CN104584585B - 电声驱动器 - Google Patents

Abstract

一种电声驱动器包括振膜、振膜驱动系统和振膜悬架。振膜系统构造成使该振膜经受运动，其中，该振膜悬架构造成引导该振膜。振膜驱动系统包括构造成主动地影响该振膜的运动的有源元件。

Description

电声驱动器

技术领域

本发明的实施方式涉及包括具有有源元件的振膜悬架的电声驱动器，涉及包括构造成主动地激发振膜的折边的电声驱动器，并且涉及包括布置在边缘区域的振膜驱动系统的电声驱动器。

背景技术

电声驱动器通常包括轻质振膜、盆架(basket)、振膜驱动系统以及振膜悬架，该轻质振膜可以具有圆形或方形。该振膜悬架构造成沿振膜的运动来引导该振膜，其中，该振膜驱动系统构造成使振膜经受运动或振动以便响应于电音频信号产生声音。通常通过使用作用于永磁体上的线圈电磁体来使振膜偏斜，其中，线圈联接至振膜并且永磁体附接至盆架。弹性地安装振膜和盆架的振膜悬架可以包括布置在振膜的中间的定心支片(spider)和布置在振膜的边缘区域的折边(surround)。作为被动元件的定心支片和折边通常由纤维或橡胶制成。每个被动元件可以具有对反作用于振膜的偏离的回复力进行影响的弹簧刚度。然而，这样的悬架经常导致音质上的缺陷，这是由于折边和/或定心支片通常提供具有非线性特性的回复力。因而，存在对良好方法的需求。

发明内容

本发明的目的是提供具有改进的声音性能的电声驱动器和/或提供具有减小的结构复杂度的替代性的振膜驱动系统。

根据本发明，上述目的通过根据实施方式的电声驱动器实现。

本发明的实施方式提供包括振膜、振膜驱动系统和振膜悬架的电声驱动器。振膜驱动系统构造成使振膜经受运动(例如，振动)。振膜悬架构造成引导所述振膜，其中，振膜悬架包括构造成主动地影响振膜的运动的有源元件。

本发明的方法考虑下述事实：换能器的非线性通常由振膜悬架即由定心支片和/或由折边所导致。为了在非线性源处补偿非线性，振膜悬架包括一个或更多个有源元件例如压电器件。这些有源元件能够对干扰换能器的线性的参数施加影响，其中，该影响的施加可以通过将由振膜悬架的一个或更多个有源元件所生成的另外的力与回复力(反作用于振膜的偏离)叠加而完成。即可以经由振膜悬架或振膜悬架的部件来影响振膜的运动，使得可以对由振膜悬架导致的非线性进行补偿。通过使用有源悬架，除了由非线性回复力所导致的非线性之外，还可以减小由动圈式扬声器的驱动系统的磁场所导致的另外的非线性、或者由诸如温度作用的外部条件或由换能器部件的老化所导致的另外的非线性。

此外，该方法能够将振膜悬架和振膜驱动系统集成(至一个单元中)，以便减小换能器结构的复杂度。另一实施方式提供了如下的电声驱动器：该电声驱动器包括振膜和沿振膜的边缘区域形成的折边。振膜构造成沿活塞式运动的方向运动，其中，所述折边横向地以及沿活塞式运动的方向来引导振膜。折边还构造成主动地激发活塞式运动。因而，所述折边可以包括一个或更多个电气器件如压电器件，所述一个或更多个电气器件构造成为振膜激发足够高的力以便使振膜经受活塞式运动(即，不具有包括音圈的常规驱动系统)。换言之，这意味着所述折边将振膜驱动系统与振膜悬架集成至一个单元中。

