CN117354692B - 一种声学器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种声学器件，包括中空设置的支架和设于在所述支架内的高频发声单元及低频发声单元，所述高频发声单元包括自上而下依次间隔设置的前盖、高频发声件以及磁杯，所述高频发声件下方固定有高频音圈，所述高频音圈内设有高频音圈腔，所述磁杯上方具有一凸起部，所述凸起部内设有一耦合腔，所述凸起部插入所述高频音圈腔中；所述低频发声单元包括自上而下依次间隔设置的低频发声件、低频磁铁，本发明在高频发声件下方预留一个耦合腔，耦合腔与高频音圈腔相通，通过控制耦合腔的大小可控制其等效的电容的大小，从而控制高频的截止频率及灵敏度幅值。

Description

一种声学器件

技术领域

本发明属于声学器件的技术领域，具体地涉及一种声学器件。

背景技术

现有技术中的声学器件中的高频的发声件为圆柱状结构，内部不开有腔体，导致其高频的截止频率以及灵敏度幅值不便于控制，进而影响高频的发声效果。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种声学器件，用于解决现有技术中，无法调节特定频率的高频响应信号，且其高频的截止频率以及灵敏度幅值不便于控制，进而影响高频的发声效果的技术问题。

该发明提供以下技术方案，一种声学器件，包括中空设置的支架和设于所述支架内的高频发声单元及低频发声单元；

其中，所述高频发声单元包括自上而下依次间隔设置的前盖、高频发声件以及磁杯，所述前盖上设有高频发声孔，所述高频发声件下方固定有高频音圈，所述高频音圈内设有高频音圈腔，所述磁杯上方具有一凸起部，所述凸起部内设有一耦合腔，所述凸起部插入所述高频音圈腔中，以使所述高频音圈腔与所述耦合腔连通，所述高频音圈的外侧设有安装在所述支架内的极板与高频磁铁；

所述低频发声单元包括自上而下依次间隔设置的低频发声件、低频磁铁，所述低频发声件下方固定有低频音圈，所述低频音圈内设有低频音圈腔，所述低频磁铁插入所述低频音圈腔中，所述支架上设有低频发声孔。

相比现有技术，本申请的有益效果为：本申请通过在高频发声件下方预留一个耦合腔，耦合腔与高频音圈腔相通，而耦合腔可等效为一个电容，配合高频音圈质量与阻尼等效的电感、电阻从而可以换算为一个谐振低频滤波电路，通过耦合腔大小控制等效电容的大小从而控制谐振点，从而可以有效调整对应频率的频率响应。

较佳的，所述支架包括上支架与下支架，所述上支架与所述下支架可拆连接，所述高频发声单元设置在所述上支架内，所述低频发声单元设置在所述下支架内。

较佳的，所述高频发声件上开设有发声件孔，所述发声件孔与所述高频发声孔皆与所述耦合腔相连通。

较佳的，所述高频发声件呈平直结构，其由不锈钢或者铍铜合金材料制成，其厚度范围为0.05mm~0.1mm。

较佳的，所述低频发声件呈拱形结构，其由PEEK或PEI或TPU材料制成，其厚度范围为15um~50um。

较佳的，所述高频音圈、所述凸起部、所述极板、所述高频磁铁均呈环形设置，所述高频音圈的内壁与所述凸起部的外壁之间及所述高频音圈的外壁与所述高频磁铁的内壁之间均留有第一振动间隙，所述第一振动间隙的范围为0.1mm~0.15mm。

较佳的，所述高频发声件与所述凸起部之间留有第二振动间隙，所述第二振动间隙的宽度不小于所述第一振动间隙的宽度，所述第二振动间隙的范围为0.1mm~0.25mm。

较佳的，所述支架内壁上固定有第一卡紧部与第二卡紧部，所述第一卡紧部与所述第二卡紧部分别夹设于所述极板及所述低频磁铁的上下两侧。

较佳的，所述支架内固定有铜环，所述低频发声件固定在所述铜环上，所述第二卡紧部远离所述高频磁铁的一端沿所述支架的内壁延伸，直至其一端与所述铜环连接。

较佳的，所述高频发声孔的尺寸不小于所述发声件孔、所述耦合腔开口的尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的声学器件的立体图；

