CN113841424A - 具有不均匀悬架和加强元件的扩音器 - Google Patents

Abstract

一种扩音器，具有不均匀折环、膜和加固元件，阻止折环在操作期间使膜弯曲。不均匀折环沿着如果是圆形的扩音器的半径在围绕膜的整个周边上不具有相同的横截面，因为一些部分将向上指向而其他部分将向下指向。

Description

具有不均匀悬架和加强元件的扩音器

技术领域

本发明涉及一种具有不均匀悬架的扩音器，诸如在悬架的整个范围内不具有相同横截面的悬架，并且所述扩音器具有加强或加固元件。

背景技术

具有均匀或不均匀悬架的扩音器可以在US6305491、US2011/164782、EP0556786、US2002/170773、Fostex UDR扩音器(https://www.fostexinternational.com/docs/speaker_components/pdf/fe208ez.pdf)、US6889796、US2003/0231784、EP1659823、1995年Knud Thorborg和Erling Sandermann Olsen发表的AES文章“锥形扩音器的振膜面积和质量非线性”中看到。其他均匀悬架可以在US7218748、EP1788839、US3997023、US3130811和KEF白皮书http：//www.kef.com/uploads/files/THE_REFERENCE/REF_White_Paper_preview_path_200514.pdf中看到。

可以出于多种原因提供不均匀悬架，其中一个原因是均匀悬架，诸如半卷(half-roll)、全卷(full-roll)、多卷(multiple-roll)悬架将与膜一起产生取决于膜相对于盆架的位置的有效膜面积。不均匀悬架可以被成形以避免这种变化。然而，已经发现不均匀悬架会产生作用在膜边缘上的不均匀的力，导致膜弯曲，从而产生不期望的振动和声音。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有不均匀折环(surround)但是膜不会因折环的操作而弯曲的扩音器。

在第一方面，本发明涉及一种包括膜、折环和盆架的扩音器，其中：

-膜具有外边缘，

-折环连接到盆架和至少膜的基本上所有外边缘，

-折环具有第一部分和第二部分，其中：

-第一部分向上指向，诸如通过具有第一径向横截面，并且

-第二部分向下指向，诸如通过具有第二径向横截面，其中第一径向横截面和第二径向横截面具有不同的形状，

扩音器还包括设置在膜的外边缘处的加固元件。

在本文中，扩音器是被构造成产生和输出声音的元件。典型的扩音器包括膜或振膜，其可通过马达相对于盆架、壳体、马达的一部分等移动。

膜通常是相对较刚性并且通常为平面或漏斗形的元件，其连接到用于移动膜的驱动器。膜通常在扩音器的腔室与扩音器周围之间形成完好的(sound)和/或至少基本上气密的密封。自然地，多个膜可以存在于扩音器中并且可以设置在同一腔室中。如果期望，还可以存在声音输出端口，诸如低音反射端口。

膜可以由纸、纸板、金属、聚合物或其组合制成。膜可以围绕轴线对称，诸如轴对称。通常，膜是圆形的，但是也可以看到椭圆形的膜，以及具有圆角的矩形膜。

膜可以具有被限定为两个对称平面之间的相交部的中央轴线。通常，膜的移动的预期方向沿着中央轴线。中央轴线具有远离马达并且朝向膜的向上方向。

膜和折环可以具有径向横截面，所述径向横截面被限定为穿过与中央轴线重合的平面的横截面。折环的径向横截面可以具有最大值和最小值，所述最大值是沿着中央轴线向上最远的点，所述最小值是沿着中央轴线向下最远的点。极值是最大值和最小值之一。

膜表面可以或多或少是平的或平面的，或者其可以具有更多的轮廓。膜可以具有脊等，诸如在沿着远离中央轴线的方向上，以便例如增加膜的刚度。其他类型的膜具有至少在外部部分处形成为同心环的脊，其作用是仅使膜的最内部分以更高的频率振动，但是膜的越来越多的部分以越来越低的频率振动。

盆架优选地是硬的或刚性的元件，其不会因驱动装置移动膜以产生声音的操作而变形到任何显著的程度。通常，盆架由金属制成。通常，盆架是圆锥形的，其具有要附接驱动器的基础部分，以及具有对应于折环的形状的外部部分，且折环将附接到所述外部部分。在基础部分和外部部分之间，可以形成支柱连接基础部分和外部部分，同时为膜移动留出空间。

