專利名稱：用于換能器的磁體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及在諸如助聽器等的收聽裝置中可用的換能器，更具體地說，涉及用于換能器的磁體裝置。
背景技術(shù)：
近年來，助聽器技術(shù)已經(jīng)快速發(fā)展了。在該領(lǐng)域中的技術(shù)進(jìn)步持續(xù)改進(jìn)著助聽器的小型化、接收力、佩戴舒適性、使用壽命以及功率效率。隨著在耳戴式聲學(xué)裝置的性能上的這些持續(xù)進(jìn)步，對(duì)于改進(jìn)所使用的微型聲學(xué)換能器的固有性能提出了不斷增長(zhǎng)的需求。在助聽器產(chǎn)業(yè)中已知幾種不同的助聽器類型耳后式(BTE)、耳內(nèi)式或全耳內(nèi)式(ITE)、耳道式(ITC)以及全耳道式(CTC)。
一般來說，諸如助聽器等的收聽裝置包括麥克風(fēng)裝置、放大器以及接收器(揚(yáng)聲器)裝置。麥克風(fēng)裝置接收聲波，并且生成表示這些聲波的電信號(hào)。放大器接受電信號(hào)，修改該電信號(hào)，并把經(jīng)修改的電信號(hào)(例如，處理信號(hào))傳送至接收器裝置。接收器裝置又把增大的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成用于傳送給用戶的聲能。
已知的接收器裝置包括外殼、銜鐵、驅(qū)動(dòng)桿、一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體、振動(dòng)膜、驅(qū)動(dòng)線圈、磁軛、聲音出口，以及電端子。振動(dòng)膜設(shè)置在外殼內(nèi)，外殼限定輸出腔以及馬達(dá)腔。銜鐵設(shè)置在馬達(dá)腔內(nèi)，并且具有包括固定端部和活動(dòng)端部的操作元件。銜鐵由驅(qū)動(dòng)桿耦合以驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜。具有中央通道的驅(qū)動(dòng)磁體結(jié)構(gòu)包圍銜鐵的活動(dòng)端部，并且在該通道內(nèi)提供永磁場(chǎng)。驅(qū)動(dòng)線圈環(huán)繞銜鐵設(shè)置，并且接近永磁體結(jié)構(gòu)。
為了提供磁通量，驅(qū)動(dòng)磁體可以設(shè)置在磁軛內(nèi)。驅(qū)動(dòng)磁體可以由舉例來說諸如鐵氧體、磁鋼的硬磁材料制成。磁軛可以由鎳鐵(Nickel-Iron)制成。這種磁體裝置的排布結(jié)構(gòu)(驅(qū)動(dòng)磁體-磁軛結(jié)構(gòu))具有幾個(gè)缺點(diǎn)。在驅(qū)動(dòng)磁體中使用的硬磁材料通常具有相對(duì)較低的能含量，而且其還需要一定厚度以提供足夠的磁通量密度。而且，磁軛的整體尺寸必須被設(shè)置得足夠大以避免磁飽和。而且，材料的物理體積對(duì)接收器裝置的尺寸造成了限制，使其尺寸難于縮減。
因此，需要一種價(jià)格便宜、制造簡(jiǎn)單并且可縮小到相對(duì)較小尺寸的換能器，例如麥克風(fēng)或接收器。


為了更全面地理解本公開，應(yīng)當(dāng)參照下面的詳細(xì)描述和附圖，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施例的換能器的橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施例的換能器的橫截面圖；以及圖3是根據(jù)本發(fā)明所述實(shí)施例的換能器的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
雖然本公開易于進(jìn)行各種修改并具有另選形式，但是，通過在附圖中的示例示出了特定的實(shí)施例，并且在此將詳細(xì)描述這些實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)明白，本公開并不旨在把本發(fā)明限于所述特定形式，而與之相反，本發(fā)明旨在覆蓋落入所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改例、另選例以及等同物。
