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1、(10)申请公布号 CN 102812728 A (43)申请公布日 2012.12.05 CN 102812728 A *CN102812728A* (21)申请号 201180015729.0 (22)申请日 2011.03.18 12/751,414 2010.03.31 US H04R 11/02(2006.01) (71)申请人 伯斯有限公司 地址 美国马萨诸塞州 (72)发明人 RT卡尔玛克 GC奇克 BM鲁卡斯 TC施罗埃德 JA斯塔拜尔 (74)专利代理机构 北京市金杜律师事务所 11256 代理人 王茂华 陈姗姗 (54) 发明名称 扬声器力矩和扭矩平衡 (57) 摘要 一种。
2、包括动磁式电动机的扬声器。动磁式电 动机包括含有带磁体的电枢， 以及耦合电枢和枢 轴的杠杆臂。杠杆臂还耦合电枢和声隔膜以向声 隔膜传递电枢的运动， 从而引起声隔膜移动。 所描 述的扬声器可以进行扭矩平衡和力矩平衡。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.09.24 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/028965 2011.03.18 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/123266 EN 2011.10.06 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 14 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请。
3、 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 14 页 1/2 页 2 1. 一种扬声器， 包括 ： 第一电动机， 包括第一电枢 ； 声隔膜 ； 第一杠杆臂， 其机械地耦合所述第一电枢和所述声隔膜， 所述第一杠杆臂耦合到第一 枢轴， 从而所述第一电枢的运动引起所述第一杠杆臂绕着所述第一枢轴旋转， 导致在第一 方向上关于所述第一枢轴的自由体扭矩 ； 以及 第二电动机， 包括第二电枢 ； 以及 第二杠杆臂， 其机械地耦合所述第二电枢和所述声隔膜， 所述第二杠杆臂耦合到第二 枢轴， 从而所述第二电枢的运动引起所述第二杠杆臂绕着第二枢轴旋转， 导致在与所述第 一方向不同的第二方向上关于所述第二枢轴的自由。
4、体扭矩 ； 以及 所述第一电动机和第二电动机布置成使得由于所述第一杠杆臂的所述旋转和所述第 二杠杆臂的所述旋转而产生的总自由体扭矩小于由于所述第一杠杆臂和所述第二杠杆臂 之一的所述旋转而产生的所述自由体扭矩。 2. 根据权利要求 1 所述的扬声器， 其中所述第一杠杆臂包括 ： 第一杠杆臂第一分节， 耦合所述第一枢轴和所述第一电枢 ； 第一杠杆臂第二分节， 耦合所述第一枢轴和所述声隔膜 ； 其中所述第一杠杆臂第一分节的质量分布和所述第一电枢的质量分布具有用量值表 征的关于所述第一枢轴的第一力矩 ； 其中所述第一杠杆臂第二分节的质量分布和所述声隔膜的质量分布具有关于所述第 一枢轴的第二力矩 ； 并。
5、且 其中所述第一力矩的量值和所述第二力矩的量值中的较小者是所述第一力矩的量值 和所述第二力矩的量值中的较大者的至少 2/3。 3. 根据权利要求 2 所述的扬声器， 其中所述第二力矩的量值还包括所述隔膜移动的空 气的质量。 4. 根据权利要求 2 所述的扬声器， 其中所述第一力矩的量值和所述第二力矩的量值中 的较小者是所述第一力矩的量值和所述第二力矩的量值中的较大者的至少 90。 5. 根据权利要求 2 所述的扬声器， 其中所述第二杠杆臂包括 ： 第二杠杆臂第一分节， 耦合所述第二枢轴和所述第二电枢 ； 以及 第二杠杆臂第二分节， 耦合所述第二枢轴和所述声隔膜 ； 其中所述第二杠杆臂第一分节的。
6、质量分布和所述第二电枢的质量分布具有关于所述 第二枢轴的第三力矩 ； 其中所述第二杠杆臂第二分节的质量分布和所述声隔膜的质量分布具有关于所述第 二枢轴的第四力矩 ； 并且 其中所述第三力矩的量值和所述第四力矩的量值中的较小者是所述第三力矩的量值 和所述第四力矩的量值中的较大者的至少 2/3。 6. 根据权利要求 1 所述的扬声器， 其中所述第一电枢包括具有动磁式电动机的磁体结 构。 7. 根据权利要求 1 所述的扬声器， 其中所述第一枢轴包括 x 曲折件。 8. 根据权利要求 1 所述的扬声器， 其中所述第一杠杆臂第一分节以允许第一隔膜的活 权 利 要 求 书 CN 102812728 A 2。
