DE60120100T2

DE60120100T2 - Elektromagnetischer wandler sowie tragbares kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE60120100T2
Application number: DE60120100T
Authority: DE
Inventors: Sawako Kobe-shi USUKI; Shuji Uda-gun SAIKI
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2006-09-21
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: US6920230B2; CN1165202C; US20020136424A1; DE60120100D1; EP1224838A4; WO2001091514A9; CN1372781A; WO2001091514A1; TW573436B; EP1224838A1; EP1224838B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektroakustischen Wandler für die Verwendung in einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung, z.B. einem Zellentelephon oder einem Funkrufempfänger, um in Reaktion auf einen empfangenen Ruf einen Alarmklang oder einen Melodieklang wiederzugeben sowie um Sprache und Ähnliches wiederzugeben.
STAND DER TECHNIK
12A und 12B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen elektroakustischen Wandlers 200 einer elektromagnetischen Art (im Folgenden als "elektromagnetischer Wandler" bezeichnet). Der herkömmliche elektromagnetische Wandler 200 umfasst ein zylindrisches Gehäuse 107 und ein scheibenförmiges Joch 106, das so angeordnet ist, dass es die unterste Fläche des Gehäuses 107 abdeckt. In einem Mittelabschnitt des Jochs 106 ist ein mittlerer Pol 103 vorgesehen, der einen integralen Teil des Jochs 106 bildet. Um den mittleren Pol 103 ist eine Spule 104 gewickelt. Mit einem Abstand vom äußeren Umfang der Spule 104 ist ein ringförmiger Magnet 105 vorgesehen, wobei zwischen der Spule 104 und dem inneren Umfang des ringförmigen Magneten 105 um den gesamten Umfang ein geeigneter Zwischenraum beibehalten ist. Die äußere Umfangsfläche des Magneten 105 liegt an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses 107 an. Ein oberes Ende des Gehäuses 107 unterstützt eine erste Membran 100, sodass zwischen der ersten Membran 100 und dem Magneten 105, der Spule 104 und dem mittleren Pol 103 ein geeigneter Zwischenraum besteht. In einem Mittelabschnitt der ersten Membran 100 ist eine aus einem magnetischen Teil gefertigte zweite Membran 101 so vorgesehen, dass sie mit der ersten Membran 100 konzentrisch ist.
Nun werden der Betrieb und die Wirkungen des zuvor beschriebenen herkömmlichen elektromagnetischen Wandlers 200 beschrieben. In einem Anfangszustand, in dem durch die Spule 104 kein Strom fließt, wird durch den Magneten 105, die zweite Membran 101, den mittleren Pol 103 und das Joch 106 ein magnetischer Weg ausgebildet. Als Folge wird die zweite Membran 101 zum Magneten 105 und zum mittleren Pol 103 hin angezogen, und zwar bis zu einem Punkt des Gleichgewichts mit der elastischen Kraft der ersten Membran 100. Wenn in diesem Zustand ein Wechselstrom durch die Spule 104 fließt, wird im oben erwähnten magnetischen Weg ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, sodass an der zweiten Membran 101 eine treibende Kraft erzeugt wird. Eine solche an der zweiten Membran 101 erzeugte treibende Kraft bewirkt, dass die zweite Membran 101 aufgrund einer Wechselwirkung mit einer Anziehungskraft, die durch den Magneten 105 und die treibende Kraft erzeugt wird, zusammen mit der fixierten ersten Membran 100 aus ihrem Anfangszustand ausgelenkt wird. Die durch eine solche Auslenkung hervorgerufene Schwingung überträgt Schall.
13 veranschaulicht eine Kennlinie der treibenden Kraft, die an der zweiten Membran 101 des elektromagnetischen Wandlers 200 erzeugt wird. Die senkrechte Achse des Diagramms stellt eine treibende Kraft dar, während die waagerechte Achse des Diagramms einen Abstand vom mittleren Pol 103 zur zweiten Membran 101 (d.h. einen "Magnetluftspaltwert") darstellt. Wie in 13 zu erkennen ist, nimmt die treibende Kraft, wenn der Magnetluftspaltwert einen bestimmten Wert (d.h. in diesem beispielhaften Fall etwa 0,4 mm) erreicht hat, danach im umgekehrtem Verhältnis zum Magnetluftspaltwert ab. Mit anderen Worten: Obwohl es notwendig ist, eine große Amplitude (und daher einen großen Magnetluftspaltwert) sicherzustellen, um einen hohen Schalldruckpegel zu erzielen und die Wiedergabe von Niederfrequenzbereichen zu ermöglichen, führt ein derart großer Magnetluftspaltwert unvermeidlich zu einer verringerten treibenden Kraft, was die Absicht vereitelt, einen hohen Schalldruckpegel zu erzielen. Andererseits ist, wie in 13 gezeigt ist, die in der Umgebung des mittleren Pols 103 verringerte treibende Kraft dadurch begründet, dass die zweite Membran 101 eine magnetische Sättigung erfährt.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektromagnetischer Wandler geschaffen, der umfasst:
eine erste Membran;
eine zweite Membran, die in einem Mittelabschnitt der ersten Membran vorgesehen ist, wobei die zweite Membran ein magnetisches Material aufweist, das in seinem mittleren Abschnitt eine erste Öffnung besitzt;
ein Joch, das so angeordnet ist, dass es sich gegenüber der ersten Membran befindet;
einen mittleren Pol, der zwischen dem Joch und der ersten Membran angeordnet ist, wobei der mittlere Pol eine Form hat, die ermöglicht, ihn in die erste Öffnung einzuführen;
eine Spule, die so angeordnet ist, dass sie den ersten Pol umgibt; und
einen ersten Magneten, der so angeordnet ist, dass er die Spule umgibt.
In Übereinstimmung mit einem solchen elektromagnetischen Wandler ist es möglich, eine hohe treibende Kraft auch dann beizubehalten, wenn ein Magnetluftspalt in der Höhenrichtung größer wird, indem lediglich die Konfiguration der vorliegenden Komponenten geändert wird, ohne dass zusätzliche Komponenten eingeführt werden. Dadurch werden ein hoher Schalldruckpegel und eine Wiedergabe im Niederfrequenzbereich realisiert.
In einer Ausführungsform der Erfindung besitzt die erste Membran eine zweite Öffnung, in die der mittlere Pol eingeführt werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine obere Fläche des mittleren Pols mit einer unteren Fläche der zweiten Membran bündig oder befindet sich oberhalb dieser.
In Übereinstimmung mit einem solchen elektromagnetischen Wandler kann ein im Wesentlichen konstanter Abstand zwischen dem mittleren Pol und der zweiten Membran auch dann beibehalten werden, wenn der elektromagnetische Wandler eine Schwingungsamplitude aufweist. Im Ergebnis kann eine stabile treibende Kraft erzielt werden.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektromagnetische Wandler ferner eine erste dünne magnetische Platte, die zwischen dem ersten Magneten und der ersten Membran angeordnet ist.
