CN102883248A - 振膜及包括该振膜的微型电声换能器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种振膜，其包括中间部、带有折环的折环部、和外围部，该振膜还包括涂覆在带有折环的折环部的一个表面上、关于所述振膜的两条垂直的对称轴线对称的位置上的有机化合物。采用所述振膜不需要重新设计优化音圈和振膜就可改变振膜的劲度，从而实现微型扬声器的谐振频率的小范围调整。本发明还提供了一种微型电声换能器和调整微型电声换能器的谐振频率的方法。

Description

振膜及包括该振膜的微型电声换能器

技术领域

本发明总体涉及一种振膜及包括该振膜的微型电声换能器，还涉及一种调整微型电声换能器谐振频率的方法。 

背景技术

电声换能器是将电信号和声音信号进行相互转换的器件，包括把电信号转换成声音信号的器件以及把声音信号转换成电信号的器件。 

扬声器是一种把电信号转换成声音信号的电声换能器，它能把一定范围内的音频电功率信号通过换能的方式转变成为失真小并具有足够声压级的可听声音。对于动圈式（也称“电动式”）扬声器，其工作原理如下：在动圈式扬声器的使用中，音圈被馈入电信号，有电流流过音圈，从而音圈在磁场中受力振动，并带动振膜振动发声。 

微型扬声器一般为微型动圈式（也称“电动式”）扬声器，后者主要由振动系统、支撑系统和磁路系统构成。振动系统包括音圈以及附接至音圈的振膜。支撑系统包括盆架、前盖和磁碗等。磁路系统包括磁体和导磁板等。 

现有技术中，微型扬声器的谐振频率的调整主要是通过调整微型扬声器振动系统质量和振膜的劲度来实现的。在微型扬声器振动系统中，振动系统质量主要由音圈、振膜、以及振膜和音圈之间的胶水质量共同决定，其中音圈的质量占整个体系的80%左右。然而通过调整音圈的质量来改善微型扬声器的谐振频率将带来不利影响，这是因为音圈的质量调整之后，相应的音圈电阻、音圈尺寸、以及音圈在磁路系统中的位置都会发生变化，而这对声学性能带来极大的影响，需要重新设计和优化微型扬声器结构。另外一种是通过选择振膜的材质、振膜的折环以及振膜的厚度来实现对振膜劲度的调节，从而实现频率调整。然而这些调整也需要花费很长的时间来设计和优化，特别是当需要在小范围（10-30Hz）调整谐振频率时，通过设计振膜材质、折环及振膜厚度来实现谐振频率的调整存在困难。 

发明内容

本发明的发明人出乎意料地发现，通过在振膜的表面上涂覆有机化合物，就可以改变振膜的劲度，实现对微型扬声器的谐振频率的调整，而且施加的有机化合物的质量小，对扬声器振动系统质量的影响可以忽略。 

根据本发明的第一方面，提供了一种振膜，其包括中间部、带有折环的折环部、以及外围部，该振膜还包括涂覆在带有折环的折环部的一个表面上、关于所述振膜的两条垂直的对称轴线对称的位置上的有机化合物。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述有机化合物的涂覆质量为振动系统质量的1-3%。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述有机化合物涂覆在所述带有折环的折环部的在使用时靠近音圈的表面上。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述有机化合物涂覆在所述带有折环的折环部的折环上。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述有机化合物分别对称地涂覆在所述带有折环的折环部的左右两侧，并且该有机化合物除了其首尾部之外的其他部分位于该折环部的非折环的位置处。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述有机化合物涂覆在所述带有折环的折环部上，分别位于四个折环中的每一个上。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述有机化合物左右对称地涂覆在所述带有折环的折环部上，分别贯穿位于左右两侧的两个折环。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述有机化合物连续地涂覆在整个所述带有折环的折环部上，贯穿所有的折环。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述有机化合物是粘合剂、油脂或其混合物。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述粘合剂是丙烯酸类粘合剂。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述油脂是润滑油。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述粘合剂的硬度在邵氏硬度A1至A50的范围，优选地，在邵氏硬度A1至A45的范围，更优选地，在邵氏硬度A1至A40的范围。 

