CN103888878B - 立体波同轴电动扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扬声器，尤其是一种立体波同轴电动扬声器。包括音圈组、振膜、磁柱、音盆架、定位架、螺旋胶管导线；其特征在于，所述音圈组由m个音圈同构，所述振膜由m个同构，m个振膜与音圈组同轴同步、与音盆架同轴；所述磁柱由螺杆、n个磁体、m个分隔片或工字套管，和螺母同构、同轴；所述音盆架、定位架分别固定磁柱，三者与振膜同心、同轴；所述音圈组引线为螺旋胶管导线；所述n大于等于3，m大于等于2。本发明具有灵敏度高、传真度高、电—声转换效率高、对功放要求低的特色。确保20Hz‑20KHz的频响传真，将打破音乐厅不用扬声器的惯例。

Description

立体波同轴电动扬声器

技术领域

本发明涉及扬声器，尤其是一种立体波电动扬声器。

背景技术

立体波扬声器是始终同步发出同一固定厚度声(音)波的电动扬声器。

立体声虽然只是在录音时增加了一只拾音器，在放音时增加了一组放音单元后听觉上产生的时间差，形成身临现场的虚幻空间似乎有立体三维感的声场。但是，每一瞬间的声波还是二维面声波。立体波则是音频电流驱动的2至m个有着固定间隔的振膜、同轴并或同体、同步振动时产生的由一定厚度/质量体空气形成的音波/声波。简而言之是前后音盆间固定体积的空气随着音频电流推动的振膜振动后产生的的三维声波/音波，是一块块波块。

现有同轴扬声器的产生是人们对单只扬声器单元的频响不能满足耳朵可以分辨声音的音域(从20Hz-20KHz)的要求时，先是经音箱拓展、加重低音、再经分频器分流高、低音，并分别先用高低音扬声器扩展各自的放音音域，之后重新叠加合成新的音域的过程中发现音域外仍存在其它不足之后，对电动扬声器单元提出的革新。是人们对全音域电动扬声器不懈追求的真实写照。

现有的同轴扬声器具有如下的技术缺陷：1.普遍存在的声扩散面窄解析力及层次感较差的缺陷，尤其高频部分受磁体尺寸限制而不足、声场狭窄且不均匀。2.对于分频器或双线分音(Bi-wire)，表面上看中高音一对线、低音一对线分别连通分频网络，信号各行其道，互调失真小了，并抑制了低频音圈产生的反向电动势回输到放大器对高频的干扰。但分频器也好，分频网络也好，都是电感、电容组成，所合成的电流/电压或落后或超前的相位差本身就是失真的源头。如此牺牲每个音频须臾不可缺少的清晰度即音色，(音色是瞬时频率的解析度，是不同频率的本色)，而片面苛求对于非专业的广大听众、大多时间都不在意的两个极端的频率范围——频响20Hz—20KHz的宽度是本末倒置。3.现有的同轴扬声器只是形似同轴：①机械叠加、大小悬殊，小扬声器的声场被大扬声器淹没。②非同一磁场、高低音扬声器非同一音圈③非同一机械轴心——两只扬声器各有各的机械轴心④也非同一电轴心(经电感电容分频失步失调)⑤更没同一振动轴心，m个振膜没在同一个音圈骨架上同步振动而失真。正因为如此，才又出现了原先所谓同轴扬声器的自我否定版：低音盆内2只或3只小扬声器——重拾大多数生产商抛弃了的限制分频点即限制驱动单元数量的做法。例如某些吸顶扬声器，低音扬声器1个振膜内3只小的中高音扬声器，既不同轴也不同向何来同步？尽管用了两对喇叭线，分频器倒是有四只之多。想让一只扬声器能够传真20Hz-20KHz音频的急切心情殷殷可鉴，然而在做法上却是不计破坏同轴初衷的后果。

