專利名稱：電聲換能器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一通過電磁聲音轉(zhuǎn)換以產(chǎn)生聲音的電聲換能器， 以及制造該電聲換能器的方法。
電聲換能器具有一磁回路，其中磁場(chǎng)從磁鐵開始，穿過一基體部分、一磁芯和一膜片然后再回到磁鐵。當(dāng)一電振動(dòng)信號(hào)提供給纏繞于磁芯周圍的線圈時(shí)，由線圈產(chǎn)生的一振動(dòng)磁場(chǎng)疊加作用于磁回路的靜磁場(chǎng)，由此膜片中產(chǎn)生的振動(dòng)傳到空氣中。從而產(chǎn)生聲音。
電聲換能器的多種特性，例如聲壓等級(jí)、頻率特性、轉(zhuǎn)換效率等因其材料、零件尺寸以及基體部分的裝配精度、磁芯、膜片、磁鐵等會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的變化。特別地，在磁芯前端和膜片間氣隙的尺寸變化對(duì)作用于膜片的磁場(chǎng)分布有很大影響。因此，對(duì)氣隙來說嚴(yán)格的精度控制是必須的。
本發(fā)明一目的是提供一電聲換能器，其中構(gòu)件的位置精度可大幅度地提高且可獲得穩(wěn)定的特性，并提供一制造該電聲換能器的方法。
按照本發(fā)明，提供一電聲換能器，包括一由磁性材料制成的板狀基體部分；一垂直地設(shè)在基體部分上的由磁性材料制成的磁芯；一由磁性材料制成的膜片并由在膜片和磁芯前端之間一氣隙支承；一與基體部分、磁芯和薄片一起組成磁回路以提供一靜磁場(chǎng)的磁鐵；一置于磁芯周圍的線圈以施加一振動(dòng)磁場(chǎng)至磁回路；以及一與基體部分以及磁鐵一體化成型的殼體部分，該殼體部分具有從其底面向磁鐵延伸的凹進(jìn)部分。
按照本發(fā)明，由于殼體部分具有從其底面向磁鐵延伸的凹進(jìn)部分，磁鐵通過凹進(jìn)部分暴露出來并由此可從外部接觸到磁鐵。由此，磁鐵的定位與位置測(cè)量之類的質(zhì)量控制可在組裝或檢測(cè)該電聲換能器的階段進(jìn)行。因此可實(shí)現(xiàn)制造出一具有穩(wěn)定特性的電聲換能器。
另外，本發(fā)明還具有凹進(jìn)部分可通過填料填充的特征。
按照本發(fā)明，即使將殼體部分上的凹進(jìn)部分原封不動(dòng)地留著，在操作上說也不會(huì)有任何問題，然而將凹進(jìn)部分用合成樹脂之類的材料填上后，產(chǎn)品的氣密性和耐用性等特性均能得以改善。
另外，本發(fā)明中用于支承膜片的基座形成于殼體部分。
按照本發(fā)明，由于膜片與殼體部分的連接精度可通過形成基座以將膜片支承于殼體部分而得以提高，所以，膜片和磁芯前端之間的氣隙可保持較高的精確性。
另外，按照本發(fā)明，還提供一用于制造一電聲換能器的方法，其中該換能器包括一由磁性材料制成的板狀基體部分；一垂直地設(shè)在基體部分的由磁性材料制成的磁芯；一由磁性材料制成的膜片并由在膜片和磁芯前端之間的一氣隙支承；與基體部分、磁芯和膜片一起構(gòu)成一磁回路以提供一靜磁場(chǎng)的磁鐵；一置于磁芯周圍的線圈以施加一振動(dòng)磁場(chǎng)至磁回路；以及一與基體部分和磁鐵一體化成型的殼體部分；其中用于制造該電聲換能器的方法包括如下步驟將基體部分和磁鐵插入模具中；在設(shè)在模具中的壓銷釘對(duì)磁鐵從基體部分側(cè)面施壓，借此插入模制殼體部分的情況下將合成樹脂注入模具中。
