CN109862480A - 一种电声换能器和复合平板扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电声换能器，包括第一平板换能模组和第二平板换能模组；第一平板换能模组包括第一框架、第一振膜和第一平板磁铁阵列，第一振膜周缘固定在第一框架上且上面设置有线圈，在第一振膜单侧或双侧对应线圈区域配置有第一平板磁铁阵列；第二平板换能模组包括第二框架、第二振膜和第二平板磁铁阵列，第二振膜周缘固定在第二框架上且上面设置有线圈，在第二振膜单侧或双侧对应线圈区域配置有第二平板磁铁阵列；以及，第一平板换能模组和第二平板换能模组的声音输出面之间的夹角小于180°。本发明能够提高平板扬声器声场的结像面积和纵深距离，从而有效改善扬声器的声场、提高空间层次感和解析力。

Description

一种电声换能器和复合平板扬声器

技术领域

本发明涉及扬声器技术应用领域，尤其涉及一种电声换能器和复合平板扬声器。

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。

平板式扬声器在低频方面相比静电式扬声器拥有更好的表现，而在高频方面也强于动式圈扬声器。其核心换能器的结构通常为在中空框架上固定有柔性振膜，在振膜的一侧设置(单端式)或两侧分别设置(推挽式)磁轭，磁轭上固定有多个条状或圆形的永磁体(多采用牌号N50及以上的钕铁硼磁铁)，在振膜上与永磁体磁极面对应的位置设有线圈。线圈内部流动的音频电流与由永磁体的磁场相垂直，使得输入线圈的音频电流，按照法拉第定律受到磁场产生的作用力，该作用力使振膜在垂直方向上产生振动，使得音频电流信号转变为声音信号。虽然平板式扬声器在低频响应方面相对于静电式扬声器有所提高，但与动圈式扬声器相比还存在一定不足。

HiFi系统的目的是还原人耳听到的声音，还原过程中耳机的两项重要指标包括结像面积和纵深度。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。现有单个平板式扬声器在HiFi系统中应用时，不可避免地存在一定的系统性失真。

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复合平板扬声器，解决现有单平板式扬声器存在的系统性失真问题。

本发明的一个实施例提供一种电声换能器，包括第一平板换能模组和第二平板换能模组；第一平板换能模组包括第一框架、第一振膜和第一平板磁铁阵列，第一振膜周缘固定在第一框架上且上面设置有线圈，在第一振膜单侧或两侧对应线圈区域配置第一平板磁铁阵列；第二平板换能模组包括第二框架、第二振膜和第二平板磁铁阵列，第二振膜周缘固定在第二框架上且上面设置有线圈，在第二振膜单侧或两侧对应线圈区域配置第二平板磁铁阵列；以及，第一平板换能模组和第二平板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，第一平板磁铁阵列和第二平板磁铁阵列由多个永磁体沿任一方向等间距排列组成；永磁体的底部为平面，永磁体的磁场方向垂直于底部；组成第一平板磁铁阵列的多个永磁体底部共面,且底部朝向并平行于第一振膜；以及，组成第二平板磁铁阵列的多个永磁体底部共面,且底部朝向并平行于第二振膜。

在一优选实施例中，永磁体沿垂直于线圈方向具有旋转对称性。

在一优选实施例中，底部为正多边形、圆形、椭圆形或长方形。

在一优选实施例中，永磁体沿垂直于线圈方向的断面形状为长方形、等腰三角形、等腰梯形、半圆形或半椭圆形。

在一优选实施例中，第一平板磁铁阵列和第二平板磁铁阵列由多个环形永磁体沿径向等间距套设组成；永磁体的底部为平面，永磁体的磁场方向垂直于底部；组成第一平板磁铁阵列的多个永磁体底部共面,且底面朝向并平行于第一振膜；以及，组成第二平板磁铁阵列的多个永磁体底部共面,且底面朝向并平行于第二振膜。

在一优选实施例中，多个永磁体底部的径向尺寸相等或者沿径向向内减小。

在一优选实施例中，第一平板换能模组和第二平板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，第一平板换能模组和第二平板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，第一平板换能模组和换能模组采用对称式磁场结构。

在一优选实施例中，第一平板换能模组和第二平板换能模组中的至少一个采用非对称式磁场结构。

本发明的另一实施例提供一种复合平板扬声器，包括如上任意一项电声换能器。

在一优选实施例中，扬声器的音频输出面法线与第一平板换能模组的声音输出面法线或第二平板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第一平板换能模组的声音输出面法线和第二平板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第一平板换能模组的声音输出面法线和第二平板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：通过第一平板换能模组和第二平板换能模组的声音输出面夹角小于180°的方式组成的复合平板扬声器，提高扬声器声场的结像面积和纵深距离，从而有效改善扬声器的声场,提高空间层次感和解析力。

