CN110692254B - 作为散热器的全向声偏转器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全向声偏转器，所述全向声偏转器包括声学反射体，所述声学反射体具有大致锥形的外表面，以及与所述外表面相对的内表面。所述内表面限定被构造成联接到第一电子部件的区域，使得热从所述第一电子部件转移到所述声学反射体的所述外表面。

Description

作为散热器的全向声偏转器
背景技术
本公开涉及也用作散热电子部件的散热器的声偏转器。
发明内容
下文提及的所有示例和特征均可以任何技术上可能的方式组合。
在一个方面，全向声偏转器包括声学反射体，该声学反射体具有大致锥形的外表面，以及与该外表面相对的内表面。内表面限定被构造成联接到第一电子部件的区域，使得热从第一电子部件转移到声学反射体的外表面。
实施方式可包括以下特征中的一个特征、或它们的任何组合。
在一些具体实施中，声学反射体由导热率为50W/m-K或更大(例如，96W/m-K)的材料形成。
在某些具体实施中，全向声偏转器包括板，该板安装到声学反射体上以与其形成声腔。该板具有不规则表面。
在一些示例中，该板安装到声学反射体上以便与其形成声密封。
在某些示例中，不规则表面被布置成容纳第二电子部件。
在一些情况下，不规则表面包括沿板的第一侧延伸到声腔中的特征部。
在某些情况下，该特征部包括凸块，该凸块被布置成容纳第二电子部件沿与声腔相对的板的第二侧的放置。
在一些具体实施中，大致锥形的外表面被构造成邻近声学驱动器的声学辐射表面设置，并且声学反射体具有截锥形形状，该截锥形形状包括被构造成相对于声学驱动器的运动轴线居中的顶表面。声学反射体在顶表面中具有延伸到声腔中的开口，从而使得来自声学驱动器的声能能够传入声腔中。
在某些具体实施中，声学反射体的内表面限定突出部，该突出部包括用于接触第一电子部件的区域。
在另一方面，扬声器系统包括声学壳体；联接到声学壳体的声学驱动器；用于为声学驱动器供电的电路；以及全向声偏转器。该全向声偏转器包括声学反射体，该声学反射体具有大致锥形的外表面，该外表面被构造成邻近声学驱动器的声学辐射表面设置，以及与外表面相对的内表面。内表面限定被构造成联接到电路的第一电子部件的区域，使得热从第一电子部件转移到声学反射体的外表面。
实施方式可包括上述和/或下述的特征中的一者、或它们的任何组合。
在一些具体实施中，扬声器系统包括基部，该基部被构造成联接到全向声偏转器以在它们之间形成隔室。
在某些具体实施中，声学反射体限定一个或多个安装柱，用于将基部安装到全向声偏转器。
在一些示例中，电路设置在隔室内。
在某些示例中，扬声器系统包括电池组，该电池组设置在隔室内，用于为电路供电。
在一些情况下，基部与全向声偏转器形成防水密封。
在某些情况下，全向声偏转器包括具有第一锥度的周边边缘，并且基部包括具有第二锥度的周边边缘，该第二锥度被构造成与第一锥度配合以形成声密封。
在一些具体实施中，该区域经由热界面材料联接到第一电子部件。
在某些具体实施中，热界面材料具有至少1W/m-K(例如，约3W/m-K)的热导率。
在一些示例中，热界面材料在第一电子部件和声学反射体之间被压缩约25％至约75％。
在某些示例中，声学驱动器沿全向声偏转器的外表面提供有助于强制对流冷却的交变气流。
在一些情况下，声学壳体包括一对无源辐射器，该一对无源辐射器被构造成由声学驱动器提供的声能驱动，使得无源辐射器在声学上彼此同相驱动并且在机械上彼此异相驱动，以使声学壳体的振动最小化。
在某些情况下，声学反射体包括用于将声学反射体联接到声学驱动器的支腿，使得大致锥形的外表面邻近声学驱动器的声学辐射表面设置。
附图说明
图1A和图1B分别为扬声器系统的透视图和剖视图。
图2为图1A的扬声器系统的声学组件的透视图。
图3为图2的声学组件的偏转器子组件的剖视图。
具体实施方式
