CN107040837A - 平面振膜扬声器及耳机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于扬声器技术领域，公开了一种平面振膜扬声器及耳机，该平面振膜扬声器包括磁路系统和振动系统；其中，振动系统包括相互贴合的平面振膜和平面音圈；磁路系统包括位于振动系统两侧的前磁组和后磁组，前磁组和后磁组形成双面非对称磁路系统；磁路系统还包括前导磁组和后导磁组，前导磁组位于前磁组背面一侧；后导磁组位于后磁组背面一侧。本发明采用双面磁路，使振动系统所受驱动力均匀，产生的声音更自然；振动系统两侧的磁组均有对应的导磁组进行防磁导通，保证振动系统两侧磁组中磁铁的磁通最大化应用在磁场中，防止磁外露。
Description
技术领域
本发明属于扬声器技术领域，涉及一种平面振膜扬声器及耳机。
背景技术
目前常用的耳机根据其发声原理不同，主要分为动圈式耳机、动铁式耳机和静电(电容)式耳机。
动圈式耳机是现在最普遍的耳机形式，它是将线圈固定在振膜上，置于由永磁铁产生的固定磁场中，信号经过线圈切割磁力线，从而带动振膜一起振动发声。其优点是：制作相对容易，线性好、失真小、频响宽；缺点是：由于耳机中动圈单元的面积较大，并且在发声的过程中需要较多的空间和空气参与振动，因此无法有效控制漏音现象。
动铁式耳机利用电磁铁产生交变磁场，振动部分由一个铁片悬浮在电磁铁前方，信号经过电磁铁时使电磁铁磁场发生变化，从而使铁片振动发声。其优点是：使用寿命长、效率高；缺点是：失真大，频响窄，常用于早期的电话机听筒。
静电(电容)式耳机的原理是振膜处于变化的电场中，振膜极薄，可以精确到微米级，由高直流电压极化，极化所需的电能由交流电转化或电池供的。振膜悬挂在由两块固定的金属板(定子)形成的静电场中，当音频信号加载到定子上时，静电场发生变化，驱动振膜振动，在电场力的驱动下带动振膜发声。单定子也可以驱动振膜，但相比较之下，双定子的推挽形式失真更小。由于振膜轻薄，静电耳机的音质天生偏向轻盈透明，表现低频、声音的厚重和密度感就稍有逊色。
为获得更好的音质，现有技术中出现了平面振膜技术。比如市面上较为流行的OPPO PM系列磁振平膜耳机，以该耳机为例，其采用了平面振膜驱动单元，优胜于市场上绝大部分采用其他驱动单元的耳机。它的声音是通过一张很薄很轻的振膜由平衡振动而产生的，它的磁场系统与导线对称分布设计，振膜均匀推动，因而耳机能够达到最大程度的灵敏度与一致性。正是由于振膜的稳定性和线性活塞式振动，才能得以保证达到最低的失真、更高的一致性和极高的分析力。OPPO PM系列耳机最独特之处是运用了双面螺旋增压音圈设计，充份解决振膜因物理属性而带来的影响。因此，能够100％地利用导体，达到更高的利用效率，并且线圈平面分布，不会像动圈耳机那样因为电感的作用而产生互调失真。
但是，发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中的磁振平膜耳机也存在一定的缺陷：典型地，同样的外形体积，实际平面音圈面积圆形和方形的比较，方形的发声面积大于圆形的实际面积0.5-2倍；圆形壳体中心需要一个半球形的导声装置去修补中心声压扰流失真问题；双面的铝箔在薄膜两侧需要进行导通连接两面的铝箔，两面的铝箔都是纳米级材料，非常薄，制造工艺比较复杂，生产时不良率偏高，增加单个成本。
发明内容
(一)发明目的
针对现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是：如何以低成本提升平面振膜扬声器及耳机的音质，实现其失真度低、高频响应全面、解析力高、成本低。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种平面振膜扬声器，其包括振动系统和磁路系统；其中，
所述振动系统包括相互贴合的平面振膜23和平面音圈24；
所述磁路系统包括位于所述振动系统两侧的前磁组4和后磁组5，所述前磁组4和后磁组5形成双面非对称磁路系统；
所述磁路系统还包括前导磁组6和/或后导磁组7，所述前导磁组6位于前磁组4背面一侧；和/或所述后导磁组7位于后磁组5背面一侧。
优选地，所述前导磁组6和/或所述后导磁组7为长条状分立式布置形成的条状阵列、或者片状分立式布置形成的片状阵列、或者完整的整块导磁片、或者多块拼接形成的导磁片。
