CN105142074A - 扬声器模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扬声器模组，包括壳体以及收容在壳体内的扬声器单体，扬声器单体将壳体形成的腔体分隔为前声腔和后声腔；其中，在后声腔内填充有吸音材料；在吸音材料的晶体结构中掺杂有杂原子。利用上述发明能够减少扬声器模组内部的吸音材料对异类分子的吸附，甚至对异类分子产生排斥，进而确保吸音材料长期有效，提高扬声器模组声学性能的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及声学技术领域，更为具体地，涉及一种扬声器模组。
背景技术
随着社会的进步和技术的发展，穿戴类电子产品日益趋于轻薄化，传统的吸音材料已不能满足微型扬声器行业内对扬声器声学性能调试及校正的需求，因此，人们开始不断尝试或开发新型的吸音材料。经验证发现，在扬声器装置的后声腔中放置多孔性吸音材料能够有效改善扬声器的声学性能。
目前，常用的效果较好的新型吸音材料主要包括天然沸石、活性炭、白炭黑、海泡石绒、硅铝比200以上的人工合成沸石粉，或者以上几种材料的混合物等。虽然上述吸音材料具有较好的改善扬声器声学性能的效果，但是在后期的长时间(几小时至几十天)应用监测过程中发现，上述吸音材料存在严重的失效问题，特别是在极限环境(高温、高湿、有机会挥发类溶剂气氛环境等)中，其失效的速度和程度更为明显。
因此，亟需一种在后声腔内填充有特殊吸音材料的扬声器模组，以确保扬声器在各类环境中的声学性能长期稳定。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种扬声器模组，以解决目前扬声器内部吸音材料不能长期使用，存在吸音减弱甚至可能失效的问题。
根据本发明提供一种扬声器模组，包括壳体以及收容在壳体内的扬声器单体，扬声器单体将壳体形成的腔体分隔为前声腔和后声腔；其中，在后声腔内填充有吸音材料；在吸音材料的晶体结构中掺杂有杂原子。
其中，杂原子为钠离子或砷离子。
其中，杂原子对吸音材料的异类分子产生排斥力。
其中，吸音材料为天然沸石、活性炭、白炭黑、海泡石绒、沸石粉的一种，或者两种及两种以上的混合物。
其中，杂原子通过置换法或水热合成法掺杂在吸音材料中。
其中，杂原子部分取代吸音材料中的原有元素或者填充吸音材料中的缺陷元素。
其中，在吸音材料中添加含有杂原子的化合物，并进行固化反应。
其中，在吸音材料的合成原料中添加含有杂原子的化合物，并进行晶化反应。
其中，在壳体上设置有出声孔，前声腔与出声孔连通，后声腔密封设置；在壳体上对应后声腔的位置设置有阻尼孔，壳体对应阻尼孔的位置设置有阻尼网。
其中，扬声器单体包括单体外壳、收容在单体外壳形成的腔体内的磁路系统和振动系统；其中，磁路系统包括与单体外壳固定的导磁轭、设置在导磁轭中心位置的磁铁、设置在磁铁远离导磁轭一侧的华司；振动系统包括振膜、固定在振膜一侧的音圈及固定在振膜中心位置的补强部。
利用上述根据本发明的扬声器模组，有目的性的在吸音材料的晶体结构内掺杂特定的杂原子，以取代吸音材料内的部分原子或将杂原子置于吸音材料的晶格(原子在晶体中排列规律的空间格架)内，通过特定的杂原子对吸附异类分子产生的排斥力，避免吸音材料吸附异类分子或减少对异类分子的吸附程度，保证其在使用过程中不会性能失效，进而确保扬声器模组的声学性能长期稳定。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例的沸石粉的晶体结构示意图；
图2-1为根据本发明实施例一的扬声器模组剖面图；
图2-2为根据本发明实施例一的扬声器模组俯视图；
图3-1为根据本发明实施例二的扬声器模组剖面图；
图3-2为根据本发明实施例二的扬声器模组俯视图。
