阅读说明：本技术 形成音频换能器膜片的系统和方法 (System and method for forming an audio transducer diaphragm ) 是由 理查德·沃伦·利特尔 于 2018-05-02 设计创作，主要内容包括：本文公开了形成换能器膜片的系统和方法。在一个实施例中,一种生产换能器膜片的方法包括在第一成形工具和第二成形工具之间接收工件。该工件可以具有限定中心孔的内边界。该具有孔的工件在第一成形工具和第二成形工具之间被压缩以形成换能器膜片。(Systems and methods of forming a transducer diaphragm are disclosed herein. In one embodiment, a method of producing a transducer diaphragm includes receiving a workpiece between a first forming tool and a second forming tool. The workpiece may have an inner boundary defining a central bore. The workpiece having the hole is compressed between a first forming tool and a second forming tool to form a transducer diaphragm.)

形成音频换能器膜片的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年5月9日提交的题为“形成音频换能器膜片的系统和方法”的美国专利申请No.15/590,329的优先权，其全部内容通过引用并入本文以用于所有目的。

技术领域

本公开总体上涉及消费品，并且更具体地，涉及用于形成换能器的方法、系统、产品、特征、服务和其他元件，包括换能器膜片和/或其另一方面。

背景技术

音频换能器包括响应于电信号而移动以产生声能(例如，声音)的锥体或膜片。膜片可以由各种材料制成，例如纸张、金属、陶瓷等。例如，常规的金属扬声器膜片可以由冲压成截头锥体或锥体形状的金属片坯料制成。从冲压的锥体上打孔出中心孔，从而创建锥体的内边界。然而，在许多实例中，常规的金属锥体成形工艺会在锥体的中心附近拉伸金属材料和对金属材料加压力，导致锥体侧壁的厚度变化过大，并且增加内边界撕裂的可能性。

具体实施方式

I.概述

本文公开了形成换能器膜片的系统和方法。在一个实施例中，例如，一种生产换能器膜片的方法可以包括在第一成形工具和第二成形工具之间接收工件。工件可以包括限定孔(例如，开孔、间隙、开口等)的内边界。第一成形工具和第二成形工具在其间压缩工件，从而使工件变形并形成换能器膜片。在一些实施例中，在第一成形工具和第二成形工具之间接收工件之前，通过打孔出工件的中心部分来形成中心孔。在一些实施例中，所得到的换能器膜片具有大致上椭圆形的截头锥体形状和/或截头圆锥形状。在某些实施例中，换能器膜片具有旋转不对称形状。在一些实施例中，在第一成形工具和第二成形工具之间压缩工件之后，中心孔的直径从第一直径增加到更大的第二直径。在某些实施例中，工件包括金属，例如，铝、镁、钛和/或其合金。在另外的实施例中，工件可以包括另一种合适的金属。在一些实施例中，换能器膜片具有侧壁，该侧壁具有包括最小厚度和最大厚度的厚度范围，其中，最小厚度为最大厚度的预定百分比(例如，85％、88％、90％、92％、95％、98％等)。

在另一实施例中，形成扬声器膜片的方法包括去除工件的中心部分以形成具有中心孔的未完成的扬声器膜片。该方法还包括在第一成形工具和第二成形工具之间压缩未完成的扬声器膜片以形成扬声器膜片。例如，在一些实施例中，扬声器膜片具有大致上椭圆形的截头锥体形状。在某些实施例中，扬声器膜片可以具有旋转不对称形状。在一些实施例中，在形成扬声器膜片之后，扬声器膜片中的中心孔的直径从第一直径增加到更大的第二直径。在一些实施例中，压缩未完成的扬声器膜片包括相对于第二成形工具移动第一成形工具。在一个实施例中，例如，当在第一成形工具和第二成形工具之间压缩未完成的扬声器膜片时，第一成形工具的成形部分与中心孔轴向对准，并且第一成形工具的成形部分朝向中心孔移动。在一些实施例中，工件的去除的中心部分包括一个或多个具有大致圆形形状的孔。在某些实施例中，工件的去除的中心部分具有大致上对称的多边形形状的一个或多个孔。然而，在其他实施例中，去除的中心部分具有不对称多边形形状的一个或多个孔。在另外的实施例中，去除的中心部分包括在工件中形成的一个或多个狭缝。