其它类似同轴扬声器在音箱上的做法。1.推挽式扬声系统，有源超低音音箱中应用“锥盆对锥盆”结构的双扬声器单元。事实上内部锥盆声波处在某个时刻，如果该信号的半波长等于盆架间距离的话，甚至可以是反相到达外面的，结果在这个频段内的幅度特性就变得比使用单一扬声器单元的幅频特征差了。其要求锥盆间的距离大约10m/m，而圆锥盆对扣的双扬声器结构是不可能达到的。而再增加一个高频扬声器单元，这就是能重放整个声频带的两分频声系统了。可见，此款扬声器即使能工作，也总是离不开分频器电感电容的羁绊，失真就不可避免了；2.声特棒Sound Tube：1只低音扬声器和1只中高音扬声器单元串接在低音扬声器筒形灯笼状音箱内，中高音扬声器在圆筒口外，安装在半圆状壳体内，壳体同时作为低音扩散器，中高音扬声器专用一个圆锥体作中高音扩散器。该音箱的辐射为水平360度垂直辐射角大于200度。声场均匀。如此，像串联的两只灯笼机械串挂也算是另类同轴扬声器；3.Push Pull Dual-Driver双单元推挽技术：将两个超低音单元(扬声器，下同)装置在一个经过精密计算尺寸的箱体内，两个单元一正一反的对着外面。两个单元在箱体内以相反的行径进行动作，即装在前面板的单元振膜向内动作时，装在底部的单元振膜也向内动作，这时藉由箱体内聚集的强大压力，会马上将两只超低音单体(扬声器)迅速地归位，并且立即针对下一个讯号来动作。而且这两个扬声器的相位刚好是一正一反，换言之，虽然是两只扬声器却是同时达到一只扬声器的运动路径，这样的好处是可以消除当采用一只扬声器时，振膜摆动位移所造成的非线性失真。在极低的低频下潜度时具备惊人的低失真度并且以爆炸性的单元运动来达到绝佳的速度。然而，照顾了“极低的低频”，却还要高频扬声器单元，则意味着也是离不开分频器电感电容的羁绊——失真就必然了。但是，推挽的好处是两只扬声器分别担纲音频电流的正半周或是负半周的电—机—声转换，每只扬声器工作在单一的半波状态，除了扬声器可以有半个周期休息外，一个重要的长处是振动利索、干净，且相当于工作在脉动状态的冲击力度也大，电-声转换效率高。所以本发明设计的音圈组上的音圈可接成推挽状态，就是与磁体配合可以适应功放负载推挽工作的输出。

关于反向电势。音圈是电感线圈，阻抗会随着工作频率改变。原先音圈在磁极缝隙中振动时会感应出一个与放大器馈给扬声器的电压方向相反的电压，使流过音圈的电流被感应电流削弱。造成音圈阻抗随馈送电压信号的频率上升，引起非线性失真。为使音圈阻抗不受制于频率变化，先前的电动扬声器采用铜环或铜帽罩着T铁中心磁极铁心，使流过音圈中的电流所产生的磁力线在铜环中产生感应电压抵消音圈的自感电压，使音圈的阻抗只在较高频率时才会缓幅增大。因为铜环是双刃剑，现电动扬声器大都抛弃这种费时费力得不偿失的做法。

综上所述，现有电动扬声器由于其构造、原理带来的缺陷、特性直到现在“现场声”传真、重放仍不理想。本发明立体波扬声器是对现有中国专利ZL201320636027.0和现同轴扬声器的改进。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种立体波同轴电动扬声器。

一种立体波同轴电动扬声器，包括音圈组1、振膜10、磁柱11、音盆架7、定位架8、螺旋胶管导线9；所述音圈组1由m个音圈同构，所述振膜10由m个同构，m个振膜与音圈组1同轴同步、与音盆架7同轴；所述磁柱11由螺杆2、n个磁体3、m个分隔片4或工字套管5，和螺母6同构、同轴；所述音盆架7、定位架8分别固定磁柱11，三者与振膜10同心、同轴；所述音圈组1引线为螺旋胶管导线9；所述n大于等于3，m大于等于2。