图2为本发明实施例提供的声学器件的剖视结构图；

图3为本发明实施例提供的高频发声单元的爆炸图；

图4为本发明实施例提供的低频发声单元的爆炸图；

图5为本发明实施例提供的支架的爆炸图；

图6为本发明实施例提供的带耦合腔的声学器件与现有技术提供的无耦合腔的声学器件的灵敏度测试结果图；

图7为本发明实施例提供的带耦合腔的声学器件在低频、高频、全频条件压的声压测试结果图；

图8为本发明实施例提供的带耦合腔的声学器件与现有技术提供的无耦合腔的声学器件在全频条件下的声压测试结果图；

图9为本发明实施例提供的不同孔径高频发声件孔的声学器件的声压级曲线图。

附图标记说明：

以下将结合附图对本发明实施例作进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示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发明的限制。

此外，术语“高频”、“低频”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“高频”、“低频”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的一个实施例中，如图1、图2所示，一种声学器件，包括：包括支架1、安装在所述支架1内的高频发声单元及低频发声单元，所述支架1中空设置并形成一用于安装所述高频发声单元及所述低频发声单元的容纳腔；

具体的，所述高频发声单元用于发生高频的声音，低频发声单元用于发出低频的声音，以使所述声学器件同时兼具高频与低频发声的功能，同时支架1由abs材料制成，其具有密度小、重量轻、强度高的效果，可大幅度减小所述声学器件的重量并提高其强度，以体现该声学元件的轻便性。

如图3所示，其中，所述高频发声单元包括自上而下依次间隔设置在所述支架1内的前盖21、高频发声件23以及磁杯27，所述前盖21上设有高频发声孔22，所述高频发声件23下方固定有高频音圈25，所述高频音圈25内设有高频音圈腔26，所述磁杯27上方具有一凸起部28，所述凸起部28内设有一耦合腔29，所述凸起部28插入所述高频音圈腔26中，以使所述高频音圈腔26与所述耦合腔29连通，所述高频音圈25的外侧设有安装在所述支架内的极板210与高频磁铁211；

具体的，所述前盖21安装在支架1的上端，其用于保护所述高频发声件23以及便于高频发声单元的发声，同时前盖21的边缘朝下弯曲设置，以使前盖21的边缘位置与高频发声件23的边缘位置抵靠，并在前盖21的压紧力的作用下，将高频发声件23固定在支架1内，以避免高频发声件23在振动发声的过程中出现松脱掉落的情况，高频发声孔22设置在前盖21上，高频发声件23振动所产生的高频声音从高频发声孔22中输出。

高频发声件23具体为一振膜，通过振膜的振动完成高频发声，具体的，高频音圈25在通电后，受到高频磁铁211所提供的洛伦兹力，使得高频音圈25会上下振动，由于高频音圈25与高频发声件23固定连接，使得高频发声件23会在高频音圈25的振动作用下而跟随振动，进而完成高频发声单元的振动高频发声。

磁杯27安装在高频发声件23的下方，其可起到导磁作用，以确保高频发声件23的振动发声，通知在磁杯27上朝上凸起设置并形成一凸起部28，该凸起部28的尺寸小于高频音圈25的尺寸，以确保凸起部28可插入至高频音圈25中的高频音圈腔26中，同时在凸起部28内设有一耦合腔29，当凸起部28插入至高频音圈腔26中后，可使耦合腔29与高频音圈腔26处于相通状态，该耦合腔29可等效呈成一个电容，再配合高频音圈25的质量以及与阻尼等效的电感、电阻，进而可换算成一个谐振低频滤波电路，同时通过控制耦合腔等效电容的大小，可控制灵敏度的幅值。

