声学换能器、声学换能器模块和防水电子设备制造技术

本实用新型专利技术题为“声学换能器、声学换能器模块和防水电子设备”。声学换能器可具有限定气压通气孔的声学隔膜，气压通气孔被构造成均衡跨声学隔膜的气压压力梯度。这种气压通气孔可由通过声学隔膜的孔形成。气体可透过的通风膜可与声学隔膜耦接并延伸穿过孔。通风膜可以抑制液体跨所述通风膜的移动。声学换能器模块可包括被构造成将所述声学换能器模块安装到另一个模块的机架，并且悬架系统可以将所述声学隔膜与所述机架能够移动地耦接。这种声学换能器模块能够与防水电子设备的外壳可密封地耦接，以抑制液体流入所述外壳，同时向外壳提供防水气压通气孔，以及具有足以达到或超过所选声学性能目标的尺寸的声学隔膜。防水电子设备可包括这种声学换能器或声学换能器模块。

Acoustic transducer, acoustic transducer module and water-proof electronic equipment

【技术实现步骤摘要】
声学换能器、声学换能器模块和防水电子设备
本申请一般涉及通风声学换能器，并具体而非排他性地涉及含有这种换能器的声学换能器模块以及包括声学换能器的防水电子设备。
技术介绍
本申请以及本文公开的创新和相关主题(统称为“公开”)整体涉及通风声学换能器以及相关的方法和系统。所公开的声学换能器的一些配置组合或集成了某些属性和结构，所述属性和结构通常出现在分离的系统部件或模块之间或之中。这样的配置可以消除一个或多个传统部件，同时保留通常由被消除的部件所提供的一个或多个功能。更具体地但非唯一地，公开了具有通风声学隔膜的声学换能器。声学换能器的示例包括扬声器换能器和麦克风换能器。两者都可以具有气压式通风隔膜，并且是本文所使用的公开的声学换能器的具体示例，以便于描述可以在各种换能器实施方案中应用的创新原理，正如本领域的普通技术人员在仔细审查本公开后将理解的。同样，本公开描述了与创新声学换能器有关的系统和方法的示例。通常，声学信号构成传播通过载体介质(例如，气体、液体或固体)的振动。声学换能器又是被构造成将输入声学信号转换成另一种形式的信号(例如，电信号)的设备，反之亦然。因此，扬声器形式的声学换能器可以将输入信号(例如，电磁信号)转换为发射的声学信号，而麦克风形式的声学换能器可以被构造成将输入的声学信号转换为另一种形式(例如，电磁信号)。扬声器可以通过振动或移动声学隔膜，以引起或以其他方式引起载体介质中的压力变化或其他振动，从而在载体介质中发射声学信号。例如，布置为直接辐射器的电磁扬声器可以通过使对应的时变电流流过线圈(例如，由缠绕在例如线轴上的铜包铝形成的线)来在线圈中引起时变磁通量(在本领域中有时称为“音圈”)。线圈可以与一个或多个磁体(例如，具有固定磁场的永磁体或具有可变磁场的电磁体)相邻定位。在从线圈和所述一个或多个磁体的磁场发出的磁通量之间的合力可以促使线圈运动，在一些实施方案中优选为活塞运动。线圈继而可以直接或间接地与声学隔膜耦合，该声学隔膜被构造成当隔膜对应于例如线圈的活塞运动而移动时，在周围的载体介质中引起压力变化。隔膜可以是刚性或半刚性的，并且通常重量较轻以减小惯性效应，并且允许声学隔膜振动或以其他方式在周围或相邻载体介质中引起压力变化或其他振动。线圈和/或线轴可以为隔膜提供结构稳定性的度量，该结构稳定性旨在在隔膜中主要维持活塞运动。此外，隔膜可以悬挂在框架上或者以其他方式由框架可移动地支撑。合适的悬架系统通常向隔膜提供恢复力，以将线圈保持在期望的位置和/或取向。悬架允许受控的轴向(例如，活塞)运动，同时在很大程度上防止横向运动或倾斜，所述横向运动或倾斜可能导致线圈撞击另一电机部件，或以其他方式引起变形或机械效率低下，从而导致换能器性能下降。