CN104683924A - 改进高频共振的扬声器振膜 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种改进高频共振的扬声器振膜，该振膜为刚性材料，具有呈环形并以同心圆排列的一第一曲面、一第二曲面，该二曲面以相反的方向弯曲，其交接处为一转折处。该二曲面的曲率在该转折处呈连续。本发明通过将扬声器的振膜制作成两个曲面的设计，可快速消减振膜高频共振的能量，降低高频共振的现象，改善扬声器在高频时的声音残留问题。

Description

改进高频共振的扬声器振膜

技术领域

本发明与扬声器振膜有关，详而言之，是指一种可改进高频共振问题的扬声器振膜。

背景技术

按，扬声器的结构包含有：一框架、一磁性组件、一振膜及一悬边，该振膜的周缘是以该悬边连接于该框架，该悬边为一可挠性物质，提供弹性，使该振膜可在该框架上振动。通过磁性组件产生的磁力推动该振膜振动而产生声音。

请参阅图1，为扬声器的振膜10的剖面示意图，已知的振膜10呈单纯的锥状，其内缘连接一防尘盖或音圈筒11，而外缘则连接于一悬边12。当振膜10处于静止状态时，如图1的虚线所示，振膜的表面平顺，并无挠曲。扬声器在高频频率时，该振膜10产生振动，形成图1的实线所示的弯曲状态。

进一步言之，在高频时，该振膜受一磁性组件的推动而振动，振膜表面会有能量波由振膜10的内周往外周行进，其到达振膜的边缘101(振膜与悬边的交接处)时，将生成反射波，反向行进。振膜10上不同方向的能量波与反射波交会在位置A之处时将产生共振。在结构分析上，该处为振膜静止时与振膜振动时的交叉点，为振膜结构共振时的节点，发生此种共振时的最低频率俗称盆裂点(cone breakup mode)。对于以刚性材料制成的振膜而言，当能量波与反射波在盆裂点A之处交会时，将产生高频共振。请参阅图2，以一喇叭单体频率响应曲线为例，在盆裂点A产生高频共振时，在共振点：如该频率响应曲线的频率20KHz之处产生一个明显的较高能量的输出，振膜的高频共振造成声音不当的延续及残留而影响到音质。

不同的扬声器会有不同的高频共振频率。图3为发明人针对一款喇叭单体的测试结果，粗线条所示为频率响应曲线，其盆裂点的高频共振发生于频率4KHz～5KHz之间。

参阅图2所示，为解决高频共振所造成的声音残留的缺失，一种解决的方式为加装滤波器，例如将15KHz以上的高频频率滤掉，使高频共振的频率不会发生。然而，此种作法虽可解决高频共振的音质不纯的问题，但会减少该喇叭单体的频宽，造成音质效果降低的另一种缺失。如何改善扬声器高频共振的问题，为本发明所欲解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种扬声器振膜，以解决振膜的高频共振所造成声音残留的问题。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明所提供的扬声器振膜，该振膜为刚性材质，它包括：

一第一曲面与一第二曲面，均呈环形，并以同心圆排列于该振膜的内、外圈，该第一曲面为该振膜的内侧曲面，该第二曲面为该振膜的外侧曲面；该二曲面的交接处形成一环形的转折处，该二曲面以相反方向弯曲，且该二曲面的曲率在该转折处之处为曲率连续。

较佳地，所述振膜具有一内周缘与一外周缘，所述内、外周缘之间形成一振膜径长；在该振膜的半径上，所述转折处至该振膜的内周缘或外周缘的径向长度，不小于该振膜径长的五分之一。