In Übereinstimmung mit einem solchen elektromagnetischen Wandler kann ein magnetischer Wechselfluss effizient auf die zweite Membran übertragen werden. Im Ergebnis kann die treibende Kraft gesteigert werden, wodurch ein hoher Schalldruckpegel erzielt wird.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung besitzt der mittlere Pol einen Durchmesser, der in Höhenrichtung unterschiedlich ist.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung verändert sich der Durchmesser des mittleren Pols in der Weise, dass er in Bezug auf die Höhe des mittleren Pols eine quadratische Kurve darstellt.
In Übereinstimmung mit einem solchen elektromagnetischen Wandler kann die Änderung im magnetischen Widerstand des magnetischen Weges, der mit der Position der zweiten Membran verknüpft ist, minimiert werden.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung hat die zweite Memb ran am inneren Umfang eine größere Dicke als am äußeren Umfang.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die zweite Membran an ihrem inneren Umfang nach oben oder nach unten gewendet, so dass sie einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt hat.
In Übereinstimmung mit einem solchen elektromagnetischen Wandler stehen die zweite Membran und der mittlere Pol einander in einem größer gewordenen Bereich gegenüber, sodass die an der zweiten Membran erzeugte treibende Kraft gesteigert werden kann.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektromagnetische Wandler ferner eine Abdeckung, um die erste Öffnung in der zweiten Membran abzudecken.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckung mit der ersten Membran einteilig ausgebildet.
In Übereinstimmung mit einem solchen elektromagnetischen Wandler ist es möglich, eine Abnahme des Schalldruckpegels aufgrund des Entweichens von Luft zu vermeiden.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektromagnetische Wandler ferner einen zweiten Magneten, der so vorgesehen ist, dass er sich in Bezug auf das Joch auf einer gegenüberliegenden Seite der zweiten Membran befindet.
In Übereinstimmung mit einem solchen elektromagnetischen Wandler dient die Verwendung des zweiten Magneten dazu, die magnetische Flussdichte, die vom ersten Magneten innerhalb der zweiten Membran erzeugt wird, zu verringern, sodass ein höherer magnetischer Wechselfluss in die zweite Membran übertragen werden kann. Die innerhalb der zweiten Membran erzeugte Anziehungskraft kann auch aufgehoben werden, wodurch die erste Membran in einen Gleichgewichtszustand versetzt werden kann.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektromagnetische Wandler ferner eine zweite dünne magnetische Platte, die so vorgesehen ist, dass sie sich in Bezug auf das Joch auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Magneten befindet.
In Übereinstimmung mit einem solchen elektromagnetischen Wandler kann ermöglicht werden, dass der zweite Magnet effizient funktioniert, sodass die Größe des zweiten Magneten reduziert werden kann.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektromagnetische Wandler ferner ein erstes Gehäuse, um die erste Membran zu unterstützen.
In einer nochmals weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der elektromagnetische Wandler ferner ein zweites Gehäuse, um den zweiten Magneten zu unterstützen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine tragbare Kommunikationsvorrichtung geschaffen, die einen der zuvor erwähnten elektromagnetischen Wandler enthält.
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die tragbare Kommunikationsvorrichtung ferner eine Antenne zum Empfangen von Funkwellen und eine Sende-/Empfangsschaltung, um die Funkwellen in ein Sprachsignal umzusetzen, wobei der elektromagnetische Wandler das Sprachsignal wiedergibt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine tragbare Kommunikationsvorrichtung realisiert werden, die in der Lage ist, einen Alarm- oder Melodieklang, Sprache und Ähnliches wiederzugeben.
In Übereinstimmung mit einem elektromagnetischen Wandler der vorliegenden Erfindung ist eine zweite Membran vorgesehen, die eine Ringform mit einer Öffnung in ihrem Mittelabschnitt aufweist, wodurch die Masse des gesamten schwingenden Systems verringert werden kann. Da die Ringform der zweiten Membran es verhindert, dass die zweite Membran während der Schwingung in Kontakt mit einem mittleren Pol kommt, kann der mittlere Pol eine größere Höhe aufweisen. Dadurch kann die vorliegende Erfindung einen elektromagnetischen Wandler schaffen, der in der Lage ist, einen hohen Schalldruckpegel zu erzeugen und Niederfrequenzbereiche wiederzugeben, während ein wesentlich kleinerer Magnetluftspaltwert zugelassen wird und auf der zweiten Membran eine stärkere treibende Kraft erzeugt werden kann, als es auf herkömmliche Weise möglich ist.
Dadurch ermöglicht die hier beschriebene Erfindung folgende Vorteile: (1) einen elektromagnetischen Wandler zu schaffen, der in der Lage ist, einen hohen Schalldruckpegel zu erzeugen und Niederfrequenzbereiche wiederzugeben, während ein wesentlich kleinerer Magnetluftspaltwert zugelassen wird und auf der zweiten Membran eine stärkere treibende Kraft erzeugt werden kann, als es auf herkömmliche Weise möglich ist; und (2) eine tragbare Kommunikationsvorrichtung zu schaffen, die diesen enthält.
Diese und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann auf dem Gebiet beim Lesen und Verstehen der folgenden ausführlichen Beschreibung offenbar, die mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung gegeben wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1A ist eine Querschnittsansicht, die einen elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
1B ist eine Draufsicht, die eine erste Membran in dem elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
1C ist eine Draufsicht, die eine zweite Membran in dem elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
1D ist eine Draufsicht, die eine erste dünne magnetische Platte in dem elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine Vektordarstellung des magnetischen Flusses des elektromagnetischen Wandlers gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Querschnittsansicht, die den elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4A ist eine Querschnittsansicht, die einen elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4B ist eine Draufsicht, die einen zweiten Magneten in dem elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine Vektordarstellung des magnetischen Flusses des elektromagnetischen Wandlers gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Diagramm, das die Charakteristiken einer Anziehungskraft veranschaulicht, die an einer zweiten Membran in dem elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
7 ist ein Diagramm, das die Charakteristiken einer treibenden Kraft veranschaulicht, die an einer zweiten Membran in dem elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung erzeugt wird.
8A ist eine Querschnittsansicht, die einen elektromagnetischen Wandler ge mäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
8B ist eine Draufsicht, die eine zweite dünne magnetische Platte in dem elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
9 ist eine Vektordarstellung des magnetischen Flusses des elektromagnetischen Wandlers gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine perspektivische Teilschnittansicht eines Zellentelephons, das einen elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung enthält.
11 ist ein Blockschaltplan, der den Aufbau des Zellentelephons veranschaulicht, das einen elektromagnetischen Wandler gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung enthält.
12A ist eine Draufsicht, die einen herkömmlichen elektromagnetischen Wandler veranschaulicht.
