CN103222280A - 扩音器 - Google Patents

Abstract

一种扩音器，包括音圈和附着到音圈上的隔膜。所述隔膜具有基本矩形的外形，并且包括外部边沿(A1)和在外部边沿内的内部部分(A0)，所述隔膜被固定在所述外部边沿的外侧边缘的位置处。所述内部部分(A0)包括：与音圈耦合的最外侧区域(A00)，具有相同的基本矩形的外形；以及内部区域(A01)，包括周期性肋结构(A01)，所述肋的走向平行于矩形外形的较短侧，内部区域(A01)还包括位于周期性肋结构(A01p)的边缘与最外侧区域(A00)较短侧边缘之间的两个横向过渡区域(A01c)。

Description

扩音器

技术领域

本发明涉及扩音器。

背景技术

扩音器包括用于产生声压波的薄膜以及附着到薄膜上的音圈。由于所产生的电磁场与永磁体磁场的相互作用，施加在音圈上的控制信号促使音圈运动。音圈通常被排列在静态永磁体周围或内部。

薄膜通常包括放射状地位于外部悬挂区域内部的穹顶形结构，该结构悬挂在其外围处并在中心或靠近外围处附着到音圈上。

穹顶区域需要具有等于或高于整体系统频谱的上限的指定谐振频率，以避免可用频段处对声压级的干扰效应。穹顶的谐振频率取决于穹顶的硬度与质量。需要质量尽可能的小，并且需要调谐硬度到所需的谐振频率。

因此，在希望使用额外材料来提高硬度与希望保持穹顶质量尽可能小之间存在折中。具体地，为了维持穹顶的高谐振频率，需要硬度高。然而，需要穹顶区域的质量尽可能小以改善扩音器总体性能。

扬声器结构通常限制了动态移动薄膜的空间，因此需要穹顶区域尽可能薄以便在使用中不会减少薄膜使用的空间。此外，由于附加的处理时间、工艺复杂度以及额外制造成本，应该避免额外组件部分。

除了柔性薄膜结构以外，用于实现对于穹顶区域的要求的已知方法还使用了不易弯曲且轻质板。这在生产中会出现困难并且增加成本。

一种备选方案是使用薄膜材料来对穹顶定型。按照这种方式，质量可以保持尽可能小。通常，这种方法针对穹顶产生球面形状，但是存在的问题在于结构过高。

因此，存在薄膜设计的需要，这种设计在使用最少材料的情况下增大穹顶的硬度，并使得能够形成较薄的设计。

发明内容

根据本发明，提供了一种扩音器，包括：

音圈；

和附着在音圈上的隔膜；

其中隔膜具有基本矩形的外形，并且包括外部边沿和在外部边沿内的内部部分，所述隔膜被固定在外部边沿的外侧边缘的位置处，其中内部部分包括：

与音圈耦合的最外侧区域，具有相同的基本矩形的外形；

内部区域，包括周期性肋结构，所述肋的走向平行于矩形外形的较短侧，以及位于周期性肋结构的边缘和最外侧区域的较短侧边缘之间有两个横向过渡的区域。

本发明提供了一种扩音器设计，其中由单个组件形成隔膜，所述设计可将高硬度、较薄总体厚度和较小质量相结合。

最外侧区域与过渡区域的结合围绕周期性肋区域提供了封闭且坚硬的框架。该框架可以使周期性肋区域较小，由此通过将谐振时在周期性肋区域的边缘处产生的力与薄膜系统的其余部分去耦来增大谐振频率。

周期性肋区域具有在较长边缘之间延伸的肋。在与周期性结构相交每个点处，较长边缘与沿着肋的方向的直线相连。该直线连接具有避免周期性肋区域沿短轴方向被拉长/压缩的功能。通常周期性结构使得周期性肋区域沿较短矩形边缘的方向更加坚硬。