還應(yīng)當(dāng)明白，除非利用語句“如在此使用的，術(shù)語‘＿＿’在此被限定為意指……”或類似語句在本申請(qǐng)中明確限定一個(gè)術(shù)語，否則無意明確地或者隱含地限制該術(shù)語的超出其字面或普通含義的含義，而且這種術(shù)語不應(yīng)被解釋成受限于基于(除了權(quán)利要求的語言)在本申請(qǐng)的任何部分中所做的任何陳述的范圍。就在本申請(qǐng)中按與單一含義一致的方式引用在本申請(qǐng)的結(jié)尾部分的權(quán)利要求中引用的任何術(shù)語而言，這樣做僅僅是為了清楚以不讓讀者糊涂起見，而不是指這種權(quán)利要求術(shù)語隱含地或以其它方式限于該單一含義。除非通過引用單詞“裝置”和功能而未引用任何結(jié)構(gòu)來限定權(quán)利要求要素，否則任何權(quán)利要求要素的范圍都不應(yīng)當(dāng)基于35 U.S.C.§112第6款的應(yīng)用來解釋。
圖1-2例示了換能器100的橫截面圖。換能器100可用作麥克風(fēng)、接收器或其它這種裝置，并且可用于諸如助聽器、耳內(nèi)式監(jiān)聽器、頭戴式耳機(jī)、電子聽力保護(hù)裝置以及甚小尺度的聲學(xué)揚(yáng)聲器的裝置中。換能器100包括具有至少一個(gè)聲音出口104的外殼102。外殼102在橫截面上可以是矩形的，具有平頂部106、底部108以及側(cè)壁110、112。在另選實(shí)施例中，外殼102可以采用諸如圓柱形、D形、梯形、大致正方形或任何其它希望的幾何形狀的各種構(gòu)造來制造。另外，外殼102的尺度和尺寸可以基于預(yù)期應(yīng)用、操作條件、需求組件等而改變。任選電端子114可以通過粘合或任何其它合適的接合方法貼附至外殼102的側(cè)壁112。換能器100還可以包括可操作地耦合的振動(dòng)膜116、磁體裝置118以及馬達(dá)裝置124。
磁體裝置118包括一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體120，以提供足夠的電磁通量密度，所述一對(duì)驅(qū)動(dòng)磁體120固定地接合至磁軛122。磁體裝置118一般可以形成為對(duì)應(yīng)于外殼102的形狀和構(gòu)造，但也可以形成為符合不同實(shí)施例的各種形狀和尺寸。磁軛122形成矩形框架，該矩形框架具有限定一包圍部的中央通路或通道，驅(qū)動(dòng)磁體120安裝在該包圍部中并形成有氣隙140，以承載驅(qū)動(dòng)磁體120和驅(qū)動(dòng)線圈130的電磁通量。
馬達(dá)裝置124包括銜鐵126、連桿或驅(qū)動(dòng)桿128、驅(qū)動(dòng)線圈130，以及引線132。驅(qū)動(dòng)線圈130和電端子114都可操作地接合至引線132。在其它實(shí)施例中，連桿或驅(qū)動(dòng)桿128可以是一連接裝置或多個(gè)連接裝置。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在此所述的實(shí)施例的原理和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于諸如具有U形或E形銜鐵的接收器的所有類型接收器都可能是有用的。
振動(dòng)膜116和銜鐵126都可操作地接合至驅(qū)動(dòng)桿128。在另選實(shí)施例中，銜鐵126可以通過任何其它合適的接合方法而不利用驅(qū)動(dòng)桿128來貼附至振動(dòng)膜116。在其它實(shí)施例中，可以使用多于一個(gè)的振動(dòng)膜，以增大輻射面積并增大換能器100的聲學(xué)信號(hào)的輸出或換能器100的針對(duì)聲學(xué)信號(hào)的靈敏度。振動(dòng)膜116被示出為具有至少一層。然而，振動(dòng)膜116可以利用多個(gè)層。銜鐵126包括固定端部126a和活動(dòng)端部126b。銜鐵126的活動(dòng)端部126b沿驅(qū)動(dòng)線圈130和磁體裝置118延伸，其又通過驅(qū)動(dòng)桿128連接到振動(dòng)膜116。銜鐵126的固定端部126a在驅(qū)動(dòng)線圈130的外側(cè)并且在外殼102內(nèi)延伸。如圖1所示，銜鐵126的固定端部126a通過粘合或任何其它合適的接合方法貼附至外殼。在其它實(shí)施例中，銜鐵126的固定端部126a可以按靠近振動(dòng)膜116(如圖2所示)的方式貼附至磁軛122的外側(cè)，以縮小換能器100的整體尺寸。
圖3還例示了換能器100的磁體裝置118和構(gòu)造。磁體裝置118包括一對(duì)固定地接合至磁軛122的驅(qū)動(dòng)磁體120。磁體裝置118因磁軛122的高飽和電感、高磁導(dǎo)率以及低矯頑磁性材料和驅(qū)動(dòng)磁體120的高能量乘積和高矯頑磁性材料，而在小尺寸情況下呈現(xiàn)出高磁通量密度。