按照本發(fā)明，在殼體部分連同基體部分和磁鐵一起插入-模制的情況下，在模具中有一用來使磁鐵定位的壓銷釘，并且在壓銷釘將磁鐵從基體部分側(cè)面壓住的情況下注入合成樹脂。由此，當(dāng)合成樹脂流入位于基體部分和磁鐵之間的空隙時(shí)，磁鐵不會(huì)發(fā)生浮動(dòng)或位置改變。這樣，足夠量的合成樹脂可灌入該空隙中。另外，由于足夠量的合成樹脂進(jìn)入該空隙，樹脂注入壓力分布或當(dāng)樹脂凝固時(shí)的應(yīng)力分布在整個(gè)樹脂層中均勻一致。這樣可防止基體部分由于不規(guī)則壓力而產(chǎn)生變形，由此可大幅度提高磁回路各組成部分的位置精度。特別是，可使磁芯前端和膜片間的氣隙尺寸保持高的精度。
另外，壓銷釘較佳地可拆除地連接于模具，因此即使磁鐵厚度按照產(chǎn)品規(guī)格而改變，壓銷釘也可由其它具有不同調(diào)整位置的壓銷釘替換。
另外，本發(fā)明具有一特征，即其方法還包括一步驟，即用填料填充一由壓銷釘在殼體部分上形成的凹進(jìn)部分。
按照本發(fā)明，盡管將凹進(jìn)部分原封不動(dòng)地留著，在操作上也不會(huì)有任何問題，然而將凹進(jìn)部分由合成樹脂之類的材料填上后產(chǎn)品的氣密性和耐用性均能得以改善。


圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施例的分解圖；圖2是如圖1所示殼體30的俯視圖，由其上方觀察。
圖3是圖1中所示殼體30的仰視圖，由其下方觀察。
圖4是電聲換能器1沿圖2中A-A線剖取的截面圖。
圖5A至5F是表示一用來插入-模制殼體30的步驟的截面圖。其中，圖5A至5C表示一對(duì)照的例子，圖5D至5F表示本發(fā)明一較佳實(shí)施例。
圖1是表示本發(fā)明一較佳實(shí)施例的分解圖。在一電聲換能器中一具有一聲音釋放孔11的頂板10固定于一扁平的、四方的、管狀的類似于盒子的殼體30上。在示例中，該電聲換能器1具有7.5mm的寬度、7.5mm的長(zhǎng)度以及3mm的高度。
有一柱形磁芯22垂直設(shè)在殼體30的的中心。一線圈23纏繞于柱形磁芯22。一環(huán)狀磁鐵25部分地嵌于殼體30的內(nèi)壁。磁鐵25與磁芯22共軸安放。在磁鐵25和線圈23之間確定一環(huán)狀內(nèi)部空間。
一環(huán)形階梯形成于殼體30的內(nèi)壁的上表面。一片狀膜片20安裝于水平基座32并通過環(huán)狀階梯定位。
若干凹進(jìn)部分31分別形成于殼體30內(nèi)壁的上表面，四個(gè)凸出部12各自形成于頂板10的下表面邊角部分。頂板10和殼體30的連接位置是通過凹進(jìn)部分31的內(nèi)邊角與凸出部12的嚙合而調(diào)整的。
在殼體30外壁的上部提供有四個(gè)通過焊合之類的方法電氣連接于電路板的終端51，且進(jìn)一步形成有一連通凹槽50，以使殼體30的內(nèi)表面與外界空氣連通。殼體30以及頂板10是由諸如熱塑樹脂之類的合成樹脂制成的。
圖2是如圖1所示殼體30的俯視圖，由其上方觀察。圖3是圖1中的殼體30的仰視圖，由其下方觀察。圖4是電聲換能器1沿圖2中A-A線剖取的截面圖。
首先，參照?qǐng)D2，用于支承膜片20的環(huán)狀基座32的形成位置稍低于殼體30的頂面，且環(huán)狀磁鐵25的頂面所處位置低于基座32。在殼體中心，線圈23置于磁芯22的周圍，一板狀基體24置于磁芯22、線圈23和磁鐵25的下方，而且基體24的周邊部分部分地嵌入于殼體30的內(nèi)壁。在線圈23的外圓周處，用來使殼體30的環(huán)狀內(nèi)部空間與外部環(huán)境連通的連通孔33和34各自形成于殼體30和基體24的底板部分。
下面，參照?qǐng)D3，在稍低于殼體30的底面的位置上，三個(gè)連通凹槽50形成于連通孔33、34周圍。連通凹槽50向殼體30的外表面下部延伸，由此殼體30的環(huán)狀內(nèi)部空間與外部環(huán)境連通。基體24沿連通孔33部分地暴露出來。
