CN113015069A - 压缩驱动器 - Google Patents
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Abstract
一种压缩驱动器(100)，包括：声学出口导管(101)；包括永磁体(103)和空气间隙(106)的磁性组装件(102、103、104)；振动膜(107)，其包括适用于并且被配置为在所述空气间隙(106)内部移动的可移动线圈(108)；其中，所述振动膜(107)包括：第一正面(107a)，其面对与所述出口导管(101)连通的第一腔室(110a)，其中，所述第一腔室(110a)是压缩腔室；第二正面(107b)，其与所述第一正面(107a)相反，并且面对与所述空气间隙(106)连通并且与所述第一腔室(110a)相对的第二腔室(110b)；其特征在于，所述压缩驱动器(100)包括至少一个声学连接导管(111)，其使所述第二腔室(110b)与所述声学出口导管(101)连通。
Description
技术领域
本发明涉及音频再现系统技术领域，其特别涉及压缩驱动器。
背景技术
电声换能器是适用于将电信号转换为声波的音频系统设备。特定类型的已知声学换能器包括音频带中的至少一个声音源(例如，比如压缩驱动器)和声学波导(称为喇叭)。
喇叭包括内部中空主体，该主体在适用于接收声学辐射的入口开口与用于将所述声学辐射扩散到喇叭外部的出口开口之间延伸。主体具有内壁，所述内壁界定允许声学辐射在入口开口与出口开口之间传播的锥形导管。入口开口通常称为喇叭的喉部，而出口开口通常称为喇叭的嘴。
在特定声学换能器中，至少一个压缩驱动器可以固定到喇叭的喉部。在专利EP 2640 089 B1中描述了已知技术的压缩驱动器的示例。
压缩驱动器通常包括壳体，其容纳至少一个具有两个相反的面的振动膜。该振动膜的两个面之一面对与至少一个声学出口导管连通的压缩腔室。该至少一个声学出口导管将振动膜的运动所生成的声波向上传导至压缩驱动器的出口端口，因而上至喇叭入口(即，上至喇叭的喉部)。
被电信号馈电的可移动线圈固定到振动膜。压缩驱动器还包括磁性组装件，该磁性组装件具有空气间隙，可移动线圈在该空气间隙中自由移动。振动膜的两个面中的另一个封闭与压缩腔室相对并且实际上作为第二压缩腔室的另一腔室。
在操作期间，第二压缩腔室内部所封闭的空气由于振动膜的运动而被压缩和减压。由此，第二压缩腔室中所包含的空气以特定阻力阻止振动膜的运动，这限制压缩驱动器的低频响应。在传统上，减小振动膜的悬置体的刚度以扩展压缩驱动器中的低频响应。然而，这可能并不够，或者由于设计约束而不可能。
文献WO 2014/081092 A1描述一种驱动器，该驱动器因为需要外盖(其具有前盖和后盖)以及内盖，所以具有复杂且庞大的结构。声学连接导管至少部分地在内盖与外盖之间延伸。在文献JP 2016 082369 A中也描述了恰恰具有同样复杂且庞大的结构的驱动器。
发明内容
本发明的目的是提供一种压缩驱动器，其允许解决或至少部分地减少以上参照现有技术的压缩驱动器所描述的缺点。
通过如权利要求1中总体上限定的压缩驱动器实现该目的。在所附从属权利要求中限定上述压缩驱动器的优选和有利实施例。
参考以下段落中简要描述的附图，从通过解释性而非限制性的方式所给出的特定实施例的以下详细描述中将更好地理解本发明。
附图说明
图1示出电声换能器的非限定性实施例的三维俯视图，该电声换能器包括喇叭和耦合至该喇叭的压缩驱动器。
图2示出图1中的喇叭的侧截面平面图。
图3示出图1中的压缩驱动器的侧截面平面图。
图4示出图3中压缩驱动器的轴测俯视图。
图5示出图3中的压缩驱动器的第一可能实施例变型的侧截面平面图。
图6示出图3中的压缩驱动器的第二可能实施例变型的侧截面平面图。
