CN103026737A - 振动限制系统 - Google Patents

Abstract

本发明所提供的是用于扬声器中的振动限制和应力管理的系统和方法。在一个实施例中，该扬声器包括：从内部振膜区域（例如穹顶或圆锥形）延伸到外部振膜区域的振膜，其中所述外部振膜区域相对于内部振膜区域以一经定义的角度（例如大约45°与大约135°之间）弯曲。该扬声器还包括从内部悬吊区域延伸至外部悬吊区域的悬吊构件，其中所述内部悬吊区域与外部悬吊区域重叠并附接。振膜内弯曲将内部振膜区域与悬吊构件中的寄生振动相隔离。

Description

振动限制系统

相关申请

本国际专利申请要求享有2010年6月4日提交的美国专利申请12/794508的优先权，其中该申请在这里全部引入以作为参考。

技术领域

本公开一般地涉及扬声器领域，尤其涉及限制与扬声器驱动器关联的振动。

背景技术

用于扬声器的音频换能器或驱动器具有众多类型。驱动器的功能是充当传统的直接辐射式扬声器，其示例可以包括浸入静磁场且与刚性振膜及悬吊系统耦合的移动音圈。

扬声器的马达系统可以包括引导磁场并形成磁场形状的钢制零件包围的永磁体。该扬声器还可以包括围绕不导电线筒周围缠绕的音圈，所述音圈可以是导线（例如铜包铝），并且有时也被称为音圈线，而所述线筒有时也被称为音圈线圈架。音圈线圈架可以提供机械稳定性以及将音圈力传送至振膜的平台。

振膜通常是刚性和轻量级的，以便在“分裂”模式或其他不当行为减至最少的情况下精确地移动空气。理论上，振膜呈现出完全活塞式的运动。振膜有时会因为其形状而被称为穹顶，它可以采用呈现很高刚度、很低质量以及高度形变的铝或类似材料或是其复合物制成，由此允许形成纵深形状。

悬吊系统通常会提供恢复力，并且会将线圈保持在正确位置。悬吊允许受控的轴向运动，同时在很大程度上避免了可能导致线圈撞击马达组件的横向运动或是倾斜。悬吊的刚度和挠度比是经过仔细设计的，以便与音圈和马达系统的力与挠度特性比相匹配。悬吊可以包括由聚氨酯泡沫材料或类似材料形成的构件，并且可以在模具中通过加热和加压而被压缩成形。然而，在将悬吊构件附至振膜时会出现很多问题。例如，悬吊构件与振膜的附接可能会允许来自悬吊系统的寄生振动被传送通过振膜表面，从而导致频率响应的失真和不准确。

一种已知的方法包括将振膜与悬吊构件分离，以便将振膜与悬吊系统中的高频振动相隔离。然而，与这种方法和设计相关联的扬声器是很难制造的，会导致扬声器脆弱并缺乏持久性和可靠性。相应地，目前需要一种在易于制造、鲁棒且可靠的同时将振膜与关联于悬吊系统的振动相隔离的扬声器技术。

发明内容

以下给出的简化概述是为了提供对于所公开方面中的一些方面的基本理解。本概述并不是完整的综述，其既不是为了识别关键或重要的要素，也不是为了描绘这些方面的范围。它的目的是以简化的形式给出所描述的特征的一些概念，以此作为稍后呈现的更详细描述的前序。

根据一个或多个方面及其相应公开，所描述的是与用于振动限制和应力管理的改进扬声器设计相关的不同方面。这里描述的技术可以将振膜的内部区域与关联于悬吊系统的振动相隔离，同时提供一种易于制造且可靠的扬声器。在一个实施例中，提供了一种扬声器，包括：从内部振膜区域（例如凹形或凸形穹顶）延伸到外部振膜区域的振膜，其中所述外部振膜区域相对于内部振膜区域以一经定义的角度（例如大约90°）弯曲。该扬声器还可以包括从内部悬吊区域延伸至外部悬吊区域的框架和悬吊构件，其中内部悬吊区域与外部悬吊区域重叠并附接，由此相对于内部振膜区域在所述经定义的角度处形成振动限制部分。外部悬吊区域可以附接至框架。在一个实施例中，所述经定义的角度可以介于大约45°与大约135°之间。在相关方面中，振动限制部分以所述经定义的角度（例如直角）的定向将内部振膜区域与来自外部悬吊区域的寄生弯曲波或是振动相隔离。