在又一个实施例中，一种构造音频换能器组件的方法包括通过压缩在第一成形工具和第二成形工具之间具有中心孔的金属工件来形成换能器膜片。金属工件可以包括例如限定中心孔的内边界。该方法还包括将膜片附接到具有磁体的框架，并且将膜片可操作地耦接到被磁体围绕的线圈。线圈电连接到电信号源，并且被配置为响应于从电信号源接收的电信号来致动膜片。在一些实施例中，在形成膜片之前，去除金属膜的中心部分，从而形成中心孔。在某些实施例中，在形成膜片之后，扬声器膜片中的中心孔的直径从第一直径增加到更大的第二直径。

在其他示例中，这些示例性实现中的每一个可以被体现为方法、被配置为执行该实现的设备、被配置为执行该实现的设备系统、或包含指令的非暂时性计算机可读介质，所述指令可由一个或多个处理器执行以执行该实现。本领域普通技术人员将理解，本公开包括许多其他实施例，包括本文描述的示例特征的组合。而且，被描述为由给定设备执行以阐明技术的任何示例操作可以由包括本文描述的设备在内的任何数量的合适设备来执行。

尽管本文描述的一些示例可以涉及由给定行动者(例如“用户”和/或其他实体)执行的功能，但是应当理解，该描述仅出于解释的目的。除非权利要求本身的语言明确要求，否则不应将权利要求解释为要求任何此类示例行动者进行动作。

在附图中，相同的附图标记表示相同或至少大致相似的元件。为了促进对任何特定元件的讨论，任何参考数字中的一个或多个最高有效位指的是首次引入该元件的附图。例如，元件160在参考图1被首次引入和讨论。

II.示例换能器

图1是根据所公开的技术的实施例配置的扬声器或换能器组件100的截面侧视图.换能器组件100包括容纳磁体组件104(例如，一个或多个包含钕的永磁体)的篮、壳体或框架102。磁体组件104围绕从框架102的下部延伸的磁极或芯部108。线圈106围绕芯部108，并且包括负极端子107a和正极端子107b。柔性膜或包围物112将膜片160弹性地耦接到框架102。防尘帽116覆盖膜片160中的孔140，以保护音圈108免受外部灰尘和其他污染物。阻尼器或星形轮114将扬声器框架102耦接到音圈106，并保持音圈106相对于磁体组件104的同心位置以及音圈106和孔140的轴向对准。星形轮114可以在膜片160和音圈106上提供恢复力，从而防止过度的向内和/或向外移动。

在操作中，音圈106经由端子107a和107b从放大器和/或另一个电信号源(未示出)接收电信号(例如，音频电信号)。通过音圈106的电信号流形成相应的磁场。作为响应，磁体组件104向内和向外驱动音圈106，其相应地向内和向外移动膜片160，从而产生声音。

III.示例方法

图2A是具有中心部分225并包括基材的片材220的平面图。片材中的多个孔224可以在制造成产品(例如，金属换能器膜片)期间有助于片材220在模具上的对准。在一些实施例中，基材包括能够形成为片材的金属，例如铝、黄铜、铜、钢、锡、镍、钛和/或其合金。在其他实施例中，基材可以包括另一种金属，例如，镁、铍和/或其合金。在一些实施例中，片材220可以具有0.5mm或更小的厚度(例如，在约0.05mm与0.5mm之间、在约0.1mm与0.20mm之间、或在约0.12mm与0.15mm之间的厚度)。在其他实施例中，片材220可以具有任何合适的厚度。此外，在图2A所示的实施例中，片材220具有大致矩形形状。然而，在其他实施例中，片材220可以具有另一种合适的形状(例如，圆形、椭圆形、正方形、三角形、梯形、六边形、八边形)。

图2B是工件230的平面图，该工件230包括片材220并且包括内边界226，该内边界226限定了形成在工件230中的中心孔240(例如，工件230的中心区域中的一个或多个开孔、间隙、开口)。中心孔240可以例如通过切割、打孔或以其他方式从片材220去除中心部分225(图2A)而形成。在图2B所示的实施例中，中心孔240包括工件230中的圆形孔，该圆形孔的尺寸D1(例如，直径)在约1mm与约100mm之间(例如，在约10mm与约100mm之间)。如下所述，在其他实施例中，工件230可以包括一个或多个具有任何合适的形状和/或大小的孔。

图3至图7是根据所公开的技术的另外实施例配置的相应的工件330、430、530、630和730的示意性平面图。同时参考图3-7，如以上参考图2B所讨论的，工件330、430、530、630和730可以由片材220制成。工件330包括具有多边形形状(例如三角形)的中心孔340。工件430包括具有菱形、方形和/或平行四边形形状的中心孔440。工件530包括六角形的中心孔540。工件630包括不规则的中心孔640(例如，云形)。工件730包括具有狭缝的中心孔740。