图7示出图3中的压缩驱动器的第三可能实施例变型的侧截面平面图。
具体实施方式
图1示出电声换能器1的非限定性实施例。
在所示的特定实施例中，电声换能器1包括压缩驱动器100和喇叭2，它们例如通过机械耦合系统而可操作地彼此连接。在图1所示的特定示例中，喇叭2通过耦合凸缘5和关联的螺钉系统6以机械方式耦合到压缩驱动器100。
喇叭2具有内部中空的主体，其在入口开口3与相对的出口开口4之间延伸，该入口开口3适用于接收压缩驱动器100所发射的音频带中的声学辐射，出口开口4用于将该声学辐射扩散到喇叭2外部。入口开口3通常称为喇叭2的喉部，而出口开口4通常称为喇叭2的嘴。
喇叭2的主体具有壁，所述壁界定锥形导管，该锥形导管允许所发射的声学辐射在入口开口3与出口开口4之间(即，在喉部与嘴之间)传播。在附图所示的非限定性示例中，出口开口4在形状上是四边形(在示例中为矩形)。
喇叭2的主体可以由塑料或金属材料(例如，铝)制成。
参照图3和图4，现在描述压缩驱动器100的第一实施例。
压缩驱动器100包括声学出口导管101，其适用于并且被配置为耦合到喇叭2的喉部3。该声学导管101优选地是锥形导管，特别是横截面在接近喇叭2的喉部3的方向上逐渐加宽的导管。声学出口导管101优选地由侧壁115界定。
压缩驱动器100还包括磁性组装件102、103、104或磁性电机，其包括永磁体103和空气间隙106。例如，永磁体103具有环形形状，因而设有中心通孔。
除了永磁体103之外，磁性组装件102、103、104还包括铁磁结构102、104。方便起见，压缩驱动器100包括帽105，其固定到磁性组装件102、103、104。帽105优选由塑料或金属材料制成，例如，其由硬塑料或铝制成。
压缩驱动器100还包括振动膜107，该振动膜107包括适用于并且被配置用于在空气间隙106内部移动的可移动线圈108。可移动线圈108具有线圈轴线Z-Z。当以电信号对可移动线圈108馈电时，其被配置为相对于磁性组装件102、103、104轴向地(即，沿着线圈轴线Z-Z)移动并且使振动膜107振动。附图所示的轴线Z-Z也是声学出口导管101的轴线。
在图3和图4的实施例中，振动膜107是环形膜，并且固定到径向外部支撑环112和径向内部支撑环113。
压缩驱动器100优选地是用于中高频的驱动器，并且具有例如(但不引入任何限制)等于1kHz至20kHz的频率响应。
振动膜107包括第一面107a，其面对与出口导管101连通的第一腔室110a。第一腔室110a是压缩腔室。振动膜107还包括第二面107b，其与第一面107a相反并且面对与空气间隙106连通并且与第一腔室110a相对的第二腔室110b。
方便起见，第一腔室110a和第二腔室110b被布置为使得：如果上述两个腔室之一的体积由于膜107的振动而膨胀，则另一腔室的体积收缩，并且反之亦然。这阐明了在前一段落中关于第一腔室110a和第二腔室110b所使用的术语“相对”的含义。
压缩驱动器100包括至少一个声学连接导管111，其使第二腔室110b与声学出口导管101连通。已经注意到，上述声学连接导管111的存在实际上允许扩展扬声器的低频响应。优选地，声学连接导管111在通向第二腔室110b的入口开口与通向声学出口导管101的出口开口之间延伸。更优选地，该声学导管111是完全直线形的导管，以为了增加制造便利。
根据有利的实施例，声学连接导管111的出口开口定义在声学出口导管101的侧壁115上。
根据有利的实施例，所述至少一个声学连接导管111完全延伸到磁性组装件102、103、104的厚度中。换言之，在该实施例中，所述至少一个声学连接导管111沿着其整个长度延伸到磁性组装件102、103、104的厚度中。由此，参照例如图3，声学连接导管111延伸到不超过磁性组装件的轴向体积H的空间中。凭借本发明，压缩驱动器100具有高度紧凑的结构。