相反，尽管与以上描述的扬声器相比具有相似的物理布置，但是麦克风换能器可以被构造成将输入的声学信号转换为例如电信号。例如，麦克风换能器的声学隔膜可以振动、移动或以其他方式响应于通过周围或相邻载体介质接收的压力变化。线圈通过磁场的移动可以引起对应的电流通过线圈。因此，线圈的时变运动可以引起通过线圈的对应的时变电流。这样的时变电流可以被转换成机器可读形式(例如，数字化)。如果抑制或防止发射或接收声学信号的模式，不管其精确配置如何，此类声学换能器的性能或操作可能受到不利影响，并且此类换能器甚至可能无法操作。例如，一些使用条件可以向常规声学隔膜施加负载，该负载足以抑制或防止隔膜的移动或振动。更具体地，跨常规声学隔膜施加的大压力梯度可以将隔膜偏压到位移的最外(或最内)位置。作为另一个例子，污染物可以抑制或防止声学隔膜移动通过隔膜典型位移范围内的某个给定位置。在任一情况下，声学换能器的操作(无论构造成扬声器还是麦克风)都可能受到不利影响，或者换能器可能完全无法操作。不利影响的示例包括声学失真或低于正常的振幅(例如，发射的响度或检测到的响度)。这种性能下降可以持续下去，直到压力梯度均衡，或污染物被去除。为了减轻或消除这种压力引起的性能下降，已经提出了对隔音罩或模块进行气压式通风。仅作为一个示例，美国专利No.9,363,587(其内容全文以引用方式并入本文用于所有目的)公开了用于扬声器或麦克风模块的压力通气孔。而且，声学换能器以及包含这种换能器的模块和系统继续变小。然而，在某些情况下，对于声学换能器，并且更具体地对于声学隔膜，可能期望将物理尺寸保持在低阈值尺寸以上，以实现期望的声学属性和/或功能属性。因此，仍需要适用于广泛的环境(或外界)压力的声学换能器。而且，还需要构造成满足或超出期望的声学性能目标的声学换能器。而且，需要将这种声学换能器构造用于紧凑的物理环境。
技术实现思路
本文公开的创新克服了现有技术中的许多问题，并且解决了一个或多个前述或其他需求。在某些方面，本文公开的创新整体涉及通风声学换能器，更具体地但非唯一地，涉及具有通风声学隔膜的声学换能器。同时还公开了相关的方法和系统。所公开的声学换能器结合了气压式通风声学隔膜。这样的声学换能器可以均衡跨声学隔膜的气压压力，同时保持足够的表面面积和/或足够的体积，用于使声学隔膜达到或超出严苛的声学目标(例如，在各个选定频带上具有期望的声压级)。值得注意的是，所公开的声学换能器与包含在先前提出的声学模块中的声学换能器形成鲜明对比。先前提出的声学模块包括与气压通气孔分离的声学换能器。因此，这种先前提出的声学模块在面积或体积受限的应用中可能难以达到声学目标，因为对应的声学隔膜尺寸有限，难以允许分离(例如，间隔开的)或相邻的气压通气孔。相比之下，所公开的声学换能器不需要单独的气压通气孔，同时保持了先前的气压通气孔的压力均衡功能和能力。因此，公开的声学换能器和包含它们的模块可以提供相对先前的通风声学模块更大的声学隔膜，同时仍然是气压式通风。本文所述的通风声学隔膜可允许所公开的声学换能器和包含它们的模块以在面积或体积受限的应用中满足或超出声学目标，同时保持先前只能通过声学模块获得的气压均衡能力，所述声学模块在相对较大的体积中具有独立的声学换能器和气压通气孔。公开的声学换能器具有声学隔膜。声学隔膜具有相反的第一主表面和第二主表面，并且限定气压通气孔，该气压通气孔被构造成均衡第一主表面与第二主表面之间的气压压力梯度。此类通气孔可以包括气体可透过的区域。在一些情况下，在跨通气孔的选定压力梯度以下，气体可透过的区域也是液体不可透过的。