具体如图6所示，图6中两条曲线分别为现有技术中无耦合腔29的声学器件的灵敏度曲线以及本实施例提供的带有耦合腔29的声学器件的灵敏度曲线，图6中纵坐标为声压级，声压级可代表声学灵敏度，纵坐标为频率，在频率为2KHZ左右，无耦合腔的声学器件的灵敏度与有耦合腔的灵敏度相同，在频率为2KHZ~15KHZ中，无耦合腔的声学器件的灵敏度高于有耦合腔的声学器件的灵敏度，当频率超过15KHZ之后，即在高频情况下，无耦合腔的声学器件的灵敏度低于有耦合腔的声学器件的灵敏度，因此，在高频发声的情况下，本实施例提供的有耦合腔的声学器件的灵敏度高于现有技术中的无耦合腔的声学器件的灵敏度；

具体的，所述极板210与所述高频磁铁211设置在高频音圈25的外围，高频磁铁211用于产生带动高频发声件23振动发声所需的磁力，而极板210可起导磁板的作用，引导磁力往高频音圈25的方向分布，以确保高频发声件23可顺利振动发声，且所述极板210与所述高频磁铁211的边缘与支架1的内壁贴合并固定在支架1的内壁上。

为进一步说明本实施例提供的带有耦合腔29的声学器件，对本实施例提供的声学器件分别在低频、高频、全频条件下进行声压测试，测试结果如图7所示，从图7中可看出，本实施例提供的声学器件的高频发声与低频发声可相互补偿，进而形成声压级更高的全频声压曲线，同时本实施例提供的声学器件的高频发声单元与低频发声单元经过拼凑后可形成全频单元，在耦合腔29的控制作用下，可使得全频单元的频宽更佳，声压级更高，同时高频曲线与低频曲线相互补偿，可是全频单元的声压曲线更加平稳，发声更加稳定。

进一步，对本实施例提供的带耦合腔29的声学器件与现有技术中无耦合腔29的声学器件在全频条件下进行声压测试，测试结果如图8所示，从图8中可看出，本实施例提供的带耦合腔29的声学器件对比现有技术中无耦合腔29的声学器件，本实施例提供的带耦合腔29的声学器件高频截止频率更后，且其全频的声压稳定性更佳，在频率10KHZ之后，其声压，即灵敏度更好。

如图4所示，所述低频发声单元包括自上而下依次间隔设置在所述支架1内的低频发声件31、低频磁铁34，所述低频发声件31下方固定有低频音圈32，所述低频音圈32内设有低频音圈腔33，所述低频磁铁34插入所述低频音圈腔33中，所述支架1上设有低频发声孔36；

其中，低频发声单元设置在高频发声单元的下方，低频发声单元用于声学器件的低频发声，低频发声件31通过振动完成低频发声，具体的，低频音圈32在通电后，受到低频磁铁34所提供的洛伦兹力，使得低频音圈32会上下振动，由于低频音圈32与低频发声件31固定连接，使得低频发声件31会在低频音圈32的振动作用下而跟随振动，进而完成低频发声单元的振动高频发声。

低频发声件31也为一振膜，但低频发声件31与高频发声件23的厚度与形状均不同，因为两者需要发出不同频率的声音，对应的，两发声单元中提供磁力的部件，高频磁铁211与低频磁铁34的位置也不同，在低频发声单元中，低频磁铁34插入至低频音圈32中，低频音圈32受到低频磁铁34外圈提供的磁力，而高频音圈25收到高频磁铁211内圈提供的磁力，以满足不同频率的发声需求，同时在低频磁铁34上固定有低频极板，其可起导磁板的作用，引导磁力往低频音圈32的方向分布，由于低频极板结构较为常见，因而未在本申请中详细标注出。

