CN1027669C - 球形振膜扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种全向性扬声器，其主要特征在于用球形振膜代替了传统的扬声器中的锥形、平板形或球顶形振膜，实现了放声的无指向性。本发明的全向性扬声器增加了一组音圈、磁体、心柱和定心支片，两个音圈分别固定在球形振膜的对称点上，两个音圈可并联或串联，在同一信号源驱动下，两个音图将产生方向相反、大小相等的力。由于本发明的扬声器无方向性，因此适用于场馆、剧场、舞厅、家庭等场所，尤其适用于面积较大的广场和体育场。

Description

本发明涉及一种扬声器，尤其涉及一种振膜为球形的全向性扬声器。

在现有的广泛使用的扬声器中，包括平板型振膜扬声器，锥形振膜扬声器和球顶形振膜扬声器，其指向性图在其远场轴上是平直的，但离轴向一定角度，指向性曲线便发生起伏，这种起伏使在不同收听点上的听众听到的声级不同，因此现有的扬声器具有一定的幅射角，而且幅射角的大小还与扬声器的重放频率有关，扬声器的重放频率越高，幅射角越尖锐。由于幅射角的存在，对于那些在扬声器幅射角内的听众来说，音响的效果就会好些，而对于那些在扬声器幅射角外的听众来说，音响的效果就较差。在面积很大的广场和体育场放音时，这种缺点尤为突出。有关现有扬声器的指向特性可参阅《扬声器系统》第139页-142页（国防工业出版社，作者山本武夫（日））、《扬声器及其应用》第37页-42页（中国电影出版社，M.M.爱弗露西著）以及从高保真扬声器和扬声器箱》第2页-第3页（科学普及出版社，作者：克林格尔（德））。

本发明的目的在于提供一种全向性的扬声器，即在360°范围内无指向性，辐射的相位相同并为零的扬声器。

在现有广泛使用的扬声器中，它的轴向前后驱动力使振膜前180°的空气和振膜后180°的空气振动相位刚好相反，而零相位的幅射就只局限轴向外一点，由于振膜前后激荡的空气相位正好相反，在理论上也就不能取得大于180°的指向。在自然界球的面能够保证在三维空间内任何一点的相位为零，运用现有最普遍的动圈原理， 采用适当的位置激励球体的表面，使之在球轴驱动轴外的每一点发生同相位振动，就能够实现球面对三维空间任何一点的幅射。本发明采用球形振膜，在球轴对称点的两端施于反向驱动力压缩或拉长球体，迫使与驱动轴垂直的球面发生类似于弓形的变化，（球面结构的本身决定了它不容易发生与驱动力以外的形式的振动），这便能使得整个球面同相振动。用两个性能相同的音圈直接控制为圆球形振膜的一阶绝缘环（能够使整个球体同相振动的位置，在这里是球面上的圆环），两个音圈串联或并联连接，使两个音圈在同一信号源驱动下带动球体以相反方向运动。由于采用了两个音圈，相应的就增加两组磁路及定心支片。现有电动扬声器的阻尼完全依赖于折环及定心片的附加质量，机械阻尼本身有一定的惰性，而振膜又在动力的作用下维持一定质量的惯性。本发明又一突出的特点，是对瞬态特性的改善，球形振膜在每一个反向驱动力过后，都要恢复成自身形状，恢复力和作用力的方向相反，在反向平衡力的作用下，惯性实际上起到了恢复力的作用。

球形扬声器的低频应用，要使没有分裂的球膜在低频内振动，对一定刚性的球膜是不可能的。低频应用，实际是采用与驱动轴一致的分裂球体，作弓形的振动，分裂球体并把内外空气隔绝，球内放置吸音材料，为一封闭结构的无限障板圆球形低频扬声器，结构上分裂处对准支杆。

本发明的扬声器，由于采用了球形振膜，因此扬声器的球形振膜在360°空间的声辐射强度相等，并且空间各点无相位差。另一方面，该扬声器的指向性图的形状与声音频率无关，即在所有频率下该扬声器的指向性图均为圆形。本发明克服了现有扬声器单向激励带来的辐射角的缺点，适用于剧场、舞台、家庭等场所，尤其适用于面积较大的广场和体育馆。

图1是本发明的一个实施例的结构示意图;

图2是本发明又一个实施例的结构示意图;

参见图1，球形振膜扬声器包含有上磁路磁体1a、下磁路磁体1b，上心柱2a，下心柱2b和上夹板3a、下夹板3b上、下磁路磁体1a、1b为一圆环形永久磁体，上下心柱2a、2b纵截面为T形，夹板3a、3b亦为圆环形，心柱2a、2b的凸起部分正好放入夹板3a、3b的内环，并有一定间隙，形成了磁隙4a和4b。音圈5a和5b分别带上定心支片7a、7b把绕有线圈的一端放入两磁路磁隙4a、4b的磁场内，另一端分别固定在球形振膜6的球对称点。在本实施例中，相对于球形振膜6对称分布的上、下磁体1a、1b由三根支杆8连接，三根支杆8呈等边三角形分布，也可以采用多于三根的支杆呈对称或非对称分布。

两个音圈5a和5b的各种参数应相同，两者之间可以并联或串联连接，但其连接应当满足在同一信号源驱动下两个音圈产生以方向相反，大小相等的力，使球形振膜6拉长或压缩，推动四周的空气产生声音。

在图1所示的实施例中，球形振膜6为一圆球体，也可以用椭球形，这时两个音圈应固定在椭球形振膜长轴或短轴两端。

参见图2，图2示出了本发明的又一实施例，图2所示的实施例与图1所示的实施例基本相同，区别在于图2的实施例中增加了一汇聚声音的号筒9以提高扬声器的发声效率。号筒9为向外逐渐弯曲扩张的环形，号筒口对着一对音图5a、5b之间的球形振膜6的四周，形成压力室10。

Claims (2)

1、一种球形振膜扬声器，包括永久磁铁、心柱、音圈、定心支片和振膜，音圈绕制在音圈架上，音圈一端固定在振膜上，定心支片将音圈定位于永久磁铁和心柱形成的磁隙中，其特征在于所述的振膜为一圆球形或椭球形，有两组永久磁铁、心柱、音圈、定心支片，两组永久磁铁、心柱、音圈、定心支片分别位于圆球形振膜的球对称点或椭球形振膜的长轴或短轴两端，两组永久磁铁之间由支杆连接，两组音圈串联或并联连接，使两组音圈在同一信号源驱动下以相反方向运动。

2、如权利要求1所述的球形振膜扬声器，其特征在于在所述两组音圈之间的所述球形振膜的四周设置有一向外逐渐弯曲扩张的环形号筒。

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