CN115529539B - 扬声器模组和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种扬声器模组和电子设备，电子设备包括扬声器模组。扬声器模组包括外壳、振动组件和阻尼膜，振动组件安装于外壳的内部，振动组件将外壳的内部分隔为前腔和后腔，外壳设有通孔，通孔连通前腔和后腔，阻尼膜安装于外壳的内部，且覆盖通孔。其中，阻尼膜的弹性模量小于振动组件的弹性模量。本申请所示扬声器模组中，增设了阻尼膜，由于阻尼膜的弹性模量小于振动组件的弹性模量，扬声器模组工作时，阻尼膜可缓冲因后腔气压变化导致的振膜发生变形或摇摆现象，减少扬声器模组产生的杂音，提高扬声器模组的音质，提高扬声器模组的音频性能，满足用户对扬声器模组音频性能的要求。
Description
技术领域
本申请涉及扬声器技术领域，尤其涉及一种扬声器模组和电子设备。
背景技术
随着手机等电子设备的普及率不断提高，电子设备更新换代的速度也越来越快，用户对电子设备的要求也越来越高。目前的电子设备中，主要利用扬声器模组来将电能转变为声能以实现发声。然而，现有的扬声器模组的音频性能较差，难以满足用户对扬声器模组音频性能的要求。
发明内容
本申请提供一种扬声器模组和电子设备，用以提高扬声器模组的音频性能，满足用户对扬声器模组音频性能的要求。
第一方面，本申请提供一种扬声器模组，包括外壳、振动组件和阻尼膜，振动组件安装于外壳的内部，振动组件将外壳的内部分隔为前腔和后腔，外壳设有通孔，通孔连通前腔和后腔，阻尼膜安装于外壳的内部，且覆盖通孔；
其中，阻尼膜的弹性模量小于振动组件的弹性模量。
本申请所示扬声器模组中，增设了阻尼膜，由于阻尼膜的弹性模量小于振动组件的弹性模量，扬声器模组工作时，阻尼膜可缓冲因后腔气压变化导致的振膜发生变形或摇摆现象，减少扬声器模组产生的杂音，提高扬声器模组的音质，提高扬声器模组的音频性能，满足用户对扬声器模组音频性能的要求。
一种实施方式中，外壳包括主外壳和隔板，隔板固定连接于主外壳的内部，隔板设有安装孔和通孔，安装孔和通孔均沿隔板的厚度方向贯穿隔板，安装孔和通孔间隔设置，振动组件和阻尼膜均安装于隔板，振动组件覆盖安装孔。
一种实施方式中，阻尼膜的材料包括聚碳酸酯、丙烯酸酯、聚乳酸和丁腈中的一种或多种。
一种实施方式中，振动组件的有效面积为S1，阻尼膜的有效面积为S2，振动组件在后腔内的有效振动容积为V1，阻尼膜在后腔内的有效振动容积为V2，四者之间的关系满足：
其中，A1为振动组件21的振幅，A2为阻尼膜30的最大振幅，α为补偿系数。
一种实施方式中，通孔有多个，多个通孔间隔设置，阻尼膜包括多个子阻尼膜，每一子阻尼膜均安装于外壳的内侧，且覆盖一个通孔。
一种实施方式中，外壳设有出音孔，出音孔连通前腔和外壳的外侧，扬声器模组工作时产生的声音可经出音孔传递至外壳的外侧，实现扬声器模组的发声。
一种实施方式中，外壳设有泄露孔，泄露孔连通后腔和外壳的外侧，以保证后腔和外壳的外侧的气压平衡。
一种实施方式中，扬声器模组为动圈式扬声器模组，扬声器模组还包括支撑组件和磁铁组件，支撑组件支撑振动组件和磁铁组件，磁铁组件用于为振动组件提供驱动磁场，或者，扬声器模组为动铁式扬声器模组。
第二方面，本申请提供一种电子设备，包括壳体和上述任一种扬声器模组，壳体设有扬声孔，扬声孔连通壳体的内侧和外侧，扬声器模组安装于壳体的内侧，扬声器模组的出音孔连通扬声孔。
一种实施方式中，电子设备还包括处理器，处理器安装于壳体的内侧，且与扬声器模组电连接。
本申请所示电子设备中，扬声器模组中增设了阻尼膜，阻尼膜的弹性模量小于振动组件的弹性模量，扬声器模组工作时，阻尼膜可缓冲因后腔气压变化导致的振膜发生变形或摇摆现象，减少扬声器模组产生的杂音，提高扬声器模组的音质，提高扬声器模组的音频性能，满足用户对扬声器模组的音频性能的要求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；
图2是图1所示电子设备中扬声器模组的结构示意图；
图3是图2所示扬声器模组的部分分解结构示意图；
图4是图2所示扬声器模组沿I-I处剖开后的结构示意图；