根据有利的实施例，所述至少一个声学连接导管111是定义在磁性组装件102、103、104中的孔洞，其优选具有圆形横截面。
根据特别有利的实施例，前述声学连接导管111和第二压缩腔室110b充当(即，定义了)亥姆霍兹谐振器。有利地，该亥姆霍兹谐振器的谐振频率被计算为与第二腔室110b的体积、力因数BL和振动膜107的刚度一致，以使得整个系统作为单个系统协同操作，以避免分别来自振动膜107的第一面107a和第二面107b的、在声学出口导管111中彼此相遇的声波之间的相移。
出于亥姆霍兹谐振器调谐的目的，应注意，在已知技术的压缩驱动器的情况中用于限定后压缩腔室的、在封闭式结构中安装的振动膜具有的频率响应在低频率中带有高通滤波器的行为。在安装于封闭式结构中的情况下，引入至少一个连接导管111允许以滤波器阶数的上升为代价延伸或降低频率响应的较低频率。
在任何情况下对频率响应的最终形状的选择并非是单义的，即，在不同的“对准”或调谐之间进行选择是可能的。将该问题简化，预先选择的调谐确定四个参数的组合规格：机械部分的谐振频率fs(由机械悬置体和可移动质量所确定)、扬声器体积VB(其为附加气动悬置体，并且在这里其等于第二腔室110b的容积)、损耗比QT(机械的和电气的，由此也取决于电机和可移动线圈Bl2/RE)以及声学连接导管111所生成的附加谐振频率fH。
具体地说，附加谐振频率fH是扬声器中的空气所给出的组合式气动悬置体系统(声顺CB)(其中，扬声器在此是第二腔室110b)以及连接导管111中的空气的质量(声质量MH)的函数：
声顺CB简单地由扬声器的体积VB确定为：
其中，ρ是空气的密度，并且c是声音的速度，而声质量MH可以从声学连接导管111中的空气质量Mair和该导管111的截面A如下计算出：
其中，l是声学连接导管111的长度。
从上述关系式获得用于根据系统尺寸直接选择亥姆霍兹谐振器的谐振频率fH或调谐频率fH的以下公式：
若干最常见的对准会要求fH≤fB，其中，fB是没有连接导管111的系统的频率，其设置为与fs分开，因为还考虑到封闭式扬声器的气动悬置体。这种简单的条件允许在没有首先参考特定对准的情况下实现系统的近似初步调谐。
为了完整，要指出的是，所描述的公开特别指代直接辐射扬声器，其中，扬声器和连接导管111的系统实质上受到相同的外部声学负载。考虑到振动膜107面对压缩腔室，这在压缩驱动器的情况下显然并非绝对成立的。然而，在概念上，所描述的策略可以相似地应用于操控压缩驱动器的低频响应。
根据有利的实施例，磁性组装件102、103、104包括铁磁结构，其具有第一铁磁板102和第二铁磁板104，在第一铁磁板102和第二铁磁板104之间插入有永磁体103，并且所述至少一个声学连接导管111延伸到第一铁磁板102中或第二铁磁板104中。然而，这并不排除声学连接导管111延伸到永磁体103中的实施例。
例如，如果第一铁磁板102包括极靴109，则声学连接导管111优选地完全延伸到极靴109中是有利的。于此，可以通过例如凭借切割器或钻孔对极靴109进行穿孔而便利地制成声学连接导管111。根据优选实施例，永磁体103具有通孔，并且极靴109成形为插入该通孔中。
根据有利的实施例，极靴109具有与出口导管101同轴的中心孔洞，并且声学连接导管111相对于中心孔洞侧向地(即，径向地或横向地)延伸到极靴109中。
根据优选实施例，声学连接导管111相对于可移动线圈108的轴线Z-Z(其也是声学出口导管101的轴线)径向地延伸。有利地，声学连接导管111仅相对于可移动线圈108的轴线Z-Z径向地或横向地延伸(即，在其整个长度上)。
