CN117560607B - 一种超声扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电声技术领域，尤其涉及一种超声扬声器，包括：磁路系统，用于为扬声器提供磁场；盆架，呈中空设置，磁路系统固定在盆架内；FPC，搭接固定在盆架上，且FPC处于盆架中空的部分具有弹性；振膜，平行贴合地固定在FPC上；音圈，顶部固定在FPC上，其余部分延伸至盆架的中空部分内，且音圈在盆架内可相对振动设置；超声驱动件，固定在FPC上，并与振膜贴合连接；其中，音圈通电时通过FPC带动振膜振动产生第一声压，同时超声驱动件通电带动振膜产生第二声压，第一声压和第二声压结合形成超声级频率响应。本发明通过上述设置，使得音圈振动产生的第一声压和超声驱动件振动产生的第二声压更好的耦合形成超声级频率响应，实现对更高解析度音频的还原。

Description

一种超声扬声器

技术领域

本发明涉及电声技术领域，尤其涉及一种超声扬声器。

背景技术

随着科技进步和多媒体技术的发展，电子产品在追求更便捷操作、更快响应、更清晰画质的同时，对音频的质量要求也在不断提高；现有的动圈式扬声器多包括耦合在一起的线圈和振动膜，以及用于提供磁场的磁铁，当线圈通电时会带动振动膜一起振动，从而产生声音；然而该种结构的扬声器的高频频率响应不足，极大的影响了用户的听感。

现有技术中，为了提高扬声器中高频的响应效果，开始在扬声器中加入压电驱动组件，如公开号为US20160219373A1的美国专利申请于2016年7月28日公开了一种压电扬声器驱动器，其通过将压电驱动器放置在扬声器附近，通过压电驱动器的移动带动扬声器振动，从而在目标频率范围内产生声能，达到增强目标频率提高高频响应的效果；

然而发明人发现，上述结构形式的压电驱动器与扬声器的耦合效果不理想，无法精准地还原高解析度的音源。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本发明提供了一种超声扬声器，采用结构的改进以提高扬声器的频率响应。

根据本发明的第一方面，提供一种超声扬声器，包括：

磁路系统，用于为扬声器提供磁场；

盆架，呈中空设置，所述磁路系统固定在所述盆架内；

FPC，搭接固定在所述盆架上，且所述FPC处于所述盆架中空的部分具有弹性；

振膜，平行贴合地固定在所述FPC上；

音圈，顶部固定在所述FPC上，其余部分延伸至所述盆架的中空部分内，且所述音圈在所述盆架内可相对振动设置；

超声驱动件，固定在所述FPC上，并与所述振膜贴合连接；

其中，所述音圈通电时通过所述FPC带动所述振膜振动产生第一声压，同时所述超声驱动件通电带动所述振膜产生第二声压，所述第一声压和第二声压结合形成超声级频率响应。

在本发明的一些实施例中，所述FPC包括外框、内框以及连接在所述外框和内框之间的弹臂，所述音圈固定在所述内框上，所述外框固定在所述盆架上。

在本发明的一些实施例中，所述内框上还具有两平行设置的连接桥，两所述连接桥的两端分别与所述内框相对的两边框固定连接，所述超声驱动件为压电片，所述超声驱动件的两端分别固定在两所述连接桥上。

在本发明的一些实施例中，两所述连接桥与所述超声驱动件连接的部分下凹设置，下凹深度与所述超声驱动件的厚度相同。

在本发明的一些实施例中，所述FPC上还具有供所述超声驱动件引出的第一线路以及供所述音圈引出的第二线路，所述第一线路从所述连接桥经所述内框和弹臂引出至所述外框上，所述第二线路从所述内框经弹臂引出至所述外框上。