通常，盆架将要在其外部部分处连接到扩音器箱以确保空气至少在任何显著程度上不能通过扩音器从箱逸出。

膜具有外边缘。通常该边缘的形状限定膜的形状。通常膜为圆形。

折环是将通常较刚性的膜连接到通常更为刚性的盆架的柔性元件，以允许膜相对于盆架移动，同时控制膜相对于盆架的移动和/或确保空气不能绕过膜边缘，这种通过将使膜短路，从而破坏声音产生特性。

现有技术的折环通常是半卷或全卷，并且沿着折环的范围具有相同的轮廓，即这些折环具有均匀的轮廓。通常圆锥边缘和折环是圆形的(投影在垂直于中央轴线的平面上)。在这种情况下，均匀轮廓折环将是轴对称的，即，其可以被描述为在围绕中央轴线旋转的2D平面中限定的轮廓。

通常，折环由橡胶、浸渍布或闭合的泡沫制成，因为这样的材料轻、柔韧，并且在任何显著程度上仍然不透气。

折环与膜的连接可以使用例如胶水来执行(或将折环共同模制到膜上)。自然地，可以使用任何类型的紧固。

通常，期望折环在膜的所有外部部分和/或周边处附接或连接到膜，以便在膜的所有外边缘上保持对膜的良好控制，以确保空气不能穿过膜/折环组件。

许多折环类型导致膜/折环组件的有效声学辐射面积作为膜相对于盆架的位置的函数而变化。通常，当膜尽可能地进入盆架时的有效面积高于膜尽可能地远离盆架时的有效面积(膜的操作间隔的两个极端部分)。原因是当例如是标准的半卷时，折环的形状在这两个位置不同。

存在减少此问题的折环。这种类型的折环具有第一部分和第二部分，其中：

-第一部分具有第一径向横截面，并且

-第二部分具有第二径向横截面，

其中第一径向横截面和第二径向横截面具有不同的形状。

因此，这种类型的折环具有在沿着折环的不同位置处不同的径向横截面，即折环轮廓沿着其圆周不均匀。当从膜朝向盆架看时，诸如从膜的外边缘的一部分到盆架的最近点，横截面可以是折环的横截面。如果膜是轴对称的，那么盆架也是轴对称的，并且因此折环的内部部分和外部部分也是轴对称的。在这种情况下，第一部分是径向部分。

当两个部分具有不同的径向横截面时，这意味着折环的形状围绕折环或沿着折环是不相同的。这两个部分可以具有不同的曲线形状、不同的最高点或最低点，诸如当从膜的外边缘测量时。相对于从膜的边缘和盆架的最近点的直线——或者从折环的内外边缘之间，可以看到高度。

例如，如果一个部分在离膜边缘和/或膜的中央轴线的选定距离处的高度比另一部分在相同距离处的高度大10％以上，则这些部分是不同的。

由于多种原因，折环可能是不均匀的。一个原因是，如上所述，当膜相对于盆架运动时，至少具有相同的有效面积。在这种情况下，膜的有效面积通常是相同的，因为膜通常足够刚性，不会弯曲到任何显著的程度。对于半卷，折环的相关面积大约是折环的所有部分在折环的径向横截面的顶点内的面积。对于半卷，最大值根据膜沿着中央轴线的位移而朝向或远离中央轴线运动，从而改变有效面积。

其他折环具有不均匀的轮廓以阻止声波离开折环。

本发明的一个目的是减少由不均匀折环引起的膜的弯曲。因此，扩音器进一步包括设置在膜的外边缘处的加固元件，诸如在膜和折环之间的界面处。

加固元件具有使膜和折环的组件更刚性的功能。已经发现，不均匀的折环，沿着其整个范围不具有相同的径向横截面，导致膜在外边缘处弯曲。这种弯曲再次导致辐射声音的失真，这显然是不期望的。

因此，加固元件的作用是防止在膜的移动过程中膜的外边缘弯曲。因此，加固元件应适应所用折环的预期力。根据折环的形状，作用在膜的外边缘上的力的不均匀性或多或少是严重的。

