DE102015201919A1

DE102015201919A1 - Electrodynamic transducer

Info

Publication number: DE102015201919A1
Application number: DE102015201919.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Nowak; Heinz Epping; Günter Pöppel
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2016-08-04

Abstract

Es wird ein elektrodynamischer Schallwandler mit einer schwingfähigen Membran (110) mit einer ersten und zweiten Seite sowie einer Durchkontaktierung (128) vorgesehen. Der elektrodynamische Schallwandler weist ferner eine Schwingspule (120) mit mindestens einer Windung (121) und einer ersten und zweiten Zuleitung (122, 123) auf, wobei die mindestens eine Windung (121) der Schwingspule (120) auf der Membran (110) aufgedruckt oder aufgebracht ist und wobei die erste Zuleitung (122) der Spule (120) auf der ersten Seite der Membran (110) und die zweite Zuleitung (123) auf einer zweiten Seite der Membran (110) vorgesehen ist.An electrodynamic transducer is provided with a vibratable membrane (110) having first and second sides and a via (128). The electrodynamic transducer further comprises a voice coil (120) having at least one turn (121) and first and second leads (122, 123), wherein the at least one turn (121) of the voice coil (120) is printed on the membrane (110) or is applied and wherein the first supply line (122) of the coil (120) on the first side of the membrane (110) and the second supply line (123) on a second side of the membrane (110) is provided.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Schallwandler.The present invention relates to an electrodynamic sound transducer.

Elektrodynamische Schallwandler sind hinlänglich bekannt und weisen eine schwingfähige Membran, eine mit der Membran gekoppelte Schwingspule sowie ein Magnetsystem auf, welches mit der Schwingspule zusammenwirkt. Die Membran und die Schwingspule bilden dabei das schwingfähige Element des elektrodynamischen Schallwandlers.Electrodynamic transducers are well known and have a vibrating diaphragm, a voice coil coupled to the diaphragm and a magnet system which cooperates with the voice coil. The membrane and the voice coil thereby form the oscillatory element of the electrodynamic transducer.

Bei einem herkömmlichen elektrodynamischen Schallwandler kann die schwingende Masse bestehend aus der Membran und der Schwingspule zu groß sein und sich somit als nachteilig erweisen.In a conventional electrodynamic transducer, the oscillating mass consisting of the membrane and the voice coil may be too large and thus prove to be disadvantageous.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrodynamischen Schallwandler mit einer reduzierten schwingenden Masse vorzusehen.It is an object of the present invention to provide an electrodynamic transducer with a reduced oscillating mass.

Diese Aufgabe wird durch einen elektrodynamischen Schallwandler nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by an electrodynamic transducer according to claim 1.

Somit wird ein elektrodynamischer Schallwandler vorgesehen, der eine schwingfähige Membran und eine auf der Membran aufgebrachte gedruckte Spule aufweist.Thus, an electrodynamic transducer is provided which has a vibratable diaphragm and a printed coil applied to the diaphragm.

Dadurch, dass die Spule auf die Membran gedruckt oder anderweitig aufgebracht wird, wird keine Wickelmaschine mehr benötigt. Durch das Drucken oder Aufbringen der Spule auf der Membran kann die Masse des Schwingsystems bestehend aus der Membran und der Spule reduziert werden. Das Aufbringen der Leiterbahnen oder Windungen der Spule kann z. B. durch einen Ätz-Prozess (der aus der Leiterplatten-Herstellung bekannt ist) erfolgen.The fact that the coil is printed on the membrane or otherwise applied, no winding machine is required. By printing or applying the coil on the membrane, the mass of the vibration system consisting of the membrane and the coil can be reduced. The application of the tracks or windings of the coil can, for. B. by an etching process (which is known from the printed circuit board manufacturing) done.

