CN102461210B - 扬声器内部悬架 - Google Patents
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Abstract
一种扬声器，其包括框架；布置在该框架中的音圈组件；布置在该框架内的磁组件；以及具有外部边缘和内部边缘的第一悬架元件，其中，所述外部边缘耦合到音圈组件并且所述内部边缘耦合到磁组件。
Description
技术领域
概括地说，本说明书涉及扬声器领域。更具体地说，本说明书涉及扬声器的音圈组件的悬架系统。
背景技术
一般而言，扬声器包括框架、移动组件以及悬架系统，该悬架系统以允许移动组件相对于框架移动的方式将移动组件机械地耦合到框架。移动组件包括振膜，其发生振动以辐射被感知为声音的压力波。可以包括一个或多个悬架元件的悬架系统优选地允许沿着单个轴的移动，从而避免了移动组件与框架，或与牢靠地耦合到框架的元件之间的接触。
一种常见类型的扬声器是动圈式扬声器。在动圈式扬声器中，移动组件包括音圈组件。音圈组件包括音圈架，其典型地为具有圆形横截面的管，但其可以具有某些其它形式的横截面，诸如正方形或矩形。移动组件还包括音圈，其典型地通过将导电线紧紧地缠绕在音圈架上构成。振膜机械地耦合到音圈组件。以音圈中的电流的形式存在的音频信号与牢靠地耦合到框架的磁组件的磁场相互作用，使得振膜发生振动，从而辐射被感知为声音的压力波。
另一种类型的扬声器是动磁式扬声器。在动磁式扬声器中，音圈组件被牢靠地耦合到框架，并且移动组件包括机械地耦合到振膜的磁组件。以音圈中的电流的形式存在的音频信号与该磁组件的磁场相互作用，使得振膜发生振动，从而辐射被感知为声音的压力波。在本说明书中，所述示例为动音圈式扬声器，但本文描述的原理可以应用于动磁式扬声器，前提是悬架系统具有诸如侧向刚度之类的适当特性。
第一种常见类型的动音圈式扬声器包括音圈组件，其中音圈架的直径和振膜的直径基本上相同。在这些扬声器中，振膜的最外侧边缘附接到音圈架的上部周界。通常，移动组件通过至少第一支撑元件紧固到扬声器的框架，该第一支撑元件通常称为“悬边”，其具有紧固到移动组件的内部边缘和紧固到框架的外部边缘。替代的实施例可以包括第二支撑元件，通常称为“定心支片”，其包括紧固到音圈架的底部部分的内部边缘和紧固到扬声器的框架的外部边缘。这种类型的结构在较小的扬声器(诸如高频扬声器)中以及可能在中音扬声器中通常较为常见。
较小尺寸的扬声器所遇到的典型问题是，当扬声器变得更小时，实现低频率响应变得更加困难。当与实现较高的频率相比时，低频率响应要求扬声器使较大体积的空气移位以达到较低频率。扬声器能够移位的空气的体积取决于振膜的面积和悬架所允许的音圈组件的峰间偏移。当减少悬架的轴向刚度以允许音圈组件的更大的偏移时，通常悬架的径向刚度同样减小。为在最大效率下操作，较小的扬声器中的悬架系统应当在限制音圈组件从一侧移动到另一侧的同时允许轴向位移的最大振幅，以便避免音圈组件与扬声器的其它部分之间的接触。如所预期的，当悬架的刚度降低时，通常允许音圈组件的从一侧到另一侧的较大的运动。在仅包括单个支撑元件将音圈组件紧固到扬声器的框架的那些扬声器的实施例中尤其如此。
在第二种类型的动圈式扬声器中，移动组件包括由纸盆(或某些其它平面或非平面的表面，诸如凹面)构成的振膜，该纸盆具有大于音圈架的直径的直径。在这种类型的扬声器中，通常将纸盆的内部周界紧固到音圈架的上部部分，并且第一支撑构件具有紧固到振膜的外部周界的内部边缘和紧固到扬声器的框架的外部边缘。第二支撑构件具有紧固到音圈架的下部部分的内部边缘和紧固到扬声器的框架的外部边缘。在这种类型的扬声器中，通常期望减小扬声器的框架的最外的尺度，以便于将扬声器安装在空间有限的各种环境中。
发明内容