较佳地，所述二曲面的曲率函数相同或不相同。

较佳地，所述振膜具有一内周缘与一外周缘，该振膜的内周缘至所述转折处为一第一径向长度；该转折处至该振膜的外周缘为一第二径向长度；所述二径向长度可为等长或不等长。

较佳地，所述振膜、所述二曲面的外形呈圆形或椭圆形；在该振膜半径上的任一位置，该二曲面的径向长度的比例相同。

较佳地，所述各曲面为曲率固定或曲率会变化的曲面。

较佳地，所述第一曲面朝下弯曲而所述第二曲面朝上弯曲或该第一曲面朝上弯曲而该第二曲面朝下弯曲，所述二曲面的曲率中心分别位于所述振膜的相反侧。

本发明的有益效果是：藉此，该转折处形成振膜的一个软性边缘，使振膜上的能量波与反射波的频谱范围不同，俾可以降低振膜上的能量波与反射波的高频共振能量，并使高频共振发生于较高频率之处，以解决扬声器的分裂点的高频共振所造成的声音残留、声音不纯净的缺失。

附图说明

图1为已知一种扬声器的振膜的剖面示意图。

图2显示已知刚性振膜扬声器的频率响应曲线图。

图3为针对一款喇叭单体的测试结果。

图4为本发明第一较佳实施例的振膜及其装设于一扬声器的立体图。

图5为图4的4-4剖线的剖面示意图。

图6为本发明第一较佳实施例的振膜的顶视图。

图7为图6的6-6剖线的振膜半径剖面图。

图8为本发明第一较佳实施例的频率响应曲线图。

图9为本发明第二较佳实施例的振膜的顶视图。

图10为图9的9-9剖线的振膜半径剖面图。

图11为本发明第三较佳实施例的振膜半径剖面图。

图12为本发明第四较佳实施例的振膜的顶视图。

图13显示本发明的另一种频率响应曲线图。

附图标号：20：振膜；21：第一曲面；22：第二曲面；23：转折处；24：内周缘；25：外周缘；30：扬声器；31：框架；32：磁铁；33：线圈；34：悬边；35：防尘盖；r1、r2：曲率中心；Ｌ、N、T：振膜径长；L1、Ｎ1、T1：第一径向长度；L2、N2、T2：第二径向长度；P：共振点。

具体实施方式

为使审查员能进一步了解本发明的扬声器振膜的目的、特征以及所达成的功效，以下兹举本发明的三较佳实施例，并配合图示详细说明于后。

请参阅图4、图5，为本发明第一较佳实施例所提供的改进高频共振的振膜20，并显示该振膜装设于一扬声器30。

该扬声器30具有一框架31、一磁性组件、一悬边34、该振膜20及一防尘盖35。该磁性组件装设于框架31与振膜20之间，包括一磁铁32及一线圈33，藉以产生相吸或相斥的磁力，以推动振膜20在线圈33的轴向上运动。该悬边34呈环形，其外周边缘连接于框架31，而内周缘则连接该振膜20，该振膜20的中心装设该防尘盖35。该悬边34为挠性材质，例如橡胶，其与振膜20为不同材质，使振膜利用悬边的弹性可在框架31上振动。磁性组件的磁力推动该振膜20振动时，压缩空气产生音波。扬声器的具体结构非本发明的标的，容不赘述。

请参阅图6、图7，该振膜20为一呈环状或圆锥状的薄形物体，以金属、陶瓷、碳纤维或钻石等刚性材料制成。该振膜20由至少两个环形曲面所构成，详而言之，其具有呈环形并以同心圆排列的一第一曲面21、一第二曲面22，该第一曲面21为振膜的内侧曲面，而该第二曲面22为该振膜20的外侧曲面。该二曲面21、22的交接处形成一环状的转折处23，该二曲面在该转折处23曲率连续，故该二曲面21、22形成连续的曲面。本文所述的曲率连续是指该二曲面21、22在该转折处23相切，该转折处23并非一个尖锐或尖角的部位，故该二曲面在该转折处为柔顺的转折。须说明的是，由于该转折处为该二曲面相切之处，在制成品上并不易由肉眼辨识。

振膜20的内周缘24对应于线圈33，其外周缘25则与悬边34连接。请参阅图7，显示振膜20由内周缘24至外周缘25所形成的半径剖面图，该二曲面21、22为反向弯曲，其曲率中心r1、r2分别位于振膜的相反侧。以本实施例为例，第一曲面21是朝下弯曲，其曲率中心r1位于振膜20上方；第二曲面22则朝上弯曲，其曲率中心r2位于振膜下方。图中所示的曲率中心仅为例示，而非限制。该二曲面21、22的曲率可为相同或不同的曲线函数；各曲面可为曲率固定的曲面，例如断面呈圆形的曲面；或在不同位置时曲率会变化的曲面，例如断面呈渐开线或拋物线的曲面。

