CN116208883B - 一种骨传导发声装置及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种骨传导发声装置及可穿戴设备，属于骨传导技术领域，所述骨传导发声装置包括支架、磁路组件、第一弹片、音圈组件和第二弹片。磁路组件活动设于所述支架内，所述磁路组件包括导磁碗和设于所述导磁碗内的第一磁体，所述导磁碗向着所述音圈组件开口；第一弹片连接于所述支架和所述磁路组件之间，用于带动所述磁路组件复位；音圈组件活动设于所述支架内，所述音圈组件包括与所述磁路组件间隔相对设置的线圈；第二弹片连接于所述支架和所述音圈组件之间，用于带动所述音圈组件复位。本发明的骨传导发声装置具有两个振动系统，能够产生两个谐振峰，提高了骨传导发声装置整体的音质。

Description

一种骨传导发声装置及可穿戴设备

技术领域

本发明涉及骨传导技术领域，尤其涉及一种骨传导发声装置及可穿戴设备。

背景技术

骨传导耳机包括能够产生振动的骨传导发声装置，耳机佩戴时，骨传导发声装置的振动传递至人的脸部，并通过颅骨传声，使人听到声音。

图15示出了一种骨传导发声装置的实施例，其包括外壳1、与外壳1相连的弹片10、与弹片10相连的导磁碗11、设于导磁碗11内的上磁体12、位于上磁体12下方的线圈13、设于线圈13内的下磁体14。上磁体12和下磁体14同极相对设置。在线圈13通电后，其产生的变化磁场与上磁体12发生相互作用，进而使得上磁体12和导磁碗11上下振动。

图16示出的是上述的骨传导发声装置的频率响应曲线图，从图中可以看出，现有的骨传导发声装置，只在低频产生谐振峰，中高频的灵敏度衰减迅速，导致中高频的响度不足。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种骨传导发声装置及可穿戴设备，其频响曲线具有两个谐振峰，声学表现更佳。

为实现上述发明目的，一方面，本发明提出了一种骨传导发声装置，包括：

支架；

磁路组件，活动设于所述支架内，所述磁路组件包括导磁碗和设于所述导磁碗内的第一磁体；

第一弹片，连接于所述支架和所述磁路组件之间，用于带动所述磁路组件复位，所述磁路组件和所述第一弹片构成第一振动系统；

音圈组件，活动设于所述支架内，所述音圈组件包括线圈，所述线圈至少有一部分处于所述磁路组件的磁场中，所述导磁碗向着所述音圈组件开口；以及，

第二弹片，连接于所述支架和所述音圈组件之间，用于带动所述音圈组件复位，所述音圈组件和所述第二弹片构成第二振动系统，且所述第一振动系统和所述第二振动系统的谐振频率不同。

进一步地，所述线圈与所述磁路组件在振动方向上间隔相对设置，所述音圈组件包括与所述线圈背离所述磁路组件的端面相连的连接板和设于所述线圈内的第二磁体，所述第二磁体与所述第一磁体同极相对设置，所述连接板采用导磁材料制成，当所述磁路组件和所述音圈组件处于初始位置时，所述第一磁体和所述连接板之间的吸力以及所述第二磁体和所述导磁碗之间的吸力的合力与所述第二磁体和所述第一磁体之间的斥力相平衡。

进一步地，所述磁路组件包括与所述第一磁体相连且延伸至所述线圈内的极芯，所述音圈组件包括与所述线圈相连的连接板和设于所述线圈内的第二磁体，所述第二磁体与所述第一磁体同极相对设置，所述连接板采用导磁材料制成，当所述磁路组件和所述音圈组件处于初始位置时，所述第一磁体和所述音圈组件之间的吸力以及所述第二磁体和所述磁路组件之间的吸力的合力与所述第二磁体和所述第一磁体之间的斥力相平衡。

进一步地，所述线圈未通电时，所述第一磁体和所述音圈组件之间无磁力作用。

进一步地，所述磁路组件包括与所述第一磁体相连且延伸至所述线圈内的极芯，所述极芯采用导磁材料制成，所述线圈未通电时，所述第一磁体和所述音圈组件之间无磁力作用。

进一步地，所述第一磁体的外周面和所述导磁碗之间形成环形槽，所述线圈延伸至所述环形槽内，所述线圈环绕于所述第一磁体的外部。

进一步地，所述支架两端开口，所述第一弹片和所述第二弹片分别连接在所述支架两端。

进一步地，所述第一振动系统和所述第二振动系统其中之一的谐振频率在20Hz~500Hz的范围内，另一的谐振频率在1.5kHz~10kHz的范围内。

进一步地，所述第一弹片和所述第二弹片其中之一的劲度系数大于等于44000N/m，小于等于20000000N/m，应用有该弹片的振动系统的质量大于等于0.5g，小于等于5g。

