-за неспособности обеспечить защемление диафрагмы. Кроме того, механизм может быть предрасположен к заеданию в следующих случаях: 1) в подшипник попадает пыль (которая может создаваться при износе деталей при работе), 2) детали имеют неточности при изготовлении, или 3) колебания температуры вызывают изменения размеров. Все эти проблемы могут вызывать нежелательный шум и создавать нелинейную характеристику, приводящие к низкому качеству звучания.
При использовании диафрагмы очень малого размера, например, в драйвере громкоговорителя персональных аудио устройствах, таких как головной телефон или миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину, эти виды проблем становятся даже более проблематичными из-за необходимости в этих случаях применения низкой фундаментальной частоты (Wn) и дополнительных проблем, связанных с достижением этого с диафрагмой малого размера и низкой массы, а также из-за необходимости соответственно более жестких производственных допусков.
Некоторые существующие подшипники качения (например, шарикоподшипники) содержат в своей конструкции пружинные элементы, прикладывающие предварительный натяг податливым образом. Многие стандартные типы подшипников с предварительным натягом не совсем подходят к применению в аудио преобразователях, хотя по-прежнему могли бы использоваться.
На фиг. V1a-e показан стандартный известный шарикоподшипник V101 с податливо приложенным предварительным натягом. Подшипник V101 содержит наружную обойму V102 и находящуюся в ней пару элементов V106a и V106b подшипника, каждый из которых имеет несколько шариков V112, размещенных с возможностью качения между кольцевой наружной дорожкой V109 качения и кольцевой внутренней дорожкой V110 качения. Через кольцевые внутренние дорожки V110 качения подшипников проходит центральный валик V103. Этот механизм может образовывать петлю между двумя компонентами путем присоединения одного компонента к валику, а другого компонента - к обойме/оболочке V102. Предварительный натяг прикладывается к механизму посредством подпружиненных шайб V108b и V108a, расположенных между обоймой/оболочкой V102 и наружной дорожкой V109a качения одного из подшипников. Подпружиненные шайбы вызывают скольжение наружной дорожки V109a качения вправо относительно наружной оболочки V102, что ввиду криволинейности профиля наружной дорожки V109a качения толкает контактирующие элементы качения к центральной оси подшипника, тем самым податливо нагружая правую дорожку V106a качения подшипника. Имеется также сторона силы реакции, вызывающей толкание левой наружной дорожки V109b качения влево, что подобным образом податливо нагружает левый элемент V106b подшипника. Следует отметить, что это происходит несмотря на тот факт, что левая наружная дорожка V106b качения находится не рядом с пружиной.
Если бы диафрагму и компонент преобразования силы можно было установить на подшипнике V101 для образования узла диафрагмы поворотного действия, такое решение обеспечило бы преимущества над известными аудио преобразователями в том, что податливый натяг элементов качения привел бы к меньшему и более устойчивому сопротивлению качению при всех прочих равных условиях, что могло бы потенциально обеспечивать более низкие звуковые частоты с меньшим искажением, например, может быть уменьшена собственная генерация шума. Предлагаемый вариант осуществления аудио преобразователя может содержать такой подшипник V101 для соединения с возможностью поворота узла диафрагмы с основанием, например.
Однако, правый набор элементов V112a качения в подшипнике V101 не оптимален для высокочастотных характеристик громкоговорителя, поскольку между наружной дорожкой V109a качения и наружной оболочкой V102, по которой она может скользить, нет жесткого контакта. Вместо этого имеется небольшой воздушный зазор V113, в котором имеется минимальный контакт между V109a и V102 (чтобы позволить дорожке V109a качения скользить относительно оболочки V102). Это означает, что на пути, которым нагрузки передаются с валика V103 в наружную оболочку V102, имеется несплошность, и эта несплошность вносит нежелательную поступательную податливость в петельном узле (не в поджимающем механизме), присутствующую между конструкцией или узлом диафрагмы и петельным элементом петельного узла в направлениях, перпендикулярных оси поворота. При работе эта нежелательная податливость в петельном узле может привести к разрушению диафрагмы или другим видам резонанса. Помимо внесения податливости, это скользящий контакт вносит и возможность дребезжания. С другой стороны, предлагаемые петельные системы, такие как петельная система, описанная в отношении варианта осуществления А, например, имеют относительно очень низкую (вплоть до нулевой) податливость между узлом диафрагмы и петельным элементом.
Еще одним решением проблемы несплошности было бы использование двух или более подшипников V101, например, на каждом конце одной стороны диафрагмы петельного действия могли бы располагаться по одному подшипнику. Поскольку левый элемент V106b подшипника способен передавать поступательные нагрузки неподатливым образом, при использовании двух таких элементов подшипника обе стороны диафрагмы будут неподатливо защемлены, тем самым снижая вероятность нежелательных резонансов. Для ясности в отношении податливости и неподатливости: общей целью является создание петельного узла, податливого в части поворотов относительно одной оси и неподатливого в части поступательных движений и поворотов относительно других осей, и эта цель достигается петельной системой, содержащей комбинацию податливого поджимающего механизма и неподатливых контактов качения. При этом сохраняется преимущество меньшего и устойчивого сопротивления качению, и низкочастотная характеристика улучшается по сравнению с сопоставимыми известными громкоговорителями.
На фиг. S1-3 и Т1-4 представлены два более простых и более эффективных решения, менее предрасположенных к дребезжанию и исключающих требование относительно поверхности скольжения и/или жидкости. Эти варианты осуществления показывают альтернативные петельные системы, разработанные в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 3.2.1 настоящего описания.
3.2.3b Вариант осуществления S
На фиг. S1 показан альтернативный вид аудио преобразователя поворотного действия, имеющего узел S102 диафрагмы (показанный на фиг. S2a-e), с возможностью поворота соединенный с основанием S101 преобразователя (показанным на фиг. S3a-e) посредством петельной системы. Узел S102 диафрагмы содержит конструкцию диафрагмы, подобную конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1-R4, описанной в пункте 2.2 настоящего описания. Кроме того, основание S101 преобразователя имеет относительно толстую, приземистую и широкую геометрию, как у аудио преобразователя по варианту осуществления А, с постоянным магнитом S119 и наружными полюсными наконечниками S103, создающими магнитное поле механизма возбуждения. При использовании в аудиоустройстве конструкция диафрагмы может иметь наружную периферию, по меньшей мере, частично, по существу или почти полностью без физического соединения с окружающей конструкцией устройства, как описано для любого из аудио преобразователей конструктивных исполнений R5-R7 в пункте 2.3. Аудио преобразователь может содержать разъединяющую установочную систему, описанную для аудио преобразователя по варианту осуществления А в пункте 4.2.1 настоящего описания. Согласно другим вариантам осуществления может использоваться любая иная разъединяющая установочная система, разработанная в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3.
Петельная система по этому варианту осуществления основана на стандартной конструкции с подшипником качения (например, шарикоподшипником) за исключением того, что убрана половина первоначального числа (обычно восемь или более) шариков, так что в каждом несущем элементе имеются лишь четыре или менее шариков. Предпочтительно, разъединение шариков по окружности поддерживает сепаратор S118, изготовленный из пластмассы, поскольку малая масса и присущее гашение пластмассы означают, что она менее подвержена дребезжанию. Следует, однако, отметить, что могут использоваться и другие конструкции сепаратора.
Предпочтительно, наружная дорожка S116 качения каждого несущего элемента в профиле тоньше, чем типично для элемента качения такого радиуса. Наружная дорожка S116 качения предпочтительно запрессована, а также вклеена в предпочтительно тонкостенную алюминиевую трубку S112. Трубка S112 может альтернативно изготавливаться из любого относительно жесткого материала, например, подходящей была бы пластмасса, усиленная углеволокном. Используются элементы S117 качения с посадкой с натягом, и наружная дорожка S116 качения и трубка S112 податливо деформируются для их размещения без заедания и других проблем, связанных со стандартными подшипниками качения.
Тот факт, что в каждом несущем элементе имеется меньше элементов S117 качения, означает, что пролет или расстояние между элементами S117 качения наружной дорожки качения и трубкой, если смотреть со стороны, такой как на фиг. S1g, больше по сравнению со случаем типичных подшипников качения, и это вместе с тонкой наружной дорожкой S116 качения и трубкой S112 означает, что локализованная поперечная податливость в непосредственной близости от каждого из элементов S117 качения (что в этом случае для части поджимающего механизма петельной системы) больше, чем обычно в типичном подшипнике качения.
Следует отметить, что несмотря на возможную поперечную податливость, присущую наружной дорожке S116 качения и ее поддерживающей трубке S112, локализованную в непосредственной близости от каждого шарика, общая поступательная податливость (иная, нежели поперечная податливость) петельной системы низка в части передачи радиальных нагрузок между основанием S101 преобразователя и узлом S102 диафрагмы. Это обусловлено тем, что общая податливость петельной системы зависит от общей податливости/прогиба трубки относительно основания преобразователя в отличие от локализованной податливости/прогиба в непосредственной близости от конкретного шарика.
Это означает, что опять-таки сохраняется преимущество меньшего и устойчивого сопротивления качению из-за поперечной поступательной податливости в локализованной зоне контакта между каждым шариком и наружной дорожкой качения, и при этом также общая поступательная податливость в части поступательного движения всей диафрагмы S102 относительно основания S103 относительно низка, поскольку локализованная поперечная деформация наружной дорожки качения в ответ на давление от конкретного шарика не вызывает пропорциональную податливость, обеспечивающую поступательное движение всей диафрагмы. Эта низкая общая поступательная податливость в петельном механизме обеспечивает расширение верхних частот с меньшей восприимчивостью к нежелательному резонансу/разрушению диафрагмы.
В этом случае свойство меньшего и/или более устойчивого трения при вращении в петле позволяет использовать подшипники большего радиуса, чем иначе было бы возможно при прочих равных условиях. Это, в свою очередь, обеспечивает опору для пустотелого валика S112 большого диаметра, в котором может размещаться неподвижный стальной валик S104/S113, который одновременно служит как внутренний полюсный наконечник, и который является достаточно толстым, чтобы оставаться без резонанса в широком диапазоне частот. Возможны варианты этой конструкции, например, при использовании подшипников качения меньшего диаметра трение при вращении уменьшится, и низкочастотная характеристика при этом улучшится.
Кроме того, эта конструкция исключает возможность чрезмерного защемления элементов S117 качения, при котором некоторые из них нагружены, а другие нет и, следовательно, могут дребезжать.
Согласно этому варианту осуществления поджимающий механизм, содержащий наружную дорожку S116 качения и несущую трубку S112, действует отдельно от конструкции или механизма, которой или которым в этом случае совместно являются все 4 шарика S117, наружная дорожка S116 качения и трубка S112, которая или который поддерживает узел диафрагмы от поступательных движений относительно основания преобразователя, но он является составной частью одной и той же конструкции. Следует отметить, что поджимающий механизм может работать отдельно от конструкции или механизма, соединяющей или соединяющего петельный элемент с узлом диафрагмы, и при этом все же составлять одно целое с конструкцией или механизмом, соединяющей или соединяющим петельный элемент с узлом диафрагмы.
3.2.3с Вариант осуществления Т
На фиг. T1a-h показан еще один вариант осуществления Т1 предлагаемого аудио преобразователя поворотного действия, содержащий узел Т102 диафрагмы (показанный на фиг. Т2а-е), соединенный с возможностью поворота с основанием Т101 преобразователя (показанным на фиг. Т3а-е) посредством петельной системы, содержащей податливый поджимающий механизм. Узел Т102 диафрагмы содержит конструкцию диафрагмы, подобную конструкции конструктивных исполнений R1-R4, описанной в пункте 2.2 настоящего описания. Кроме того, основание Т101 преобразователя имеет относительно толстую, приземистую и широкую геометрию, как у аудио преобразователя по варианту осуществления А, с постоянным магнитом Т119 и наружными полюсными наконечниками Т103, создающими магнитное поле механизма возбуждения. При использовании в аудиоустройстве конструкция диафрагмы может иметь наружную периферию, по меньшей мере, частично, по существу или почти полностью без физического соединения с окружающей конструкцией устройства, как описано для любого из аудио преобразователей конструктивных исполнений R5-R7 в пункте 2.3. Аудио преобразователь может содержать разъединяющую установочную систему, описанную для аудио преобразователя по варианту осуществления А в пункте 4.2.1 настоящего описания. Согласно другим вариантам осуществления может использоваться любая иная разъединяющая установочная система, разработанная в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3.
Петельная система представляет собой адаптацию подшипника на фиг. V1a-e, в которой податливость внесена таким образом, что предотвращается проблематичный скользящий контакт между наружной дорожкой V109a качения и корпусом V102. Вместо этого предварительный натяг подшипника прикладывается за счет податливости, внесенной в узле Т102 диафрагмы, и эта податливость вносится так, что это не приводит к нежелательному разрушительному резонансу диафрагмы. В этом случае диафрагма опирается на два узла Т110а и T110b подшипников качения. Податливость присуща нескольким плоским пружинам Т123, образующим компонент Т122 из плоских пружин и гильзы, расположенный рядом с узлом T110b подшипника качения. Пружины Т123 ориентированы в плоскости, перпендикулярной оси поворота Т127, чтобы они могли податливо передавать силу в аксиальном направлении, в то же время передавая силу неподатливо по своей длине, т.е. в радиальном направлении.
Как и в случае вариантов осуществления V и S податливость, вносимая в этом случае плоскими пружинами Т123, дает в результате меньшее и более устойчивое сопротивление качению. В этом случае элементы Т117 качения расположены с меньшим радиусом относительно радиуса катушки T111 по сравнению с вариантом осуществления S, и это приводит к еще меньшему сопротивлению качению и лучшему расширению низких частот, а также к еще меньшей генерации шума на низких частотах для конструктивных исполнений с эквивалентным радиусом катушки.
Вся диафрагма жестко защемлена от аксиальных смещений посредством другого узла Т110а подшипника качения, не имеющего рядом плоских пружин. Аксиальные нагрузки передаются в диафрагму посредством компонента Т124, который, будучи жестко приклеенным к трубке Т112 основания диафрагмы, образует для этой цели триангулированный профиль, как показано на фиг. T1e.
3.2.5 Вариант осуществления K
На фиг. K1g-K1j еще один предлагаемый вариант осуществления контактной петельной системы показан вместе с аудио преобразователем по варианту осуществления K. Другие признаки аудио преобразователя по варианту осуществления K подробно описаны в пункте 5.2.2 настоящего описания. Ниже приводится лишь описание петельной системы, связанной с этим вариантом осуществления.
Петельная система представляет собой контактную петельную систему, разработанную в соответствии с принципами и соображениями разработки, описанными в пункте 3.2.1 настоящего описания. Петельная система содержит петельный узел, имеющий пару петельных соединений с обеих сторон узла. Каждое петельное соединение содержит контактный элемент, создающий поверхность контакта, и петельный элемент, предназначенный для упора в указанную поверхность контакта и качения по ней. Каждое петельное соединение предназначено для того, чтобы позволять петельному элементу перемещаться относительно контактного элемента, при этом поддерживая устойчивый физический контакт с поверхностью контакта, и петельный элемент поджимается к поверхности контакта.
Петельный элемент в виде валика K108 петли жестко соединен на одной стороне посредством соединителя K117 с основной рамой K107 диафрагмы. На противоположной стороне валик K108 петли с возможностью качения или поворота соединен с контактными элементами K138. Как показано на фиг. K1i, согласно этому варианту осуществления каждый контактный элемент содержит вогнуто криволинейную поверхность K137 контакта, чтобы позволить свободной стороне валика K108 катиться по ней. Вогнутая поверхность K137 имеет больший радиус кривизны, чем радиус кривизны валика K108. Каждый контактный элемент K138 представляет собой установочный блок компонента K105 основания узла K118 основания преобразователя, проходящего поперечно от узла основания к узлу диафрагмы. Два установочных блока K138 проходят от каждой стороны компонента K105 основания для соединения с возможностью качения или поворота с каждым концом валика K108, тем самым образовывая два отдельных петельных соединения. Установочные блоки могут проходить в соответствующую выточку, выполненную на конце основания конструкции диафрагмы. Контактные петельные соединения предпочтительно тесно связаны как с конструкцией диафрагмы, так и с основанием преобразователя.
Как показано на фиг. K1l-K1m, валик K108 петли упруго и/или податливо удерживается у поверхностей K137 контакта установочных блоков K138 поджимающим механизмом петельной системы. Поджимающий механизм содержит по существу упругий элемент K110 в виде пружины, работающей на сжатие, и контактный штырек K109. На одном конце пружина K110 жестко соединена с основанием K105, а на противоположном конце зацепляется с контактным штырьком K109 в месте K116 контакта. В собранном состоянии упругая контактная пружина K110 смещена к контактному штырьку K109 и удерживается, по меньшей мере, в слегка сжатом состоянии. В собранном состоянии контактный штырек K109 жестко соединен с основной рамой K107 диафрагмы посредством соединителя K117 и проходит между контактными элементами K138 жестко к соответствующей вогнуто криволинейной поверхности соединителя K117. Контактный штырек K109 и соответствующая поджимающая пружина K110 расположены предпочтительно посредине между петельными соединениями. Такое расположение обеспечивает податливое подтягивание основания диафрагмы, включая основную раму K107, соединитель K117 и валик K108 петли, к контактным установочным блокам K138 петельных соединений. При этом валик K108 контактирует с криволинейными поверхностями K137 установочных блоков K138 в двух местах контакта. Степень податливости и/или упругости - как описано в пункте 3.2.2 настоящего описания.
Геометрия петельной системы разработана с приблизительной осью K119 поворота (показанной на фиг. K1b) преобразователя, совпадающей с двумя местами K137 контакта между узлом K101 диафрагмы и основанием K118 преобразователя, и, предпочтительно, также в месте контакта между контактным штырьком K109 и контактной пружиной K110. Такое конструктивное исполнение помогает минимизировать восстанавливающую силу, создаваемую этими компонентами и, таким образом, помогает снизить фундаментальную резонансную частоту Wn преобразователя.
В некоторых видах петельный элемент или контактный элемент содержит поверхность контакта, имеющую одну или несколько поднятых частей или выступов, предназначенных для предотвращения перемещения другого из этих элементов за поднятую часть или выступ, когда к аудио преобразователю прикладывается внешняя сила. В зависимости от применения может потребоваться также предусмотреть упоры, предотвращающие ударные воздействия на потенциально хрупкие компоненты, такие как движущая катушка. Эти упоры могут быть независимыми от упоров, действующих на поверхностях контакта.
Согласно этому варианту осуществления петельный элемент K108 имеет, по меньшей мере, частично, выпуклый профиль поперечного сечения, если смотреть в плоскости, перпендикулярной оси поворота, такой как на фиг. K1i, и контактный элемент K138, представляющий собой выступ установочного компонента K105K, содержащий поверхность K137 контакта, являющуюся по существу вогнутой. Это конструктивное исполнение обеспечивает возвращение (центрирование) петельного механизма в случаях, когда петельный элемент принудительно перемещается из центральной, нейтральной зоны K137a поверхности контакта. Вогнутые приподнятые краевые зоны K137b или K137с поверхности контакта, расположенные по обе стороны от центральной зоны, обеспечат возврат связанного петельного элемента K108 в центральную зону K137a в случае, когда этот элемент принудительно перемещается за пределы его намеченного положения. Этот признак является преимущественным в случае слабого ударного воздействия, например, при ударе или падении преобразователя и скольжении точек K114 контакта, поскольку описанная геометрия предотвратит чрезмерное проскальзывание, которое потенциально может вызвать контакт, вызывающий слышимое искажение из-за дребезжания при работе устройства. Это конструктивное исполнение может применяться к любому из других вариантов осуществления контактного петельного элемента, описанных в настоящем документе, такому как вариант осуществления А, Е, S или Т.
Предпочтительными являются дальнейшие усовершенствования этой конструкции, благодаря которым при нормальной работе нет мест, где выпуклая поверхность петельного элемента K108 может контактировать с вогнутой поверхностью K137 в месте, где радиус выпуклой поверхности больше радиуса вогнутой поверхности, если смотреть в профиле поперечного сечения в плоскости, перпендикулярной оси поворота. Это конструктивное исполнение по существу предотвращает ударное воздействие между поверхностями, которое, вполне вероятно, могло бы повторяться без центрирования, тем самым создавая непрерывное искажение из-за дребезжания. Вместо этого, как и в варианте осуществления К, имеющем поверхность K137 контакта большего радиуса, чем радиус выпуклой поверхности петельного элемента K108, центрирование может вызываться лишь градиентом на поверхностях контактирования; это означает, что любое искажение, созданное скольжением на градиенте, обязательно связано с коррекцией в месте центрирования, тем самым снижая вероятность какого-либо постоянного искажения. Это конструктивное исполнение может применяться к любому из других вариантов осуществления контактного петельного элемента, описанных в настоящем документе, такому как вариант осуществления А, Е, S или Т.
3.2.5 Вариант осуществления E
Краткий обзор
На фиг. Е1-Е4 показан еще один предлагаемый вариант осуществления аудио преобразователя, далее по тексту именуемый как вариант осуществления Е, содержащий узел Е101 диафрагмы, соединенный с возможностью поворота с основанием Е118 преобразователя посредством контактной петельной системы, разработанной в соответствии с принципами, изложенными в пункте 3.2.1 настоящего описания. В двух словах, узел Е101 диафрагмы содержит конструкцию диафрагмы, подобную конструкции конструктивных исполнений R1-R4, описанной в пункте 2.2 настоящего описания. Кроме того, основание S101 преобразователя имеет относительно толстую, приземистую и широкую геометрию, как у аудио преобразователя по варианту осуществления А, с постоянным магнитом Е102 и наружными полюсными наконечниками Е103 и внутренними полюсными наконечниками Е113, создающими магнитное поле механизма возбуждения. В этом магнитном поле проходят один или несколько витков Е130/131 катушечной обмотки, жестко соединенных с конструкцией диафрагмы, для перемещения узла диафрагмы при работе. Как показано на фиг. Е2, конструкция диафрагмы имеет наружную периферию, по меньшей мере, частично, по существу или почти полностью без физического соединения с окружающей конструкцией Е201-Е204 преобразователя, как описано для любого из аудио преобразователей конструктивных исполнений R5-R7 в пункте 2.3. Аудио преобразователь может содержать разъединяющую установочную систему, описанную в пункте 4.2.2 настоящего описания. Согласно другим вариантам осуществления может использоваться любая иная разъединяющая установочная система, разработанная в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3.
Основание диафрагмы
На фиг. E1h представлено поперечное сечение аудио преобразователя и поперечное сечение длинных сторон Е130 и Е131 катушечной обмотки, криволинейных с радиусом, исходящим из оси Е119 поворота и выступающим, так что при повороте диафрагмы перед тем, как длинные стороны катушечной обмотки начинают выходить из зоны зазоров магнитного потока между наружными полюсными наконечниками Е103 и Е104 и внутренними полюсными наконечниками Е113, имеется угол смещения. Таким путем достигается высокая степень линейности приводящего крутящего момента.
На фиг. Е3а отдельно показана основная рама Е107 диафрагмы, содержащая два боковых дугообразных элемента Е301 жесткости катушки, два треугольника Е302 элементов жесткости, основную опорную пластину Е303, проходящую по ширине диафрагмы, нижнюю подкосную пластину Е304, также проходящую по ширине диафрагмы, верхнюю подкосную пластину Е305, также проходящую по ширине диафрагмы, средний дугообразный элемент Е306 жесткости катушки и нижнюю опорную пластину Е307, проходящую по ширине диафрагмы.
К основной раме Е107 диафрагмы прикреплена катушечная обмотка Е106. Короткие стороны Е129 катушечной обмотки прикреплены к каждому из двух боковых дугообразных элементов Е301 жесткости катушки. Длинные стороны Е130 и Е131 катушечной обмотки прикреплены к двум боковым дугообразным элементам Е301 жесткости катушки, а также к среднему дугообразному элементу Е306 жесткости катушки. Длинная сторона Е130 катушечной обмотки прикреплена к краю верхней подкосной пластины Е305.
Комбинация всех зон основной рамы Е107 диафрагмы: боковых дугообразных элементов Е301 жесткости катушки, треугольников Е302 элементов жесткости, основной опорной пластины Е303, нижней подкосной пластины Е304, верхней подкосной пластины Е305, средних дугообразных элементов Е306 жесткости катушки и нижней опорной пластины Е307, приклеенных к катушечной обмотки Е106, создает основание диафрагмы, являющееся по существу жестким и не резонирующим в РДЧ. Хотя масса основной рамы Е107 диафрагмы и обмотки Е106 относительно велика по сравнению с другими частями узла E101 диафрагмы, из-за того, что масса находится близко к оси Е119 поворота, инерция вращения уменьшена.
Каждый из трех элементов Е301 и Е306 жесткости катушки представляет собой панель, проходящую в направлении, перпендикулярном оси поворота, и соединяющую первую длинную сторону Е130 катушки со второй длинной стороной Е131 катушки. Каждый боковой дугообразный элемент Е301 жесткости катушки расположен рядом с каждой из коротких сторон Е129 катушки Е106 и касается их и проходит приблизительно от соединения между первой длинной стороной Е130 катушки и первой короткой стороной Е129 приблизительно до соединения между второй длинной стороной Е131 катушки и первой короткой стороной, а также проходит в направлении, перпендикулярном оси поворота, к другим частям основной рамы диафрагмы. Если эти части основной рамы диафрагмы не изготовлены как одна цельная часть (как согласно этому варианту осуществления, спеченном как одна часть), то тогда должен использоваться подходящий жесткий способ соединения, например, пайка, сварка или приклеивание с использованием клея, такого как эпоксидная смола или цианоакрилат, с обеспечением достаточной площади контакта между склеиваемыми частями.
Предпочтительно, панели, повышающие жесткость катушки, изготовлены из материала, имеющего модуль Юнга выше 8 ГПа, или, предпочтительнее, выше 20 ГПа.
Длинные стороны Е130 и Е131 катушки не соединены с каркасом, а вместо этого являются достаточно толстыми, чтобы нести свою массу в зонах между элементами жесткости катушки. При этом мог бы использоваться и каркас.
Контактный петельный узел
Контактный петельный узел обеспечивает поворот узла Е101 диафрагмы вперед-назад вокруг приблизительной оси Е119 поворота относительно основания Е118 преобразователя в ответ на электроакустический сигнал, воспроизводимый посредством катушечной обмотки Е106, прикрепленной к узлу Е101 диафрагмы.
Петельный узел содержит пару петельных соединений, расположенных по обе стороны узла диафрагмы и основания преобразователя. Каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент. Основная рама Е107 диафрагмы имеет два выпукло криволинейных (в поперечном сечении) выступа Е125, расположенных на каждой стороне основной рамы диафрагмы (один из которых показан на подробных разрезах на фиг. E1g и E1i), которые образуют петельные элементы петельных соединений. Основание Е118 преобразователя содержит установочный блок Е105, в котором любая сторона образует контактные элементы петельных соединений. Каждая сторона установочного блока Е105 имеет вогнуто криволинейную поверхность Е117 контакта, на которую при работе опирается и по которой качается соответствующий петельный элемент Е125. Согласно альтернативным вариантам осуществления контактный узел мог бы выполняться наоборот, так чтобы вогнутые углубления были на стороне диафрагмы, а выпуклые выступы - на стороне основания преобразователя.
Петельные элементы изготавливаются из материала, имеющего достаточно высокий модуль упругости, чтобы жестко поддерживать диафрагму в противодействии поступательным и вращательным смещениям (за исключением желательной вращательной моды), которые иначе могли бы привести к разрушительным резонансам диафрагмы.
В зоне контакта с контактным установочным блоком Е105 каждый петельный элемент Е125 имеет поверхность Е114 с радиусом, по существу малым относительно длины Е126 тела диафрагмы, как описано в отношении варианта осуществления А, чтобы помочь обеспечить свободное перемещение и низкую фундаментальную резонансную частоту (Wn) диафрагмы, но, предпочтительно, не настолько малым, чтобы вызывать изгиб контактирующего материала, отражающийся на характеристиках разрушения.
Если при транспортировке аудио преобразователь ударяют или роняют, или позже он используется сверхпродолжительное время (например, миллионы циклов), вполне возможно, что петельные элементы могут сместиться со своего места посредине поверхности контакта установочного блока. Поверхность контакта имеет увеличивающийся наклон от зоны контакта во всех направлениях, поэтому если петельный элемент сместится слишком далеко от своего оптимального местоположения (например, вследствие одноразового события ударного воздействия), он в конечном итоге достигнет наклона, достаточного для смещения его обратно в соответствующее положение контакта. Кроме того, стороны поверхности контакта контактного блока имеют плавное изменение наклона, благодаря чему исключена возможность ударного воздействия, которое могло бы создать постоянное искажение из-за дребезжания. Следует отметить, что такие проскальзывания петельного элемента являются одиночными и редко происходящими событиями и при нормальной работе преобразователя не происходят.
Диафрагма предназначена для поворота вокруг приблизительной оси Е119 относительно основания Е118 преобразователя посредством петельного узла. Фронтальная плоскость тела Е123 диафрагмы в идеальном случае проходит наружу от оси Е119 поворота, и поэтому при своем повороте смещает большой объем воздуха.
В отличие от аудио преобразователя по варианту осуществления А, аудио преобразователь по варианту осуществления Е не имеет ферромагнитного материала, встроенного в узел Е101 диафрагмы, и поэтому магнит Е102 и полюсные наконечники не прикладывают поджимающую силу к узлу диафрагмы или петельному элементу, чтобы поддерживать контакт между петельным элементом и контактным элементом.
Петельный узел по этому варианту осуществления содержит поджимающий механизм, имеющий упругий элемент Е110, удерживающий петельные элементы на основной раме Е107 диафрагмы поджатыми к контактным элементам Е117 в основании Е118 преобразователя. Упругий элемент Е110 представляет собой продолговатый элемент, изготовленный по существу из тонкого тела. Средняя часть тела, соединяющая каждый упругий конец, жестко соединена с установочным блоком Е105 любым подходящим способом и, следовательно, не изгибается. Каждый конец упругого поджимающего элемента Е110 соединен с соответствующей стороной основной рамы диафрагмы, чтобы поджимать установочный блок к выступам/петельному элементу основной рамы. Поджимающий элемент прикладывает устойчивую поджимающую силу, чтобы при работе удерживать поверхности контакта петельных соединений вместе, но вместе с тем является достаточно податливым, чтобы при работе допускать поворот узла диафрагмы вокруг оси поворота, а также допускать некоторое поперечное перемещение между ними в некоторых случаях (таких как наличие пыли или производственные допуски, как объяснялось в пунктах 3.2.1 и 3.2.2 настоящего описания).
На фиг. E1i показан продольный разрез упругого поджимающего элемента Е110 с одной стороны аудио преобразователя. Каждый конец поджимающего элемента проходит сбоку установочного блока Е105, согнут (приблизительно под прямым углом относительно промежуточной части), и проходит приблизительно параллельно боковой стороне аудио преобразователя, пока не окружит штифт Е109 приложения силы основной рамы Е107 диафрагмы. Каждый согнутый конец поджимающего элемента Е110 предпочтительно имеет достаточную длину, чтобы его можно было отцепить из его положения, отогнув его в сторону. Когда узел диафрагмы первый раз собирается с основанием Е118а преобразователя, и концы поджимающего элемента Е110 зацепляются на основную раму Е107, концы должны быть предварительно напряжены с таким расчетом, чтобы после зацепления на месте они обеспечивали требуемую силу контакта (величина и основания для которой вкратце изложены в пункте 3.2.1, например).
На фиг. Е1е показан вид сбоку одного конца упругого поджимающего элемента Е110, зацепленного на штифте Е109 приложения силы. На этой фигуре можно видеть приблизительно квадратное отверстие. Край отверстия, контактирующий со штифтом Е109 приложения силы в месте Е116 приложения силы, является по существу плоским. Направление, в котором прикладывается сила, является по существу перпендикулярным к этому плоскому краю и проходит в сторону штифта Е109 приложения силы. Это направление было выбрано по существу перпендикулярным к плоскости, касательной к выпукло криволинейной поверхности петельного элемента в зоне Е114 контакта на каждой стороне. При этом к узлу диафрагмы не прикладывается комбинация сил, действующая, чтобы разбалансировать его относительно основания Е118 преобразователя. Место Е116 штифта приложения силы совпадает с осью Е119 поворота. Такое расположение оси, определяемой двумя местами Е116 приложения силы, относительно оси поворота Е119 снижает резонансную частоту (Wn) и создает восстанавливающую силу для центрирования диафрагмы в ее равновесное положение. Например, если ось, определяемая местом Е116 приложения силы, смещена от оси Е119 поворота в сторону диафрагмы (которая на фиг. Е1е слева), то при повороте диафрагмы она станет неустойчивой и резко качнется в одну сторону. Если ось, определяемая местом Е116 приложения силы, смещена от оси Е119 поворота в сторону основания (которое на фиг. Е1е справа), то сила будет действовать для центрирования диафрагмы в равновесном положении покоя.
Два выступа/петельных элемента Е125 петельных соединений расположены отстоящими друг от друга на достаточное расстояние по ширине Е128 тела диафрагмы, причем один из них находится с одной стороны сагиттальной плоскости тела Е124 диафрагмы близко к максимальной ширине тела диафрагмы, а другой выступ Е125 подобным образом расположен с другой стороны. За счет разнесения контактный петельных соединений на достаточное расстояние такая комбинация способна обеспечить повышенную жесткость и опору для узла Е101 диафрагмы в части вращательных мод диафрагмы, не являющихся фундаментальной вращательной модой (Wn) диафрагмы. Есть две таких вращательных моды, обе имеющие оси поворота, по существу перпендикулярные фундаментальной оси Е119 поворота диафрагмы, и обе по существу перпендикулярные между собой. Эти моды можно идентифицировать с помощью анализа методом конечных элементов на компьютерной модели этого преобразователя, подобного анализу, проведенному для варианта осуществления А в настоящем описании.
Согласно этому варианту осуществления конструктивное исполнение петельной системы подвешивает узел диафрагмы под углом относительно основания преобразователя для получения более компактного узла преобразователя. Иными словами, в собранном состоянии и в нейтральном положении/состоянии узла диафрагмы продольная ось основания ориентирована под углом относительно продольной оси узла диафрагмы. Этот угол предпочтительно тупой, но согласно альтернативным конструктивным исполнениям может быть прямым или даже острым.
Основание преобразователя
Основание Е118 преобразователя содержит установочный блок Е105, наружные полюсные наконечники Е103 и Е104, магнит Е102 и внутренние полюсные наконечники Е113. Все эти части основания преобразователя склеены клеящим веществом, таким как эпоксидная смола, или жестко соединены иным способом. Магнит Е102 намагничен таким образом, что северный полюс находится на стороне, соединенной с наружным полюсным наконечником Е103, а южный полюс - на стороне, соединенной с наружным полюсным наконечником Е104. Согласно альтернативным вариантам осуществления полюса могут меняться местами.
Магнитная цепь образована магнитом Е102, наружными полюсными наконечниками Е103 и Е104 и двумя внутренними полюсными наконечниками Е113. Поток сосредоточен в малых воздушных зазорах между наружными полюсными наконечниками Е103 и Е104 и внутренними полюсными наконечниками Е113. Направление потока в зазорах между наружным полюсным наконечником Е103 и внутренними полюсными наконечниками Е113 является общим, приблизительно в сторону оси Е119 поворота. Направление потока в зазорах между внутренними полюсными наконечниками Е113 и наружным полюсным наконечником Е104 является общим, приблизительно в сторону от оси Е119 поворота. Катушечная обмотка Е106 может быть намотана из эмалированного медного провода приблизительно прямоугольной формы с двумя длинными сторонами Е130 и Е131 и двумя короткими сторонами Е129, как описано выше. Длинная сторона Е130 расположена приблизительно в малом воздушном зазоре между наружным полюсным наконечником Е103 и внутренними полюсными наконечниками Е113, а другая длинная сторона Е131 - в малом воздушном зазоре между наружным полюсным наконечником Е104 и внутренними полюсными наконечниками Е113. При работе при воспроизведении электроакустического сигнала посредством катушечной обмотки обеими длинными сторонами Е130 и Е131 катушечной обмотки в одном направлении прикладывается крутящий момент, вызывающий колебание узла диафрагмы. Катушечная обмотка Е106 намотана достаточно толстой (и склеена клеем, таким как эпоксидная смола) для придания ей относительной жесткости и выводит нежелательные резонансные моды за РДЧ. Предпочтительно, она является достаточно толстой, чтобы не требовать каркас катушки, и это означает, что зазоры магнитного потока можно выполнить меньшими (что повысит плотность потока и КПД аудио преобразователя) для данной толщины катушечной обмотки и данного зазора между длинными сторонами Е130 и Е131 катушечной обмотки и полюсными наконечниками Е103, Е104 и Е113.
Конструкция диафрагмы
Узел диафрагмы предназначен для поворота вокруг приблизительной оси Е119 относительно основания Е118 преобразователя. Толщина Е127 тела диафрагмы является по существу толстой относительно длины тела диафрагмы. Например, максимальная толщина составляет по меньшей мере 15% длины, или, предпочтительнее, по меньшей мере 20% длины. Такая толщина обеспечивает конструкцию повышенной жесткости, помогающую убрать резонансные моды за рабочий диапазон частот. Геометрия диафрагмы является, в основном, плоской. Фронтальная плоскость тела Е123 диафрагмы в идеальном случае проходит наружу от оси Е119 поворота, за счет чего при своем повороте она вытесняет большой объем воздуха. Она выполнена сходящейся на конус, как показано на фиг. Е4с, под углом Е402 примерно 15 градусов, чтобы значительно уменьшить ее инерцию вращения и тем самым повысить эффективность и характеристики разрушения. Предпочтительно, тело диафрагмы сужается от центра Е401 массы узла Е101 диафрагмы.
Диафрагма содержит несколько внутренних усиливающих элементов Е121, уложенных слоями между клиновидными элементами сердцевины Е120 низкой плотности и вдоль нескольких наклонных уголковых элементов Е122. Эти части прикрепляются с помощью клеящего вещества, например, эпоксидного клея, синтетического клея на основе каучука или контактного клея на основе латекса. После склеивания торец основания этого клинообразного ламината (включая стороны четырех уголковых элементов Е122) крепится к основной опорной пластине Е303. Работающее на нормальное напряжение усиление, содержащее несколько тонких параллельных раскосов Е112, крепится к большой стороне Е132 тела, предпочтительно совпадающим с несколькими внутренними усиливающими элементами Е121 и соединенным с верхней подкосной пластиной Е305. Дополнительное работающее на нормальное напряжение усиление, содержащее два диагональных раскоса Е111, крепится перекрещивающимся на той же большой стороне Е132 тела и поверх параллельных раскосов Е112 и также присоединяется к верхней подкосной пластине Е305. На другой большой стороне Е132 тела раскосы Е111 и Е112 крепятся подобным образом за исключением того, что они присоединяются к нижней опорной пластине Е307. Раскосы предпочтительно изготавливаются из углеродного волокна со сверхвысоким модулем упругости, например, из углеродного волокна «Диалид» (Dialead) корпорации Мицубиси, имеющего модуль Юнга примерно 900 ГПа (без матричного вяжущего). Эти части крепятся друг к другу с помощью клеящего вещества, например, эпоксидного клея. Однако возможны и другие способы соединения, как описано выше в отношении других вариантов осуществления.
Использование раскосов Е111 и Е112 из материала с высоким модулем упругости, присоединенных на наружной стороне толстой, с низкой плотностью сердцевины Е120, изготовленной из пенополистирола, например, обеспечивает получение композитной конструкции, преимущественной в части жесткости диафрагмы, опять-таки благодаря толстой геометрии, максимально увеличивающей преимущество момента инерции сечения, которое могут обеспечить раскосы.
3
При работе тело Е120 диафрагмы при своем повороте вытесняет воздух и, соответственно, должно быть по существу непористым. Пенополистирол является предпочтительным материалом из-за его достаточно высокого удельного модуля упругости, а также потому, что он имеет низкую плотность 16 кг/м. Характеристики материала пенополистирола помогают обеспечить лучшее поведение разрушения диафрагмы по сравнению с обычными аудио преобразователями поворотного действия. Характеристики жесткости позволяют сердцевине Е120 обеспечивать некоторую поддержку раскосам Е111 и Е112, которые могут быть настолько тонкими, что без сердцевины Е120 будут претерпевать локализованные поперечные резонансы при частотах в РДЧ. Ламинированные внутренние усиливающие элементы Е121 придают диафрагме повышенную жесткость при сдвиге. Ориентация плоскости каждого внутреннего усиливающего элемента предпочтительно приблизительно параллельна направлению, в котором перемещается диафрагма, а также приблизительно параллельна сагиттальной плоскости Е124 тела диафрагмы. Для того чтобы внутренние усиливающие элементы Е121 адекватно способствовали жесткости тела диафрагмы при сдвиге, предпочтительно выполняются достаточно жесткие соединения с параллельными раскосами Е112, уложенными на каждой стороне каждого внутреннего усиливающего элемента. Кроме того, на конце основания диафрагмы соединение от внутренних усиливающих элементов Е121 с основной опорной пластиной Е303 должно быть жестким, и для помощи в обеспечении этой жесткости используются уголковые элементы Е122. Каждый уголковый элемент Е122 имеет большую площадь поверхности для нанесения клея для соединения с каждым внутренним усиливающим элементом Е121, при этом силы сдвига передаются за угол уголкового элемента, другая сторона которого представляет собой еще одну большую площадь поверхности для нанесения клея, соединенную с основной опорной пластиной Е303.
Корпус узла диафрагмы
На фиг. Е2 показан аудио преобразователь по варианту осуществления Е, установленный на корпусе диафрагмы, содержащий подвес Е201, основную решетку Е202, два поперечных элемента Е203 жесткости и два разъединяющих штифта Е208 разъединения, описанного в пункте 4.2.2.
Подвес Е201 прикреплен к установочному блоку Е105, наружному полюсному наконечнику Е103 и магниту Е102 и собран таким образом, что между периферией конструкции диафрагмы и внутренними стенками подвеса Е201 имеется малый воздушный зазор Е206 приблизительно 0,1-1 мм.
На разрезе на фиг. Е2е показано, что в малом воздушном зазоре Е205 у кончика диафрагмы подвес Е201 имеет криволинейную поверхность. Центр радиуса этой кривой находится приблизительно на оси Е119 поворота аудио преобразователя, так что при повороте диафрагмы этот малый воздушный зазор Е205 у кончика диафрагмы поддерживается. Воздушные зазоры Е206 и Е205 должны быть достаточно малыми, чтобы предотвратить прохождение через них значительных количеств воздуха из-за разности давлений, существующей при нормальной работе.
Подвес Е201 имеет стенки, действующие как барьер или держатель, уменьшающий подавление излучения от передней стороны диафрагмы противофазным излучением сзади. Следует отметить, что в зависимости от применения может также потребоваться, чтобы корпус преобразователя (или другие компоненты держателя) дополнительно уменьшал подавление направленного вперед и назад излучения звука.
Основная решетка Е202 и два поперечных элемента Е203 жесткости прикреплены к подвесу Е201 подходящим способом, таким как посредством клеящего вещества (например, эпоксидного клея). Поскольку все эти компоненты корпуса диафрагмы жестко прикреплены к основанию преобразователя, объединенная конструкция, будучи узлом основания, является достаточно жесткой, вытесняя неблагоприятные резонансные моды в диапазон частот выше РДЧ. Для достижения этого общая геометрия объединенной конструкции является компактной и приземистой, что означает ни один размер не является значительно большим другого. Кроме того, жесткость зоны корпуса диафрагмы, проходящей вокруг диафрагмы, повышена за счет использования триангулированных алюминиевых раскосов, встроенных в основную решетку Е202 и поперечные элементы Е203 жесткости, которые образуют жесткую клеть вокруг пластикового подвеса Е201. Триангулированные конструкции имеют меньшую массу по сравнению с не триангулированными, и поскольку жесткость не уменьшена пропорционально, это означает, что триангулированная конструкция в части неблагоприятных резонансов будет в целом работать лучше.
Кроме того, корпус диафрагмы содержит упоры, не соединенные с узлом диафрагмы, за исключением случая необычного события, такого как падение или удар, как средство предотвращения повреждения более хрупких частей узла диафрагмы. Цилиндрический упорный блок Е108, являющийся частью основной рамы Е107 диафрагмы, выступает наружу с каждой стороны узла Е101 диафрагмы. После установки преобразователя в корпусе диафрагмы и после соединения частей основания преобразователя, контактирующих с корпусом диафрагмы, например с помощью клея, такого как эпоксидная смола, в каждую сторону подвеса Е201 корпуса диафрагмы вставляются два упорных кольца Е207. В собранном состоянии между каждым упорным кольцом Е207 и каждым упорный блоком Е108 существует малый зазор Е209. Размер этих зазоров Е209 предпочтительно мал по сравнению с длиной тела Е126 диафрагмы, а также размером зазоров Е205, Е206 по краю периметра диафрагмы. В случае падения зазоры упоров закрываются, и упорные компоненты Е207 и Е108 соединятся до того, как другие части узла Е101 диафрагмы соединятся с чем-нибудь еще, например, с подвесом Е201 корпуса диафрагмы. После установки каждого упорного кольца Е207 в оставшееся отверстие с каждой стороны корпуса диафрагмы вставляются две заглушки Е204 из пластика. Это призвано помочь прервать маршрут потока воздуха из зон положительного звукового давления с одной стороны диафрагмы в зоны отрицательного звукового давления с другой стороны диафрагмы. Упорные кольца Е207 и заглушки Е204 могут соединяться с подвесом Е201 корпуса диафрагмы и между собой посредством клеящего вещества, такого как эпоксидная смола.
Согласно еще одному конструктивному исполнению аудио преобразователь по варианту осуществления Е не содержит корпус диафрагмы, и аудио преобразователь размещается в корпусе преобразователя посредством разъединяющей установочной системы.
3.3 ЭЛАСТИЧНЫЕ ПЕТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
Известные эластичные петельные конструкции страдают от необходимости компромисса, а именно: требование снизить фундаментальную частоту (Wn) диафрагмы или увеличить амплитуду полного колебания диафрагмы для расширения низкочастотной характеристики стремится увеличить поступательную податливость по меньшей мере в одном направлении, тем самым снижая частоту проблематичных резонансных мод взаимодействия диафрагмы/петли, что в конструкциях, в которых ключевой целью разработки является минимизация накопления энергии, ухудшает высокочастотные характеристики.
Петельные узлы, содержащие эластичные и упругие части или элементы, такие как тонкостенные части или элементы, включая пружинные компоненты, например, позволяют разрабатывать аудио преобразователи, имеющие характеристики низкого накопления энергии, измеряемой по каскадной диаграмме/графику кумулятивного спектрального затухания, обеспечивающие хорошее звуковоспроизведение, а также качественную амплитуду полного колебания для громкости и требуемый диапазон частот, если разработаны соответствующим образом.
Уменьшение поступательной податливости петельного узла в целом, предпочтительно по трем ортогональным осям, помогает добиться создания высокоэффективных аудио преобразователей поворотного действия.
Теперь со ссылками на некоторые примеры будет подробно описана предлагаемая гибкая петельная система, содержащая два или более эластичных и упругих элементов и/или частей. Эти элементы и/или части могут образовывать часть одного упругого компонента или могут быть отдельными.
Примеры будут описаны со ссылками на аудио преобразователь, содержащий узел диафрагмы, основание преобразователя и гибкую петельную систему, жестко соединенную как с узлом диафрагмы, так и с основанием преобразователя. Узел диафрагмы функционально поддерживается гибкой петельной системой для обеспечения при работе поворотного движения диафрагмы относительно основания. Петельная система содержит по меньшей мере два упругих петельных элемента, которые могут быть частями одного элемента. Эти элементы могут быть отдельными или соединенными (как одно целое или отдельно). Оба этих элемента жестко соединены с основанием преобразователя и узлом диафрагмы и деформируются или изгибаются в ответ на силы, нормальные к ним, для обеспечения перемещений узла диафрагмы относительно петельного узла вокруг приблизтельной оси поворота. Каждый петельный элемент тесно связан как с основанием преобразователя, так и с диафрагмой, и имеет существенную поступательную жесткость для оказания сопротивления деформации сжатия, растяжения и/или сдвиговой деформации вдоль и поперек элемента. По меньшей мере один петельный элемент может быть объединен с узлом диафрагмы или образовывать его часть, и/или по меньшей мере один петельный элемент может быть объединен с основанием преобразователя или образовывать его часть. Как будет подробнее объяснено ниже, согласно некоторым вариантам осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным при изгибе. Предпочтительно, в этих вариантах осуществления каждый петельный элемент является по существу жестким на кручение. Согласно альтернативным вариантам осуществления каждый эластичный петельный элемент каждого петельного соединения является по существу эластичным при кручении. Предпочтительно, в этих вариантах осуществления каждый эластичный петельный элемент является по существу жестким на изгиб.
Гибкие петельные системы, описанные в настоящем документе, могут использоваться в любом из вариантов осуществления аудио преобразователя поворотного действия, описанных в настоящем описании, в том числе, например, аудио преобразователей по вариантам осуществления A, D, Е, K, S, Т W и X, и их применением по вариантом осуществления, описанным ниже, настоящее изобретение не ограничивается.
Как будет описано в некоторых примерах, упругие части могут деформироваться изгибом, а в некоторых других примерах упругие части деформируются кручением. В других конструктивных исполнениях упругие части могут деформироваться изгибом и кручением.
3.3.1 Аудио преобразователь по варианту осуществления В
На фиг. В1 показан иллюстративный предлагаемый аудио преобразователь поворотного действия (далее по тексту именуемый как аудио преобразователь по варианту осуществления В), содержащий узел В101 диафрагмы (показанный на фиг. В2а-g), с возможностью поворота соединенный с основанием В120 преобразователя посредством иллюстративной гибкой петельной системы. Согласно этому варианту осуществления гибкая петельная система содержит гибкий петельный узел В107 (подробно показанный на фиг. В3). Аудио преобразователь в этом примере - это аудио преобразователь поворотного действия полнодиапазонного громкоговорителя головного телефона, однако ясно, что преобразователь может альтернативно представлять собой любую иную конструкцию громкоговорителя или акустоэлектрического преобразователя, такого как микрофон. Узел В101 диафрагмы содержит композитную диафрагму, по существу, с низкой инерцией вращения, как описано, например, в отношении конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4, или как описано в отношении конструкций диафрагмы аудио преобразователей конструктивных исполнений R5-R7. Петельный узел В107 содержит по меньшей мере одно петельное соединение, жестко соединенное между узлом диафрагмы и основанием преобразователя. Согласно этому варианту осуществления петельный узел В107 содержит первое петельное соединение В201 и второе петельное соединение В203, оба из которых на одном конце жестко соединены с основанием В120 преобразователя, а на противоположном конце - с узлом В101 диафрагмы. Гибкий петельный узел В107 обеспечивает поворотное/вращательное движение/колебание узла В101 диафрагмы вокруг приблизительной оси В116 поворота относительно основания В120 преобразователя в ответ на электроакустический сигнал, воспроизводимый посредством катушечной обмотки В106, прикрепленной к узлу диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления в собранном состоянии аудио преобразователя петельный узел содержит основную раму диафрагмы на одной стороне/на одном конце каждого петельного соединения, образующую часть узла диафрагмы, и установочный блок на противоположной стороне/на противоположном конце каждого петельного соединения, образующий часть основания преобразователя. Петельные соединения образуют промежуточные соединения между узлом диафрагмы и основанием преобразователя.
3.3.1а Обзор петельного узла
Петельный узел В107 и, в частности, каждое петельное соединение предназначены быть по существу жесткими для оказания сопротивления силам растяжения и/или сжатия и/или сдвига, возникающим в плоскостях соответствующих петельных элементов В201а/b и В203а/b. Поскольку петельные элементы проходят под углом относительно друг друга, это означает, что узел диафрагмы в целом жестко защемлен от всех поступательных и поворотных смещений, за исключением поворотного движения относительно требуемой оси поворота петельного узла. В частности, жесткость петельных элементов при сжатии, растяжении и сдвиге и относительные углы между двумя петельными элементами в каждом соединении означают, что узел диафрагмы при работе является достаточно и по существу стойким/жестким к поступательному движению/смещению в каждом петельном соединении по меньшей мере по двум, но, предпочтительно, по всем трем по существу ортогональным осям. Широкое разнесение этих двух петельных соединений, а также относительные углы этих элементов подразумевают, что узел диафрагмы при работе является достаточно и по существу стойким/жестким к поворотному движению/смещению относительно осей, перпендикулярных требуемой оси поворота петельного узла. Каждый петельный элемент является предпочтительно по существу эластичным относительно оси поворота узла, и, следовательно, петельный узел также эластичен и допускает поворот относительно этой оси.
Следует отметить, что согласно некоторым конструктивным исполнениям, особенно если учесть, что диафрагма имеет очень большую амплитуду полного колебания, конструктивное исполнение петельного узла В107 не обязательно ограничивает перемещение диафрагмы чисто поворотным движением относительно одной оси поворота, однако это движение можно считать приблизительно поворотным вокруг приблизительной оси В116 поворота.
На фиг. В2 показан петельный узел В107, соединенный с узлом В101 диафрагмы. Согласно этому варианту осуществления петельный узел содержит основную раму диафрагмы, к которой прикреплена катушечная обмотка В106 механизма возбуждения преобразователя. Для наглядности основание преобразователя с этих фигур убрано. Как показано на фиг. В3, петельный узел В107 содержит по существу продольную основную раму диафрагмы (дополнительно описанную в настоящем документе) и пару эквивалентных петельных соединений, при этом первое петельное соединение В201 состоит из пары элементов В201а и B201b, а второе петельное соединение В203 состоит из элементов В203а и B203b, проходящих поперечно с каждого конца основной рамы и предназначенных для расположения с каждой стороны узла диафрагмы и основания преобразователя в собранном состоянии. Основная рама диафрагмы проходит по значительной части ширины на более толстом конце основания тела диафрагмы и предназначена для соединения тела диафрагмы и катушечной обмотки В106 в собранном состоянии. Конструкция основной рамы будет подробнее описана ниже.
На фиг. В3 подробно показан гибкий петельный узел В107 этого примера. Каждое петельное соединение В201 и В203 соединено с соединительным блоком В205/В206, предназначенным для жесткого соединения одной стороны основания В120 преобразователя. Основание В120 преобразователя может содержать дополняющую выточку на поверхности конструкции в помощь соединению этих частей. Петельный узел В107 содержит пары эластичных петельных элементов В201а/B201b и В203а/B203b. Петельные элементы В201а/B201b и В203а/B203b каждой пары петельного соединения проходят под углом относительно друг друга. В этом примере петельные элементы В201а и B201b являются по существу ортогональными относительно друг друга, и петельные элементы В203а и B203b являются по существу ортогональными относительно друг друга. Однако в пределах объема настоящего изобретения находятся и другие относительные углы, включая, например, острый угол между петельными элементами для каждой пары петельных элементов. Каждый петельный элемент является по существу эластичным, так что способен деформироваться в ответ на силы, по существу нормальные к элементу, и в ответ на момент в желательном направлении оси В116 поворота узла диафрагмы. Таким путем петельные элементы обеспечивают вращательное/поворотное движение и колебание узла диафрагмы вокруг оси В116 поворота. Петельный узел в целом также предпочтительно является упругим, благодаря чему в собранном состоянии и при работе преобразователя смещается в нейтральное положение, чтобы тем самым сместить узел диафрагмы в нейтральное положение. Каждый элемент может деформироваться, чтобы позволить узлу диафрагмы поворачиваться в любом направлении от нейтрального положения. В этом примере каждый петельный элемент В201а, B201b, В203а и B203b представляет собой по существу плоскую часть из эластичного и упругого материала. Как будет подробнее объяснено ниже, возможны и другие формы, и этим примером настоящее изобретение не ограничивается.
