CN1306852C - 扩音器、振动膜和振动膜的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种振动膜，该振动膜是通过喷注模制热塑树脂同模制造出其圆顶部、音圈接合部、圆锥部和周边部而获得。圆顶部的中央部的厚度制得厚，从而此部的共振振幅变小。此外，环形肋与音圈接合部设置成一体，以增强振动膜与音圈线圈架之间的接合强度。因此，音圈的电磁驱动力可有效地传递至振动膜，从而扩音器可获得极好的特性。
Description
发明领域
本发明涉及一种用于重现音频信号的高频声扩音器，并涉及这种扩音器用的振动膜以及振动膜的制造方法。
发明背景
近年来，随着对拟重现的音乐源数字化，具有更为优越特性的扩音器，已经被与音频相关的工业要求作为音频输出装置。致于扩音器的特性，要求传统的扩音器在诸如更高的输出音平、更小的失真和更恒定的频率响应等方面进行改进。特别是获得一种对声音质量影响很大的重现高频声扩音器(也指高音喇叭)的振动膜，并建立这种振动膜的制造方法已日益重要。在传统用于重现高频声的扩音器中，使用由聚合物薄膜或片形树脂制成的圆顶形振动膜。这里，圆顶形薄膜是在金属模中加热模制聚合物薄膜或片形树脂而成的。
图1为一横截面图，示出了一种根据现有技术用聚合物薄膜制成的扩音器结构的例子，该图示出扩音器中轴线以右的半部。如图所示，圆顶形振动膜1为一种对聚合物薄膜或片形树脂加热加压而制成的振动膜，其中，制出了圆顶部2、圆顶中央部3、音圈接合部4、环绕部5a和构架粘贴部5b。这里，环绕部5a和构架粘贴部5b均属于周边部5。构架粘贴部5b被限定为粘接在构架13的贴附表面上的那部分。环绕部5a被限定为周边部5上因振动膜1振动而弹性变形的部分。此环绕部被称为平面边缘。此外，圆顶中央部3被限定为圆顶部2的顶部，而音圈接合部4被限定为圆顶部2的下部。
音圈线圈架6为一种圆柱形元件，用薄铝片、薄高聚合物片、纸片或类似材料制成。线圈架的顶部边缘借助于粘接剂7粘接在音圈接合部4上。产生电磁驱动力的音圈7，环绕音圈线圈架6的下部卷绕。圆形顶板8设置在音圈线圈架6内，而杯形磁轭9设置在音圈线圈架6外。此外，磁铁10设置在顶板8的下表面与磁轭9的平直平面之间。顶板8、磁铁10和磁轭9构成一磁回路11。于是，在顶板8外侧周边与磁轭9内侧周边之间的间隙变成一环形磁间隙12。
周边部5制成环形板，并以其构架粘贴部5b插入贴附在构架13上。音圈7设置在环形磁间隙12内，当对应于声频信号的驱动电流供入音圈而产生平行于音圈线圈架6中心线方向的电磁驱动力时，允许音圈线圈架6作活塞运动式振动。这种往复运动式振动被传递至音圈接合部4，使振动膜1沿轴心线方向振动。在振动膜1的刚性大而振动膜的当量质量小的情况下，当圆顶中央部3被包括在内时，圆顶部2一起振动。此时，环绕部5a弹性变形。照这样，从振动膜1发射的声音的相位变成相同的，于是，音量速度(volume velocity)变成与音频信号相等。
对这种圆顶形振动膜的传统制造方法具体说明如下。图2为横截面图，示出了制造圆顶形振动膜所用金属模主要组成部分的结构。这种圆顶形振动膜传统上用于重现高频范围声音的高音喇叭。因此，扩音器的材料一般是用片形树脂材料20。片形树脂材料的厚度例如为50μm。图3为一横截面图，示出了用图2所示金属模21制造圆顶形振动膜22的情况。振动膜22与图1所示振动膜有部分不同，它具有圆顶部23、圆顶中央部24、音圈接合部25、圆锥部26、卷状环绕部27和构架粘贴部28。不过，图1所示圆顶形振动膜1的制造方法与图3所示振动膜22的制造方法本质上相同。
图2所示金属模21是由形状为凸金属模的热压金属模29和形状为凹金属模的热压金属模30构成。热压模组件29和热压模组件30的模制侧面具有大体相同的形状，用于加热的加热器29a和30a安装在相应的金属模中。每一金属模具有模制圆顶部用的模制侧面、模制音圈接合部用的模制侧面、模制圆锥部用的模制侧面、模制卷状环绕部用的模制侧面和模制构架粘贴部用的模制侧面。热压模组件29安装在柄29b上，使能相对于静止的热压模组件30，在加压位置和释放位置之间移动。
为了制造振动膜22，将片形树脂材料20放在热压模组件30的加压表面上，对相应金属模的加热器29a、30a通电，使相应金属模加热至预定温度。然后，通过柄29b对具有凸模的热模组件29加压，使两金属模之间的压力保持在预定值。于是，树脂材料20变软和熔融，从而塑性变形成金属模具21的模制尺寸的形状。
用这种方式获得的振动膜22，具有图3所示圆顶形，而其厚度则根据具体部位不同而不同。构架粘贴部28和圆顶部23的中部变成50μm，此厚度为材料模制前的厚度，而在有些部分倾向于变薄，如圆顶中央部24变成20μm，音圈接合部25变成35μm，卷状环绕部27变成40μm。
在这种形式的圆顶形振动膜中，尽管希望能保证整个具有相同的厚度是理想的，但在许多情况下，热压模组件29、30之间的压力，沿振动膜的整体分布是不均匀的。因此，厚度的变化取决于其在振动膜22上的相应部位。特别是圆顶部23中部的厚度与圆顶中央部24的厚度和音圈接合部25的厚度差别大。这是因为树脂材料20在加压模制时，当其接触热压模组件29、30的凸表面，所接受的压力强度局部变化，于是，被拉伸部的面积扩展，相应每一部位的厚度改变，于是具有不同的厚度值。特别是本质上要求具有刚度以重现高频声或减小失真的部分例如圆顶中央部24和圆锥部26变薄，而其它部分制得厚。因此，衰减增大，这是因为局部共振和薄的部分的振幅变得比共振时所应有的振幅更大。于是存在音平特性的峰值或失真增大的问题。此外，由于圆顶部23的下部变薄，从音圈7的力传递变得不充分，因此存在高频范围的重现特性降低和输入—输出特性品质降低这些问题。
用于高频扩音器的振动膜，要求在所重现的较高频率范围，具有平坦的频率特性曲线、声音转换效率高、具有宽广的方向特性以及类似的特性。因此，绝大部分振动膜尺寸小，传统上是通过对片形树脂材料20加热加压制成如图1所示的圆顶形，或如图3所示与圆锥部26制成一体，该圆锥部为环绕圆顶部23的短圆锥。然后，将构架粘贴部28在圆锥部26的外周边固定，该构架粘贴部具有平直环形表面，以固定在图1中构架13的周边部。