在相关方面，该框架可以包括水平面内的安装环，其中举例来说，所述安装环可以是环形平坦表面。外部悬吊区域可以附接至该安装环。通过外部振膜区域的向下平面能以一给定角度与水平面相交，其中举例来说，所述给定角度可以介于大约15°与大约60°之间。在一个特定示例中，给定角度约为45°。类似地，通过内部悬吊区域的向上平面能够以相同的给定角度或类似角度与水平面相交。

在另一些的相关方面，扬声器还可以包括位于振膜下方并为振膜提供结构支撑的音圈线圈架。在其他相关方面中，内部悬吊区域和/或外部悬吊区域可以包括一个或多个凸缘。

在又一些的相关方面，内部悬吊区域和外部悬吊区域是用粘合剂附接在交界面上的。振动限制部分以所述经定义的角度的定向会在该交界面上引入剪切载荷，由此强化所述交界面。

根据这里描述的实施例的一个或多个方面，提供一种扬声器，包括：(a)从内部穹顶区域延伸到外部环形区域的振膜，其中外部环形区域相对于内部穹顶区域以指定角度（例如大约45°与大约135°之间）弯曲；以及(b)位于振膜下方并且为振膜提供结构支撑的音圈线圈架，所述音圈线圈架从底部边缘延伸到顶部边缘，所述顶部边缘则与介于内部穹顶区域与外部环形区域之间的振膜对接。

在相关方面，扬声器还可以包括从内部悬吊区域延伸到外部悬吊区域的环形悬吊构件，其中该内部悬吊区域与振膜的外部环形区域重叠并附接。

根据这里描述的实施例的一个或多个方面，提供一种扬声器，包括：(a)具有水平面内的安装环的框架；(b)从内部凹穹顶区域延伸到外部环形区域的振膜，其中外部环形区域相对于水平面以一经定义的角度（例如大约45°）向下延伸；以及(c)从内部悬吊区域延伸到外部悬吊区域的悬吊构件，其中内部悬吊区域与振膜的外部环形区域重叠并附接，以便形成相对于水平面以所述指定角度定向的振动限制部分。振动限制部分以所述经定义的角度的定向将振膜的内部凹穹顶区域与来自外部悬吊区域的寄生波隔离。在一个实施例中，所述经定义的角度可以介于大约15°与大约60°之间。

为了完成前述及相关目标，一个或多个方面包括在以下充分描述并在权利要求中具体指出的特征。以下的描述以及附图详细阐述了某些说明性方面，并且指示了可以使用这些方面的原理的一些不同方式（仅是一些）。从以下结合附图考虑的详细描述中可以清楚了解其他优点和新颖特征，并且所公开的方面旨在包含所有这些方面及其等效方案。

附图说明

从以下结合附图阐述的详细描述中可以更清楚地了解本公开的特征、性能和优点，附图中相同的参考字符始终是以相同方式标识的，并且其中：

图1提供的是例示扬声器的等距视图。

图2提供的是图1所示的例示扬声器的侧视图。

图3是图2所示的例示扬声器的剖视图。

图4是图3所示的例示扬声器的被围绕部分的近视图。

图5是图4所示的例示扬声器的被围绕部分的另一个近视图。

图6是图5所示的被围绕部分的近视图。

具体实施方式

现在将参考附图来描述不同的方面。在以下的描述中，出于说明目的将会阐述众多具体细节，以便提供关于一个或多个方面的全面理解。然而非常明显的是，不同的方面是可以在没有这些具体细节的情况下实施的。

