CN103650531A - 具有力抵消配置的扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有至少两个振膜组件的扬声器，其中作用于每个组件中的磁铁上的反作用力被抵消。通过经由非刚性材料将两个磁铁连接在一起，高度地抑止了驱动组件中的共振，并且降低了扬声器输出的相应失真。

Description

具有力抵消配置的扬声器

技术领域

本发明涉及扬声器。

背景技术

动圈式扬声器驱动单元的结构与操作是众所周知的。振动膜附接于被称为音圈的线圈，并且该音圈位于通常由一个或多个永久磁铁提供的磁场中。通过经由音圈传递交流电，感应出力，且可使得振膜进行振动，从而辐射声波。

有时没有意识到的是，按照牛顿第三运动定律，音圈中感应出的力也会引起马达系统上无意的反作用力。经由驱动器底架传送由马达上的反作用力产生的机械振动，并且可激励扬声器外壳的壁；在许多扬声器系统中，这种形式的激励是造成外壳壁内运动的主要原因。因为该壁具有大的面积且展示了结构上的共振，所以它们可发出造成来自扬声器的音调失真输出的有影响的声音。

已经提出了多种解决方案来避免这种磁铁振动。美国专利号4,805,221是几个公开了具有背对背安装的两个基本上相同的振膜和驱动组件的扬声器中的一个。各个组件的永久磁铁通过连结杆刚性地连接在一起，使得一个磁铁中任何的反作用力通过另一个磁铁中反向的反作刚力被抵消。这样，磁铁振动和来自外壳壁的相应的声音辐射被降低了。英国专利申请号0411566.3(公布号2414620)公开了这种设计的一种发展，其中，连结杆具有可调的长度。

本发明人根据US4,805,221的设计实现了扬声器的激光振动测量技术测量，并且发现在超过几百赫兹频率时，由于对连结杆中共振的结构模式的激励，驱动器上的力不会抵消。因此需要一种替换解决方案。

发明内容

本发明提供了一种扬声器，包括：第一振膜及相应的第一驱动组件，第一驱动组件至少包括第一磁铁；第二振膜及相应的第二驱动组件，第二驱动组件至少包括第二磁铁；以及连接构件，其将第一磁铁连接到第二磁铁，所述连接构件是或者包括非刚性材料，非刚性材料设置使得将交变力从第一磁铁传到第二磁铁并且反之亦然，从而降低了磁铁振动。

在本发明的实施例中，非刚性材料可以具有粘性、粘弹性或者有粘着力的性质。例如，如果具有粘着力，那么非刚性材料可以提供第一和第二磁铁之间的夹持力F：

F>2IBl

其中，I是在第一或第二驱动组件的音圈中流动的电流，并且Bl是由流过第一或第二驱动组件的音圈的1安培电流所产生的力(在行业中被称为“力因子”)。

在本发明的实施例中，非刚性材料的粘性可以是指它不能保持它的形状。在这种情形中，可以使用弹性构件以确保将非刚性材料保持在正确的位置上。

适合的非刚性材料是蓝丁胶(Blu Tack)(RTM)、胶粘剂、油灰或者丁基胶粘剂。

在本发明的实施例中，第一和第二振膜以及第一和第二驱动组件基本上是相同的。还可以安装及布线第一和第二驱动组件，使得作用于磁铁上的力基本上被抵消。

在本发明更进一步的实施例中，振膜组件和连接构件具有导致与驱动组件的至少一个共振频率一致的共振的尺寸。为了降低在这个频率下的磁铁共振，在一个实施例中，连接构件具有小于5的Q因数，并且在共振频率下可以具有小于0.5的Q因数。

本发明的实施例被认为特别有利于具有木制箱的扬声器，其中，共振是特有问题，并且另外制造公差会造成连接构件中的拉力/压力。

附图说明

现在，通过示例，将参考附图描述本发明的实施例，其中：

图1示出了根据本发明实施例的扬声器；

图2更详细地示出了图1中的虚线框的截面；以及

图3示出了根据本发明实施例的粘性材料的盘。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的扬声器10。图2示出了图1的虚线框的截面中的更多细节。