图8是根据所公开的技术的另一实施例配置的工件830的示意性平面图。工件830包括多个孔840(分别标识为第一孔840a和第二孔840b)。在图8所示的实施例中，工件830包括两个孔840。然而，在其他实施例中，工件830可以包括三个或更多个孔840。在一些实施例中，孔840位于工件830中除中心区域之外的位置。

图9A是根据所公开的技术的实施例配置的膜片形成机(例如，冲压压制)或系统950的示意性侧视图。系统950可以包括被配置为控制系统950的控制器952。上模具或第一成形工具954具有成形部分955。下模具或第二成形工具956可以被配置成在成形操作(例如，冲压、压制和/或另一种合适的金属冷成形工艺)期间接收并保持工件230。多个柱体957可以在工件230中接收孔224中的相应多个孔，使得工件230被固定在第二成形部分956上并且沿着轴线A与第一成形工具954和成形部分对准。

控制器952可以包括存储器和一个或多个处理器，其可以采取通用或专用处理器或控制器的形式。例如，控制器952可以包括微处理器、微控制器、专用集成电路、数字信号处理器等。存储器可以是数据存储设备，其可以加载有由一个或多个处理器执行以实现这些功能的一个或多个软件组件。因此，存储器可以包括一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，其示例可以包括：易失性存储介质(例如，随机存取存储器、寄存器、高速缓存等)、以及非易失性存储介质(尤其例如，只读存储器、硬盘驱动器、固态驱动器、闪存和/或光存储设备等)。

在操作中，第二成形工具956在其上接收并固定工件230。控制器952指示第一成形工具954沿轴线A在箭头B所示的方向上朝向第二成形工具956移动。第一成形工具954朝向第二成形工具956的移动导致成形部分955在第一成形工具954和第二成形工具956之间接合并压缩工件230。如下所述，在成形工具954和956之间压缩工件230使工件230变形，将其从片材转变成期望的形状。图9B和9C示出了压缩之前和压缩之后的工件230。图9B是工件230的平面图。图9C是在以上参考图9A讨论的压缩操作之后的未完成的膜片或中间工件230’的平面图。在图9C所示的实施例中，中间工件230’包括在其中形成的换能器膜片960(例如，换能器锥体)和边缘材料964。由于以上参考图9A讨论的压缩，中间工件230’包括相对于中心孔240具有不同大小(例如，较大直径)的相应中心孔240’。在一些实施例中，由于系统950的单个压缩操作而形成了中间工件230’。在其他实施例中，系统950可以在工件230上执行多个压缩操作(例如，渐进式冲压和/或滚动)以形成中间工件230’。

图9D是中间工件230′的平面图，其中膜片包括限定中心孔940的第一边界970(例如，内边界、圆周和/或周界)，该中心孔940相对于孔240和240′具有增大的大小。在一些实施例中，通过在中心孔240′处打孔中间工件230′来形成中心孔940(图9C)。在其他实施例中，可以在中间工件230’上执行任何适当的操作(例如，切割)，以增加从中心孔240’到中心孔940的转换。

图9E是在去除工件230’的边缘材料938之后具有第二边界962的膜片960的俯视图。图9F是换能器膜片960的等距侧视图。图9G是图9F的放大部分。同时参考图9E-9G，膜片960包括第一基底部分961a(例如，上基底)和第二基底部分961b(例如，下基底)。膜片960还包括与第二表面(例如，后表面)相对的第一表面963a(例如，前表面)。第二边界962(例如，外边界、周界和/或圆周)在膜片960中限定了开口968。在图9F所示的实施例中，膜片960具有大致上椭圆形的截头锥体形状。在其他实施例中，膜片960可以具有其他合适的形状，包括例如截头圆锥形状、圆锥形状等。

第一边界970和第二边界962具有相应的尺寸D2和D3(例如，直径、长度和/或宽度)。在一些实施例中，尺寸D2是在约10mm与100mm之间的直径(例如，在约20mm与约90mm之间、在约30mm与约50mm之间或在约40mm之间)，并且尺寸D3是在约20mm与约500mm之间的宽度(例如，在约25mm与约250mm之间、在约30mm与约200mm之间、在约150mm与180mm之间或约170mm)。在其他实施例中，尺寸D2和D3可以是任何合适的直径、长度或宽度。此外，D4指示第一边界970和第二边界962之间的轴向距离。在一些实施例中，例如，距离D4对应于在约10mm与约100mm之间(例如，在约20mm与约50mm之间、在约25mm与约35mm之间或约28mm)的膜片960的高度。

