CN101243725B

CN101243725B - 复合式扬声器

Info

Publication number: CN101243725B
Application number: CN2006800294672A
Authority: CN
Inventors: J·A·奥克利-布朗
Original assignee: GP Acoustics UK Ltd
Current assignee: GP Acoustics UK Ltd
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2026-06-21
Also published as: EP1913792B1; GB2427522B; EP1913792A1; GB2427522A; CN101243725A; HK1123662A1; WO2006136816A1; AU2006260724A1; JP5017261B2; JP2008547297A; GB0512703D0; NO20080426L; US20090214063A1; US8139784B2; TW200715899A; CA2613205A1

Abstract

一种复合式扬声器，其包括声辐射第一振动膜和声辐射第二振动膜。该第一振动膜与第二振动膜基本上同轴且该第二振动膜的至少部分位于该第一振动膜的径向外侧。在该第一振动膜与该第二振动膜之间存在间隙，且在该间隙中设有密封件，从而防止或阻碍了空气通过该间隙的通行。通过提供该密封件，本发明解决了通过该间隙的可听见的湍流气流的问题。

Description

复合式扬声器

本发明涉及扬声器，且特别地，涉及复合式扬声器，即，包括至少两个声辐射振动膜(acoustically radiating diaphragm)的扬声器。

复合式扬声器已知多年。举例说来，美国专利第5,548,657号(KEFAudio(UK)Limited)公开了一种复合式扬声器，其包括声辐射拱形高频振动膜和声辐射低频锥形振动膜。在美国专利第5,548,657号中所说明的复合式扬声器在本发明附图的图1中示出。扬声器1的这两个振动膜基本上同轴且低频锥形振动膜3位于拱形高频振动膜5的径向外侧。在锥形振动膜3的颈部9与环绕拱形振动膜的环形挡板11的外径之间存在窄环形气隙7。这个间隙提供空气在扬声器箱(该箱并未被图示，但实际上封闭复合式扬声器的周缘和后部)的内部与外部之间的通道。需要该间隙较窄以确保拱形振动膜的高频响应不受到来自该间隙(该间隙是不连续的)的衍射的影响。然而，在某些情形中，例如，如果该复合式扬声器箱较小且该扬声器在低频操作，那么在该箱的内部与外部之间的空气压力差可能会很大。当低频振动膜在较大偏移操作时(即，较大前后发声运动)，空气压差可能会足以迫使空气流动通过该间隙，造成可听见的湍流气流，这显然是不希望的。

本发明设法(除了其它目的之外)提供这个问题的解决方案。

因此，本发明的第一方面提供了一种复合式扬声器，其包括声辐射第一振动膜和声辐射第二振动膜，该第一振动膜和第二振动膜基本上同轴且该第二振动膜的至少部分位于该第一振动膜的径向外侧，在第一振动膜与第二振动膜之间存在间隙，且其中在该间隙中设有密封件，从而防止或阻碍了气体通过该间隙的通行。

通过提供防止或阻碍空气通过在第一振动膜与第二振动膜之间的间隙通行的密封件，本发明可解决通过该间隙的可听见的湍流气流的问题。

优选地，该密封件基本上防止由第一振动膜与第二振动膜中的一个或两个的发生运动所造成的空气通过该间隙的通行。

该第一振动膜一般具有基本上圆形的周缘。该第二振动膜一般基本上为环形，即，该第二振动膜将通常具有基本上圆形的周缘，但通常缺少第二振动膜的中央圆形区，因此提供空间用于中央第一振动膜。因此，在该第一振动膜与第二振动膜之间的间隙一般基本上为环形。因此一般需要该密封件基本上为环形，尽管在本发明的许多实施例中，该间隙并不在第一振动膜与第二振动膜之间的整个距离上延伸而是可(例如)在这些振动膜中的一个与位于这些振动膜之间的另一结构之间延伸。

根据本发明的复合式扬声器的声辐射第一振动膜优选地包括高频振动膜。该高频振动膜最好为拱形振动膜。该声辐射第二振动膜优选地包括低频振动膜(该术语优选地包括中频)。最好，该低频振动膜可大致为锥形振动膜。

