CN111954135A - 一种带音梁及音隧的全频段高音质电子产品扬声器 - Google Patents

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Abstract

一种带音梁及音隧的全频段高音质电子产品扬声器，包括音圈、金属板、振膜及导磁结构；振膜呈环状，其外缘结合于扬声器外框，内缘结合于金属板外周部，金属板的中部对应音圈上端设置；振膜上设有桥式音梁，音梁呈环状架设于振膜内缘处上表面，并在扬声器的水平方向上位于金属板外侧；振膜上表面上设有四条沟槽，将位于桥式音梁外侧的振膜表面等分成四块共振区；各沟槽均横穿桥式音梁，沟槽凹设于振膜的上表面形成音隧。本发明将振膜由自由振动模式改变为规范振动模式，从振动、共鸣、发声的角度解决了电子产品扬声器高音区亮不出来，低音区浑厚圆润不够的问题，实践证明该改进方案具有突出的实质性特点和显著的技术进步，并且获得了明显的技术效果。

Description

一种带音梁及音隧的全频段高音质电子产品扬声器
技术领域
本发明涉及扬声器，具体涉及一种带音梁及音隧的全频段高音质电子产品扬声器，该电子产品扬声器可应用于耳机、耳麦、手机、平板电脑、笔记本电脑等电子产品中。
背景技术
扬声器（又称喇叭）是将电信号转换为声信号的一种装置，如图1、2所述，传统的电子产品扬声器通常由音圈1、金属板2、振膜3以及磁体和导磁结构（图中未绘出）等结构组成。扬声器在工作时，由放大器输出大小不等的电流通过频率波转化成声波，通过功率的推动而提高其输出的能量，在磁场的作用下使音圈1移动，同时音圈1连接在振膜3上并带动振膜3震动，再由振膜3的震动推动空气，从而发出声音。
传统的电子产品扬声器普遍存在的问题是：扬声器发音时有一个固有的谐振频率，超出谐振频率区域的一定范围后，高音区亮不出来，低音区浑厚圆润不够。低音必须通过专门的低音扬声器实现，高音则必须通过专门的高音扬声器实现，即音色和扬声器的数量成正比，无法通过单个扬声器实现全频段的优质音色。究其原因主要是目前的扬声器振膜无法满足从高音区到低音区之间良好的宽频振动，即不能同时适应高音区、中音区和低音区较宽频率变化共鸣和振动。总结，传统的电子产品扬声器其结构设计不合理，不利于振膜发挥从高音区到低音区之间良好声波振动。若要实现欣赏级的音质表现，则需要多个不同频段的扬声器进行组合，而这样通常价格较高，不利于拓宽市场，另外体积通常较大，需要更多的放置空间，不利于电子产品的轻薄化。
因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种带音梁及音隧的全频段高音质电子产品扬声器。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种带音梁及音隧的全频段高音质电子产品扬声器，包括音圈、金属板、振膜以及导磁结构；所述振膜呈环状，其外缘结合于扬声器的外框，其内缘结合于金属板的外周部，金属板的中部对应所述音圈的上端设置；
所述振膜上设有一桥式音梁，该桥式音梁呈环状，架设于振膜内缘处上表面，并在扬声器的水平方向上位于金属板的外侧；
所述振膜的上表面上设有四条沟槽，各沟槽的延长线相交于振膜水平方向的中心，且相邻两所述沟槽互呈90度排布；通过各所述沟槽将位于所述桥式音梁外侧的振膜表面等分成四块共振区；各沟槽在扬声器的水平方向上均横穿桥式音梁，并以沟槽的长度方向与桥式音梁垂直；
其中，所述沟槽凹设于所述振膜的上表面形成音隧。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1．上述方案中，所述桥式音梁在扬声器的水平方向上位于金属板的外侧，借此设计，构成桥式音梁与音圈具有一距离，可有助于对音圈的发声振动起到汇集作用。
2．上述方案中，各所述沟槽的延长线相交于振膜水平方向的中心，且相邻两所述沟槽互呈90度排布，有助于将音圈的振动通过沟槽形成的十字形音隧（即声音的隧道）迅速向振膜的四周传递。
3．上述方案中，所述振膜从发音频段区分为外段的高音区、中段的中音区以及内段的低音区；其中，所述振膜壁厚由外至内逐渐增厚，构成低音区的壁厚大于中音区的壁厚，中音区的壁厚大于高音区的壁厚；所述桥式音梁位于所述低音区。