进一步地，所述第一弹片和所述第二弹片均包括外固定部、振动部以及连接在所述外固定部和所述振动部之间的弹性部，所述外固定部与所述支架相对固定，所述第一弹片的振动部与所述磁路组件相连，所述第二弹片的振动部与所述音圈组件相连。

进一步地，所述的骨传导发声装置还包括连接于所述磁路组件和所述第一弹片的振动部之间的第一间隔片，所述第一间隔片不与所述弹性部正对设置；

所述骨传导发声装置还包括与所述音圈组件和所述第二弹片的振动部之间的第二间隔片，所述第二间隔片不与所述弹性部正对设置。

另一方面，本发明提出了一种可穿戴设备，包括如上任一项所述的骨传导发声装置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的骨传导发声装置包括由磁路组件和第一弹片构成的第一振动系统以及由音圈组件和第二弹片构成的第二振动系统，两个振动系统能够各自产生一个谐振峰，因此能够改善骨传导发声装置在两个频段的频响曲线，提高骨传导发声装置的音质。作为改进，所述第一振动系统和所述第二振动系统其中之一的谐振频率在20Hz~500Hz的范围内，另一个的谐振频率在1.5kHz~10kHz的范围内，可以使得中高频产生谐振峰，提高中高频的响度。

附图说明

图1是本发明实施例1中骨传导发声装置的立体示意图。

图2是图1所示的骨传导发声装置的爆炸图。

图3是图1所示的骨传导发声装置的剖视图。

图4是实施例1中第一弹片的立体示意图。

图5是实施例1中第二弹片的立体示意图。

图6是本发明中骨传导发声装置的频响曲线图，图中，两条虚线示出的是本发明中两种实施例的骨传导发声装置的频响曲线，实现为背景技术部分的骨传导发声装置的频响曲线。

图7是本发明一种实施例的骨传导发声装置的频响曲线图。

图8是本发明实施例2中骨传导发声装置的剖视图。

图9是本发明实施例3中骨传导发声装置的剖视图。

图10是本发明实施例4中骨传导发声装置的剖视图。

图11是本发明实施例5中骨传导发声装置的剖视图。

图12是本发明实施例6中第二弹片的俯视图。

图13是本发明实施例6中第二弹片的剖视图。

图14是本发明实施例6中骨传导发声装置的剖视图。

图15是现有技术中一种实施例的骨传导发声装置的剖视图。

图16是现有技术中一种实施例的骨传导发声装置的频响曲线图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

实施例1

如图1至图5所示，本发明提出了一种骨传导发声装置，包括支架2、磁路组件3、第一弹片4、音圈组件5和第二弹片6。

支架2呈管状，其两端开口，磁路组件3和音圈组件5均活动设置在支架2内，具体的，磁路组件3通过第一弹片4与支架2弹性连接，能够沿着振动方向振动，振动方向可以理解为图中的上下方向，也可以理解为沿着支架2的轴线方向振动，在偏离平衡位置时，第一弹片4能够对磁路组件3施加复位力，以带动磁路组件3复位。音圈组件5通过第二弹片6与支架2弹性连接，同样能够沿着支架2的轴线振动，并在偏离原位时由第二弹片6带动复位。

磁路组件3包括导磁碗31和设于导磁碗31内的第一磁体30，导磁碗31向着音圈组件5开口。音圈组件5包括与磁路组件3在振动方向上间隔相对设置的线圈50，线圈50至少部分位于磁路组件3的磁场中。线圈50用于通入交变电流，以产生变化的电磁场，进而与磁路组件3产生相互作用的磁力，使得磁路组件3和音圈组件5均能够往复振动。导磁碗31能够引导第一磁体30的磁感线，提高对第一磁体30的磁场利用率。

磁路组件3和第一弹片4构成第一振动系统，音圈组件5和第二弹片6构成第二振动系统，显然的，两个振动系统均能够产生谐振峰，因此，通过控制两个振动系统谐振峰的位置即可改善整个骨传导发声装置的频响曲线。谐振峰的位置与振动系统的谐振频率有关，例如可以改变磁路组件3和音圈组件5的质量来改变谐振频率，又如，可以改变第一弹片4和第二弹片6的材质和顺性等参数来改变谐振频率，从而调整谐振峰出现的位置。当两个振动系统的谐振频率不同时，即可产生两个不同的谐振峰。优选的，其中一个振动系统的谐振频率在低频段（20Hz~500Hz），其谐振峰同样出现在低频段（20Hz~500Hz），另一个振动系统的谐振频率在中高频段（1.5kHz~10kHz），其谐振峰同样出现在中高频段（1.5kHz~10kHz）。

