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EP1119219B1 - Elektrisch-akustischer Miniaturwandler - Google Patents

Elektrisch-akustischer Miniaturwandler Download PDF

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Publication number
EP1119219B1
EP1119219B1 EP01100376A EP01100376A EP1119219B1 EP 1119219 B1 EP1119219 B1 EP 1119219B1 EP 01100376 A EP01100376 A EP 01100376A EP 01100376 A EP01100376 A EP 01100376A EP 1119219 B1 EP1119219 B1 EP 1119219B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
membrane
miniature
transducer
electroacoustic transducer
accordance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01100376A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1119219A2 (de
EP1119219A3 (de
Inventor
Torsten NIEDERDRÄNK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sivantos GmbH
Original Assignee
Siemens Audiologische Technik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Audiologische Technik GmbH filed Critical Siemens Audiologische Technik GmbH
Publication of EP1119219A2 publication Critical patent/EP1119219A2/de
Publication of EP1119219A3 publication Critical patent/EP1119219A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1119219B1 publication Critical patent/EP1119219B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R25/00Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
    • H04R25/48Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception using constructional means for obtaining a desired frequency response
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04Plane diaphragms
    • H04R7/06Plane diaphragms comprising a plurality of sections or layers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R11/00Transducers of moving-armature or moving-core type
    • H04R11/02Loudspeakers

Definitions

  • the invention relates to an electric-acoustic miniature converter for a hearing aid.
  • Electric-acoustic miniature converters are used to convert electrical used in acoustic signals.
  • numerous Applications such as hearing aids, be by electric-acoustic transducer small design, the so-called listeners, acoustic output signals generated.
  • the transmission behavior of the transducers plays a major role.
  • hearing aids is a balanced and adapted to the application frequency characteristics of great importance.
  • the limits of the transmission behavior known Electric-acoustic miniature transducers are too high Frequencies out through the constructive transducer structure and generally provide an upper limit of transmittable Frequency range dar.
  • EP 0 022 937 A1 is a reusable membrane with mechanical Crossover known for a speaker, at the reusable membrane of any number of concentric Membrane elements composed only with each other are connected with springs and in the speaker basket only with am extreme membrane element attacking springs are suspended.
  • the converter comprises a housing, which delimits an interior from an exterior space as well a motor with a coil, a stack and a fitting, which are located substantially within the housing.
  • the Housing consists of an upper tub, which with a lower Tub is connected and has an opening. The stack extends through the opening to the outside. It is intended that the stack terminates with the housing. It is further provided that the housing has a base and the Opening is arranged on this base.
  • the transducer system behaves mass-determined and shows the transmission behavior a large drop in the radiated sound signals too high Frequencies down.
  • the object of the present invention is the transmission behavior an electric-acoustic miniature converter for to improve a hearing aid.
  • This object is achieved in an electric-acoustic miniature converter for a hearing aid with at least one drive and a membrane solved by the membrane in at least two sound-generating membrane areas is divided, the different frequency-dependent transmission behavior exhibit.
  • the presented invention describes an electric-acoustic Miniature transducer, the too high frequencies out offers extended transmission range.
  • the electric-acoustic miniature converter according to the invention instead a relatively large integral membrane advantageous a subdivided into at least two smaller membrane areas Membrane on.
  • To divide the membrane is located between two adjacent membrane areas, for example at least one elastic element associated with the membrane areas connected is.
  • the total area of the membrane areas and elastic elements may be the membrane surface of a correspond to conventional miniature converter.
  • To drive the Membrane is preferably a membrane area with a drive pin connected. The drive is doing the stand technically via an electromagnetic, electrodynamic or piezoelectric drive.
  • High frequencies are essentially only by the directly driven Membrane area emitted.
  • the membrane By the relatively small sound-generating membrane surface and the associated, low driven mass at high frequencies is the membrane much less inhibited than the invention according to the invention Membrane of known miniature transducers.
  • At lower frequencies is according to the invention on the elastic member and the the membrane area adjacent to the driven membrane area so excited that this too is effective for sound production is.
  • the sound-generating membrane surface therefore corresponds in the essential at low frequencies of the membrane surface of a conventional miniature converter.
  • the subdivision causes the transducer membrane a dynamic reduction of moving Masses in the membrane area and thus ensures a reduced Mass inhibition at higher frequencies.
  • the transmission behavior of the miniature converter according to the invention is therefore at low and middle frequencies the transmission behavior known miniature transducer comparable, whereas the transmission range towards high frequencies in the miniature converter is advantageously extended according to the invention.
  • FIG. 1 is an example of the subdivided membrane of a miniature transducer represented according to the invention.
  • a membrane area 1 is a bead 2 with a frame element on Housing 3 of the miniature converter connected.
  • a second, smaller one Membrane region 4 is connected via an elastic element 5 with bead-like consistency in the larger membrane area. 1 embedded.
  • the direct Drive 6 connected to the smaller diaphragm area 4 can for example be designed as a ram on the the armature of an electromagnetic transducer system acts.
  • the bead 2 and the masses of the membrane regions 1 and 4 results in the lower and middle frequency range a uniform movement of the entire membrane surface.
  • the Membrane assembly is in a conventional manner in a Housing equipped with different volumes and channels built in, which the overall transmission characteristics in wide Specify sharing.
  • the representation compares the transmission characteristic of a known hearing aid earphone (characteristic curve b, dotted) with a miniature transducer of the same design, however a divided into two sound-generating membrane areas Membrane according to Figure 1 has (characteristic a, dashed). Significant occurs when considering the transmission characteristics in the miniature converter according to the invention (characteristic a) the extension of the transmission range at higher Frequencies out.
  • the miniature transducer can, as in Figure 3 represented, in particular used in a hearing aid device 7 be, which except the miniature transducer 8 at least one Microphone 9 and a signal processing unit 10 includes.
  • the invention is not limited to the embodiment described limited, but can, without the basic idea of Leaving invention extended to a variety of variants become.
  • a rectangular one Membrane structure is conceivable in which the membrane areas together arranged in rows. Again, the connection is made adjacent membrane areas via one between this lying elastic element.
  • the suggestion of Membrane may also be outside the center, for example on Rand, done.