其中的附图标记包括：氧缺陷01，硅缺陷02，杂原子03，1、1’钢片，2、2’壳体，3、3’吸音材料，4、4’阻尼孔，5、5’隔离网。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
目前吸音材料容易对异类分子(例如，乙醇等溶剂、芳烃类小分子挥发物等)产生吸附，使自身的微观孔道结构造成堵塞，并在短时间内无法快速脱附，进而造成吸音材料对扬声器声学性能改善的不可逆性失效。
更进一步地，从微观角度分析，在吸音材料的晶体生长过程中，不可避免的会发生杂原子或缺失原子进入到吸音材料的结晶体系中，或者在吸音材料晶体的晶体生长过程中存在晶格的缺陷，这些异常点会造成晶体电荷分布的不稳定，形成具有极性的“缺陷点”，进而导致吸音材料(或吸音颗粒)在使用过程中极易吸附异类分子并不易脱附，最终造成吸音材料的性能失效。
为此，本发明有目的性地将特定的杂原子“掺杂”到吸音材料的晶体结构中，以取代吸音材料原有的原子或者填补在吸音材料的缺陷点处，通过这些特定的杂原子对吸附异类分子产生的排斥力，使吸音材料不吸附异类分子或者是在一定程度上减弱对异类分子的吸附程度，进而保证吸音材料在使用过程中不会逐渐失效。
为详细描述本发明的扬声器模组及吸音材料内杂原子的掺杂方式，以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
本发明实施例的扬声器模组，包括壳体以及收容在壳体内的扬声器单体，扬声器单体将壳体形成的空腔分隔为前声腔和后声腔；其中，在扬声器模组的后声腔内填充有吸音材料，并且在吸音材料的晶体结构中掺杂有特定的杂原子，以确保吸音材料长期有效。
具体地，在本发明的一个具体实施方式中，吸音材料可以为天然沸石、活性炭、白炭黑、海泡石绒、硅铝比200以上的人工合成沸石粉等中的一种，或者两种及两种以上的混合物，杂原子可以为钠离子或砷离子等，在这些吸音材料中加入的杂原子种类主要是根据异类分子进行确定的，确保杂原子的掺入不会对吸音材料的性能产生过多的影响，并能够使吸音材料对异类分子产生排斥皆可。具体地，杂原子可以根据生产需求及扬声器模组的使用环境的不同进行相应地调整和更换，在本发明中不做具体地限制。
作为示例，以下将以吸音材料为硅铝比200以上的沸石粉为例，对本发明的扬声器模组及其吸音材料内掺杂的杂原子进行详细地说明。
具体地，图1示出了根据本发明实施例的硅铝比200以上的沸石粉的晶体结构。
如图1所示，硅铝比200以上的沸石粉的微观晶体结构为硅氧四面体和铝氧四面体，在其晶体生长过程中，容易导致晶格缺陷，例如图1示例的氧缺陷01或者是硅缺陷02等，这些“缺陷点”造成沸石粉晶体电荷分布不稳定，使吸音材料极易吸附周围环境中的异类分子(例如，扬声器内部的胶水挥发物等)，进而造成晶体通道堵塞，破坏材料的微观结构，在长期使用过程中极易导致其吸音性能的失效。为弥补缺陷点位置，在吸音材料内掺杂杂原子03，通过杂原子03填补吸音材料的晶格缺陷，即在氧缺陷01处和硅缺陷02处填充杂原子，以减少吸音材料对异类分子的吸附结合，确保其吸音性能长期有效。
在本发明的一个具体实施方式中，掺杂主要是指利用性质与硅铝相类似的其他元素或原子团，部分取代沸石骨架中的硅和铝，或者填充缺陷元素而构成新的骨架。具体地，吸音材料中杂原子的掺杂方式主要包括以下两种：置换法和水热合成法。
其中，置换法主要是利用含有掺杂原子的高挥发性化合物与沸石粉置于一定温度的环境中进行固相反应；合成法主要是在合成原料中添加含有掺杂元素的化合物，在一定温度下进行晶化反应。掺杂杂原子的目主要包括两方面：一方面，由于晶体材料(吸音材料)在生长过程中无法做到完美晶格，必然存在某些原子的缺失，缺失位置的活性较强，很容易与异类分子吸附结合并难以脱附，进而导致吸音材料改善扬声器声学性能失效。此时，掺杂杂原子的目的就是弥补吸音材料晶体的缺陷位置，减少吸音材料对异类分子的吸附结合。
