CN101056477A - 无线附着型音频换能器 - Google Patents

Abstract

一种无线附着型音频换能器，包括附着型音频换能器(A)，在所述的附着型音频换能器(A)的传声端相对的一端内部装有无线接收系统(11)、功率放大器(10)和电池(12)。本发明利用内置的无线接收系统，可准确稳定的无线接收连接在音源设备上的无线发射器发射出的音频信号，再传输给音频换能器播放，从而方便用户多点位的接收使用，可在有效的空间或交错分隔的多个空间内随机摆放多只无线附着型音频换能器，接听来自360度任何方位发射过来的无线音源的乐曲、语音，以适应办公、会议、授课、住宅和娱乐场所的个性需求，给人们带来了极大的方便，开创了新一代群体收、放音共享、偕同交流的杰出音响模式。

Description

无线附着型音频换能器

技术领域

本发明涉及音响设备领域中的无线传声器和平板扬声器技术，具体是一种无线附着型音频换能器，它是在附着型音频换能器的基础上开发出的新产品。

背景技术

目前扬声器市场的主流仍是传统的动圈式，它是由音圈和发声纸盆组成，通过悬挂的音圈在交变磁场和外部磁场相互作用下振动，进而推动纸盆发声。但它存在着一些固有的缺陷，其频响范围窄，为适应宽音频的需求而采用扬声器多单元组合音箱的分频网络系统，结构复杂，成本高，音质差，且易出现惯性影响的瞬态失真。同时，由于受本身结构的限制，传统扬声器还存在指向性尖锐的严重缺陷，制约了其在电声领域的进一步发展，成为扬声器这一环节的技术瓶颈。

后来以稀土大磁致伸缩合金功能材料作为驱动元件的音频换能器，在扬声器尤其是平板扬声器上的应用是扬声器制作技术的一大突破，较好地弥补了传统扬声器的弊端。根据我们多年来自主研发(发明专利ZL 01104218.4)的稀土大磁致伸缩合金(REMA-CN^TM)及其在换能器中的应用实践说明，这种功能材料的杰出特性在平板扬声器产品的应用中具有独特的优势。相对于压电陶瓷为驱动元件的平板扬声器来说，稀土大磁致伸缩合金制作的驱动元件，在音频电流磁场的作用下，其磁致伸缩输出量超过压电陶瓷场致伸缩量5倍以上，能量密度大，对磁场的响应速度极快，达到微秒级，且不存在压电陶瓷易失极老化和高电压击穿现象。另外电磁式平板扬声器则易产生非线性失真，频率特性较差，且功率小。相比之下更显示出了大磁致伸缩平板扬声器的突出特性，它具有输出能量大，响应速度快，频带宽，保真度好，可靠性高，特别是大磁致伸缩音频换能器的输出力大，可直接带动很大面积的刚性平板无指向振动发声，音质柔美动听而不刺耳，能达到全方位的听音效果，无须设计外部音箱。可以把这种音频换能器直接附着在家居、家电及相关机电产品上发声，创新出了附着型音频换能器，其结构简单紧凑，体积轻薄小巧，方便外携，成为具有高保真、立体声、音质杰出的微型扬声器件。但目前的附着型音频换能器的音频信号都是通过导线传输，制约了其在较大的空间和交错分隔的多空间声场中的应用。

发明内容

本发明的目的就是提供一种无线附着型音频换能器，以解决现有技术存在的在较大的空间和交错分隔的多空间声场中的应用受到限制的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：包括附着型音频换能器A，其特征是：在所述的附着型音频换能器A的传声端相对的一端内部装有无线接收系统、功率放大器和电池，无线接收系统的输出端与功率放大器的输入端连接，两者均与电池连接，功率放大器的输出端与附着型音频换能器A的线圈连接；所述的无线接收系统和功率放大器的控制开关安装在所述的换能器的外壳的一个端面。

所述的附着型音频换能器包括大磁致伸缩驱动元件、线圈、线圈架、永磁体、塑胶垫、外壳和机体，大磁致伸缩驱动元件滑动置于线圈架的中心孔内，并与位于线圈架两端的两个永磁体接触，线圈绕在线圈架外，所述的大磁致伸缩驱动元件、线圈、线圈架、永磁体均装设在机体轴心的空腔内，机体安装在外壳内，弹性底座的周边与机体一端连接，所述的一个永磁体与该弹性底座的中心处相抵，在该弹性底座的中心处外侧附有塑胶垫。