7、 2/2 页 3 塞运动的方式耦合到所述第一隔膜。 9. 根据权利要求 8 所述的扬声器， 其中所述第一杠杆臂第一分节通过 x 曲折件耦合到 所述第一隔膜。 10. 根据权利要求 1 所述的扬声器， 其中所述隔膜的振荡在由限定所述隔膜的最小和 最大偏移的两个平行平面界定的空间中， 其中所述第一电枢的一部分定位于所述两个平面 之间。 11. 根据权利要求 1 所述的扬声器， 还包括一个或者多个附加电动机， 每个电动机包括 对应电枢以及机械地耦合每个电枢和所述声隔膜的对应杠杆臂， 所述对应杠杆臂中的每个 对应杠杆臂耦合到对应枢轴， 从而所述对应电枢中的每个对应电枢的运动引起所述对应杠 杆臂中的每个。
8、对应杠杆臂绕着所述对应枢轴旋转， 在与所述第一方向不同的方向上引起扭 矩 ； 其中所述一个或者多个附加电动机被定位和设定尺度使得由于所有所述杠杆臂的旋 转而产生的总自由体扭矩小于由于所述第一杠杆臂、 所述第二杠杆臂或者所述对应杠杆臂 中的任一对应杠杆臂之一的单独地旋转而产生的自由体扭矩。 12. 根据权利要求 11 所述的扬声器， 所述对应杠杆臂中的每个对应杠杆臂包括 ： 杠杆臂第一分节， 耦合所述对应枢轴和所述对应电枢 ； 以及 杠杆臂第二分节， 耦合所述对应枢轴和所述声隔膜 ； 其中所述对应杠杆臂第一分节的质量分布和所述对应电枢的质量分布具有对应第一 力矩 ； 其中所述对应杠杆臂第二分节的。
9、质量分布和所述声隔膜的质量分布具有对应第二力 矩 ； 并且 其中所述对应第一力矩和所述对应第二力矩中的较小者是所述对应第一力矩和所述 对应第二力矩中的较大者的至少 2/3。 13. 根据权利要求 12 所述的扬声器， 其中所述对应第一力矩和所述对应第二力矩中的 较小者是所述对应第一力矩和所述对应第二力矩中的较大者的至少 90。 14. 一种扬声器， 包括 ： 电动机， 包括电枢 ； 声隔膜 ； 以及 杠杆臂， 机械地耦合所述电枢和所述声隔膜， 所述杠杆臂耦合到枢轴， 从而所述电枢的 运动引起所述杠杆臂绕着所述枢轴的振荡 ； 其中所述杠杆臂包括耦合所述枢轴和所述电枢的第一分节 ； 其中所述杠杆臂。
10、还包括耦合所述第一枢轴和所述声隔膜的第二分节 ； 并且 其中所述第一分节和所述电枢的质量分布由关于所述枢轴的第一力矩来表征 ； 其中所述第二分节和所述声隔膜的质量分布由关于所述枢轴的第二力矩来表征 ； 并且 其中所述第一力矩的量值和所述第二力矩的量值中的较小者是所述第一力矩的量值 和所述第二力矩的量值中的较大者的至少 2/3。 15. 根据权利要求 14 所述的扬声器， 其中所述第一力矩的量值和所述第二力矩的量值 中的较小者是所述第一力矩的量值和所述第二力矩的量值中的较大者的至少 90。 权 利 要 求 书 CN 102812728 A 3 1/8 页 4 扬声器力矩和扭矩平衡 技术领域 00。
11、01 本说明书描述了一种运用杠杆以从电动机向声隔膜传递力的扬声器。 说明书还描 述了一种运用扭矩平衡和力矩平衡的杠杆的扬声器。 发明内容 0002 在一个方面中， 扬声器包括动磁式电动机。动磁式电动机包括电枢。电枢包括 ： 带 磁体 ； 以及杠杆臂， 耦合电枢和枢轴。 杠杆臂还耦合电枢和声隔膜以向声隔膜传递电枢的运 动以引起声隔膜移动。杠杆臂可以将电枢耦合到声隔膜以引起声隔膜在弧形路径中移动。 扬声器还可以包括 ： 包围件， 将声隔膜机械地耦合到隔声罩并且将声隔膜的一侧相对于另 一侧气动式密封。包围件的一侧可以比另一侧更宽。扬声器还可以包括 ： 枢轴， 将杠杆臂耦 合到声隔膜， 其允许声隔膜以。
12、活塞方式移动。将杠杆臂耦合到声隔膜的枢轴可以包括曲折 件。将杠杆臂耦合到声隔膜的枢轴可以在与枢轴的旋转轴垂直的方向上具有顺度。枢轴可 以包括曲折件。曲折件可以是 x 曲折件。x 曲折件可以包括具有包入塑料中的相对边缘的 可偏转平坦件。可以通过嵌件模塑来形成曲折件。曲折件可以在曲折件的旋转轴的方向上 具有比杠杆的长度的 50更大的尺度。枢轴可以在与枢轴的旋转轴垂直的方向上具有顺 度。杠杆臂和带磁体可以是一体结构。枢轴点可以在电枢和声隔膜中间。电枢可以在枢轴 和声隔膜中间。动磁式电动机以非接触方式向杠杆臂施加力。 0003 在另一方面中， 一种扬声器包括 ： 声隔膜 ； 力源 ； 以及杠杆臂， 其。