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Description

Die Erfindung betrifft einen elektrisch-akustischen Miniaturwandler für ein Hörhilfegerät.
Elektrisch-akustische Miniaturwandler werden zur Wandlung elektrischer in akustische Signale verwendet. In zahlreichen Anwendungsbereichen, wie beispielsweise bei Hörhilfegeräten, werden durch elektrisch-akustische Wandler kleiner Bauform, den sogenannten Hörern, akustische Ausgangssignale erzeugt. Dabei spielen neben der möglichst kleinen Bauform auch der Wirkungsgrad, minimale, nicht lineare Verzerrungen und vor allem das Übertragungsverhalten der Wandler eine große Rolle. So ist beispielsweise bei Hörhilfegeräten eine ausgeglichene und an die Anwendung angepasste Frequenzcharakteristik von großer Bedeutung. Die Grenzen des Übertragungsverhaltens bekannter elektrisch-akustischer Miniaturwandler sind zu hohen Frequenzen hin durch den konstruktiven Wandleraufbau gegeben und stellen im allgemeinen eine obere Begrenzung des übertragbaren Frequenzbereiches dar.
Aus der DE 27 51 700 A1 ist eine Lautsprecher-Mehrwegmembrane mit mechanischer Frequenzweiche für eine Lautsprecherbox bekannt. Die Mehrwegmembrane besteht aus mehreren konzentrischen Membranelementen, die mit luftdichten Federn verbunden sind.
Aus der EP 0 022 937 A1 ist eine Mehrwegmembrane mit mechanischer Frequenzweiche für eine Lautsprecherbox bekannt, bei der sich die Mehrwegmembrane aus beliebig vielen konzentrischen Membranelementen zusammensetzt, die nur untereinander mit Federn verbunden sind und im Lautsprecherkorb nur mit am äußersten Membranelement angreifenden Federn aufgehängt sind.
Aus der DE 199 14 235 A1 ist ein Miniaturwandler für ein Hörgerät bekannt, welches zur vollständigen Unterbringung im Ohrkanal konstruiert ist. Der Wandler umfasst ein Gehäuse, welches einen Innenraum von einem Außenraum abgrenzt, sowie einen Motor mit einer Spule, einem Stapel und einer Armatur, die sich im wesentlichen innerhalb des Gehäuses befinden. Das Gehäuse besteht aus einer oberen Wanne, die mit einer unteren Wanne verbunden ist und weist eine Öffnung auf. Der Stapel erstreckt sich durch die Öffnung nach außen. Es ist vorgesehen, dass der Stapel mit dem Gehäuse abschließt. Es ist ferner vorgesehen, dass das Gehäuse eine Grundfläche hat und die Öffnung an dieser Grundfläche angeordnet ist.
Die dem Stand der Technik entsprechenden und kommerziell erhältlichen elektrisch-akustischen Miniaturwandler basieren meist auf dem elektromagnetischen Prinzip. Eine magnetische Kraft wirkt auf einen Anker, der in Bewegung versetzt wird und über eine mechanische Verbindung eine Membran treibt. Dieser Wandlermechanismus wird in ein kleines Gehäuse eingebaut. Durch die Wahl der eingeschlossenen Luftvolumina, der Verbindungskanäle sowie der Massen und der Federnachgiebigkeiten der mechanischen Bauteile entsteht ein Resonanzsystem, durch dessen Resonanzen die Übertragungscharakteristik des Miniaturwandlers maßgeblich festgelegt ist (I. Veit, Technische Akustik, Vogel Verlag Würzburg, 1978).
Oberhalb der obersten Resonanzfrequenz verhält sich das Wandlersystem massenbestimmt und das Übertragungsverhalten zeigt einen starken Abfall der abgestrahlten Schallsignale zu hohen Frequenzen hin.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Übertragungsverhalten eines elektrisch-akustischen Miniaturwandlers für ein Hörhilfegerät zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einem elektrisch-akustischen Miniaturwandler für ein Hörhilfegerät mit wenigstens einem Antrieb und einer Membran dadurch gelöst, dass die Membran in wenigstens zwei schallerzeugende Membranbereiche unterteilt ist, die verschiedene frequenzabhängige übertragungsverhalten aufweisen.
Die vorgestellte Erfindung beschreibt einen elektrisch-akustischen Miniaturwandler, der einen zu hohen Frequenzen hin erweiterten Übertragungsbereich bietet. Somit kann ein natürliches Spektrum der akustischen Signale übertragen und eine verbesserte Klangqualität geboten werden. Hierzu weist der elektrisch-akustische Miniaturwandler gemäß der Erfindung anstatt einer relativ großen einstückigen Membran vorteilhaft eine in wenigstens zwei kleinere Membranbereiche unterteilte Membran auf. Zur Unterteilung der Membran befindet sich zwischen je zwei benachbarten Membranbereichen beispielsweise wenigstens ein elastisches Element, das mit den Membranbereichen verbunden ist. Die Gesamtfläche der Membranbereiche und elastischen Elemente kann dabei der Membranfläche eines herkömmlichen Miniaturwandlers entsprechen. Zum Antrieb der Membran ist vorzugsweise ein Membranbereich mit einem