CN113573216B - 扬声器及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种扬声器及电子设备，所公开的扬声器包括支架、磁性组件、第一振动组件和第二振动组件，第一振动组件设置于支架的第一侧，第二振动组件设置于支架的第二侧，第一侧与第二侧相背设置，第一振动组件包括第一音圈和第一振膜，第二振动组件包括第二音圈和第二振膜，第一振膜和第二振膜均与支架相连，支架具有容纳空间，磁性组件设置于容纳空间内，磁性组件与支架之间形成磁间隙，第一音圈和第二音圈均至少部分位于磁间隙中，第一振动组件可发出第一超声波，第二振动组件可发出第二超声波，第一超声波的频率与第二超声波的频率不相等。上述方案能够解决扬声器失真较高的问题。

Description

扬声器及电子设备
技术领域
本发明涉及通信设备技术领域，尤其涉及一种扬声器及电子设备。
背景技术
随着电子设备的快速发展，电子设备的应用越来越广泛，诸如手机、平板电脑等电子设备在人们的工作、生活、娱乐等方面发挥着越来越多的作用。目前电子设备的扬声器以及受话器是将音频信号放大后由音膜推动空气发出声音，人耳可听声的频率范围在20Hz-20kHz，由于可听声的声波在空气中传播不具备明显的指向性，导致该声音向周围各个方向传播，进而导致该声音能被较多的人听到。当人们在使用电子设备播放音乐、看视频或视频聊天时容易影响他人，当前主要通过佩戴耳机解决，然而，长期佩戴耳机会产生不舒适、中耳炎等问题，同时有外出忘记携带的可能。因此，人们渴望出现一种能定向地投送声音到指定位置而不影响周边环境的发声方式。
针对上述问题，目前采用音频定向技术将声音定向地投送到指定位置而不影响周边环境，音频定向技术指的是应用非线性声学理论实现声音的定向传播。利用超声波的高指向性以及空气的非线性解调作用，使两个沿同一方向传播的超声波，在空气中解调出差频波，所产生的差频波为人耳可听声，且差频波具有高指向性，以使声音传播到指定区域，而其他区域听不到。
目前扬声器一般需要同时产生两个频率的超声波，以在远端通过差频解调为可听声波。但是，扬声器同时发出两个频率的超声波时，扬声器的振膜需要同时振动产生两个频率的超声波，导致两个频率的超声波会产生明显的互调失真，导致扬声器失真较高。
发明内容
本发明公开一种扬声器及电子设备，以解决扬声器失真较高的问题。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
本发明实施例公开一种扬声器，包括支架、磁性组件、第一振动组件和第二振动组件，所述第一振动组件设置于所述支架的第一侧，所述第二振动组件设置于所述支架的第二侧，所述第一侧与所述第二侧相背设置，所述第一振动组件包括第一音圈和第一振膜，所述第二振动组件包括第二音圈和第二振膜，所述第一振膜和所述第二振膜均与所述支架相连，所述支架具有容纳空间，所述磁性组件设置于所述容纳空间内，所述磁性组件与所述支架之间形成磁间隙，所述第一音圈和所述第二音圈均至少部分位于所述磁间隙中，所述第一振动组件可发出第一超声波，所述第二振动组件可发出第二超声波，所述第一超声波的频率与所述第二超声波的频率不相等。
本发明实施例公开一种电子设备，包括设备本体和上述的扬声器，所述设备本体开设有内腔和出音孔，所述出音孔与所述内腔相连通，所述扬声器设置于所述内腔内。
本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
本发明实施例公开的扬声器中，第一振动组件设置于支架的第一侧，第二振动组件设置于支架的第二侧，第一振动组件包括第一音圈和第一振膜，第二振动组件包括第二音圈和第二振膜，第一振膜和第二振膜均与支架相连，第一音圈和第二音圈均至少部分位于磁间隙中。第一振动组件与第二振动组件相互独立，两个振动组件分别产生两束超声波，每个振动组件独立工作，且分别产生一束超声波，避免同一个振动组件需要同时振动产生两束超声波，从而防止扬声器在发出两束超声波时产生明显的互调失真，进而使得扬声器的失真较低。