此外，以振膜20的半径为准，在振膜的径向，振膜的内、外周缘24、25形成振膜径长L。在本发明的设计上，该二曲面21、22的转折处23至振膜的任一周缘（即内周缘24或外周缘25）的径向距离，不小于该振膜径长L的五分之一。以图7为说明，转折处23至内周缘24所形成的第一径向长度L1，不小于该振膜径长L的1/5；转折处23至外周缘25所形成的第二径向长度L2，不小于振膜径长L的1/5。该第一径向长度L1为第一曲面21在振膜半径上的径向长度；而第二径向长度L2则是第二曲面22的径向长度，故在振膜半径上，每个曲面21或22的径向长度不会小于振膜径长L的1/5，为本发明的特征之一。

本发明使用时，以第一较佳实施例为例，该二曲面21、22的径向长度L1、L2等长。使用扬声器30时，该振膜20的表面会产生能量波，能量波由振膜的内周缘24往外行进，其行经该第一曲面21、该转折处23及该第二曲面22后到达振膜的外周缘25，由于该外周缘25为振膜20的一个固定点、固定边缘，因此，能量波到达该固定点后产生反射波，该反射波则往内行进。

当能量波欲由第一曲面21经过该转折处23而进入第二曲面22时，由于该二曲面为反向的曲面，因此，该转折处形成一软性的边缘，具有些微阻力、阻抗，部分的能量波会在该转折处23反射。因此，在本发明的结构中，该转折处23犹如使振膜增加第二个边缘，让部分的能量波在该转折处反射。该振膜的结构便具有两个反射点，使得反射波的频谱范围不同，能量波与反射波的共振效果因而降低，其所形成的共振能量便会降低许多。以第一实施例的该二曲面的径向长度L1、L2等长为例，请参阅图8的虚线所示的频率响应曲线，已知会在20KHz处产生高频共振的扬声器，在使用本发明的结构后，其频率响应曲线如图7实线所示，其高频共振将发生在频率较高：40KHz之处，为已知的两倍频率之处，且盆裂点的共振能量较已知结构降低许多。因此，使用本发明时，振膜20的能量会快速消减，且盆裂点的共振频率提高，降低高频共振的声音残留的问题，使扬声器具有较佳的声音再现性。

除了上述高频共振的能量降低进而提高扬声器的音效之外，本发明的技术让扬声器的高频共振的频率提高，让该高频共振频率可以超出扬声器的使用频率范围，如此，该扬声器便不会有该高频共振所造成的残音出现，完全解决高频共振对于声音的影响。其次，即使所提高的高频共振的频率(例如40KHz)仍在扬声器的使用频率范围内，以滤波器过滤高频时，由于共振的频率提高，故可自较高频率之处进行滤波，过滤该共振发生的频率，例如自30KHz之处滤掉该共振频率。与图1相较，本发明仍可使喇叭单体保留15KHz至30KHz范围的高频频率，使其仍有较宽的音频频宽，而有较佳的音质。

请参阅图9至图10，为本发明第二较佳实施例所提供的振膜20，相同的构件并沿用相同的元件符号。

在振膜20的半径范围上，该二曲面的径向长度不以等长为限，可如本实施例所示，第一曲面21的径向长度L1小于第二曲面22的径向长度L2；反之亦然。如此，同样可实现第一较佳实施例的使用效果。

图11为本发明第三较佳实施例所提供的振膜20，相同构件也使用相同元件符号。

振膜20的该二曲面21、22为反向曲面的设计，因此，该二曲面除了可如第一较佳实施例所示之外，也可如本实施例所示，第一曲面21朝上弯曲，其曲率中心r1位于振膜20的下方；而第二曲面22则朝下弯曲，其曲率中心r2位于振膜上方。

