CN1243458C - 扬声器驱动器 - Google Patents
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Abstract
根据本发明第一方面面提供了一种用于声辐射器(42)的惯性激励器(40)，该激励器包括厚重元件(44)；适于附着到声辐射器(42)上并适于相对于厚重元件(44)运动的耦合元件(46、56)；用于相对于厚重元件移动耦合元件(46、56)的马达；以及用于相对于耦合元件支撑厚重元件的悬挂件(60)。悬挂件(60)作用在大致穿过厚重元件质心的平面内，由此减小作用在悬挂件上的力矩。本发明第二方面在于扬声器激励器组件(70)，其包括以不可重复接合方式附着到声辐射器上的基板(86)；以及以可重复接合方式附着到所述基板(86)上的激励器(40)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于扬声器的驱动器或激励器，尤其但不专门用于公知为弯曲波平板形扬声器的扬声器类型。
背景技术
这种扬声器例如从转让给New Transducers有限公司的WO97/09842中可得知，这种扬声器包括谐振弯曲波平板，和安装在该平板上将电信号转化为机械振动的变送器。变送器在平板内激励出谐振弯曲波型，然后发出声音，而产生声输出。
可以将声辐射器的特性选择成使谐振弯曲波型基本均匀地在频率上分布。换句话说，声辐射器的特性或参数，例如尺寸、厚度、形状、材料等可以选择成平坦频率响应中由各波型的“聚拢”或“群集”造成的峰值。从而，所形成的谐振弯曲波型的分布可以为具有基本上最小的间隔聚集和差异。
尤其是，声辐射器的特性可以选择成将低频谐振弯曲波型在频率上基本均匀地分布。谐振弯曲波形的数目在低频处小于在高频处的，因此，低频谐振弯曲波型的分布尤其重要。低频谐振弯曲波型优选地是声辐射器的十到二十最低频谐振弯曲波型。与声辐射器的每个概念轴相关的谐振弯曲波型布置成频率上交错。每个概念轴具有相关的最低基本频率(概念频率)和在间隔开的频率处的较高的波型。通过将与每个轴相关的波型交错，可以实现基本均匀的分布。可以具有两个概念轴，并且各轴为对称轴。例如，对于矩形声辐射器，各轴可以分别平行于声辐射器的短边和长边的短轴和长轴。对于椭圆形声辐射器，各轴可以对应于椭圆的长轴和短轴。各轴可以正交。
变送器位置可以选择成基本均匀地耦合到谐振弯曲波型上。尤其是，变送器位置可以选择成基本均匀地耦合到低频谐振弯曲波型上。换句话说，变送器可以安装在与尽可能多的低频谐振波型的节点(即死点)间隔开的位置处。从而，变送器可处于如下位置处，在该位置，振动有效的谐振腹点的数量相对高，而谐振节点的数量相对低。可以利用任意的这种位置，但是最方便的位置是沿着平板长轴和宽轴在38％到62％之间的近中心位置，但偏离中心。所找到的适宜的特定位置是在沿着各轴的3/7、4/9或5/13处；针对长轴和宽轴的比例不同是优选的。
与弯曲波扬声器一起使用的特别优选类型的激励器是惯性激励器，其示例在图1中示作附着到平板形元件15上。激励器14包括磁铁组件和音圈组件构成的电磁马达。磁铁组件包括磁铁20、极靴22和磁杯(magnetcup)24，以便磁铁20夹在极靴22和磁杯24之间，并固定到二者上。
音圈组件包括缠绕在骨架27上的音圈26，该骨架27附着到耦合器环28上，耦合器环28又安装到平板形元件15的安装表面30上。磁铁组件20、22、24借助于悬挂件32安装到音圈组件上，而该悬挂件32附着在音圈骨架27和磁杯24之间。
通过音频接头34，激励器14接收供给到音圈26的电信号。根据公知的电磁法则，这些信号产生施加在磁铁组件上的力，同时反作用力施加到音圈、耦合器环，并最终施加到平板15上，由于磁铁组件的质量(惯性)较大，平板1 5移动，并与上述优选位置相结合，产生声音。
