CN101061745A - 具有声模的扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有活塞谐振频率(f₀)的扬声器(1)。该扬声器包括(1)以活塞模式运行的声学部件(4)，其具有板状体(8)，(2)驱动单元(6)，用于沿基本垂直于板状体的主面(8a)取向的平移轴(x)平移声学部件，以及(3)框架(2)，声学部件挠性地悬挂于该框架。该板状体是易于制作的聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯片(8′)，其具有大于或者等于活塞谐振频率(f₀)两倍的第一中断频率(f₁)。

Description

具有声模的扬声器

技术领域

本发明涉及一种扬声器，该扬声器具有：声学部件，其用于以活塞模式运行，并具有活塞谐振频率(f₀)且包括板状体；驱动单元，用于沿取向基本垂直于板状体的主面的平移轴平移声学部件；以及框架，声学部件挠性地悬挂于该框架。

背景技术

US-A 6,095,280公开一种具有平坦复合膜片的大振幅扬声器。该膜片通过卷状悬挂物和蜘蛛状悬挂物由框架支撑。具有声音线圈和永久磁体的电磁驱动器用于沿平移轴平移所述复合膜片。所述复合膜片是所谓的双面膜片，即具有位于两面之间的芯的膜片。这种膜片相当不易制作从而很昂贵。

因为这个原因，本发明的目的是提供一种在开始段落中所述的那种扬声器，其具有足够的但易于制作的声学部件。

发明内容

本发明的这个目的是通过根据本发明的扬声器来实现的，所述扬声器提供有：

-声学部件，其用于以活塞模式运行，并具有活塞谐振频率(f₀)且该声学部件包括板状体；

-驱动单元，用于沿着平移轴平移声学部件，该平移轴被定向为基本垂直于板状体的主面；以及

-框架，声学部件挠性地悬挂于该框架，以及

其中所述扬声器特征在于，该板状体是聚碳酸酯(PC)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制成的片，该片具有第一中断频率(break-upfrequency)(f₁)，该第一中断频率(f₁)至少是活塞谐振频率(f₀)的两倍，即大于等于活塞谐振频率(f₀)两倍，f₁≥2f₀。

令人惊讶的是，实验表明，假如第一中断频率(f₁)至少是活塞谐振频率(f₀)的两倍，则聚碳酸酯片和聚甲基丙烯酸甲酯片非常适于作为较低和中频范围的活塞膜。这些频率值取决于所述片的厚度。根据本发明的扬声器具有一个倍频程的最小活塞工作带宽，从而声学部件能够在较低频率以活塞模式极好地工作。在第一中断频率之上的不同的更高量级的中断被转变成声能，使扬声器在这个频率区有效地工作。不需要优化声学部件以在第一中断频率(f₁)之上工作。如果想要在这个频率区的平衡的声音输出，可以应用音频信号的电均衡。

应用于根据本发明的扬声器的声学部件具有所要求的特性，如密度和硬度，以便能够以低活塞谐振频率像活塞一样运动，即使被应用于相对小的扬声器箱中。

利用聚碳酸酯片和聚甲基丙烯酸甲酯片的另一个优点是，这些片易于制作成不同厚度，从而用这样的片制作声学部件的板状体相当便宜。另外，所述的塑料材料可以提供各种颜色和透明度。概括地说，可以得出结论，聚碳酸酯片和聚甲基丙烯酸甲酯片适用于形成板状声学活塞体这种想法为设计大振幅扬声器提供了相当大的自由。

注意的是，从EP-A 1 084 592可知由聚碳酸酯形成分布模式扬声器的平板状部件。在这种扬声器中振动传感器被用来向所述平板状部件施加弯曲波能量，以使其谐振以作为声辐射器动作。对这种部件所提出的机械和声学要求完全不同于对声学活塞部件所提出的要求。EP-A 1 084592没有给出关于声学活塞部件的任何启示。与此相反，EP-A 1 084 592讲授了夹紧或限制所述平板状部件的边缘部分，从而讲授了防止活塞操作。

在根据本发明的扬声器的一个实施例中，板状体的主面具有中心纵轴和更短的中心横轴。优选地，这样的实施例具有矩形或差不多椭圆外形。在另一个优选的实施例中，板状体具有圆形外形。

根据本发明的扬声器的一个实施例其特征在于板状体基本上是平的，即平的或几乎平的。

为了达到足够的硬度对平的板状体要求最小片厚度(t)，以便在达到第一中断频率(f₁)之前作为声学活塞体在整个有效的频率带宽上运动。

矩形模式的第一中断模式的频率沿中心纵轴被定向且可以定义为：

$f_1\≡\frac{t}{l^2}\sqrt{\frac{E}{\mathrm{\ρ}}}$

其中

t＝厚度(m)

l＝长度(m)。

E＝弹性模量(Pa)

ρ＝体积密度(kg/m³)