该密封件优选地是柔性的。例如，该密封件可能被直接或间接地附接到第一振动膜与第二振动膜中的一个或两个上且被设置成在使用中响应振动膜的发声运动而伸缩(flex)。如上文所表示，在本发明的某些实施例中，扬声器包括环绕第一振动膜的结构。在这样的实施例中，该间隙一般在该结构与第二振动膜之间延伸，且因此在这样的实施例中，该密封件一般被附接到该结构与该第二振动膜上。环绕该第一振动膜的该结构的至少部分可(例如)包括角状或挡板结构。

在优选实施例中，该密封件的至少部分可以是薄膜形式。举例而言，该密封件可能包括大致为环形的薄膜，其具有径向内边缘区与径向外边缘区和在这些边缘区之间延伸的柔性区，

在本发明的优选实施例中，密封件满足某些或全部以下标准：

-通常需要在低频振动膜与高频振动膜(包括环绕低频振动膜的任何挡板或小角状部件)之间的任何不连续性较小以便增强高频振动膜的性能；

-一般需要该密封件具有较小的径向宽度使得它可装配于高频振动膜组件与低频振动膜之间窄环形间隙中；

-该密封件通常必须允许该低频振动膜的必要的发声轴向运动；

-该密封件优选地在轴向变形的情况下具有一定刚度，其并不向低频振动膜添加显著的柔量非线性特性(compliance nonlinearity)；即，该密封件的刚度与它的变形之间的关系优选地在很大程度上是线性的或者非常小的；以及

-该密封件优选地完全密封该低频振动膜与高频振动膜组件之间的间隙。

本发明的发明者已发现使用常规的“半卷”(“half roll”)环绕密封件不能够满足上述优选标准。“半卷”密封件是一种环形密封件，它的主要柔性由具有基本上是半圆形截面的部件提供，诸如图1所示环绕高频振动膜5的密封件13。发明者发现不能够将这种密封件制造的足够小以装配到该间隙内同时还允许低频振动膜的充分的轴向移动。“半卷”密封件的刚度与它的变形之间的关系表示该密封件必需较大，但这造成高频振动膜组件与低频振动膜之间的不连续性过大的问题。

本发明者已发现具有某些或所有以下优选特征的密封件一般可以满足某些或所有上述标准。

如上文所述，该密封件优选地包括大致环形的薄膜，它具有径向内边缘区和径向外边缘区和在这两个边缘区之间延伸的柔性区。优选地，该柔性区包括大致环形区，该大致环形区从该密封件的相应边缘区延伸且在远离边缘区的端部通过柔性结合区而结合。最好，在本发明的某些实施例中，每个大致环形区为大致圆柱形区。该结合区的径向截面优选地基本上为半圆形。更优选地，当该密封件处于松弛状态时，在该结合区与该边缘区之间沿着环形区的最小距离为在这些边缘区之间的最小距离的1.5倍。更为优选地，当该密封件处于松弛状态时，这个最小距离是这些边缘区之间的最小距离的至少两倍。

本发明的第二方面提供一种扬声器密封件，其包括大致环形的薄膜，该大致环形的薄膜具有径向内边缘区和径向外边缘区和在这些边缘区之间延伸的柔性区，该柔性区包括大致圆柱形区，该大致圆柱形区的从相应的边缘区延伸且在距边缘区较远的端部被柔性结合区结合在一起。

本发明的第三方面提供一种扬声器密封件，其包括大致环形的薄膜，该大致环形的薄膜具有径向内边缘区和径向外边缘区和在这些边缘区之间延伸的柔性区，该柔性区包括第一大致环形区和第二大致环形区，该第一大致环形区和第二大致环形区从相应的边缘区延伸且在距边缘区较远的端部被柔性结合区结合在一起，其中，当该密封件处于松弛状态时，该结合区与该边缘区之间沿着该环形区的最小距离是这些边缘区之间的最小距离的至少1.5倍。