图5是现有的扬声器模组和本申请实施例所示扬声器模组在正常功率下的高次谐波失真曲线图；
图6是现有的扬声器模组和本申请实施例所示扬声器模组在高功率下的高次谐波失真曲线图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种电子设备1000的结构示意图。
电子设备1000可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、车机、智能手表、智能手环、POS机(point of sales terminal，销售点终端)等具有发声功能的电子产品。接下来，本申请实施例以电子设备1000是手机为例进行说明。其中，为了便于描述，定义电子设备1000的宽度方向为X轴方向，电子设备1000的长度方向为Y轴方向，电子设备1000的厚度方向为Z轴方向，X轴方向、Y轴方向和Z轴方向两两相互垂直。
电子设备1000包括壳体100、显示模组200、电路板300、处理器400、听筒500和扬声器模组600。显示模组200安装于壳体100。电路板300、处理器400、听筒500和扬声器模组600均安装于壳体100的内侧。
壳体100包括边框110和底板120，底板120固定连接于边框110的一侧。其中，边框110和底板120可以是一体成型的结构，也可以是通过组装形成的一体式结构。具体的，边框110设有扬声孔1001，扬声孔1001连通壳体100的内侧和外侧。示例性的，扬声孔1001的数量为一个。在其他一些实施例中，底板120也可以设有扬声孔1001，或者，边框110和底板120共同围合形成扬声孔1001，本申请对扬声孔1001的形成方式不做具体限制。
显示模组200安装于边框110背离底板120的一侧。即，显示模组200和底板120分别位于边框110的相对两侧。用户在手持使用电子设备1000时，显示模组200朝向用户，底板120背离用户。其中，显示模组200包括显示面板和盖板。盖板固定于壳体100的边框110，显示面板固定于盖板朝向壳体100的内表面。盖板用于保护显示面板，显示面板用于显示图像信息。此外，显示面板还可以集成触摸功能。
显示模组200设有听筒孔2001，听筒孔2001沿显示模组200的厚度方向(图示Z轴方向上)贯穿显示模组200。听筒孔2001连通壳体100的内侧和外侧。在其他一些实施例中，壳体100也可以设有听筒孔2001，例如壳体100中边框110的顶部区域处设有听筒孔2001，或者，显示模组200与壳体100围合形成听筒孔2001，例如显示模组200的顶部边缘与壳体100中边框110的顶部边缘之间形成听筒孔2001，本申请对听筒孔2001的形成方式不作具体限定。
处理器400安装于电路板300，且与电路板300电连接。其中，电路板300可为电子设备1000的主板(main board)，处理器400可为电子设备1000的CPU(central processingunit，中央处理器)。
听筒500可位于壳体100的顶部，且与处理器400电连接。听筒500可接收处理器400发送的音频信号，并根据音频信号振动发声，声音经听筒孔2001扩散至外界环境中，实现电子设备1000的发声。扬声器模组600可位于壳体100的底部，且与处理器400电连接。扬声器模组600可接收处理器400发送的音频信号，并根据音频信号振动发声，声音经扬声孔1001扩散至外界环境中，实现电子设备1000的发声。
本实施例中，听筒500和扬声器模组600可均采用后文实施例中描述的扬声器模组。在其他一些实施例中，听筒500可采用其他结构的扬声器模组，扬声器模组600可采用后文实施例中描述的扬声器模组，或者，听筒500可采用后文实施例中描述的扬声器模组，扬声器模组600可采用其他结构的扬声器模组。
应当理解的是，本申请中涉及的“顶”、“底”等方位用词，是参考用户手持使用电子设备1000时的方位进行描述，如附图1所示，以朝向Y轴正方向为“顶”，以朝向Y轴负方向为“底”，其并不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
