CN107770685A

CN107770685A - 扬声器

Info

Publication number: CN107770685A
Application number: CN201610810308.1A
Authority: CN
Inventors: 盘立平
Original assignee: Wistron Corp
Current assignee: Wistron Corp
Priority date: 2016-08-15
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2018-03-06
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: CN107770685B; TW201806401A; US10225661B2; TWI610576B; US20180048963A1

Abstract

本发明提供一种扬声器，该扬声器包括腔体、第一线圈、第一磁铁与连动件。腔体具有振膜，振膜设置于腔体表面。第一线圈受电信号驱动而调整第一线圈中的第一磁场。至少部分的第一磁铁位于第一线圈中。且第一磁铁沿第一轴向可动。连动件位于振膜与第一磁铁之间，且连动件分别连接振膜与第一磁铁。本发明提供的扬声器通过调整其动力系统的配置，而适于在小型化的电动式扬声器提供较现有扬声器更好的低频响应。

Description

扬声器

技术领域

本发明涉及一种扬声器，特别涉及一种电动式扬声器。

背景技术

扬声器适于将电信号转换为声音信号，因此广泛地被利用于电话、音响等与声音相关的电子装置。扬声器分为电动式、压电式、电磁式与等离子体扬声器。其中电动式扬声器成本与制造工艺的门槛相对于其他种类扬声器为低，因此更是被广泛地使用。

近年来，由于手持式电子装置与超薄化电子装置的流行，连带使得扬声器的超薄化与小型化成为一个主要课题。压电式与电极式扬声器虽然已经在实验室中被制作出来且能达到超薄化或小型化的目标，然而其成本限制了这些扬声器被应用于一般的消费电子装置的可能性。另一方面，电动式扬声器随着小型化，则其低频响应会相应地降低，从而对于音响效果而言造成了损害。若欲提高其低音输出，则需要对扬声器的音圈提供较大的电流。然而现有电动式扬声器一般而言均将音圈固接于振膜，因此音圈本身的散热能力有限，从而限制了最大输入电流。因此，如何提供一种适于小型化的电动式扬声器，为亟待解决的课题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种扬声器，通过调整其动力系统的配置，而适于在小型化的电动式扬声器提供较现有扬声器更好的低频响应。

本发明提供了一种扬声器，所述的扬声器包括腔体、第一线圈、第一磁铁与连动件。腔体具有振膜，振膜设置于腔体表面。第一线圈受电信号驱动而调整第一线圈中的第一磁场。至少部分的第一磁铁位于第一线圈中。且第一磁铁沿第一轴向可动。连动件位于振膜与第一磁铁之间，且连动件分别连接振膜与第一磁铁。

在另一实施例中，连动件是簧片，簧片具有第一端、第二端与曲折部。簧片的第一端连接于腔体的第一内壁。簧片的第二端连接于第一磁铁。簧片的曲折部连接于振膜。

于另一实施例中，扬声器还包含复位件。复位件具有第一端与第二端。复位件的第一端连接于腔体的第二内壁。复位件的第二端连接于第一磁铁。

于再一实施例中，扬声器还包含第二线圈与第二磁铁。第二线圈受电信号驱动而调整第二线圈中的第二磁场。至少部分的第二磁铁位于第二线圈中，且第二磁铁沿第一轴向可动。其中，连动件是簧片，簧片具有第一端、第二端与曲折部，簧片的第一端连接第一磁铁，簧片的第二端连接第二磁铁，簧片的曲折部连接振膜。

综合以上所述，本发明所提供的扬声器的优点和有益效果是通过不同的动力系统配置，克服了以往振膜冲程不足的问题。另一方面，本发明所提供的扬声器在线圈数不变的情况下，还创造出较大的线圈与磁铁的感应空间。如响应曲线所示，本发明所提供的扬声器还可以减少有效容积的使用，或者是在使用相同大小的有效容积的情况下，进一步地提升低频响应的效能。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明是用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请范围更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。

图2为根据本发明另一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。

图3为图1中第一线圈与第一磁铁的相对位置示意图。

图4为根据本发明另一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。

图5为根据本发明再一实施例所绘制的扬声器的结构俯视示意图。

图6为根据本发明又一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。

图7为根据本发明又另一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。

图8为根据本发明又一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。

图9为根据本发明又再一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。

图10为根据本发明一实施例所绘制的扬声器的响应曲线示意图。

图11为根据本发明另一实施例所绘制的扬声器的响应曲线示意图。

附图标记说明：

1～9 扬声器

11～91 腔体

111～911 振膜

13～93 第一线圈

15～95 第一磁铁

17～97、77’、87’ 连动件

171～971、771’、871’ 连接点

173～973、773’、873’ 曲折部

273 第一连接部

275 第二连接部

331 第一开口

333 第二开口

351 第一极性端

353 第二极性端

49、89、89’ 复位件

491、891、891’ 复位件的第一端

492、892、892’ 复位件的第二端

63’～83’ 第二线圈

65’～85’ 第二磁铁

B 底面

g 滑槽结构

LC 线圈长度

LM 磁石长度

N1 连动件的第一端

N2 连动件的第二端

S1、S2 表面

W1 第一内壁

W2 第二内壁

U 上壳体

D 下壳体

θ 夹角

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例是进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范围。

