[发明专利]静电换能器和隔膜

说明书

公开了一种静电换能器、用于所述静电换能器的隔膜(2)以及对应的制造方法。所述静电换能器优选地用于机动车辆中。一种复合层压隔膜(2)通过以下制造：提供第一绝缘层(4)；在所述第一绝缘层(4)的表面上提供导电层(6)；以及将第二绝缘层(10)粘结到所述导电层(6)使得所述第二绝缘层(10)在所述导电层(6)之上延伸。所述第一绝缘层(4)和所述第二绝缘层(10)各自包括不带电的绝缘材料片材。所述复合层压隔膜(2)的厚度小于20μm。制造所述静电换能器包括将第一导电定子、第一绝缘垫片和所述隔膜(2)以堆叠的形式固定，其中所述第一绝缘垫片位于所述第一导电定子与所述隔膜(2)之间，以在所述第一导电定子与所述隔膜(2)之间提供小于1mm的间距。

本发明总体上涉及静电换能器和用于静电换能器的隔膜，并且具体地涉及用于汽车应用的静电换能器和隔膜，例如用于机动车辆中的静电换能器。

传统的静电扬声器包括安置在两个穿孔的导电定子之间以形成电容器的导电隔膜。向隔膜施加DC偏压，并且向两个定子施加AC驱动信号电压。可能需要数百或甚至数千伏特的电压。信号使得静电力施加在隔膜上，所述隔膜移动以驱动其两侧的空气。在此类换能器的变体中，可以使用单端布置。此类配置可以包括单个定子和隔膜，其中DC偏置电压和AC驱动电压均施加到隔膜以驱动隔膜的运动。

以稍微不同的原理操作的其它换能器可以采用类似的隔膜，例如基于磁场操作的平面电动换能器和驻极体换能器，在所述驻极体换能器中隔膜被制造为具有永久电荷，即具有静电场。

上述类型的换能器中的全部换能器通常需要在隔膜薄膜上具有导电表面，但具体要求因换能器的类型而异。在那些提到的类型中，静电类型对于隔膜设计来说可能是最具挑战性的，这主要是由于为了建立电荷(例如，数百或数千伏特)，通常向隔膜施加非常高的电压。由于高电压，当隔膜在正常操作中朝定子移动时，存在可能损坏隔膜的电弧放电或电晕放电的风险。某些条件，例如高湿度，可能会显著增加这种风险。即使在不移动时，隔膜也可能表现出足以降低充电电压并改变换能器的性能特性的泄漏电流。高偏移，即隔膜偏转足够大的距离以接近定子的情况，可能会进一步加剧问题。

现有的减少电弧放电、电晕放电和过度泄漏电流的可能性的解决方案仅限于在隔膜与定子之间采用大间距或者向(隔膜或定子的)导电表面施加专门的高压电绝缘涂层。

然而，这些解决方案引入了另外的问题。随着定子到隔膜间距的增加，电场强度降低，这降低了换能器灵敏度和/或换能器最大输出(例如，根据声压级(SPL)量化)。如果向隔膜施加绝缘涂层，这将增加隔膜的质量，从而降低SPL输出并减少换能器频率范围的高频扩展。在向定子导电表面施加绝缘涂层的情况下，可以通过减小定子孔的大小并且因此减少可供空气通过的开放区域来增加定子的声阻抗。这会降低输出电平并影响音频保真度。另外，高压绝缘涂层的施加通常在技术上非常困难且昂贵并且通常导致涂层不均匀，从而使得大批量生产不切实际。

由于与绝缘涂层相关的挑战，大多数静电换能器依赖于隔膜与定子之间增加的间距，并且在隔膜或定子导电表面上没有绝缘涂层。因此，此类静电换能器的输出(SPL)较低，并且容易出现性能变化、可靠性问题和过早失效，尤其是在长期大量使用以及使用期间温度和湿度变化的情况下。