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动铁单元严格来说应该是叫“平衡衔铁”或者“平衡电枢”单元，与动圈单元相比，动铁单元带有更多的“神秘色彩”，因为多数的动铁单元外表是一个金属的小方块，难以了解里面的构造。而本文将会以Knowles公司动铁单元的专利为基点，来详细介绍动铁单元。
注：本文配图基于原始黑白配图，由网友gundem手工上色制作。
- 参考资料
PERSONAL LISTENING DEVICE，专利申请号：11/755,408
ACOUSTIC ASSEMBLY FOR A TRANSDUCER，专利号：US7,860,264 B2
Armature for a Receiver，专利号：US8,027,492
METHOD OF MAKING A LINKAGE ASSEMBLY FOR A TRANSDUCER AND THE LIKE，专利号：US7925041
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一、动铁单元基本结构
图中所示是典型的动铁单元外观，整个动铁单元（2）由声音导管（62）和外壳（28）两部分组成，声音导管的开口可以安装过滤器（96，涂成黄色），阻止耳垢进入。
这是某款采用动铁单元的助听器的爆炸图，虽然和耳塞所用的单元有些出入，但是里面的声学部件是相当的。
原本的外壳（28）一般由上盖（28a）和底座（28b）组合而成，后面有一个连接导线的连接部件（52，一般的动铁单元则是焊点）。外壳形状依照不同的用途可以是圆柱形、方形、梯形等等。外壳由可冲制或者可压模的材料制成，典型的采用金属材料，也可以用塑料制成。
外壳里面包裹着驱动组件（68，motor assembly）和振膜（66）。驱动组件（68）包括一个中空的磁轭（70，涂成绿色），上面覆盖着磁体，另一端缠绕着线圈（72，涂成橙色），一截导线（88）连着电极（78）与线圈（72）。磁体采用用钕铁硼、铁素体、铝镍钴、钐钴等硬性磁体材质；磁轭则用可透磁的材料制成，例如镍-铁、镍-铁-钼合金、钴-铁-钒合金等类似材质。
下面是动铁单元的关键部件：一个U型的衔铁（74，涂成蓝色）插入磁轭（70）中空的空间之中。衔铁外露部分被固定在磁轭上面，插入磁轭的部分将在里面运动，从而带动一个联动部件（76），这个联动部件（76）可以有很多种形态，而图示是最为普遍的柱式结构。
这个联动部件（76）最终带动振膜（66）运动，产生声音。声音从上盖开口（84）传出。根据型号的不同，振膜可以是单层结构，也可以是复合结构，如图所示是有三层结构的复合振膜。而依据单元的形状，振膜的形态也可以是多种多样的。
上图就是这种动铁单元的剖面图。绝大部分结构和前一张图相同，从图中可以清晰地看到U型衔铁（74，涂成蓝色）、连接结构（76）、磁体（70）、磁轭（71）。
二、动铁单元原理初探
大家熟悉的动圈单元，换能方式是通过线圈在磁场内的运动，带动振膜振动，发出声音。而动铁单元通过衔铁驱动组件中间的衔铁在磁场内运动，然后带动连杆，再带动振膜振动，发出声音，这个也是“平衡函铁”或者“平衡电枢”名字的来源。
这就是动铁单元的关键部件：驱动组件和振膜。驱动组件驱动衔铁运动，衔铁带动联动部件驱动振膜发音。
该驱动组件还是采用常见的连杆式联动部件，目前Knowles公司已经发布了新的联动部件设计，如下图中红色部件所示。而我们下文中提及的振膜，主要配套使用这种联动部件。
三、振膜介绍
多层振膜根据单元的形状不同，每层振膜的形状与层数可能有所差异，基本上都是若干层振膜+弹性层这样的搭配。弹性层（140）可以采用PET（Mylar）塑料或者橡胶等相似的材料制成。其他的振膜可以用多种材料制成，包括铝、不锈钢、铍铜合金、钛、钨、铂金、黄铜等金属材质，以及塑料、塑料纤维膜等高分子材料。第一层振膜与第二层振膜紧密结合在一起。操作上，可以用乙烯-乙酸乙烯热溶胶把两层振膜粘合。和动圈振膜一样，除了制造的材质影响最终的音质外，振膜的形状与大小同样影响动铁单元的音质。