如图6所示，图6中以虚线示出了本发明两种实施方式的骨传导发声装置的频响曲线，频响曲线的中高频段具有谐振峰，其中一个谐振峰出现在4kHz，另一个出现在5.5kHz。从图中可见，与现有技术中单振动系统的骨传导发声装置相比（图中实线所示的频响曲线），本发明中骨传导发声装置的中高频段的灵敏度要高于现有技术中骨传导发声装置对应频率段的灵敏度，中高频的灵敏度和响度整体有提升，声学品质更佳。

如图4和图5所示，第一弹片4和第二弹片6均包括外固定部40、振动部41和连接在外固定部40与振动部41之间的若干弹性部42。外固定部40呈环状，其与支架2相连，与支架2保持相对固定，第一弹片4的振动部41与磁路组件3相连，能够随着磁路组件3振动，第二弹片6的振动部41与音圈组件5相连，能够随着音圈组件5振动。弹性部42用于在振动时发生弹性变形，以提供复位力。

本实施例中，第一振动系统的谐振峰出现在低频段，第二振动系统的谐振峰出现在中高频段（在其他实施例中，也可以设置成第一振动系统的谐振峰出现在中高频段，第二振动系统的谐振峰出现在低频段）。第二弹片6的顺性被设置成小于第一弹片4，如图5所示，第二弹片6的弹性部42的长度被设置成短于第一弹片4的弹性部42的长度，第二弹片6的顺性更小，劲度系数更大。

作为一种优选的实施方式，第一弹片4的劲度系数在100N/m到10000N/m之间，以利于其所在的第一振动系统的谐振峰出现在低频段，第二弹片6的劲度系数被设置成大于等于44000N/m，以利于其所在的第二振动系统的谐振峰出现在中高频段。进一步优选的，弹片的劲度系数大于等于900000N/m，更进一步优选的，弹片的劲度系数大于等于1500000N/m。更进一步优选的，弹片的劲度系数小于等于20000000N/m，以使其能够可靠的增大中高频的灵敏度。

作为一种优选的实施方式，弹片的劲度系数大于等于44000N/m的振动系统（本实施例中为第二振动系统）的质量在0.5g~5g之间，当该振动系统的质量小于0.5g时，容易导致驱动力不足，发声装置响度小；而当该振动系统的质量大于5g时，骨传导发声装置的总质量较大，装入耳机后导致耳机重量过重，舒适度不好。当振动系统的质量在0.5g~5g之间时，其响度好，质量适中，而且能够方便的在中高频产生谐振峰。图7示出了一种实施例的骨传导发声装置的频响曲线图，图中实线示出的是现有单振动系统的骨传导发声装置的频响曲线，虚线是本发明的具有双振动系统的骨传导发声装置的频响曲线，该骨传导发声装置的第二弹片6的劲度系数为44000N/m，第二振动系统的质量为0.5g，从图中可以看出，双振动系统的骨传导发声装置的在1.5KHz作用具有谐振峰，其在大于1000Hz的频率范围内的灵敏度要高于单振动系统的骨传导发声装置，具有更好的发声效果。

如图3所示，两个弹片分别连接在支架2开口的两端，且平行设置。弹片的外固定部40与支架2的端面贴合，两者之间可以通过胶粘或者焊接等方式相连。第一弹片4位于磁路组件3背离音圈组件5的一侧，第二弹片6位于音圈组件5背离磁路组件3的一侧，由于弹片不处于磁路组件3和音圈组件5之间，所以不影响两者的振动，且使得整体的组装更为方便。

音圈组件5还包括连接板51，连接板51连接在线圈50背离磁路组件3的端面上，以便于将音圈组件5与第二弹片6相连接。可以通过连接板51调节音圈组件5的质量，以改变第二振动系统的谐振频率。本实施例中，连接板51采用非导磁材料制成，其不能被磁性材料吸引，因此，在线圈50未通电时，磁路组件3和音圈组件5之间不存在磁吸力。