Antriebsstift verbunden. Der Antrieb erfolgt dabei dem Stand der Technik entsprechend über einen elektromagnetischen, elektrodynamischen oder piezoelektrischen Antrieb. Hohe Frequenzen werden im wesentlichen nur durch den direkt angetriebenen Membranbereich abgestrahlt. Durch die relativ kleine schallerzeugende Membranfläche und die damit verbundene, geringe angetriebene Masse bei hohen Frequenzen ist die Membran gemäß der Erfindung sehr viel weniger massengehemmt als die Membran bekannter Miniaturwandler. Bei tieferen Frequenzen wird gemäß der Erfindung über das elastische Element auch der dem angetriebenen Membranbereich benachbarte Membranbereich so angeregt, dass auch dieser zur Schallerzeugung wirksam ist. Die schallerzeugende Membranfläche entspricht daher im wesentlichen bei tiefen Frequenzen der Membranfläche eines herkömmlichen Miniaturwandlers. Somit bewirkt die Unterteilung der Wandlermembran eine dynamische Reduktion der bewegten Massen im Membranbereich und sorgt somit für eine verringerte Massenhemmung bei höheren Frequenzen. Das Übertragungsverhalten des Miniaturwandlers nach der Erfindung ist daher bei tiefen und mittleren Frequenzen dem Übertragungsverhalten bekannter Miniaturwandler vergleichbar, wogegen der Übertragungsbereich hin zu hohen Frequenzen bei dem Miniaturwandler gemäß der Erfindung vorteilhaft erweitert ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet und werden nachfolgend anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • Figur 1 die Membran eines Miniaturwandlers gemäß der Erfindung,
  • Figur 2 die Übertragungscharakteristiken zweier Miniaturwandler und
  • Figur 3 das Blockschaltbild eines Hörhilfegeräts mit einem Miniaturwandler gemäß der Erfindung.
  • In Figur 1 ist beispielhaft die unterteilte Membran eines Miniaturwandlers gemäß der Erfindung dargestellt. Ein Membranbereich 1 ist über eine Sicke 2 mit einem Rahmenelement am Gehäuse 3 des Miniaturwandlers verbunden. Ein zweiter, kleinerer Membranbereich 4 ist über ein elastisches Element 5 mit sickenähnlicher Konsistenz in den größeren Membranbereich 1 eingebettet. Im Zentrum der Membran befindet sich der direkt mit dem kleineren Membranbereich 4 verbundene Antrieb 6. Dieser kann beispielsweise als Stößel ausgeführt sein, auf den der Anker eines elektromagnetischen Wandlersystems wirkt. Bei entsprechender Abstimmung des mechanischen Resonanzsystems, das im wesentlichen aus der Federwirkung des elastischen Elements 5, der Sicke 2 und der Massen der Membranbereiche 1 und 4 besteht, ergibt sich im tieferen und mittleren Frequenzbereich eine gleichförmige Bewegung der gesamten Membranfläche. Im höheren Frequenzbereich wird der Membranbereich 1 durch seine Masse bedämpft, während der Membranbereich 4 eine Abstrahlung aufrecht erhält. Die so erreichbare dynamische Reduktion der bewegten Massen im Membranbereich sorgt bei dem Miniaturwandler gemäß der Erfindung für eine verringerte Massenhemmung bei höheren Frequenzen. Die hochfrequenten Übertragungseigenschaften des Miniaturwandlers sind damit gegenüber bekannten Miniaturwandlern wesentlich verbessert. Die Membrananordnung wird in an sich bekannter Weise in ein mit verschiedenen Volumina und Kanälen ausgestattetes Gehäuse eingebaut, die die Gesamtübertragungscharakteristik in weiten Teilen vorgeben.
    Den durch die Erfindung zu erreichenden Vorteil verdeutlicht Figur 2. Die Darstellung vergleicht die Übertragungscharakteristik eines bekannten Hörgerätehörers (Kennlinie b, gepunktet) mit einem Miniaturwandler gleicher Bauart, der jedoch eine in zwei schallerzeugende Membranbereiche unterteilte Membran gemäß Figur 1 besitzt (Kennlinie a, gestrichelt). Deutlich tritt bei der Betrachtung der Übertragungscharakteristiken bei dem Miniaturwandler gemäß der Erfindung (Kennlinie a) die Erweiterung des Übertragungsbereiches bei höheren Frequenzen hervor. Der Miniaturwandler kann, wie in Figur 3 dargestellt, insbesondere in einem Hörhilfegerät 7 verwendet werden, welches außer dem Miniaturwandler 8 wenigstens ein Mikrofon 9 sowie eine Signalverarbeitungseinheit 10 umfasst.
    Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen, um eine Vielzahl an Varianten erweitert werden. Beispielsweise ist es möglich, die Membran in mehr als zwei Bereiche zu unterteilen. Auch eine rechteckige Membranstruktur ist denkbar, bei der die Membranbereiche aneinander gereiht angeordnet sind. Auch hier erfolgt die Verbindung benachbarter Membranbereiche über jeweils ein zwischen diesen liegendes elastisches Element. Die Anregung der Membran kann auch außerhalb des Zentrums, beispielsweise am Rand, erfolgen.