低频发声孔36设置在支架1上，且低频发声孔36设有若干个，且若干个低频发声孔36呈环形分布在支架1上，低频发声件31振动产生的低频音通过低频发声孔36中输出，高频发声件23振动产生的高频音通过前盖21上的高频发声孔22中输出，通知，支架1远离前盖21的一端封闭设置，以在低频发声单元中形成一个半封闭的低频发声腔，低频发声腔中的低频音从低频发声孔36中输出，而前盖21与磁杯27组成了一个半封闭的高频发声腔，高频发声腔中的高频音从高频发声孔22中输出，且高频发声单元与低频发声单元之间通过磁杯27进行分隔隔离，避免高频发声单元的发声与低频发声单元的发声之间相互干扰影响正常的高频出声、低频出声甚至全频出声。

如图5所示，在本实施例中，所述支架1包括上支架11与下支架12，所述上支架11与所述下支架12可拆连接，所述高频发声单元设置在所述上支架11内，所述低频发声单元设置在所述下支架12内；

具体的，上支架11与下支架12的截面呈现为两上下对应的T型结构，同时在该声学器件的实际组装过程中，需分别在上支架11内安装高频发声单元以及在下支架12内安装低频发声单元，之后将上支架11与下支架12对接在一起，以完成该声学器件的组装过程，因而上支架11与下支架12之间为可拆连接，目的为了便于高频发声单元、低频发声单元的安装。

值得说明的是，上支架11与下支架12均具有第一圆筒部与第二圆筒部，第二圆筒部的直径大于第一圆筒部，且上支架11与下支架12中的第二圆筒部连接在一起，上支架11中的第一圆筒部远离下支架12的一端开口设置，而前盖21则安装在上支架11的第一圆筒部的开口位置处，下支架12中的第一圆筒部远离上支架11的一端闭口设置，以确保低频发声单元中的低频发声腔处于半封闭状态，且在下支架12中的第一圆筒部远离上支架11的一端处还设有几个透气通孔，以便于对低频发声单元散热，同时低频发声孔36设置在上支架11的第二圆筒部上，同时低频发声孔36的发声方向与高频发声孔22的发声方向相同；

同时，在下支架12的第二圆筒部的下方设有若干散热孔，其用于对低频发声单元散热，其也可作为低频发声单元的背发声孔，该发声孔的发声方向与低频发声孔36的发声方向相反。

在本实施例中，所述高频发声件23上开设有高频发声件孔24，所述高频发声件孔24与所述高频发声孔22皆与所述耦合腔29相连通；

具体的，在高频发声件23上开设高频发声件孔24，可影响了高频发声腔内部的等效质量与等效阻尼，进一步影响了整个高频发声单元的低频截止频率，并具体通过高频发声件孔24开孔大小可控制低频截止频率的频点位置从而达到补偿相应频段声压，具体如图9所示；

高频发声件孔24的孔径大小会影响截止频率的大小，经过图9中数据验证可知，通过仿真挑选将频宽调整到16KHZ、高频发声件孔24孔径为2mm时，能够满足该声学器件的高频发声需求。

同时，由于高频发声单元中的高频音圈腔26较为狭小，通过在高频发声件23上开孔可进一步平衡高频发声单元的内外气压，同时也以便于高频音圈25的散热；

值得一提的是，本实施例中的高频发声孔22、高频发声件孔24、高频音圈腔26以及耦合腔29处于同一轴线上，以保证在高频发声件23振动发声后，可不受阻碍的从高频发声孔22中输出。

在本实施例中，所述高频发声件23呈平直结构，其由不锈钢或者铍铜合金材料制成，其厚度范围为0.05mm~0.1mm；

具体的，高频发声件23的厚度较大，且其由不锈钢或者铍铜合金材料制成保证了其的刚性，同时刚性大，顺性较差，将做成平直结构，以便于保证发声频率更高以及高频出声；

可理解的是，平直设置的高频发声件23可与FPC一体设置，有利于高频音圈25引线焊接及所述声学器件组装，进而减少了引线进出的工艺，减少了了组装工艺的难度且增加了整个声学器件的可靠性。