12B ist eine Querschnittsansicht, die einen herkömmlichen elektromagnetischen Wandler veranschaulicht.
13 veranschaulicht die Charakteristiken einer treibenden Kraft, die an einer zweiten Membran in einem herkömmlichen elektromagnetischen Wandler erzeugt wird.
BESTE AUSFÜHRUNGSARTEN DER ERFINDUNG
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mithilfe erläuternder Beispiele und mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben.
(Beispiel 1)
Ein elektromagnetischer Wandler 1000 gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1A, 1B, 1C, 1D und 2 beschrieben.
1A ist eine Querschnittsansicht, die den elektromagnetischen Wandler 1000 gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. 2 ist eine Vektordarstellung des magnetischen Flusses des elektromagnetischen Wandlers 1000 gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung. Die Vektordarstellung des magnetischen Flusses von 2 veranschaulicht nur eine der zwei Hälften des elektromagnetischen Wandlers 1000 in Bezug auf eine Mittelachse (die links in der Figur gezeigt ist).
Wie in 1A gezeigt ist, enthält der elektromagnetische Wandler 1000 gemäß Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung ein zylindrisches erstes Gehäuse 7 und ein Joch 6 (das die Form einer Scheibe hat), das so angeordnet ist, dass es die unterste Fläche des ersten Gehäuses 7 abdeckt. In einem Mittelabschnitt des Jochs 6 ist ein mittlerer Pol 3 vorgesehen, der einen integralen Teil des Jochs 6 bilden kann. Um den mittleren Pol 3 ist eine Spule 4 gewickelt. Mit einem Abstand vom äußeren Umfang der Spule 4 ist ein ringförmiger erster Magnet 5 vorgesehen, wobei zwischen der Spule 4 und dem inneren Umfang des ringförmigen ersten Magneten 5 um den gesamten Umfang ein geeigneter Zwischenraum beibehalten wird. Zwischen der äußeren Umfangsfläche des ersten Magneten 5 und der inneren Umfangsfläche des ersten Gehäuses 7 ist um den gesamten Umfang ein geeigneter Zwischenraum beibehalten. Ein oberes Ende des ersten Gehäuses 7 unterstützt eine erste Membran 1, die aus einem ringförmigen nichtmagnetischen Teil besteht, wie in der Draufsicht von 1B gezeigt ist, und zwar in der Weise, dass eine Schwingung der ersten Membran 1 ermöglicht wird. Zwischen der ersten Membran 1 und der Spule 4 sowie zwischen der ersten Membran 1 und dem mittleren Pol 3 besteht ein geeigneter Zwischenraum. In einem Mittelabschnitt der ersten Membran 1 ist eine aus einem ringförmigen magnetischen Teil bestehende zweite Membran 2 so vorgesehen, dass sie mit der ersten Membran 1 konzentrisch ist. Die zweite Membran 2 besitzt, wie in der Draufsicht von 1C gezeigt ist, in einem Mittelabschnitt eine Öffnung. Im Mittelabschnitt der zweiten Membran 2 ist eine Abdeckung 13 (1A) so vorgesehen, dass sie die Öffnung in der zweiten Membran 2 abdeckt. Der mittlere Pol 3 ist so geformt, dass er in die Öffnung in der zweiten Membran 2 eingeführt werden kann.
Eine erste dünne magnetische Platte 11, die, wie in der Draufsicht von 1D gezeigt, eine Ringform hat, ist an einer Fläche des ersten Magneten 5 vorgesehen, die der ersten Membran 1 gegenüberliegt. An der inneren Umfangsfläche des ersten Magneten 5 ist ein konkaver Abschnitt zum Aufnehmen der ersten dünnen magnetischen Platte 11 vorgesehen. In vorgegebenen Abständen sind entlang der Umfangsrichtung im Joch 6 mehrere Luftlöcher 8 ausgebildet, damit der Zwischenraum zwischen der ersten Membran 1 und dem Joch 6 mit dem äußeren Zwischenraum in Verbindung stehen kann, der außerhalb des Zwischenraums zwischen der ersten Membran 1 und dem Joch 6 liegt. Jedes Luftloch 8 ermöglicht es, dass zwischen der ersten Membran 1 und dem Joch 6 vorliegende Luft nach außen hin freigesetzt wird, damit die akustische Last an der ersten Membran 1 verringert wird.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel der Erfindung kann PEN (Polyethylen-Naphthalat), das ein nichtmagnetischer Werkstoff ist, als Werkstoff für die erste Membran 1, beispielsweise mit einer Dicke von etwa 38 μm, verwendet werden. Ein Permalloy wird als Werkstoff für die zweite Membran 2, beispielsweise mit einer Dicke von etwa 50 μm, verwendet. Die obere Fläche des mittleren Pols 3 ist bündig mit der oberen Fläche der zweiten Membran 2. Alternativ kann die obere Fläche des mittleren Pols 3 sich höher befinden als die untere Fläche der zweiten Membran 2.
Nun werden der Betrieb und die Wirkungen des elektromagnetischen Wandlers 1000 beschrieben, der den zuvor beschriebenen Aufbau aufweist.
In einem Anfangszustand, in dem durch die Spule 4 kein Strom fließt, wird, wie in
2 gezeigt ist, durch den ersten Magneten 5, die erste dünne magnetische Platte 11, die zweite Membran 2, den mittleren Pol 3 und das Joch 6 ein erster magnetischer Weg ausgebildet. Die erste Membran 1 ist in 2 von der Veranschaulichung ausgenommen, da gemäß dem vorliegenden Beispiel der Erfindung ein nichtmagnetischer Harzwerkstoff für die erste Membran 1 verwendet wird.
Beim oben erwähnten Aufbau wird an der zweiten Membran 2 eine abwärts gerichtete Anziehungskraft erzeugt, wodurch die zweite Membran 2 und die erste Membran 1 (1A) ausgelenkt werden.
Wenn in diesem Zustand nun ein Wechselstrom durch die Spule 4 fließt, wird ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, wobei an der zweiten Membran 2 eine treibende Kraft erzeugt wird. Eine solche an der zweiten Membran 2 erzeugte treibende Kraft bewirkt, dass die zweite Membran 2 zusammen mit der fixierten ersten Membran 1 aus ihrem Anfangszustand ausgelenkt wird. Die durch eine solche Auslenkung hervorgerufene Schwingung überträgt Schall.
