CN102884812B - 扬声器 - Google Patents

Abstract

公开了一种扬声器，所述扬声器包括被驱动体以及用于给被驱动体提供恢复力的悬吊系统，所述悬吊系统具有杯的几何形状，其中所述悬吊系统的在扬声器的固定部分上的附着点沿着运动的轴线相对于所述悬吊系统的在被驱动体上的附着点被移位，并且所述悬吊系统包括第一同心区域、第二同心区域和在第一和第二同心区域之间的定位处被贴到悬吊系统的周向构件，所述第一同心区域是可延伸的，以允许被驱动体的往复轴向移动，所述第二同心区域从第一区域朝着附着点之一横向地延伸，其中所述周向构件与形成第一和第二同心区域的材料相比是相对硬的。

Description

扬声器

技术领域

本发明涉及扬声器的领域，并且特别地涉及悬吊系统（suspension）和包括所述悬吊系统的扬声器，所述悬吊系统也被称作扬声器支承圈（spider）或阻尼器。

背景技术

悬吊系统是常规的圆锥驱动器（conedriver）上的部件。该悬吊系统也被称作扬声器支承圈或阻尼器。圆锥驱动器被广泛使用，特别是用于音频频谱的低音部分（20-500Hz）和中音部分（500-3000Hz）。

悬吊系统通常连同包裹层（surround）（在圆锥和底盘之间的柔性气封）被使用。这些部件共同把音圈集中在磁隙中，维持轴向行进（axialtravel）并提供运动部件上的恢复力。悬吊系统经常提供这个恢复力中的较大部分。在小的偏移上，这个力是相当线性的，并且影响驱动单元的谐振频率。在较大的偏移上，这个力的特性是非线性的，并且其特征可能在于刚度-位移‘K(x)’曲线。为了避免过度的位移，其中运动部件与底盘或磁性组件（assembly）相撞，针对正的位移和负的位移都必须增加刚度。如果刚度-位移曲线关于零位移不是对称的，则针对正向运动和反向运动的被提供的恢复力将不是相等的，并且音圈将在偏离磁隙的中心的位置周围振荡。在较高的偏移处，许多线圈可能远离铁柱（ironpole）的冷却效果，并且可能由于过热而失效。刚度随着位移的平滑的对称的增加减少了过度的偏移，以使由马达非线性引起的失真最小化。

悬吊系统通常是在其内部边缘上被附着到音圈支架（voicecoilformer）并且在其外部边缘上被附着到驱动器底盘的环状带。它的结构常常是材料的一系列同心波纹或“起伏（roll）”。起伏的数目、大小和形状大大地影响刚度-位移曲线。

悬吊系统通常由浸有树脂的机织织物而被制造，并且被模压成型。该材料需要是柔性的并且具有一些阻尼性能，以使在工作带宽中的谐振最小化。它将理想地是多孔的，以避免谐振的辐射。

如果内部边缘和外部边缘附着在驱动器组件中的相似的高度处，那么悬吊系统的整体形式将是平面的。在那种情况下，同心起伏可以被设计来提供对称的刚度-位移曲线。

然而，在某些驱动器设计中，内部边缘和外部边缘没有被附着在相似的高度处。例如，出于制造原因，底盘上的安装表面可能没有被定位在与音圈支架上的安装位置相同的高度处。最常用地，悬吊系统的波纹部分会被对准到音圈支架和安装在那里的内部边缘上的最适当的位置。外部边缘会反向突出，以触及（meet）其在底盘上的安装表面。

可替换的例子是如下驱动器：在该驱动器中，悬吊系统附着到膜片，而不是音圈支架，以使整体的建造高度（buildheight）最小化。悬吊系统的波纹部分接着与底盘安装表面对准，并且外部边缘安装在那里。这个内部边缘以一般地截头圆锥体的（frusto-conical）几何形状向前突出，以安装在膜片的后部上。利用这种装置，起伏将不会在膜片运动时碰撞该膜片。