其中：

1.音圈组1的改进：①在同一个骨架上分别分段独立绕着2/3/4……m个阻抗相同或不同的音圈,音圈组上音圈的个数:音圈m＝磁体n-1个，m个音圈间根据实际需要串联或并联，通过并联线圈相互吸收音圈在磁场中运动所产生的反向电动势，并转化为正向电动势关键在变害为利，确保音圈阻抗在频响范围内的恒定的同时提高电声转换效率。进一步消除了为吸收反向电势增加的短路铜环对正常音频信号电流的部分吸收。所述音圈组1可接成推挽工作状态，推挽的好处是扬声器两只音圈分别担纲音频电流的正半周或是负半周的电—机—声转换，扬声器两只音圈工作在单一的半波状态，除了两只音圈可以有半个周期休息外一个重要的长处是没有相互间的反向电流的羁绊，振膜振动的动作利索、干净，且相当于工作在脉动状态的振膜对空气的冲击力度也大，电—声转换效率高。②音圈组1上的音圈的宽度与磁体3一一对应配合，保证每个音圈的线宽部分始终在N/S极磁力线场中运动，确保音色纯真、饱满。音圈组1套在磁柱11中的分隔片4或是工字套管5外面，通上音频电流后在磁柱11上带动粘接在音圈组1上的多个振膜10轴向振动时发出立体声/音波，多个振膜10的外圈分别定距后粘接在音盆架7上。对于音圈组1而言多个振膜10互为对方的定心支片，确保多个振膜同轴振动时彻底去除了原定心支片的掣肘。而且以多个小振膜取代了大振膜的效果，省电高效、放宽了对大功放的要求，也减少了振膜分割振动造成的失真、提高了灵敏度。

2.磁柱11上的改进：磁柱11由螺杆2、磁体3、分隔片4或工字套管5螺母6串接组成。可3/5……n个磁体3一组，可在一根螺杆2上分段串接n个磁柱11(除了螺杆共用外)。①明确了磁体的数量：机械轴心上由螺杆2串接的磁体3个数n＝音圈组1上的音圈数m+1个。②螺杆2同极性串联着磁体3，与音圈组1上并联接法的音圈配合消除反向电动势。③每两个磁体3间加一个分隔片4或是工字套管5取代了原先的螺母，然后用螺母6分头固定在音盆架7的底座与螺杆另一头的定位架8上，定位架8再与音盆架7连接。

3.音盆架7的改进：音盆架7由内外两圈管壁和底座构成，音盆架7底座上除了中心孔安装单个磁柱11或长螺杆2上串接的n个磁柱11(此时螺杆共用)，其余孔可根据需要安装多个磁柱11。内外两圈管壁间留有连接点14，内管壁加工后形成端截面12，外管内壁加工后形成凸圈13其余空间作为立体波声音通道。①安装同向振膜(见图一)时：多个同向振膜10分别粘接在音圈组1上与内管壁的端截面12上。②安装相向振膜(见图二)时：一组振膜10粘接在音圈组1上与内管壁的端截面12上，对应的另一组振膜10相向粘接在同轴的另一音圈组1上，其一外圈粘接在内管壁的端截面12上，其二粘接在外圈内壁的凸圈13上。③当需要第m个振膜10时(见图三)只要将磁体3和定位架8用螺母6固定在延长了的长螺杆2上，再将振膜10分头粘接在此喇叭音圈组1与定位架8端面上即可。这第m个振膜10可以与前多个振膜10同向安装，或是相向安装，以取得不同音响效果，适应不同爱好者的需要。第m个振膜10独用一个音圈组1，与多振膜10的音圈组1或并或串以适合功放输出阻抗的匹配。无论是多振膜10同轴扬声器还是m振膜10同轴扬声器，一概淘汰分频器之类，只将扬声器单元用两根螺旋胶管导线9经馈线直接功放输出端。