根据另一实施方式，电声驱动系统可以包括振膜、盆架、振膜驱动系统和振膜悬架。所述振膜构造成沿活塞式运动的方向运动，其中，所述振膜悬架构造成横向地以及沿活塞式运动引导所述振膜。所述振膜驱动系统被布置于所述振膜的边缘区域与所述盆架之间，并且包括构造成使所述振膜经受活塞式运动的一个或更多个电气器件。为了增大振膜行程，可以串联地布置一个或更多个电气器件，使得所述一个或更多个电气器件形成波纹管。此外，一个或更多个电气器件例如压电器件沿振膜悬架进行布置，即，振膜驱动系统从振膜的中间移位至边缘区域。根据另一实施方式，振膜悬架可以由汽缸套形成，所述振膜沿所述汽缸套执行活塞式运动。

附图说明

将参照所公开的附图来顺次地讨论本发明的实施方式，在附图中：

图1示出了根据实施方式的电声驱动器的示意性表示，该电声驱动器包括振膜驱动系统和振膜悬架，振膜悬架具有用于主动地影响振膜的运动的有源元件；

图2a、图2b示出了电动驱动器的示意性表示，其具有根据图1的、被集成于振膜的边缘区域与盆架之间的有源元件；

图2c示出了电动驱动器的示例性表示，其具有集成至振膜的折边中的图1的有源元件；

图3a、图3b示出了电声驱动器的示意性表示，其具有振膜、盆架以及布置于振膜的边缘区域与盆架之间的振膜驱动和悬架系统；

图4a、图4b示出了电声驱动器的示意性表示，其具有振膜、盆架以及布置于振膜的边缘区域与盆架之间的振膜驱动和悬架系统；

图5a、图5b示出了电声驱动器的示意性表示，其具有振膜、盆架、通过汽缸套形成的振膜悬架以及布置于振膜的边缘区域与盆架之间的振膜驱动系统；

图6a、图6b示出了电声驱动器的示意性表示，其具有振膜、盆架、由汽缸套形成的振膜悬架以及由布置于振膜的边缘与盆架之间的波纹管形成的振膜驱动系统；以及

图7a、图7b示出了电声驱动器的示意性表示，其具有振膜、盆架、由活塞元件形成的振膜悬架以及由布置于振膜的边缘区域与盆架之间的波纹管形成的振膜驱动系统。

具体实施方式

下面将参照图1至图7来顺次地讨论本发明的不同实施方式。在此之前，将相同的附图标记提供给具有相同或相似功能的对象，使得由相同的附图标记引用的对象在不同的实施方式内可互换，并且对其的描述可相互适用。

图1以截面视图示出了电声驱动器10，该电声驱动器10包括可动振膜12例如具有圆盘形的振膜或圆锥纸盆。振膜12联接至振膜驱动系统14并且通过振膜悬架16弹性地联接(安装)。振膜悬架16可以包括布置于框架或盆架17与振膜12之间的柔性元件例如折边，其中，柔性元件16直接附接至振膜12。振膜悬架16具有横向地和/或沿振膜运动来引导振膜12的用途。此外，振膜悬架16包括一个或更多个有源元件18例如电气器件18或压电器件18，所述一个或更多个有源元件例如可以被集成至柔性元件16中或由柔性元件16形成。替代性地，压电器件18可以由多个压电条或压电挠性杆形成。这些压电条中的每个可以通过附接或粘合至彼此的两个压电条(如双金属条)形成。通常，振膜驱动系统14还连接至盆架17，并且因此，振膜驱动系统14构造成在振膜12与盆架17之间经受相对运动。

该运动可以为活塞式运动或弯曲波运动，或者确切地说，活塞式振动或弯曲波振动。因而，驱动系统14对振膜12施加力，使得振膜12执行朝向振膜12的前侧的正向运动(positive motion)或朝向振膜12的后侧的负向运动(negative motion)。作为正向运动和/或负向运动的结果，使柔性悬架元件16变形。然而，柔性元件16的变形同样通过回复力反作用于振膜12的偏离。该回复力通常取决于振膜12的偏离。然而，振膜12的偏离与回复力之间的关系示出了非线性特征。特别地在动态负载下发生的这些非线性可以导致音质上的缺损。此外，在振膜12的低百分率的偏离的情况下，非线性特性已经开始增大。