13、耦合力源和声隔 膜。杠杆臂可以包括力源的一部分。力源可以是动磁式电动机。动磁式电动机可以包括磁 体结构。杠杆臂可以包括磁体结构。扬声器还可以包括枢轴， 该枢轴包括 x 曲折件。 0004 在另一方面中， 一种扬声器包括 ： 第一电动机， 包括第一电枢 ； 声隔膜 ； 第一杠杆 臂， 机械地耦合第一电枢和声隔膜， 第一杠杆臂耦合到第一枢轴， 从而第一电枢的运动引起 第一杠杆臂绕着第一电枢的旋转， 导致在第一方向上关于第一枢轴的自由体扭矩。扬声器 还包括 ： 第二电动机， 包括第二电枢 ； 以及第二杠杆臂， 机械地耦合第二电枢和声隔膜， 第 二杠杆臂耦合到第二枢轴， 从而第二电枢的运动引起第二杠杆。
14、臂绕着第二枢轴旋转， 导致 在与第一方向不同的第二方向上关于第二枢轴的自由体扭矩。 第一电动机和第二电动机被 布置使得由于第一杠杆臂的旋转和第二杠杆臂的旋转而产生的总自由体扭矩小于由于第 一杠杆臂和第二杠杆臂之一的旋转而产生的自由体扭矩。第一杠杆臂可以包括 ： 第一杠杆 臂第一分节， 耦合第一枢轴和第一电枢 ； 第一杠杆臂第二分节， 耦合第一枢轴和声隔膜。第 一杠杆臂第一分节的质量分布和第一电枢的质量分布具有关于第一枢轴的第一力矩。 第一 杠杆臂第二分节的质量分布和声隔膜的质量分布具有关于第一枢轴的第二力矩。 第一力矩 的量值和第二力矩的量值中的较小者可以是第一力矩的量值和第二力矩的量值中的较。
15、大 者的至少 2/3。第二力矩的量值还可以包括被隔膜移动的空气的质量。第一力矩的量值和 第二力矩的量值中的较小者可以是第一力矩的量值和第二力矩的量值中的较大者的至少 90。第二杠杆臂可以包括 ： 第二杠杆臂第一分节， 耦合第二枢轴和第二电枢 ； 以及第二杠 杆臂第二分节， 耦合第二枢轴和声隔膜。第二杠杆臂第一分节的质量分布和第二电枢的质 说 明 书 CN 102812728 A 4 2/8 页 5 量分布具有关于第二枢轴的第三力矩。 第二杠杆臂第二分节的质量分布和声隔膜的质量分 布具有关于第二枢轴的第四力矩。 第三力矩的量值和第四力矩的量值中的较小者可以是第 一力矩的量值和第二力矩的量值中的较。
16、大者的至少 2/3。第一电枢可以包括动磁式电动机 的磁体结构。第一枢轴可以包括 x 曲折件。第一杠杆臂第一分节可以用允许第一隔膜的活 塞运动的方式耦合到第一隔膜。第一杠杆臂第一分节可以通过 x 曲折件耦合到第一隔膜。 隔膜的振荡可以在两个平行平面之间的空间中。 第一电枢的一部分可以定位于这两个平面 之间。扬声器可以包括一个或者多个附加电动机， 每个电动机包括对应电枢以及机械地耦 合每个电枢和声隔膜的对应杠杆臂。对应杠杆臂中的每个对应杠杆臂耦合到对应枢轴， 从 而对应电枢中的每个对应电枢的运动引起对应杠杆臂中的每个对应杠杆臂绕着对应枢轴 旋转， 从而在与第一方向不同的方向上引起扭矩。一个或者多个。
17、附加电动机被定位和设定 尺度以使得由于所有杠杆臂的旋转而产生的总自由体扭矩小于由于第一杠杆臂、 第二杠杆 臂或者对应杠杆臂中的任一对应杠杆臂之一的单独的旋转而产生的自由体扭矩。 对应杠杆 臂中的每个对应杠杆臂可以包括 ： 杠杆臂第一分节， 耦合对应枢轴和对应电枢 ； 以及杠杆 臂第二分节， 耦合对应枢轴和声隔膜。对应杠杆臂第一分节的质量分布和对应电枢的质量 分布具有对应第一力矩。 对应杠杆臂第二分节的质量分布和声隔膜的质量分布可以具有对 应第二力矩。 对应第一力矩和对应第二力矩中的较小者可以是对应第一力矩和对应第二力 矩中的较大者的至少 2/3。对应第一力矩和对应第二力矩中的较小者可以是对应第。
18、一力矩 和对应第二力矩中的较大者的至少 90。 0005 在另一方面中， 一种扬声器包括 ： 电动机， 包括电枢 ； 声隔膜 ； 以及杠杆臂， 机械地 耦合电枢和声隔膜。杠杆臂耦合到枢轴， 从而电枢的运动引起杠杆臂绕着枢轴的振荡。杠 杆臂可以包括耦合枢轴和电枢的第一分节。 杠杆臂还包括耦合第一枢轴和声隔膜的第二分 节。第一分节和电枢的质量分布由关于枢轴的第一力矩来表征。第二分节和声隔膜的质量 分布由关于枢轴的第二力矩来表征。 第一力矩的量值和第二力矩的量值中的较小者是第一 力矩的量值和第二力矩的量值中的较大者的至少 2/3。第一力矩的量值和第二力矩的量值 中的较小者可以是第一力矩的量值和第二力。