请参照图1，图1为根据本发明一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。如图1所示，扬声器1具有腔体11、第一线圈13、第一磁铁15与连动件17。腔体11具有振膜111，振膜111设置于腔体11的表面s。至少部分的振膜111暴露于腔体11的表面s。至少部分的第一磁铁15位于第一线圈13中。且第一磁铁15沿X轴向可动。连动件17位于振膜111与第一磁铁15之间，且连动件17分别连接振膜111与第一磁铁15。在一实施例中，连动件17是以连接点171连接振膜111。

第一线圈13受电信号驱动而调整第一线圈13中的第一磁场。在一实施例中，第一线圈13电性连接至系统中的驱动电路，以自系统中的驱动电路接收所述的电信号。电信号上例如载有与想要得到输出的音频相关的数据。依据毕欧沙伐定律(Biot-Savart Law)，当电信号的电流方向、电流大小或是相位改变时，第一线圈13中的磁场方向或磁场大小也会跟着改变。换句话说，第一线圈13中的磁场因电信号发生变化而变化，也代表着第一线圈13中的磁场隐含着电信号的相关信息，也就是想要得到的输出音频的相关数据。相关原理细节为所属技术领域技术人员经详阅本说明书后可自由设计，在此并不予以赘述。

如图1与前述的扬声器1的结构，当第一线圈13中的磁场改变时，第一磁铁15受到第一线圈13中的磁场牵引而沿x轴向移动。而当第一磁铁15沿x轴向移动时，第一磁铁15也带动连动件17的连接点171沿y轴向移动，从而带动振膜111沿着Y轴向移动。在此并不限制第一磁铁15的磁场方向。第一磁铁15的形状例如为扁平棒状或者是圆柱状，在此并不加以限制。

更详细地来说，在图1所示的实施例中，连动件17为簧片。簧片具有第一端N1、第二端N2与曲折部173。簧片的第一端N1连接于腔体11的第一内壁W1。簧片的第二端N2连接于第一磁铁15。簧片的曲折部173经由连接点171连接于振膜111。因此，第一磁铁15沿x轴向移动时会挤压或拉扯簧片，致使曲折部173发生形变，从而带动连接点171沿着y轴向移动。更具体地来说，当第一磁铁15受第一线圈13中的磁场变化牵引而挤压连动件17时，连接点171沿着y轴向往腔体11外部方向移动，从而带动振膜111沿着y轴向往腔体11外部方向移动。相反地，当第一磁铁15受第一线圈13中的磁场变化牵引而拉扯连动件17时，连接点171沿着y轴向往腔体11内部方向移动，从而带动振膜111沿着y轴向往腔体11内部方向移动。因此，得以使振膜111沿着y轴向选择性地往复移动。由于第一线圈13中的磁场隐含着电信号的相关信息，振膜111是等同于依据电信号的相关信息而沿着y轴向往复移动，从而输出想要得到的音频。

请参照图2以说明连动件的另一种实施方式，图2为根据本发明另一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。在图2所示的实施例中，扬声器2的结构大致上相仿于图1中的扬声器1，相关细节于此不再赘述。而在此实施例中，连动件27例如为一连动杆。更详细地来说，连动件27具有第一连接部273与第二连接埠275，第一连接部273与第二连接埠275连接于连接点271。同时，连动件27更以连接点271连接振膜211。第一连接部273与第二连接部275之间具有一可变的连接角度θ。当第一磁铁25受第一线圈23中的磁场变化牵引而挤压连动件27时，连接角度θ变小，连接点271沿着y轴向往腔体21外部方向移动，从而带动振膜211沿着y轴向往腔体21外部方向移动(于图中等于向正y轴方向移动)。相反地，当第一磁铁25受第一线圈23中的磁场变化牵引而拉扯连动件27时，连接角度θ变大，连接点271沿着y轴向往腔体21内部方向移动，从而带动振膜211沿着y轴向往腔体21内部方向移动。因此，得以使振膜211沿着y轴向选择性地往复移动，振膜211是等同于依据电信号的相关信息而沿着y轴向往复移动，从而输出想要得到的音频。