因此，为了避免振膜悬架16的非线性，即为了提供振膜12的偏离与回复力之间尽可能为线性的传输特性，将有源元件18提供至(通常为无源的)悬架元件16。附接至或集成至柔性元件16中的该有源元件18构造成正面地和/或负面地影响施加至振膜12的回复力，或者构造成主动地影响振膜12的运动。因而，可以通过将由有源元件18所生成的另外的力与回复力叠加来对回复力进行调整(即，减小或增大)。

根据振膜12的偏离来控制另外的力，使得可以对传输特性的非线性范围进行校正，即，仅当振膜12的偏离高于阈值水平时可以施加对回复力进行叠加的另外的力，其中，当偏离低于该阈值水平时不施加力。指示线性范围与非线性范围之间的界限的该阈值水平可以取决于柔性元件16的材料属性，柔性元件16的形状和/或其他影响因素如环境条件。其他影响因素可以包括环境条件如温度或外界压力或柔性元件16的老化或振膜12的老化。进而，这意味着有源元件18可以选择性地构造成通过调整由有源元件18所生成的叠加力来补偿以上影响因素。

下面，将讨论有源元件18的控制。根据另一实施方式，经由电控制信号来控制有源器件18。该电控制信号可以取决于经由振膜驱动系统14来控制振膜12的运动的音频信号。因而，可以例如通过对音频信号进行高通滤波或者通过使用查找表处理音频信号，来根据音频信号推导控制信号。

根据另一实施方式，控制信号可以基于由传感器所输出的传感器信号，该传感器用于确定振膜12的非线性或用于确定振膜悬架16的传输特性。因而，驱动器10可以选择性地包括联接至振膜悬架或振膜12以检测传输特性的传感器。例如，传感器还可以为压电器件或者可以通过有源元件(压电器件)中之一来形成，这是因为这样的(压电)器件通常构造成施加力并且检测力。替代性地，传感器可以为构造成测量磁场的霍尔效应器件，基于该磁场可对非线性进行检测。这样的传感器可以包括处理单元，该处理单元构造成基于传感器信号来输出用于有源器件18的控制信号。替代性地，上述传感器可以通过包括处理单元和多个传感器的网络来实现，该处理单元构造成处理传感器的不同信号并且输出用于有源器件18的控制信号。

图2a和图2b示出了电声驱动器10’的实现方案的截面图，该电声驱动器10’包括振膜12和布置于盆架17与振膜12之间的有源(悬架)元件18’。更详细地，有源元件18’被布置成始终围绕振膜边缘区域，使得振膜12经由有源元件18’附接至盆架16’。有源悬架元件18’具有构造为改变高度的环形形状。压缩的环形18’由图2a示出，其中，扩张状态由图2b示出。有源悬架元件18’的该变形可经由施加至有源悬架元件18’的控制信号控制。有源悬架元件18’可以具有用于例如经由处理单元电连接有源悬架元件18’的两个联接扣19。

在图2a和图2b中所示的实施方式中，振膜驱动系统14通过附接至盆架17的永磁体14a和联接至振膜12的音圈14b形成。因此，驱动系统用作具有仅一个运动方向的柱塞线圈，使得在该实施方式中，振膜12的运动被限制为活塞式运动。应当注意的是，音圈14b包括用于电连接驱动系统14的两个联接扣15，使得可以将音频信号施加至驱动系统14，根据该音频信号应当使振膜12运动或应当使振膜12振动。

在振膜12的运动期间，音圈14b与永磁体14a之间的空气间隙应当保持恒定或接近恒定。为了确保上述，有源(悬架)元件18’构造成横向地以及沿运动来引导振膜12。

为了保证该横向地引导，振膜悬架可以具有如由图2c所示的另一部件。图2c示出了驱动器10’，该驱动器10’包括具有锥形形状的振膜12和可以连接至扬声器壳体22的盆架17。驱动系统14通过永磁体14a和附接至锥形振膜12的线圈14b形成。在该实施方式中，振膜悬架16划分为内部和外部。外部通过布置在振膜12的边缘区域处的折边16a形成，其中，内部通过定心支片16b形成，该定心支片16b布置在盆架17与振膜12之间并且靠近于锥形振膜12的所谓的防尘罩12’a。应当注意的是，当与通过折边16a所引起的影响相比时，定心支片16b可以对回复力具有较大的影响，折边16a主要具有密封振膜12’和盆架17或扬声器壳体22的用途。