3.3.1b Эластичные петельные элементы
Вид, размеры и материал
Для каждого петельного соединения по меньшей мере один из каждой пары эластичных петельных элементов (но предпочтительно оба) являются достаточно тонкими, как в этом примере, и/или имеют размеры, достаточные, чтобы допускать деформацию петельного элемента в ответ на силы, нормальные к элементу. Это обеспечивает низкую фундаментальную частоту (Wn) узла В101 диафрагмы относительно основания В120 преобразователя. Один или оба эластичных элемента каждой пары выполнен или выполнены из по существу плоского листа или отрезка материала, однако ясно, что возможны и другие виды. Предпочтительно, каждый петельный элемент является относительно тонким по сравнению с длиной элемента для обеспечения поворотного движения диафрагмы вокруг оси поворота. Каждый петельный элемент может иметь по существу одинаковую толщину, по меньшей мере, на большей части его длины и ширины.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям один или каждый из пары петельных элементов представляет собой достаточно тонкий лист материала, имеющий толщину менее примерно 1/8 длины листа, или, предпочтительнее, менее примерно 1/16 длины, или, предпочтительнее, менее примерно 1/35 длины, или, даже предпочтительнее, менее примерно 1/50 длины, или, наиболее предпочтительно, менее примерно 1/70 длины. Если толщина слишком мала, то в случаях, когда прикладывается большая сила, например, при падении или ударе, деформация может привести к выпучиванию. По этой причине каждый тонкий лист материала предпочтительно толще 1/500 его длины.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям ширина одного или каждого петельного элемента составляет менее его двойной длины, или менее 1,5 его длины, или, наиболее предпочтительно, менее его длины.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям толщина одного или каждого петельного элемента каждой пары составляет менее примерно 1/8 его ширины, или, предпочтительно, менее примерно 1/16 ширины, или, предпочтительнее, менее примерно 1/24 ширины, или, даже предпочтительнее, менее примерно 1/45 ширины, или, еще предпочтительнее, менее примерно 1/60 ширины, или, наиболее предпочтительно, примерно 1/70 ширины.
Один или каждый эластичный петельный элемент (оба в этом примере) каждой пары изготовлен из материала, по существу жесткого в плоскости материала, например, из материала, имеющего по существу высокий модуль Юнга, такого как металлический или керамический материал, а не из мягкого, эластичного материала, такого как типичная пластмасса или резина (каучук). При этом эластичный петельный элемент является по существу стойким к силам растяжения и сжатия в плоскости элемента. Кроме того, материал предпочтительно является по существу стойким к сдвиговым нагрузкам, возникающим в плоскости материала. Таким образом, в собранном состоянии и при работе эластичный петельный элемент претерпевает от этих сил деформацию от нулевой до минимальной. По меньшей мере один или оба эластичных петельных элемента каждой пары ориентированы по существу параллельно оси поворота узла диафрагмы, за счет чего петельный узел В107 является податливым в части поворотов диафрагмы, и деформация указанных петельных элементов обеспечивает поворот диафрагмы в нужном направлении. Предпочтительно, один или оба петельных элемента каждой пары изготовлен/изготовлены из материала с модулем Юнга выше 8 ГПа, или, предпочтительнее, выше приблизительно 20 ГПа.
Согласно предпочтительному конструктивному исполнению этого примера каждый петельный элемент изготовлен из легированной стали, или вольфрамового сплава, или титанового сплава, или аморфного сплава металла, такого как «Liquidmetal» или «Vitreloy», с высокой прочностью на разрыв. В других видах петельные элементы могут изготавливаться из композитного материала, имеющего достаточно высокий модуль Юнга, такого как пластик, усиленный углеволокном.
Согласно некоторым конструктивным исполнениям материал, из которого изготовлены петельные элементы, при деформации во время нормальной работы используется в диапазоне, в котором зависимость сила-смещение (смещение, измеренное либо как расстояние смещения, либо как градусы поворота) является линейной и подчиняется закону Гука. Это означает, что звуковой сигнал будет воспроизводиться точнее.
Как уже отмечалось, в этом примере каждый (или по меньшей мере один) эластичный петельный элемент в каждой паре имеет приблизительно или по существу плоский профиль, например, в виде по существу плоского листа или отрезка материала. В других видах один или несколько эластичных петельных элементов в релаксированном/нейтральном состоянии могут быть слегка изогнуты по длине и при деформации во время нормальной работе и/или при соединении с петельным узлом в собранном состоянии становятся по существу плоскими.
Предпочтительно, каждый петельный элемент каждого петельного соединения имеет средние размеры ширины или высоты в поперечных сечениях в плоскости, перпендикулярной оси поворота, более чем в 3 раза, или, предпочтительнее, более чем в 5 раз, или, наиболее предпочтительно, более чем в 6 раз превышающие корень квадратный из средней площади поперечного сечения, рассчитанной по частям длины петельного элемента, значительно деформирующимся при нормальной работе. Это помогает создать элемент с достаточной податливостью в части поворотов вокруг оси петли.
Ориентация
Петельные элементы каждой пары В201а/B201b для петельного соединения В201 и В203а/B203b для петельного соединения В203 проходят под углом относительно друг друга и, соответственно, ориентированы по существу в разных плоскостях. В силу своей геометрии, и как уже отмечалось, петельные элементы являются сравнительно жесткими в части сжимающих/растягивающих и/или сдвиговых нагрузок, но при этом относительно податливы/эластичны в части изгиба в ответ на по существу нормальные силы и в ответ на момент в направлении оси В116 поворота. Это означает, что эластичные петельные элементы могут эффективно защемлять диафрагму в своих соответствующих точках крепления к диафрагме в части поступательных движений в любом направлении, параллельном их соответствующим плоскостям и лежащим в них.
Ориентация петельных элементов каждой пары под углом относительно друг друга так, что они лежат по существу в разных плоскостях, означает, что если каждый петельный элемент может оказывать сопротивление поступательным движениям в своей плоскости, петельный узел в целом будет оказывать большое сопротивление чисто поступательному движению диафрагмы в каждом направлении.
Подходящих характеристик можно добиться с углом между плоскостями петельных элементов между примерно 20 и 160 градусами, или, предпочтительнее, между примерно 30 и 150 градусами, или, даже предпочтительнее, между примерно 50 и 130 градусами, или, еще предпочтительнее, между примерно 70 и 110 градусами, но, наиболее предпочтительно, угол между плоскостями петельных элементов является приблизительно прямым/равным 90 градусов, т.е. пара петельных элементов каждого петельного соединения проходят по существу ортогонально относительно друг друга. Согласно этому варианту осуществления один эластичный петельный элемент каждого петельного соединения проходит по существу в первом направлении, по существу перпендикулярном оси поворота.
Для петельной конструкции, состоящей из первого петельного соединения В201 с парой эластичных петельных элементов В201а и B201b, ось В116 поворота расположена приблизительно в пересечении плоскостей, занимаемых каждым эластичным петельным элементом, и/или в пересечении между петельными элементами, или является приблизительно коллинеарной с указанными пересечениями. Для другой петельной конструкции, состоящей из петельного соединения В203 с гибкими петельными элементами В203а и B203b, ось поворота также расположена приблизительно в пересечении плоскостей, занимаемых этими двумя гибкими петельными элементами. Для того чтобы обеспечить низкую фундаментальную частоту (Wn) диафрагмы, оси, определяемые каждым из двух петельных соединений В201 и В203 с каждой стороны аудио преобразователя, являются по существу коллинеарными. Согласно этому варианту осуществления каждый эластичный петельный элемент В201а, B201b, В203а и B203b петельного узла является достаточно широким в направлении указанной оси В116 поворота, чтобы оказывать достаточное сопротивление силам растяжения/сжатия и сдвига в плоскости каждой эластичной петли, обеспечивая тем самым, что каждая из двух результирующих конструкций петельных соединений имеет высокую степень жесткости в 3 измерениях в отношении поступательного движения. Кроме того, каждое петельное соединение обеспечивает относительно высокую степень вращательной податливости вокруг общей оси В116 поворота конструкций. Комбинация этих петельных соединений позволяет получить петельный узел, функционально поддерживающий узел диафрагмы относительно основания преобразователя, обеспечивая относительно низкую фундаментальную частоту (Wn), и являющийся достаточно жестким в части всех иных вращательных мод и всех поступательных мод.
Местоположение
Предпочтительно, конструкция диафрагмы расположена в непосредственной близости к петельному узлу/является тесно связанной с ним, чтобы тем самым минимизировать расстояние между гибкими петельными элементами и конструкцией диафрагмы и создать более жесткое соединение между ними в РДЧ преобразователя, менее предрасположенное к деформации, оказывающей пагубное воздействие на характеристики в части нежелательных разрушительных резонансных мод. Например, тело или конструкция диафрагмы может быть непосредственно соединенным или соединенной с соответствующими концами петельных элементов/может располагаться в непосредственной близости от них. В других примерах тело или конструкция диафрагмы может не крепиться непосредственно к петельным элементам, но компонент между ними имеет размер, позволяющий телу диафрагмы оставаться в тесной связи с петельными элементами.
Предпочтительно, расстояние от тела или конструкции диафрагмы до одного или обоих эластичных петельных элементов составляет менее половины максимального расстояния от диафрагмы до оси поворота, или, предпочтительнее, менее 1/3 максимального расстояния от самой дальней наружной периферии/торцевого конца диафрагмы до оси поворота, или, предпочтительнее, менее 1/4 максимального расстояния от самой дальней наружной периферии/торцевого конца диафрагмы до оси поворота. Аналогично, основание преобразователя находится в непосредственной близости от петельного узла/тесно связано с ним, чтобы тем самым минимизировать расстояние между гибкими петельными элементами и конструкцией диафрагмы и создать более жесткое соединение между ними в РДЧ преобразователя, менее предрасположенное к деформации, оказывающей пагубное воздействие на характеристики в части нежелательных разрушительных резонансных мод. Например, основание преобразователя может быть непосредственно соединенным с соответствующими концами петельных элементов/может располагаться в непосредственной близости от них. В других примерах основание преобразователя может не крепиться непосредственно к петельным элементам, но компонент между ними имеет размер, позволяющий телу или конструкции диафрагмы оставаться в тесной связи с петельными элементами.
В одной предпочтительной реализации компонент создания силы преобразующего механизма, например, движущая катушка В106, прикреплен непосредственно к диафрагме в отличие от крепления посредством рычага или петли и аналогичных элементов для обеспечения и способствования поведению системы аудио преобразователя с одной степенью свободы.
Два петельных соединения В201 и В203 расположены отстоящими друг от друга на достаточное расстояние по ширине В215 тела диафрагмы. Наружная сторона первого петельного соединения В201, соединяющаяся с блоком В205, находится в плоскости В217, а наружная сторона второго петельного соединения В203, соединяющаяся с блоком В206, находится в плоскости В218. Предпочтительно, в собранном виде эти плоскости В217 и В218 параллельны центральной сагиттальной плоскости В119 тела диафрагмы и находятся по обе стороны от нее. Предпочтительно, по меньшей мере, часть одного гибкого петельного соединения В201 находится снаружи плоскости В219, находящейся на расстоянии 20% ширины В215 тела диафрагмы от центральной сагиттальной плоскости В119 тела диафрагмы, и по меньшей мере, часть одного гибкого петельного соединения В203 находится снаружи плоскости В220, находящейся на расстоянии 20% ширины В215 тела диафрагмы от другой стороны центральной сагиттальной плоскости. За счет разнесения эластичных петельных соединений на подходящее расстояние или наличия достаточно широкого петельного соединения в случае, если оно лишь одно, петельный узел обеспечивает дополнительную жесткость и опору узлу В101 диафрагмы в отношении вращательных мод диафрагмы, не являющихся фундаментальной вращательной модой (Wn) диафрагмы. Обычно имеются две такие вращательные моды, обе из которых имеют оси вращения, обычно по существу перпендикулярные фундаментальной оси В116 поворота диафрагмы, и обе обычно по существу перпендикулярны между собой. Их можно определить с помощью анализа методом конечных элементов на компьютерной модели этого преобразователя, подобного анализу, проведенному для варианта осуществления А в настоящем описании.
В этом примере пара петельных соединений предназначена для расположения рядом с боковыми краями конструкции/узла диафрагмы в собранном состоянии. Пара петельных соединений В201 и В203 предпочтительно соединена с конструкцией диафрагмы по меньшей мере в двух широко разнесенных местах на конструкции диафрагмы по сравнению с шириной В215 тела диафрагмы. Если петельные соединения соединены в местах, широко не разнесенных, то предпочтительно используются дополнительные петельные элементы, эластичные компоненты или механизмы с таким расчетом, чтобы соединения с узлом диафрагмы выполнялись по меньшей мере в двух широко разнесенных местах. Подобным образом, гибкий петельный узел, содержащий пару петельных соединений, предпочтительно крепится по меньшей мере в двух широко разнесенных местах на основании преобразователя по сравнению с шириной тела диафрагмы. Если гибкий петельный узел крепится в месте (или местах), не разнесенных широко, то предпочтительно используются дополнительные петельные элементы, эластичные компоненты или механизмы в сочетании друг с другом, так что соединения с основанием преобразователя выполняются по меньшей мере в двух широко разнесенных местах. Петельные соединения могут находиться на периферийных сторонах конструкции или узла диафрагмы или рядом с ними, и/или на периферийных сторонах основания преобразователя или рядом с ними.
Согласно этому варианту осуществления каждое петельное соединение расположено на каждой стороне диафрагмы. Предпочтительно, первое петельное соединение находится рядом с первой угловой зоной торца диафрагмы, а второе петельное соединение - рядом со второй противоположной угловой зоной торца, причем петельные соединения являются по существу коллинеарными. Предпочтительно, каждое петельное соединение находится на расстоянии от центральной сагиттальной плоскости диафрагмы, равном по меньшей мере 0,2 ширины тела диафрагмы.
Ясно, что согласно некоторым вариантам осуществления одиночное петельное соединение, содержащее пару эластичных петельных элементов, может проходить по существу по части конструкции или узла диафрагмы, при этом оно жестко прикреплено по меньшей мере в двух широко разнесенных местах на конструкции/узле диафрагмы и/или на основании преобразователя.
Соединение
Каждый петельный элемент В201а, B201b, В203а и B203b жестко соединен с узлом В101 диафрагмы на одном крае, а на противоположном крае жестко соединен с основанием В120 преобразователя. В этом примере каждая пара петельных элементов жестко соединена с основанием преобразователя посредством соединительных блоков В205 и В206. Эти соединения (например, между петельными элементами и основной рамой диафрагмы, между петельными элементами и соединительными блоками) могут выполняться клеем, таким как эпоксидная смола, или сваркой, или зажимом с помощью крепежных деталей, или целым рядом других способов, включая их любую комбинацию, как хорошо известно в области машиностроения. Предпочтительно, геометрические структуры, используемые для соединения как конструкции диафрагмы с гибкими петельными элементами, так и петельных элементов с основанием преобразователя, не являются длинными, тонкими и узкими (например, как рычаг) в поперечном направлении, а, напротив, являются короткими, приземистыми и широкими и, возможно, триангулированными (с использованием конструкций ферменного типа) в этом направлении. Предпочтительно, диафрагма жестко и функционально соединена с одним или обоими из петельных элементов без рычага. Например, согласно этому варианту осуществления для соединения конструкции диафрагмы с петельными элементами используется основная рама диафрагмы. Основная рама является по существу короткой, приземистой и широкой, по меньшей мере, в поперечном направлении (т.е. поперек поверхности сопряжения соединения, но не обязательно вдоль поверхности сопряжения соединения). Аналогично, соединительные блоки, соединяющие петельные элементы с остальной частью основания преобразователя, являются, по меньшей мере, по существу короткими, приземистыми и широкими по меньшей мере в поперечном направлении (поперек поверхности сопряжения соединения). Иными словами, петельные элементы предпочтительно тесно связаны как с конструкцией диафрагмы, так и с основанием преобразователя. Например, петельные элементы могут находиться в непосредственной близости от конструкции диафрагмы и основания преобразователя. Эти типы геометрии помогают предотвратить деформацию, возникающую в этих зонах, которая может способствовать разрушительным модам, возникающим в РДЧ. Материалы, используемые для этих конструкций, также должны быть жесткими, имея модуль Юнга, предпочтительно, более 8 ГПа и, предпочтительнее, более 20 ГПа.
Кроме того, для обеспечения по существу жесткого соединения между каждым петельным соединением и конструкцией или телом диафрагмы размер соединения предпочтительно является достаточно большим относительно размера торца конструкции или тела диафрагмы (с которым соединение соединено). Предпочтительно, по меньшей мере один размер соединения, параллельный двум ортогональным размерам торца, является достаточно большим. Предпочтительно, достаточно большими являются два ортогональных размера соединения. Например, предпочтительно, один или несколько петельных соединений соединены по меньшей мере с одной поверхностью или периферией диафрагмы, и по меньшей мере один общий размер каждого соединения составляет более 1/6, или, предпочтительнее, более 1/4, или, наиболее предпочтительно, более 1/2 соответствующего размера соответствующей поверхности или периферии. Например, основная пластина В303 основной рамы диафрагмы (которая соединяет петельные соединения с диафрагмой) соединяется с торцом конструкции диафрагмы и имеет высоту и ширину, по существу аналогичные высоте и ширине торца конструкции диафрагмы. Кроме того, пластина В304 основной рамы диафрагмы соединяется с большой стороной В121 конструкции диафрагмы и имеет ширину, аналогичную ширине большой стороны, и длину более 1/16 длины большой стороны.
Использование клея на конце по существу однородного плоского петельного элемента при некоторых обстоятельствах в аудио преобразователе может быть не оптимальным. Даже если петельный элемент встроен в паз, в клее обычно образуются мелкие трещины, которые, хотя могут и не вызвать полное разрушение, производят скрипение, которое может механически усиливаться при соединении с легкой и плохо демпфированной диафрагмой.
Альтернативно, петельный элемент может зажиматься в пазу без использования клея и по-прежнему безотказно обеспечивать высокую амплитуду полного колебания, однако это соединение обычно приводит к скрипению и генерации шума, которые опять-таки механически усиливаются при соединении с легкой и плохо демпфированной диафрагмой.
Следовательно, согласно некоторым вариантам осуществления соединение петельных элементов посредством клея может быть нежелательным, поскольку он может действовать как ограничение амплитуды полного колебания диафрагмы.
Согласно одному альтернативному конструктивному исполнению предлагаемого петельного узла первый и второй тонкостенные эластичные петельные элементы каждой пары петельных соединений утолщаются и/или расширяются к их наружным краям/границам В210/В211, где они соединяются с узлом диафрагмы/ основной рамой диафрагмы, и В208/В209, где они соединяются с соединительным блоком/ основанием преобразователя. Утолщение и/или расширение предпочтительно не связано с изменением стального/керамического и подобного материала эластичных петельных элементов, т.е. он весь выполнен из одного однородного куска материала. Альтернативно, указанное утолщение может реализовываться посредством прочного прикрепления к другому прочному материалу, например, сваркой или пайкой.
Утолщение и/или расширение к торцевым краям дает (дают) в результате уменьшение уровня напряжения в прочных и жестких деформирующихся компонентах, так что к моменту, когда напряжения в диафрагме и основании преобразователя достигают точек приклеивания/зажима и подобных точек, они уже намного меньше. Это предотвращает прохождение высокого напряжения в локализованные зоны приклеивания и/или зажима и вызывание этим напряжением локализованного разрушения клея или скрипения в зажатом соединении.
Указанные более толстые и/или более широкие части петельных элементов предпочтительно имеют достаточную площадь поверхности, подходящую для прикрепления к диафрагме и/или основанию преобразователя. Утолщение может быть предпочтительнее расширения, поскольку внутренние напряжения надежнее уменьшаются по всей зоне приклеивания или зажима. Кроме того, утолщение и/или расширение предпочтительно происходит/происходят постепенно и плавно (т.е. плавно расходящимися на конус), чтобы максимально уменьшить острые углы и такие геометрии, которые могут создать «концентраторы напряжений», тем самым ограничивая максимальную амплитуду полного колебания диафрагмы.
Рассмотрим фиг. В2а-е, в этом примере эластичный петельный элемент В201а соединяется с основной рамой диафрагмы в месте В210, в котором толщина элемента в поперечном сечении постепенно/инкрементально увеличивается (т.е. расходится на конус) с использованием малых радиусов по обе стороны от этого места. Аналогично, там, где эластичный петельный элемент B201b соединяется с диафрагмой в месте В211, толщина элемента в поперечном сечении также постепенно/инкрементально увеличивается (т.е. расходится на конус) с использованием малых радиусов. Опять-таки, там, где эластичные петельные элементы В201а и B201b соединяются с соответствующим блоком В205 в местах В209 и В208, соответственно, толщина этих элементов увеличивается с использованием малых радиусов. Во всех этих соединениях постепенное утолщение поперечного сечения минимизирует создание геометрий, вызывающих концентрации напряжений. Подобное увеличение толщины предусмотрено и для эластичных петельных элементов В203а и B203b второго петельного соединения В203.
В пункте 3.3.2 ниже вкратце описываются возможные варианты петельного узла, которые иначе могут использоваться в аудио преобразователе по варианту осуществления В.
3.3.1 с Основная рама диафрагмы
В этом примере конструкция диафрагмы опирается на основную раму диафрагмы вдоль или возле конца, который при использовании должен крепиться непосредственно к петельному узлу, а основная рама диафрагмы непосредственно или близко прикреплена к одному или обоим петельным элементам. Предпочтительно, основная рама диафрагмы предназначена для обеспечения жесткого соединения между конструкцией диафрагмы и петельными соединениями. Основная рама диафрагмы может рассматриваться как часть узла диафрагмы или часть петельного узла или, предпочтительно, как часть обоих. Соответствующие концы петельных элементов каждого петельного соединения жестко соединены с основной рамой диафрагмы. Основная рама в этом примере содержит продольный канал, принимающий торец конструкции диафрагмы и жестко соединяющийся с ним.
Рассмотрим фиг. В3, согласно этому варианту осуществления основная рама диафрагмы содержит второй канал, проходящий под острым углом относительно первого канала, предназначенного для соединения с конструкцией диафрагмы. Второй канал предназначен для соединения с катушкой/компонентом В106 создания силы. Ясно, что угол между этими каналами соответствует относительной ориентации торца конструкции диафрагмы и катушки. Первый канал, соединенный с торцом диафрагмы, имеет по существу Г-образное поперечное сечение, благодаря чему этот канал может соединяться с торцом и прилегающей большой стороной конструкции диафрагмы в собранном состоянии, тем самым повышая жесткость соединения. Несколько поперечных пластин В301, В306 жесткости проходят во втором канале и соединяются с катушкой/компонентом В106 создания силы узла диафрагмы для жесткого соединения в местах, распределенных по продольной длине катушки, тем самым также повышая жесткость соединения между ними.
В этом примере основная рама диафрагмы содержит пару дугообразных концевых пластин В301, расположенных на каждом конце продольной основной рамы диафрагмы. Каждая пластина В301 содержит по существу дугообразный/криволинейный торцевой свободный край. На наружной стороне каждой дугообразной концевой пластины находится треугольное ребро В302 жесткости, проходящее вбок от нее. В этом примере узел дополнительно содержит дополнительную промежуточную/центральную дугообразную пластину В306, отстоящую от дугообразных концевых пластин В301 и проходящую параллельно им. Согласно некоторым вариантам осуществления между концевыми пластинами В301 могут находиться разнесенными две или более промежуточных пластин В306. Основная опорная пластина В303 проходит продольно по ширине основной рамы диафрагмы и соответствует ширине конструкции диафрагмы. Концевые пластины проходят поперечно от одной основной опорной пластины В303. Нижняя подкосная пластина В304 проходит поперечно от продольного края основной опорной пластины В303 с противоположной стороны к дугообразным пластинам В301, В303. Нижняя подкосная пластина В304 располагается рядом с эластичными петельными элементами В201а, B201b, В203а и B203b узла В107. Основная опорная пластина В303 проходит также по значительной части ширины основной рамы диафрагмы. Верхняя подкосная пластина В305 проходит поперечно от продольного края основной опорной пластины В303, противоположного краю, от которого проходит нижняя подкосная пластина В304, и в противоположном направлении по сравнению с нижней подкосной пластиной В304. Верхняя подкосная пластина В305 проходит по части дугообразного края каждой дугообразной пластины В301, В303. Верхняя подкосная пластина также проходит продольно по значительной части ширины основной рамы диафрагмы. Нижняя опорная пластина В307, проходящая продольно по значительной части ширины основной рамы диафрагмы, располагается рядом с нижней стороной дугообразных пластин В301, В303 по существу в линию с треугольными элементами В302 жесткости. Нижняя опорная пластина проходит от центральной зоны петельного узла рядом с соединением с гибкими петельными элементами В201а, B201b, В203а и B203b.
Нижняя подкосная пластина В304 и основная опорная пластина В303 образуют между собой первый канал для размещения основания конструкции диафрагмы и соединения с ним. Нижняя опорная пластина В307 и основная опорная пластина В303 образуют между собой второй канал с противоположной стороны от первого канала для размещения двух дугообразных концевых пластин В301, центральной дугообразной пластины В306 и верхней подносной пластины В305 и соединения с ними, и эти четыре компонента В301, В306 и В305, в свою очередь, служат для размещения катушки В106 и соединяются с ней.
Рассмотрим снова фиг. B1f, в собранном состоянии аудио преобразователя катушечная обмотка В106 жестко прикреплена к основной раме диафрагмы петельного узла В107. Короткие стороны В109 катушечной обмотки прикреплены к двум дугообразным концевым пластинам В301. Длинные стороны В108 и В117 катушечной обмотки прикреплены к дугообразным концевым пластинам В301, а также к центральной дугообразной пластине В306. Длинные стороны В108 катушечной обмотки прикреплены также к краю верхней подкосной пластины В305. Эти части могут крепиться с помощью клеящего вещества, такого как эпоксидная смола. Возможны и другие способы соединения.
Комбинация компонентов основной рамы диафрагмы, включая: концевые пластины В301, треугольные элементы В302 жесткости, основную опорную пластину В303, нижнюю подкосную пластину В304, верхнюю подкосную пластину В305, среднюю дугу В306 и нижнюю опорную пластину В307, жестко приклеенных к катушечной обмотке В106 в зоне основания тела диафрагмы, создает основание тела диафрагмы, являющееся по существу жестким и не резонирующим в РДЧ преобразователя.
Хотя масса основной рамы диафрагмы и катушечной обмотки В106 относительно велика по сравнению с другими частями узла В101 диафрагмы, из-за того, что масса находится близко к оси В116 поворота, инерция вращения уменьшена.
Три дугообразных пластины В301, В302 и В306 действуют как элементы жесткости катушки, и каждый представляет собой панель, проходящую в направлении, перпендикулярном оси поворота. Дугообразные края каждой пластины В301, В302 и В306 соединяются между первой длинной стороной В117 катушки и второй длинной стороной В108 катушки. Каждая концевая пластина В301 и В302 находится близко от каждой из коротких сторон В109 катушки В106 и предпочтительно упирается в них и проходит приблизительно от соединения между первой длинной стороной В117 катушки и первой короткой стороной В109 приблизительно до соединения между второй длинной стороной В108 катушки и первой короткой стороной В109, а также проходит в направлении, перпендикулярном оси поворота. Если эти части основной рамы диафрагмы не изготовлены как одна цельная часть (как согласно этому варианту осуществления, спеченном как одна часть), то тогда должен предпочтительно использоваться подходящий жесткий способ соединения, например, пайка, сварка или приклеивание с использованием клея, такого как эпоксидная смола или цианоакрилат. При использовании клея необходимо обеспечить достаточный размер площади контакта, чтобы присущая клею податливость не ограничивала характеристики системы.
Ясно, что согласно этому варианту осуществления длинные стороны В117 и В108 катушки В106 не соединены с каркасом, а вместо этого являются достаточно толстыми, чтобы нести свою массу в зонах между элементами жесткости катушки. Однако согласно альтернативным вариантам осуществления мог бы использоваться и каркас.
3.3.1d Соединительные блоки
Петельный узел В107 дополнительно содержит со стороны основания преобразователя соединительные блоки В205 и В206. Соединительные блоки жестко прикреплены к четырем тонким плоским гибким петельным элементам В201а, B201b, В203а и B203b, как уже описано, и связывают диафрагму с основанием преобразователя. Расположение эластичных петельных элементов В201а и B201b приблизительно перпендикулярно друг другу образует петельное соединение В201 с одной стороны аудио преобразователя, соединяющееся с блоком В205, а подобное расположение эластичных петельных элементов В203а и B203b образует петельное соединение В203 с другой стороны, соединяющееся с блоком В206, и при этом диафрагма защемлена от вращательного движения вокруг оси В116 поворота. На фиг. В2е представлен подробный вид сбоку петельного узла с одной стороны аудио преобразователя.
Каждый соединительный блок В205, В206 выполнен в форме клина, имеющего по существу наклонную поверхность для соединения с концами соответствующей пары петельных элементов B201a/B201b, В203а/B203b. Возможны и другие формы соединительных блоков. Согласно некоторым вариантам осуществления может предусматриваться один соединительный блок, соединяющийся с обеими парами петельных элементов.
Соединительные блоки В205 и В206 могут жестко крепиться к установочному блоку В105 преобразователя с использованием клеящего вещества, такого как эпоксидный клей, например, или любым иным подходящим способом, известным в области техники. Согласно другим вариантам осуществления каждый соединительный блок может выполняться как одно целое с остальными или другими частями основания преобразователя. Согласно некоторым конструктивным исполнениям установочный блок В105 преобразователя может изготавливаться из алюминия, но возможны и другие подходящие материалы. Эта основная рама диафрагмы и соединительные блоки могут изготавливаться из любого подходящего жесткого материала, такого как спеченный алюминий, но могли бы изготавливаться из других материалов с использованием таких способов, как сварка или спайка меньших частей.
Основная рама диафрагмы может считаться содержащей все части петельного узла В107, находящиеся на эластичных компонентах диафрагмы. Предпочтительно, все компоненты основной рамы диафрагмы изготовлены из материала, имеющего модуль Юнга выше 8 ГПа, или, предпочтительнее, выше 20 ГПа. Аналогично, соединительные блоки предпочтительно изготовлены из материала, имеющего модуль Юнга выше 8 ГПа, или, предпочтительнее, выше 20 ГПа.
3.3.1е Основание преобразователя и создание силы
Далее приводится описание конструктивных исполнений узла В101 диафрагмы и основания В120 преобразователя предлагаемого аудио преобразователя по варианту осуществления В. Однако ясно, что вышеописанный эластичный петельный узел В107 может использоваться в любом конструктивном исполнении аудио преобразователя поворотного действия, и комбинацией конструкций/узлов, описанных для этого варианта осуществления, настоящее изобретение не ограничивается. Например, петельный узел В107 может использоваться в любом из аудио преобразователей по вариантам осуществления A, D, Е, K, S, Т, W или X, описанных в настоящем документе.
Как показано на фиг. В1е и B1f, основание В120 преобразователя содержит установочный блок В105 (предпочтительно, изготовленный из по существу жесткого материала, такого как алюминий). Установочный блок В105 содержит узел магнита на одном конце и петельный узел В107 на противоположном конце. Узел магнита основания В120 преобразователя содержит наружные полюсные наконечники В104 и В103 (изготовленные из стали, например), магнит В102, удерживаемый между наружными полюсными наконечниками (изготовленный из неодимия, марки N52 NdFeB, например), и внутренние полюсные части В115 (изготовленные из низкоуглеродистой стали, например). Наружные полюсные наконечники В104 и В103 и магнит В102 уложены на соответствующую по существу плоскую поверхность установочного блока В105. Внутренние полюсные части В115 криволинейны и предназначены для расположения у криволинейных связывающих элементов, проходящих поперечно от верхней поверхности установочного блока. В собранном состоянии внутренние полюсные части В115 расположены рядом, но на небольшом расстоянии от наружных полюсных наконечников В104 и В103 для создания зазора между ними для катушки В106. На противоположном конце установочного блока находится ступенчатая зона/выточка, жестко соединяющая соединительные блоки В205 и В206 петельного узла В107. Наружные полюсные наконечники В104 и В103, внутренние полюсные наконечники и соединительные блоки В205 и В206 приклеены клеящим веществом, таким как эпоксидная смола, к установочному блоку В105. Магнит В102 приклеен на каждой противоположной большой поверхности к соответствующему наружному полюсному наконечнику В104, В103 подходящим клеящим веществом, таким как эпоксидная смола. Однако согласно альтернативным вариантам осуществления возможны и другие подходящие способы соединения.
В этом примере магнит В102 намагничен так, что северный полюс находится на стороне, соединенной с наружным полюсным наконечником В103, а южный полюс - на стороне, соединенной с наружным полюсным наконечником В104, но ясно, что может подойти и альтернативное конструктивное исполнение. Узел В101 диафрагмы предназначен для поворота при работе вокруг приблизительной оси В116 поворота относительно основания преобразователя В120.
Согласно этому конструктивному исполнению магнитная цепь в собранном состоянии создается магнитом В102, наружными полюсными наконечниками В103 и В104 и двумя внутренними полюсными наконечниками В115. Магнитный поток сосредоточен в малых воздушных зазорах между наружными полюсными наконечниками В103 и В104 и внутренними полюсными наконечниками В115. Направление потока в зазорах между наружным полюсным наконечником В103 и внутренним полюсным наконечником В115 является общим, приблизительно в сторону оси В116 поворота. Направление потока в зазорах между внутренними полюсными наконечниками В115 и наружным полюсным наконечником В104 является общим, приблизительно в сторону от оси В116 поворота. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления направление потока может быть противоположным. В этом примере катушечная обмотка В106 намотана из эмалированного медного провода приблизительно криволинейной прямоугольной формы с двумя длинными сторонами В108 и В117 и двумя короткими сторонами В109. В собранном состоянии длинная сторона В108 находится приблизительно в малом воздушном зазоре между наружным полюсным наконечником В103 и внутренними полюсными наконечниками В115, а другая длинная сторона В117 - в малом воздушном зазоре между наружным полюсным наконечником В104 и внутренними полюсными наконечниками В115. Во время работы посредством катушечной обмотки может воспроизводиться электроакустический сигнал, и ток в длинной стороне В108 катушечной обмотки протекает в направлении, противоположном направлению протекания тока в другой длинной стороне В117. Крутящий момент, прикладываемый обеими длинными сторонами В108 и В117 катушечной обмотки, проходит в одном направлении из-за описанных направлений тока и магнитного потока. Катушечная обмотка В106 является достаточно толстой и склеена клеем, таким как эпоксидная смола, для придания ей относительной жесткости, так что нежелательные резонансные моды предпочтительно возникают за пределами РДЧ. Она является достаточно толстой, чтобы не требовался каркас катушки, и это означает, что зазоры магнитного потока можно выполнить меньшими для повышения плотности потока и КПД аудио преобразователя при прочих равных условиях. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления эти аспекты магнитов и катушечной обмотки могут варьировать, и этими признаками настоящее изобретение не ограничивается.
На фиг. В1е показано поперечное сечение аудио преобразователя и поперечное сечение длинных сторон В108 и В117 катушечной обмотки, являющихся криволинейными с центром радиуса кривизны на оси В116 поворота узла В101 диафрагмы. Катушечная обмотка свободно подвешена, так что когда при работе диафрагма поворачивается, она смещается на определенный угол, прежде чем длинные стороны В108 и В117 катушечной обмотки начнут выходить из зоны двух зазоров В122 магнитного потока между наружными полюсными наконечниками В103 и В104 и внутренними полюсными наконечниками В115. Таким путем достигается высокая степень линейности приводящего крутящего момента. Внутренние концы наружных полюсных наконечников В103 и В104, прилегающие к внутренним полюсным частям В115, проходят под углом или криволинейны, чтобы соответствовать подобному углу или кривой на внутренней стороне внутренних полюсных частей В115. Это конструктивное исполнение содержит два приблизительно криволинейных зазора В122 магнитного потока между наружными и внутренними полюсными наконечниками для прохождения через них катушечной обмотки. В частности, катушечная обмотка В106 имеет по существу криволинейную форму, чтобы соответствовать кривизне зазоров В122. Таким образом, при повороте диафрагмы к ней независимо от углового положения прикладывается по существу одинаковый крутящий момент. Зазоры В122 выровнены с соответствующей криволинейной выточкой В123 в установочном блоке В105, благодаря чему при работе катушечная обмотка В106 в некоторых угловых положениях диафрагмы может проходить в установочный блок В115.
3.3.1f Конструкция диафрагмы
В этом примере петельный узел, содержащий пару эластичных петельных элементов по обе стороны узла, служит опорой для конструкции диафрагмы, являющейся относительно и по существу толстой. Например, тело диафрагмы может иметь максимальную толщину более 15% его длины от оси поворота до самой дальней периферии тела диафрагмы, или, предпочтительнее, толщину более 20% его длины от оси поворота до самой дальней периферии тела диафрагмы. Альтернативно или дополнительно, тело диафрагмы может иметь максимальную толщину более приблизительно 11% наибольшего размера тела (например, длина по диагонали тела), или, предпочтительнее, более приблизительно 14% наибольшего размера - как определено для варианта осуществления А в пункте 2.2, например. Относительно толстая конструкция диафрагмы требуется для получения геометрии, достаточно стойкой к деформирующим резонансным модам диафрагмы. При использовании в комбинации с петельным узлом, эффективным в оказании сопротивления чисто поступательным движениям диафрагмы, это дает в результате аудио преобразователь, особенно стойкий к нежелательным резонансным модам в широком диапазоне частот. В этом примере толщина В214 тела диафрагмы может быть примерно 4,2 мм, что могло бы составлять 28% длины тела диафрагмы, например. Эта толщина позволяет получить конструкцию с повышенной жесткостью, помогающей убрать резонансные моды за пределы рабочего диапазона частот. Геометрия тела диафрагмы является, главным образом, плоской. Фронтальная плоскость В118 тела диафрагмы проходит по существу наружу от оси В116 поворота, и поэтому при своем повороте оно смещает большой объем воздуха. Тело выполнено сходящимся в сечении на конус для значительного уменьшения его инерции вращения, тем самым обеспечивая более высокий КПД и лучшие характеристики в части разрушения. Предпочтительно, тело диафрагмы сходится в сечении на конус от центра В222 массы узла диафрагмы.
Согласно этому варианту осуществления аудио преобразователь может содержать жесткую конструкция диафрагмы, описанную, например, в отношении предлагаемой конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1. Признаки и аспекты конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1 этого примера аудио преобразователя подробно описаны в пункте 2.2 настоящего описания, который посредством ссылки включается в настоящий раздел. Для краткости ниже будет приведено лишь краткое описание этой конструкции диафрагмы. Ясно, что в пределах объема настоящего изобретения эта конструкция диафрагмы может быть заменена любой конструкцией диафрагмы, описанной для конструктивных исполнений R1-R4 в пункте 2.2 или конструктивных исполнений R5-R7 в пункте 2.3 настоящего описания.
Как показано на фиг. B1a-f, аудио преобразователь, содержащий вышеописанную петельную систему В107, дополнительно содержит узел В101 диафрагмы, имеющий конструкцию диафрагмы, представляющую собой слоистую конструкцию диафрагмы. Эта конструкция диафрагмы состоит по существу из легкой сердцевины/тела В112 диафрагмы и наружного работающего на нормальное напряжение усиления В110/В111, соединенного с телом диафрагмы рядом по меньшей мере с одной из больших сторон В121 тела диафрагмы для оказания сопротивления сжимающим-растягивающим напряжениям, возникающим при работе на стороне тела или рядом с ней. Работающее на нормальное напряжение усиление В110/В111 может присоединяться снаружи к телу и по меньшей мере на одной большой стороне В121 (как в проиллюстрированном примере) или, альтернативно, внутри тела в непосредственной близости от по меньшей мере одной большой стороны В121 и по существу рядом с ней для оказания при работе достаточного сопротивления сжимающим-растягивающим напряжениям. Работающее на нормальное напряжение усиление на каждой из противоположных передней и задней больших сторон В121 тела В112 диафрагмы содержит усиливающий элемент В110/В111 для оказания сопротивления сжимающим-растягивающим напряжениям, испытываемым телом при работе.
Конструкция диафрагмы дополнительно содержит по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент В113, встроенный в сердцевину и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон В121 для противодействия и/или по существу подавления сдвиговой деформации, претерпеваемой телом при работе. Внутренний(ие) усиливающий(ие) элемент(ы) В113 предпочтительно прикреплен(ы) к одному или нескольким наружным работающим на нормальное напряжение усиливающим элементам В110/В111 (предпочтительно с обеих сторон, т.е. на каждой большой стороне). Внутренний(ие) усиливающий(ие) элемент(ы) действует(ют) для оказания сопротивления сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе, и/или для подавления ее. Внутренних усиливающих элементов В113 предпочтительно несколько, и они распределены в сердцевине тела диафрагмы.
Сердцевина В112 выполнена из материала, имеющего связанную структуру, меняющуюся в трех измерениях. Материалом сердцевины предпочтительно является пена или структурированный материал с упорядоченной трехмерной решеткой. Материал сердцевины может представлять собой композитный материал. Предпочтительно, материалом сердцевины является пенополистирол.
Согласно некоторым вариантам осуществления внутреннее работающее на напряжение сдвига усиление конструкции диафрагмы этого иллюстративного преобразователя может быть исключено.
Эта конструкция диафрагмы оптимизирована для минимизации нежелательных резонансов за счет особенно эффективной работы в комбинации с эластичным петельным узлом, описанным выше, поскольку это петельный тип способен обеспечить высокую степень поддержки против поступательных смещений по меньшей мере в одном направлении не в ущерб вращательной податливости и/или максимальной амплитуде полного колебания.
В этом конструктивном исполнение внутреннее усиление решает проблему разрушительного резонанса диафрагмы за счет минимизации внутреннего сдвига. Петельный узел обеспечивает сопротивление поступательным движениям, тем самым решая проблему разрушительных резонансных мод всей диафрагмы, одновременно обеспечивая большую амплитуду полного колебания диафрагмы и низкую фундаментальную резонансную частоту.
В этом примере варианта осуществления В конструкция диафрагмы содержит четыре внутренних усиливающих элемента В113, уложенных между пятью клинообразными элементами с сердцевиной В112 низкой плотности, и четыре уголковых элемента В114. Эти части скреплены с помощью любого подходящего способа жесткого соединения, такого как с использованием клеящего вещества, например эпоксидного клея. Работающее на нормальное напряжение усиление содержит тонкие параллельные раскосы B111, прикрепленные к большой стороне В121 тела диафрагмы, совпадающие с внутренними усиливающими элементами В113 и соединенные с верхней подкосной пластиной В305. Дополнительное работающее на нормальное напряжение усиление, содержащее два диагональных раскоса В110, прикреплено перекрестно на той же большой стороне В121 тела диафрагмы и поверх параллельных раскосов B111, и также соединено с верхней подкосной пластиной В305. На другой большой стороне В121 тела диафрагмы раскосы В110 и B111 крепятся подобным образом за исключением того, что присоединяются к нижней опорной пластине В307. Раскосы предпочтительно изготавливаются из углеродного волокна со сверхвысоким модулем упругости, например, из углеродного волокна «Диалид» (Dialead) корпорации Мицубиси, имеющего модуль Юнга примерно 900 ГПа (без матричного вяжущего). Эти части крепятся друг к другу с помощью любого подходящего способа соединения, например при помощи клеящего вещества, такого как эпоксидный клей. Ясно, что возможны и другие виды внутреннего и наружного усиления, другой материал сердцевины и другие способы крепления, описанные для конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4.
Конструкция диафрагмы крепится к петельному узлу В107 следующим образом. Торец тела диафрагмы (на более толстом конце тела диафрагмы, включая стороны четырех уголковых элементов В114) жестко соединяется с основной опорной пластиной В303 основной рамы диафрагмы петельного узла В107. Работающее на нормальное напряжение усиление, содержащее тонкие параллельные раскосы B111, соединено с верхней подкосной пластиной В305. Дополнительное работающее на нормальное напряжение усиление, содержащее два диагональных раскоса В110, также прикреплено к верхней подкосной пластине В305. На другой большой стороне В121 раскосы В110 и B111 прикреплены к нижней опорной пластине В307 петельного узла.
Использование относительно жестких/с относительно высоким модулем упругости раскосов В110 и B111, присоединенных на наружной стороне толстой с низкой плотностью сердцевины В112 тела диафрагмы предоставляет композитную конструкцию, преимущественную в части жесткости диафрагмы, опять-таки благодаря толстой геометрии, максимально увеличивающей преимущество момента инерции сечения, связанное с разъединением, достигнутым между раскосами на передней и задней сторонах.
3
При работе тело В112 диафрагмы при своем повороте/колебании вытесняет воздух и, соответственно, должно быть по существу непористым. В этом примере тело диафрагмы выполнено из пенополистирола из-за его достаточно высокого удельного модуля упругости, а также потому, что он имеет низкую плотность 16 кг/м. Материал сердцевины тела диафрагмы предпочтительно не содержит в критических местах, таких как места возле кончика диафрагмы, крупных окклюзий. Характеристики материала пенополистирола помогают обеспечить улучшенные характеристики диафрагмы в части разрушения. Характеристики жесткости позволяют сердцевине В112 обеспечивать некоторую поддержку тонким углеволоконным раскосам В110 и В111, которые настолько тонки, что без сердцевины В112 при частотах в пределах РДЧ страдали бы от локализованных поперечных резонансов. Ламинированные внутренние усиливающие элементы В113 обеспечивают повышенную жесткость диафрагмы на сдвиг. Ориентация плоскости каждого внутреннего усиливающего элемента предпочтительно приблизительно параллельна направлению, в котором перемещается диафрагма, а также приблизительно параллельна продольной оси тела В119 диафрагмы. Для того чтобы внутренние усиливающие элементы В113 способствовали жесткости тела диафрагмы на сдвиг, необходимо выполнить их достаточно жесткие соединения с параллельными углеволоконными раскосами B111, уложенными по обе стороны от каждого внутреннего усиливающего элемента. Кроме того, на конце основания диафрагмы соединение от внутренних усиливающих элементов В113 до основной опорной пластины В303 предпочтительно является жестким, и для повышения этой жесткости используются уголковые элементы В114. Каждый уголковый элемент В114 имеет большую площадь поверхности для нанесения клея для соединения с каждым внутренним усиливающим элементом В113, и силы сдвига передаются за угол уголкового элемента, другая сторона которого представляет собой еще одну большую площадь поверхности для нанесения клея, соединенную с основной опорной пластиной В303.
Согласно этому варианту осуществления конструктивное исполнение петельной системы таково, что в нейтральном положении/состоянии узла диафрагмы конструкция диафрагмы ориентирована проходящей под углом относительно продольной оси основания преобразователя. Этот угол предпочтительно тупой, но может быть по существу прямым или даже острым. Относительная ориентация тела диафрагмы и основания преобразователя влияет на общий размер аудио преобразователя, что необходимо учитывать для получения более компактного устройства. В этом конкретном примере аудио преобразователь может иметь относительно малые размеры: ширина В215 тела диафрагмы и длина В213 тела диафрагмы (измеренная от оси поворота) могут быть приблизительно 15 мм, например. В зависимости от применения и требуемой РДЧ возможны и многие другие размеры, и указанными размерами настоящее изобретение не ограничивается.
3.3.1g Корпус конструкции диафрагмы
На фиг. B4(a-f) показан аудио преобразователь «по варианту осуществления В», показанный на фиг. B1(a-f), установленный в корпус диафрагмы, содержащий подвес В401, основную решетку В402 и два боковых элемента В403 жесткости. В собранном виде аудио преобразователя корпус диафрагмы по существу заключает в себе конструкцию В101 диафрагмы и основание преобразователя. Подвес может изготавливаться из пластикового материала, такого как поликарбонатный пластик, а основная решетка и боковые элементы жесткости - из штампованного и прессованного алюминия. Альтернативно, эти части могли бы изготавливаться другим способом, таким как лазерная резка или спекание, а более жесткие основная решетка и боковые элементы жесткости могли бы формоваться со вставкой в подвес. Альтернативно, все эти части могли бы объединяться в одну цельную часть, изготовленную из материала, такого как алюминий, и спекаться. Возможны и другие материалы, конструктивные исполнения и способ, и этими примерами настоящее изобретение не ограничивается.
Внутренняя поверхность подвеса В401 жестко соединена с соответствующей наружной поверхностью установочного блока В105 основания преобразователя любым подходящим способом. В этом примере для присоединения подвеса В401 к установочному блоку В105 используется клеящее вещество, такое как эпоксидный клей. Внутренняя поверхность подвеса предпочтительно также жестко соединена с наружными поверхностями наружного полюсного наконечника В103 и магнита В102. Подвес по форме и размеру выполнен таким относительно основания преобразователя и конструкции диафрагмы, что в собранном состоянии имеется относительно малый воздушный зазор В406 (по сравнению с общим размером всего узла аудио преобразователя) примерно 0,01-1 мм, например, 0,3 мм (хотя понятно, что размер этого зазора зависит от применения) между сторонами конструкции диафрагмы и подвеса В401, а также относительно малый воздушный зазор В405 между кончиком диафрагмы и подвесом В401 (например, зазор размера, подобного размеру зазора по бокам).
Как показано на разрезе на фиг. В4е, подвес В401 имеет на конце криволинейную поверхность, предназначенную для расположения рядом (с небольшим воздушным зазором В405) с кончиком тела диафрагмы. Центр радиуса этой кривой находится приблизительно на оси В116 поворота аудио преобразователя, и при повороте диафрагмы между подвесом и свободным концом/кончиком тела диафрагмы поддерживается по существу равномерный воздушный зазор В405. Воздушные зазоры В406 и В405 малы для предотвращения прохождения через них значительных количеств воздуха из-за разности давлений, существующей при нормальной работе.
Подвес В401 имеет стенки, действующие как барьер или держатель, уменьшающий подавление излучения от передней стороны диафрагмы противофазным излучением сзади. Следует отметить, что в зависимости от применения может также потребоваться, чтобы корпус преобразователя (или компоненты другого держателя) дополнительно уменьшал подавление направленного вперед и назад излучения звука.
Основная решетка В402 и два боковых элемента В403 жесткости жестко прикреплены к подвесу В401 любым подходящим способом, таким как с помощью эпоксидного клея, или, альтернативно, выполнены как одно целое с подвесом. Кроме того, основная решетка и два боковых элемента жесткости жестко прикреплены к основанию преобразователя. Поскольку все эти компоненты корпуса диафрагмы жестко прикреплены к основанию преобразователя, объединенная конструкция, будучи узлом основания, является достаточно жесткой, вытесняя неблагоприятные резонансные моды в диапазон частот выше РДЧ. Для достижения этого общая геометрия объединенной конструкции предпочтительно является короткой и приземистой. Кроме того, жесткость зоны корпуса диафрагмы, проходящей вокруг диафрагмы, повышена за счет использования триангулированных алюминиевых раскосов, встроенных в основную решетку В402 и боковые элементы В403 жесткости, которые образуют жесткую клеть, поддерживающую пластиковый компонент подвеса В401.
3
3
Как описано выше, основание преобразователя жестко установлено в корпусе диафрагмы, имеющем узкий зазор В405 и В406 вокруг диафрагмы для эффективного уплотнения с целью предотвращения перемещения воздуха спереди назад. Корпус диафрагмы изготовлен из одного или нескольких конструкционных материалов, по меньшей мере один из которых предпочтительно имеет высокий удельный модуль упругости, такой как металл, подобный алюминию или магнию, чтобы указанный корпус диафрагмы мог быть изготовленным достаточно жестким. Предпочтительно, этот материал имеет удельный модуль упругости по меньшей мере 8 МПа/(кг/м) или, предпочтительнее, по меньшей мере 20 МПа/(кг/м). Предпочтительно, при жесткой установке в указанном аудио преобразователе как резонансные моды корпуса диафрагмы, так и резонансные моды системы корпус диафрагмы/аудио преобразователь происходят на высоких частотах, предпочтительно на частотах за пределами РДЧ, и, таким образом, деградация звука, вызванная любым резонансом, переданным в легкую диафрагму в силу указанной жесткой установки и в силу указанного жесткого петельного узла, а затем механически усиленным в силу легкости диафрагмы, в значительной мере не слышна.
Согласно этому варианту осуществления конструкция диафрагмы содержит периферию, по меньшей мере частично без физического соединения с внутренней частью окружающей конструкции, которой в этом примере является корпус диафрагмы/основание преобразователя. Периферия без физического соединения в отношении конструкции диафрагмы подробно описана в пункте 2.3 настоящего описания. В этом примере почти вся периферия конструкции диафрагмы не имеет физического соединения с корпусом и, как показано, отделена от внутренней стенки корпуса зазорами. Однако в некоторых вариантах периферия конструкции диафрагмы может быть лишь частично без физического соединения с корпусом, но все же в значительной мере без физического соединения. Например, одна или несколько периферийных зон конструкции диафрагмы может или могут быть без физического соединения с внутренней стороной корпуса, и совместно эти одна или несколько периферийных зон составляют приблизительно по меньшей мере 20 процентов длины или периметра наружной периферии конструкции диафрагмы, чтобы периферия считалась в значительной мере без физического соединения. Предпочтительно, одна или несколько периферийных зон без физического соединения с внутренней стороной корпуса составляют приблизительно по меньшей мере 30 процентов наружной периферии. Предпочтительнее, наружная периферия конструкции диафрагмы не имеет по существу физического соединения по меньшей мере на 50 процентах длины или периметра наружной периферии, или, наиболее предпочтительно, на 80 процентах длины или периметра наружной периферии.
Согласно еще одному конструктивному исполнению аудио преобразователь по варианту осуществления В не содержит корпус диафрагмы, и аудио преобразователь размещен в корпусе преобразователя посредством разъединяющей установочной системы, например, подобно корпусу и разъединяющей установочной системе, которые описаны в отношении варианта осуществления А или варианта осуществления Е в пункте 4.2, или, согласно другим вариантам осуществления, посредством любой разъединяющей установочной системы, разработанной в соответствии с принципами разработки, вкратце изложенными в пункте 4.3 настоящего описания.
3.3.2 Альтернативные петельные системы
Теперь со ссылками на фиг. С1-С11 будут описаны варианты петельных узлов, которые могут использоваться в гибкой петельной системе, разработанной в соответствии с принципами, описанными для петельного узла В107 аудио преобразователя по варианту осуществления В. Если не указано иначе, признаки петельного узла В107 будут применимы и к последующим вариантам, и в большинстве случаев для краткости будут описаны лишь отличия. Например, в большинстве этих вариантов не показан компонент создания силы преобразующего механизма, прикрепленный к диафрагме, даже притом, что это предпочтительно.
3.3.2а Работающие на изгиб петельные соединения
На фиг. С1 (а-е) показано схематическое изображение аудио преобразователя, такого как описанный, например, в варианте осуществления В, имеющего конструкцию С101 диафрагмы, соединенную с предлагаемым петельным узлом С102. Этот петельный узел С102 содержит основную раму С103 диафрагмы, которая с одной стороны соединяется с конструкцией С101 диафрагмы, а с другой стороны - с петельным соединением С105, содержащим два эластичных петельных элемента С105а и C105b. Основная рама С103 диафрагмы может быть идентичной или подобной основной раме диафрагмы петельного узла В107, описанного выше в отношении варианта осуществления В. Альтернативно, основная рама диафрагмы может быть идентичной или подобной любой из основных рам диафрагмы, описанных в отношении аудио преобразователей по вариантам осуществления A, D, Е, K, S, Т, W и X, например.
Профиль петельного узла, как показано на фиг. С1е, подобен профилю петельного узла В107, описанного в отношении аудио преобразователя по варианту осуществления В, однако вместо двух петельных конструкций - по одной с каждой стороны узла - этот вариант петельного узла С102 содержит одну продольную конструкцию петельного узла, проходящую по значительной части длины узла и предназначенную для перекрытия значительной части ширины соответствующей конструкции С101 диафрагмы. Эта конструкция обеспечивает защемление на обоих концах оси поворота и позволяет добиться желаемого результата - одной степени свободы. Одна пара эластичных петельных элементов С105а и C105b, расположенных под углом относительно друг друга, в собранном состоянии проходят по ширине конструкции диафрагмы. В предпочтительной реализации этого варианта пара эластичных петельных элементов С105а и C105b ориентированы по существу перпендикулярно/ ортогонально относительно друг друга и жестко соединены в соединении С107 рядом с основной рамой С103 диафрагмы со стороны диафрагмы. Ясно, что возможны и другие относительные углы, как описано выше для петельного узла В107. Петельные элементы С105а и C105b являются по существу плоскими и тонкими, благодаря чему могут оказывать сопротивление растягивающим/сжимающим силам, действующим в их соответствующих плоскостях, но прогибаются/деформируются в ответ на силы, нормальные к их соответствующим плоскостям. Противоположный конец каждого петельного элемента С105а, C105b жестко соединен с одиночным соединительным блоком С104 со стороны основания преобразователя. Соединительный установочный блок С104 подобен установочным блокам В205 и В206, описанным в отношении петельного узла В107, за исключением того, что он является одиночным продольным блоком, предназначенным проходить по значительной части ширины конструкции диафрагмы. В собранном виде и при работе диафрагма предназначена для поворота вокруг приблизительной оси С107 поворота. Позицией С109 указана фронтальная плоскость тела диафрагмы, а позицией С108 -сагиттальная плоскость тела диафрагмы.
