CN111567062A - 平板扬声器 - Google Patents

Abstract

圆形平板扬声器包括具有相反向的前表面和后表面的共振面板。激励器设置在面板的轴向中心处并且耦接到面板的后表面以使面板在激励器的工作下振动以产生声音。提供框架以安装在表面中并且使面板的后表面围绕面板的整个外边界固定到框架，使得当安装在安装表面中时并且当面板在激励器的工作下由激励器引起振动时，面板的外边界相对于安装表面固定。提供了用于在不包含模式分配装置的情况下引起面板、支撑框架和激励器的固有振荡模式的非圆形对称失真的装置。

Description

平板扬声器

本发明涉及一种用于安装在表面中的平板扬声器，尤其涉及一种具有圆形共振面板区域的平板扬声器。

背景技术

随着对于可能喜欢简约或更清洁设计的住宅和商业空间的室内设计考虑的发展，近年来音频和视听技术已经显著发展。因此，与这些设计理念相称的不显眼的视听硬件已经变得越来越受欢迎，例如越来越薄的壁挂式显示屏，由于它们的轮廓减小，这些显示屏提供与大屏幕体验相称的高质量音频输出的能力越来越有限。

此外，为视频和游戏伴奏的最新音频标准可包括多达十二个不同的扬声器。杜比全景声(RTM)系统使用七个环绕立体声扬声器，一个低音扬声器和四个顶置扬声器，这导致声学硬件的激增。此外，随着要安装的扬声器数量的增加，安装的便利性变得越来越重要。

隐藏式扬声器提供了一种解决这些设计和音频需求的方法。一种隐藏式扬声器的可用设计是平板扬声器。一种特别的隐藏式平板扬声器设计是所谓的“隐形”平板扬声器，其被配置为安装在诸如房间的立柱墙(studwork wall)之类的表面中，以便与墙壁齐平并且相对于墙壁是等效隐形的。这些“隐形”扬声器是受欢迎的，因为它们可以避免房间内硬件和布线的剧增，并且是完全隐藏式的。在我们之前的英国专利申请GB2527533中描述了这种隐形平板扬声器。这些产品通常作为优质音频产品提供，具有精细设计的音频设计，并且需要相对复杂和专业的安装。这可能使得提供这种隐藏式音频系统，特别是对例如家庭影院系统的补充的成本相对较高，并且安装要求也相对复杂，从而使得隐形扬声器系统被认为是许多潜在买家不可接受的，例如对于那些可能希望在家中提供一个隐藏式扬声器系统的大众市场音频消费者而言。

在这种背景下，设计了当前公开的平板扬声器和相关的公开内容。

发明内容

考虑到上述背景的内容，本发明人已经认识到，提供可隐形安装在安装表面中的圆形开口中的平板扬声器将会提供一种有利且可接受的方式来提供一种音频输出装置，该音频输出装置解决了当前设计理念需求以及当前视听技术的声学限制和要求。

因此，从一个方面来看，本公开提供了一种用于安装在安装表面中的平板扬声器。该平板扬声器包括：共振面板，该共振面板可插入安装表面中的圆形开口中并且具有前表面，该前表面具有成形为大致圆形的外边界，当平板扬声器安装在安装表面中时，前表面在安装表面中面朝外，并且共振面板还具有与前表面相反向的后表面；激励器，基本上位于圆形共振面板的轴向中心处并耦接到共振面板的后表面，以使共振面板在激励器的工作下振动以产生声音；支撑框架，用于安装在安装表面中，并且使共振面板的后表面围绕共振面板的基本上整个外边界固定到其上，使得当安装在安装表面中时以及当共振面板在激励器的工作下由激励器引起振动时，共振面板的外边界相对于安装表面固定；以及模式分配装置，其构造成在使用中，在不包含该模式分配装置的共振面板、支撑框架和激励器的组合件中响应于激励器的工作而引起共振面板的固有振荡模式的非圆形对称失真。

在本公开设计的“隐形安装的”平板扬声器中，类似于上述背景技术中公知的那些扬声器，平坦共振面板安装到支撑框架，平板扬声器通过该支撑框架连接到一结构，诸如墙壁或立柱的周围后表面，使得平坦共振面板基本上与表面齐平。通过在具有内部尺寸的墙壁中形成开口使得共振面板在安装后填充表面中的开口，平板扬声器可以是“隐形的”或等效地与表面融合或形成表面本身的一部分，特别是当在面板与周围表面之间的任何间隙被覆盖，和/或面板和周围表面一起被例如薄的石膏皮(skim)覆盖时。

对于安装成与表面齐平以在表面中保持“隐形”的扬声器，重要的是即使当平板被激励以振动并产生声音时，(例如墙壁的)表面与平板之间也不存在不连续性，因为在面板和周围表面之间的连接处的覆盖物，例如石膏皮，的弹性不足以承受局部的相对运动，并且因此会破裂，从而对表面的修饰产生不良影响。

然而，在本设计的平板扬声器中，共振面板固定或结合到通常相对刚性的支撑框架上，该支撑框架从后面围绕其外边界支撑面板。这样，当平板扬声器在使用中(例如通过支撑框架)固定安装在表面中时，共振面板的结合成一体的边缘相对于支撑框架基本上不可移动，从而在使用中也相对于安装表面不可移动。结果，即使当共振面板由激励器激励振动时，在平板边缘处的表面与周围墙壁之间也不存在不连续性。这意味着平板扬声器可以安装成与安装表面齐平并且在面板与安装表面之间的连接处被无缝地覆盖，使得它们在使用中可以在安装表面中看起来基本上隐形。