折边16a包括有源元件18，经由该有源元件18可以对回复力进行调整。在此，有源元件18可以被集成至折边16a中或优选地结合至折边16a。如相对于图2a和图2b所讨论的，有源元件18可经由联接扣19电连接，以便控制有源元件18。

下面所讨论的每个实施方式通过示出电声驱动器的截面的两个附图——即图A和图B——来示出，以示出振膜12的运动。在每组附图中，图A示出初始状态，而图B示出偏离状态。

图3a和图3b示出了电声驱动器40，其包括可选的盆架17和构造成沿活塞式运动方向运动的振膜12。该运动受制于布置在振膜12的边缘区域与盆架17之间的振膜驱动和悬架系统42。振膜驱动和悬架系统42可以具有环形的形状(参见图2a和图2b，有源元件18’)，或者可以被集成至折边中。

振膜驱动和悬架系统42可以包括用于主动地激发振膜12的活塞式运动的多个压电器件(致动器)。该运动和特别地振膜驱动悬架系统42的扩张通过图3b示出。为了主动地激发振膜12的运动，一个或更多个有源器件构造成向振膜12施加(正向和/或负向)力。这样的对运动的主动激发经由通过联接扣19所施加的音频信号控制。如果将音频信号例如AC电压施加至振膜驱动和悬架系统42的每个环形元件或环形铜管，则振膜驱动和悬架系统42的每个环形元件或环形铜管可以改变其弯曲半径和/或其长度。长度或弯曲半径的改变可以导致振膜驱动和悬架元件42的形状改变，从而使振膜沿活塞式运动的方向运动。

此外，振膜驱动和悬架系统42具有横向地以及沿活塞式运动的方向引导振膜12的用途。如上所述，通过对经由联接扣19所施加的控制信号进行调节，可以避免或补偿由悬架所引起的振膜12的非线性。根据另外的实施方式，振膜驱动和悬架系统42可以具有将振膜12相对于盆架17进行密封的用途。换言之，这意味着振膜驱动和悬架系统42将振膜驱动系统和振膜悬架系统集成至一个单元中例如集成至折边中。

图4a和图4b示出了电声驱动器40’的另一实现方案，该电声驱动器40’包括振膜驱动和悬架系统42’的不同实现方案。在此，振膜驱动和悬架系统42’由环形铜管形成，该环形铜管能够实现更好的悬架属性以及更小的振膜12的偏离(参见图4b)。虽然振膜驱动和悬架系统42关于其形状与振膜驱动和悬架系统42’不同，但是上述二者的功能可以为相似的。

图5a和图5b示出了包括振膜12、盆架52和振膜驱动系统54以及振膜悬架系统56的另一电声驱动器50。在此，将使振膜12经受活塞式运动的功能以及横向地和沿活塞式运动来引导振膜12的功能分离，其中，振膜驱动系统54基本上等同于图3a、图3b以及图4a、图4b中所示的驱动系统。因此，振膜驱动系统54被布置在振膜12的边缘区域处，并且可以包括环形铜管。沿运动方向所布置的环形铜管构造成改变其长度和/或其弯曲半径，以便使振膜12参照于盆架52经受相对运动。例如，驱动系统54或环形铜管分别可以通过一个或更多个电气器件如压电器件或者通过具有集成至波纹管的多个压电器件的波纹管来形成。

在该实施方式中，振膜悬架系统56被集成至盆架52并且实现为气缸套，该气缸套绕横向地环绕振膜12以便引导振膜12。根据另外的实施方式，振膜悬架系统56可以包括诸如附接至振膜12的活塞环的元件，以便于减小气缸套56与振膜12之间的摩擦。