优选地，横向过渡区域关于平行于矩形外形的较短边的线成镜像对称。每个横向过渡区域可以包含穹顶。每个这种穹顶可以包括第一部分，提供从与周期性肋结构的边界处的最小高度到最大高度的高度增加；以及第二部分，提供从最大高度到隔膜附着到音圈处的最小高度的更为急剧的弯曲高度减小。第一部分具有凹形形状，提供了坚硬的效果。

第二个部分具有到第一部分的平滑过渡，以及到隔膜附着到音圈处的最小高度的不连续过渡。

优选地，周期性肋结构在最外侧区域的较长侧边处完全延伸到最外侧区域。因此，肋结构从顶部到底部完全延伸(具有从左至右的长侧的矩形)，由此肋和最外侧区域限定了刚性框架。

优选地，周期性肋结构的高度不超过横向过渡区域的高度。

优选地，基本矩形隔膜外形的较长侧小于隔膜厚度的100倍。优选地，基本矩形的外形包括具有倒圆角部的矩形。在这种情况下，沿着较长矩形侧方向的过渡区域的大小可以对应于最外侧区域的内部边缘的弯曲角部的大小。这意味着肋占据了隔膜的最大矩形区域。

附图说明

现在将参考附图来详细描述本发明的示例，图中：

图1A示出了本发明的扩音器的薄膜的截面图；

图1B以平面图示出了图1A的薄膜；

图2以透视图示出了图1A的薄膜；

图3更清楚地示出了图1A和1B的设计的横向过渡区域；

图4示出了周期性肋区域的矩形外形；

图5示出了图2的横向过渡区域第一部分的弯曲边缘；

图6和7用于更清楚地示出出于解释本发明的目的限定的一些区域；

图8示出了包括本发明的扩音器的移动电话。

具体实施方式

本发明提供了一种具有薄膜的特定设计的扩音器。

本发明针对提供薄膜的内部部件的期望硬度，而无需额外部件或材料并且无需违反受限穹顶高度的限制。

穹顶的硬度正比于特定频段处(在6kHz到12kHz之间)扩音器的频率响应频谱，该特定频段取决于穹顶自身的谐振频率以及与穹顶连接的线圈的谐振频率。

本发明的优点是通过不使用额外部件和接合工艺来得到限定的穹顶硬度，在换能器的制造期间极大地降低了成本。

图1A示出了本发明的薄膜的截面图，图1B以平面图示出了薄膜。图1A的截面图是沿图1B中所示的X轴得到的。

如图1B所示，隔膜有基本矩形的外形。“基本”矩形意味着外形是矩形，但具有倒圆角部。此外，当然侧边无需完全笔直。

隔膜可以由聚合物塑料形成：(PAR，PEN，PET，PEEK，PC，PA，...)。它可以是单一材料，也可以是复合材料。硅树脂、橡胶、纸以及纤维复合物都是可以的。

隔膜具有外部边沿(A1)，该外部边沿具有隔膜被固定到位置处的外侧边缘。外部边沿(A1)的外侧边缘被安装到扩音器的外壳。外部边沿(A1)是用于隔膜悬挂的弹性部件。

外部边沿(A1)的内侧边缘在外部边沿内限定了内部部分(A0)的起始位置。内部部分(A0)是非弹性部件。

内部部分(A0)的最外侧区域(A00)耦合到音圈(C)，并且具有相同的基本矩形的外形。

因此，音圈的运动导致外部边沿(A1)弯曲。外部边沿(A1)允许该运动，因此不设计成非常坚硬。向中性位置提供恢复力。如图所示，外部边沿(A1)包括在内部部分(A0)的最外侧区域(A00)和隔膜的固定点之间延伸的单个穹顶形状。

内部部分(A0)具有内部区域(A01)，内部区域(A01)包括周期性肋结构形式的中心区域(A01p)，肋的走向平行于矩形外形的较短侧。

肋部分(A01p)提供了薄膜刚性，并且是响应音圈运动来产生声压波的部件。肋可以具有基本正弦的轮廓。

内部部分(A0)的内部区域(A01)也具有中心肋区域(A01p)的边缘与最外侧区域(A00)的较短侧边之间的两个横向过渡区域(A01c)。这些过渡区域仅沿着较短侧。