优选地，所述前导磁组6和前磁组4对应布置，两者的宽度和位置分别对应；和/或所述后导磁组7和后磁组5对应布置，两者的宽度和位置分别对应。
优选地，所述平面振膜扬声器中：所述前导磁组6整体的边缘大于所述前磁组4整体的边缘；和/或所述后导磁组7整体的边缘大于所述后磁组5整体的边缘。
优选地，所述前磁组4和后磁组5均为由分立式的磁条布置形成的条状阵列磁组。
优选地，所述前磁组4条状阵列的稀疏度小于所述后磁组5条状阵列的稀疏度。
优选地，所述后磁组4为贴近声音接收物的磁组。
优选地，所述前磁组4和/或所述后磁组5的条状阵列磁组中包括3-15根磁条。
优选地，所述前磁组4和/或所述后磁组5的条状阵列磁组中包括6-9根磁条。
优选地，所述前磁组4和/或所述后磁组5的条状阵列磁组中包括7或8根磁条。
优选地，所述平面音圈24为带有电路布局的薄膜。
优选地，所述薄膜为由导电薄膜制成的薄膜电路。
优选地，所述电路布局与所述双面非对称磁路系统的形状相适应。
优选地，所述磁路系统还包括前磁组支撑板1和/或后磁组支撑板3，前磁组4和前导磁组6安装在前磁组支撑板1的安装槽内，和/或后磁组5和后导磁组7安装在后磁组支撑板3的安装槽内，前磁组支撑板1和/或后磁组支撑板3固定所述振动系统。
优选地，所述前导磁组6和前磁组支撑板1、后导磁组7和后磁组支撑板3均为一次压铸成型物。
优选地，所述振动系统还包括所述振动系统还包括振膜支撑板22和导电铆钉8；其中，
所述振膜支撑板22的一侧贴合所述平面振膜23；所述导电铆钉8穿过所述振膜支撑板22、平面振膜23和平面音圈24，使所述平面音圈24通过所述导电铆钉8接电。
本发明还提供了一种耳机，其包括上述任一项所述的平面振膜扬声器。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的平面振膜扬声器及耳机，采用双面磁路，使振动系统所受驱动力均匀，产生的声音更自然；振动系统两侧的磁组均有对应的导磁组进行防磁导通，保证振动系统两侧磁组中磁铁的磁通最大化应用在磁场中，防止磁外露。进一步地，导磁组经过塑胶一次压铸成型，隐藏式精简了结构，同时又加固了整个扬声器结构。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1平面振膜扬声器剖面结构示意图；
图2为图1的主视图；
图3A为本发明实施例1平面振膜扬声器中发声振膜组铆钉处局部结构放大示意图；
图3B为本发明一个实施例中用于展示电路结构的振动系统的顶视图。
图中，1-前磁组支撑板；2-振动系统；21-导电箔；22-振膜支撑板；23-振膜；24-平面音圈；3-后磁组支撑板；4-前磁组；5-后磁组；6-前导磁组；7-后导磁组；8-导电铆钉。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
现有技术中的平面振膜扬声器，比如OPPO PM系列耳机，采用了双面螺旋增压音圈，虽然在一定程度上实现了振膜的平面化，达到了较为合理的音质，但其制造工艺复杂，良品率低，且实际发声效果也并不理想，产品受到了诸多限制。为了获得一种失真度低、高频响应全面、解析力高、成本低的耳机，本发明实施例1首先提供一种平面振膜扬声器，实施例2进一步提供一种耳机，通过双面磁路和导磁组件，在有限的空间内获得了饱和的磁路，从而可大幅提升平面振膜的音质。具体地，本发明实施例中的方案如下。
实施例1
在本发明的一个实施例中，平面振膜扬声器包括振动系统和磁路系统。参照图1和图2所示，振动系统包括相互贴合的平面振膜23和平面音圈24；磁路系统采用双面磁路，包括位于所述振动系统两侧的前磁组4和后磁组5，所述前磁组4和后磁组5形成双面非对称磁路系统，前磁组4和后磁组5关于振动系统实现非对称即可。所述磁路系统还包括前导磁组6和/或后导磁组7，所述前导磁组6位于前磁组4背面一侧，进行防磁导通；和/或后导磁组7位于后磁组5背面一侧，进行防磁导通。本发明实施例中的平面振膜扬声器，通过在所述振动系统输入变化的音频电流，产生电磁场，随后在所述磁路系统的磁力的作用中上下运动，产生声音信号。
