CN1236285A

CN1236285A - 扬声器

Info

Publication number: CN1236285A
Application number: CN99106133A
Authority: CN
Inventors: 田村和明; 田中祥司
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-04-28
Filing date: 1999-04-28
Publication date: 1999-11-24
Anticipated expiration: 2019-04-28
Also published as: JPH11313390A; US6661903B1; CN1167309C; TW441216B; JP3610774B2

Abstract

一种扬声器,包括一个框架,一个声音线圈架和连接到该框架和声音线圈架的振动膜,其中该振动膜以这样一种方式连接到该声音线圈架;在该振动膜和声音线圈架之间的锥形角要足够小以获得一良好的高频再现阈值频率,该振动膜具有连接到声音线圈架的第一连接部分和连接到该框架的第二连接部分,以及该振动膜具有弧形横截面以便具有从第一连接部分和第二连接部分向外形成的顶层部分。

Description

扬声器

本发明是关于扬声器，在该扬声器中增加了在声音再现装置中使用的高频再现阈值频率。

过去，作为用于增加在扬声器中高频再现阈值频率的方法，在T.Yamamoto(Radio Gijutsusha)的第一卷的“扬声器系统”的第157-158页描述的方法是众所周知的。尤其是，按照本方法，它在以下几方面是有效的：

1．使振动膜系统变得更轻，

2．允许使用具有高劲度的振动膜，以及

3．降低振动膜与声音线圈架之间的连接部份的锥形角。

但是，常规的方法具有下列问题：

首先，如果使振动膜系统变轻，则振动膜的强度就会降低。因此，就可能会产生振动膜的波节共振，并且在声音压力-频率特性上会产生多个峰值磁倾角，而且不能增加输入电阻。

而且，用于具有高劲度的振动膜的材料是昂贵的。一般的，具有高劲度的材料具有很小的内部损耗，这将在声音的压力-频率特性上导致很大的峰值磁倾角。

而且，如果在振动膜与声音线圈架之间的连接部份的锥形角降低，由于振动膜的空腔效应会在声音压力-频率特性上产生轻微的且大的峰值磁倾角。

当由于在扬声器的振动膜的前表面上的凹槽而形成了空腔时，就会产生空腔效应，并且这一空腔会在某一特定的频带上产生共振，于是在压力-频率特性上引起峰值磁倾角。

本发明的扬声器包括一个框架，一个声音线圈架和连接到该框架和该声音线圈架的振动膜，其中振动膜以这样一种方式连接到声音线圈架，即：在振动膜与声音线圈架之间的锥形角要小到足以获得一良好的高频再现阈值频率，该振动膜具有一个连接到声音线圈架的第一连接部份和连接到框架的第二连接部份，并且该振动膜具有一个弧形横截面以便具有一个从第一连接部份和第二连接部份向外形成的顶层部份。

在本发明的一个实施例中，该振动膜以这样一种方式连接到声音线圈架，即：该锥形角要充分地变为45°或更小。

在本发明的另一个实施例中，该声音线圈架具有充分的圆柱形，并且该第一连接部份被连接到该声音线圈架的一端。

在本发明的另一个实施例中，该第一连接部份被连接到该声音线圈架的外径部份。

在本发明的另一个实施例中，该扬声器还包括一个用于连接该振动膜到框架和声音线圈架的连接部份，并且该连接部份包含橡胶粘合剂。

在本发明的另一个实施例中，该第一连接部份包括具有锥形的锥状部份，并且该锥状部份被连接到该声音线圈架的内径部份。

在本发明的另一个实施例中，该振动膜以这样一种方式连接到该声音线圈架，即：该锥状部份直接与该内径部份接触。

在本发明的另一个实施例中，该框架在该振动膜的后边密封一个空间，并且该振动膜具有允许空气在其间流动的空气流部份。

在本发明的另一个实施例中，该空气流部份被布置在靠近该振动膜外部的外围处。

在本发明的另一个实施例中，该空气流部份是由其密度低于形成除该空气流部份之外的部份的组件密度的组件组成。

在本发明的另一个实施例中，该空气流部份具有多个用于使空气在其间进行流动的小孔组成。

本发明的扬声器具有这样的结构，其中，该振动膜具有一个弧形横截面与从内部和外部的附件部份向外弯曲的顶层部份，并且在该振动膜与声音线圈架之间的连接部份的锥形角是大约45°或更小。由于这种结构，能够抑制空腔效应，并可提高振动膜的强度。而且，当声音的压力-频率