已知全向扬声器系统具有多重有益效果。这些有益效果包括当扬声器系统由于反射而靠近边界诸如房间内的墙壁放置时，声像更加宽阔。另一个有益效果是，扬声器系统不一定要在特定方向上取向就可以实现最佳高频覆盖。第二个优点对于其中扬声器系统和/或收听者可能正在移动的移动扬声器系统来说是非常理想的。
本公开基于以下认识：此类全向扬声器系统的无源声学部件(例如，声偏转器)可还用于用作将热从封装在扬声器系统内的产热电子部件传导出去的散热器的另一个目的。经由声学驱动器的正常操作产生的交变(a/c)气流可用于为无源声学部件提供强制对流冷却，从而进一步增强远离产热电子部件的热传递。
在下述示例中，声偏转器形成密封体积的上壁，该密封体积容纳电子器件和电池组(例如，锂离子电池)。电子器件可包括产热部件，诸如音频放大器和用于电池组的充电控制电路。这种产热可导致在密封体积中出现不期望的热条件。尤其是锂离子电池受有限的操作范围的限制，因此需要从该体积有效地转移热，以便改善其中的热条件。
通过使用导热材料制造出声偏转器，并且将声偏转器放置成与产热部件接触，改善了壳体体积外的热传导。此外，该偏转器位于声学驱动器附近，该声学驱动器充当有助于声偏转器的冷却效果的交变气流的源。
图1A和图1B分别示出了扬声器系统100的透视图和剖视图，该扬声器系统包括呈大致圆柱形的套管形式的外壳102，该外壳容纳声学组件104；以及顶盖106，该顶盖密封外壳102的顶端并且提供物理用户界面108。外壳102包括多个穿孔，这些穿孔允许来自声学组件104的声能从中穿过。
参见图1B和图2，声学组件104由声学子组件110和偏转器子组件112组成。声学子组件110包括固定到竖直声学壳体116的单个向下发射声学驱动器114。一对无源辐射器118布置在壳体116的相对侧壁上。无源辐射器118被构造成由来自音频源(未示出)的音频信号驱动，使得无源辐射器118在声学上彼此同相驱动并且在机械上彼此异相驱动，以使壳体116的振动最小化。
声学驱动器114上方以及壳体116内部的区域内与无源辐射器118“密封”在一起的体积限定了声室。无源辐射器118的隔膜由声学驱动器114的操作引起的声室内的压力变化驱动。
偏转器子组件112包括全向声偏转器120和底盖(a/k/a基部122)，该全向声偏转器和底盖联接在一起以形成隔室124，该隔室容纳为扬声器系统100供电的电子器件。这些电子器件包括电池组128和包括安装到其上的多个电子部件的印刷电路板130。电子部件130包括放大器芯片和电池充电器芯片等其他电子部件。然而，电池组128可具有相对较低的温度极限。例如，在一些情况下，电池组128在充电时具有约52摄氏度的温度极限，而在不充电时具有约70摄氏度的温度极限。如下文讨论的，为了帮助热从隔室124传出以为电池组128提供更合适的热条件，声偏转器120可由高导热材料形成。
全向声偏转器120具有四个竖直支腿132(a/k/a“安装柱”)，壳体116安装在这四个竖直支腿上。由声学驱动器114产生的声能向下传播，并且由声偏转器120的声学反射体134偏转到标称水平方向上。
存在四个大致矩形的开口136。每个开口136由壳体116、声偏转器120和一对竖直支腿132限定。这四个开口136为传递水平传播的声能的声孔。应当理解，声能在给定方向上的传播包括例如由于衍射而传播的声能传播。
示出的声偏转器120具有标称截锥形形状，该标称截锥形形状被构造成相对于声学驱动器114的运动轴线居中(即，同轴)。在其他示例中，锥形外表面在圆锥的底部和顶点之间的斜率(a/k/a“圆锥轴”)不是恒定的。例如，外表面可具有非线性倾斜轮廓，诸如抛物线轮廓或由截短的旋转双曲面描述的轮廓。值得注意的是，声偏转器120的主体由导热材料(例如，具有至少50W/m-K的热导率的材料)诸如金属制成。在一些情况下，主体由具有96W/m-K的热导率的铸铝A380形成。