19、矩的量值中的较大者的至少 90。 0006 其他特征、 目的和优点将从在与以下附图结合阅读时的下文具体描述中变得清 楚 ： 附图说明 0007 图 1 是扬声器的图解横截面视图 ； 0008 图 2A- 图 2C 是扬声器的图解横截面视图 ； 0009 图 3 是扬声器的图解俯视平面视图 ； 0010 图 4 是力源和线性电动机致动器的图解视图 ； 0011 图 5A 和图 5B 是用于向杠杆臂施加力的布置的视图 ； 0012 图 6 示出了曲折枢轴的三个平面视图 ； 0013 图 7 是图 6 的曲折枢轴的一个实施例的视图 ； 0014 图 8A 和图 8B 分别是配置为第三类杠杆的扬声器的。
20、等距视图和横截面视图 ； 0015 图 9A 是包括杠杆、 磁体结构和隔膜的组件 ； 0016 图 9B 是图 9A 的组件的质量分布图 ； 说 明 书 CN 102812728 A 5 3/8 页 6 0017 图 10A 和图 10B 是图 9A 的组件的一个实施方式的视图 ； 0018 图 11 是力矩平衡和扭矩平衡的结构的图解视图 ； 0019 图 12A 和图 12B 是图 11 的结构的一个实施方式的视图 ； 0020 图 13 是具有附加特征的图 9A 的组件的视图 ； 0021 图 14A- 图 14C 示出了图 11 的结构的变化 ； 0022 图 15 图示了图 13、 图。
21、 14A 和图 14B 的结构的优点 ； 以及 0023 图 16 是力矩平衡和扭矩平衡的扬声器的等距视图。 具体实施方式 0024 图 1 示出了扬声器的图解横截面视图。出于示例的目的， 这一视图中省略了扬声 器的一些元件而放大了一些尺度。在这一实例中为圆锥形扬声器隔膜的隔膜 10 通过包围 件 14 装配到隔声罩 12。扬声器包括杠杆臂 16， 该杠杆臂在沿着杠杆臂的一点 18 机械地连 接到隔膜， 而在沿着杠杆臂的另一点 20 机械地连接到振荡力源， 在此幅图中振荡力源由字 母 F 和双向箭头 22 表示。在枢轴点 24， 杠杆臂以使得杠杆臂从枢轴点径向地延伸的方式 枢轴式连接到静止物体。
22、， 诸如罩 12 或者扬声器的刚性地耦合到罩的框。坐标系 100 指示图 中各部件的定向。因此例如在图 1 中， 杠杆 16 在 X 方向上延伸， 当杠杆臂在中间位置时在 Z 方向上施加力， 并且枢轴 24 绕着 Y 轴旋转。 0025 杠杆臂 16 可以如图所示笔直或者可以弯曲。在枢轴点 24 的关节可以是如图所示 铰链布置、 但是在其他实施例中可以是轴承或者扭力杆或者如下文将描述的曲折布置或者 一些其他类型的枢轴。在常规扬声器中， 包围件 14 作为气动密封件和悬置元件二者来工 作。在图 1 的扬声器中， 包围件主要作为气动密封件来工作， 并且对作为悬置元件来工作的 要求是最小限度的， 因。
23、为如下文将描述的那样由扬声器的其他元件提供定心。 0026 现在参考图 2A， 枢轴点 24、 杠杆臂 16 和隔膜 10 配置为第三类杠杆。使用杠杆术 语， 施加力的点是杠杆力点 (effort)， 并且力点在代表杠杆支点的枢轴点 24 和代表杠杆阻 力点的与隔膜 10 的附着点中间。在图 2A 的布置中， 当向杠杆臂施加振荡力时， 隔膜 10 和 施力点 20 二者都在弧形路径中移动， 并且隔膜移动的距离大于施力点移动的距离。隔膜的 与枢轴点24最远的边缘28移动距离d1， 其比与枢轴点最近的边缘30移动的距离d2更大。 d1 和 d2 二者均大于施力点 20 移动的距离 d3。就第三类杠。
24、杆配置而言， 隔膜 10 移动的距 离大于施加力的点 20 移动的距离。距离相差的数量由 s1( 从隔膜附着点到枢轴的距离 ) 和 s2( 从施力点到枢轴的距离 ) 的相对长度来确定。 0027 图 2B 示出了配置为第一类杠杆的枢轴点 24、 杠杆臂 16 和隔膜 10。在图 2B 的配 置中， 枢轴点 24( 杠杆支点 ) 在施力点 20( 杠杆力点 ) 和隔膜附着点 18( 杠杆阻力点 ) 中 间。在图 2B 的布置中， 当向杠杆臂施加振荡力时， 施力点 20 和隔膜 10 二者在弧形路径中 移动。就第一类杠杆配置而言， 如果从隔膜附着点 18 到枢轴点 24 的距离 s1 大于从枢轴点。