在一些情况下，由声学隔膜限定的孔形成气压通气孔。气体可透过的通风膜可以与声学隔膜耦接并且可以跨该孔延伸。此类通风膜可以抑制液体跨膜移动。例如，对于跨通风膜的静水压力梯度(例如，静水推动力)低于选定的静水压力梯度阈值的情况，通风膜可防止水跨(或通过)通风膜流动。通风膜的代表性示例可以由PTFE或ePTFE形成，但是也可以使用其他合适的材料代替PTFE或ePTFE或作为其补充。这样的材料包括例如聚合纤维(例如，聚偏二氟乙烯或聚偏氟乙烯，二者在本领域中通常被称为“PVDF”，并且是通过偏二氟乙烯的聚合产生的惰性热塑性含氟聚合物)。通常，针对特定应用的适当的通风膜可以允许气体流过，而在低于选定阈值压力的液体突破压力下则不透液体。如本文所用，术语“PTFE”是指聚四氟乙烯。PTFE通常以DuPont商标或ICI商标本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声学换能器，包括具有相反的第一主表面和第二主表面并且限定气压通气孔的声学隔膜，所述气压通气孔被构造成均衡所述第一主表面与所述第二主表面之间的气压压力梯度。

【技术特征摘要】
2017.02.23 US 62/462,758;2017.08.14 US 15/676,2101.一种声学换能器，包括具有相反的第一主表面和第二主表面并且限定气压通气孔的声学隔膜，所述气压通气孔被构造成均衡所述第一主表面与所述第二主表面之间的气压压力梯度。2.根据权利要求1所述的声学换能器，其中所述气压通气孔包括由所述声学隔膜限定的孔，其中所述声学换能器还包括与所述声学隔膜耦接并跨所述孔延伸的气体可透过的通风膜。3.根据权利要求2所述的声学换能器，其中所述通风膜防止水跨所述通风膜移动，用于使跨所述通风膜的静水压力梯度低于所选静水压力梯度阈值。4.根据权利要求2所述的声学换能器，还包括至少部分地跨所述声学隔膜的所述第一主表面和所述第二主表面中的一者或两者延伸的液体不可透过的密封剂。5.根据权利要求4所述的声学换能器，其中所述密封剂限定对应于气体可透过的通风膜定位的一个或多个孔。6.根据权利要求2所述的声学换能器，其中所述通风膜的外周边的区段和所述声学隔膜的对应部分形成层压构造。7.根据权利要求6所述的声学换能器，其中所述声学隔膜包括层压构造，所述层压构造具有限定所述第一主表面的第一层并具有限定所述第二主表面的第二层，其中所述通风膜的所述外周边的所述区段定位在所述声学隔膜的所述第一层与所述第二层之间。8.根据权利要求1所述的声学换能器，还包括与所述声学隔膜耦接的音圈，使得所述隔膜和所述音圈能够彼此一致地移动。9.根据权利要求8所述的声学换能器，还包括磁体，所述磁体邻近所述音圈被定位以使得所述磁体的磁场与对应于通过所述音圈的电流的磁通量相互作用。10.根据权利要求9所述的声学换能器，其中所述磁体包括内磁体和外磁体，其中所述音圈被定位在所述内磁体与所述外磁体之间，并且被构造成相对于所述内磁体在最远侧位置与最近侧位置之间来回进行活塞运动。11.根据权利要求10所述的声学换能器，其中所述气压通气孔包括由所述声学隔膜限定的孔，其中所述声学换能器还包括与所述声学隔膜耦接并跨所述孔延伸的空气可透过的通风膜，其中所述内磁体和所述通风膜和/或所述声学隔膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·M·戴夫，J·A·利珀特，N·T·维特，S·P·波特，E·弗克斯，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：新型
国别省市：美国,US