参见图3，主体134的内表面限定一个或多个突出部200(示出了一个)，用于直接或间接接触散热电子部件(例如，放大器芯片和/或电池充电器芯片)中的一者或多者，使得热从电子部件转移到声学反射体134的外表面。在示出的具体实施中，突出部200经由热界面材料(例如，导热垫204)联接到第一电子部件202。在一些情况下，导热垫204由可压缩的导热材料形成。使用可压缩材料有助于适应尺寸公差，以有助于消除气隙。在一些情况下，热界面材料在第一电子部件202和声学反射体134之间被压缩约25％至约75％。优选地，导热垫204具有至少约1W/m-K，并且优选地具有至少约3W/m-K的热导率。合适的热垫购自ParkerChomerics，Woburn，MA(马萨诸塞州沃本市)，其商品名为THERM-A-GapTM导热间隙填充垫。
热远离电子部件(例如，第一电子部件202)被传导至声学反射体134的外表面。声学驱动器114的正常操作沿该外表面提供有助于声学反射体134的对流冷却的交变的(a/c)气流。通过这种对流和传导热传递，从隔室124中去除了足够的热，以为电池组128提供合适的热条件。
仍参见图3，板206安装到声学反射体134上(例如，经由螺纹形成螺钉)以与其形成声腔208。可在板206和声学反射体134之间的界面处提供垫圈材料以有助于确保气紧密的密封。
在声学反射体134的顶表面中提供开口210。开口210延伸到声腔208中，从而允许来自声学驱动器114(图1B)的声能传入声腔208中。吸声材料212设置在该开口中。该吸声材料212衰减在最低阶圆对称谐振模式的峰值附近和峰值处存在的声能。在一些具体实施中，选择开口210的直径，使得从声学驱动器114(图1B)传播的声能的所得衰减被限制在可接受的水平，同时实现声谱平滑的期望水平。
值得注意的是，板206包括凸块214，该凸块被布置成容纳一个或多个相对较高的部件(例如，电容器216)在印刷电路板130上的放置。凸块214还在声腔208内提供不规则表面。该不规则表面可还有助于破碎某些声驻波。
在一些具体实施中，基部122为两次注射模制的塑料部件并且包括由聚碳酸酯(PC)/ABS模制的内碗218；以及由热塑性聚氨酯(TPU)形成的外层220。基部122为电池组128和印刷电路板130提供主支撑件。在这方面，印刷电路板130固定到电池组128(例如，利用螺钉)以形成电子子组件。然后将该电子子组件固定到基部122(例如，利用螺钉)。然后利用螺纹形成螺钉将基部122固定到形成于声学反射体134中的凸台222。基部122包括锥形周边边缘224，该锥形周边边缘接合声学反射体134上的配合锥形边缘226以形成防水密封。基部122上的TPU外层220有助于提供与声偏转器120的非常紧密的密封。该密封有助于防止电子器件受潮，但它也保持滞留在隔室124中的热，因此导电声偏转器120成为热冷却设计的工具部件。
电子器件126可经由布线电连接到声学驱动器114(图1B)和用户界面108(图1A)，该布线可穿过声学反射体134和/或声学壳体116中的一个或多个孔。索环可用于在布线和孔之间提供密封。
已描述了多个实施方式。然而，应当理解，在不脱离本文所述发明构思的范围的情况下，可进行附加修改，并且因此，其他实施方式在以下权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种全向声偏转器，包括：
声学反射体，所述声学反射体具有锥形的外表面、以及与所述外表面相对的内表面；以及
板，所述板安装到所述声学反射体以与其形成声腔，所述板具有不规则表面，
其中所述内表面限定被构造成联接到第一电子部件的区域，使得热从所述第一电子部件转移到所述声学反射体的所述外表面，
其中所述锥形的外表面被构造成邻近声学驱动器的声学辐射表面设置，并且
其中所述声学反射体具有截锥形形状，所述截锥形形状包括被构造成相对于所述声学驱动器的运动轴线居中的顶表面，所述声学反射体在所述顶表面中具有延伸到所述声腔中的开口，从而使得来自所述声学驱动器的声能能够传入所述声腔中。