25、 24 到施力点 20 的距离 s2， 则隔膜移动的距离大于施力点 20 移动的距离 d3。如果距离 s1 小于距离s2， 则如图2B中那样， 隔膜移动的距离小于施力点移动的距离。 在任一情况下， 隔 膜的与枢轴点 24 最远的边缘 28 移动的距离 d1 比与枢轴点最近的边缘 30 移动的距离 d2 更大。 0028 图 2C 示出了配置为第二类杠杆的枢轴点 24、 杠杆臂 16 和隔膜 10。在图 2C 的布 说 明 书 CN 102812728 A 6 4/8 页 7 置中， 当在点 20 向杠杆臂施加振荡力时， 隔膜 10 和施力点 20 二者在弧形路径中移动， 并且 隔膜移动的距离小。
26、于施力点移动的距离。 隔膜的与枢轴点24最远的边缘28移动的距离d1 比与枢轴点最近的边缘 30 移动的距离 d2 更大。d1 和 d2 二者均小于施力点 20 移动的距离 d3。就第二类杠杆配置而言， 隔膜 10 移动的距离小于施加力的点 20 移动的距离。距离相 差的数量由 s1( 从隔膜附着点到枢轴的距离 ) 和 s2( 从施力点到枢轴的距离 ) 的相对长度 来确定。 0029 在扬声器中， 经常希望增加隔膜的偏移， 因而最常见配置将是距离 s1 大于距离 s2 的图 2A 的第三类杠杆或者图 2B 的第一类杠杆。为了方便， 将用 s1 s2 的图 2A 的配置或 者图 2B 的配置示出。
27、例子的其余部分， 其中应当理解这里描述的原理可以应用于图 2C 的配 置和其他配置。 0030 图3是图1的扬声器的俯视平面视图。 如在图2A和图2B的讨论中所言， 隔膜上的 与枢轴点 24 最远的点 28 移动的距离大于隔膜上的与枢轴点 24 最近的点 30 移动的距离。 包围件 14 被布置成允许点 28 移动比点 30 更大的距离。例如在图 3 的扬声器中， 包围件 14 是半圈包围件， 该半圈包围件在尺度上设定成包围件在点 28 处的曲率半径 r1 和包围件的 宽度 w1 大于包围件在点 30 处的曲率半径 r2 和宽度 w2。如图 2A 和图 2B 中所示， 这一布置 允许点 28 。
28、在扬声器的操作期间移动比点 30 更大的距离。对于其他包围件拓扑结构， 例如 具有椭圆形横截面或者具有多圈的包围件， 其他不对称性可以允许隔膜的一侧的移动大于 另一侧。图 3 也示出了杠杆臂 16 沿着圆形表面 32 附着到隔膜， 从而将附着点 18 作为圆形 表面 32 的中心。图 1 和图 3 也示出了隔膜可以不对称， 因而例如具有从隔膜附着点 18 到 隔膜上的点 28 的距离 x1 大于从隔膜附着点 18 到隔膜上的点 30 的距离 x2 的椭圆形。在 其他实施方式中， 隔膜可以不对称而 x1 x2， 或者隔膜可以对称或者不对称或者可以是一 些规则或不规则的非椭圆形状。 0031 图 。
29、1 中由 “F” 表示的力可以机械式施加， 例如可以通过如图 4 中所示的一些链接 布置将杠杆臂 16 连接到线性致动器的电枢。 0032 在图 5A 和图 5B 中示出了用于向杠杆臂施加力的另一布置。图 5A 示出了杠杆臂 16 的两个相对侧， 该杠杆臂包括基本上平面磁体结构 34， 该磁体结构具有分别由 “N” 和 “S ” 表示的北极和南极。磁体结构可以包括带磁体和一个或者多个永磁体。带磁体和杠杆二 者可以是一个一体结构的一部分。磁体结构的第一面的上部分 62A 被磁化为北极， 而磁体 结构的第一面的下部分64A被磁化为南极。 磁体结构的第二面的上部分62B被磁化为南极， 而磁体结构的第。
30、二面的下部分 64B 被磁化为北极。磁体结构可以包括带磁体 66， 该带磁体 围绕以所示方式磁化的单个磁体或者置于带磁体中使得如图所示布置磁极的两个单独的 磁体。杠杆臂被定位成使得磁体结构 34 在低磁阻材料的芯 37( 线圈 38 缠绕于该芯上 ) 中 的间隙 36 中。交变电流流过线圈， 从而磁体结构 34、 芯 37 和线圈 38 的组合形成动磁式电 动机， 其例如与在通过引用而结合于此的美国专利第 5,216,723 号中描述的动磁式电动机 相似。在这一布置中， 由于流动于线圈中的电流在间隙中造成的磁场与磁体结构 34 的磁场 的相互作用而产生力， 因而以非接触方式向杠杆施加力。 00。
31、33 动磁式电动机受到由于在芯 37 与磁体结构 34 之间的磁吸引而产生的 “碰撞力” 。 磁力基本上在 Y 方向上。磁吸引力根据在磁体结构与芯之间的距离而变化 ； 磁体结构与芯 越接近， 碰撞力就越强。将结构视为需要 “碰撞硬度” 可能是方便的， 该碰撞硬度考虑吸引 说 明 书 CN 102812728 A 7 5/8 页 8 力随距离的变化。碰撞硬度可以表现为 “负硬度” 。枢轴 24 和杠杆臂 16 必须提供相对于在 Y 方向上的移位而言的大量硬度 ( 足以抵抗最大碰撞力 )。碰撞硬度 ( 在这一配置中为悬 置件在 Y 方向上的硬度 ) 特别重要， 因为希望间隙 36 尽可能小。更小间。