In Übereinstimmung mit dem elektromagnetischen Wandler 1000 ist der mittlere Pol 3 so vorgesehen, dass er die Öffnung im Mittelabschnitt der zweiten Membran 2 durchdringt. Um sicherzustellen, dass ein Spitzenwert der an der zweiten Membran 2 erzeugten treibenden Kraft im Wesentlichen mit einem Nullpunkt zusammenfällt (d.h. mit der Position der zweiten Membran 2, wenn kein Strom durch die Spule 4 fließt), ist es vorzuziehen, dass die obere Fläche des mittleren Pols 3 mit der oberen Fläche der zweiten Membran 2 bündig ist. Daher hat der in 1A und 2 gezeigte elektromagnetische Wandler 1000 zwischen der zweiten Membran 2 und dem mittleren Pol 3 im ersten magnetischen Weg einen schmaleren Magnetluftspalt als der Magnetluftspalt zwischen der zweiten Membran 101 und dem mittleren Pol 103 im herkömmlichen elektromagnetischer Wandler 200, der in 12B gezeigt ist. Im Ergebnis ist der magnetische Widerstand im gesamten ersten magnetischen Weg des elektromagnetischen Wandlers 1000 verringert, sodass der elektromagnetische Wandler 1000, wenn überhaupt, eine geringere Abnahme der treibenden Kraft erfährt als der herkömmliche elektro magnetische Wandler 200. Daher ist es möglich, zum Erzielen eines hohen Schalldruckpegels eine ausreichende treibende Kraft sogar in dem Fall sicherzustellen, dass der Abstand zwischen dem ersten Magneten 5 und der zweiten Membran 2 vergrößert ist, um einen großen Amplitudenbereich zu erzielen. Außerdem trägt die ringförmige Konfiguration der zweiten Membran 2 zu einer Abnahme der Masse des schwingenden Systems bei, was einer weiteren Erhöhung des Schalldruckpegels förderlich ist.
Im vorliegenden Beispiel deckt die Abdeckung 13 die Öffnung in der zweiten Membran 2 ab, um vollständig zu verhindern, dass Schall durch einen Zwischenraum zwischen dem mittleren Pol 3 und der zweiten Membran 2 abgestrahlt wird. Jedoch kann die Abdeckung 13 in dem Fall weggelassen werden, dass Zwischenräume zwischen dem mittleren Pol 3 und der zweiten Membran 2 und den Luftlöchern 8 eine solche Beziehung aufweisen, dass im Wesentlichen kein Schall aus dem Zwischenraum zwischen dem mittleren Pol 3 und der zweiten Membran 2 entweicht. Die Abdeckung 13 kann als ein integraler Teil der ersten Membran 1 oder als ein separates Bauteil ausgebildet sein.
Obwohl gemäß dem vorliegenden Beispiel der Erfindung für die erste Membran 1 ein Harzwerkstoff verwendet wird, um das Gießen zu erleichtern, ist es im Hinblick auf die Wärmebeständigkeit auch praktikabel, einen metallischen Werkstoff (z.B. Titan) zu verwenden. Für die erste Membran 1 kann ein magnetischer Werkstoff verwendet werden. Die erste Membran 1 kann eine Scheibenform haben.
Obwohl die erste dünne magnetische Platte 11 gemäß dem vorliegenden Beispiel der Erfindung auf dem ersten Magneten 5 vorgesehen ist, kann die erste dünne magnetische Platte 11 in dem Fall weggelassen werden, dass mit dem ersten Magneten 5 allein eine ausreichende treibende Kraft zu erzielen ist oder wenn zwingende räumliche Einschränkungen vorliegen.
Obwohl der mittlere Pol 3 so veranschaulicht ist, dass er gemäß dem vorliegenden Beispiel der Erfindung einen konstanten Durchmesser besitzt, kann der mittlere Pol 3 einen in seiner Höhenrichtung unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Als ein Beispiel ist in 3 eine Querschnittsansicht gegeben, die einen elektromagnetischen Wandler 1001 einschließlich eines mittleren Pols 3' zeigt, dessen Durchmesser zum Joch 6 hin abnimmt. Mit Ausnahme des mittleren Pols 3' besitzt der elektromagnetische Wandler 1001 die gleichen grundlegenden Bauteile wie der elektromagnetische Wandler 1000 (in 1A gezeigt).
In Übereinstimmung mit dem elektromagnetischen Wandler 1001 nimmt der Magnetluftspalt zwischen der zweiten Membran 2 und dem mittleren Pol 3' zu, wenn die zweite Membran 2 in einer Abwärtsrichtung ausgelenkt wird, wobei die von der magnetischen Sättigung herrührende Abnahme der treibenden Kraft (in 13 veranschaulicht) verringert werden kann. Der Durchmesser des mittleren Pols 3' kann sich in seiner Höhenrichtung in der Weise verändern, dass er, wie in 3 gezeigt ist, in Bezug auf die Höhe des mittleren Pols eine quadratische Kurve darstellt.
(Beispiel 2)
Ein elektromagnetischer Wandler 2000 gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 4A, 4B und 5 beschrieben.
4A und 5 sind eine Querschnittsansicht bzw. eine Vektordarstellung des magnetischen Flusses, die den elektromagnetischen Wandler 2000 gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die Vektordarstellung des magnetischen Flusses von 5 veranschaulicht nur eine der zwei Hälften des elektromagnetischen Wandlers 2000 in Bezug auf eine Mittelachse (die links in der Figur gezeigt ist).
In Übereinstimmung mit dem in 4A gezeigten elektromagnetischen Wandler 2000 ist über der zweiten Membran 2 und mit einem Magnetluftspalt dazwischen ein zweiter Magnet 9 mit einer Ringform vorgesehen, wie sie in der Draufsicht von 4B gezeigt ist. Der zweite Magnet 9 ist durch ein zweites Gehäuse 10 unter stützt. Im zweiten Gehäuse 10 sind Löcher 12 vorgesehen, um das Abstrahlen von Schall, der durch die erste und die zweite Membran 1 und 2 und die Abdeckung 13 erzeugt wird, in den äußeren Raum zu ermöglichen, der außerhalb des zweiten Gehäuses 10 liegt. Der zweite Magnet 9 ist, ebenso wie der erste Magnet 5, entlang seiner Höhenrichtung magnetisiert. Ansonsten hat der elektromagnetische Wandler 2000 den gleichen Aufbau wie der in 1 gezeigte elektromagnetische Wandler 1000.
Nun werden die Arbeitsweise und die Wirkungen des elektromagnetischen Wandlers 2000 beschrieben, der den zuvor beschriebenen Aufbau hat.
Wie im Fall von Beispiel 1 (2) wird, wie in 5 gezeigt ist, durch den ersten Magneten 5, die erste dünne magnetische Platte 11, die zweite Membran 2, den mittleren Pol 3 und das Joch 6 ein erster magnetischer Weg ausgebildet. Außerdem wird gemäß dem vorliegenden Beispiel der Erfindung durch den zweiten Magneten 9 und die zweite Membran 2 ein zweiter magnetischer Weg ausgebildet.
In einem Anfangszustand, in dem durch die Spule 4 kein Strom fließt, sind an der zweiten Membran 2 eine abwärts gerichtete Anziehungskraft, erzeugt durch den ersten magnetischen Weg, und eine aufwärts gerichtete Anziehungskraft, erzeugt durch den zweiten magnetischen Weg, im Gleichgewicht. Daher erfährt die erste Membran 1 im Wesentlichen keine auf dem ersten magnetischen Weg beruhende Auslenkung.
