CN113271508B - 环状辐射音箱结构 - Google Patents

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Abstract

一种环状辐射音箱结构包括一外音箱、一内音箱、一扬声单元及一无源辐射单元。外音箱具有一底部及一外墙，外墙由底部的周围向上延伸，并共同定义一外腔室，外墙的内壁面具有一支撑部，支撑部的顶端至外墙的顶端定义为内置高度，底部形成一分音锥。内音箱具有一内筒壁，内筒壁具有一上开口及一下开口，并且定义出一内腔室，内筒壁的底端置于支撑部并与分音锥之间形成一共振腔，内筒壁的外壁面设有多个外突块，多个外突块的外端靠近外墙的内壁面，内筒壁与外墙之间形成一出音通道。扬声单元固定地设置于内音箱的上开口。无源辐射单元固定地设置于内音箱的下开口，并且面对分音锥。

Description

环状辐射音箱结构
技术领域
本发明涉及一种环状辐射音箱结构，尤其涉及一种具有环状辐射效果的音箱结构。
背景技术
无线拨放的音箱已渐渐普及。在一些应用上还需要360度的播音与收音效果，例如智能音箱(Smart speaker)，每个方位的播音与收音效果需要尽量讲求一致。
先前专利，例如美国专利US7158648，公开一种Loudspeaker system withextended bass response，将一扬声器与一环状无源辐射环设在同一平面上，利用扬声器驱动，经由无源辐射环产生低音效果。其缺点在于，在有限面积下，无法使用大面积扬声器，造成音压损失。
故，如何通过结构设计的改良，来提升无线音箱的效果，来克服上述的缺陷，已成为该项技术领域所欲解决的一项重要课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种环状辐射音箱结构，能提升音箱的音压，面积可缩小，达到360度声音向外环状辐射的效果。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是提供一种环状辐射音箱结构，其包括一外音箱、一内音箱、一扬声单元及一无源辐射单元。所述外音箱具有一底部及一外墙，所述外墙由所述底部的周围向上延伸，并共同定义一外腔室，所述外墙的内壁面具有一支撑部，所述支撑部的顶端至所述外墙的顶端定义为内置高度，所述底部形成一分音锥。所述内音箱具有一内筒壁，所述内筒壁具有一上开口及一下开口并且定义出一内腔室，所述内筒壁的底端置于所述支撑部并与所述分音锥之间形成一共振腔，所述内筒壁的外壁面设有多个外突块，所述多个外突块的外端靠近所述外墙的所述内壁面，所述内筒壁与所述外墙之间形成一出音通道，所述内筒壁的高度大于所述内置高度。所述扬声单元固定地设置于所述内音箱的所述上开口。所述无源辐射单元固定地设置于所述内音箱的所述下开口，并且面对所述分音锥。其中所述扬声单元被驱动后产生的气压经由所述内腔室与所述无源辐射单元产生共振，从而产生向下的低音辐射，所述低音辐射被所述分音锥反射，经过所述出音通道向所述外音箱的周围传递出去，形成环状辐射。
优选的，其中所述外墙的所述外腔室呈中空圆柱状，所述内筒壁呈圆筒状并定义出一轴心线，所述内腔室的直径大致等于所述分音锥的外径。
优选的，其中所述出音通道的截面积定义为Sp，所述出音通道沿着所述内筒壁的所述轴心线的长度定义为Lp，所述出音通道的内容积定义为V，其中所述出音通道形成一亥姆霍兹共振频率，所述亥姆霍兹共振频率为c/(2π)*(Sp/(Lp*V))1/2；其中c为声速；所述内音箱与所述扬声单元及所述无源辐射单元耦合后，形成一耦合共振频率；所述亥姆霍兹共振频率高于所述耦合共振频率。
优选的，其中所述支撑部包括多个凸肋，所述多个凸肋沿着平行于所述内筒壁的所述轴心线方向突出地设置于所述外墙的所述内壁面，所述多个凸肋之间形成有多个隔缝。
优选的，其中所述凸肋的高度小于所述内置高度，所述内置高度与所述凸肋的高度比例为2:1。