一个或多个侧壁964在第一基底部分962a和第二基底部分962b之间从第一边界970延伸到第二边界962。如图9G所示，一个或多个侧壁964具有包括最大或第一厚度T1以及最小或第二厚度T2的厚度范围。在一些实施例中，例如，厚度范围在约0.1mm与约0.3mm之间(例如，在约0.135mm与约0.15mm之间)。第一厚度T1可以在约0.14mm与约0.15mm之间(例如，在约0.145mm与0.150mm之间，或约0.149mm)。第二厚度T2可以在约0.135mm与约0.145mm之间(例如，在约0.137mm与0.142mm之间、在约0.139mm与约0.141mm之间或约0.14mm)。在一些实施例中，第二厚度T2是第一厚度T1的预定百分比(例如，90％)。然而，在其他实施例中，预定百分比可以是另一合适的百分比(例如，在约80％与约99％之间、在约85％与约98％之间、在约87％与约93％之间、在约88％与92％之间)。

图10是生产换能器膜片的过程1000的流程图。在一些实施例中，过程1000包括存储在非暂时性计算机可读存储器上的指令，该指令在由一个或多个处理器执行时可以使一个或多个机器和/或系统(例如，图9A的系统950)执行一项或多项操作。在某些方面，单个机器或系统可以执行下文描述的所有操作。在其他方面，过程1000由一个以上的机器或系统执行。在某些方面，过程1000包括比以下参考图10描述的步骤附加或更少的步骤。此外，图10所示的步骤不一定表示执行这些步骤的顺序。

在方框1010处，过程1000可以可选地包括在工件中形成一个或多个孔(例如，图2B的工件230中的孔240)。如以上参考图2B-8所讨论的，一个或多个孔可以包括任何合适的形状，包括例如一个或多个圆形、椭圆形、三角形、正方形、五边形、六边形、狭缝、非多边形形状等。一个或多个孔可以使用任何合适的操作形成，例如打孔、切割等。

在方框1020处，过程1000包括将具有一个或多个中心孔的工件接收到机器或系统(例如，图9A的系统950)中。如图9A所示，例如，在两个或更多个成形工具(例如，模具)之间接收工件，以准备压缩和/或变形操作。在一个实施例中，例如，至少一个成形工具具有成形部分，该成形部分与在工件中形成的一个或多个中心孔中的至少一个对准。

在方框1030处，过程1000包括在工件中形成膜片(例如，图9C-9F的膜片960)。如以上参考图9C所讨论的，可以通过将第一成形工具移向保持工件的第二成形工具来形成膜片。第一成形工具可以冲击和/或接合工件并使工件的一部分弹性变形为期望的形状(例如，椭圆形的截头锥体形状)。

在方框1040处，过程1000可以可选地包括调整膜片中的一个或多个中心孔的大小。如图9C和9D所示，例如，一个或多个中心孔的大小(例如，直径)可以从第一大小(例如，图9C的孔240′的直径)增加到更大的第二大小(例如，图9D的孔940的尺寸D2(图9F))。可以使用任何合适的手段来调节一个或多个孔的大小，包括例如打孔一个或多个孔。在一些实施例中，基于以上参考框1030所述的去除在成形操作期间可能接收压力的工件中邻近中心孔的部分，来选择更大的第二大小。

在方框1050处，过程1000可以可选地包括从工件去除多余的材料。如图9D所示，例如，生产膜片960的步骤可能导致多余的边缘材料962。如图9E所示，可以使用任何合适的手段去除边缘材料，包括例如从工件切割和/或修整边缘材料。

在方框1060处，过程1000可以可选地包括在附接至换能器之前对膜片的附加处理。在一些实施例中，例如，膜片在形成之后被清洁和阳极氧化。

图11是生产换能器(例如，图1的换能器100)的过程1100的流程图。在一些实施例中，过程1100包括存储在非暂时性计算机可读存储器上的指令，该指令在由一个或多个处理器执行时可以使一个或多个机器和/或系统执行一个或多个操作。在某些方面，单个机器或系统可以执行下文描述的所有操作。在其他方面，过程1100可以由一个以上的机器或系统执行。在一些方面，过程1100可以包括比以下参考图11描述的步骤附加或更少的步骤。此外，图11所示的步骤不一定表示执行这些步骤的顺序。