如图2和图3所示，骨传导发声装置还包括连接在第一弹片4的振动部41和磁路组件3的导磁碗31之间的第一间隔片7，第一间隔片7不与第一弹片4的弹性部42正对设置，其外缘不延伸至弹性部42的底部，以防止干涉弹性部42的变形。同样的，骨传导发声装置还包括连接在连接板51和第二弹片6的振动部41之间的第二间隔片8，第二间隔片8不与第二弹片6的振动部41正对设置，即其外缘不延伸至弹性部42的顶部，以使得弹性部42能够顺畅地发生弹性变形。

如图3所示，在第二弹片6的振动部41的外表面设置有电路板9，电路板9与线圈50通过导线电连接，其用于与外部电路相连，以便于对线圈50进行供电和控制。

实施例2

如图8所示，本实施例与实施例1中方案的主要区别在于，磁路组件3还包括连接在第一磁体30的下端面300上的极芯32，极芯32延伸至线圈50内。极芯32采用导磁材料制成，能够增强进入线圈50的磁场，从而提高线圈50的驱动力和骨传导发声装置的灵敏度。

实施例3

如图9所示，本实施例与实施例1中方案的主要区别在于，本实施例中，连接板51采用导磁材料制成，且音圈组件5还包括设置在线圈50内的第二磁体52，第二磁体52连接在连接板51上，且其上端面不超出线圈50。

连接板51能够被第一磁体30吸引，两者之间具有磁吸力F1，同样的，第二磁体52能够吸引导磁碗31，两者之间具有磁吸力F2，第二磁体52和第一磁体30是同极相对设置的，两者之间具有磁斥力F3。当磁路组件3和音圈组件5处于初始位置时，磁吸力F1和磁吸力F2的合力与磁斥力F3相平衡，这样，音圈组件5和磁路组件3在初始位置时处于磁力平衡状态，可以灵敏的响应线圈50产生的磁场变化。另外，第二磁体52能够增大音圈组件5的质量，进而调节其谐振频率。

实施例4

如图10所示，本实施例与实施例3的主要区别在于，本实施例中，磁路组件3还包括连接在第一磁体30的下端面300上的极芯32，极芯32延伸至线圈50内。极芯32采用导磁材料制成，能够增强进入线圈50的磁场，从而提高线圈50的驱动力和骨传导发声装置的灵敏度。

可以理解的是，极芯32能够受到第二磁体52的吸引，两者之间具有磁吸力F4，因此，本实施例中，当磁路组件3和音圈组件5处于初始位置时，磁吸力F1、磁吸力F2和磁吸力F4的合力被设置成与磁斥力F3大小相等，方向相反，相互平衡，即第一磁体30和音圈组件5之间的吸力以及第二磁体52和磁路组件3之间的吸力的合力与第二磁体52和第一磁体30之间的斥力相平衡。这样，音圈组件5和磁路组件3在初始位置时处于磁力平衡状态，可以灵敏的响应线圈50产生的磁场变化。另外，极芯32能够增大磁路组件3的质量，进而调节其谐振频率。

实施例5

如图11所示，本实施例与实施例4的主要区别在于，第一磁体30的外周面和导磁碗31的内壁之间具有间隔，并形成环形槽33，线圈50一端与连接板51相连，一端延伸至环形槽33内，其环绕于第一磁体30和极芯32的外部。

可以理解的是，极芯32也可以省去，在未设置极芯32的情况下，线圈50优选部分环绕于第一磁体30的外周。在设置极芯32的情况下，线圈50至少部分环绕于极芯32的外周，优选其上端超出极芯32，同时环绕于第一磁体30的外周，从而进一步增强相互作用力。

实施例6

上文中，弹片具有若干弹性部42，从而在弹片上形成若干通孔，可以理解的是，弹片也可以不设置通孔，此时弹性部42呈环状，如图12和图13所示，弹性部42的截面呈弧形，以便于其发生弹性变形。

可以将第一弹片4和/或第二弹片6设置成上述结构的弹片，如图14所示，图14示出了一种应用有该弹片的骨传导发声装置，其第二弹片6为上述的弹片。

本发明还提出了一种可穿戴设备，其包括上文所述的骨传导发声装置。可穿戴设备例如是骨传导耳机、骨传导眼镜、头盔、VR眼镜等。

上述仅为本发明的具体实施方式，其它基于本发明构思的前提下做出的任何改进都视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种骨传导发声装置，其特征在于，包括：