由于面板相对于支撑框架固定，面板的声波发生不是通过整个面板的活塞运动实现的(如在传统动态扬声器的隔膜或锥体的情况下那样)。相反，声波通过激励器(其可以是动线圈激励器或另一个适当的电信号-运动换能器)激励面板材料偏离其静止位置以在振动模式下沿其长度在其固定外边界之间振动来产生。在这种情况下，振动模式取决于从激励点到扬声器的受约束边缘的距离，其中在这些振动模式下，面板更加固有地共振(共振模式)，并且在这些振动模式下，驱动激励器的电信号可以更容易地传递更大量的能量。此外，共振模式还取决于其他因素，这些因素对面板材料变形以产生声学信号起反作用(例如将激励器音圈耦接到面板的相对刚性圆脚)。可传递到扬声器的不同振动模式中的能量大小决定了平板扬声器的传递函数-即其频率响应。

为了将足够的振动能量传递到跨越低频范围(LF)、中频范围(MF)和高频范围(HF)的一系列频率中以产生高质量的音频响应，这种设计的之前的“隐形”平板扬声器采用了矩形共振面板，其中，一个或多个激励器位于特定位置以产生声学设计的响应。矩形共振面板确保从激励器到共振面板边界的距离在面板周围并不完全一样，使得面板具有沿着表面的一系列路径，面板可以被激发以向这些路径产生不同的共振频率。从激励器到共振面板边界的距离的变化有助于确保平板扬声器的频率响应基本上平滑。换句话说，平板扬声器的频率响应在频率响应中没有表现出那么多或者所断言的不利陷波或波峰或波谷，特别是在低频区域和中频区域中。

相反，本发明人已经认识到，在使用圆形共振面板的情况下，如在本公开的平板扬声器设计中，由于共振面板的圆形几何形状，这种频率响应的范围不是固有可用的。特别地，为了产生响亮的音频，平板扬声器的激励器基本上居中地安装在共振面板上，使得激励器尽可能远离共振面板的所有侧面上的固定边界，从而允许共振面板最大振动，导致高效的声音产生。因此，利用边缘固定的圆形共振面板中的居中安装的激励器，从激励器位置到围绕面板的面板固定边缘的距离不存在固有变化，因此，该面板的固有频率响应具有共振波峰和波谷，特别是在LF范围内，并且通常传递到中频范围频率的能量比传递到低频范围频率的能量显著多得多，从而产生一些用户可能认为是“小”的声音响应。

有鉴于此，本发明人已经认识到，可以提供一种隐藏式且易于安装的扬声器，该扬声器具有圆形平板扬声器的理想良好音频响应，在该平板扬声器中，共振面板围绕其外边界界定到支撑框架上，从而可隐形地安装在表面中，在该平板扬声器中，面板由基本上居中定位的激励器激励，在该平板扬声器中，提供有模式分配装置，其被配置为在使用中在不包含该模式分配装置的共振面板、支撑框架和激励器的组合件中响应于激励器的工作而引起共振面板的固有振荡模式的非圆形对称失真。通过模式分配装置引起共振面板的固有振荡模式的非圆形对称失真，圆形平板扬声器的固有频率响应被调整以平滑输出共振波峰和波谷，并平衡频谱，特别是LF和中频，以产生理想的且可感知的“良好”音频响应。

模式分配装置对圆形平板扬声器的频率响应的影响具体地可以在图1中看到，图1示出了具有模式分配装置和没有模式分配装置的如上所述的圆形平板扬声器的仿真频率响应。具有用三角形表示的数据点的线示出了在没有模式分配装置的情况下的所述平板扬声器的频率响应。可以看出，频率响应呈现出几个明显的波峰和陷波，特别是在低频和中频(即，低于10kHz)，当然在频率响应的高频区域中仍然存在波峰和陷波。此外，可以看出中频范围(通常约200-2000Hz)的可再现声强相对较高，而低频范围(低于约200Hz)再现性相对较弱。具有用圆圈表示的数据点的线示出了含有模式分配装置的所述平板扬声器的频率响应。可以看出，与实线所示相比，频率响应平滑得多。波峰的高度和陷波的深度都已减小到使频率响应基本上变平，从而由平板扬声器产生的音频质量提高，特别是在低频和中频。此外，可以看出，低频范围的频率响应特别是通过从中频范围转移一些能量来增强的。

可再现频率的这种重新分配和平滑是由模式分配装置引起共振面板的固有振荡模式的非圆形对称失真来实现的。从图2A和2B中可以看出，图2A和2B是说明在没有模式分配装置的情况下在共振模式下共振面板中的位移的示意图。图2A示出了第一共振模式，图2B示出了第二共振模式，其中面板的固定边缘到面板后部到激励器的相对刚性圆柱形脚部的固定表示边界条件。从图2A和2B可以看出，在这些共振模式下面板激励造成的位移强度是显著的，这意味着大量的能量耦合到其中。