图6a和图6b示出了基本上等同于图5a和图5b中的电声设备50的电声设备50’的另一实现方案。电声设备50’包括串联地布置使得形成驱动系统54’的多个驱动系统54。即多个驱动元件54被布置成沿振膜12的运动延伸的波纹管。当与图5a和图5b的实施方式相比时，该经扩展的驱动系统54’具有增大的振膜行程。因而，形成为气缸套的悬架系统56’也被扩展。

图7a和图7b示出了电声装置50”的另一实现方案，该电声装置50”包括用于使振膜12运动的经扩展的驱动系统54’。在该实现方案50”中，形成为气压缸的悬架系统56”在振膜12的中部联接至振膜12。因而，盆架52’不一定包括引导振膜12的气缸套54。

参照图1至图2，应当注意的是，具有补偿非线性的用途的有源元件18还可以用于支持驱动系统。因此，有源元件18可以构造成提供用于使振膜12经受运动的力。

根据另一实施方式，有源元件18可以用于扩展振膜12的行程。在此，行程的一部分通过振膜驱动系统14来产生，其中，行程的另外的部分通过有源元件18来产生。关于该实施方式，应当注意的是，用于扩展行程的两个驱动系统的组合可以引起另外的非线性。

根据另一实施方式，有源元件18可以用于限定振膜12的零位置，该位置取决于振膜驱动系统14的偏移和振膜悬架系统16的偏移。其背景在于：振膜悬架系统16具有预定的零位置(由磁体限定)，其中，振膜悬架系统驱动14也具有零位置(由悬架的刚度限定)。因此，如果两个系统的零位置彼此不同，则调整整个系统的偏移以便在优化范围内操作电声驱动器10可能是有利的。因此，有源元件18可以构造成引起振膜12的(静止)背离以便使振膜12偏移。

虽然在以上实现方案中，已经在活塞式运动的上下文中描述了电声装置的一些方面，但是应当注意的是，振膜的运动也可以不同，例如像弯曲波运动。

虽然以上图1和图2a至图2c的实施方式示出了优选地布置在振膜12或振膜12’(参见折边12a)的边缘区域处的有源元件18，但是应当注意的是，有源元件18还可以被布置在内侧处，例如在定心支片16b处。替代性地，定心支片16b和折边16a可以包括有源元件。

另外，在一些实施方式中，有源元件18被示出为影响回复力的元件。应当注意的是，有源元件还可以影响材料参数，例如振膜悬架的部件的刚度或其衰减因子。即，有源元件18构造成将相应材料参数调节为振膜12的偏离的函数。

虽然在一些实施方式中，已经在压电器件的上下文中描述了有源元件18，但是应当注意的是，有源元件18还可以通过可以例如基于电磁原理或静电原理的不同(电气)元件或结构来形成。

虽然在以上实施方式中，已经将驱动系统14描述为包括线圈和永磁体的电驱动系统或电动驱动系统。但是应当注意的是，不同驱动系统也可以用于上述电声驱动器。例如，驱动系统可以为静电驱动系统或液压驱动系统。

Claims (28)

1.一种电声驱动器，包括：

振膜；

振膜驱动系统，所述振膜驱动系统构造成使所述振膜经受运动；

振膜悬架，所述振膜悬架构造成引导所述振膜；以及

盆架；

其中，所述振膜悬架包括定心支片和折边,

所述折边包括一个或更多个有源元件，所述一个或更多个有源元件被附接或集成至所述折边并且被构造成：通过根据控制信号改变回复力来根据所述控制信号主动地影响所述振膜的所述运动，

其中，所述控制信号基于音频信号，经由所述音频信号对所述振膜驱动系统进行控制，

其中，所述一个或更多个有源元件包括电气器件，

其中，所述折边被布置于所述盆架与所述振膜之间，使得所述折边将所述振膜相对于所述盆架进行引导和密封。

2.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述振膜悬架具有弹簧刚度并且构造成改变所述弹簧刚度，并且/或者其中，所述振膜悬架构造成对反作用于所述振膜的偏离的回复力进行调整。