同时，第一振动组件和第二振动组件的谐振频率可以不同，以使第一振动组件的谐振频率与第一超声波的频率更接近，第二振动组件的谐振频率与第二超声波的频率更接近，对第一音圈施加与第一振动组件的谐振频率相同或相近的激励电信号，对第二音圈施加与第二振动组件的谐振频率相同或相近的激励电信号，能够使得第一振动组件在电声转换效率最高的谐振频率位置处发出第一超声波，使得第二振动组件在电声转换效率最高的谐振频率位置处发出第二超声波，从而使得扬声器的能效较大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或背景技术中的技术方案，下面将对实施例或背景技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的扬声器的示意图；
图2为本发明另一实施例公开的扬声器的示意图；
图3为本发明实施例公开的电子设备的示意图。
附图标记说明：
100-支架、110-容纳空间；
200-磁性组件、210-第一磁性件、220-第一导磁件、230-第二磁性件、240-第二导磁件；
300-第一振动组件、310-第一音圈、320-第一振膜、330-第一球顶；
400-第二振动组件、410-第二音圈、420-第二振膜、430-第二球顶；
500-磁间隙；
600-第一非导磁支撑件；
700-第二非导磁支撑件；
800-设备本体、810-内腔、820-出音孔；
900-泡棉。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各个实施例公开的技术方案。
请参考图1至图3，本发明实施例公开一种扬声器，所公开的扬声器包括支架100、磁性组件200、第一振动组件300和第二振动组件400。
其中，支架100为扬声器的基础构件，支架100能够为扬声器的其他部件提供安装基础。在本发明实施例中，支架100具有相背的第一侧和第二侧，且支架100具有容纳空间110。
磁性组件200设置于容纳空间110内，且磁性组件200与支架100之间形成磁间隙500，该磁间隙500中具有磁力线，也就是说，该磁间隙500中具有磁场。
第一振动组件300设置于支架100的第一侧，第二振动组件400设置于支架100的第二侧，第一振动组件300包括第一音圈310和第一振膜320，第二振动组件400包括第二音圈410和第二振膜420，第一振膜320和第二振膜420均与支架100相连，第一音圈310和第二音圈410均至少部分位于磁间隙500中，第一振动组件300和第二振动组件400为扬声器的发声部件。
具体地，在第一音圈310和第二音圈410通电的情况下，由于通电导线在磁场中受到安培力的作用，所以位于磁间隙500中在第一音圈310至少部分和第二音圈410至少部分受到安培力的作用而产生位移，通过调整第一音圈310和第二音圈410上电流的大小及方向，便可以控制第一音圈310和第二音圈410的位移幅值及位移方向，从而使得第一振动组件300和第二振动组件400通过振动发出声波，且第一振动组件300可发出第一超声波，第二振动组件400可发出第二超声波，第一超声波的频率与第二超声波的频率不相等，第一超声波和第二超声波在空气中传播时可以通过空气的非线性解调为可听声波，该可听声波能够被人耳识别。
本发明实施例中，该扬声器可以发出两束超声波，利用超声波的高度指向性，能够使该两束超声波在空气中定向传播，同时，由于空气的非线性调解作用，使得两束超声波调解为多个声波，其中，通过合理选择扬声器发出两束超声波的频率，以使两束超声波的差频声波为可听声波，例如，扬声器发出两束频率为f1和f2的超声波，受空气非线性交互作用影响，两束频率为f1和f2的超声波调解为f1、f2、f1+f2、f1-f2、2f1、2f2等多束声波，其中，f1-f2为该差频声波。合理选择f1和f2的频率，能够使得f1-f2为可听声波，比如，f1＝41kHz，f2＝40kHz，f1-f2＝1kHz，1kHz频率的声波属于可听声波，且两束超声波经过空气非线性调解后的差频声波仍然具有高度指向性，从而使得该差频声波能够在空气中定向传播，进而使得声音能够定向传播。超声波定向传播的原理均为已知技术，为了文本简洁，在此不再赘述。