在本实施例中，所述低频发声件31呈拱形结构，其由PEEK或PEI或TPU材料制成，其厚度范围为15um~50um；

具体的，由PEEK或PEI或TPU材料制成的低频发声件31，其刚性小，顺性好，其截止频率较前，其呈拱形的目的是为了便于其低频发声。

在本实施例中，所述高频音圈25、所述凸起部28、所述极板210、所述高频磁铁211均呈环形设置，所述高频音圈25的内壁与所述凸起部28的外壁之间及所述高频音圈25的外壁与所述高频磁铁211的内壁之间均留有第一振动间隙，所述第一振动间隙的范围为0.1mm~0.15mm；

具体的，在高频发声件23振动发声的同时，高频音圈25也会上下振动，理想状态下，高频音圈25只会在Z轴方向上振动，但实际情况下，高频音圈25的也会产生X轴、Y轴方向上的振动，为确保在高频音圈25的振动过程中，高频音圈25不会与高频磁铁211、极板210以及凸起部28接触，因为需在所述高频音圈25的内壁与所述凸起部28的外壁之间及所述高频音圈25的外壁与所述高频磁铁211的内壁之间预留出第一振动间隙，以避免高频磁铁211、极板210以及凸起部28影响高频音圈25的振动。

在本实施例中，所述高频发声件23与所述凸起部28之间留有第二振动间隙，所述第二振动间隙的宽度不小于所述第一振动间隙的宽度，所述第二振动间隙的范围为0.1mm~0.25mm；

具体的，由于高频音圈25在Z轴方向上的振动幅度要大于其在X、Y轴上的振动幅度，因而预留出的第二振动间隙需不小于第一振动间隙，同时在高频音圈25与磁杯27之前也预留有第二振动间隙，以确保高频音圈25在Z轴方向上振动过程中不会与磁杯27、凸起部28碰撞。

在本实施例中，所述支架1内壁上固定有第一卡紧部212与第二卡紧部213，所述第一卡紧部212与所述第二卡紧部213分别夹设于所述极板210及所述低频磁铁34的上下两侧；

其中，第一卡紧部212与支架1中的上支架11一体设置，其设置在所述极板210及所述低频磁铁34的上方，第二卡紧部213位于支架1中下支架12上，其设置在所述极板210及所述低频磁铁34的下方，第一卡紧部212与第二卡紧部213配合，将所述极板210及所述低频磁铁34夹紧固定，以确保所述极板210及所述低频磁铁34在支架1内的稳定性。

在本实施例中，所述支架1内固定有铜环35，所述低频发声件31固定在所述铜环35上，所述第二卡紧部213远离所述高频磁铁211的一端沿所述支架1的内壁延伸，直至其一端与所述铜环35连接；

具体的，由于低频发声件31自身厚度较小，因而需通过铜环35将低频发声件31的边缘连接固定，以稳定低频发声件31的结构，同时第二卡紧部213的一端紧贴所述支架1的内壁并朝向铜环35的延伸直至与铜环35固定，依次可进一步稳定支架1内的高频发声单元与低频发声单元的稳定性。