另一方面，图2C和2D是说明向面板组合件添加了模式分配装置时共振面板中在共振模式下的位移示意图。图2C示出了第一共振模式，图2D示出了第二共振模式。因此，可以看出，在共振模式下的位移强度大大降低，这意味着多余的能量耦合到其他振动模式中，从而使振动能量能够耦合到更广范围的不同频率的产生中。还应当理解，(具有模式分配装置的)共振面板的第一和第二共振模式的位移是由模式分配装置施加到共振面板的非圆形对称失真来实现的。实际上，(具有模式分配装置的)共振面板的共振模式的位移在共振面板上不是均匀旋转对称的。该模式分配装置能够平滑和改善圆形平板扬声器的音频响应。本发明人已经在具有圆形共振面板的平板扬声器中包含了模式分配装置，这产生了平板“可隐形安装的”扬声器，其易于安装并且还提供可感知的“良好”音频响应。

如上所述，尽管在传统的活塞式锥体扬声器中使用圆锥体以通过锥体的活塞运动产生声音，但这是完全不同的扬声器技术。这是因为活塞式锥体扬声器中的锥体的边缘被布置成活塞运动。相比之下，平板扬声器中的共振面板的边缘受到物理约束，使得其相对于安装平板扬声器的表面基本固定。该受约束边缘的一个作用是存在恢复力，该恢复力用于每当激励器引起共振面板的中心区域的位移时将共振面板恢复到平坦平衡。恢复力的存在有助于确保由模式分配装置引起的共振面板的任何轻微不平衡不会影响共振面板产生声音的能力。这与在活塞式锥体扬声器中不同，其中在活塞式椎体扬声器中，扬声器锥体的活塞运动的失真对所产生的声音是有害的并且还可能损坏扬声器。

因此，提供了一种具有良好声学性能的平板扬声器，其可以容易地安装在表面内。共振面板的圆形形状可以容易地容纳在安装表面中的圆形开口中，该圆形开口可以使用例如槽刀或孔锯和传统钻头直接形成。进一步地，通过将激励器轴向居中地安装在共振面板的后表面上，实现了平板扬声器的易于组装和有效声学工作。这样，从激励器到共振面板边界的距离在整个激励器周围基本都相同。此外，当激励器轴向居中地安装在共振面板的后表面上时，激励器相对于共振面板后表面的轴向角在激励器的工作期间保持基本不变(激励器安装在离开共振面板中心的位置时并不是这样的)。又进一步地，通过提供模式分配装置来确保平板扬声器的良好声学性能，该模式分配装置抵消了将激励器基本上安装在圆形共振面板的轴向中心处的相反负面影响。因此，综合起来，所公开的平板扬声器易于安装和制造，同时还提供良好的声音质量。

通常，圆形形状的部件，例如本公开设计的平板扬声器中的支撑框架和面板材料，与矩形或方形部件相比制造相对困难且昂贵，特别是在涉及小批量的情况下，因为需要设计、制造和使用昂贵的工具来制造零件。

这在先前通常并不重要，因为这些“隐形安装”的平板扬声器具有矩形设计，因此部件更容易由大块材料例如通过机加工和冲压来制造。由于这些产品通常仅以较小批量手工完成而不是大规模制造，因此生产技术已根据市场需求进行了调整。

然而，本发明人已经认识到，由于本设计的圆形“隐形”平板扬声器更易于安装，因此对这些产品的需求可能很大。因此，将需要更大数量的本设计的圆形“隐形”平板扬声器。因此，可以克服由于制造零件所需的相对复杂和昂贵的工具的初始开发而导致的圆形部件之前的不理想性。

已经发现，在没有模式分配装置的情况下，从激励器到圆形共振面板的边界的基本均匀的距离将导致差的声音质量，例如由于平板扬声器的频率响应(特别是在低频和中频)中的声学假象(artefact)。这种假象通常是由于激励器的存在对共振面板的不同区域的运动上所施加的限制。在某些情况下，不利的假象将会是不包含模式分配装置的共振面板、支撑框架和激励器的组合件的频率响应的低频和中频区域中的一个或多个陷波和/或波峰的形式。通过包含模式分配装置，可以将来自频率响应的其他区域的声能重新分配到与陷波和/或波峰相对应的频率。这样，与陷波相对应的频率处的频率响应可以提高，并且与波峰相对应的频率处的频率响应可以降低，从而产生更均匀的频率响应，如图1中所示。

模式分配装置可以构造成在使用中，在不包含该模式分配装置的共振面板、支撑框架和激励器的组合件中响应于激励器的工作而引起共振面板的固有振荡模式的非旋转对称失真。应当理解，术语“非旋转对称”将被理解成是指共振面板的固有振荡模式的失真不存在旋转对称性。换句话说，在共振面板的固有振荡模式下共振面板的前表面的平面上的失真不会在共振面板的任何其他旋转角度处重复。因此，共振面板的频率响应中的声能可以特别有效地分配到频率响应中的陷波(并且从频率响应中的波峰中分配)。模式分配装置可以包括一个或多个部件，该一个或多个部件耦接到共振面板以增加其重量，以在共振面板、支撑框架和激励器的组合件中响应于激励器的工作而引起共振面板的固有振荡模式的失真。