在本发明的一些实施例中，所述FPC与振膜之间还具有增强板，所述增强板的一面与所述振膜贴合连接，所述增强板的另一面同时与所述内框和超声驱动件贴合连接。

在本发明的一些实施例中，所述盆架上还一体注塑有用于与所述第一线路和第二线路连接的连接电极，所述连接电极从所述盆架的上表面延伸至所述盆架的下表面。

在本发明的一些实施例中，所述磁路系统包括磁钢、磁碗和极片，所述磁碗固定在所述盆架上，所述磁碗与所述磁钢之间构成供所述音圈振动的振动空间。

在本发明的一些实施例中，所述磁碗的侧壁朝上翻折，并延伸至所述极片所在的平面。

在本发明的一些实施例中，所述极片朝向所述FPC的面上具有供所述超声驱动件振动的凹槽。

本发明的有益效果为：本发明通过将音圈和超声驱动件均固定在FPC上，FPC与振膜平行贴合连接的方式，使得音圈振动和超声驱动件的振动均通过FPC传递至振膜上，从而使得音圈振动产生的第一声压和超声驱动件振动产生的第二声压更好的耦合形成超声级频率响应，实现对更高解析度音频的还原。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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中记载的一些实施例，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为本发明实施例中超声扬声器的结构示意图；

图2为本发明实施例中超声扬声器的爆炸分解结构示意图；

图3为本发明实施例中振膜发声的结构示意图；

图4为本发明实施例中FPC的结构示意图；

图5为本发明实施例中FPC与音圈和超声驱动件的连接结构示意图；

图6为本发明实施例中FPC的主视图；

图7为本发明实施例中FPC与增强板的连接结构示意图；

图8为本发明实施例中盆架与磁路系统的连接结构示意图；

图9为本发明实施例中盆架上连接电极的爆炸分解结构示意图；

图10为本发明实施例中盆架与磁路系统的连接爆炸分解结构示意图；

图11为本发明实施例中盆架与磁路系统连接的横向剖视图；

图12为常规扬声器与本发明实施例中添加增强板前后的超声扬声器的声压-频率曲线图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图11所示的超声扬声器，包括磁路系统1、盆架2、FPC3、音圈31、超声驱动件32和振膜4，其中，如图2中所示，磁路系统1，用于为扬声器提供磁场；通电的音圈31在该磁场中产生振动，这里需要指出的是，磁路系统1在现有技术中具有多种形式，例如可以采用单块的主磁块构成也可以采用主磁块和副磁块的结构形式构成；

盆架2呈中空设置，磁路系统1固定在盆架2内；在本发明实施例中，盆架2的作用一方面在于固定磁路系统1，另一方面也为FPC3和振膜4的固定提供支撑，在具体进行固定时，FPC3和振膜4的四周搭接固定在盆架2边缘上，中间部分可以在盆架2的高度方向上产生振动，在本发明实施例中，盆架2除了固定上述部件之外还起到电路引出的作用，该部分在下文中做出具体介绍；

在本发明实施例中FPC3指的是柔性印刷电路板，搭接固定在盆架2上，且FPC3处于盆架2中空的部分具有弹性；在本发明的一些实施例中，FPC3的基材可以选用PI材质；在本发明实施例中FPC3除了起到电路的传输作用以外，更重要的是作为振动的统一震源对振膜4产生驱动，如图2中所示，在本发明实施例中，振膜4，平行贴合地固定在FPC3上；并且，音圈31顶部固定在FPC3上，其余部分延伸至盆架2的中空部分内，且音圈31在盆架2内可相对振动设置；超声驱动件32，固定在FPC3上，并与振膜4贴合连接；即如图3中所示，在本发明实施例中，音圈31固定在FPC3底部，而超声驱动件32固定在FPC3上，通过如此设置，振膜4的振动均通过FPC3进行传递；请参照图3中的振动曲线，在具体进行振膜4的驱动时，音圈31通电时通过FPC3带动振膜4振动产生第一声压100，同时超声驱动件32通电带动振膜4产生第二声压200，第一声压100和第二声压200结合形成超声级频率响应。现有技术中，超声驱动器要么直接贴合在音膜上，要么设置在整个扬声器附近，然而上述固定方式要么振动传递效果不好，要么会引起音膜的变形同时也存在连接可靠性问题，导致声压耦合效果不理想；在本发明实施例中，通过将FPC3作为振动的振源的形式，音圈31的振动带动FPC3振动，固定在FPC3超声驱动件32也带动FPC3的振动，由于FPC3直接与振膜4贴合，故可以直接将振动传递至振膜4上，而且由于超声驱动件32在固定在FPC3上的同时还被夹持在振膜4和FPC3之间，固定效果更好；