在图3和图4所示的实施例中，压缩驱动器100包括两个声学连接导管111。然而，声学导管的数量可以等于1或甚至大于2。
根据有利的实施例，声学连接导管111具有圆形横截面。该圆形横截面沿着整个声学连接导管111可以是不变的，或者沿着声学连接导管111的至少一个分段可以是变化的。
再次参照图3和图4，应注意，示出了非限定性实施例，其中压缩驱动器100包括可操作地插入在压缩腔室110a与声学出口导管101之间的连接导管119。该连接导管119优选地还使得：将生成的声学辐射出口从第一压缩腔室110a偏转180°或大约180°，换言之，该导管是U形或实质上U形连接。根据优选实施例，上述连接导管119在从第一腔室110a到声学出口导管101的方向上具有增加的横截面。换言之，该导管119是连通的膨胀导管。
上述连接导管119优选地限定于帽105的内部，并且更优选地具有关于可移动线圈108的轴线Z-Z的圆形对称性。
根据图3和图4所示的实施例，压缩驱动器101包括容纳在声学出口导管101中的尖顶部(ogive)120。尖顶部120优选地是具有圆柱对称性的圆锥形元件，并且例如固定到帽105，例如，与后者制成为单个工件。声学出口导管101优选地在径向上被界定于尖顶部120的外壁中，并且在径向上被界定于侧壁115的外部。
图5示出压缩驱动器100的第二实施例，其与图3和图4中的实施例实质上不同在于：其中的压缩驱动器100具有圆顶形振动膜107。在该实施例中，压缩驱动器101不具有尖顶部120，而代替地设有声学均衡器130。第一压缩腔室110a被限定于振动膜107的第一面107a与声学均衡器130的下侧面之间。第二腔室110b由两个腔室部分形成，该两个腔室部分中的第一部分被限定在振动膜107的第二面107b与帽105之间，并且第二部分被限定在铁磁结构102、104中(特别是在第一铁磁板102中)。所述两个腔室部分通过空气间隙106与彼此以流体方式连通。
在图5的实施例中，仅通过示例的方式提供四个声学连接导管111。
图6示出压缩驱动器100的第三实施例，其与图5中的实施例实质上不同在于：其中的压缩驱动器100包括具有变化的(优选是圆形的)横截面的声学连接导管111。在图6中的非限定性实施例中，上述横截面具体地在从第二压缩腔室110b到声学出口导管101的方向上逐渐减小。在图6中的实施例中，仅通过示例的方式提供两个截然相对的声学连接导管111。
图7示出压缩驱动器100的第四实施例，其与图5和图6中的实施例实质上不同在于：其中的压缩驱动器100包括多个声学连接导管111，其中的每一个沿着相对于可移动线圈108的轴线Z-Z倾斜(例如，相对于轴线Z-Z倾斜达大约45°)的相应轴线纵向地延伸。在图3至图6中的实施例中，声学导管替代地沿着垂直于可移动线圈108的轴线Z-Z的相应轴线延伸。在图7中的实施例中，仅通过示例的方式提供两个截然相对的声学连接导管111。
最后，应注意，虽然已经示出了声学连接导管111延伸到铁磁结构102、104中的实施例，但这种设计尽管是有利的和优选的，却不是必要的或限制性的。如上所述，声学连接导管111延伸到永磁体103中的实施例确实是可能的。此外，应注意，声学连接导管111并非必须为直线形，因为它可以例如是弯曲的或“L”形等。
据以上看出，显然，就克服现有技术的缺点而言，上述类型的压缩驱动器100允许完全实现预设的目的。实际上，凭借具有至少一个声学连接导管111，实际上已经注意到，就压缩驱动器100的频率响应的低频扩展而言，已获得优异的结果。
在不损害本发明的原理的情况下，实施例和制造细节可以相对于通过非限定性示例的方式所公开的以上描述而广泛地变化，而不脱离如所附权利要求书所限定的本发明的范围。