在具体的工作过程中，当用户需要私密通话或者为了避免影响周围环境时，用户可以通过操控按钮或语音控制的方式控制第一音圈310和第二音圈410分别接通电信号，在磁间隙500中磁场以及第一音圈310和第二音圈410上电信号的共同作用，使得第一振动组件300和第二振动组件400通过振动发出两束超声波，该两束超声波在空气中解调为可听声波，且定向传播至接听对象，从而使得扬声器发出的声音不会传播至周围环境中，避免影响周围环境或者被其他人听到，从而提高用户通话的私密性，保护用户的隐私。
本发明实施例公开的扬声器中，第一振动组件300设置于支架100的第一侧，第二振动组件400设置于支架100的第二侧，第一振动组件300包括第一音圈310和第一振膜320，第二振动组件400包括第二音圈410和第二振膜420，第一振膜320和第二振膜420均与支架100相连，第一音圈310和第二音圈410均至少部分位于磁间隙500中。第一振动组件300与第二振动组件400相互独立，两个振动组件分别产生两束超声波，每个振动组件独立工作，且分别产生一束超声波，避免同一个振动组件需要同时振动产生两束超声波，从而防止扬声器在发出两束超声波时产生明显的互调失真，进而使得扬声器的失真较低。
同时，第一振动组件300和第二振动组件400的谐振频率可以不同，以使第一振动组件300的谐振频率与第一超声波的频率更接近，第二振动组件400的谐振频率与第二超声波的频率更接近，对第一音圈310施加与第一振动组件300的谐振频率相同或相近的激励电信号，对第二音圈410施加与第二振动组件400的谐振频率相同或相近的激励电信号，能够使得第一振动组件300在电声转换效率最高的谐振频率位置处发出第一超声波，使得第二振动组件400在电声转换效率最高的谐振频率位置处发出第二超声波，从而使得扬声器的能效较大。
在一种可选的实施例中，容纳空间110和磁性组件200的数量可以均为一个，容纳空间110贯穿支架100，磁性组件200与容纳空间110的内壁之间形成磁间隙500。请再次参考图1，第一振动组件300和第二振动组件400能够共用同一个磁性组件200，减少磁性组件200的数量，从而降低扬声器的成本。同时，一个磁性组件200占用扬声器的空间较小，从而使得扬声器能够做小，以使扬声器的体积较小，满足目前用户对电子器件轻薄化的需求。
具体地，磁性组件200可以包括第一磁性件210和两个第一导磁件220，两个第一导磁件220分别设置于第一磁性件210相背的两侧，且两个第一导磁件220分别与第一振动组件300和第二振动组件400相对设置。由于导磁件的成本通常低于磁性件的成本，因此在本实施例中，在满足磁性组件200与容纳空间110的内壁之间形成磁间隙500的条件下，利用两个第一导磁件220代替部分第一磁性件210，能够使得第一磁性件210的尺寸较小，从而能够降低成本，且第一导磁件220能够较好地与容纳空间110的内壁之间形成磁场较强的磁间隙500，避免影响扬声器正常工作。第一导磁件220的种类可以有多种，例如铁件以及硅钢片等，本发明实施例中对第一导磁件220的种类不做限制。
如上文所述，容纳空间110和磁性组件200的数量可以均为一个，当然，容纳空间110和磁性组件200的数量也可以均为两个，两个容纳空间110分别可以开设于第一侧和第二侧，两个磁性组件200一一对应地设置于两个容纳空间110内，且两个磁性组件200一一对应地与两个容纳空间110的内壁形成磁间隙500。本实施例中，支架100没有被贯穿，从而能够提高支架100的强度，以使支架100的强度较高，进而提高支架100的可靠性，最终提高扬声器的可靠性。