另一方面，大部分异类分子都是极性分子，而在沸石材料的铝氧四面体中，铝呈正三价，所以铝氧四面体会带有一个负电荷，因此沸石材料极容易吸附异类分子，通过掺杂特定的杂原子，改变或取消吸音材料的极性，使沸石材料对异类分子产生排斥力，异类分子无法吸附材料，即可保证吸音材料微观孔道结构的通畅，从而保证其在使用过程中不会逐渐失效，进而提高该类新型吸音材料对微型扬声器产品声学性能改善的稳定性。
具体地，以下对吸音材料进行杂原子掺杂的过程结合具体实施例进行详细说明。
实施例一
图2-1示出了根据本发明实施例一的扬声器模组剖面结构；图2-2示出了根据本发明实施例一的扬声器模组俯视结构。
如图2-1和2-2共同所示，本发明实施例一的扬声器模组包括壳体2，收容在壳体2内的扬声器单体，在壳体2上设置有出声孔，为扩大扬声器磁路系统尺寸，在壳体2上注塑有钢片1，扬声器单体收容在壳体2与钢片形成的腔体内，前声腔与出声孔连通，后声腔密封设置；在壳体2上对应后声腔的位置设置有阻尼孔，壳体2对应阻尼孔的位置设置有阻尼网，以阻止外界小颗粒污染物进入扬声器单体内部，同时还能够避免气流对振膜的直接冲击，确保扬声器单体在使用过程中的声学性能。
其中，扬声器单体包括单体外壳、收容在单体外壳形成的腔体内的磁路系统和振动系统；其中，磁路系统包括与单体外壳固定的导磁轭、设置在导磁轭中心位置的磁铁、设置在磁铁远离导磁轭一侧的华司；振动系统包括振膜、固定在振膜一侧的音圈及固定在振膜中心位置的补强部。在后声腔内填充有掺杂有杂原子的吸音材料3，并通过隔离网5与未填充吸音材料3的腔体进行隔离。
在该实施例一中，吸音材料3为：硅铝比200以上的沸石粉，该吸音材料3直接填充至扬声器模组的后声腔内，并在该吸音材料3中通过钠离子置换法掺杂有钠离子。对扬声器模组进行可靠性试验的条件为：样品扬声器模组30个(后声腔填充有掺杂钠离子的吸音材料3)、后声腔无填充扬声器模组30个、后腔填充有普通吸音材料的扬声器模组30个，均高温50℃通电48小时。测试结果对比(分别取30个测试结果的平均值)如下表1所示：
表1
从表1的对比结果可知，掺杂钠离子后的新型吸音材料3，改善扬声器模组声学性能的效果稍有减弱(F0高出8Hz)，但从可靠性试验(高温通电)的结果来看，填充未掺杂钠离子的吸音材料的扬声器模组的失效率为32％左右，填充掺杂有钠离子的吸音材料的扬声器模组的失效率仅为13％，可知，杂原子掺杂处理后的吸音材料在扬声器模组使用过程中的稳定性明显优于未经处理的吸音材料。
其中，吸音材料在掺杂钠离子前后的元素分析结果如下表2所示：
| 元素 | 掺杂钠离子前wt％ | 掺杂钠离子后wt％ |
| C | 17.07 | 0 |
| O | 43.41 | 53.06 |
| Na | 0.14 | 0.53 |
| Al | 0.32 | 0 |
| Si | 39.06 | 46.41 |
| 总量： | 100.00 | 100.00 |
表2
从表2中可知，经钠离子置换处理后的吸音材料中钠元素的含量明显增加，吸音材料对异类分子的排斥能力也会变强。
实施例二
图3-1示出了根据本发明实施例二的扬声器模组剖面结构；图3-2示出了根据本发明实施例二的扬声器模组俯视结构。
如图3-1和3-2共同所示，本发明实施例二的扬声器模组包括壳体2’，收容在壳体2’内的扬声器单体，在壳体2’上设置有出声孔，为扩大扬声器磁路系统尺寸，在壳体2’上注塑有钢片1’，前声腔与出声孔连通，后声腔密封设置；在壳体2’上对应后声腔的位置设置有阻尼孔，壳体2’对应阻尼孔的位置设置有阻尼网，以阻止外界小颗粒污染物进入扬声器单体内部，同时还能够避免气流对振膜的直接冲击，确保扬声器单体在使用过程中的声学性能。
其中，扬声器单体包括单体外壳、收容在单体外壳形成的腔体内的磁路系统和振动系统；其中，磁路系统包括与单体外壳固定的导磁轭、设置在导磁轭中心位置的磁铁、设置在磁铁远离导磁轭一侧的华司；振动系统包括振膜、固定在振膜一侧的音圈及固定在振膜中心位置的补强部。在后声腔内填充有掺杂有杂原子的吸音材料3’，并通过隔离网5’与未填充吸音材料的腔体进行隔离。