    Claims (5)

    1. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler für ein Hörhilfegerät (7) mit wenigstens einem Antrieb und einer Membran, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran in wenigstens zwei schallerzeugende Membranbereiche (1, 4) unterteilt ist, die verschiedene frequenzabhängige Übertragungsverhalten aufweisen.
    2. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Membranbereichen (1, 4) wenigstens ein elastisches Element (5) angeordnet ist.
    3. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranbereiche (1, 4) und das elastische Element (5) ein mechanisches Resonanzsystem bilden.
    4. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Membranbereiche (1, 4) ringförmig um eine gemeinsame Symmetrieachse angeordnet sind.
    5. Elektrisch-akustischer Miniaturwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der im Zentrum liegende Membranbereich (4) mit dem Antrieb (6) mechanisch verbunden ist.
    EP01100376A 2000-01-21 2001-01-05 Elektrisch-akustischer Miniaturwandler Expired - Lifetime EP1119219B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE10002567A DE10002567C1 (de) 2000-01-21 2000-01-21 Elektrisch-akustischer Miniaturwandler
    DE10002567 2000-01-21

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP1119219A2 EP1119219A2 (de) 2001-07-25
    EP1119219A3 EP1119219A3 (de) 2005-03-30
    EP1119219B1 true EP1119219B1 (de) 2005-12-07

    Family

    ID=7628313

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP01100376A Expired - Lifetime EP1119219B1 (de) 2000-01-21 2001-01-05 Elektrisch-akustischer Miniaturwandler

    Country Status (6)

    Country Link
    US (1) US20010009587A1 (de)
    EP (1) EP1119219B1 (de)
    AT (1) ATE312496T1 (de)
    DE (2) DE10002567C1 (de)
    DK (1) DK1119219T3 (de)
    ES (1) ES2254264T3 (de)

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    DE10002567C1 (de) 2001-09-27
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    ATE312496T1 (de) 2005-12-15
    ES2254264T3 (es) 2006-06-16
    EP1119219A2 (de) 2001-07-25
    EP1119219A3 (de) 2005-03-30
    DE50108266D1 (de) 2006-01-12
    DK1119219T3 (da) 2006-04-10

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