该一种或多个部件可以由无毒金属形成。

该一个或多个部件可以由非铁材料形成，例如诸如不锈钢之类的基本上非铁金属。因此，当激励器是诸如动线圈激励器的磁基激励器时，该一个或多个部件与激励器的接近将不会干扰激励器的工作。该一个或多个部件可以基本上刚好在激励器外部耦接到共振面板。有利地，这最大化了该一个或多个部件的质量的影响。换句话说，如果质量块需要进一步远离共振面板的中心定位，则需要使用更大的质量块来实现类似的效果，这至少增加了平板扬声器的总重量和材料成本。

该一个或多个部件可以在沿着共振面板的后表面的方向上离开共振面板的中心耦接到共振面板。

该一个或多个部件可以是至少两个部件。每个部件可以与共振面板的中心不同地间隔开。因此，共振面板和该至少两个部件的组合没有用于划分包括该至少两个部件中的一个的第一区域和包括该至少两个部件中的另一个的第二区域的对称线。

该至少两个部件可以各自具有不同的质量。该至少两个部件可以各自成形为具有不同的形状。

该至少两个部件可以在相对于共振面板的中心至少60度的区域上间隔开。

该至少两个部件可以是至少四个部件。任何两个部件之间相对于共振面板的中心的最大角间距可小于180度。因此，部件可以在基本上整个共振面板上间隔开。

任何两个部件之间相对于共振面板的中心的最大角间距可小于150度。任何两个部件之间相对于共振面板的中心的最大角间距可小于130度。任何两个部件之间相对于共振面板的中心的最大角间距可小于110度。任何两个部件之间相对于共振面板的中心的最大角间距可小于100度。

该一个或多个部件可以耦接到共振面板的后表面。因此，在使用中，用户可以看到共振面板的前表面，而看不到该一个或多个部件，其中共振面板的前表面朝外进入由安装有平板扬声器的表面所界定的房间。

模式分配装置可以以凹陷的形式提供，该凹陷被限定在共振面板的前表面中并且构造成在将平板扬声器安装在安装表面期间被选择性地填充，以在不包含该模式分配装置的共振面板、支撑框架和激励器的组件中响应于激励器的工作而引起共振面板的固有共振振荡模式的失真。

共振面板和模式分配装置的组合件的质心可以沿着共振面板的前表面的方向离开共振面板的中心。

激励器可以经由脚部耦接到共振面板的后表面。模式分配装置可以设置在脚部外的共振面板的一个或多个区域处。脚部的使用确保来自激励器的能量有效地传递到共振面板。

模式分配装置可以布置成在使用中相对于穿过共振面板的中心的任何对称线不对称。

共振面板可具有小于30厘米的外径。因此，该平板扬声器与具有较大表面积的共振面板的平板扬声器相比，可以相对便宜地制造。此外，安装表面中的开口可以容易地使用孔锯形成。

共振面板可以成形为在共振面板的整个前表面上具有基本恒定的每单位面积密度。在一些实施例中，共振面板可以成形为具有在共振面板的不同区域中不同的每单位体积密度。

共振面板的最大厚度可以小于3毫米。在某些示例中，共振面板的最大厚度可以是大约2毫米。

共振面板的刚度可足以在激励器以基本上高的频率工作时从共振面板发出超过10kHz的高频声音。因此，共振面板成形为使得其适合用于再现高频声音。

共振面板的刚度足够低，以在激励器以基本上低的频率工作时从共振面板发出低于100Hz的低频声音。因此，共振面板成形为使得其适合用于再现低频声音。

在一个示例中，共振面板成形为具有预定的刚度，使得其适合用于再现频率大于10kHz的声音和频率低于100Hz的声音二者。

共振面板可包括内部区域和包围内部区域并延伸到共振面板的外边界的边界区域。边界区域中的共振面板的前表面可以限定有相对于内部区域中的共振面板的前表面的至少一部分的凹陷。因此，当平板扬声器安装在安装表面中时，表面覆盖物可以在边界区域上延伸但不在内部区域上延伸，由此内部区域安装成当被表面覆盖物覆盖时基本上与安装表面齐平。表面覆盖物可以是例如石膏。边界区域中的共振面板的前表面可以从内部区域中的共振面板的前表面的至少一部分凹陷0.5毫米和1毫米之间。

共振面板可以是压制面板。因此，共振面板可以通过压制形成。在示例中，共振面板可以通过以下方式形成：在压制机的第一挤压表面和第二挤压表面之间挤压共振面板坯料，其中第二挤压表面基本上与第一挤压表面相对；以及固化第一和第二挤压表面之间的共振面板坯料，以形成平板扬声器的共振面板。共振面板坯料可包括：表皮，其具有与第一挤压表面接触的外表面；以及至少一层预浸材料，其设置在表皮的内表面上，内表面与外表面相反向。本发明人已经发现：通过压制(代替例如机械加工)形成共振面板提供了一种具有正确机械特性(例如刚度)的共振面板，以在具有圆形共振面板的平板扬声器中提供示例性音频质量。

因此，通过挤压形成的共振面板可以具有加强表皮，从而产生加强共振面板。在共振面板由两个由预浸渍层隔开的表皮层形成的情况下，两个表皮层均可以被加强，使得共振面板形成基本上工字梁结构，该工字梁结构特别适合于当在如上所述的平板扬声器中被激励时再现高频声音。