在该实施例二中，吸音材料为：硅铝比200以上的沸石粉，该吸音材料3’直接填充至扬声器模组的后声腔内，并且该吸音材料3’中通过钠离子水热合成法掺杂有钠离子。对扬声器模组进行可靠性试验的条件为：样品扬声器模组30个(后声腔填充有掺杂钠离子的吸音材料3’)、后声腔无填充扬声器模组30个、后腔填充有普通吸音材料的扬声器模组30个，均高温50℃通电48小时。测试结果对比(分别取30个测试结果的平均值)如下表3所示：
表3
从表3的对比结果可知，掺杂钠离子后的新型吸音材料3’，改善扬声器模组声学性能的效果稍有减弱(F0高出8Hz)，但从可靠性试验(高温通电)的结果来看，填充未掺杂钠离子的吸音材料的扬声器模组的失效率为26％左右，填充掺杂有钠离子的吸音材料的扬声器模组的失效率仅为9.24％，可知，杂原子掺杂处理后的吸音材料3’在扬声器模组使用过程中的稳定性明显优于未经处理的吸音材料。
根据本发明的扬声器模组，掺杂杂原子在一定程度上会降低吸音材料改善扬声器声学性能效果，主要是因为掺杂杂原子本身会对原吸音材料的晶体结构存在一定的破坏作用，导致材料孔道结构改变，从而使改善微型扬声器声学性能的效果变差。但杂原子的微量掺杂只会使改善效果减弱约5％，从可靠性实验结果来看，杂原子的加入可以更好的改善该类吸音材料在长时间通电过程中对扬声器模组声学性能改善效果的稳定性，确保扬声器长时间使用过程中的性能稳定，工艺简单、效果明显。
如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的扬声器模组。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的扬声器模组，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (10)
1.一种扬声器模组，包括壳体以及收容在所述壳体内的扬声器单体，所述扬声器单体将所述壳体形成的腔体分隔为前声腔和后声腔；其中，
在所述后声腔内填充有吸音材料；
在所述吸音材料的晶体结构中掺杂有杂原子。
2.如权利要求1所述的扬声器模组，其中，
所述杂原子为钠离子或砷离子。
3.如权利要求2所述的扬声器模组，其中，
所述杂原子对所述吸音材料的异类分子产生排斥力。
4.如权利要求1所述的扬声器模组，其中，
所述吸音材料为天然沸石、活性炭、白炭黑、海泡石绒、沸石粉中的一种，或者两种及两种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的扬声器模组，其中，
所述杂原子通过置换法或水热合成法掺杂在所述吸音材料中。
6.如权利要求5所述的扬声器模组，其中，
所述杂原子部分取代所述吸音材料中的原有元素或者填充所述吸音材料中的缺陷元素。
7.如权利要求5所述的扬声器模组，其中，
在所述吸音材料中添加含有所述杂原子的化合物，并进行固化反应。
8.如权利要求5所述的扬声器模组，其中，
在所述吸音材料的合成原料中添加含有所述杂原子的化合物，并进行晶化反应。
9.如权利要求1所述的扬声器模组，其中，
在所述壳体上设置有出声孔，所述前声腔与所述出声孔连通，所述后声腔密封设置；
在所述壳体上对应所述后声腔的位置设置有阻尼孔，所述壳体对应所述阻尼孔的位置设置有阻尼网。
10.如权利要求1所述的扬声器模组，其中，
所述扬声器单体包括单体外壳、收容在所述单体外壳形成的腔体内的磁路系统和振动系统；其中，
所述磁路系统包括与所述单体外壳固定的导磁轭、设置在所述导磁轭中心位置的磁铁、设置在所述磁铁远离所述导磁轭一侧的华司；
所述振动系统包括振膜、固定在所述振膜一侧的音圈及固定在所述振膜中心位置的补强部。
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