特别是，变成音圈接合部25的部分，被压在热压模组件29、30的凸表面，于是，此接合部位变薄而比其它部位更脆弱。在这种情况下，从音圈7传递至音圈线圈架6的振动，由于声顺或称声容抗在音圈接合部25变得衰减，从而导致传输损失。因此，所要求的振动模式不能充分地传送。于是，不能指望对输入的音频信号精确地重现声音，此外，音圈接合部25变弱，从而这部分变为响应小的输入。另外，还存在音圈接合部25在粘接步骤中产生变形的问题。
这样，根据传统加压模制方法，在片形树脂材料20被模制时，由于所接受压力强度强弱不同，树脂材料20被局部拉伸，于是圆顶形振动膜1或22的厚度均匀性不能在各相应部分得到保持。对于单个振动膜而言，相同部分的厚度变化变得更大。因此频率特性发生变化。此外，在要求具有刚度的部份，不能保证足够的厚度。特别是不可能通过控制振动膜的厚度，以获得对所希望的刚度实现控制。
此外，当用片形材料模制的情况下使用薄树脂材料20时，在构架粘贴部5b或28处容易发生弯曲或其它变形，而此构架粘贴部是压住并固定在构架13上的，这样，要使整个周边都牢靠地贴附在构架上就不可能实现。因此，在大量生产并要求保证高质量振动膜的情况下，难于将树脂材料20的厚度减小到某种水平或更薄，从而厚度实际上受到限制。此外，由于树脂材料20传统上使用大量生产的设备制造，而在厚度不能满足工业标准或其中树脂材料被改变的情况下，就产生材料成本变高和振动膜不能以低成本制造的问题。此外，变成构架粘贴部5b或28的部分，使用压力机冲制成具有所需要的外部直径，因此，就存在未冲成成品的其余部分变成废料的结果，于是，材料损失增加。
发明概述
本发明的技术方案如下：
根据本发明，提供一种扩音器，其包括：振动膜，该振动膜使空气振动，并具有至少一圆顶部和一周边部，振动膜的厚度根据其相应的位置设置成设计值；音圈线圈架，为圆柱形，并制出与所述振动膜接合的接合部；音圈，环绕所述音圈线圈架的周边部卷绕；磁回路，给予所述音圈以电磁驱动力；其中：所述振动膜是通过对塑性树脂进行喷注模制而同模制造所述圆顶部和所述周边部而获得的；以及所述振动膜的中央部的厚度被制造得大于所述振动膜其它部分的厚度。
优选地，所述振动膜的音圈接合部的厚度以及所述中央部的厚度都被制得大于所述振动膜其它部分的厚度。
优选地，所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；环绕部和构架粘贴部，设置在所述周边部；和音圈接合部设有环形肋，用于与所述音圈线圈架进行接合，此音圈接合部沿所述圆顶部和所述圆锥部之间的边界设置。
优选地，所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；环绕部和构架粘贴部，设置在所述周边部；和音圈接合部设有环形肋，用于与所述音圈线圈架进行接合，此音圈接合部沿所述圆顶部和所述圆锥部的边界设置；和所述圆顶部的大体呈同心圆形状的中央部的厚度，大于所述振动膜其它部分的厚度。
优选地，所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；和所述圆顶部的中央部的厚度大于所述振动膜其它部分的厚度。
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优选地，所述卷状环绕部的厚度小于所述圆顶部的平均厚度。
优选地，所述圆顶部的有效发散射面积与所述圆锥部的有效发射面积大体相等。
优选地，所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；音圈接合部设有环形肋，用于与所述音圈线圈架进行接合，此音圈接合部沿所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界设置；所述圆顶部的中央部的厚度大于所述振动膜其它部分的厚度；和其中，所述构架粘贴部的厚度至少比所述圆顶部的平均厚度大两倍。
优选地，所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；音圈接合部的厚度以及所述圆顶部中央部的厚度，均大于所述振动膜其它部分的厚度，此音圈接合部沿所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界设置；和数个圆顶肋部设置在从所述圆顶部的顶部附近到圆顶部的下端部附近的区域，其厚度大于周边部的厚度。
优选地，所述圆顶肋部环绕所述圆顶部的中心设置成圆弧段形。
优选地，所述圆顶肋部在从所述圆顶部的中心至周边部的区域内设置成放射形。
优选地，所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；音圈接合部的厚度以及所述圆顶部中央部的厚度，均大于所述振动膜其它部分的厚度，此音圈接合部沿所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界设置。和所述圆锥部由圆锥角为α1的第一圆锥部和圆锥角为α2(≠α1)的第二圆锥部构成。
根据本发明，提供一种扩音器的振动膜，其特征在于，此种由圆顶部与圆锥部相接合的混合型振动膜，是使用凸模组件和凹模组件、通过从其喷注口喷注经加热熔化的模制材料同模制造而成的，此振动膜具有：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；和所述振动膜的周边部，环绕所述圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部，用于将振动膜设置在扩音器构架上，其中，所述振动膜的每一部分的厚度制成具有所希望的厚度。
优选地，所述用于模制的材料为热塑树脂；和所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
优选地，所述用于模制的材料为金属基材料；和所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