本发明者已经意识到安装磁铁组件的公知方法具有的两个问题。首先，当如图1所示安装到非水平平板上时，激励器趋于蠕移，即，在通过质心M作用的磁铁组件的重量W的影响下，激励器在其悬挂件上扭曲。其次，激励器会呈现出摇动模式，该模式恶化功率控制、缩短寿命并增大失真。尤其是，能量泄漏到摇动模式中会损害低频处的能量传输。
如所公知的，围绕激励器作为一个整体安装的进一步问题：将激励器借助于粘结剂附着到弯曲波平板形扬声器是有利的。然而，如果以这种方式附着的激励器发生故障，则在借助于新的粘结剂粘结附着更换的激励器时，需要断开粘结剂连接并从扬声器平板表面上去除粘结剂残留物。
发明内容
本发明的目的是缓解这些问题，并提供一种用于这种扬声器装置的改进的激励器。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于声辐射器的惯性激励器，该激励器包括：
厚重元件；以及
耦合元件，其适于附着到声辐射器上，并适于相对于厚重元件运动；以及
马达，用于相对于厚重元件移动耦合元件；以及
悬挂装置，用于相对于耦合元件支撑厚重元件；
其中，悬挂装置在大致穿过厚重元件质心的平面内起作用，由此减小作用在悬挂装置上的力矩。
由于后面的特征，激励器可以具有动态平衡，并可以消除垂直平移的重力租用下的悬挂装置漂移或蠕移。
在优选实施例中，马达是电磁性的，耦合元件包括音圈组件加上用于将音圈组件安装到声辐射器上的耦合器，而厚重元件包括磁铁系统。
应指出的是在本专利申请上下文中，术语厚重元件通常意味着质量大于所结合的激励器中的余下部件的任何元件。
本发明的第二方面在于一种扬声器激励器组件，包括：
基板，用于以不可重复接合的方式附着到声辐射器上；以及
激励器，其以可重复接合的方式附着到所述基板上。
这种结构为扬声器平板提供了不可重复接合连接(如粘结剂)的振动传输益处，并一同提供了与可重复接合、可拆卸连接(如螺纹连接)相关联的激励器单元容易更换性的益处。
同样包含在本发明中的是结合上述方面之一或二者的扬声器。
在说明书和所附权利要求书中陈述了本发明的其他优选实施例。
附图说明
本发明将参照附图以示例方式加以描述，图中：
图1是现有技术激励器的横截面图；
图2是根据本发明第一实施例的激励器的横截面图；
图3是图2的激励器的分解视图；
图4A和4B是根据本发明第二实施例的激励器的透视图和横截面图；以及
图5是根据本发明第三实施例的记录器的横截面图。
具体实施方式
图1示出现有技术激励器14，且已经在上面得以详细描述。如图1所示，悬挂件32与磁铁组件16的质心36的平面间隔开。
图2和3示出根据本发明的激励器40。在图2中，激励器40安装到声辐射器42上，并包括磁铁组件44和音圈组件46构成的电磁马达。磁铁组件44包括磁铁48、极靴50和磁杯52，以便磁铁48夹在极靴50和磁杯52之间并附着到二者上。音圈组件46包括在骨架55上缠绕的音圈54，该骨架55附着到耦合器56上。
激励器40的音圈组件46经由耦合器56附着到声辐射器42上，其中耦合器56安装到声辐射器42的安装表面58上。磁铁组件44借助于悬挂支架60安装到音圈组件46上，而悬挂支架60附着在耦合器56和磁杯52之间。
如图3所示，耦合器56为浅杯形，并由塑料制成。耦合器56具有大致盘形的底部57，该底部57为安装到声辐射器40上提供了较大的粘结区域，还具有侧壁63，该侧壁63围绕底部的周边并与底部的平面成大约45°的角。三个单独的安装设施64从侧壁63的顶部突出，并围绕底部周边等间隔。安装设施64大体为圆柱形，第四凸起65也从侧壁63突出，并可以用来支撑接头(未示出)，该第四凸起大致为平面的，具有比圆柱形安装设施64更大的表面积。
悬挂支架60为环形的平面元件，具有三个支臂67，并可以认为是金属悬臂悬挂的形式。悬挂支架60的环形固定到磁杯52的外侧上，而每个支臂67的一端带有一个悬挂点68，每个悬挂点与耦合器56上的三个单独安装措施64之一重合。耦合器56可以通过焊接夹固定到金属悬臂悬挂上。