优选的，还包括一连接件，所述连接件固定于所述扬声单元于所述内音箱的内侧。
优选的，其中所述连接件包括一主体部及二延伸臂，所述扬声单元连接于所述主体部的中间部位，所述二延伸臂连接于所述主体部的两端并连接于所述内音箱。
优选的，其中所述扬声单元包括一框体、一上振膜及一能量转换件，所述框体的周围连接于所述内音箱的所述上开口的周围，所述上振膜外露于所述上开口，所述上振膜的周围连接于所述框体的周围，所述能量转换件设置于所述框体的底部且面对所述无源辐射单元。
优选的，其中所述无源辐射单元包括一无源振膜及一配重板，所述无源振膜的周围连接于所述内音箱的所述下开口的周围，所述配重板设置于所述无源振膜的一侧面。
优选的，其中所述分音锥的外径大于所述配重板的直径，所述配重板的直径大于所述能量转换件的直径。
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的环状辐射音箱结构，所述无源辐射单元固定地设置于所述内音箱的所述下开口，并且面对所述分音锥，从而形成叠加结构，能节省空间，有效利用音箱的容积。其中所述扬声单元被驱动后产生的气压经由所述内腔室与所述无源辐射单元产生共振，从而产生向下的低音辐射，所述低音辐射被所述分音锥反射，经过所述出音通道向所述外音箱的周围传递出去，形成360度声音向外环状辐射的效果。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明环状辐射音箱结构的立体分解图。
图2为本发明环状辐射音箱结构的另一立体分解图。
图3为本发明环状辐射音箱结构的剖视分解图。
图4为本发明环状辐射音箱结构的立体组合图。
图5为本发明环状辐射音箱结构的俯视图。
图6为本发明环状辐射音箱结构的立体剖视图。
图7为本发明环状辐射音箱结构的平面剖视图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
参阅图1至图5所示，本发明第一实施例提供一种环状辐射音箱结构1包括一外音箱10、一内音箱20、一扬声单元30、以及一无源辐射单元40。内音箱20置于外音箱10内，并略微外露且突出于外音箱10的顶端。扬声单元30置于内音箱20的顶端。无源辐射单元40置于内音箱20的底端。
外音箱10具有一底部11及一外墙12。所述外墙12由所述底部11的周围向上延伸，并共同定义一外腔室102。外墙12的高度定义为H1。所述外墙12的内壁面具有一支撑部12S，所述支撑部12S的顶端至所述外墙12的顶端定义为内置高度H12，所述底部11形成一分音锥112。
内音箱20具有一内筒壁21。所述内筒壁21具有一上开口20a及一下开口20b并且定义出一内腔室202。内筒壁21的底端置于所述支撑部12S并与所述分音锥112之间形成一共振腔R，所述内筒壁21的外壁面设有多个外突块213，所述多个外突块213的外端靠近所述外墙12的内壁面，所述内筒壁21与所述外墙12之间形成一出音通道E。出音通道E呈圆筒状，沿着内音箱20的外围，连通外音箱10的底部至顶部。如图3所示，所述内筒壁21的高度H2大于所述内置高度H12。
扬声单元30固定地设置于所述内音箱20的所述上开口20a。本实施例的扬声单元30包括一框体31、一上振膜33及一能量转换件32，所述框体31的周围连接于所述内音箱20的所述上开口20a的周围，所述上振膜33外露于所述上开口20a，所述上振膜33的周围连接于所述框体31的周围，所述能量转换件32设置于所述框体31的底部且面对所述无源辐射单元40。
如图1及图3所示，本实施例配合所述扬声单元30，内音箱20还具有一环状的上凸缘211及一限位环214，上凸缘211由内筒壁21的顶缘朝向所述上开口20a的内侧突出，限位环214连接于所述上凸缘211的底面。限位环214的内径大于上凸缘211的孔径。扬声单元30的上振膜33周围连接于所述上凸缘211的底面。