这是一个典型的复合型动铁振膜，振膜（140）由三层结构组合而成，从上至下称为第一层振膜（142）、第二层振膜（144）和弹性层（146）。
第一层振膜（142）采用不锈钢材质，厚度为0.013毫米-0.050毫米。外形上，第一层振膜包括中间振膜（148）和边缘振膜（150）两部分，两个部分之间镂空（152），由两个连接点（154）连接。这样的结构保证了第一层振膜有一定的弹性。
第二层振膜（144）与第一层振膜相当，也是有中间振膜（156）和边缘振膜（158）两部分，两个部分之间镂空（160），两部分之间可以没有连接点。材质上，也是采用不锈钢材质制成，厚度为0.038毫米-0.050毫米。
弹性层由PET、聚氨酯或其他高分子材料制成。外观上，有一圈卡槽（147），卡住第一、第二层振膜的镂空部分。最终，三层振膜粘合成一个密封的部件。
这是一款拥有四层结构的振膜（240）。从上到下分别是第一层振膜（242）、第二层振膜（244）、第三层振膜（246）、弹性层（248），整个外观和之前介绍的非常类似，只是每层的材质有些不同。第一层（242）、第三层（246）采用高弹性模量的材料，比如不锈钢、黄铜等等，第二层（244）则是采用低弹性模量的材料，比如改良过的环氧树脂或聚酰亚胺。
而采用这种“三文治”的振膜结构，可以通过调整第二层振膜的重量来调整总振膜的重量，进而调整单元的频率响应。
这是另一种复合振膜的结构，与刚才介绍的不一样，其第二层振膜（344）有一个镂空的支架型的结构。这种振膜可以在较小的面积内获得足够的硬度与弹性，从而获得满意的声压，适合在小型的动铁单元使用。
振膜介绍小结（个人观点）
从目前的资料看，动铁单元的振膜和动圈振膜差异比较大，普遍采用金属材质的振膜。由于还没有翻译动铁单元的基础理论，我猜测动铁单元因为采用了金属振膜，会比一般动圈振膜能够承受更大的声压。同时，动铁单元的振膜没有定心片、折环等结构，所以不需要长时间的“煲机”。
四、衔铁
再来回顾一下动铁单元的结构，图中涂成蓝色的部分，就是在磁场中运动的衔铁。动铁单元通过驱动衔铁的运动，从而带动振膜振膜，完成电-声转换。衔铁一端一般固定在单元之上，另一端则可以自由活动，并且连接着一个联动部件（76），联动部件驱动振膜（66）振动。除此之外，衔铁往往穿过一个线圈（72）和一个磁体（70）。当线圈接收到电信号的时候，就会使衔铁带磁，从而使衔铁在磁体磁场内振动。
在给定形状的单元内，衔铁的运动幅度越大，产生的声压就越大。而衔铁的运动与两个因素有关，一个是磁体的磁通量，另一个是衔铁在磁场的截面积。实践上，由于受限与磁体的性能，只能够尽量增加衔铁在磁场内的截面积，但是这样必须提高衔铁的刚性，会影响衔铁振动素质。为了在面积与刚性取得平衡，动铁单元的衔铁设计可以多种多样。这里，我们主要介绍普通的U型衔铁。
来看上图，“FIG.8”是U型衔铁的侧视图，属于一件成型的衔铁（100）。这种衔铁有相互平衡的片层，分别是上片层（102）和下片层（104），一段连接区域（106）连接着两个片层。在连接区域（106）与片层的结合点有一个折弯（114），使得从侧视图看像一个U型。
“FIG.9”展现这种衔铁可以由一片预制的毛胚冲压而成，毛胚（108）由高导磁能力的金属或者合金制成。从图中可以看到，连接区域（106）比上片层（102）和下片层（104）要宽，但是要比上下片层要薄。较宽的连接区域（106）和较窄的片层（102，104）之间，有一段三角形的延长区域（110）。延长区域（110）有助于引导磁场运动，更为关键的是，可以减少集中在连接处（112）的应力（material stresses）。后面关于折弯（114）和片层与连接区域的平滑区域（116，“FIG.10”）设计都是为了减少应力，防止金属疲劳。