根据本发明，提供一种用于扩音器振动膜的制造方法，其特征在于，通过利用凸模组件和凹模组件从喷注口喷注经加热熔化的模制材料进行圆顶与圆锥混合型振动膜每一部分的同模制造，以获得所希望的厚度，该振动膜具有：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；和所述振动膜的周边部，环绕所述圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部，用于将振动膜设置在扩音器构架上。
优选地，所述用于模制材料为热塑树脂；和所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
优选地，所述用于模制材料为热塑树脂；和所述振动膜的所述周边部包括：卷状环绕部，其横截面为圆弧形，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述卷状环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
优选地，所述用于模制材料为金属基材料；和所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
优选地，所述用于模制材料为合成橡胶；和所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
根据本发明，提供一种用于扩音器振动膜的制造方法，其特征在于，通过利用凸模组件和凹模组件从喷注口喷注经加热熔化的模制材料进行圆顶与圆锥混合型振动膜每一部分的同模制造，以获得各自所希望的厚度，该振动膜具有：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；和周边部，此周边部包括环绕部和构架粘贴部，该环绕部环绕圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部，而该构架粘贴部环绕所述环绕部的周边部设置，用于设置在扩音器的构架上。
优选地，所述喷注口的喷注孔设置在所述凸模组件上，以使其设置在所述圆顶部的中心部。
优选地，所述喷注口的喷注孔设置在所述凸模组件上，以使其设置在所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界处。
优选地，所述喷注口的喷注孔设置在所述凸模组件上，以使其设置在所述构架粘贴周边部。
优选地，给予所述振动膜圆顶部压力的中央突柱，沿静止的所述凹模组件的中央轴线设置，使其能自由滑动；和所述振动膜在模制完成后从所述金属模释放，这是借助于允许所述中央突柱伸出实现的，中央突柱的伸出是在其处于设定位置并完成了材料的喷注模制后进行的。
优选地，给予所述振动膜的所述构架粘贴部压力的数个周边突柱，平行于静止的所述凹模组件的中央轴线设置，使其能自由滑动；和所述振动膜在模制完成后从所述金属模释放，这是借助于允许所述周边突柱伸出实现的，周边突柱的伸出是在其处于设定位置并完成了材料的喷注模制后进行的。
根据本发明，提供一种用于扩音器振动膜的制造方法，其特征在于，该制造方法是通过切削加工金属基材料块的工序，整体制成下列各部分以分别获得各自希望的厚度，所述各部分包括：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；环绕部，绕所述圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，绕所述环绕部的所述周边部设置，此构架粘贴部设置在扩音器构架上。
根据本发明，提供一种用于扩音器振动膜的制造方法，其特征在于，该制造方法是通过切削加工金属基材料块的工序，整体制成下列的各部分以分别获得各自希望的厚度，所述各部分包括：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；卷状环绕部，其截面为圆弧形，绕所述圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，绕所述卷状环绕部的所述周边部设置，此构架粘贴部设置在扩音器构架上。
本发明的扩音器设有一种振动膜，该振动膜至少具有圆顶部和周边部，其中，其相应部分的厚度均设置成设计值，振动膜使空气振动，圆柱形音圈线圈架与振动膜连接，音圈绕组环绕音圈线圈架的外周边部卷绕，磁路用于对音圈提供电磁驱动力。在这种结构中，振动膜在高频区共振时的振幅得到控制，高频区重现频率的峰值与谷底被控制在最小，且在宽频带范围的低衰减特征得到应用。
此外，本发明的振动膜的特征在于，借助于使用凸模组件与凹模组件，通过从喷注口喷注模制材料，使振动膜的各部分均同模制造出，且分别具有所希望的厚度，振动膜的这些部分包括：圆顶部，本质上为半球形；圆锥部，设置在圆顶部的外周边，并具有圆锥表面；环绕部或卷状环绕部，设置在圆锥部的外周边，弹性地支承圆锥部；构架粘贴部，用于固定在扩音器构架上，该构架设置在环绕部或卷状环绕部外周边。通过对这种材料使用这种喷注模制方法同模制造，振动膜的圆顶部、圆锥部、环绕部和构架粘贴部的厚度被控制在预定值，因此，可获得所希望的频率特性。
此外，本发明振动膜的第一种制造方法使用一种凸模组件和一凹种模组件，并从喷注口喷注模制材料，因此，震动膜的各部分均同模制造出，且分别具有所希望的厚度，振动膜的这些部分包括：圆顶部，本质上为半球形；圆锥部，设置在圆顶部的外周边，并具有圆锥表面；环绕部或卷状环绕部，设置在圆锥部的外周边，弹性地支承圆锥部；构架粘贴部，用于固定在扩音器构架上，该构架设置在环绕部或卷状环绕部的外周边。
此外，本发明振动膜的第二种制造方法是在一金属基材料块上进行切削工序，从而整体制出振动膜的各部分，使其分别具有所希望的厚度，振动膜的这些部分包括：圆顶部，本质上为半球形；圆锥部，设置在圆顶部的外周边，并具有圆锥表面；环绕部或卷状环绕部，设置在圆锥部的外周边，弹性地支承圆锥部；构架粘贴部，用于固定在扩音器构架上，该构架设置在环绕部或卷状环绕部的外周边。
对附图的简要说明
图1为横截面图，示出了根据现有技术的一种扩音器结构的一半；
图2为一种用于模制根据现有技术的扩音器振动膜的金属模具横截面的原理图；
图3为横截面图，示出了根据现有技术制造获得的扩音器振动膜的结构；
图4为根据本发明实施例1的扩音器结构的横截面图；
图5为前视图，示出了根据本发明实施例1的扩音器振动膜的结构；