需要说明的是，现有的扬声器模组在工作的过程中，振动组件会发生振动，导致扬声器模组的后腔的气压会发生变化。由于扬声器模组的前腔处于开放状态，前腔的气压变化率会小于后腔的变化率，使得振动组件的振膜会发生变形或者摇摆，导致扬声器模组在工作时产生杂音，影响了扬声器模组的音频性能。接下来，将对本申请实施例所示扬声器模组600的结构进行描述。
请参阅图2、图3和图4，图2是图1所示电子设备1000中扬声器模组600的结构示意图，图3是图2所示扬声器模组600的部分分解结构示意图，图4是图2所示扬声器模组600沿I-I处剖开后的结构示意图。其中，沿I-I处剖开是指沿I-I线所处平面剖开。
示例性的，扬声器模组600的长度方向为图示X轴方向，扬声器模组600的宽度方向为图示Y轴方向，扬声器模组600的厚度方向为图示Z轴方向。
扬声器模组600包括外壳10、扬声器内核20、阻尼膜30和连接板(图未示)。扬声器内核20安装于外壳10的内侧，且将外壳10的内侧分隔为前腔601和后腔602。扬声器内核20可将电信号转换为声音信号。外壳10设有通孔101，通孔连通前腔601和后腔602。阻尼膜30安装于外壳10的内侧，且覆盖通孔101。连接板可为电路板。连接板的一端位于外壳10的内侧，且电连接扬声器内核20。连接板的另一端位于外壳10的外侧，以电连接扬声器模组600的外部器件。示例性，连接板的另一端可以电连接处理器400(如图1所示)。
此外，外壳10还设有出音孔102和泄露孔103。出音孔102连通前腔601和外壳10的外侧。扬声器内核20发出的声音能够经出音孔102传输至外壳10外侧。如图1所示，壳体100的扬声孔1001连通出音孔102和电子设备1000的外侧。扬声器内核20发出的声音能够依次经过出音孔102和扬声孔1001传输至电子设备1000外侧。泄露孔103连通后腔602和外壳10的外侧，以保证后腔602与外壳10的外侧的气压平衡。
本实施例中，外壳10包括主外壳11、上盖板12、下盖板13和隔板14。具体的，上盖板12安装于主外壳11的上表面，下盖板13安装于主外壳11的下表面，上盖板12、下盖板13和主外壳11共同围合形成收容腔603(即外壳10的内侧)。隔板14安装于收容腔603，且将收容腔603分隔成第一收容腔604和第二收容腔605。在其他一些实施例中，外壳10也可以包括上壳和下壳，上壳和下壳彼此固定连接，以围合形成收容腔603，本申请对收容腔603的形成方式不做具体限制。
需要说明的是，本申请中涉及的“上”、“下”等方位用词，是参考附图2所示，以朝向Z轴正方向为“上”，以朝向Z轴负方向为“下”，其并不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
主外壳11设有出音孔102，出音孔102连通第一收容腔604和外壳10的外侧。下盖板13设有泄露孔103，泄露孔103连通第二收容腔605和外壳10的外侧。隔板14设有通孔101和安装孔104，通孔101和安装孔104均连通第一收容腔604和第二收容腔605。其中，通孔101和安装孔104间隔设置。示例性的，通孔101和安装孔104均呈长方形。在其他一些实施例中，通孔101和/或安装孔104也可以呈圆形或其他异形。
扬声器内核20安装于隔板14，且覆盖安装孔104。扬声器内核20包括振动组件21，振动组件21安装于隔板14，且覆盖安装孔104。其中，振动组件21安装于隔板14的下表面。示例性的，振动组件21通过第一胶层(图未示)安装于隔板14的下表面。振动组件21、主外壳11、上盖板12和隔板14围合形成前腔601(即第一收容腔604)，振动组件21、主外壳11、下盖板13和隔板14围合形成后腔602(即第二收容腔605)。
本实施例中，扬声器模组600为动圈式扬声器模组。扬声器内核20为动圈式扬声器。振动组件21包括振膜22、球顶23和音圈24，球顶23安装于振膜22的上表面，音圈安装于振膜22的下表面。此外，扬声器内核20还包括支撑组件和磁路组件，支撑组件支撑振动组件21，磁路组件为振动组件21提供驱动磁场。在其他一些实施例中，扬声器模组600也可以为动铁式扬声器模组。此时，扬声器内核20为动铁式扬声器。