预浸材料可以是包含编织纤维的树脂，例如涂覆了酚醛的玻璃编织树脂。因此，共振面板的刚度可以设置成使得面板可以用于再现大于10kHz的高频声音和低于100Hz的低频声音。

表皮可以由纤维板形成，例如纸。

本发明人已经发现，压制机中的高挤压力致使预浸料材料至少部分地在表皮层内延伸，从而为所得的共振面板产生特别坚硬的表皮。

在某些示例中，共振面板可以一体形成。共振面板可以基本上均匀地延伸到共振面板的外边界。换句话说，共振面板基本上足够硬，以在激励器的工作下偏转，进而在共振面板的外边界内的整个共振面板区域上产生音频输出。

支撑框架可包括用于将平板扬声器安装在安装表面中的安装部件。安装部件可以是螺纹孔和/或粘合剂的形式，并且可以布置成将支撑框架附接到安装表面的后侧。

共振面板的后表面可以通过粘合剂固定到支撑框架。可替代地或另外地，共振面板的后表面可以通过诸如螺钉的机械紧固装置固定到支撑框架。

激励器可以进一步安装到支撑框架。因此，激励器的工作可以直接使共振面板的内部区域相对于支撑框架移动。

支撑框架可以由塑料材料形成。

从另一方面来看，还提供了一种将平板扬声器安装在安装表面中的方法。该平板扬声器包括：共振面板，其可插入安装表面中的圆形开口中并具有前表面，该前表面具有成形为大致圆形的外边界，当平板扬声器安装在安装表面中时，前表面在安装表面中面朝外，并且共振面板还具有与前表面相反向的后表面；激励器，其基本上位于圆形共振面板的轴向中心处，并耦接到共振面板的后表面，以使共振面板在激励器的工作下振动以产生声音；支撑框架，用于安装在安装表面中，并且使共振面板的后表面围绕共振面板的基本上整个外边界固定到其上，使得当安装在安装表面中时以及当共振面板在激励器的工作下由激励器引起振动时，共振面板的外边界相对于安装表面固定；以及模式分配装置，其构造成在使用中，在不包含该模式分配装置的共振面板、支撑框架和激励器的组合件中响应于激励器的工作而引起共振面板的固有振荡模式的非圆形对称失真。该方法包括：在安装表面中形成圆形开口，该圆形开口的直径大于共振面板的外边界的直径；将平板扬声器插入圆形开口；并且将支撑框架固定在安装表面上，使得共振面板的前表面在安装表面中面朝外并且基本上与安装表面齐平地设置。

因此，上述平板扬声器可以容易地安装到安装表面中。

圆形开口可以使用孔锯形成。因此，圆形开口可以使用广泛使用的工具容易且精确地形成。

在安装期间，平板扬声器可以使用临时附接到平板扬声器并且延伸超过共振面板的外边界的条带或任何其他支撑部件而在安装表面中保持就位。

该方法还可以包括在将支撑框架固定在安装表面之后将覆盖物施加到安装表面。覆盖物可以至少延伸在安装表面和共振面板之间的接口上。

因此，平板扬声器的边缘可以通过施加在平板扬声器的边缘上以及共振面板的边界区域上的覆盖物而容易地隐藏。

在一些示例中，覆盖物可以基本上在整个共振面板上延伸，使得整个共振面板在使用中隐藏在覆盖物后面。

覆盖物可以是石膏。

平板扬声器可以是如上所述的。

附图说明

以下参考附图进一步描述本发明的实施例，附图中：

图1示出了具有和没有模式分配装置的圆形平板扬声器的共振面板的仿真频率响应；

图2A至图2D分别是示出两个不同共振面板中的每一个在两个不同共振模式下的位移的示意图；

图3是圆形平板扬声器的示意图；

图4是图3的平板扬声器的另一示意图；

图5是图3和图4所示的平板扬声器的剖视示意图；

图6是图3至图5所示的平板扬声器的共振面板的仰视示意图；

图7是与图3至图5所示的平板扬声器一起使用的共振面板的示意图；以及

图8是图3至图5所示的平板扬声器的共振面板的另一示例的仰视示意图。

具体实施方式

本公开描述了一种平板扬声器，其易于安装并且适合于大众市场使用。

图3是一种圆形平板扬声器的示意图。平板扬声器1用于安装在安装表面(未示出)中，并包括共振面板10、激励器30(见图4)、支撑框架20(参见图4)和模式分配装置50(参见图6)，激励器30用于使共振面板在激励器的工作下振动以产生声音，模式分配装置50用于在不包含模式分配装置50的共振面板10、支撑框架20和激励器30的组合件中响应于激励器30工作而引起共振面板10的固有振荡模式的非圆形对称失真。

共振面板10可插入安装表面中的圆形开口中。因此，在该示例中，共振面板10成形为大致圆形。共振面板具有前表面10a和与前表面10a相反向的后表面10b(见图6)。前表面10a具有成形为大致圆形的外边界。前表面10a布置成当平板扬声器1安装在安装表面中时在安装表面中朝向外面。在该示例中，共振面板的外边界区域12中限定有呈安装孔14形式的多个安装点。共振面板10的内部区域16限定在外边界区域12内。