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的平板换能模组的第一种平板磁铁阵列结构示意图。

图3为本发明实施例1的平板换能模组的第一种平板磁铁阵列中永磁体底部形状示意图。

图4为图2中A-A方向的平板换能模组的平板磁铁阵列中永磁体断面形状示意图。

图5为本发明实施例1的平板换能模组的第二种平板磁铁阵列结构示意图。

图6为本发明实施例1的平板换能模组的第二种平板磁铁阵列中永磁体底部示意图。

图7为本发明实施例1的平板换能模组的第一种磁场结构示意图。

图8为本发明实施例1的平板换能模组的第二种磁场结构示意图。

图9为本发明实施例2的一种复合平板扬声器的结构示意图。

图10为本发明实施例2的一种变形复合平板扬声器的结构示意图。

图11为本发明实施例2的另一种变形复合平板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。该电声换能器包括第一平板换能模组100和第二平板换能模组200。第一平板换能模组100包括第一框架101、第一振膜102和第一平板磁铁阵列103，第一振膜102周缘固定在第一框架101上，第一振膜102上设置有线圈(图中未示出)，在第一振膜102单侧对应线圈区域配置第一平板磁铁阵列103(单端式),或在第一振膜102两侧对应线圈区域配置第一平板磁铁阵列103(推挽式)。第二平板换能模组200包括第二框架201、第二振膜202和第二平板磁铁阵列203，第二振膜202周缘固定在第二框架201上，第二振膜202上设置有线圈(图中未示出)，在第二振膜202单侧对应线圈区域配置第二平板磁铁阵列203(单端式)，或者在第二振膜202两侧对应线圈区域配置第二平板磁铁阵列203(推挽式)。第一平板换能模组100和第二平板换能模组200的声音输出面之间的夹角小于180°。第一振膜101和第二振膜201上的线圈分别与信号线电连接。第一平板换能模组100和第二平板换能模组200之间的固定连接，可以采用第一框架101和第二框架201一体成型的方式同时形成夹角，也可以采用形成有夹角的固定支架，固定支架的一侧与第一框架101固定连接，另一侧与第二框架102固定连接。

后端耳机在前端系统保持合适推力，不丢信息的情况下，三频能量分布直接关系到系统的结像能力。第一平板换能模组100和第二平板换能模组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，在增大声场结像面积的同时，增大纵深距离。优选的，第一平板换能模组100和第二平板换能模组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，第一平板换能模组100和第二平板换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为105°-120°。最优选的，第一平板换能模组100和第二平板换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为110°-115°。

参见图2，图2所示为平板换能模组的一种平板磁铁阵列结构。本实施例的平板磁铁阵列，包括第一平板磁铁阵列103和第二平板磁铁阵列203，可以由多个永磁体300沿任一方向等间距排列组成，以保证振膜上的磁场强度，提高能量转换效率。其中永磁体300在不同方向的间距可以相等也可以不等，例如第一方向的间距W1不同于第二方向的间距W2。永磁体300沿垂直于振膜线圈方向具有旋转对称性，包括底部301、顶部302和腰部303，底部301为平面。阵列中永磁体300的底部301共面，朝向且平行于振膜。参见图3，图3所示为平板磁铁结构的永磁体底部形状，永磁体300的底部301采用正多边形、圆形、椭圆形或长方形。此外，底部301还作为永磁体300的一个磁极，使永磁体300的磁场方向垂直于底部301，进而垂直于振膜上的线圈。永磁体300可以采用钕铁硼磁铁。

参照图4，图4所示为图2中A-A方向的平板磁铁阵列的永磁体断面形状。永磁体300的断面形状为长方形、等腰三角形、等腰梯形、半圆形或半椭圆形。为降低声音在永磁体之间多次反射导致的能量损失，永磁体300的断面形状还可以采用腰部303从底部301到顶部302收缩的断面形状，包括渐进收缩的半圆形和半椭圆形，阶跃收缩的等腰三角形和等腰梯形，从而减小声波的能量损耗，降低声波相互干扰。优选的，永磁体300的腰部303从距离顶部302的1/5H(H为永磁体沿垂直于振膜线圈方向的最大尺寸)处开始向顶部302收缩。更优选地，腰部303从距离顶部302的1/2H处开始向顶部302缩减，从而减小永磁铁300边缘与中心的磁场强度偏差，在磁场强度、声音效果和加工成本方面获得较好的综合效果。