阻尼膜30安装于隔板14，且与扬声器内核20间隔设置。具体的，阻尼膜30安装于隔板14的上表面。示例性的，阻尼膜30通过第二胶层(图未示)安装于隔板14的上表面。其中，阻尼膜30的弹性模量小于振动组件21的弹性模量。示例性的，阻尼膜30的材料包括聚碳酸酯(PC，polycarbonate)、丙烯酸酯(acrylic ester)、聚乳酸(PLA，polylactic acid)和丁腈(butyronitrile)等材料中的一种或多种。
应当理解的是，阻尼膜30并不仅限于图3所示的长方形，也可以为圆形或异形。在其他一些实施例中，通孔101也可以为多个，多个通孔101彼此间隔。阻尼膜30也可以包括多个子阻尼膜，每一子阻尼膜均安装于隔板14，且覆盖一个通孔101，本申请对此不做具体限定。
本实施例中，振动组件21的有效面积为S1，阻尼膜30的有效面积为S2，振动组件21在后腔602中的有效振动容积为V1，阻尼膜30在后腔602内的有效振动容积为V2。振动组件21的有效面积S1、阻尼膜30的有效面积S2、振动组件21在后腔602内的有效振动容积V1和阻尼膜30在后腔602内的有效振动容积V2之间的关系满足：
其中，A1为振动组件21的振幅，A2为阻尼膜30的最大振幅，α为补偿系数，α一般在3.0至5.0之间。此外，α的具体数值还同时会结合后腔发热效应和理想气体公式进行调整。
应当理解的是，振动组件21的多个部件可分为第一类部件和第二类部件，第一类部件(比如振膜)能够将前腔601的声波反射至外壳10的外侧，第二类部件(比如音圈)无法将前腔601的声波反射至外壳10的外侧，振动组件21的有效面积S1是指第一类部件的面积之和。
阻尼膜30包括固定部分和弹性部分，固定部分是指阻尼膜30中与隔板14固定的部分，弹性部分是阻尼膜30中除去固定部分的其他部分，阻尼膜30的有效面积S2是指弹性部分的面积。
需要说明的是，当后腔602的结构规整时，后腔602内的气体在后腔602内流动顺畅，振动组件21在后腔602内的有效振动容积V1和阻尼膜30在后腔602内的有效振动容积V2相等，且均为后腔602的容积。而当后腔602结构不规整，比如后腔602的结构呈狭长或者异形，会导致后腔602内的气体在后腔602内因流道狭窄等原因而流动不流畅，从而导致振动组件21和阻尼膜30所处位置气体流动不顺畅，使得后腔602内热量和气体流动会产生延时性，降低阻尼膜30的灵敏度，此时V1为振动组件21下方无障碍空间的容积，V2为阻尼膜30下方无障碍空间的容积。
接下来，将后腔602内的气体看成理想气体来对阻尼膜30的工作原理进行说明。其中，理想气体公式为PV＝nRT，P为气压，V为气体体积，T为温度，n为气体的物质的量，R为摩尔气体常数。依据理想气体公式可知，气压P的变化与气体体积V和温度T均相关。
在常温环境下，扬声器模组600工作时，振动组件21向后腔602振动时，后腔602的体积减小，则气压上升，振动组件21向前腔601振动时，后腔602的体积增加，则气压下降。此时，后腔602的气压变化量ΔP1，主要由振动组件21振动时产生的体积变化影响。
在扬声器模组600工作时，由于阻尼膜30的弹性模量小于振动组件21的弹性模量，阻尼膜30可形成动态的气压补偿，充分缓冲气压变化导致振膜22产生的变形和摇摆现象，可减少扬声器模组600工作时产生的杂音，提高扬声器模组600的音质。
在低温环境下，扬声器模组600工作时，后腔602的温度也会升高，由此导致后腔602的气压上升。此时，后腔602的气压变化量为ΔP2，主要由温度升高产生的体积变化影响。
在扬声器模组600工作时，由于阻尼膜30的弹性模量小于振动组件21的弹性模量，阻尼膜30可形成稳定的气压补偿，可以提前参与缓冲气压变化导致振膜22产生的变形和摇摆现象，可减少扬声器模组600工作时产生的杂音，提高扬声器模组600的音质。
需要说明的是，随着振动组件21振幅的增大，振动组件21的振动频率下降，阻尼膜30的上下两侧受到的压力差也会增大，阻尼膜30可被动调整前腔601和后腔602的体积比例，有助于增加扬声器模组600的低频下潜能力，减少大振幅情况下振膜22发生变形或者摇摆等原因造成的谐波失真噪音，提高扬声器模组600的音频性能。