扬声器通常包括木箱或塑料箱或者外壳12，其中，背对背地安装两个振膜组件20、30。在图示的实施例中，在箱12上直接安装振膜组件，而没有金属的连接结构。振膜组件基本上是相同的，并且在图示的实施例中包括本领域技术人员熟知的锥形振膜22、32。然而，振膜的许多可选的形状是已知的，且本发明不限于任何特定形状或设计。例如，每个振膜可以具有平面的前表面，以相比于锥形振膜降低驱动器的总深度。

每个振膜22、32连接到相应的驱动组件，其可在图2中更详细地示出(为了清楚，图2只包括一个组件的标记数字)。驱动组件本身主要是常规的。永久磁铁24、34具有中央磁极片25和圆柱形的外磁极片26，以限定磁场间隙27。在每个振膜20、30的入口处，音圈29被支撑在圆柱形的音圈线圈架28上，以使得其至少部分地位于磁场间隙27内。音圈线圈架28驱动附接于其上的振膜20，并且因此，通过经由该音圈传递适当的交变电流，可在振膜中感应出轴向力，这导致产生了声波；当然，通过磁铁也经受到相应的反作用力。

每个振膜组件是“背对背”安装的。也就是说，这两个振膜组件基本上是相对于彼此轴向地对准，且使得振膜沿基本上相反的方向凸出。本领域技术人员应当注意，也可以按照这种方式连接两个以上的振膜组件。可以关于单一的对称轴线对称地连接任意数量的振膜组件，使得作用于相应磁铁上的力抵消，并且本发明不限于两个振膜组件的情形。

本发明的目的是降低或最小化永久磁铁24、34上的反作用力的影响。这种反作用力已被知道能造成引起扬声器箱12振动的磁铁振动。由于结构上的共振，这些磁铁振动会导致不希望的声音的有影响的输出。为了解决这个问题，已知的是将两个永久磁铁物理地连接在一起，并且通过相同的电信号驱动这两个振膜组件。音圈反向布线，因而作用于永久磁铁上的反作用力是同时、相等且相反的。这样，力会相互抵消，从而避免了磁铁振动。然而，本发明人已发现，已知的连接(其中连接是刚性的)本身在高频下会导致结构上的共振。在这些频率下，反作用力不会相互抵消，并且再次从扬声器箱12输出有影响的声音。

此外，由于公差逐渐形成，在驱动器的安装表面之间的距离可能与外壳12上的安装表面之间的距离不匹配。这会导致磁铁之间的连接中的压力/张力。当仅有木制外壳支撑振膜组件时，加剧了该问题，并且箱将会变形和破裂，或者磁铁不会进行密切接触。

为了解决这些问题，根据本发明的实施例，经由连接构件40将两个磁铁24、34连接在一起，连接构件40包括在两个磁铁之间内置的非刚性材料。实际上，在图示的实施例中，连接构件40单独地由非刚性材料组成。该材料的特性是使得施加在一个磁铁上的交变力同样被另一个磁铁感受到，但是由共振引起的振动被抑止了。例如，非刚性材料在室温(298K)下可具有高水平的粘性，以在磁铁之间传送力，并且还提供了所需水平的声阻尼。提供必要性质的材料的示例是蓝丁胶(RTM)、胶粘剂、油灰或者丁基胶粘剂，具体地是3M Scotch-Seal2229胶粘剂。这些材料在静力下经受流动变型，并且因此，连接构件的厚度减小以最小化静力，而在音频下具有足够的机械阻抗以传送交变力。连接构件通过降低磁铁共振的振幅有效地抑制振动能。

非刚性材料还可以具有弹性性质(即，使它粘弹)。这允许该材料保持它自身的形状持续连续的时间段，并且允许连接构件40基本上仅包括粘弹性材料。一种适合的粘弹性材料是提交本申请时以商标名Blu-Tack(RTM)下出售的材料。在这种情形中，弹性性质会增大磁铁共振的频率以及引入显著的阻尼。