如图2所示，并与图1的现有技术激励器14相反，悬挂点68在激励器厚重元件(在此情况下为磁体组件48、50、52)的质心66的平面内。从而激励器平衡，并且可以缓解激励器非水平取向安装时在重力作用下悬挂蠕移的问题。也可以理解到这种平衡将有助于减少厚重的磁铁组件相对于音圈的不期望的摇动模式。
此外，这种结构在激励器的垂直安装位置(即，桌面多媒体、图片扬声器用途等)和水平安装位置(即，顶棚扬声器)都提供了更刚性的横向支撑。从而，可以防止由磁路气隙内音圈位置的不稳定支撑而造成的线性失真。
另外，磁铁组件相对于音圈的稳定支撑允许间隙公差缩小，由此提供了更大的灵敏度和有效的力。
优选地是，悬挂支撑点60朝向激励器的周边并位于比传统构造中更大的径向直径处。所形成的附加支撑可以使回复力提高，从而控制残余的不希望的非对称运动。尤其是，线性磁铁运动的稳定性得以加强，且在平板的驱动点处提供了线性施加的机械力N。
在所示的特定实施例中，激励器40为令人感兴趣的轻重量、纤细和坚固，具有25mm的直径、4ohm阻抗和短音圈54，音圈通过安装于安装设施64之一上的音频接头62接收信号。
可以理解的是本发明的第一方面不局限于上面详述的实施例。例如，悬挂装置可以为金属或聚合物或强化的织物的波纹箔片的支架。另外，悬挂装置可以为支臂型悬臂的形式，它可以由聚合物或例如不锈钢或铍青铜的薄金属制成。悬挂装置可以由低腐蚀的金属合金制成，以用于高应力(stress)环境下。这种金属合金通常耐潮湿和温度的不利影响，并低疲劳，具有良好的长期稳定性。悬臂悬挂装置也可以通过热成形模压或模制而形成，例如对于箔片或薄板悬挂装置。悬挂装置可以例如通过螺栓和双头螺栓结构和另外为了减小质量而利用粘结剂附着到耦合器上。另外，悬挂装置可以与耦合器共同模制或模制成一体。
也可以理解到的是通过将激励器在磁铁组件的质心平面内附着到悬挂装置上，悬挂装置的一部分质量将在声辐射器的驱动点处加到激励器的质量上。于是，激励器的设计可以将这个附加质量考虑在内。
至于包括夹于磁杯和极靴之间的磁铁、围绕磁体限定磁隙的磁杯的磁铁组件，磁杯可以填充以适当粘度的保持流体(retentive fluid)，以阻尼音圈的运动。这种流体也可以提供散热。
最后，应理解到虽然第一方面的厚重元件更有可能是电磁马达系统的磁铁组件，但是本发明确实包括如下的非电磁结构和电磁结构，即，在该结构中音圈或其等价物实现厚重元件的作用。
图4A和4B是包括有与图2中的类似但厚度减小的激励器40的扬声器激励器组件70的透视图和剖面图。相同的附图标记用于两个激励器中的公共特征。然而，图示的取向已经颠倒，以便更好地图示本发明第二方面，即，更好地图示用于以不可重复方式附着到扬声器平板(未示出)表面上的基板86。为此目的，基板表面87形成有环形沟槽88，以容纳粘结剂。
基板86又设置了螺纹连接90，它使得激励器40可以可拆卸地-并从而可重复地接合。如前面实施例中，包括磁铁48、极靴50和磁杯52构成的磁铁组件。这个组件由悬挂支架60悬挂，以相对于耦合元件56运动(由箭头92标示)。在所示示例中，根据本发明第一方面，支架60的内周安装到磁杯52上，以便它作用在大致穿过磁铁组件质心的平面66内。
支架60的外周例如借助于螺栓93附着到耦合元件56的安装设施64上。如在前面的实施例中的，耦合元件56也带有骨架55，在骨架上缠绕音圈54。如公知的，骨架安装在由极靴50和磁杯52的端部形成的环形空隙94中，在通过接头62供给电驱动信号时，激励磁铁组件运动。波纹状密封件94保护音圈和间隙免于灰尘、潮湿等，但不阻碍这种运动。