Петельный узел С102 может изготавливаться из любого подходящего материала и любым подходящим способом, как описано в пункте 3.3.1b выше, в том числе, например, обработкой титана на электроэрозионном вырезном станке.
На фиг. С2 (a-d) показан еще один вариант предлагаемого петельного узла. На этой фигуре приведено схематическое представление узла С201 диафрагмы, жестко соединенного с петельным узлом. Петельный узел содержит основную раму С202 диафрагмы, которая может быть идентичной или подобной основной раме диафрагмы, описанной для петельного узла В107. В частности, основная рама диафрагмы предназначена для жесткого соединения узла диафрагмы, содержащего конструкцию диафрагмы и, предпочтительно, соответствующую катушечную обмотку, описанную выше. Основная рама диафрагмы может изготавливаться из любого подходящего материала, как описано выше в отношении узла В107, такого как алюминий. Ясно, что основная рама диафрагмы показана здесь лишь для примера, чтобы показать компонент для соединения каждого петельного соединения с конструкцией диафрагмы. Ясно, что альтернативно могут использоваться другие компоненты, и/или петельные соединения могут соединяться с конструкцией диафрагмы непосредственно.
Петельный узел дополнительно содержит одну пару эластичных петельных элементов С204 и С205, присоединенных на конце петельного узла со стороны основной рамы диафрагмы. Противоположные концы петельных элементов жестко соединены с соединительным блоком С203, предназначенным для соединения с основанием преобразователя и образования его части. Каждый петельный элемент С204 и С205 имеет пару эластичных петельных элементов С204а, b и С205а, b, соответственно, расположенных под углом относительно друг друга. Каждая указанная пара петельных элементов образует петельное соединение. В этом примере предусмотрены два петельных соединения - по одному с каждой стороны узла, причем соответствующие элементы соединений образованы одним и тем же элементом/листом материала. Каждый петельный элемент С204, С205 предназначен для прохождения в собранном состоянии по значительной части ширины конструкции диафрагмы. В предпочтительной реализации этого варианта пара эластичных петельных элементов и пара эластичных петельных элементов каждого соединения ориентированы по существу перпендикулярно/ортогонально относительно друг друга. Ясно, что возможны и другие относительные углы, как описано выше для петельного узла В107. Петельные элементы являются по существу плоскими и тонкими, благодаря чему могут оказывать сопротивление растягивающим/сжимающим силам, действующим в их соответствующих плоскостях, но прогибаются/деформируются в ответ на силы, нормальные к их соответствующим плоскостям. В собранном состоянии петельные элементы предпочтительно являются по существу эластичными лишь относительно осей, по существу параллельных намеченной оси поворота. Соединительный блок С203 является клинообразным, чтобы иметь наклонную поверхность для соединения с концами эластичных петельных элементов. Блок С203 может выполняться из любого подходящего материала, как описано для петельного узла В107, такого как алюминий.
Каждый эластичный петельный элемент С204, С205 содержит центральную выточку, проходящую посредине по значительной части ширины элемента, чтобы при этом образовывать два эластичных петельных элемента меньшей ширины (С204а/С205а для первого петельного и C204b/C205b для второго петельного элемента). Таким образом, в этом примере петельные элементы являются частями общего элемента и, в целом, они могут образовывать две пары эластичных петельных соединений, находящихся с каждой стороны узла С201 диафрагмы. Согласно некоторым вариантам осуществления эти петельные элементы могут быть отдельными и не соединенными центральным мостиком. С этим петельным узлом узел С201 диафрагмы предназначен для поворота вокруг приблизительной оси С212 поворота. Позицией С211 указана фронтальная плоскость тела диафрагмы, а позицией С210 - сагиттальная плоскость тела диафрагмы.
Два петельных соединения, образованных двумя парами эластичных петельных элементов С204а/C204b и С205а/C205b, подобны двум петельным соединениям В201 и В203, описанным для петельного узла В107 аудио преобразователя по варианту осуществления В. В этом примере эластичные петельные элементы, основная рама С202 и соединительный блок С203 могут выполняться как одно целое, но, предпочтительно, эти части петельного узла являются отдельными и соединенными между собой посредством любого подходящего механизма жесткого крепления. Например, для образования петельного узла эластичные петельные элементы С204а, C204b, С205а и C205b могут изготавливаться штамповкой или лазерной резкой из одного листа материала, такого как титан, а затем сгибанием листа на нужный относительный угол, такой как 90 градусов. Угол сгиба может затем крепиться любым способом крепления, таким как приклеивание клеящим веществом, например, эпоксидным клеем, к основной раме С202 диафрагмы. Поскольку этот сгиб проходит по значительной части или по всей ширине основной рамы С202 диафрагмы, площадь поверхности крепления (например, клея) улучшается. Противоположные концы петельных элементов соединены с соответствующим краем соединительного блока С203 любым подходящим способом крепления, как объяснено для петельного узла В107, например, с использованием подходящего клеящего вещества. На каждом конце наклонной поверхности соединительный блок С203 содержит уплощенную или по существу плоскую краевую зону для увеличения площади поверхности соединения с петельными элементами. Противоположные концы эластичных петельных элементов (со стороны основания преобразователя) также перекрывают значительную часть или всю ширину аудио преобразователя, что обеспечивает улучшенную площадь поверхности соединения (например, клея).
Поскольку толщина эластичного петельного элемента по его длине и ширине является по существу одинаковой и/или устойчивой (поскольку он вырезан из одного плоского листа), во всех местах соединения имеется концентратор напряжения, и существует риск нарушения соединения, разрыва или скрипения в трещинах. Для того чтобы предотвратить это, ширина каждого эластичного петельного элемента С204а, C204b, С205а, C205b в местах, прилегающих к соединениям с соединительным блоком С203 и основной рамой С202 диафрагмы, увеличивается. Иными словами, соответствующие концы эластичных петельных элементов С204а, C204b, С205а, и C205b расширены для обеспечения более прочного соединения. Для плавного расширения каждого эластичного петельного элемента вблизи каждой зоны соединения используются расширенная зона/малые радиусы, так что при повороте диафрагмы напряжение в эластичном петельном элементе в зоне соединения как с основной рамой С202 диафрагмы, так и с соединительным блоком С203 является меньшим по сравнению с напряжением в узкой средней зоне. Например, эластичный петельный элемент С205а плавно расширяется с использованием двух радиусов (т.е. содержит расширение) в зоне С209, где он соединяется с соединительным блоком С203. Эластичный петельный элемент С205а плавно расширяется с использованием двух радиусов (т.е. содержит расширение) и в зоне С208, где он соединяется с основной рамой С202 диафрагмы. Остальные три гибких петельных элемента С204а, C204b и C205b также содержат в зонах соединения подобные расширения.
На фиг. С3 показан еще один альтернативный петельный узел, подобный описанному выше со ссылками на фиг. С2. В этом варианте петельное соединение С301 содержит два эластичных петельных элемента С301а и C301b, находящихся в естественно согнутом состоянии, когда узел С201 диафрагмы находится в своем положении покоя/нейтральном положении. Когда диафрагма С201 начинает поворачиваться по часовой стрелке, эластичный петельный элемент С301а начинает выпрямляться, а эластичный петельный элемент C301b сгибается еще больше. Подобным образом, когда диафрагма С201 начинает поворачиваться против часовой стрелки из нейтрального положения, эластичный петельный элемент C301b начинает выпрямляться, а эластичный петельный элемент С301а сгибается еще больше. Предпочтительно, эластичные петельные элементы в своем нейтральном состоянии лишь слегка изогнуты, поскольку это помогает оказывать сопротивление растягивающим и сжимающим силам без изгибания/выпучивания, что в свою очередь повышает частоту разрушительных мод, включающих все поступательные моды и вращательные моды кроме основной вращательной моды диафрагмы. Соединительный блок С303 в этом варианте содержит наклонные края для соединения с наклонными концами эластичных петельных элементов. Узел С201 диафрагмы предназначен для поворота вокруг приблизительной оси С304 поворота с помощью этого петельного узла и соединен с петельным узлом посредством подобной основной рамы С202. Этот петельный узел со слегка согнутыми эластичными петельными элементами не настолько предпочтителен при прочих равных условиях, как петельные узлы, имеющие более прямые эластичные петельные элементы.
На фиг. С4 показан еще один вариант предлагаемого эластичного петельного узла. В этом примере петельное соединение С401 содержит три эластичных петельных элемента С401а-с, проходящих от основной рамы С405 диафрагмы к соединительному блоку С404. Эластичные петельные элементы С401а, C401b и С401с являются по существу плоскими и расположены под углом относительно друг друга, и их совместное действие вызывает сопротивление петельного узла поступательному движению по трем ортогональным осям и вращательному движению вокруг двух ортогональных осей (других, чем ось поворота). Каждый петельный элемент может представлять собой продольный компонент или иначе содержать несколько разнесенных в продольном направлении (соединенных или рассоединенных) частей с по меньшей мере одной частью с каждой стороны узла. Эластичные петельные элементы могут быть смещенными в радиальном направлении по существу равномерно или иначе в некоторых случаях неравномерно. Возможно любое число этих двух или более эластичных петельных элементов, расположенных под углом относительно друг друга и присоединенных между основной рамой диафрагмы и соединительным блоком. Соединительный блок С404 содержит резко вогнутую поверхность для соединения с концами эластичных петельных элементов С401а-с. Основная рама диафрагмы содержит соединительный фланец, предназначенный для соединения с соответствующим концом каждого элемента С401а-с. Соединительный блок и/или основная рама диафрагмы может содержать выточки или канавки, предназначенные для размещения соответствующих концов эластичных петельных элементов. Для соединения петельных элементов с основной рамой диафрагмы и/или соединительным блоком может использоваться любой подходящий механизм соединения, такой как пайка или клеящее вещество, например эпоксидный клей. С этим узлом узел С201 диафрагмы предназначен для поворота вокруг приблизительной оси С406 поворота, прилегающей к концам петельных элементов на основной раме диафрагмы.
На фиг. С5 (а-е) приведено схематическое представление еще одного варианта эластичного петельного узла, разработанного в соответствии с вышеописанными принципами петельного узла В107. Этот петельный узел содержит по меньшей мере одну пару по существу плоских петельных элементов/пластин С505а и C505b, проходящих под углом относительно друг друга и имеющих плоскости, пересекающиеся в промежуточной точке на их длинах с образованием Х-образной конфигурации (далее по тексту именуемой как «петельное соединение с Х-образным эластичным компонентом»). Каждая пара петельных элементов предпочтительно ортогональна другой, но возможны и другие относительные углы. Согласно предпочтительному конструктивному исполнению этого примера имеются две пары петельных соединений с Х-образным эластичным компонентом, по одной с каждой стороны петельного узла, для размещения с каждой стороны тела диафрагмы (подобно конструктивному исполнению петельных соединений узла В107). Ясно, что альтернативно может использоваться и одно продольное петельное соединение с Х-образным эластичным компонентом.
Узел С501 диафрагмы жестко соединен с основной рамой С504 диафрагмы, прикрепленной к катушечной обмотке С502 любым подходящим механизмом соединения, как описано выше. Эластичные петельные элементы С505а, C505b, С601а и C601b имеют один конец/край, жестко соединенный с основной рамой С504 диафрагмы, и противоположный конец, жестко соединенный с соединительным блоком С503 при этом и в этом случае соединение осуществляется любым подходящим способом, описанным выше. Первая пара эластичных петельных элементов С505а и С505а образует первую конструкцию Х-образного эластичного компонента - петельное соединение С505 - с одной стороны петельного узла, а вторая пара эластичных петельных элементов С601а и C601b образует вторую конструкцию Х-образного эластичного компонента - петельное соединение С601 - с другой стороны. Ось С507 поворота этого петельного узла находится приблизительно на линии пересечения плоскостей каждой пары эластичных петельных элементов. Позицией С508 указана фронтальная плоскость тела диафрагмы, а позицией С509 - сагиттальная плоскость тела диафрагмы.
В этом примере основная рама диафрагмы имеет альтернативный вид для размещения по существу разъединенных концов каждой конструкции Х-образного эластичного компонента. Аналогично, соединительный блок С503 имеет альтернативный вид для размещения конструкции Х-образного эластичного компонента.
На фиг. С6 (a-d) показан петельный узел, описанный выше со ссылками на фиг. С5, но с убранным для ясности соединительным блоком С503. Как показано, каждая конструкция Х-образного эластичного компонента содержит пару петельных элементов, прилегающих друг к другу и касающихся, но не перекрывающихся. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям этого примера петельные элементы могут быть перекрывающимися или могут быть слегка разъединенными. Основная рама С504 содержит верхнюю и нижнюю поперечные пластины, предназначенные для соединения с верхней и нижней продольными внутренними сторонами катушечной обмотки С502, и концевую пластину, присоединенную между верхней и нижней поперечными пластинами для соединения с соответствующим торцом конструкции диафрагмы. Каждый эластичный петельный элемент предназначен для соединения рядом с верхним или нижним краем торца конструкции диафрагмы.
На фиг. С7 (а-е) показан еще один вариант петельного узла, разработанный в соответствии с принципами, описанными для петельного узла В107. В этом примере узел содержит по меньшей мере одно петельное соединение С702, которое в свою очередь содержит пару эластичных петельных элементов С702а и C702b, проходящих под углом относительно друг друга, но по существу разнесенных на обоих концевых краях. Иными словами, петельные элементы каждой пары разнесены на конце со стороны основной рамы С706 и на конце со стороны соединительного блока С701. Согласно предпочтительному конструктивному исполнению этого примера предусмотрены два петельных соединения С702 и С703, предназначенных для расположения с каждой стороны сагиттальной плоскости тела С710 диафрагмы, причем каждая пара имеет по одному эластичному петельному элементу с каждой стороны фронтальной плоскости С709 для подвешивания узла С501 диафрагмы. Основная рама диафрагмы подобна основной раме, описанной для петельного узла, показанного на фиг. С5 и С6, за исключением того, что основная рама дополнительно содержит наклонный наружный ободок, к которому крепятся соответствующие концы петельных элементов. Эластичные петельные элементы С702а, C702b, С703а и C703b в этом примере жестко соединены с одним из продольных краев ободка основной рамы диафрагмы. В каждой паре эластичных петельных элементов один петельный элемент имеет конец, соединенный с одним из продольных краев основной рамы С502 диафрагмы, а другой петельный элемент имеет соответствующий конец, соединенный с другим, противоположным продольным краем основной рамы С502 диафрагмы. Другой конец эластичных петельных элементов соединен с соединительным блоком С701, предназначенным для соединения с основанием преобразователя. Ось С707 поворота узла диафрагмы с этим петельным узлом относительно соединительного блока С701 находится приблизительно на пересечении плоскостей каждой пары эластичных петельных элементов. Угол С708 между плоскостями каждой пары эластичных петельных элементов может быть прямым, или достаточными могут быть другие углы. В этом примере угол С708 равен приблизительно 60 градусов. Угол 90 градусов может быть лучше в части повышения частоты самых низких нежелательных поступательных и вращательных разрушительных мод, однако в определенных случаях применения приемлемым будет и угол по меньшей мере 60 градусов.
На фиг. С8 (a-d) показан еще один вариант петельного узла, подобный описанному выше со ссылками на фиг. С5 и фиг. С6 (с непоказанными соединительными блоками). В этом примере каждая конструкция Х-образного эластичного компонента, например петельное соединение С801, содержит пару перекрывающихся петельных элементов С801а и C801b, пересекающихся на значительной части или на всей их ширине. В этом примере два петельных соединения С801 и С802 с конструкцией Х-образного эластичного компонента расположены по обе стороны узла диафрагмы, однако ясно, что и одно петельное соединение с конструкцией Х-образного эластичного компонента может проходить по существу по ширине узла диафрагмы. Эластичные петельные элементы С801а и C801b могут располагаться под прямым углом относительно друг друга. В этом петельном узле диафрагма предназначена для поворота вокруг приблизительной оси С803 поворота, находящейся на пересечении петельных элементов каждого петельного соединения. Позицией С804 указана фронтальная плоскость тела диафрагмы, а позицией С805 - сагиттальная плоскость тела диафрагмы.
На фиг. С9 (а-b) показан пример конструкции Х-образного эластичного компонента - петельного соединения С801, как описано для узла, показанного на фиг. С8. Петельные элементы С801а/C801b могут иметь постоянное поперечное сечение по всей ширине и могут изготавливаться, например, при помощи обработки титана на электроэрозионном вырезном станке. Однако возможны и другие способы изготовления и формы, как описано выше. Эластичный петельный элемент С801а в одной плоскости проходит через эластичный петельный элемент C801b в другой плоскости, приблизительно перпендикулярной первой плоскости, и эти элементы соединены в пересечении С903. В пересечении С903 толщина петельных элементов увеличена, чтобы помочь предотвратить ухудшение характеристик из-за концентраторов напряжения, как описано выше.
3.3.2b Работающие на кручение петельные соединения
На фиг. С10 (а-е) приведено схематическое представление еще одного варианта петельного узла, разработанного в соответствии с принципами петельного узла В107. Петельный узел содержит по меньшей мере один продольный и по существу упругий работающий на кручение элемент, который может быть в виде, например, торсионной балки, имеющий пару эластичных и упругих продольных петельных элементов, проходящих под углом друг к другу и соединенных в их пересечении.
Согласно предпочтительному конструктивному исполнению этого примера работающий на кручение элемент находится по обе стороны узла С1001 диафрагмы для образования двух петельных соединений С1005 и С1006. Каждый работающий на кручение элемент является упругим при кручении, но по существу жестким в ответ на силы сжатия, растяжения и сдвига. Первое работающее на кручение петельное соединение С1005 содержит пару петельных элементов С1005а и C1005b, а второе работающее на кручение петельное соединение С1006 содержит пару петельных элементов С1006а и C1006b. Две эти пары петельных элементов могут быть отдельными (для образования двух отдельных работающих на кручение элементов) и соединенными по обе стороны узла диафрагмы, или, альтернативно, две эти пары могут быть соединенными или представлять собой одно целое для образования одного работающего на кручение элемента, проходящего по ширине диафрагмы и по существу с обеих сторон диафрагмы. В этом примере петельные элементы - это части одного работающего на кручение элемента в каждом соединении. Петельные элементы каждого работающего на кручение петельного соединения предпочтительно расположены под прямым углом относительно друг друга, хотя возможны и другие углы. Каждая пара петельных элементов С1005а/C1005b и С1006а/C1006b выступает по существу за соответствующую сторону диафрагмы в направлении, по существу параллельном намеченной оси поворота. Каждый работающий на кручение элемент имеет по существу Г-образное поперечное сечение. В собранном состоянии внутренняя поверхность Г-образного элемента обращена к узлу диафрагмы. При этом один петельный элемент каждой пары поддерживает диафрагму рядом или на одной стороне, а другой петельный элемент пары поддерживает рядом со стороной диафрагмы. Один конец каждого работающего на кручение элемента жестко соединен с торцом узла С1001 диафрагмы. Это соединение может быть непосредственным или посредством основной рамы С1002 диафрагмы, как описано выше в других примерах. Конец каждого работающего на кручение элемента С1006 и С1005, дальний от узла диафрагмы, опирается на соединительный блок С1004, С1003 соответственно. В собранном состоянии каждый соединительный блок С1003, С1004 жестко соединен с основанием преобразователя и/или образует часть основания преобразователя.
Каждый работающий на кручение элемент изготовлен по существу из жесткого материала и/или с жесткой геометрией, способного и/или способной оказывать сопротивление силам сжатия, растяжения и сдвига в плоскостях соответствующих петельных элементов балки. Например, работающий на кручение элемент изготовлен по существу из материала с высоким модулем упругости, такого как титан. Основная рама С1002 диафрагмы и соединительные блоки С1003, С1004 предпочтительно изготовлены по существу из жесткого материала, имеющего высокий удельный модуль упругости. Например, основная рама диафрагмы и соединительный блок могут изготавливаться также из титана, но выполняться более толстыми по сравнению с работающим на кручение элементом для повышения жесткости этих компонентов. Работающий на кручение элемент (элементы) жестко соединен (соединены) с основной рама С1002 диафрагмы любым подходящим способом соединения, например, они могут приклеиваться с использованием подходящего клеящего вещества, такого как эпоксидная смола, или привариваться. Работающий на кручение элемент (элементы) жестко соединен (соединены) с соединительными блоками С1003, С1004 любым подходящим способом, например, они могут приклеиваться с использованием подходящего клеящего вещества, такого как эпоксидная смола, или привариваться. Основная рама С1002 диафрагмы жестко соединена с узлом С1001 диафрагмы любым подходящим способом соединения, таким как, снова, приклеивание или сварка. Кроме того, соединительные блоки С1003, С1004 жестко соединены с основанием преобразователя аудио преобразователя любым подходящим способом соединения, таким как приклеивание или сварка. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления могут использоваться другие способы соединения для вышеописанных компонентов, или согласно некоторым конструктивным исполнениям эти компоненты могут выполняться как одно целое. Два работающих на кручение петельных соединения С1005 и С1006 обеспечивают относительно высокую податливость для поворота вокруг приблизительной оси С1009 поворота и относительно низкую податливость во всех остальных направлениях вращательного и поступательного движения, что помогает убрать соответствующие разрушительные частота за пределы РДЧ. Позиция С1010 указывает фронтальную плоскость тела диафрагмы, а позиция С1011 - сагиттальную плоскость тела диафрагмы.
На фиг. С11 (a-f) показаны варианты формы поперечного сечения работающих на кручение элементов петельного узла, описанных со ссылками на фиг. С10. Конструкция каждого работающего на кручение элемента, показанная на этих фигурах, позволяет добиться относительно высокой податливости для поворота вокруг приблизительной оси С1101 поворота и относительно низкой податливости/высокой жесткости во всех остальных направлениях вращательного и поступательного движения. Иными словами, каждый элемент является по существу упругим и эластичным при кручении, но по существу жестким в ответ на силы сжатия, растяжения и сдвига. На фиг. С11а показано работающее на кручение петельное соединение С1102, у которого два петельных элемента С1102а-b балки проходят под углом друг к другу и разъединены/не касаются на своих соответствующих концах. Один петельный элемент может соединяться с одной стороной узла диафрагмы, а другой петельный элемент может соединяться с прилегающей стороной. В комбинации они образуют работающее на кручение петельное соединение. На фиг. C11b показано работающее на кручение петельное соединение С1103, содержащее по существу дугообразное/криволинейное продольное тело с двумя эластичными петельными элементами или частями С1103а-b, проходящими под углом друг к другу. Согласно этому варианту осуществления каждый петельный элемент представляет собой часть одного и того же элемента. Первый эластичный петельный элемент С1103а, прилегающий к одному краю тела, может предназначаться для соединения с первой стороной узла диафрагмы, а второй эластичный петельный элемент C1103b, прилегающий к противоположному краю, может предназначаться для соединения со второй стороной узла диафрагмы, прилегающей к первой стороне. На фиг. С11с показано работающее на кручение петельное соединение С1104, содержащее два эластичных петельных элемента С1104а-b, проходящих под острым углом друг к другу. На фиг. C11d показано работающие на кручение петельное соединение С1105, содержащее три эластичных петельных элемента С1105а-с, равноотстоящих друг от друга в радиальном направлении и пересекающихся на общей оси, образующей ось С1101 поворота. На фиг. С11е показано U-образное или копытообразное работающее на кручение петельное соединение С1106, имеющее центральную эластичную петельную часть C1106b, проходящую под углом к двум другим эластичным петельным частям С1106а и С1106с с противоположных сторон центральной части. На фиг. C11f показано работающее на кручение петельное соединение С1107, являющееся по существу цилиндрическим, но имеющее выточку по длине тела, так что тело содержит несколько частей C1107a-d петельного элемента, проходящих под углом друг к другу. В этом примере несколько равноотстоящих эластичных петельных частей одного элемента, проходящих под углом друг к другу, образуют работающее на кручение петельное соединение.
В примерах на фиг. С1-С10, а также С11с и C11d, изменение ориентации между парой петельных элементов является резким. С другой стороны, в примерах на фиг. C11b, C11e и C11f изменение ориентации между петельными элементами является постепенным или плавным.
В примерах на фиг. С10 и C11 петельные элементы образуют стенку или несколько стенок работающего на кручение элемента. Согласно некоторым конструктивным исполнениям стенки являются по существу плоскими, а других случаях - криволинейными или по существу дугообразными. Например, на фиг. С10а-е, С11а, C11c и C11d показаны работающие на кручение элементы с по существу плоскими стенками, а на фиг. C11b, C11e и C11f показаны работающие на кручение элементы с по существу криволинейными стенками.
Следует отметить, что, как можно видеть выше в случаях по вариантам осуществления С11е и C11f, в случае если эластичные элементы работают по существу на кручение, ось С1101 поворота не обязательно лежит в пересечении плоскостей, занимаемых этими элементами. Анализ методом конечных элементов - это один из путей, каким можно определить местоположение оси поворота.
На фиг. С12 показан еще один вариант петельного узла, подобный описанному со ссылками на фиг. С10. В этом петельном узел каждое работающее на кручение петельное соединение С1201 и С1207 подобно описанному со ссылками на фиг. С10 за исключением того, что каждый продольный эластичный петельный элемент имеет толщину поперечного сечения, изменяющуюся по длине элемента. В частности, в частях элемента, предназначенных для соединения с основной рамой С1002 диафрагмы и/или соединительными блоками С1003, С1004, каждый эластичный петельный элемент С1201а, C1201b, С1207а и C1207b содержит зоны большей толщины. На стыках между более толстыми и более тонкими частями каждого петельного элемента изменение толщины является сходящимся на конус (например, в этих зонах существуют радиусы), так что указанное изменение является плавным (например, в местах С1203-С1206), и это предотвращает ухудшение характеристик из-за концентраторов напряжения. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления изменение толщины может быть ступенчатым. Например, эластичный петельный элемент С1201а имеет малый радиус/сужение на конус в зоне С1205, где происходит плавное увеличение толщины возле основной рамы С1002 диафрагмы, а также малый радиус/сужение на конус в зоне С1203, где происходит плавное увеличение толщины возле соединительного блока С1004. Аналогично, эластичный петельный элемент C1201b имеет малый радиус/сужение на конус в зоне С1206, где происходит плавное увеличение толщины возле основной рамы С1002 диафрагмы, а также малый радиус/сужение на конус в зоне С1204, где происходит плавное увеличение толщины возле соединительного блока С1004. Во время нормальной работы более толстые части будут претерпевать меньшее напряжение по сравнению с подобными зонами в аудио преобразователе на фиг. С10, и, соответственно, эти части могут приклеиваться, а не привариваться к основной раме С1002 диафрагмы или к соединительным блокам С1003 и С1004. Вместо сварки может использоваться эпоксидный клей с ограниченным риском отклеивания, образования трещин и скрипения или обрыва частей при работе. Ясно, однако, что могут использоваться и альтернативные способы соединения, такие как сварка.
На фиг. С13 показан еще один вариант петельного узла, подобного узлу, описанному со ссылками на фиг. С10, за исключением того, что каждый эластичный петельный элемент содержит промежуточную зону (на выступающей части элемента) меньшей ширины поперечного сечения. Иными словами, каждый петельный элемент имеет ширину поперечного сечения, увеличивающуюся в зонах, где элемент соединяется с основной рамой С1002 диафрагмы и соединительными блоками С1003, С1004. Это означает, что эластичные петельные элементы С1301а, C1301b, С1307а и C1307b являются более узкими в промежуточной части, проходящей между более широкими концевыми частями. Предпочтительно, промежуточная узкая часть занимает значительную часть длины каждого элемента. На стыках между более широкими и более узкими частями каждого петельного элемента изменение ширины является сходящимся на конус (например, в зонах С1303, С1304, С1305 и С1306), что означает, что поперечное сечение плавно изменяется с более широких на более узкие зоны и наоборот, что предотвращает ухудшение характеристик из-за концентраторов напряжения. Во время нормальной работы более широкие части будут претерпевать меньшее напряжение по сравнению с подобными зонами в аудио преобразователе на фиг. С10, и, соответственно, эти части не обязательно нужно приваривать к основной раме диафрагмы или соединительному блоку, и вместо сварки можно использовать способ более слабого соединения, такой как приклеивание. Описанное расширение ограничивает риск отклеивания, образования трещин и скрипения или обрыва частей при работе. Ясно, однако, что могут использоваться и альтернативные способы соединения, такие как сварка.
В каждом из вышеописанных примеров работающего на кручение элемента работающий на кручение элемент предпочтительно проходит по существу параллельно оси поворота и в непосредственной близости от нее и имеет высоту в направлении, перпендикулярном фронтальной плоскости диафрагмы, причем указанная высота, измеренная в миллиметрах, приблизительно более чем в два раза больше массы узла диафрагмы, измеренной в граммах. Предпочтительно, работающий на кручение элемент имеет ширину в направлении, параллельном диафрагме и перпендикулярном оси, которая, если измерена в миллиметрах, приблизительно более чем в два раза больше массы узла диафрагмы, измеренной в граммах. Предпочтительно, работающий на кручение элемент имеет ширину и высоту, измеренные в миллиметрах, приблизительно более чем в четыре раза больше массы узла диафрагмы, измеренной в граммах, или, предпочтительнее, более чем в 6 раз, или, наиболее предпочтительно, более чем в 8 раз.
Альтернативно или дополнительно, в каждом из вышеописанных примеров работающего на кручение элемента ширина и высота каждого работающего на кручение элемента составляет более 3% длины конструкции или тела диафрагмы от оси поворота до самой дальней периферии конструкции/тела диафрагмы. Предпочтительнее, указанные ширина и высота составляют более 4% длины, связанной с телом/конструкцией диафрагмы (от оси поворота до самой дальней периферии). Предпочтительно, один или несколько работающих на кручение элементов имеют средний размер в направлении, перпендикулярном оси поворота, более чем в 2 раза превышающий корень квадратный из средней площади поперечного сечения (исключая клей и провода, которые не способствуют в значительной мере прочности), рассчитанной по частям длины работающего на кручение элемента, значительно деформирующимся при нормальной работе, или, предпочтительнее, более чем в 3 раза, или, предпочтительнее, более чем в 4 раза, превышающий корень квадратный из средней площади поперечного сечения рассчитанной по частям длины работающего на кручение элемента, значительно деформирующимся при нормальной работе. Предпочтительно, по меньшей мере один или несколько работающих на кручение элементов установлены на оси поворота или возле нее и в комбинации непосредственно создают по меньшей мере 50% восстанавливающей силы, когда диафрагма совершает небольшие чисто поступательные движения в любом направлении, перпендикулярном оси поворота.
3.3.3 Аудио преобразователь по варианту осуществления D
Обратимся ненадолго к фиг. D1e. Эластичный петельный узел в соответствии с принципами, описанными выше, показан реализованным согласно альтернативному варианту осуществления предлагаемого аудио преобразователя. Аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит узел D101 диафрагмы, шарнирно соединенный посредством петельной системы с основанием D104 преобразователя. Петельный узел подобен описанному со ссылками на фиг. С7 и содержит по меньшей мере одно эластичное петельное соединение D112 (но, предпочтительно, два, расположенные по обе стороны узла диафрагмы), и каждое петельное соединение D112 имеет пару эластичных петельных элементов D112a и D112b, проходящих под углом друг к другу и жестко соединенных с узлом диафрагмы и основанием D104 преобразователя. Как показано, петельные элементы D112a-b соединяются с катушечной обмоткой D116 для соединения с узлом диафрагмы на одном конце и соединяются с соединительным блоком D113 на противоположном конце основания преобразователя. Концы эластичных петельных элементов утолщены и/или расширены для усиления соединения в этих зонах. Каждый петельный элемент изготовлен из материала, являющегося по существу жестким для оказания сопротивления силам сжатия и растяжения в плоскости материала. Кроме того, каждая конструкция способна оказывать сопротивление повороту вокруг осей, ортогональных намеченной оси поворота узла диафрагмы, но при этом податлива в части поворота вокруг оси поворота узла диафрагмы. Кроме того, каждый петельный элемент жестко связан с узлом диафрагмы на одном конце и основанием преобразователя на противоположном конце для минимизации нежелательных резонансов в пределах РДЧ преобразователя, как описано для петельного узла В107 по варианту осуществления В.
Согласно этому конкретному варианту осуществления узел диафрагмы содержит несколько конструкций диафрагмы, разнесенных в радиальном направлении. Узел диафрагмы содержит три диафрагмы D101, D102 и D103, соединенных на их наружных сторонах/перифериях жесткими боковыми рамами D107 и D108, в свою очередь соединенными с катушечной обмоткой D116. Каждая боковая рама может быть изготовленной из алюминия. Каждая конструкция диафрагмы содержит сердцевину D118, D119 и D120, работающее на нормальное напряжение усиление D109, D110, D111 на больших сторонах каждого тела диафрагмы, а также внутренние работающие на напряжение сдвига усиливающие элементы, заделанные в каждой диафрагме, как описано для конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4 в пункте 2.2. Конструкции диафрагм содержат наружную периферию без физического соединения, как описано в пункте 2.3 настоящего описания.
Основание преобразователя содержит магнит D104, наружные полюсные наконечники D105 и D106, установочный блок D113 и внутренний полюсный наконечник D117. Каждый эластичный петельный элемент петельной системы жестко прикреплен к катушечной обмотке D116 на одном конце D115 и к установочному блоку D113 на другом конце D114. Позиция D125 указывает сагиттальную плоскость узла диафрагмы и всех трех конструкций диафрагм. Позиция D121 указывает фронтальную плоскость D101 диафрагмы. Позиция D122 указывает фронтальную плоскость диафрагмы D102. Позиция D123 указывает фронтальную плоскость диафрагмы D103. Работающее на нормальное напряжение усиление D109, D110, D111 не покрывает большие стороны каждого тела диафрагмы в зонах, дальних от оси поворота D124 или дальних от зоны основания узла D126 диафрагмы. Ясно, что может использоваться любая иная конструкция диафрагмы, описанная в пунктах 2.2 или 2.3 настоящего описания. На стороне основания каждого тела D118, D119 и D120 диафрагмы может предусматриваться усиление D127, D128 и D129 основания диафрагмы для повышения жесткости каждой диафрагмы.
На фиг. D2 показан аудио преобразователь на фиг. D1 по существу с цилиндрическим корпусом узла диафрагмы. Основание преобразователя жестко прикреплено к корпусу диафрагмы. Корпус содержит тело D203 корпуса диафрагмы и две боковые стороны D204 корпуса диафрагмы. Несколько вентиляционных отверстий D205 на каждой боковой стороне корпуса диафрагмы позволяют воздуху протекать в направлении стрелок D201 вовнутрь на одной стороны и наружу с другой стороны в направлении стрелок D202 при повороте диафрагм в одном направлении при работе. Корпус диафрагмы имеет компактную и жесткую геометрию и предпочтительно разработан так, что не резонирует в РДЧ преобразователя. Этот преобразователь может устанавливаться в оболочке или держателе, чтобы помочь предотвратить подавление положительного звукового давления, исходящего с одной стороны преобразователя, отрицательным звуковым давлением, исходящим с другой стороны. Поскольку этот преобразователь способен работать в широком диапазоне частот без механических резонансов диафрагмы, предпочтительно также отделить этот преобразователь от оболочки или держателя, например, используя предлагаемую разъединяющую установочную систему, как описано в разделе 4 настоящего описания.
Использование нескольких диафрагм предпочтительно для применений, требующих высокого уровня звукового давления на низких звуковых частотах, компактного форм-фактора и высокого качества звучания (как результат минимального накопления энергии).
Этот драйвер может предназначаться для использования любого из других петельных узлов, описанных в настоящем документе. Размер драйвера может увеличиваться для вытеснения большего объема воздуха или уменьшаться для улучшения высокочастотной характеристики в зависимости от применения.
3.3.4 Применение в персональном аудиоустройстве
Аудио преобразователь по варианту осуществления В, включая варианты эластичных петельных систем, описанные в настоящем документе, и/или аудио преобразователь по варианту осуществления D могут использоваться в персональном аудиоустройстве. Как описано в пункте 5, персональное аудиоустройство может предназначаться для размещения при использовании на расстоянии в пределах 10 см от уха, например, в головном телефоне или почечном миниатюрном телефоне, вставляемом в ушную раковину. Например, аудио преобразователи аудиоустройств, описанные для вариантов осуществления K, W и X в пункте 5, могут заменяться аудио преобразователями по варианту осуществления В или D, и/или в этих вариантах осуществления может реализовываться любой из эластичных петельных систем, описанных в настоящем документе, в пределах объема изобретения.
4. РАЗЪЕДИНЯЮЩИЕ УСТАНОВОЧНЫЕ СИСТЕМЫ И АУДИО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ ИХ
4.1 Введение
Недостаток разъединения обычного аудио драйвера с оболочкой заключается в том, что резонансы, присущие драйверу, фактически могут усугубляться, поскольку они не могут рассеиваться в оболочку. Кроме того, если разъединить обычный драйвер, имеющий тонкомембранную диафрагму и подвеску из резинового подвеса, то результирующее уменьшение возбуждение резонанса оболочки существенно не улучшает субъективное качество звука, поскольку по-прежнему остаются резонансы диафрагмы и подвеса, затуманивающие звуковоспроизведение в рабочем диапазоне частот. Следовательно, выгода ограничена, а преимущества разъединения могут не стоить недостатков и связанных расходов.
Аналогично, разъединение небольшой, например, системы среднедиапазонный драйвер-оболочка и большей системы драйвер низких частот-оболочка означает, что хотя возбуждение последней системы и уменьшено, есть и отрицательный момент, а именно: не будут рассеиваться внутренние резонансы, присущие системе каркаса.
Разъединяющие системы обладают дополнительными недостатками, не связанными со звуком, в том числе более высокая вероятность повреждения, например, при транспортировке, а также дополнительная сложность изделия и стоимость.
Это означает, что общая выгода может быть недостаточной для того, чтобы разъединяющие системы заслуживали использования в обычных драйверах.
С другой стороны, аудио драйверы, содержащие конструктивные признаки настоящего изобретения, могут иметь низкое или нулевое накопление энергии в рабочем диапазоне частот из-за минимизированных внутренних резонансов, по меньшей мере, в рабочем диапазоне частот. Поэтому выгоды от рассеивания внутренних резонансов из этого драйвера в оболочку, как в случае обычных драйверов, мало, если вообще есть, поскольку в РДЧ драйвера резонансов типично мало или вообще нет.
Если преобразователь, имеющий мало внутренних резонансов или не имеющий их, будет жестко соединен с не безрезонансной оболочкой (или корпусом, или стояком, или держателем и т.д.), драйвер и оболочка станут частью одной системы, и драйвер будет брать на себя резонансы оболочки, а также некоторые новые резонансы, вызванные взаимодействием драйвера и оболочки. Это означает, что разъединение станет преимущественным наряду с другими предлагаемыми конструктивными признаками аудио преобразователя в рабочем диапазоне, которые помогут устранить (сдвинуть из РДЧ) или, по меньшей мере, ослабить внутренние резонансы драйвера и улучшить характеристики.
Например, если по существу толстая и жесткая диафрагма, для которой использован жесткий подход для борьбы с резонансом (как описано для конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4 в пунктах 2.2 настоящего описания, например), достаточно разъединена с оболочкой аудио преобразователя, то ни резонансы оболочки, ни резонансы диафрагмы не будут затуманивать звуковоспроизведение в рабочем диапазоне частот.
Аналогично, если аудио преобразователь, имеющий периферию конструкции диафрагмы по существу без физического соединения с окружающей конструкцией (как описано для аудио преобразователей конструктивных исполнений R5-R7 в пункте 2.3 настоящего описания, например), достаточно разъединен с оболочкой, то резонансы оболочки и резонансы подвески диафрагмы в рабочем диапазоне частот могут быть уменьшены или исключены, помогая тем самым предотвратить затуманивание звуковоспроизведения. Подвески диафрагмы для таких аудио преобразователей могут изготавливаться в геометрическом отношении более стойкими к резонансам без неоправданного ущерба общей податливости и амплитуде полного колебания диафрагмы. Кроме того, они могут иметь меньшую площадь, чтобы любые резонансы, которые могли бы возникнуть, были менее слышны.
Кроме того, если основание аудио драйвера, относительно безрезонансное, поскольку изготовлено из жестких материалов и имеет компактную и стойкую геометрию (как описано в пункте 2.2 настоящего описания, например), достаточно разъединено с оболочкой, то ни резонансы оболочки, ни резонансы основания не будут затуманивать звуковоспроизведение в рабочем диапазоне частот.
Наконец, в комбинации с разъединяющими системами преимущественны ферромагнитные подвески диафрагмы, поскольку резонансы подвески диафрагмы практически исключены не в ущерб амплитуде полного колебания и фундаментальной резонансной частоте диафрагмы.
4.2 Варианты осуществления разъединяющей установочной системы
Теперь со ссылками на фигуры будут описаны несколько вариантов осуществления предлагаемых разъединяющих систем аудио преобразователя.
4.2.1 Преобразователь по варианту осуществления А - разъединяющая система
Теперь со ссылками на фиг. А5-А7 будут описаны примерная предлагаемая разъединяющая система аудио преобразователя и аудиоустройство, содержащее ее. На фиг. A5a-A5h показан предлагаемый вариант осуществления аудио преобразователя (далее по тексту именуемый как вариант осуществления А), содержащий узел А101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием А115 преобразователя. Аудио преобразователь соединен с примерной предлагаемой разъединяющей системой А500. Аудио преобразователь согласно этому варианту осуществления представляет собой преобразователь поворотного действия, однако ясно, что показанная примерная разъединяющая установочная система может альтернативно использоваться и с преобразователем линейного действия. Кроме того, в пределах объема изобретения для аудио преобразователя поворотного или линейного действия может быть разработана альтернативная разъединяющая установочная система в соответствии с принципами и соображения в части разъединения, изложенными в настоящем описании.
Аудио преобразователь по варианту осуществления А содержит узел А101 диафрагмы, содержащий конструкцию диафрагмы конструктивного исполнения R1 (как описано в пункте 2.2.1 настоящего описания), и дополнительно содержит преобразующий механизм (не показанный), соединенный с узлом А101 диафрагмы и предназначенный для функционального преобразования электроакустического сигнала (или поворотного движения в случае акустоэлектрического преобразователя, соответствующего звуковому давлению).
Разъединяющая система А500 устанавливает аудио преобразователь А100 на другой компонент, такой как корпус А613 (показанный на фиг. А6а), аудиоустройства. Кроме того, разъединяющая установочная система разъединяет аудио преобразователь А100 с другим компонентом, таким как соответствующий корпус. По сути, разъединяющая установочная система А500 располагается между узлом А101 диафрагмы и по меньшей мере одной другой частью аудиоустройства. Термин «между» в данном контексте означает как прямо или непрямо между двумя компонентами. Например, можно говорить, что в последовательности соединенных компонентов разъединяющая установочная система А500 лежит между двумя компонентами последовательности, даже если между одним или обоими компонентами и установочной системой находятся один или несколько других промежуточных компонентов. Например, разъединяющая установочная система расположена между узлом диафрагмы и корпусом, даже если она соединена непосредственно лишь с основанием преобразователя и корпусом. Это, по меньшей мере, частично ослабит механическую передачу вибрации между узлом А101 диафрагмы и по меньшей мере одной другой частью аудиоустройства в последовательности.
Разъединяющая установочная система А500 предназначена для податливой установки двух компонентов аудиоустройства с таким расчетом, чтобы эффективно разъединять узел диафрагмы по меньшей мере с одной другой частью аудиоустройства. Например, разъединяющая система податливо устанавливает два компонента устройства. Предпочтительно, по меньшей мере одна другая часть аудиоустройства является не еще одним узлом диафрагмы, например, еще одного преобразователя в системе многонаправленного громкоговорителя, а еще одной частью аудиоустройства, отдельной от узла А101 диафрагмы. В этом примере разъединяющая установочная система установлена на основание А115 аудио преобразователя для разъединения аудио преобразователя и соответствующего корпуса, такого как держатель или оболочка. Предпочтительно, разъединяющая установочная система А500 предназначена для податливой установки двух компонентов так, что при работе соответствующего преобразователя компоненты могут перемещаться относительно друг друга по меньшей мере по одной оси поступательного движения, но, предпочтительно, по трем ортогональным осям поступательного движения. Альтернативно, хотя предпочтительнее дополнительно к этому относительному поступательному движению, разъединяющая система А500 податливо устанавливает два компонента так, что при работе соответствующего преобразователя они могут поворачиваться относительно друг друга вокруг по меньшей мере одной оси поворота, но, предпочтительно, вокруг трех ортогональных осей поворота. Таким путем разъединяющая установочная система по меньшей мере частично ослабляет механическую передачу вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудиоустройства по меньшей мере по одной оси поступательного движения, или, предпочтительнее, по меньшей мере по двум по существу ортогональным осям поступательного движения, или, еще предпочтительнее, по трем по существу ортогональным осям поступательного движения. Кроме того, разъединяющая установочная система по меньшей мере частично ослабляет механическую передачу вибрации между диафрагмой и по меньшей мере одной другой частью аудиоустройства по меньшей мере вокруг одной оси поворота, или, предпочтительнее, вокруг по меньшей мере двух по существу ортогональных осей поворота, или, еще предпочтительнее, вокруг трех по существу ортогональных осей поворота.
Установочная система содержит пару разъединяющих штифтов А107, А108, проходящих поперечно с обеих сторон основания преобразователя. Разъединяющие штифты А107, А108 расположены так, что их продольные по существу совпадают с местонахождением А506 узловой оси узла преобразователя. Узловая ось - это ось, вокруг которой поворачивается основание преобразователя под действием сил реакции и/или резонанса, возникающих при колебании диафрагмы. На практике при работе местоположение узловой оси может меняться. Местоположение А506, с которым совпадают разъединяющие штифты, соответствуют местоположению узловой оси, когда узел преобразователя работает в гипотетическом неподдерживаемом состоянии и работает на частотах, по существу более низких, чем частоты, на которых происходят нежелательные резонансы диафрагмы. Способы определения этого местоположения А506 будут подробнее описаны ниже. Ясно, что согласно некоторым вариантам осуществления проходить через основание А115 может один разъединяющий штифт с каждым концом, образующим пару разъединяющих штифтов А107, А108. Разъединяющие штифты А107, А108 проходят по существу под прямым углом к продольной оси узла преобразователя из боковых сторон между верхней и нижней большими сторонами А116 и А117 основания А115 и жестко соединены с основанием А115 и/или представляют одно целое с ним. На каждом штифте А107, А108 установлена втулка А505. Между втулкой А505 и соответствующей стороной основания А115 преобразователя может также присоединяться шайба А504. Эти втулки и шайбы могут в настоящем документе именоваться «установочными элементами узловой оси». Установочные элементы А504, А505 узловой оси предназначены для соединения соответствующих внутренних сторон корпуса преобразователя, как будет подробнее объяснено ниже.
Разъединяющая установочная система дополнительно содержит одну или несколько разъединяющих накладок А501, находящихся на одной или, предпочтительно, обеих больших сторонах А116 и А117 основания А115 преобразователя. Накладки А501 обеспечивают сопряжение между соответствующей стороной основания и соответствующей внутренней стенкой/ стороной корпуса преобразователя, чтобы помочь разъединить эти компоненты. В этом примере на каждой большой стороне (верхней и нижней сторонах) основания находится по одной накладке А501. Разъединяющие накладки предпочтительно находятся в зоне основания преобразователя, дальней от местоположения А506 узловой оси. Например, они находятся на краю основания А115, прилегающем к узлу А101 диафрагмы, или рядом с ним. Каждая накладка А501 предпочтительно является продольной по форме и проходит продольно по поперечному краю основания А115. Как показано на фиг. A5f, в предпочтительном виде каждая накладка А501 содержит тело А501 пирамидальной формы, имеющее сужающуюся ширину по глубине тела. Предпочтительно, верхушка А502 пирамиды А501 соединена с соответствующей большой стороной основания А115 преобразователя, а противоположное основание пирамиды предназначено для соединения с соответствующей стороной корпуса преобразователя в собранном состоянии. Однако в некоторых реализациях эта ориентация может быть обратной. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления разъединяющая установочная система может содержать несколько накладок, распределенных на одной или нескольких больших сторонах А116 и А117 основания А115 преобразователя и/или на боковых сторонах основания, из которых проходят разъединяющие штифты, и, как ясно специалистам в области, к которой относится изобретение, конструктивным исполнением этого примера изобретение не ограничивается. Эти установочные элементы в настоящем документе именуются как «дальние установочные элементы».
Установочные элементы А504, А505 узловой оси и дальние установочные элементы А501 являются достаточно податливыми в части относительного перемещения двух компонентов, к которым каждый из них прикреплен. Например, установочные элементы узловой оси и дальние установочные элементы могут быть достаточно эластичными, чтобы допускать относительное перемещение двух компонентов, в которым они прикреплены. Для достижения податливости они могут содержать эластичные или упругие элементы или материалы. Установочные элементы предпочтительно имеют низкий модуль Юнга по сравнению по меньшей мере с одним, но, предпочтительно, с обоими компонентами, к которым они прикреплены (например, по сравнению с основанием преобразователя и корпусом аудиоустройства). Кроме того, установочные элементы предпочтительно являются достаточно демпфированными. Например, установочные элементы А504, А505 узловой оси могут изготавливаться из по существу эластичного пластикового материала, такого как силиконовый каучук, и накладки А501 также могут изготавливаться из по существу эластичного материала, такого как силиконовый каучук. Накладки А501 предпочтительно изготавливаются из ударо- и вибропоглощающего материала, такого как силиконовый каучук, или, предпочтительнее, вязкоупругий уретановый полимер, например. Альтернативно, установочные элементы узловой оси и/или дальние установочные элементы могут выполняться из эластичного и/или упругого элемента, такого как металлические разъединительные пружины. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям для подвешивания преобразователя могут использоваться и другие по существу податливые элементы или механизмы, такие как магнитная левитация, обладающие достаточной степенью податливости перемещению. Вот некоторые примеры возможного материала для установочных элементов узловой оси и дальних установочных элементов (этими примера изобретение не ограничивается):
- силиконовый каучук твердостью 30 по дюрометру (по Шору по шкале А), имеющий значение модуля Юнга приблизительно 0,7 МПа;
- нитрильный каучук твердостью 50 по дюрометру (по Шору по шкале А), имеющий значение модуля Юнга приблизительно 1,8 МПа;
- сорботан твердостью 30 по дюрометру (по Шору по шкале 00), имеющий значение модуля Юнга приблизительно 0,3-1 МПа; или
- натуральный каучук твердостью 30 по дюрометру (по Шору по шкале А), имеющий значение модуля Юнга приблизительно 10 МПа.
Узловая ось и дальние установочные элементы могут изготавливаться из материала, имеющего значение модуля Юнга приблизительно 0,5-30 МПа, например. Эти значения - лишь примерные, и изобретение ими не ограничивается. Может использоваться и материал, имеющий другие значения модуля Юнга, поскольку ясно, что податливость зависит, например, и от геометрии материала.
Согласно предпочтительному варианту осуществления разъединяющая система на установочных элементах А505 узловой оси имеет более низкую податливость (т.е. является более жесткой или образует более жесткое соединение между соответствующими частями) по сравнению с разъединяющей системой на дальних установочных элементах А501. Это можно добиться за счет использования разных материалов, и/или в случае этого варианта осуществления это достигается путем изменения геометрий (таких как форма и/или профиль) установочных элементов А505 узловой оси по сравнению с дальними установочными элементами А501. Это различие геометрии означает, что установочные элементы А505 узловой оси имеют большую площадь поверхности контакта с основанием и корпусом по сравнению с дальними установочными элементами А501, тем самым уменьшая податливость соединения между этими частями.
В некоторых случаях применения желательно иметь относительно жесткое разъединение основания и корпуса, поскольку это минимизирует перемещение во время резонансных мод и при испытании устройством достаточно мощного ударного воздействия. Однако наличие жесткого разъединения означает, что и легче передаются смещения основания вследствие, например, вибраций. Разъединяющая система по этому варианту осуществления помогает ослабить эти недостатки жесткой разъединяющей системы. Размещение менее податливой части разъединяющей системы в местоположении А506 узловой оси означает, что при работе в этом местоположении будет меньшее перемещение основания А515 преобразователя и, следовательно, меньшая передача нежелательных колебаний в соответствующий корпус. Различие податливости (например, эластичности) разъединяющей системы в установочных элементах А504, А505 узловой оси и дальних установочных элементах А501 также помогает предотвратить или, по меньшей мере, уменьшить расстояние, на которое местоположение узловой оси может сместиться при работе преобразователя, что будет подробнее объяснено ниже. Предотвращение или уменьшение расстояния, на которое смещается местоположение узловой оси, означает, что основание будет продолжать иметь минимальное смещение в местоположении установочного элемента узловой оси во всем РДЧ преобразователя. Опять-таки минимизация смещения в установочных элементах узловой оси (являющихся более жесткими установочными элементами) означает меньшую передачу колебания или иных нежелательных механических перемещений в корпус преобразователя посредством любого относительно жесткого разъединения.
Контактирующую верхушку А502 накладок А501 пирамидальной формы можно подробно видеть на фиг. A5f и A5h, на которых с основанием преобразователя контактирует очень малый/тонкий кончик. Поскольку касание происходит на малой площади контакта, и поскольку материал податлив, опора, обеспечиваемая в этих местах, является высоко податливой по сравнению, например, с другими местами опоры (такими как установочные элементы узловой оси). Это важно, поскольку эти места удалены от местоположения А506 узловой оси преобразователя, а это означает, что при использовании эти части преобразователя будут естественно, в гипотетическом неподдерживаемом состоянии (например, при отсутствии установочных элементов и силы тяжести), претерпевать значительные смещения во время резонансных мод. Относительно более податливые разъединяющие установочные элементы допускают эти смещения без передачи соответственно высоких нагрузок в корпус.
С другой стороны, втулки А505 и шайбы А504 расположены близко к местонахождению А506 узловой оси преобразователя, где смещения в гипотетическом неподдерживаемом состоянии малы. Соответственно, эти компоненты разработаны имеющими сравнительно меньшую податливость (т.е. относительно меньшую податливость (например, эластичность) по сравнению с дальними установочными элементам А501), и они обеспечивают большую часть опоры, размещающей преобразователь в корпусе преобразователя. Использование относительно менее податливых установочных элементов в местоположении узловой оси означает, что разъединение действует для оказания сопротивления перемещению местоположения узловой оси, и, кроме того, помогает поддерживать тенденцию основания к повороту вокруг этой оси при работе преобразователя, что в свою очередь означает минимальное смещение/поступательное движение в этом местоположении жесткого разъединения.
Если обратимся теперь и к фиг. А6а-i, узел А100 аудио преобразователя предназначен для соединения с внутренней стороной корпуса А613 преобразователя аудиоустройства с использованием разъединяющей системы А500. Корпус А613 содержит тело А601 корпуса, имеющий нишу, по форме выполненной такой, чтобы принимать и вмещать соответствующий узел преобразователя, и крышку А602, предназначенную для размещения поверх ниши и закрытия ее в собранном состоянии. Крышка А602 жестко соединена с корпусом подходящим механизмом крепления, таким как посредством крепежных деталей А603, находящихся по углам корпуса, например. В зоне, предназначенной для расположения прилегающего узла А101 диафрагмы, когда узел аудио преобразователя присоединен в корпусе А613, крышка А602 содержит решетку или отверстия А604 для обеспечения передачи звукового давления. На фиг. А6с и A6g узел аудио преобразователя (по варианту осуществления А в этом конкретном примере) показан установленным в корпусе А613 преобразователя. На фиг. А6с показаны пирамиды А501 дальних установочных элементов, один из которых подробно показан на фиг. A6d. Каждый установочный элемент А501 соединен на каждой стороне с соответствующими поверхностями с использованием подходящего механизма крепления, такого как посредством клеящего вещества (например, эпоксидного клея. Один из дальних установочных элементов А501 соединен на стороне основания с внутренней стороной крышки А602 корпуса, а на противоположной верхушечной стороне А502 - с соответствующей большой стороной А116 основания преобразователя. Другой дальний установочный элемент А501 соединен на стороне основания с внутренней стороной А609 тела А601 корпуса, а на противоположной верхушечной стороне А502 - с соответствующей большой стороной А117 основания преобразователя (см., например, фиг. A6d, на которой показано соединение одного установочного элемента А501). Для этого варианта осуществления один дальний установочный элемент А501 соединен с полюсным наконечником А104 основания (как показано на фиг. A6d), а другой - с полюсным наконечником А103 основания (как показано на фиг. A5f). Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления ориентация установочных элементов А501 может обратной с верхушкой каждого установочного элемента, соединенной с поверхностью корпуса, и основание установочного элемента соединенным с основанием преобразователя.
