CN109218927B - 发声装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发声装置，该发声装置的体积在0.14～2cm3的范围内，磁路部件包括靠近磁间隙的第一部分以及远离磁间隙的第二部分，在磁路部件的第二部分上设置有开孔，开孔部分的体积≤0.1cm3，该开孔被配置为能够贯穿磁路系统的底端表面，与发声装置的后声腔直接连通，开孔作为后声腔的一部分，用以增大后声腔的体积；在发声装置壳体形成的全部腔体中，后声腔所占的体积在0.1～1cm3的范围内。本发明的发声装置在满足薄型化、小型化的同时，能够有效的降低低频的谐振频率，提升声学性能，为用户提供更优质的听感体验。

Description

发声装置
技术领域
本发明涉及声电换能技术领域，更具体地，本发明涉及一种发声装置。
背景技术
扬声器作为一种发声装置，已经广泛的应用到了手机、平板等其他移动终端设备中。为了满足与终端设备的装配需求同时又保证扬声器的基本声学性能要求，传统的扬声器在与终端设备组配时，一种做法是将扬声器安装在终端壳体的侧面部分，这种方式对终端产品的横向空间需求较大；或者是在扬声器外侧额外设置外部壳体，围成具有容纳空间的腔体，以类似小型化音箱的方式与终端产品进行装配，这种做法往往对终端产品的厚度具有较高的要求。
然而，随着技术的不断进步以及消费者对便携化、小型化电子产品需求的日益递增，手机、平板等移动终端的厚度越来越薄已经成为一种必然的设计趋势，加之用户对多元化功能终端产品的推崇，终端壳体中预留给扬声器产品的空间也必定会越来越小，因此从这一角度讲，为了保证能够和终端顺利组配在一起，扬声器产品的薄型化、小型化也是一种必然。但是，扬声器作为一种能够独立工作的电声器件，其自身在声学性能上具备一定的要求，比如需要具备良好的低频效果等等。如前所述，在终端产品空间缩减的情况下，受限于产品本身的空间，尺寸较小的扬声器产品的性能不可避免的会存在一定程度的衰减。但另一方面，伴随着智能功放等在手机、手机音乐生源品质提高等方面的广泛应用，手机等终端产品的用户会越来越注重终端的音乐等声学体验，这就要求扬声器产品的性能不能因空间受限而影响用户的听感体验。
基于上述问题，有必要提供一种新型的扬声器结构设计，使其既能够尽可能的实现薄型化、小型化，同时也能够保证扬声器产品自身的声学性能设计需求，例如较高的低频性能输出等，以满足终端产品用户的听感体验。
发明内容
针对上述问题，本发明所要解决的技术问题是：提供一种新型的发声装置，使其既能满足产品小型化的需求，又能提升其声学性能。
为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种发声装置，包括壳体；所述壳体内部形成具有容纳空间的腔体，振动系统和磁路系统被配置在所述腔体中；所述振动系统包括振膜和连接固定在所述振膜下方的音圈，所述振膜的远离所述音圈的一侧与所述壳体之间的空间形成前声腔，所述振膜的固定所述音圈的一侧与所述壳体之间的空间形成后声腔，其中，所述发声装置的体积在0.14～2cm3的范围内；在所述磁路系统中，磁路部件包括靠近磁间隙的第一部分以及远离磁间隙的第二部分，所述第二部分上设置有开孔；所述开孔部分的体积≤0.1cm3；所述开孔被配置为能够贯穿所述磁路系统的底端表面，与所述后声腔直接连通；所述开孔作为所述后声腔的一部分，用以增大所述后声腔的体积；在所述壳体形成的全部腔体中，所述后声腔所占的体积在0.1～1cm3的范围内。
优选地，所述发声装置呈矩形或者圆形。
优选地，所述发声装置设置为矩形结构，定义所述发声装置的长轴的延伸方向为X向，短轴的延伸方向为Y向；所述发声装置沿XY向的截面面积在0.2～2.85cm2的范围内。
优选地，所述发声装置沿XY向的截面面积≥0.48cm2。
优选地，所述发声装置在竖向上的高度设置在0.3～0.7cm的范围内；所述磁路系统的底端至所述壳体的上端面之间的空间在竖向上的高度被配置在0.2～0.6cm的范围内。