参考图1，该图提供的是扬声器100的等距视图。扬声器100可以包括框架102，所述框架则包含了圆形周边104和安装环106（例如环形平坦表面）。扬声器100可以包括处于框架102内部的穹顶或振膜120。该扬声器100可以包括处于框架102上方的悬吊或环绕系统130。

参考图2，该图提供的是扬声器100的侧视图。悬吊系统130从框架102的安装环106向上延伸。所述框架102还可以包括多个挡块108和罐体110，罐体可以是框架102的杯形底部部分。挡块108和/或罐体110可以是用金属或类似材料制成的。在罐体110的最低部分可以引入磁极。此外，还例示了扣件200，以便将框架102的组件和/或其他扬声器组件固定在一起。

参考图3，该图提供的是扬声器100的剖面图。在罐体110内部显示了基座300。在基座300的上方是磁体310，所述磁体可以是适合与扬声器一起使用的任何已知材料的永磁体。处于磁体310上方的是顶板320，所述顶板通常是用软磁铁或钢等制成的。此外，还显示了音圈330，其可以包括音圈线圈架332以及音圈线334。音圈线334可以缠绕在音圈线圈架332周围。应该指出的是，可以围绕音圈330设置包装器或遮盖物。此外还应该指出的是，在不脱离这里描述的实施例的范围的情况下，框架102、基座300、磁体312和/或音圈330的其他配置也是可以使用的。

继续参考图3的实施例，振膜120具有凹形。然而，所显示的驱动器配置也可以与其他形状的振膜一起使用，例如凸形或类似形状。如先前所述，振膜120可以是用提供了刚性的任何适当材料制成的，例如钛、铝或其他金属或非金属材料（例如塑料、浸渍/增强纸等等）。

根据这里描述的实施例的一个或多个方面，所提供的是一种用于振动限制和压力管理的改进扬声器设计。参考图4的实施例，该图提供的是图3所示的例示扬声器的被围绕部分（圆形A）的近视图。特别地，在图4中显示的是将振膜120与悬吊系统130的悬吊构件132的附接。振膜120可以从诸如穹顶形状或锥形的内部振膜区域122延伸到外部振膜区域124，所述外部振膜区域则可以向下/向上延伸并附接至悬吊构件132。在某些上下文中，内部振膜区域122也可以被称为穹顶、穹顶形主体、内部穹顶区域以及凹穹顶区域。

悬吊构件132优选是足够柔软和灵活的，以便允许音圈振膜配件的自由轴向运动，并且可以从内部悬吊区域132（可以包括唇边）延伸到外部悬吊区域136。优选地，所述振膜120是足够轻量和坚硬的，以便在尽可能宽的频率范围上保持活塞运动。在所示出的实施例中，振膜120与环绕或悬吊构件132之间的交界面包括以振膜120的形状与水平面呈大致45°弯曲，并且该交界面由圆柱形音圈线圈架332从下方支撑。与内部振膜区域122呈大致90°的外部振膜区域124的弯曲可能导致振膜120中相对水平面的大致45°角的弯曲。结果，外部振膜区域124和内部振膜区域134可以互相重叠并附接，并且一起形成了图5所示的附接区域140。在本示例中，外部振膜区域124和内部振膜区域134以及所产生的附接区域140相对于通过内部振膜区域122的向上平面而言都是正交的（也就是说，正交区域相对于内部振膜区域122是以大致90°角相交的）。

轴向极其刚硬的线圈架322与附接区域140相对于内部振膜区域122的正交方向相结合，意味着有效地将悬吊构件132的非期望振动与振膜120的内部振膜区域122相隔离。换句话说，非活塞式的振动被限制在音圈330之外的区域，由此为音圈330内部的内部振膜区域122留下的是纯活塞运动。