在本发明的第三方面的某些优选实施例中，当该密封件处于松弛状态时，在该结合区与边缘区之间沿着环形区的最小距离是边缘区之间的最小距离的至少两倍。

根据本发明的第三方面的密封件的每个大致环形区优选地为大致圆柱形区。

根据本发明的第二方面和/或第三方面的密封件优选地是根据本发明的第一方面的复合式扬声器的密封件。

应了解本发明的任何方面的任何特征可以是本发明的任何其它方面的特征。

本发明的其它优选和可选的特征在下文和附属权利要求中展开描述。

现将参看附图以示例的方式对本发明的某些优选实施例展开描述，在附图中：

图1示出如美国专利第5,548,657号所说明的已知复合式扬声器；

图2(视图(a)和(b))示出了根据本发明的扬声器密封件的实施例；

图3示出了图2所示扬声器密封件的细节；以及

图4示出了与已知类型的密封件的变形的计算机模拟仿真(视图(a))相比较，在使用中根据本发明的扬声器密封件的实施例的变形的计算机模拟仿真(视图(b))。

在上文中已经介绍了图1。扬声器1的两个振动膜基本上同轴且低频锥形振动膜3位于拱形高频振动膜5的径向外侧。窄环形气隙7处于锥形振动膜3的颈部9与环绕拱形振动膜的拱形挡板结构11的外径之间。这个间隙提供空气在扬声器箱(该箱并未图示，但实际上封闭复合式扬声器的周缘和后部)的内部与外部之间的通道。需要该间隙较窄以确保拱形振动膜的高频响应并不受到来自该间隙的衍射影响(该间隙是不连续的)。

复合式扬声器1的驱动单元12的磁性结构13包括磁环15，它可由(例如)钡铁氧体形成；前环形板18，它形成外极；以及，形成后板19和内极20的构件17。低频振动膜3大致为截锥形式，它被柔性外围22沿着它的前外边缘支承，该柔性外围22固定到底座(chassis)24的前缘23上。管状支架25固定到振动膜3的后边缘上并且被设置成延伸到在磁极18与20之间的气隙内。该支架25携带定位于支架上的音圈27使得音圈延伸穿过该气隙。悬垂构件29被固定在支架25与底座24之间以便确保在振动膜3的发声偏移期间支架和它所携带的音圈保持与磁性机构的磁极同心并且不与磁极有物理接触，其中该悬垂构件29(例如)具有通过柔性腿互连的内环和外环构成的辐条(spider)形式或者由具有环形波纹的波纹板构成。形成后板19和内极20的构件17具有与它同轴延伸的孔31，以安装用于高频振动膜5的驱动单元33。

用于高频振动膜5的驱动单元33包括第二磁性结构，该第二磁性结构由壶状件(pot)28、圆盘形磁体35和圆盘形内极37构成。该壶状件28具有圆柱形外表面，其尺寸定制为适于装配在音圈支架25内而不与它有物理接触。该壶状件形成有环形唇缘39以形成外极。该高频拱形振动膜5具有环形环绕密封件41。携带高频音圈36的圆柱形支架固定到该拱形振动膜5上使得音圈延伸穿过高频驱动单元33的磁性结构的磁极之间的气隙。具有截锥形前表面的小环形角状挡板11被固定到高频驱动单元的前部以提供低频振动膜3的表面朝向拱形高频振动膜的延续。

根据本发明的复合式扬声器可(例如)包括如图1所示且如上文所述的复合式扬声器1，但在该间隙7中设有密封件以防止或阻碍空气通过间隙7通行。

低频锥形振动膜3在图1中被显示为大致为锥形，具有从振动膜的颈部朝向振动膜的外周缘增加的喇叭张角。然而，应了解，振动膜可(例如)为具有均一喇叭张角的锥形。低频振动膜还可根据需要具有圆形、椭圆形或其它截面。