32、隙 36 意味着在磁 体结构 34 的表面与电动机芯 37 之间的更小距离。当减少间隙尺度时可以容许在磁体结构 34 与芯 37 之间的更少相对运动。需要枢轴 24 的高 Y 轴硬度以保证在 Y 轴尺度上在磁体结 构 34 与芯 37 之间有很小的相对运动。 0034 磁力往往推进磁体结构以在图 5B 中所示位置在 Z 方向上位于间隙中间。因此， 枢 轴 24 无需相对于绕着 Y 轴的旋转而言的硬度以提供定心力， 并且减少对包围件 14 的定心 力要求。可以配置包围件 14 和枢轴 24 使得包围件 14 和枢轴 24 仅需将磁体结构维持于间 隙中而在间隙内的定心力由磁力提供。然而在实际实施方。
33、式中， 希望枢轴 24( 和 / 或包围 件 14) 提供至少一些附加定心力， 因为枢轴 24( 和 / 或包围件 14) 提供的定心力通常会比 磁定心硬度更线性。 0035 可以容许在 X 方向上的一些顺度， 因为磁体结构 34 可以在 X 方向上移动并且仍然 主要保留于间隙 36 中。在 X 轴方向上的相对运动未引起如典型的轴对称电动机设计 ( 诸 如动圈式电动机 ) 的情况那样的在电动机结构的部件之间的机械干扰。在 X 方向上的移位 未引起对其他部件 ( 比如隔膜 10、 线圈 38 或者芯 37) 的损坏。如下文将描述的那样， 在 X 方向上的顺度可以在一些境况中实际上有利。 0036。
34、 图 6 示出了在 Y 方向上以及绕着 Z 轴和 X 轴提供大量硬度的曲折枢轴 124 的三个 平面视图。 曲折轴124包括近似18mm x 20mm厚0.13mm的曲折材料(比如高疲劳强度不锈 钢 ) 的多个 ( 在这例子中为四个 ) 分节 53。出于示例的目的， 在图 6 中极度夸大了厚度尺 度。分节可以是基本上平坦的。曲折材料抵抗在分节的平面中的拉伸或者压缩变形、 但是 响应于与分节的平面垂直的力而变形或者曲折。分节定位于至少两个平面中， 这两个平面 相对于彼此倾斜， 从而平面沿着线相交， 并且使得当沿着 Y 轴查看时， 这些分节形成 “X” 配 置。分节的末端包入保持分节就位的塑料块 。
35、44、 46 中。曲折枢轴 124 机械地附着到杠杆臂 16。曲折枢轴 124 具有沿着 Z 轴的相对宽的 “足迹 (footprint)” 。例如曲折枢轴 124 沿着 Z 轴的尺度 sz可以大于杠杆 16 在它的最粗点的厚度 ( 也就是杠杆臂在 Y 方向上的尺度 )。 在一个实施方式中， 杠杆的厚度为5mm， 并且sz是6.5mm或者为杠杆在它的最粗点的厚度的 约 130。曲折枢轴 124 具有沿着 Y 轴的很宽足迹。例如沿着 Y 轴的尺度 sy可以大于杠杆 16的长度的50并且是杠杆臂的厚度的10多倍。 在一个实施方式中， 杠杆的长度是84mm， 并且 sy是 75mm 或者说是杠杆的长。
36、度的 89， 杠杆的厚度是 5mm， 因而 sy是杠杆臂的厚度的 15 倍。 0037 曲折枢轴 124 具有用于杠杆 16 的附着表面， 其包括法兰或者延伸件 48， 该法兰或 者延伸件具有沿着 Y 轴和 Z 轴的对应足迹， 该曲折枢轴 124 沿着 Y 轴的很宽足迹 ( 图 6 的 尺度 sy) 和沿着 Z 轴的宽足迹 ( 图 6 的尺度 sz) 允许使用若干机械紧固器， 例如螺杆、 铆钉 等， 并且也为粘合剂提供宽敞表面并且提供对在 Y 方向上的移位的阻力。因此有很大硬度 ( 大于碰撞硬度， 并且优选为碰撞硬度的好几倍 ( 例如 10 倍 ) 并且更优选为许多倍 ( 例如 50 倍或者甚。
37、至 70 倍 )。在一个实施方式中， 动磁式电动机具有约 120Nt/mm 的碰撞硬度， 并且在 Y 方向上的枢轴硬度沿着 Y 轴以及绕着 X 轴和绕着 Z 轴约为 8600Nt/mm。 0038 由于曲折枢轴沿着 X 轴的足迹相对宽， 并且由于曲折材料分节被与曲折材料分节 说 明 书 CN 102812728 A 8 6/8 页 9 的平面垂直的力所偏转， 所以曲折枢轴 124 向绕着 Y 轴的旋转提供低硬度， 例如 0.133Nt/ 度或者 7.6Nt/ 弧度。此外， 存在 X 方向上的一些顺度， 并且枢轴点可以在 X 方向上移动， 其 将在下文描述。 0039 可以通过嵌件模塑来形成图 。