所述的两个永磁体分别置于所述的线圈架两端面的对应凹槽内。

所述的两个永磁体的一个置于所述的线圈架两端面的对应凹槽内；另一个的外端为球面形状，且该永磁体的外周面与所述的机体的内孔为滑动配合。

所述的两个永磁体外端均为圆锥形，并分别与所述机体和弹性底座中心的定位孔接触。

在所述的弹性底座底面周围设有吸盘并与所述的塑胶垫连接成一体。

所述的控制开关包括电源开关和至少两个音量调节操控按钮，它们均设置在薄膜开关控制面板上，后者附贴在所述的无线接收系统的电路板的外侧。在所述的外壳上设有音频输入插口。

本发明的技术效果是：可在有效范围内无线接收来自无线发射器发射出的音源信号，即利用其内置的无线音频接收系统，在有效的范围内无线接收连接在音源(如：PC、MP3、TV、CD、VCD、DVD)上的小型无线音频发射器发射出的音源信号，通过功放电控系统传给音频换能器所附着的器具平面播放出来。这种可以接收和播放来自360度任何方位发射过来的无线音源的乐曲、语音，给人们带来了极大的方便，可以在有效范围内的较大空间或多个空间内随机摆放多只无线附着型音频换能器，根据人们在办公、会议、授课、住宅和娱乐场所的需要，借助任何音乐、媒体等播放设备所连接的音频无线发射器，将音源的信号无线传输到有效距离内的任何房间、位置无拘无束地享受美妙的音乐和临场感的语音，而不再受接线的距离、音响的摆放位置、场地的限制等约束，开创了新一代群体收、放音共享、偕同交流的杰出音响模式。

同时，本专利还可利用大磁致伸缩音频换能器的输出功力大及体积可小型化的优势，与家居、家电及相关机电产品进行一体化组合，形状灵活多样，从而创新出了系列高音质的无线附着型平板扬声器的时尚产品。增强了附着型音频换能器的功能和适用性，具有更加广阔的使用场所。

附图说明

图1是本发明的立体的外观结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的另一种结构的A-A剖视图；

图4是本发明吸盘式超小型实施例的剖视图。

附图标记说明：1大磁致伸缩驱动元件、2恒定磁场和线圈、3线圈架、4在永磁体、5塑胶垫、6弹性底座、7外壳、8机体、9音频输入插口、10功率放大器、11无线接收系统、12高能电池、13薄膜开关控制面板、14、吸盘、15电源开关、16音量调节操控按钮。

具体实施方式

参见图1～图4，本发明的基本结构是：在所述的附着型音频换能器A的传声端(下端)相对的一端(上端)内部装有无线接收系统(电路板)11、功率放大器(高集成数字电路板)10和高能电池12。无线接收系统11的输出端与功率放大器10的输入端连接，两者均与电池12连接，功率放大器10的输出端与附着型音频换能器A的线圈2连接。所述的无线接收系统11和功率放大器10的控制开关安装在所述的换能器的外壳7的上端。所述的控制开关包括电源开关15和至少两个音量调节操控按钮16(分别用符号“◎”和“∧∨”表示)，它们均设置在薄膜开关控制面板13上，后者附贴在所述的无线接收系统11的电路板的外侧。在所述的外壳7上部设有音频输入插口9。当选用音频输入插口9直接与播放媒体的音频输出进行有线连接播放时，则其无线接收功能同时断开，这样本专利也可作为有线连接的附着型音频换能器使用。

所述的附着型音频换能器A包括大磁致伸缩驱动元件1、线圈2、线圈架3、永磁体4、塑胶垫5、外壳7和机体8，大磁致伸缩驱动元件1滑动置于线圈架3的中心孔内，并与位于线圈架3两端的两个永磁片4接触，线圈2绕在线圈架3外，所述的大磁致伸缩驱动元件1、线圈2、线圈架3、永磁体4均装设在机体8轴心的空腔内，机体8安装在外壳7内，弹性底座6的周边与机体8的下端连接。下面的一个永磁体4与该弹性底座6的中心处相接触，在该弹性底座6的中心处外侧粘贴有塑胶垫5。