Wenn in diesem Zustand nun ein Wechselstrom durch die Spule 4 fließt, wird ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, wobei an der zweiten Membran 2 eine treibende Kraft erzeugt wird. Eine solche an der zweiten Membran 2 erzeugte treibende Kraft bewirkt, dass die zweite Membran 2 zusammen mit der fixierten ersten Membran 1 aus ihrem Anfangszustand ausgelenkt wird. Die durch eine solche Auslenkung hervorgerufene Schwingung überträgt Schall.
6 ist ein Diagramm, das die an der zweiten Membran 2 erzeugte Anziehungs kraft veranschaulicht, und zwar für den Fall, dass der zweite Magnet 9 vorgesehen ist, und für den Fall, dass der zweite Magnet 9 nicht vorgesehen ist. Die senkrechte Achse stellt eine Anziehungskraft dar, während die waagerechte Achse einen Abstand von einem Nullpunkt zur zweiten Membran 2 darstellt. Wie es hier verwendet wird, bezeichnet der "Nullpunkt" eine Position, die von der zweiten Membran 2 eingenommen wird, wenn die abwärts gerichtete und die aufwärts gerichtete Anziehungskraft, die vom ersten Magneten 5 bzw. vom zweiten Magneten 9 ausgeübt werden, an der zweiten Membran 2 im Gleichgewicht sind. Die durchgezogene Linie im Diagramm stellt den Fall dar, dass der zweite Magnet 9 vorgesehen ist; und die gestrichelte Linie im Diagramm stellt den Fall dar, dass der zweite Magnet 9 nicht vorgesehen ist.
Wie in 6 gezeigt ist, hat die Anziehungskraft in dem Fall, dass der zweite Magnet 9 nicht vorgesehen ist, stets einen positiven Wert, da die zweite Membran 2 zum ersten Magneten 5 hin angezogen wird.
Andererseits wird in dem Fall, dass der zweite Magnet 9 vorgesehen ist, in der bezüglich des ersten Magneten 5 entgegengesetzten Richtung eine zusätzliche Anziehungskraft erzeugt. Im Ergebnis kann die Anziehungskraft in Bezug auf den Nullpunkt, an dem die aufwärts und die abwärts gerichtete Anziehungskraft an der zweiten Membran 2 im Gleichgewicht sind, richtige positive oder negative Werte annehmen.
Gemäß dem vorliegenden Beispiel liegt die Dicke der zweiten Membran 2 bei nur etwa 50 μm, um eine magnetische Sättigung zu erleichtern. Im Ergebnis wird die drastische Zunahme der Anziehungskraft gedämpft, die ansonsten auftritt, wenn sich die zweite Membran 2 dem ersten Magneten 5 nähert. Aufgrund einer solchen Konfiguration weist die Anziehungskraft, wie in 6 gezeigt, in Bezug auf den Abstand vom Nullpunkt eine im Wesentlichen lineare Kennlinie auf.
Im Ergebnis ist es möglich, die Steifigkeit des gesamten Systems zu verringern, die als eine Differenz zwischen der elastischen Kraft der ersten Membran 1 und der Anziehungskraft berechnet werden kann. Dementsprechend kann die Resonanzfrequenz des Systems, die durch die Steifigkeit bestimmt ist, herabgesetzt werden.
Wenn die Charakteristiken der elastischen Kraft der ersten Membran 1 den Charakteristiken der Anziehungskraft ähnlich sind (d.h., wenn die erste Membran 1 lineare Charakteristiken einer elastischen Kraft hat), hat das gesamte System eine konstante Steifigkeit, unabhängig von der Position der zweiten Membran 2. Im Ergebnis wird eine Schwankung der Resonanzfrequenz aufgrund unterschiedlicher Pegel der angelegten Spannung verhindert, und die harmonische Verzerrung wird minimiert.
7 ist ein Diagramm, das die an der zweiten Membran 2 erzeugte treibende Kraft veranschaulicht, und zwar für den Fall, dass der zweite Magnet 9 vorgesehen ist, und für den Fall, dass der zweite Magnet 9 nicht vorgesehen ist. Die senkrechte Achse stellt eine Anziehungskraft dar, während die waagerechte Achse einen Abstand der zweiten Membran 2 vom ersten Magneten 5 darstellt. Wie in 6 stellt die durchgezogene Linie im Diagramm den Fall dar, dass der zweite Magnet 9 vorgesehen ist; und die gestrichelte Linie im Diagramm stellt den Fall dar, dass der zweite Magnet 9 nicht vorgesehen ist.
In 7 tritt in dem Fall, dass der zweite Magnet 9 nicht vorgesehen ist, aufgrund der Verwendung der relativ dünnen zweiten Membran 2 magnetische Sättigung ein, sodass keine ausreichende treibende Kraft erzielt werden kann.
Daher kann durch Hinzufügen des zweiten Magneten 9 der magnetische Fluss, der durch den ersten Magneten 5 erzeugt wird und auf die zweite Membran 2 einwirkt, aufgehoben werden, sodass die magnetische Sättigung gemildert wird. Infolgedessen kann ein magnetischer Wechselfluss, der die treibende Kraft erzeugt, effizient in die zweite Membran 2 fließen, was zu einer großen treibenden Kraft führt. Dadurch kann trotz der Verwendung der relativ dünnen zweiten Membran 2, die ansonsten empfindlich gegen eine magnetische Sättigung wäre, eine ausreichende treibende Kraft erzielt werden. Die verringerte Dicke der zweiten Membran 2 trägt auch zu einer Abnahme der Masse des schwingenden Systems bei, was einer weiteren Erhöhung des Schalldruckpegels förderlich ist.
Obwohl gemäß dem vorliegenden Beispiel der Erfindung die Dicke der zweiten Membran 2 bei nur etwa 50 μm liegt, um eine magnetische Sättigung zu erleichtern, ist es auch praktikabel, eine relativ dicke zweite Membran 2 zu verwenden, ohne die magnetische Sättigung zu berücksichtigen. In diesem Fall erfolgt in der Umgebung des ersten Magneten 5 keine Abnahme der treibenden Kraft infolge magnetischer Sättigung (in 7 veranschaulicht); daher ist die Verwendung einer relativ dicken zweiten Membran 2 in solchen Ausführungsformen der Erfindung effizient, in denen die zweite Membran 2 in der Umgebung des ersten Magneten 5 verwendet wird. Ähnliche Wirkungen können durch Verwenden eines Werkstoffs für die zweite Membran 2 erzielt werden, der einen relativ hohen Sättigungsmagnetisierungspegel hat (z.B. reines Eisen).