具体地，磁性组件200包括第二磁性件230和第二导磁件240，第二导磁件240设置于第二磁性件230的一侧，且与第一振动组件300或第二振动组件400相对。在满足两个磁性组件200分别与两个容纳空间110的内壁之间形成磁间隙500的条件下，利用第二导磁件240代替部分的第二磁性件230，能够使得第二磁性件230的尺寸较小，从而能够降低成本，且第二导磁件240能够较好地与容纳空间110的内壁之间形成磁间隙500，避免影响扬声器正常工作。第二导磁件240的种类可以有多种，例如铁件以及硅钢片等，本发明实施例中对第二导磁件240的种类不做限制。
如上文所述，磁间隙500中具有磁力线，为了使磁间隙500中的磁力线较密分布，以使磁间隙500中的磁场较强，在一种可选的实施例中，两个磁性组件200相对的端部可以极性相同，此种排布方式能够使得磁间隙500中的磁感应密度较大，以使磁间隙500中的磁场较强，在第一音圈310和第二音圈410通电的情况下，使得第一音圈310和第二音圈410在磁场较强的磁间隙500中受到的安培力较大，从而能够使得第一振动组件300和第二振动组件400的振动较强。同时，在第一振动组件300和第二振动组件400振动相同的振幅时，第一音圈310和第二音圈410中的电流可以较小，以使扬声器的功耗较小。
为了进一步提高磁间隙500中的磁感应密度，可选地，支架100可以为导磁支架，导磁支架在磁性组件200的作用下具有磁性，从而能够与磁性组件200之间形成磁感应密度较大的磁间隙500，从而能够进一步提高磁间隙500中的磁感应密度。
本发明实施例中，第一振动组件300和第二振动组件400为扬声器的发声部件，且第一振动组件300可发出第一超声波，第二振动组件400可发出第二超声波，具体地，第一振动组件300还可以包括第一球顶330，第一音圈310与第一球顶330相连，第一振膜320与第一球顶330的边沿相连，且第一振膜320与支架100相连，此种结构的第一振动组件300结构简单，方便设置，且第一振动组件300的发声效果较好。
第二振动组件400还可以包括第二球顶430，第二音圈410与第二球顶430相连，第二振膜420与第二球顶430的边沿相连，且第二振膜420与支架100相连。此种结构的第二振动组件400结构简单，方便设置，且第二振动组件400的发声效果较好。具体地，可以通过调节第一振膜320和第二振膜420的材质及形状、第一球顶330和第二球顶430的重量以及第一音圈310和第二音圈410的重量，实现对第一振动组件300和第二振动组件400谐振频率的调节。同时，由于该扬声器需要发出超声波，所以要求第一振膜320和第二振膜420的材质硬度较高，第一球顶330和第二球顶430的重量以及第一音圈310和第二音圈410的重量较轻。
在支架100为导磁支架的情况下，与支架100相连第一振膜320和第二振膜420受支架100磁力的影响，导致第一振动组件300和第二振动组件400较难进行更优的振动，可能导致第一振动组件300和第二振动组件400发出的声音失真。基于此，在一种可选的实施例中，扬声器还可以包括第一非导磁支撑件600和第二非导磁支撑件700，第一非导磁支撑件600设置于第一侧，第一振膜320与第一非导磁支撑件600相连，第二非导磁支撑件700设置于第二侧，第二振膜420与第二非导磁支撑件700相连。在支架100为导磁支架的情况下，第一非导磁支撑件600和第二非导磁支撑件700能够防止第一振膜320和第二振膜420受支架100磁力的影响，以使第一振动组件300和第二振动组件400在振动时能够独立、且不受支架100磁力的影响，从而使得第一振动组件300和第二振动组件400的振动效果较好，防止第一振动组件300和第二振动组件400发出的声音失真。
基于本发明实施例公开的扬声器，本发明实施例还公开一种电子设备，所公开的电子设备包括设备本体800和上文任意实施例所述的扬声器，设备本体800开设有内腔810和出音孔820，出音孔820与内腔810相连通，扬声器设置于内腔810内。本发明实施例公开的电子设备中，扬声器发出的超声波能够通过出音孔820传播至电子设备外部，以使电子设备的声音能够定向传播。且可以通过调整出音孔820的朝向，以使电子设备的声音能够定向传播至接听对象，以使电子设备发出的声音便能够定向传播至接听对象所在的位置，该声音不会传播至周围环境中，避免影响周围环境或者被其他人听到，从而提高用户通话的私密性，保护用户的隐私。