另外，在殼體底面上有一凹孔37，該凹孔37的形成位置不同于連通孔33的形成位置，因此基體24也通過凹孔37部分暴露出來。
若干終端51部分各自嵌于殼體30的底面邊角部分，且上方的兩終端51的嵌入部分各自通過切口部分36暴露出來。下方的兩終端51半嵌入于殼體30并在連通孔34附近再次暴露出來。線圈23的引線52經(jīng)由連通孔34伸至外部并通過焊點(diǎn)53電氣連接于下方兩終端51的暴露部分。這樣，下方兩終端51用來提供一驅(qū)動(dòng)信號(hào)至線圈23，而上方兩終端51是增強(qiáng)終端。
另外在殼體底面，三個(gè)凹孔38的形成將磁鐵25沿其圓周三等分，磁鐵25的底面通過凹孔38部分暴露出來。就其上下表面而言，基體24的形狀是確定的并由此形成一與磁鐵25底面重疊的區(qū)域，從磁性效率的角度而言該重疊區(qū)域的面積應(yīng)盡可能地大，并要避開終端51、凹孔38和連通孔34。
下面，參閱圖4，由磁性材料制成的基體24嵌入于殼體30的內(nèi)部底面，且由磁性材料制成的磁芯22垂直地設(shè)在基體24上。有時(shí)磁芯22可作為一單極片部分和基體做成一體。
由磁性材料制成的膜片20通過殼體30內(nèi)壁的上表面支承于膜片20的周向邊緣部分。在膜片20的底面中心和磁芯22前端之間有一固定的氣隙。一片狀磁片21固定于膜片20頂面中心以增加膜片20的質(zhì)量。這樣可以改善其空氣振動(dòng)效率。
磁鐵25嵌于殼體30內(nèi)壁以和基體24的周向邊緣部分間隔一固定距離。在這種情況下磁鐵25沿其厚度方向被磁化，例如，磁鐵25的底面和頂面各自被磁化為N極和S極，從磁鐵25的底面出發(fā)的磁力線穿過基體24的周向邊緣部分、基體24中心部分、磁芯22膜片20中心部分、膜片20的周向邊緣部分以及磁鐵25的頂面，以此組成一閉合的磁力線回路整體。磁鐵25的功能是對(duì)該磁回路施加一靜磁場(chǎng)。在膜片20被吸引向磁芯22和磁鐵25的情況下，膜片20由該靜磁場(chǎng)穩(wěn)定地支持。
當(dāng)從電路板提供一電振動(dòng)信號(hào)至纏繞于磁芯22的穿過下方兩終端51和引線52的線圈23時(shí)，線圈23作用一振動(dòng)磁場(chǎng)至磁回路。這樣，膜片20由于振動(dòng)磁場(chǎng)的疊加作用于靜磁場(chǎng)而振動(dòng)以使膜片20的頂面端和底面端的空氣振動(dòng)。
膜片20的頂面端和頂片10一起形成一共振腔。當(dāng)膜片20的振動(dòng)頻率和共振腔的共振頻率大致重合時(shí)，所產(chǎn)生的達(dá)到一定聲壓的聲音通過聲音釋放孔11被釋放至外部環(huán)境中。
產(chǎn)生于膜片20底面端的聲音具有與頂面端產(chǎn)生的聲音相反的相位。因此必須最大限度地抑制對(duì)頂-面-端聲音的干擾，因此，膜片20的底面端所產(chǎn)生的聲音從殼體30的底面通過殼體30的環(huán)狀內(nèi)部空間、連通孔33和34以及連通凹槽50釋放至外部環(huán)境中。
圖5A至5F是表示一用來插入-模制殼體30的步驟的截面圖。其中，圖5A至5C表示一類似的例子，圖5D至5F表示本發(fā)明一較佳實(shí)施例。首先，參閱圖5A，模具KA的模制面做成與殼體30的頂面和內(nèi)壁相類似的形狀。模具KB的模制面做成與殼體30的外壁相類似的形狀。模具KA和模具KB之間的距離與殼體30的形狀相對(duì)應(yīng)。