Obwohl gemäß dem vorliegenden Beispiel der Erfindung das zweite Gehäuse 10 zum Unterstützen des zweiten Magneten 9 vorgesehen ist, kann der zweite Magnet 9 in Anwendungen, bei denen der elektromagnetische Wandler 2000 beispielsweise in einem Zellentelephon integriert ist, im Gehäuse des Zellentelephons eingebettet sein. Dadurch können sich der elektromagnetische Wandler 2000 und das Zellentelephon dasselbe Gehäuse teilen.
(Beispiel 3)
Ein elektromagnetischer Wandler 3000 gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 8A, 8B und 9 beschrieben.
8A und 9 sind eine Querschnittsansicht bzw. eine Vektordarstellung des magnetischen Flusses, die den elektromagnetischen Wandler 3000 gemäß Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Die Vektordarstellung des magnetischen Flusses von 9 veranschaulicht nur eine der zwei Hälften des elektromagnetischen Wandlers 3000 in Bezug auf eine Mittelachse (die links in der Figur gezeigt ist).
Der in 8A gezeigte elektromagnetische Wandler 3000 umfasst eine zweite Membran 22, die an ihrem inneren Umfang einen L-förmigen Querschnitt hat, einen ringförmigen zweiten Magneten 29, der oberhalb der zweiten Membran 22 mit einem Magnetluftspalt dazwischen vorgesehen ist, und eine zweite dünne magnetische Platte 24, die eine Ringform hat, wie in der Draufsicht von 8B gezeigt ist.
Der zweite Magnet 29 wird durch ein zweites Gehäuse 20 unterstützt. Das zweite Gehäuse 20 besitzt einen konkaven Abschnitt zum Aufnehmen der zweiten dünnen magnetischen Platte 24. Im zweiten Gehäuse 20 sind Löcher 32 vorgesehen, um das Abstrahlen von Schall, der durch die erste und die zweite Membran 1 und 22 erzeugt wurde, in den äußeren Raum zu ermöglichen, der außerhalb des zweiten Gehäuses 20 liegt. Ansonsten hat der elektromagnetische Wandler 3000 den gleichen Aufbau wie der in 4A gezeigte elektromagnetische Wandler 2000 gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung.
Da die zweite dünne magnetische Platte 24 an der oberen Fläche des zweiten Magneten 29 vorgesehen ist, wird, wie in 9 gezeigt ist, durch den zweiten Magneten 29, die zweite dünne magnetische Platte 24 und die zweite Membran 22 ein zweiter magnetischer Weg ausgebildet. Der erste Magnet 5 und der zweite Magnet 29 rufen die gleichen Wirkungen hervor wie der erste Magnet 5 und der zweite Magnet 9 (4A) gemäß Beispiel 2 der vorliegenden Erfindung. Das Energieprodukt des zweiten Magneten 29 ist so eingestellt, dass der magnetische Fluss vom zweiten Magneten 29 auf die zweite dünne magnetische Platte 24 übertragen wird, um einen geeigneten magnetischen Weg auszubilden.
Da die zweite Membran 22, wie in 8A gezeigt ist, an ihrem inneren Umfang einen L-förmigen Querschnitt hat, konzentriert sich der magnetische Fluss am inneren Umfang der zweiten Membran 22, sodass ein magnetischer Fluss zwi schen der zweiten Membran 22 und dem mittleren Pol 3 effizient übertragen werden kann. Die zweite Membran 22 kann irgendeine Querschnittsform haben, die am inneren Umfang eine größere Dicke als am äußeren Umfang aufweist, z.B. einen dreieckigen oder trapezförmigen Querschnitt. Zwei oder mehr Membranen, die unterschiedliche Außendurchmesser haben, können gestapelt sein, um die zweite Membran 22 zu bilden. Da die zweite Membran 22 und der mittlere Pol 3 wegen der an ihrem inneren Umfang größer gewordenen Dicke der zweiten Membran 22 einander in einem größer gewordenen Bereich gegenüber liegen, ist es möglich, den Luftwiderstand zwischen der zweiten Membran 22 und dem mittleren Pol 3 zu erhöhen. In diesem Fall kann die Abdeckung 13 beim elektromagnetischen Wandler 3000 weggelassen werden.
Die zweite dünne magnetische Platte 24, die wie in 8A gezeigt vorgesehen ist, ermöglicht es, dass der magnetische Fluss vom zweiten Magneten 29 über die zweite dünne magnetische Platte 24 übertragen wird, sodass der zweite magnetische Weg einen verringerten magnetischen Widerstand erreicht. Im Ergebnis kann das Energieprodukt des zweiten Magneten 29 im Vergleich zu dem Fall verringert werden, dass die zweite dünne magnetische Platte 24 nicht vorgesehen ist. Außerdem kann die Menge des magnetischen Flusses, der zur Außenseite des elektromagnetischen Wandlers 3000 abfließt, reduziert werden, da der magnetische Fluss vom zweiten Magneten 29 in die zweite dünne magnetische Platte 24 übertragen wird.
In Übereinstimmung mit dem elektromagnetischen Wandler 3000 des vorliegenden Beispiels kann aufgrund des Hinzufügens der zweiten dünnen magnetische Platte 24 die gleiche Anziehungskraft, die von einem Aufbau ohne die zweite dünne magnetische Platte 24 (z.B. dem in 4A gezeigten elektromagnetischen Wandler 2000) unter den Bedingungen erzeugt wird, dass der zweite Magnet 9 ein Energieprodukt von etwa 26 MGOe und eine Dicke von etwa 0,7 mm hat, unter den Bedingungen erzielt werden, dass der zweite Magnet 29 ein Energieprodukt von etwa 22 MGOe und eine Dicke von etwa 0,5 mm hat.
Die erste Membran 1 in jedem der elektromagnetischen Wandler 1000, 1001, 2000 und 3000, die in den Beispielen 1 bis 3 der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist in der Weise konfiguriert, dass ein Abschnitt ihrer Ringform in einer Richtung senkrecht zur Richtung ihres Durchmessers erhöht ist. Jedoch ist die erste Membran 1 nicht auf eine solche Form beschränkt, sondern kann stattdessen einen flachen Querschnitt haben.
(Beispiel 4)
Als Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 10 und 11 ein Zellentelephon 61 als eine Realisierung einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung beschrieben, die den elektromagnetischen Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung enthält. 10 ist eine perspektivische Teilschnittansicht des Zellentelephons 61 gemäß Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung. 11 ist ein Blockschaltplan, der den Aufbau des Zellentelephons 61 schematisch veranschaulicht.
Das Zellentelephon 61 umfasst ein Gehäuse 62, das ein Schallloch 63 und einen elektromagnetischen Wandler 64 aufweist. Als der im Zellentelephon 61 zu integrierende elektromagnetische Wandler 64 kann irgendeiner der in den Beispielen 1 bis 3 veranschaulichten elektromagnetischen Wandler 1000, 1001, 2000 und 3000 verwendet werden. Der elektromagnetische Wandler 64 ist in einer solchen Orientierung angeordnet, dass sich seine Membran gegenüber dem Schallloch 63 befindet.