Шайба А504 и втулки А505 соединены с телом А601 корпуса преобразователя посредством двух блочков А610 разъединяющей системы, подробно показанных на фиг. A7a-f. Каждый блочок А610 имеет усеченное цилиндрическое тело, имеющее по существу ровную или плоскую поверхность и по существу дугообразную поверхность. На плоской поверхности выполнено по существу круглое углубление А701 для создания посадочной/опорной поверхности для соответствующих шайб А504. В углублении находится отверстие, проходящее в поперечном направлении в (и, предпочтительно, но не обязательно, проходящее полностью через) внутреннюю полость А704 тела блочка А610. Полость А704 по размеру выполнена такой, чтобы в собранном состоянии принимать и вмещать соответствующий разъединяющий штифт А107, А108 и втулку А505 разъединяющей системы. Как показано на фиг. A6h, отверстие имеет вход меньшего диаметра по сравнению с остальной частью отверстия, где в собранном состоянии располагается втулка А505. Тем самым создается внутренний ободок или упор А611, в который упирается втулка А505. Назначение этого упора А611 подробнее описано ниже. Тело каждого блочка дополнительно содержит узкую прорезь А702, проходящую в продольном направлении по одной стороне блочка. Через криволинейную часть тела по существу под прямым углом к отверстию разъединяющего штифта и продольной оси тела проходит резьбовое отверстие А703, предназначенное для приема резьбовой крепежной детали. Отверстие А703 совпадает с прорезью А702 и проходит в нее так, что после вставки крепежная деталь может полностью вкручиваться для зацепления со стороной прорези, самой дальней от отверстия А703, и прикладывания к этой стороне силы. Это вызывает увеличение основания тела в размере/по ширине/в диаметре, тем самым позволяя ему фрикционно зацепляться и запираться в соответствующем углублении А614 корпуса преобразователя.
Как показано, в частности, на фиг. A6h и A6i, для того чтобы собрать аудио преобразователь по варианту осуществления А в корпусе А601, вначале на штифты А107 и А108 надевают шайбы А504 разъединяющей системы. Затем в соответствующую полость А704 соответствующего блочка А610 с конца большего диаметра вставляют каждую втулку А505, пока он она не упрется во внутренний упор А611. Затем на штифты А107 и А108 надевают блочки А610 с втулками, удерживаемыми в них, пока каждая шайба не коснется своего соответствующего посадочного места/углубления А701 соответствующего блочка А610. Углубление А701 вмещает в себе часть толщины шайбы, чтобы тем самым образовать зазор А607 между наружной периферийной стенкой основания преобразователя и корпусом А601. Кроме того, к соответствующим большим сторонам основания преобразователя (предпочтительно, возле поперечного края рядом с диафрагмой) приклеивают разъединяющие накладки А501.
Затем узел А100 преобразователя с блочками А610, удерживаемыми на нем, осторожно помещают в соответствующем углублении тела А601 корпуса. В частности, блочки А610 выравнивают и вставляют в соответствующие противостоящие дугообразные каналы А614 тела А601. После того как блочки установлены, в отверстия А605 в теле А601 корпуса вставляют винты А612 без головки с прорезом для отвертки и вкручивают в резьбовые отверстия А703 в блочках А610. После полного вкручивания каждый винт касается дальнего края/стороны соответствующей прорези А702 и легонько изгибает соответствующую узкую сторону блочка А610 рядом с прорезью, тем самым увеличивая диаметр основания блочка и фрикционно закрепляя блочок в соответствующем канале А614 тела А601 корпуса. Таким путем узел преобразователя становится фрикционно и надежно зацеплен в соответствующем углублении корпуса.
На фиг. A6h показан подробный разрез разъединяющей втулки А505 и шайбы А504, плотно установленных между блочком А610, штифтом А107 и телом А102 магнита основания А115 преобразователя. Поверхности упора А611 блочка относительно малы и находятся на точном расстоянии от штифта А107. Это конструктивное исполнение означает, что при нормальной работе контакт между узлом преобразователя и корпусом преобразователя отсутствует. Однако в случае удара или падения поверхность упора будет контактировать со штырьком А107, предотвращая какое-либо большое смещение узла преобразователя относительно корпуса. Это в свою очередь предотвращает контакт узла А101 диафрагмы с корпусом преобразователя и его повреждение в этом случае.
Кроме того, как показано на фиг. A6g и A6h, между основанием преобразователя/магнитом А102 и телом А601 корпуса, когда преобразователь собран в корпусе, образован узкий и по существу равномерный зазор/пространство А607. Этот узкий зазор А607 может проходить по меньшей мере по значительной части периметра (предпочтительно, по всему периметру) основания А115. Кроме того, в случае ударного воздействия, такого как падение, зазор А607 в некоторых зонах может уменьшаться или закрываться. Если происходит значительное перемещение в боковом направлении (в направлении оси А114 поворота), то прочное основание А115 преобразователя предназначено для ударения о тело А601 корпуса до того, как с телом А601 корпуса сталкивается более хрупкий узел А101 диафрагмы, и при этом действует как дополнительный упор/защитная конструкция. Этого можно добиться за счет относительно более узкого зазора между краями и сторонами основания А115 преобразователя и прилегающей внутренней стенкой корпуса, чем зазор между краями и сторонами узла А101 диафрагмы и прилегающей внутренней стенкой корпуса.
Как описано выше, упоры основания преобразователя используются, чтобы помочь защитить узел диафрагмы от удара о подвес, особенно в случае необычного удара или падения аудиоустройства. Эти упоры содержат площадь или точку основания преобразователя, физически ограниченную площадью или точкой корпуса преобразователя, при необычном событии падения или удара. В вышеупомянутом случае установочные элементы, расположенные на штифтах А107 и А108, находящихся вблизи разъединяющих шайб А504 и разъединяющих втулок А505, обеспечивающие жесткие допуски для упоров без создания подверженности нежелательному контакту при использовании, приводящему к потере разъединения, например, в случае неидеальных производственных допусков или ползучести установочных элементов.
Иными словами, разъединяющая система предназначена для обеспечения по существу узкого зазора между основанием диафрагмы и корпусом на разъединяющих установочных элементах узловой оси. Узкий зазор находится вокруг продольной оси каждого разъединяющего штифта и размерно выполнен так, что является относительно меньшим, чем зазор между узлом диафрагмы и корпусом, чтобы внутренние поверхности А611 блочка А610 могли действовать как упоры для предотвращения значительного относительного перемещения преобразователя и корпуса, которое в противном случае вызвало бы контакт узла диафрагмы с корпусом. Еще один зазор А607 предусмотрен разъединяющей системой (действием шайб) параллельно продольной оси разъединяющих штифтов. Этот зазор по существу уже зазора между узлом диафрагмы и корпусом для предотвращения контакта узла диафрагмы с корпусом при перемещении преобразователя в направлениях, по существу параллельных продольным осям разъединяющих штифтов.
Обратимся к фиг. A6i. В этом примере аудиоустройство дополнительно содержит упоры А606 для ограничения амплитуды полного колебания диафрагмы, также прикрепленные, например, с помощью клеящего вещества, такого как эпоксидный клей, к внутренней стенке в отверстии для преобразователя тела А601 корпуса с одной стороны и к внутренней стенке крышки А602 с другой стороны. Этот упор может быть один, или их может быть несколько. В собранном состоянии возможны один или несколько (в этом примере три) упоров А606, проходящих в продольном направлении и по существу равноотстоящих друг от друга с каждой стороны в зоне, ближней к конструкции диафрагмы узла А101. Как показано на фиг. А6с, эти упоры А606 имеют наклонную поверхность, расположенную так, чтобы контактировать с диафрагмой в случае какого-либо необычного события, такого как падение устройства или очень громкий звуковой сигнал, которое может вызвать чрезмерную амплитуду полного колебания диафрагмы. Наклонная поверхность предназначена для размещения прилегающего тела А208 диафрагмы в собранном состоянии так, чтобы соответствовать углу тела диафрагмы, если диафрагма вынуждена случайно повернуться в эту точку. Во избежание повреждения диафрагмы упоры А606 изготовлены по существу из мягкого материала, такого как пенополистирол. Для уменьшения повреждения этот материал предпочтительно относительно мягче материала тела диафрагмы, например (например, он может иметь относительно меньшую плотность, чем полистирол, из которого изготовлено тело диафрагмы). Упоры А606 имеют большую площадь поверхности, чтобы эффективно замедлять диафрагму, но не настолько большую, чтобы слишком сильно блокировать поток воздуха и/или создавать замкнутые воздушные полости, предрасположенные к резонансу.
Обратимся снова к фиг. A6g и A6h. Как уже отмечалось, есть малый зазор А607, проходящий по значительной части, но, предпочтительно, по всему краю периметра преобразователя в собранном состоянии. Этот зазор мал - от 0,5 мм до почти 1 мм - для обеспечения, чтобы при использовании было ограничено подавление положительного звукового давления с одной стороны преобразователя отрицательным звуковым давлением с другой стороны. Предпочтительно, в местах, более дальних от самых жестких разъединяющих установочных элементов А504/А505, величина зазора была большей по сравнению с местами, близкими к самым жестким разъединяющим установочным элементам А504/А505, поскольку в случае падения эти места обычно смещаются в большей степени, чем места, ближние к поверхностям упоров, таким как А611.
В этой примерной предлагаемой разъединяющей системе контакт узла А100 преобразователя с корпус А601 преобразователя отсутствует кроме как через разъединяющую установочную систему, а также в некоторых случаях по проводам (не показанным), несущим ток в движущую катушечную обмотку А109 узла преобразователя. Для предотвращения их резонирования и жужжания эти провода предпочтительно тщательно приклеены к преобразователю с использованием клеящего вещества, например, эпоксидного клея. Они проходят от стороны катушечной обмотки А109, вокруг первого изгиба А403 (во избежание обрыва провода в случае растяжения торсионного стержня при падении), по внутреннему углу складки в изгибной средней зоне А402 торсионного стержня А106 (поскольку при использовании это место значительно не растягивается и не сжимается, что иначе бы вызывало риск усталости провода), вокруг второго изгиба А403, проходит через концевое ушко A303 контактного стержня А105 и по контактному стержню к магниту А102. В практически ближайшем месте к местоположению А506 узловой оси преобразователя, являющему местом, при нормальной работе претерпевающим минимальное смещение, провода выходят из преобразователя и через воздушный зазор проходят в корпус преобразователя, откуда идут к усилителю и аудио источнику.
Наиболее предпочтительно, провод крепится по обе стороны зазора, и промежуточная часть достаточно короткая, чтобы быть безрезонансной, тем самым сохраняя по существу безрезонансные характеристики всех неразъединенных элементов.
Следует отметить, что на графическом материале эти провода не показаны, Следует также отметить, что хотя описанный путь провода считается преимущественным в части как управления резонансом, так и надежности, возможно, что эффективны и другие конфигурации провода, и этим примером изобретение не ограничивается.
Предпочтительно, разъединяющие установочные элементы А504, А505 и А501 хорошо демпфированы, поскольку демпфирование помогает бороться с резонансами. Предпочтительно, установочные элементы изготовлены из материала с относительно низкой ползучестью, например, из вязкоупругого уретанового полимера. В противном случае, будучи подверженным длительным нагрузкам, таким как нагрузка под действием силы тяжести, преобразователь может со временем при нормальной работе сместиться с возможным контактом с корпусом или упором. Это в свою очередь может привести к утрате эффективности разъединения. Узловая ось втулки предпочтительно имеет достаточную площадь поверхности контакта (в частности, площадь контакта между разъединяющими штифтами А107, А108 и втулками А505), благодаря чему длительное напряжение на втулках не выходит за пределы ползучести используемого материала. Кроме того, геометрия установочных элементов и соединения с установочными элементами могут разрабатываться такими, что сила тяжести не прикладывает к материалу излишнее напряжение в долгосрочном аспекте.
Ясно, что вышеописанная разъединяющая система может использоваться в аудиоустройстве, имеющем любой тип узла аудио преобразователя, и преобразователь по варианту осуществления А, описанный в вышеприведенном описании, является лишь примерным для создания контекста для разъединяющей системы. Далее подробно описываются некоторые узлы аудио преобразователя, которые могут использоваться с вышеописанной разъединяющей системой.
Вышеописанная разъединяющая установочная система предпочтительно используется в аудио преобразователе, содержащем любую комбинацию одного или нескольких (но, предпочтительно, всех) из следующих компонентов:
- толстая жесткая диафрагма, в которой использован жесткий подход для борьбы с резонансами, как описано для конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4 в пункте 2.2 настоящего описания, или как описано для аудио преобразователей конструктивных исполнений R5-R7 в пункте 2.3,
- основание с жесткой и прочной геометрией, как описано для аудио преобразователя по варианту осуществления А в пункте 2.2.1 настоящего описания, и/или
- подвеска узла диафрагмы, как описано для аудио преобразователей в пункте 2.3 настоящего описания; и/или
- преобразователь поворотного действия, имеющий петельную систему, описанную в пунктах 3.2 или 3.3 настоящего описания.
Объединение одного/одной или нескольких из следующих узлов, конструкций или систем с разъединяющей системой, описанной в настоящем документе, приводит к пренебрежимо малому накоплению энергии в рабочем диапазоне частот аудио преобразователя, как показано графиками кумулятивного спектрального затухания/каскадными диаграммами, подробнее описанными ниже. Предлагаемый преобразователь по варианту осуществления А, например, содержит комбинацию этой разъединяющей системы со всеми вышеупомянутыми признаками аудио преобразователя. Это подробнее объясняется ниже в пунктах раздела 4 настоящего описания.
Разъединение узловой оси
Обратимся снова к фиг. А5 и А6. Как уже отмечалось, разъединяющие штифты А107, А108 разъединяющей системы А500 имеют продольную ось, по существу совпадающую с узловой осью аудио преобразователя поворотного действия, с которой они объединены или к которой прикреплены. Узловую ось аудио преобразователя можно наблюдать, когда преобразователь работает в гипотетическом неподдерживаемом состоянии, в котором никакие силы реакции не возникают и не влияют на конструкцию (такие как силы реакции, возникающие вследствие установочных элементов, например). Интересуемое местоположение А506 узловой оси - это место, вокруг которого поворачивается основание преобразователя вследствие сил реакции, возникающих при колебании диафрагмы, когда узел диафрагмы и основание преобразователя работают в гипотетическом неподдерживаемом состоянии на частотах, намного ниже частот, на которых возникают нежелательные резонансы диафрагмы. Ось, вокруг которой поворачивается основание преобразователя, в настоящем описании именуется как «узловая ось преобразователя». Местоположение узловой оси во время гипотетического неподдерживаемого состояния преобразователя в настоящем описании именуется как местоположение А506 узловой оси. В типичных преобразователях эта ось либо не существует, либо находится в месте, удаленном от узла основания преобразователя. В случае многих преобразователей поворотного действия и некоторых других драйверов эта ось существует вблизи или внутри узла основания. В примерном аудио преобразователе, описанном выше, узловая ось проходит по существу параллельно оси петли узла А101 диафрагмы.
Обычно, чтобы быть эффективными, разъединяющие установочные элементы должны быть податливыми для поступательных движений. Однако в случае аудио преобразователей поворотного действия, имеющих основание преобразователя, которое (если не защемлено) перемещается с действием, имеющим значительную вращательную составляющую при нормальной работе, есть особый случай, в котором разъединяющие установочные элементы А505/А504 могут находиться в местоположении А506 узловой оси, вокруг которой происходит указанный поворот, или вблизи его. В этом случае эти разъединяющие установочные элементы не должны обеспечивать значительную степень поступательной податливости, пока они податливо обеспечивают повороты вокруг узловой оси. Поскольку при нормальной работе преобразователь не будет пытаться совершать по существу поступательное движение в этом местоположении А506, в оболочку, к которой он прикреплен, будут передаваться лишь минимальные поступательные смещения.
Кроме того, если колебания проходят в преобразователь из внешних источников посредством поступательного движения этих установочных элементов А505/А504, это даст в результате лишь минимальное поступательное движение в петельной точке диафрагмы, что в свою очередь означает, что любое возбуждение диафрагмы будет по существу ограничиваться поворотами вокруг этой петельной оси. Фундаментальная мода диафрагмы действует как вид хорошо демпфированного разъединения против этого возбуждения. Если основание преобразователя разъединено таким образом, эффект, описанный выше, посредством которого резонансы оболочки и другие внешние колебания механически усиливаются легкой диафрагмой, будет, главным образом, подавлен. Это справедливо и в случае преобразователей микрофонов и предполагает, что микрофон будет лишь минимально реагировать на внешние колебания, несмотря на наличие фактически петельного соединения в его установке.
Это означает, что эти преобразователи могут разъединяться посредством установочной системы, обеспечивающей сопротивление поступательным движениям, и, следовательно, являющейся прочной и надежной. Следует отметить, что эти установочные элементы предпочтительно действительно обладают степенью податливости, и, предпочтительнее, что они также обеспечивают гашение, поскольку на практике узловая точка может слегка смещаться в рабочем диапазоне частот или даже в ходе одного колебания диафрагмы.
Анализ методом конечных элементов; определение узловой оси
Как уже отмечалось, местоположение А506 узловой оси узла основания преобразователя - это место, вокруг которого происходит поворот основания преобразователя с нулевым или, по меньшей мере, минимальным поступательным движением, когда аудио преобразователь работает в гипотетическом неподдерживаемом состоянии. Гипотетическое неподдерживаемое состояние - это состояние, в котором нет никаких внешних сил реакции, таких как от установочных элементов, кроме сил, возникающих вследствие колебания диафрагмы. Этого состояния можно было бы достичь при отсутствии силы тяжести, поскольку при этом преобразователю не потребовались бы установочные элементы, однако на практике добиться нулевой силы тяжести трудно.
Предпочтительный предлагаемый способ определения местоположения А506 узловой оси - использование анализа методом конечных элементов (МКЭ) для моделирования работы узла преобразователя при отсутствии силы тяжести без установочных элементов преобразователя.
Альтернативный подход к моделированию - работа аудио преобразователя с возбуждением диафрагмы узла от синусоидального входного сигнала в определенной полосе частот и анализ результирующего перемещения основания для определения места, претерпевающего нулевое поступательное движение.
Местоположение А506 узловой оси можно определить экспериментально, если преобразователь установить с использованием установочных элементов, исключительно эластичных и легких и прикладывающих фактически постоянную нагрузку на опоры в ответ на силу вследствие земного притяжения. Реакция преобразователя на синусоидальное возбуждение становится при этом фактически независимой от установочных элементов, и, следовательно, местоположение А506 оси нулевого поступательного движения можно определить с помощью датчика, такого как акселерометр. Преимущественным может быть использование датчика, легкого по сравнению с драйвером. Например, узел основания преобразователя мог бы подвешиваться посредством тонких податливых резиновых лент или мог бы класться легкий и податливый блок пенопласта с открытыми порами или набивки подушки. Возбуждение драйвера должно происходить на частотах, достаточно высоких, чтобы податливость установочных элементов была пренебрежимо мала, но вместе с тем и достаточно низких, чтобы преобразователь вел себя по существу как с одной степенью свободы.
Выше приведены примеры, которые специалист в области техники, к которой относится изобретение, может использовать для определения местоположения узловой оси конкретного узла преобразователя.
Возвращаясь к предпочтительному способу использования анализа МКЭ, существуют несколько подходов, использующих анализ МКЭ, которые можно выполнить, включая 1) модальный анализ: выполняют модальный анализ МКЭ драйвера при отсутствии силы тяжести, и узловая ось А506 является частью основания, совершающей лишь минимальное поступательное движение, когда наблюдается фундаментальная резонансная частота диафрагмы; 2) линейный динамический анализ методом конечных элементов: это еще один анализ МКЭ драйвера, опять-таки при отсутствии силы тяжести, с синусоидальными возбуждающими силами и силами реакции, прикладываемыми к диафрагме и основанию преобразователя соответственно в широком диапазоне частот, например, 20 Гц - 30 кГц. Амплитуды смещения в моделируемых местах нахождения датчиков на основании можно рассчитать, и по этой информации можно определить места на основании, претерпевающие наименьшее смещение. Это и будет узловая ось А506.
Далее более подробно описывается метод модального анализа (1).
Результаты компьютерного моделирования, проведенного в соответствии с этим методом, проиллюстрированы на фиг. А13а-A13m. При этом компьютерном моделировании строят и используют модель преобразователя, такую же или по существу подобную узлу преобразователя по варианту осуществления А, описанному выше. Модель представляет узел преобразователя без корпуса.
Преобразователь моделируют так, словно он плавает в свободном просе. Смоделированы плотность, модуль упругости и коэффициент Пуассона различных используемых материалов. Выполняют модальный анализ для определения резонансных мод, присущих преобразователю. Поскольку моделирование выполняют при отсутствии силы тяжести, рассчитанные первые шесть резонансных мод, состоящие из трех поступательных и трех вращательных мод всего преобразователя, происходят при 0 Гц и игнорируются. Другие резонансные моды, присущие преобразователю, показаны на фиг. А13а-m.
Первая соответствующая резонансная мода, возникающая на частоте 110 Гц, - это фундаментальной мода работы узла А101 диафрагмы, поворачивающегося относительно основания А115 преобразователя, и это показано на фиг. А13а, b, с, d и е. На фиг. A13a-d показан векторный график смещения, на котором сотнями стрелок показаны направление и величина смещения. Направление и длина каждой стрелки указывают направление и величину смещения точки преобразователя, находящейся на хвосте стрелки.
Как показано, узловая ось А506 основания преобразователя проходит приблизительно параллельно оси А114 поворота, хотя между ними есть небольшой угол А1301 величиной примерно 2,6 градуса. Если бы основание преобразователя было симметричнее относительно сагиттальной плоскости тела А217 диафрагмы, то эти две оси были бы ближе к тому, чтобы быть параллельными. На фиг. A13b показан вид в направлении А (указанном на фиг. А13а), на котором направление стрелок-векторов А1303 концентрично относительно точки на основании А115 преобразователя, таким образом указывая местоположение А506 узловой оси преобразователя.
Стрелки А1302, также указывающие смещение, в целом намного больше стрелок А1303, поскольку они указывают, что перемещение диафрагмы больше по сравнению с перемещением более тяжелого основания преобразователя. Как показано, стрелки А1302 настолько сосредоточены и настолько большие, что отдельные стрелки трудно разглядеть, и контур узла А101 диафрагмы неясен.
На фиг. A13d и А13е показан один и тот же вид в изометрии смещения фундаментальной резонансной моды за исключением того, что фиг. A13d представляет собой векторный график, а фиг. А13е - график смещений, указывающий величину смещения оттенком серого: чем светлее оттенок серого, тем больше смещение.
Фиг. A13f и g иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого второй резонансной моды диафрагмы (которую будем именовать как «первая разрушительная мода диафрагмы») на частоте 18,2 кГц, являющейся крутильной модой диафрагмы, в которой левый кончик диафрагмы движется вперед, когда правый кончик диафрагмы движется в противоположном направлении назад.
Фиг. A13h и i иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого второй разрушительной моды диафрагмы на частоте 19,4 кГц, являющейся модой разъединения на слои диафрагмы, в которой левый и правый кончики диафрагмы движутся в одном направлении поперек.
Фиг. A13j и k иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого третьей разрушительной моды диафрагмы на частоте 19,9 кГц, являющейся изгибной модой диафрагмы, в которой средняя зона кончика диафрагмы смещается вперед-назад.
Фиг. A13l и m иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого четвертой разрушительной моды диафрагмы на частоте 22 кГц, являющейся модой диафрагмы, в которой средняя зона кончика диафрагмы смещается вперед, когда левая и правая стороны кончика диафрагмы смещаются назад.
Следует отметить, что если бы мы моделировали преобразователь, имеющий другие части, жестко прикрепленные к основанию преобразователя, то эти другие части повлияли бы на распределение массы основания и также должны были быть включены в компьютерную модель. Следовательно, местоположение оси необходимо определять для всего узла основания преобразователя.
Работа разъединяющей системы
Теперь со ссылками на еще одно моделирование будет описана работа аудио преобразователя по варианту осуществления А, содержащего разъединяющие и другие предпочтительные признаки узла преобразователя.
Фиг. А14а иллюстрирует компьютерную модель той же модели аудио преобразователя, что и описана выше, которая теперь установлена на своей разъединяющей системе, подобной разъединяющей системе, используемой в аудио преобразователе по варианту осуществления А на фиг. А5а и описанной в пункте 4.2 выше. В частности, установочные элементы А504, А505 узловой оси расположены совпадающими с местоположением А506 узловой оси, определенным с помощью вышеописанного моделирования без поддерживания, а дальние установочные элементы А505 расположены на больших сторонах возле петли диафрагмы. На фиг. A14b показан еще один вид той же модели и указаны места шести моделируемых мест установки датчиков: А1401, А1402, А1403, А1404, А1405 и А1406. Следует отметить, что на этом виде, чтобы не загораживать место А1405 датчика, не показаны разъединяющая втулка А505, разъединяющая шайба А504 и разъединяющий штифт А107 на стороне расположения датчиков преобразователя, хотя эти части включены в компьютерную модель.
Вдоль стороны преобразователя определены моделируемые места установки датчиков: А1401 на кончике узла А101 диафрагмы, А1402 по ходу на боковой стороне диафрагмы, А1403 возле основания диафрагмы, А1404 на основании А115 преобразователя достаточно близко к диафрагме, А1405 на основании преобразователя и рядом с установочным отверстием для разъединяющего штифта А107 и А1406 на основании преобразователя на самом дальнем конце от диафрагмы.
Эту компьютерную модель проанализировали с использованием гармонического/модального анализа методом конечных элементов с поверхностями разъединяющей системы, нормально касающимися корпуса преобразователя, зафиксированного в просе. Например, зафиксировали в просе все следующие поверхности: наружные цилиндрические поверхности разъединяющих втулок А505, наружные плоские поверхности разъединяющих шайб А504 и наружные плоские поверхности разъединяющих пирамид А501, поскольку это представляет крепление этих поверхностей к неподвижным частям корпуса (такого как корпус, описанный на фиг. А6а). Графики смещений первых восьми мод колебания проиллюстрированы на фиг. А14с-A14r.
Ту же модель проанализировали с использованием линейного динамического анализа методом конечных элементов (МКЭ) и с синусоидальными силами и силами реакции, прикладываемыми к диафрагме и основанию преобразователя соответственно в диапазоне частот от 50 Гц до 30 кГц. Амплитуды смещения в моделируемых местах установки датчиков рассчитали как функцию частоты, и результаты показаны на графике на фиг. A14s.
График на фиг. A14s - это график логарифмическое смещение - логарифмическая частота для шести моделируемых мест установки датчиков при моделировании преобразователя: А1407 указывает график для датчика А1401, А1408 указывает график для датчика А1402, А1409 указывает график для датчика А1403, А1410 указывает график для датчика А1404, А1411 указывает график для датчика А1406, и А1412 указывает график для датчика А1405.
Следует отметить, что в этом моделировании для всех материалов использовался коэффициент демпфирования 2%. Это значение является низким и не представляет реакцию демпфирования, которую мы рассчитывали увидеть у использованных разъединяющих материалов, которыми в предпочтительной реализации были вязкоупругий уретановый полимер и силиконовый каучук. Причина использования низких значений этого коэффициента заключается в том, что резонансные пики, связанные с каждой модой, были резче и более ярко выраженными, благодаря чему эти моды можно легко выявить на графике на фиг. A14s.
На фиг. А14 (с-r) представлены результаты гармонического/модального анализа для разных резонансных мод преобразователя и разъединяющей установочной системы. Фиг. А14с и d иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого соответственно для всего драйвера на разъединяющих установочных элементах для первой резонансной моды разъединяющей системы на частоте 64 Гц. Графики показывают вращательную моду вокруг оси, проходящей приблизительно через разъединяющие втулки А505 и разъединяющие шайбы А504. На графике, показанном на фиг. A14s, место А1413 частоты указывает четкие пики на кривых А1410, А1411 и А1412, соответствующих трем датчикам на основании А115 преобразователя, и на графике для датчика А1409 на диафрагме. Кривые А1407 и А1408 для двух датчиков, ближайших к кончику диафрагмы, показывают лишь малое отклонение, поскольку смещение диафрагмы, связанное с фундаментальным резонансом (Wn) преобразователя, превосходит смещение вследствие первой резонансной моды разъединяющей системы. Следует отметить, что смещение, показанное на кривой А1412, на частоте 64 Гц очень мало, что свидетельствует о хорошей работе с минимальным поступательным движением в месте относительно жестких разъединяющих установочных элементов А504, А505 узловой оси. Относительно мягкие разъединяющие установочные элементы А501 используются в других местах в стороне от местоположения А506 узловой оси, поскольку эти места представляются передающими значительную энергию и движение на частотах до 64 Гц и примерно на этой частоте.
Фундаментальный резонанс (Wn) диафрагмы преобразователя на частоте 111 Гц - это следующий резонанс на графике на фиг. A14s, указанный на частоте А1414. Соответствующий пик можно видеть на всех шести графиках для мест установки датчиков. Фиг. А14е и f иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого соответственно для этой резонансной моды, являющейся такой же, как и мода, показанная на фиг. A13a-d. Смещения, показанные на кривых А1410, А1411 и А1412, сравнимы с таковыми на частоте 64 Гц в абсолютном отношении, но в части смещения диафрагмы эти графики на частоте 111 Гц фактически не имеют пиков. Это было бы очевидней на графике, откорректированном, чтобы сделать смещение диафрагмы постоянным на всех частотах. Таким образом, на этой частоте нет резонанса основания, включающего смещение на разъединяющих установочных элементах. Следует отметить, что при нормальной работе фундаментальная резонансная частота диафрагмы будет эффективно регулироваться электрическим демпфированием.
Фиг. A14g и h иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого второй резонансной моды разъединяющей системы на частоте 259 Гц, указанной на частоте А1415, являющейся поступательной модой с перемещением преобразователя вперед-назад по существу в направлении к кончику диафрагмы и от него. Фиг. A14i и j иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого третьей резонансной моды разъединяющей системы на частоте 266 Гц, являющейся, главным образом, поступательной модой. Соответствующие пики этих двух мод можно видеть на графике на фиг. A14s в месте А1415, но только для трех датчиков, расположенных на основании А115 преобразователя. Поскольку обе эти моды очень близки по частоте, два пика слились в один. Следует отметить, что обе эти моды дают в результате очень малые амплитуды смещения, что объясняется тем, что они едва возбуждаются из-за размещения основных установочных элементов, влияющих на моду на узловой оси основания, где смещения малы. Это свидетельствует о том, что разъединяющая установочная конструкция успешно подавила эти две резонансные моды. Следует также отметить, что если бы в модели использовались реалистические значения для демпфирования разъединением, то смещение уменьшилось бы в еще большей степени.
Фиг. A14k и l иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого четвертой резонансной моды разъединяющей системы на частоте 345 Гц, являющейся вращательной модой. Эту конкретную моду нельзя четко видеть на любой из кривых на графике на фиг. A14s (и поэтому это место не указано), поскольку сила, прикладываемая катушкой, и сила реакции, прикладываемая основанием преобразователя, действуют в направлении и прикладываются в месте, которые не возбуждают ее в достаточной мере. И в этом случае это свидетельствует о том, что разъединяющая установочная конструкция успешно подавила эту резонансную моду.
Фиг. A14m и n иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого пятой резонансной моды разъединяющей системы на частоте 468 Гц, являющейся вращательной модой. Фиг. А14о и р иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого шестой резонансной моды разъединяющей системы на частоте 479 Гц, являющейся, главным образом, поступательной модой, хотя присутствует и связанное значительное поворотное действие, указанное круговыми линиями смещения, видными на фиг. А14р. Поскольку обе эти моды очень близки по частоте, два пика слились в один, как показано в месте А1416. Это еще один случай, когда обе эти моды дают в результате очень малые амплитуды смещения, что свидетельствует о том, что они успешно подавлены за счет выбора мест и податливостей разъединяющих установочных элементов.
Фиг. A14q и r иллюстрируют векторный график и график смещений по шкале серого второй резонансной моды (которую будем именовать как «первая разрушительная мода диафрагмы») на частоте 18,2 кГц, являющейся крутильной модой диафрагмы (показанной также на фиг. A13f-g). Соответствующий пик можно видеть на всех кривых на графике на фиг. A14s в месте А1417. В этой полосе частот диафрагма больше не ведет себя как имеющая одну степень свободы относительно основания, и это означает, что маловероятно, что преобразователь будет иметь узловую ось в месте разъединяющих установочных элементов или возле него. Однако, поскольку смещения на высоких частотах малы, и все установочные элементы обладают некоторой податливостью, характеристики разъединения должны быть по-прежнему высокими.
Для этого преобразователя кривая А1412, соответствующая месту А1405 самых жестких/наименее податливых разъединяющих установочных элементов, показывает наименьшее смещение из всех мест установки датчиков по всем РДЧ.
Преимущество этой конструкции разъединяющей системы заключается в том, что сильно возбуждается и значительно влияет на смещение диафрагмы лишь одна из шести резонансных мод разъединяющей системы. Остальные пять мод оказывают лишь малое влияние как на диафрагму, так и даже на основание, о чем можно судить по тому факту, что все соответствующие пики имеют порядки величины менее смещения диафрагмы на той же частоте. Еще одно преимущество этой разъединяющей система заключается в том, что, несмотря на тот факт, что установочная система является относительно жесткой и менее податлива, чем некоторые другие, одна резонансная мода разъединяющей системы, которая возбуждается, возникает на относительно низкой частоте 64 Гц (хотя следует отметить, что в реальном варианте осуществления такой частоты быть не может). Кроме того, все резонансные моды разъединяющей системы являются высоко демпфированными.
Объяснение результатов моделирования
Упрощенная подвесная система представляет собой классическую систему масса-пружина-демпфер с одной степенью свободы, в которой к массе прикладывается сила, и идея заключается в том, чтобы минимизировать передачу силы в основание, к которому прикреплены пружина и демпфер. Обычно разъединение достигается в «управляемой массой» области, лежащей выше резонансной частоты. Вокруг резонансной частоты (управляемая демпфированием область) и ниже резонанса (управляемая жесткостью область) разъединяющая система обычно неэффективна.
Если перейти к обобщенному трехмерному преобразователю на разъединяющей системе, теперь имеются шесть степеней свободы преобразователя, перемещающегося на разъединяющей системе (плюс седьмая степень свободы, возникающая на низких частотах, связанная с фундаментальной резонансной частотой диафрагмы). Шесть степеней свободы - это три поступательных движения в трех ортогональных плоскостях, и три вращательных движения вокруг трех ортогональных осей поворота. В случае варианта осуществления А шесть соответствующих резонансных мод преобразователя показаны на фиг. A14c/d, A14g/h, A14i/j, A14k/l, A14m/n и A14o/p. Седьмая фундаментальная резонансная частота диафрагмы показана на фиг. A143e/f.
Как и в случае системы с одной степенью свободы, в обобщенном трехмерном преобразователе плюс разъединяющая система разъединение типично достигается лишь в управляемой массой области, лежащей выше частоты самого высокочастотного резонанса преобразователя. В случае преобразователя по варианту осуществления А самая высокочастотная резонансная мода при установке преобразователя с использованием разъединяющей системы показана на фиг. А14о/р и при моделировании возникает на частоте около 479 Гц. При этом можно предположить, что разъединяющая система начинает становиться эффективной лишь на более высоких частотах, таких как, скажем, выше 958 Гц (в два раза выше самой высокой резонансной частоты). Однако, как описано в пункте 4.7 выше, в дополнение к этому разъединяющая система, описанная в пункте 4.2 и моделированная, эффективна до частот, близких к самой низкой резонансной моды, показанной на фиг. A14c/d, возникающей на частоте приблизительно 64 Гц.
Это показывает, что предлагаемая разъединяющая система отвечает требованию патентоспособности «новизна» в том, что характеристики разъединения поддерживаются на частотах, ниже самой высокочастотной резонансной моды из других резонансных мод преобразователя на разъединяющих установочных элементах, включая все остальные пять резонансных мод в сторону управляемой массой области относительно самой низкой моды 64 Гц. Об этом свидетельствуют относительно низкие уровни смещения, наблюдаемые резонансных частотах, по сравнению с намеченным смещением диафрагмы при работе.
Это имеет существенное значение, поскольку нахождение относительно менее податливых разъединяющих установочных элементов А504, А505 узловой оси в местоположении А506 узловой оси преобразователя с приблизительно нулевым поступательным движением (в гипотетическом неподдерживаемом состоянии) позволяет ей эффективно перемещаться таким же образом, как если бы она перемещалась при отсутствии силы тяжести без сжатия жестких установочных элементов. Эту конструкцию разъединяющей системы можно рассматривать как сочетание поведения разъединяющей системы с поведением преобразователя «при отсутствии силы тяжести», так что на частотах в управляемых жесткостью и резонансом областях всей системы преобразователь/разъединение («первое рабочее состояние»), где на смещение влияют установочные элементы преобразователя, а также на частотах в управляемой массой области преобразователя («второе рабочее состояние», подобное «нулевой силе тяжести»), где установочные элементы преобразователя на смещение не влияют или влияют в меньшей степени, смещение преобразователя представляет собой поворот вокруг по существу одной и той же оси. Это сочетание означает, что для значительного разъединения поступательных движений и улучшения характеристик разъединяющей системы при работе используются лишь более податливые дальние установочные элементы А501, расположенные удаленными от местоположения А506 узловой оси (в то время как установочные элементы узловой оси вызывают работу устройства, словно оно находится в состоянии «нулевой тяжести»). Эти дальние установочные элементы А501 достаточно податливы, так что в случае преобразователя по варианту осуществления А соответствующая резонансная мода возникает на низкой частоте 64 Гц.
Рабочий диапазон частот (РДЧ)
Компьютерная модель моделируемого драйвера, рассмотренная выше со ссылками на фиг. А14а, может иметь рабочий диапазон частот, проходящий до такой низкой частоты как 20 Гц, хотя с фундаментальной частотой 111 Гц громкость будет резко падать. Нижняя граница этого драйвера будут варьировать в зависимости от окончательного конструктивного исполнения, в котором он будет использоваться
При реализации как драйвер персонального аудиоустройства «эффект близости» вследствие непосредственной близости к уху может повысить громкость низких частот. Если сторона диафрагмы, обращенная к барабанной перепонке, в какой-то степени уплотнена, воспроизведение низких частот может дополнительно усилиться.
Следует отметить, что есть возможность подстраивать фундаментальную резонансную частоту и демпфирование фундаментальной моды путем регулирования уплотнения между обращенной к барабанной перепонке стороной положительного давления воздуха преобразователя и другой стороной - стороной отрицательного давления воздуха.
Верхний конец частотной характеристики этого драйвера мог бы проходить близко к тому, что обычно считается пределом слышимости человеческого уха (20 кГц). Первая разрушительная мода диафрагмы возникает на частоте 18,2 кГц и представляет собой крутильную моду. Этот пик А1417 можно четко видеть на кривой смещения А1407 (на фиг. A14s) для датчика А1401 сбоку кончика диафрагмы. Если бы эту моду пришлось измерять микрофоном на оси, ее было бы трудно различить, поскольку мода не сильно возбуждена, и поскольку положительное звуковое давление, созданное с левой стороны диафрагмы, подавляется отрицательным звуковым давлением с правой стороны диафрагмы. На реальной каскадной диаграмме на фиг. Н2а эта мода - в месте Н203 - едва видна, так что РДЧ может проходить еще выше.
Вторая разрушительная мода диафрагмы в компьютерном моделировании, возникающая на частоте 19,4 кГц, также уравновешена и не перемещает значительное количество воздуха, так что ее фактически невозможно увидеть на кривой смещения на фиг. A14s.
Третья разрушительная мода диафрагмы в компьютерном моделировании, возникающая на частоте 19,9 кГц, соответствующая пику А1418 на кривой смещения на фиг. A14s, - это изгибная мода диафрагмы и мода, восприимчивая к возбуждению. Эта мода создаст заметный пик как на каскадной диаграмме, так и на графике частотной характеристики. РДЧ предпочтительно находится ниже частоты этой моды, поскольку она приводит к значительному искажению звука, хотя в этом случае искажение находится на границе диапазона слышимых частот.
4.2.2 Преобразователь по варианту осуществления Е - разъединяющая система
На фиг. Е1 и Е2 показан один вариант осуществления устройства Е200 аудио преобразователя (далее по тексту именуемого как «аудио преобразователь по варианту осуществления Е), содержащий узел Е101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием Е118 преобразователя посредством подходящего петельного узла. Как показано на фиг. Е2, узел Е200 преобразователя размещен в корпусе E118b преобразователя. Корпус преобразователя содержит на основании разъединяющие штифты Е208, подобные разъединяющим штифтам разъединяющей системы, описанным в пункте 4.2. Место разъединяющих штифтов было определено путем моделирования каждой части узла Е200, показанной на фиг. Е2, для определения местоположения узловой оси для основания преобразователя, включая корпус E118b и основание Е118а преобразователя и узел Е101 диафрагмы, размещенный в них. Это помогает определить предпочтительное местоположение для разъединяющего узла из другой части аудиоустройства, как описано выше в пункте 4.6. Этой другой частью могли бы быть, например, другой держатель, оболочка, корпус или дужка головного телефона. Разъединяющие штифты Е208 расположены на этой узловой оси или вблизи ее.
Предпочтительная разъединяющая установочная система для этого варианта осуществления содержала бы эластичные установочные элементы, такие как установочные элементы, изготовленные их эластомера, для обеспечения наибольшей опоры узлу, показанному на фиг. Е2, находящемуся на разъединяющих штифтах Е208. Эта система включала бы также дополнительные дальние установочные элементы, расположенные вдали от узловой оси, как описано в пункте 4.2, для обеспечения слабой опоры, предотвращающей поворот узла слишком далеко относительно части аудиоустройства, с которым узел разъединен, и для предотвращения касания этих двух частей при работе. На графическом материале описанная разъединяющая установочная система полностью не показана, но она подобна системе для разъединения преобразователя по варианту осуществления А, как показано на фиг. А2 и описано в пункте 4.2.
4.2.3 Преобразователь по варианту осуществления U - разъединяющая система
Конструкция
На фиг. U1 показано аудиоустройство, имеющее аудио преобразователь U101, установленный на корпусе (или части корпуса) или подвесе U102 посредством показанной предлагаемой разъединяющей системы U103. Разъединяющая система U103 содержит несколько эластичных и податливых установочных элементов U103a-c, расположенных по периферии преобразователя U101. Разъединяющая установочная система предназначена для поддерживания небольшого зазора U104 по значительной части периферии (предпочтительно, по всей периферии помимо мест установочных элементов) преобразователя U101 между преобразователем U101 и корпусом U102. Если обратимся также к фиг. U2, преобразователь U101 представляет собой преобразователь линейного действия, содержащий основание U202 преобразователя и узел U201 диафрагмы, с возможностью перемещения соединенный с основанием. Основание U202 имеет по существу толстую, жесткую и приземистую геометрию и содержит с одной стороны по существу полую и открытую камеру U215 для размещения подвижного узла U201 диафрагмы. Следует отметить, что основание узла преобразователя содержит часть U202, а также узел магнита, состоящий из магнита U205 и полюсных наконечников U206a-c. Согласно этому варианту осуществления узел U201 диафрагмы поддерживается в положении относительно камеры U215 ферромагнитной жидкостью. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления для поддерживания узла диафрагмы в камере U215 могут использоваться другие механические средства, известные специалистам в области, к которой относится изобретение. Узел диафрагмы может совершать возвратно-поступательное движение в камере U215 для преобразования звука. В частности, преобразующий механизм представляет собой электромагнитный механизм, содержащий катушку U209, проходящую поперечно от конструкции U212 диафрагмы в магнитное поле, создаваемое магнитом U205 и соответствующими полюсными наконечниками U206a-с. Узел U201 диафрагмы выровнен и не соединен с камерой, благодаря чему между наружной периферии конструкции U212 диафрагмы и внутренней периферией камеры U215 поддерживается по существу равномерный зазор U203. При этом аудио преобразователь по этому варианту осуществления содержит конструкцию диафрагмы по существу без физического соединения с окружающей конструкцией, как описано для аудио преобразователей конструктивных исполнений R5-R7 в пункте 2.3 настоящего описания. Однако согласно этому варианту осуществления конструкция диафрагмы может содержать или не содержать внутреннее и/или наружное усиление.
Вернемся к фиг. U1, разъединяющая система U103 содержит несколько установочных элементов, распределенных по периферии аудио преобразователя и, в частности, основания U202 преобразователя. Согласно этому варианту осуществления два разъединяющих установочных элемента U103b и 103с расположены и распределены вокруг полости U105, а третий установочный элемент находится на противоположном конце/стороне основания U202. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления может использоваться другое количество установочных элементов. Установочные элементы U103b и U103c соединяют наружную периферийную стенку полости U105, прилегающую к конструкции диафрагмы, и внутреннюю периферийную стенку корпуса U102. Внутренняя стенка корпуса содержит углубления, соответствующие установочным элементам U103b, U103c и предназначенные для их размещения. Каждый установочный элемент имеет криволинейный внутренний торец, чтобы соответствовать криволинейной наружной периферийной стенке полости U105. Противоположный торец установочного элемента U103b, 103с также является криволинейным, чтобы соответствовать внутренней стенке соответствующего углубления в корпусе. Третий разъединяющий установочный элемент U103a находится на противоположной полости U105 стороне основания U202 преобразователя между торцом основания и внутренней стенкой корпуса. Установочный элемент U103a расположен в соответствующем углублении во внутренней стенке корпуса. Этот установочный элемент U103a имеет по существу плоские противоположные торцы, чтобы соответствовать по существу плоскому торцу основания и плоской стороне углубления. Один конец каждого установочного элемента U103a-103с выполнен с заплечиком, чтобы в собранном состоянии входить с соответствующую канавку (не показанную) в соответствующем углублении. Каждый установочный элемент U103a-с имеет по существу большую толщину, чем глубина соответствующего углубления в корпусе, чтобы тем самым создавать по существу равномерный зазор U104 вокруг основания преобразователя между наружной периферийной стенкой основания и внутренней периферийной стенкой корпуса. Каждый установочный элемент U103a-с предпочтительно изготовлен из подходящего эластичного и податливого материала, такого как мягкая пластмасса, например, резиновый или силиконовый материал. Кроме того, установочные элементы предпочтительно жестко соединены на каждой стороне с основанием и корпусом любым подходящим способом, таким как клеящее вещество, очевидным специалистам в области, к которой относится изобретение.
Установочный элемент U103a находится на узловой оси преобразователя U101 или возле нее. Узловая ось - это ось, вокруг которой поворачивался бы аудио преобразователь в гипотетическом неподдерживаемом состоянии при колебании узла диафрагмы. На фиг. U2h показано место узловой оси U214 для аудио преобразователя по этому варианту осуществления. В этом примере установочный элемент U103a узловой оси находится на расстоянии от узловой оси приблизительно 10% продольной длины узла/основания преобразователя. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления установочный элемент может находиться на расстоянии менее 25%, или 20%, или 15% наибольшего размера узла основания, как описано выше. Согласно некоторым конструктивным исполнениям этот установочный элемент может быть относительно менее податливым, чем дальние установочные элементы U103b и 103с. Дальние установочные элементы U103b и U103c являются дальними от узловой оси. Они находятся на расстоянии от узловой оси приблизительно 80-90% длины основания, хотя ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления они могут находиться на расстоянии более 25% или 40%. Дальние установочные элементы U103b и U103с могут быть относительно более податливыми, чем установочный элемент U103a узловой оси, как описано выше.
Характеристики
Разъединяющая система по варианту осуществления U была разработана имеющей профиль податливости, отвечающий требованиям к характеристикам и соображения разработки, изложенным в пункте 4.4 настоящего описания. Эти характеристики аудио преобразователя были смоделированы, и результаты моделирования объясняются ниже.
Фиг. U2g-m представляют собой изображения результатов модального анализа по методу конечных элементов фундаментальной резонансной частоты диафрагмы, возникающей на частоте приблизительно 41 Гц, при моделировании аудио преобразователя по этому варианту осуществления в гипотетическом неподдерживаемом состоянии. Следует отметить, что для целей этого анализа подвеска диафрагмы моделируется как тонкий силикон в отличие ферромагнитной жидкости, чтобы облегчить анализ.
Как можно видеть на фиг. U2i и U2j, аудио преобразователь имеет узловую ось U214, вокруг которой поворачивается основание U202, будучи в гипотетическом неподдерживаемом состоянии. Поворот происходит, несмотря на тот факт, что диафрагма перемещается по существу линейно. Это объясняется асимметричным профилем аудио преобразователя и расположением узла диафрагмы и камеры U215 с одной стороны основания.
Фиг. U3c и U3d иллюстрируют результаты модального анализа методом конечных элементов драйвера, установленного на разъединяющих установочных элементах U103a-с. Эти фигуры иллюстрируют самую высокочастотную резонансную моду, включающую перемещение основания драйвера на разъединяющих установочных элементах. При моделировании эта резонансная мода возникала на частоте приблизительно 173 Гц. Следует отметить, что в этом случае установочные элементы асимметричны, что обычно, как и в данном случае, при работе узла диафрагмы приводит к возбуждению всех резонансных мод. Следует также отметить, что при моделировании наружные стороны установочных элементов N103a-c неподвижны в пространстве, и это допущение справедливо, если подвес и/или оболочка драйвера являются относительно жесткими и тяжелыми.
(4/4)
1
Уровень податливости, обеспечиваемый разъединяющими установочными элементами 103а-с, означает, что этот аудио преобразователь достаточен для работы в аудио преобразователе среднего диапазона, например, имеющем РДЧ приблизительно 100-1600 Гц. Октавный эквивалент этого РДЧ - 4 октавы. Взяв случай b) критериев податливости, вкратце изложенный в пункте 4.3.1 настоящего описания, нижний предел РДЧ (100 Гц) × 2=100 Гц × 2=200 Гц. 200 Гц выше, чем самая высокая частота резонансной моды 173 Гц этого аудио преобразователя. Поскольку мода 173 Гц - это самый высокочастотный резонанс основания на разъединяющих установочных элементах, это означает, что разъединяющая установочная система достаточно податлива, при этом все моды колебания основания на разъединяющих установочных элементах возникают на частотах ниже 200 Гц. Иными словами, резонансы это аудио преобразователя ограничиваются нижней четвертью РДЧ, что делает его подходящим в соответствии с этим критерием как преобразователь среднего диапазона.
4.3 Разъединяющие системы - общие соображения по разработке
Вышеописанное моделирование позволило определить некоторые принципы работы и соображения по разработке, которые будут описаны ниже, в помощь разработке эффективных разъединяющих систем в соответствии с разъединяющими системами, описанными в пунктах 4.2.1-4.2.3 настоящего описания. Специалистам в области, к которой относится изобретение, ясно, что эти принципы и соображения могут использоваться для разработки разъединяющих систем, альтернативных описанным в пунктах 4.2.1-4.2.3, и эти альтернативные конструкции, основанные на этих принципах и соображениях, не исключаются из объема настоящего изобретения. Если не указано иначе, ссылки на предлагаемую разъединяющую систему должны интерпретироваться как включающие не только варианты осуществления, описанные в пункте 4.2, но и разъединяющие системы, которые могут разрабатываться в соответствии со следующими соображениями.
4.3.1 Возбуждение мод за пределами РДЧ или возле них
Для того чтобы добиться приемлемых характеристик, разъединяющая система может разрабатываться так, что все моды колебания основания, возбуждаемые в значительной степени при работе конструкции диафрагмы, которые вызывают значительное перемещение (основания), возникают на частотах, лежащих за пределами РДЧ преобразователя или, по меньшей мере, рядом с нижним пределом РДЧ.
Первоочередные соображения - это податливость и/или профиль податливости разъединяющей системы и местоположение разъединяющей системы относительно соответствующего узла основания (или иного компонента, который она разъединяет). Выражение «профиль податливости» в отношении разъединяющей системы означает общую степень податливости, связанную со всеми разъединяющими установочными элементами, и/или относительные степени податливости среди разъединяющих установочных элементов, распределенных по разным местам на узле преобразователя.
Согласно некоторым вариантам осуществления, например, для эффективного разъединения податливость и/или профиль податливости разъединяющей установочной системы и местоположение разъединяющей установочной системы относительно соответствующего узла основания таковы, что все моды колебания, возбуждаемые в значительной степени при работе диафрагмы соответствующего аудио преобразователя и вызывающие значительное перемещение узла основания относительно по меньшей мере одной другой части аудиоустройства, не являющейся диафрагмой, возникают на частотах ниже:
a) РДЧ аудио преобразователя;
((октавный эквивалент РДЧ)/4)
b) нижнего предела РДЧ × 2;
((октавный эквивалент РДЧ)/2)
c) нижнего предела РДЧ × 2.
6
Например, если РДЧ 150-9600 Гц, то РДЧ - это точно 6 октав (9600=150×2). Таким образом, октавный эквивалент РДЧ равен 6.
Как описано выше, единственная резонансная мода, возбуждаемая в значительной степени при работе диафрагмы соответствующего аудио преобразователя и вызывающая значительное перемещение узла основания относительно по меньшей мере одной другой части аудиоустройства, не являющейся диафрагмой, - это резонансная мода, возникающая на частоте 64 Гц. Это означает, что применим случай (а), поскольку 64 Гц < РДЧ аудио преобразователя (т.е. <150 Гц). В этом случае характеристики разъединения высоки, поскольку при нормальной работе (150-9600 Гц) моды разъединяющей системы не возбуждаются.
((октавный эквивалент РДЧ)/4)
(9/4)
Если бы преобразователь должен был использоваться в диапазоне частот от 20 до 10240 Гц, то октавный эквивалент РДЧ был бы равен 9 октавам. Это означает, что применим случай (b), поскольку 64 Гц < нижнего предела РДЧ × 2=20 Гц × 2=95 Гц. Полоса частот от 95 до 10240 Гц содержит  РДЧ, так что преобразователь по-прежнему разъединен на большей части РДЧ, а это означает, что характеристики по-прежнему весьма высоки.
4.3.2 Минимизация сдвига местоположения узловой оси
На практике преобразователь, установленный в высококачественной разъединяющей установочной системе, может иметь местоположение узловой оси преобразователя, перемещающееся при работе. В диапазоне относительно низких частот (относительно РДЧ) перемещение основания преобразователя и местоположения узловой оси, если таковая существует, определяется, главным образом, механическими ограничениями разъединяющей установочной системы (такими как относительная податливость в установочных элементах А504, А505 и А501) - в настоящем документе именуемыми как «первое рабочее состояние». Как правило, перемещение основания преобразователя будет отличаться, и, если будет узловая ось, она будет сдвигаться по сравнению с перемещением в гипотетическом неподдерживаемом состоянии преобразователя.
На частотах ниже этого диапазона низких частот перемещение основания преобразователя и местоположения узловой оси, если таковая существует, становится определяемым, главным образом, местом и направлением сил, прикладываемых к основанию преобразователя (таких как силы реакции от колебания диафрагмы и/или резонансные силы), и распределением массы узла основания - в настоящем документе именуемыми как «второе рабочее состояние» (типично такое же, как местоположение узловой оси в гипотетическом неподдерживаемом состоянии).
Разъединяющая система, описанная в пункте 4.2.1 настоящего описания, оказывает сопротивление или, по меньшей мере, значительно уменьшает это изменение перемещения, включая аспект смещения местоположения узловой оси. Разъединяющая система разработана так, что в пределах РДЧ имеет место минимальное или нулевое перемещение местоположения узловой оси для минимизации или предотвращения поступательного перемещение в менее податливых местах разъединяющей системы.