也会可能的是，两个边缘都突出，或者在悬吊系统的波纹部分内的高度变动（shift）。

这些非平面的装置有时候被描述为杯形悬吊系统（cuppedsuspension），其中突出部是“杯”。针对任何数目的设计原因，这样的装置可以被利用。

关于杯形悬吊系统的问题是，比起杯可以在延伸中拉伸，杯在压缩中可以更容易地弯曲。因此，刚度-位移曲线是不对称的，其中恢复力随着膜片在突出的杯的方向上运动大幅降低。如上面所提及的那样，这是不希望有的特征。

发明内容

本发明涉及一种增强杯形悬吊系统的方法，以控制杯的弯曲并因而获得对称的刚度-位移曲线，从而减少失真并且增加功率处理（powerhandling）。本发明还帮助防止灾难性的悬吊系统塌陷，从而进一步改进功率处理。

通过使用常规的技术来制造的悬吊系统利用圆环被增强。这可以被定位在杯触及悬吊系统的波纹部分的点附近。该圆环可以被固定在被特别设计的槽中，或者被固定到杯，或者被固定到主体。该圆环可以在悬吊系统的任一侧上，并且可以通过合适的胶粘剂被固定。该环可以由金属或塑料制成。在杯被固定到运动部件之处，可能是有利的是，使用低质量的环，以使附加的运动质量最小化并且以避免该环在悬吊系统上的谐振。

该环应该提供比悬吊系统材料更大的刚度，以控制杯弯曲。这可以将要防止完全在驱动器的偏移范围中的弯曲，或者通过充足的量来限制它。悬吊系统和环将一般一起被设计，以实现希望有的刚度-位移曲线。

在一些情况下，附加的环可以被使用，以进一步控制弯曲。例子是远高于深的杯子的附着有第二环的部分（asecondloopattachedpartwayupadeepcup）。再次，悬吊系统和环应该理想地一起被设计。

因而，本发明提供了一种扬声器，所述扬声器包括被驱动体（drivenbody），所述被驱动体响应于电信号来沿着运动的轴线经历自静止位置的偏移，以从扬声器的前面投射声波；以及用于给被驱动体提供朝着静止位置的恢复力的悬吊系统，其中所述悬吊系统从被驱动体上的附着点延伸到扬声器的固定部分上的附着点，其中当被驱动体处于静止时，扬声器的固定部分上的附着点沿着运动的轴线相对于被驱动体上的附着点被移位，其中所述悬吊系统包括悬吊系统的第一同心区域、第二同心区域和在第一和第二同心区域之间的定位处被贴到（affixto）悬吊系统的周向构件（circumferentialmember），其中所述悬吊系统的第一同心区域是可延伸的，以允许被驱动体的往复轴向移动，所述第二同心区域从第一区域朝着附着点之一横向地延伸，所述周向构件与形成第一和第二同心区域的材料是相对硬的。

增强解决了不对称的刚度-位移曲线问题，因为环控制了杯的弯曲。来自环的额外的刚度帮助避免杯在高功率水平处的塌陷。这允许杯形悬吊系统的使用，同时维持对偏移和功率处理的控制，并且使失真最小化。

附图说明

参照所附的附图，本发明的实施例现在将借助于例子被描述，在附图中：

图1示出了通过公知的具有平面悬吊系统的扬声器装置的轴向横截面；

图2示出了通过公知的具有杯形悬吊系统的扬声器装置的轴向横截面；

图3示出了通过根据本发明的增强型杯形悬吊系统的部分的横截面；

图4示出了图3的悬吊系统的载荷变形；

图5示出了与没有增强环的相同的悬吊系统相比的图3的悬吊系统的刚度-位移曲线；并且

图6示出了通过在扬声器内在应有位置的图3的悬吊系统的横截面。

具体实施方式

图1是常规的扬声器10的横截面视图。

扬声器10包括膜片12，一般以截头圆锥体的形式被成形。在工作中，膜片12被向前和向后驱动，以从扬声器10投射声学压力波。包裹层22提供在膜片12与底盘（未被图示）之间的柔性气封。膜片12向下延伸，以连接到音圈支架14，环绕着所述音圈支架14缠绕有导电材料的线圈16（即导线），该导电材料的线圈16被称作音圈。

