CN103763652B - 一种复合振膜式平板耳机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合振膜式平板耳机，具有头带、设于头带两端的耳罩、置于耳罩中的平板式换能器，以及用以向换能器提供电信号的耳机线，所述平板式换能器包括周缘被固定在框架上的振膜，以及与该振膜上音圈对置的永磁体，振膜的第一表面上设置有第一子线圈，第二表面上设置有第二子线圈；第一子线圈和第二子线圈串联构成所述音圈，第一子线圈和第二子线圈在振膜所在平面上的投影至少部分重合，所述第一子线圈和第二子线圈重合部分的电流方向相同。其优点是：采用多线圈串联的方式形成复合结构的平板换能器振膜线圈，通过控制两种线圈的长度、面积以及二者重合部分的位置和大小，进而控制扬声器的声音特性，使低、高频响应以及瞬态更加均衡。

Description

一种复合振膜式平板耳机

技术领域

本发明涉及耳机技术领域，尤其涉及一种复合振膜式平板耳机。

背景技术

平板式耳机结合了动圈耳机和静电耳机两者的优点，在低频方面相比静电式拥有更好的表现，并且在高频方面也强于动圈式。其核心的换能器的结构通常为在磁轭上并列配置有多个条状永磁体，相对于这些永磁体的磁极面平行配置有振膜，在振膜上的与永磁体对置的位置设置有线圈。线圈内部流动的电流与由永磁体生成的磁场正交，如此，通过在线圈中流通交流电流，线圈即产生遵从法拉第定律的力，在该力的作用下振膜在垂直方向上振动，该交流电流信号被变换为声音信号。参见图1，其为一个典型的平板换能器振膜结构，包括周缘被框架2支撑的振膜1，振膜1上的线圈与导线3电连接。

在这种平板耳机换能器设计中，线圈质量对于换能器发声效果有直接的影响，当音圈较重时，会使高频响应低落，而使高音域的共振周波数低落，而且当振动质量大时，由于惯性较大，使声音的瞬态特性变差，故通常在设计时平板换能器希望获得较低的线圈质量。基于此，部分平板耳机产品的线圈材料采用延展性好的金材料制成，这样可使线圈厚度达到纳米级，大幅降低了线圈的质量，因此获得了极好的瞬态和解析力。但在实际聆听中，这种耳机同时也存在低频量感不足的缺点。申请人在经过研究后发现，当适当提高线圈总质量时，在降低瞬态和高频特性的同时，会提升低频特性，因此在设计合理的前提下，线圈采用其它常规材料(如铝、铜、银等)的换能器低频特性会优于金线圈振膜。但由于这些材料的延展性不足，在保证线圈处于频繁振动条件下的可靠性性时，会由于其厚度过厚而导致瞬态、高频和解析力相对较差。

显然增加金线圈的厚度来提高质量是一个看似直接的解决方案。但在实际研发和生产中并不可取：

首先，采用金作为振膜线圈材料主要是利用其良好的延展性而能够达到非常薄的厚度，因此通过增加金线圈的厚度来提高质量是非常不经济的。

其次，在耳机的研发过程中，最终调音风格始终是依靠人耳的实际聆听的，这就意味着要掌握金线圈的理想厚度或理想厚度区间，需要制作大量的不同线圈厚度的振膜，这不仅对金线圈的制造工艺提出了非常高的要求，而且研发成本和研发周期过长，企业难以负担。因此通过控制线圈厚度来控制声音特性也是非常困难的。

不仅如此，这种平板耳机的扬声器工作在高阶振动模态状态中，并不像传统动圈式扬声器的振膜工作基本在活塞振动状态，当且仅当振膜达到处处振动不相干的理想状态时，平板扬声器的性能才能达到最优；实际应用时，驱动器策动薄板作弯曲谐振，仅在一定程度上达到了理论假设的要求，弯曲谐振的结果将引起声压频率响应曲线起伏较大。

发明内容

本发明实施例的目的是针对现有技术的缺点，提出一种复合振膜式平板耳机，采用多线圈串联的方式形成复合结构的换能器振膜线圈，其中的一种线圈采用延展性较好的金或铂制成，而另一种线圈采用延展性相对较差的金属材料制成，通过控制两种线圈的长度、面积以及二者重合部分的位置和大小来控制声音特性，达到了良好的发声效果。

为了达到上述发明目的，本发明首先提出的一种复合振膜式平板耳机，是通过以下技术方案实现的:

一种复合振膜式平板耳机，具有头带、设于头带两端的耳罩、置于耳罩中的平板式换能器，以及用以向平板式换能器提供电信号的耳机线，所述平板式换能器包括周缘被固定在框架上的振膜，以及与该振膜上所敷有的音圈位置对置的永磁体，其特征在于：所述振膜的第一表面上设置有第一子线圈，所述振膜的第二表面上设置有第二子线圈；所述第一子线圈和第二子线圈串联构成所述音圈，所述第一子线圈和第二子线圈在振膜所在平面上的投影至少部分重合，在该耳机线提供电信号时，所述第一子线圈和第二子线圈重合部分的电流方向相同。

所述第一子线圈由第一导体材料规则布线形成，所述第二子线圈由第二导体材料规则布线形成；所述第二导体材料选自金和铂中的一种；在所述振膜所在平面，相同投影面积的第一子线圈质量为第二子线圈的2-30倍。

所述的重合的部分位于所述振膜的外缘部分上。

所述第一导体的材料选自碳、铜、铝、银、铜合金和铝合金中的一种。

所述第一子线圈长度为第二子线圈长度的30％-300％，且第一子线圈的投影面积为第二子线圈的投影面积30％-300％；相同投影面积的第一子线圈的质量为第二子线圈的2-20倍。

所述第一子线圈长度为第二子线圈长度的50％-200％，且第一子线圈的投影面积为第二子线圈的投影面积50％-200％；相同投影面积的第一子线圈的质量为第二子线圈的5-10倍。

所述第一子线圈和第二子线圈均呈迂回曲折的蛇形结构。

所述振膜为圆形，所述音圈绕所述振膜的中心旋转对称。

所述第一导体为铝，所述第二导体为金，所述第一子线圈的厚度为0.3-10微米，所述第二子线圈的厚度为50-1000纳米，所述第二子线圈和第一子线圈均通过气相或液相沉积在所述振膜表面获得。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用多线圈串联的方式形成复合结构的平板换能器振膜线圈，其中的一种线圈采用延展性较好的金或铂制成，而另一种线圈采用延展性相对较差的金属材料制成，通过控制两种线圈的长度和面积来控制线圈整体质量，进而控制换能器的声音特性，使低、高频响应以及瞬态更加均衡，因此达到了良好的声音效果。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为现有平板换能器振膜结构示意图；

图2为本发明实施例1振膜第一表面部分结构示意图；

图3为本发明实施例1振膜第二表面部分结构示意图；

图4为本发明实施例1耳机结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-4所示，标号分别表示：

振膜1、框架2、导线3、第一子线圈4、第二子线圈5、头带6、左耳罩7、右耳罩8。

参见图2-4所示，本实施例1首先提出一种复合振膜式平板耳机，平板耳机具有头带6、设于头带6两端的左耳罩7和右耳罩8、置于左右耳罩中的平板式换能器。平板式换能器的结构与常规平板换能器结构相同的是，包括一个固定在框架2上的振膜1，以及与所述振膜1上线圈位置对置的永磁体。永磁体可设于振膜1的两侧(推挽式)或仅设于一侧(单极式)。由于这种结构为本领域技术人员习见技术，且并不属于本发明的设计要点，故在此不再赘述。

振膜1的形状为圆形，其周缘被固定在框架2上,所述振膜1上敷设有音圈，框架2上还设有与音圈两端电连接的两根导线3。但不同于现有平板耳机振膜的是，音圈由两个第一子线圈4和一个第二子线圈5串联构成。第一子线圈4设置在振膜1的第一表面上，第二子线圈5设置在相对第一表面的第二表面上。其中：

第二子线圈5由第二导体材料规则布线形成，并大致布满所述振膜1的第二表面。第二子线圈5呈迂回曲折的蛇形结构。在本实施例中，第二导体材料为金，第二子线圈5是在振膜的第二表面上通过气相或液相沉积获得，第二子线圈5的厚度应当是尽可能的均匀的。显然，本领域技术人员应当了解，该第二子线圈5也可以通过现有技术中其它能够在振膜上形成导体层的技术来获取。

第一子线圈4由第一导体材料规则布线形成。在本实施例中，第一导体的材料为铝，第一子线圈4同样可以通过气相或液相沉积在振膜1表面获得，同时厚度也是尽可能的均匀。第一子线圈4和第二子线圈5的结构相同，同样呈迂回曲折的蛇形结构。

两个第一子线圈4设于第一表面的外周位置。这样，第一子线圈4和第二子线圈5在振膜1所在平面上的投影就产生了重合，重合的部分位于振膜1的边缘位置。同时，由第一子线圈4和第二子线圈5构成的线圈总称绕所述振膜1的中心旋转对称。