继续参考图4-5，内部悬吊区域134可以与外部悬吊区域124重叠并附接，由此形成振动限制部分510。外部悬吊区域136可以用粘合剂/胶或其他已知的适当技术附接至框架102（例如在安装环106处）。人们认为，在向上调整悬吊构件132的内部悬吊区域134唇边的角度（例如与水平面大约呈45°角）来将唇边的形状与力的方向相对准的同时，如果在附接区域140上将外部振膜区域124的唇边向下调整到指定的角度（例如与水平面大约呈45°角），那么会将悬吊构件132的峰值应力减小5倍以上。这种几何形状提供了减小任何剥除类型的负载的附加益处，同时在材料/粘合交界面上引入了主要是剪切的负荷，而所述材料和粘合剂对于这种负荷来说都是非常鲁棒的，由此，接合处是极其耐裂纹扩展的。应该指出的是，所述材料/粘合交界面通常对剪切是很牢固的，并且附接区域140的成角唇边的上述几何形状将会导致负荷路径主要以剪切出现。在其他实施例中（未示出），举例来说，如果内部振膜区域122包含了凸形穹顶，那么，在向下调整内部悬吊区域134的唇边的角度同时，外部振膜区域124的唇边的角度可向上调整，以便减小峰值应力。

在相关方面，扬声器100或扬声器驱动器可以包括从内部悬吊区域134延伸到外部悬吊区域136的悬吊构件132，其中外部悬吊区域136附接至框架102，内部悬吊区域134与外部振膜区域124重叠并附接，以便形成朝向与内部振膜区域122呈定义角度的振动限制部分510。处于定义角度的振动限制部分510的定向可将内部振膜区域122与来自悬吊构件132的寄生弯曲波隔离。

参考图6，应该指出的是，外部振膜区域124可能易受与之垂直的弯曲运动的影响，但是不太容易受到平面内运动的影响。振膜120的材料表面的合成弯曲运动看起来像是重叠在外部振膜区域124上的正弦波610。外部振膜区域124的端点620（即处于振膜弯曲处或是其附近的端点620）处的运动将会与外部振膜区域124的表面垂直。类似地，内部振膜区域122在平面内运动方面也是非常刚性的，并且在平面外的力的方面是非常柔性的。结果，在将内部振膜区域122和外部振膜区域124处的力相结合的时候，外部振膜区域124的弱运动方向与内部振膜区域122的强运动方向相对应，使得外部振膜区域124为内部振膜区域122传送很少的弯曲波分量或者不传送弯曲波分量。

通过以这里描述的方式来将唇边或内部振膜区域134附接至振膜120，可以提高接合处的鲁棒性以及制造容限，同时减小与将悬吊构件132直接附接至振膜120相关联的其他方面的应力。

扬声器设备的一个挑战是它们对硬度变化的敏感性，而这有可能导致线圈倾斜并撞击马达的摇摆模式。出现这些硬度变化的一个主要原因在于围绕物132相对于线圈330的非平面围绕或非平面附接。这里描述的技术通过提供非常刚性且尺寸稳定的振膜120的金属支撑结构作为围绕物132的附接结构而极大减小了这种硬度变化或不对称性。对于扬声器100来说，将所产生的硬度非对称性减至最小的效果可以转换成更高的产出率以及更高的功率处理和偏移。

根据这里描述的实施例的一个或多个方面，图3-4示出了一个例示装置100（例如扬声器或驱动器），其中该装置包括框架102以及从内部振膜区域122延伸到外部振膜区域124的振膜120。外部振膜区域124可以相对于内部振膜区域122弯曲至一经定义的角度。该装置还可以包括从内部悬吊区域134延伸到外部悬吊区域136的悬吊构件132。内部悬吊区域134可以与外部振膜区域124重叠并附接，并且外部悬吊区域136可以附接至框架102。在一个实施例中，经定义的角度可以介于大约45°与大约135°之间。例如，该经定义的角度可以是大约90°。