进一步的，所述螺旋胶管导线是螺旋管状软胶多股导线。

上述螺杆延长到音盆架外，与音圈组振膜螺旋胶管导线定位架磁柱配合组成第m只振膜的单体扬声器，共同构成混合安装的立体波同轴电动扬声器，m大于等于2。

4.音圈组1引线的改进：将惯用的锦丝线改进为螺旋胶管导线9，消除了锦丝线长期在恶劣环境下加速氧化后发硬的阻力、脆断的隐患。

总之：1.音圈由多音圈重叠绕制改进为单只骨架m只音圈同轴分别绕制成音圈组1。这种同轴分别独立的多个音圈可串、可并、可推挽接法，通过并联(与磁体3配合)消除并利用音圈在磁场中的反向电动势，变害为宝。确保音圈阻抗在频响范围内的恒定和音色的纯正；音圈组1上留有装配m只振膜的空间；音圈组1上的音圈个数m＝磁体数n-1(同理，分隔片或工字套管的数量为m个)；所述n大于等于3，m大于等于2。2.磁柱11上同性串联的磁体3间增加了分隔片4或工字套管5取代原先的螺母，展宽了均匀磁场；由磁体3驱逐并代替了老式的T铁导磁铁心，音圈能直接在磁体外运动了；分隔片4或工字套管5可以根据需要选用多片配一磁柱或是多片配多个磁柱。磁体数n＝音圈组上音圈数m+1；所述n大于等于3，m大于等于2。3.同轴扬声器改进①实际的机械轴心同轴——由一根长螺杆统一安装的磁柱11、音圈组1、振膜10，通过机械轴心强迫同轴。②实际的电流信号同轴——没有了分频器电感滞后电容超前的电信号失真为电信号同轴。③立体波同轴——同轴上有2～n个振膜前后定距同轴振动，同样大小的多振膜或有大有小的多振膜在同一个音圈组1上严格同轴同步振动。④立体波(声音)在音盆内壁内同步同轴传输，不发散。4.音圈引线的改进：采用螺旋胶管导线——柔软、抗氧化。

附图说明

图1是同向振膜同轴电动扬声器结构示意图。

图2是相向振膜同轴电动扬声器结构示意图。

图3是相向、同向混合同轴电动扬声器结构示意图。

图中：

1.音圈组 2.螺杆 3.磁体 4.分隔片 5.工字套管 6.螺母 7.音盆架 8.定位架9.螺旋胶管导线 10.振膜 11.磁柱 12.端截面 13.凸圈 14连接点。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，是同向m个振膜同轴立体波电动扬声器。音盆架7上端固定着定位架8，音盆架7底部和定位架8的轴中心固定螺杆2，螺杆2上串接着磁体3和分隔片4或工字套管5螺母6共同组成的磁柱11。磁柱11上同性的磁体3之间放置分隔片4或工字套管5，并且与音圈组1上的音圈一一对应，每只音圈阻抗相同或是不同，或是并联或是串联，或可连接成推挽接法。音圈组1套在磁柱(体)外面，通过螺旋胶管导线9直接音频功放(其间，杜绝各式分频器)。m个同向安装的振膜间定距粘接在音圈组1上和音盆架7的内壁的端截面12上。音盆架7的内外管壁间由连接点14支撑的空间为立体波(声音)空气通道。工字套管5与分隔片4根据需要互相取代。

实施例二

如图2所示，相向m个振膜同轴立体波电动扬声器。音盆架7上端固定着定位架8，音盆架7底部和定位架8的轴中心固定着螺杆2，螺杆2上串接着磁体3和分隔片4或工字套管5螺母6共同组成的磁柱11。磁柱11上同性的磁体3之间放置分隔片4或工字套管5，并且与音圈组1上的音圈一一对应，每只音圈阻抗相同或是不同，或是并联或是串联，或可连接成推挽接法。音圈组1套在磁柱(体)外面，通过螺旋胶管导线9直接音频功放(其间，杜绝各式分频器)。m个相向安装大小不同的振膜分别定距粘接在各自的音圈组1上和音盆架7的内壁的端截面12或是外管壁内侧的凸圈13上。音盆架7的内外管壁间由连接点14支撑的空间为立体波(声音)空气通道。工字套管5与分隔片4根据需要互相取代。