Не все преобразователи, установленные в разъединяющей установочной системе, будут иметь узловую ось как в первом, так и во втором рабочих состояниях, поскольку возможно, что в одном или обоих состояниях соответствующие резонансные моды являются чисто поступательными. Второе рабочее состояние является предпочтительной модой работы для большей части диапазона частот РДЧ и особенно на частотах, на которых корпус или держатель или оболочка и т.д., с которыми преобразователь разъединен, имеет резонансы, которые могут возбуждаться, если разъединение неэффективно. Если узловая ось преобразователя существует для второго рабочего состояния, то разъединяющую установочную систему предпочтительно разработать так, что в первом рабочем состоянии место этой оси не смещается далеко, или, по меньшей мере, любое такое смещение оси должно происходить на относительно низкой частоте (относительно РДЧ).
Как описано в случае предлагаемого аудио преобразователя по варианту осуществления А, это достигается, если большая часть опоры, обеспечиваемой установочными элементами А504, А505 узловой оси, т.е. относительно менее податливыми установочными элементами, находится на оси нулевого поступательного движения преобразователя в гипотетическом неподдерживаемом состоянии (это состояние эквивалентно «второму рабочему состоянию») или, по меньшей мере, вблизи ее.
Если бы в аудио преобразователе по варианту осуществления А использовалась разъединяющая установочная система, не имевшая большей части опоры, обеспечиваемой вблизи местоположения узловой оси преобразователя второго рабочего состояния, то сильно бы возбуждались одна или несколько более высокочастотных резонансных мод преобразователя/разъединяющей системы, и, кроме того, это возбуждение приводило бы к смещению местоположения узловой оси при смещении из второго рабочего состояния в первое рабочее состояние. При условии, что вращательная податливость в установочных элементах узловой оси остается относительно малой, достаточное увеличение поступательной податливости разъединяющей системы в установочных элементах А504 и А505 узловой оси относительно податливости дальних установочных элементов А501 приведет к тому, что это место станет узловой осью в первом рабочем состоянии, а также во втором рабочем состоянии. Это означает, что смещение из второго в первое рабочее состояние (и наоборот) будет происходить на более низкой частоте (относительно РДЧ), поскольку будет регулироваться, главным образом, податливостью более мягких дальних установочных элементов.
Например, субоптимальным конструктивным исполнением разъединяющей системы может быть стандартный драйвер с коническим диффузором, имеющий поступательное действие диффузора (диафрагмы) и обладающий аксиальной симметрией, но асимметричной податливостью разъединяющих установочных элементов. Эта система может иметь второе рабочее состояние, не имеющее узловой оси преобразователя, и первое рабочее состояние, в котором имеется узловая ось преобразователя, и переход из второго состояния в первое может происходить на относительно высокой частоте. В этом случае разъединяющая система создает одну или несколько сильно возбужденных мод, происходящих на относительно высокой частоте, и может быть не в состоянии эффективно предотвращать прохождение в корпус или держатель или оболочку и т.д. колебания иного, нежели колебание на частоте, значительно отличающейся от этой частоты.
Эффективность разъединяющей системы связана со степенью, в какой она передает колебания. Передача колебаний может быть высокой и может даже превышать уровни в неразъединенной системе приблизительно на частотах, на которых податливость разъединяющей системы создает резонансные моды. Лучше всего, если устройство работает выше этих частот, однако это не всегда практически осуществимо. Приблизительно на этих частотах и ниже их местоположение узловой оси преобразователя либо определяется механическими ограничениями разъединяющей установочной системы, либо эти ограничения частично влияют на это местоположение.
Согласно некоторым вариантам осуществления податливость и/или профиль податливости разъединяющей установочной системы и местоположение разъединяющей установочной системы относительно соответствующего узла основания таковы, что аудио преобразователь работает во втором рабочем состоянии, если узел основания подвергается действию рабочей частоты выше приблизительно любого одного или нескольких из следующих пределов:
a) нижнего предела РДЧ аудио преобразователя;
((октавный эквивалент РДЧ)/4)
b) нижнего предела РДЧ × 2;
((октавный эквивалент РДЧ)/2)
c) нижнего предела РДЧ × 2.
Это обусловлено тем, что качество звучания повышается, если разъединяющая установочная система достаточно податлива, что резонансы разъединяющей системы и частоты, на которых установочная система эффективно не разъединяет, происходят на низких частотах по сравнению с РДЧ и, предпочтительно, по сравнению с полосой частот, к которой человеческое ухо наиболее чувствительно, а именно 400 Гц - 4 кГц.
Моделированный аудио преобразователь по варианту осуществления А работает во втором рабочем состоянии на частотах намного выше, например, на 1 октаву выше, самой высокочастотной 6-й резонансной моды разъединяющей системы (479 Гц), т.е. во втором рабочем состоянии с октавы выше 479 Гц, т.е. выше 958 Гц. Этот сценарий поддерживает оптимальные характеристики разъединения, хотя, как показано, в особом случае при тщательной разработке установочных элементов, как, например, в конструктивном исполнении А14, высокие характеристики могут достигаться и на более низких частотах. В частности, если система А14 работает на частотах близких к 64 Гц, например, ниже 128 Гц, резонансные моды разъединяющей системы в этом диапазоне частот будут возбуждаться лишь минимально, и, соответственно, будут вызывать лишь минимальную деградацию звука, несмотря на то, что драйвер переходит в свое 1-е рабочее состояние.
Как описано, разъединяющей системой будет обеспечиваться оптимальная изоляция, если разъединяющие установочные элементы и податливость разъединяющей системы будут предусмотрены такими, что узловая ось преобразователя в первом рабочем состоянии будет в том же месте, что и во втором рабочем состоянии. На практике неизбежны допуски, и, соответственно, разъединяющей системой будет обеспечиваться адекватная изоляция, если разъединяющие установочные элементы и податливость разъединяющей системы будут предусмотрены такими, что узловая ось преобразователя в первом рабочем состоянии будет очень близко к местоположению во втором рабочем состоянии.
Согласно некоторым вариантам осуществления разъединяющая установочная система имеет один или несколько дальних установочных элементов, находящихся на расстоянии более 25%, предпочтительнее, 40%, наибольшего размера узла основания от узловой оси преобразователя во втором рабочем состоянии. Поскольку перемещение узла основания относительно компонента, на котором он установлен, по всей видимости, будет значительным, дальние установочные элементы предпочтительно являются податливыми и создают большую опору преобразователю по сравнению с установочными элементами узловой оси. Назначение дальнего установочного элемента - главным образом, обеспечить некоторую центрирующую способность, предотвращающую касание преобразователем корпуса или некоторой другой части аудиоустройства при нормальной работе. Предпочтительно, дальние установочные элементы в совокупности достаточно податливы так, что если все остальные установочные элементы разъединяющей установочной системы убрать, частоты всех резонансных мод узла основания, включая узла основания относительно компонента, на котором он установлен, значительно возбужденных в ходе работы аудио преобразователя, ниже:
a) нижнего предела РДЧ аудио преобразователя;
((октавный эквивалент РДЧ)/8)
b) нижнего предела РДЧ × 2;
((октавный эквивалент РДЧ)/4)
c) нижнего предела РДЧ × 2.
Подходящий способ расчета частоты этих резонансных мод - компьютерная модель с использованием анализа методом конечных элементов.
4.4.3 Различные материалы и конструктивные исполнения разъединяющей системы
Разъединяющая установочная система может содержать самые разные материалы и конструктивные исполнения для обеспечения подходящей податливой опоры от одной части аудиоустройства для другой, чтобы эффективно ослабить механическую передачу колебания между этими двумя частями. Например, разъединяющая установочная система может содержать эластичный и/или упругий материал, такой как каучук, силикон или вязкоупругий уретановый полимер, или другой элемент, изготовленный из мягкой пластмассы. Она может содержать ферромагнитную жидкость, и эта жидкость может удерживаться на месте посредством приложения магнитного поля. Разъединяющая установочная система может использовать магнитное отталкивание, и, возможно, магнитный элемент с одной стороны отталкивает другой магнитный элемент с другой стороны. Согласно еще одному конструктивному исполнению для создания опоры между первым и вторым компонентами разъединяющая установочная система может содержать жидкость или гель. Жидкость или гель может содержаться в капсуле, изготовленной из эластичного материала. Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере одна из установочных систем могла бы содержать эластичный и/или упругий элемент, такой как металлическая пружина или иной металлический упругий элемент.
Согласно некоторым вариантам осуществления разъединяющая установочная система содержит эластичный материал, имеющий коэффициент механических потерь при температуре 24°С более 0,2, или более 0,4, или более 0,8, или, наиболее предпочтительно, более 1. Это означает, что резонансные моды, включая драйвер, перемещающийся на разъединяющих установочных элементах, могут лучше регулироваться.
4.4 Предпочтительные признаки аудио преобразователя в сочетании в разъединением
Как уже отмечалось, предлагаемые разъединяющие установочные системы, как описано для вариантов осуществления в пункте 4.2, например, и/или любые иные варианты осуществления разъединяющей системы, которые могут быть разработаны специалистами в области, к которой относится изобретение, в соответствии с соображениями, вкратце изложенными в пункте 4.3, предпочтительно используются в аудио преобразователе, содержащем любую комбинацию одного или нескольких (хотя, предпочтительно, всех) следующих признаков:
- толстая жесткая диафрагма, в которой для борьбы с резонансом использован жесткий подход, как описано для конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4 в пункте 2.2 или конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R5-R9 аудио преобразователя в пункте 2.3,
- основание с жесткой и прочной геометрией, описанное для аудио преобразователя по варианту осуществления А в пункте 2.2.1 настоящего описания, и/или
- диафрагма с периферией в свободном состоянии, как описано для преобразователей в пункте 2.3 настоящего описания; и/или
- преобразователь поворотного действия, имеющий петельную систему, описанную в пункте 3.2 или 3.3 настоящего описания.
Комбинация этих признаков с разъединяющей системой будет описана со ссылками (главным образом) на аудио преобразователь по варианту осуществления А, содержащий разъединяющую систему, описанную в пункте 4.2.1 настоящего описания. Однако ясно, что следующие описанные признаки аудио преобразователя могут использоваться в комбинации с любой иной разъединяющей системой, описанной в пункте 4.2.2 или 4.2.3, или иной разъединяющей системой, которая может быть разработана в соответствии с критериями, вкратце изложенными в пункте 4.3, в пределах объема настоящего изобретения.
4.4.1 Разъединение в комбинации с жесткой диафрагмой
Как уже отмечалось, если по существу толстая и жесткая конструкция диафрагмы, в которой для борьбы с резонансом использован жесткий подход (как описано для конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4 в пункте 2.2, например), достаточно разъединена с оболочкой драйвера, то ни резонансы оболочки, ни резонансы диафрагмы не будут затуманивать звуковоспроизведение в рабочем диапазоне частот. Следовательно, предлагаемые разъединяющие системы предпочтительно используются в аудиоустройстве, имеющем преобразователь, имеющий жесткую конструкцию диафрагмы, как описано, например, в отношении предлагаемой конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1. Признаки и аспекты конструкции диафрагмы конструктивного исполнения R1 этого примера аудио преобразователя подробно описаны разделе «Жесткая диафрагма» настоящего описания, который настоящим ссылкой включается в эту часть описания. Ниже для краткости будет приведено лишь краткое описание этой конструкции диафрагмы.
Обратимся к фиг. А2 и А15, согласно одному варианту осуществления аудиоустройство, содержащее одну из вышеописанных предлагаемых разъединяющих систем, дополнительно содержит аудио преобразователь, имеющий конструкцию А1300 диафрагмы конструктивного исполнения R1, представляющую собой слоистую конструкцию диафрагмы. Эта конструкция А1300 диафрагмы состоит по существу из легкой сердцевины/тело А208 диафрагмы и наружного работающего на нормальное напряжение усиления А206/А207, соединенного с телом диафрагмы рядом по меньшей мере с одной из больших сторон А214/А215 тела диафрагмы для противодействия сжимающим и растягивающим напряжениям, при работе возникающими на стороне тела или рядом с ней. Работающее на нормальное напряжение усиление А206/А207 может присоединяться снаружи к телу и по меньшей мере на одной большой стороне А214/А215 (как в проиллюстрированном примере), или, альтернативно, внутри тела непосредственно рядом и по существу вблизи по меньшей мере к одной большой стороне А214/А215, чтобы при работе оказывать достаточное сопротивление сжимающим и растягивающим напряжениям. Работающее на нормальное напряжение усиление содержит усиливающий элемент А206/А207 на каждой из противоположных - передней и задней - больших сторон А214/А215 тела А208 диафрагмы для оказания сопротивления сжимающим и растягивающим напряжениям, испытываемым телом при работе.
Конструкция А1300 диафрагмы дополнительно содержит по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент А209, заделанный в сердцевине и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон А214/А215, предназначенный для оказания сопротивления и/или по существу подавления сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе. Внутренний усиливающий элемент (элементы) А209 предпочтительно прикреплен/прикреплены к одному или нескольким наружным работающим на нормальное напряжение усиливающим элементам А206/А207 (предпочтительно, с обеих сторон, т.е. на каждой большой стороне). Внутренний усиливающий элемент (элементы) действует (действуют) для оказания сопротивления и/или подавления сдвиговой деформации, испытываемой телом при работе. Внутренних усиливающих элементов А209 предпочтительно несколько, и они распределены в сердцевине тела диафрагмы.
Сердцевина А208 изготовлена из материала, имеющего связанную структуру, меняющуюся в трех измерениях. Материалом сердцевины предпочтительно является пена или структурированный материал с упорядоченной трехмерной решеткой. Материал сердцевины может представлять собой композитный материал. Предпочтительно, материалом сердцевины является пенополистирол.
Диафрагма содержит по существу жесткое тело диафрагмы, поддерживающее по существу жесткую форму при работе в РДЧ преобразователя.
Предпочтительно, тело диафрагмы имеет максимальную толщину по меньшей мере 11% наибольшей длины тела до оси поворота. Предпочтительнее, максимальная толщина равна по меньшей мере 15% наибольшей длины тела до оси поворота.
Согласно некоторым вариантам осуществления толщина тела диафрагмы сходится на конус для уменьшения толщины к дальней зоне. Согласно другим вариантам осуществления толщина тела диафрагмы изменяется ступенчато для уменьшения толщины к зоне, дальней от центра массы узла диафрагмы.
Согласно некоторым вариантам осуществления внутреннее работающее на напряжение сдвига усиление конструкции диафрагмы этого примерного преобразователя может быть упущено, как в конструкциях диафрагмы, описанных для аудио преобразователей конструктивных исполнений R5-R7.
4.4.2 Разъединение в комбинации с аудио преобразователем типа с периферией в свободном состоянии
Как уже отмечалось, если аудио преобразователь, имеющий конструкцию диафрагмы с периферией, по меньшей мере, частично без физического соединения с окружающей конструкцией, как описано, например, в пункте 2.3, достаточно разъединенную с оболочкой аудио драйвера, то резонансы оболочки и резонансы диафрагмы в рабочем диапазоне частот могут быть уменьшены или полностью исключены, помогая тем самым предотвратить затуманивание звуковоспроизведения.
Подвески диафрагмы для конструкций диафрагмы с периферией по меньшей мере частично в свободном состоянии могут выполняться в геометрическом отношении более стойкими к резонансам без неоправданного ущерба общей податливости и амплитуде полного колебания диафрагмы. Кроме того, они могут иметь меньшую площадь, чтобы любые резонансы, которые могли бы возникнуть, были менее слышны. Поэтому согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемые разъединяющие системы предпочтительно используются в аудио преобразователе с диафрагмой типа с периферией в свободном состоянии, как описано в пункте 2.3 настоящего описания, настоящим ссылкой включаемом в эту часть описания.
Для краткости ниже будет приведено лишь краткое описание предпочтительной конструкции. Согласно предпочтительному конструктивному исполнению разъединяющая система используется в конструктивном исполнении аудио преобразователя, как описано для конструктивных исполнений R5-R7 в пункте 2.3 настоящего описания.
Обратимся к фиг. А2, аудио преобразователь в этом примере предназначен для обеспечения улучшенного поведения диафрагмы в части разрушения путем одновременно исключения подвески подвеса диафрагмы и уменьшения массы наружного работающего на нормальное напряжение усиления возле края (краев) тела диафрагмы. Аудио преобразователь в этом примере состоит из узла диафрагмы, имеющего конструкцию диафрагмы с периферией, по меньшей мере, частично без физического соединения с окружающей конструкцией. Кроме того, конструкция диафрагмы предпочтительно содержит по существу легкое тело диафрагмы с наружным работающим на нормальное напряжение усилением, масса которого уменьшается к одной или нескольким периферийным краевым зонам соответствующей большой стороны, удаленным от центра массы узла диафрагмы. В показанных примерах центр массы узла диафрагмы находится вблизи компонента передачи силы, такого как катушка, хотя ясно, что он может находиться и в другом месте в зависимости от конструкции узла.
Узел А101 диафрагмы содержит конструкцию А1300 диафрагмы, имеющую тело с одной или несколькими большими сторонами, усиленными наружным работающим на нормальное напряжение усилением. Работающее на нормальное напряжение усиление конструкции диафрагмы имеет распределение массы, при котором в одной или нескольких зонах, дальних от точки центра массы узла диафрагмы, количество массы относительно меньше. В дополнение к уменьшению массы работающего на нормальное напряжение усиления, конструкция диафрагмы имеют периферию по существу без физического соединения с внутренней стороной корпуса А601 в собранном состоянии. В этом примере периферия почти полностью без физического соединения с корпусом, хотя в некоторых вариантах она может быть без соединения и по меньшей мере на 20, 30, 50 или 80 процентах длины периферии.
В этом примере используется последовательность раскосов для создания наружного работающего на напряжение сдвига усиления с оставлением других частей поверхности без усиления, хотя ясно, что могут использоваться и другие виды усиления. Ближе к зоне основания конструкции диафрагмы (возле оси поворота, находящейся вблизи точки центра массы узла) раскосы шире, а в промежуточном месте по длине соответствующей большой стороны тела диафрагмы (например, приблизительно посредине большой стороны тела диафрагмы) к противоположному периферийному краю кончика большой стороны ширина работающего на нормальное напряжение усиления раскосы уменьшается для уменьшения массы.
Кроме того, этот аудио преобразователь имеет меньшую массу в одной или нескольких периферийных зонах конструкции диафрагмы (из-за отсутствия или наличия лишь минимальной подвески диафрагмы в этом месте), давая в результате каскад разгузки на остальной части диафрагмы, и тем самым дополнительно решает проблемы сдвига внутренней сердцевины.
Предпочтительно, между одной или несколькими периферийными зонами конструкции диафрагмы, не имеющими соединения с внутренней стороной оболочки, и внутренней стороной оболочки имеется небольшой воздушный зазор. Предпочтительно, ширина воздушного зазора менее 1/20 длины тела диафрагмы. Предпочтительно, ширина воздушного зазора менее 1 мм.
Согласно одному варианту осуществления диафрагма содержит тело диафрагмы, имеющее максимальную толщину по меньшей мере 11% наибольшей длины тела, предпочтительнее, по меньшей мере 14%.
Эти признаки позволяют получить драйвер, создающий минимальные резонансы в рабочем диапазоне частот и, таким образом, обладающий характеристиками исключительно низкого накопления энергии в рабочем диапазоне частот.
4.4.3 Разъединение в комбинации с компактным и стойким основанием
Как уже отмечалось, если основание аудио драйвера, являющееся относительно безрезонансным, поскольку изготовлено из жестких материалов и имеет компактную и стойкую геометрию (как описано в пункте 2.2.1 настоящего описания, например), достаточно разъединено с оболочкой, то ни резонансы оболочки, ни резонансы основания не будут затуманивать звуковоспроизведение в рабочем диапазоне частот. Признаки и аспекты этого основания А115 подробно описаны в пункте 2.2.1 настоящего описания, настоящим ссылкой включаемом в эту часть описания. Для краткости основание будет описано лишь вкратце.
Обратимся к фиг. А1, согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемые разъединяющие системы используются в аудиоустройстве, имеющем аудио преобразователь, содержащий основание А115 преобразователя, изготовленное из одного или нескольких компонентов/частей, имеющих характеристику относительно высокого удельного модуля упругости. Основание А115 преобразователя разработано по существу жестким, так что любые резонансные моды, которые оно имеет, будут предпочтительно происходить за пределами РДЧ преобразователя. Примером этого типа конструкции является основная часть основания А115 преобразователя (основная часть массы основания), содержащая магнит А102 и полюсные наконечники А103 и А104. Магнит А102 и полюсные наконечники А103 и А104 предпочтительно образуют по существу жесткую и приземистую, тяжелую и широкую часть основания А115 преобразователя.
Как будет подробнее объяснено ниже, основание имеет определенное распределение массы, за счет которого оно перемещается с действием, имеющим значительную вращательную составляющую, если узел основания эффективно не защемлен. Например, узел основания эффективно не защемлен, если преобразователь работает на достаточно высоких частотах, на которых жесткость разъединяющей установочной системы пренебрежимо мала или становится такой.
Основание А115 содержит часть электромагнитного приводного механизма, содержащую тело А102 магнита и противостоящие и разделенные полюсные наконечники А103 и А104 на одном конце тела А102. Полюсные наконечники присоединены к противоположным сторонам тела А102 магнита. Удлиненный контактный стержень А105 проходит поперечно по телу магнита в зазоре, образованном между полюсными наконечниками. Контактный стержень А105 соединен с телом магнита с одной стороны и с узлом А101 диафрагмы с противоположной стороны. Контактный стержень А105 выполнен имеющим большую площадь поверхности контакта на стороне соединения с телом А102 магнита по сравнению со стороной соединения с узлом А101 диафрагмы. Два разъединяющих штифта А107 и А108 разъединяющей системы, описанной в пункте 4.2.1, выступают вбок с противоположных сторон тела А102 магнита и предназначены для соединения с возможностью поворота основания А105 с соответствующим корпусом в собранном состоянии. Основание А115 может содержать тело А102 магнита из неодимия (NdFeB), стальные полюсные наконечники А103 и А104, стальной контактный стержень А105 и титановые разъединяющие штифты А107 и А108. Все части основания А115 преобразователя могут соединяться с использованием клеящего вещества, например, клея на основе эпоксидной смолы.
В этом примере преобразователь дополнительно содержит восстанавливающий/поджимающий механизм, функционально соединенный с узлом А101 диафрагмы для смещения узла А101 диафрагмы в нейтральное угловое положение относительно основания А115. Предпочтительно, нейтральное положение является, по существу, центральным положением совершающего возвратно-качательные движения узла А101 диафрагмы. Согласно предпочтительному конструктивному исполнению по этому варианту осуществления механизм центрирования диафрагмы в виде торсионного валка А106 связывает основание А115 преобразователя с узлом А101 диафрагмы и обеспечивает восстанавливающую/поджимающую силу, достаточную для центрирования узла А101 диафрагмы равновесное положение относительно основания А115 преобразователя. В этом конструктивном исполнении для обеспечения восстанавливающей силы используется торсионная пружина, хотя ясно, что в альтернативном конструктивном исполнении для обеспечения вращательной восстанавливающей силы могут использоваться и другие поджимающие компоненты или механизмы, хорошо известные в области техники, к которой относится изобретение.
Контактный стержень А105 соединен с торсионным стержнем А106 на концевом ушке А303 (см. фиг. A3), и для выполнения этого соединения жестким контактный стержень А105 должен выступать из тела А102 магнита и наружных полюсных наконечников А103 и А104, что образует жесткую, приземистую, тяжелую и широкую часть основания преобразователя. Торсионный стержень А106 проходит в боковом направлении и по существу ортогонально со стороны узла А101 диафрагмы и на конце узла А101 диафрагмы, ближайшем к основанию А115, или рядом с этим концом.
Контактный стержень А105 сравнительно тонкий и, соответственно, предрасположен к резонансам. Для их минимизации контактный стержень А105 сходится на конус для уменьшения массы возле концевого ушка А303, где изгиб приводит к максимальному смещению, а также для повышения относительной жесткости опоры, обеспечиваемой приземистой, тяжелой и широкой частью ближе к основанию выступа, где любая деформация приводит к наибольшему смещению зоны концевого ушка. Кроме того, контактный стержень в своем соединении с телом А102 магнита имеет большую площадь поверхности, ориентированной в двух разных плоскостях, для минимизации податливости, связанной с клеем, поскольку клей (эпоксидная смола), имеет сравнительно низкий модуль Юнга приблизительно 3 ГПа.
Поскольку основание А115 преобразователя установлено у одного конца диафрагмы, передняя и задняя большие стороны А214, А215 конструкции диафрагмы не имеют препятствий, что максимально увеличивает поток воздуха и минимизирует воздушные резонансы, создаваемые объемами воздуха, содержащимися между компонентами, такими как основание преобразователя, диафрагма и корпус А601.
4.4.4 Разъединение в комбинации драйвер поворотного действия
Поворотное действие и компонент передачи силы
Если преобразователь поворотного действия жестко установлен в оболочке или иной конструкции, имеющей присущие ей резонансы, эти резонансы могут возбуждаться драйвером во многом таким же путем, каким бы они возбуждались драйвером, имеющим диафрагму линейного действия, с нежелательным накоплением энергии в результате. В случае драйвера поворотного действия эта накопленная энергия может переходить из оболочки в диафрагму через петельную систему узла диафрагмы, поскольку, хотя петельные механизмы обычно довольно податливы в части одиночной вращательной фундаментальной моды, они передают энергию в силу присущего им сопротивления поступательным смещениям.
В этом процессе амплитуда колебаний может механически усиливаться из-за рассогласования импедансов между относительно тяжелыми панелями оболочки и компонентами основания преобразователя с одной стороны и легкой диафрагмы с другой.
Следовательно, аудиоустройство поворотного действия предпочтительно разрабатывать с разъединяющей системой, уменьшающей передачу колебаний с предрасположенных к резонансам конструкций в конструкцию диафрагмы. Например, один предпочтительный вариант осуществления представляет собой головной телефон, имеющий преобразователь поворотного действия, жестко установленный в прочной и компактной оболочке. При этом вся система преобразователь/оболочка представляет собой низкорезонансную систему или является по существу безрезонансной с разъединяющей системой для разъединения системы преобразователь/оболочка с большой и предрасположенной к резонансам дужкой. Это конструктивное исполнение предотвращает передачу колебаний в дужку (которая, между прочим, удалена от уха слушателя и не может непосредственно излучать звук), их накапливание посредством внутренних резонансных мод дужки, и затем высвобождение в ухо слушателя через диафрагму.
Как показано на фиг. А1 и А2, согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемые разъединяющие системы используются в аудиоустройстве, имеющем преобразователь поворотного действия. В собранном состоянии преобразователь содержит основание А115, с которым соединен и относительно которого поворачивается узел А101 диафрагмы. Основание А115 содержит, по меньшей мере, часть приводного механизма, при работе приводящего диафрагму во вращение относительно основания. В этом примере аудио преобразователя вращает диафрагму при работе электромагнитный приводной механизм, а основание А115 содержит тело А102 магнита с противостоящими и разъединенными полюсными наконечниками А103 и А104 на конце тела А102 рядом с узлом А101 диафрагмы. Катушка электромагнитного механизма расположена между полюсными наконечниками А103 и А104 и соединенную с приводным концом узла А101 диафрагмы.
Как показано на фиг. А2, один конец узла А101 диафрагмы, более толстый конец, имеет прикрепленный к нему компонент А109 создания силы. В одном предпочтительном виде - опять-таки вместе с использованием разъединяющих установочных систем, описанных в настоящем документе - преобразующий механизм содержит компонент передачи/создания силы (например, катушечную обмотку А109 или магнит), непосредственно жестко соединенный с конструкцией А1300 диафрагмы для минимизации вероятности нежелательных резонансных мод. Альтернативно, компонент передачи/создания силы жестко соединен с конструкцией А1300 диафрагмы посредством одного или нескольких промежуточных компонентов, и расстояние между компонентом передачи силы и телом диафрагмы менее 75% максимального размера тела диафрагмы. Предпочтительнее, это расстояние менее 50%, менее 35% или менее 25% максимального размера тела диафрагмы. Непосредственная близость способствует жесткости конструкции, опять-таки минимизируя вероятность нежелательных резонансных мод.
Конструкция А1300 диафрагмы, соединенная с компонентом создания силы, образует узел А101 диафрагмы. В этом примере компонент создания силы представляет собой катушечную обмотку А109, намотанную с приблизительной прямоугольной формой, состоящей из двух длинных сторон А204 и двух коротких сторон А205. Распорная деталь имеет профиль, дополняющий более толстое основание конструкции А1300 диафрагмы, чтобы в собранном состоянии узла аудио преобразователя/диафрагмы проходить по периферийному краю толстого конца конструкции диафрагмы или рядом с ним. Распорная деталь А110 прикреплена/жестко присоединена к стальному валику A111, образующему часть петельного узла А301. Комбинация этих трех компонентов, находящихся в основании/на толстом конце тела А208 диафрагмы, образует жесткое основание диафрагмы узла диафрагмы, имеющее по существу компактную и стойкую геометрию, создающее твердую и стойкую к резонансам платформу, к которой жестко крепится более легкая клинообразная часть узла диафрагмы.
В аудио преобразователе поворотного действия оптимальный кпд достигается, если преобразующий механизм находится относительно близко к оси поворота. Этот хорошо согласуется с целями настоящего изобретения в части минимизации нежелательных резонансных мод и, в частности, с вышеупомянутым замечанием, что расположение механизма возбуждения близко к оси поворота обеспечивает жесткое соединение с петельным механизмом посредством относительно тяжелых и компактных компонентов, не вызывая при этом слишком большого повышения инерции вращения узла диафрагмы. В этом случае радиус катушки может быть примерно 2 мм или примерно 13% длины А211 тела диафрагмы, хотя для оптимизации кпд можно использовать и другие радиусы.
Для того чтобы максимально повысить способность преобразователя обеспечивать высококачественное звуковоспроизведение за счет максимально увеличенной амплитуды полного колебания диафрагмы и меньшей подверженности резонансу, отношение радиуса места крепления компонента А109 передачи или создания силы к длине А211 тела диафрагмы, измеренной от оси поворота, предпочтительно менее 0,5 и, наиболее предпочтительно, менее 0,4. Это также может помочь оптимизировать кпд.
Жесткая петля (по меньшей мере в одном направлении)
Предпочтительно, узел диафрагмы поддерживается петельным узлом, жестким по меньшей мере в одном направлении поступательного движения. Преимуществом такого решения является обеспечение жесткой опоры, необходимой по существу для повышения частот разрушения диафрагмы. Контактный петельный узел и эластичный петельный узел, описанные в пунктах 3.2 и 3.3 настоящего описания, - это два таких петельных механизма, которые могут использоваться в сочетании с предлагаемыми разъединяющими системами.
Петельный узел предпочтительно является по существу жестким в некоторых направлениях, благодаря чему он в достаточной мере предотвращает относительное поступательное движение узла диафрагмы и соответствующего основания по меньшей мере по одной оси, или, предпочтительнее, по меньшей мере по двум по существу ортогональным осям поступательного движения, или, еще предпочтительнее, по трем по существу ортогональным осям поступательного движения.
Кроме того, петельный узел предпочтительно является по существу жестким в некоторых направлениях, благодаря чему он в достаточной мере предотвращает относительное вращение узла диафрагмы и соответствующего основания вокруг по меньшей мере одной оси, или, предпочтительнее, вокруг по меньшей мере двух по существу ортогональных осей иных, чем намеченная ось поворота узла.
Контактный вид петли
В одном виде этого варианта осуществления аудиоустройства, имеющего аудио преобразователь поворотного действия, описанный в пункте 4.5.1 настоящего описания, и предлагаемую разъединяющую систему, аудио преобразователь дополнительно содержит контактный петельный механизм, описанный в пункте 3.2, соединяющий с возможностью поворота узел А101 диафрагмы с основанием А115 преобразователя. Полное описание принципов и соображений разработки, связанных с контактной петельной системой, а также примерные варианты осуществления приведены в пункте 3.2 настоящего описания. Специалистам в области техники, к которой относится изобретение, ясно, что вместе с этой разъединяющей системой может использоваться любой контактный петельный механизм, разработанный в соответствии с настоящим описанием. Для краткости это описание ниже повторяться не будет, а будет приведено лишь краткое описание одной примерной контактной петельной системы, показанной в аудио преобразователе по варианту осуществления А.
Как показано на фиг. А1 и А2, в одном виде преобразователь поворотного действия содержит узел А101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием А115 преобразователя посредством петельной системы. Петельная система образует контакт качения между узлом А101 диафрагмы и основанием А115 преобразователя, и узел А101 диафрагмы может поворачиваться или качаться/колебаться относительно основания А115. В этом примере петельная система содержит петельный узел А301, имеющий по меньшей мере один петельный элемент, представляющий собой продольный петельный валик А111, качающийся по контактному элементу - продольному контактному стержню А105, имеющему поверхность контакта (лучшее всего видную на фиг. A1f). В этом примере петельный элемент А111 имеет по существу выпукло криволинейную поверхность контакта или верхушку на одной стороне петельного элемента в зоне А112 контакта, а поверхность контакта на одной стороне контактного стержня А105 в зоне А112 контакта является по существу плоской или ровной. Ясно, что согласно альтернативным конструктивным исполнениям либо петельный элемент А111, либо контактный элемент А105 может иметь выпукло криволинейную поверхность контакта на одной стороне и другую соответствующую поверхность контактного стержня, либо петельный элемент может иметь плоскую, вогнутую или менее выпуклую (с относительно большим радиусом кривизны) поверхность для обеспечения качения одной поверхности относительно другой.
Эти компоненты: петельный элемент А111 и контактный элемент А105 - удерживаются по существу в постоянном контакте силой, прикладываемой с некоторой степенью податливости поджимающим механизмом петельной системы. Поджимающий механизм может быть частью петельного элемента или отдельным от него. В примере аудио преобразователя по варианту осуществления А поджимающий механизм петельной системы представляет собой конструкцию на базе магнита, имеющую магнит А102 с противостоящими полюсными наконечниками А103 и А104 и действующую для прижатия петельного элемента к контактному элементу с желательным уровнем податливости. Поджимающий механизм обеспечивает, что при работе аудио преобразователя петельный элемент А111 и контактный элемент А105 остаются в физическом контакте, и предпочтительно является также достаточно податливым для относительного перемещения контактного элемента и петельного элемента. При этом петельный узел, и, особенно, подвижный петельный элемент менее восприимчив к сопротивлениям качению, которые могут иметь место при работе вследствие таких факторов, как отклонения от нормативов в процессе производства или изъяны на поверхностях контакта, и/или из-за пыли или иного постороннего материала, который может неизбежно попасть в узел при изготовлении или сборке петельного узла, например. Таким образом, петельный элемент А111 может продолжать кататься по контактному элементу, не оказывая при этом значительного влияния на поворотное движение диафрагмы при работе, тем самым подавляя или, по меньшей мере, частично ослабляя возмущения звука, которые в противном случае могли бы возникнуть.
Поджимающий механизм предназначен для прикладывания силы в направлении по существу параллельном продольной оси конструкции диафрагмы и/или по существу перпендикулярном плоскости, касательной к зоне или линии А112 контакта или верхушке петельного элемента А111, чтобы удерживать петельный элемент А111 прижатым к контактному элементу А105. Кроме того, поджимающий механизм достаточно податлив, по меньшей мере, в этом направлении, так что петельный элемент качения может двигаться по изъянам или постороннему материалу, присутствующему между поверхностями контакта петельного узла, с минимальным сопротивлением, тем самым обеспечивая при работе плавное и достаточно невозмущенное действие качения петельного элемента по контактному элементу. Иными словами, повышенная податливость поджимающей конструкции позволяет петле действовать подобно петельному узлу, имеющему идеально гладкие и бездефектные поверхности контакта.
Обратимся к фиг. А3а. Согласно этому варианту осуществления петельный узел А301 содержит связки А306 и А307, предназначенные для удерживания конструкции А101 диафрагмы в правильном положении в направлении, по существу перпендикулярном плоскости контакта.
При работе петельный элемент А111 предназначен для поворота на контактном элементе между двумя максимальными угловыми положениями, предпочтительно находящимися по обе стороны от центрального нейтрального углового положения. Согласно этому варианту осуществления петельный узел A301 дополнительно содержит восстанавливающий механизм А106 (показанный на фиг. A1a), предназначенный для восстановления узла петли диафрагмы в желательное нейтральное или равновесное угловое положение в части его фундаментальной резонансной моды, когда к диафрагме не прикладывается возбуждающая сила. Восстанавливающий механизм может содержать любой вид упругих средств для смещения узла диафрагмы в нейтральное угловое положение. Согласно этому варианту осуществления в качестве восстанавливающего/центрирующего механизма используется торсионный стержень А106. В другом виде, таком как описан в настоящем документе в отношении варианта осуществления Е, частично или полностью восстанавливающий механизм и сила создаются в петельном соединении за счет геометрии контактирующих поверхностей и за счет местоположения, направления и величины поджимающей силы, прикладываемой поджимающим механизмом. В том же или альтернативном виде значительная часть восстанавливающего/центрирующего механизма и силы обеспечивается магнитной системой.
Эластичный вид петли
В еще одном виде этого варианта осуществления аудиоустройства, имеющего аудио преобразователь поворотного действия, описанный в пункте 4.5.1 настоящего описания, и предлагаемую разъединяющую систему, аудио преобразователь дополнительно содержит эластичный петельный механизм, описанный в пункте 3.3, соединяющий с возможностью поворота узел диафрагмы с основанием преобразователя. Полное описание принципов и соображений разработки, связанных с эластичной петельной системой, а также примерные варианты осуществления приведены в пункте 3.3 настоящего описания. Специалистам в области техники, к которой относится изобретение, ясно, что вместе с этой разъединяющей системой может использоваться любой эластичный петельный механизм, разработанный в соответствии с настоящим описанием. Для краткости это описание ниже повторяться не будет, а будет приведено лишь краткое описание одной примерной эластичной петельной системы, показанной в аудио преобразователе по варианту осуществления В.
На фиг. В1 показан примерный предлагаемый аудио преобразователь поворотного действия, содержащий узел В101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с основанием В120 преобразователя примерным предлагаемым эластичным петельным узлом. Петельный узел В107 жестко соединен с основанием В120 преобразователя на одном конце и с узлом В101 диафрагмы на противоположном конце. Эластичный петельный узел В107 обеспечивает вращательное/поворотное движение/колебание узла В101 диафрагмы вокруг приблизительной оси В116 поворота относительно основания В120 преобразователя в ответ на электроакустический сигнал, воспроизводимый посредством катушечной обмотки В106, прикрепленной к узлу диафрагмы.
Петельный узел В107 содержит петельные элементы В201а, B201b, В203а и B203b, как показано на фиг. B2b, каждый из которых предназначен быть по существу жестким для оказания сопротивления силам растяжения и/или сжатия и/или сдвига, возникающим в их соответствующих плоскостях, но вместе с тем каждый из них является достаточно эластичным в плоскости по существу ортогональной оси поворота для обеспечения податливости в направлении вращения.
На фиг. В2 (a-g) показан петельный узел В107, соединенный с узлом В101 диафрагмы и с катушечной обмоткой В106. Для наглядности основание преобразователя с этих фигур убрано. Как показано на фиг. B3 (a-d), петельный узел В107 содержит по существу продольную основную раму диафрагмы и пару эквивалентных петельных конструкций, проходящих поперечно с каждого конца основной рамы и предназначенных для расположения с каждой стороны узла диафрагмы и основания преобразователя в собранном состоянии. Основная рама диафрагмы проходит по значительной части ширины на более толстом конце основания тела диафрагмы и предназначена для соединения тела диафрагмы и катушечной обмотки в собранном состоянии. Конструкция основной рамы будет подробнее описана ниже.
На фиг. B3 (a-d) подробно показан эластичный петельный узел В107 этого примера. Каждая петельная конструкция В201/В203 содержит соединительный блок В205/В206, предназначенный для жесткого соединения с одной стороной основания В120 преобразователя. Основание В120 преобразователя может содержать дополняющую выточку на поверхности конструкции в помощь соединению этих частей. Петельные конструкции дополнительно содержат пары эластичных петельных элементов В201а/B201b и В203а/B203b. Петельные элементы каждой пары В201а/B201b и В203а/B203b проходят под углом друг к другу. В этом примере петельные элементы В201а и B201b являются по существу ортогональными относительно друг друга, и петельные элементы В203а и B203b являются по существу ортогональными относительно друг друга. Однако в пределах объема изобретения и другие относительные углы, включая, например, острый угол между петельными элементами для каждой пары петельных элементов. Каждый петельный элемент является по существу эластичным, так что способен деформироваться в ответ на силы, по существу нормальные к элементу. Таким путем петельные элементы обеспечивают вращательное/поворотное движение и колебание узла диафрагмы вокруг оси В116 поворота. По меньшей мере один петельный элемент каждой пары (хотя предпочтительно оба) также предпочтительно является упругим, благодаря чему в собранном состоянии и при работе преобразователя смещается в нейтральное положение, чтобы тем самым сместить узел диафрагмы в нейтральное положение. Каждый элемент способен деформироваться, позволяя тем самым узлу диафрагмы поворачиваться в любом направлении из нейтрального положения.
В этом примере каждый петельный элемент В201а, B201b, В203а, B203b представляет собой по существу плоскую часть из эластичного и упругого материала. Как подробнее объяснено в пункте 3.3, возможны и другие формы, и этим примером изобретение не ограничивается.
В комбинации с этой разъединяющей системой А500 возможны и другие варианты эластичного петельного механизма, как подробно описано в пункте 3.3 настоящего описания.
4.5 Другие предпочтительные комбинации и/или реализации
Как описано выше, предлагаемые низкорезонансные аудиоустройства особенно преимущественны в устройствах для высококачественного звуковоспроизведения, а это означает, что ряд предлагаемых конструктивных исполнений, решающих проблемы резонанса, включая конструктивные исполнения, содержащие разъединяющие системы, которые помогают решить проблемы резонанса, может преимущественно использоваться в сочетании с признаками, способствующими высококачественному звуковоспроизведению. Эти признаки включают, но без ограничения, стереофоническое или многоканальное воспроизведение, широко- или, предпочтительно, полнополосное звуковоспроизведение и - в случае персональных аудиоустройств - установочные средства для (точного или повторяющегося) расположения преобразователей относительно уху или ушей пользователя.
Предпочтительно, средство возбуждения относится к типу высоколинейного и подходящего для высококачественного звуковоспроизведения, такое как устройство электродинамического типа.
В предлагаемых аудио преобразователях с высокой точностью воспроизведения, имеющих диафрагмы поворотного действия, звуковоспроизведение улучшено за счет максимального увеличения амплитуды полного колебания диафрагмы и уменьшения подверженности резонансу, если отношение радиуса места крепления компонента передачи силы к длине тела диафрагмы, измеренной от оси поворота, предпочтительно менее 0,6, предпочтительнее, менее 0,5, и, наиболее предпочтительно, менее 0,4.
4.5.1 Применение в стереофонических устройствах
Преобразователи громкоговорителей, в которых используются предлагаемые разъединяющие установочные системы, особенно преимущественны в устройствах высококачественного звуковоспроизведения. Поэтому предпочтительно, чтобы разъединяющие системы, описанные в пункте 4.2, или системы, которые могут разрабатываться в соответствии с пунктом 4.3, использовались в аудиоустройстве, имеющем два или более разных звуковых каналов, например, за счет конструктивного исполнения с двумя или более аудио преобразователями (например, преобразователь громкоговорителя), как часть стереофонической или квадрафонической системы в отличие от монофонической системы. Аудио преобразователи в этом примере предназначены для одновременного воспроизведения по меньшей мере двух разных звуковых каналов, предпочтительно независимых друг от друга.
В этих случаях применения разъединяющая установочная система может устанавливаться, чтобы, по меньшей мере, частично ослабить механическую передачу колебания между узлом диафрагмы первого преобразователя и второго преобразователя.
4.5.2 Персональное аудиоустройство
Как уже отмечалось, один пример назначения аудио преобразователя - это использование этого аудио преобразователя в персональных аудиоустройствах, поскольку нежелательные резонансы можно убрать за пределы слышимости, что потенциально даст беспрецедентно низкое накопление энергии справа от верхнего предела диапазон слышимых частот. Таким образом, еще одна предпочтительная реализация разъединяющих систем, описанных в пункте 4.2, - в персональном аудиоустройстве, предназначенном для размещения в ухе пользователя или рядом с ним, таком как головные телефоны или миниатюрные телефоны, вставляемые в ушную раковину.
Например, преобразователь по варианту осуществления А может выполняться в двух видах: драйвер громкоговорителя для воспроизведения средних/высоких звуковых частот громкоговорителя и драйвер громкоговорителя для воспроизведения низких звуковых частот. Оба эти устройства реализуются в двуухом околоушном головном телефоне, показанном на фиг. Н3а, в месте с правой стороны человеческой головы Н304, с околоушной прокладкой Н305, проходящей вокруг уха.
На фиг. H3b показаны голова Н304, ухо H303, драйвер Н302 низких звуковых частот, драйвер Н301 высоких звуковых частот, но не показаны остальные части головного телефона. Расположение драйвера Н301 высоких звуковых частот таково, что кончик диафрагмы (с которого создается основная часть звукового давления) находится близко и прямо перед ушным каналом, поскольку низкие частоты другого драйвера являются относительно ненаправленными.
Частота разделения, используемая в этой реализации, - 300 Гц, так что драйвер высоких звуковых частот воспроизводит в большой части диапазона частот (от 300 Гц до 20 кГц). Кончик диафрагмы драйвера Н302 низких звуковых частот находится перед верхней частью уха, близко к уху и к кончику драйвера высоких звуковых частот - в месте, максимально увеличивающем использование амплитуды полного колебания диафрагмы, достижимой с этой конструкцией, при этом максимально уменьшая общую ширину головного телефона по эстетическим соображениям.
Оба драйвера - драйвер Н301 высоких звуковых частот и драйвер Н302 низких звуковых частот - были измерены снятыми с головного телефона. По результатам измерений были построены графики кумулятивного спектрального затухания, иллюстрирующие по существу безрезонансные характеристики изобретения.
3
Драйвер Н301 громкоговорителя высоких звуковых частот имеет как ширину А219 тела диафрагмы, так и длину А211 тела диафрагмы, равные 15 мм. Максимальный расчетный угол полного колебания: +/- 15 градусов, что соответствует амплитуде полного колебания на кончике диафрагмы примерно 7,6 мм и объему вытеснения воздуха за полное колебание примерно 800 мм.
Характеристики были измерены на оси микрофоном в непосредственной близости (на расстоянии около 5 мм) от средины кончика узла А101 диафрагмы, и результирующий график кумулятивного спектрального затухания показан на фиг. Н2а. Ось y соответствует звуковому давлению в пределах от -60 дБ до 0 дБ, ось х соответствует частоте в пределах от примерно 100 Гц до 20 кГц, и ось z - это время от 0 до 2,07 мс.
На графике можно видеть широкий пик Н201 фундаментального резонанса диафрагмы на частоте примерно 170 Гц с широким хребтом, проходящим вперед во времени. Первая частота разрушения диафрагмы находится примерно на частоте 15 кГц и представляет собой крутильную моду, подобную показанной на фиг. A13g (и подобную пику А1417 на кривой датчика, как описано выше в отношении графика, показанного на фиг. A14s). Поскольку микрофон был расположен возле средины диафрагмы, создаваемое чистое давление воздуха было мало, и на графике кумулятивного спектрального затухания на фиг. Н2а эту моду трудно идентифицировать, но небольшой хребет, проходящий в место Н203, по всей видимости, является результатом этой резонансной моды.
Хребет, соответствующий первой моде разрушения, серьезно влияющей на частотную характеристику чувствительности по давлению, находится в месте Н204 на частоте приблизительно 20 кГц. Следует отметить, что программное обеспечение, создающее график кумулятивного спектрального затухания, приблизительно с 17 кГц начинает отфильтровывать часть графика.
Эта характеристика каскадной диаграммы этого преобразователя является очень хорошей. Высота «откоса» в зоне примерно 5 кГц приблизительно соответствует снижению на 50 дБ, но в диапазоне частот, указанном позицией Н205, преобразователь считается по существу безрезонансным, что предполагает, что откос был бы еще выше, если бы не экспериментальные и математические ограничения.
3
Драйвер Н302 низких звуковых частот имеет ширину тела диафрагмы 36 мм и длину тела диафрагмы 32 мм. Максимальный расчетный угол полного колебания: +/- 15 градусов, что соответствует амплитуде полного колебания на кончике диафрагмы примерно 16 мм и объему вытеснения воздуха за полное колебание примерно 8900 мм.
Характеристики были измерены на оси микрофоном в непосредственной близости (на расстоянии около 5 мм) от средины кончика узла диафрагмы, и результирующий график кумулятивного спектрального затухания показан на фиг. H6a. Ось y соответствует звуковому давлению в пределах от -55 дБ до 0 дБ, ось х соответствует частоте в пределах от примерно 100 Гц до 20 кГц, и ось z - это время от 0 до 2,07 мс.
Фундаментальный резонанс диафрагмы на частоте примерно 40 Гц находится ниже диапазона, показанного на этом графике, и является причиной широкого хребта, проходящего вперед во времени, причем Н605 является одной стороной этого хребта. Первая частота разрушения Н601 диафрагмы происходит на частоте примерно 6 кГц и представляет собой крутильную моду, подобную показанной на фиг. A13g. Хребет, соответствующий значительной моде разрушения, серьезно влияющей на частотную характеристику чувствительности по давлению, находящийся в месте Н602, возникает на частоте приблизительно 7 кГц. Возможно, наибольший хребет моды разрушения на графике находится в месте Н603 на частоте примерно 11 кГц.
Характеристики преобразователя низких звуковых частот подобны характеристикам преобразователя средних/высоких звуковых частот. Высота «откоса» в зоне примерно 4 кГц приблизительно 45 дБ.
Варианты осуществления K, W и Y, описанные в пунктах 5.2.2, 5.2.3 и 5.2.4, - это другие конструктивные исполнения персонального аудиоустройства, в которых использована разъединяющая система, разработанная в соответствии с принципами, описанными в настоящем документе.
4.5.3 Два преобразователя, прикрепленных к одной конструкции
Согласно некоторым вариантам осуществления аудиоустройство может содержать два или более аудио преобразователей, описанных в пунктах 4.2-4.4 (например, аудио преобразователь по варианту осуществления А, аудио преобразователь по варианту осуществления Е и/или аудио преобразователь по варианту осуществления U). Предпочтительно, в этом примере разъединяющая установочная система подобна любой установочной системе, описанной в пункте 4.2, или используется иная установочная система, разработанная в соответствии с принципами, изложенными в пункте 4.3, частично ослабляющая механическую передачу колебания между диафрагмой одного преобразователя и диафрагмой другого аудио преобразователя, чтобы помочь предотвратить возбуждение другого преобразователя этими колебаниями. Головной телефон, показанный на фиг. Н3а, - пример этого варианта осуществления. Это устройство содержит четыре драйвера громкоговорителя - по два с левой и правой сторон головного телефона. На фиг. Н3а показана лишь правая сторона, содержащая как драйвер Н301 высоких звуковых частот (подобный аудио преобразователю по варианту осуществления А) и драйвер Н302 низких звуковых частот (подобный таковому аудио преобразователя по варианту осуществления А за исключением того, что этот больше). Оба драйвера имеют разъединяющие системы (описанные в пункте 4.2.1 настоящего описания), помогающие уменьшить механическую передачу колебания между узлами диафрагм соответствующих драйверов Н301 и Н302. В этом примере оба драйвера имеют отдельный корпус, а разъединяющая система находится между аудио преобразователем и соответствующим корпусом. Кроме того, между корпусами соответствующих драйверов могут использоваться одна или несколько других разъединяющих систем, имеющих эластичные установочные элементы, такие как описанные в пунктах 4.2.2 и 4.2.3 или разработанные в соответствии с принципами, описанными в пункте 4.3, для дополнительного ослабления механической передачи колебания между узлами диафрагм. Левая сторона головного телефона - противоположная версия элементов с правой стороны. Каждый из четырех драйверов имеет разъединяющую систему, помогающую уменьшить механическую передачу колебания между диафрагмой этого драйвера и диафрагмой любого из других трех драйверов.
4.5.4 Конструктивные исполнения с несколькими разъединяющими системами
Согласно некоторым вариантам осуществления аудиоустройство может содержать две или более разъединяющих установочных систем. Один аудио преобразователь может содержать несколько слоев разъединяющих установочных систем. Например, персональное аудиоустройство, такое как головной телефон, может иметь систему, устанавливающую преобразователь на небольшой держатель, и еще одну систему, устанавливающий этот держатель на дужке. Каждая система способствует ослаблению механической передачи колебания между частями, которые соединяет каждая система. Каждая разъединяющая установочная система может быть такой же или отличаться от любой из систем, описанных в пункте 4.2 или разработанных в соответствии с принципами, изложенными, например, в пункте 4.3.
В реализации аудио устройства на фиг. Н3а и H3b, например, в аудиоустройстве предусмотрена пара аудио преобразователей Н301 и Н302, которые должны содержаться в одном корпусе Н305, как показано на фиг. Н3а. Согласно этому варианту осуществления каждый аудио преобразователь может содержать разъединяющую систему, подобную описанной выше в пункте 4.2.1, между основанием преобразователя и соответствующим субкорпусом каждого преобразователя. Между субкорпусами преобразователей Н301 и Н302, и/или между каждым субкорпусом и корпусом головного телефона или некоторым другим компонентом, предназначенным для размещения аудио преобразователя на ухе или ушах Н305 пользователя или возле него (них) может находиться дополнительная разъединяющая система.
Как правило, аудиоустройство, содержащее аудио преобразователь, имеющий диафрагму и преобразующий механизм, предназначенный для функционального преобразования электронного звукового сигнала и поворотного движения диафрагмы, соответствующего звуковому давлению, содержит также разъединяющую установочную систему, находящуюся между, по меньшей мере, первой частью или узлом, содержащим аудио преобразователь, и, по меньшей мере, одной другой частью или узлом аудиоустройства, чтобы, по меньшей мере, частично ослабить механическую передачу колебания между первой частью или узлом и, по меньшей мере, одной другой частью или узлом, причем разъединяющая установочная система эластично устанавливает первую часть или узел на вторую часть или узел аудиоустройства. Первой частью может быть корпус, такой как оболочка или держатель для размещения аудио преобразователя. Разъединяющая установочная система может находиться между аудио преобразователем и первой частью, являющейся оболочкой или держателем, такой или таким, как описаны в пункте 4.2. Второй частью может быть дужка, предназначенная для ношения пользователем для помещения аудио преобразователя в непосредственной близости от уха или ушей пользователя при использовании. В некоторых случаях, по меньшей мере, одна другая часть аудиоустройства имеет массу большую или, по меньшей мере, равную массе первой части, или, предпочтительнее, составляющую по меньшей мере 60%, или 40% или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере 20% массы первой части. Например, корпус или подвес предпочтительно имеет большую массу, чем основание преобразователя.
Любая из этих разъединяющих систем может быть подобной любой из описанных выше в пункте 4.2 или имеющих другую конструкцию, отвечающую принципам и соображениям разработки, вкратце изложенным в пункте 4.3.
Разъединяющие системы такого аудиоустройства могут объединяться с конструкцией диафрагмы, являющейся жесткой для улучшения характеристик аудио-устройства, как объяснено в пункте 4.4.1. Например, диафрагма может иметь тело, имеющее максимальную толщину по меньшей мере 11% или, предпочтительнее, по меньшей мере 14% наибольшей длины тела.
Разъединяющие системы такого аудиоустройства могут альтернативно или дополнительно объединяться с аудио преобразователем, имеющим конструкцию диафрагмы с периферией, по меньшей мере, частично в свободном состоянии в части узла диафрагмы для улучшения характеристик аудиоустройства, в пункте 4.4.2. Например, диафрагма аудио преобразователя содержит тело диафрагмы, имеющую периферию по существу без физического соединения с внутренней стороной первой части.
Кроме того, аудиоустройство может содержать два или более таких аудио преобразователей и/или две или более таких разъединяющих установочных систем.
4.5.5 Разбивка аудиоустройства на части для разъединения
В контексте настоящего изобретения разъединение чаще всего используется для разбивки крупного аудиоустройства, являющегося трудноуправляемым в части управления резонансом, на более мелкие части, одна из которых содержит драйвер и является достаточно малой, благодаря чему управление резонансом становится осуществимым за счет использования жестких материалов и стойких геометрий.