支架（2）；

磁路组件（3），活动设于所述支架（2）内，所述磁路组件（3）包括导磁碗（31）和设于所述导磁碗（31）内的第一磁体（30）；

第一弹片（4），连接于所述支架（2）和所述磁路组件（3）之间，用于带动所述磁路组件（3）复位，所述磁路组件（3）和所述第一弹片（4）构成第一振动系统；

音圈组件（5），活动设于所述支架（2）内，所述音圈组件（5）包括线圈（50），所述线圈（50）至少有一部分处于所述磁路组件（3）的磁场中，所述导磁碗（31）向着所述音圈组件（5）开口；以及，

第二弹片（6），连接于所述支架（2）和所述音圈组件（5）之间，用于带动所述音圈组件（5）复位，所述音圈组件（5）和所述第二弹片（6）构成第二振动系统，且所述第一振动系统和所述第二振动系统的谐振频率不同；

所述第一弹片（4）和所述第二弹片（6）其中之一的劲度系数大于等于44000N/m，小于等于20000000N/m，应用有该弹片的振动系统的质量大于等于0.5g，小于等于5g。

2.如权利要求1所述的骨传导发声装置，其特征在于，所述线圈（50）与所述磁路组件（3）在振动方向上间隔相对设置，所述音圈组件（5）包括与所述线圈（50）背离所述磁路组件（3）的端面相连的连接板（51）和设于所述线圈（50）内的第二磁体（52），所述第二磁体（52）与所述第一磁体（30）同极相对设置，所述连接板（51）采用导磁材料制成，当所述磁路组件（3）和所述音圈组件（5）处于初始位置时，所述第一磁体（30）和所述连接板（51）之间的吸力以及所述第二磁体（52）和所述导磁碗（31）之间的吸力的合力与所述第二磁体（52）和所述第一磁体（30）之间的斥力相平衡。

3.如权利要求1所述的骨传导发声装置，其特征在于，所述磁路组件（3）包括与所述第一磁体（30）相连且延伸至所述线圈（50）内的极芯（32），所述音圈组件（5）包括与所述线圈（50）相连的连接板（51）和设于所述线圈（50）内的第二磁体（52），所述第二磁体（52）与所述第一磁体（30）同极相对设置，所述连接板（51）采用导磁材料制成，当所述磁路组件（3）和所述音圈组件（5）处于初始位置时，所述第一磁体（30）和所述音圈组件（5）之间的吸力以及所述第二磁体（52）和所述磁路组件（3）之间的吸力的合力与所述第二磁体（52）和所述第一磁体（30）之间的斥力相平衡。

4.如权利要求1所述的骨传导发声装置，其特征在于，所述线圈（50）未通电时，所述第一磁体（30）和所述音圈组件（5）之间无磁力作用。

5.如权利要求1所述的骨传导发声装置，其特征在于，所述磁路组件（3）包括与所述第一磁体（30）相连且延伸至所述线圈（50）内的极芯（32），所述极芯（32）采用导磁材料制成，所述线圈（50）未通电时，所述第一磁体（30）和所述音圈组件（5）之间无磁力作用。

6.如权利要求1所述的骨传导发声装置，其特征在于，所述第一磁体（30）的外周面和所述导磁碗（31）之间形成环形槽（33），所述线圈（50）延伸至所述环形槽（33）内，所述线圈（50）环绕于所述第一磁体（30）的外部。

7.如权利要求1所述的骨传导发声装置，其特征在于，所述支架（2）两端开口，所述第一弹片（4）和所述第二弹片（6）分别连接在所述支架（2）两端。

8.如权利要求1所述的骨传导发声装置，其特征在于，所述第一振动系统和所述第二振动系统其中之一的谐振频率在20Hz~500Hz的范围内，另一的谐振频率在1.5kHz~10kHz的范围内。

9.如权利要求1至8任一项所述的骨传导发声装置，其特征在于，所述第一弹片（4）和所述第二弹片（6）均包括外固定部（40）、振动部（41）以及连接在所述外固定部（40）和所述振动部（41）之间的弹性部（42），所述外固定部（40）与所述支架（2）相对固定，所述第一弹片（4）的振动部（41）与所述磁路组件（3）相连，所述第二弹片（6）的振动部（41）与所述音圈组件（5）相连。

10.如权利要求9所述的骨传导发声装置，其特征在于，其还包括连接于所述磁路组件（3）和所述第一弹片（4）的振动部（41）之间的第一间隔片（7），所述第一间隔片（7）不与所述弹性部（42）正对设置；

所述骨传导发声装置还包括与所述音圈组件（5）和所述第二弹片（6）的振动部（41）之间的第二间隔片（8），所述第二间隔片（8）不与所述弹性部（42）正对设置。

11.一种可穿戴设备，其特征在于，包括如权利要求1至10任一项所述的骨传导发声装置。