曲线变平时，通过使用不贵的材料就可以很容易地增加高频再现阈值频率。

按照本发明的一个方面，当在振动膜与声音线圈架之间的连接部份的锥形角被降低时，由于该振动膜的弧形截面，其高度可变得更小。这就抑制了空腔效应。而且，由于这种弧形截面，提高了振动膜的强度，并且波节共振就变得可能不会产生。

按照本发明的另一个方面，一振动膜可直接连接到声音线圈架而不必在其间有任何粘结层。

仍就按照本发明的另一方面，空气可以流经振动膜，并可以降低在该振动膜的后部的空间里的空气的劲度。由于低音共振正比于劲度的平方根，就可以降低低音共振，也就是，低音特性可以平直化。

因此，在此描述的本发明具有能提供一种不昂贵的扬声器的优点，其中当增加高频再现阈值频率时可获得平直的声音压力-频率特性。

通过结合附图阅读和理解下列更详细的描述，本发明的该优点及其它优点对于熟悉本技术领域的人来说将变得更清晰。

图1是在本发明的实施例1中的扬声器的横截面示意图。

图2是表示在本发明的实施例1的扬声器和常规扬声器中的声音压力-频率特性曲线图。

图3是在本发明的实施例2中扬声器的横截面示意图。

图4A和4B分别表示振动膜与声音线圈架之间的连接部份的扩大的示意图。

图5表示本发明的实施例1和2中的扬声器的声音压力-频率特性曲线图。

图6是本发明的实施例3中的扬声器的前示图。

图7表示本发明的实施例1和3中的扬声器的声音压力-频率特性曲线图。

图8是本发明的实施例3中的修改的扬声器的前示图。

图9是常规扬声器的横截面示意图。

图10是说明高频再现阈值频率和锥形角之间的关系的图表。

图11是表示高频再现阈值频率和锥形角之间的关系的公式。

在此，通过解说本明的实施例的方式来描述本发明。

实施例1

图1表示在实施例1中的扬声器100的结构的横截面示意图。该扬声器100是具有大约6cm孔径的高频扬声器。在图1中振动膜1是由纸浆制成。该振动膜具有带有顶层部份1C的弧形横截面。该顶层部份1C被从内部附件部份1A(D1=大约7mm)和外部附件部份1B(D2=大约2.9mm)向外放置。该振动膜是由曲面1D(从内部附件部份1A到具有直径φ1(大约19.2mm)的一区域的边缘)、曲面1E(从具有直径φ1(大约19.2mm)的该区域的边缘到具有直径φ2(大约38.6mm)的一区域的边缘)和曲面1F(从具有直径φ2(大约38.6mm)的该区域的边缘到外部附件部份1B，也就是，具有直径φ3(大约50mm)的一区域的边缘)组成。该曲面1D、1E、1F分别具有大约10mm、大约15mm大约17mm的曲率半径。而且，具有直径φ2(大约38.6mm)的该区域的边缘被放置在振动膜1的顶层部份1C上。在由牛皮纸(厚度：大约0.05mm)制成的声音线圈架3和振动膜1的内径部份之间的锥形角θ₁为大约27.5°。而且在外部附件部份1B处的锥形角θ₂为大约40°。

振动膜1的外部外围部份用橡胶粘合剂固定到框架5(厚度：大约0.6mm，整个高度：大约13.5mm)，该框架5没有孔，并且振动膜的后表面1G(在框架5侧的空间S1)被密封。振动膜1的内部外围部份用粘合剂固定到声音线圈架3。声音线圈架3的外部外围部份由固定到框架5上的棉布减振器4来固定，以便声音线圈架3位于该中心。而且，由纸浆制成的中心盖2固定到该振动膜的前表面。该中心盖2具有大约17.5mm的最外直径，大约15.5mm的曲面外径和大约8mm的曲率半径。