扬声器10的马达系统包括内部磁极片18、磁体20和外部极片19，所述外部极片19从内部极片18被移位，以形成磁隙21。音圈16被安置在该隙21中，使得线圈中的电流导致被传递到膜片12的力。

如上面所述，扬声器10被进一步配备有在音圈支架14与底盘（未被图示）上的固定点28之间的悬吊系统24。悬吊系统24包括用于附着到扬声器10的运动部件的第一（内部）边缘以及用于附着到扬声器10的固定部分的第二（外部）边缘。在那两个边缘之间是柔性区域，当膜片12被驱动时，所述柔性区域能够进行有限的膨胀和收缩。如所图示的那样，该柔性区域可以根据材料的一个或多个波纹或起伏被构建。

与包裹层22一起，悬吊系统把音圈集中在磁隙中，维持轴向行进并且在运动部件（即音圈16、音圈支架14和膜片12）上提供恢复力。在被图示的装置中，悬吊系统24在其内部边缘处被附着到音圈支架14，并且在其外部边缘处被附着到底盘上的安装表面28。这两个附着是在扬声器10内的相同高度（即距扬声器10的前面相同的距离）处，从而导致针对悬吊系统的一般为平面的形式。在这个定向（orientation）中，悬吊系统能够提供对称的刚度-位移曲线，并且因而能够给扬声器的运动部件提供关于静止位置对称的恢复力。

图2示出了另一扬声器200，其中由于底盘上缺少或不可利用合适的安装位置28，所以该悬吊系统被不同地连接。扬声器200与关于图1所描述的扬声器类似，并且因此将不被详尽地描述。类似的特征已经在附图中被一致地编号。

再次，悬吊系统224被连接在扬声器的运动部件与固定部件之间，以便提供恢复力。该悬吊系统的内部边缘如前面那样被附着到音圈支架14。然而，外部边缘被安装在外部极片19上，所述外部极片19比内部边缘距离扬声器的前面更远地被安置。这导致由至少一个段（section）226组成的非平面的或“杯形的”悬吊系统224，所述至少一个段226相对于悬吊系统的波纹部分突出。这个突出部一般具有截头圆锥体的几何形状。针对任何数目的设计原因，这样的装置都可以被利用。

然而，在这个定向中，因为突出段可以弯曲，但没有起伏要求更大的力来拉伸，所以使悬吊系统224的内部边缘向后移位比向前移位更容易。因而，刚度-位移曲线将是不对称的，并且由悬吊系统所提供的针对膜片12的向后行进的恢复力小于针对膜片的向前行进的恢复力。

杯形悬吊系统定向也出现在其它设计中，其中悬吊系统的中央柔性区域在到悬吊系统边缘中的一个或两个的不同高度处（即在距扬声器的前面的不同距离处）。例如，内部边缘可以被连接到膜片12（或者被连接到从膜片向后延伸的肋条（rib）），并且因而在比中央柔性区域更高的高度处（更接近于扬声器的前面）。在另一例子中，悬吊系统的柔性区域可以在到两个边缘的不同高度处，或者高于或者低于这两个边缘被附着到扬声器的运动部件或固定部件的水平。在所有这些设计中，悬吊系统是非平面的。

为了使得杯形悬吊系统的刚度-位移曲线和恢复力在压缩和膨胀中是对称的，根据本发明的实施例，提出了如在图3中所图示的悬吊系统300。注意，为清楚起见，只有半个悬吊系统被示出。在实践中，悬吊系统关于声学驱动器的轴周向地伸展。

悬吊系统300类似于那些之前所图示的悬吊系统，除了该悬吊系统300在不同的定向中之外。该悬吊系统300具有可被附着到扬声器的运动部分的内部边缘302以及可被附着到扬声器的固定部分的外部边缘304。在内部边缘和外部边缘之间的区域306具有允许该区域屈曲、膨胀和收缩的多个起伏308。

柔性区域306在与外部边缘304相同的高度处，但是内部边缘302是在更大的高度处（即更接近于扬声器的前面）。这样的定向可以例如发生在外部边缘304被安装在驱动器底盘上并且内部边缘被连接到膜片12或被连接到从膜片12向后方延伸的肋条。截头圆锥体的“杯”区域312从柔性区域306向上突出到内部边缘302。