在耦合元件56和基板86之间的可拆卸螺纹连接的可靠性在所示实施例中由形成在基板86上的棘爪95确保，该棘爪95于形成在耦合元件56上的相应齿条96啮合。以本身公知的方式，棘爪和齿条的齿倾斜成允许螺纹连接拧紧，但在无干预情况下防止其解脱，而脱开棘爪和齿条。这种干预(例如借助于螺丝刀)使得激励器40可以拆下，并使得更换单元可以快速、容易并与平板和基板86之间的粘结剂粘结无关地安装。
虽然上面结合根据本发明第一实施例的激励器加以描述，但是应理解到第二方面可以独立地在激励器设计中实现。也应该理解到可以使用其他结构，例如螺纹连接和棘爪锁紧结构。类似地，可以使用用于不可重复地将基板附着到声音辐射扬声器平板上的粘结剂的替代方案，或实际上，基板可以与平板形成为一体。
图5示出与图2激励器40类似的激励器98，但是该激励器98具有结合到耦合器56的侧壁63中的环形柔性元件97。柔性元件97比悬挂支架60的柔性低，并以机械串联形式连接到耦合器中位于音圈上的区域和耦合器中附着悬挂装置或定位电引出接头的区域之间。通过添加柔性元件，相对于电引出接头和悬挂装置，在驱动点处可以实现较低的有效质量。
柔性元件可以具有比悬挂元件更低的柔性，以便不影响悬挂装置。尽管如此，柔性元件可以作用为在高频处将悬挂装置的质量比例从音圈组件中分离。从而，柔性部分应改善高频带宽，而不影响激励器系统的主谐振。柔性部分也可以为激励器引入第二谐振，这可以调节激励器的整个频率响应。激励器系统还可以包括阻尼以控制寄生谐振。阻尼可以为弹性层和/或黏弹性层的形式，它与柔性部分或悬挂装置中可能引入阻性阻尼(resistivedamping)的任一个接触。
Claims (14)
1.一种用于声辐射器的惯性激励器，该激励器包括：
厚重元件；
耦合元件，其适于附着到声辐射器上，并适于相对于厚重元件运动；
马达，用于相对于厚重元件移动耦合元件；以及
柔性悬挂装置，用于相对于耦合元件支撑厚重元件，
其中，柔性悬挂装置作用在穿过厚重元件质心的平面内，由此减小因厚重元件的重量所产生的任何作用于悬挂装置上的力矩。
2.如权利要求1所述的惯性激励器，其中，所述马达是电磁的。
3.如权利要求2所述的惯性激励器，其中，所述耦合元件包括音圈组件，而厚重元件包括磁铁组件。
4.如上述权利要求中任一项所述的惯性激励器，其中，悬挂装置是平面的。
5.如上述权利要求4所述的惯性激励器，其中，悬挂元件是由金属或聚合物或强化的织物的波纹箔片形成的支架。
6.如权利要求1或3所述的惯性激励器，其中，悬挂装置为支臂型的悬臂形式。
7.如权利要求4所述的惯性激励器，其中，悬挂装置由聚合物或薄金属制成。
8.如权利要求1所述的惯性激励器，其中，悬挂装置与耦合器共同模制或一体模制。
9.如权利要求3所述的惯性激励器，还包括柔性元件，其以机械串联形式连接在耦合器中位于音圈上的区域和耦合器中附着悬挂装置或定位电引出接头的区域之间。
10.如权利要求10所述的惯性激励器，其中，柔性元件的柔性低于悬挂装置的柔性。
11.如权利要求1所述的惯性激励器，还包括阻尼，以控制寄生谐振。
12.如权利要求1所述的惯性激励器，其中，磁铁组件包括夹在磁杯和极靴之间的磁铁、限定磁隙的磁杯，该磁铁填充以适当粘度的保持流体，以阻尼音圈的运动。
13.如权利要求1所述的惯性激励器，还包括提供回复力的支撑件，以控制残余的不期望的非对称运动，该支撑件朝向激励器的周边定位。
14.一种弯曲波扬声器，其包括声辐射器，以及在其上安装的用于在声辐射器中激励弯曲波振动的惯性激励器，所述惯性激励器包括厚重元件；附着到声辐射器上并适于相对于厚重元件运动的耦合元件；用于相对于厚重元件移动耦合元件的马达；以及用于相对于耦合元件支撑厚重元件的柔性悬挂装置；其中，柔性悬挂装置作用在穿过厚重元件质心的平面内，由此减小因厚重元件的重量所产生的任何作用于悬挂装置上的力矩。
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