图4是图3所示的平板扬声器的另一示意图。可以看出，平板扬声器1还包括支撑框架20和激励器30。共振面板10安装到支撑框架20上。具体地，共振面板10的与共振面板10的前表面10a相反向的后表面10b基本上围绕共振面板10的整个外边界安装到支撑框架20上。换句话说，共振面板10的外边界区域12安装到支撑框架20。支撑框架20被配置为在使用中安装在安装表面中，使得共振面板10的前表面10a布置成基本上与安装表面齐平地安装。激励器30基本上位于圆形共振面板10的轴向中心处。激励器的确切构型将在下面参照图5进一步说明。

从图4中可以看出，在该示例中，共振面板10的内部区域16成形为从共振面板10的外边界区域12向外突出。这样，当平板扬声器1要安装在安装表面中时，诸如石膏的表面修饰可以施加到安装表面上并延伸到共振面板10的外边界区域12上。外边界区域12与内部区域16之间的凸起的差基本上与待施加的表面修饰的厚度相同。因此，当平板扬声器1安装在安装表面中时，内部区域16可以与安装表面基本齐平。在该示例中，当平板扬声器1安装在安装表面中时，至少共振面板10的内部区域16的表面修饰可以预先确定基本类似于待最终施加到安装表面上的表面修饰。

图5是图3和图4所示的平板扬声器的横截面示意图。可以看出，支撑框架20使共振面板10的后表面10b基本上围绕共振面板10的整个外边界固定到其上。在该示例中，激励器30的第一部分32安装到支撑框架20。激励器30的第二部分34耦合到共振面板10的后表面10b。在该示例中，激励器的第二部分34经由脚部40耦合到共振面板10的后表面10b。因此，当共振面板10在激励器30工作下由激励器30引起振动时，共振面板10的外边界区域12保持固定到支撑框架20上并且基本上只有共振面板10的内部区域相对于支撑框架20振动。换句话说，共振面板10的外边界区域12相对于安装表面固定。这确保了安装表面的石膏或其他表面覆盖物不会被平板扬声器1的工作损坏。尽管上面描述了激励器30的第一部分32安装到支撑框架20，但应该理解，在某些示例中，激励器可以是惯性激励器。也就是说，激励器30的第一部分32可以具有足够的惯性质量，使得即使当激励器30的第一部分32没有安装到任何支撑框架20时，激励器30的工作也引起共振面板10的运动。

应该理解，共振面板10的后表面10b可以以各种方式固定到支撑框架20。例如，如图3所示，多个安装孔14可用于将共振面板10的外边界区域12固定到支撑框架20。可替代地或另外地，粘合紧固装置可以用来将共振面板10的后表面10b的外边界区域12固定到支撑框架20。在示例中，粘合剂可以基本上围绕共振面板10的后表面10b的整个外边界延伸。在其他示例中，粘合剂可以设置在围绕共振面板10的后表面10b的外边界的多个分布式位置中。

激励器30基本上位于共振面板10的轴向中心处，使得在围绕在脚部40处的激励器30的第二部分34的任何地方，从激励器30的第二部分34到共振面板10的外边界的最短距离均基本上相同。

在该示例中，激励器30的第一部分32包括电磁体，该电磁体可以通过输入电信号来激活和去激活。激励器30的第二部分34包括金属部件，例如线圈，当电磁体被激活时，该金属部件可被第一部分32的电磁体吸引和/或排斥。因此，响应于由输入电信号引起的激励器30的第一部分32的电磁体的工作，可以使共振面板振动并产生声音。所描述的激励器30可以称为动线圈激励器。应当理解，本领域技术人员了解可以用在平板扬声器中的其他激励器，包括其构造和工作的方法。其他激励器的示例包括动磁铁激励器、磁电机驱动器和压电激励器。

脚部40提供激励器30的第二部分34与共振面板10的后表面10b之间的接口。在该示例中，脚部40基本上是圆柱形的并且提供激励器30与共振面板10的后表面10b之间的圆形接口。

图6是图3至图5所示的平板扬声器的共振面板的仰视示意图。如已经参考前面附图所描述的，平板扬声器1的共振面板10的后表面10b经由脚部40安装到激励器30，该脚部40与共振面板的后表面10b接触。由于共振面板10的圆形几何形状以及脚部40和激励器30安装在共振面板10的中心，共振面板10设置有呈一个或多个部件50形式的模式分配装置，其耦接到共振面板10以增加其重量。一个或多个部件50布置成使得共振面板10与一个或多个部件50组合是非圆对称的。换句话说，在不包含模式分配装置的共振面板、支撑框架和激励器的组合件中响应于激励器的工作的共振面板的固有振荡模式是失真的。因此，已经发现，由于共振面板的圆形形状和激励器的中心安装而可能存在的平板扬声器的频率响应中的明显陷波和/或波峰的强度可以减小。在某些示例中，通过仔细定位模式分配装置，陷波和/或波峰可以基本上从频率响应中消除。以另一种方式观察，没有模式分配装置的平板扬声器的频率响应中的波峰的音频能量可以被重新分配到频率响应的严重衰减区域。

在该示例中，一个或多个部件50的布置是非旋转对称的。在该示例中，一个或多个部件50是金属配重的形式。在该示例中，金属配重由无毒金属形成。合适的无毒金属包括不锈钢。在该示例中，一个或多个部件50安装在共振面板10的后表面10b上。