在肋的端部处存在到最外侧区域(A00)的较长侧的更直接耦合。这意味着该结构沿y轴方向非常坚硬。

为了给予隔膜所希望的柔量，该结构利用过渡区域(A01c)沿x轴方向的硬度较小。

由于过渡区域(A01c)链接到角部半径，过渡区域沿两个方向均是坚硬的。因此，过渡区域的宽度(即，沿着较长x轴方向的尺寸)对应于最外侧区域(A00)的内侧边缘的角部半径。

横向过渡区域(A01c)关于y轴镜像对称，并且每个横向过渡区域各包括穹顶。

图2以透视图示出了薄膜。这更清楚地示出了肋如何几乎从矩形的顶部到底部完全延伸。在肋的端部肋变平(使峰部而不是谷部变平)，因此实现了到最外侧区域(A00)的平滑过渡。图2还更清楚地示出了对音圈的平坦底托包括井，该井延伸到基本矩形外形的四周。

图3中更清楚地示出了横向过渡区域。

每个穹顶包括第一部分(A01c)，提供从与中心肋区域(A01p)的边界处的最小高度到最大高度(H)的高度增大；以及第二部分，提供从最大高度(H)到隔膜附着到音圈(C)处的最小高度的更急剧的弯曲高度减小。该第二部分是最外侧区域(A00)。第二部分(A00)沿y轴截面具有相同形状，因此围绕结构，从最高点向下到音圈的井处的弯曲是相同的。

每个第一部分(A01c)是下凹表面的形式，并且在角部区域中基本是球形。

图4示出了周期性肋区域(A01p)的矩形形状。该矩形以最外侧区域(A00)的内侧边缘处的较长侧E1和E2以及较短侧Ep1和Ep2为界。这些较短侧在最外侧区域(A00)的内侧边缘角部曲线的端部之间延伸，因此侧边E1、E2、Ep1和Ep2限定了符合最外侧区域(A00)的最大矩形。

图5示出了限定了第一部分(A01c)的端部的弯曲边缘Ec1和Ec2。边缘Ec1和Ec2由最外侧区域(A00)边缘中的较短侧形成，同样也是弯曲角部。由于横向过渡区域(A01c)以这些弯曲角部为界，横向过渡区域沿x轴方向比周期性肋区域(A01p)也更加坚硬。

重新参考图3，穹顶的第二部分(对应于最外侧区域A00)具有到第一部分(A01c)具有平滑过渡区域，以及到隔膜附着到音圈处的最小高度的非连续过渡区域。平滑过渡区域处于最大高度H，而在穹顶的第二部分与周期性肋区域(A01p)之间的过渡区域处于最小高度。这样可以得到良好的整体硬度。

横向过渡区域(A01c)具有不应被最内部周期性肋区域(A01p)的高度超出的高度(H)。

优选地，基本矩形隔膜外形的较长侧小于隔膜厚度的100倍

图6和图7用于更清楚地示出一些上述区域。

图6示出了外部边沿(A1)和内部部分(A0)。

图7示出了内部部分(A0)由最外侧区域(A00)和内部区域(A01)(如图1B所示，内部区域本身由周期性肋区域(A01p)和横向过渡区域(A01c)形成)形成。

图8示出了包括本发明的扩音器系统12的移动电话10。

本发明尤其针对微型扬声器，例如保持结构的总体厚度尽可能小的情况。

作为示例，薄膜的尺寸可以是图1A和图3所示尺寸在以下范围内：

A01(隔膜刚性部分的尺寸)：

宽度：2至6mm

长度：4至10mm

角部半径：0.5至3mm

A00(音圈井的宽度以及外侧弯曲边缘的宽度)：

0.3至0.6mm

A01c(过渡区域的凹形部分的尺寸)：

宽度：对应于A01的角部半径(0.5至3mm)