38、6 的曲折枢轴 124 以消除对紧固器或者粘合剂的需 要。曲折分节 53 可以放置于嵌件模塑工具中并且塑料块 44 和 46 被模制成封装该曲折分 节 53。此外， 可以在单个嵌件模塑操作中嵌件模塑磁体结构 34、 曲折枢轴 124 和杠杆臂 16 中的一些或者所有部件。 0040 分节可以基本上平坦或者可以在末端弯曲或者如图 7 中所示具有在末端附着的 法兰 57 以增加对来自塑料块 44、 46 的横向拉出的阻力。 0041 图8示出了配置为如图2A中所示第三类杠杆并且使用如图6中所示曲折枢轴124 的扬声器的一个实施方式。图 8 中的编号指代前图中的对应编号的元件。图 8 的实施方式 包。
39、括机械式紧固的曲折枢轴， 其与通过嵌件模塑来组装形成对比。 0042 图 9A 示出了另一实施方式的包括杠杆 16、 磁体结构 34 和隔膜 10 的组件。图 9A 的组件如图 2B 中那样配置为第一类杠杆。配置图 9A 的组件的元件的质量和图 9A 的元件 内的质量分布使得其关于枢轴点力矩平衡。如图 9B 中所示， 如果磁体结构 34 的质量和杠 杆臂的在枢轴 24 的与磁体结构相同的一侧上的部分具有组合质量 M1 并且其重心与枢轴 相距距离 d1， 并且隔膜 10 的质量 ( 并且如果希望的话， 还包括随隔膜移动的空气的质量 ) 和杠杆臂的在枢轴的与隔膜 10 相同的一侧上的部分具有组合质。
40、量 M2 并且其重心与枢轴 相距距离 d2， 则 M1d1 的量值 M2d2 的量值。为了方便， 下文将把 M1d1 的量值称为 M1d1 而将把 M2d2 的量值称为 M2d2。此外， 组合质量 M1 和 M2 的重心在枢轴点。配 置元件并且配置元件内的质量分布使得关于某一点的力矩平衡， 这通常通过计算机分析来 进行， 例如通过计算机辅助设计 (CAD) 软件或者可以凭经验进行或者对于简单几何形状而 言可以手工计算。 0043 如果力矩未精确相等， 那么如果 M1d1 和 M2d2 中的较小者大于更大者的 2/3， 则仍然可以获得可察觉的有益效果 ； 然而优选的是 M1d1 和 M2d2 中。
41、的较小者是较大者 的至少 0.9 倍。 0044 在操作中， 力矩平衡的布置导致更少机械振动被传递到扬声器电动机所刚性地耦 合的结构。由于更少机械振动被传递到刚性耦合的结构， 所以相比于未进行力矩平衡的扬 声器而言， 运用图 9A 的组件的扬声器对机械地耦合到扬声器的结构要求更少的振动阻尼 和更少硬化。磁体结构 34 通常比圆锥 10 更重， 因而为了平衡力矩， 杠杆 16 的在与圆锥 10 相同一侧上的部分 52 比杠杆 16 的在与磁体结构相同一侧上的部分 50 更长。因此， 圆锥比 磁体结构移动更远， 这通常是有利的。 0045 动磁式架构使得更易于实现扭矩抵消 ( 下文将描述 ) 和力。
42、矩平衡。由于磁体相对 小且密集， 所以容易完成对磁体结构重新定位以实现扭矩平衡和力矩平衡。例如就动圈式 电动机而言， 线轴和线圈组件并不小或者密集或者容易重新定位。然而力矩平衡可以有利 地应用于动圈式电动机， 特别是如果在线圈中有大量导体 ( 通常为铜 ) 的情况下。 0046 可能希望杠杆 16 由枢轴 56 耦合到圆锥 10， 该枢轴允许圆锥 10 如箭头 58 所示地 活塞式移动而不是如图 2A- 图 2C 中所示在弧形路径中移动。允许圆锥 10 的活塞运动要求 允许在枢轴 24 与圆锥 10 之间的距离随着圆锥 10 在 Z 轴中的偏移而变化。加长可以由复 说 明 书 CN 10281。
43、2728 A 9 7/8 页 10 杂链接布置来实现， 或者可以通过提供在枢轴24与圆锥体10之间的一些系统顺度来实现， 例如在枢轴 24 或者 56 中的一个或者两个中。如上文所言， 图 6 的曲折枢轴 124 在 X 方向 上具有顺度、 因此可以有利地针对枢轴 24 或者 56 或者二者来实施。在一个实施方式中， 枢 轴 56 具有与图 6 的枢轴 124 相似的结构、 但是具有两个曲折分节 53 而不是四个。 0047 杠杆臂 16、 枢轴 24 和枢轴 56( 包括在枢轴 56 与隔膜 10 之间的关节 ) 形成具有谐 振的机械子系统。通过变更杠杆臂 16、 枢轴 24 和枢轴 56 。