在一个方面中，一种扬声器包括：框架；布置在该框架内的移动组件；以及具有外部边缘和内部边缘的第一悬架元件，其中，外部边缘耦合到移动组件并且内部边缘耦合到框架。移动组件可以包括音圈组件。第一悬架元件可以通过牢靠地耦合到框架的磁组件耦合到框架。音圈组件可以布置在磁配件周围。磁组件还可以包括紧固到框架的磁体和紧固到该磁体的顶部部分的币状物。第一悬架元件的内部边缘可以耦合到磁组件的币状物。第一悬架元件的内部边缘可以耦合到磁组件的磁体。音圈组件还可以包括具有顶边缘和底部的音圈架，以及围绕音圈架的外部表面布置的音圈。第一悬架元件的外部边缘可以耦合到音圈架。第一悬架元件的外部边缘可以耦合到与音圈架的底部边缘邻近的音圈架。该扬声器还可以包括具有外部边缘和内部边缘的第二悬架元件。该外部边缘可以耦合到框架，并且内部边缘可以耦合到移动组件。该扬声器还可以包括具有外部周界和内部周界的纸盆。该外部周界可以耦合到框架，而内部周界可以耦合到音圈组件。纸盆的内部周界可以耦合到音圈架。第一悬架元件可以包括内圆周边界和外圆周边界，以及相对于内圆周边界的法线呈一定角度从内圆周边界延伸到外圆周边界的凹槽。第一悬架元件可以从第一悬架元件的外部边缘向内延伸到其内部边缘。
在另一方面中，一种扬声器包括框架；移动组件；以及将移动组件和框架进行耦合的第一悬架元件，该第一悬架元件从移动组件呈放射状地向内延伸。该扬声器还可以包括磁组件，其包括磁体和布置在框架内的币状物。移动组件可以通过磁组件耦合到框架。第一悬架元件构件的内部边缘可以耦合到该币状物。第一悬架元件的内部边缘可以耦合到所述磁体。
附图说明
图1是扬声器的横截面图；
图2是图1中所示的扬声器的放大的局部横截面图；
图3A、图3B和图3C是图1中所示的扬声器的局部横截面图，其示出了扬声器的音圈组件的峰间偏移范围；
图4是扬声器的替代实施例的局部横截面图；
图5是扬声器的替代实施例的局部横截面图；
图6是扬声器的替代实施例的局部横截面图；
图7是扬声器的替代实施例的局部横截面图；
图8是扬声器的替代实施例的局部横截面图；
图9是扬声器的替代实施例的局部横截面图；
图10是图1的扬声器的分解的透视图；
图11是扬声器的横截面图；
图12是扬声器的替代实施例的横截面图；
图13是扬声器的替代实施例的横截面图；以及
图14是图11的扬声器的分解图。
在本说明书和附图中重复使用的参考符号意在代表相同或类似的特征或元件。
具体实施方式
现在将详细地参考附图。通过解释说明而非限定的方式提供了每个示例。事实上，对本领域技术人员将明显的是，可以在不脱离权利要求的范围和精神实质的情况下做出修改和变更。例如，作为一个实施例的一部分而示出或描述的特征可以用于另一实施例，而产生又一个实施例。因而，旨在使这些修改和变更落入所附权利要求及其等价物的范围中。
现在参考图1，扬声器100包括电动机组件。该电动机组件包括磁组件104和音圈组件106。磁组件104包括磁体142、与磁体的顶部表面接触的顶板(通常称为“币状物(coin)”)144、以及与磁体142的底部表面接触的杯状物102。币状物144的圆柱形外表面158与杯状物102的圆柱形内表面118是同轴的，从而使得在磁组件104的币状物144和杯状物102之间形成均匀的气隙160。音圈组件106包括圆柱形音圈架162、音圈164和振膜166。音圈164通过一系列的导线绕组围绕音圈架162的外表面168而形成。音圈组件106机械地耦合到振膜166，振膜166包括振膜主体172和u形唇状物174。振膜166机械地耦合到悬边110，悬边110转而机械地耦合到图3A-图3C的安装板108。振膜的机械耦合包括与u形唇状物174紧密配合并且(例如，通过粘合剂或通过共同成型)附接到u形唇状物174的内部唇状物186。悬边到安装板108的机械耦合包括附接到凸缘136的悬边足状物182。在该图以及后续的图中，悬边足状物182具有反转的“T”形，但为了易于制造，其可以具有“L”形。音圈组件106还机械地耦合到定心支片112的外部边缘。定心支片112的内部边缘机械地耦合到磁组件104。音圈机械地耦合到定心支片112的外部边缘。定心支片112的内部边缘到磁组件104的定心支片的机械耦合可以包括安装环114，其附接到定心支片112和磁组件。悬边110和定心支片112对安装在杯状物102内的音圈组件106加以定位，从而使得音圈164同轴地被接收在由币状物144的外表面158和杯状物102的内表面118所定义的气隙160内。