还可在所述的弹性底座6底面设有吸盘14，吸盘14可与所述的塑胶垫5为一体结构。

参见图2，该实施例的两个永磁体4分别置于所述的线圈架3两端面的对应凹槽内。其工作原理是大磁致伸缩驱动元件1在永磁体4的恒定磁场和线圈2音频交变电流磁场的合成作用下，在线圈架3的中心孔的长度方向上伸缩振荡，其振动输出通过永磁体4作用在机体8的内腔顶面和弹性底座6的中心处，质量大的刚性机体8重压在与机体下端螺柱紧密结合的弹性底座6上而产生弹性应变波，并借助塑胶垫5的贴合性传送到与其下表面接触的平板而发声。其他接与上述实施例相同。

参见图3，该实施例的上面的永磁体4置于所述的线圈架3两端面的对应凹槽内，下面的永磁体4的外端为球面形状，且该永磁体的外周面与所述的机体8的内孔为滑动配合，从而由永磁体4和线圈2产生的静动态合成磁场通过大磁致伸缩驱动元件1、永磁体4、机体8形成闭环磁路，有利于该音频换能器参数的优化组合，提高换能器的驱动效率。其它部分的结构同图2。

参见图4，该实施例的两个永磁体4外端均为圆锥形，并分别与所述机体8和弹性底座6中心的定位孔接触，在弹性底座6下面设有塑胶吸盘14。这是一种超小型的音响器件，是利用塑胶吸盘14把它按压在平板上吸附发声，从而可以进一步降低机体8的质量。永磁体4的锥顶与机体8和弹性底座6的定位孔相配合，起到中心定位的作用。该换能器的结构更加简单紧凑，有利于无线附着型音频换能器的轻便小型化。其其他结构与上述的实施例相同。

本发明的核心是优化无线附着型音频换能器的技术结构设计，包括：

1.由于本专利是在有效的空间或交错分隔的多空间内使用，采用了无线的接收系统，即将音源输出的信号经无线音频发射器发射出，再由无线附着型音频换能器的无线接收系统接收，经过功放输入到附着型音频换能器产生音频振荡，进而通过所附着的平面谐振发声。

由于本专利所设计的无线接收系统，可以是调频、调幅、红外线，蓝牙及数字无线接收系统，使无线附着型音频换能器与无线音频发射器之间形成定点的准确稳定接收，从而方便用户多点位的接收使用。

2.优化高性能音频换能器的驱动元件。通过稀土大磁致伸缩功能材料配方、冶炼工艺、结晶取向的不同，以优化平板扬声器驱动元件(1)的磁致伸缩系数Lambda(λ)和磁致伸缩应变率(d33)，达到最佳的声振输出，其机电耦合系数高，能量密度大，十分有利于平板扬声器的小型化和音质的提高。

3.优化音频换能器的响应输出。根据测试驱动元件相对静、动态磁场的响应特性，选取最佳的场强——磁致伸缩应变曲线部分，以确定最佳的场强范围和机械偏压值，借助可调的弹性底座(6)对音频换能器施加一定的予压力，以使驱动元件(1)处于最佳的磁致伸缩应变输出状态，显示出“跳跃”效应，以形成优化的声振输出。

4.设定最佳的交直流合成信号。为使换能器的声振输出避开在低场强下的非线性低效响应和降低交流线圈的安匝值，以优化音频换能器的音质输出，可预加磁偏压，即预加永磁材料构件产生的永磁分量，与线圈的交变磁场耦合成大于某一限定值的动态磁场，实现交直流信号的合成放大，音频响应无滞后，不失真，并可降低线圈的发热量。

5.选择适当的附着传声方式。本专利是各类分布式振动板发声的强力声源，即小型附着音频换能器。根据其不同的使用场合，可选用如图1、图2、图3的重力压附式，图4的真空吸附式，如果是长期固定场合使用，可选用高强度胶进行粘结的固定方式，把小型附着音频换能器附着在众多器具或设备的发声平板上，它能推动众多硬质物体如木料、石料、玻璃、金属及塑料等合成材料的表面发声，会产生360度的谐振声场，几乎穿越任何平面，声音无指向，音质柔和、清晰、有力度，具有空间感和临场感。