在本发明的振膜的一个优选实施方案中，所述油脂的动力粘度在25℃时不低于30000mPa·s，优选地，在37000-65000mPa·s之间，更优选地，在40000-62000mPa·s之间。 

根据本发明的另一方面，提供了一种微型电声换能器，其包括根据本发明上述的振膜。 

在本发明的微型电声换能器的一个优选实施方案中，所述微型电声换能器是微型扬声器。 

根据本发明的又一方面，提供了一种调整微型电声换能器的谐振频率的方法，该方法包括在所述微型电声换能器中的振膜的带有折环的折环部的一个表面上关于所述振膜的两条垂直的对称轴线对称地涂覆有机化合物。 

通过在振膜的表面上涂敷有机化合物，可改变振膜的劲度，进而实现微型扬声器谐振频率的小范围调整。由于施加的有机化合物质量小，仅为扬声器振动系统质量的1-3%，对整个振动系统质量基本无影响，因此不需要对微型扬声器的结构进行重新设计和加工。与常规振膜相比，涂覆了有机化合物之后的振膜的谐振频率变大,降低了噪声。此外，谐振频率变大而振幅降低之后，音圈和振膜的运动空间变小，因此可以有更多的空间优化其他设计，如：增加磁路系统，提高微型扬声器的声压级；增加盆架的壁厚，从而有益于增加和振膜的粘胶面，提高工艺的稳定性；振动时音圈引出线张力降低，降低了断线的风险。 

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施方案的涂覆有有机化合物的振膜的示意图。 

图2是根据本发明的另一个优选实施方案的涂覆有有机化合物的振膜的示意图。 

图3是根据本发明的又一个优选实施方案的涂覆有有机化合物的振膜的示意图。 

图4是根据本发明的再一个优选实施方案的涂覆有有机化合物的振膜的示意图。 

图5是包括根据本发明的振膜的微型扬声器结构的分解示意图。 

应理解，这些附图仅出于示例目的，并未绝对地按比例绘制。 

具体实施方式

在本发明中，微型电声换能器指具有适于用在便携式电子设备中的尺寸的电声换能器。微型电声换能器（例如，微型扬声器）外形的最大一个维度（dimension）一般小于等于40mm，尤其小于等于20mm。 

本发明的微型电声换能器包括一种振膜。如图1-5中502示出的，该振膜为近似方形，但应理解，其他形状的振膜也是可行的，如圆形和跑道形。振膜502由中间部1、带有折环（即，带有花纹的部分）的折环部2和外围部3构成，其中音圈503与该振膜502的中间部1相连。振膜502由高分子塑料薄膜制成，该高分子塑料薄膜包括两层聚芳酰胺（PAR）和处于该两层聚芳酰胺之间的一层聚甲基丙烯酸甲酯（亚克力），其中两层聚芳酰胺的厚度各为大约15μm，处于中间的亚克力层的厚度为大约50μm。应理解，其他材料的高分子塑料薄膜，以及其他厚度也是可行的。 

有机化合物11关于所述振膜的两条垂直的对称轴线对称地涂覆在带有折环的折环部2的一个表面上，优选地，有机化合物涂覆在带有折环的折环部2的靠近音圈503的表面上，这是因为在靠近音圈503的一侧，带有折环的折环部2具有凹陷，因此可方便有机化合物的涂覆。所涂覆的有机化合物的质量在大约0.1-3.6mg范围内，占振动系统质量的1-3%。涂覆的面积在0.01-0.5mm²，优选地在0.02-0.3mm²，更优选地在0.04-0.1mm²。 

所涂覆的有机化合物选自粘合剂、油脂或其混合物。优选地，所涂覆的有机化合物可以既包括粘合剂，也包括油脂。其中，粘合剂在使用环境中的硬度在邵氏硬度（Shore hardness）A1至A50的范围内，优选地，在邵氏硬度A1至A45的范围，更优选地，在邵氏硬度A1至A40的范围，使粘合剂对音膜有更好的贴服性。油脂的动力粘度在25℃时不低于30000mPa·s（毫帕斯卡·秒），优选地，在37000-65000 mPa·s之间，更优选地，在40000-62000mPa·s之间，尤其实现牢固的联结效果。油脂在使用环境中不固化。 