请接着参照图3，图3为图1中第一线圈与第一磁铁的相对位置示意图。如图3所示，第一磁铁35定义有第一极性端351与第二极性端353，第一极性端351与第二极性端353之间的距离被定义为磁石长度LM。另一方面，第一线圈33定义有第一开口331与第二开口333，第一开口331与第二开口333之间的距离被定义为第一线圈长度LC。第一线圈长度LC不同于磁石长度LM。在此实施例中，第一线圈长度LC小于磁石长度LM。从而使得当第一磁铁35沿着x轴往复运动时，第一磁铁35的第一极性端351与第二极性端353永远在线圈以外。如此一来，第一磁铁35在进行往复运动时，其相对于第一线圈33的状态恒定保持两端均位于第一线圈33外。使得第一磁铁35与第一线圈33之间的相对状态大致上有一致性。

而于另一实施例中，第一线圈长度LC大于磁石长度LM。从而使得当第一磁铁35沿着x轴往复运动时，第一磁铁35的第一极性端351与第二极性端353永远在线圈以内。如此一来，第一磁铁35在进行往复运动时，其相对于第一线圈33的状态恒定保持两端均位于第一线圈33内。使得第一磁铁35与第一线圈33之间的相对状态大致上有一致性。如果磁铁与线圈之间的相对状态会随着线圈上的电流而实质改变，则易造成所发出的声音具有总谐波失真(total harmonic distortion,THD)。

请参照图4，图4为根据本发明另一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。在图4所示的实施例中，扬声器4的结构大致上相同于图1或图2所示的扬声器1或扬声器2。而在图4所示的实施例中，扬声器4还具有复位件49。复位件49具有第一端491与第二端492。复位件49的第一端491连接于腔体11的第二内壁W2。复位件49的第二端492连接于第一磁铁45。复位件49用以复归第一磁铁45的位置。更具体地来说，当第一磁铁45如前述地挤压连动件47时，第一磁铁45靠近第一内壁W1而远离第二侧壁W2。此时，复位件49用以施予第一磁铁45一等效拉力，以使复位件49复归原本的位置。相仿地，当第一磁铁45如前述地拉扯连动件47时，第一磁铁45远离第一内壁W1而靠近第二侧壁W2。此时，复位件49用以施予第一磁铁45一等效推力，以使复位件49复归原本的位置。

在一实施例中，复位件49例如为一弹簧。须说明的是，在复位件49为弹簧的实施例中，复位件49在使第一磁铁45复归原位的过程中的动作方式可能是简谐运动，且还受到磁场影响，因此在复归的过程中复位件49可能会推或拉第一磁铁45。但就等效的结果来说，复位件49是施予第一磁铁45一等效推力或等效拉力，以使第一磁铁45复归原位。相关细节为所属技术领域技术人员可依本发明的说明书与附图后所推得，于此不再赘述。

请参照图5，图5为根据本发明再一实施例所绘制的扬声器的结构俯视示意图。在图5所示的实施例中，腔体51内还具有滑槽结构g，且第一磁铁55沿着滑槽结构g可动。在一实施例中，腔体51定义有一底面B。底面B开设有一滑槽作为前述的滑槽结构g。第一磁铁55是设置于滑槽结构g中。第一磁铁55例如设置在滑槽的底面上，而在滑槽的底面上滑动。或者，滑槽结构g中例如设置有滑动板(未显示)，滑动板是可动地设置于滑槽结构g的底面，第一磁铁55是乘载于滑动板上。而于另一种实施例中，滑槽结构g例如被构造成轨道的形式，以使第一磁铁55沿着轨道的轨迹往复移动。

请参照图6，图6为根据本发明又一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。相较于前述的各实施例，在图6所示的实施例中，扬声器还具有第二磁铁65’与第二线圈63’。至少部分的第二磁铁65’位于第二线圈63’中，且第二磁铁65’沿X轴向可动。第二线圈63’受电信号驱动而调整第二线圈63’中的第二磁场，相关细节是如前述，于此不再赘述。其中，第一线圈63接收到的电信号与第二线圈63’接收到的电信号可以是相同或是不同，在此并不加以限制。另一方面，在此实施例中，连动件67是簧片。簧片具有连接点671与曲折部673。簧片的一端连接第一磁铁65，簧片的另一端连接第二磁铁65’。簧片的曲折部673经由连接点671连接振膜611。第一线圈63与第二线圈63’如何依据电信号改变磁场，以经由连动件67牵引第一磁铁65与第二磁铁65’在x轴向移动以连动地使振膜611在y轴向移动的相关细节是如前述，于此不再赘述。在一实施例中，第一磁铁65的磁场方向与第二磁铁65’的磁场方向相同，以避免第一磁铁65与第二磁铁65’的磁性减弱，但并不以此为限。在一实施例中，通过控制第一线圈63所收到的信号与第二线圈63’所收到的信号，使得当第一磁铁65往正x轴方向移动时，第二磁铁65’是沿负x轴方向移动。相仿地，当第一磁铁65往负x轴方向移动时，第二磁铁65’是沿正x轴方向移动。