44、中的一个或者多个部件的特性， 机械子系统可以被调谐成具有增加扬声器带宽的谐振。例如， 如果扬声器在已知频率具有 滚降， 则机械子系统可以被调谐成在该已知频率附近的频率处、 在隔膜 10 的运动方向 ( 在 这一例子中为 Z 方向 ) 上具有谐振， 从而有效地增加扬声器的带宽。尽管杠杆臂 16、 枢轴 25 或者枢轴 56 中的任何部件的特性可以被设置成在给定频率具有谐振， 但是通常最方便 的是设置在杠杆 16 与隔膜 10 之间的枢轴 56 的特性以获得所需谐振。优选地， 枢轴 56 在 Z 轴方向上的顺度将被选择成在所需谐振频率处随着隔膜 10 的移动质量而谐振。可以改变 附加特性以通过引入。
45、阻尼来影响谐振的Q。 例如选择成针对枢轴56提供顺度的材料也可以 被选择成具有所需内部损耗特性。备选地， 枢轴 56 到杠杆臂 16 或者隔膜 10 中的任一个或 者两个部件的附着可以包含阻尼元件， 诸如软粘合剂。可以通过计算机分析 ( 例如结构有 限元分析 (FEA) 来实现变更机械子系统的一个或者多个部件的特性以在所需频率处实现 谐振。 0048 图 10A 和图 10B 分别是扬声器的一个实施方式的平面视图和等距视图， 该扬声器 包括图 9A 的组件并且包括用作图 9A 的枢轴 56 的曲折枢轴 156。曲折枢轴 156 包括曲折材 料的两个分节。图 10A 和图 10B 中的编号指代前。
46、图中的对应编号的元件。 0049 图 11 示出了力矩平衡和扭矩平衡的组件。第一子组件包括磁体结构 34A、 杠杆 16A， 该杠杆在枢轴 24A 的任一侧上具有部分 50A 和 52A。杠杆 16A 通过允许圆锥 10 如箭 头 58 所示进行活塞式移动的枢轴 56A 连接到圆锥 10。第一子组件按照图 9 的实施方式那 样进行力矩平衡。图 11 还包括第二子组件， 该第二子组件包括磁体结构 34B、 杠杆 16B， 该 杠杆在枢轴 24B 的任一侧上具有部分 50B 和 52B。杠杆 16B 通过允许圆锥 10 如箭头 58 所 示进行活塞式移动的枢轴 56B( 在此视图中被遮挡 ) 连接。
47、到圆锥 10。第二子组件也按照图 9 的实施方式那样进行力矩平衡。配置两个子组件使得两个子组件的 Y 轴自由体扭矩关于 Y 轴在相反方向上并且自由体扭矩抵消 (offset)。如果扭矩相等并且相反， 则总自由体扭 矩 ( 也就是说， 假设部件是刚性的 ) 可以是零。即使自由体扭矩不相等或者自由体扭矩基 本上、 但是未精确相反， 则有一些扭矩抵消并且系统的总自由体扭矩比任一单个自由体扭 矩更小。图 11 的组件既进行了力矩平衡又进行了扭矩平衡， 因而有比图 9 的组件甚至更少 的机械振动。 0050 图 12A 和图 12B 分别是包括图 11 的组件的扬声器的一个实施实施方式的平面视 图和等距。
48、视图。图 12A 和图 12B 中的编号指代前图中的对应编号的元件。 0051 图 13A 示出了具有附加特征的图 9A 的组件。图 9A 的圆锥型隔膜 10 替换为通过 悬置元件 14 机械地耦合到包围结构 ( 未示出 ) 的平面隔膜 10A。类似地， 图 14A 示出了图 11 的扬声器而图 14 的隔膜 10 替换为通过悬置元件 14 机械地耦合到包围结构 ( 未示出 ) 的平面隔膜 10A。图 14B 示出了图 14A 的扬声器， 其中施力点 20A 和 20B 在隔膜上的不同点 处。图 14C 示出了图 14B 的结构， 不同之处在于杠杆臂 16A 和 16B 在 X 方向上相交， 。
49、或者换 说 明 书 CN 102812728 A 10 8/8 页 11 而言之， 杠杆臂 16A 的施力点 20A 在朝向枢轴 24B 的方向上超出隔膜中点 76， 而杠杆臂 16B 的施力点 20B 在枢轴 24A 的方向上超出隔膜中点 76。图 12B 示出了图 14C 的配置的一种实 现的等距视图， 不同的是图 12B 的实施方式使用圆锥形隔膜而不是图 14C 的平面隔膜。 0052 图 12B、 图 14B 和图 14C 的配置可以有用地用来防止隔膜的 “摇摆” 行为。摇摆行 为是隔膜 10A 绕着 X 轴和 / 或 Y 轴的旋转。就图 12B、 图 14B 和图 14C 的配置而言， 可以并 联接线连接两个电动机(磁体结构34A和34B中的每个磁体结构是电动机的一部分)， 从而 在点 20A 和 20B 处在 Z 方向上施加的力的分量同相。在隔膜上的不同点处在 Z 方向上的同 相力施加激发了隔膜的所需平面非摇摆运动。如果例如由于包围件 14 的非线性行为而存 在摇摆行为， 则摇摆运动将与施力点。