悬吊系统进一步包括相对高的弹性模量材料的周向加强构件（circumferentialstiffeningmember）310。也就是说，环310由提供比在悬吊系统300本身中被使用的材料更大的机械刚度的材料构建。合适的例子包括金属和塑料。然而，在一些情况下，更轻的材料可能是优选的，因为这些材料将使附加的运动质量最小化，并且将帮助防止环在悬吊系统上谐振。环310通过任何合适的胶粘剂（未被图示）被附着到该悬吊系统。

环310具有圆形横截面，并且在所图示的实施例中，安放在杯形悬吊系统的内部上，即安放在弯道的内部上。在其它实施例中，该环可以被附着到弯道的外部。在任一定向中，该环用来限制杯312压缩（即变得更弯的）的能力。通常，那是针对杯形悬吊系统移入（movein）的较简单的方向。因而，环310的动作是要使得悬吊系统刚度关于运动部件（例如音圈支架14和膜片12）的静止位置更对称。压缩根据本发明的实施例的悬吊系统300如同延伸该悬吊系统300那样同等地困难（参见图5）。

图4示出了当膜片12分别向上和向下运动时经历膨胀和压缩的悬吊系统300。在位置300＂中，当膜片向前运动时，内部边缘302向前运动。环310对在这个方向上的运动没有影响；该环310并不抑制悬吊系统膨胀。在位置300＇中，膜片从其静止位置向后运动，并且悬吊系统被压缩。环310提供对这个运动的阻力，从而增加压缩中的悬吊系统的刚度。

在一些情况下，附加的环310可以被使用以进一步控制弯曲。例子是远高于深的杯子的附着有第二环的部分。

图5是示出经历压缩（x方向上的负位移）和膨胀（x方向上的正位移）的悬吊系统中的刚度的变化的曲线图。

线401示出了常规的悬吊系统（即没有加强环（stiffeningloop）的杯形悬吊系统）的刚度曲线。可以看出的是，该曲线是不对称的，在负位移处具有比在相对应的正位移处更低的刚度。

线402示出了根据本发明的实施例的悬吊系统（即具有加强环的杯形悬吊系统）的刚度曲线。由于环的刚性，该悬吊系统整体来看是更硬的。然而，压缩中的刚度与膨胀中的刚度是对称的。

图6示出了被并入到扬声器驱动器500中的图3的悬吊系统，所述扬声器驱动器500被设计为低建造高度驱动器。磁性组件502支承永磁体504和中央极片508，并且具有圆柱形外部极片506，以限定磁场隙510。底盘构件512同心地安放在磁性组件502周围，并且提供针对驱动器500的其它部件的支撑。

这些包括音圈514，所述音圈514在音圈支架516上被支撑，以便至少部分地位于磁场隙510之内。音圈支架516驱动膜片518，所述膜片518具有平面的前表面，以便减少驱动器500的整体深度，如与包括圆锥形膜片的驱动器相比。为了提供必需的刚性，膜片在它的背面具有加强肋条520，并且音圈支架516被附着到这些加强肋条520。

在其在径向上最外部的程度处，膜片518被附着到包裹层522，所述包裹层522帮助给膜片518相对于磁场隙510定中心，充当气封，并且提供恢复力，以使膜片518返回到其静止位置（所图示的）。为了将恢复力增加到足够的水平，悬吊系统524也被提供。这种类型的悬吊系统通常包括材料的环带，在内部径向边缘上被附着到膜片或音圈支架，并且在外部径向边缘上被附着到底盘部件。通过形成一系列波纹或起伏，这个带的拉伸性能被控制，所述一系列波纹或起伏在这个带被拉伸来适应膜片的位移时修整被施加的恢复力。

在这种情况下，悬吊系统524不能附着到音圈支架516，因为由于驱动器500的低建造高度而没有充足的空间。同等地，如果悬吊系统524被附着到膜片518的后部，那么该悬吊系统524不能径向向外地延伸，因为该悬吊系统524会接着直接位于膜片518之后，所述膜片518的向后方的移动接着会被阻挡。

