CN109660925B - 一种电声换能器和动圈静电复合扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电声换能器，包括动圈式换能模组和静电式换能模组；动圈式换能模组包括磁铁、音圈和振动元件，音圈安放在磁铁的磁极之间并与振动元件连接；静电式换能模组包括音频信号电极板、升压器和振动膜，振动膜对应音频信号电极板设置，音频信号电极板与升压器连接。本发明能够提高静电式扬声器的低频响应效果，增大扬声器声场的纵深距离，从而有效改善扬声器的声场，提高空间层次感。

Description

一种电声换能器和动圈静电复合扬声器

技术领域

本发明涉及扬声器技术用于领域，尤其涉及一种电声换能器和动圈静电复合扬声器。

背景技术

目前HiFi电声扬声器以驱动方式分类可大致分为平板式扬声器、动圈式扬声器和静电式扬声器。

最常见的扬声器是动圈式扬声器，包括由音圈和振动膜组成的振动系统，由永磁体、铁芯柱和导磁夹板组成的磁回路系统，和辅助支撑系统。当对音圈输入交变的音频电流时，在永磁体的恒磁场作用下，根据法拉第定律和左手定则，音圈会受到交变驱动力作用，进而带动振动膜进行往复运动。振动膜的振动带动其周围的声因传播介质振动(通常为空气)，从而完成音频电信号与声信号的转化。音圈和振动膜周围的辅助支撑结构保证二者的同轴轴向振动。动圈式扬声器效率比较高，可靠耐用，大多用作音响输出驱动。动圈单元的声音特点就是低频，中频和高频三者衔接流畅，声场自然宽松，听感舒适，尤其低频响应效果突出。

静电式扬声器的发声单元主要由振动膜和具有固定电极的平板式电容器、升压器组成。其中，振动膜作为声音辐射单元悬挂在平板式电容器中，表面蒸镀有金属薄层。振动膜在使用时被升压器提供的极高电压(可达580V)极化，在平板式电容器的极化作用下振动发声。具体通过放大后的音频信号输入平板电容器的固定极板上，变化的音频信号(高压音频信号)会在两极板之间产生变化的电场，从而使处在两极板之间极化的金属振动膜受力振动发声。由于无需像动圈式扬声器的振动膜那样负载音圈并接受直接来自音圈的振动载荷，结构强度要求不高，振动膜质量可以做到很轻。振动膜在振动过程中不与其他结构件相接触，失真极小，解析力极佳。动圈式扬声器失真通常高达3％，静电式扬声器的理论失真仅为0.02％，实际产品失真在0.5％以下。但静电式扬声器的低频响应很差，寿命短且功耗大。

耳机是通过曲线调音来完成声音相位还原，因而耳机声场是一个虚拟场，导致所有耳机系统的结像感都存在或多或少的失真，失真表现在声场大小、形状；结像面大小、形状、定位、纵深距离上。其中纵深距离主要受低频响应的效果影响，现有静电式扬声器在HiFi系统中应用时，不可避免地因低频响应差而存在的系统性失真。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术结构上的缺点，提出一种电声换能器和动圈静电复合扬声器，解决现有静电式扬声器存在的系统性失真问题。

本发明实施例提供一种电声换能器，包括动圈式换能模组和静电式换能模组；动圈式换能模组包括磁铁、音圈和振动元件，音圈安放在磁铁的磁极之间并与振动元件连接；静电式换能模组包括音频信号电极板、升压器和振动膜，振动膜对应音频信号电极板设置，音频信号电极板与升压器连接。