需要说明的是，该接听对象可以是该电子设备的使用者，也可是该电子设备的使用者所指定声音的接收对象，例如，电子设备的使用者将声音分享给其他人。
具体地，扬声器将内腔810可以分隔为第一内腔和第二内腔，且第一振动组件300朝向第一内腔，第二振动组件400朝向第二内腔，设备本体800开设有第一导音通道和第二导音通道，出音孔820通过第一导音通道与第一内腔相连通，出音孔820通过第二导音通道与第二内腔相连通，以使两束超声波均通过一个出音孔820向着远方传播，从而能够使得声音的传播指向性更强。
在一种可选的实施例中，内腔810的侧壁可以开设有安装槽，扬声器可以设置于安装槽，且扬声器通过泡棉900与安装槽的侧壁相连。此种设置方式较为简单，方便设置。同时，在电子设备受到冲击或在电子设备振动时，泡棉900能够对扬声器起到缓冲的作用，防止扬声器因电子设备受到冲击或电子设备振动而损坏，进而提高电子设备的可靠性。
出音孔820可以在电子设备上通过后加工的方式开设，但是，此种方式会破坏电子设备一体性，导致电子设备的外观美观性较低。可选地，设备本体800可以包括第一功能组件和第二功能组件，第一功能组件安装于第二功能组件，且第一功能组件与第二功能组件之间具有装配间隙，装配间隙形成出音孔820。在电子设备装配的过程中通常会具有装配间隙，利用该装配间隙代替在电子设备上通过后加工的方式开设的出音孔820，从而能够避免在电子设备上开孔，此种方式不会破坏电子设备一体性，进而使得电子设备的外观美观性较高，以使用户体验感较好。
具体地，在电子设备为手机的情况下，第一功能组件可以为壳体，第二功能组件可以为电池盖，第二功能组件还可以为按键，按键与壳体之间通常具有装配间隙，本发明实施例中对形成装配间隙的方式不做限制。
进一步地，出音孔820的数量可以为多个，且多个出音孔820均与内腔810相连通，多个出音孔820能够使较多的超声波传播至电子设备外部，以使电子设备的发声效果较好，进而提高电子设备的用户体验。
本发明实施例公开的电子设备可以是智能手机、平板电脑、电子书阅读器、智能眼镜(例如智能手表)、电子游戏机等设备，本发明实施例不限制电子设备的具体种类。
本发明上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种扬声器，其特征在于，包括支架(100)、磁性组件(200)、第一振动组件(300)、第一非导磁支撑件(600)、第二非导磁支撑件(700)和第二振动组件(400)，所述第一振动组件(300)设置于所述支架(100)的第一侧，所述第二振动组件(400)设置于所述支架(100)的第二侧，所述第一侧与所述第二侧相背设置，所述第一振动组件(300)包括第一音圈(310)和第一振膜(320)，所述第二振动组件(400)包括第二音圈(410)和第二振膜(420)，所述第一振膜(320)和所述第二振膜(420)均与所述支架(100)相连，所述支架(100)具有容纳空间(110)，所述磁性组件(200)设置于所述容纳空间(110)内，所述磁性组件(200)与所述支架(100)之间形成磁间隙(500)，所述第一音圈(310)和所述第二音圈(410)均至少部分位于所述磁间隙(500)中，所述第一振动组件(300)可发出第一超声波，所述第二振动组件(400)可发出第二超声波，所述第一超声波的频率与所述第二超声波的频率不相等；
所述第一超声波与所述第二超声波在空气中定向传播，所述第一超声波与所述第二超声波调解为多个声波，以使所述第一超声波与所述第二超声波的差频声波为可听声波；
所述支架(100)为导磁支架，所述第一非导磁支撑件(600)设置于所述第一侧，所述第一振膜(320)与所述第一非导磁支撑件(600)相连，且所述第一振膜(320)通过所述第一非导磁支撑件(600)与所述支架(100)相连，所述第二非导磁支撑件(700)设置于所述第二侧，所述第二振膜(420)与所述第二非导磁支撑件(700)相连，且所述第二振膜(420)通过所述第二非导磁支撑件(700)与所述支架(100)相连。