优选地，粘合剂可以是厌氧型粘合剂、紫外固化型粘合剂、环氧型粘合剂或其他适合的粘合剂。在一个优选的实施方案中，所用的粘合剂为丙烯酸类粘合剂，例如Loctite系列、Delo系列等。 

在另一个优选的实施方案中所用的油脂为润滑剂，例如Floil G-485H，Floil G-424Z等。 

更优选地，结合使用粘合剂和油脂，以达到更好更牢固地贴合。 

在本发明的实施方案中，所使用的粘合剂为汉高科技有限公司生产的Loctite 3196，其邵氏硬度小于A5。所使用的油脂为关东化成工业株式会社生产的Floil G-485H，该油脂在25℃时的动力粘度为57500mPa·s，并且不固化。 

有机化合物的涂布可以通过辊涂、刷涂等方式进行，还可使用点胶机。如有必要，还可通过加热干燥所涂布的有机化合物。 

可以通过如下方式形成振膜502：提供两层聚芳酰胺（PAR）和一层聚甲基丙烯酸甲酯，将所述聚甲基丙烯酸甲酯层置于两层聚芳酰胺之间，然后通过热压或拉伸以制备成复合膜。热压或拉伸可以采用本领域已知的方法实施。 

在本发明的微型电声换能器中，除振膜之外的元器件可以采用已知的产品。 

根据本发明，所述有机化合物涂覆在带有折环的折环部的一个表面上、关于所述振膜的两条垂直的对称轴线对称的位置上。 

图1是根据本发明的一个优选实施方案的涂覆有有机化合物的振膜502的示意图。 

图1中示意性示出振膜502的两条相互垂直的对称轴线，振膜502关于水平轴线上下对称，关于竖直轴线左右对称。如图1示出的，振膜502的折环部2具有分别处于四个角部的四个折环，这四个折环分别是分离开的。优选地，有机化合物11分别对称地涂覆在折环部2的左右两侧，并且该有机化合物除了其首尾部之外的其他部分位于该折环部2的非折环的位置处。此外，除了左右两侧涂覆的有机化合物之外，还可以在振膜的折环部的上下两侧对称地涂覆有机化合物。优选 地，涂覆在上下两侧的有机化合物除了其首尾部之外的其他部分位于该折环部2的非折环的位置处。 

图2是根据本发明的另一个优选实施方案的涂覆有有机化合物的振膜502的示意图。 

图2中示意性示出振膜502的两条相互垂直的对称轴线，振膜502关于水平轴线上下对称，关于竖直轴线左右对称。如图2示出的，振膜502的折环部2具有分别处于四个角部的四个折环，这四个折环分别是分离开的。有机化合物21涂覆在带有折环的折环部2上，分别位于四个折环中的每一个上。应理解，除图中所示的位于四个角上的折环外，振膜502上还可设有另外的对称分布的折环。因此，有机化合物还可涂覆在另外的折环上。 

图3是根据本发明的又一个优选实施方案的涂覆有有机化合物的振膜502的示意图。 

图3中示意性示出振膜502的两条相互垂直的对称轴线，振膜502关于水平轴线上下对称，关于竖直轴线左右对称。如图3示出的，振膜502的折环部2具有分别处于四个角部的四个折环，这四个折环分别是分离开的。有机化合物31左右对称地涂覆在带有折环的折环部2上，位于振膜左侧的有机化合物贯穿位于左侧的两个折环，位于振膜右侧的有机化合物贯穿位于右侧的两个折环。或者，图中虽未示出，但是可以理解，有机化合物31可以上下对称地涂覆在带有折环的折环部2上，位于振膜上侧的有机化合物贯穿位于上侧的两个折环，位于振膜下侧的有机化合物贯穿位于下侧的两个折环。 