在一优选实施例中，动圈式换能模组和静电式换能模组的声音输出面之间的夹角小于180°。

在一优选实施例中，动圈式换能模组和静电式换能模组的声音输出面之间夹角的角度范围为100°-150°。

在一优选实施例中，动圈式换能模组和静电式换能模组的声音输出面之间夹角的角度范围为105°-120°。

在一优选实施例中，动圈式换能模组的磁铁采用内磁式磁路结构或外磁式磁路结构。

在一优选实施例中，动圈式换能模组的振动元件采用直线型椎体形状或者曲线型椎体形状。

在一优选实施例中，动圈式换能模组的磁铁采用铝镍钻合金磁体或者铁氧体磁体。

在一优选实施例中，静电式换能模组的音频信号电极板为一个，振动膜与一个音频信号板相对设置。

在一优选实施例中，静电式换能模组的音频信号电极板为两个，振动膜夹置在两个音频信号板之间。

在一优选实施例中，音频信号电极板采用带有导电涂层的PCB板或金属薄片。

在一优选实施例中，振动膜的厚度小于2微米。

本发明的另一实施例提供一种动圈静电复合扬声器，包括上述任何一种电声换能器。

在一优选实施例中，扬声器的音频输出面法线与动圈式换能模组的声音输出面法线或静电式换能模组的声音输出面法线相重合。

在一优选实施例中，扬声器的音频输出面法线分别与动圈式换能模组的声音输出面法线和静电式换能模组的声音输出面法线形成的夹角不等。

在一优选实施例中，扬声器的音频输出面法线分别与动圈式换能模组的声音输出面法线和静电式换能模组的声音输出面法线形成的夹角相等。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：通过由动圈式换能模组和静电式换能模组组成的动圈静电复合扬声器，提高静电式扬声器的低频响应效果，增大扬声器声场的纵深距离，从而有效改善扬声器的声场，提高空间层次感。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为本发明实施例1的电声换能器的结构示意图。

图2为本发明实施例1的电声换能器中动圈式换能模组的结构示意图。

图3为本发明实施例1的动圈式换能模组的内磁式磁路结构示意图。

图4为本发明实施例1的动圈式换能模组的外磁式磁路结构示意图。

图5为本发明实施例1的电声换能器的静电式换能模组的结构示意图。

图6为本发明实施例2的一种动圈静电复合扬声器的结构示意图。

图7为本发明实施例2的一种变形动圈静电复合扬声器的结构示意图。

图8为本发明实施例2的另一种变形动圈静电复合扬声器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例1：

参见图1，图1所示为一种电声换能器。该电声换能器包括动圈式换能模组100和静电式换能模组200。参见图2，图2所示为实施例1的电声换能器的动圈式换能模组。该动圈式换能器100包括磁铁101、音圈102和振动元件103。音圈102安放在磁铁101的磁极之间并振动元件103连接。音圈102由具有褶纹的定芯支片保持在磁路空气隙的磁场正中，并输入有音频电流。参见图3，图3所示为动圈式换能模组的磁铁采用内磁式磁路结构。内磁式磁路结构包括碗状软磁结构，中心设置圆柱形磁铁，在磁铁上设置磁芯，边沿设置环形软磁材质支撑的磁极，在磁芯和磁极之间形成磁场空隙。内磁式磁路的磁铁一般用铝镍钻合金磁体，少数也有采用铁氧体磁体，由于采用磁芯位于碗状软磁结构的中心，软磁结构同时作为磁屏障，使得内磁式磁路对外界不产生杂散磁场影响。参见图4，图4所示为动圈式换能模组的磁铁采用外磁式磁路结构。外磁式磁路结构包括圆片形软磁机构，环柱状磁铁的一端位于其周缘，软磁材质的磁芯位于其中心。作为磁极的软磁环片位于磁铁的另一端。在磁芯和磁极之间形成磁场空隙。外磁式磁路大多采用铁氧体磁体。磁铁采用铝镍钻合金磁体时，体积小而重量轻，但价格高；采用铁氧体磁体时，重量和体积较大，但价格低廉。动圈式换能模组100的振动元件103采用直线型椎体形状或者曲线型椎体形状。

参见图5，图5所示为静电式换能模组200的结构。静电式换能模组200包括音频信号电极板201、升压器202和振动膜203，振动膜203对应音频信号电极板201设置，音频信号电极,201与升压器202连接。音频信号电极板201可以为一个，振动膜203与该音频信号电板201相对设置(单端式)。音频信号电极板201也可以为两个，振动膜203夹置在两个音频信号电极板201之间(推挽式)。音频信号电极板201采用带有导电涂层的PCB板或金属薄片。振动膜203的厚度小于2微米。

在前端系统保持合适推力，不丢信息的情况下，后端耳机对三频能量分布直接关系到系统的结像能力。动圈式换能模组100和静电式换能模组200的声音输出面之间的夹角小于180°，可以增大人耳敏感度最高的中高音频响度的同时，减小极高频和极低频两个频段的延迟感，从而提高人耳的距离判断准确度，从而在增大声场结像面积的同时，增大纵深距离。优选的，动圈式换能模组100和静电式换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为100°-150°。进一步优选的，动圈式换能模组100和静电式换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为105°-120°。最优选的，动圈式换能模组100和静电式换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为110°-115°。

实施例2

参见图6，图6所示为一种动圈静电复合扬声器。该动圈静电复合扬声器包括实施例1的任何一种电声换能器。该电声换能器包括动圈式换能模组100和静电式换能模组200。

动圈式换能器100包括磁铁101、音圈102和振动元件103。音圈102安放在磁铁101的磁极之间并振动元件103连接。动圈式换能模组100的磁铁101采用内磁式磁路结构或者外磁式磁路结构。磁铁101可以采用铝镍钻合金磁体，也可以采用铁氧体磁体。振动元件103采用直线型椎体形状或者曲线型椎体形状。