2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述容纳空间(110)和所述磁性组件(200)的数量均为一个，所述容纳空间(110)贯穿所述支架(100)，所述磁性组件(200)与所述容纳空间(110)的内壁之间形成所述磁间隙(500)。
3.根据权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述磁性组件(200)包括第一磁性件(210)和两个第一导磁件(220)，两个所述第一导磁件(220)分别设置于所述第一磁性件(210)相背的两侧，且两个所述第一导磁件(220)分别与所述第一振动组件(300)和所述第二振动组件(400)相对设置。
4.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述容纳空间(110)和所述磁性组件(200)的数量均为两个，两个所述容纳空间(110)分别开设于所述第一侧和所述第二侧，两个所述磁性组件(200)一一对应地设置于两个所述容纳空间(110)内，且两个所述磁性组件(200)一一对应地与两个所述容纳空间(110)的内壁形成所述磁间隙(500)。
5.根据权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述磁性组件(200)包括第二磁性件(230)和第二导磁件(240)，所述第二导磁件(240)设置于所述第二磁性件(230)的一侧，且与所述第一振动组件(300)或所述第二振动组件(400)相对。
6.根据权利要求4所述的扬声器，其特征在于，两个所述磁性组件(200)相对的端部极性相同。
7.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述第一振动组件(300)还包括第一球顶(330)，所述第一音圈(310)与所述第一球顶(330)相连，所述第一振膜(320)与所述第一球顶(330)的边沿相连；
所述第二振动组件(400)还包括第二球顶(430)，所述第二音圈(410)与所述第二球顶(430)相连，所述第二振膜(420)与所述第二球顶(430)的边沿相连。
8.一种电子设备，其特征在于，包括设备本体(800)和权利要求1至7中任一项所述的扬声器，所述设备本体(800)开设有内腔(810)和出音孔(820)，所述出音孔(820)与所述内腔(810)相连通，所述扬声器设置于所述内腔(810)内。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述扬声器将所述内腔(810)分隔为第一内腔和第二内腔，且所述第一振动组件(300)朝向所述第一内腔，所述第二振动组件(400)朝向所述第二内腔，所述设备本体(800)开设有第一导音通道和第二导音通道，所述出音孔(820)通过所述第一导音通道与所述第一内腔相连通，所述出音孔(820)通过所述第二导音通道与所述第二内腔相连通。
10.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述内腔(810)的侧壁开设有安装槽，所述扬声器设置于所述安装槽，且所述扬声器通过泡棉(900)与所述安装槽的侧壁相连。
11.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述设备本体(800)包括第一功能组件和第二功能组件，所述第一功能组件安装于所述第二功能组件，且所述第一功能组件与所述第二功能组件之间具有装配间隙，所述装配间隙形成所述出音孔(820)。
12.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述出音孔(820)的数量为多个，且所述多个出音孔(820)均与所述内腔(810)相连通。
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