在相关方面，框架102可以包括处于水平面内的安装环106，并且外部悬吊区域136可以附接至安装环106。通过外部振膜区域124的向下平面能以给定角度（例如大约15°到大约60°之间）与安装环106的水平面相交。举例来说，该给定角度可以是大约45°。类似地，通过内部悬吊区域134的向上平面能以给定角度与水平面相交，其中举例来说，该角度可以介于大约10°到大约70°之间（例如图4的实施例中所示的大约45°）。

在另一些的相关方面，音圈330可以位于振膜120下方并为振膜120提供结构支撑。在再一些的相关方面，内部悬吊区域134和/或外部悬吊区域136可以包括一个或多个凸缘。在又一些的相关方面中，内部振膜区域122可以包括凹形穹顶或是其变体。在另一个实施例中（未示出），内部振膜区域122可以包括凸形穹顶或是其变体。应该指出的是，依照特定的应用或扬声器设计，振膜120可以包括任何适当的形状、配置或尺寸。

继续参考图3-4，根据这里描述的实施例的一个或多个方面，装置100可以包括从内部振膜区域122（例如内部穹顶区域）延伸到外部振膜124（例如外部环形区域）的振膜120。外部振膜区域124可以相对于内部振膜区域122弯曲至经定义的角度。该装置100还可以包括位于振膜120下方并且为振膜120提供结构支撑的音圈330，所述音圈330从底部边缘延伸到顶部边缘，所述顶部边缘则在内部振膜区域122与外部振膜区域124之间与振膜120对接。在一个实施例中，经定义的角度可以介于大约45°与大约135°之间（例如大约90°）。

在相关方面，装置100还可以包括从内部悬吊区域134延伸到外部悬吊区域136的环形悬吊构件132，所述内部悬吊区域134与振膜120的外部振膜区域124重叠并附接。在另一些的相关方面中，内部悬吊区域134和/或外部悬吊区域136可以包括一个或多个凸缘。在本例中，内部振膜区域122包括凹穹顶。然而应该了解，依照特定的应用，内部振膜区域122可以包括任何适当的形状（例如凸穹顶、圆锥形等等）、配置或尺寸。

继续参考图3-4，根据这里描述的实施例的一个或多个方面，装置100可以包括具有处于水平面内的环形平坦表面的框架102，以及从内部振膜区域122（例如内部凹穹顶区域）延伸到外部振膜区域124（例如外部环形区域）的振膜120，其中外部振膜区域124可以相对于水平面弯曲（例如向下或向上延伸）至指定角度（例如介于大约15°与大约60°之间）。该装置100还可以包括从内部悬吊区域134延伸到外部悬吊区域136的悬吊构件132，其中所述内部悬吊区域134可以与外部振膜区域124重叠并附接，并且其中外部悬吊区域136可以附接至框架102的安装环106的环形平坦表面。在相关方面中，该装置100还可以包括为振膜120提供结构支撑的向上延伸的音圈线圈架332。

在图3-4的示例中，经定义的角度约为45°；然而应该理解，振膜120的外部振膜区域124能以其他适当的角度弯曲。类似地，内部悬吊区域134可以在与振膜120的指定弯曲角相同或相似的角度上向上延伸。

虽然在这里特别依照了优选实施例来例证和描述本发明，然而应该理解，本发明的范围并不由此受到限制。对本领域技术人员来说显见的是，前述任何方法和设备的特征都是可被替换或是添加到其他方法或设备中的。此外还应该理解，本领域普通技术人员可以想到这里描述的并入了本发明原理的特定实施例的变体，并且这些变体仍旧处于本发明的范围以内。

Claims (20)

1.一种扬声器，包括：

从内部振膜区域延伸到外部振膜区域的振膜，所述外部振膜区域相对于所述内部振膜区域以一经定义的角度弯曲；

框架；以及

从内部悬吊区域延伸到外部悬吊区域的悬吊构件，所述外部悬吊区域附接至框架，所述内部悬吊区域与所述外部悬吊区域重叠并附接，以便形成相对于内部振膜区域以所述经定义的角度定向的振动限制部分；