振膜166包括主体172、围绕主体172的外部周界布置的U形唇状物174以及形成在它们之间的凹槽176(图3A)。主体172是面向外的凹平面，其相应地与币状物144的上表面154类似地成形。因此，可以在使振膜166与币状物144接触的可能性最小的同时，达到音圈组件106相对于磁组件104的向下挠度(deflection)。如在图3A中清楚地看到的，通过将音圈架162的顶边缘178置于布置在主体172和U形唇状物174之间的凹槽176中来将振膜166固定在音圈架162上。振膜166机械地耦合到音圈架162的顶边缘178。U形唇状物174从音圈架162的顶边缘178向外延伸，并且有助于音圈组件106附接到安装板108。
在操作中，施加到音圈164的音频信号与磁组件104的磁场相互作用，以造成音圈组件106的振荡运动，其转而造成振膜166按照由箭头101所指示的运动的振荡运动。振膜的振荡运动造成被感知为声音的压力波辐射。
如图2中所示，音圈架162通过定心支片元件112和安装环114紧固到币状物的底部表面。定心支片元件112包括沿其外部边缘布置的足状物190，以及通过由易弯曲的材料构成的定心支片主体耦合到足状物190的内部唇状物192。如图所示，定心支片主体可以是半圆形，或者可以具有某些其它的结构，诸如波纹状或具有多个卷、或某些更复杂的几何形状(诸如通过引用的方式将其全部内容并入本文的美国专利7,397,927中所描述的)。类似于图1的悬边元件110，定心支片元件112优选地由耐高温、注射可塑的弹性体(诸如硅树脂)形成。定心支片元件112的足状物190被紧固到音圈架162的底部边缘，并且内部唇状物192(例如通过粘合剂或通过共同成型)紧固到安装环114的侧壁194。安装环114包括向外延伸的唇状物，其可以由通过多个由间隙198隔开的指状物形成。在某些实施方式中，间隙198可以延伸到内部唇状物192和侧壁194之间的接合处的顶部附近，以允许气流穿过间隙198，从而使定心支片元件112的两侧之间的压力均衡；备选地，可以提供均衡泄压的某些其它方法。安装环114的指状物196紧固到币状物的底部表面，从而将音圈组件106的底部部分紧固到磁组件104。在其它实施例中，固体环结构可以代替指状物196和间隙198。
图3A到图3C示出了图1中所示的扬声器的实施例的音圈组件106在音圈组件106的峰间偏移期间的运动范围，如在扬声器的使用期间会发生的。如在图3A中清楚地看到的，当音圈组件106处于静态位置时，音圈164优选地近似位于磁组件的币状物144的中点的中心。
在一个实施例中，扬声器100具有18.2毫米的标称高度(h)，而杯状物102的标称外径或宽度(w)为40.0毫米，则使扬声器100具有大约22.9立方厘米的标称圆柱形体积。扬声器100的悬边元件110和定心支片元件112具有符合2x107pa的杨氏模量的厚度和形状，从而获得了总悬架的期望的力/挠度表现。根据图1的扬声器100在轴向挠度的整个范围上提供了超过传统扬声器的增强的摇摆刚度，并且还允许扬声器100基本上达到与传统扬声器相同的峰间轴向偏移范围。
现在参考图4到图9，其示出了扬声器的替代实施例。图4到图9中所示的替代实施例基本上类似于如图1中所示的扬声器100。因此，各个实施例之间一致的扬声器的部分在这些图中由相同的标号表示。附加地，由于以上关于扬声器100详细描述了类似的组件，因此关于图4到图9中所示的替代实施例不再重复那些描述。仅讨论替代实施例中的与扬声器100不同的那些元件。
现在参考图4，除了磁体142和币状物144以外，扬声器100a还包括具有节气门(throttle)202的(图1的)磁组件104。如图4所示，节气门202从杯状物102的底部表面向上延伸，并且在其顶部表面支撑磁体142。如图所示，由杯状物102一体地形成节气门202。
现在参考图5，除了磁体142和币状物144以外，扬声器100b还包括包含节气门202的磁组件104。扬声器100b与图4中所示的扬声器100a的不同之处在于，在扬声器100b中，节气门202不是由杯状物102一体地形成。而是，节气门202由单独的部件形成，并且然后紧固到杯状物102的底部。
现在参考图6，除了磁体142和币状物144以外，扬声器100c还包括包含节气门202的磁组件104。类似于图5中所示的扬声器100b，节气门202独立于杯状物102而形成。然而，节气门202包括从其顶部表面的周界呈放射状地向外延伸的凸缘206。如图所示，凸缘206向外延伸到近似于磁体142的整个直径。注意到，在扬声器100c中，安装环114的指状物196被紧固到凸缘206的底部表面，而不是如之前所讨论的实施例中被紧固到磁体142的底部表面。