借此设计，通过将较厚的低音区设置于接近音圈的位置，可使得频率较低、振幅较大的低频振动在振膜的低音区发出更为浑厚、圆润的低音；通过将较薄的高音区设置于远离音圈的位置，可使得频率较高、振幅较小的高频振动在振膜的高音区发出更为通透、明亮的高音，进而令扬声器在全频段产生的音色、音质均得到有效提升。
4．上述方案中，所述桥式音梁的底部设有桥洞，该桥洞在桥式音梁的宽度方向贯穿设置，且桥洞的下方敞口对应所述沟槽。
借此设计，通过将音梁架设在音隧上更有利于通过音隧传递振动，从而更有利于提升振膜的振动响应速率。
5．上述方案中，当所述振膜水平时，所述桥式音梁的上下方向的中心线与振膜的上下方向的中心线重叠，以提升音质、音色。
6．上述方案中，各所述沟槽均为弧形槽，可以使得振膜在厚度上尽量减少厚薄突变，影响振膜的共鸣和振动。
7．上述方案中，所述沟槽的长度小于所述振膜的宽度，沟槽的两外端与振膜的上表面之间均设置有圆滑过渡面。
8．上述方案中，所述振膜上还设有数条凹槽，且各所述凹槽呈放射状排布，以此提升振膜的结构强度。凹槽可以是平直的设计，以避免干涉音隧。
本发明的工作原理及优点如下：
本发明一种带音梁及音隧的全频段高音质电子产品扬声器，包括音圈、金属板、振膜及导磁结构；振膜呈环状，其外缘结合于扬声器外框，内缘结合于金属板外周部，金属板的中部对应音圈上端设置；振膜上设有桥式音梁，音梁呈环状架设于振膜内缘处上表面，并在扬声器的水平方向上位于金属板外侧；振膜的上表面设有四条沟槽，将位于桥式音梁外侧的振膜表面等分成四块共振区；各沟槽均横穿桥式音梁，并以沟槽长度方向与桥式音梁垂直；沟槽凹设于振膜的上表面形成音隧。
相比现有技术而言，为了解决现有电子产品扬声器无法兼顾高、中、低音区同时具备良好共鸣音色的问题，本发明对现有扬声器，特别是扬声器内的振膜设计进行了改进。具体体现在以下几个方面：第一，在振膜上表面上架设桥式音梁；第二，在振膜上表面上开设有十字状沟槽，该十字状沟槽在振膜的上表面上形成十字形音隧。
本发明针对现有电子产品扬声器高音区亮不出来，而低音区浑厚圆润不够的问题，对扬声器的设计及发声机理进行了深入探讨和研究，找出了现有扬声器高音区和低音区的音色不佳的主要原因是由于振膜设计不合理所致。据此，发明人打破了以往电子产品扬声器组成设计的束缚，大胆提出了本发明的改进设计方案，这种改进设计方案将振膜由以往的自由振动模式改变为现在的规范振动模式，从振动、共鸣、发声的角度解决了扬声器高音区亮不出来，而低音区浑厚圆润不够的问题，实践证明该改进设计方案具有突出的实质性特点和显著的技术进步，并且获得了明显的技术效果。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有电子产品扬声器振膜相比具有以下优点和效果：
1.本发明在振膜的上表面上设置桥式音梁结构，由于低音相对高音振幅大、频率低，低音共鸣集中在振膜靠近音圈的中央区域，高音共鸣集中在振膜的四周边缘区域，加强振膜中央区域强度，对改善低音区音色和音质起到了重要作用。由于振膜的厚度为中央区域厚而四周薄的厚度渐变构造（即外薄内厚），加强了振膜中央区域强度，相对而言也改变了振膜中央区域与四周边缘区域厚薄差，对改善高音区音色和音质也可起到有益作用。
2.本发明在振膜上表面上开设有十字状沟槽，该十字状沟槽在振膜的上表面上实际形成十字形音隧，且接近音圈的区域汇集音圈振动，并通过十字形音隧（即声音的隧道）迅速向振膜的四周边缘传递，这对改善高音区的音色和音质起到了关键作用。
3.本发明将音梁设计成桥式音梁结构，特别是在音梁的一侧设计有桥洞（洞缺），使音梁象桥拱结构一样。当这样的音梁架设在音隧上更有利于通过音隧传递振动，以更有利于振膜的共鸣和快速振动响应。
4. 本发明通过桥式音梁及十字状沟槽的设计，在振膜上等分出四块共振区。当扬声器工作时音圈的振动先传递到振膜中心区域，然后通过音隧传递至各共振区，并产生共鸣和振动，以此将外部声源的振动放大为振膜的共鸣声。每个共振区可产生一个声波量，加上一个原声波量，共计五个声波量。声波量即声波的数量，声波量直接影响振膜的音色、穿透力和音量。因此本发明设计能够明显改善高音区和低音区的音色，增加高音区和低音区的穿透力和音量。