上述扬声单元仅为一种举例，本发明的扬声单元并不限制于上述结构或本发明的附图，只要能与无源辐射单元40产生共振的扬声单元均可应用于本发明。例如，可以是电动式扬声单元、压电式扬声单元、或电容式扬声单元。此外，所述上振膜的形状为球顶形，但本发明也不限制于此，例如可以是锥形式振膜、平板式振膜、号角式振膜。
如图2所示，本实施例为着固定扬声单元30于所述内音箱20，环状辐射音箱结构1还包括至少一连接件50，所述连接件50固定所述扬声单元30于所述内音箱20的内侧。连接件50包括一主体部51及二延伸臂52，所述扬声单元30连接于所述主体部51的中间部位，所述二延伸臂52连接于所述主体部51的两端并连接于所述内音箱20。本实施例中，框体31上半部呈镂空状，而间隔地形成多个接合部312。接合部312相应地连接于连接件50的主体部51。
所述无源辐射单元40固定地设置于所述内音箱20的所述下开口20b，并且面对所述分音锥112。本实施例的无源辐射单元40包括一无源振膜41及一配重板42，所述无源振膜41的周围连接于所述内音箱20的下开口20b的周围，所述配重板42设置于所述无源振膜41的一侧面。本实施例配合所述无源辐射单元40的无源振膜41，内音箱20还具有一环状的下凸缘212，下凸缘212由内筒壁21的底缘朝向所述下开口20b的内侧突出，无源振膜41的周围黏接于所述下凸缘212。
本发明其中一项的运作特点在于，扬声单元30被驱动后产生的气压经由所述内腔室202与所述无源辐射单元40产生共振，从而产生向下的低音辐射，所述低音辐射被所述分音锥112反射，经过所述出音通道E向所述外音箱10的周围传递出去，达到360度声音向外环状辐射的效果。借此，本发明达到360度全方位声音辐射设计的目标，不仅声音的呈现方式作成360度全方位辐射，另外，在低音延伸的部分也设计成360度环状辐射。
本发明在结构特别考虑的事项在于，内音箱20的内腔室202与外音箱10的外腔室102会形成亥姆霍兹共振频率(Helmholtz resonance frequency,fH)，对声音的出音方向而言，其物理意义可视为一个低通滤波器(Low-pass filter)，容许低频信号通过，但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。也就是说，通过了所述出音通道E，发挥了低通滤波器的作用，减弱了高音。
具体的说，本发明设计的频率必须高于扬声单元30以及无源辐射单元40与内音箱29耦合后的共振频率。所述出音通道E形成亥姆霍兹共振频率的计算如下：
出音通道E的截面积定义为Sp，
出音通道E沿着内筒壁21的轴心线的长度定义为Lp，
出音通道E的内容积定义为V，
其中c为声速，
出音通道E形成的亥姆霍兹共振频率fH为：
fH＝c/(2π)*(Sp/(Lp*V))1/2；或者，表达为
Figure BDA0002385178790000061
所述内音箱20与所述扬声单元30及所述无源辐射单元40耦合后，形成一耦合共振频率；所述亥姆霍兹共振频率fH高于所述耦合共振频率。
请参阅图6及图7，所述外墙12的所述外腔室102呈中空圆柱状，所述内筒壁21呈圆筒状并定义出一轴心线C，所述内腔室202的内径D2大致等于所述分音锥112的外径D1。
本实施例的外音箱10支撑内音箱20的结构，具体说明如下，所述支撑部12S包括多个凸肋122，所述多个凸肋122沿着平行于所述内筒壁21的所述轴心线C方向突出地设置于所述外墙12的内壁面，所述多个凸肋122之间形成有多个隔缝124。
具体的说，本实施例的结构比例说明如下，但不限制于此。所述凸肋122的高度H11小于所述内置高度H12，所述内置高度H12与所述凸肋122的高度H11比例为2:1。
所述分音锥112的外径D1大于所述配重板42的直径D24，所述配重板42的直径D24大于所述能量转换件32的直径D22。另外，无源辐射单元40的无源振膜41的直径D23大致等于扬声单元30的上振膜33的直径D21。