在该框架5的下部放置由铁磁体构成的场部份6、由铁组成的顶层板极和轭铁。该场部份6具有大约45mm的外径和大约8mm的厚度。而且，缠绕在该声音线圈架的较低部份的声音线圈3A被插进由顶层板极和轭铁构成的磁性间隙中。

此后，描述具有上述结构的扬声器的运行。

在实施例1的扬声器100中，在声音线圈架3和该振动膜1的内径部份之间连接部份的锥形角大约是27.5°。该扬声器100包括具有弧形横截面的振动膜1，该弧形横截面具有从内部附件部份1A(D1=大约7mm)和从外部附件部份1B(D2=大约2.9mm)向外(以箭头A1代表的方向)弯曲的顶层部份1C。

高频再现阈值频率fh与锥形角θ₁之间的关系可由T.Yamamoto第一卷“扬声器系统”的第157-158页的公式(5.14)和图5.19表示。图10和11表示了这种关系。尤其是，为增加三倍再现频率fh而降低锥形角θ₁是有效的。

但是，总的来说，当降低锥形角时，该振动膜1的整个高度就会增加。因此，在扬声器100的振动膜1的前表面上形成凹陷的空腔就会变大。由于空腔效应，在声音压力-频率特性上会发生轻微的且大的磁倾角。因此，一般锥形角θ₁被设置在大约45°或更大。

相比较，在实施例1中，由于振动膜1具有一个带有向外弯曲的顶层1C的弧形横截面，即使锥形角θ₁充分地小(比如，27.5°)，由在振动膜1的前表面上的凹陷形成的空腔C1可以做得更小。因此，可以防止在声音压力-频率特性上产生由该空腔效应引起的峰值磁倾角，而且，由于该振动膜1的曲面，该振动膜1的强度也可以得到加强。结果，就可以防止在振动膜1上发生波节共振。

而且，关于具有上述形状的振动膜1的内径部份的锥形角θ₁，可以通过FEM仿真和测量确定以下这些：在规定锥形角θ₁大于45°的情况下，很难增加超过声频(大约20kHz)的高频再现阈值频率fh，并且在声音压力-频率特性上会产生一个大的峰值磁倾角。在实施例1中这个问题得到解决。即，当高频再现阈值频率fh被充分地增加时，由于该空腔效应，可以获得平直的声音压力-频率特性而不带有任何峰值磁倾角。

在此，参照测量特性曲线描述实施例1的效果。

图2显示的是实施例1的该扬声器100与常规的扬声器900的声音压力-频率特性对比图，其中为了增加高频再现阈值频率，规定振动膜11的重量和锥形角θ₁与实施例1中的扬声器100的振动膜1的相同。

在图9显示的常规扬声器900中，在靠近频率3-12kHz处由于空腔C2的空腔效应产生了峰值磁倾角BP1，如特性曲线B所示。而且，由于振动膜11的强度的降低，在频率15kHz或更大之处，由于振动膜11的波节共振产生多个大的峰值磁倾角BP2。另一方面，如特性曲线A所示，在实施例1的扬声器100中可以确定以下这些。高频再现阈值频率fh(一种频率：在该频率处声压比平均声压降低大约10dB(3,4,6，和8kHz的平均值；在这种情况下，平均声压大约是92dB))大约是40kHz。这样，就可以充分地增加高频再现阈值频率达到超过声频的程度。另外，由于振动膜1具有一个带有向外的顶层部份1C的弧形横截面，空腔C1可变得比空腔C2小。因此，由振动膜1的波节共振和空腔效应引起的峰值磁倾角就可以显著地降低。

在实施例1中，振动膜1是由纸浆制成。但是，即使使用如胶片这样的材料，也可以获得同样的效果。而且，在实施例1中，该振动膜1的外部附件部份是用橡胶粘合剂固定的。但是，通过使用任何其它的高粘弹性材料如丁基合成橡胶，也可以达到同样的效果。

