Планарный электродинамический акустический преобразователь

Изобретение относится к области акустических систем, в частности к планарным электродинамическим акустическим преобразователям. Планарный электродинамический акустический преобразователь, содержащий корпус со встроенными стержневыми постоянными магнитами, расположенными параллельно друг другу, параллельно плоскости магнитов закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма с нанесенной на нее токопроводящей дорожкой, длинные прямые участки дорожки параллельны стержневым постоянным магнитам, а начало и конец токопроводящей дорожки имеют электрические выводы. Диафрагма содержит подвижную зону, участвующую в колебаниях, и неподвижные боковые зоны, через которые диафрагма жестко зафиксирована к корпусу, форма токопроводящей дорожки характеризуется тем, что в подвижной зоне диафрагмы направление по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу во всех участках токопроводящей дорожки, расположенных вдоль магнитов, совпадает, также совпадает направление тока в этих участках, а участки токопроводящей дорожки с противоположным относительно указанного выше направления направлением по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу расположены в неподвижных боковых зонах диафрагмы. Технический результат - повышение качества передачи сигнала и технологичности изготовления. 8 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к области акустических систем, в частности к планарным электродинамическим акустическим преобразователям, и предназначено для использования в акустических системах для преобразования электрических сигналов в колебания диафрагмы, создающей звуковые колебания.

Известен аналог - планарный электродинамический акустический преобразователь - US 4837838, 06.06.1989, содержащий удлиненные магнитные полосы, закрепленные с обеих сторон плоской гибкой тонкопленочной диафрагмы. Подключенные к диафрагме токопроводящие дорожки при возбуждении электрическим током вызывают движение диафрагмы.

Известен аналог - одномагнитный планарный электродинамический акустический преобразователь - US 20150326974, 12.11.2015, в котором вместо стержневых магнитов используется одна пластина из магнитного материала, с удлиненными отверстиями, закрепленная с одной стороны тонкопленочной диафрагмы.

Различие устройств аналогов в форме и размерах диафрагмы, расположении, форме и количестве токопроводящих дорожек, а также в конфигурации магнитных систем. Их общим признаком является то, что токопроводящие дорожки на диафрагме расположены в форме меандра со сменой направлений электрического тока на противоположный.

Недостатком аналогов является не высокое качество передачи сигнала, обусловленное расположением токопроводящих дорожек. При расположении дорожек в виде меандра происходит смена направления тока на противоположный, в результате чего в различных фрагментах электрической цепи возникает электромагнитная индукция с разным направлением. Вызванные индукцией токи складываются, что приводит к амплитудным искажениям подаваемого сигнала.

Известен аналог - безмеандровый планарный электродинамический акустический преобразователь - RU 2717699, 08.05.2019, принятый в качестве прототипа, содержащий корпус со встроенными стержневыми постоянными магнитами, расположенными параллельно друг другу, параллельно плоскости магнитов закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма с нанесенной на нее токопроводящей дорожкой, длинные прямые участки дорожки параллельны стержневым постоянным магнитам, а концы токопроводящей дорожки имеют электрические выводы, форма токопроводящей дорожки характеризуется тем, что направление по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу во всех участках токопроводящей дорожки расположенных вдоль магнитов с одной стороны относительно центрального магнита при нечетном количестве магнитов, расположенных в одной плоскости, совпадает, также совпадает направление тока в этих участках, ось, проведенная через центральный магнит или между двумя магнитами, расположенными в середине, и перпендикулярная ей ось, проведенная через середину стержневого магнита, ограничивают форму токопроводящей дорожки так, что все участки токопроводящей дорожки, расположенные с одной стороны относительно каждой из осей, пересекают вторую ось с одной стороны, центральные стержневые магниты направлены полюсами одного знака друг к другу и являются отталкивающимися, нецентральные магниты с одной стороны относительно диафрагмы расположены разными полюсами друг к другу и являются притягивающимися, центральные магниты расположены дальше относительно плоскости диафрагмы, чем нецентральные магниты, на необходимом для обеспечения равномерности характеристик магнитного поля в области токопроводящей дорожки расстоянии.