Alternativ dazu können die Leiterbahnen für die Spule auf einer Flex-Leiterplatte aufgebracht werden, wobei die Flex-Leiterplatte dann auf der schwingfähigen Membran aufgeklebt werden kann. In diesem Fall kann eine Durchkontaktierung in der Flex-Leiterplatte vorgesehen sein. Durch die Durchkontaktierung auf der Flex-Leiterplatte kann eine erste Zuleitung für die Spule auf einer Seite der Leiterplatte und die andere Zuleitung zu der Spule auf der anderen Seite der Leiterplatte vorgesehen sein.Alternatively, the conductor tracks for the coil can be applied to a flex circuit board, wherein the flex circuit board can then be adhered to the oscillatable membrane. In this case, a via can be provided in the flex circuit board. Through the feedthrough on the flex circuit board, a first supply line for the coil may be provided on one side of the circuit board and the other supply line to the coil on the other side of the circuit board.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Spule mindestens eine Windung auf, die nebeneinander auf der Membran gedruckt oder aufgebracht sind. Da die Spule auf die Membran gedruckt wird, kann eine Spule realisiert werden, bei welcher mehrere Windungen nebeneinander angeordnet sind. Dies ist vorteilhaft hinsichtlich der Bauhöhe des elektrodynamischen Schallwandlers.In accordance with one aspect of the present invention, the coil has at least one turn printed or applied side by side on the membrane. Since the coil is printed on the membrane, a coil can be realized in which a plurality of turns are arranged side by side. This is advantageous in terms of the height of the electrodynamic transducer.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Membran eine erste und zweite Seite, eine erste Zuleitung auf der ersten Seite und eine zweite Zuleitung auf der zweiten Seite der Membran sowie eine Durchkontaktierung von der ersten auf die zweite Seite der Membran auf. Damit kann beispielsweise eine Zuleitung zu der Spule auf einer ersten Seite der Membran und die Rückleitung bzw. zweite Zuleitung auf der zweiten Seite der Membran vorgesehen bzw. gedruckt werden.According to another aspect of the present invention, the membrane has first and second sides, a first lead on the first side and a second lead on the second side of the membrane, and a via from the first to the second side of the membrane. Thus, for example, a supply line to the coil on a first side of the membrane and the return line or second supply line on the second side of the membrane can be provided or printed.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist der elektrodynamische Wandler ein Magnetsystem mit zwei radial magnetisierten Magnetringen auf. Die Spule ist zwischen den zwei Magnetringen vorgesehen.According to a further aspect of the present invention, the electrodynamic converter has a magnet system with two radially magnetized magnetic rings. The coil is provided between the two magnetic rings.

Der elektrodynamische Schallwandler gemäß der Erfindung weist eine Membran, ein Magnetsystem und eine Schwingspule auf. Das Magnetsystem weist mindestens einen ersten und zweiten Magnetring auf, die jeweils radial magnetisiert sind. Die Magnetisierungsrichtung des ersten und zweiten Magnetringes kann gleichsinnig oder entgegengesetzt ausgestaltet sein. Die Membran kann mit oder ohne Kalotte vorgesehen sein.The electrodynamic transducer according to the invention comprises a diaphragm, a magnet system and a voice coil. The magnet system has at least one first and second magnetic ring, which are each radially magnetized. The magnetization direction of the first and second magnetic ring can be configured in the same direction or opposite. The membrane can be provided with or without dome.

Durch Reduzierung des Gewichts der Spule und der Membran kann der effektive Frequenzbereich des Wandlers vergrößert werden. Ferner kann ein besseres Impulsverhalten erhalten werden. Der erfindungsgemäße Schallwandler ist einfach aufgebaut, weist eine hohe Robustheit sowie einen hohen Schalldruckpegel auf.By reducing the weight of the coil and the diaphragm, the effective frequency range of the transducer can be increased. Furthermore, a better impulse behavior can be obtained. The transducer according to the invention is simple in construction, has a high degree of robustness and a high sound pressure level.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des elektrodynamischen Schallwandlers sollte berücksichtigt werden, dass aufgrund der geringen Anzahl von Windungen eine geringere Empfindlichkeit vorhanden ist, was zu einem schlechteren Signal-Rausch-Verhalten führen kann. Um dies zu verhindern, können mehrere oder mehrlagige Leiterplatten verwendet werden. Ferner kann die Spulendimensionierung optimiert werden.In the embodiment of the electrodynamic transducer according to the invention should be taken into account that due to the small number of turns less sensitivity is present, which can lead to a poorer signal-to-noise behavior. To prevent this, multiple or multi-layer printed circuit boards can be used. Furthermore, the coil dimensioning can be optimized.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein planardynamischer Schallwandler vorgesehen, bei welchem die Spule beispielsweise mittels eines Ätzprozesses hergestellt werden kann.According to one aspect of the present invention, a planar dynamic sound transducer is provided, in which the coil can be produced for example by means of an etching process.