在本发明的实施例中，前磁组4和后磁组5均为由分立式的磁条布置形成的条状阵列磁组。由于相对于整片的磁板来说，磁条的体积更小，制造工艺简单，充磁难度低，充磁的磁性更均匀可控，良品率高且无需二次加工开口，因可大幅降低产品的生产难度和成本，实现大规模批量化的生产，推动平面振膜设备的普及。
可选地，通过宽度不同的磁条将双面的条状阵列磁组设置为非对称磁路。具体表现为所述前磁组4条状阵列的稀疏度小于所述后磁组5条状阵列的稀疏度，即前磁组中磁条的间隙小于后磁组中磁条的间隙，图1中表现为前磁组4中的磁条宽度大于后磁组5中的磁条宽度。优选地，所述后磁组为贴近声音接收物(典型地比如人耳)的磁组。采用该非对称磁路的方式，一方面可获得较为理想的磁力线分布，可更好地驱动音圈振膜发声；另一方面由于出声侧受到的遮挡更少，减少了磁路对声波传播的影响，可进一步提升出声效果。
可选地，前磁组4和后磁组5可均由3-15根磁条布置形成，磁条可以为长方形条状磁条；优选6-9根，以7根或8根为最佳，在常规尺寸耳机所使用扬声器的环境下，获得低成本与饱和双面磁路的双赢效果。
本实施例中，前导磁组6和/或后导磁组7可以为长条状分立式布置形成的条状阵列、或者片状分立式布置形成的片状阵列、或者完整的整块导磁片、或者多块拼接形成的导磁片；前导磁组6和/或后导磁组7选用金属、合金、硅、碳、石墨、石墨烯、陶瓷和复合材料中的一种或多种制成，由此实现对前磁组4和/或后磁组5进行防磁导通，保证前磁组4和/或后磁组5中磁铁的磁通最大化应用在磁场中，防止磁外露。优选地，前导磁组6和/或后导磁组7的材料为铁。
在此基础上，为了进一步降低成本，优选前导磁组6和/或后导磁组7为长条状分离布置形成的条状阵列，将所述前导磁组6和前磁组4对应布置，即前导磁组6的导磁条和前磁组4的磁条的宽度和位置对应；将所述后导磁组7和后磁组5对应布置，即后导磁组7的导磁条和后磁组5的磁条的宽度和位置对应。通常地，对于铁制的导磁组，因磁力的作用，前导磁组6的导磁条和前磁组4的磁条、后导磁组7的导磁条和后磁组5的磁条会吸附后相互贴合。
此外，可选地，所述平面振膜扬声器中，所述前导磁组6整体的边缘大于所述前磁组4整体的边缘；和/或所述后导磁组7整体的边缘大于所述后磁组5整体的边缘。通过边缘稍大的前/后导磁组，可以对前/后磁组形成一定的包裹，从而进一步锁定磁通，防止漏磁，进而确保获得饱和磁路。
磁路系统还包括前磁组支撑板1和/或后磁组支撑板3，前磁组支撑板1和后磁组支撑板3分别开设安装槽，前磁组4和前导磁组6安装在前磁组支撑板1的安装槽内，后磁组5和后导磁组7安装在后磁组支撑板3的安装槽内，前磁组支撑板1和/或后磁组支撑板3用于固定振动系统(比如通过夹持固定)，实现磁路系统与振动系统的结构组装。
为了实现整个扬声器的轻质化，前磁组支撑板1和后磁组支撑板3选用塑料或铝制成，并在前磁组支撑板1和后磁组支撑板3上开阵列孔，用于传递声音和减重。
前导磁组6和前磁组支撑板1、后导磁组7和后磁组支撑板3分别经过塑胶一次压铸成型，隐藏式精简了结构，同时又起到加固结构的作用。
参照图3A所示，振动系统包括平面振膜23和均匀排列在振膜23一侧表面上的平面音圈24。其中，平面音圈24优选为带有一定电路布局的薄膜，比如由导电薄膜制成的薄膜电路；此外，可选地，平面音圈中的电路布局(电路的宽度、间隙、排线及弯绕形式等)与双面磁路的条状阵列相适应。在本发明的实施例中，在向平面音圈24输入变化的音频电流时，其电路会产生变化的电磁场，由此在磁路系统的磁力作用中上下运动，带动振膜23振动产生声音信号。
进一步地，振动系统还包括：振膜支撑板22，振膜23另一侧表面贴附在振膜支撑板22一侧，以通过振膜支撑板22实现对振膜23的支撑，确保振膜23的平整度。
振动系统还包括：导电铆钉8，其中，振膜支撑板22、振膜23、平面音圈24层叠布置，形成平面振动膜片组，其上开有通孔，利用导电铆钉8穿过平面振动膜片组上的通孔，实现对平面音圈24的接电，并实现内部结构的紧凑布局。优选地，振动系统还包括布置在振膜支撑板22另一侧的导电箔21，以保证导电铆钉8的接电和/或电力的良好输入。
其中，所述振膜支撑板22和所述导电箔21共同形成类似于印刷电路板(PCB，Printed Circuit Board)的构造，即所述导电箔21是印刷在所述振膜支撑板22上的电路层，通过该电路层来外接外部电源，从而实现从外部对平面音圈24的供电。具体地，参见图3B，在导电铆钉8的通孔处，所述振膜支撑板22上印刷有由所述导电箔21构成的电路线，进而通过导电铆钉8实现导电箔21与平面音圈24的电连接。
