CN101690260B - 有加固元件的扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及有加固元件的扬声器。本发明提供：包括机架、驱动单元和振动膜片的一种扬声器；膜片有内边缘、从机架悬挂的外边缘、和在内和外边缘之间并围绕驱动单元伸展的膜片体；驱动单元有固定在机架的静止部分和固定在膜片内边缘的可移动部分；膜片体包括盘形部分，它的深度从所述内和外边缘朝位于所述边缘之间的盘形部分底部区域逐渐增加；其中该扬声器包括加固元件，该元件围绕驱动单元伸展和在盘形部分底部区域加强膜片体，以便加强膜片对抗在底部区域的变形。通过包括加固元件，已经发现使膜片的第1破裂共振转移到更高的频率和已减小了幅值。结果，按照这个方面的扬声器有更加平衡的频率响应，特别是在中频和高频区。

Description

有加固元件的扬声器

技术领域

这个发明涉及包括机架、振动膜片和驱动单元的扬声器。特别是，这个发明涉及低音扬声器和所有频率范围的扬声器。

背景技术

通常已知有机架、锥形振动膜片和驱动单元的各种扬声器用于再生声音。锥形振动膜片有内圆边缘和外圆边缘以及在它们之间的锥形体。在使用时，驱动单元使锥形振动膜片(它的作用如活塞)前后运动以便产生压力波，即声音。为了如活塞那样运动以便再生低频的声音，和在膜片的第1锥体破裂频率或更高频率处有可控的性能以便再生中频和高频的声音，这些扬声器的锥形膜片必须至少有最小的强度。为了获得这个最小的强度，锥形膜片必须至少有最小的高度。

还已知有一种扬声器膜片不是锥形的。例如，为了提供比等价的有锥形膜片的常规扬声器有更小高度的扬声器可以使用不同形状的膜片。

PCT申请出版物WO 2005/015950号公开了一种扬声器，它的膜片有平的内边缘、平的外边缘和在它们之间的膜片体中有许多径向褶皱。存在的径向褶皱用于给膜片附加的强度。

但是，虽然为了减小扬声器的高度可以希望扬声器膜片不是锥形的，当使用非锥形膜片时在扬声器再生的声音中可能产生失真。

发明内容

按照本发明的一个方面，可以提供按照权利要求第1项的扬声器。

通过包括加固元件之后，已经发现膜片的第1破裂共振被转移到更高的频率和已经减小了幅值。因此，按照这个方面的扬声器有更加平衡的频率响应，特别是在中频和高频区。认为第1破裂共振幅值的减小是因为在所述盘形部分的底部区域膜片体的变形减小。盘形部分的“底部区域”指的是盘形部分的最深部，即相对膜片的边缘有最大深度的部分。底部区域可以是平的(如在最大深度处平的面)。底部区域可以是直线性的(如在最大深度处的边)。

加固元件完全围绕驱动单元伸展，即整个路径围绕驱动单元而没有中断。因此，加固元件可以是圆形的(如环形)，椭圆形的，或有任何其他合适的形状。因此，加固元件生产很简单，从而节约成本和工时。

加固元件优选地加强底部区域对抗底部区域从它静止形状(即从扬声器不使用时底部区域的形状)的所有变形。

特别是，加固元件优选地加强底部区域对抗圆周的变形，换句话说，相对围绕驱动单元伸展的路径的变形。圆周变形可以包括底部区域这样的弯曲，使底部区域相对膜片的边缘向内和向外运动(即朝向和离开驱动单元)。圆周变形也可以包括底部区域这样的弯曲，使底部区域相对膜片边缘的深度沿着围绕驱动单元伸展的路径而变化，如底部区域相对膜片边缘在驱动单元运动方向上的运动。

优选地，加固元件基本上防止底部区域的变形。但是，在使用扬声器时，加固元件可以允许膜片体在底部区域一定程度的弯曲，以便容纳由驱动单元可移动部分所造成的膜片的运动。因此，当指出加固元件加强对抗底部区域中的“变形”时，意指加固元件加强对抗超过容纳驱动单元可移动部分运动所需变形的变形。在某些结构中，可能不需要底部区域变形以便容纳驱动单元的运动(例如，如果膜片的外边缘是从机架用波动环悬挂的，该环允许膜片整体运动)。