当膜弯曲时，外边缘的部分被向内拉向膜的中心，而其他部分被向外推离中央轴线。其外边缘偏离其在静止位置并且不运动时的形状。例如，如果膜是圆形的，则弯曲将会改变形状，因此其具有多个波瓣。两个波瓣将使边缘呈椭圆形。三个波瓣将给出更三角形的形状。这种现象可能发生在某些共振频率下。

加固元件可以与附接到膜和/或折环的选定材料层一样简单，诸如与膜的外部部分相邻或附接的折环的一部分。显然，附加层材料可以增加刚度。然而，进一步在下文中，描述了进一步增加刚度的折环的其他形状，同时保持对由加固元件增加的质量的关注。

加固元件可以在不同的方向上具有不同的刚度，诸如在垂直于加固元件范围的方向上和/或朝向膜的中央轴线的方向上，以及沿着膜和/或驱动器的移动的方向上。然而，由于膜的弯曲相当复杂，可能期望加固元件在所有方向上具有至少基本相同的刚度，诸如在与加固元件的中心线的方向或垂直于在特定点处的膜的外边缘的方向垂直的所有方向上。

折环的不均匀性可以用许多方式来限定。在一种情况下，第一部分和第二部分的径向横截面各自限定了曲线，诸如折环的上表面、下表面或中心。然后，由第一部分的径向横截面限定的曲线可以比由第二部分的径向横截面限定的曲线更短。当两个极点之间的曲线更直时，可以获得更短的曲线。所述曲线可以相对于上述直线导出。

在这种或另一种情况下，由第一部分的径向横截面限定的曲线可以具有比由第二部分的径向横截面限定的曲线更窄的弯曲部。更窄的弯曲部可以是更窄的波峰或波谷。

在一种情况下，第一部分和第二部分的径向横截面在离膜的中心的不同距离处具有最大值(或最小值)。同样，这可以相对于上述直线来确定。

在一种情况下，第一部分和/或第二部分的径向横截面可以是U形或V形。然后，第一部分和第二部分之间的部分可具有M形或W形径向横截面。

此外，折环优选地沿着其中央闭合曲线限定重复图案。然后，折环可以具有径向横截面与第一径向横截面相同的多个部分和径向横截面与第二径向横截面相同的多个部分。

显然，加固元件可以具有任意期望的径向横截面，诸如平面元件，诸如材料片。一种优选形状是其中加固元件的一部分具有L形、T形或I形的径向横截面的形状。然后，加固元件的平面侧面之一可以附接到膜和/或折环。

在另一个实施例中，加固元件有这样一部分，所述部分具有有着多边形形状的径向横截面，诸如三角形、矩形(正方形、菱形、平行四边形、梯形、风筝形等)等。同样，平面侧面之一然后可以附接到膜和/或折环。

实际上，L形、I形、T形或多边形的基本平面侧面之一可以由膜和/或折环形成，使得在附接到膜/折环之前没有达到期望的形状。

替代地，加固元件可以具有径向横截面为椭圆形诸如圆形的部分。

显然，可以基于施加在膜上的弯曲力以及由加固元件引起的最大重量增加来选择形状、尺寸、材料等。

优选地，加固元件在预定平面中形成闭合曲线，诸如在膜的外边缘所在的平面中。闭合曲线的优点是加固元件存在于整个膜的周围。优选地，所述曲线在到中心的半径/距离的至少75％之外。显然，加固元件不需要定位在膜的外边缘处以起到加固膜的外部部分的作用，因为膜通常具有其自身的刚度。然而，期望加固元件为执行其功能定位成至少在膜的外四分之一中——即距离膜的中心的距离不小于该中心到膜的外边缘距离的75％。如果膜不是圆形的，加固元件通常具有相同的形状，并因此定位在如从中心轴线垂直测量或沿着膜表面从中心轴线测量的总距离的相同百分比处。

在一种情况下，当投影到平面上时，组合的膜和加固元件的单位面积质量在加固元件处高于闭合曲线内部。尽管在加固元件处具有更高的质量本身可能不是目标，但增加的质量通常意味着或产生更高的刚度。

在一个实施例中，振膜和加固元件在垂直于膜的移动方向的平面内具有第一单位面积质量，并且振膜在不在加固元件处的位置处的平面内具有第二单位面积质量，其中第一单位面积质量高于第二单位面积质量。虽然在该投影中，更高的单位面积质量其本身不是目标，但是更高的质量通常会给出所期望的更高的刚度。