Прототип обладает более высоким качеством передачи сигнала по сравнению с предыдущими аналогами. Первым недостатком прототипа является недостаточно высокое качество передаваемого сигнала и качество звучания акустической системы, обусловленные тем, что вблизи к центральному магниту расположены участки токопроводящих дорожек, в которых ток течет в противоположном направлении. Взаимодействие электромагнитных полей этих участков дорожек отрицательно сказывается на качестве передаваемого сигнала и звучании акустической системы. Второй недостаток прототипа связан с первым и заключается в том, что устройство по прототипу имеет низкую технологичность изготовления. Оптимизация магнитной системы для обеспечения равномерности магнитного поля в области дорожек требует отличия размера центрального магнита от остальных магнитов и необходимость его расположения на большем расстоянии от мембраны. Результат такой оптимизации зависит от точности изготовления магнитов и обойм, расположенных в корпусе излучателя, в которые устанавливают магниты. Большая номенклатура деталей и высокие требования к точности размеров деталей усложняют производство устройства. Даже при хорошей настройке на некое «нулевое» положение мембраны в динамике, при колебаниях, нарастание неравномерности поля в области центрального магнита выражено сильнее по мере увеличения амплитуды колебаний. Это приводит к искажениям передаваемого сигнала на повышенных уровнях звукового давления.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в исключении перечисленных недостатков прототипа и создании планарного электродинамического акустического преобразователя с высоким качеством передачи сигнала и технологичного в изготовлении.

Технический результат достигается в планарном электродинамическом акустическом преобразователе, содержащем корпус со встроенными стержневыми постоянными магнитами, расположенными параллельно друг другу, параллельно плоскости магнитов закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма с нанесенной на нее токопроводящей дорожкой, длинные прямые участки дорожки параллельны стержневым постоянным магнитам, а начало и конец токопроводящей дорожки имеют электрические выводы, диафрагма содержит подвижную зону, участвующую в колебаниях и неподвижные боковые зоны, через которые диафрагма жестко зафиксирована к корпусу, форма токопроводящей дорожки характеризуется тем, что в подвижной зоне диафрагмы направление по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу во всех участках токопроводящей дорожки расположенных вдоль магнитов совпадает, также совпадает направление тока в этих участках, а участки токопроводящей дорожки с противоположным относительно указанного выше направления направлением по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу расположены в неподвижных боковых зонах диафрагмы.

Магниты могут быть расположены с двух сторон относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с промежутками между группами близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

Магниты могут быть расположены с одной стороны относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с промежутками между группами близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

Магниты могут быть расположены с двух сторон относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с расположением групп близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

Магниты могут быть расположены с одной стороны относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с расположением групп близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие прямоугольную форму. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму овала. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму эллипса. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие каплеобразную форму. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму ромба. Могут использоваться постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму многоугольника.

Устройство может содержать одну группу близко лежащих участков токопроводящих дорожек с одинаковым направлением тока, расположенных вдоль магнитов в их магнитном поле.

На фиг. 1 изображен общий вид планарного электродинамического акустического преобразователя.

На фиг. 2 изображено взаимное расположение диафрагмы и магнитов.

На фиг. 3 изображена схема направления тока в токопроводящей дорожке диафрагмы.

На фиг. 4 изображено сечение планарного электродинамического акустического преобразователя.

На фиг. 5 изображен вариант расположения магнитов с одной стороны относительно диафрагмы.

На фиг. 6 изображено взаимное расположение диафрагмы и магнитов в варианте устройства планарного электродинамического акустического преобразователя, содержащем одну группу близко лежащих участков токопроводящих дорожек с одинаковым направлением тока, расположенных вдоль магнитов.