实施例三

如图3所示，混合型m个振膜同轴立体波电动扬声器。音盆架7上端固定着定位架8，音盆架7底部和定位架8的轴中心固定着螺杆2，螺杆2上串接着磁体3和分隔片4或工字套管5螺母6共同组成的磁柱11。磁柱11上同性的磁体3之间放置分隔片4或工字套管5，并且与音圈组1上的音圈一一对应，每只音圈阻抗相同或是不同，或是并联或是串联，或可连接成推挽接法。音圈组1套在磁柱(体)外面，通过螺旋胶管导线9直接音频功放(其间，也杜绝各式分频器)。m个同向安装的振膜10分别定距粘接在音圈组1上和音盆架7的内壁的端截面12上。音盆架7的内外管壁间由连接点14支撑的空间为立体波(声音)空气通道，与安装于延长了的螺杆2上的定位架8磁柱11音圈组1和第m个振膜10组成的单体扬声器对应，再次加强立体波作用。工字套管5与分隔片4根据需要互相取代。

本发明的立体波电动扬声器。由同轴的磁体同性串联在分隔片或工字套管两端组成的磁柱安排在音圈组之内，音圈组上的m个音圈阻抗或同或异、可串可并可推挽使用。并联时在磁体对应下消除并利用反向电动势，m个同向或相向或混合在音圈组和音盆架上的振膜间前后固定间距后同步、同轴振动发出有固定厚度的声波，使平面波变成了立体波。本发明具有灵敏度高、传真度高、电—声转换效率高、对功放要求低的特色。确保20Hz-20KHz的频响传真，将打破音乐厅不用扬声器的惯例。

Claims (8)

1.一种立体波同轴电动扬声器，包括音圈组、振膜、磁柱、音盆架、定位架、螺旋胶管导线；其特征在于，所述音圈组由m个音圈同构组成，所述振膜是m个，m个振膜同构，m个振膜与音圈组同轴同步、与音盆架同轴；所述磁柱由螺杆、n个磁体、m个分隔片或工字套管组成，所述磁柱和螺母同轴；所述音盆架、定位架分别固定磁柱，三者与振膜同心、同轴；所述音圈组引线为螺旋胶管导线；所述n大于等于3，m大于等于2。

2.根据权利要求1所述的立体波同轴电动扬声器，其特征在于，所述音圈组是一个骨架上分段独立绕制m个音圈或线圈，音圈或线圈阻抗或同或异；音圈组上音圈或线圈个数m比磁柱上磁体个数n少1，各个音圈或线圈与磁体间的分隔片或工字套管一一对应；所述n大于等于3，m大于等于2。

3.根据权利要求1所述的立体波同轴电动扬声器，其特征在于，所述振膜的个数为2至m个，振膜间间隔后同步固定在音圈组与音盆架或内或外管壁上，振膜是同向安装、或相向安装、或同向和相向混合安装，m大于等于2。

4.根据权利要求3所述的立体波同轴电动扬声器，其特征在于，所述振膜大小不同，大振膜安装在小振膜的后方。

5.根据权利要求1所述的立体波同轴电动扬声器，其特征在于，所述磁柱的磁体个数n比音圈组1上音圈个数m多1，磁体是同性串联在分隔片或工字套管两头，分隔片是多个串接1个磁柱或是多个串接多个磁柱，分隔片或工字套管的个数为m个，所述n大于等于3，m大于等于2。

6.根据权利要求1所述的立体波同轴电动扬声器，其特征在于，所述音盆架由内外两圈管壁和底座构成；底座上的中心孔与定位架配合，直接安装螺杆，其外圈内壁上有凸圈、内圈为多个端截面、内、外圈间有连接点相连固定；底座上其余孔根据需要用于安装多个磁柱用。

7.根据权利要求1所述的立体波同轴电动扬声器，其特征在于，所述螺旋胶管导线是螺旋管状软胶多股导线。

8.根据权利要求3或4所述的立体波同轴电动扬声器，其特征在于，螺杆延长到音盆架外，与音圈组振膜螺旋胶管导线定位架磁柱配合组成第m只振膜的单体扬声器，共同构成混合安装的立体波同轴电动扬声器，m大于等于2。