CN101138271A - 具有可移动的锥形主体的扬声器 - Google Patents

Abstract

扬声器(1)具有底架(2)、可移动的锥形主体(3)、用于引导可移动的锥形主体(3)相对于底架(2)沿平移轴线T移动的弹性悬架、以及用于驱动可移动的锥形主体(3)沿平移轴线T移动的致动器(4)和中心隔膜(8)。中心隔膜(8)和可移动的锥形主体(3)在距致动器支架(7)一定距离D1的地方通过桥接元件(10)互相连接，桥接元件(10)具有若干个与可移动的锥形主体(3)接触的并且围绕着致动器支架(7)的分开的接触区(10a)。

Description

具有可移动的锥形主体的扬声器

本发明涉及一种扬声器，其设有底架、可移动的锥形主体、用于沿平移轴线相对于底架引导可移动的锥形主体的弹性悬架、用于沿平移轴线驱动可移动的锥形主体的电致动器、致动器支架和中心隔膜。

这种类型的扬声器是众所周知的；例如，PCT专利申请WO96/14722中公开了这种扬声器。这种已知扬声器具有底架、锥形膜片和电磁驱动单元。膜片由锥形的主体形成，并且具有外圆周边缘和内圆周边缘。驱动单元设有静止部分和可移动部分。静止部分包括永恒磁铁和磁轭，并且被固定在框架上。可移动部分包括音圈和圆柱形音圈支架。隔膜在其外圆周边缘上通过柔性悬架连接在底架上，并且在其内圆周边缘上粘在音圈支架上，音圈支架又通过中心隔膜连接在框架上，隔膜有时也被称作定芯支片(spider)。

已知扬声器的锥形膜片具有一定高度，以便获得足够的刚性。膜片应该具有一定的最小刚性，以便能够像活塞一样移动。

当前在音频和扬声器市场的趋势是实现平而轻的扬声器。

好的扬声器应该在相对大的频率范围内并且以可预知的方式起作用。优选地，扬声器的效率在它的工作范围(也就是扬声器有效发出声音的频率范围)内保持几乎恒定，并且工作范围是大的。效率的突然下降带来声压响应上的剧烈变化的上升并且相位漂移，这在产生立体声时尤其导致音乐失真。

根据现有技术的设计只具有有限的可用频率范围，尤其是尝试着使扬声器变得更扁平时。

因此，出现了关于扬声器的可用频率范围与扬声器的性能有关的难题。

使经典电动扬声器更平引起了设计者的两难，减小扬声器的尺寸，也就是使扬声器所有的尺度变小确实减小了扬声器的深度，但同时也因为减小了扬声器的直径而减少了功率。使传统扬声器更平而同时保持同样的直径，使工作范围变窄，也就是效率在频率范围的上部(通常为5kHz到10kHz的范围)剧烈下降。

本发明的目的在于克服这种两难局面，也就是，对照传统扬声器使在开始的段落中描述的该种扬声器能够变平，同时充分保持传统扬声器的功率和频率范围。

该目的通过根据本发明的扬声器实现，该扬声器具有底架、可移动的锥形主体、用于沿平移轴线相对于底架引导可移动的锥形主体的弹性悬架、用于沿平移轴线驱动可移动的锥形主体的致动器、致动器支架和中心隔膜，其中，中心隔膜和可移动的锥形主体在与致动器支架有一定距离的地方通过桥接元件互相连接，桥接元件具有若干个与可移动的锥形主体相接触的并且围绕着致动器支架的分开的接触区。

因此，在根据本发明的扬声器中，中心隔膜不直接连接在致动器支架上，而是设有提供了中心隔膜与可移动的锥形主体之间的桥接的桥接元件。桥接元件具有若干个与可移动的锥形主体相接触的并且围绕着致动器支架的分开的接触区。

中心隔膜的实施例经常被称作“定芯支片”。

本发明尤其基于下列的理解：在最低的频域内，从致动器而来的驱动力量驱动锥形主体，使之犹如纯粹的活塞。在较高的频率范围内，驱动力量的加速度变得很大以至于锥形主体不再能够跟随致动器的加速。这样导致锥形主体有效辐射面减小，从而扬声器有效辐射面减小。这种效果于是导致相应的运动质量的减少。继续增加频率将会导致有效辐射面的进一步减小，最终在非常高的频率中唯一剩下辐射能量的部分为按惯例放置在致动器之上的防尘盖。该效果发生在已知的设计中。在传统设计中的使扬声器变得更平恶化了该问题，从而大大减少了扬声器的有效频率范围。

在本发明中设置有桥接元件，其处于中心隔膜和锥形主体之间。该桥接元件在中心隔膜和锥形主体之间被用作机械的桥梁。

桥接元件在不相连的区域围绕致动器支架连接在锥形主体上，与致动器支架保持一定距离。

在低的频率上锥形主体被当作纯粹的活塞激励，在较高的频率上，有效区域减少。通过使用桥接元件，扬声器能够提供与传统扬声器基本一样的功率和频率范围，也就是，即使它的设计允许更平的结构仍然运行地和经典结构一样好。