实施例2

参照该附图，描述本发明的实施例2中的扬声器。图3是实施例2中的扬声器200的结构的横截面示意图。实施例2与实施例1在振动膜7和声音线圈架3之间的连接部份方面是不同的。实施例2还在以下方面与实施例1不同：该振动膜7是与具有向下的顶层(如箭头A2所示的方向)的中心盖7A集成形成的。尤其是，该振动膜7具有一个从具有直径φ4(大约13.5mm)的一区域的一边缘到具有直径φ5(大约13mm)的一区域的一边缘的外围锥状部份7B(图4B)。具有直径φ4(大约13.5mm)的一区域的该边缘具有大约10mm的最内部的曲率半径，并被放置在该振动膜7的声音线圈架3的外部。该振动膜7与具有曲率半径为大约8mm和向下方向的的顶层部份7C的中心盖7A集成地形成。该声音线圈架3连接到该锥状部份7B。

下面描述具有上述结构的扬声器200的运行。图4A是在实施例1中的振动膜1和声音线圈架3之间的连接部份的放大的示意图。图4B是在实施例2中的振动膜7和声音线圈架3之间的连接部份的放大的示意图。如图4B所示，在实施例2中的扬声器200具有这样的结构：其中，振动膜7的锥状部份7B以箭头A3所示的方向被插进声音线圈架3的内径部份3B，用于将振动膜7连接到声音线圈架3。由于锥状部份7B在粘结剂8被清除时以箭头A4所示的方向被插进，振动膜7可以直接被连接到声音线圈架3。

另一方面，在实施例1中的扬声器100具有常规的通用的连接结构。尤其是，如图4A所示，该扬声器100具有这样的结构，其中，该振动膜1的内径部份(也就是，该振动膜的附件部份1A)连接到声音线圈架3的外径部份3C。按照产品的运行要求，在声音线圈架3的外径部份3C和振动膜1的内径部份之间提供间隙D3，并且粘结剂8的粘结层8A不可避免地形成在该间隙。

在此，参考测量的特性曲线描述实施例2的效果。图5显示的是对实施例1的扬声器100和实施例2的扬声器200所测量的声音压力-频率特性的对比。

在图5中，A代表实施例1的扬声器100的特性曲线，而C代表实施例2的扬声器200的特性曲线，参照图4B如上所述的，在实施例2的扬声器200中，声音以低速传输通过其间的粘结层不形成在振动膜7和声音线圈架3之间的连接部份。而且，振动膜7可以直接连接到声音线圈架3以便不致引起声音的传输损失。

如在图5中所示的，与实施例1中的特性曲线A相比，高频再现阈值频率还可以增加。尤其是，在两个实施例1和2中，在平均声压为大约92dB时，在实施例1中的特性曲线A中高频再现阈值频率大约是40kHz，而在实施例2中的特性曲线C中高频再现阈值频率大约是50kHz。这样，与实施例1相比，高频再现阈值频率大约增加了10dB。

在实施例2中，集成形成的中心盖7A提供有向下的顶层部份7C。但是，即使中心盖7A提供有向上的顶层部份7C，可以获得同样的效果，而且，在实施例2中，中心盖7A与该振动膜7集成形成。即使中心盖7A是分离形成的以便以与实施例1中同样的方式固定到振动膜7，也是可以达到同样的效果。

实施例3

在此参考附图描述本发明的实施例3中的扬声器。图6是实施例3中扬声器300的结构的前视图。实施例3与实施例1的不同在于：在振动膜9的振动表面上提供有一个低密度部份9A，其具有显著的低材料密度并允许空气在其间流动。尤其是，具有大约40mm直径的区域9B具有大约600kg/m³的密度，而一开口部份9A具有大约200kg/m³的密度，允许空气在其间流动。

下面描述具有上述结构的扬声器300的运行。在实施例3的扬声器300中，用框架5在振动膜9的后面密封一个空间。但是，由于振动膜9提供有低密度区域9A，所以空气可以流过低密度区域9A。