圆形体的第一中断模式的频率可以定义为：

$f_1\≅\frac{0.4t}{r^2}\sqrt{\frac{E}{\mathrm{\ρ}}}$

，其中

t＝厚度(m)

r＝半径(m)。

E＝弹性模量(Pa)

ρ＝体积密度(kg/m³)。

为了清楚起见，注意的是，第一中断频率(f₁)是板状体不作为纯活塞动作的最低频率。

声学部件的活塞谐振频率被定义为：

$f_0=\frac{1}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{k}{m}}$

，其中，

k＝总硬度(N/m)

m＝总质量(kg)。

总硬度(k)由扬声器框架中的声学部件的悬挂物来限定。总质量(m)由扬声器的总的运动质量来限定。该质量由所要求的板状体的硬度部分限定，从而由所要求的最小片厚度(t)部分限定。另一方面，活塞谐振频率(f₀)和第一中断频率(f₁)之间的频率距离(frequency distance)可以通过改变厚度(t)来改变。增加的厚度(t)使活塞谐振频率(f₀)降低，而使第一中断频率(f₁)提高，从而提高了活塞工作带宽。换句话说，厚度(t)是确定根据本发明的扬声器的活塞工作频率带宽的参数。

优选地，根据本发明的扬声器，其具有限制器，用于限制声学部件沿平移轴的平移运动。用这种方式，防止了因声学部件冲程太长而产生的损害。

在一个优选的实施例中，驱动单元包括固定于框架的固定驱动部以及固定于声学部件的可平移驱动部。驱动单元可以是众所周知的电磁型，即可平移驱动部具有励磁线圈，而固定驱动部具有永久磁体，或反之亦然。

根据本发明的具有的中心纵轴相对于中心横轴相对长的扬声器的实施例，优选地，其被提供有与可平移的子部件共同操作的两个固定子部件，其中一对固定和可平移的子部件位于中心横轴的一侧、在中心纵轴一半的中心附近的区域，另一对固定和可平移的子部件位于中心横轴的另一侧、在中心纵轴的另一半的中心附近的区域。用这种方式，保证了用于这种实施例的足够的活塞工作频率带宽。另外，得到了更稳定的活塞运动，这是因为避免了声学部件的摇动。

对于一些应用，可以期望通过加固单元加强了板状体的硬度，优选地，没有相当大地改变运动质量。这可以通过增加加固物体(如加固条)或附加的轻质硬板或实心板(如平行于主面延伸的玻璃板)来实现。另一种选择是让板状体具有一个轻微弯曲的形状，如大约为圆顶状。

根据本发明的扬声器适用于电视的、高保真的、家用的、汽车的、以及多媒体的音频系统中的声音配准(sound registration)。

本发明还涉及呈现本文中公开的板状体的特征且被设计和构建且明显用于根据本发明的扬声器的板状体。

本发明还涉及包括根据本发明的板状体的声学部件。

关于权利要求书，指出的是，在本发明的保护范围内，权利要求书中所公开的实施例和特征的各种组合都是可能的和/或想要的。这些组合是本发明的一部分。

附图说明

现在将参照附图通过例子更详细地描述本发明，其中相同或对应的部件具有相同的附图标记。在附图中：

图1示意性显示根据本发明的扬声器的第一实施例的截面，

图2A示意性显示根据本发明的扬声器的第二实施例的截面，

图2B示意性显示图2A的实施例的顶视图，

图3示意性显示根据本发明的扬声器的第三实施例的截面。

具体实施方式

图1所描绘的扬声器1包括框架2、声学部件 4以及电磁驱动单元 6。声学部件 4具有由聚碳酸酯片8′形成的基本上平坦的板状体8。板状体8具有分别具有矩形外形10a和10b的两个平行的主面8a，8b。驱动单元6，其用于沿垂直于主面8a，8b定向的平移轴x平移声学部件4，该驱动单元 6包括固定于框架 2的固定驱动部6a以及固定于声学部件 4的可平移驱动部6b。固定驱动部6a包括具有永久磁体7a的磁体系统以及形成空气间隙9的磁轭7b。可平移驱动部6b包括具有线圈支架11a的线圈系统以及在空气间隙9中延伸的音圈11b。这种驱动单元本身是已知的，且因为这个原因在这里不进一步进行解释。可选地，固定驱动部可以包括线圈系统，而可平移驱动部可以包括磁体系统。

扬声器 1包括具有两个挠性的悬挂物12和14的悬挂物系统。悬挂物12是本身已知的具有环状弧形卷状物(ring-shaped arcuate roll)的卷形悬挂物，且由例如橡胶或泡沫材料制成。其内周边缘12a固定于声学部件 4。而其外周边缘12b经隔挡板16连接到框架2。悬挂物14是所谓的蜘蛛状悬挂物，其具有本身已知的环状波形本体且由例如纺织物制成。悬挂物14的内周边缘14a经线圈支架11a连接于声学部件 4，而外周边缘14b固定于框架2。扬声器 1具有一个或多个限制器18，在这个例子中是四个，以限制声学部件 4的方向向内的轴偏移。