磁軛122可以由具有高磁導(dǎo)率和高飽和電感的軟磁材料制成。例如，磁軛122可以是從Carpenter Technology Corporation按商業(yè)命名Permendur Hiperco 50A公共可獲的釩鈷鐵(FeCoV)合金，或由任何類似材料制成。一般來說，形成磁軛122的材料應(yīng)當(dāng)具有大于1.5并優(yōu)選為至少2.0特斯拉(T)的飽和電感、大于約10000并優(yōu)選為大于約75000的最大磁導(dǎo)率、以及小于140安培每米(A/m)的矯頑磁性。
驅(qū)動(dòng)磁體120可以由具有改進(jìn)磁特性、改進(jìn)本征矯頑磁力以及改進(jìn)最大能量乘積的稀土磁性材料制成。例如，驅(qū)動(dòng)磁體120可以是鈷釤(SmCo5，Sm2Co17)合金、硼鐵釹(NdFeB)合金，或由任何類似材料制成。在一利用鈷釤合金的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)磁體具有高磁通量密度，由此允許縮小換能器100的整體厚度。通常，形成驅(qū)動(dòng)磁體120的材料應(yīng)當(dāng)具有大于約72并優(yōu)選為約191到約422千焦每立方米(kJ/m3)的能量乘積、大于1并優(yōu)選為約1-1.5特斯拉(T)的飽和電感以及大于140并優(yōu)選為約690到約1040(hcB，kA/m)的矯頑磁性。
當(dāng)換能器100用作接收器時(shí)，把來自電端子114的表示輸入音頻信號(hào)的電流施加至驅(qū)動(dòng)線圈130，從驅(qū)動(dòng)線圈130通過銜鐵126、驅(qū)動(dòng)磁體120以及磁軛122生成了對(duì)應(yīng)的交變電流(a.c.)磁通量(未示出)。而且，從磁體裝置118的第一側(cè)(例如，驅(qū)動(dòng)磁體120的上部件)向如圖3所示的磁軛122的上部件、向磁體裝置118的第二側(cè)(例如，磁軛122的下部件)、向如圖3所示的驅(qū)動(dòng)磁體120的下部件并且越過氣隙140生成了對(duì)應(yīng)的直流電流(d.c.)磁通量路徑200。銜鐵126的活動(dòng)端部126b響應(yīng)于由磁體裝置118和驅(qū)動(dòng)線圈130生成的磁通量200所產(chǎn)生的電磁力而振動(dòng)，這又導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)桿128的運(yùn)動(dòng)。振動(dòng)膜裝置116響應(yīng)于由驅(qū)動(dòng)線圈130驅(qū)動(dòng)的銜鐵活動(dòng)端部126b的垂直運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。換能器100利用銜鐵活動(dòng)端部126b和振動(dòng)膜裝置116的對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)，來生成朝向用戶的鼓膜的輸出聲學(xué)信號(hào)。這樣做提供了縮減接收器裝置的整體尺寸而保持高效率的優(yōu)點(diǎn)。
在此引用的所有參考文獻(xiàn)，包括出版物、專利申請(qǐng)以及專利，都通過對(duì)同樣內(nèi)容的參照而并入于此，如同每個(gè)參考文獻(xiàn)被單獨(dú)且專門指出通過引用并入于此并在此整體上進(jìn)行了闡述一樣。
在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述的語境下(特別是在以下權(quán)利要求的語境下)使用術(shù)語“一個(gè)”和“所述”以及類似的指代，應(yīng)被視為涵蓋了單數(shù)和復(fù)數(shù)，除非在此以其它方式進(jìn)行了指示或者明顯與上下文相矛盾。在此引用數(shù)值范圍僅在于用作對(duì)落入該范圍內(nèi)的各單獨(dú)值進(jìn)行單獨(dú)引用的簡(jiǎn)寫方法，除非在此以其它方式進(jìn)行了指示，并且各單獨(dú)值被并入本說明書中，如同在此單獨(dú)引用了它一樣。在此描述的全部方法都可以按任何合適的順序執(zhí)行，除非在此以其它方式進(jìn)行了指示，或在其它情況下明顯與上下文相矛盾。使用在此提供的任何和所有示例或舉例式語言(例如，“如”)，僅在于更好地闡釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制，除非權(quán)利要求另有要求。本說明書中的任何語言都不應(yīng)被視為指示任何實(shí)施本發(fā)明所必需的任何非權(quán)利要求要素。