Зачастую преобразователь будет разъединен с держателем или оболочкой, однако возможны и другие конструктивные исполнения, например, основание преобразователя может жестко крепиться к достаточно компактному держателю или оболочке для образования «узла основания», который затем разъединяется с остальной частью аудиоустройства.
Иногда в одну и ту же установочную конструкцию, например, в дужку головного телефона или оболочку двухполосной акустической системы, такой как малая акустическая система персонального компьютер на фиг. Z1a-d, могут включаться два или более преобразователей. В этих случаях, если в качестве драйверов используются драйверы петельного действия, разъединением одного преобразователя с другим можно добиться ряда преимуществ, в том числе заключающиеся в том, что колебания одного легко не передаются другому и не возбуждают его, и что возможно меньшее искажение частоты вследствие эффекта Доплера, вызванное, например, тем, что более высокочастотный драйвер колеблется под действием присоединенного более низкочастотного драйвера. В случае акустической системы Z100 компьютера каждый драйвер громкоговорителя: блок Z101 высоких звуковых частот, блок Z102 низких/средних звуковых частот - разъединен с оболочкой Z104. Для того чтобы передаться с одного драйвера на другой, механические колебания должны пройти через обе разъединяющие системы, связанные с этими драйверами. Кроме того, оболочка Z104 имеет резиновые или другие по существу мягкие ножки Z105, разъединяющие оболочку с основанием или полом Z106. Это означает, что прежде, чем достичь пола, механические колебания с любого из двух драйверов аудио преобразователей Z101 или Z102 должны пройти через два комплекта разъединяющих систем, что уменьшает возбуждение резонансных мод пола и стен и мебели, стоящей на полу.
Более значительные преимущества достигаются при разъединении более тяжелых частей аудиоустройства. Для обеспечения значительного преимущества предпочтительно, чтобы разъединяющая система изолировала некоторую часть аудиоустройства, имеющую массу более массы узла основания, или, по меньшей мере, более 60%, или 40%, или 20% массы узла основания.
Например, в одном возможном конструктивном исполнении разъединенный аудио преобразователь содержит диафрагму, поддерживаемую ферромагнитной жидкостью. Предпочтительно, существенная часть поддержки, обеспечиваемой сигналу диафрагме против поступательных движений в направлении по существу параллельном фронтальной плоскости тела диафрагмы, обеспечивается ферромагнитной жидкостью. Поскольку эта конструкция преобразователя может быть выполнена имеющей низкие или даже нулевые уровни резонанса в РДЧ, она преимущественна в сочетании разъединяющими системами преобразователя, предотвращающими объединение преобразователя с оболочкой (или держателем и т.п.) и тем самым содержание предрасположенной к резонансам системы.
5. ПЕРСОНАЛЬНЫЕ АУДИОУСТРОЙСТВА
5.1 Введение
Персональные аудиоустройства, включая, например, головные телефоны, миниатюрные телефоны, вставляемые в ушную раковину, телефоны, слуховые аппараты и мобильные телефоны, содержат аудио преобразователи, предназначенные, чтобы при нормальном использовании находиться в непосредственной близости от головы пользователя или в непосредственной связи с головой пользователя для преобразования звука непосредственно пользователю или непосредственно от пользователя. Эти устройства типично конструктивно исполнены для расположения при использовании, например, приблизительно в десяти сантиметрах или менее от головы, ушей или рта пользователя. Персональные аудиоустройства обычно являются компактными и переносными, и, таким образом, аудио преобразователи, используемые в них, также по существу компактнее, чем в других случаях применения, таких как, например, бытовые акустические системы, телевизоры и настольные и переносные компьютеры. Такие требования к размерам обычно ограничивают гибкость в достижении желательного качества звука, поскольку необходимо учитывать такие факторы, как число аудио преобразователей, которое можно использовать. В большинстве случаев может требоваться, например, один аудио преобразователь для обеспечения полного диапазона звуковых частот, что потенциально могло бы ограничивать качество устройства.
Кроме того, аудио преобразователи, используемые для персональных аудиоустройств, обычно имеют ограниченный диапазон звуковых частот, которые они могут эффективно воспроизводить, из-за компромисса, вследствие которого увеличение амплитуды полного колебания диафрагмы и снижение фундаментальной частоты (Wn) приводят в результате к зоне деформации диафрагмы или еще подвесу диафрагмы, предрасположенной или предрасположенному к разрушительным резонансам с модой качания и модой «гонга» на высоких частотах.
Вышеописанные конструкции аудио преобразователя могут быть особенно (но не исключительно) преимущественными в персональных аудиоустройствах, поскольку они позволяют получать компактную конструкцию, одновременно обладая потенциалом достижения уровня характеристик в определенных ключевых аспектах, который трудно или невозможно достичь в устройствах, предназначенных для расположения вдали от уха, и в устройствах, которые могут быть сравнительного недорогими для изготовления. Ниже описываются некоторые варианты осуществления персональных аудиоустройств со ссылками на конкретные комбинации признаков вышеописанных конструкций аудио преобразователей, особенно преимущественных в этом случае применения.
5.2 Варианты осуществления персональных аудиоустройств
5.2.1 Вариант осуществления Р: миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину
На фиг. Р1-P3 показан первый вариант осуществления персонального аудиоустройства Р100 в виде устройства сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину. Это устройство может быть частью устройства миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержащего пару устройств сопряжения миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, для каждого уха пользователя. Хотя последующее описание будет со ссылками на миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину, ясно, что эта же описанная система или узел может реализовываться в любом ином персональном аудиоустройстве, включая (но без ограничения): головные телефоны, мобильные телефоны, слуховые аппараты и т.п. Показанные фигуры и вариант осуществления будут описаны со ссылками на одиночный миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину, однако ясно, что персональное аудиоустройство может содержать пару миниатюрных телефонов, вставляемых в ушную раковину, одинаковой или подобной конструкции для каждого из ушей пользователя.
Как показано, в частности, на фиг. Р1, аудиоустройство Р100 содержит по существу полое основание Р102, имеющее по меньшей мере одну камеру для размещения в ней узла аудио преобразователя. Основание Р102 по существу открыто на одном конце (обращенном к полости Р120) и по существу закрыто на противоположном конце за исключением небольшого отверстия или проточного канала Р105 для просачивания воздуха. Часть Р103 корпуса или подвеса, открытая на обоих концах, соединяется с основанием на открытом конце и создает проход для воздуха из узла преобразователя. Часть корпуса на противоположном конце соединяется с системой установки в ухе или устройством Р101 сопряжения, таким как ушной вкладыш Р101, с отверстием Р109. Таким образом, проход для воздуха проходит от узла преобразователя до отверстия Р109. Ясно, что основание Р102 и часть Р103 корпуса могут быть отдельными компонентами, соединенными любым подходящим механизмом (например, защелкивающееся зацепление, клей, крепежные детали и т.п.), или выполненными как одно целое. Вместе эти части Р102 и Р103 образуют корпус для узла преобразователя. Аналогично, часть Р103 корпуса и ушной вкладыш Р101 могут быть отдельными компонентами, соединенными любым подходящим механизмом (например, защелкивающееся зацепление, клей, крепежные детали и т.п.), или выполненными как одно целое. Устройство Р100 предпочтительно имеет тело, по форме выполненное таким, чтобы размещаться в ухе пользователя, например, в ушной раковине или ушном канале пользователя, и при этом оно может размещать аудио преобразователь рядом с ушным каналом пользователя или внутри его. Для комфорта тело ушного вкладыша Р101 может выполняться из мягкого материала или покрываться мягким материалом, таким как мягкая пластмасса, подобная силикону и т.п. При использовании ушной вкладыш Р101 предпочтительно предназначен по существу для плотного закрытия ушного канала. Основание Р102 содержит внутренний подвес, с которым жестко соединено и которым поддерживается основание аудио преобразователя.
Основание Р102 может содержать в себе электронные компоненты и содержать канал для приема в нем соединителя Р124 из другого устройства.
Если обратимся теперь, в частности, к фиг. P1g-P1l и P2a-d, узел аудио преобразователя содержит узел Р110 диафрагмы, подвижно соединенный с основанием Р102 посредством механизма возбуждения/преобразующего механизма. Согласно этому варианту осуществления механизм возбуждения представляет собой электромагнитный механизм, однако ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления могут использоваться и другие механизмы, такие как использующие приводы и т.п. Согласно этому варианту осуществления аудио преобразователь представляет собой преобразователь линейного действия, в котором узел диафрагмы предназначен для совершения при работе по существу линейного возвратно-поступательного/колебательного движения для преобразования звука. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления аудио преобразователь может представлять собой преобразователь поворотного действия, предназначенный для совершения поворотно-колебательного движения относительно основания. Узел Р110 диафрагмы содержит криволинейное или куполообразное тело Р125 диафрагмы. Тело диафрагмы предпочтительно выполнено из подходящего жесткого материала, такого как, например, титан. Согласно этому варианту осуществления тело диафрагмы является по существу жестким, благодаря чему при совершении возвратно-поступательного движения при работе преобразователя оно оказывает сопротивление деформации или изгибу. Однако ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления тело диафрагмы может быть по существу эластичным. С обеих сторон тело диафрагмы имеет по существу гладкую большую поверхность.
От периферии тела диафрагмы проходит и жестко прикреплено к ней продольное основание диафрагмы, содержащее основную раму Р115 диафрагмы и компонент Р114 передачи силы, жестко соединенный с ней. Компонент Р114 передачи силы согласно этому варианту осуществления представляет собой одну или несколько катушек Р114, образующих часть механизма возбуждения (или преобразования). Основная рама Р115 диафрагмы образует по существу продольный каркас для намотки катушки или катушек. Согласно этому варианту осуществления первая катушка Р114а намотана ближе к концу основной рамы со стороны куполообразного тела Р125, а вторая катушка P114b намотана ближе к другому концу. Ясно, что могут использоваться любое число и любое распределение катушек, и что этим примером изобретение не ограничивается. Согласно этому варианту осуществления по обе стороны катушек расположены выступающие направляющие элементы Р116а-Р116с, предназначенные для поддерживания катушек в соответствующем месте. В этом примере основная рама Р115 и направляющие элементы Р116 выполнены из разных компонентов и соединены между собой любым подходящим механизмом (например, защелкивающееся зацепление, клей, крепежные детали и т.п.), однако ясно, что они могут выполняться и как один цельный компонент. Основная рама проходит от периферии тела диафрагмы и жестко соединена с ней. В комбинации с катушечными обмотками и направляющими элементами она образует основание диафрагмы. Основание диафрагмы в комбинации с телом диафрагмы образует узел диафрагмы.
Две магнитные системы, каждая из которых содержит постоянный магнит Р112, внутренние полюсные наконечники P111a и P111b и наружный полюсный наконечник P111c, жестко соединены с внутренним подвесом основания Р102 по обе стороны центрального канала или воздушной камеры Р121, расположенной на стороне тела диафрагмы, обращенной в сторону от места установки в ухе. Наружный полюсный наконечник P111c ограничен подвесом, содержащим противоположные, по существу вертикальные внутренние стенки основания Р102, и жестко соединен с подвесом. Внутренний полюсный наконечник P111b посажен на боковую внутреннюю стенку Р102а части Р102 основания и жестко соединен с указанной стенкой. Другой внутренний полюсный наконечник P111a посажен на магнит Р112 и непосредственно прикреплен к нему. Внутренние полюсные наконечники P111a и P111b отнесены от наружного полюсного наконечника P111c и за счет действия магнита Р112 создают между ними магнитное поле, сосредотачивающее магнитный поток в этих двух закругленных кольцеобразных местах. Эти зазоры соответствуют числу катушек. Ясно, что это число могло бы быть иным в зависимости от числа катушек. В нейтральном положении каждая катушка Р114а, b совпадает с одним из двух зазоров. Согласно некоторым вариантам осуществления возможны неодинаковые числа зазоров и катушек, но при этом зазоры распределены, по меньшей мере, так, что при работе одна или несколько катушек проходят поперек между ними. Согласно некоторым вариантам осуществления звуковой сигнал может отклоняться в другие катушки в зависимости, например, от амплитуды полного колебания диафрагмы.
Внутренние и наружный полюсные наконечники создают между ними канал для одной стороны компонента передачи силы, содержащего каркас Р115 катушки и катушечные обмотки Р114а, b. В собранном состоянии компонент передачи силы проходит по этому каналу и при работе совершает в нем возвратно-поступательное движение. С этими каналами совпадают выточки Р102с в боковых внутренних стенках основание Р102, а также цилиндрическое распорное кольцо Р122, чтобы при работе позволять компоненту передачи силы проходить внутри.
Согласно этому варианту осуществления опора и выравнивание компонента передачи силы узла Р110 диафрагмы поддерживаются с помощью ферромагнитной жидкости P113a-d (далее по тексту именуемой как феррожидкость). Феррожидкость удерживается в каждом зазоре, образованном между внутренними и наружным полюсными наконечниками в силу магнитного притяжения жидкости к магнитному потоку, сосредоточенному здесь, и основание диафрагмы проходит через нее. В собранном состоянии в каждом зазоре внутреннее и наружное кольца феррожидкости притягиваются к внутренним и наружному полюсным наконечникам соответственно и располагаются на них. При работе узел Р110 диафрагмы совершает возвратно-поступательное движение в феррожидкости и через нее и действием феррожидкости поддерживается выровненным с зазорами, образованными между полюсными наконечниками. Предпочтительно, феррожидкость находится в тесном контакте с диафрагмой и/или по существу плотно к ней, за счет чего по существу предотвращает поток газов, таких как воздух, между ними.
Заднее отверстие или проточный канал Р105 для просачивания воздуха образовано (образован) в основании Р102 по одну сторону тела диафрагмы. Проточный канал Р105 по существу находится на одной линии с каналом, проходящим между магнитами Р102. Проточный канал Р105 может содержать проницаемый или пористый элемент или материал Р123, такой как сетка, или пенопласт с открытыми порами, или ткань, соединенный с основанием Р102 для пропуска через него потока газов, включая воздух, и в то же время для предотвращения попадания в устройство других посторонних материалов. Ясно, что этот элемент или материал Р123 является предпочтительным, но не обязательным. Проточный канал Р118 находится со стороны подвеса и сообщается по текучей среде с воздушной полостью Р120 со стороны узла диафрагмы, предназначенной для размещения в ухе пользователя или рядом с ним. С противоположной стороны узла диафрагмы (обращенной в сторону от ушного вкладыша/стороны сопряжения устройства) расположена воздушная полость Р121. Проточный канал Р118 может содержать проницаемый или пористый элемент или материал Р126, такой как сетка или вспененная ткань или материал, соединенный с основанием Р102 для пропуска через этот проход потока газов, включая воздух, и в то же время для подавления любых нежелательных резонансов, которые могли бы возникать в нем. Ясно, что этот элемент или материал Р126 является предпочтительным, но не обязательным.
При работе, когда под действием механизма возбуждения узел диафрагмы совершает возвратно-поступательное движение, создается звуковое давление, которое передается по каналу верхней части Р103 корпуса и из отверстия Р109 ушного вкладыша Р101. В некоторых случаях этот канал может представлять собой удлиненное горло или канал, ведущий в ушной вкладыш Р101. В этом удлиненном горле или канале части Р103 корпуса и в зоне воздушной полости Р121 при работе могут возникать нежелательные резонансы. Для подавления нежелательных воздушных резонансов, которые при работе могли бы возникать в этих зонах, в этом горле может помещаться проницаемый или пористый материал, такой как вспененный материал Р127. Ясно, что этот материал Р127 является предпочтительным, но не обязательным.
Периферия в свободном состоянии
В персональных аудиоустройствах ввиду их малого размера разработка подвесной системы узла диафрагмы связана с особенными трудностями. В частности, трудно добиться большой амплитуды полного колебания диафрагмы и низкой фундаментальной резонансной частоты диафрагмы при очень маленькой и легкой конструкции диафрагмы без создания резонансов диафрагмы и подвески приблизительно в диапазоне высоких звуковых частот и без добавления ненужной массы.
В обычном преобразователе линейного действия персонального аудиоустройства, в котором узел диафрагмы предназначен для совершения линейного возвратно-поступательного движения, требование относительно широкого диапазона частот означает, что в отличие от случая сравнимого по размерам драйвера высоких звуковых частот бытовой акустической системы, например, есть требование относительно значительной амплитуды полного колебания диафрагмы и требование относительно высокой податливости подвески. Это подразумевает, что должна быть значительная площадь зоны подвеса, вовлеченная в деформацию, для достижения большой амплитуды полного колебания, и что в случае драйвера типичного головного телефона или миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, эта широкая зона должны быть, кроме того, приблизительно в 100 раз податливее (например, в 100 раз менее жесткой для достижения, например, резонансной частоты Wn=100 Гц), чем подвес типичного драйвера высоких звуковых частот (который достигает резонансной частоты Wn=1000 Гц, например), для обеспечения фундаментальной резонансной частоты для диафрагмы, приблизительно в 10 раз ниже.
Поэтому большинство головных телефонов и миниатюрных телефонов, вставляемых в ушную раковину, имеет фундаментальную резонансную частоту диафрагмы, намного выше, чем было бы приемлемым для бытовых акустических систем, с характеристикой, обычно скатывающейся ниже примерно 90 Гц, при этом имея также характеристики высоких звуковых частот, претерпевающие больше резонансов, чем эквивалентный драйвер высоких звуковых частот бытовой акустической системы.
Например, в то время как в бытовых акустических стереосистемах воспроизведение низких звуковых частот обычно опускается ниже 35-40 Гц, топ-модель динамического головного телефона обычно имеет фундаментальную резонансную частоту диафрагмы около 100 Гц, а воспроизведение низких звуковых частот обычно опускается ниже примерно 80 Гц. Кроме того, сравнение каскадных диаграммам драйвера высоких звуковых частот бытовых акустических систем высшего класса и топ-модели головного телефона обычно показывает, что драйвер высоких звуковых частот бытовой акустической системы страдает значительно меньше от проблем искажения, связанных с накоплением энергии, особенно на высоких звуковых частотах.
Таким образом, подвеска диафрагмы является важным элементом разработки в персональных аудиоустройствах. Использование узла аудио преобразователя с периферией, по меньшей мере, частично в свободном состоянии, как описано в пункте 2.3 настоящего описания, например, потенциально может улучшить работу персонального аудиоустройства, требующего подвески с относительно высокой податливостью перемещению. Персональное аудиоустройство Р100, например, содержит аудио преобразователь, имеющий узел Р110 диафрагмы, содержащий тело диафрагмы и механизм возбуждения, предназначенный действовать на тело диафрагмы для перемещения тела при использовании в ответ на электрический сигнал для создания звука. Аудиоустройство дополнительно содержит корпус, образованный частично основанием Р102, а также частью Р103 корпуса, размещающей в себе аудио преобразователь. Как показано на фиг. P1h, тело/конструкция диафрагмы имеет наружную периферию без физического соединения с окружающей конструкцией, такой как внутренний подвес и/или основание Р102. Согласно этому варианту осуществления периферия тела диафрагмы не имеет физического соединения почти по всей периферии. Согласно этому варианту осуществления узел Р110 диафрагмы, включая тело диафрагмы, не имеет физического соединения с внутренними и наружным полюсными наконечниками Р111а-с механизма возбуждения. Поскольку эти части Р111а-с жестко соединены с внутренней стороной корпуса (с внутренним полюсным наконечником P111a посредством магнит Р112 и внутренним полюсным наконечником P111b), они образуют часть внутренней части, с которой узел диафрагмы физически не соединен.
Тело/конструкция диафрагмы и узел диафрагмы Р110 не имеют физического соединения с внутренней стороной части Р103 корпуса и внутренней частью части Р102 основания. Все подвижные части узла диафрагмы Р110, включая тело диафрагмы и основание диафрагмы, полностью без физического соединения с внутренней стороной корпуса или основания. Ясно, что выражение «полностью без физического соединения», используемое в настоящем описании, означает «по меньшей мере, почти полностью без физического соединения». В некоторых случаях может потребоваться, например, жесткое соединение проводов, проходящих к катушкам, к окружающей конструкцией, однако специалистам в области, к которой относится изобретение, ясно, что это соединение не создает и не предназначено создавать опору или подвеску для узла диафрагмы, к которой относятся выражения «полностью без физического соединения» или «по существу без физического соединения».
Даже в случае использования конструкции с периферией частично в свободном состоянии площадь компонентов подвески, подверженных деформации, значительно уменьшается, и эти компоненты сравнительно более стойки геометрически к внутренним резонансам в отношении обеспеченных податливости и амплитуды полного колебания. Это помогает решить трехсторонний компромисс между амплитудой полного колебания диафрагмы, фундаментальной резонансной частотой диафрагмы и высокочастотными резонансами, вызываемыми обычными подвесками. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления тело/конструкция диафрагмы и/или узел диафрагмы могут быть, по меньшей мере, частично и в значительной степени без физического соединения, например, по меньшей мере на 20 процентах длины, или по меньшей мере на 30% длины наружной периферии. Предпочтительнее, тело/конструкция диафрагмы и/или узел диафрагмы по существу не имеют физического соединения, например, по меньшей мере на 50 процентах длины и, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 80 процентах длины.
Кроме того, согласно этому варианту осуществления показано устройство миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержащее ушной вкладыш, предназначенный для размещения в ушной раковине, или на входе ушного канала, или в ушном канале уху пользователя. Преимущества конструкции диафрагмы с периферией, полностью, по существу или частично в свободном состоянии, как описано выше и как показано согласно этому варианту осуществления, в определенной мере увеличиваются в случае миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, поскольку ввиду того, что часть преобразователя устройства обычно должна быть достаточно малой, чтобы помещаться по существу внутри ушной раковины или ушного канала уха, или, по меньшей мере, должна быть достаточно малой, чтобы могла удерживаться без дужки, низкая масса диафрагмы особенно затрудняет снижение фундаментальной резонансной частоты. Кроме того, требование относительно малого размера узла диафрагмы означает, что особенно преимущественной является большая амплитуда полного колебания.
В этом случае преобразователь не имеет вообще или имеет мало нежелательных резонансов, возникающих в диапазоне слышимых частот. Еще одно преимущество диафрагмы с периферией, полностью, по существу или частично в свободном состоянии, в миниатюрном телефоне, вставляемом в ушную раковину, заключается в том, что в силу малого размера ослабление или исключение ограничений, накладываемых обычными подвесками, оставляет узел диафрагмы, драйвер и устройство в целом, которые можно изготовить имеющими очень мало или даже не имеющими значительных нежелательных резонансных мод. Как описано выше, нежелательные резонансные моды в громкоговорителе склонны накапливать, а затем после задержки высвобождать колебательную энергию диафрагмы, которая в свою очередь в большинстве случаев субъективно затуманивает воспроизводимое звучание.
Поддержка феррожидкостью
Согласно этому варианту осуществления узел Р110 и/или конструкция диафрагмы, включая все наружные периферийные зоны, не имеющие физического соединения с корпусом, поддерживаются в рабочем положении относительно механизм возбуждения основания и относительно внутренней части корпуса жидкостью, наиболее предпочтительно, феррожидкостью.
Узел и/или конструкция диафрагмы без физического соединения с окружающим телом, но поддерживаемые с помощью ферромагнитной жидкости для подвешивания узла диафрагмы относительно механизма возбуждения и/или основания преобразователя, могут быть высокоэффективными и в персональных аудиоустройствах, поскольку резонансы подвески практически исключены, и при этом по-прежнему могут обеспечиваться большая амплитуда полного колебания диафрагмы и широкий диапазон частот. Исключение эластичной зоны диафрагмы и/или эластичного подвеса может обеспечить дополнительные улучшения, включая, но без ограничения, повышенную линейность, меньшие гармонические искажения и более линейную фазочастотную характеристику.
Предпочтительно, феррожидкость поддерживает узел диафрагмы в степени, предотвращающей касание или трение, например, на периферии узла диафрагмы об основание преобразователя или механизм возбуждения.
Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления тело диафрагмы аудио преобразователя может содержать наружную периферию, полностью, по существу или, по меньшей мере, частично без физического соединения с внутренней стороной корпуса (например, по меньшей мере на 20 процентах длины края, например), и части тела диафрагмы и/или любая иная часть узла диафрагмы, не соединенные физически с внутренней стороной корпуса, могут отделяться от внутренней стороны корпуса относительно малым или узким воздушным зазором.
Узел диафрагмы относится к типу, имеющему катушку, прикрепленную по периметру, так что узел диафрагмы является самоподдерживающимся и не полагается на какой-либо подвес для поддержки тела диафрагмы. Подвеска диафрагмы состоит из подвески катушки в зазоре магнитной цепи посредством ферромагнитной жидкости, содержащейся в указанном зазоре. Ферромагнитная жидкость прикладывает центрирующую силу к катушке, которая в свою очередь подвешивает диафрагму в правильном месте.
Используется расположение катушек с подвеской сверху, при котором каждая из катушечных обмоток Р114а и P114b шире своих зазоров магнитного поля возле полюсных наконечников P111a и P111b соответственно. Но согласно альтернативным вариантам осуществления может использоваться расположение катушек с подвеской снизу или иное расположение катушек. Катушечные обмотки Р114а и P114b проходят за зазор магнитного поля для поддерживания по существу устойчивой силы катушек в диапазоне амплитуды полного колебания диафрагмы, поскольку при перемещении диафрагмы в любом направлении число катушечных обмоток, находящихся в зазорах магнитного поля возле полюсных наконечников P111a и P111b, будет по существу постоянным.
Куполообразная форма диафрагмы с движущей катушкой по периметру обеспечивает трехмерную геометрию, которая, несмотря на то, что это мембрана, является по существу в целом толстой и сравнительно стойкой к резонансам. Нет неподдерживаемого края мембраны, требующего поддержки от резинового подвеса диафрагмы как в случае, например, обычного драйвера громкоговорителя с коническим диффузором.
Узел диафрагмы
Тело диафрагмы узла Р110 диафрагмы является по существу жестким. Тело диафрагмы узла Р110 диафрагмы изготовлено по существу из жесткого материала, такого как, например, жесткий пластик, пена высокой плотности, металлический материал или усиленная конструкция. Ясно, что в некоторых видах узел диафрагмы может содержать любую из конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4, описанных в пункте 2.2 настоящего описания. Ясно также, что в некоторых вариантах этого варианта осуществления может использоваться любой из аудио преобразователей конструктивных исполнений R5-R7, описанных в пункте 2.3 настоящего описания. Например, тело диафрагмы может иметь одну или несколько больших сторон, причем рядом по меньшей мере с одной из больших сторон присоединено работающее на нормальное напряжение усиление для противодействия сжимающим и растягивающим напряжениям, возникающим при работе на поверхности тела или рядом с ней, и, факультативно, по меньшей мере один внутренний усиливающий элемент, заделанный в тело и ориентированный под углом относительно по меньшей мере одной из больших сторон для противодействия и/или по существу подавления сдвиговой деформации, претерпеваемой телом при работе. Однако ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления тело диафрагмы может быть по существу эластичным.
Согласно этому варианту осуществления тело диафрагмы представляет собой тонкую куполообразную мембрану или некоторый иной тип относительно тонкого тела диафрагмы, но вместе с тем имеет геометрию, достаточно жесткую против основных изгибных мод всей диафрагмы, чтобы поддерживать по существу жесткое поведение в намеченном рабочем диапазоне частот (РДЧ) аудио преобразователя. Диафрагма может быть тонкой, а также криволинейной, с таким расчетом, чтобы габаритные размеры в направлении, перпендикулярном большой стороне, исключая компоненты, связанные с механизмом возбуждения (например, высота Р204 купола), были меньшей мере 15% максимального расстояния по большой стороне (например, диаметра Р203 купола). Это позволяет получить трехмерную геометрию, в данном случае трехмерную куполообразную кривую, являющуюся относительно самоподдерживающейся, по крайней мере, по сравнению с более плоскими конструкциями диафрагмы, в которых диафрагма не является толстой или, по крайней мере, криволинейной. Кроме того, габаритный размер всего узла диафрагмы, включая компоненты, связанные с механизмом возбуждения, предпочтительно составляет по меньшей мере 25% максимального расстояния по большой стороне в направлении перпендикулярно большой стороне. Это объясняется тем, что узел диафрагмы, имеющий значительные размеры в трех измерениях, обычно обладают повышенной конструктивной прочностью в части стойкости к резонансным модам.
Остальные компоненты узла диафрагмы, такие как компонент передачи силы, могут помогать поддерживать жесткость тела диафрагмы при работе.
Разъединяющая установочная система
Кроме того, предлагаемая разъединяющая установочная система, как описано в пункте 4 настоящего описания, может размещаться между основанием аудио преобразователя и, по меньшей мере, одной другой частью аудиоустройства, такой как часть Р103 корпуса, для, по меньшей мере, частичного ослабления механической передачи колебания между диафрагмой и, по меньшей мере, указанной одной другой частью аудиоустройства. Разъединяющая установочная система предназначена для эластичной установки первого компонента на втором компоненте аудиоустройства, как описано в пункте 4. Могут использоваться, например, любой из вариантов осуществления, описанных в пункте 4.2, или разъединяющая система, разработанная в соответствии с соображениями, изложенными в пункте 4.3.
Проточные каналы для просачивания воздуха
Как описано выше, персональное аудиоустройство Р100 содержит аудио преобразователь, имеющий узел диафрагмы и оболочку или держатель для корпуса преобразователя Р100. Узел диафрагмы содержит диафрагму и механизм возбуждения, предназначенный для действия на узел диафрагмы при использовании в ответ на электрический сигнал для создания звука. Диафрагма имеет наружную периферию, по существу (или, по крайней мере, частично) без физического соединения с внутренней стороной оболочки или держателя, например, по меньшей мере на 20 процентах длины периферии, но, наиболее предпочтительно, почти на всей длине периферии.
Ушной вкладыш/устройство сопряжения Р101 предназначено для обеспечения достаточного уплотнения между объемом воздуха в передней полости Р120 внутри устройства, при использовании расположенной в ушном канале или ушной раковине пользователя или рядом с ними, и объемом воздуха, внешнего относительно устройства (такого как окружающая атмосфера). На достаточность уплотнения могут влиять, например, геометрия ушного вкладыша и/или материал, использованный для него. Как уже отмечалось, ушной вкладыш Р101 может иметь тело, по форме выполненное таким, чтобы удобно размещаться в ухе пользователя, например, на входе ушного канала пользователя, с таким расчетом, чтобы он мог располагать аудио преобразователь рядом с ушным каналом пользователя и уплотнять в этом месте. Для комфорта и для достаточного уплотнения тело ушного вкладыша может выполняться из мягкого материала или покрываться мягким материалом, таким как мягкая пластмасса, подобная силикону и т.п. Ясно, что для достаточного уплотнения альтернативно могут использоваться и другие типы геометрий и материалов, известные специалистам в области, к которой относится изобретение.
Согласно предпочтительному варианту осуществления ушной вкладыш Р101 предназначен для достаточного или существенного уплотнения между передней полостью Р120 на стороне ушного канала устройства и объемом воздуха, внешнего относительно установленного устройства. Существенное уплотнение - это уплотнение, предназначенное для усиления звукового давления, по меньшей мере, на низких частотах (т.е. для обеспечения подъема низких звуковых частот) при работе, например. Например, ушной вкладыш может быть предназначен для существенного уплотнения уха пользователя для повышения звукового давления, создаваемого внутри ушного канала (по меньшей мере, на низких частотах) при работе. В некоторых реализациях звуковое давление, например, может повышаться в среднем по меньшей мере на 2 дБ, или, предпочтительнее, по меньшей мере на 4 дБ, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 6 дБ, относительно звукового давления, создаваемого, когда аудиоустройство не создает достаточного уплотнения (при том же приложенном электрическом сигнале). Объем воздуха, заключенный в передней полость Р120, может быть по существу малым, чтобы также способствовать обеспечению подъема низких звуковых частот при работе.
Аудио устройство Р100 дополнительно содержит по меньшей мере один проточный канал Р118, предназначенный для создания при работе пути ограниченного потока газов из первой полости в другой объем воздуха, чтобы помочь гасить воздушные резонансы и/или смягчать подъем низких звуковых частот. Например, устройство Р100 содержит первую, переднюю воздушную полость Р120, содержащуюся в части Р103 корпуса устройства и расположенную на стороне узла диафрагмы, предназначенной для расположения при использовании в ушном канале или ушной раковине пользователя или рядом с ними. Устройство Р100 дополнительно содержит вторую, заднюю воздушную полость Р121, содержащуюся в основании Р102 устройства и расположенную на противоположной стороне диафрагмы, при использовании обращенной в сторону от ушного канала или ушной раковины пользователя или дальней от них. Проточный канал Р118 сообщает переднюю и заднюю воздушные полости Р120 и Р121 по текучей среде, благодаря чему воздух, который иначе герметично заключен в полости Р120, может при использовании ограниченно вытекать в наружный объем, чтобы тем самым гасить внутренние резонансы и/или смягчать подъем низких звуковых частот. Тот факт, что для этого канала для создания пути ограниченного потока газов используется отдельный элемент ограничения потока, не имеет существенного значения, и этот канал может быть по существу открытым без каких-либо препятствующих барьеров и при этом все равно быть ограничивающим за счет меньшего размера, диаметра или ширины. Как будет подробнее объяснено ниже, проточный канал Р118 предназначен ограничивать поток воздуха либо за счет меньшего диаметра или ширины в соединении с передней полостью Р120 или иной смежной полостью, либо за счет использования элемента ограничения потока (иногда известного в области техники, к которой относится изобретение, как резистивный элемент), либо за счет того и другого. Согласно этому варианту осуществления проточный канал Р118 имеет оба этих признака.
Альтернативно или дополнительно, проточный канал Р105 устройства может сообщать по текучей среде переднюю воздушную полость Р120 с объемом воздуха, внешнего относительно устройства, например, с окружающей средой, через проточный канал Р118 и заднюю полость Р121. Этот проточный канал Р105 является отдельным от любого канала просачивания, который мог бы существовать на практике, в иначе по существу уплотненной периферии выпускного отверстия Р109. Согласно этому варианту осуществления на противоположном конце корпуса предусмотрено отверстие Р105 для воздуха в переднюю полость Р120 (прилегающую к задней полости Р121), позволяющее воздуху проходить из передней полости Р120 в объем воздуха, внешний относительно устройства Р100, через проточный канал Р118 и заднюю полость Р121. Проточный канал Р105 предназначен для ограничения потока воздуха либо за счет меньшего диаметра или ширины в соединении с передней полостью Р120 или иной смежной полостью Р121, либо иначе за счет использования элемента ограничения потока, либо за счет того и другого. Согласно этому варианту осуществления путь ограниченного потока из задней полости Р121 в наружный объем воздуха создает проточный канал Р105.
Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления для просачивания воздуха из иначе уплотненной полости Р120 может использоваться любое число проточных каналов - один или несколько. Согласно этому варианту осуществления для достижения этого предусмотрены и совместно работают оба канала Р118 и Р105. Однако в альтернативных вариантах одно или несколько отверстий для воздуха может или могут находиться, например, в полости Р120 или рядом с ней (например, с той же стороны узла диафрагмы, что и полость Р120) и вести в объем воздуха, внешний относительно устройства, такой как внешняя среда.
Изготовить амбушюр или ушной вкладыш, надежно уплотняющий в случае разных форм ушей и голов и при разном расположении, обычно проще, чем изготовить амбушюр или ушной вкладыш, обеспечивающий соответствующую степень просачивания воздуха. По этой причине согласно этому варианту осуществления предлагаемого персонального аудиоустройства амбушюр или ушной вкладыш разработаны по существу для уплотнения, а места просачивания воздуха для обеспечения гашения резонансов введены в устройство. Места просачивания предпочтительно расположены вдали от сопряжения уха или головы пользователя и устройства, так что такие характеристики, как местоположение и сопротивление, а также любой акустический реактанс, по существу не зависят от вариантов формы уха и расположения устройства.
Каждый проточный канал при работе позволяет воздуху выходить из первой полости Р120, прилегающей к уху или голове пользователя, без прохождения между головой пользователя и аудиоустройством, тем самым отражаясь на уплотнении.
Каждый проточный канал Р118 или Р105 предпочтительно содержит ограничитель потока текучей среды. Ограничитель потока текучей среды может содержать, например, любую комбинацию следующих признаков: вход из прилегающей полости меньшего размера, меньшей ширины или меньшего диаметра и/или элемент или барьер ограничения потока текучей среды на входе или в канале, такой как пористый или проницаемый материал. Например, проточный канал может быть полностью открытым каналом, имеющим вход меньшего диаметра или меньшей ширины. Альтернативно или дополнительно, проточный канал может содержать элемент ограничения потока текучей среды, такой как барьер из пены или барьер из сетчатой ткани на входе или в канале, для оказания некоторого сопротивления проходящим через них газам. Проточный канал может представлять собой одно или несколько малых отверстий.
Предпочтительно, проточные каналы Р118 и Р105 являются в достаточной мере не ограничивающими, чтобы при работе обеспечивать значительное снижение звукового давления в ушном канале. Например, значительное снижение звукового давления может привести к снижению по меньшей мере на 10%, или, предпочтительнее, по меньшей мере на 25%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 50% звукового давления при работе устройства в диапазоне частот 20-80 Гц. Речь идет о снижении звукового давления по сравнению с подобным аудиоустройством, не имеющим каких-либо проточных каналов, у которого вследствие этого утечка звукового давления, создаваемого при работе, пренебрежимо мала. Значительное снижение звукового давление предпочтительно наблюдается в течение по меньшей мере 50% времени установки аудиоустройства в стандартном измерительном устройстве. Однако возможны и другие снижения звукового давления, и этими примерами изобретение не ограничивается.
Согласно этому варианту осуществления проточный канал Р118 имеет в соединении с передней полостью Р120 (равно как и с задней полостью Р121) меньший диаметр. Диаметр по существу постоянен по длине канала, хотя понятно, что в некоторых альтернативах диаметр может быть переменным. Кроме того, проточный канал Р118 содержит проницаемый или пористый элемент или материал Р126 ограничения потока, такой как сетка или вспененная ткань или внутренний канал для пропуска потока газов, включая воздух, по этому каналу, хотя и с ограничением давления или расхода, чтобы тем самым подавлять какие-либо нежелательные резонансы, которые иначе могли бы возникать в системе воздушных полостей, содержащей ушной канал, воздушную полость Р120, проточный канал P118, воздушную полость Р121 и проточный канал Р105. Согласно этому варианту осуществления материал ограничения потока находится на входе проточного канала Р118, однако ясно, что он может находиться и на выходе и/или в канале.
Кроме того, проточный канал Р105 имеет меньший диаметр в соединении с задней полостью Р121. Кроме того, проточный канал Р105 содержит элемент Р123 ограничения потока в виде сетки или вспененного материала, предназначенный для пропуска потока газов, включая воздух, по этому каналу, хотя и с ограничением давления или расхода, чтобы тем самым подавлять какие-либо нежелательные резонансы, которые иначе могли бы возникать в вышеупомянутой системе воздушных полостей. Согласно этому варианту осуществления материал ограничения потока находится на выходе проточного канала Р105, однако ясно, что он может находиться и на входе и/или в канале.
Каждый проточный канал может проходить в любом месте в устройство, таком как рядом с периферией узла диафрагмы и/или узлом аудио преобразователя или даже через отверстие в узле диафрагмы и/или узле аудио преобразователя.
Согласно этому варианту осуществления управление воздушными резонансами улучшено за счет гашения, создаваемого просачиванием воздуха по проточному каналу. Кроме того, управление резонансами, снижение уровня низких звуковых частот можно сделать относительно единообразными среди разных слушателей/пользователей и при разном расположении устройства.
Согласно некоторым вариантам осуществления канал аудиоустройства, предназначенный для размещения непосредственно возле ушного канала и/или ушной раковины пользователя или внутри их, может представлять собой удлиненный канал или горло. Эта конструкция также может быть восприимчивой к воздушным резонансам. Поэтому в некоторых реализациях внутри этого канала находится глушитель Р127 звука и/или ограничитель потока для дополнительного гашения внутренних резонансов при работе.
Например, пенная вставка Р127, находящаяся в горле отверстия Р109, может обеспечивать гашение резонансов с вовлечением воздуха, перемещающегося между полостью Р120 и ушным каналом. Пена может оказывать влияние и на частотную характеристику, поскольку на высокие и низкие частоты сопротивление влияет по-разному. Для подавления резонансов в горле устройства альтернативно могут использоваться другие пористые или проницаемые элементы, предназначенные для ограничения потока воздуха.
Миниатюрные телефоны, вставляемые в ушную раковину, могут изменять собственные резонансные характеристики уха, и это может потенциально отразиться на частотных и/или резонансных характеристиках системы ушного канала плюс ушной раковины так, что мозг утратит «настройку» на частотную характеристику этой системы. Например, как показано на фиг. Р3, в случае миниатюрных телефонов, вставляемых в ушную раковину, в котором (после вставки телефона) ушной канал Р301 становится по существу наглухо закрытым ушным вкладышем Р101 (и телефоном Р100) в местах Р305 на входе в ушной канал, это может вызвать изменение резонанса в ушном канале с резонанса типа в открытой трубе на резонанс типа в закрытой трубе. Кроме того, резонансы накапливают и с задержкой высвобождают энергию, что обычно приводит к затуманиванию звучания. По этим причинам может быть преимущественным подавлять резонансы системы «ухо/миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину», в том числе посредством гашения этих резонансов. Следовательно, введение по меньшей мере одного проточного канала для просачивания воздуха из воздушной полости, находящейся на стороне узла диафрагмы рядом с зоной, предназначенной для установки в ухе пользователя, в другую воздушную полость на противоположной стороне узла диафрагмы и/или в объем воздуха, наружный относительно устройства, для гашения резонансов, является особенно преимущественным при применении миниатюрных телефонов, вставляемых в ушную раковину, как согласно этому варианту осуществления. Создание пути ограниченного потока по этому каналу помогает добиться гашения резонансов и/или смягчения подъема низких звуковых частот. Ясно, однако, что эти преимущества возможны и при применении в головном телефоне, что будет подробнее объяснено в пункте 5.2.2 настоящего описания, а также при применении в слуховом аппарате.
Таким образом, согласно этому варианту осуществления проточные каналы Р118 и Р105 обеспечивают ряд преимуществ, включая следующие: просачивание воздуха через узел диафрагмы и отверстие Р105 гасит (измененные из естественного состояния) резонансы ушного канала и другие резонансные моды системы воздушных полостей, содержащей ушной канал, воздушную полость Р120, проточный канал Р118, воздушную полость Р121 и проточный канал Р105; и количество просачивания, его место и любой присущий акустический реактанс единообразны среди пользователей, даже если степень плотности прилегания к уху варьирует, поскольку просачивание между ухом и устройством меньше просачивания в устройстве (т.е. через узел диафрагмы и по каналам) без полагания на жесткие производственные допуски.
Согласно этому варианту осуществления, как описано в предыдущем пункте, аудио преобразователь содержит тело диафрагмы с периферией, по существу не имеющей физического соединения с подвесом/оболочкой Р102. Это обеспечивает достижение более низкой фундаментальной резонансной частоты диафрагмы для снижения нижней граничной частоты при одновременном уменьшении и нежелательного высокочастотного резонанса, связанного с большой амплитудой полного колебания и подвесом с высокой податливостью, часто требуемыми в персональных аудиоустройствах.
В миниатюрных телефонах, вставляемых в ушную раковину, на основе обычных динамических и якорных драйверов эта дилемма обычно решается путем использования нескольких драйверов, однако такой подход вносит искажения, связанные с разделительными цепями, и может увеличить сложность, себестоимость и размер устройства.
Более низкая фундаментальная резонансная частота диафрагмы, которая, как описано выше, может быть достигнута, если периферия диафрагмы не имеет, по меньшей мере, частично, физического соединения, может привести к различным улучшениям на низких частотах, включая, но без ограничения, повышение уровня низких частот, потенциально улучшенную фазочастотную характеристику, повышенную линейность в части изменений громкости и меньшие гармонические искажения. Однако улучшение характеристики в области низких частот для разных реализаций может быть разным, особенно в персональном аудиоустройстве, где потенциалом значительного влияния на характеристики обладают такие факторы, как геометрия оболочки. Поэтому при реализации конструктивного исполнения аудио преобразователя, предназначенного для улучшения характеристики в области низких частот, для регулирования, смягчения или точной настройки характеристик в области низких частот устройства могут использоваться проточные каналы.
Таким образом, конструкция аудио преобразователя, в которой диафрагма по существу (или, по меньшей мере, частично) не имеет физического соединения, в комбинации по меньшей мере с одним проточным каналом для просачивания воздуха позволяет получить аудиоустройство, имеющее меньшее накопление энергии (например, измеренное на переходной характеристике и графике кумулятивного спектрального затухания), поскольку решена проблема резонансов системы драйвера и воздушной полости, и по сравнению с обычными конструкциями улучшены частотные характеристики.
Как описано выше, аудио преобразователь Р100 по этому варианту осуществления содержит узел Р110 диафрагмы, поддерживаемый феррожидкостью правильно выставленным относительно основания Р102 на периферии узла. Введение воздушного канала, находящегося в другом месте, а не на периферии узла диафрагмы, также дает преимущества, хотя этим вариантом осуществления изобретения не ограничивается. В случае миниатюрных телефонов, вставляемых в ушную раковину, как согласно этому варианту осуществления, небольшие изменения просачивания воздуха могут оказывать большое влияние, частично из-за малого размера воздушных полостей, а также из-за использования очень маленьких преобразователей, достаточно компактных для размещения в ушной раковине. Это означает, что поддерживание допустимых отклонений и стабильности просачивания воздуха может быть трудным. Если узел диафрагмы имеет по периферии воздушный зазор, создающий проточный канал для просачивания воздуха между первой полостью Р120 и еще одной полостью или внешней средой, этот зазор может быть выполнен имеющим несоответствия размера или формы из-за отклонений от нормативов в процессе производства, изменений установки диафрагмы или перемещения диафрагмы при использовании, что, как уже отмечалось, может оказывать большое влияние на работу устройства. Эти несоответствия размера воздушного зазора могут приводить, например, к неустойчивому и/или слишком большому просачиванию воздуха. Это может быть неблагоприятным в некоторых реализациях персональных аудиоустройств, например, если требуется компактный преобразователь, требующий достаточного уплотнения для улучшения характеристики в области низких частот, а на его работу оказывает значительное влияние такой слишком большой или нестабильный воздушный зазор. Ослабить влияние этих несоответствий может поддерживание периферии феррожидкостью вместо воздушного зазора. Специально разработанный проточный канал для просачивания воздуха может предусматриваться не на периферии узла диафрагмы, а в другом месте, где, например, можно легче контролировать размер проточного канала. Как показано согласно этому варианту осуществления, проточные каналы Р118 и Р105 расположены рядом с узлом диафрагмы и механизмом возбуждения/ преобразующим механизмом, но не периферии этих узлов. Согласно альтернативным вариантам осуществления проточный канал может предусматриваться проходящим через внутреннюю часть узла диафрагмы. Размер каждого проточного канала, выполненного таким образом, можно легче подобрать для достижения требуемой характеристики.
Рабочий диапазон частот
Предпочтительно, аудиоустройство Р100 имеет РДЧ, включающий полосу частот от 160 Гц до 6 кГц, или, предпочтительнее, включающий полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, предпочтительнее, включающий полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, даже предпочтительнее, включающий полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включающий полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Некоторые варианты
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления представляет собой преобразователь линейного действия. Однако ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления (как будет описано, например, для варианта осуществления X) в персональном аудиоустройстве может альтернативно использоваться преобразователь поворотного действия.
Ясно, что внутренний механизм аудио преобразователя может альтернативно реализовываться в устройстве головного телефона (как будет описано, например, для варианта осуществления Y) или в ином персональном аудиоустройстве, таком как, например, мобильный телефон или слуховой аппарат.
Аудиоустройство Р100 может содержать несколько преобразователей, как будет подробнее объяснено ниже со ссылками на другие варианты осуществления.
Узел диафрагмы по этому варианту осуществления может быть подвешен относительно основания преобразователя и подвеса иным образом, чем с помощью феррожидкости, и в зонах периферии, не соединенных с основанием и/или подвесом, отделен воздушным зазором (вместо феррожидкости). Например, согласно альтернативным вариантам осуществления периферия диафрагмы может поддерживаться компактными плоскими пружинами или изолированными сегментами пены.
5.2.2 Вариант осуществления K - головной телефон
Обратимся теперь к фиг. K1-K5, на которых показан еще один вариант осуществления персонального аудиоустройства (далее по тексту именуемого как аудиоустройство по варианту осуществления K) в виде устройства К203 головного телефона, содержащего правое и левое устройства K204 и K205 сопряжения головного телефона (далее по тексту именуемые как чашки K204 и K205 головного телефона) и соединяющую их дужку K206 (фиг. K2). Каждое устройство сопряжения головного телефона содержит аудио преобразователь K100 (фиг. K1), установленный внутри корпуса чашки K204 (фиг. K3 и K4). Хотя согласно этому варианту осуществления показано конструктивное исполнение головного телефона, ясно, что в пределах объема изобретения различные конструктивные признаки аудиоустройства могут альтернативно использоваться в любом ином персональном аудиоустройстве, таком как, например, миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину, или устройство мобильного телефона. Далее подробнее описываются признаки левой чашки K204 головного телефона. Ясно, что правая чашка K205 головного телефона будет иметь идентичные или подобные конструктивные исполнения, и поэтому для краткости ее признаки описываться не будут.
Как показано на фиг. K1, согласно этому варианту осуществления аудио преобразователь представляет собой преобразователь поворотного действия, содержащий узел K101 диафрагмы, соединенный с возможностью поворота с основанием K118 преобразователя петельной системой, предназначенной для поворота диафрагмы при работе вокруг соответствующей оси K119 поворота. Узел диафрагмы предпочтительно содержит тело K120 диафрагмы, являющееся по существу толстым, например, максимальная толщина K127 тела диафрагмы составляет по меньшей мере 15% длины K126 тела диафрагмы, или по меньшей мере 20% длины K126 тела. В показанном варианте осуществления, например, максимальная толщина K127 тела диафрагмы может быть 5,7 мм, что составляет 30% длины K126 тела диафрагмы 19 мм. Эта толщина может также быть по меньшей мере приблизительно 11%, или, предпочтительнее, по меньшей мере приблизительно 14% наибольшего размера, такого как длина тела диафрагмы по диагонали. В показанном варианте осуществления, например, максимальная толщина K127 тела диафрагмы может быть 5,7 мм, что составляет 21% длины K139 тела диафрагмы 27,5 мм. Однако согласно альтернативным вариантам осуществления тело диафрагмы может не быть по существу толстым. Преобразователь дополнительно содержит механизм возбуждения, такой как электромагнитный механизм, для преобразования звука путем придания телу диафрагмы при использовании по существу поворотного движения. Части механизма возбуждения/преобразующего механизма аудио преобразователя, соединенные с соответствующим телом диафрагмы, соединены предпочтительно жестко.
Жесткий узел диафрагмы
Согласно этому варианту осуществления конструкция диафрагмы имеет геометрию, подходящую для оказания сопротивления акустическому разрушению.
Узел диафрагмы содержит конструкцию диафрагмы, по существу жесткую при работе. Конструкция диафрагмы предпочтительно представляет собой любую из конструкций конструктивных исполнений R1-R4, описанных в пункте 2.2 настоящего описания. Согласно этому варианту осуществления конструкция диафрагмы подобна конструкции А1500 диафрагмы, описанной в отношении аудио преобразователя по варианту осуществления А в пункте 2.2, и содержит тело K120 диафрагмы, усиленное наружным работающим на нормальное напряжение усилением K111/K112 на противоположных больших сторонах K132 тела или рядом с ними и внутренним, работающим на напряжение сдвига усилением K121, ориентированным по существу ортогонально относительно работающего на нормальное напряжение усиления. Наружное работающее на напряжение сдвига усиление содержит последовательность продольных раскосов, из которых раскосы первой группы K112 ориентированы продольно на соответствующей большой стороне K132, а раскосы второй группы K111 ориентированы под углом относительно первой группы и каждого другого и тем самым образуют перекрестное образование раскосов. Наружное работающее на нормальное напряжение усиление K111/K112 имеет меньшую массу в зонах, дальних от точки центра массы узла K101 диафрагмы (например, за счет уменьшения ширины или толщины раскосов).
Тело K120 диафрагмы также имеет меньшую массу в зонах, дальних от точки центра массы (за счет схождения на конус в сечении по длине для образования клинообразной конструкции). Тело K120 диафрагмы является по существу толстым, например, имеет максимальную толщину K127 тела диафрагмы приблизительно по меньшей мере 15% длины K126 тела диафрагмы или, предпочтительнее, по меньшей мере 20% длины. Длина K126 тела диафрагмы может определяться общим расстоянием от оси K119 поворота до самой дальней периферии конструкции диафрагмы в направлении, по существу перпендикулярном размеру толщины (или, например, в направлении, перпендикулярном оси K119 поворота). В основании тела K120 диафрагмы находятся уголковые соединительные планки K122, обеспечивающие жесткое соединение основания диафрагмы с другими компонентами узла K101 диафрагмы. Ясно, что согласно этому варианту осуществления может альтернативно использоваться любая иная конструкция диафрагмы, разработанная в соответствии с конструктивным исполнением R1-R4, как описано в пункте 2.2 настоящего описания.
Узел К101 диафрагмы дополнительно содержит основную раму К107 диафрагмы, жестко соединяющую основание конструкции диафрагмы с частью петельного узла и компонентом передачи силы механизма возбуждения для перемещения диафрагмы при использовании. Как показано на фиг. K1l и K1n, основная рама К107 диафрагмы содержит первую вертикальную пластину K107a и вторую наклонную пластину K107b, обе из которых являются по существу плоскими и проходящими под углом друг к другу, чтобы соответствовать относительному углу между одной из больших сторон K132 тела диафрагмы и стороной основания тела диафрагмы. Эти первая и вторая пластины жестко соединены с телом диафрагмы на стороне основания и вышеупомянутой большой стороне K132 соответственно. Вторая наклонная пластина K107b, предназначенная для соединения с большой стороной K132, имеет также два разнесенных отверстия K107e (как показано на фиг. K1g, n и m), совпадающих с контактными элементами K138, проходящими от установочный блок K105 основания преобразователя, а также с выточками K120a, выполненными в основании тела диафрагмы. Таким образом, в собранном состоянии аудио преобразователя контактные элементы K138 проходят через соответствующие отверстия основной рамы K107, а также в выточки K120a тела К120 диафрагмы.
Основная рама К107 диафрагмы дополнительно содержит третью дугообразную пластину K107c, проходящую от первой по существу вертикальной пластины K107a и соединяющуюся с четвертой наклонной и по существу плоской пластиной K107d основной рамы, проходящей в направлении, противоположном направлению второй пластины K107b. Дугообразная пластина K107c предназначена для соединения в собранном состоянии с компонентом передачи силы, таким как катушка K130. Катушка K130 жестко соединена с наружной стороной дугообразной пластины K107c. Дуга пластины предназначена соответствовать дуге зазора K140a и K140b магнитного поля преобразующего механизма, образованного основанием преобразователя. В полость основной рамы диафрагмы, образованную первой, третьей и четвертой пластинами основной рамы K107, могут вставляться одна или несколько дугообразных пластин K136. Предпочтительно, в этой полости могут удерживаться три пластины, образуя две внутренние полости K107e, в которых проходят внутренние полюса K113 преобразующего механизма для функционального взаимодействия с катушкой K130.
Как показано на фиг. K11 и K1m, в собранном состоянии вторая пластина K107b основной рамы K107 проходит немного за соответствующую большую сторону тела/конструкции диафрагмы. Тем самым создается край, с которым жестко соединяется продольный соединитель K117. Соединитель K117 жестко соединен и с соответствующей стороной тела диафрагмы в основании. Соединитель содержит выточки, совпадающие с отверстиями K107e второй пластины K107b основной рамы K107. Противоположная сторона соединителя (соединенная с телом диафрагмы) имеет по существу вогнуто криволинейную поверхность (по меньшей мере, в поперечном сечении) в центральной зоне соединителя по его длине. Вогнутая криволинейная поверхность предназначена для приема и размещения контактного штырька поджимающего механизма петельной системы (подробнее описанного ниже). От части соединителя, соединенной со второй пластиной K107b основной рамы K107, проходит наклонная часть, предназначенная для жесткого соединения с четвертой пластиной K107d основной рамы К107 диафрагмы. Таким путем соединитель K117 жестко соединен по своей длине с основной рамой К107. Кроме того, эта часть имеет по существу вогнуто криволинейную поверхность (по меньшей мере, в поперечном сечении), проходящую по значительной части длины соединителя K117 и предназначенную для контакта и жесткого соединения с петельным элементом K108 петельной системы (подробнее описанным ниже). Петельный элемент K108 имеет по существу выпукло криволинейную поверхность (по меньшей мере, в поперечном сечении), по меньшей мере, в частях петельного элемента K108, проходящих по выточкам соединителя для зацепления с контактными блоками K138 петельной системы, как будет подробнее объяснено ниже.