接触区的数目优选地为3至8，更优选地为4至6，最优选地为4。

更多的接触区的数目(大于8)可以在锥形主体与使其具有可观硬度的隔膜之间产生机械耦合；完全的接触环会显著减少较高频率范围(典型地，在5-10Khz的范围内)内的频率响应。接下来的声学相移使其很难将该单元与其它单元连接在例如多路系统中。

两个接触区只会提供有限的积极作用。

接触区与致动器支架之间的距离优选地是锥形主体的径向宽度的1/5与1/2之间，更优选地是在1/5与2/5之间，最优选地在0.25与0.35之间。锥形主体的径向宽度是指锥形主体的处于致动器支架和锥形主体外悬架之间的宽度。

桥接元件的作用是开始明显地在较高的频率上改善扬声器在所述较高频率上的性能。在较低频率上，并不需要桥接元件的作用；而实际上，它是轻微有害的。接触点离致动器主体越远，在较低频率上桥接元件的作用越明显。离致动器支架越近，在较高频率上该作用越小。在已指出的范围内，积极作用非常明显并且有利，而在较低频率上的作用小到可以被忽略。

优选地，桥接元件是通过环连接在定芯支片上的单个零件。桥接元件可以有由若干子元件制成，其中每个都在锥形主体与定芯支片或隔膜之间形成连接，而使用环形部件在接触点上使隔膜具有刚性。

关于权利要求需要指出的是，权利要求中定义的性能特征的各种组合是可能的。

通过以非限制性的例子的方式并且参照下述的实施例，本发明上述的和其它的方面是明显的并且得到了阐明。

在附图中：

图1显示了现有技术中所描述的扬声器的例子；

图2以剖面示意图显示了根据本发明的较平的扬声器的实施例；以及

图3以分解图显示了图1中扬声器的透视图。

图4显示了图2中所示扬声器的俯视图。

图5以曲线图的形式显示了本发明的效果，其中线51a例示了传统扬声器而线51b例示了根据本发明的结构更平并且带有可比较的频率响应的扬声器。

图6显示了根据本发明的扬声器的设计为椭圆形的实施例。

图1中所示的现有技术的电动扬声器1包括底架2、可移动的锥形主体3和用于激励锥形主体以使其延平移方向T移动的电磁致动器4。为形成根据本发明的扬声器单元，扬声器可以放置在外壳内。因此，底架2可以通过固定机构5在此外壳的壁上合适的开口处固定。在图1中，该外壳示意性地通过内壁片段1用虚线表示。

可移动的主体3通过弹性元件6连接在底架2上。弹性元件6可以具有本身已知的卷状结构，并且由例如弯曲的橡胶和泡沫环形带形成。弹性元件在其外圆周上是固定的，例如粘在底架2上，并且在其内圆周上粘接在锥形主体3的外圆周边缘上。锥形主体3连接在致动器支架或致动器外壳7上。隔膜8在底架2和致动器外壳7之间伸展并且与两者都相连。该隔膜8，也称作定芯支片，保证了可移动的主体3能够沿方向T相对于底架2执行定义明确的平移运动。防尘盖9按惯例设置在致动器外壳7上方。因此扬声器包括弹性悬架，其用于从底架2悬挂可移动的主体3并且沿平移轴线T引导可移动的主体。悬架包括处于锥形主体3的外圆周与底架2之间的弹性元件6，和处于底架2与致动器支架7之间的隔膜8。

尽管该已知设计常常工作得很满意，但仍然存在着改进的需求，尤其是使扬声器变得更平。

特别地，它要求扩大有效频率范围并且在有效频率范围内具有同样的性能，而并不减少功率。

发明人认识到，现有技术的设计有着许多缺点，对有效频率范围和在所述频率范围内的性能具有负面的作用。

在最低的频域内，从致动器4而来的驱动力量驱动锥形主体3，使之犹如纯粹的活塞。在较高的频率范围内，驱动力量的加速度变得很大以至于锥形主体3不再能够跟随致动器4的加速。因此，锥形主体3有效辐射面减小，从而扬声器有效辐射面减小。这种效果于是导致相应的运动质量的减少。继续增加频率将会导致有效辐射面的进一步减小，最终在非常高的频率中唯一剩下辐射能量的部分为按惯例放置在致动器外壳7之上的防尘盖9。该效果发生在已知的设计中。使扬声器变得更平恶化了这个难题，也就是，影响了工作范围较高的部分。

图2显示了根据本发明的扬声器的实施例的剖面示意图。

隔膜8并不直接连接在致动器外壳7上，但桥接元件10距致动器外壳一定距离并且在隔膜8和锥形主体3之间延伸，并且在围绕致动器外壳7设置的接触区处连接在锥形主体3上。

桥接元件对于当频率增长时的有效质量和有效区域的减少具有积极的效果。因此，有效频率范围扩大而在此频率范围内的性能更加一致。频率增大时，有效区域确实降低，但是由于在锥形主体和隔膜之间由桥接元件10形成的机械桥接，在有效区域开始向接触点10b趋近时，该降低缓慢下来。因此有效频率范围扩大。