在一个实施例中，组合的膜和加固元件在垂直于平面的方向上具有厚度，所述厚度在加固元件处比在闭合曲线内部更高。虽然较高的厚度其本身不是目标，但较高的厚度通常会给出所期望的更高的刚度。

如上所述，加固元件可以是附接到膜的独立元件，或者膜可以制造有优选在其外部分处的内置加固元件。这种内置可以通过在膜的制造过程中向膜材料添加元件(element)，通过在其外部分处提供更厚、更重、更刚性等的膜材料来实现。在一种情况下，膜可以被模制，其中模具可以被设计成产生如上所述的加固元件。如果需要，该模制过程可以是双组分模制。替代地，膜的一部分可以形成或成形为构成更厚、更刚性的部分。

本发明的第二方面涉及一种组装扩音器的方法，所述方法包括：

-提供具有外边缘的膜，

-提供具有第一部分和第二部分的折环，其中：

-第一部分向上指向，诸如通过具有第一径向横截面，并且

-第二部分向下指向，诸如通过具有第二横截面，其中第一横截面和第二横截面的形状不同，

-提供加固元件，以及

-将膜的外边缘固定到折环和加固元件。

自然地，该方面可以与第一方面结合。膜、折环、第一部分和第二部分以及加固元件可以是如上所述的。

附图说明

下面，将参照附图描述本发明的优选实施例，其中：

-图1示出了根据本发明的扩音器的径向横截面，

-图2示出了加固元件的第一实施例及其投影厚度，

-图3示出了加固元件的第二实施例，

-图4示出了加固元件的第三实施例，

-图5示出了不均匀折环的第一实施例，

-图6示出了不均匀折环的第二实施例，

-图7示出了在外边缘处具有较厚或不同材料的替代膜，

-图8-13示出了不同类型的加固元件。

具体实施方式

在图1中，扩音器1被示出为具有膜2、马达4、盆架6和折环8。马达被构造成沿着轴线A向上和向下移动膜，并且折环被构造成防止空气绕过膜2的外边缘12并且控制膜2的移动。折环8在其外周边处连接到盆架6。

当折环不完全均匀时，膜的移动将导致折环弯曲，这将再次导致膜在移动过程中弯曲。这种弯曲导致声音输出失真，这自然是不期望的。在图1中，折环8显示为不均匀的，这从左侧和右侧横截面的不同形状可以看出。

在图5和图6中可以看到不均匀的折环。图5中的折环可以在US6516077中看到并且具有多个与外边缘12相切的脊18。折环的其余部分具有附图标记16处所示的形状。显然，所述折环的不同部分具有不同的径向横截面，并且因此对外边缘12有不同的影响。

图6中的折环可以在EP0556786中看到，其中在图1中所示的横截面中，折环的一部分向下指向，一部分向上指向，其中这些部分之间的交点看起来像图6中的交点。显然，从同一图的最左侧和最右侧看，图6所示的部分对膜的影响不同于半卷部分。

当运动时，外边缘的不同部分上的这些不同效果将导致膜的弯曲。

为了抵抗这种弯曲，在膜和折环之间的界面处提供了加固元件10。图2-4示出了这种加固元件的不同形状。

膜的弯曲是导致外边缘的部分被拉向膜的中央轴线而其他部分被推离中央轴线的变形。将存在不同的弯曲模式，其中第一种模式是外边缘变成椭圆形。第二种模式是其中外边缘具有三个波瓣，在第三种模式中，其具有四个波瓣。显然，当弯曲膜时，可以看到任意数量的波瓣。

图2示出了膜2的外边缘12和加固元件10的径向横截面，其中加固元件的径向横截面是矩形的。矩形的一个侧面可以由膜材料制成。加固元件沿着膜的外边缘延伸，当投影到垂直于轴线A的平面时通常为闭合曲线。显然，加固元件将抵抗外边缘12的弯曲。还示出了膜和加固元件的组件在垂直于中央轴线A的平面上的投影厚度。