高频振动膜在图1中被显示为拱形。这种振动膜是适当的，因为它的声中心可能易于与低频振动膜的声中心密切重合地定位，而且因为在两个驱动单元都造成大量声输出的频率范围，它相对于波长的较小尺寸通过它自身给予它基本上非定向的声辐射，允许通过低频振动膜来确定有效定向性。应了解，该高频振动膜可能选择性地为任何其它形式，优选地是提供这些特征的形式。

图2(图(a)和图(b))和图3示出了根据本发明的扬声器密封件的优选实施例。图2(a)以平面图示出了该密封件，而且图2(b)示出了密封件的截面A-A。图3示出了同一密封件的截面A-A的细节。密封件50包括大致环形的薄膜52，其具有径向内边缘区54和径向外边缘区56。柔性区58在边缘区52和54之间延伸，该柔性区包括大致环形区60和62，这些大致环形区60和62从相应的边缘区56和54延伸。在这个实施例中，这些大致环形区60和62实际上大致为圆柱形，它们在远离边缘区的端部被柔性结合区64结合在一起。该柔性结合区64的截面基本上为半圆形，如图3所示且如图上所标记的180度圆弧所表示。

径向内边缘区54与径向外边缘区56构成大致为截锥形的薄膜(即，整体形状为截锥的薄膜)的间隔开的区。在使用中，当密封件50位于复合式扬声器(例如，图1所示的类型)的间隙7中时，截锥的凹面优选地朝向与声辐射振动膜大致相同的方向且它(例如)构成低频振动膜3的锥体的近似延续。

密封件50的内边缘区54和外边缘区56可能是且优选地是柔性的。在径向内边缘区54与径向外边缘区56之间，柔性区58呈截锥形薄膜的“折叠”形式，该折叠远离边缘区所形成的截锥而突出。由柔性区形成的“折叠”可能在薄膜截锥的外部(例如，如图2和图3所示)或在薄膜截锥的内部(未示出，但在图示方向的反方向中)凸出。折叠在截锥的外部凸出通常是优选的，因为这一般表示在使用中该折叠在声辐射振动膜的前部的后方凸出(而不是从前部凸出)。通过以这种方式凸出，该折叠在截锥的前向表面中展示不连续性地减少。该折叠优选地基本上与截锥的轴心同轴地凸出，如图2和图3所示。然而，该折叠可与该截锥不同轴地凸出。而且，如图所示，由环形区60和62所提供的折叠形状的存在得到在边缘区52与54之间的开口66。然而，在本发明的某些实施例中，该开口66可能部分地被延伸构件(例如，翼片)封闭，该延伸构件从一个或两个边缘区52、54凸出，部分地横跨该开口66。这样，在密封件50的前向表面中的不连续性被减小同时保持该折叠向大气敞开，从而允许它如图4所示改变形状(变形)(在下文展开描述)，基本上不受到内部空气压力的阻碍。

在图2和图3所示的扬声器密封件50的实施例中，当密封件处于松弛状态时(即，如图2与图3所示的状态)，在结合区64与边缘区之间沿着环形区的最小距离是在边缘区之间的最小距离C的至少1.5倍。对于图2和图3所示的密封件50，在结合区64与边缘区之间沿着环形区的最小距离是沿着环形区62的距离B(而不是沿着环形区64的距离)，因为环形区62比环形区64更短。因此，距离B是距离C的至少1.5倍。(实际上，对于图2和图3所示的密封件50，距离B是距离C的大约1.6倍)。本发明者发现在距离B与距离C之间的这个最小比例允许低频振动膜3的必要的发声轴向运动同时保持了低频振动膜3与高频振动膜5之间的不连续性足够小，使得高频振动膜的性能不会在很大程度上受到损害，

图4示出了与已知“半卷”型密封件的变形的计算机模拟仿真(视图(a))相比较，在使用中根据本发明的扬声器密封件的实施例的变形的计算机模拟仿真(视图(b))。如图所示，已知“半卷”型密封件70(例如，图1中标号41所示的类型)对于密封件的边缘区74与76之间的给定间隔C能够提供相对较小的最大偏移距离D。(该最大偏移距离D是在低频振动膜3经历发声轴向运动时它的颈部的最大偏移距离)。相反，根据本发明的密封件50对于密封件的边缘区54与56之间的给定间隔C能够提供相对较大的最大偏移距离D。