用加固元件对底部区域的加固作用应该是相当大的，换句话说，加固应该显著地影响膜片的共振性能。因此，加固元件不同于悬挂机构(如扬声器的支承圈)，现有技术中已知悬挂机构用于扬声器的磁铁系统中的声音线圈定中心，但它不会显著地影响膜片的共振性能。

用“盘形部分”，它的意思是膜片体包括从剖面图上看时成盘形的部分，即从基本上垂直于膜片体的方向上看时。盘形部分的深度从膜片的内和外边缘朝所述的底部区域平滑地增加。盘形部分可以是“V”型。它可以有倾斜的侧边，该边可以是基本平的，或可以是弯曲的。

盘形部分可以(完全)围绕驱动单元伸展(如在图1b中所示)，但是膜片体不应看作受到这种方式的限制。例如，膜片体可以包括许多盘形部分。许多盘形部分可以围绕驱动单元排列(如在图4b和5b中所示)。可以布置许多盘形部分使它们的底部区域位于围绕驱动单元伸展的路径上，如在对应加固元件形状的路径上。加固元件可以加强一个、某些或全部盘形部分的底部区域。优选地，加固元件加强所有的底部区域。

膜片的边缘可以是圆形的，或基本上是圆形的。底部区域可以是圆形的。如果有许多盘形部分，那么底部区域可以是圆周形的，即沿着或位于围绕驱动单元的圆形路径上。加固元件可以有对应于底部区域形状的一种形状，例如加固元件可以是圆形的。

加固元件可以有在所述盘形部分的底部区域提供附加强度的形状。因此，当从剖面观察时加固元件可以包括波纹。为了简化，加固元件优选地仅有一个波纹，但可以包括多于一个的波纹。另一种是，当从剖面观察时加固元件可以有“U”形的形状。换句话说，它可以有用平的或圆的底连接的基本平行的侧边。

优选地，膜片体和加固元件是由重量轻和强度高的材料制成。因为加固元件不是膜片的一部分，即它是离散的元件，所以加固元件的材料可独立于膜片的材料进行选择。例如，可由音响的理由选择膜片的材料，而加固元件的材料可由它的强度选择。加固元件和膜片可以是相同的材料。

加固元件和/或膜片可以是低密度和高强度的任何材料。合适的材料包括纸(它可以是加强纸)、铝、钛、聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯或芳纶(Kevlar(TM))。

优选地将加固元件布置在底部区域，换句话说，紧靠着底部区域。

可将加固元件设置在膜片体的盘形部分向外弯曲(如凸出)的侧边。另一种是，可将加固元件设置在膜片体的盘形部分向内凹进(如凹进)的侧边。优选地，是将加固元件设置在盘形部分向外弯曲的侧边上从而使加固元件不会改变膜片发声表面的形状，因为将加固元件设置在盘形部分向内凹进的侧边可能对膜片的中频和高频声音的再生有不利的影响。

优选地将加固元件附连在盘形部分的底部区域。这种连接可以是直接的，即，使加固元件与盘形部分的底部区域接触。但是，也可通过次级元件将加固元件附连在底部区域(如下面讨论的那样通过悬挂机构)只要它增强底部区域以便加强对抗变形。合适地，加固元件可通过粘合剂直接或间接地附连在膜片体。

加固元件可以包括一个或多个适合施加粘合剂的平面(如用于连接在底部区域)。可以有两个平面，可将它们设置在加固元件中波纹的任一侧。

扬声器还可以包括附连在机架和盘形部分底部区域的悬挂机构。悬挂机构可以完全围绕驱动单元伸展。悬挂机构可以在机架的外部附连到机架，即位于底部区域外面的机架部分。另一种是，悬挂机构可以在机架的内部附连到机架，即位于，底部区域内面的机架部分。悬挂机构可以附连在机架的外部、机架的内部和底部区域(如为了使灰尘不会进入到驱动单元)。可以有多于一个的悬挂机构。在一种结构中，可以有在机架外部附连在机架的第1悬挂机构和在机架内部附连在机架的第2悬挂机构(如为了使灰尘不会进入到驱动单元)。

悬挂机构可以是已知的扬声器支承圈。支承圈是织物环(如棉或Nomex(TM))，它将膜片连接在机架以便仅允许在驱动单元可移动部件运动方向上的运动。已知支承圈用于扬声器的磁铁系统中声音线圈的定中心。