在上述实施例中，通过将音圈31和超声驱动件32均固定在FPC3上，FPC3与振膜4平行贴合连接的方式，使得音圈31振动和超声驱动件32的振动均通过FPC3传递至振膜4上，从而使得音圈31振动产生的第一声压100和超声驱动件32振动产生的第二声压200更好的耦合形成超声级频率响应，实现对更高解析度音频的还原。

在上述实施例的基础上，在本发明实施例中，关于FPC3的具体结构如图4中所示，FPC3包括外框3a、内框3b以及连接在外框3a和内框3b之间的弹臂3c，音圈31固定在内框3b上，外框3a固定在盆架2上。通过弹臂3c的连接，实现内框3b相对于外框3a所在平面进行上下振动，此外这里需要指出的是，在本发明的一些实施例中，弹臂3c的结构形式具有多种，可以是如图4中所示的S型弹臂3c，也可以是其他结构形式。

在本发明实施例中，超声驱动件32为压电片，然而根据陶瓷压电片的特性，长条片状陶瓷压电片在计划方向和激励电场均沿着长条片状的厚度方向时，陶瓷压电片产生的振动为横向伸缩振动，即沿着压电片的长度方向进行伸缩振动，该种振动形式如果直接将陶瓷压电片贴附在振膜4上，则会导致振膜4在长度方向上受到变形，无法提供厚度方向上的振动效果；在本发明实施例中，为了将压电片长度方向上的伸缩振动转换为厚度方向上的振动，如图4和图5中所示，内框3b上还具有两平行设置的连接桥3b1，两连接桥3b1的两端分别与内框3b相对的两边框固定连接，超声驱动件32的两端分别固定在两连接桥3b1上。通过将压电片的两端进行固定，中间部分悬空的固定方式，可以实现将压电片的伸缩振动改变为压电片的上凸下凹式的厚度方向上的振动形式，即将压电片的两端进行固定，进而使得压电片从长度方向上的伸缩振动转变为厚度方向上的弯曲振动，进而实现更好的振动传递；

在上述实施例的基础上，在本发明实施例中，请继续参照图3至图5，两连接桥3b1与超声驱动件32连接的部分下凹设置，下凹深度与超声驱动件32的厚度相同。通过该种结构形式的设置，使得压电片的上表面与内框3b的上表面齐平，从而更好的实现在厚度方向上振动的传递。

在本发明实施例中，FPC3除了上述振动传递、压电片振动形式转换以及固定的作用以外，还具有线路引出的作用，具体如图6中所示，FPC3上还具有供超声驱动件32引出的第一线路3d以及供音圈31引出的第二线路3f，第一线路3d从连接桥3b1经内框3b和弹臂3c引出至外框3a上，第二线路3f从内框3b经弹臂3c引出至外框3a上。在具体进行连接时，音圈31的引入和引出线设置在长度方向上的两端位置处，进而与内框3b长度方向上两端的第二线路3f进行连接，无需外部连线实现对音圈31线路的引出；超声驱动件32通过焊接的形式固定在连接桥3b1上，再通过第一线路3d引出至外框3a边缘。这里需要指出的是，在本发明的一些实施例中，第一线路3d和第二线路3f均通过印刷的方式打印在FPC3的基材上。

请继续参照图3和图7，在本发明实施例中，FPC3与振膜4之间还具有增强板33，增强板33的一面与振膜4贴合连接，增强板33的另一面同时与内框3b和超声驱动件32贴合连接。在本发明实施例中，增加板为硬度较大的材质，例如不锈钢板，通过将高硬度的材质设置在FPC3与振膜4之间，可以提高振膜4的频率响应，如图12中所示，本发明实施例中增加了增强板33的超声扬声器的频率响应，实现了超宽频，高频可达40K以上；通过如此设置，在本发明的超声扬声器中，音圈31负责低频和中频，压电片对音圈31在中高频的不足进行补偿，当声音外放时，带来的高频音色人声醇厚、饱满、通透感和冲击感更强，声音更加震撼。

如图8和图9中所示，在本发明实施例中，盆架2上还一体注塑有用于与第一线路3d和第二线路3f连接的连接电极21，连接电极21从盆架2的上表面延伸至盆架2的下表面。通过如此设置，使得在FPC3搭接固定在盆架2上时，即与盆架2上的连接电极21连通，进而将线路引出至盆架2底部的四个角落处，通过上述设置，进一步减少了扬声器的空间占用。