反而，悬吊系统524包括如上所述的波纹带526，从所述波纹带526的径向内部部分存在向前突出的部分528，以附着到在膜片518的后部上的合适的调整片（tab）530。这允许波纹带526向外（在膜片518之后并且与膜片518被隔开地）延伸到被提供在底盘构件512上的支撑部532。

如上所述，增强部534被提供，以便控制悬吊系统的动态特性。这包括硬的聚合材料或者重量轻的金属材料（诸如铝合金等）的周向环（circumferentialring），并且被安在内凹区域中，所述内凹区域被定义在突出部分528与外部带526之间的接合（join）处。通过合适的胶粘剂，或者通过编成悬吊系统的材料或其它装入悬吊系统的材料中，或者用其它方法，可以在这个定位中被贴到。

因而描述了一种具有包括加强环的杯形悬吊系统的扬声器。通过环的动作，悬吊系统具有在膨胀和压缩中可以是对称的刚度。

当然将被理解的是，对于上面所述的实施例，许多变型可以进行，而不离开本发明的范围。例如，所图示的扬声器的各种元件的特定定向和相对定位可以根据要求变化。杯可以被定位在悬吊系统的内部区域或外部区域上，并且悬吊系统本身可以根据要求被定位在音圈外部或者在音圈的内部之内。

Claims (15)

1.一种扬声器，所述扬声器包括：

被驱动体，所述被驱动体响应于电信号而沿着运动的轴线经历自静止位置的偏移，以从扬声器的前面投射声波；以及

用于给被驱动体朝着静止位置提供恢复力的杯形悬吊系统，其中所述悬吊系统从被驱动体上的附着点延伸到扬声器的固定部分上的附着点，其中当被驱动体处于静止时，扬声器的固定部分上的附着点沿着运动的轴线相对于被驱动体上的附着点被移位，

其中所述杯形悬吊系统包括：

悬吊系统的第一同心区域，所述悬吊系统的第一同心区域是可延伸的，以允许被驱动体往复轴向移动并且具有附着到其中一个附着点的边缘，

第二同心区域，所述第二同心区域从第一区域朝着另外一个附着点横向地延伸，以形成截头圆锥体的杯，以及

在第一和第二同心区域之间的定位处被贴到悬吊系统的周向构件，其中所述周向构件与形成第一和第二同心区域的材料相比是相对硬的。

2.根据权利要求1所述的扬声器，其中，悬吊系统的径向内部边缘被耦合到被驱动体，并且悬吊系统的径向外部边缘被耦合到扬声器的固定部分。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的扬声器，其中，第二同心区域位于所述第一同心区域内部，并且其中，周向构件被附着到悬吊系统的内表面。

4.根据权利要求1所述的扬声器，其中，第二同心区域位于所述第一同心区域外部，并且其中，周向构件被附着到悬吊系统的外表面。

5.根据权利要求1所述的扬声器，其中，第一同心区域包括材料的一个或多个周向起伏。

6.根据权利要求1所述的扬声器，其中，周向构件具有圆形的横截面。

7.根据权利要求1所述的扬声器，其中，周向构件接近于内部边缘地被附着到悬吊系统。

8.根据权利要求1所述的扬声器，其中，悬吊系统包括另外的相对硬的周向构件。

9.根据权利要求1所述的扬声器，其中，被驱动体包括音圈支架，并且其中，悬吊系统的边缘被连接到所述音圈支架。

10.根据权利要求9所述的扬声器，其中，悬吊系统的内部边缘被连接到音圈支架。

11.根据权利要求1所述的扬声器，其中，被驱动体包括膜片，并且其中，悬吊系统的边缘被连接到所述膜片。

12.根据权利要求11所述的扬声器，其中，悬吊系统的内部边缘被连接到所述膜片。

13.根据权利要求1所述的扬声器，其中，被驱动体包括肋膜，并且其中，悬吊系统的边缘被连接到从膜片向后方延伸的一个或多个肋条。

14.根据权利要求13所述的扬声器，其中，悬吊系统的内部边缘被连接到所述从膜片向后方延伸的一个或多个肋条。

15.根据权利要求1所述的扬声器，其中，相对硬的周向构件用来增加在被驱动体的位移的一个方向上由悬吊系统所提供的恢复力。