现在参考图7，除了磁体142和币状物144以外，扬声器100d还包括具有节气门202的磁组件104。节气门202包括从接近其上表面的节气门202的外部圆周表面向内延伸的圆周凹槽210。圆周凹槽210被配置成接收从安装环114a的侧壁194向内延伸的多个指状物197，这与之前所讨论的实施例形成对比。对于示出的实施例，为了使安装环的指状物197能够被接收到凹槽210中，可以选择安装环114a的材料，从而使得在安装时指状物197可轻微地弯曲。然而，如果将更加刚性的材料用于制造安装环114a，或者如果安装环不具有指状物196和间隙198，则可以以两片或更多片来构造安装环114a。
现在参考图8，除了磁体142和币状物144以外，扬声器100e还包括具有节气门202的磁组件104。类似于图7中所示的扬声器100d，扬声器100e的节气门202包括从接近其上表面的节气门202的外部表面向内延伸的圆周凹槽210。然而，注意到，扬声器100e不像所有之前的实施例那样包括安装环。而是，定心支片元件112a包括呈放射状地向内延伸并且被配置成与圆周凹槽210啮合的内部唇状物192。由于定心支片112a优选地由弹性体材料构造，因此内部唇状物192易于弯曲，以使其可以安装在圆周凹槽210中。
现在参考图9，扬声器100f也没有用于将定心支片元件紧固到磁组件104的安装环。如图所示，定心支片112b的内部唇状物192b向上延伸经过磁体142的旁边，并且被紧固到币状物144的底部表面。优选地，通过粘合剂将内部唇状物192b紧固到币状物144。
现在参考图10，图10示出并入了图1的元件的扬声器100的分解图。图10中的参考标号对应于之前的图中类似的标号。
图11示出了扬声器300。扬声器300包括电动机组件，其包括磁组件304和音圈组件306。磁组件304包括布置在由底板316的上表面和磁体342的内部表面352以及前板345的内部表面所定义的空间内的节气门302和币状物344。节气门302被固定到底板316的上表面，而币状物344被固定到节气门302的上表面。币状物344的直径大于节气门302的直径，从而使得币状物344的外部表面越过节气门302的外部表面呈放射状地向外延伸。此外，币状物344的外部表面是圆柱形，并且与前板345的内部表面同轴，从而使得在币状物344和前板345之间形成均匀的气隙160。
音圈组件306包括典型的圆柱形音圈架362和音圈364。音圈364通常由一系列的导线绕组围绕音圈架362的外部表面而形成。如在图11中清楚地看到的，音圈组件306被安装在由磁组件304的各种组件所定义的框架的外部结构的部分内，从而使得音圈364能够在由币状物344的外部表面和前板345的内部表面所定义的气隙160中同轴地被接收。
扬声器300包括纸盆(cone)372。纸盆372包括从外部周界374延伸到内部周界376的面向外部的凹的或凸的上表面。可以使用粘合剂或共同成型将内部周界376紧固在音圈架362上期望的位置中。通过悬边元件310将外部周界374紧固到框架308的安装凸缘336。悬边元件310包括沿其外部边缘延伸的足状物382和内部唇状物386。内部唇状物386被紧固到纸盆372的外部周界374的上表面，并且悬边元件310的足状物382被紧固到安装凸缘336。优选地，悬边元件310由耐高温、注射可塑的弹性体(诸如硅树脂)形成。防尘罩365覆盖纸盆372中由内部周界376定义的中心孔。优选地，通过使用粘合剂紧固到纸盆372的上表面的外部唇状物367来将防尘罩365固定到纸盆372。
可以通过如所示出的定心支片元件112和安装环114将本实施例的音圈架362紧固到币状物344的底部表面，或者以类似于图8的方式，可以将定心支片元件112连接到节气门302。在这个实施例中，定心支片元件112包括沿其外部边缘布置的足状物190和内部唇状物192，该内部唇状物192通过由易弯曲的材料制成的定心支片主体连接到足状物190定心支片。如图所示，定心支片主体可以是半圆形，或者可以具有某些其它的结构，诸如波纹状或具有多个卷、或某些更复杂的几何形状(诸如通过引用的方式将其全部内容并入本文的美国专利7,397,927中所描述的)。类似于悬边元件310，定心支片元件112优选地由耐高温、注射可塑的弹性体(诸如硅树脂)形成。定心支片元件112的足状物190被紧固到音圈架362的底部边缘，并且内部唇状物192被紧固到安装环114的侧壁194。安装环114包括向外延伸的唇状物，其可以由通过间隙198隔开(见图2)的多个指状物196形成。安装环114的指状物196被紧固到币状物344的底部平面，从而将音圈组件306的底部部分紧固到磁组件304。在其它实施例中，固体环可以代替指状物196和间隙198。