模具KA的模制面的形狀構(gòu)成可將磁芯22和基體24定位，然后將尚未磁化的磁鐵25定位?；w24和未磁化的磁鐵25之間的空隙非常小，大約在0至0.8mm之間。當(dāng)未磁化的磁鐵25由鐵氧體之類的燒結(jié)材料制成時(shí)，磁鐵25的厚度有產(chǎn)生可觀的變化的趨勢(shì)。結(jié)果就是，如果磁鐵25的厚度不夠大，基體24和未磁化的磁鐵25之間的空隙會(huì)變大。相反，如果磁鐵25的厚度過大，磁鐵25會(huì)擠壓基體24由此在模制時(shí)發(fā)生磁鐵25碎裂或基體24變形的情況。
下一步，參照?qǐng)D5B，當(dāng)合成樹脂注入到模具空間中時(shí)，樹脂由于其粘性幾乎無法流入基體24和未磁化的磁鐵25之間的空隙中。另外由于空隙的存在，當(dāng)基體24受由樹脂注入壓力所產(chǎn)生的磁鐵25的推力時(shí)，基體24隨著空隙而變形。由此，樹脂在這種情況下凝固。
樹脂凝固后，移走模具。電聲換能器1通過磁化該磁鐵25、處理線圈引線52、安裝膜片20、連接頂板10等步驟制作完成。之后，當(dāng)電聲換能器1通過焊料軟熔之類的方式安裝至電路板時(shí)，由焊接時(shí)的焊料軟熔造成的基體24的應(yīng)力消除產(chǎn)生所謂的反彈效應(yīng)。然后，參閱圖5C，殼體30的外周邊部分在底面端彎曲，支承膜片20的基座32也移至底面端。其結(jié)果就是，在膜片20和磁芯22之間的氣隙G變得比設(shè)定的參數(shù)更小，由此電聲換能器1的特性變化很大。這種反彈量主要或大部分取決于磁鐵厚度的變化。
作為消除這種反彈量的措施，如圖5D所示，在模具KB上具有一壓銷釘KC以將尚未磁化的磁鐵25從基體24側(cè)壓向模具KA。另外，基體24和未磁化的磁鐵25之間的空隙大約設(shè)為0.4mm以足夠?qū)捠箻渲茌p易地流過。
然后，參照?qǐng)D5E，在這種狀況下將合成樹脂注入模具空間中，在基體24和未磁化的磁鐵25之間的空隙間注入足夠量的合成樹脂。因此，樹脂注入壓力平均作用于基體24的兩相對(duì)面因而不會(huì)造成基體24的變形。另外，由于未磁化的磁鐵25由壓銷釘25定位，所以該未磁化的磁鐵25不會(huì)浮動(dòng)或改變位置。
此后，在樹脂凝固后移走模具，如圖5F所示的電聲換能器1通過磁化該磁鐵25、處理線圈引線52、安裝膜片20、連接頂板10等步驟制作完成。其結(jié)果是，即使基體24通過焊料軟熔等方式受熱，基體24的殘余應(yīng)力基本為零，由此不會(huì)產(chǎn)生反彈而且膜片20和磁芯22之間的氣隙G的寬度和設(shè)定量一致。這樣可大大提高各部件，諸如磁鐵25、基體24等的位置精度，由此產(chǎn)品特性也趨于穩(wěn)定。
另外，即使磁鐵厚度改變，在基體24和未磁化的磁鐵25之間的空隙也足夠大以至于磁鐵厚度的改變不會(huì)產(chǎn)生很大的影響。另一方面，壓銷釘KC較佳地可動(dòng)連接于模具，由此當(dāng)磁鐵厚度隨產(chǎn)品規(guī)格而改變時(shí)，壓銷釘KC可由其它具有不同調(diào)整位置的壓銷釘替換。
由壓銷釘KC產(chǎn)生的孔形成如圖3和圖4中所示的凹孔38。另外，在插入-模制殼體的步驟中，可在模具中提供一用于固定基體24和上方兩終端51的壓銷釘。由壓銷釘KC產(chǎn)生的孔形成凹孔36、37。
磁鐵25，基體24以及終端51均通過由此形成的凹孔36至38部分地暴露出來。由此形成一優(yōu)點(diǎn)，即在組裝和檢測(cè)電聲換能器的過程中，可方便地進(jìn)行諸如各部件定位或位置測(cè)量之類的質(zhì)量控制。
即使將凹孔36至38原封不動(dòng)地留著，在操作上說也不會(huì)有任何問題，但通過附加的將凹孔36至38由合成樹脂之類的材料(較佳的是與殼體材料相同的材料)填上的步驟，產(chǎn)品的氣密性和耐用性等特性均能得以改善。