长度：对应于A01的宽度(2至6mm)

H(结构的高度)：

0.2至0.8mm

周期性肋的数目：

4-20个肋

矩形的长/宽比：

1.0至5.0

隔膜的厚度：

10-90μm

可以认为当肋变平时形成到区域(A00)的过渡区域。肋可以在与过渡区域的凹形部分的宽度类似的距离内变平。然而，肋在与过渡区域的凹形部分的宽度相比较短的长度弯曲变平，例如这个宽度的0.1至0.5倍。

以上没有示出永磁体。磁体系统是一个、两个或三个磁体以及铁磁柱帽(即，软磁铁)的组装，以给予磁场正确方向。在线圈的内部具有磁性部件，外部具有其他部件。在需要线圈垂直放置的磁体系统内，扬声器需要所谓的空气隙。在这种情况下，线圈基本上被磁体系统包围。使用本发明的隔膜不会改变磁铁系统的设计，因此不提供详细描述。类似地，扬声器电路和组件的安装都是常规的。本发明的主旨仅在于隔膜的特定几何设计。

在实现要求保护的发明时，通过研究附图、公开以及所附的权利要求，本领域技术人员可以理解并实现对于公开的实施例的各种变体。在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或者步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。在彼此不同的从属权利要求中提及特定措施的事实不表明这些措施的结合不能被用于实现优势。在权利要求书中的任意参考符号不应被解释为限制保护范围。

Claims (12)

1.一种扩音器，包括：

音圈；以及

附着到音圈上的隔膜；

其中，所述隔膜具有基本矩形的外形，并且包括外部边沿(A1)和外部边沿内的内部部分(A0)，所述隔膜被固定在所述外部边沿的外侧边缘的位置处，所述内部部分(A0)包括：

与音圈耦合的最外侧区域(A00)，具有与所述隔膜相同的基本矩形的外形；

内部区域(A01)，包括周期性肋结构(A01p)，所述肋的走向平行于矩形外形的较短侧，以及位于周期性肋结构(A01p)的边缘以及最外侧区域(A00)的较短侧边缘之间的两个横向过渡区域(A01c)。

2.根据权利要求1所述的扩音器，其中横向过渡区域(A01c)关于平行于矩形外形的较短边缘的线成镜像对称。

3.根据前述权利要求之一中所述的扩音器，其中过渡区域各包括穹顶。

4.根据权利要求3所述的扩音器，其中每个穹顶都包括第一部分(A01c)，提供从与周期性肋结构(A01p)边界处的最小高度到最大高度(H)的高度增大，以及第二部分(A00)，提供从最大高度(H)到隔膜附着到音圈处的最小高度的更急剧的弯曲高度减小。

5.根据权利要求4所述的扩音器，其中第二部分(A00)具有到第一部分(A01c)的平滑过渡，以及到隔膜附着到音圈处的最小高度的非连续过渡。

6.根据前述权利要求之一所述的扩音器，其中周期性肋结构(A01p)在最外侧区域(A00)的较长侧边处完全延伸到所述最外侧区域(A00)。

7.根据前述权利要求之一所述的扩音器，其中周期性肋结构(A01p)的高度不超过横向过渡区域(A01c)的高度(H)。

8.根据前述权利要求之一所述的扩音器，其中隔膜基本矩形外形的较长侧的长度小于隔膜厚度的100倍；

9.根据前述权利要求之一所述的扩音器，其中基本矩形外形包括具有倒圆角部的矩形。

10.根据权利要求9所述的扩音器，其中沿着矩形较长侧方向的过渡区域的大小对应于最外侧区域(A00)的内侧边缘的弯曲角部的半径。

11.一种便携式电子装置，包括前述权利要求之一所述的扩音器。

12.根据权利要求11所述的便携式电子装备，包括移动电话。

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