图6为透视图，示出了根据本发明实施例1的扩音器的外观；
图7为横截面图，示出了根据本发明实施例2的扩音器结构(第1部分)的一半；
图8为横截面图，示出了根据本发明实施例2的扩音器结构(第2部分)的一半；
图9为横截面图，示出了根据本发明实施例3的扩音器结构的一半；
图10为横截面图，示出了根据本发明实施例4的扩音器结构(第1部分)的一半；
图11为横截面图，示出了根据本发明实施例4的扩音器结构(第2部分)的一半；
图12为横截面图，示出了根据本发明实施例5的扩音器结构的一半；
图13为横截面图，示出了根据本发明实施例6的扩音器结构(第1部分)的一半；
图14为横截面图，示出了根据本发明实施例6的扩音器结构(第2部分)的一半；
图15为横截面图，示出了根据本发明实施例7的扩音器结构的一半；
图16为横截面图，示出了根据本发明实施例8的扩音器结构的一半；
图17为特性曲线图，示出了根据实施例8的扩音器的声压值与频率特性关系的分析结果；
图18为横截面图，示出了根据本发明实施例9的扩音器结构的一半；
图19为横截面图，示出了根据本发明实施例10的扩音器结构的一半；
图20为平面视图，示出了根据实施例10的扩音器振动膜的结构(第1部分)；
图21为平面视图，示出了根据实施例10的扩音器振动膜的结构(第2部分)；
图22为特性曲线图，示出了根据实施例10的扩音器的声压值与频率特性关系的分析结果；
图23为说明根据实施例10的扩音器振动膜振动模式的视图；
图24为特性曲线图，示出了根据实施例10的扩音器的声压值与频率特性关系的分析结果；
图25为平面视图，示出了根据实施例10的扩音器振动膜的结构(第3部分)；
图26为横截面图，示出了根据本发明实施例11的扩音器结构的一半；
图27为特性曲线图(第1部分)，示出了根据实施例11的扩音器的声压值与频率特性关系的分析结果；
图28为横截面图，示出了根据本发明实施例11的扩音器振动膜结构的一半；
图29为特性曲线图(第2部分)，示出了根据实施例11的扩音器的声压值与频率特性关系的分析结果；
图30为横截面图，示出了根据本发明实施例11的扩音器振动膜结构的一半，以用于进行比较；
图31为金属模的横截面原理图，该金属模用于喷注模制根据本发明的扩音器振动膜；
图32为横截面图，示出了根据本发明实施例12获得的扩音器振动膜结构；
图33为示出根据实施例12所获得的振动膜(第1部分)结构外观的视图；和
图34为示出根据实施例12所获得的振动膜(第2部分)结构外观的视图。
对推荐实施例的说明
(实施例1)
对根据本发明实施例1的扩音器的振动膜结构结合附图进行主要说明如下。这里，在本实施例的各图中，与现有技术相同的部分用与其相同的符号表示(特别是磁回路)，对其详细说明均予省略。图4为横截面图，示出了根据本实施例扩音器的结构。图5为平面视图，示出了本实施例振动膜的结构。图6为透视图，示出了本实施例扩音器的外观。正如在这些图中所示，此扩音器制成除音圈线圈架6、音圈7、顶板8、磁轭9、磁铁10和构架13外，包括圆顶形振动膜40，此振动膜具有新的横截面形状。
此振动膜40是通过熔化易获得的合适树脂材料并喷注入喷注模制用的金属模而制成圆顶形，该树脂材料包括诸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)等热塑树脂材料，圆顶形的横截面图示出一圆弧形或近似半球形。对振动膜40的制造方法在下面说明。如图4所示，振动膜40与圆顶部42制成一体，此振动膜包括圆顶中央部41、音圈接合部43和周边部44。圆顶中央部41是圆顶部42的顶部，而音圈接合部43是圆顶部42的下部。
在预定直径的同心圆内，块形部41a在振动膜40的圆顶中央部41内制出。在振动膜40中，块形部41a厚，而其余部分比块形部41a薄，且具有大体均匀的厚度。当圆顶部42的平均厚度例如为50μm时，块形部的厚度为200μm。通常，最好圆顶中央部41的厚度为圆顶部42平均厚度的两倍或更大。周边部44由环绕部44a和构架粘贴部44b构成。环绕部44a是指周边部44中因圆顶部42振动而弹性变形的部分，而构架粘贴部44b是指贴附在构架13上的部分。平面形状的环绕部44a不是有意地设计成不同于构架粘贴部44b，而是当周边部44是环形平板形时有功能上的区别。这样的周边部44与音圈接合部43制成一体并贴附在构架13上。
音圈线圈架6通过使用粘接剂45设置在音圈接合部42上。音圈线圈架6用铝薄片、薄高聚合物薄片、纸片或类似薄片制成圆柱形。音圈7环绕音圈线圈架6的下端卷绕，于是磁回路11产生一电磁驱动力。圆盘形顶板8和圆柱形磁铁10设置在音圈线圈架6内。磁铁10以磁铁的下端设置在磁轭的平板部。磁轭9内周边与顶板8外周边之间的间隙形成环形磁间隙12。音圈7设置在环形磁间隙12内。磁回路11为由顶板8、磁铁10、磁轭9和环形磁间隙12构成的磁通道。
构架13设置在磁回路11的外侧，就是说，设置在磁轭9的圆柱部。因此，振动膜40被构架13通过环绕部44a保持以便自由振动。
当音频信号的驱动电流输入音圈7，由于在环形磁间隙12内的磁通量，电磁力产生一沿z轴轴线方向的驱动力，此z轴为扩音器的中心轴线。因此，音圈线圈架6作活塞式运动。振动于是经过音圈接合部43传递至振动膜40。当驱动频率变高时，圆顶中央部41共振，于是，通常这部分以比圆顶部42其它部分的振幅更大的振幅振动。不过，在本实施例中，厚度大的块形部41a在圆顶中央部41内制出，共振的最大振幅在这里发生，因此，由于这部分的质量效应产生共振的阻尼作用。相应地获得在共振时产生的声音水平峰值降低的结果。
(实施例2)
下面结合附图对根据本发明实施例2的扩音器的振动膜结构进行主要说明。这里，在本实施例的附图中，相同的符号用于表示与实施例1和现有技术中相同的部分，对其详细说明均予省略。
图7为横截面图，示出了本实施例的扩音器的结构的一半。在本实施例的说明中，以及在以后，横截面图示出扩音器主要结构的半部，因为其结构是对称于轴线的。如图7所示，此扩音器制成包括音圈线圈架6、音圈7、顶板8、磁轭9、磁铁10、构架13和振动膜50，此振动膜具有新的横截面结构。