На фиг. 7 изображен внешний вид планарного электродинамического акустического преобразователя с одной группой близко лежащих участков токопроводящих дорожек с одинаковым направлением тока, расположенных вдоль магнитов.

На фиг. 8 изображено взаимное расположение диафрагмы и магнитов в варианте устройства планарного электродинамического акустического преобразователя, содержащем восемь магнитов.

На фиг. 9 изображен внешний вид планарного электродинамического акустического преобразователя с шестью магнитами.

На фиг. 10 изображено взаимное расположение диафрагмы и магнитов в варианте устройства, в котором магниты расположены с двух сторон относительно диафрагмы и расположение магнитов совпадает с расположением групп близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

На фиг. 11 изображено взаимное расположение диафрагмы и магнитов в варианте устройства, в котором магниты расположены с одной стороны относительно диафрагмы и расположение магнитов совпадает с расположением групп близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

Планарный электродинамический акустический преобразователь, изображенный на фиг. 1, содержит корпус 1 со встроенными стержневыми постоянными магнитами 2, расположенными параллельно друг другу, параллельно плоскости магнитов 2 закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма 3 с нанесенной на нее токопроводящей дорожкой 4, как показано на фиг. 2, длинные прямые участки 5 дорожки 4 параллельны стержневым постоянным магнитам 2, а начало 6 и конец 7 токопроводящей дорожки 4 имеют электрические выводы, диафрагма 3 содержит подвижную зону 8, как показано на фиг. 3, участвующую в колебаниях и неподвижные зоны 9, через которые диафрагма жестко зафиксирована к корпусу 1, форма токопроводящей дорожки 4 характеризуется тем, что в подвижной зоне 8 диафрагмы 3 направление 10 по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала 6 к концу 7 во всех участках 5 токопроводящей дорожки 4 расположенных вдоль магнитов 2 совпадает, также совпадает направление тока в этих участках, а участки 11 токопроводящей дорожки 4 с противоположным относительно указанного выше направления 10 направлением 12 по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки 4 от ее начала 6 к концу 7 расположены в неподвижных зонах 9 диафрагмы 3.

Магниты 2 могут быть расположены с двух сторон относительно диафрагмы 3, как показано на фиг. 4, при этом расположение магнитов 2 совпадает с промежутками 12 между группами 13 близко лежащих участков токопроводящей дорожки 4. Магниты 2 могут быть расположены с одной стороны относительно диафрагмы 3, как показано на фиг. 5, при этом расположение магнитов 2 совпадает с промежутками 12 между группами 13 близко лежащих участков токопроводящей дорожки 4. Устройство может содержать одну широкую группу 13 близко лежащих участков токопроводящих дорожек 4 с одинаковым направлением тока, расположенных вдоль магнитов 3 в их магнитном поле, как показано на фиг. 6.

Рассмотрим пример конкретной реализации планарного электродинамического акустического преобразователя. В первом примере конкретной реализации используют шесть магнитов 2, как показано на фиг. 1, 2, 3, 4. В отличие от известных изодинамических излучателей и прототипа, с целью уменьшения амплитудных искажений и повышения разрешающей способности излучателя, а также повышения технологичности изготовления токопроводящая дорожка 4 выполнена с обеспечением исключения изменения направления 10 тока во всех близлежащих участках подвижной зоны 8 диафрагмы 3, как показано на фиг. 3. Для этого линия токопроводящей дорожки 4 выполнена такой, что по ходу следования от начала 6 к концу 7 все проходы через подвижную зону 8 осуществляются в одном направлении, после чего происходит разворот и проходы в противоположном направлении 12 в неподвижной зоне 9. Для фигуры токопроводящей дорожки в виде меандра, как в известных изодинамических излучателях - аналогах, характерна извилистость со сменой направлений, что является причиной возникновения противоположных по направлению электромагнитных индукций. В прототипе фигура токопроводящей дорожки является разновидностью однонаправленной спирали, в которой нет извилин, а имеется закручивание спирали строго в одну сторону. Но в прототипе подвижная часть диафрагмы содержит участки, в которых токопроводящая дорожка имеет различное направление тока. Для объединения этих участков и исключения искажения применяется центральный магнит. В предлагаемом изобретении нет необходимости в центральном магните и все участки токопроводящей дорожки 4 на подвижной зоне 8 диафрагмы 3 имеют одинаковое направление. Благодаря этому исключено возникновение противоположной по направлению электромагнитной индукции, что повышает качество передачи сигнала. А исключение центрального магнита повышает технологичность изготовления за счет снижения номенклатуры деталей и снижения требований к точности расположения магнитов.