Wie in 11 gezeigt ist, umfasst das Zellentelephon 61 ferner eine Antenne 150, ein Sende-/Empfangsschaltung 160, eine Rufsignalerzeugungs-Schaltung 161 und ein Mikrophon 152. Die Sende-/Empfangsschaltung 160 umfasst einen Demodulationsabschnitt 160a, einen Modulationsabschnitt 160b, einen Signalumschaltungs-Abschnitt 160c und einen Mitteilungsaufzeichnungs-Abschnitt 160d.
Die Antenne 150 wird verwendet, um von einer nahegelegenen Basisstation gesendete Funkwellen zu empfangen und Funkwellen zu der Basisstation zu senden.
Der Demodulationsabschnitt 160a demoduliert ein moduliertes Signal, das über die Antenne 150 eingegangen ist, und setzt es in ein Empfangssignal um und gibt das Empfangssignal an den Signalumschaltungs-Abschnitt 160c aus. Der Signalumschaltungs-Abschnitt 160c ist eine Schaltung, die je nach den Inhalten des Empfangssignals zwischen verschiedenen Signalprozessen umschaltet. Wenn das Empfangssignal ein Signal ist, das einen empfangenen Ruf anzeigt (im Folgenden als "Ruf-empfangen"-Signal bezeichnet), wird das Empfangssignal an den elektromagnetischen Wandler 64 ausgegeben. Wenn das Empfangssignal ein Sprachsignal zum Aufzeichnen einer Mitteilung ist, wird das Empfangssignal an den Mitteilungsaufzeichnungs-Abschnitt 160d ausgegeben. Der Mitteilungsaufzeichnungs-Abschnitt 160d besteht beispielsweise aus einem (nicht gezeigten) Halbleiterspeicher. Irgendeine aufgezeichnete Mitteilung, die hinterlassen wird, während das Zellentelephon 61 eingeschaltet ist, wird im Mitteilungsaufzeichnungs-Abschnitt 160d gespeichert. Irgendeine aufgezeichnete Mitteilung, die hinterlassen wird, während das Zellentelephon 61 sich außerhalb von Versorgungsbereichen befindet oder während das Zellentelephon ausgeschaltet ist, wird in einer Speichervorrichtung innerhalb der Basisstation gespeichert. Die Rufsignalerzeugungs-Schaltung 161 erzeugt ein Rufsignal, das an den elektromagnetischen Wandler 64 ausgegeben wird.
Wie es auch bei herkömmlichen Zellentelephonen der Fall ist, enthält das Zellentelephon 61 ein kleines Mikrophon 152 als einen elektromagnetischen Wandler. Der Modulationsabschnitt 160b moduliert ein Wählsignal und/oder ein Sprachsignal, das durch das Mikrophon 152 umgewandelt wurde, und gibt das modulierte Signal an die Antenne 150 aus.
Nun wird der Betrieb des Zellentelephons 61 als eine tragbare Kommunikationsvorrichtung beschrieben, die den obigen Aufbau hat.
Die von der Basisstation abgegebenen Funkwellen werden von der Antenne 150 empfangen und durch den Demodulationsabschnitt 160a zu einem Basisband-Empfangssignal demoduliert. Nach der Feststellung, dass das Empfangssignal ein Ruf-empfangen-Signal ist, gibt die Signalumschaltungs-Schaltung 160c das einen empfangenen Ruf anzeigende Signal an die Rufsignalerzeugungs-Schaltung 161 aus, um den Benutzer des Zellentelephons 61 über den empfangenen Ruf zu informieren.
Nach dem Empfang eines Ruf-empfangen-Signals gibt die Rufsignalerzeugungs-Schaltung 161 ein Rufsignal aus. Das Rufsignal umfasst ein Signal, das einem reinen Ton im hörbaren Bereich oder einem komplexeren Schall, der aus solchen reinen Tönen zusammengesetzt ist, entspricht. Wenn das Signal in den elektromagnetischen Wandler 64 eingegeben wird, gibt der elektromagnetische Wandler 64 ein Freizeichen für den Benutzer aus.
Wenn der Benutzer eine Gesprächsbetriebsart startet, führt die Signalumschaltungs-Schaltung 160c am Empfangssignal eine Pegeleinstellung durch und gibt danach das empfangene Sprachsignal direkt an den elektromagnetischen Wandler 64 aus. Der elektromagnetische Wandler 64 wirkt als Hörer oder als Lautsprecher, um das Sprachsignal wiederzugeben.
Die Sprache des Benutzers wird vom Mikrophon 152 erfasst und in ein Sprachsignal umgewandelt, das in den Modulationsabschnitt 160b eingegeben wird. Das Sprachsignal wird durch den Modulationsabschnitt 160b auf eine vorgegebene Trägerwelle moduliert, die über die Antenne 150 ausgegeben wird.
Wenn der Benutzer das Zellentelephon 61 auf eine Mitteilungsaufzeichnungs-Betriebsart eingestellt hat und das Zellentelephon 61 eingeschaltet lässt, wird irgendeine von einem Anrufer hinterlassene Mitteilung in einem Mitteilungsaufzeichnungs-Abschnitt 160d gespeichert. Wenn der Benutzer das Zellentelephon 61 ausgeschaltet hat, wird irgendeine von einem Anrufer hinterlassene Mitteilung vorübergehend in der Basisstation gespeichert. Fordert der Benutzer mittels einer Tastenbetätigung die Wiedergabe der aufgezeichneten Mitteilung an, empfängt die Signalumschaltungs-Schaltung 160c diese Anforderung und gewinnt die aufgezeichnete Mitteilung aus dem Mitteilungsaufzeichnungs-Abschnitt 160d oder aus der Basisstation wieder. Das Sprachsignal wird auf einen verstärkten Pegel eingestellt und an den elektromagnetischen Wandler 64 ausgegeben. Dann wirkt der elektromagnetische Wandler 64 als Hörer oder als Lautsprecher, um die aufgezeichnete Mitteilung wiederzugeben.
Viele in tragbaren Kommunikationsvorrichtungen wie etwa herkömmlichen Zellentelephonen enthaltene elektromagnetische Wandler haben eine hohe Resonanzfrequenz und werden daher nur für die Wiedergabe eines Freizeichens verwendet.
Dagegen können die elektromagnetischen Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung eine niedrige Resonanzfrequenz haben. Wenn sie in einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung integriert sind, können die elektromagnetischen Wandler gemäß der vorliegenden Erfindung auch zur Wiedergabe eines Sprachsignals verwendet werden, sodass vom selben elektromagnetischen Wandler sowohl ein Freizeichen als auch ein Sprachsignal wiedergegeben werden kann. Dadurch kann die Anzahl der in der tragbaren Kommunikationsvorrichtung zu integrierenden akustischen Elemente deutlich verringert werden.