Erfindungsgemäß wird ein breitbandiger Übertragungsbereich ermöglicht (aufgrund der niedrigeren schwingenden Masse), ohne dabei zusätzliche Resonatoren verwenden zu müssen.According to the invention, a broadband transmission range is made possible (due to the lower oscillating mass) without having to use additional resonators.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Advantages and embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Membran mit einer aufgebrachten Spule gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, 1 shows a schematic representation of a membrane with an applied coil according to a first embodiment,

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Spule eines dynamischen Schallwandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, 2 shows a schematic representation of a coil of a dynamic sound transducer according to a second embodiment,

3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, 3 shows a perspective sectional view of an electrodynamic transducer according to a third embodiment,

4 zeigt eine schematische Ansicht einer Spule für einen elektrodynamischen Schallwandler gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel, 4 shows a schematic view of a coil for an electrodynamic transducer according to a fourth embodiment,

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Mehrzahl von Spulen für einen dynamischen Schallwandler gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel, und 5 shows a schematic representation of an arrangement of a plurality of coils for a dynamic sound transducer according to a fifth embodiment, and

6 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines dynamischen Schallwandlers gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. 6 shows a perspective sectional view of a dynamic transducer according to a sixth embodiment.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Membran mit einer aufgebrachten Spule gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Auf einer Membran 110 ist eine Spule 120 mit mindestens einer Windung 121 gedruckt bzw. auf andere Art und Weise auf der Membran aufgebracht. Die Spule kann zwei Zuleitungsanschlüsse 122, 123 aufweisen. 1 shows a schematic representation of a membrane with an applied coil according to a first embodiment. On a membrane 110 is a coil 120 with at least one turn 121 printed or otherwise applied to the membrane. The coil can have two supply connections 122 . 123 exhibit.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Spule eines dynamischen Schallwandlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In 2 ist insbesondere eine Ausgestaltung einer Spule für einen elektrodynamischen Schallwandler gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Die Spule weist hierbei mindestens eine Windung 121 auf, welche auf einer Membran 110 gedruckt oder anderweitig aufgebracht werden kann. Die Spule 120 weist ferner eine erste und zweite Kontaktfläche 122, 123 auf, mittels welcher die Spule 120 kontaktiert wird. Hierbei kann die erste und zweite Kontaktfläche 122, 123 optional auf unterschiedlichen Seiten der Membran 110 vorgesehen sein. Ferner kann eine Durchkontaktierung 128 zwischen einer ersten und zweiten Seite der Membran 110 vorgesehen. Ein flexibler Bereich 125 der Spule 120 ist an den ersten und zweiten Anschluss 122, 123 gekoppelt. Auf der anderen Seite des flexiblen Bereiches 125 können Kontaktflächen 126, 127 vorgesehen sein. 2 shows a schematic representation of a coil of a dynamic sound transducer according to a second embodiment. In 2 In particular, an embodiment of a coil for an electrodynamic transducer according to the second embodiment is shown. The coil here has at least one turn 121 on which on a membrane 110 printed or otherwise applied. The sink 120 also has a first and second contact surface 122 . 123 on, by means of which the coil 120 will be contacted. Here, the first and second contact surface 122 . 123 optional on different sides of the membrane 110 be provided. Furthermore, a via can 128 between a first and second side of the membrane 110 intended. A flexible area 125 the coil 120 is at the first and second connection 122 . 123 coupled. On the other side of the flexible area 125 can contact surfaces 126 . 127 be provided.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Schwingspule bzw. die mindestens eine Windung der Schwingspule auch auf einer Flex-Leiterplatte aufgebracht sein, wobei die Flex-Leiterplatte dann auf der Membran bzw. an der Membran befestigt wird. Alternativ dazu kann die Spule als Flex-Spule oder als eine Spule mit einem Flex-Träger ausgestaltet sein. In diesem Fall ist die Kontaktierung dann nicht in der Membran, sondern in der Flex-Leiterplatte bzw. der Flex-Spule vorgesehen. Ferner ist dann die erste und zweite Zuleitung für die Spule nicht auf der Membran, sondern auf der Flex-Leiterplatte vorgesehen.According to a further embodiment of the invention, the voice coil or the at least one turn of the voice coil can also be applied to a flex circuit board, wherein the flex circuit board is then mounted on the membrane or on the membrane. Alternatively, the coil may be configured as a flex coil or as a coil with a flex carrier. In this case, the contacting is not provided in the membrane, but in the flex circuit board or the flex coil. Furthermore, then the first and second supply line for the coil is not provided on the membrane, but on the flex circuit board.