振动膜50为圆顶形振动膜，圆顶部的横截面为圆弧形，震动膜由圆顶部51、音圈接合部52和周边部53制成一体而构成。音圈接合部52为圆顶部51的下端部，并制成比圆顶部51更厚，如图7所示。这是为了将音圈7的驱动力无误地传递至振动膜50。不是音圈接合部52的其它部分具有大体均匀的厚度。周边部53由环绕部53a和构架粘贴部53b构成。音圈线圈架6借助于粘接剂54设置在音圈接合部52上。于是，构架13通过周边部53保持振动膜50。
当音频信号的驱动电流输入音圈7，由环形磁间隙12内的磁通量而产生的电磁力，沿z轴轴线方向生成一驱动力。于是，音圈线圈架6进行活塞式运动。振动因此经过音圈接合部52传递至振动膜50。由于音圈接合部52比圆顶部51厚，即使在音圈线圈架6的驱动力增加或频率变得更高的情况下，振动膜51由于提高了刚性而并不局部变形。因此，音圈线圈架6可无误地将驱动力传递至振动膜51。
图8为一平面视图，示出了一例子，其中，除上述音圈接合部加厚外，振动膜50的圆顶中央部制得厚。这里，块形部55a厚，设置在(圆顶中央部-译注)同心圆内，以便使振动膜50的圆顶中央部55具有大的厚度。当驱动频率变得更高，振动膜50的圆顶中央部55更容易共振，从而具有更大的振幅。但是，在块形部55a厚且设置在圆顶中央部55的情况下，圆顶中央部55过大的振幅，由于质量效应的阻尼作用而受到约束。因此，在共振时产生的音平(sound level)峰值会被降低。
(实施例3)
下面结合附图对根据本发明实施例3的扩音器的振动膜结构进行主要说明。这里，在本发明的附图中，与实施例1中相同的部分用与其相同的符号表示，对其详细说明均予省略。
图9为横截面图，示出了本实施例的扩音器的结构的一半。如图所示，此扩音器制成包括音圈线圈架6、音圈7、顶板8、磁轭9、磁铁10、以及构架14和振动膜60，此振动膜具有新的横截面形状。
振动膜60是通过将圆顶形振动膜与圆锥形振动膜合制成一体而获得，该圆顶形振动膜的横截面为图9所示圆弧形，而该圆锥形振动膜包括一圆锥部。振动膜60由包括圆顶中央部61的圆顶部62、音圈接合部63、圆锥部64和周边部65制成一体而构成。
块形部61a厚，设置在圆顶中央部61同心圆内。尽管振动膜60的块形部61a厚，但其余部分具有大体均匀的厚度。音圈线圈架6设置在圆顶的下端部。音圈线圈架6通过使用粘接剂66粘接在音圈接合部63上。圆锥部64在振动膜60上从音圈接合部63至周边部之间的区域制出。圆锥部64有一部分圆锥表面并为一振动膜，此振动膜以与圆顶部62相同方式使空气产生振动。圆锥部64相对于振动膜60的中心线(z轴轴线)具有预定的锥角。
周边部65与圆锥部64的外周边制成一体，使具有环绕部65a和构架粘贴部65b。圆顶部62和圆锥部64通过环绕部65a被构架14保持，使其能自由振动。构架14比图4至8中的构架13沿z轴方向的尺寸更长。这种形式使构架粘贴表面与圆锥部64偏置。
块形部61a的厚度为圆顶部62平均厚度的两倍或更大。圆锥部64的厚度和周边部65的厚度等于圆顶部62的平均厚度。
通过设置这种圆锥部64，振动膜的有效面积增大而音平可以提高。当驱动频率变高，振动膜60共振，于是圆顶中央部61的振幅变得更大。但是，由于块形部61a厚，且设置在共振时所生成的振幅最大的圆顶中央部61，由于质量效应会产生阻尼作用。因此，在共振时生成的音平峰值会降低。
(实施例4)
下面结合附图对根据本发明实施例4的扩音器的振动膜结构进行主要说明。这里，在本实施例中，相同的符号用于表示与实施例1中相同的部分，对其详细说明均予省略。
图10为横截面图，示出了本实施例的扩音器结构的一半。如图所示，此扩音器制成包括音圈线圈架6、音圈7、顶板8、磁轭9、磁铁10、构架14和振动膜70，此振动膜具有新的横截面形状。
振动膜70是通过将一圆顶形振动膜与圆锥形振动膜合制成一体而获得，该圆顶形振动膜的横截面为图10所示圆弧形，而该圆锥形振动膜包括一圆锥部。相应地，振动膜70具有这样的形状，其中圆顶部71、音圈接合部72、圆锥部73和周边部74为同模制造。
音圈接合部72设置在圆顶部71的下部，其厚度以与实施例2同样的方式制成大于圆顶部71平均厚度。这是为了将音圈7的驱动力无误地传输至振动膜70。不是音圈接合部72的其它部分具有大体均匀的厚度。
音圈线圈架6借助于使用粘接剂75设置在音圈接合部72上。圆锥部73在从音圈接合部72至振动膜70周边部之间的区域制出。圆锥部73是一振动膜，该振动膜以与圆顶部71相同的方式使空气产生振动，并相对于振动膜70的中轴线具有预定的圆锥角。周边部74在圆锥部73的外周边制成，以具有环绕部74a和构架粘贴部74b。构架粘贴部74b贴附在构架14上。
根据这种结构，即使在驱动力增加的情况下或频率变高的情况下，音圈线圈架6由于其刚性增大而并不变形，因此驱动力可无误地传递至振动膜70。
图11示出了一个例子，其中，除上述音圈接合部加厚外，振动膜70的圆顶中央部76制成具有大的厚度。这里，块形部76a厚，并设置在振动膜70圆顶中央部的同心圆内。当驱动频率变得更高，振动膜70共振，于是圆顶中央部76的振幅变得更大。但是，由于块形部76a厚，并设置在圆顶中央部76，由于其质量效应而产生阻尼作用。因此，在发生共振时的音平峰值会降低。
(实施例5)
下面结合附图对根据本发明实施例5的扩音器的振动膜结构进行主要说明。这里，在本实施例中，相同的符号用于表示与实施例1中相同的部分，对其详细说明均予省略。
图12为横截面图，示出了根据本实施例的扩音器的结构的一半。如图所示，此扩音器制成包括音圈线圈架6、音圈7、顶板8、磁轭9、磁铁10、构架14和振动膜80，此振动膜具有新的横截面形状。
振动膜80是通过将一圆顶形振动膜与圆锥形振动膜合制成一体而获得，该圆顶形振动膜的横截面为圆弧形，而该圆锥形振动膜是圆锥部的一部分。振动膜80由包括圆顶中央部81的圆顶部82、音圈接合部83、圆锥部84、环形肋85和周边部86制成一体而构成。
圆顶中央部81具有块形部81a，此块形部制成具有比圆顶部82的平均厚度大的厚度。这是为了减小圆顶部82的共振。环形肋85从音圈接合部83向音圈突起，并具有一高度差即凹台85a。此凹台85a与音圈线圈架6的外直径部或内直径部接合以加强音圈线圈架6在振动膜80上的粘接，并改善音圈线圈架6相对于振动膜80的定位精度(同轴度精度)。因此，音圈7的驱动力被无误地传递至音圈接合部83。尽管在图12中，环形肋85的凹台85a设置在与音圈线圈架6的外直径部接合的位置，也可以设置在与音圈线圈架6的内直径部接合的位置。此外，环形肋85可设置凹槽以取代凹台85a，以便跨越厚度方向保持音圈线圈架6(指从音圈线圈架壁的内外两面夹持-译注)。尽管圆顶中央部81的块形部81a厚，不是块形部的其它部分具有大体均匀的厚度。