本方面的加固元件应与已知的悬挂机构如扬声器支承圈不同。特别是，支承圈没有显著地加固底部区域以便加强对抗盘形部分底部区域的变形。因此，支承圈不会对膜片的共振性能有明显的影响。与支承圈相反，加固元件优选地没有将膜片连接到机架。与支承圈相反，加固元件优选地在驱动单元可移动部分的运动方向上是不可弯曲的。

可将悬挂机构直接连接或通过次级元件连接到盘形部分的底部区域。所以，可将悬挂机构通过加固元件连接在盘形部分的底部区域。另一种是，可将悬挂机构直接连接到底部区域，并将加固元件直接连接在悬挂机构，即使加固元件通过悬挂机构连接到盘形部分的底部区域。另一种是，可将加固元件和悬挂机构两者都直接连接在盘形部分的底部区域。可以使用粘合剂提供在加固元件、悬挂机构和/或盘形部分的底部区域之间的连接。

如上面解释那样，在膜片体的盘形部分中底部区域可以是平面。这是有利的，因为平的面特别适合通过粘合剂连接。

膜片体可以有许多褶皱，如为了增加膜片体的强度。褶皱可以有任何合适的形状(如它们可以是圆形的褶皱或成锐角的褶皱)。褶皱可以是径向的褶皱，即它们可从膜片的内边缘向外伸展。可以布置褶皱包括上述多个盘形部分的一个。在PCT出版物WO 2005/015950号中表示包括褶皱和多个盘形部分的膜片体的各个实例，将该出版物插入这里作为参考。

膜片的内和外边缘优选地是基本上平的。在生产扬声器时这是有帮助的，因为这样将平的膜片边缘固定到机架和驱动单元的可移动部分更加容易(如通过一般已知的安装平的膜片的方法)。“基本上平的”指的是有一定偏差的平，与盘形部分的深度相比偏差是小的。内和外边缘可以互相是共平面的，即位于同一平面上。

膜片的外边缘可用波动环悬挂在机架上。波动环可以是橡胶、泡沫或织物。波动环优选地是可弯曲的以便允许膜片整体运动。

除了第1膜片破裂，扬声器将有“活塞共振”，它是与膜片整体运动(“活塞模式”)相关联的共振。活塞共振的频率取决于各种参数，包括膜片的质量和膜片与机架的连接方式(如有支承圈那么支承圈的强度)。优选地，这样选择这些参数使共振频率大大低于第1膜片破裂的频率。

在本发明的另一方面，提供如上述的膜片和加固元件。也可以提供如上述的膜片、加固元件和悬挂机构。

附图说明

下面参考附图讨论我们建议的各实施例，附图有：

图1a是第1扬声器的剖面图。

图1b是在图1a中所示第1扬声器的透视图。

图2a是第1扬声器有和没有加固元件时电气阻抗对频率的曲线图。

图2b是第1扬声器有和没有加固元件时声压水平对频率的曲线图。

图3是表示没有加固元件时第1扬声器的膜片变形的剖面图。

图4a是第2扬声器的剖面图。

图4b是在图4a中表示的第2扬声器的透视图。

图5a是第3扬声器的剖面图。

图5b是在图5a中表示的第3扬声器的透视图。

图6是第4扬声器的剖面图。

图7是第5扬声器的剖面图。

具体实施方式

图1a和1b表示第1扬声器100。该扬声器100包括机架101、振动膜片103和电磁驱动单元105。

振动膜片103包括外圆边缘104a、内圆边缘104b和它们之间的膜片体104。膜片体104有轴对称的V-锥形的形状。换句话说，当从剖面图观察时，即在基本上垂直于膜片的方向(如在图1a中所示)，膜片体104形成盘形部分104c，它有构成“V”形的斜壁。盘形部分104c完全围绕驱动单元105伸展。盘形部分104c的深度从外和内边缘104a、104b朝底部区域平滑地增加，底部区域是位于边缘104a、104b之间的面104A。因此，面104A是在盘形部分104c的最深处。在这个实施例中，面104A是平的，但不一定需要这样。膜片103是由纸制成，如加强纸。

驱动单元105有静止部分106a，和可动的，即可移动的部分106b。将静止部分106a固定在机架101和它有包括永磁铁107a和磁轭107b的磁铁系统。可移动部分106b包括有声音线圈108a和连着线圈108a的线圈架或支持108b的线圈系统。磁铁系统和线圈系统用磁场作用互相配合，即磁场作用下在使用时通过空气间隙109互相作用。