请参阅图12，为本发明第四较佳实施例所提供的振膜。本发明所适用的振膜20不以呈圆形为限，如本实施例所示，该振膜呈椭圆形，具有两个外形呈椭圆形且以反向弯曲的第一曲面21与第二曲面22，该二曲面呈内、外圈的方式排列。一转折处23，位于该二曲面之间，该二曲面在该转折处为曲率连续地连接，该圈转折处23与该二曲面为同心椭圆，在振膜20任何位置的半径上，该二曲面21、22的径向长度的比例相同。例如，在振膜的短轴上，该转折处23至振膜内周缘24与外周缘25分别形成一第一径向长度N1与第二径向长度N2，而在长轴上，该转折处23至振膜内周缘24与外周缘25分别形成另一个第一径向长度T1与第二径向长度T2，N1:N2与T1:T2的比例相同。同样的，在振膜的半径上，转折处23至任一周缘，即至内周缘24或外周缘25的径向长度，不小于振膜径长的1/5，例如径向长度N1或N2不小于短轴上的振膜径长N的1/5；而径向长度T1或T2不小于长轴上的振膜径长T的1/5。本实施例的振膜也可达成第一较佳实施例的振膜的使用效果。

对振膜20的该二曲面进行结构上或比例上的改变，例如，调整该二曲面的曲率、第一径向长度与第二径向长度的比例等，可得到不同的频率响应效果。图13显示使用本发明的振膜的另一种频率响应曲线图，其中，振膜上的能量波与反射波的能量可能会形成复数个高频共振点P，与已知的盆裂点所在的高频共振频率(例如20KHz)相较，该等共振点P的频率均提高，且其共振能量均消减许多，解决扬声器的高频共振的残音问题。

相较于已知的振膜，本发明所提供的振膜具有两个相反曲面的设计，使振膜的结构具有复数个供能量波反射的位置，让振膜上的能量的频谱不同，使振膜产生高频共振的发生频率提高，且降低共振能量，有效改善高频共振对扬声器的音效的影响。

上揭诸实施例仅是说明本发明而非限制。综上所陈，本发明为扬声器振膜的首创结构，并改进现有扬声器振膜的诸多缺失，具实用功效的增进，爰依法提出申请。

Claims (7)

1. 一种改进高频共振的扬声器振膜，该振膜为刚性材质，其特征在于，它包括：

一第一曲面与一第二曲面，均呈环形，并以同心圆排列于该振膜的内、外圈，该第一曲面为该振膜的内侧曲面，该第二曲面为该振膜的外侧曲面；该二曲面的交接处形成一环形的转折处，该二曲面以相反方向弯曲，且该二曲面的曲率在该转折处之处为曲率连续。

2. 如权利要求1所述的扬声器振膜，其特征在于：所述振膜具有一内周缘与一外周缘，所述内、外周缘之间形成一振膜径长；在该振膜的半径上，所述转折处至该振膜的内周缘或外周缘的径向长度，不小于该振膜径长的五分之一。

3. 如权利要求1或2所述的扬声器振膜，其特征在于：所述二曲面的曲率函数相同或不相同。

4. 如权利要求1或2所述的扬声器振膜，其特征在于：所述振膜具有一内周缘与一外周缘，该振膜的内周缘至所述转折处为一第一径向长度；该转折处至该振膜的外周缘为一第二径向长度；所述二径向长度可为等长或不等长。

5. 如权利要求1或2所述的扬声器振膜，其特征在于：所述振膜、所述二曲面的外形呈圆形或椭圆形；在该振膜半径上的任一位置，该二曲面的径向长度的比例相同。

6. 如权利要求1或2所述的扬声器振膜，其特征在于：所述各曲面为曲率固定或曲率会变化的曲面。

7. 如权利要求1或2所述的扬声器振膜，其特征在于：所述第一曲面朝下弯曲而所述第二曲面朝上弯曲或该第一曲面朝上弯曲而该第二曲面朝下弯曲，所述二曲面的曲率中心分别位于所述振膜的相反侧。