在此描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，包括發(fā)明者已知的用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式。應(yīng)當(dāng)理解，例示的實(shí)施例僅是示例性的，而不應(yīng)被視為對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行了限制。
權(quán)利要求
1.一種換能器，該換能器包括用于所述換能器的外殼；振動(dòng)膜，其可活動(dòng)地設(shè)置在所述外殼內(nèi)；馬達(dá)裝置，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)，該馬達(dá)裝置包括可操作地耦合的固定線圈、與所述振動(dòng)膜耦合的銜鐵以及磁體裝置，其中，所述磁體裝置具有磁軛和高性能驅(qū)動(dòng)磁體，所述磁軛被形成為包括通道并且具有大于約1.5T的飽和電感，所述驅(qū)動(dòng)磁體設(shè)置在所述通道內(nèi)并且具有大于約72kJ/m3的能量乘積和大于約140kA/m的矯頑磁性中的至少一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，其中，所述銜鐵和所述振動(dòng)膜被耦合至一驅(qū)動(dòng)連接部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，其中，所述磁軛具有約2.0T的飽和電感。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，其中，所述磁軛包括鈷鐵(FeCo)合金。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，其中，所述磁軛包括釩鈷鐵(FeCoV)合金。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，其中，所述驅(qū)動(dòng)磁體包括設(shè)置在所述通道內(nèi)的第一驅(qū)動(dòng)磁體和第二驅(qū)動(dòng)磁體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，所述驅(qū)動(dòng)磁體具有大于約72kJ/m3的能量乘積、大于約1T的飽和電感以及大于約140kA/m的矯頑磁性。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，所述驅(qū)動(dòng)磁體具有約191kJ/m3到約422kJ/m3的能量乘積。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，所述驅(qū)動(dòng)磁體具有約690kA/m到約1040kA/m的矯頑磁性。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，其中，所述驅(qū)動(dòng)磁體包括從由鈷釤(SmCo)合金和硼鐵釹(NdFeB)合金組成的合金組中選擇的合金。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，所述驅(qū)動(dòng)磁體包括設(shè)置在所述通道的第一側(cè)的第一驅(qū)動(dòng)磁體和設(shè)置在所述通道的第二側(cè)的第二驅(qū)動(dòng)磁體，而所述銜鐵以位于所述第一驅(qū)動(dòng)磁體與所述第二驅(qū)動(dòng)磁體之間的方式設(shè)置在所述通道內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，其中，所述換能器是麥克風(fēng)和接收器中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的換能器，所述換能器適于在助聽器、耳內(nèi)式監(jiān)聽器、頭戴式耳機(jī)、電子聽力保護(hù)裝置以及揚(yáng)聲器中的至少一種中使用。