音圈线圈架6通过使用粘接剂87设置在环形肋85的凹台部85a。圆锥部84在从音圈接合部83至振动膜80周边部之间的区域制成。圆锥部84是振动膜，它以与圆顶部82相同的方式使空气产生振动，并相对于振动膜80的中轴线具有预定的圆锥角。周边部86在圆锥部84的外周边制出，使具有环绕部86a和构架粘贴部86b。振动膜80通过环绕部86a被构架14保持以便自由振动。
当驱动频率变高，由于共振，圆顶中央部81的振幅趋向于变得比振动膜80其它部分的更大。但是，因为在圆顶中央部81制出的块形部81a厚，由于质量效应会产生阻尼作用。因此，当共振时产生的音平峰值会降低。
此外，由于音圈线圈架6与音圈接合部83的接触面积因环形肋89而增加，可获得音圈线圈架6的增强作用。因此，即使在驱动力增加的情况下或驱动频率变得更高的情况下，音圈线圈架6由于刚性提高而不变形，从而驱动力可无误地传递至振动膜80。
(实施例6)
下面结合附图对根据本发明实施例6的扩音器的振动膜结构进行主要说明。这里，在本实施例中，相同的符号用于表示与实施例1中相同的部分，对其详细说明均予省略。
图13为横截面图，示出了本实施例的扩音器结构的一半。如图所示，此扩音器制成包括音圈线圈架6、音圈7、顶板8、磁轭9、磁铁10、构架14和振动膜90，此振动膜具有新的横截面形状。
振动膜90是通过将一圆顶形振动膜与圆锥形振动膜合制成一体而获得，该圆顶形振动膜的横截面为圆弧形，而该圆锥形振动膜是圆锥部的一部分。振动膜90由包括圆顶中央部91的圆顶部92、包括环形肋93的音圈接合部94、圆锥部95、卷状环绕部96和构架粘贴部97制成一体而构成。
圆顶中央部91具有块形部91a，此块形部的厚度制成大于圆顶部92的平均厚度。这是为了降低圆顶部92的共振。环形肋93从音圈接合部94向音圈突出，并具有凹台93a。凹台93a与音圈线圈架6的外直径部或内直径部接合，以加强音圈线圈架6与振动膜90之间的粘接，并提高音圈线圈架6相对于振动膜90的定位精度。因此，音圈6的驱动力可无误地传递至音圈接合部94。
音圈线圈架6是通过使用粘接剂98设置在环形肋93的凹台93a处。圆锥部95在音圈接合部94至振动膜90的周边部之间的区域制出。圆锥部95是振动膜，此振动膜以与振动膜90相同的方式使空气产生振动，并具有相对于振动膜90中轴线成预定角度的锥角。卷状环绕部96环绕圆锥部95的外周边制成。当作为振动膜90主要部分的圆顶部92和圆锥部95振动时，卷状环绕部96相对于构架14弹性地支撑振动膜90。这种结构卷状环绕部96的工作，与实施例1至5的平面形环绕部相比，增加扩音器低频声音的重现能力。构架粘贴部97在卷状环绕部96的周边部制出，并贴附在构架14上。尽管块形部91a厚，振动膜90除音圈接合部94外具有大体均匀的厚度。这里，包括卷状环绕部96和构架粘贴部97的部分归入实施例1至5中相同功能的周边部。在下面的说明中，振动膜上并不直接对使空气振动作贡献的部分被看作周边部。
当驱动频率变高时，尽管振动膜90的圆顶中央部91的振幅趋向于变得比其它部分的振幅更高而共振，由于加厚的块形部91a是在圆顶中央部91制出，因此，由于质量效应而产生阻尼作用。于是在共振时产生的音平峰值会降低。
图14为局部横截面图，示出了本实施例中振动膜90的圆顶中央部91没有设置块形部的例子。在任何情况下，由于因环形肋93的设置而使音圈线圈架6与音圈接合部94的接触面积增大，取得了使音圈线圈架6增强的效果。因此，即使在驱动力增大的情况下或驱动频率变高的情况下，音圈线圈架6因刚性提高而不变形，于是驱动力可无误地被传递至振动膜90。
此外，通过设置卷状环绕部96，振动膜90的刚度与音圈线圈架6相比是降低了。因此，即使对于高频重现扩音器，其在中频区的重现能力也提高了。
(实施例7)
下面结合图15对根据本发明实施例7的扩音器的振动膜结构进行主要说明。图15为横截面图，示出了本实施例的扩音器结构的主要部分。这里，在本实施例的图15中，只示出与实施例6不同的部分，相同部分在图中未示出。
根据本实施例的振动膜90A，以与图14所示相同方式，将圆顶部92、圆锥部95、卷状环绕部96A和构架粘贴部97制成一体。卷状环绕部96A的厚度比振动膜90A的平均厚度小。于是在这种情况下，振动膜90A的刚度比音圈线圈架6的刚度进一步降低。因此，即使对用于重现高频声音的扩音器，其中频声音的重现能力也进一步提高。
(实施例8)
对根据本发明实施例8的扩音器的振动膜结构进行主要说明如下。本实施例扩音器的特征在于，圆顶部的声音有效发射面积和圆锥部的声音有效发射面积彼此大体相等，而其它部分与实施例3至7中的扩音器相同。
图16为横截面图，只示出了根据本实施例的扩音器振动膜部的一半。振动膜100的基本结构与实施例6或7中所示结构类似。振动膜100由圆顶部101、音圈接合部102、圆锥部103、卷状环绕部104和构架粘贴部105制成一体而构成。圆顶部101的中央是指圆顶中央部106。加厚的块形部106a在圆顶中央部106中制出。环形肋107在音圈接合部102制出。
特别是圆顶部101的发射面积S1和圆锥部103的发射面积S2在本实施例中制成彼此大体相等。圆锥部103的发射面积S2是包括卷状环绕部104内半部的有效发射面积。在高频区，圆顶部单独的共振频率设定为圆锥部103单独的共振频率的大约1.2至2倍。
对上述扩音器的频率特性说明如下。图17示出了特性曲线图，图中对每一扩音器的声压值与频率特性的关系，借助于有限元方法对每一部分进行计算。图中曲线A示出了圆锥部103的声压值与频率特性之间的关系。曲线B示出了圆顶部101的声压值与频率特性之间的关系。曲线C示出了圆顶部101和圆锥部103组合的总体声频特性。在此，曲线A和B分别示出了声音水平以10dB下降。正如从曲线A可知，圆锥部103的共振点大约在18kHz，所产生的峰值大约比10kHz的平均声平高10dB。此外，在低于共振点的频率范围，声平随频率增高逐渐增高。