在本发明实施例中，关于磁路系统1的具体结构如图10和图11中所示，磁路系统1包括磁钢11、磁碗12和极片13，磁碗12固定在盆架2上，磁碗12与磁钢11之间构成供音圈31振动的振动空间。如此，使得磁碗12的内壁与磁钢11和极片13的外壁之间构成音圈31上下振动的空间，不仅磁场强度均匀，而且进一步降低了空间占用。

在本发明实施例中，还对磁碗12的结构做了进一步改进，请继续参照图10和图11，磁碗12的侧壁朝上翻折，并延伸至极片13所在的平面。通过磁碗12的侧壁翻折设置，使得磁钢11上的磁感应线通过磁碗12引导至与极片13接近的上表面，然后在极片13与磁碗12侧壁上表面之间构成更强的磁场，进而为音圈31的振动提供更好的磁场基础，通过上述磁碗12的设置，同时也减少了漏磁的产生。

在上述是实施例的基础上，请参照图10，在本发明实施例中，极片13朝向FPC3的面上具有供超声驱动件32振动的凹槽13a。通过凹槽13a的设置，为超声驱动件32的振动留出了下部的空间，当然这里需要指出的是，在本发明实施例中，驱动件的振动形式可以是两端振动也可以是中间振动，上述两种振动方式均落入至本发明的保护范围内。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种超声扬声器，其特征在于，包括：

磁路系统，用于为扬声器提供磁场；

盆架，呈中空设置，所述磁路系统固定在所述盆架内；

FPC，搭接固定在所述盆架上，且所述FPC处于所述盆架中空的部分具有弹性；

振膜，平行贴合地固定在所述FPC上；

音圈，顶部固定在所述FPC上，其余部分延伸至所述盆架的中空部分内，且所述音圈在所述盆架内可相对振动设置；

超声驱动件，固定在所述FPC上，并与所述振膜贴合连接；

其中，所述音圈通电时通过所述FPC带动所述振膜振动产生第一声压，同时所述超声驱动件通电带动所述振膜产生第二声压，所述第一声压和第二声压结合形成超声级频率响应。

2.根据权利要求1所述的超声扬声器，其特征在于，所述FPC包括外框、内框以及连接在所述外框和内框之间的弹臂，所述音圈固定在所述内框上，所述外框固定在所述盆架上。

3.根据权利要求2所述的超声扬声器，其特征在于，所述内框上还具有两平行设置的连接桥，两所述连接桥的两端分别与所述内框相对的两边框固定连接，所述超声驱动件为压电片，所述超声驱动件的两端分别固定在两所述连接桥上。

4.根据权利要求3所述的超声扬声器，其特征在于，两所述连接桥与所述超声驱动件连接的部分下凹设置，下凹深度与所述超声驱动件的厚度相同。

5.根据权利要求3所述的超声扬声器，其特征在于，所述FPC上还具有供所述超声驱动件引出的第一线路以及供所述音圈引出的第二线路，所述第一线路从所述连接桥经所述内框和弹臂引出至所述外框上，所述第二线路从所述内框经弹臂引出至所述外框上。

6.根据权利要求3所述的超声扬声器，其特征在于，所述FPC与振膜之间还具有增强板，所述增强板的一面与所述振膜贴合连接，所述增强板的另一面同时与所述内框和超声驱动件贴合连接。

7.根据权利要求5所述的超声扬声器，其特征在于，所述盆架上还一体注塑有用于与所述第一线路和第二线路连接的连接电极，所述连接电极从所述盆架的上表面延伸至所述盆架的下表面。

8.根据权利要求1所述的超声扬声器，其特征在于，所述磁路系统包括磁钢、磁碗和极片，所述磁碗固定在所述盆架上，所述磁碗与所述磁钢之间构成供所述音圈振动的振动空间。

9.根据权利要求8所述的超声扬声器，其特征在于，所述磁碗的侧壁朝上翻折，并延伸至所述极片所在的平面。

10.根据权利要求8所述的超声扬声器，其特征在于，所述极片朝向所述FPC的面上具有供所述超声驱动件振动的凹槽。