在操作中，施加到音圈364的音频信号与磁组件304的磁场相互作用，以造成音圈组件306的振荡运动，其转而造成纸盆372按照由箭头101所指示的运动的振荡运动。振膜的振荡运动造成被感知为声音的压力波的辐射。
现在参考图12和图13，其示出了扬声器的替代实施例。图12和图13中示出的替代实施例基本上类似于图11中示出的扬声器300。因此，各个实施例之间一致的扬声器的部分在这些图中由相同的标号表示。附加地，由于以上关于扬声器300详细描述了类似的组件，因此关于图12到图13中所示的替代实施例不再重复那些描述。仅讨论替代实施例中的与扬声器300有差异的那些元件。
现在参考图12，扬声器300a包括磁组件304，磁组件304具有极片303而不是单独形成的(图11的)节气门302和币状物344。如图所示，极片303被固定到底板316的上表面，并且其与之前所讨论的(图11的)节气门302和币状物344功能相同。
现在参考图13，扬声器300b与图11中示出的扬声器300的不同之处在于，在扬声器300b中，由底板316a来一体地形成节气门302a。
现在参考图14，其示出了扬声器300的分解图。图14中的标号对应于图11-图13中类似的号码。
虽然以上描述了一个或多个优选的实施例，但本领域技术人员应当理解，可以在不脱离权利要求的范围和精神实质的情况下做出各种修改和变更。通过举例而非限制的方式，可以改变磁组件中磁体的形状和数量；或者扬声器100或扬声器300的任何或所有部分的形状可以脱离标称的圆柱形对称。旨在使权利要求涵盖落入所附权利要求及其等价物的范围和精神实质内的那些修改和变更。
Claims (11)
1.一种扬声器包括：
框架；
布置在所述框架内的移动组件；以及
具有外部边缘和内部边缘的第一悬架元件，其中所述外部边缘耦合到所述移动组件并且所述内部边缘通过牢靠地耦合到所述框架的磁组件耦合到所述框架；
其中所述移动组件包括音圈组件，并且所述音圈组件还包括具有顶边缘和底部的音圈架，以及围绕所述音圈架的外部表面布置的音圈，其中所述第一悬架元件的所述外部边缘在所述音圈下方耦合到所述音圈架。
2.根据权利要求1所述的扬声器，其中所述音圈组件围绕所述磁组件布置。
3.根据权利要求2所述的扬声器，所述磁组件还包括紧固到所述框架的磁体和紧固到所述磁体的顶部的币状物。
4.根据权利要求3所述的扬声器，其中所述第一悬架元件的所述内部边缘耦合到所述磁组件的所述币状物。
5.根据权利要求3所述的扬声器，其中所述第一悬架元件的所述内部边缘耦合到所述磁组件的所述磁体。
6.根据权利要求1所述的扬声器，还包括具有外部边缘和内部边缘的第二悬架元件，其中所述外部边缘耦合到所述框架并且所述内部边缘耦合到所述移动组件。
7.根据权利要求6所述的扬声器，还包括具有外部周界和内部周界的纸盆，其中所述外部周界耦合到所述框架并且所述内部周界耦合到所述音圈组件。
8.一种扬声器包括：
框架；
移动组件；
耦合到所述移动组件并耦合到牢靠地耦合到所述框架的磁组件的第一悬架元件，所述第一悬架元件从所述移动组件呈放射状地向内延伸；
其中所述移动组件包括音圈组件，并且所述音圈组件还包括具有顶边缘和底部的音圈架，以及围绕所述音圈架的外部表面布置的音圈，其中所述第一悬架元件的所述外部边缘在所述音圈下方耦合到所述音圈架。
9.根据权利要求8所述的扬声器，所述磁组件包括布置在所述框架内的币状物和磁体，其中所述移动组件通过所述磁组件耦合到所述框架。
10.根据权利要求9所述的扬声器，其中所述第一悬架元件构件的内部边缘耦合到所述币状物。
11.根据权利要求9所述的扬声器，其中所述第一悬架元件的内部边缘耦合到所述磁体。
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