参见图5，图5所示为平板换能模组的另一种平板磁铁阵列结构。该平板磁铁阵列，包括第一平板磁铁阵列103和第二平板磁铁阵列203，可以采用由多个环形结构的永磁体400沿径向等间距套设组成。以保证振膜上的磁场强度，提高能量转换效率。永磁体400沿垂直于振膜线圈方向具有旋转对称性，包括底部401、顶部402和腰部403，底部401为平面。阵列中永磁体400的底部401共面，朝向且平行于振膜。不同永磁体400的底部401的径向尺寸可以相等。如图6所示，本实施例的多个永磁体400的底部401的径向尺寸也可以沿径向向中心减小。此外，底部401还作为永磁体400的一个磁极，使永磁体400的磁场方向垂直于底部401，进而垂直于振膜上的线圈。永磁体400可以采用钕铁硼磁铁。

参照图7，图7所示为平板换能模组的一种磁场结构。本实施例的换能模组，包括第一平板换能模组100和第二平板换能模组200，可以同时采用对称式磁场结构，即振膜两侧设有相同的磁轭，具体为永磁体300的采用磁场强度相同的材质，振膜两侧磁铁阵列中的永磁体300尺寸相同，且阵列间距相同。参照图8，图8所示为平板换能模组的另一种磁场结构。本实施例的换能模组，包括第一平板换能模组100和第二平板换能模组200，可以同时或者其中一者采用非对称式磁场结构，即振膜两侧设有不同的磁轭，具体可以采用振膜两侧磁铁阵列中的永磁体300的尺寸不同，和/或阵列间距不同。

实施例2

参见图9，图9所示为一种复合平板扬声器。该复合平板扬声器包括实施例1提及的任何一种电声换能器。具体电声换能器包括第一平板换能模组100和第二平板换能模组200。第一平板换能模组100包括第一框架101、第一振膜102和第一平板磁铁阵列103，第一振膜102周缘固定在第一框架101上，第一振膜102上设置有线圈(图中未示出)，在第一振膜102单侧对应线圈区域配置第一平板磁铁阵列103(单端式),或者在第一振膜102两侧对应线圈区域配置第一平板磁铁阵列103(推挽式)。第二平板换能模组200包括第二框架201、第二振膜202和第二平板磁铁阵列203，第二振膜202周缘固定在第二框架201上，第二振膜202上设置有线圈(图中未示出)，在第二振膜202单侧对应线圈区域配置第二平板磁铁阵列203(单端式)，或者在第二振膜202两侧对应线圈区域配置第二平板磁铁阵列203(推挽式)。第一平板换能模组100和第二平板换能模组200的声音输出面之间的夹角小于180°。第一振膜101和第二振膜201上的线圈分别与信号线电连接。

第一平板换能模组100和第二平板换能模组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，第一平板换能模组100和第二平板换能模组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，第一平板换能模组100和第二平板换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为105°-120°。最优选的，第一平板换能模组100和第二平板换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为110°-115°。

平板磁铁阵列，包括第一平板磁铁阵列103和第二平板磁铁阵列203，可以由多个永磁体沿任一方向等间距排列组成,其中永磁体在不同方向的间距可以相等也可以不等。永磁体沿垂直于振膜线圈方向具有旋转对称性，包括底部、顶部和腰部，底部为平面。阵列中永磁体的底部共面，朝向且平行于振膜。永磁体的底部采用正多边形、圆形、椭圆形或长方形。此外，底部还作为永磁体的一个磁极，使永磁体的磁场方向垂直于底部，进而垂直于振膜上的线圈。永磁体可以采用钕铁硼磁铁。

平板磁铁阵列，包括第一平板磁铁阵列103和第二平板磁铁阵列203，也可以采用由多个环形结构的永磁体沿径向等间距套设组成。不同永磁体的底部的径向尺寸可以相等，也可以沿径向向中心减小。第一平板换能模组100和第二平板换能模组200可以同时采用对称式磁场结构，可以同时或者其中一者采用非对称式磁场结构。

永磁体的断面形状为长方形。为降低声音在永磁体之间多次反射导致的能量损失，永磁体的断面形状还可以采用腰部从底部到顶部收缩的断面形状，包括渐进收缩的半圆形和半椭圆形，阶跃收缩的等腰三角形和等腰梯形，从而减小声波的能量损耗，降低声波相互干扰。优选的，永磁体的腰部从距离顶部的1/5H(H为永磁体沿垂直于振膜线圈方向的最大尺寸)处开始向顶部收缩。更优选地，腰部从距离顶部的1/2H处开始向顶部缩减，从而减小永磁铁边缘与中心的磁场强度偏差，在磁场强度、声音效果和加工成本方面获得较好的综合效果。