另一方面，圆顶部101的主共振点为28kHz，在此共振点生成比邻近10kHz高10dp声平的峰值。此外，可以理解，在发生共振的低频范围，声平随频率增高而逐渐降低。在此例中，圆顶部101的共振频率为圆锥部103共振频率的1.6倍。只要在低于共振频率的频率范围相位相同，从圆锥部103的声音和从圆顶部101的声音均被重现，因此，表述声压值与频率特性关系的总特性曲线(曲线C)变得平缓。圆锥部103的共振峰值偏置于圆顶部101共振频率前一波谷之前，因为圆顶部的共振频率高。
如上所述，在本实施例的扩音器中，有效发射面积S1和S2接近相等，由于发生在高频区的共振的波峰和波谷可能彼此偏置。因此，声压值与频率特性的关系曲线在高频范围可变平坦。在有效发射面积间差别大的情况下，声平偏置将变得不同，而由于具有大面积部分的特性的影响，频率特性恶化。此外，在共振频率的量值差为两倍或更大的情况下，在发生波峰与波谷处的频率彼此大不相同，且对于声压值与频率特性之间的关系存在恶化的趋势。
(实施例9)
下面结合附图对根据本发明实施例9扩音器的振动膜结构进行主要说明。这里，在本实施例中，相同的符号用于表示与实施例1中相同的部分，对其详细说明均予省略。
图18为横截面图，示出了本实施例的扩音器结构的一半。如图所示，此扩音器制成包括音圈线圈架6、音圈7、顶板8、磁轭9、磁铁10、构架14和振动膜110，此振动膜具有新的横截面形状。
振动膜110是通过将一圆顶形振动膜与圆锥形振动膜合制成一体而获得，该圆顶形振动膜的横截面为圆弧形，而该圆锥形振动膜是圆锥部的一部分。振动膜110由圆顶部111、音圈接合部112、圆锥部113、卷状环绕部114和构架粘贴部115制成一体而构成。圆顶部111的中央是指圆顶中央部116。
圆顶中央部116具有块形部116a，此块形部的厚度制成大于圆顶部111的平均厚度。这是为了降低圆顶部111的共振。环形肋117从音圈接合部112向音圈突出，并具有凹台117a。凹台117a与音圈线圈架6的外直径部或内直径部接合，以加强音圈线圈架6与振动膜110之间的粘接，并提高音圈线圈架6相对于振动膜110的定位精度。
音圈线圈架6是通过使用粘接剂118设置在环形肋117的凹台117a处。圆锥部113在音圈接合部112至振动膜110的周边部之间的区域制出。圆锥部113是振动膜，此振动膜以与振动膜110相同的方式使空气产生振动，并具有相对于振动膜110中轴线成预定角度的锥角。卷状环绕部114绕圆锥部113的外周边制成。卷状环绕部114相对于构架14弹性地支撑作为振动膜110主要部分的圆顶部111和圆锥部113。
构架粘贴部115在卷状环绕部114的周边制出。在本实施例中，构架粘贴部115制成使其厚度比振动膜110的平均厚度足够大。振动膜110被构架14通过卷状环绕部114保持以便自由振动。
在构架粘贴部115的厚度制成为振动膜110的平均厚度的两倍或更大的情况下，用树脂制成的振动膜110可避免发生弯曲或扭曲，于是振动膜110的成品尺寸精度高。因此，在环形磁间隙12内音圈6接触顶板的间隙缺陷或产品成形变形的增加得以避免，从而振动膜的生产率可以提高。尽管在本实施例中，加厚的块形部116a设置在振动膜110的圆顶中央部116，振动膜可以具有均匀的厚度。
(实施例10)
下面结合附图对根据本发明实施例10扩音器的振动膜结构进行主要说明。这里，在本实施例中，相同的符号用于表示与实施例1中相同的部分，对其详细说明均予省略。
图19为横截面图，示出了本实施例的扩音器结构的一半。如图所示，此扩音器制成包括音圈线圈架6、音圈7、顶板8、磁轭9、磁铁10、构架14和振动膜120，此振动膜具有新的横截面形状。
振动膜120是通过将一圆顶形振动膜与圆锥形振动膜合制成一体而获得，该圆顶形振动膜的横截面为圆弧形，而该圆锥形振动膜是圆锥部的一部分。振动膜120由圆顶部121、音圈接合部122、圆锥部123、卷状环绕部124和构架粘贴部125制成一体而构成。
圆顶部121包括圆顶中央部126和圆顶肋部127。环形肋128在音圈接合部122内制出。圆顶中央部126具有块形部126a，其厚度大于圆顶部121的平均厚度。圆顶肋部127在圆顶部121上制成向外突出的凸起部。
图20为一平面视图，示出了根据本实施例的振动膜120的结构例子(第一部分)，并示出振动膜的右半部。图20所示圆顶肋部127a为以同心圆方式成圆弧段形设置的凸起部。图21为一平面视图，示出了根据本实施例的振动膜120的结构例子(第二部分)，并示出振动膜的右半部。图21所示圆顶肋部127a为以椭圆弧段沿椭圆形设置的凸起部。这些圆顶肋部127的厚度为振动膜120平均厚度的1.5倍或更大。
图19所示环形肋128从音圈接合部122向音圈突出并具有高度差即凹台128a。凹台128a与音圈线圈架6的外直径部或内直径部接合，以加强音圈线圈架6与振动膜120之间的粘接，并增加音圈线圈架6相对于振动膜120的定位精度。
音圈线圈架6是使用粘接剂129设置在环形肋128的凹台128a处。圆锥部123在音圈接合部122至振动膜120的周边部之间的区域制出。圆锥部123是振动膜，此振动膜以与圆顶部121相同的方式使空气产生振动，并具有相对于振动膜120中轴线成预定角度的锥角。卷状环绕部124绕圆锥部123的外周边制成。卷状环绕部124弹性地支撑作为振动膜120主要部分的圆顶部121和圆锥部123，以便产生振动。
构架粘贴部125在卷状环绕部124的周边制出。构架粘贴部125制成使其厚度比振动膜110的平均厚度更足够大。构架14通过构架粘贴部125保持振动膜120。
当驱动频率变高，圆顶中央部126的振幅趋于变得比其它部分的振幅更大。但是，因厚度大的块形部126a在圆顶中央部126内制出，由于质量效应发生阻尼作用。因此，在圆顶部121共振时发生的声平峰值可被降低。此外，当驱动频率变高，产生一种高阶共振模态，于是声平的频率特征被干扰。
图22示出了声压值与频率特性在没有圆顶肋部情况下的关系。可以理解，尽管在圆锥部123的峰值由于初阶共振的缘故而低，由于共振模态，圆顶部121的波谷发生在频率F处。