Таким образом, в собранном состоянии основание диафрагмы жестко соединено с основной рамой K107 и соединителем K117. В свою очередь, основная рама также жестко соединена с катушкой K130 преобразующего механизма. Соединитель K117 жестко соединен с петельным элементом K108 и контактным штырьком K109 петельного узла. Эти компоненты в комбинации образуют узел К101 диафрагмы.
Как показано на фиг. K1f, K1j и K1k, основная рама K107, петельный элемент K108 и соединитель K117 предпочтительно проходят по всей ширине конструкции диафрагмы по стороне основания конструкции. Каждый конец этих компонентов предпочтительно соединен с боковым блоком K115 основания преобразователя посредством по существу упругого соединительного элемента K125 и распорной детали: диска или шайбы K135. Каждый боковой блок K115 может быть по существу жестким, например, изготовленным по существу из жесткой пластмассы и т.п. Соединительный элемент K125 и/или шайба K135 жестко соединены с внутренней стенкой соответствующего бокового блока K115. Такое устройство податливо располагает основную раму узла диафрагмы (включая соединитель K117 и петельный элемент K118) на установочном блоке K105 основания преобразователя. Этот механизм дополняет общий петельный узел. Два соединительных элемента K125 создают восстанавливающую силу для узла диафрагмы, которая:
1) обеспечивает перемещение диафрагмы в нейтральное положение или положение покоя и, соответственно, представляет собой значительный определяющий фактор окончательной фундаментальной частоты Wn преобразователя; и
2) обеспечивает расположение петельного элемента K108 относительно контактного элемента K138, чтобы в нетипичном случае удара или иной приложенной внешней силы эти части снова возвращались в нейтральное положение, в котором части узла диафрагмы не касаются окружающих частей и не трутся о них.
В таком качестве этот механизм, также дополняющий общий петельный узел, действует и как механизм, восстанавливающий диафрагму.
Периферия в свободном состоянии
Конструкция диафрагмы содержит наружную периферию, не имеющую физического соединения с окружающей конструкцией, такой как подвес K301. Периферия в свободном состоянии подробно описана в отношении конструкции диафрагмы в пункте 2.3 настоящего описания, который применим и этому варианту осуществления. В двух словах, периферия конструкции диафрагмы может быть, по меньшей мере, частично без физического соединения с подвесом, например, согласно некоторым вариантам осуществления по меньшей мере на 20 процентах периферии. Согласно этому варианту осуществления конструкция диафрагмы почти полностью без физического соединения (кроме как в петельных соединениях) с окружающей конструкцией, включая подвес и основание преобразователя. Несоединенные, находящиеся в свободном состоянии части периферии конструкции диафрагмы отделены от подвеса относительно малыми воздушными зазорами K321 и K320, Ясно, что периферия может быть по существу без физического соединения и в иной степени, например, по меньшей мере на 50% или по меньшей мере на 80% длины или периметра наружной периферии.
Предпочтительно, ширина воздушных зазоров K321 и K320, определяемая расстоянием между наружной периферией тела диафрагмы и корпусом/подвесом K301, менее 1/10 и, предпочтительнее, менее 1/20 длины K126 тела диафрагмы. Например, ширина каждого воздушного зазора, определяемая расстоянием между наружной периферией тела диафрагмы и подвесом, менее 1,5 мм, или, предпочтительнее, менее 1 мм, или, даже предпочтительнее, менее 0,5 мм. Эти значения - примерные, и подходящими могут быть и другие значения вне этого диапазона.
Петельная система
Аудио преобразователи поворотного действия могут хорошо подходить для персональных аудиоустройств, поскольку преобразователи поворотного действия обладают потенциалом для удовлетворения требований в части расширенного диапазона высоких частот, а также расширенного диапазона низких частот за счет большой амплитуды полного колебания диафрагмы и низкой фундаментальной резонансной частоты диафрагмы.
Согласно этому варианту осуществления, представляющем собой комбинацию аудио преобразователя поворотного действия с конструкцией сопряжения аудиоустройства, полностью или, по меньшей мере, частично уплотняющую объем воздуха между ухом и узлом диафрагмы, характеристики улучшены, поскольку уплотнение помогает обеспечить расширение диапазона низких частот, что снижает требование к амплитуде полного колебания аудио преобразователя и облегчает достижение более высококачественного воспроизведения на высоких частотах.
Подвески диафрагмы петельного типа помогают устранить или, по меньшей мере, смягчить низкочастотные резонансные моды.
Петельная система - это контактная петельная система, разработанная в соответствии с принципами и соображениями разработки, описанными в пункте 3.2.1 настоящего описания. Поэтому ясно, что согласно альтернативному варианту осуществления эта петельная система может заменяться любым альтернативным механизмом, разработанным в соответствии с принципами, описанными в этом пункте, таким, например, какой описан в пункте 3.2.2 в отношении аудио преобразователя по варианту осуществления А. Например, по меньшей мере один аудио преобразователь может содержать петельную систему, содержащую петельный узел, имеющий одно или несколько петельных соединений, причем каждое петельное соединение содержит петельный элемент и контактный элемент, причем контактный элемент обеспечивает поверхность контакта, и при использовании петельное соединение предназначено позволять петельному элементу перемещаться относительно контактного элемента с поддерживанием постоянного физического контакта с поверхностью контакта. Например, петля могла бы быть подобной петле, описанной для аудио преобразователя А100 по варианту осуществления А, или петле, описанной для аудио преобразователя по варианту осуществления Е. Кроме того, согласно еще одному альтернативному конструктивному исполнению петельный узел может заменяться эластичным петельным узлом, описанным в пункте 3.3 настоящего описания, таким как петельные узлы аудио преобразователей по вариантам осуществления В и D или в конструктивных исполнениях, описанных со ссылками на фиг. С1-С13, например, содержащим один или несколько (предпочтительно, тонкостенных) эластичных элементов, при использовании функционально поддерживающих диафрагму. Петельные системы одновременно обеспечивают низкочастотные фундаментальные резонансные моды диафрагмы, малую податливость чисто поступательным движениям для уменьшения высокочастотных резонансных мод диафрагмы и большую амплитуду полного колебания диафрагмы, все из которых являются требованиями к персональным аудиоустройствам.
Полное описание петельной системы, связанной с этим вариантом осуществления, приведено в пункте 3.2.5 настоящего описания. Ниже приводится краткий обзор петельной системы преобразователя по варианту осуществления K. Как показано на фиг. K1g-K1n, согласно этому варианту осуществления петельная система содержит петельный узел, имеющий пару петельных соединений - по одному с каждой стороны узла. Каждое петельное соединение содержит контактный элемент, обеспечивающий поверхность контакта, и петельный элемент, предназначенный для того, чтобы упираться в поверхность контакта и катиться по ней. Каждое петельное соединение предназначено позволять петельному элементу перемещаться относительно контактного элемента, при этом поддерживая постоянный физический контакт с поверхностью контакта, и петельный элемент поджимается к поверхности контакта.
Петельный элемент в виде петельного валика K108 жестко присоединен на основной раме К107 диафрагмы. С противоположной стороны петельный валик K108 с возможностью вращения или с возможностью поворота соединен с контактными элементами K138. Как показано на фиг. K1i, каждый контактный элемент имеет вогнуто криволинейную поверхность K137 контакта, по которой может кататься свободная сторона валика K108. Вогнутая поверхность K137 имеет больший радиус кривизны, чем радиус кривизны валика K108. Два контактных элемента K138 проходят по одному с каждой стороны основания K105 для соединения с возможностью вращения или с возможностью поворота с соответствующим концом валика K108, тем самым образуя два отдельных петельных соединения. Контактные петельные соединения предпочтительно тесно связаны как с конструкцией диафрагмы, так и с основанием преобразователя.
Как показано на фиг. K1l-K1m, петельный валик K108 поджимающим механизмом петельной системы упруго и/или податливо удерживается прижатым к поверхностям K137 контакта установочных блоков K138. Поджимающий механизм включает по существу упругий элемент K110 в виде пружины, работающей на сжатие, и контактный штырек K109. Пружина K110 на одном конце жестко соединена с основанием K105, а на противоположном конце зацепляется в месте K116 контакта с контактным штырьком K109. При использовании упругая контактная пружина K110 поджимается к контактному штырьку K109 и поддерживается, по меньшей мере, слегка сжатой. Это устройство податливо притягивает основание диафрагмы, включая основную раму K107, соединитель K117 и петельный валик K108 к установочным блокам K138 петельных соединений. Степень податливости и/или упругости - как описано в пункте 3.2.2 настоящего описания.
Основание преобразователя и преобразующий механизм
Предпочтительно, конструкция диафрагмы жестко прикреплена к компоненту K106 передачи силы в отличие от случая податливого прикрепления или прикрепления посредством другого компонента, особенно если геометрия этого другого компонента обладает малой жесткостью. Компонент передачи силы предпочтительно относится к типу, при использовании остающемуся по существу жестким, поскольку это помогает минимизировать резонанс.
Преобразователи электродинамического типа предпочтительны ввиду их высоко линейного поведения в широком диапазоне амплитуды полного колебания диафрагмы. Механизм возбуждения может содержать компонент передачи силы в виде электропроводного компонента, предпочтительно, в виде катушки K106, принимающей электрический ток, представляющий акустический сигнал. Предпочтительно, электропроводный компонент находится в магнитном поле, предпочтительно создаваемым постоянным магнитом.
Согласно этому варианту осуществления основание преобразователя K118 имеет по существу толстую и приземистую геометрию и содержит магнитный узел электромагнитного механизма возбуждения. Основание содержит компонент K105 основания, постоянный магнит K102, наружные полюсные наконечники K103 и K104, соединенные с магнитом K102 и отнесенные от противостоящих внутренних полюсных наконечников K113, находящихся в полости основной рамы К107 диафрагмы узла диафрагмы. Противоположные наружные и внутренний полюсные наконечники имеют противостоящие поверхности, создающие между ними по существу криволинейный или дугообразной канал. Дугообразная пластина основной рамы диафрагмы имеет поверхность, по форме соответствующую этому дугообразному каналу магнитного поля. Одна или несколько обмоток катушки K106 соединены с дугообразной пластиной основной рамы диафрагмы и в собранном состоянии проходят в канале. Предпочтительно, в нейтральном положении обмотки катушки совпадают с местоположением соответствующих внутреннего и наружного полюсов для усиления взаимодействия между этими компонентами. При работе каждая обмотка катушки K106 и часть основной рамы K107 совершают в этом канале возвратно-поступательное движение, а остальная часть узла диафрагмы колеблется и поворачивается вокруг оси K119 поворота.
Корпус
На фиг. K3 аудио преобразователь показан расположенным в подвесе K301. Подвес K301 окружен наружным колпачком K302. Эти две детали образуют корпус K204 для преобразователя. Подвес и наружный колпачок могут жестко соединяться любым подходящим способом, например, посредством защелкивающегося зацепления, клея или крепежных деталей K316. Подвес K301 содержит внутренний колпачок K303, проходящий рядом с частью аудио преобразователя и по ней в помощь установке преобразователя и разъединению его с подвесом K301 (и корпусом K204). Внутренний колпачок K303 может выполняться как одно целое подвесом K301 или отдельно и жестко соединяться с подвесом K301 любым подходящим способом, например, посредством защелкивающегося зацепления, клея или крепежных деталей K317. Подвес имеет полость для удерживания в ней преобразователя и открыт с обеих сторон полости. С одной стороны отверстие образует выходное отверстие K325, через которое при работе из узла преобразователя распространяется звук. Как показано на фиг. K4, при использовании устройства выходное отверстие предназначено для размещения на ухе К410 пользователя или рядом с ним. Мягкий амбушюр K309 проходит по периферии подвеса K301 на противоположной стороне до наружного колпачка K302 и вокруг выходного отверстия K325. Мягкий амбушюр K309 содержит податливую сердцевину K310, которая может быть изготовлена из любого подходящего материала, хорошо известного в области техники, к которой относится изобретение, такого как пенопласт, комфортный для пользователя. Сердцевина K310 может быть облицована наружным слоем K311 из «не дышащей» ткани, а также внутренним слоем K312 из «дышащей» ткани или сетки. Кроме того, выходное отверстие K325 может закрываться неплотной тканью К318.
Согласно этому варианту осуществления аудиоустройство предназначено для прикладывания давления к голове K408 человека и по существу для уплотнения в местах K409, находящихся за наружной частью уха K410, как в случае околоушного головного телефона. Кроме того, оно может прикладывать давление к одной или нескольким другим частям головы K408 и к уху K410. Возможны и другие конструктивные исполнения амбушюра, такое как, но без ограничения, наушное конструктивное исполнение. Мягкий амбушюр K309 при использовании предпочтительно создает значительное уплотнение вокруг уха пользователя, чтобы тем самым по существу плотно закупоривать объем воздуха внутри устройства, отделяя от объема воздуха K414, внешнего относительно устройства. Амбушюр K309 предназначен обеспечивать достаточное уплотнение между объемом воздуха в передней полости K406 внутри устройства, при использовании расположенной на ухе K410 пользователя или рядом с ним, и объемом воздуха, внешнего относительно устройства K414 (такого как окружающая атмосфера). Достаточность уплотнения в местах K409 может зависеть, например, от геометрии сердцевины K310 и наружной ткани K311 амбушюра и/или материала, использованного для них.
Существенное уплотнение - это уплотнение, предназначенное, например, для повышения звукового давления, по меньшей мере, на низких частотах (т.е. для подъема низких звуковых частот) во время работы. Например, амбушюр может предназначаться по существу для уплотнения уха/головы пользователя при использовании для повышения звукового давления, создаваемого внутри уха (по меньшей мере, на низких частотах) при работе. В некоторых реализациях звуковое давление может повышаться, например, в среднем по меньшей мере на 2 дБ, или, предпочтительнее, по меньшей мере на 4 дБ, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 6 дБ, относительно звукового давления, создаваемого, если аудиоустройство не обеспечивает достаточное уплотнение при использовании. Объем воздуха, замкнутый в передней полости К406, может быть по существу малым, чтобы также способствовать обеспечению подъема низких звуковых частот при работе.
Как уже отмечалось, устройство по этому варианту осуществления обеспечивает подъем низких звуковых частот за счет существенного уплотнения воздуха вокруг уха от воздуха, окружающего устройство. В некоторых вариантах амбушюр K309 состоит из пористой и сжимаемой сердцевины K310, изготовленной из материала, такого пена, например пенопласт с открытыми порами, такой как низкоупругий пенополиуретан или пенополиэфир. Сердцевина покрыта наружной тканью K311, по существу непористой и находящейся на наружной периферии подвеса K301 (например, обращенной наружу, и части которой предназначены для контакта с головой/ушами пользователя при использовании). Внутренние части амбушюра K309, обращенные вовнутрь устройства, либо оставлены непокрытыми, либо покрыты внутренней тканью K312, являющейся пористой, при этом звуковые волны, окружающие ухо, могут распространяться внутри пористого пенопласта, где их энергия может рассеиваться, что помогает в борьбе с внутренними воздушными резонансами.
Это означает также, что воздушная полость K406 соединена с пористой сердцевиной K310 амбушюра и тем самым увеличивается за счет включения ее объема. Это может дать дополнительные преимущества, в том числе улучшение пассивного ослабления внешнего шума, поскольку звуковому давлению, перемещающемуся из окружающего воздуха K414 в воздушную полость K406, например, за счет просачиваний между амбушюром K309 и головой K408 пользователя или еще по каналам K320, 321, 322 и 324 для воздуха, потребуется больше времени, чтобы заполнить больший объем воздуха в воздушной полости K406, соединенной с объемом сердцевины K310.
Этот вариант решает проблему нежелательных механических резонансов преобразователя, особенно диафрагмы и подвеса, и обеспечивает лучшие амплитуду полного колебания диафрагмы и фундаментальную резонансную частоту диафрагмы, одновременно решая проблему внутренних воздушных резонансов путем их гашения. Проблема внутренних воздушных резонансов может решаться в передней полости K406, задней полости K405 и любой иной полости, содержащейся в устройстве и/или голове пользователя или возле них.
Предпочтительно, податливое сопряжение/амбушюр K309 содержит проницаемую ткань K318, закрывающую выходное отверстие K325. Примерами подходящих материалов служат «дышащий» драп-велюр или сетка из полиэстера.
Наружный колпачок K302 предпочтительно с возможностью поворота соединен с соответствующим концом дужки K206. Например, наружный колпачок K302 может содержать винт-ось K308 поворота, с возможностью поворота соединенный с поворотной гайкой K401 соответствующего конца дужки K206. Это позволяет пользователю регулировать положение дужки, как ему удобно. Может использоваться любой подходящий петельный механизм. Альтернативно, наружный колпачок может быть жестко соединен с дужкой.
Разъединяющая установочная система
Согласно этому варианту осуществления аудио преобразователь установлен в подвесе K301 с помощью разъединяющей установочной системы. Разъединяющая установочная система может представлять собой любую из разъединяющих установочных систем, описанных в разделе 4 настоящего описания. Например, разъединяющая установочная система может представлять собой любую из систем, описанных в пункте 4.2 настоящего описания, или это может быть другая разъединяющая установочная система, разработанная в соответствии с принципами и соображениями разработки, изложенным в пункте 4.3 настоящего описания. Согласно этому варианту осуществления используется разъединяющая установочная система, подобная описанной в пункте 4.2.1 настоящего описания для аудио преобразователя по варианту осуществления А. Разъединяющая установочная система предназначена для податливой установки основания K118 преобразователя на подвесе K301 с таким расчетом, чтобы при работе соответствующего преобразователя компоненты могли перемещаться относительно друг друга по меньшей мере по одной оси поступательного движения, хотя, предпочтительно, по трем ортогональным осям поступательного движения. Альтернативно, но, предпочтительнее, дополнительно к этому относительному поступательному движению, разъединяющая система податливо устанавливает эти два компонента с таким расчетом, чтобы при работе соответствующего преобразователя они могли поворачиваться относительно друг друга вокруг по меньшей мере одной оси поворота, но, предпочтительно, вокруг трех ортогональных осей поворота. Таким путем разъединяющая установочная система, по меньшей мере, частично ослабляет механическую передачу колебания между диафрагмой и подвесом K301, внутренним колпачком K303 и наружным колпачком K302.
Как показано на фиг. K3d-f, установочная система содержит пару разъединяющих штифтов K133, проходящих вбок с обеих сторон основания преобразователя. Разъединяющие штифты K133 расположены так, что их продольные оси по существу совпадают с местонахождением узловой оси узла преобразователя. Узловая ось - это ось, вокруг которой поворачивается основание преобразователя под действием сил реакции и/или резонанса, возникающих при колебании диафрагмы, подробнее описанная в разделе 4 настоящего описания. Согласно этому варианту осуществления узловая ось находится в основании K105 или рядом с ним. Разъединяющие штифты K133 проходят по существу ортогонально продольной оси узла преобразователя со сторон между верхней и нижней большими сторонами основания K118 и жестко соединены с основанием K118 и/или представляют собой одно целое с ним. На каждом штифте K113 установлена втулка K304. Согласно некоторым конструктивным исполнениям между втулкой и соответствующей стороной основания преобразователя может также присоединяться шайба. Эти втулки и шайбы в настоящем документе именуются «установочными элементами узловой оси». Установочные элементы узловой оси предназначены для соединения с соответствующими внутренними сторонами подвеса K301 любым подходящим способом, например, описанным в пункте 4.2.1 или с помощью клея.
Разъединяющая установочная система дополнительно содержит одну или несколько разъединяющих накладок K305 и K306, находящихся на противоположных сторонах основания K118 преобразователя. Накладки K305 и K306 обеспечивают сопряжение между соответствующей стороной основания и соответствующей внутренней стенкой/стороной подвеса K301 (включая внутренний колпачок К303) в помощь разъединению компонентов. Разъединяющие накладки предпочтительно расположены в зоне основания преобразователя, дальней от местоположения узловой оси. Например, согласно этому варианту осуществления они расположены на краю, стороне или конце основания K118, дальнем или дальней от узла К101 диафрагмы, или рядом с ним или нею, а узловая ось находится вблизи оси поворота диафрагмы. Каждая накладка предпочтительно имеет продольную форму. В предпочтительном виде каждая накладка K305, K306 имеет тело пирамидальной формы, имеющее сужающуюся ширину по глубине тела. Предпочтительно, верхушка пирамиды соединена с соответствующей большой стороной основания K118 преобразователя, а противоположное основание пирамиды предназначено для соединения с соответствующей стороной подвеса преобразователя в собранном состоянии. Однако в некоторых реализациях эта ориентация может быть обратной. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления разъединяющая установочная система может содержать несколько накладок, распределенных на одной или нескольких сторонах основания преобразователя. Эти установочные элементы в настоящем документе именуются как «дальние установочные элементы».
Установочные элементы узловой оси и дальние установочные элементы являются достаточно податливыми в части относительного перемещения двух компонентов, к которым каждый из них прикреплен. Например, установочные элементы узловой оси и дальние установочные элементы могут быть достаточно эластичными, чтобы допускать относительное перемещение двух компонентов, в которым они прикреплены. Для достижения податливости они могут содержать эластичные или упругие элементы или материалы. Установочные элементы предпочтительно имеют низкий модуль Юнга по сравнению по меньшей мере с одним, но, предпочтительно, с обоими компонентами, к которым они прикреплены (например, по сравнению с основанием преобразователя и корпусом аудиоустройства). Кроме того, установочные элементы предпочтительно являются достаточно демпфированными. Например, установочные элементы узловой оси могут изготавливаться из по существу эластичного пластикового материала, такого как силиконовый каучук, и накладки также могут изготавливаться из по существу эластичного материала, такого как силиконовый каучук. Накладки предпочтительно изготавливаются из ударо- и вибропоглощающего материала, такого как силиконовый каучук, или, предпочтительнее, вязкоупругий уретановый полимер, например. Альтернативно, установочные элементы узловой оси и/или дальние установочные элементы могут выполняться из эластичного и/или упругого элемента, такого как металлические разъединительные пружины. Согласно альтернативным конструктивным исполнениям для подвешивания преобразователя могут использоваться и другие по существу податливые элементы или механизмы, такие как магнитная левитация, обладающие достаточной степенью податливости перемещению.
Согласно этому варианту осуществления разъединяющая система на установочных элементах узловой оси имеет более низкую податливость (т.е. является более жесткой или образует более жесткое соединение между соответствующими частями) по сравнению с разъединяющей системой на дальних установочных элементах. Этого можно добиться за счет использования разных материалов, и/или в случае этого варианта осуществления это достигается путем изменения геометрий (таких как форма и/или профиль) установочных элементов узловой оси по сравнению с дальними установочными элементами. Это различие геометрии означает, что установочные элементы узловой оси имеют большую площадь поверхности контакта с основанием и подвесом по сравнению с дальними установочными элементами, тем самым уменьшая податливость соединения между этими частями.
Между основанием преобразователя K118 и подвесом/внутренним колпачком K301/K303, когда преобразователь собран в подвесе, образован узкий и по существу равномерный зазор/пространство К322. Согласно некоторым вариантам осуществления этот зазор может быть не равномерным. Этот узкий зазор K322 может проходить, по меньшей мере, по значительной части периметра (предпочтительно, по всему периметру) основания K118. Ширина каждого воздушного зазора, определяемая расстоянием между наружной периферией основания K118 преобразователя и подвесом/внутренним колпачком K301/K303, менее 1,5 мм, или, предпочтительнее, менее 1 мм, или, даже предпочтительнее, менее 0,5 мм. Эти значения - примерные, и подходящими могут быть и другие значения вне этого диапазона.
Между частью или всем периметром узла К101 диафрагмы и подвесом K301 имеется узкий зазор/пространство K321.
Аудиоустройство дополнительно содержит упоры K323 для ограничения амплитуды полного колебания диафрагмы, также прикрепленные к подвесу K301 или внутреннему колпачку K303. Этот упор может быть один, или их может быть несколько. В собранном состоянии возможны один или несколько (в этом примере три) упоров K323, проходящих в продольном направлении и по существу равноотстоящих друг от друга на каждой стороне в зоне, ближней к конструкции диафрагмы узла К301. Эти упоры K323 имеют наклонную поверхность, расположенную так, чтобы контактировать с диафрагмой в случае какого-либо необычного события, такого как падение устройства или очень громкий звуковой сигнал, которое может вызвать чрезмерную амплитуду полного колебания диафрагмы. Наклонная поверхность предназначена для размещения прилегающего тела диафрагмы в собранном состоянии так, чтобы соответствовать углу тела диафрагмы, если диафрагма вынуждена случайно повернуться в эту точку. Во избежание повреждения диафрагмы упоры K323 изготовлены по существу из мягкого материала, такого как пенополистирол. Для уменьшения повреждения этот материал предпочтительно относительно мягче материала тела диафрагмы, например (например, он может иметь относительно меньшую плотность, чем полистирол, из которого изготовлено тело диафрагмы). Упоры K323 имеют большую площадь поверхности, чтобы эффективно замедлять диафрагму, но не настолько большую, чтобы слишком сильно блокировать поток воздуха и/или создавать замкнутые воздушные полости, предрасположенные к резонансу.
Проточные каналы для просачивания воздуха
Кроме того, каждая чашка К204 головного телефона может содержать любой вид проточного канала, предназначенного для создания при работе пути ограниченного потока газов из первой полости в другой объем воздуха, чтобы помочь гасить воздушные резонансы и/или смягчать подъем низких звуковых частот. Например, как показано на фиг. K3d, K3e и K4a, это устройство содержит по меньшей мере один проточный канал, сообщающий по текучей среде первую, переднюю воздушную полость K406, предназначенную для расположения при использовании рядом с ухом пользователя, со второй, задней воздушной полостью K405, предназначенной для расположения при использовании дальней от уха пользователя, или с объемом воздуха K414, внешним относительно устройства. Передняя воздушная полость K406 может содержать две полости K406a и K406b - по одной с каждой стороны сетки/выходного отверстия K318/K325. Согласно этому варианту осуществления устройство содержит проточные каналы K320, K321 и K322, сообщающие по текучей среде переднюю воздушную полость K406 со стороны узла диафрагмы, предназначенной для расположения рядом с выходным отверстием K325 подвеса K301 и/или обращенной к нему, с задней полостью K405 с противоположной стороны узла диафрагмы, обращенной в сторону от выходного отверстия K325 подвеса K301 и/или расположенной дальней от него. Наружный колпачок K302 подвеса имеет два небольших отверстия, создающий каналы K324 для воздуха из задней полости K405 в наружный воздух K414. Эти каналы для воздуха в комбинации с проточными каналами K320/K321/K322 сообщают по текучей среде переднюю, заднюю и наружную воздушные полости K406, K405 и K414, при этом воздух, который иначе бы герметично удерживался в передней полости K406, может ограниченно протекать в заднюю полость K406, а также из задней полости в наружный объем воздуха K414, чтобы при использовании тем самым гасить или демпфировать внутренние воздушные резонансы и/или смягчить подъем низких звуковых частот. Тот факт, что для каналов K320 и K324 для создания пути ограниченного потока газов используется отдельный элемент ограничения потока, не имеет существенного значения, и каналы могут быть по существу открытыми без каких-либо препятствующих барьеров и при этом все равно быть ограничивающими за счет меньшего размера, диаметра или ширины. Как будет подробнее объяснено ниже, по меньшей мере один проточный канал K320/K321/K322 предназначен ограничивать поток воздуха либо за счет меньшего диаметра или ширины в соединении с передней полостью K406, либо за счет использования элемента ограничения потока, либо за счет того и другого.
В некоторых вариантах этого варианта осуществления предусмотрен альтернативный или дополнительный проточный канал для сообщения по текучей среде передней полости непосредственно с наружным объемом воздуха (подобный, например, проточному каналу Р105 по варианту осуществления Р).
По меньшей мере один проточный канал K320/K321/K322/K324 предпочтительно содержит ограничитель потока текучей среды. Ограничитель потока текучей среды может содержать, например, любую комбинацию следующих признаков: вход из прилегающей полости меньшего размера, меньшей ширины или меньшего диаметра и/или элемент или барьер ограничения потока текучей среды на входе или в канале, такой как пористый или проницаемый материал. Например, проточный канал может быть полностью открытым каналом, имеющим вход меньшего диаметра или меньшей ширины. Альтернативно или дополнительно, проточный канал может содержать элемент ограничения потока текучей среды, такой как барьер из пены или барьер из сетчатой ткани на входе или в канале, для оказания некоторого сопротивления проходящим через них газам. Проточный канал может представлять собой одно или несколько малых отверстий.
Кроме того, предпочтительно, проточные каналы K320/K321/K322/K324 совместно обеспечивают поток газов по ним в достаточной степени для значительного снижения звукового давления в ушном канале при работе. Например, значительное снижение звукового давления может привести к снижению по меньшей мере на 10%, или, предпочтительнее, по меньшей мере на 25%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 50% звукового давления при работе устройства в диапазоне частот 20-80 Гц. Речь идет о снижении звукового давления по сравнению с подобным аудиоустройством, не имеющим каких-либо проточных каналов, у которого вследствие этого утечка звукового давления, создаваемого при работе, пренебрежимо мала. Значительное снижение звукового давление предпочтительно наблюдается в течение по меньшей мере 50% времени установки аудиоустройства в стандартном измерительном устройстве. Однако возможны и другие снижения звукового давления, и этими примерами изобретение не ограничивается.
Согласно этому варианту осуществления проточные каналы K320, K321 и K322 имеют в соединении с передней полостью K406 (равно как и с задней полостью K405) меньшую ширину. Ширина каналов может быть одинаковой или отличаться. Каждый проточный канал K320/K321/K322 является по существу открытым, но меньшего размера по сравнению с передней полостью, чтобы тем самым уменьшать любые нежелательные резонансы, которые иначе могли бы возникать в воздушной полости K406 и/или воздушной полости K405.
Каждый проточный канал может проходить в любом месте в устройство, таком как рядом с периферией узла диафрагмы и/или узлом аудио преобразователя или даже через отверстие в узле диафрагмы и/или узле аудио преобразователя и/или амбушюре K309. Согласно этому варианту осуществления канал K321 проходит возле периферии узла диафрагмы и, в частности, боковых сторон и концевой стороны/края конструкции диафрагмы.
Согласно этому варианту осуществления управление воздушными резонансами улучшено за счет гашения, создаваемого просачиванием воздуха по проточному каналу. Кроме того, управление резонансами, снижение уровня низких звуковых частот можно сделать относительно единообразными среди разных слушателей/пользователей и при разном расположении устройства, особенно, если просачивание по проточному каналу, предусмотренное в устройстве, значительно по сравнению с просачиванием текучей среды, которое может происходить амбушюрами K309 и головой пользователя.
Для того чтобы гасить воздушный резонанс, возникающий в полости, такой как полость K405 или K406, проточный канал для просачивания воздуха предпочтительно должен оказывать достаточное сопротивление потоку воздуха, чтобы избегать высоких расходов воздуха по каналу, которые иначе могли бы эффективно соединять полость с другой воздушной полостью или окружающим воздухов K414, поскольку в этой ситуации вероятно создание новых нежелательных резонансных мод. В случае высокого расхода путь для потока предпочтительно будет содержать резистивный элемент, такой как вкладыш из пенопласта, вследствие чего соответствующие резонансы быстро затухнут. Примером такой новой резонансной моды мог бы быть резонанс Гельмгольца, включающий перемещение воздуха в проточном канале для воздуха, который в этом сценарии являет собой массу, совершающую возвратно-поступательное движение в канале в преодолением восстанавливающей силы, создаваемой воздухом, содержащимся в соединенной полости, действующим как элемент податливости.
Кроме того, чтобы гасить воздушный резонанс, возникающий в полости, такой как полость K405 или K406, проточный канал для просачивания воздуха предпочтительно обеспечивает достаточный поток воздуха для значительного уменьшения давления воздуха на входе в проточный канал, связанного с данной модой. Как правило, чтобы это произошло, канал предпочтительно находится не в узле давления, связанном с данной модой, в противном случае мода не будет проходить через проточный канал, и на резонанс не будет оказано никакого влияния. Предпочтительно, для максимального ослабления канал для воздуха находится в пучности волны давления нежелательной резонансной моды или рядом с ней.
Для ослабления широкого спектра нежелательных резонансных мод воздуха в воздушной полости K406 проточные каналы для просачивания воздуха, такие как K320, K321 и K322, предпочтительно широко распределены по объему воздушной полости K406. Это повышает вероятность, что для данного нежелательного резонанса воздуха в полости, такой как K406, будет проточный канал для просачивания воздуха, находящийся далеко от узла давления и, предпочтительно, близко к пучности волны давления. Например, проточные каналы для просачивания воздуха K320, K321 и K322 совместно проходят (и распределены) на расстояние, близкое к максимальному размеру компонента подвеса K301. Предпочтительно, проточные каналы для просачивания воздуха K320, K321 и K322 совместно проходят расстояние, которое больше кратчайшего расстояния по большой стороне K132 тела диафрагмы, или, предпочтительнее, расстояние более чем на 50% больше кратчайшего расстояния по большой стороне K132 тела диафрагмы, или, наиболее предпочтительно, расстояние более чем в два раза больше кратчайшего расстояния по большой стороне K132 тела диафрагмы. Это помогает добиться более полного гашения более отчетливых внутренних воздушных резонансов.
В одном альтернативном варианте осуществления проточные каналы для воздуха предусмотрены из полости K406 в наружный воздух K414 через проницаемую или пористую ткань. Однако преимущество предлагаемого конструктивного исполнения заключается в том, что проточные каналы, гасящие резонанс в полости K406, прилегающей к уху, соединены с задней полостью K405, а не с наружным воздухом K414, а это означает, что улучшается пассивное ослабление шума, поскольку внешний шум, чтобы пройти из наружного воздуха K414 до ухе в полости K406a, должен пройти через заднюю полость K405.
Проточные каналы для просачивания воздуха K320, K321, K322 и K324 по существу распределены в объеме задней воздушной полости K405. Подобно случаю передней полости K406, это повышает вероятность, что для данного нежелательного резонанса воздуха в полости K405 будет проточный канал для просачивания воздуха, находящийся далеко от узла давления и, предпочтительно, близко к пучности волны давления.
5.2.3 Вариант осуществления W
На фиг. W1-W3 показан еще один вариант осуществления предлагаемого персонального аудиоустройства (далее по тексту именуемого как вариант осуществления W) в виде устройства W101 головного телефона, содержащего правое и левое устройства W102 и W103 сопряжения головного телефона (далее по тексту именуемые как чашки головного телефона), соединенные дужкой W104.
Аудио преобразователь
Аудио преобразователь, используемый согласно этому варианту осуществления, подобен аудио преобразователю K100, описанному в пункте 5.2.2 для устройства по варианту осуществления K. Описание узла диафрагмы, петельного узла, разъединяющей установочной системы и основания преобразователя и механизма возбуждения/преобразующего механизма в предыдущем разделе, применимо и к этому разделу и к этому варианту осуществления и для краткости повторяться не будет.
Корпус
Аудио преобразователь показан помещенным в подвес W201. Подвес W201 по существу заключен в наружный колпачок W202. Эти две части образуют корпус для преобразователя K100. Подвес и наружный колпачок могут жестко соединяться любым подходящим способом, например, посредством защелкивающегося зацепления, клея или крепежных деталей W216. Подвес имеет полость W225 для удерживания в ней преобразователя K100 и открыт с обеих сторон полости. С одной стороны отверстие образует выходное отверстие W224, через которое при работе из узла преобразователя распространяется звук. При использовании устройства выходное отверстие W224 предназначено для размещения на ухе W310 пользователя или рядом с ним. Полость подвеса предпочтительно имеет внутреннюю стенку, являющуюся по существу или приблизительно дополняющей форму наружной периферии преобразователя K100. Мягкий амбушюр W210 проходит по периферии подвеса W201 на противоположной стороне до наружного колпачка W202 и вокруг выходного отверстия W224. Мягкий амбушюр может изготавливаться из любого подходящего материала, хорошо известного в области техники, к которой относится изобретение, такого как пенопласт, комфортный для пользователя. Амбушюр W210 может быть облицован наружным слоем W211 из «не дышащей» ткани, обращенным к уху W308 и к наружному воздуху W314, и слоем W212 из «дышащей» ткани, обращенным к полости W306. Кроме того, выходное отверстие W224 может закрываться неплотной сетчатой тканью.
Согласно этому варианту осуществления аудиоустройство предназначено для прикладывания давления к наружной части уха и/или к одной или нескольким частям головы W308 за пределами уха W310. Кроме того, аудиоустройство предназначено для прикладывания давления к одной или нескольким частям головы W308 за пределами и/или вокруг уха W310. Мягкий амбушюр W210 при использовании предпочтительно создает значительное уплотнение вокруг уха пользователя, чтобы тем самым по существу плотно закупоривать объем воздуха внутри устройства, отделяя от объема воздуха W314, внешнего относительно устройства. Амбушюр W210 предназначен обеспечивать достаточное уплотнение между объемом воздуха в передней полости W306 внутри устройства, при использовании расположенной на ухе W310 пользователя или рядом с ним, и объемом воздуха W314, внешнего относительно устройства (такого как окружающая атмосфера). Амбушюр W210 может иметь тело, по форме выполненное таким, чтобы плотно садиться на ухо пользователя и вокруг его и уплотнять это место. В показанной предпочтительной реализации устройство представляет собой околоушной головной телефон, предназначен для полного окружения и заключения уха при использовании.
Согласно предпочтительному варианту осуществления амбушюр W210 предназначен обеспечивать достаточное или существенное уплотнение между передней полостью W306 на стороне устройства со стороны уха и объемом воздуха W314, наружным относительно устройство при использовании. Как уже отмечалось в отношении варианта осуществления К, существенное уплотнение - это уплотнение, предназначенное, например, для повышения звукового давления, по меньшей мере, на низких частотах (т.е. для подъема низких звуковых частот) при работе.
Подвес W201 предпочтительно с возможностью поворота соединен с соответствующим концом дужки W104. Например, подвес W201 каждой чашки W102 и W103 головного телефона может соединяться с соответствующим концом дужки W104 посредством поворотных планок W107. Это позволяет пользователю регулировать положение дужки, как ему удобно. Может использоваться любой подходящий петельный механизм. Альтернативно, подвес может быть жестко соединен с дужкой. На внутренней стороне дужки W104 для комфорта может предусматриваться внутренняя мягкая накладка W108.
В собранном состоянии каждая чашка головного телефона содержит первую, переднюю воздушную полость W306, расположенную у выходного отверстия W224 со стороны узла диафрагмы, предназначенной для расположения при использовании рядом с ухом W310 пользователя, или рядом с ним. Чашка головного телефона дополнительно содержит вторую, заднюю полость W305, предназначенную для расположения при использовании со стороны узла диафрагмы, противоположной выходному отверстию W224 и уху пользователя. Наружный колпачок W202 имеет отверстие W208 или решетку W226, предназначенную для размещения рядом с аудио преобразователем K100 и задней полостью W305. Предпочтительно, устройство дополнительно содержит крышку W207 из проницаемой ткани, закрывающую выходное отверстие W224 рядом с передней полостью W306, при использовании позволяющую звуковому давлению проходить из передней полости в ухо W310 пользователя, а также защищающую внутреннюю часть устройства от пыли и другого постороннего материала. Предпочтительно, устройство содержит также крышку W208 из проницаемой ткани, закрывающую заднее отверстие/решетку W226 рядом с задней полостью W305, при использовании позволяющую звуковому давлению проходить из задней полости в наружный объем воздуха W314, а также защищающую внутреннюю часть устройства от пыли и другого постороннего материала. Примерами подходящих материалов для обеих крышек W208 и W207 служат «дышащий» драп-велюр или сетка из полиэстера, но ясно, что подходящими могут быть и другие материалы, известные в области техники, к которой относится изобретение. В обоих случаях крышки W208 и W207 предпочтительно являются высокопроницаемыми и оказывают потоку воздуха лишь минимальное сопротивление. Полость W305 предпочтительно выполнена достаточно малой и компактной, благодаря чему внутренние резонансы происходят на высоких частотах, когда указанные полости эффективно открыты в окружающий наружный воздух W314, так что преимущество в части управления резонансом, которого можно добиться от выполнения крышки W208 резистивной, т.е. оказывающей сопротивление потоку воздуха, минимально. Полость W306b эффективно объединена с полостью W306a. Таким образом, эти отверстия W224 и W226 не образуют по существу резистивные проточные каналы.
Подвес W201 имеет несколько отстоящих друг от друга в радиальном направлении элементов W201a решетки, образующих между ними отверстия в подвесе. Наружный колпачок W202 имеет соответствующие несколько отстоящих друг от друга в радиальном направлении элементов W202a решетки с отверстиями с каждой стороны каждого элемента решетки, соответствующими отверстиям подвеса. В собранном состоянии колпачка элементы W201a и W202a решетки и отверстия совпадают для образования решетки с несколькими отверстиями, распределенными вокруг корпуса. В частности, эти отверстия распределены вокруг периферии полости W225 аудио преобразователя. Площадь и/или объем этих отверстий является и/или являются существу большой/большим/большими по сравнению с размером колпачка и/или по сравнению с объемом воздуха W306a, содержащегося непосредственно рядом с ухом при использовании. Причина этому будет объяснена в последующем разделе.
2
Между наружным колпачком W202 и подвесом W201 уложена сетчатая ткань W209, предназначенная для закрытия отверстий, распределенных вокруг преобразователя K100. Согласно этому варианту осуществления сетка W209 представляет собой ткань из проволок из нержавеющей стали с перевивочным переплетением. Сетка W209 является по существу резистивной и имеет достаточно низкую проницаемость и, таким образом, образует путь ограниченного потока газов из передней полости W306 в объем воздуха W314 снаружи. Путем корректировки свойств материала и геометрии отверстий в решетке и сетке ограничение потоку воздуха можно изменять для оптимизации акустических характеристик, например, для оптимизации характеристики в области низких частот и гашения воздушных резонансов. Взамен можно было бы использовать другие типы ограничений проточного канала, например, можно было бы использовать «дышащий» драп-велюр, бумагу, сетку из полиэстера или плотный перфорированный лист из поликарбоната, хотя ясно, что могут использоваться и другие проницаемые материалы, известные в области техники, к которой относится изобретение. Как будет подробнее описано в последующем разделе, эта площадь сетки предпочтительно является относительно большой по сравнению с объемом воздуха W306a, при использовании содержащимся возле уха. Площадь ограничительной сетки W209, отделяющей переднюю полость W306b от наружного объема воздуха W314, может быть, например, приблизительно 10-20 см, однако в зависимости от реализации возможны и другие размеры. Площадь сетки W209 влияет на характеристики системы.
Тонкий слой накладки W213, помещенной со стороны подвеса W201, противоположной наружному колпачку W202, предназначен для нахождения при использовании в непосредственной близости и/или в контакте с ухом W310. Накладка W213 может изготавливаться из любого подходящего «дышащего» материала, такого как пенополиуретан с открытыми порами, покрытый хлопчатобумажной тканью. Это помогает предотвратить касание уха частями пластикового подвеса W201 и тем самым повышает комфорт для пользователя. Опять-таки ясно, что могут быть подходящими и использоваться согласно альтернативным вариантам осуществления и другие виды и материалы для накладки, известные в области техники, к которой относится изобретение.
Проточные каналы для просачивания воздуха
Как уже отмечалось для варианта осуществления K, каждая чашка головного телефона может также содержать один или несколько проточных каналов, предназначенных для создания при работе пути ограниченного потока газов из первой полости W306 в другой объем воздуха, чтобы помочь гасить воздушные резонансы и/или смягчать подъем низких звуковых частот. Например, как показано на фиг. W2g и W3a, это устройство содержит по меньшей мере два проточных канала W221 и W209, сообщающие по текучей среде первую, переднюю воздушную полость W306, предназначенную для расположения при использовании рядом с ухом W310 пользователя, со второй, задней воздушной полостью W305, предназначенной для расположения при использовании дальней от уха пользователя, или с объемом воздуха, внешним относительно устройства. Согласно этому варианту осуществления устройство содержит проточный канал W221 вокруг периферии узла диафрагмы, сообщающий по текучей среде переднюю воздушную полость W306 со стороны узла диафрагмы, предназначенной для расположения рядом с выходным отверстием W224 подвеса W201 и/или обращенной к нему, с задней полостью W305 с противоположной стороны узла диафрагмы, обращенной в сторону от выходного отверстия W224 подвеса W201 и/или расположенной дальней от него. Проточный канал W221 сообщает по текучей среде переднюю и заднюю воздушные полости W306b и W305, при этом воздух, который иначе бы герметично удерживался в передней полости W306, может ограниченно протекать в наружный объем, чтобы при использовании тем самым гасить или демпфировать внутренние воздушные резонансы и/или смягчить подъем низких звуковых частот.
Тот факт, что для этого канала для создания пути ограниченного потока газов используется отдельный элемент ограничения потока, не имеет существенного значения, и канал может быть по существу открытым без каких-либо препятствующих барьеров и при этом все равно быть ограничивающим за счет меньшего размера, диаметра или ширины.
Ограничитель потока текучей среды может содержать, например, любую комбинацию следующих признаков: вход из прилегающей полости меньшего размера, меньшей ширины или меньшего диаметра и/или элемент или барьер ограничения потока текучей среды на входе или в канале, такой как пористый или проницаемый материал. Например, проточный канал может быть полностью открытым каналом, имеющим вход меньшего диаметра или меньшей ширины. Альтернативно или дополнительно, проточный канал может содержать элемент ограничения потока текучей среды, такой как барьер из пены или барьер из сетчатой ткани, такой как, например, сетка W209, находящаяся в сетчатом проточном канале W209 на входе или в канале для оказания некоторого сопротивления проходящим через них газам. Проточный канал может представлять собой одно или несколько малых отверстий. Согласно этому варианту осуществления проточный канал W221 имеет меньшую ширину в соединении с передней полостью W306b (равно как и с задней полостью W305). Ширина каналов может быть одинаковой или отличаться. Проточный канал W221 по существу открыт, но меньшего размера по сравнению с передней полостью W306, и действует для уменьшения любых нежелательных резонансов, которые иначе могли бы возникать в этой воздушной полости.
Кроме того, проточный канал по обе стороны покрытых сеткой W209 элементов W201a и W202a решетки устройства может сообщать по текучей среде переднюю воздушную полость W306a/W306b с объемом воздуха W314, внешнего для устройства, например, с окружающей средой. Этот проточный канал является отдельным от любого другого канала просачивания, который мог бы существовать на практике между наружным слоем W211 амбушюра и головой W308 пользователя на границе W309. Согласно этому варианту осуществления на противоположном конце корпуса предусмотрена решетка или отверстие в переднюю полость W306a (прилегающую к задней полости W305), через которую или которое воздух может проходить из передней полости W306a в объем воздуха W314, внешний для устройства. Проточный канал предназначен ограничивать поток воздуха за счет использования элемента W209 ограничения потока. Согласно этому варианту осуществления проточный канал создает путь очень ограниченного потока из передней полости W306 во внешний объем воздуха. Кроме того, площадь поперечного сечения этого пути для газов является по существу большой, особенно по сравнению с размером диафрагмы и/или размером объема воздуха, содержащегося непосредственно возле уха в полости W306a. Это конструктивное исполнение обеспечивает значительное улучшение характеристики устройства в области низких частот, по-прежнему допуская просачивание воздуха для некоторого уменьшения звукового давления и гашения нежелательных резонансов. Как уже объяснялось для варианта осуществления K, эта площадь и распределение каналов ограниченных потоков газов повышают вероятность, что для данного нежелательного резонанса воздуха в полости, такой как W306, будет проточный канал для просачивания воздуха, находящийся далеко от узла давления и, предпочтительно, близко к пучности волны давления. Предпочтительно, для ослабления широкого спектра нежелательных резонансных мод воздуха в воздушной полости W306, проточные каналы для просачивания воздуха предпочтительно широко распределены по объему воздушной полости 306. Кроме того, проточные каналы W221 и W209 совместно проходят (и распределены) на расстояние, близкое к максимальному размеру компонента подвеса W201. Это помогает добиться более полного гашения более отчетливых внутренних воздушных резонансов.
Предпочтительно, проточные каналы W221 и W209 для просачивания воздуха распределены вокруг тела диафрагмы и проходят значительное расстояние. Например, проточные каналы W221 и W209 распределены на расстоянии, которое больше кратчайшего расстояния по большой стороне K132 тела диафрагмы, или, предпочтительнее, более чем на 50% больше кратчайшего расстояния по большой стороне K132 тела диафрагмы, или, наиболее предпочтительно, на расстоянии более чем в два раза больше кратчайшего расстояния по большой стороне K132 тела диафрагмы. Это широкое распределение проточных каналов по объему полости W306 помогает добиться более полного гашения более отчетливых внутренних воздушных резонансов полости W306.
Ясно, что согласно некоторым вариантам осуществления любой из проточного канала W221 или сетчатого проточного канала W209 может быть использоваться для обеспечения просачивания воздуха из иначе плотно закрытой полости W306.
Предпочтительно, проточные каналы W208, W209, W221, кроме того, совместно допускают в достаточной степени поток газов через них, что приводит при работе к значительному снижению звукового давления в полости ушного канала. Например, значительное снижение звукового давления может привести к снижению по меньшей мере на 10%, или, предпочтительнее, по меньшей мере на 25%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 50% звукового давления при работе устройства в диапазоне частот 20-80 Гц. Речь идет о снижении звукового давления по сравнению с подобным аудиоустройством, не имеющим каких-либо проточных каналов, у которого вследствие этого утечка звукового давления, создаваемого при работе, пренебрежимо мала. Значительное снижение звукового давление предпочтительно наблюдается в течение по меньшей мере 50% времени установки аудиоустройства в стандартном измерительном устройстве. Однако возможны и другие снижения звукового давления, и этими примерами изобретение не ограничивается.
Этот вариант решает проблему нежелательных механических резонансов преобразователя, особенно диафрагмы и подвески диафрагмы, за счет использования по существу неподдерживаемой периферии диафрагмы и других признаков преобразователя. Могут также улучшиться амплитуда полного колебания диафрагмы и фундаментальная резонансная частота диафрагмы. Большая амплитуда полного колебания диафрагмы и низкая фундаментальная резонансная частота диафрагмы, обеспечиваемые несоединенной конструкцией периферии диафрагмы, означают возможность обеспечения достаточной степени просачивания воздуха с поддерживанием достаточной характеристики в области низких частот. Резистивные проточные каналы W221 и W209 для просачивания воздуха решают проблему внутренних воздушных резонансов передней полости W306, задней полости W305 и любой иной полости, содержащейся в устройстве и/или голове пользователя или возле них, путем гашения. Кроме того, управление резонансами, снижение уровня низких звуковых частот можно сделать относительно единообразными среди разных слушателей/ пользователей и при разном расположении устройства. Конструкция несоединенной периферии диафрагмы помогает также обеспечить точное звуковоспроизведение благодаря отсутствию подвеса диафрагмы и связанных с ним резонансов. Наконец, разъединяющая установочная система решает проблему механических резонансов держателя/чашки головного телефона и дужки головного телефона.
5.2.4 Вариант осуществления X
На фиг. X1 и Х2 показан еще один вариант осуществления предлагаемого персонального аудиоустройства в виде устройства сопряжения, входящего в состав устройства X100 миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, содержащего узел аудио преобразователя K100, помещенный в корпус X101-X103 телефона. Устройство миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, может содержать пару этих устройств сопряжения - по одному для каждого уха пользователя. Аудио преобразователь K100 представляет собой преобразователь поворотного действия, идентичный или подобный описанному для варианта осуществления K в пункте 5.2.2, но может быть, например, меньшим, и для краткости подробнее описываться не будет. Описание узла диафрагмы, петельного узла и механизма возбуждения в предыдущем разделе применимо и к этому разделу и к этому варианту осуществления. Описание разъединяющей установочной системы и основания преобразователя может быть применимым согласно альтернативным конструктивным исполнениям и к конструктивному исполнению X100. Однако согласно этому варианту осуществления основание преобразователя жестко соединено с корпусом/телом X101 телефона. Таким образом, в этом конструктивном исполнении корпус X101 телефона образует часть основания преобразователя.
Этот вариант осуществления представляет собой миниатюрный телефон, вставляемый в ушную раковину, на основе преобразователя поворотного действия. Телефон содержит эластичный, например, из силикона или резины или мягкого пенопласта, ушной вкладыш X104, вставляемый во вход ушного канала и уплотняющий его. Воздух может проходить между ушным каналом и наружным воздухом двумя путями: первый - через воздушный зазор X109 по периметру диафрагмы, а второй - через специальное (например, диаметром 2 мм) отверстие X114b. Сзади драйвера находится большая решетка, так что задней камеры по существу нет, или она очень небольшая, и воздух, просачивающийся мимо диафрагмы, выходит наружу. Указанное отверстие содержит гаситель, состоящий из небольшого блочка X107 из пенопласта с открытыми порами, оказывающий сопротивление потоку воздуха в трубке. Присутствие трубки и пенопласта в трубке действует для гашения акустических резонансных мод системы воздушных полостей. Кроме того, для улучшения характеристик на низких частотах податливое устройство сопряжения предпочтительно создает уплотнение между объемом воздуха на стороне устройства со стороны ушного канала и объемом воздуха на наружной стороне устройства. Эти признаки подробнее описаны ниже.
Аудиоустройство X100 содержит подвес X102, имеющий полость X112, профиль которой по существу дополняет профиль аудио преобразователя K100, предназначенную для удерживания в ней аудио преобразователя. Подвес X102 открыт с обеих сторон больших сторон узла диафрагмы. Промежуточная закрывающая часть X101 корпуса предназначена для соединения с подвесом для образования в них полости для аудио преобразователя. Аудио преобразователь может соединяться с крышкой X101 подвеса посредством разъединяющей установочной системы, подобной, например, описанной в пункте 5.2.2. Согласно этому варианту осуществления аудио преобразователь K100 жестко соединен как с крышкой Х101 подвеса, так и подвесом Х102.
Крышка подвеса образует часть основания преобразователя. Крышка X101 подвеса содержит отверстие или решетку X115, позволяющее или позволяющую звуковому давлению, создаваемому преобразователем, проходить к наружному отверстию устройства. Устройство дополнительно содержит третью часть X103 корпуса, предназначенную для присоединения поверх закрывающей части X101 вокруг отверстия или решетки или рядом с ним/нею. Часть X103 корпуса является по существу полой и содержит по существу удлиненную горловую полость X110, ведущую к концевому выходному отверстию X113. В горле рядом с выходным отверстием X113 может располагаться гаситель звука в виде пористой и/или проницаемой вставки X106 для гашения резонансов, создаваемый в этой зоне при работе. Указанная вставка может изготавливаться, например, из пенопласта с открытыми порами. Устройство сопряжения в виде ушного вкладыша X104, предназначенного для размещения в ушной раковине X203b пользователя или у входа в ушной канал Х201 или внутри ушного канала Х201, подсоединяет выходное отверстие X113 части X103 корпуса. Ушной вкладыш X104 может иметь по существу эластичное тело, которое при использовании может плотно входить, например, в местах Х204, в ушной канал пользователя, как показано на фиг. Х2. Ушной вкладыш X104 предпочтительно является также по существу мягким для большего комфорта для пользователя. Например, тело может изготавливаться из мягкого и эластичного пластикового материала, такого как силикон.