6.本专利所述的附着型音频换能器具有良好的密封防水性，可做成水下使用的音响器件，在水中它具有杰出的水声特性，可为水上芭蕾舞演员提供清晰的谐和伴奏。

本发明的无线接收系统的灵敏度高，选择性好，可在有效的较大空间或交错分隔的多空间内放置多个无线附着型音频换能器，实施单一音源的集成使用，是众多礼堂、教室、办公室、住宅及娱乐场所需要的现代化、时尚化的音响设施。其结构简单紧凑，体积轻薄小巧，功率大，能量高，可带动很大面积的刚性平板无指向振动发声，声音无滞后性，无指向性，响应频带宽，保真度好，是与众多机电产品、家居艺术品和休闲出游音响器件相互匹配的良好选择。

本发明的所有器件，可以根据不同的外观设计需要设计为任何形状；所述的无线接收系统，根据需要可以是调频、调幅、红外线，蓝牙及数字无线接收系统。

本发明在应用时，其附着方式主要靠自身的重量附着在所在的发声板上。如果是长期固定场合使用，可选用高强度胶进行粘结的固定方式，把小型附着音频换能器附着在众多器具或设备的发声平板上。

Claims (9)

1.一种无线附着型音频换能器，包括附着型音频换能器(A)，其特征是：在所述的附着型音频换能器(A)的传声端相对的一端内部装有无线接收系统(11)、功率放大器(10)和电池(12)，无线接收系统(11)的输出端与功率放大器(10)的输入端连接，两者均与电池(12)连接，功率放大器(10)的输出端与附着型音频换能器(A)的线圈(2)连接；所述的无线接收系统(11)和功率放大器(10)的控制开关安装在所述的换能器的外壳(7)的一个端面。

2.根据权利要求1所述的无线附着型音频换能器，其特征是：所述的附着型音频换能器包括大磁致伸缩驱动元件(1)、线圈(2)、线圈架(3)、永磁体(4)、塑胶垫(5)、外壳(7)和机体(8)，大磁致伸缩驱动元件(1)滑动置于线圈架(3)的中心孔内，并与位于线圈架(3)两端的两个永磁体(4)连接，线圈(2)绕在线圈架(3)外，所述的大磁致伸缩驱动元件(1)、线圈(2)、线圈架(3)、永磁体(4)均装设在机体(8)轴心的空腔内，机体(8)安装在外壳(7)内，弹性底座(6)的周边与机体一端连接，所述的一个永磁体(4)与该弹性底座(6)的中心处相接触，在该弹性底座(6)的中心处外侧附有塑胶垫(5)。

3.根据权利要求1所述的无线附着型音频换能器，其特征是：所述的两个永磁体(4)分别置于所述的线圈架(3)两端面的对应凹槽内。

4.根据权利要求1所述的无线附着型音频换能器，其特征是：所述的两个永磁体(4)的一个置于所述的线圈架(3)两端面的对应凹槽内；另一个的外端为球面形状，且该永磁体的外周面与所述的机体(8)的内孔为滑动配合。

5.根据权利要求1所述的无线附着型音频换能器，其特征是：所述的两个永磁体(4)外端均为圆锥形，并分别与所述机体(8)和弹性底座(6)中心的定位孔接触。

6.根据权利要求1所述的无线附着型音频换能器，其特征是：所述的无线接收系统根据需要可以是调频、调幅、红外线，蓝牙及数字无线接收系统。

7.根据权利要求2、3、4、5或6所述的无线附着型音频换能器，其特征是：在所述的弹性底座(6)底面周围设有吸盘(14)并与所述的塑胶垫(5)连接成一体。

8.根据权利要求2、3、4、5或6所述的无线附着型音频换能器，其特征是：所述的控制开关包括电源开关(15)和至少两个音量调节操控按钮(16)，它们均设置在薄膜开关控制面板(13)上，后者附贴在所述的无线接收系统(11)的电路板的外侧；在所述的外壳(7)上设有音频输入插口(9)。

9.根据权利要求7所述的无线附着型音频换能器，其特征是：所述的控制开关包括电源开关(15)和至少两个音量调节操控按钮(16)，它们均设置在薄膜开关控制面板(13)上，后者附贴在所述的无线接收系统(11)的电路板的外侧；在所述的外壳(7)上设有音频输入插口(9)。

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