请再参照图7，图7为根据本发明又另一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。在图7所示的实施例中，扬声器7的腔体71还具有振膜711’。更具体地来说，扬声器7具有相对的表面S1与表面S2。振膜711是位于表面S1，振膜711’则位于表面S2。至少部分的振膜711是暴露于表面S1，且至少部分的振膜711’暴露于表面S2。此外，扬声器7还具有连动件77’。连动件77’为簧片。连动件77’具有连接点771’与曲折部773’。连动件77’的一端连接第一磁铁75，连动件77’的另一端连接第二磁铁75’。连动件77’的曲折部773’经由连接点771’连接振膜711’。第一线圈73与第二线圈73’如何依据电信号改变磁场以牵引第一磁铁71与第二磁铁71’在x轴向移动，以连动地经由连动件77与连动件77’使振膜711与振膜711’在y轴向移动的相关细节是如前述，于此不再赘述。

请再参照图8，图8为根据本发明又一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。在图8所示的实施例中，扬声器8的结构大致相仿于图7所示的扬声器7。相关细节于此不再赘述。在此实施例中，扬声器8还具有复位件89与复位件89’。其中，复位件89具有第一端891与第二端892。复位件89的第一端891连接于腔体81的第一内壁W1。复位件89的第二端892连接于第一磁铁85。复位件89’具有第一端891’与第二端892’。复位件89’的第一端891’连接于腔体81的第二内壁W2。复位件89’的第二端892’连接于第二磁铁85’。复位件89与复位件89’如前述地用以使第一磁铁85与第二磁铁85’复归原位。相关细节于此不再赘述。

请再参照图9，图9为根据本发明又再一实施例所绘制的扬声器的结构示意图。在图9所示的实施例中，扬声器9的结构大致相仿于图8所示的扬声器8。相关细节于此不再赘述。在此实施例中，扬声器9还包含散热结构98，散热结构98连接于第一线圈93。在一实施例中，扬声器9的腔体91例如定义由上壳体U与下壳体D，散热结构98例如设置于上壳体U或下壳体D中。于另一实施例中，上壳体U或下壳体D还暴露出散热结构，使得第一线圈93得以经由散热结构向外界溢散热能。散热结构98例如为散热鳍片或由其他具有良好导热性的材质构成。所属技术领域技术人员应能由此实施例而推得如何将散热结构设置于本发明所提供的其他实施例，相关细节不再予以赘述。

通过上述各实施例所公开的结构，得以使用具有较高匝数的线圈，并得以提高流经线圈的电流上限，从而提升了扬声器的磁力参数(Bl)。另一方面，磁铁成为振膜运动的质量负载的一部分，而提升了扬声器的质量负载参数(Mms)。虽然质量负载参数增加，但由于磁力参数也增加，使得扬声器的音压参数(SPL)也能维持一致的特性，并使得低频大幅延伸。

请参照图10与图11以说明本发明所提供的扬声器的效能，图10为根据本发明一实施例所绘制的扬声器的响应曲线示意图，图11为根据本发明另一实施例所绘制的扬声器的响应曲线示意图。在图10与图11所示的实施例中，是将前述图1所示的扬声器应用于全合一(all in one,AIO)电脑，并将取得的相关测量结果相比于以现有技术的扬声器结构应用于相同环境的测量结果。

请一并参照下表与图10，由下表可以看出，本发明所提供的扬声器的各项参数显然都优于现有技术。其中，如图10所示，在有效容积一样的情况下，本发明所提供的扬声器的频宽显然大于现有技术所能提供的频宽。

参数(单位)	本发明提供的扬声器	现有技术
			Bl(Tm)	3.00	1.00
Mms(g)	2.7	1.0
			Vas(liter)	0.3	0.3
Cs(mm/N)	1.00	1.00
			fs(Hz)	96.86	159.15
max SPL(dB/(V/m))	80.21/2.83	79.41/2.83