在本实施例中，所述高频发声孔22的尺寸不小于所述高频发声件孔24、所述耦合腔29开口的尺寸；

具体的，当高频发声孔22的尺寸大于所述高频发声件孔24、所述耦合腔29开口的尺寸之后，高频发声单元的出声较为顺畅，且其高频截止频率FH较后，频宽较宽；

同时，高频发声件孔24的尺寸小于高频音圈25的内径，已确保在安装高频音圈25与高频发声件23时，高频音圈25能够顺利粘连在高频发声件23上。

综上，本发明上述实施例当中的声学器件，通过在高频发声件23下方预留一个耦合腔29，耦合腔29与高频音圈腔26相通，而耦合腔29可等效为一个电容，配合高频音圈25质量与阻尼等效的电感、电阻从而可以换算为一个谐振低频滤波电路，通过耦合腔29大小控制等效电容的大小从而控制谐振点，从而可以有效调整对应频率的频率响应，且对比本实施例提供的带耦合腔29的声学器件与现有技术中无耦合腔29的声学器件，本实施提供的声学器件，其高频发声单元的高频发声的灵敏度更高，同时高频发声单元与低频发声单元经过拼凑后可形成全频单元，在耦合腔29的控制作用下，可使得全频单元的频宽更佳，声压级更高，同时高频曲线与低频曲线相互补偿，可是全频单元的声压曲线更加平稳，发声更加稳定，其高频截止频率更后，全频发声的声压稳定性更佳；

同时本发明通过在高频发声件23上开孔，高频发声件孔24可影响高频发声腔内部的等效质量与等效阻尼，进一步影响了整个高频发声单元的低频截止频率，并具体通过高频发声件孔24开孔大小可控制低频截止频率的频点位置从而达到补偿相应频段声压。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种声学器件，其特征在于，包括中空设置的支架和设于所述支架内的高频发声单元及低频发声单元；

其中，所述高频发声单元包括自上而下依次间隔设置的前盖、高频发声件以及磁杯，所述前盖上设有高频发声孔，所述高频发声件下方固定有高频音圈，所述高频音圈内设有高频音圈腔，所述磁杯上方具有一凸起部，所述凸起部内设有一耦合腔，所述凸起部插入所述高频音圈腔中，以使所述高频音圈腔与所述耦合腔连通，所述高频音圈的外侧设有安装在所述支架内的极板与高频磁铁；

所述低频发声单元包括自上而下依次间隔设置的低频发声件、低频磁铁，所述低频发声件下方固定有低频音圈，所述低频音圈内设有低频音圈腔，所述低频磁铁插入所述低频音圈腔中，所述支架上设有低频发声孔；

其中，所述前盖的边缘朝下弯曲设置，以使所述前盖的边缘位置与所述高频发声件的边缘位置抵靠；

所述高频发声件上开设有高频发声件孔，所述高频发声件孔与所述高频发声孔皆与所述耦合腔相连通，所述高频发声孔的尺寸不小于所述发声件孔、所述耦合腔开口的尺寸；

所述高频音圈、所述凸起部、所述极板、所述高频磁铁均呈环形设置，所述高频音圈的内壁与所述凸起部的外壁之间及所述高频音圈的外壁与所述高频磁铁的内壁之间均留有第一振动间隙，所述第一振动间隙的范围为0.1mm~0.15mm；

所述高频发声件与所述凸起部之间留有第二振动间隙，所述第二振动间隙的宽度不小于所述第一振动间隙的宽度，所述第二振动间隙的范围为0.1mm~0.25mm。

2.根据权利要求1所述的声学器件，其特征在于，所述支架包括上支架与下支架，所述上支架与所述下支架可拆连接，所述高频发声单元设置在所述上支架内，所述低频发声单元设置在所述下支架内。

3.根据权利要求1所述的声学器件，其特征在于，所述高频发声件呈平直结构，其由不锈钢或者铍铜合金材料制成，其厚度范围为0.05mm~0.1mm。

4.根据权利要求1所述的声学器件，其特征在于，所述低频发声件呈拱形结构，其由PEEK或PEI或TPU材料制成，其厚度范围为15um~50um。

5.根据权利要求1所述的声学器件，其特征在于，所述支架内壁上固定有第一卡紧部与第二卡紧部，所述第一卡紧部与所述第二卡紧部分别夹设于所述极板及所述低频磁铁的上下两侧。

6.根据权利要求5所述的声学器件，其特征在于，所述支架内固定有铜环，所述低频发声件固定在所述铜环上，所述第二卡紧部远离所述高频磁铁的一端沿所述支架的内壁延伸，直至其一端与所述铜环连接。