膜片103的内边缘104b通过粘合剂粘接到线圈支持108b，粘合剂可以是任何合适的粘合剂。

通过弹性机构113将膜片103的外边缘104a固定到机架101，在这个实施例中，弹性机构是由橡胶、泡沫或织物制成的波动环。

膜片体104还通过悬挂机构连接到机架101，在这个实例中扬声器支承圈111有外缘111a和内缘111b。优选地通过粘合剂，将支承圈111的外缘111a固定到机架101的外部和将它的内缘111b固定到膜片体104的面104A。支承圈111在驱动单元可动部分106b的运动方向上是可弯曲的但在垂直于这个方向的方向上是刚性的。因此支承圈111使膜片103定中心从而也使声音线圈108a在空气间隙109中定中心。

将圆形的加固元件115连接在膜片的面104A。在这个实施例中，是通过支承圈111的内缘111b将加固元件115间接地连接在膜片的面104A。但是，应该理解加固元件115、支承圈111和膜片的面104A可以用任何的顺序叠层。可从扬声器100省略支承圈111。无论如何，不管加固元件115是直接或间接地连接在膜片的面104A，它应该用这样的方式连接，使膜片体104在膜片的面104A处被加强。

从剖面图中看，加固元件115包括一个波纹，它是“V”形在波纹的每一侧有平的面115a。通过任何合适的连接机构，如粘合剂将加固元件在平的边缘115a连接到支承圈111的外级111b。

加固元件115是由加强的纸制成，但可由结合低密度和高强度的任何材料制成，如纸、铝、钛、聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯或芳纶(Kevlar(TM))。

参考图2a、2b和3可以理解加固元件115的作用。

图2a和2b分别表示比较电气阻抗(Ze)和声压水平(SPL)对频率的曲线图。实线指的是从图1a和1b中表示的扬声器100取的测量值。虚线指的是当拆除加固元件115之后从图1a和1b中表示的扬声器100取的测量值。

因为机械阻抗(Zm)和电气阻抗(Ze)之间近似的关系为Zm～1/Ze，能由图2a观察扬声器100中的共振。当电气阻抗时，因为这对应低的机械阻抗，所以观察到共振。

图2a表示对没有加固元件115的扬声器100(用虚线说明)在约700Hz第1膜片破裂频率处有严重的共振。认为在膜片的面104A处膜片103过度的变形促使严重的共振。图3说明没有加固元件115的膜片103中严重的共振。从图3可以看到，在面104A处膜片体104显著的变形。特别是，使膜片的面104A变形以便相对边缘104a、104b向内和向外运动(即朝向和离开驱动单元105)，相对边缘104a、104b向上和向下运动(即在驱动单元105的可移动部分106b的运动方向上)。严重的共振造成扬声器100性能降低，引起在严重的共振频率附近声压水平的下降(见图2b)。

当如在图1a中所示将加固元件115附连在膜片的面104A时，共振从第1膜片破裂频率移到更高的频率并且幅值减小(见图2a中实线)。结果，得到平衡的频率响应。换句话说在使用加固元件115时由于第1膜片破裂频率使声压水平仅有少许降低。认为这是获得了平衡的频率响应，至少部分是由于加固元件115减少了膜片103在面104A处的圆周变形。

图2a和2b还说明扬声器支承圈111对面104A没有提供足够的加强因为两个测量值(实线和虚线)都是在附连支承圈111的情况下测得的。换句话说，支承圈111没有提供足够的强度对抗面104A的变形，因为当支承圈111在其位置上面没有加固元件115时没有平衡的频率响应。

图4a和4b表示第2扬声器200。第2扬声器200有许多第1扬声器100的部件。为了容易参考，在图4a和4b中使用的参考记号对应于在图1a和1b中使用的参考记号。

在扬声器200中，膜片203的形状与扬声器103的膜片203不同。特别是，膜片体204包括在它的表面上多个径向褶皱的图案，褶皱位于脊204d之间。该脊204d与膜片体204的外和内边缘204a、204b齐平并在两边缘之间伸展。径向褶皱增加了膜片体204的强度。

在脊204d之间，膜片体204包括多个盘形部分204c。每个盘形部分204c在它的最深处有面204A。为了在每个面204A处加强膜片体204，将加固元件215通过支承圈211附连到所有的面204A。用与第1扬声器100相同的方式加固元件215减小在面204A处膜片体204的变形。