在图示的实施例中，连接构件40被形成为平盘，该盘的平而横向于振膜22、32的轴线延伸。该盘可以采用任何形状(尽管圆形截而是最实际的设置)。连接器的厚度应当大于在磁铁之间逐渐形成的总公差，以避免机械干涉且确保密切接触。连接器区域应当尽可能大，以提供最高的机械阻抗。当然，在不脱离本发明的范围的情况下，可以使用替代布置。可以将非刚性材料放置成与永久磁铁24、34直接接触，或者非刚性材料可以经由中间材料与磁铁连接在一起。在一个实施例中，连接使得两个磁铁之间的所有路径穿过非刚性材料延伸。也就是说，从一个磁铁传递到另一个磁铁的振动能必需穿过该非刚性材料。在这样情形下，非刚性材料还可以是粘合剂，以在相应的磁铁25之间维持必要的接触。由非刚性的粘合剂材料提供的夹持力F可通过以下描述：

F＞2IBl，

其中，I是在第一或第二驱动组件的音圈中流动的电流，而Bl是由流经第一或第二驱动组件的音圈的1安培电流所产生的力(在行业中被称为“力因子”)。提供的F大于2I_maxBl，其中，I_max是在音圈中流动的最大电流，这两个磁铁不会出现分离。通过连接件和磁铁之间的粘合剂层，可以允许使用无粘性材料。

扬声器中的特定问题是磁铁共振的现象。振膜组件和连接构件具有的尺寸使得在至少一个共振频率下导致磁铁共振。如果磁铁共振处于驱动器生成主声音输出的频率范围内，则连接件应当优选地达到诸如0.5的低Q，以减轻外壳壁的声音辐射上的共振的影响。如果磁铁共振的频率高于驱动器生成主声音输出的频率范围，则大约5的更高Q可得到满意的结果。

在图3中更详细地示出了根据一个实施例的连接构件。在图示的实施例中，非刚性的粘性材料42(即，不具有弹性性质)被成型成盘，并且由粘弹环44保持形状。非刚性的粘性材料42没有弹性性质，因而当由于磁铁24、34的相对运动而遭受压力或张力时，非刚性、粘性材料42没有或者较少地提供恢复力。高度地抑止了共振与振动。

因此，本发明提供一种具有至少两个振膜组件的扬声器，其中，作用于每个组件内的磁铁上的反作用力抵消。通过经由非刚性材料将两个磁铁连接在一起，高度地抑止了磁铁共振，并且降低了扬声器输出的相应失真。

当然，应当理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，可以对上述实施例进行许多变化。

Claims (15)

1.一种扬声器，包括：

第一振膜及相应的第一驱动组件，第一驱动组件至少包括第一磁铁；

第二振膜及相应的第二驱动组件，第二驱动组件至少包括第二磁铁；以及

连接构件，其将第一磁铁连接到第二磁铁，所述连接构件包括非刚性材料，非刚性材料设置使得将力从第一磁铁传到第二磁铁并且反之亦然，而且使得抑止了连接构件中的振动。

2.根据权利要求1所述的扬声器，其中第一驱动组件和第二驱动组件和连接构件具有的尺寸使得在共振频率下引起共振。

3.根据权利要求2所述的扬声器，其中连接构件的增加在所述共振频率下引起小于5的系统Q因数。

4.根据权利要求3所述的扬声器，其中连接构件的增加在所述共振频率下引起小于0.5的系统Q因数。

5.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中非刚性材料是粘性材料。

6.根据权利要求5所述的扬声器，其中粘性材料通过粘弹构件保持在其位置中。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的扬声器，其中非刚性材料是粘弹材料。

8.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中非刚性材料是粘合剂。

9.根据权利要求8所述的扬声器，其中非刚性材料在第一磁铁和第二磁铁之间提供夹持力F：

F＞2IBl

其中，I是在第一驱动组件或第二驱动组件的音圈中流动的电流，而Bl是由流经音圈的1安培电流所生成的力。

10.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中非刚性材料包括蓝丁胶(RTM)、胶粘剂、油灰或者丁基胶粘剂。

11.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中非刚性材料被形成为盘。

12.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器，还包括第一和第二振膜以及第一和第二驱动组件安装在其中的箱。

13.根据权利要求12所述的扬声器，其中箱是木制的或者塑料的。

14.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中第一振膜和第二振膜以及第一驱动组件和第二驱动组件基本上是相同的。

15.根据前述权利要求中任一项所述的扬声器，其中第一驱动组件和第二驱动组件被安装及布线以使得作用于磁铁上的力基本上被抵消。

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