另外，第一子线圈4和第二子线圈5的两端均通过设于框架2上的导线引出，通过导线之间的连接实现第一子线圈4和第二子线圈5之间的串联。由于这种电连接结构基于现有线圈和导线连接方式，为本领域技术人员公知技术，故在此不再赘述。但需要注意的是，通过框架2的走线，第一子线圈4和第二子线圈5的重合部分的电流方向相同。通过这样的结构，在第一子线圈4和第二子线圈5重合的部分，第一子线圈4和第二子线圈5由于其内部流动的电流而各自受力，而且二者受力方向相同而叠加，因此振膜1上线圈重合部分的振动会强于中心部分。通过控制重合部分的位置以及大小，可使振膜1的振动更加接近活塞振动状态。

在既能保证在振动状态下足够的稳定，又尽可能降低线圈质量的前提下，所述第一子线圈4的厚度为0.3-10微米，所述第二子线圈5的厚度为50-1000纳米。这是由于金的延展性比铝要高，故第二子线圈5的厚度可相对第一子线圈4薄很多。正是基于此，相同投影面积的第一子线圈4的质量要远高于第二子线圈5，而本发明的发明目的正是通过控制两种线圈的长度和面积来控制线圈整体质量，进而控制换能器的声音特性，使低、高频响应以及瞬态更加均衡。

申请人在经过反复试验和长时间的研究后发现，当付出长期艰苦的劳动后发现：

当在相同投影面积条件下，第一子线圈4的质量应该控制在第二子线圈5的2-30倍。

优选的，所述第一子线圈4长度为第二子线圈5长度的30％-300％，且第一子线圈4的投影面积为第二子线圈5的投影面积30％-300％；相同投影面积的第一子线圈4的质量为第二子线圈5的2-20倍。

进一步优选的，所述第一子线圈4长度为第二子线圈5长度的50％-200％，且第一子线圈4的投影面积为第二子线圈5的投影面积50％-200％；相同投影面积的第一子线圈4的质量为第二子线圈5的5-10倍。

以上通过实施例对于本发明的发明意图和实施方式进行详细说明，但是本发明所属领域的一般技术人员可以理解，本发明以上实施例仅为本发明的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本发明权利要求技术方案的实施，都在本发明的保护范围内。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种复合振膜式平板耳机，具有头带、设于头带两端的耳罩、置于耳罩中的平板式换能器，以及用以向平板式换能器提供电信号的耳机线，所述平板式换能器包括周缘被固定在框架上的振膜，以及与该振膜上所敷有的音圈位置对置的永磁体，其特征在于：所述振膜的第一表面上设置有第一子线圈，所述振膜的第二表面上设置有第二子线圈；所述第一子线圈和第二子线圈串联构成所述音圈，所述第一子线圈和第二子线圈在振膜所在平面上的投影至少部分重合，在该耳机线提供电信号时，所述第一子线圈和第二子线圈重合部分的电流方向相同。

2.根据权利要求1所述的一种复合振膜式平板耳机，其特征在于：所述第一子线圈由第一导体材料规则布线形成，所述第二子线圈由第二导体材料规则布线形成；所述第二导体材料选自金和铂中的一种；在所述振膜所在平面，相同投影面积的第一子线圈质量为第二子线圈的2-30倍。

3.根据权利要求2所述的一种复合振膜式平板耳机，其特征在于：所述的重合的部分位于所述振膜的外缘部分上。

4.根据权利要求3所述的一种复合振膜式平板耳机，其特征在于：所述第一导体的材料选自碳、铜、铝、银、铜合金和铝合金中的一种。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的一种复合振膜式平板耳机，其特征在于：所述第一子线圈长度为第二子线圈长度的30%-300%，且第一子线圈的投影面积为第二子线圈的投影面积30%-300%；相同投影面积的第一子线圈的质量为第二子线圈的2-20倍。

6.根据权利要求5所述的一种复合振膜式平板耳机，其特征在于：所述第一子线圈长度为第二子线圈长度的50%-200%，且第一子线圈的投影面积为第二子线圈的投影面积50%-200%；相同投影面积的第一子线圈的质量为第二子线圈的5-10倍。

7.根据权利要求6所述的一种复合振膜式平板耳机，其特征在于：所述第一子线圈和第二子线圈均呈迂回曲折的蛇形结构。

8.根据权利要求7所述的一种复合振膜式平板耳机，其特征在于：所述振膜为圆形，所述音圈绕所述振膜的中心旋转对称。

9.根据权利要求8所述的一种复合振膜式平板耳机，其特征在于：所述第一导体为铝，所述第二导体为金，所述第一子线圈的厚度为0.3-10微米，所述第二子线圈的厚度为50-1000纳米，所述第二子线圈和第一子线圈均通过气相或液相沉积在所述振膜表面获得。