图4是根据本发明的又一个优选实施方案的涂覆有有机化合物的振膜502的示意图。 

图4中示意性示出振膜502的两条相互垂直的对称轴线，振膜502关于水平轴线上下对称，关于竖直轴线左右对称。如图4示出的，振膜502的折环部2具有分别处于四个角部的四个折环，这四个折环分别是分离开的。有机化合物41连续地涂覆在整个带有折环的折环部2上，贯穿所有的折环。 

如上参照附图1-4所描述的位于振膜502四个角部的四个分离开的折环仅仅是本发明的一个优选实施方案。可以理解，振膜502也可 以具有一个完整的围绕振膜一周的折环，或者是对称设置的两个折环，或者是围绕振膜周向方向等间距设置的多个折环。 

图5是包括根据本发明的振膜的微型扬声器5结构的分解示意图。如图5示出的微型扬声器5的主体尺寸为10mm×7mm×2mm（长×宽×高）。在该微型扬声器5中，前盖501的主体尺寸为10mm×7mm×0.6mm（长轴的长度×短轴的长度×高），其材料为铁。音圈503的主体尺寸为6mm×4mm×1mm（长轴的长度×短轴的长度×高），该音圈503由直径为0.04mm的铜线通过本领域公知的方法绕制而成，形状为方形。导磁板504的主体尺寸为5mm×3mm×0.2mm（长轴的长度×短轴的长度×高），该导磁板504由铁制成，形状为方形。磁体505的主体尺寸为5mm×3mm×0.7mm（长轴的长度×短轴的长度×高），该磁体505可由拓力拓科技有限公司的N48H制成，形状为方形。磁碗506的主体尺寸为8mm×5mm×1mm（长轴的长度×短轴的长度×高），该磁碗506由铁制成，形状为方形。盆架507的主体尺寸为10mm×7mm×1.5mm的长方体形状，由购自美国杜邦HTNFR52G30NH的30%的玻纤增强型PPA（聚邻苯二甲酰胺）制成。 

为说明本发明的振膜在劲度上的变化以及振膜所在的微型扬声器的谐振频率的变化，提供了如下对比测试。测试所采用的振膜和微型扬声器如上文所描述的，使用的有机化合物包括粘合剂和油脂，其中粘合剂和油脂的类型分别为Loctite 3196和Floil G-485H。其中测量邵氏硬度时所使用的硬度计是深圳市恒信科技测量有限公司生产的型号为LX-A的邵氏硬度计，测量动力粘度所使用的是HAAKE公司生产型号为VT-550的动力粘度计，测试温度为25℃，动力粘度计转速5rpm，测试时间1分钟。 

下文中的对比测试提供了对未涂覆有机化合物的振膜w，在图1中的位置（位置1）涂覆有机化合物的振膜a，在图2中的位置（位置2）涂覆有机化合物的振膜b，在图3中的位置（位置3）涂覆有机化合物的振膜c，以及在图4中的位置（位置4）涂覆有机化合物的振膜d的劲度的测试，以及对分别包含如上所述的五种振膜的微型扬声器的谐振频率的测试。对微型扬声器谐振频率的测试是通过对各个微型 扬声器施加交流电信号，然后采用声学分析仪对各微型扬声器产生的声音进行分析。其中，所施加的交流电信号的功率为10毫瓦，频率在200Hz到2000Hz的范围内，扫描频率为3秒，扫描次数为2次。表1-4列出了所测得的各振膜的劲度以及各微型扬声器的谐振频率（单位Hz）。 

测试1

在该测试1中，微型扬声器W包含未涂覆有机化合物的振膜w，微型扬声器B包含在位置2涂覆质量为1.2mg的油脂的振膜b_油脂，微型扬声器B”包含在位置2涂覆质量为1.2mg的粘合剂的振膜b_粘合剂。实验结果如下表1： 

表1 

从表1中可看出，振膜在涂覆了有机化合物之后劲度变大，包含有涂覆有机化合物的振膜的微型扬声器的谐振频率变大。 

此外，从微型扬声器B和微型扬声器B”的实验结果可看出，对于在同一位置涂覆相同质量的有机化合物，涂覆粘合剂可获得更大的谐振频率，这是因为粘合剂的刚性较好，可获得更好的效果。 