3.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述振膜悬架构造成根据所述振膜的偏离来改变回复力。

4.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述振膜悬架包括用于横向地引导所述振膜的装置和/或用于沿所述运动的方向引导所述振膜的装置。

5.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述折边包括构造成改变所述振膜的偏移的一个或更多个有源元件。

6.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述一个或更多个有源元件沿所述折边径向地布置以便提供恒定的返回力。

7.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述定心支片包括一个或更多个有源元件，所述定心支片构造成横向地以及沿所述运动的方向引导所述振膜。

8.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述振膜驱动系统构造成沿活塞式运动进行引导。

9.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述振膜构造成用作弯曲波换能器。

10.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述振膜由折边支承。

11.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述有源元件联接至所述振膜驱动系统，以便经由基于音频信号的控制信号来控制所述电气器件，所述振膜驱动系统经由所述音频信号被控制。

12.根据权利要求1所述的电声驱动器，包括传感器，所述传感器附接至所述振膜和/或附接至所述振膜悬架用于检测所述振膜的活塞式运动的非线性。

13.根据权利要求12所述的电声驱动器，其中，所述传感器由所述有源元件中的一个有源元件形成。

14.根据权利要求12所述的电声驱动器，包括控制器，所述控制器构造成基于所检测的非线性和/或基于经由其对所述振膜驱动系统进行控制的音频信号来将控制信号输出至所述振膜悬架。

15.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述振膜具有大于0.5英寸的直径以形成低音驱动器或宽频带驱动器。

16.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述驱动器为电动式驱动器。

17.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述振膜驱动系统包括附接至所述振膜的线圈和附接至盆架的磁体。

18.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述有源元件构造成支持所述振膜经受由所述振膜驱动系统使其经受的所述运动，或者构造成增大由所述振膜驱动系统使所述振膜所经受的所述运动。

19.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，根据所述控制信号改变回复力包括根据所述控制信号向所述振膜施加力。

20.根据权利要求1所述的电声驱动器，其中，所述一个或更多个电气器件包括压电器件。

21.一种电声驱动器，包括：

振膜，所述振膜构造成沿活塞式运动的方向运动；

折边，所述折边沿所述振膜的边缘区域形成以便横向地以及沿所述活塞式运动的所述方向来引导所述振膜，其中，所述折边包括一个或更多个电气器件，所述一个或更多个电气器件构造成由音频信号控制而主动地激发所述活塞式运动；以及

盆架，其中，所述折边被布置于所述盆架与所述振膜之间，使得所述折边将所述振膜相对于所述盆架进行引导和密封，

其中，所述一个或更多个电气器件沿所述折边径向地布置。

22.根据权利要求21所述的电声驱动器，其中，所述折边包括一个或更多个电气器件，所述一个或更多个电气器件构造成对所述振膜施加力以便使所述振膜经受所述活塞式运动。

23.根据权利要求22所述的电声驱动器，其中，所述一个或更多个电气器件包括压电器件。

24.一种不具有音圈的电声驱动器，所述电声驱动器包括：

振膜，所述振膜构造成沿活塞式运动的方向运动；

盆架；

振膜驱动系统，所述振膜驱动系统被布置于所述振膜的边缘区域与所述盆架之间，其中，所述振膜驱动系统包括构造成由音频信号控制而使所述振膜经受活塞式运动的一个或更多个电气器件；以及

振膜悬架，所述振膜悬架构造成横向地以及沿所述活塞式运动来引导所述振膜。

25.根据权利要求24所述的电声驱动器，其中，所述盆架包括由气缸套形成的振膜悬架，所述振膜沿所述气缸套执行所述活塞式运动。

26.根据权利要求24所述的电声驱动器，其中，所述振膜驱动系统由波纹管形成。

27.根据权利要求24所述的电声驱动器，其中，所述振膜驱动系统相对于所述盆架来密封所述振膜。

28.根据权利要求24所述的电声驱动器，其中，所述一个或更多个电气器件包括压电器件。

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