一般地，在振动膜的后表面被密封面成一个小容量的面积时，在密封空间中的空气劲度增加以增加抵音共振(低音共振的大小与空气劲度的平方根成正比)，并且在声音压力-频率特性的低音特性部份会产生一个大的峰值。但是，在实施例3中显示的结构允许空气流过振动膜9，并且降低空气的劲度，导致低音共振的降低。

在此，参照测量的特性曲线描述实施例3中的效果。图7显示的是所测量的实施例3的扬声器300和实施例1的扬声器100的声音压力-频率特性的对比图。在此，如参照图1所描述的，在实施例1中的振动膜1的后表面是用框架5密封。在图7中，A代表实施例1的扬声器100的特性曲线，而D代表实施例3的扬声器300的特性曲线。在实施例3的扬声器300中，通过振动膜9的低密度部份9A的空气流降低了在振动膜9的后边的空间中空气的劲度。结果，与特性曲线A相比，在特性曲线D上由低音共振引起的峰值磁倾角能被降低。

在实施例3中，振动膜9提供有低密度部份9A。但是，如在图8中所述的，即使在振动膜10上形成有每个具有大约1mm直径的孔10A，也可以达到同样的效果。

如上所描述的，按照本发明，在振动膜与声音线圈架之间的连接部份上的锥形角降低时，由于其弧形横截面，振动膜的高度可以设置得更小一些。因此，可以抑制空腔效应。而且，由于这种弧形横截面，可以提高振动膜的强度，并且可能不会发生波节共振。结果，即使当使用通用的纸浆而取代昂贵的高硬度材料时，也可以很容易地增加高频再现阈值频率，并且声音压力-频率特性能被平直化。

而且，按照本发明，振动膜可以直接连接到声音线圈架而不必在其间使用任何粘结层，并且可以增加高频再现阈值频率。

而且，按照本发明，空气可以流经振动膜，并且在振动膜后面空间中的空气的劲度可被降低。由于低音共振正比于空气劲度的平方根，也可以降低低音共振。结果，低音特性也很容易被平直化。

对于该技术领域的熟练人员来说，各种其它修改都是很明显且容易做到而又不会背离本发明的内容和实质。因此，本文中的权利要求的范围并不是仅限于前面所做的说明，而是指更广义的范围。

Claims

1．一种包括框架、声音线圈架和连接到该框架和该声音线圈架的振动膜，

其中，振动膜以这样一种方式连接到该声音线圈架：在该振动膜和该声音线圈架之间的锥形角要足够小以获得一良好的高频再现阈值频率，

该振动膜具有连接到该声音线圈架的第一连接部份和连接到该框架的第二连接部份，以及

该振动膜具有弧形横截面以便具有从第一连接部份和第二连接部份向外形成的顶层部份。

2．按照权利要求1的扬声器，其特征是该振动膜以这样一种方式连接到该声音线圈架：该锥形角充分地变为45°或更小。

3．按照权利要求1的扬声器，其特征是该声音线圈架具有基本的圆柱形，并且该第一连接部份连接到该声音线圈架的一端。

4．按照权利要求1的扬声器，其特征是该第一连接部份被连接到该声音线圈架的外径部份。

5．按照权利要求1的扬声器，其特征是该扬声器还包括一个将该振动膜连接到框架和声音线圈架的连接部份，并且该连接部份包含橡胶粘合剂。

6．按照权利要求1的扬声器，其特征是该第一连接部份包括一个具有锥形的锥状部份，并且该锥状部份连接到该声音线圈架的内径部份。

7．按照权利要求6的扬声器，其特征是该振动膜以这样的一种方式连接到该声音线圈架：该锥状部份直接与该内径部份接触。

8．按照权利要求1的扬声器，其特征是该框架在该振动膜后边密封一个空间，并且该振动膜具有允许空气流经其间的空气流部份。

9．按照权利要求8的扬声器，其特征是该空气流部份被设置在靠近该振动膜的外部的外围部份。

10．按照权利要求8的扬声器，其特征是该空气流部份由其密度低于形成除该空气流部份之外的部份的组件密度的组件形成。

11．按照权利要求8的扬声器，其特征是该空气流部份具有多个小孔以允许空气在其间流动。