第一平板换能模组100和第二平板换能模组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，第一平板换能模组100和第二平板换能模组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，第一平板换能模组100和第二平板换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为105°-120°。最优选的，第一平板换能模组100和第二平板换能模组200的声音输出面之间夹角的角度范围为110°-115°。

如图9所示，扬声器的音频输出面法线与电声换能器的第一平板换能模组100的声音输出面法线或第二平板换能模组200的声音输出面法线相重合。优选的，复合扬声器的音频输出面法线分别与电声换能器的第一平板换能模组100的声音输出面法线和第二平板换能模组200的声音输出面法线形成的夹角为角α1和角α2。如图10所示，角α1和角α2不等。或者如图11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 (15)

1.一种电声换能器，包括第一平板换能模组和第二平板换能模组；

所述第一平板换能模组包括第一框架、第一振膜和第一平板磁铁阵列，所述第一振膜周缘固定在所述第一框架上且上面设置有线圈，在所述第一振膜单侧或两侧对应所述线圈区域配置所述第一平板磁铁阵列；

所述第二平板换能模组包括第二框架、第二振膜和第二平板磁铁阵列，所述第二振膜周缘固定在所述第二框架上且上面设置有线圈，在所述第二振膜单侧或两侧对应所述线圈区域配置所述第二平板磁铁阵列；以及，

所述第一平板换能模组和第二平板换能模组的声音输出面之间的夹角小于180°。

2.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：所述第一平板磁铁阵列和第二平板磁铁阵列由多个永磁体沿任一方向等间距排列组成；

所述永磁体的底部为平面，所述永磁体的磁场方向垂直于底部；

组成所述第一平板磁铁阵列的多个永磁体底部共面,且底部朝向并平行于所述第一振膜；以及，

组成所述第二平板磁铁阵列的多个永磁体底部共面,且底部朝向并平行于所述第二振膜。

3.根据权利要求2所述的电声换能器，其特征在于：所述永磁体沿垂直于所述线圈方向具有旋转对称性。

4.根据权利要求3所述的电声换能器，其特征在于：所述底部为正多边形、圆形、椭圆形或长方形。

5.根据权利要求3所述的电声换能器，其特征在于：所述永磁体沿垂直于所述线圈方向的断面形状为长方形、等腰三角形、等腰梯形、半圆形或半椭圆形。

6.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：所述第一平板磁铁阵列和第二平板磁铁阵列由多个环形永磁体沿径向等间距套设组成；

所述永磁体的底部为平面，所述永磁体的磁场方向垂直于底部；

组成所述第一平板磁铁阵列的多个永磁体底部共面,且底面朝向并平行于所述第一振膜；以及，

组成所述第二平板磁铁阵列的多个永磁体底部共面,且底面朝向并平行于所述第二振膜。

7.根据权利要求6所述的电声换能器，其特征在于：所述多个永磁体底部的径向尺寸相等或者沿径向向内减小。

8.根据权利要求2所述的电声换能器，其特征在于：所述第一平板换能模组和第二平板换能模组的声音输出面之间夹角的角度范围为100°-150°。

9.根据权利要求3所述的电声换能器，其特征在于：所述第一平板换能模组和第二平板换能模组的声音输出面之间夹角的角度范围为105°-120°。

10.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：所述第一平板换能模组和所述换能模组采用对称式磁场结构。

11.根据权利要求1所述的电声换能器，其特征在于：所述第一平板换能模组和所述第二平板换能模组中的至少一个采用非对称式磁场结构。

12.一种复合平板扬声器，其特征在于：包括如权利要求1-11任意一项所述的电声换能器。

13.根据权利要求12所述的复合平板扬声器，其特征在于：所述扬声器的音频输出面法线与所述第一平板换能模组的声音输出面法线或所述第二平板换能模组的声音输出面法线相重合。

14.根据权利要求12所述的复合平板扬声器，其特征在于：所述扬声器的音频输出面法线分别与所述第一平板换能模组的声音输出面法线和所述第二平板换能模组的声音输出面法线形成的夹角不等。

15.根据权利要求12所述的复合平板扬声器，其特征在于：所述扬声器的音频输出面法线分别与所述第一平板换能模组的声音输出面法线和所述第二平板换能模组的声音输出面法线形成的夹角相等。