优选地，所述开孔部分的体积相对于未开孔前对应的所述磁路部件体积的比例≤35％，所述后声腔所占的体积相对于所述发声装置的总体积的比例为45～75％。
优选地，所述磁路系统包括导磁轭以及安装于所述导磁轭上的磁铁组件；所述开孔为设置于所述磁铁组件上的第一孔，所述第一孔通过对应设置于所述导磁轭上的第二孔贯通所述磁路系统的底端表面；所述第一孔与所述第二孔共同作为所述后声腔的一部分。
优选地，所述磁铁组件包括中心磁铁和至少两块边磁铁；所述第一孔为开设于所述中心磁铁上的盲孔，或者，所述第一孔为贯穿所述中心磁铁的贯穿孔；所述第一孔与所述第二孔分别位于所述中心磁铁和所述导磁轭的中心部分。
优选地，所述中心磁铁的顶面安装有中心导磁板，所述中心导磁板上设置有连通所述第一孔的第三孔，所述第三孔处贴设有透气隔离件。
优选地，所述壳体包括第一壳体、第二壳体和第三壳体；所述第一壳体为两端开口的直筒型结构，所述振膜固定于所述第一壳体的第一端开口的端面上；所述第一壳体的第一端开口的上方固定有第二壳体；所述第三壳体安装于所述第一壳体的第二端开口的端面上；所述第一壳体包括对应所述振动系统和所述磁路系统的主体部，以及由所述主体部一体向下延伸并超出所述磁路系统底端的延伸部；所述第一壳体的延伸部与所述第三壳体之间的空间以及所述开孔共同构成所述后声腔。
优选地，所述后声腔内填充有吸音材料；所述第三壳体上开设有用于灌装所述吸音材料的灌装孔，所述灌装孔上封装设有盖片。
优选地，所述盖片上设有允许空气通过且不允许所述吸音材料通过的透气微孔；或者，所述盖片上设有泄漏孔，在所述泄漏孔上覆盖有允许空气通过且不允许所述吸音材料通过的阻尼网。
优选地，所述第一壳体的主体部内注塑结合有金属片；所述金属片对应于所述磁路系统的侧壁部分，并且所述金属片的底端所处的水平面的高度不低于所述磁路系统的底端所处的水平面的高度。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
本发明的发声装置，整体体积在0.14～2cm3的范围内，其中后声腔所占据的体积在0.1～1cm3的范围内，可以看出对于除去后声腔之外的用于发声的发声单元来说，预留出的空间是足够大的，便于根据产品的实际需求灵活进行磁路及振动系统部分的设计，能够保证满足产品基本的发声需求；另外，基于这种整体上小型化、薄型化的发声装置，通过在磁路部件的远离磁间隙的部分设置贯穿磁路系统底端的开孔，使其共同作为后声腔的一部分，与现有技术相比，本发明发声装置的后声腔具有在磁路系统部分通过开孔形成的扩容部分，该扩容部分可以在很大程度上增大后声腔的体积，使其能够达到在0.1～1cm3的范围。当发声装置的后腔体积有所增加，其低频谐振频率有所降低，会获得更好的低频性能，组配于终端时，可以给用户带来更优质的听觉体验。
另外，对磁路部件而言，其对BL值的贡献较大的是靠近磁间隙的第一部分，因此，本发明的发声装置采用在远离磁间隙的部分挖孔的方式，一方面如上所述能够有效的扩大后腔体积，另一方面，也避免对BL值造成实质性的消极影响，整体上使产品的声学性能得到提升。进一步地，考虑以上因素，将开孔部分的体积限定在≤0.1cm3的范围内，当开孔部分的体积位于该范围内时，可以达到磁路系统BL值和扩大后腔、改善低频性能之间较好的平衡。
附图说明
图1是本发明一个实施例的发声装置的纵向尺寸示意图；
图2是本发明一个实施例的发声装置的壳体以及中心磁铁部分的主视图；
图3是本发明一个实施例的发声装置的壳体以及磁路部分的后视图；
图4是本发明一个实施例的发声装置的剖面示意图；
图5是本发明一个实施例的发声装置中中心磁铁开孔部分的体积与声压级之间的关系示意图。
其中的附图标记包括：1、第一壳体，11、主体部，12、延伸部，2、第三壳体，20、灌装孔，21、盖片，210、泄漏孔，22、阻尼网，3、导磁轭，30、第二孔，41、中心磁铁，410、第一孔，42、边磁铁，51、中心导磁板，510、第三孔，511、透气隔离件，52、边导磁板，6、振膜，7、音圈，8、定心支片，9、吸音材料，10、第二壳体。