在方框1110处，如上面参考图10所述，过程1100包括形成换能器膜片(例如，图9F的膜片960)。

在方框1120处，过程1100包括将换能器膜片附接到具有磁体(例如，图1的磁体组件104)的换能器框架(例如，图1的框架102)。换能器包围物(例如，图1的包围物112)可以将膜片的外边界(例如，第二边界962)附接到框架。将膜片附接到框架可以进一步包括，例如，将音圈(例如，图1的音圈108)可操作地耦接到膜片的内边界(例如，图9F的第一边界970)。如以上参考图1所讨论的，例如，将膜片可操作地耦接到被磁体包围的线圈可以允许线圈响应于经由线圈上的端子(例如，图1的端子107a和b)从电信号源接收到的电信号来致动膜片，从而产生声音。

IV.示例数据

图12A是根据本公开的实施例配置的增强型工件1230a的平面图。图12B是常规工件1230b的俯视图。图12C是具有位置1-12的换能器膜片1260的俯视图。首先同时参考图12A至图12C，增强型工件1230a(图12A)包括中心孔1240，增强型工件1230a和中心孔1240分别类似于以上参考图2B讨论的工件230和中心孔240。然而，常规工件1230b(图12B)没有中心孔。

增强型工件1230a和常规工件1230b均可以使用以上参考图9A和图10讨论的成形工艺(例如，冲压)形成为具有膜片1260(图12C)的形状的膜片，膜片1260具有中心开口1240′。发明人已经认识到，与冲压常规工件1230b的常规技术相比，将具有中心孔1240的增强型工件1230a形成在膜片1260中可以提供一个或多个益处。例如，与使用常规技术生产的膜片相比，可以预期根据公开的技术生产的膜片具有较小的侧壁厚度变化和/或减小的撕裂可能性。

图12D是示出了在图12C所示的位置1-12(沿x轴)处的相对换能器膜片厚度(沿y轴)的曲线图1280。曲线图1280中的厚度包括第一厚度1281(例如，约0.15mm)、第二厚度1283(例如，约0.13mm)和阈值厚度1282(例如，第一厚度的约90％)。

第一厚度范围1285a包括基于下表1中所示的数据在膜片1260(图12C)中所示的对应位置1-12处使用增强型工件1230a(图12A)生产的膜片的侧壁的厚度。第二厚度范围1285b包括基于下表2中所示的数据在膜片1260(图12C)中所示的对应位置1-12处使用常规工件1230b(图12B)生产的膜片的侧壁的厚度。使用增强型工件1230a生产十个膜片，并且使用常规工件1230b生产十个膜片。如曲线图1280所示，第一范围1285a中的厚度在所有位置1-12处都大于或等于阈值厚度，而第二范围1285b中的厚度在至少位置5、6、11和12处的厚度小于预定厚度1282。

表1：根据所公开的技术的实施例，对于使用增强型工件1230a(图12A)生产的10个膜片中的每一个，在图12C中的位置1-12处的测量厚度

表2：对于通过冲压常规工件1230b(图12B)生产的10个膜片中的每一个，在图12C中的位置1-12处的测量厚度：

V.结论

以上描述尤其公开了各种示例系统、方法、装置和尤其包括在硬件上执行的固件和/或软件的制品。应当理解的是，这些示例仅是示意性的，而不应当被认为是限制性的。例如，可以想到，这些固件、硬件和/或软件方面或组件中的任意一个或全部可以专门在硬件中实现、专门在软件中实现、专门在固件中实现、或在硬件、软件和/或固件的任意组合中实现。因此，所提供的示例不是实现这些系统、方法、装置和/或制品的唯一方式。

此外，本文对“实施例”的提及意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包括在本发明的至少一个示例性实施例中。在说明书中各处出现该短语不一定都指代相同的实施例，也不是与其他实施例互斥的分离的或备选的实施例。因此，本领域技术人员应当显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其他实施例组合。

主要在说明性的环境、系统、过程、步骤、逻辑块、处理以及直接或间接地与耦接到网络的数据处理设备的操作相类似的其他象征性表示的方面上，提出本说明书。本领域技术人员通常使用这些处理描述和表示，以向本领域技术人员的其他技术人员传播他们的工作内容。阐述了各种具体细节，以提供本公开的透彻理解。然而，本领域技术人员应理解，不需要特定、具体细节就可以实施本公开。在其他实例中，没有描述熟知的方法、过程、组件和电路，以避免不必要地使实施例的方面模糊不清。因此，本公开的范围由随附权利要求、而不是以上实施例的描述来界定。