对于已知类型的密封件70，如果间隔C小到不足以对高频振动膜5的性能造成显著损害，该偏移距离D对于低频振动膜3而言是不足够的，即，密封件70阻碍了低频振动膜的发声运动。或者，如果已知密封件70被制造地足够大使得偏移距离D对于低频振动膜3而言是足够的，那么间隔C则会大到足以对高频振动膜5的性能造成较大损害。相反，对于根据本发明的密封件50而言，如果间隔C小到不足以对高频振动膜5的性能造成较大损害，那么偏移距离D对于低频振动膜3而言是足够的，即，密封件50并不在任何较大的程度上阻碍低频振动膜的发声运动。在复合式扬声器1中的间隙7中密封件50的存在还防止了由于低频振动膜的发声运动而迫使空气通过该间隙。因此，解决了由低频振动膜的运动所造成的可听见的湍流气流的问题。

Claims

1.一种复合式扬声器，包括：声辐射第一振动膜及声辐射第二振动膜，所述第一振动膜与第二振动膜基本上同轴且所述第二振动膜的至少部分位于所述第一振动膜的径向外侧，在所述第一振动膜与第二振动膜之间存在间隙，且其中在所述间隙中设有密封件，从而防止或阻碍空气通过所述间隙的通行，所述密封件包括径向内边缘区和径向外边缘区、及柔性区，所述柔性区连接所述径向内边缘区和径向外边缘区，并向内凸出，以限定在所述径向内边缘区与径向外边缘区之间的开口处朝大气敞开的容积，所述扬声器进一步包括部分地横跨所述开口而延伸的构件。

2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述密封件基本上防止由所述第一振动膜与第二振动膜中的一个或两个的发声运动所造成的空气通过所述间隙的通行。

3.根据权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述密封件是柔性的。

4.根据权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述密封件包括薄膜。

5.根据权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述密封件大致是环形的。

6.根据权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述密封件被直接或间接地附接到所述第一振动膜与第二振动膜中的一个或两个上且被设置成在使用中响应所述第一振动膜和第二振动膜的发声运动而伸缩。

7.根据权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述扬声器包括环绕所述第一振动膜的结构，具有适于用作所述第二振动膜的表面的延续的表面，其中所述间隙在所述结构与所述第二振动膜之间，且其中所述密封件被附接到所述结构与所述第二振动膜上。

8.根据权利要求7所述的扬声器，其特征在于，环绕所述第一振动膜的所述结构的至少部分包括挡板结构或角状结构。

9.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述密封件包括大致环形的薄膜。

10.根据权利要求9所述的扬声器，其特征在于，所述柔性区包括大致环形区，其从所述密封件的径向内边缘区和径向外边缘区延伸，并在远离所述径向内边缘区和径向外边缘区的端部处被柔性结合区结合在一起。

11.根据权利要求10所述的扬声器，其特征在于，所述径向内边缘区与径向外边缘区构成大致截锥形薄膜的间隔开的区，且所述构件从所述径向内边缘区和径向外边缘区的一个或两个中凸出。

12.根据权利要求10或11所述的扬声器，其特征在于，所述结合区的径向截面基本上为半圆形。

13.根据权利要求10或11所述的扬声器，其特征在于，当所述密封件处于松弛状态时，在所述结合区与径向内边缘区和径向外边缘区中的一个之间沿着环形区的最小距离是所述径向内边缘区和径向外边缘区之间的最小距离的至少1.5倍。

14.根据权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述声辐射第一振动膜包括高频振动膜。

15.根据权利要求14所述的扬声器，其特征在于，所述高频振动膜是拱形振动膜。

16.根据权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述声辐射第二振动膜是低频振动膜。

17.根据权利要求16所述的扬声器，其特征在于，所述低频振动膜基本上是锥形振动膜。