具体实施方式
本申请中涉及的发声装置，可以是矩形结构，也可以是圆形或者其他形状的结构，为了更清楚的说明上述技术方案，下面结合附图和实施例，以矩形的发声装置为例进行阐释。
为了满足产品薄型化的需求，本实施方式发声装置自身的体积也相应减小，设置为0.14到2cm3之间。就产品的厚度(即竖向上的高度H1)而言，定义竖直方向(即厚度方向)为Z向，发声装置尽量做薄的情况下所允许的发声装置的Z向尺寸在0.3cm至0.7cm之间，可以是该范围内的任意一个数值，也可以设计为两个极值，即0.3cm或者0.7cm。
为了在此基础上提升产品的声学性能，尤其是改善低频性能，本实施方式的发声装置通过在磁路系统的磁路部件上设置开孔。由于对磁路系统而言，磁路部件的边界部分(第一部分)靠近磁间隙(磁间隙用于容置音圈)，其对磁路系统的BL值贡献较大，而远离边界部分的第二部分则相应贡献较小，兼顾到BL值，因此选择将开孔设置在磁路部件的第二部分(即远离磁间隙的部分)，当然，优选为设置在中心部分。
通常来讲，对发声装置而言，磁路系统往往是构成后声腔的一部分，而本申请中，由于设置了上述开孔，那么为了有效的达到扩大后腔的目的，开孔应该被配置为能够贯穿磁路系统的底端，直接与后声腔连通，这样才能保证其作为后声腔的一部分，增大后声腔的体积，在发声装置的壳体形成的全部腔体中，后声腔所占的体积可以达到0.1～1cm3的范围内。
如果定义磁路系统的底端至发声装置壳体的顶端之间的空间为发声装置的单体内核，对单体内核在Z向的尺寸H2来讲，由于产品工作时需要留出足够的空间以保证产品的听音，而且考虑到产品可能由智能功放驱动，单体内核在Z向的尺寸至少应当大于或者等于0.2cm，而至多不大于0.6cm。
如图1和图2所示，本实施方式的矩形发声装置中，可以定义其长轴的延伸方向为X向，短轴的延伸方向为Y向，发声装置的截面积SXY(即X向的长度L1×Y向的长度L2)可设置为0.2≤SXY≤2.85cm2。在一种优选的实施方式中，发声装置的截面积SXY大于等于0.48cm2。
在一种优选的实施方式中，开孔部分的体积相对于未开孔前对应的磁路部件体积的比例≤35％，而扩充后的后声腔所占的体积V2相对于发声装置的总体积的比例为45～75％。
下面结合附图4所体现的发声装置结构详细介绍本技术方案优选的一种实现方式：
本实施方式的发声装置，包括设置于最外侧的壳体，壳体内部形成具有容纳空间的腔体，振动系统和磁路系统被配置在腔体中，其中，振动系统包括振膜6和连接固定在振膜6下方的音圈7，振膜6的远离音圈7的一侧(即振膜前侧)与壳体之间的空间形成前声腔(V1)，振膜6的固定音圈7的一侧(即振膜后侧)与壳体之间的空间形成后声腔(V2)。为了实现内外部电路的导通，振膜6与音圈7之间还设置有定心支片8，其中，定心支片8为矩形的环状结构，包括用于与音圈7的引线电连接的内导通区用于与外部电路电连接的外导通区以及连接内导通区和外导通区的连接区，通过定心支片8的设计可以将外部电信号及时传递至音圈7，为发声装置正常工作提供电流驱动。
如图4所示，壳体具体包括第一壳体1和第三壳体2，其中，第一壳体1为两端开口的直筒型结构，振膜6固定于第一壳体1的第一端开口的端面上，第三壳体2安装于第一壳体1的第二端开口的端面上。第一壳体1和第三壳体2相互组配在一起围成内腔，在第一壳体1的顶部还结合有第二壳体10，第二壳体10即为前盖。振膜6的前侧与第二壳体10之间的空间形成发声装置的前声腔V1，振膜6的后侧与第一壳体1、第三壳体2之间的空间共同形成发声装置的后声腔V2。
如图2、图3和图4共同所示，在其中一种实施例中，磁路系统可以包括导磁轭3、安装于导磁轭3上的中心磁铁41以及结合在中心磁铁41的顶面的中心导磁板51，此时，开孔具体为设置于中心磁铁41上的第一孔410，与之对应的，导磁轭3上设置有第二孔30，第二孔30与第一孔410相互连通，第一孔410通过第二孔30贯穿磁路系统的底端表面，二者共同与后声腔V2连通。此时，磁路系统中便形成了自底端向内凹陷的中空区域，该中空区域由导磁轭3上的第二孔30、中心磁铁41上的第一孔410共同构成。从附图中可以清楚的看到，该中空区域可直接作为后声腔的一部分，可以有效地扩大后腔的体积，从而降低低频的谐振频率，改善产品的低频性能。