3 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines elektrodynamischen Schallwandlers gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Der elektrodynamische Schallwandler 100 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist eine Membran 110, eine Spule 120 und ein Magnetsystem 130 auf. Die Membran 110 kann an ihrer Außenseite 111 beispielsweis an einem Chassis oder einem Gehäuse des Schallwandlers befestigt werden. In der Mitte der Membran 110 ist keine Kalotte, sondern eine gerade Fläche 112 vorgesehen. Die Windungen 121 der Spule 120 sind im Bereich der Magnetringe 131, 132 vorgesehen. Die Windungen 121 der Spule 120 können nebeneinander angeordnet sein. Insbesondere können sie erfindungsgemäß aufgedruckt oder aufgeätzt werden. Andere Herstellverfahren sind ebenfalls möglich. 3 shows a perspective sectional view of an electrodynamic transducer according to a third embodiment. The electrodynamic transducer 100 according to the third embodiment, a membrane 110 , a coil 120 and a magnet system 130 on. The membrane 110 can on its outside 111 For example, be attached to a chassis or a housing of the transducer. In the middle of the membrane 110 is not a dome, but a straight surface 112 intended. The turns 121 the coil 120 are in the field of magnet rings 131 . 132 intended. The turns 121 the coil 120 can be arranged side by side. In particular, they can be printed or etched according to the invention. Other manufacturing methods are also possible.

Die Leiterbahnen 121 der Spule 122 können beispielsweise zwischen 30 und 70 μm breit sein und einen Isolationsabstand zwischen 30 und 70 μm aufweisen. Die Membran kann eine geringe Dicke von beispielsweise 12,5 μm aufweisen. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Membran ebenfalls andere Dicken aufweisen kann.The tracks 121 the coil 122 may for example be between 30 and 70 microns wide and have an isolation distance between 30 and 70 microns. The membrane may have a small thickness of, for example 12.5 microns. It should be noted, however, that the membrane may also have other thicknesses.

Mit dem erfindungsgemäßen elektrodynamischen Schallwandler, und insbesondere der auf der Membran aufgedruckten bzw. aufgebrachten Spule, ist eine Integration der Drahtzuleitung, eine Integration der Kontaktierung, eine Implementierung einer Durchkontaktierung bei einer zweilagigen Nutzung sowie eine Kontaktierung zwischen Membran und der Spule durch einen applizierten Klebefilm möglich.With the electrodynamic transducer according to the invention, and in particular the printed or applied on the membrane coil, an integration of the wire feed, an integration of the contact, an implementation of a via in a two-ply use as well as a contact between the membrane and the coil by an applied adhesive film is possible ,

Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel kann eine Vergrößerung der Spulenabmaße zur weiteren Optimierung des elektrodynamischen Schallwandlers verwendet werden. Hierbei sollte darauf geachtet werden, dass die Empfindlichkeit des Schallwandlers im Widerspruch steht zu dem Gewicht der Spule. Somit kann beispielsweise ein mehrlagiger Aufbau der Spule dazu dienen, den Wirkungsgrad des Schallwandlers zu verbessern. Hierbei muss auch eine Erhöhung der Impedanz mit berücksichtigt werden.According to the third embodiment, an increase in the coil dimensions can be used to further optimize the electrodynamic transducer. Care should be taken here that the sensitivity of the transducer is inconsistent with the weight of the coil. Thus, for example, a multilayer structure of the coil can serve to improve the efficiency of the sound transducer. In this case, an increase in the impedance must also be taken into account.

4 zeigt eine schematische Ansicht einer Spule für einen elektrodynamischen Schallwandler gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel. Auf der Membran 110 wird eine Flachspule 120 mit mindestens einer Windung 121 aufgebracht. Ein erster Anschluss 121 ist auf einer ersten Seite der Membran und ein zweiter Anschluss 122 ist auf der zweiten Seite der Membran. Ferner ist eine Durchkontaktierung 128 in der Membran 110 vorgesehen. An die Spule 120 schließt sich ein flexibler Bereich 125 an, welcher mittels Kontaktpads 126, 127 kontaktiert werden kann. Die Ausgestaltung der Spule gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel stellt eine Ausgestaltung einer flachen, flexiblen Leiterplatte inklusive Kontaktierungsmöglichkeiten dar. Durch die Länge des flexiblen Bereiches 125 kann eine Minimierung der Steifigkeit bei Auslenkungen der Membran realisiert werden. 4 shows a schematic view of a coil for an electrodynamic transducer according to a fourth embodiment. On the membrane 110 becomes a flat coil 120 with at least one turn 121 applied. A first connection 121 is on a first side of the diaphragm and a second port 122 is on the second side of the membrane. Further, a via 128 in the membrane 110 intended. To the coil 120 closes a flexible area 125 on, which by means of contact pads 126 . 127 can be contacted. The embodiment of the coil according to the fourth exemplary embodiment represents an embodiment of a flat, flexible printed circuit board including contacting possibilities. By the length of the flexible region 125 it is possible to realize a minimization of the rigidity during deflections of the membrane.