В собранном состоянии устройство X100 содержит первую, переднюю воздушную полость X110 со стороны узла К101 диафрагмы, обращенной к выходному отверстию X113, и вторую, заднюю полость X111 с противоположной стороны узла диафрагмы, обращенной в сторону от выходного отверстия. Отверстие X117 в подвесе X102 рядом с задней полостью X111 образует первый проточный канал, по которому при работе устройства может просачиваться воздух. Отверстие X117 может быть закрытым пористой или проницаемой крышкой X105 для ограничения потока/просачивания газов, в том числе воздуха, через нее, но согласно этому варианту осуществления крышка X105 обладает высокой проницаемостью и, таким образом, служит, главным образом, как крышка для защиты от пыли и создает малое акустическое сопротивление. Крышка X105 может быть изготавливаться, например, из высокопроницаемой сетки или вспененного материала. Часть X103 корпуса дополнительно содержит второй проточный канал X114, проходящий рядом с выходным отверстием X113. Ушной вкладыш X104 может присоединяться поверх второго проточного канала X114. Второй проточный канал имеет два отверстия X114a и X114b, соединяющих полость Х201 ушного канала в отверстии X114a с наружным объемом воздуха Х207 (например, с окружающей средой) в отверстии X114b. Второй проточный канал обеспечивает сообщение по текучей среде первой воздушной полости X110 с наружным объемом воздуха Х207, например, с окружающей средой, для обеспечения второго пути для просачивания воздуха. В этом проточном канале может размещаться пористая и/или проницаемая вставка X107 для ограничения потока/просачивания по этому каналу. Вставка X107 может изготавливаться, например, из пенопласта с открытыми порами. Эта вставка X107 предпочтительно имеет относительно низкую пористость/проницаемость и, соответственно, образует путь существенно и достаточно ограниченного потока газов для гашения внутренних резонансов.
Как уже отмечалось в пункте 5.2.2, аудио преобразователь содержит конструкцию диафрагмы по существу без физического соединения с внутренней стороной подвеса на значительной части периферии конструкции. В этой зоне между узлом К101 диафрагмы и подвесом X102 имеется зазор X109. Этот зазор образует проточный канал между передней полостью X110 и задней полостью X111 устройства для просачивания воздуха из передней полости X110 в заднюю полость X111.
Как описано выше, использование, по меньшей мере, некоторой части периферии диафрагмы по существу без физического соединения с корпусом или держателем или оболочкой и т.д. в некоторой степени решает трехсторонний компромисс между амплитудой полного колебания диафрагмы, фундаментальной резонансной частотой диафрагмы и резонансами преобразователя, включая резонансы диафрагмы и резонансы подвески.
Присутствие проточных каналов Х114 и X109 для просачивания воздуха может сделать поведение ушного канала в части акустических резонансов более естественным и более близким к резонансной характеристике типа трубки с открытым концом, которая имеет место, когда ушной канал не закупорен миниатюрным телефоном, вставляемым в ушную раковину. Это может быть вследствие того, что каналы X114 и Х109 действуют для гашения резонансов воздуха акустической системы ушной канал/преобразователь и/или путем смещения одной или нескольких резонансных частот, создаваемых системой. Изменения резонансного поведения акустической системы ушной канал/ преобразователь может неблагоприятно и резко изменять частотную характеристику устройства и системы, а также характеристики нежелательных резонансов, определяемые, например, на каскадной диаграмме. Кроме того, проточные каналы Х114 и X109 могут помочь подавлять «эффект окклюзии».
Многие конструкции миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, затыкают и уплотняют ушной канал, что усиливает громкость, особенно на низких частотах, однако уплотнение изменяет и акустические характеристики ушного канала, тем самым эффективно изменяя «настройку» мозга на свои уши и неблагоприятно сказываясь на субъективном качестве звучания. Кроме того, эти конструкции могут быть дискомфортными, могут иметь проблемы с подгонкой к разным формам ушей, блокировать внешний шум, могут создавать новые резонансы в ушном канале и действовать для соединения диафрагмы с объемом внутреннего воздуха в ушном канале, который для разных ушей и даже для разных установок варьирует.
Край диафрагмы в свободном состоянии в варианте осуществления, показанном на фиг. H4b, лишь частично блокирует ушной канал, и вместо этого улучшает характеристику в области низких частот путем обеспечения достаточной амплитуды полного колебания диафрагмы и достаточно низкой фундаментальной резонансной частоты диафрагмы, чему способствует диафрагма с краем в свободном состоянии. Этот факт в сочетании с низкорезонансными характеристиками драйвер позволяет получить комфортное, с не уплотняющей установкой аудиоустройство, обеспечивающее высококачественное звуковоспроизведение в широком диапазоне частот.
Как уже отмечалось для варианта осуществления K, узел диафрагмы по варианту осуществления X предпочтительно содержит конструкцию диафрагмы, по существу толстую и жесткого конструктивного исполнения, как описано в пункте 2.2 для конструкций диафрагмы конструктивных исполнений R1-R4.
Подвес Х102, крышка Х101 подвеса и часть Х103 корпуса могут вместе образовывать тело корпуса. Ввиду отсутствия разъединяющей установочной системы драйвера по варианту осуществления X эти компоненты представляют собой часть основания преобразователя. Ясно, что эти части могут выполняться отдельными и жестко соединенными друг с другом на своих перифериях любым подходящим механизмом крепления, таким как использование клея, защелкивающиеся зацепления и/или крепежные детали, хорошо известным в области техники, к которой относится изобретение. Альтернативно, некоторые или все эти части могут выполняться как одно целое.
Как показано на фиг. Х2, ушной вкладыш X104 предназначен для удобного размещения в ушной раковине X203b пользователя и/или на входе в ушной канал Х201 и/или в ушном канале Х201 и при использовании по существу плотно прижиматься к стенкам ушной раковины или ушного канала в зонах Х204. Ушной вкладыш X104 предназначен для обеспечения достаточного уплотнения между объемом воздуха в передней полости X110 внутри устройства, при использовании расположенной у ушного канала или ушной раковины пользователя или возле них, и объемом воздуха, внешним для устройство (такого как окружающая среда), для по существу предотвращения просачивания воздуха в зонах Х204 возле стенок ушного канала при использовании. На достаточность уплотнения могут влиять, например, геометрия ушного вкладыша X104 и/или материал, используемый для него.
Как уже отмечалось в предыдущих пунктах, существенное уплотнение - это уплотнение, предназначенное, например, для повышения при работе звукового давления, по меньшей мере, на низких частотах (т.е. для подъема низких звуковых частот).
Аудиоустройство X100 дополнительно содержит по меньшей мере один проточный канал, предназначенный для создания при работе пути ограниченного потока газов из первой полости X110 в другой объем воздуха, чтобы помочь гасить резонансы и/или ослаблять подъем низких звуковых частот. Согласно этому варианту осуществления устройство содержит два таких проточных канала, однако ясно, что согласно альтернативным конструктивным исполнениям могут использоваться любой один или несколько этих каналов. Проточный канал X109 сообщает по текучей среде переднюю и заднюю воздушные полости X110 и Х111 с таким расчетом, что воздух, который иначе бы плотно удерживался в полости X110, мог ограниченно протекать в наружный объем, чтобы тем самым при использовании гасить внутренние резонансы и/или смягчать подъем низких звуковых частот. Тот факт, что для этого канала для создания пути ограниченного потока газов используется отдельный элемент ограничения потока, не имеет существенного значения, и канал может быть по существу открытым без каких-либо препятствующих барьеров и при этом все равно быть ограничивающим за счет меньшего размера, диаметра или ширины. Этот проточный канал X109 предназначен для ограничения потока воздуха за счет меньшей ширина в соединении с передней полостью Х110.
Проточный канал X114 сообщает по текучей среде переднюю воздушную полость X110 с наружным объемом воздуха Х207, таким как окружающая среда, и находится рядом с выходным отверстием X113 устройства. Проточный канал предназначен по существу для ограничения потока воздуха за счет меньшего диаметра или ширины и использования элемента X107 ограничения потока, такого как вставка из пенопласта, для оказания некоторого сопротивления проходящим через нее газам. Эта вставка предпочтительно обладает по существу низкой проницаемостью.
Каждый проточный канал позволяет воздуху выходить из первой полости X110, при работе прилегающей к уху или голове пользователя, без прохождения между стенкой Х204 ушного канала пользователя и аудиоустройством, тем самым влияя на уплотнение. Это означает, что сопротивление проточного канала и местоположение проточного канала являются относительно постоянными по сравнению со случаем отсутствия проточного канала или очень маленького проточного канала. В последнем случае степень уплотнения устройства в местах Х204 и, следовательно, и характеристики для разных пользователей и разных установок устройства могут значительно варьировать.
Как уже отмечалось в предыдущих пунктах, проточные каналы X114, X109 и X105 преобразователя совместно предпочтительно обеспечивают поток газов по ним в достаточной степени для значительного снижения звукового давления в ушном канале при работе. Например, значительное снижение звукового давления может привести к снижению по меньшей мере на 10%, или, предпочтительнее, по меньшей мере на 25%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 50% звукового давления при работе устройства в диапазоне частот 20-80 Гц. Речь идет о снижении звукового давления по сравнению с подобным аудиоустройством, не имеющим каких-либо проточных каналов, у которого вследствие этого утечка звукового давления, создаваемого при работе, пренебрежимо мала. Значительное снижение звукового давление предпочтительно наблюдается в течение по меньшей мере 50% времени установки аудиоустройства в стандартном измерительном устройстве. Однако возможны и другие снижения звукового давления, и этими примерами изобретение не ограничивается.
Согласно этому варианту осуществления управление воздушными резонансами улучшено за счет гашения, создаваемого просачиванием воздуха по проточным каналам. Кроме того, управление резонансами, а также снижение уровня низких звуковых частот можно сделать относительно единообразными среди разных слушателей/пользователей и при разном расположении устройства. Края, совершающие значительные перемещения, например, три стороны конструкции диафрагмы, расположенные дальними от петельного механизма, не прикреплены к корпусу/подвесу. Такая подвеска диафрагмы обеспечивает низкую фундаментальную резонансную частоту диафрагмы и большую амплитуду полного колебания диафрагмы, а тот факт, что петельный эффективен в оказании сопротивления поступательным смещениям, помогает обеспечить хорошие высокочастотные характеристики.
Аудио преобразователь по этому варианту осуществления обеспечивает низкое накопление энергии, что позволяет получать каскадную диаграмму, подобную описанной для аудио преобразователя по варианту осуществления А (см., например, фиг. Н2а).
5.2.5 Вариант осуществления Y
На фиг. Y1-Y4 показан еще один вариант осуществления предлагаемого персонального аудиоустройства (далее по тексту именуемый как вариант осуществления Y) в виде головного телефона Y101, содержащий левое и правое устройства (далее по тексту именуемые как чашки головного телефона) Y102 и Y103 сопряжения, соединенные дужкой Y104.
Аудио преобразователь
Аудио преобразователь Y200, используемый согласно этому варианту осуществления, - это аудио преобразователь линейного действия, подобный описанному в пункте 5.2.1 в отношении персонального аудиоустройства по варианту осуществления Р. Как показано на фиг. Y2e-Y2h, аудио преобразователь Y200 содержит узел Y217 диафрагмы, идентичный или подобный узлу Р110 аудиоустройства по варианту осуществления Р, имеющий по существу жесткое и куполообразное тело диафрагмы, причем основная рама диафрагмы содержит каркас Y222, проходящий от периферии тела. Основная рама диафрагмы содержит также центрирующие направляющие Y223a, Y223b и Y223c, соединенные с каркасом. Узел Y217 диафрагмы поддерживается в нужном положении относительно магнитной системы ферромагнитной жидкостью Y220a-d. Два компонента передачи силы образуют часть преобразующего механизма и содержат катушечные обмотки Y221a и Y221b. Центрирующие направляющие Y223a-c соединены с каркасом, чтобы помогать поддерживать продольное положение катушек Y221a и Y221b таким же образом, как описано для варианта осуществления Р. Магнитная система образует другую часть механизма возбуждения и содержит постоянный магнит Y219 с внутренними полюсными наконечниками Y218a и Y218b, каждый из которых соединен с соответствующим полюсом магнита, и наружный полюсный наконечник Y218c, отстоящий от них. Компоненты Y221a и Y221b передачи силы узла диафрагмы проходят через зазоры, образованные между наружным и внутренними полюсными наконечниками магнитной системы и совпадают с этими зазорами, когда узел диафрагмы находится в нейтральном положении/положении покоя. Зазоры или пространства между наружным и внутренними полюсными наконечниками содержат ферромагнитную жидкость, поддерживающую и центрирующую в ней компонент передачи силы. Магнитная система образует часть основания преобразователя и жестко соединена с большим телом/подвесом Y224 основания преобразователя, предназначенным окружать узел диафрагмы и механизм возбуждения. Подвес Y224 может содержать каналы, совпадающие с каналом, выполненным между наружным и внутренними полюсными наконечниками, для прохождения по ним компонента передачи силы при совершении им возвратно-поступательного движения при работе. Узел диафрагмы содержит наружную периферию по существу без физического соединения с какой-либо окружающей конструкцией, в том числе с основанием преобразователя.
Разъединяющая установочная система
Каждый аудио преобразователь Y200 соединен с основанием Y202 соответствующей чашки Y102/Y103. Аудио преобразователь Y200 может податливо соединяться и подвешиваться относительно основания Y202 посредством разъединяющей установочной системы. Ясно, что может использоваться любая разъединяющая установочная система, описанная в пункте 4.2 настоящего описания (такая как описанная, например, для аудио преобразователя по варианту осуществления U), или иначе может использоваться любая установочная система, разработанная в соответствии с соображениями и принципами разработки, изложенными в пункте 4.3.
Например, согласно этому варианту осуществления аудио преобразователь Y200 соединен с основанием по существу эластичным круглым разъединяющим кольцом Y204 и разъединяющим блок Y203. Внутреннее стенка разъединяющего кольца Y204 расположена вокруг наружной периферийной стенки подвеса Y224 преобразователя Y200 и жестко соединена с ней, а наружная стенка разъединяющего кольца Y204 расположена у внутренней стенки дополняющей полости или отверстия Y211, выполненной или выполненного в основании Y202, и жестко соединена с ней. Разъединяющее кольцо Y204 является по существу податливым и, соответственно, изготовлено по существу из эластичного и/или упругого материала и/или имеет по существу эластичную и/или упругую геометрию. Согласно этому варианту осуществления внутренняя стенка кольца Y204 содержит эластичную сходящуюся на конус часть, предназначенную для соединения с подвесом преобразователя. Ясно, что согласно альтернативным вариантам осуществления сходящаяся на конус часть может вместо подвеса преобразователя соединяться с основанием Y202. Разъединяющее кольцо Y204 жестко соединяется с подвесом Y224 или основанием Y202 посредством любого подходящего механизма, такого как использование клея.
Податливым является и разъединяющий блок Y203, изготовленный по существу из эластичного материала. Разъединяющий блок Y203 податливо соединяет подвес Y224 с колпачком Y201 соответствующей чашки. Разъединяющий блок Y203 может соединять на любом конце в соответствующих отверстиях, выполненных в концевой, наружной стороне подвеса Y224 и внутренней стороне колпачка Y201. Согласно альтернативным вариантам осуществления разъединяющий блок Y203 жестко соединен на любом конце с подвесом и колпачком.
Согласно этому варианту осуществления разъединяющие кольцо Y204 и блок Y203 изготовлены, например, из силиконового каучука с модулем Юнга приблизительно 2 МПа. Приемлемы и альтернативные многие другие материалы и геометрии, например, упругие стальные плоские пружины, пенопласт и т.п.
Корпус
Корпус чашки головного телефона содержит основание Y202 и колпачок Y201. Вместе они образуют полую внутреннюю часть, в которой посредством разъединяющей установочной системы, описанной выше, присоединен преобразователь Y200. Основание Y202 и колпачок Y201 жестко соединены на своих перифериях посредством любого подходящего механизма крепления, в данном случае, посредством винтовых крепежных деталей Y216, хотя, альтернативно, могут использоваться защелкивающиеся зацепления и/или клей. Основание Y202 содержит центральное отверстие Y211, предназначенное для выравнивания в собранном состоянии с узлом диафрагмы аудио преобразователя и, таким образом, создания выходного отверстия Y226, через которое при работе из узла преобразователя распространяется звук. Мягкий амбушюр Y109 проходит по периферии основания Y202 с противоположной стороны до наружного колпачка Y201 и вокруг центрального выходного отверстия Y226. Мягкий амбушюр может изготавливаться из любого подходящего материала, хорошо известного в области техники, к которой относится изобретение, такого как вспененный материал, комфортного для пользователя. Амбушюр Y109 может быть облицован слоем Y109b из «не дышащей» ткани. Кроме того, выходное отверстие может закрываться неплотной сетчатой тканью Y109c. Могут наноситься и другие слои материала и/или ткани, повышающие сопротивление текучей среде, например. Внутренняя сторона амбушюра Y109 может облицовываться пористым или проницаемым материалом Y109c, а комфортная накладка Y213 может быть располагаться обращенной к уху Y403. Ясно, что некоторые эти признаки могут быть факультативными и зависят от требуемой реализации.
Как показано на фиг. Y4, согласно этому варианту осуществления чашка головного телефона аудиоустройства предназначена для прикладывания давления к наружной части уха Y403 и/или к одной или нескольким частям головы за пределами уха. Устройство сопряжения, включая мягкую внутреннюю часть Y109a амбушюра и окружающий слой ткани Y109b, предпочтительно создает уплотнение вокруг уха пользователя, чтобы при использовании тем самым по существу плотно закупоривать объем воздуха внутри устройства от объема воздуха Y408, наружного для устройства. Устройство сопряжения/амбушюр Y109 предназначено для обеспечения достаточного уплотнения между объемом воздуха в передней полости Y205 внутри устройства, при использовании расположенной у уха пользователя или рядом с ним, и объемом воздуха Y408, наружным для устройства (таким как окружающая атмосфера). Амбушюр Y109 может иметь тело, по форме выполненное таким образом, чтобы плотно размещаться поверх и вокруг уха или ушной раковины Y403 пользователя и обеспечивать уплотнение в этом месте. Например, чашка головного телефона и накладка сопряжения (амбушюра) могут быть наушного типа, предназначенного для прижатия при использовании к ушам пользователя.
Как уже отмечалось в отношении варианта осуществления k, существенное уплотнение - это уплотнение, предназначенное, например, для повышения при работе звукового давления, по меньшей мере, на низких частотах (т.е. для подъема низких звуковых частот).
В собранном состоянии каждая чашка головного телефона содержит первую, переднюю воздушную полость Y205, расположенную у выходного отверстия (или рядом с ним) со стороны узла диафрагмы, предназначенной для расположения при использовании рядом с ухом пользователя. Чашка головного телефона дополнительно содержит вторую, заднюю полость Y206, предназначенную для расположения со стороны узла диафрагмы, противоположной при использовании выходному отверстию и уху пользователя. Наружный колпачок Y201 содержит одно или несколько отверстий или прорезей Y215, расположенных рядом с задней полостью Y206 и предназначенных для просачивания воздуха по ним при работе. Предпочтительно, устройство дополнительно содержит крышку Y207 из пористой ткани, закрывающую выходное отверстие рядом с передней полостью Y205, что при использовании звуковое давление могло проходить из передней полость к уху пользователя. Еще одна крышка Y209 из пористой ткани закрывает кольцевое отверстие или несколько радиально распределенных отверстий Y210, окружающих центральное выходное отверстие. Крышка Y207 из пористой ткани предпочтительно обладает по существу высокой степенью проницаемости и поэтому не оказывает значительного сопротивления потоку газов через нее. С другой стороны, крышка Y209 из пористой ткани предпочтительно имеет относительно низкую степень проницаемости и, соответственно, достаточно ограничивает поток газом через нее. Для обеих крышек Y207 и Y209 примерами подходящих материалов со степенью проницаемости, выбираемой или регулируемой, как требуется, служат мелкоячеистая стальная сетка, «дышащий» драп-велюр или сетка из полиэстера. Ясно, что альтернативно могут использоваться и другие материалы, известные в области техники, к которой относится изобретение.
Площадь и/или объем радиально распределенных отверстий Y210 и соответствующей сетки Y209 являются по существу большими относительно размера колпачка и/или относительно объема воздуха W306a, содержащегося при использовании непосредственно возле уха.
Как показано на фиг. Y1, наружный колпачок и/или основание каждой чашки предпочтительно с возможностью поворота соединен с соответствующим концом дужки Y104. Например, наружный колпачок Y201 каждой чашки Y102, Y103 может соединяться с соответствующим концом дужки Y104 посредством поворотных планок Y107. Это позволяет пользователю регулировать положение дужки, как ему удобно. Может использоваться любой подходящий петельный механизм. Альтернативно, наружный колпачок может быть жестко соединен с дужкой. На внутренней стороне дужки для комфорта может предусматриваться внутренняя мягкая накладка.
Проточные каналы для просачивания воздуха
Как уже отмечалось для варианта осуществления К, каждая чашка головного телефона может также содержать один или несколько проточных каналов, предназначенных для создания при работе пути ограниченного потока газов из передней воздушной полости Y405 в другой объем воздуха, чтобы помогать гасить резонансы и/или смягчать подъем низких звуковых частот. Например, как показано на фиг. Y4, это устройство содержит по меньшей мере один проточный канал, сообщающий по текучей среде первую, переднюю воздушную полость Y405, предназначенную для расположения при использовании рядом с ухом пользователя, с объемом воздуха Y408, наружным для устройства. Проточный канал сообщает по текучей среде переднюю полость Y405 с задней полостью Y406 и дополнительно сообщает по текучей среде заднюю полость Y406 с объемом воздуха Y408, наружным для устройства, по пути ограниченного потока. Согласно этому варианту осуществления устройство содержит проточный канал, проходящий из передней полости Y205a, через слой Y207 с высокой пористостью и выходное отверстие Y226 в переднюю полость Y205b рядом с ухом Y403. Часть Y205b передней полости сообщается по текучей среде с задней полостью Y206 через по существу резистивный элемент Y209 в отверстиях Y210. Задняя полость Y206 также сообщается по текучей среде через одно или несколько относительно узких и резистивных отверстий Y215 с наружным объемом воздуха Y408. Слой Y209 пористой ткани, находящийся в большом проточном канале, а также узкие отверстия Y215 действуют как ограничители потока текучей среды. Ясно, что в проточном канале для создания пути ограниченного потока из передней полости Y205 в наружный объем воздуха Y408 могут находиться любой один или несколько из этих элементов.
Предпочтительно, проточный канал Y210 для просачивания воздуха распределен вокруг тела диафрагмы и проходит существенное расстояние. Например, проточный канал Y210 для просачивания воздуха проходит расстояние более меньшего расстояния по большой стороне тела диафрагмы, или, предпочтительнее, расстояние более чем на 50% больше кратчайшего расстояния по большой стороне тела диафрагмы, или, наиболее предпочтительно, расстояние, более чем в два раза превышающее кратчайшее расстояние по большой стороне тела диафрагмы. Как уже отмечалось, в собранном состоянии радиально распределенные отверстия Y210 также предпочтительно имеют площадь поперечного сечения, существенно большую относительно объема воздуха части Y205b передней полости рядом с ухом пользователя. Это помогает добиться более полного гашения более отчетливых внутренних воздушных резонансов.
Согласно этому варианту осуществления проточные каналы Y215 имеют меньшую ширину в соединении с задней полостью Y206. Кроме того, проточный канал Y210 содержит элемент ограничения потока, например, в виде мелкоячеистой стальной сетка Y209, предназначенный для обеспечения потока газов, включая воздух, по каналу, но с достаточной степенью сопротивления.
Предпочтительно, проточные каналы, включая канал через ограничительный элемент Y209 и канал через отверстие Y215 совместно допускают в достаточной степени поток газов через них, что приводит при работе к значительному снижению звукового давления в полости ушного канала. Например, значительное снижение звукового давления может привести к снижению по меньшей мере на 10%, или, предпочтительнее, по меньшей мере на 25%, или, наиболее предпочтительно, по меньшей мере на 50% звукового давления при работе устройства в диапазоне частот 20-80 Гц. Речь идет о снижении звукового давления по сравнению с подобным аудиоустройством, не имеющим каких-либо проточных каналов, у которого вследствие этого утечка звукового давления, создаваемого при работе, пренебрежимо мала. Значительное снижение звукового давление предпочтительно наблюдается в течение по меньшей мере 50% времени установки аудиоустройства в стандартном измерительном устройстве. Однако возможны и другие снижения звукового давления, и этими примерами изобретение не ограничивается.
Этот вариант решает проблему нежелательных механических резонансов преобразователя, особенно диафрагмы и подвески диафрагмы, за счет использования по существу неподдерживаемой периферии диафрагмы и других признаков преобразователя. Могут также улучшиться амплитуда полного колебания диафрагмы и фундаментальная резонансная частота диафрагмы. Проблему механических резонансов держателя/чашки головного телефона и дужки головного телефона решает разъединяющая установочная система. Резистивные проточные каналы решают проблему внутренних воздушных резонансов передней полости Y205, задней полости Y206 и любой иной полости, содержащейся в устройстве и/или голове пользователя или возле них.
Управление воздушными резонансами улучшается путем гашения, обеспечиваемого просачиваниями воздуха через большие проточные каналы Y210 в случае резонансов в передней полости Y205 и задней полости Y206 и узкими проточными каналами Y215 в случае задней полости Y206. Широкое рассредоточение больших проточных каналов Y210 по объемам как передней Y205, так и задней Y206 полостей помогает ослаблять широкий диапазон различных внутренних воздушных резонансных мод обеих полостей. Кроме того, управление резонансами, а также снижение уровня низких звуковых частот можно сделать относительно единообразными среди разных слушателей/ пользователей и при разном расположении устройства.
Кроме того, внутренние части амбушюра Y109a, обращенные вовнутрь устройства, либо оставлены непокрытыми, либо покрыты внутренней тканью 109с, являющейся пористой, при этом звуковые волны, окружающие ухо в полости Y205, могут распространяться внутри пористого пенопласта, где их энергия может рассеиваться вследствие перемещения воздуха через мелкие отверстия в пенопласте, что помогает ослаблять внутренние воздушные резонансы полости Y205.
Это означает также, что воздушная полость Y205 соединена с пористой сердцевиной Y109a амбушюра и тем самым увеличивается за счет включения ее объема. Это может дать дополнительные преимущества, в том числе улучшение пассивного ослабления внешнего шума, поскольку звуковому давлению, перемещающемуся из окружающего воздуха Y408 в воздушную полость Y205, например, за счет просачиваний между амбушюром Y109 и ухом Y403 носителя в местах Y407, или еще по проточным каналам Y215 и Y210, потребуется больше времени, чтобы заполнить больший объем Y205, соединенной с объемом Y109a.
5.2.6 Вариант осуществления G9
Согласно одному варианту осуществления персонального аудиоустройства, такого как система головного телефона, содержащая пару устройств сопряжения, каждое устройство сопряжения содержит аудио преобразователь по варианту осуществления G9, описанный в пункте 2.3 настоящего описания. Система головного телефона может содержать конструкцию, идентичную или подобную, например, конструкции по вариантам осуществления K, W или Y, но с аудио преобразователем, замененным на аудио преобразователь по варианту осуществления G9.
В части механических свойств преобразователя:
- толстая, жесткая диафрагма является компактной и обеспечивает отличное расширение диапазона высоких частот;
- тот факт, что подвеска диафрагмы сосредоточена в пружинах, а не распределена по всему периметру, означает, что пружины являются относительно стойкими к внутреннему резонансу без ущерба фундаментальной резонансной частоте диафрагмы или амплитуде полного колебания диафрагмы; и
- если внутренние резонансы подвески все-таки присутствуют, пружины имеют минимальную площадь поверхности, и, соответственно, искажение легко не излучается слушателю.
5.2.7 Вариант осуществления Н
На фиг. Н3а и H3b показан еще один вариант осуществления настоящего изобретения, представляющий собой аудио преобразователи высоких и низких звуковых частот, используемые на каждой стороне компактного 2-стороннего устройства околоушного головного телефона. На фиг. H3b показаны оба аудио преобразователя Н301 и Н302 в положении перед правым ухом, причем остальная часть устройства сопряжения головного телефона скрыта, и на фиг. Н3а показано все устройство сопряжения головного телефона.
Согласно этому варианту осуществления в головном телефоне использован аудио преобразователь по варианту осуществления А. Ясно, что согласно альтернативным конструктивным исполнениям в головном телефоне может использоваться любой из других вариантов осуществления аудио преобразователя, описанных в настоящем документе.
Согласно этому варианту осуществления для улучшения звучания на низких частотах воздух вблизи уха не уплотнен от наружного воздуха, и вместо этого в небольшом держателе установлены два драйвера, разделяющие «положительное» звуковое давление, направляемой непосредственно в сторону ушного канала, от «отрицательного» звукового давления, направляемого наружу. Отрицательное звуковое давление, исходящее со стороны держателя, обращенной в сторону от уха, может при излучении распространяться в увеличивающийся объем воздуха с картиной распространения, несколько напоминающей полусферическую. Это означает, что по мере распространения волны происходит соответствующее снижение звукового давления. Это снижение означает, что к моменту, когда отрицательное звуковое давление пройдет по держателю и достигнет барабанной перепонки, давление достаточно снизится и, соответственно, не будет сильно подавлять «положительное» звуковое давление, исходящее со стороны держателя, обращенной в сторону уха, даже на низких частотах.
Относительно высокая характеристика в области низких частот возможна, несмотря на отсутствие уплотнения вокруг уха, из-за большой амплитуды полного колебания диафрагмы в вариантах осуществления настоящего изобретения. Например, в случае персонального аудиоустройства, такого как головной телефон, может достигаться амплитуда полного колебания диафрагмы приблизительно 15-25 мм без значительного увеличения размера устройства. Кроме того, возможны и низкие фундаментальные резонансные частоты, как описано выше в отношении варианта осуществления А. Каскадная диаграмма драйвера показана на фиг. Н2а.
5.2.8 Возможные реализации, модификации, изменения или варианты
Аудио преобразователь
В каждом из вариантов осуществления аудиоустройства, описанных в пунктах 5.2.1-5.2.7, любой один или несколько аудио преобразователей могут заменяться на любой один или несколько аудио преобразователей, описанных в настоящем документе, включая аудио преобразователи, например, по вариантам осуществления А, В, D, Е, G, S, Т и U, или любой иной аудио преобразователь, разработанный в соответствии с признаками, описанными в настоящем описании.
Установочная система
Предлагаемые варианты осуществления низкорезонансного аудиоустройства предназначены для высококачественного звуковоспроизведения. Высококачественное воспроизведение, создаваемое в непосредственной близости от уха пользователя, предпочтительно доставляется из хорошо проработанного и постоянного места, и поэтому преимущественно, если аудиоустройство содержит установочную систему пользовательского интерфейса, такую как амбушюры и ушные вкладыши, описанные в вышеупомянутых вариантах осуществления, располагающие аудио преобразователь у уха или ушей пользователя или близко в нему или к ним. Если аудиоустройство представляет собой устройство миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, то еще предпочтительнее, если установочная система интерфейса размещает аудио преобразователь относительно ушного канала пользователя.
Несколько каналов
Кроме того, для высококачественного звуковоспроизведение предпочтительно воспроизведение по меньшей мере двух или более звуковых каналов (стерео или многоканальное), чтобы предоставить пользователю определенную степень пространственной информации, представляющей первоначального звуковоспроизведения. Эти каналы предпочтительно должны воспроизводиться независимо с использованием разных аудио преобразователей, однако есть и другие виды звуковоспроизведения, в которых каналы не являются полностью независимыми, и которые все же предоставляют эту пространственную информацию. Например, в любом из вышеописанных вариантов осуществления между каналами может вводиться «кросс-ток». Предпочтительно, однако, аудиоустройства по вариантам осуществления Н, Р, K, W, Y и X содержат по меньшей мере два разных аудио преобразователя, воспроизводящих разный (хотя и связанный) звуковой материал, и, предпочтительнее, каналы независимы. Например, аудио преобразователь, связанный с каждым ухом, может воспроизводить отдельный канал.
РДЧ и число преобразователей
Одним из необходимых условий высококачественного звуковоспроизведения является достаточный диапазон частот. Предпочтительно, аудиоустройство по любому из вариантов осуществления Н3, Н4, G9, Р, K, W, Y и X содержит по меньшей мере один аудио преобразователь, имеющий РДЧ, включающий полосу частот от 160 Гц до 6 кГц, или, предпочтительнее, включающий полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, предпочтительнее, включающий полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, даже предпочтительнее, включающий полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включающий полосу частот от 60 Гц до 14 кГц.
Если звуковой сигнал воспроизводится несколькими аудио преобразователями, работающими в разных диапазонах частот, то, предпочтительно, дополнительно используется электрический кроссовер или эквивалентное средство для разделения звукового сигнала на подполосы, подлежащие воспроизведению разными преобразователями. Такое звуковое разделение может пагубно отражаться на качестве звуковоспроизведения, поэтому аудиоустройство предпочтительно содержит не более трех аудио преобразователей для каждого уха, совместно имеющих РДЧ, включающий полосу частот от 160 Гц до 6 кГц, или, предпочтительнее, включающий полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, предпочтительнее, включающий полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, даже предпочтительнее, включающий полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включающий полосу частот от 60 Гц до 14 кГц. Предпочтительнее, аудиоустройство содержит не более двух аудио преобразователей для каждого уха, совместно имеющих РДЧ, включающий полосу частот от 160 Гц до 6 кГц, или, предпочтительнее, включающий полосу частот от 120 Гц до 8 кГц, или, предпочтительнее, включающий полосу частот от 100 Гц до 10 кГц, или, даже предпочтительнее, включающий полосу частот от 80 Гц до 12 кГц, или, наиболее предпочтительно, включающий полосу частот от 60 Гц до 14 кГц. Наиболее предпочтительно, аудиоустройство имеет лишь по одному аудио преобразователю для каждого уха.
Как уже отмечалось, аудиоустройства, содержащие узел диафрагмы, в значительной степени или по существу без физического соединения с внутренней стороной подвеса, хорошо подходят для достижения высококачественного звуковоспроизведения в указанных широких диапазонах частот.
Кроме того, для повышения качества звуковоспроизведения РДЧ предпочтительно воспроизводится без постоянного падения звукового давления более чем на 20 дБ, или, предпочтительнее, более чем на 14 дБ, или, даже предпочтительнее, более чем на 10 дБ, или, наиболее предпочтительно, более чем на 6 дБ, относительно контрольного значения «диффузного звукового поля», предложенного Хаммершоем (Hammershoi) и Меллером  в 2008 году, за исключением диапазона частота 2-4 кГц, в котором многие персональные аудиоустройства имеют относительно меньший выходной сигнал по сравнению с этим контрольным значением.
Кроме того, рабочий диапазон частот предпочтительно воспроизводится без падения звукового давления на краях этого диапазона частот более чем на 20 дБ, или, предпочтительнее, более чем на 14 дБ, или, даже предпочтительнее, более чем на 10 дБ, или, наиболее предпочтительно, более чем 6 дБ, относительно контрольного значения «диффузного звукового поля», предложенного Хаммершоем и Меллером в 2008 году.
Ясно, что если аудиоустройство содержит несколько аудио преобразователей, предпочтительно по меньшей мере один преобразователь и, наиболее предпочтительно, все преобразователи, является/являются идентичным/идентичными или подобным/подобными описанным выше в отношении аудиоустройств по вариантам осуществления Н3, Н4, G9, K, Р, W, Y и X. Альтернативно или дополнительно, могут использоваться и другие аудио преобразователи, описанные в настоящем документе, включая, например, любой один или несколько из аудио преобразователей по вариантам осуществления А, В, Е, D, G, S, Т и U. Иными словами, в конструктивном исполнении с несколькими преобразователями на ухо любое из аудиоустройств, описанных в вышеприведенных вариантах осуществления, может содержать любой иной тип аудио преобразователя.
Варианты без уплотнения
В вариантах осуществления, описанных выше в пунктах 5.2.2-5.2.7, при использовании аудиоустройства предназначены по существу для уплотнения на ухе или ушах пользователя или вокруг него или них. В некоторых разновидностях этих вариантов осуществления, например, в случаях вариантов осуществления, показанных на фиг. Н3 и Н4, аудиоустройства разработаны так, что при использовании они по существу не создают уплотнение на ухе или ушах пользователя или вокруг него или них. В случае конструкций, по существу не создающих уплотнение, меньше вероятность, что они будут изменять акустические и/или резонансные характеристики уха. Кроме того, конструкции без уплотнения могут быть комфортнее для пользователя. Это особенно справедливо в случае миниатюрного телефона, вставляемого в ушную раковину, в котором устройство сопряжения предназначено для размещения в ушном канале или в непосредственной близости от него, как в аудиоустройствах по вариантам осуществления Р и X.
В случае конструкций без уплотнения обычно повышается требование к амплитуде полного колебания диафрагмы и низкой фундаментальной резонансной частоты, выполняемое конструктивными исполнениями вышеописанных аудиоустройств.
Таким образом, при их использовании аудиоустройства могут альтернативно содержать частичное уплотнение между воздухом, содержащимся в ушном канале, и воздухом снаружи ушного канала, не создающее по существу непрерывное уплотнение по периферии отверстия ушной раковины, головы или ушного канала пользователя. Например, при использовании устройство сопряжения может не прикладывать по существу непрерывное давление к периферии отверстия ушного канала или ушной раковины или головы пользователя.
Степень уплотнения предпочтительно не слишком мала, чтобы характеристика в области низких частот была недостаточной. Например, по меньшей мере одно устройство сопряжения указанного устройства может при использовании создавать частичное уплотнение, чтобы пассивное ослабление внешнего шума на частоте 70 герц было менее 1 децибела (дБ), или менее 2 дБ, или менее 3 дБ, или менее 6 дБ. Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере одно устройство сопряжения может при использовании создавать частичное уплотнение в степени, обеспечивающей пассивное ослабление внешнего шума на частоте 120 герц менее 1 децибела (дБ), или менее 2 дБ, или менее 3 дБ, или менее 6 дБ. Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере одно устройство сопряжения может при использовании создавать частичное уплотнение в степени, обеспечивающей пассивное ослабление внешнего шума на частоте 400 герц менее 1 децибела (дБ), или менее 2 дБ, или менее 3 дБ, или менее 6 дБ.
Вариант с периферией в свободном состоянии
В персональных аудиоустройствах по вариантам осуществления Н3, Н4, X, W и K, описанных выше, аудио преобразователи поворотного действия содержат узел диафрагмы без физического соединения на периферии с подвесом или оболочкой. Вариантом этого конструктивного исполнения, который может использоваться в каждом из этих вариантов осуществления, является аудио преобразователь, имеющий узел диафрагмы, подвешенный относительно опоры посредством подвески обычного типа (такой как эластичная центрирующая шайба или иная подобная опора), прикрепленной на периферии узла диафрагмы, но не соединенной с концевой зоной тела диафрагмы, где перемещения тела диафрагмы максимальны, когда при работе диафрагма совершает колебательные движения. Длина концевой зоны может все же составлять, например, по меньшей мере 20% общей объединенной длины наружной периферии узла диафрагмы (или в некоторых реализациях может быть меньше).
Обычная подвеска, хотя и несколько ограничивает амплитуду полного колебания и фундаментальную резонансную частоту диафрагмы, может повысить степень уплотнения для улучшения характеристики в области низких частот.
Тот факт, что из зоны наружного края, претерпевающего максимальное смещение, подвеска убрана, обеспечивает некоторую степень просачивания воздуха, что в свою очередь обеспечивает оптимальную характеристику в области низких частот для конкретного конструктивного исполнения. Предпочтительно, обычный подвес присутствует лишь на абсолютной минимальной длине периферии диафрагмы при условии обеспечения достаточной характеристики в области низких частот, причем подвеска подвеса крепится в периферийных зонах узла диафрагмы, при работе перемещающихся в наименьшей степени.
Тот факт, что из части подвижной периферии и особенно из части, претерпевающей максимальное смещение, подвеска убрана, позволяет повысить жесткость остальной части подвески, находящейся на периферии, что в свою очередь обеспечивает улучшение в части элементов трехстороннего компромисса: амплитуды полного колебания диафрагмы и резонансов подвеса.
Реализация в сотовом телефоне
Вышеописанные варианты осуществления персонального аудиоустройства могут реализовываться в мобильном телефоне или ином устройстве типа карманного персонального компьютера (КПК).
В этом типе реализации возможность расширения диапазона частот в области низких звуковых частот, обеспечиваемая этими конструктивными исполнениями аудио преобразователя, означает также, что один и тот же аудио преобразователь может использоваться и для других функций устройства, нежели звуковоспроизведение, например, для предупреждения вибрацией.
6. ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ ОСНОВАНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
В каждом из вариантов осуществления аудио преобразователя, описанного в настоящем описании, для того, чтобы они обеспечивали характеристики относительно низкого накопления энергии, основание преобразователя, являющееся компонент или узлом, с которого узел диафрагмы поддерживается и возбуждается, предпочтительно само имеет мало или, предпочтительнее, не имеет резонансных мод в РДЧ преобразователя.
Основание преобразователя предпочтительно изготовлено из жестких материалов, имеющих относительно приземистую и компактную геометрию, что означает, что ни один размер значительно не превышает любой иной размер конструкции. Геометрии малой жесткости более компактны, но вместе с тем и более предрасположены к резонансу и, соответственно, не являются предпочтительными для вариантов осуществления настоящего изобретения, хотя из объема изобретения не исключаются.
Если основание преобразователя жестко крепится к другим компонентам, например, к держателю, оболочке, корпусу или любому иному подвесу, то, предпочтительно, вся конструкция (далее по тексту именуемая как «основание узла преобразователя») также должна изготавливаться из жестких материалов и иметь приземистую и компактную геометрию.
Предпочтительно также, если, насколько это возможно, узел основания не препятствует потоку воздуха с любой стороны диафрагмы и не способствует удерживанию объема воздуха, что в свою очередь может вызывать резонансную моду воздуха.
Кроме того, основание преобразователя предпочтительно имеет большую массу по сравнению с узлом диафрагмы, вследствие чего смещение диафрагмы больше по сравнению со смещением основания преобразователя. Предпочтительно, масса основания преобразователя более чем в 10 раз или, предпочтительнее, более чем в 20 раз больше массы узла диафрагмы.
Предпочтительно, по меньшей мере один ключевой конструктивный компонент узла основания за исключением любых магнитов изготовлен из материала, имеющего высокий удельный модуль упругости, например, из металла, такого как, но без ограничения, алюминий или магний, или из керамики, такой как стекло, чтобы максимально уменьшить восприимчивость к резонансу.
Компоненты, из которых состоит узел основания, могут скрепляться клеящим веществом, таким как эпоксидная смола, или сваркой, или зажимом с использованием крепежных деталей, или рядом других способов. Сварка и пайка обеспечивают прочное и жесткое соединение на широкой площади и, соответственно, предпочтительны, особенно, если геометрии менее жесткие и, следовательно, предрасположены к резонансу.
На фиг. А1, например, показан вариант осуществления аудио преобразователя, далее по тексту именуемый как вариант осуществления А, имеющий жесткий и относительно легкий составной узел А101 диафрагмы, с возможностью поворота соединенный с жестким основанием А115 преобразователя.
Основание А115 преобразователя содержит постоянный магнит А102, полюсные наконечники А103 и А104, контактный стержень А105 и разъединяющие штифты А107 и А108. Все части основания А115 преобразователя могут соединяться с помощью клеящего вещества, например, эпоксидного клея, или, альтернативно, посредством любого механизма жесткого соединения, такого как сварка, зажим и/или крепежные детали.
Основание А115 преобразователя имеет жесткую конструкцию, поэтому любые резонансные моды, которые он имеет, предпочтительно происходят за пределами РДЧ преобразователя. Толстая, приземистая и компактная геометрия основания А115 преобразователя обеспечивает этому варианту осуществления преимущество над обычными преобразователями, имеющими основание преобразователя, состоящее из корзины (диффузородержателя), прикрепленной к магниту и полюсным наконечникам.
В обычном аудио преобразователе, таком как показанный на фиг. J1d и J1e, диффузородержатель J113 должен связывать относительно большую массу магнита J116, верхнего полюсного наконечника J118 и Т-образного ярма J117 с частью диффузородержателя, поддерживающей эластичную подвеску диафрагмы - с подвесом J105. Геометрия преобразователя ограничивается тем фактом, что подвес должен находиться на значительном расстоянии от магнита J116 и центрирующей шайбы J119. Это затрудняет обеспечение компактной и приземистой геометрии основания преобразователя для данного размера конического диффузора J101 диафрагмы. Тонкая, некомпактная, не приземистая геометрия и местоположение обычных конструкций диффузородержателя делает их предрасположенными к резонансу.
Кроме того, обычные подвесы часто содержат один или несколько воздушных карманов между диафрагмой и оболочкой или держателем, тем самым создавая резонансные моды воздуха.
Согласно другим вариантам осуществления предлагаемого аудио преобразователя используются идентичные или подобные основания или узлы основания преобразователя.
7. ПРЕОБРАЗУЮЩИЙ МЕХАНИЗМ
В каждом из вариантов осуществления аудио преобразователя, описанных в настоящем описании, аудио преобразователь содержит преобразующий механизм. В случае предпочтительной электроакустической реализации (например, в случае громкоговорителя) соответствующий преобразующий механизм каждого варианта осуществления предназначен для приема электроакустического сигнала и в ответ на этот сигнал под действием компонента передачи силы прикладывает к узлу диафрагмы силу действия возбуждения. Кроме того, при работе соответствующее основание преобразователя типично создает соответствующую силу реакции. В случае альтернативной акустоэлектрической реализации (например, в случае микрофона) преобразующий механизм каждого варианта осуществления предназначен для приема силы, создаваемой узлом диафрагмы, перемещающимся в ответ на звуковые волны, и под действием компонента передачи силы перемещение преобразуется в электроакустический сигнал.
Таким образом, преобразующий механизм содержит компонент передачи силы. Наиболее предпочтительно, эта часть преобразователя жестко соединена с конструкцией или узлом диафрагмы, поскольку это конструктивное исполнение является более оптимальным для создания более точной системы с одной степенью свободы, тем самым минимизируя нежелательные резонансные моды.
Альтернативно, компонент передачи силы жестко соединен с диафрагмой посредством одного или нескольких промежуточных компонентов, а компонент передачи силы находится в непосредственной близости от тела или конструкции диафрагмы для повышения жесткости объединенной конструкции, и чтобы неблагоприятные резонансные моды, связанные с этими соединениями, сместились в область более высоких частот. Предпочтительно, расстояние между компонентом передачи силы и конструкцией или телом диафрагмы в любом из вышеописанных вариантов осуществления менее 75% максимального размера большой стороны (такого как длина, но, альтернативно, возможно и ширина) конструкции или тела диафрагмы. Предпочтительнее, это расстояние менее 50%, даже предпочтительнее, менее 35% или, еще предпочтительнее, менее 25% максимального размера тела или конструкции диафрагмы.
Предпочтительно, соединительная конструкция имеет модуль Юнга более 8 ГПа, или, предпочтительнее, выше приблизительно 20 ГПа, опять-таки для обеспечения жесткости конструкции.
Электромагнитные механизмы возбуждения, содержащие конструкцию, создающую магнитное поле, и электропроводную катушку или элемент, обладают высокой линейностью. Поэтому они являются предпочтительным видом преобразующего механизма/механизма возбуждения для использования с каждым из вышеописанных вариантов осуществления настоящего изобретения. Они обеспечивает преимущество при использовании в комбинации с признаками настоящего изобретения в части управления резонансами, а именно: качество звуковоспроизведения максимально повышается за счет использования линейного преобразующего механизма/механизма возбуждения в сочетании по существу с безрезонансной конструкцией. Предпочтительно, катушка крепится со стороны диафрагмы, поскольку катушка может изготавливаться легкой и, следовательно, в меньшей степени способствующей разрушительным для диафрагмы резонансам. Кроме того, механизмы возбуждения на основе катушки и магнита обеспечивают высокую максимальную шумовую мощность, и они могут изготавливаться долговечными.
В зависимости от применения хорошо работать могут и другие механизмы возбуждения, например, пьезоэлектрический или магнитострикционный преобразующий механизм, и эти механизмы возбуждения могли бы альтернативно использоваться в любом из вариантов осуществления настоящего изобретения. Пьезоэлектрические преобразующие механизмы/механизмы возбуждения могут быть эффективными при использовании, например, в комбинации с чисто петельными системами и/или признаками жесткой диафрагмы в соответствии с настоящим изобретением. В преобразователях поворотного действия, таких как преобразователи, описанные для вариантов осуществления А, В, D, Е, K, S, Т, W и X, эти преобразующие механизмы могут располагаться близко к оси поворота, и обычный недостаток пьезоэлектрических устройств, заключающийся в малой амплитуде полного колебания, частично компенсируется тем фактом, что малая амплитуда полного колебания возле основания вызывает большую амплитуду полного колебания ближе к дальней периферии или кончику диафрагмы. Кроме того, пьезоэлектрические преобразующие механизмы/механизмы возбуждения могут быть по своему характеру в высокой степени безрезонансными и легкими, что означает меньшую нагрузку на диафрагму, которая, не будь меньшей, могла бы усугубить резонансные моды диафрагмы.
8. ПРИМЕНЕНИЯ АУДИО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
Варианты осуществления аудио преобразователей, описанные в настоящем описании, могут предназначаться для реализации в целом ряде аудиоустройств. Некоторые примеры приведены в разделе 5, например, реализация предлагаемых аудио преобразователей в персональных аудиоустройствах. Хотя для некоторых из вариантов осуществления изобретения эта реализация может быть предпочтительной, это не единственная реализация, и применимы также многие другие.
Каждый из вариантов осуществления аудио преобразователей может доводиться до размера, требуемого для выполнения желательной функции. Например, в пределах объема настоящего изобретения варианты осуществления предлагаемых аудио преобразователей могут использоваться в любом из следующих аудиоустройств:
- персональные аудиоустройства, включая головные телефоны, миниатюрные телефоны, вставляемые в ушную раковину, слуховые аппараты, мобильные телефоны, карманные персональные компьютеры и т.п.;
- электронно-вычислительные устройства, включая настольные персональные компьютеры, переносные персональные компьютеры, планшеты и т.п.;
- интерфейсы компьютеров, включая мониторы, акустические системы и т.п.;
- бытовые аудиоустройства, включая напольные громкоговорители, телевизионные громкоговорители и т.п.;
- акустические системы автомобилей; и
- другие аудиоустройства специального назначения.
Кроме того, для достижения желаемых результатов диапазон частот аудио преобразователя можно регулировать в зависимости от каждой конкретной конструкции. Например, аудио преобразователь по любому из вышеописанных вариантов осуществления может использоваться как драйвер низких звуковых частот, драйвер средних и высоких звуковых частот, высокочастотная головка или драйвер полного диапазона в зависимости от желаемого применения.
Ниже приводится краткий пример того, как аудио преобразователь по варианту осуществления А может быть использоваться для разных случаев применения. Однако, как понятно специалистам в области, к которой относится изобретение, этот пример не ограничивает объем изобретения, и для этого варианта осуществления, а также для каждого иного варианта осуществления, описанного в настоящем документе, могут использоваться многие другие возможные конструктивные исполнения, применения и реализации.
В одной реализации аудио преобразователь по варианту осуществления А, например, может иметь тело диафрагмы длиной, например, приблизительно 15 мм и предназначаться для воспроизведения средних и высоких звуковых частот от 300 Гц до 20 кГц в головном телефоне с двумя преобразователями, проиллюстрированном на фиг. H3b (аудио преобразователь Н301 громкоговорителя). Такой же преобразователь мог бы использоваться и в аудио преобразователе громкоговорителя для воспроизведения средних и высоких звуковых частот для бытового напольного громкоговорителя, например, воспроизводящего полосу частот от 700 Гц и выше, или он мог бы также оптимизироваться для действия в качестве полнополосного драйвера в головном телефоне с одним преобразователем.
Аудио преобразователь по варианту осуществления А может доводиться до размера, требуемого для целого ряда применений. Например, на фиг. H3b показан аудио преобразователь Н302 низкочастотного громкоговорителя, представляющий собой увеличенный аудио преобразователь по варианту осуществления А (во всех размерах) относительно драйвера Н301 средних и высоких звуковых частот. Увеличенный аудио преобразователь может иметь длину диафрагмы, например, примерно 32 мм. В этом случае преобразователь Н302 может быть способным перемещать больше воздуха с более низкой фундаментальной частотой примерно 40 Гц. Преобразователь Н302 может подходить для воспроизведения частот примерно до 4000 Гц. Этот драйвер был бы подходящим, например, и для драйвера средних частот бытового напольного громкоговорителя, воспроизводящего полосу частот между 100 Гц и 4000 Гц. Дополнительное приблизительное масштабирование (всех размеров) до длины диафрагмы приблизительно 200 мм, например, могло бы позволить получить драйвер, имеющий по существу безрезонансный диапазон частот от 20 Гц до примерно 1000 Гц или выше в некоторых случаях со способностью обеспечивать амплитуду полного колебания высокой громкости. Это конструктивное исполнение подошло бы, например, для сабвуфера для бытового напольного громкоговорителя.
Если бы размеры драйвера были уменьшены так, что длина диафрагмы аудио преобразователя по варианту осуществления А была бы примерно 8 мм, например, преобразователь можно было бы использовать почечном миниатюрном телефоне, вставляемом в ушную раковину, с одним преобразователем, подобном проиллюстрированному на фиг. Н4.
Как показано на фиг. Z1, еще одной реализацией аудио преобразователя по варианту осуществления А может быть система Z100 громкоговорителя, представляющая собой, например, блок громкоговорителя персонального компьютера. Согласно этому варианту осуществления аудиоустройства два или более аудио преобразователей содержатся в одной оболочке Z104. Первая относительно меньшая версия преобразователя Z101 по варианту осуществления А предусмотрена как драйвер высоких звуковых частот, а второй относительно больший аудио преобразователь Z102 - как драйвер низких и средних звуковых частот. Оба преобразователя могут разъединяться с оболочкой посредством разъединяющей системы, описанной в пункте 4.2 настоящего описания. Оболочка Z104 может иметь несколько резиновых или других по существу мягких ножек Z105, распределенных по основанию оболочки для дополнительного разъединения оболочки с опорной поверхностью Z106.
Согласно одному альтернативному конструктивному исполнению аудиоустройства по варианту осуществления Z больший преобразователь Z102 не разъединен, а полностью и жестко соединен с оболочкой Z104. Соединение может осуществляться любым подходящим способом, указанным в настоящем описании, в том числе, например, с помощью клея, на одной или нескольких (предпочтительно, нескольких) сторонах более тяжелого основания преобразователя. Кроме того, стенка Z104 оболочки изготовлена из достаточно толстого и жесткого материала, такого как, например, металлический материал (например, алюминий или подобный материал) с достаточно большой толщиной стенки, например, более 5 мм или более 8 мм. Это была бы необычно тяжелая и жесткая конструкция. Мягкие ножки образуют разъединяющую установочную систему между оболочкой и опорной поверхностью. Кроме того, предусмотрена вторая разъединяющая система, связанная с меньшим драйвером Z101, как описано для варианта осуществления А, которая может находиться между драйвером и оболочкой Z104. Эти разъединяющие системы в комбинации с драйверами Z101 и Z102 типа с периферией в свободном состоянии означают, что более крупный жестко установленный преобразователь объединяется с относительно компактной оболочкой меньшего драйвера для образования одной по существу низкорезонансной системы, изолированной от других находящихся вблизи систем, предрасположенных к резонансу (например, от предметов мебели, на которых может стоять громкоговоритель). Эта система изолирована и от других систем, предрасположенных к вибрации (в данной случае, от меньшего драйвера), посредством другой разъединяющей системы драйвера.
Виброизолирующая установочная система (т.е. ножки) могла бы содержать, например, податливые опорные подушки из резины или силикона, прикрепленные снизу, эластичные металлический пружины, эластичный прилив и т.д.
Выше приведены примеры универсальности вариантов осуществления изобретения, и специалистам в области, к которой относится изобретение, ясно, что возможны и другие реализации для варианта осуществления А или любых иных вариантов осуществления аудио преобразователей, либо описанных в настоящем описании, либо очевидных из приведенного описания.
Вышеприведенное описание изобретения включает аудио преобразователь по предпочтительным вариантам осуществления и варианты осуществления аудиоустройства. Кроме того, описание включает различные варианты осуществления, примеры и принципы разработки и построения других систем, узлов, конструкций, устройств, способов и механизмов, относящихся к аудио преобразователям. Возможны многие изменения и модификации вариантов осуществления аудио преобразователя и других связанных систем, узлов, конструкций, устройств, способов и механизмов, раскрытых в настоящем документе, очевидные специалистам в соответствующей области, в пределах сущности и объема изобретения, определенных прилагаемой формулой изобретения.