上表中的Bl为磁力参数，Mms为振动质量参数，Vas为有效容积参数，Cs为力顺参数，fs为共振频率参数，SPL为音压参数。上述参数的相关定义应为所属技术领域技术人员所知悉，在此不予赘述。具体来说，在相同的有效容积下，本发明前述各实施例所提供的扬声器的最大音压(max SPL)较现有技术更高，且共振频率更低。一并参照图10可以理解，本发明各实施例所提供的扬声器在低频响应的部分明显较现有技术更好，频率响应频谱上，明显开始衰减的频率较现有技术为低。

请再一并参照下表与图11，如下表与图11所示，在有效容积减少的情况下，本发明所提供的扬声器的响应曲线与现有技术并无太大差别。换句话说，本发明所提供的扬声器在减少有效容积的情况下还是可以跟现有技术具有相仿的效能。

参数(单位)	本发明提供的扬声器	现有技术
			Bl(Tm)	3.00	1.00
Mms(g)	3.0	1.0
			Vas(liter)	0.1	0.3
Cs(mm/N)	0.25	1.00
			fs(Hz)	183.78	129.95
max SPL(dB/(V/m))	78.45/2.83	78.53/2.83

上表中的Bl为磁力参数，Mms为振动质量参数，Vas为有效容积参数，Cs为力顺参数，fs为共振频率参数，SPL为音压参数。上述参数的相关定义应为所属技术领域技术人员所知悉，在此不予赘述。具体来说，在达到的最大音压(max SPL)大致相同的目标下，本发明所需要的有效容积Vas仅为现有技术的1/3，达到了装置小型化的目标。

综合以上所述，本发明所提供的扬声器是通过连动件，使得在第一方向运动的磁铁能连动振膜在第二方向上移动，从而克服了以往振膜冲程不足的问题。另一方面，通过上述结构，本发明所提供的扬声器得以使用具有较高匝数的线圈，并得以提高流经线圈的电流上限，从而提升线圈所能提供的磁力。如上述响应曲线所示，本发明所提供的扬声器还可以减少有效容积的使用，或者是在使用相同大小的有效容积的情况下，进一步地提升低频响应的效能。换句话说，本发明所提供的扬声器通过不同的动力系统配置，突破了现有技术的限制，并取得更佳的效能，相当具有实用性。

虽然本发明以前述的实施例公开如上，然其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所做出的变动与润饰，均属本发明的专利保护范围。关于本发明所界定的保护范围请参考后附的权利要求书。

Claims

1.一种扬声器，包括：

一腔体，具有一振膜设置于该腔体的表面；

一第一线圈，受一电信号驱动而调整该第一线圈中的一第一磁场；

一第一磁铁，至少部分该第一磁铁位于该第一线圈中，且该第一磁铁沿一第一轴向可动；以及

一连动件，位于该振膜与该第一磁铁之间，并分别连接该振膜与该第一磁铁。

2.如权利要求1所述的扬声器，其中该第一磁铁的第一极性端与该第一磁铁的第二极性端定义一磁石长度，该第一线圈的第一开口与该第一线圈的第二开口定义一第一线圈长度，该第一线圈长度不同于该磁石长度。

3.如权利要求2所述的扬声器，其中该第一线圈长度小于该磁石长度。

4.如权利要求1所述的扬声器，其中该振膜的一震动方向与该第一轴向不同。

5.如权利要求1所述的扬声器，其中该连动件是一簧片，该簧片具有一第一端、一第二端与一曲折部，该簧片的该第一端连接于该腔体的一第一内壁，该簧片的该第二端连接于该第一磁铁，该簧片的该曲折部连接于该振膜。

6.如权利要求1所述的扬声器，还包含一复位件，该复位件具有一第一端与一第二端，该复位件的该第一端连接于该腔体的一第二内壁，该复位件的该第二端连接于该第一磁铁。

7.如权利要求1所述的扬声器，其中该腔体内还具有一滑槽结构，且该第一磁铁沿着该滑槽结构可动。

8.如权利要求1所述的扬声器，还包含：

一第二线圈，受该电信号驱动而调整该第二线圈中的一第二磁场；以及

一第二磁铁，至少部分该第二磁铁位于该第二线圈中，且该第二磁铁沿该第一轴向可动；

其中该连动件是一簧片，该簧片具有一第一端、一第二端与一曲折部，该簧片的该第一端连接该第一磁铁，该簧片的该第二端连接该第二磁铁，该簧片的该曲折部连接该振膜。

9.如权利要求8所述的扬声器，其中该第一磁铁的一第一磁场方向与该第二磁铁的一第二磁场方向相同。

10.如权利要求1所述的扬声器，还包含一散热结构连接于该第一线圈。