尽管当前描述的示例使用四个金属配重50来提供模式分配装置，但是应该理解，模式分配装置可以以任何其他合适的方式提供。例如，共振面板10可以设置有一个或多个凹陷，该凹陷限定在其前表面10a中并且布置成在平板扬声器1安装在安装表面中期间例如用石膏填充。一个或多个凹陷可以被布置成使得当填充时，在不包含模式分配装置的共振面板、支撑框架和激励器的组合件中响应于激励器的工作的共振面板的固有振荡模式是失真的。

图7是与图3至图5所示的平板扬声器一起使用的共振面板的示意图。共振面板10由多个层11a、11b形成。共振面板10的前表面10a由表皮层11b提供，表皮层11b被支撑在芯层11a上。在示例中，共振面板10的后表面10b由与表皮层11b相反向的芯层11a的表面提供。在其他示例(未示出)中，共振面板10的后表面10b由另外的表皮层提供。表皮层11b通常由纤维基片材(例如纸)形成。芯层11a通常由矩阵构型形成。在该示例中，共振面板10可以通过在预浸渍条件下对芯层11a的组合件进行压制和固化来制造，并且在足够的热和压力下对表皮层11b进行压制以使得表皮层11b能够结合到芯层11a，从而产生坚固、轻质、坚硬的共振面板10。在该示例中，芯层11a由复合材料形成。

图8是图3至图5所示的平板扬声器的共振面板的另一示例的仰视示意图。除了下文提到的差异之外，共振面板10基本上如上文所述。具体地，模式分配装置由多个部件51、52、53、54提供，其中多个部件51、52、53、54中的至少一个与另一个的尺寸和形状不同。在该示例中，尽管第一部件51的深度大于第二部件52并且第一部件51的尺寸和形状与第二部件52的尺寸和形状不同，但第一部件51定位成基本上与第二部件52相反向。第三部件53位于共振面板10的后表面10b上，与第一部件51和第二部件52旋转地间隔开。第四部件54定位成基本上与第三部件53相反向。第四部件54的深度小于第三部件53的深度。第四部件54的尺寸和形状与第三部件53的尺寸和形状不同。此外，第一、第二、第三和第四部件51、52、53、54具体地定位成使共振面板10的固有振荡模式失真，基本上如上所述。

总之，提供了一种用于安装在安装表面中的平板扬声器(1)。平板扬声器(1)包括共振面板(10)，其可插入安装表面中的圆形开口中并具有前表面(10a)，前表面(10a)具有成形为大致圆形的外边界(12)。当平板扬声器(1)安装在安装表面中时，前表面(10a)在安装表面中面朝外。共振面板(10)还包括与前表面(10a)相反向的后表面(10b)。平板扬声器(1)还包括激励器(30)，激励器(30)基本上位于圆形共振面板(10)的轴向中心处并且耦接到共振面板(10)的后表面(10b)以使共振面板(10)在激励器(30)工作下振动以产生声音。平板扬声器(1)还包括支撑框架(20)，支撑框架(20)用于安装在安装表面中并且使共振面板(10)的后表面(10b)基本上围绕共振面板(10)的整个外边界(12)固定到其上，使得当安装在安装表面中并且当共振面板(10)在激励器(30)工作下由激励器(30)引起振动时，共振面板(10)的外边界(12)相对于安装表面固定。平板扬声器(1)还包括模式分配装置(50)，模式分配装置(50)配置成在使用中，在不包含模式分配装置(50)的共振面板(10)、支撑框架(20)和激励器(30)的组合件中响应于激励器(30)工作而引起共振面板(10)的固有振荡模式的非圆形对称失真。

在本说明书的整个说明书和权利要求书中，词语“包括”和“包含”以及它们的变体意味着“包括但不限于”，并且它们不意在(并且不)排除其他部件、整数或步骤。在本说明书的整个说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则单数形式包含复数形式。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有要求，否则说明书应被理解为除了单个之外还构思了多个。

结合本发明的具体方面、实施例或示例描述的特征、整数、特点或组应被理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施例或示例，除非与其不相容。本说明书中公开的所有特征(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)，和/或所公开的任何方法或过程的所有步骤，可以以任何组合进行组合，除了至少一些这样的特征和/或步骤是互斥的组合。本发明不限于任何前述实施例的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何所附权利要求书、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖特征或任何新颖组合或者所公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖步骤或任何新颖组合。

Claims (27)

1.一种平板扬声器，用于安装在安装表面上并包括：

共振面板，所述共振面板可插入所述安装表面的圆形开口中，并具有前表面，所述前表面具有成形为大致圆形的外边界，当所述平板扬声器安装在所述安装表面中时，所述前表面在所述安装表面中面朝外，并且所述共振面板还具有与所述前表面相反向的后表面；

激励器，所述激励器位于所述圆形共振面板的基本上轴向中心处并耦接到所述共振面板的所述后表面，以使所述共振面板在所述激励器的工作下振动，以产生声音；

支撑框架，所述支撑框架用于安装在所述安装表面中，并且所述共振面板的所述后表面基本上围绕所述共振面板的整个外边界固定到所述支撑框架，使得当安装在所述安装表面中时以及当所述共振面板在所述激励器的工作下由所述激励器引起振动时，所述共振面板的所述外边界相对于所述安装表面固定；以及