可选地，平面音圈24中的导电薄膜、导电铆钉8和导电箔21由金属、合金和复合导电材料中的一种或多种制成。作为一个优选的示例，所述导电薄膜为铝箔、所述导电铆钉为铜铆钉8、所述导电箔21为铜箔。当然，本领域相关技术人员应能理解，上述优选示例不应视作对本发明具体实施方式的限制。
本实施例中，平面音圈24均匀排列在振膜23一侧表面上，相对于现有技术中的振膜两侧设置双面铝箔的方式，驱动力受力均匀，产生的声音更自然，且制造工艺得到简化，良率提高，成本降低。
本实施例所述技术方案，通过采用平面振膜和双面非对称条状阵列磁组，提高了平面振膜发声的效率和声音品质；通过设置紧凑型的振动系统和磁路系统，把复杂的安装结构有效整合，减少了30％-50％的组装程序；采用改进的平面音圈布置方式，大幅提高了发声的灵敏度和声压级。
本实施例扬声器可达到真正发烧级的声音品质，能轻易超越现有的动圈扬声器，例如：动圈扬声器失真度高，在2％-3％，本实施例平面振膜扬声器失真度降到了0.1％-1％；动圈扬声器高频响应不全面在，15-35K，本实施例平面振膜扬声器将发生频宽改善到5-50K；动圈扬声器解析力工作功率超过60％以上时就开始产生解析力下降，发声混沌不清，负荷越大越严重，本实施例平面振膜扬声器在整个满负荷的范围内可以平稳工作，解析力比动圈扬声器高50％以上。
实施例2
基于实施例1所提供的等磁场非对称磁路的平面振膜扬声器，本实施例提供一种耳机，该耳机包括实施例1所述的平面振膜扬声器和相关壳体结构等，实现一种失真度低、高频响应全面、解析力高、成本低的耳机，达到真正意义的“发烧耳机”的要求。可选地，本发明实施例中的耳机可以是头戴式、耳挂式、后挂式、耳塞式或入耳式的任何一种，扬声器单元按需设计成相应的大小即可。当然，因双面磁组及双面导磁组的存在，磁路系统的实际重量会受到一定影响，为提升佩戴的舒适性和牢固性，优选采用头戴式耳机来设置本发明实施例的扬声器组件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种平面振膜扬声器，其特征在于，包括振动系统和磁路系统；其中，
所述振动系统包括相互贴合的平面振膜(23)和平面音圈(24)；
所述磁路系统包括位于所述振动系统两侧的前磁组(4)和后磁组(5)，所述前磁组(4)和后磁组(5)形成双面非对称磁路系统；
所述磁路系统还包括前导磁组(6)和/或后导磁组(7)，所述前导磁组(6)位于前磁组(4)背面一侧；和/或所述后导磁组(7)位于后磁组(5)背面一侧。
2.如权利要求1所述的平面振膜扬声器，其特征在于，所述前导磁组(6)和/或所述后导磁组(7)为长条状分立式布置形成的条状阵列、或者片状分立式布置形成的片状阵列、或者完整的整块导磁片、或者多块拼接形成的导磁片。
3.如权利要求1所述的平面振膜扬声器，其特征在于，所述前导磁组(6)和前磁组(4)对应布置，两者的宽度和位置分别对应；和/或所述后导磁组(7)和后磁组(5)对应布置，两者的宽度和位置分别对应。
4.如权利要求1所述的平面振膜扬声器，其特征在于，所述平面振膜扬声器中：
所述前导磁组(6)整体的边缘大于所述前磁组(4)整体的边缘；和/或
所述后导磁组(7)整体的边缘大于所述后磁组(5)整体的边缘。
5.如权利要求1所述的平面振膜扬声器，其特征在于，所述前磁组(4)和后磁组(5)均为由分立式的磁条布置形成的条状阵列磁组。
6.如权利要求5所述的平面振膜扬声器，其特征在于，所述前磁组(4)条状阵列的稀疏度小于所述后磁组(5)条状阵列的稀疏度。
7.如权利要求6所述的平面振膜扬声器，其特征在于，所述后磁组(4)为贴近声音接收物的磁组。
8.如权利要求1所述的平面振膜扬声器，其特征在于，所述平面音圈(24)为带有电路布局的薄膜。
9.如权利要求8所述的平面振膜扬声器，其特征在于，所述电路布局与所述双面非对称磁路系统的形状相适应。
10.一种耳机，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的平面振膜扬声器。
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