5 zeigt eine schematische Darstellung einer Anordnung einer Mehrzahl von Spulen für einen dynamischen Schallwandler gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. In 5 ist insbesondere ein Nutzenaufbau für 80 Spulen 120 gezeigt. Insbesondere durch Herstellungsverfahren aus der Leiterplattenindustrie können die erfindungsgemäßen flexiblen und flachen Leiterplattenspulen kostengünstig realisiert werden. 5 shows a schematic representation of an arrangement of a plurality of coils for a dynamic sound transducer according to a fifth embodiment. In 5 is in particular a benefit structure for 80 coils 120 shown. In particular, by manufacturing processes from the printed circuit board industry, the flexible and flat circuit board coils according to the invention can be realized inexpensively.

6 zeigt eine perspektivische Schnittansicht eines dynamischen Schallwandlers gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel. Eine Membran 110 ist an ihrem äußeren Rand 111 beispielsweise an einem Chassis des Wandlers 100 befestigt. Im mittleren Bereich weist die Membran 110 einen flachen Bereich 112 auf. Das Magnetsystem 130 ist als zwei Magnetringe 131, 132 ausgestaltet, welche radial magnetisiert sind. Im Bereich der Magnetringe ist die flache Spule 120 vorgesehen. Diese Spule 120 kann bedruckt bzw. anderweitig auf die Membran 110 aufgebracht sein. 6 shows a perspective sectional view of a dynamic transducer according to a sixth embodiment. A membrane 110 is at its outer edge 111 for example, on a chassis of the converter 100 attached. In the middle area has the membrane 110 a flat area 112 on. The magnet system 130 is as two magnet rings 131 . 132 designed, which are radially magnetized. In the field of magnetic rings is the flat coil 120 intended. This coil 120 can be printed or otherwise on the membrane 110 be upset.

Die Erfindung betrifft einen elektrodynamischen Schallwandler mit einer schwingfähigen Membran und einer Schwingspule. Die mindestens eine Windung der Schwingspule kann hierbei direkt auf der schwingfähigen Membran aufgedruckt, aufgebracht oder anderweitig vorgesehen sein.The invention relates to an electrodynamic transducer with a vibratable membrane and a voice coil. The at least one turn of the voice coil can in this case be printed directly on the oscillatable membrane, applied or otherwise provided.

Alternativ dazu kann die mindestens eine Windung der Schwingspule auf einer Flex-Leiterplatte vorgesehen sein, welche dann wiederum auf bzw. an der Membran befestigt wird, so dass die Leiterplatte mit der darauf aufgebrachten Windung der Schwingspule sich zusammen mit der Membran bewegt.Alternatively, the at least one turn of the voice coil may be provided on a flex circuit board, which in turn is then mounted on or on the diaphragm so that the circuit board with the coil of voice coil thereon moves together with the diaphragm.

Claims

Electrodynamic transducer, with a vibratable membrane ( 110 ) with a first and second side and a via ( 128 ), a voice coil ( 120 ) with at least one turn ( 121 ) and a first and second supply line ( 122 . 123 ), wherein the at least one turn ( 121 ) of the voice coil ( 120 ) on the membrane ( 110 ) is printed or applied, wherein the first supply line ( 122 ) of the coil ( 120 ) on the first side of the membrane ( 110 ) and the second supply line ( 123 ) on a second side of the membrane ( 110 ) is provided.

Electrodynamic transducer according to claim 1, wherein the coil ( 120 ) a plurality of turns ( 121 ) juxtaposed on the membrane ( 110 ) are arranged.

Electrodynamic transducer according to one of claims 1 or 2, further comprising a magnet system ( 130 ) having a first and second radially magnetized magnetic ring ( 131 . 132 ), wherein the coil ( 120 ) between the first and second magnetic ring ( 131 . 132 ) is provided.

Electrodynamic transducer, with a vibratable membrane ( 110 ), a voice coil ( 120 ) with at least one turn ( 121 ) and a first and second supply line ( 122 . 123 ), a flex circuit board on which the at least one winding and the first and second supply line ( 122 . 123 ) of the voice coil ( 120 ), wherein the flex circuit board has a via, wherein the first supply line ( 122 ) of the coil ( 120 ) on a first side of the flex circuit board and the second supply line ( 123 ) is provided on the second side of the flex circuit board, wherein the flex circuit board on or on the vibratable membrane ( 110 ) is attached.

Electrodynamic transducer according to claim 4, wherein the coil ( 120 ) a plurality of turns ( 121 ) side by side on the flex circuit board ( 110 ) are arranged.