静电式换能模组200包括音频信号电极板201，升压器202和振动膜203，振动膜203对应音频信号电极板201设置，音频信号电极板201与升压器202连接。音频信号电极板201可以是一个，振动膜203与该音频信号电板201相对设置(单端式)。音频信号电极板201也可以为两个，振动膜203夹置在两个音频信号电极板之间(推挽式)。音频信号电极板201采用带有导电涂层的PCB板或金属薄片。振动膜203的厚度小于2微米。

动圈式换能模组100和静电式换能模组200的声音输出面之间的夹角小于180°，可以增大人耳敏感度最高的中高音频响度的同时，减小极高频和极低频两个频段的延迟感，从而提高人耳的距离判断准确度，从而在增大声场结像面积的同时，增大纵深距离。优选的，动圈式换能模组100和静电式换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为100°-150°。进一步优选的，动圈式换能模组100和静电式换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为105°-120°。最优选的，动圈式换能模组100和静电式换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为110°-115°。

如图6所示，扬声器的音频输出面法线与电声换能器的动圈式换能模组100的声音输出面法线或静电式换能模组200的声音输出面法线相重合。优选的，动圈静电复合扬声器的音频输出面法线分别与电声换能器1的动圈式换能模组100声音输出面法线和静电式换能模组200的声音输出面法线形成的夹角α1和α2。如图7所示，角α1和角α2不等。或者如图8所示，角α1和角α2相等。

以上通过实施例对于本发明的发明意图和实施方式进行详细说明，但是本发明所属领域的一般技术人员可以理解，本发明以上实施例仅为本发明的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本发明权利要求技术方案的实施，都在本发明的保护范围内。

需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (12)

1.一种电声换能器，包括动圈式换能模组和静电式换能模组；

所述动圈式换能模组包括磁铁、音圈和振动元件，所述音圈安放在所述磁铁的磁极之间并与所述振动元件连接；振动元件上振动膜的厚度小于2微米，动圈式换能模组的磁铁采用内磁式磁路结构或外磁式磁路结构，内磁式磁路结构包括碗状软磁结构，中心设置圆柱形磁铁，在磁铁上设置磁芯，边沿设置环形软磁材质支撑的磁极，在磁芯和磁极之间形成磁场空隙；外磁式磁路结构包括圆片形软磁机构，环柱状磁铁的一端位于其周缘，软磁材质的磁芯位于其中心，作为磁极的软磁环片位于磁铁的另一端，在磁芯和磁极之间形成磁场空隙；

所述静电式换能模组包括音频信号电极板、升压器和振动膜，所述振动膜对应所述音频信号电极板设置，所述音频信号电极板与所述升压器连接；所述电声换能器的音频输出面法线与所述动圈式换能模组的声音输出面法线或所述静电式换能模组的声音输出面法线相重合；所述动圈式换能模组和静电式换能模组的声音输出面之间夹角的角度范围为105°-120°。

2.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：所述动圈式换能模组的磁铁采用内磁式磁路结构或外磁式磁路结构。

3.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：所述动圈式换能模组的振动元件采用直线型椎体形状或曲线型椎体形状。

4.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：所述动圈式换能模组的磁铁采用铝镍钻合金磁体或者铁氧体磁体。

5.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：所述静电式换能模组的音频信号电极板为一个，所述振动膜与所述音频信号板相对设置。

6.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：所述静电式换能模组的音频信号电极板为两个，所述振动膜夹置在所述两个音频信号板之间。

7.根据权利要求5或6所述的电声换能器，其特征在于：所述音频信号电极板采用带有导电涂层的PCB板或金属薄片。

8.根据权利要求5或6所述的电声换能器，其特征在于：所述振动膜的厚度小于2微米。

9.一种动圈静电复合扬声器，其特征在于：包括如权利要求1-8中任一项所述的电声换能器。

10.根据权利要求9所述的动圈静电复合扬声器，其特征在于：所述扬声器的音频输出面法线与所述动圈式换能模组的声音输出面法线或所述静电式换能模组的声音输出面法线相重合。

11.根据权利要求9所述的动圈静电复合扬声器，其特征在于：所述扬声器的音频输出面法线分别与所述动圈式换能模组的声音输出面法线和所述静电式换能模组的声音输出面法线形成的夹角不等。

12.根据权利要求9所述的动圈静电复合扬声器，其特征在于：所述扬声器的音频输出面法线分别与所述动圈式换能模组的声音输出面法线和所述静电式换能模组的声音输出面法线形成的夹角相等。

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