5.本发明各沟槽均采用弧形槽，可以使得振膜在厚度上尽量减少厚薄突变，避免影响振膜的共鸣和振动。
附图说明
附图1为传统电子产品扬声器的结构示意图；
附图2为传统电子产品扬声器的俯视示意图；
附图3为本发明实施例的结构示意图；
附图4为本发明实施例的俯视示意图。
以上附图中：1．音圈；2．金属板；3．振膜；4．振膜；5．桥式音梁；6．沟槽；7．共振区；8．桥洞；9．凹槽。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：以下将以图式及详细叙述对本发明进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本发明的实施例后，当可由本发明所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明的精神与范围。
关于本文中所使用的“连接”或“设置”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。
关于本文中所使用的“上”、“下”为方向性用词，在本发明中仅为说明各结构之间位置关系，并非用以限定本发明保护方案及实际实施时的具体方向。
参见附图3、4所示，一种带音梁及音隧的全频段高音质电子产品扬声器，包括音圈1、金属板2、振膜4以及导磁结构（图中未绘出）。所述振膜4呈环状，其外缘结合于扬声器的外框，其内缘结合于金属板2的外周部，金属板2的中部对应所述音圈1的上端设置。
所述振膜4上设有一桥式音梁5，该桥式音梁5呈环状，架设于振膜4内缘处上表面，并在扬声器的水平方向上位于金属板2的外侧。
优选的，所述振膜4从发音频段区分为外段的高音区、中段的中音区以及内段的低音区；所述振膜4壁厚由外至内逐渐增厚，构成低音区的壁厚大于中音区的壁厚，中音区的壁厚大于高音区的壁厚；所述桥式音梁5位于所述低音区，可提升振膜4的中部载荷。
通过在振膜4的上表面上设置桥式音梁5，由于低音相对高音振幅大、频率低，低音共鸣集中在振膜4靠近音圈1的中央区域，高音共鸣集中在振膜4的四周边缘区域，加强振膜4中央区域强度，对改善低音区音色和音质起到了重要作用。由于振膜4的厚度为中央区域厚而四周薄的厚度渐变构造（即外薄内厚的设计），加强了振膜4中央区域强度，相对而言也改变了振膜4中央区域与四周边缘区域厚薄差，对改善高音区音色和音质也可起到有益作用。
所述振膜4的上表面上设有四条沟槽6，各沟槽6的延长线相交于振膜水平方向的中心，且相邻两所述沟槽6互呈90度排布；通过各所述沟槽6将位于所述桥式音梁5外侧的振膜4表面等分成四块共振区7；各沟槽6在扬声器的水平方向上均横穿桥式音梁5，并以沟槽6的长度方向与桥式音梁5垂直。
其中，所述沟槽6凹设于所述振膜4的上表面形成音隧。
通过在振膜4上表面上开设有十字形沟槽6，该十字形沟槽6在振膜4的上表面上实际形成十字状音隧，且接近音圈1的区域收集音圈1振动，并通过十字状音隧（即声音的隧道）迅速向振膜4的四周边缘传递，这对改善高音区的音色和音质起到了关键作用。同时通过在振膜4上等分出四块共振区7，振动可通过音隧传递至这四个共振区7，并产生谐振，可明显改善低音区和高音区的音色。
其中，所述桥式音梁5的底部设有桥洞8，该桥洞8在桥式音梁5的宽度方向贯穿设置，且桥洞8的下方敞口对应所述沟槽6。将音梁设计成桥式音梁5结构，特别是在音梁的一侧设计有桥洞8（洞缺），使桥式音梁5象桥拱结构一样。当这样的桥式音梁5架设在音隧7上更有利于通过音隧7传递振动，以更有利于振膜4的共鸣和快速振动响应。
优选的，当所述振膜4水平时，所述桥式音梁5的上下方向的中心线与振膜4的上下方向的中心线重叠。
优选的，所述振膜4上还设有数条凹槽9，且各所述凹槽9呈放射状排布，以此提升振膜4的结构强度。凹槽9可以是平直的设计，以避免干涉音隧。
各所述沟槽6均为弧形槽，可以使得振膜4在厚度上尽量减少厚薄突变，避免影响振膜4的共鸣和振动。其中，所述沟槽6的长度小于所述振膜4在上下方向的长度，沟槽6的两外端与振膜4的上表面之间均设置有圆滑过渡面。
下面针对本发明的其他实施情况以及结构变化作如下说明：