请参阅图5和图6，图5是现有的扬声器模组与本申请实施例所示扬声器模组在正常功率(NP，normal power)下的高次谐波失真(HOHD，HO harmonic distortion)曲线图，图6现有的扬声器模组与本申请实施例所示扬声器模组在高功率(HP，high power)下的高次谐波失真曲线图。
其中，图5和图6所示高次谐波失真曲线图横坐标为声波频率(单位Hz)，纵坐标为高次谐波失真系数。图5和图6中，灰色线条为现有扬声器模组的高次谐波失真曲线，黑色线条为本申请实施例所示扬声器模组的高次谐波失真曲线。
由图5和图6可知，本申请实施例所示扬声器模组600在200Hz以下明显失真系数更小，扬声器模组600产生的音质更佳。
本申请实施例所示电子设备1000中，扬声器模组600中增设了阻尼膜30，阻尼膜30的弹性模量小于振动组件21的弹性模量，扬声器模组600工作时，阻尼膜30可缓冲因后腔602气压变化导致的振膜22发生变形或摇摆现象，减少扬声器模组600产生的杂音，提高扬声器模组600的音质，提高扬声器模组600的音频性能，满足用户对扬声器模组600的音频性能的要求。
以上描述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内；在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种扬声器模组，其特征在于，包括外壳、振动组件和阻尼膜，所述振动组件安装于所述外壳的内部，所述振动组件将所述外壳的内部分隔为前腔和后腔，所述外壳设有通孔，所述通孔连通所述前腔和所述后腔，所述阻尼膜安装于所述外壳的内部，且覆盖所述通孔，所述阻尼膜的弹性模量小于所述振动组件的弹性模量；
所述振动组件的有效面积为S1，所述阻尼膜的有效面积为S2，所述振动组件在所述后腔内的有效振动容积为V1，所述阻尼膜在所述后腔内的有效振动容积为V2，四者之间的关系满足：
其中，A1为所述振动组件的振幅，A2为所述阻尼膜的最大振幅，α为补偿系数，α在3.0至5.0之间。
2.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述外壳包括主外壳和隔板，所述隔板安装于所述主外壳的内侧，所述隔板设有安装孔和所述通孔，所述安装孔和所述通孔均沿所述隔板的厚度方向贯穿所述隔板，所述安装孔和所述通孔间隔设置，所述振动组件和所述阻尼膜均安装于所述隔板，所述振动组件覆盖所述安装孔。
3.根据权利要求1或2所述的扬声器模组，其特征在于，所述阻尼膜的材料包括聚碳酸酯、丙烯酸酯、聚乳酸和丁腈中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述通孔有多个，多个所述通孔间隔设置，所述阻尼膜包括多个子阻尼膜，每一所述子阻尼膜均安装于所述外壳的内侧，且覆盖一个所述通孔。
5.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述外壳设有出音孔，所述出音孔连通所述前腔和所述外壳的外侧。
6.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述外壳设有泄露孔，所述泄露孔连通所述后腔和所述外壳的外侧。
7.根据权利要求1所述的扬声器模组，其特征在于，所述扬声器模组为动圈式扬声器模组，所述扬声器模组还包括支撑组件和磁铁组件，所述支撑组件支撑所述振动组件和所述磁铁组件，所述磁铁组件用于为所述振动组件提供驱动磁场，或者，所述扬声器模组为动铁式扬声器模组。
8.一种电子设备，其特征在于，包括壳体和如权利要求1至7中任一项所述的扬声器模组，所述壳体设有扬声孔，所述扬声孔连通所述壳体的内侧和外侧，所述扬声器模组安装于所述壳体的内侧，所述扬声器模组的出音孔连通所述扬声孔。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备还包括处理器，所述处理器安装于所述壳体的内侧，且与所述扬声器模组电连接。
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