图5a和5b表示第3扬声器300。第3扬声器300有许多第1和第2扬声器100、200的部件。为了容易参考，在图5a和5b中使用的参考记号对应于在图1a和1b中使用的参考记号。

膜片体304包括在它的表面上多个褶皱的图案，褶皱位于脊304d之间。不像第2扬声器200、脊304d仅伸展跨过膜片体304斜壁的一部分。径向褶皱增加了膜片体304的强度。

在脊304d之间，膜片体304包括多个盘形部分304c。每个盘形部分304c在它的最深处有面304A。为了在每个面304A处加强膜片体304，将加固元件315通过支承圈311附连到所有的面304A。用与第1和第2扬声器100、200相同的方式加固元件315减小在面304A处膜片体304的变形。

图6表示第4扬声器400。第4扬声器400有许多第1、第2、第3扬声器100、200、300的部件。为了容易参考，在图6中使用的参考记号对应于在图1a和1b中使用的参考记号。

不像第1扬声器100，第4扬声器400有2个扬声器支承圈411、412。第1支承圈411用与第1扬声器相同的方式附连在机架401的外部和面404A。第2支承圈412附连在机架401的外部和面404A。这种双重支承圈的结构是特别有利的，因为它有助于使灰尘不会进入驱动单元405以及使声音线圈408a定中心。这个优点不需使用2个支承圈就能得到。例如，通过附连在机架的外部、机架的内部和面404A的单个支承圈也可以获得相同的优点。

图7表示第5扬声器500。第5扬声器500有许多第1、第2、第3和第4扬声器100、200、300、400的部件。为了容易参考，在图6中使用的参考记号对应于在图1a和1b中使用的参考记号。

不像第1扬声器100，在第5扬声器500中，扬声器支承圈511附连在机架501的内部和膜片504的面504A。

除了在各附图中表示的各实施例外，也可将任何一张附图中表示加固元件115、215、315、415、515使用在PCT出版物WO 2005/015950号中表示和描述的任何扬声器膜片中。

在阅读上面的描述之后本发明所属技术领域的普通技术人员将能进行各种改变、变换和减去等价物体而不会背离公开的主要概念。因此打算仅由附录的权利要求书限定授与专利的范围，如参考附图和描述所说明的那样，不受这里描述的各实施例的限制。

Claims (17)

1.一种扬声器，包括机架、驱动单元、和膜片；

膜片有内边缘、从机架悬挂的外边缘、和在内和外边缘之间并围绕驱动单元伸展的膜片体；

驱动单元有固定到机架的静止部分和固定到膜片内边缘的可移动部分；

膜片体包括盘形部分，盘形部分的深度从所述内和外边缘朝位于所述边缘之间的盘形部分底部区域增加；

其中该扬声器包括连接在膜片的加固元件，该加固元件围绕驱动单元伸展和在盘形部分底部区域加强膜片体，其中盘形部分的所述底部区域是膜片体中平的面，以便加强膜片对抗在底部区域的变形；

还包括附连在机架和盘形部分底部区域的悬挂机构，其中将加固元件直接附连在悬挂机构，从而使加固元件通过悬挂机构附连在盘形部分的底部区域。

2.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于加固元件是圆形的。

3.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于从剖面观察时加固元件包括加强底部区域的波纹。

4.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于加固元件是由选自纸、铝、钛、聚丙烯、聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯或芳纶中的材料制成。

5.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于所述附连是通过粘合剂。

6.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于悬挂机构是扬声器支承圈。

7.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于将加固元件定位在膜片体盘形部分向外弯曲的侧上。

8.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于将加固元件定位在膜片体盘形部分向内凹进侧上。

9.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于膜片体的盘形部分的深度从膜片的内和外边缘朝底部区域平滑增加。

10.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于盘形部分围绕驱动单元伸展。

11.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于膜片体包括许多盘形部分。

12.按照权利要求11所述的扬声器，其特征在于膜片体有许多褶皱。

13.按照权利要求12所述的扬声器，其特征在于褶皱是径向褶皱。

14.按照权利要求1所述的扬声器，其特征在于膜片的内和外边缘都是圆形的。

15.按照上述权利要求中任一项所述的扬声器，其特征在于膜片的内和外边缘都是基本上平的。

16.上述权利要求中任一项中所限定的膜片和加固元件的组合。

17.上述权利要求中任一项中所限定的膜片、加固元件和权利要求1-6任一项中所限定的悬挂机构的组合。