模式分配装置，所述模式分配装置构造成在使用中，在不包含所述模式分配装置的所述共振面板、所述支撑框架和所述激励器的组合件中响应于所述激励器的工作而引起所述共振面板的固有振荡模式的非圆形对称失真。

2.如权利要求1所述的平板扬声器，其特征在于，所述模式分配装置构造成在使用中，在不包含所述模式分配装置的所述共振面板、所述支撑框架和所述激励器的所述组合件中响应于所述激励器的工作而引起所述共振面板的固有振荡模式的非圆形对称失真。

3.如权利要求1或2所述的平板扬声器，其特征在于，所述模式分配装置包括一个或多个部件，所述一个或多个部件耦接到所述共振面板以增加其重量，以在所述共振面板、所述支撑框架和所述激励器的所述组合件中响应于所述激励器的工作而引起所述共振面板的所述固有振荡模式的所述失真。

4.如权利要求3所述的平板扬声器，其特征在于，所述一个或多个部件由无毒金属形成。

5.如权利要求3或4所述的平板扬声器，其特征在于，所述一个或多个部件在沿着所述共振面板的后表面的方向上离开所述共振面板的中心耦接到所述共振面板。

6.如权利要求5所述的平板扬声器，其特征在于，所述一个或多个部件是至少两个部件，并且其中每个部件与所述共振面板的所述中心不同地间隔开。

7.如权利要求6所述的平板扬声器，其特征在于，所述至少两个部件相对于所述共振面板的所述中心在至少60度的区域上间隔开。

8.如权利要求6或7所述的平板扬声器，其特征在于，所述至少两个部件是至少四个部件，并且其中任何两个部件之间相对于所述共振面板的所述中心的最大角间距小于180度。

9.如权利要求3至8中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述一个或多个部件耦接到所述共振面板的所述后表面。

10.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述共振面板和所述模式分配装置的组合件的质心在沿着所述共振面板的所述前表面的方向上离开所述共振面板的中心。

11.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述激励器经由脚部耦接到所述共振面板的所述后表面，并且其中，所述模式分配装置设置在所述脚部外的所述共振面板的一个或多个区域处。

12.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述模式分配装置布置成在使用中相对于穿过所述共振面板的所述中心的任何对称线不对称。

13.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述共振面板的外径小于30厘米。

14.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述共振面板成形为在所述共振面板的所述前表面上具有基本恒定的每单位面积密度。

15.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述共振面板的最大厚度小于3毫米。

16.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述共振面板的刚度足以当所述激励器以基本上高频工作时引起所述共振面板发出超过10kHz的高频声音。

17.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述共振面板的刚度足够低，以当所述激励器以基本上低频工作时引起所述共振面板发出低于100Hz的低频声音。

18.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述共振面板包括内部区域和围绕所述内部区域并且延伸到所述共振面板的所述外边界的边界区域，其中，所述边界区域中的所述共振面板的所述前表面限定有相对于所述内部区域中的所述共振面板的所述前表面的至少一部分的凹陷。

19.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述共振面板是压制面板。

20.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述支撑框架包括用于将所述平板扬声器安装在所述安装表面中的安装部件。

21.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述共振面板的所述后表面通过粘合剂固定到所述支撑框架。

22.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述激励器还安装到所述支撑框架。

23.如前述权利要求中任一项所述的平板扬声器，其特征在于，所述支撑框架由塑料材料形成。

24.一种将平板扬声器安装在安装表面中的方法，所述平板扬声器包括：

共振面板，所述共振面板可插入所述安装表面的圆形开口中，并具有前表面，所述前表面具有成形为大致圆形的外边界，当所述平板扬声器安装在所述安装表面中时，所述前表面在所述安装表面中面朝外，并且所述共振面板还具有与所述前表面相反向的后表面；

激励器，所述激励器位于所述圆形共振面板的基本上轴向中心处并耦接到所述共振面板的所述后表面，以使所述共振面板在所述激励器的工作下振动，以产生声音；

支撑框架，所述支撑框架用于安装在所述安装表面中，并且所述共振面板的所述后表面基本上围绕所述共振面板的整个外边界固定到所述支撑框架，使得当安装在所述安装表面中时以及当所述共振面板在所述激励器的工作下由所述激励器引起振动时，所述共振面板的所述外边界相对于所述安装表面固定；以及

模式分配装置，所述模式分配装置构造成在使用中，在不包含所述模式分配装置的所述共振面板、所述支撑框架和所述激励器的组合件中响应于所述激励器的工作而引起所述共振面板的固有振荡模式的非圆形对称失真，所述方法包括：

在所述安装表面上形成一个圆形开口，其直径大于所述共振面板的所述外边界的直径；

将所述平板扬声器插入所述圆形开口中；以及

将所述支撑框架固定在所述安装表面处，使得所述共振面板的所述前表面在所述安装表面中面朝外并且基本上与所述安装表面齐平地设置。

25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述圆形开口使用孔锯形成。

26.如权利要求24或25所述的方法，其特征在于，还包括在所述支撑框架固定在所述安装表面之后将覆盖物施加到所述安装表面，其中所述覆盖物在所述安装表面与所述共振面板之间的至少一个接口上延伸。

27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述覆盖物是石膏。

Images