2.根据权利要求1所述的全向声偏转器，其中所述声学反射体由导热率为50W/m-K或更大的材料形成。
3.根据权利要求1所述的全向声偏转器，其中所述板安装到所述声学反射体以便与其形成声密封。
4.根据权利要求1所述的全向声偏转器，其中所述不规则表面被布置成容纳第二电子部件。
5.根据权利要求1所述的全向声偏转器，其中所述不规则表面包括沿所述板的第一侧的特征部，所述特征部延伸到所述声腔中。
6.根据权利要求5所述的全向声偏转器，其中所述特征部包括凸块，所述凸块被布置成容纳第二电子部件沿所述板的第二侧的放置，所述第二侧与所述声腔相对。
7.根据权利要求1所述的全向声偏转器，其中所述声学反射体的所述内表面限定突出部，所述突出部包括用于接触所述第一电子部件的所述区域。
8.一种扬声器系统，包括：
声学壳体；
声学驱动器，所述声学驱动器联接到所述声学壳体；
电路，所述电路用于给所述声学驱动器供电，所述电路包括第一电子部件；和
全向声偏转器，所述全向声偏转器包括声学反射体，所述声学反射体具有锥形的外表面、以及与所述外表面相对的内表面，所述外表面被构造成邻近所述声学驱动器的声学辐射表面设置；以及
板，所述板安装到所述声学反射体以与其形成声腔，所述板具有不规则表面，
其中所述内表面限定被构造成联接到所述第一电子部件的区域，使得热从所述第一电子部件转移到所述声学反射体的所述外表面，
其中所述锥形的外表面被构造成邻近声学驱动器的声学辐射表面设置，并且
其中所述声学反射体具有截锥形形状，所述截锥形形状包括被构造成相对于所述声学驱动器的运动轴线居中的顶表面，所述声学反射体在所述顶表面中具有延伸到所述声腔中的开口，从而使得来自所述声学驱动器的声能能够传入所述声腔中。
9.根据权利要求8所述的扬声器系统，还包括基部，所述基部被构造成联接到所述全向声偏转器以在其间形成隔室。
10.根据权利要求9所述的扬声器系统，其中所述声学反射体限定用于将所述基部安装到所述全向声偏转器的一个或多个安装柱。
11.根据权利要求9所述的扬声器系统，其中所述电路设置在所述隔室内。
12.根据权利要求9所述的扬声器系统，还包括电池组，所述电池组设置在所述隔室内，以用于为所述电路供电。
13.根据权利要求8所述的扬声器系统，其中所述区域经由热界面材料联接到所述第一电子部件。
14.根据权利要求13所述的扬声器系统，其中所述热界面材料具有至少1W/m-K的热导率。
15.根据权利要求13所述的扬声器系统，其中所述热界面材料在所述第一电子部件和所述声学反射体之间被压缩25％至75％。
16.根据权利要求8所述的扬声器系统，其中所述声学驱动器沿所述全向声偏转器的所述外表面提供有助于强制对流冷却的交变气流。
17.根据权利要求8所述的扬声器系统，其中所述声学壳体包括一对无源辐射器，所述一对无源辐射器被构造成通过由所述声学驱动器提供的声能而被驱动，使得所述无源辐射器在声学上彼此同相被驱动并且在机械上彼此异相被驱动，以使所述声学壳体的振动最小化。
18.根据权利要求8所述的扬声器系统，其中所述声学反射体由导热率为50W/m-K或更大的材料形成。
19.根据权利要求8所述的扬声器系统，其中所述板安装到所述声学反射体以便与其形成声密封。
20.根据权利要求8所述的扬声器系统，其中所述不规则表面被构造成容纳第二电子部件沿所述板的第二侧的放置，所述第二侧与所述声腔相对。
21.根据权利要求8所述的扬声器系统，其中所述声学反射体包括用于将所述声学反射体联接到所述声学驱动器的支腿，使得所述锥形的外表面邻近所述声学驱动器的声学辐射表面设置。
22.根据权利要求9所述的扬声器系统，其中所述基部与所述全向声偏转器形成防水密封。
23.根据权利要求22所述的扬声器系统，其中所述全向声偏转器包括具有第一锥度的周边边缘，并且所述基部包括具有第二锥度的周边边缘，所述第二锥度被构造成与所述第一锥度配合以形成所述防水密封。
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