测试2

在该测试2中，微型扬声器B包含在位置2涂覆质量为1.2mg的油脂的振膜b_油脂；微型扬声器B’也包含在位置2涂覆质量为0.4mg的油脂的振膜b_油脂2。实验结果如下表2： 

表2 

从表2中可看出，在同一位置涂覆同一种有机化合物，涂覆的质量越大，振膜的劲度越大，对应的微型扬声器的谐振频率增加地越多。 

测试3

在该测试3中，微型扬声器A包含在位置1涂覆质量为0.4mg的油脂的振膜a_油脂，微型扬声器B’包含在位置2涂覆质量为0.4mg的油脂的振膜b_油脂2。实验结果如下表3： 

表3 

从表3中可看出，在位置1和位置2都涂覆0.4mg的油脂，位置2处涂覆油脂的振膜劲度较大，微型扬声器B’的谐振频率稍大，这是因为折环更易受到因涂覆有机化合物而带来的刚性改变的影响。 

测试4

在该测试4中，微型扬声器B包含在位置2涂覆质量为1.2mg的油脂的振膜b_油脂；微型扬声器C包含在位置3涂覆质量为1.2mg的油脂的振膜c_油脂；微型扬声器D包含在位置4涂覆质量为1.2mg的油脂的振膜d_油脂。实验结果如下表4： 

表4 

需要说明的是，图1－5只是示意性的，本发明不受所述图中的细节限制。应理解，本发明中所称的“方形”指的是四个角都是近似直角的四边形，包括长方形和正方形；所述“方形”（在长方形的情况下）的短边称为“宽”，长边称为“长”（在正方形的情况下长宽比为1:1）； 

本发明的振膜适用于，但不限于，诸如便携式计算机、便携式播放器、移动电话等便携式电子设备中使用的微型电声换能器（在本文中也称为“微型动圈式电声换能器”）。也就是说，在本文中，微型动圈式电声换能器指具有适于用在便携式电子设备中的尺寸的电声换能器，包括微型动圈式扬声器。 

应理解，上述实施例仅出于示例和说明的目的，本领域技术人员在不偏离本发明范围的情况下，可以做出许多改型和变体。本发明的范围仅由所附的权利要求书限定。 

Claims (10)

1.一种振膜，其包括中间部、带有折环的折环部、以及外围部，其特征在于，该振膜还包括涂覆在所述带有折环的折环部的一个表面上、关于所述振膜的两条垂直的对称轴线对称的位置上的有机化合物。

2.根据权利要求1所述的振膜，其特征在于，所述有机化合物的涂覆质量为振动系统质量的1-3%。

3.根据权利要求1或2所述的振膜，其特征在于，所述有机化合物涂覆在所述带有折环的折环部的在使用时靠近音圈的表面上。

4.根据权利要求1或2所述的振膜，其特征在于，所述有机化合物涂覆在所述带有折环的折环部的折环上。

5.根据权利要求1或2所述的振膜，其特征在于，所述有机化合物连续地涂覆在整个所述带有折环的折环部上，贯穿所有的折环。

6.根据权利要求1或2所述的振膜，其特征在于，所述有机化合物是粘合剂、油脂或其混合物。

7.根据权利要求6所述的振膜，其特征在于，所述粘合剂的硬度在邵氏硬度A1至A50的范围，优选地，在邵氏硬度A1至A45的范围，更优选地，在邵氏硬度A1至A40的范围。

8.根据权利要求6所述的振膜，其特征在于，所述油脂的动力粘度在25℃时不低于30000mPa·s，优选地，在37000-65000mPa·s之间，更优选地，在40000-62000mPa·s之间。

9.一种微型电声换能器，其特征在于，该微型电声换能器包括根据权利要求1至8中任一项权利要求所述的振膜。

10.一种调整微型电声换能器的谐振频率的方法，其特征在于，

在所述微型电声换能器中的振膜的带有折环的折环部的一个表面上关于所述振膜的两条垂直的对称轴线对称地涂覆有机化合物。

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