实施例的有益效果
本发明的其中一有益效果在于，本发明所提供的环状辐射音箱结构，所述无源辐射单元固定地设置于所述内音箱的所述下开口，并且面对所述分音锥，从而形成叠加结构，能节省空间，有效利用音箱的容积。其中所述扬声单元被驱动后产生的气压经由所述内腔室与所述无源辐射单元产生共振，从而产生向下的低音辐射，所述低音辐射被所述分音锥反射，经过所述出音通道向所述外音箱的周围传递出去，形成360度声音向外环状辐射的效果。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求内。

Claims (8)

1.一种环状辐射音箱结构，其特征在于，包括：
一外音箱，具有一底部及一外墙，所述外墙由所述底部的周围向上延伸，并共同定义一外腔室，所述外墙的内壁面具有一支撑部，所述支撑部的顶端至所述外墙的顶端定义为内置高度，所述底部形成一分音锥；
一内音箱，具有一内筒壁，所述内筒壁具有一上开口及一下开口并且定义出一内腔室，所述内筒壁的底端置于所述支撑部并与所述分音锥之间形成一共振腔，所述内筒壁的外壁面设有多个外突块，所述多个外突块的外端靠近所述外墙的所述内壁面，所述内筒壁与所述外墙之间形成一出音通道，所述内筒壁的高度大于所述内置高度；
一扬声单元，所述扬声单元固定地设置于所述内音箱的所述上开口；以及
一无源辐射单元，所述无源辐射单元固定地设置于所述内音箱的所述下开口，并且面对所述分音锥；
其中所述扬声单元被驱动后产生的气压经由所述内腔室与所述无源辐射单元产生共振，从而产生向下的低音辐射，所述低音辐射被所述分音锥反射，经过所述出音通道向所述外音箱的周围传递出去，形成环状辐射；
其中，所述外墙的所述外腔室呈中空圆柱状，所述内筒壁呈圆筒状并定义出一轴心线，所述内腔室的直径大致等于所述分音锥的外径；所述出音通道的截面积定义为Sp，所述出音通道沿着所述内筒壁的所述轴心线的长度定义为Lp，所述出音通道的内容积定义为V，其中所述出音通道形成一亥姆霍兹共振频率，所述亥姆霍兹共振频率为c/(2π)*(Sp/(Lp*V))1/2；其中c为声速；所述内音箱与所述扬声单元及所述无源辐射单元耦合后，形成一耦合共振频率；所述亥姆霍兹共振频率高于所述耦合共振频率。
2.如权利要求1所述的环状辐射音箱结构，其特征在于，所述支撑部包括多个凸肋，所述多个凸肋沿着平行于所述内筒壁的所述轴心线方向突出地设置于所述外墙的所述内壁面，所述多个凸肋之间形成有多个隔缝。
3.如权利要求2所述的环状辐射音箱结构，其特征在于，所述凸肋的高度小于所述内置高度，所述内置高度与所述凸肋的高度比例为2:1。
4.如权利要求1所述的环状辐射音箱结构，其特征在于，还包括一连接件，所述连接件固定于所述扬声单元于所述内音箱的内侧。
5.如权利要求4所述的环状辐射音箱结构，其特征在于，所述连接件包括一主体部及二延伸臂，所述扬声单元连接于所述主体部的中间部位，所述二延伸臂连接于所述主体部的两端并连接于所述内音箱。
6.如权利要求1所述的环状辐射音箱结构，其特征在于，所述扬声单元包括一框体、一上振膜及一能量转换件，所述框体的周围连接于所述内音箱的所述上开口的周围，所述上振膜外露于所述上开口，所述上振膜的周围连接于所述框体的周围，所述能量转换件设置于所述框体的底部且面对所述无源辐射单元。
7.如权利要求6所述的环状辐射音箱结构，其特征在于，所述无源辐射单元包括一无源振膜及一配重板，所述无源振膜的周围连接于所述内音箱的所述下开口的周围，所述配重板设置于所述无源振膜的一侧面。
8.如权利要求7所述的环状辐射音箱结构，其特征在于，所述分音锥的外径大于所述配重板的直径，所述配重板的直径大于所述能量转换件的直径。
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GR01 Patent grant
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