加固元件的径向横截面可以具有任意期望的形状。在图3中，形状是三角形的。同样，膜材料可以形成侧面之一。有利地，所示形状可以是闭合的曲线，如矩形、多边形或椭圆形。

在图4中，加固元件的径向横截面具有圆形形状。

自然地，可以使用任意形状的加固元件。可以使用多边形，并且如果期望，可以通过膜形成一个或多个侧面。

加固元件可以是中空的或者可以由填充材料填充，诸如泡沫。

加固元件可以由任意类型的材料制成。显然，期望刚度较高，但是期望重量尽可能低。可以使用薄铝，诸如厚度为0.5毫米或更小，诸如0.25毫米或更小，诸如0.2毫米或更小，诸如0.15毫米或更小，也可以使用其他材料，诸如金属、合金、聚合物、纸、纸板、塑料、复合材料、凯夫拉尔等。

单独的加固元件可以由膜材料的适配来代替。通常，在膜的整个表面上，垂直于膜的范围，膜由具有相同的厚度的相同材料制成。然而，膜可以在外边缘处做得更厚以增加其刚度。

进一步替代地，膜可以在外边缘处由另一种材料或附加材料制成以增加在外边缘处的刚度。这在图7中示出。较厚的材料层往往比较薄的层更刚性。而且，膜的最外面部分可以由比膜的其余部分更刚性的材料制成以增加膜在外边缘处的刚度。

图8-13示出了其他类型的加固元件，其中图8示出了添加薄层，例如在移动方向上延伸的纸，而在图9中，提供了一层例如在垂直于移动方向的方向上延伸的纸。替代地，可以使用图10的正方形，也可以使用图11的圆、图12的45度正方形(菱形)或图13的具有90度角和在膜的移动方向上延伸的最大侧边的三角形。

显然，可以使用许多不同的加固元件类型、形状等。也可以使用其他材料以便更好地定制性能。

Claims (15)

1.一种扩音器，包括膜、折环和盆架，其中：

-所述膜具有外边缘，

-所述折环连接到所述盆架和至少所述膜的基本上所有所述外边缘，

-所述折环具有第一部分和第二部分，其中：

-所述第一部分向上指向，并且

-所述第二部分向下指向，

所述扩音器还包括设置在所述膜的所述外边缘处的加固元件。

2.根据权利要求1所述的扩音器，其中所述第一部分具有第一径向横截面，所述第二部分具有第二径向横截面，其中所述第一径向横截面和/或第二径向横截面具有U形或V形。

3.根据前述权利要求中任一项所述的扩音器，其中所述折环的在所述第一部分和第二部分之间的一部分具有M形或W形的横截面。

4.根据前述权利要求中任一项所述的扩音器，其中所述折环沿着其中央闭合曲线限定重复图案。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的扩音器，其中所述加固元件的一部分的径向横截面具有闭合曲线的形状。

6.根据权利要求5所述的扩音器，其中所述加固元件是中空的。

7.根据权利要求4所述的扩音器，其中所述加固元件由填充材料填充。

8.根据权利要求5所述的扩音器，其中所述加固元件的一部分的径向横截面具有多边形的形状。

9.根据权利要求8所述的扩音器，其中所述多边形的一个侧面由所述膜形成。

10.根据权利要求5所述的扩音器，其中所述加固元件的一部分的径向横截面为椭圆形。

11.根据前述权利要求中任一项所述的扩音器，其中所述加固元件在预定平面内形成闭合曲线。

12.根据权利要求11所述的扩音器，其中当投影到所述平面上时，组合的所述膜和加固元件具有在所述加固元件处比在所述闭合曲线内部更高的单位面积质量。

13.根据前述权利要求中任一项所述的扩音器，其中所述振膜和加固元件在垂直于所述膜的移动的方向的平面中具有第一单位面积质量，并且所述振膜在不在所述加固元件处的位置处的所述平面中具有第二单位面积质量，其中所述第一单位面积质量高于所述第二单位面积质量。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的扩音器，其中组合的所述膜和加固元件在垂直于所述平面的方向上具有在所述加固元件处比在所述闭合曲线内部更高的厚度。

15.一种组装扩音器的方法，所述方法包括：

-提供具有外边缘的膜，

-提供具有第一部分和第二部分的折环，其中：

-所述第一部分向上指向，并且

-所述第二部分向下指向，

-提供加固元件，以及

-将所述膜的所述外边缘固定到所述折环和所述加固元件。

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