14.一種制造換能器的方法，該制造換能器的方法包括以下步驟磁軛設(shè)置步驟，其設(shè)置具有通道和大于約1.5T的飽和電感的磁軛；驅(qū)動(dòng)磁體設(shè)置步驟，其在所述通道內(nèi)設(shè)置驅(qū)動(dòng)磁體，所述驅(qū)動(dòng)磁體具有大于約72kJ/m3的能量乘積和大于約140kA/m的矯頑磁性中的至少一個(gè)；馬達(dá)裝置設(shè)置步驟，其設(shè)置包括銜鐵并把所述銜鐵支承在所述通道內(nèi)的馬達(dá)裝置；外殼設(shè)置步驟，其設(shè)置用于所述換能器的外殼；外殼內(nèi)組件設(shè)置步驟，其在所述外殼內(nèi)設(shè)置磁體裝置、所述馬達(dá)裝置以及振動(dòng)膜，所述振動(dòng)膜被可活動(dòng)地支承在所述外殼內(nèi)；以及耦合步驟，其把所述振動(dòng)膜耦合至所述銜鐵。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，其中，形成磁體裝置的步驟包括在所述通道內(nèi)設(shè)置第一驅(qū)動(dòng)磁體和第二驅(qū)動(dòng)磁體的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，其中，所述磁軛具有約2.0T的飽和電感。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，其中，所述磁軛包括鈷鐵(FeCo)合金。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，其中，所述磁軛包括釩鈷鐵(FeCoV)合金。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，其中，所述驅(qū)動(dòng)磁體設(shè)置步驟包括在所述通道內(nèi)設(shè)置第一驅(qū)動(dòng)磁體和第二驅(qū)動(dòng)磁體的步驟。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，所述驅(qū)動(dòng)磁體具有大于約72kJ/m3的能量乘積、大于約1T的飽和電感以及大于約140kA/m的矯頑磁性。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，所述驅(qū)動(dòng)磁體具有約191kJ/m3到約422kJ/m3的能量乘積。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，所述驅(qū)動(dòng)磁體具有約690kA/m到約1040kA/m的矯頑磁性。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，其中，所述驅(qū)動(dòng)磁體包括從由鈷釤(SmCo)合金和硼鐵釹(NdFeB)合金組成的合金組中選擇的合金。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，該制造換能器的方法包括把所述換能器設(shè)置為麥克風(fēng)和接收器中的一種的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造換能器的方法，該制造換能器的方法包括設(shè)置所述換能器以在助聽器、耳內(nèi)式監(jiān)聽器、頭戴式耳機(jī)、電子聽力保護(hù)裝置以及揚(yáng)聲器中的至少一種中使用的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于換能器的磁體裝置。適于用作助聽器中的麥克風(fēng)或接收器的換能器具有外殼和設(shè)置在該外殼內(nèi)的振動(dòng)膜。在該外殼內(nèi)還設(shè)置有可操作地耦合至所述振動(dòng)膜的馬達(dá)裝置。該馬達(dá)裝置包括具有磁軛和驅(qū)動(dòng)磁體的磁體裝置，該磁軛形成有通道，該驅(qū)動(dòng)磁體設(shè)置在該通道內(nèi)。該磁軛具有大于1.5T的飽和電感，而該驅(qū)動(dòng)磁體具有大于72kJ/m
文檔編號(hào)H04R11/02GK1969590SQ200480043330
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2004年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月14日
發(fā)明者托馬斯·愛德華·米勒, 埃文·利亞馬斯-揚(yáng) 申請(qǐng)人:美商樓氏電子有限公司