扬声器1的一个实际应用的例子具有下面的参数。形成板状体8的聚碳酸酯片8′的厚度为1.55mm，长度为76mm，宽度为46mm。弹性模量E大约为3Gpa，体积密度ρ大约为1200kg/m³。总的运动质量m，即声学部件4、悬挂物12和14的可移动部分以及可平移驱动部6b的集合质量为7.5g。总硬度k，即由卷形悬挂物的硬度以及蜘蛛状悬挂物的硬度所形成的硬度，为3000N/m。

活塞谐振频率(f₀)大约为100Hz，而第一中断模式频率(f₁)大约为425Hz。因此在这个例子中该扬声器 1的有效活塞工作频率区大约是2个倍频程。

一个类似的例子，其中用聚甲基丙烯酸甲酯片代替聚碳酸酯片，其具有类似的弹性模量和体积密度值。

在图2A和2B中描绘的扬声器 3具有用于在活塞模式下工作的声学部件 4、沿平移轴x平移声学部件 4的驱动单元 6、以及悬挂声学部件 4的框架2。声学部件 4由板状体8构成，板状体8由聚碳酸酯片8′形成。平移轴x被取向为垂直于板状体8的主面8a。主面8a是矩形且具有中心纵轴L以及中心横轴W。在这个例子中，中心纵轴L与中心横轴W相比较具有相对长的长度尺寸。驱动单元 6包括固定于框架2的固定驱动部以及固定于声学部件 4的可平移驱动部。固定驱动部具有两个固定的子部件6a₁和6a₂，用于与可平移驱动部的可平移子部件6b₁和6b₂共同运行。由固定子部件6a₁和可平移子部件6b₁形成的一对子部件位于中心横轴W的一侧，具体地是在中心纵轴L的一半的中心c₁周围的区域。另一对子部件6a₂和6b₂位于轴W的另一侧，更具体地是在轴L的另一半的中心c₂周围的区域。

扬声器 3具有悬挂物系统，该悬挂物系统包括所谓的卷形悬挂物形状的挠性的悬挂物12，以及一对所谓的蜘蛛状悬挂物形状的挠性的悬挂物14。

在运行中，板状体8具有大于活塞谐振频率(f₀)两倍的第一中断频率(f₁)。

在图3中的扬声器 5具有用于再现声音的活塞体，又被提及的声学部件 4、挠性地悬挂声学部件 4的框架2、以及驱动单元 6。驱动单元 6用于沿平移轴x平移声学部件。

声学部件 4包括为聚碳酸酯片8′的板状体8，聚碳酸酯片8′具有至少是扬声器的活塞谐振频率(f₀)的两倍的第一中断频率(f₁)。板状体8具有圆形外形10的两个主面8a和8b。

在这个例子中，板状体8具体加固装置，以便增强板状体8的硬度，从而增强声学部件 4的硬度。加固装置由加固条或加固梁16形成，其设置在外形10附近的主面8b上。任选地，主面8a可以具有精加工的盖板，如薄玻璃板，如厚度为0.4mm。

注意的是，在本发明的范围内可以对所描述的例子进行改变。例如使用稍微弯曲的本体在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种扬声器，其具有：

以活塞模式运行的声学部件，其具有活塞谐振频率(f₀)且包括板状体；

驱动单元，用于沿基本垂直于板状体的主面取向的平移轴平移声学部件；

框架，声学部件挠性地悬挂于该框架，

其中该板状体是聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯片，该片具有大于或等于活塞谐振频率(f₀)两倍的第一中断频率(f₁)。

2.根据权利要求1所述扬声器，其中板状体的主面具有中心纵轴和短于该中心纵轴的中心横轴。

3.根据权利要求1所述扬声器，其中板状体的主面具有环形外形。

4.根据权利要求1所述扬声器，其中板状体基本上是平坦的。

5.根据权利要求1所述扬声器，其中框架具有限制器，用于限制声学部件沿平移轴的平移运动。

6.根据权利要求1所述扬声器，其中驱动单元包括固定于框架的固定驱动部以及固定于声学部件的可平移驱动部。

7.根据权利要求6与权利要求2结合的所述扬声器，其中固定驱动部具有用于与可平移驱动部的可平移子部件共同运行的两个固定子部件，其中一对固定和可平移子部件位于中心横轴的一侧、在中心纵轴的一半的中心周围的区域，另一对固定和可平移子部件位于中心横轴的另一侧、在中心纵轴的另一半的中心周围的区域。

8.根据权利要求1所述扬声器，其中板状体具有加固装置。

9.一种板状体，其具有前述任何一个权利要求中所公开的板状体的所有特征，从而被构建且明显用于在前述任何一个权利要求中的扬声器。

10.一种具有权利要求9中所述的板状体的声学部件。

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