順便提一句，盡管上述描述表示一示例其中當(dāng)殼體模制時(shí)可插入一未磁化的磁鐵，然而當(dāng)模具是由諸如鋁之類的非磁性材料制成時(shí)，可使用一磁性磁鐵。
如上面所詳細(xì)描述的那樣，按照本發(fā)明，一凹進(jìn)部分形成于殼體部分并由其底面向磁鐵延伸。這樣，磁鐵通過凹進(jìn)部分暴露出來。其結(jié)果是諸如磁鐵的定位或位置測(cè)量之類的質(zhì)量控制可在組裝或檢測(cè)電聲換能器時(shí)進(jìn)行。這樣可以實(shí)現(xiàn)制造一具有穩(wěn)定特性的電聲轉(zhuǎn)換器。
另外，如果凹進(jìn)部分由合成樹脂之類的填料填充，產(chǎn)品的氣密性、耐用性等均能得以改善。
還有，按照本發(fā)明，當(dāng)殼體部分被插入模制時(shí)，可在模具中有壓銷釘以從基面?zhèn)葔鹤〈盆F的情況下將合成樹脂注入。由此，磁鐵不會(huì)浮動(dòng)或改變位置，且磁鐵的位置精度大幅度提高。
權(quán)利要求
1．一電聲換能器，其特征在于，包括一由磁性材料制成的板狀基體部分；一垂直地設(shè)在所述基體部分上的由磁性材料制成的磁芯；一由磁性材料制成的膜片并由在所述膜片和所述磁芯前端之間一氣隙所支承；一與所述基體部分、所述磁芯和所述膜片一起組成一磁回路從而提供一靜磁場(chǎng)的磁鐵；一置于所述磁芯周圍的線圈以施加一振動(dòng)磁場(chǎng)至所述磁回路；以及一與所述基體部分和所述磁鐵一體化成型的殼體部分，所述殼體部分具有從其底面向所述磁鐵延伸的一凹進(jìn)部分。
2．如權(quán)利要求1所述的電聲換能器，其特征在于，所述凹進(jìn)部分由填料填充。
3．如權(quán)利要求1所述的電聲換能器，其特征在于，用于支承所述膜片的基座形成于所述殼體部分上。
4．一用于制造一電聲換能器的方法，其特征在于，所述換能器包括一由磁性材料制成的板狀基體部分；一垂直設(shè)在所述基體部分上的由磁性材料制成的磁芯；一由磁性材料制成的膜片并由在所述膜片和所述磁芯前端之間的氣隙所支承；一與所述基體部分、所述磁芯和所述膜片一起組成一磁回路并提供一靜磁場(chǎng)的磁鐵；一置于所述磁芯周圍的線圈以施加一振動(dòng)磁場(chǎng)至所述磁回路；以及一與所述基體部分和所述磁鐵一體化成型的殼體部分。其特征在于，所述用于制造所述電聲換能器的方法包括如下步驟將所述基體部分和所述磁鐵插入模具中；以及在設(shè)在所述模具中的壓銷釘對(duì)磁鐵從基體部分側(cè)面施壓，借此插入模制所述殼體部分的情況下，將合成樹脂注入所述模具中。
5．如權(quán)利要求4所述制造一電聲換能器的方法，其特征在于，還包括以下步驟將所述殼體部分上的由所述壓銷釘形成的凹進(jìn)部分通過填料填充。
全文摘要
一電聲轉(zhuǎn)換器1包括:一由磁性材料制成的板狀基體部分24;一垂直設(shè)在基體部分24上的由磁性材料制成的磁芯22;一由磁性材料制成的膜片20并由膜片和磁芯前端間的一氣隙支承;一磁鐵25,與基體部分24、磁芯22和膜片20一起組成一磁回路從而提供一靜磁場(chǎng);一置于磁芯22周圍的線圈23以施加一振動(dòng)磁場(chǎng)至磁回路;以及一與基體部分24和磁鐵25一體化成型的殼體部分30,殼體部分30具有從其底面向磁鐵25延伸的凹孔38。
文檔編號(hào)H04R13/00GK1302171SQ00137470
公開日2001年7月4日 申請(qǐng)日期2000年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月24日
發(fā)明者田島和茂 申請(qǐng)人:星精密株式會(huì)社