1.以上实施例中，图示的电子产品扬声器仅作为举例说明之用，其结构并非用以限定本发明的保护范围，其它类似结构的扬声器若采用了本发明的技术特征都应涵盖在本发明的保护范围之内。
2.以上实施例中，在桥式音梁5上设有桥洞8，但本发明不局限于此，可以不设桥洞8，或设置类似桥洞8的其它便于振动通过音隧传递的结构，这是本领域技术人员容易理解和接受的。
3.以上实施例中，所述桥式音梁5的数量并不局限于一个，也可以是多个并列或其他有助于加强振膜4中部载荷的设计，这是本领域技术人员容易理解和接受的。
5.以上实施例中，所述沟槽6为弧形槽。但本发明不局限于此，可以将沟槽设计成其它形状，比如V形、U形、W形等凹形结构。这是本领域技术人员容易理解和接受的。
6.以上实施例中，所述振膜4的材质可以为金属材质、碳纤维材质、复合材质或纸材质等。
相比现有技术而言，为了解决现有电子产品扬声器无法兼顾高、中、低音区同时具备良好共鸣音色的问题，本发明对现有扬声器，特别是扬声器内的振膜设计进行了改进。具体体现在以下几个方面：第一，在振膜上表面上架设桥式音梁；第二，在振膜上表面上开设有十字状沟槽，该十字状沟槽在振膜的上表面上形成十字状音隧。
本发明针对现有电子产品扬声器高音区亮不出来，而低音区浑厚圆润不够的问题，对扬声器的设计及发声机理进行了深入探讨和研究，找出了现有扬声器高音区和低音区的音色不佳的主要原因是由于振膜设计不合理所致。据此，发明人打破了以往扬声器组成设计的束缚，大胆提出了本发明的改进设计方案，这种改进设计方案将振膜由以往的自由振动模式改变为现在的规范振动模式，从振动、共鸣、发声的角度解决了电子产品扬声器高音区亮不出来，而低音区浑厚圆润不够的问题，提高了各频段声音的保真度，实践证明该改进设计方案具有突出的实质性特点和显著的技术进步，并且获得了明显的技术效果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带音梁及音隧的全频段高音质电子产品扬声器，其特征在于：
包括音圈（1）、金属板（2）、振膜（4）以及导磁结构；所述振膜（4）呈环状，其外缘结合于扬声器的外框，其内缘结合于金属板（2）的外周部，金属板（2）的中部对应所述音圈（1）的上端设置；
所述振膜（4）上设有一桥式音梁（5），该桥式音梁（5）呈环状，架设于振膜（4）内缘处上表面，并在扬声器的水平方向上位于金属板（2）的外侧；
所述振膜（4）的上表面上设有四条沟槽（6），各沟槽（6）的延长线相交于振膜水平方向的中心，且相邻两所述沟槽（6）互呈90度排布；通过各所述沟槽（6）将位于所述桥式音梁（5）外侧的振膜（4）表面等分成四块共振区（7）；各沟槽（6）在扬声器的水平方向上均横穿桥式音梁（5），并以沟槽（6）的长度方向与桥式音梁（5）垂直；
其中，所述沟槽（6）凹设于所述振膜（4）的上表面形成音隧。
2.根据权利要求1所述的全频段高音质电子产品扬声器，其特征在于：所述桥式音梁（5）的底部设有桥洞（8），该桥洞（8）在桥式音梁（5）的宽度方向贯穿设置，且桥洞（8）的下方敞口对应所述沟槽（6）。
3.根据权利要求1所述的全频段高音质电子产品扬声器，其特征在于：当所述振膜（4）水平时，所述桥式音梁（5）的上下方向的中心线与振膜（4）的上下方向的中心线重叠。
4.根据权利要求1所述的全频段高音质电子产品扬声器，其特征在于：各所述沟槽（6）均为弧形槽。
5.根据权利要求1所述的全频段高音质电子产品扬声器，其特征在于：所述沟槽（6）的长度小于所述振膜（4）的宽度，沟槽（6）的两外端与振膜（4）的上表面之间均设置有圆滑过渡面。
6.根据权利要求1所述的全频段高音质电子产品扬声器，其特征在于：所述振膜（4）从发音频段区分为外段的高音区、中段的中音区以及内段的低音区；所述桥式音梁（5）位于所述低音区；
所述振膜（4）壁厚由外至内逐渐增厚，构成低音区的壁厚大于中音区的壁厚，中音区的壁厚大于高音区的壁厚。
7.根据权利要求1所述的全频段高音质电子产品扬声器，其特征在于：所述振膜（4）上还设有数条凹槽（9），且各所述凹槽（9）呈放射状排布。
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