在低频区接触区的影响应该相对小。桥接元件10和锥形主体3之间完整的连接环可以使锥形主体显著地变硬，即使在较低的频率。因此，桥接元件10在围绕着致动器支架7的若干接触区10a上连接。

接触区10a的数目优选地是3到8，更优选地是4到6，最优选地是4。

在低频区接触区的效果优选地比较小，如果存在的话。

较多的接触区的数目(大于8)在锥形主体与隔膜之间提供了机械耦合，其使锥形主体在较低的频率范围部分也具有可观的刚性。

两个接触区只会提供有限的积极作用。

接触区10a与致动器支架7之间的距离D1优选地是锥形主体的径向宽度D2的1/5与1/2之间，更优选地是在1/5与2/5之间，最优选地在0.25与0.35之间。锥形主体的径向宽度是指锥形主体的处于致动器支架7和锥形主体外悬架6之间的宽度。

桥接元件的作用是开始明显地在较高的频率上改善扬声器在所述较高频率上的性能。在较低频率上，并不需要桥接元件的作用；而实际上，它是轻微有害的。连接点离致动器主体越远，在较低频率上桥接元件的作用越明显。离致动器支架越近，在较高频率上该作用越小。在已指出的范围内，积极作用非常明显并且有利，而在较低频率上的作用小到可以被忽略。隔膜也同样被用于引导锥形主体3沿方向T运动。太长的距离D1会削弱这种作用。

优选地，桥接元件10是通过环11连接在星轮隔膜上的单个的零件。桥接元件10可以由若干子元件制成，其中每个都在锥形主体3与隔膜8之间形成连接。但是，如果桥接元件10是具有用于连接隔膜的环形部件11的单个的零件，则是优选的。环形部件11在接触点上使隔膜8具有刚性，减少了隔膜8中产生振动的可能性。隔膜中的振动会给隔膜的引导功能带来负面效果。

图3以分解图显示了图2中扬声器的透视图。

图4显示了图2中所示扬声器的俯视图。

图5以曲线图的形式显示了以分贝(dB)表达的作为频率(f)的函数的传统扬声器的声压水平(线51a)，以及根据本发明的扬声器的声压水平(线51b)。两个扬声器都具有4英寸的直径，具有基本相似的机械设计、基本相似的功率要求和基本相似的功率温度。在两种设计中，声压水平基本维持在100Hz与10kHz之间。在本例中，两种设计的区别在于，其中传统扬声器的深度为6cm，而根据本发明的扬声器的深度为3.5cm。因此本发明在具有和传统设计基本相同的功率和频率响应的同时能够具有更平的结构，因此至少大部分地，为本说明开头提及的两难局面提供了解决方案。

应该清楚的是，在本发明的框架内许多变化是可能的。本领域的技术人员应明白本发明并不局限于上文中的特定图示与描述。本发明在于每一个新颖的特征和这些特征中的每一个结合。权利要求中的标号并不限制它们的保护范围。使用动词“包括”并不排除权利要求以外的其它元件的出现。在元件前使用“一个”并不排除多个该元件的出现。

例如，扬声器可以具有椭圆的或类似矩形的形状。在这样的设计中，将接触点10a对称地关于锥形主体的对称轴线排列是有利的。图6显示了椭圆形的设计。

Claims (9)

1.一种扬声器(1)，其设有底架(2)、可移动的锥形主体(3)、用于沿平移轴线(T)相对于底架(2)引导所述可移动的锥形主体(3)的弹性悬架、用于沿所述平移轴线驱动所述可移动的锥形主体(3)的致动器(4)、致动器支架(7)和中心隔膜(8)，其中，所述中心隔膜(8)和所述可移动的锥形主体(3)在距所述致动器支架(7)一定距离(D1)的地方通过桥接元件(10)互相连接，所述桥接元件(10)具有若干个与所述可移动的锥形主体(3)接触的并且围绕着所述致动器支架(7)的分开的接触区(10a)。

2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述接触区的数目为三到八。

3.根据权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述接触区的数目为四到六。

4.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述接触区(10a)与所述致动器支架(7)之间的距离(D1)在所述可移动的锥形主体(3)的径向宽度(D2)的1/5和1/2之间。

5.根据权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述接触区(10a)与所述致动器支架(7)之间的距离(D1)在所述可移动的锥形主体(3)的径向宽度(D2)的1/5和2/5之间。

6.根据权利要求5所述的扬声器，其特征在于，所述接触区(10a)与所述致动器支架(7)之间的距离(D1)在所述可移动的锥形主体(3)径向宽度(D2)的0.25和0.35之间。

7.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述桥接元件(10)是单一的部件。

8.根据权利要求7所述的扬声器，其特征在于，所述桥接元件(10)包括连接到所述隔膜上的环形部件(11)。

9.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述扬声器具有可移动的锥形主体，所述主体具有若干对称轴线，其中，所述接触区关于所述对称轴线对称设置。

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