Claims (15)
1.一种压缩驱动器(100)，包括：
-声学出口导管(101)；
-磁性组装件(102、103、104)，其包括永磁体(103)和空气间隙(106)；
-振动膜(107)，其包括适于被配置成在所述空气间隙(106)内部移动的可移动线圈(108)；
其中，所述振动膜(107)包括：
-第一面(107a)，其面对与所述出口导管(101)连通的第一腔室(110a)，其中，所述第一腔室(110a)是压缩腔室；
-第二面(107b)，其与所述第一面(107a)相反，并且面对与所述空气间隙(106)连通并且与所述第一腔室(110a)相对的第二腔室(110b)；
其特征在于，所述压缩驱动器(100)包括至少一个声学连接导管(111)，其使所述第二腔室(110b)与所述声学出口导管(101)连通。
2.如权利要求1所述的压缩驱动器(100)，其中，所述至少一个声学连接导管(111)在通向所述第二腔室(110b)的入口开口与通向所述声学出口导管(101)的出口开口之间延伸。
3.如权利要求1所述的压缩驱动器(100)，其中，所述至少一个声学连接导管(111)完全延伸到所述磁性组装件(102、103、104)的厚度中。
4.如权利要求1所述的压缩驱动器(100)，其中，所述磁性组装件(102、103、104)包括铁磁结构，所述铁磁结构具有第一铁磁板(102)和第二铁磁板(104)，在所述第一铁磁板(102)和第二铁磁板(104)之间插入所述永磁体(103)，其中，所述至少一个声学连接导管(111)延伸到所述第一铁磁板(102)中、延伸到所述第二铁磁板(104)中或延伸到所述永磁体(103)中。
5.如权利要求4所述的压缩驱动器(100)，其中，所述第一铁磁板(102)包括极靴(109)，所述极靴(109)具有与所述出口导管(101)同轴的中心孔洞，并且其中，所述声学连接导管(111)相对于所述中心孔洞侧向地(即，径向地或横向地)延伸到所述极靴(109)中。
6.如权利要求5所述的压缩驱动器(100)，其中，所述永磁体(103)具有通孔，并且其中，所述极靴(109)被成形为插入所述通孔中。
7.如权利要求1所述的压缩驱动器(100)，其中，所述可移动线圈(108)具有线圈轴线(Z-Z)，并且其中，所述至少一个声学连接导管(111)相对于所述线圈轴线(Z-Z)径向地延伸。
8.如权利要求7所述的压缩驱动器，其中，所述至少一个声学连接导管(111)仅相对于所述线圈轴线(Z-Z)径向地或横向地延伸。
9.如权利要求1所述的压缩驱动器(100)，其中，所述至少一个声学连接导管(111)包括多个声学连接导管。
10.如权利要求1所述的压缩驱动器(100)，其中，所述声学连接导管(11)具有圆形横截面。
11.如权利要求10所述的压缩驱动器(100)，其中，所述圆形横截面沿着所述声学连接导管(11)的至少一个分段变化。
12.如权利要求1所述的压缩驱动器(100)，其中，所述声学连接导管(11)是完全直线形的。
13.如权利要求1所述的压缩驱动器(100)，其中，所述声学连接导管(111)和所述第二压缩腔室(110b)限定亥姆霍兹谐振器。
14.如权利要求13所述的压缩驱动器(100)，其中，所述亥姆霍兹谐振器具有由以下公式限定的调谐频率：
其中：
-c是声音的速度；
-l是所述声学连接导管(111)的长度；
-A是所述声学连接导管(111)的横截面；
-VB是所述第二压缩腔室(110b)的体积。
15.一种电声换能器(1)，其包括喇叭(2)，并且其特征在于，其包括可操作地耦合到所述喇叭(2)的如权利要求1所述的压缩驱动器(100)。
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