Во втором примере конкретной реализации используют два магнита 2, как показано на фиг.6, между которыми расположена одна группа 13 участков токопроводящей дорожки 4 с одинаковым направлением тока. На фиг. 7 изображен внешний вид такого преобразователя. В третьем примере конкретной реализации используют восемь магнитов 2, как показано на фиг. 8. В четвертом примере конкретной реализации планарный электродинамический акустический преобразователь содержит шесть магнитов, как показано на фиг. 9. Во втором и третьем примерах конкретной реализации диафрагма 3 имеет круглую форму, а все участки 13 токопроводящей дорожки 4 кроме тех, которые расположены вдоль магнитов 2, имеют дугообразную форму.

Гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма 3 установлена на изолирующей рамке 14 для изоляции магнитов 2 от токопроводящей дорожки 4 диафрагмы 3. Неподвижные зоны 9 диафрагмы 3 прижаты к рамке 14. Возможно исполнение устройства без изолирующей рамки 14, если материал и конструкция корпуса 1 надежно обеспечат изоляцию. При этом неподвижные зоны 9 диафрагмы 3 жестко прижаты к корпусу 1. Крепежными элементами 15 стягивают элементы конструкции между собой, однако возможно исполнение устройства без них. Корпус 1 может быть цельным, изготовленным литьем пластмассы с диафрагмой 3 и магнитами 2 в качестве закладных элементов при литье или может быть напечатан на 3d принтере вокруг элементов устройства.

1. Планарный электродинамический акустический преобразователь, содержащий корпус со встроенными стержневыми постоянными магнитами, расположенными параллельно друг другу, параллельно плоскости магнитов закреплена плоская гибкая диэлектрическая тонкопленочная диафрагма с нанесенной на нее токопроводящей дорожкой, длинные прямые участки дорожки параллельны стержневым постоянным магнитам, а начало и конец токопроводящей дорожки имеют электрические выводы, отличающийся тем, что диафрагма содержит подвижную зону, участвующую в колебаниях, и неподвижные боковые зоны, через которые диафрагма жестко зафиксирована к корпусу, форма токопроводящей дорожки характеризуется тем, что в подвижной зоне диафрагмы направление по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу во всех участках токопроводящей дорожки, расположенных вдоль магнитов, совпадает, также совпадает направление тока в этих участках, а участки токопроводящей дорожки с противоположным относительно указанного выше направления направлением по ходу следования вдоль токопроводящей дорожки от ее начала к концу расположены в неподвижных боковых зонах диафрагмы.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магниты расположены с одной стороны относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с промежутками между группами близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магниты расположены с двух сторон относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с расположением групп близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магниты расположены с двух сторон относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с расположением групп близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магниты расположены с одной стороны относительно диафрагмы, при этом расположение магнитов совпадает с расположением групп близко лежащих участков токопроводящей дорожки.

6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство содержит одну группу близко лежащих участков токопроводящих дорожек с одинаковым направлением тока, расположенных вдоль магнитов в их магнитном поле.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что используются постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие прямоугольную форму.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что используются постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму овала.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что используются постоянные стержневые магниты, в сечении имеющие форму ромба.