其中振动限制部分以所述经定义的角度的定向将内部振膜区域与来自外部悬吊区域的寄生弯曲波隔离。

2.根据权利要求1所述的扬声器，其中：

内部悬吊区域和外部振膜区域用粘合剂附接在交界面上；以及

振动限制部分以所述经定义的角度的定向在交界面上引入了主要为剪切的负荷，由此强化了所述交界面。

3.根据权利要求1所述的扬声器，其中所述经定义的角度约为90°。

4.根据权利要求1所述的扬声器，其中：

所述框架包括水平面内的安装环；以及

外部悬吊区域附接至所述安装环。

5.根据权利要求4所述的扬声器，其中通过外部悬吊区域的向下平面以大约45°与水平面相交。

6.根据权利要求5所述的扬声器，其中通过内部悬吊区域的向上平面以大约45°与水平面相交。

7.根据权利要求1所述的扬声器，还包括位于振膜下方并且为振膜提供结构支撑的音圈。

8.根据权利要求1所述的扬声器，其中内部悬吊区域和外部悬吊区域中的至少一个包括凸缘。

9.根据权利要求1所述的扬声器，其中内部振膜区域包括凹形穹顶和凸形穹顶中的一种。

10.根据权利要求1所述的扬声器，其中振膜的内部穹顶区域包括圆锥形。

11.一种扬声器，包括：

从内部穹顶区域延伸到外部环形区域的振膜，所述外部环形区域相对于内部穹顶区域以一经定义的角度弯曲；

位于振膜下方并且为振膜提供结构支撑的音圈线圈架，所述音圈线圈架从底部边缘延伸到顶部边缘，所述顶部边缘则在内部穹顶区域与外部环形区域之间与振膜对接；以及

从内部悬吊区域延伸到外部悬吊区域的悬吊构件，所述内部悬吊区域与外部环形区域重叠并附接，以便形成相对于内部穹顶区域以所述经定义的角度定向的振动限制部分；

其中振动限制部分以所述经定义的角度的定向将内部穹顶区域与来自外部悬吊区域的寄生弯曲波相隔离。

12.根据权利要求11所述的扬声器，其中：

内部悬吊区域和外部环形区域用粘合剂附接在交界面上；以及

振动限制部分以所述经定义的角度的定向在该交界面上引入了剪切负荷，由此强化了所述交界面。

13.根据权利要求11所述的扬声器，其中经定义的角度约为90°。

14.根据权利要求11所述的扬声器，其中内部悬吊区域和外部悬吊区域中的至少一个包括凸缘。

15.根据权利要求11所述的扬声器，其中振膜的内部穹顶区域包括凹形穹顶和凸形穹顶中的一种。

16.根据权利要求11所述的扬声器，其中振膜的内部穹顶区域包括圆锥形。

17.一种扬声器，包括：

具有水平面内的安装环的框架；

从内部凹穹顶区域延伸到外部环形区域的振膜，所述外部环形区域相对于水平面以一经定义的角度向下延伸；以及

从内部悬吊区域延伸到外部悬吊区域的悬吊构件，所述外部悬吊区域附接至所述框架的安装环，所述内部悬吊区域与振膜的外部环形区域重叠并附接，以便形成相对于水平面以所述经定义的角度定向的振动限制部分；

其中振动限制部分以所述经定义的角度的定向将振膜的内部凹穹顶区域与来自外部悬吊区域的寄生弯曲波相隔离。

18.根据权利要求17所述的扬声器，其中：

内部悬吊区域和外部环形区域用粘合剂附接在交界面上；以及

振动限制部分以所述经定义的角度的定向在所述交界面上引入了剪切负载，由此强化了所述交界面。

19.根据权利要求17所述的扬声器，其中所述经定义的角度约为45°。

20.根据权利要求17所述的扬声器，还包括为振膜提供结构支撑的音圈线圈架。

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