Im veranschaulichten Zellentelephon 61 ist der elektromagnetische Wandler 64 direkt am Gehäuse 62 angebracht. Aber der elektromagnetische Wandler 64 kann auch auf einer Leiterplatte angebracht sein, die sich innerhalb des Zellentelephons 61 befindet. Zusätzlich kann ein Akustikport zum Anheben des Schalldruckpegels des Freizeichens enthalten sein.
Obwohl in 10 und 11 als tragbare Kommunikationsvorrichtung ein Zellentelephon veranschaulicht ist, ist die vorliegende Erfindung auf irgendeine tragbare Kommunikationsvorrichtung anwendbar, die einen elektromagnetischen Wandler enthält, wie etwa auf einen Funkrufempfänger, auf einen Notebook-Personal-Computer oder auf eine Uhr.
Das zum Unterstützen des zweiten Magneten 9 oder 29 dienende zweite Gehäuse 10 oder 20 wird im Beispiel 2 oder 3 der vorliegenden Erfindung genutzt. Soll jedoch der elektromagnetische Wandler 2000 oder 3000 gemäß Beispiel 2 oder 3 der vorliegenden Erfindung beispielsweise in dem in 10 gezeigten Zellentelephon 61 angebracht sein, kann der zweite Magnet 9 oder 29 im Gehäuse 62 des Zellentelephons 61 eingebettet sein, sodass das Gehäuse 62 des Zellentelephons 61 als zweites Gehäuse 10 oder 20 fungiert. Außerdem kann die zweite dünne magnetische Platte 24 des elektromagnetischen Wandlers 3000 auf ähnliche Weise am Gehäuse 62 des Zellentelephons 61 vorgesehen sein.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
In Übereinstimmung mit einem elektromagnetischen Wandler der vorliegenden Erfindung ist eine Öffnung in einem Mittelabschnitt einer zweiten Membran ausgebildet, und ein mittlerer Pol ist so vorgesehen, dass er die Öffnung durchdringt, sodass ein Abstand, der einen magnetischen Weg zwischen der zweiten Membran und dem mittleren Pol bildet, im Vergleich zu denen in herkömmlichen elektromagnetischen Wandlern verringert werden kann. Im Ergebnis kann eine ausreichende treibende Kraft erzielt werden, sodass eine erste Membran eine hohe Amplitude hat, wodurch die Wiedergabe mit einem hohen Schalldruckpegel möglich ist.
In Übereinstimmung mit einem elektromagnetischen Wandler der vorliegenden Erfindung liegt eine erste dünne magnetische Platte auf einer Fläche eines ersten Magneten der ersten Membran gegenüber, sodass ein magnetischer Wechselfluss effizient in die zweite Membran fließen kann. Im Ergebnis wird eine große treibende Kraft erzielt, wodurch ein hoher Schalldruckpegel entsteht.
In Übereinstimmung mit einem elektromagnetischen Wandler der vorliegenden Erfindung ist oberhalb der zweiten Membran ein zweiter Magnet mit einem Magnetluftspalt dazwischen vorgesehen, sodass die erste Membran in einem Gleichgewichtszustand gehalten werden kann. Im Ergebnis wird eine große treibende Kraft erzielt, die auf die zweite Membran wirkt. Da zwischen den Cha rakteristiken der Anziehungskraft und der Auslenkung der ersten Membran eine im Wesentlichen lineare Beziehung besteht, ist es möglich, die Wiedergabe mit einem hohen Schalldruckpegel und geringer Verzerrung zu realisieren. Durch zusätzliches Vorsehen einer zweiten dünnen magnetischen Platte oberhalb des zweiten Magneten ist es möglich, dass der zweite Magnet auch bei verringerter Baugröße effizient wirkt.
In Übereinstimmung mit einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung, die einen elektromagnetischen Wandler der vorliegenden Erfindung enthält, ist es möglich, mit der tragbaren Kommunikationsvorrichtung einen Alarmklang oder einen Melodieklang sowie Sprache und Ähnliches wiederzugeben.

Claims

Elektromagnetischer Wandler, der umfasst: eine erste Membran; eine zweite Membran, die in einem Mittelabschnitt der ersten Membran vorgesehen ist, wobei die zweite Membran ein magnetisches Material aufweist, das in seinem mittleren Abschnitt eine erste Öffnung besitzt; ein Joch, das so angeordnet ist, dass es sich gegenüber der ersten Membran befindet; einen mittleren Pol, der zwischen dem Joch und der ersten Membran angeordnet ist, wobei der mittlere Pol eine Form hat, die ermöglicht, ihn in die erste Öffnung einzuführen; eine Spule, die so angeordnet ist, dass sie den ersten Pol umgibt; und einen ersten Magneten, der so angeordnet ist, dass er die Spule umgibt.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem die erste Membran eine zweite Öffnung besitzt, in die der mittlere Pol eingeführt werden kann.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem eine obere Fläche des mittleren Pols mit einer unteren Fläche der zweiten Membran bündig ist oder sich oberhalb dieser befindet.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, der ferner eine erste dünne magnetische Platte aufweist, die zwischen dem ersten Magneten und der ersten Membran angeordnet ist.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, bei der der mittlere Pol einen Durchmesser besitzt, der in Höhenrichtung unterschiedlich ist.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 5, bei dem der Durchmesser des mittleren Pols sich in der Weise verändert, dass er in Bezug auf die Höhe des mittleren Pols eine quadratische Kurve darstellt.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem die zweite Membran am inneren Umfang eine größere Dicke als am äußeren Umfang hat.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, bei dem die zweite Membran an ihrem inneren Umfang nach oben oder nach unten gewendet ist, so dass sie einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt hat.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, der ferner eine Abdeckung aufweist, um die erste Öffnung in der zweiten Membran abzudecken.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 9, bei dem die Abdeckung mit der ersten Membran einteilig ausgebildet ist.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, der ferner einen zweiten Magneten umfasst, der so vorgesehen ist, dass er sich in Bezug auf das Joch auf einer gegenüberliegenden Seite der zweiten Membran befindet.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 11, der ferner eine zweite dünne magnetische Platte aufweist, die so vorgesehen ist, dass sie sich in Bezug auf das Joch auf einer gegenüberliegenden Seite des zweiten Magneten befindet.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 1, der ferner ein erstes Gehäuse aufweist, um die erste Membran zu unterstützen.
Elektromagnetischer Wandler nach Anspruch 11, der ferner ein zweites Gehäuse aufweist, um den zweiten Magneten zu unterstützen.
Tragbare Kommunikationsvorrichtung, die einen elektromagnetischen Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.
Tragbare Kommunikationsvorrichtung nach Anspruch 15, die ferner eine Antenne zum Empfangen von Funkwellen und eine Sende-/Empfangsschaltung, um die Funkwellen in ein Sprachsignal umzusetzen, umfasst, wobei der elektromagnetische Wandler das Sprachsignal wiedergibt.