较薄的连接区域（106）会减少该处的刚性，同时，较宽的结构可以补偿应为材料变薄而减少的磁通量，可以提升衔铁振动水平。一个典型的设计是，连接区域的厚度为片层的一半，宽度是片层的2倍。总的来说可以获得比较好的性能。
衔铁的样子除了是U型之外，在个别型号还会采用两片组合式的衔铁，或者是这种在两段固定的E型衔铁
五、联动部件
由于普通连杆式的联动部件结构简单，我们主要介绍改良后的弓架式联动部件。
传统的联动部件采用柱状的连杆连接衔铁与振膜，在连杆的驱动下，振膜与衔铁的1：1运动，部署不够灵活。
新的反向弓架式联动部件与衔铁同步运动，但是运动方向相反。其关键是可以通过调整制造参数，调整振膜与衔铁的运动比，比如说是10：1，有利于根据不同的用途设计不同的单元。弓架采用金属薄膜制成，质量轻，柔韧而且抗金属疲劳。
上图介绍了这种弓架式联动部件的简单生产步骤，这种方法可以手工加工，由于加工步骤复杂，加工精度要求高，成品率很低，成本高昂。但是作为基础的制造方法，有必要介绍一下。
其中，“FIG.7A”展示了一种弓架的薄膜毛坯，留意中间有一条细长的槽，未来将会冲压出菱形的结构。“FIG.7B”就是冲压处理的示意图，冲压模具A和B有不同的齿，把槽两边的金属薄膜冲压出上下两片结构。经过一次冲压之后，“FIG.7C”展示了第二次冲压，滑块A和B继续冲压出弓架的两只“脚”。最终，“FIG.7D”所示，生产出成品。
现在，我们展示一下弓架式联动部件的自动化流水线生产方式。
如“FIG.8A”“FIG.8B”所示，弓架同样是以金属薄膜为毛坯，薄膜上面有多个冲孔，用于固定薄膜或者为后续工序留下机械处理的空间。与手工生产的方式相同，用一系列的冲压设备折叠-冲压出菱形的上下支架结构。
而在“FIG.8C”的步骤中，脚架向外折成90度，并且和菱形支架结构连接。接着如“FIG.8D”所示，用各种方法把脚架与菱形支架铰合起来，预留的冲孔可以方便机器完成冲压、粘合、焊接等等的动作。案例中，采用冲压固定后，用激光焊接。
最后，把“FIG.8E”说标识的所有的支撑部分（870a，870b，870c）切除后，就可以得到一个高精度的弓架式联动部件（“FIG.8F”）。
上述生产的步骤可以在一片预制件上面持续的进行，从而达到量产的目的。
我对动铁单元的评价
写到这里，动铁单元的系列介绍基本结束了。这里，我稍微写一下自己的评价。
首先，从根本上，动铁与动圈单元没有本质区别，都是依靠驱动振膜发声，只是区别是驱动振膜的方法不一样。因此，动铁单元同样面临动圈的问题——单元共振，这一点和《图解振膜的振动方式 》[作者:gundem ] 一文的情况是相似的，摘抄如下“振膜在驱动3.5kHz以下的音频信号时候表现很好；当驱动高一点频率的音频信号时，振膜就会发生显著的形变；当信号达到7.5kHz时，连杆会发生明显的机械共振，不能有效地驱动振膜。举例来说，如果想要维持振膜在7kHz信号中有90%的有效振动，振膜的共振点必须2倍于基点，也即是要14kHz或以上。”这样就可以解释问什么动铁单元难以做出好的高音，因为随着信号频率的升高，提升振膜的共振点越来越难。
其次，动铁单元主要的运动部件是衔铁，留意到衔铁往往是类似杠杆的布置，衔铁在磁场中稍许的移动在末端往往会被放大，微弱的信号也可以在振膜上反映出来，如果采用弓架的联动组件更是如此。或许，这就是一般认为动铁具“高灵敏度”的原因。
最后，动铁单元在专利说明书一开始就表明是为助听器而开发的，体积小，高灵敏的确是动铁单元设计的原始目标，现在，反而在高端耳塞遍地开花，的确是很有趣的事情。
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