需要说明的是，本实施方式仅以一种具体的实现方式为例，而并不用于限定本发明，事实上，只要是在磁路部件远离磁间隙的位置设置开孔，并且开孔部分能够贯穿磁路系统的底端表面，使其与后声腔连通即可。例如，在矩形的发声装置中，当安装于导磁轭3上的磁铁组件包括中心磁铁和至少两块边磁铁(两块边磁铁或者四块边磁铁)时，第一孔可以不是开设在中心磁铁41上，也可以是开设在边磁铁42上，甚至可以同时在中心磁铁41和边磁铁42上开设。又例如，在圆形的发声装置中，磁铁组件通常包括圆形的中心磁铁和套设在中心磁铁外侧的环形磁铁，此时，第一孔既可以开设在中心磁铁上也可以开设在环形磁铁上，还可以同时在中心磁铁和环形磁铁上设置。当然，不论开设在磁铁组件的哪一具体部件上，考虑到对BL的影响，优选为开设于远离磁间隙的中心部分。
具体实施时，第一孔410可以是设置于中心磁铁41上的盲孔，还可以是贯穿中心磁铁41的贯穿孔，至少应当保证第一孔410能够与导磁轭3上的第二孔30相互连通。当然，第二孔30需要贯穿磁路系统的底端表面以直接连通后腔，这样才能实现本技术方案的目的。
优选的，为了平衡声阻，可以在中心导磁板51上对应开孔410的位置设置有连通开孔410的透气孔510。而为了改善产品的低频性能，本实施方式中，在后声腔V2中填充有吸音材料9，第三壳体2上开设有用于灌装吸音材料9的灌装孔20，灌装孔20上封装设有盖片21。优选的，盖片21上可以设有允许空气通过且不允许吸音材料9通过的透气微孔；或者，在盖片21上设置泄漏孔210，且在泄漏孔210上覆盖有允许空气通过且不允许吸音材料9通过的阻尼网22。在这种方式中，吸音材料9可以更大程度的填满后腔。同理，为了防止吸音材料9外移，可在中心导磁板51的透气孔510处覆盖一个透气隔离件511，该透气隔离件不允许吸音材料9通过。
在上述实施方式中，如果将第一壳体1理解为包括对应振动系统和磁路系统的主体部11，以及由主体部11一体向下延伸并超出磁路系统底端的延伸部12，那么，第一壳体1的延伸部12与第三壳体2之间的空间以及第一孔410、第二孔30共同构成后声腔V2。
在本实施方式中，由于中心磁铁41上开设第一孔410，且中心磁铁挖空的区域越大，磁路系统的BL值越小，产品的性能越低，这与中心磁铁挖空区域越大，产品的后腔体积越大因而低频性能越高是相互矛盾的，因此需要在两者之间寻找到一个相对平衡的范围。当在这个范围内时，中心磁铁挖空增加的后腔体积对产品性能的提升要大于磁路系统因BL值的减小致使产品性能降低的程度，从而真正实现对产品性能的优化。
如图5所示，揭示了横坐标表示的第一孔410的体积与纵坐标表示的声压级之间的关系。通过大量的仿真得知，中心磁铁41上的第一孔410的体积在小于等于0.1cm3时(红色虚线对应的点值)，产品的性能能够得到有效的提升。具体来看，当中心磁铁不设置第一孔时，对应的声压级(SPL/dB)为接近48.2，但设置第一孔时，在0.1cm3的体积范围内，产品的声压级都是提升的，最优可达接近48.6，而当第一孔的体积大于0.1cm3时，磁路系统的BL值会有所降低，此时，后声腔体积增大对性能的提升要小于因BL值降低而造成的性能衰减，综合表现为产品的声学性能迅速降低，比不开孔时的声学性能要差。
由于本技术方案中，在中心磁铁41上进行了开孔设计，因此为了防止漏磁，尽可能的降低对BL值减小的影响，优选的方式为，在第一壳体1的主体部11内注塑结合金属片(未示出)，金属片对应于磁路系统的侧壁部分，并且金属片的底端所处的水平面的高度不应当低于磁路系统的底端所处的水平面的高度。即在侧面将磁路系统包裹住，这样起到的防漏磁的效果更好。
虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1.一种发声装置，包括壳体；所述壳体内部形成具有容纳空间的腔体，振动系统和磁路系统被配置在所述腔体中；所述振动系统包括振膜和连接固定在所述振膜下方的音圈，所述振膜的远离所述音圈的一侧与所述壳体之间的空间形成前声腔，所述振膜的固定所述音圈的一侧与所述壳体之间的空间形成后声腔，其特征在于：
所述发声装置在竖向上的高度设置在0.3～0.7cm的范围内；所述磁路系统的底端至所述壳体的上端面之间的空间在竖向上的高度被配置在0.2～0.6cm的范围内；所述发声装置的体积在0.14～2cm3的范围内；在所述磁路系统中，磁路部件包括靠近磁间隙的第一部分以及远离磁间隙的第二部分，所述第二部分上设置有开孔；所述开孔部分的体积≤0.1cm3；
所述开孔被配置为能够贯穿所述磁路系统的底端表面，与所述后声腔直接连通；
所述开孔作为所述后声腔的一部分，用以增大所述后声腔的体积；在所述壳体形成的全部腔体中，所述后声腔所占的体积在0.1～1cm3的范围内。
2.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于：所述发声装置呈矩形或者圆形。
3.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于：所述发声装置设置为矩形结构，定义所述发声装置的长轴的延伸方向为X向，短轴的延伸方向为Y向；所述发声装置沿XY向的截面面积在0.2～2.85cm2的范围内。
4.根据权利要求3所述的发声装置，其特征在于：所述发声装置沿XY向的截面面积≥0.48cm2。
5.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于：所述开孔部分的体积相对于未开孔前对应的所述磁路部件体积的比例≤35％，所述后声腔所占的体积相对于所述发声装置的总体积的比例为45～75％。
6.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于：所述磁路系统包括导磁轭以及安装于所述导磁轭上的磁铁组件；所述开孔为设置于所述磁铁组件上的第一孔，所述第一孔通过对应设置于所述导磁轭上的第二孔贯通所述磁路系统的底端表面；所述第一孔与所述第二孔共同作为所述后声腔的一部分。
7.根据权利要求6所述的发声装置，其特征在于：所述磁铁组件包括中心磁铁和至少两块边磁铁；所述第一孔为开设于所述中心磁铁上的盲孔，或者，所述第一孔为贯穿所述中心磁铁的贯穿孔；所述第一孔与所述第二孔分别位于所述中心磁铁和所述导磁轭的中心部分。
8.根据权利要求7所述的发声装置，其特征在于：所述中心磁铁的顶面安装有中心导磁板，所述中心导磁板上设置有连通所述第一孔的第三孔，所述第三孔处贴设有透气隔离件。
9.根据权利要求1至8任一项所述的发声装置，其特征在于：所述壳体包括第一壳体、第二壳体和第三壳体；所述第一壳体为两端开口的直筒型结构，所述振膜固定于所述第一壳体的第一端开口的端面上；所述第一壳体的第一端开口的上方固定有第二壳体；所述第三壳体安装于所述第一壳体的第二端开口的端面上；所述第一壳体包括对应所述振动系统和所述磁路系统的主体部，以及由所述主体部一体向下延伸并超出所述磁路系统底端的延伸部；所述第一壳体的延伸部与所述第三壳体之间的空间以及所述开孔共同构成所述后声腔。
10.根据权利要求9所述的发声装置，其特征在于：所述后声腔内填充有吸音材料；所述第三壳体上开设有用于灌装所述吸音材料的灌装孔，所述灌装孔上封装设有盖片。
11.根据权利要求10所述的发声装置，其特征在于，所述盖片上设有允许空气通过且不允许所述吸音材料通过的透气微孔；或者，
所述盖片上设有泄漏孔，在所述泄漏孔上覆盖有允许空气通过且不允许所述吸音材料通过的阻尼网。
12.根据权利要求9所述的发声装置，其特征在于：所述第一壳体的主体部内注塑结合有金属片；所述金属片对应于所述磁路系统设置，并且所述金属片的底端所处的水平面的高度不低于所述磁路系统的底端所处的水平面的高度。
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