图23为一原理图，该图表述了借助于有限元方法分析的振动膜振动模态。当频率变为图23中的F，振动膜的共振模态变成如图23所示。可以理解，与不发生变形的形状V1相比，当不存在阻尼时，在圆顶中央部附近和在圆顶部下端部附近的振幅变大，如图中V2所示。在本实施例中，通过以同心圆方式设置圆顶肋部127以对此振幅大的部分阻尼，由于质量效应而可获得阻尼作用，因此，振动膜的共振可被抑制。由于圆顶肋部127的分布形式为圆弧段形，圆顶肋部分的共振可减少，在圆顶肋部的分布形状为圆形的情况下会发生共振。
图24示出了根据本实施例扩音器的声压值与频率特性的关系。可以理解，图中在频率F处发生的波谷消除了。在本实施例中，对呈同心圆形状设置的圆顶肋部127a给予了说明。不过，对于圆顶肋部127b呈椭圆形设置的情况，长径部和短径部只要设置成使其跨过圆顶中央部126和下端部的同心圆两者，就可获得与呈同心圆形状设置的圆顶肋部127a相同的质量阻尼效果。
图25为平面视图，示出了根据本实施例的振动膜120结构的例子(第三部分)。这里，圆顶肋部127c在圆顶中央部126和下端部附近分别设置成放射形状。
(实施例11)
下面结合附图对根据本发明实施例11的扩音器的振动膜结构进行主要说明。这里，在本实施例中，相同的符号用于表示与实施例1中相同的部分。
图26为横截面图，示出了本实施例的扩音器结构的一半。如图所示，此扩音器制成包括音圈线圈架6、音圈7、顶板8、磁轭9、磁铁10、构架14和振动膜130，此振动膜具有新的横截面形状。
本实施例的振动膜130是通过将一圆顶形振动膜与第一和第二圆锥形振动膜合制成一体而获得，该圆顶形振动膜的横截面为圆弧形，而该两圆锥形振动膜的圆锥角不同。振动膜130由圆顶部131、音圈接合部132、第一圆锥部133、第二圆锥部134、卷状环绕部135和构架粘贴部136制成一体而构成。
圆顶部131的中央部分是指圆顶中央部137。圆顶中央部137具有块形部137a，此块形部的厚度制成大于圆顶部131的平均厚度。环形肋138从音圈接合部132向音圈突出，并具有凹台138a。凹台138a与音圈线圈架6的外直径部或内直径部接合。凹台部138a加强了音圈线圈架6与振动膜130之间的粘接，并提高音圈线圈架6相对于振动膜130的定位精度。
音圈线圈架6是使用粘接剂139设置在环形肋138的凹台138a处。第一圆锥部133和第二圆锥部134在音圈接合部132至振动膜130的周边部之间的区域制出。第一圆锥部133相对于振动膜130的中轴线的锥角为α1，第二圆锥部134相对于振动膜130的中轴线的锥角为α2。至于圆锥角的影响，通过一普通只有一个圆锥部的振动膜的扩音器详细说明。第一圆锥部133圆锥角大，设置在内，第二圆锥部134圆锥角小，设置在第一圆锥部133之外。这样，本实施例之两圆锥部的特征在于形成数个圆锥角。虽然在图26中α2比α1小，α2可比α1大，一般α1和α2为不同的角度。圆锥部均为振动膜，它们像圆顶部131那样使空气产生振动。
卷状环绕部135环绕第二圆锥部134的外周边制成。卷状环绕部135具有弹性，于是作为振动膜130主要部分的圆顶部131和圆锥部133、134可产生振动。
构架粘贴部136在卷状环绕部135的周边制出。构架粘贴部136制成使其自身厚度比振动膜130的平均厚度更足够大。构架14通过构架粘贴部136支撑振动膜130。
凹台138a的接合部略大于音圈线圈架6的外轮廓，因此音圈线圈架6可使用粘接剂139牢固地设置。此外，借助于使构架粘贴部136的厚度制成为振动膜平均厚度的两倍或更大，可防止振动膜在成形时弯曲或扭曲，从而可提高振动膜最终成品的尺寸精度。因此，音圈6在磁间隙12内接触顶板的间隙缺陷或音圈线圈架6的扭曲变形得以减少，从而振动膜的生产效率可以提高。
图27示出了根据本实施例振动膜使用双圆锥部的情况下，用有限元方法计算出的声压值与频率特性之间的关系。图28所示形状的模型作为计算模型的对象。
图29示出了用具有单圆锥角圆锥部的振动膜作为计算模型对象的情况下的频率特性。这里，圆锥部的外径和高度与图28所示相同。由于共振频率是在图30所示单圆锥角的情况下被唯一地确定，在频率特性中一大的波谷在初阶共振之后生成。但是，由于根据本实施例的扩音器振动膜130的圆锥部存在数个圆锥角，除由相应圆锥角分别决定其共振频率外，由于圆锥角相互关系产生的共振如图27所示，响应变弱而重复小波峰与波谷。
由于在本实施例中圆顶部的外直径小，存在由于圆锥角放大而可以避免共振频率降低的效果。因此，本实施例的振动膜可重现高频率。
(实施例12)
下面对上述实施例中扩音器所用振动膜的制造方法给予说明。在此，首先对制造根据实施例9的振动膜110的金属模进行说明。这里，由于具有其它形状的振动膜，仅仅金属模的详细形状不同，而在使用注塑机通过喷注被加热熔化的模塑材料以形成振动膜方面，对上述具有其它形状的振动膜而言是相同的。
图31为横截面图，示出了金属模140的结构原理，该金属模用于喷注热塑树脂以形成根据本发明的振动膜。此金属模140由制成凸模的第一加热模组件141和制成凹模的第二加热模组件142构成。尽管加热模组件141和加热模组件142的成形表面形状大体相同，但对应于振动膜110相应部分的厚度不同，该成形表面存在量的差异。
凹入形的圆顶部成形表面143，圆锥形的圆锥部成形表面144，台阶形的环绕部成形表面145和平面形的构架粘贴部成形表面146均在加热模组件141上制出。所有成形表面均同轴，并制成具有镜面光洁度。如图31所示，设置了喷注口147，以便将热塑树脂喷注入圆顶部成形表面143的中轴部。喷注口147的喷注孔缩减至小尺寸。此外，加热模组件141设有用于加热的内置加热器，或可使用其它加热元件。然后，加热模组件141由一图中未示出的柄支承，从而可沿振动膜中轴方向运动。
加热模组件142具有形状为凹入的圆顶形成形表面148、臼状圆锥形成形表面149、台阶形环绕部成形表面150和平面形构架粘贴部表面151。所有这些表面均同轴，并制成具有镜面光洁度。这里，如图31所示，圆顶部成形表面148是由中央突柱152的头部表面构成，当中央突柱152处于设定位置时起模型表面的作用。
此外，数个成环形的周边突柱153埋设在加热模组件142的周边部以能自由滑动。这些周边突柱153的头部为平直形，并构成构架粘贴部成形表面151的一部分。此外，加热模组件142具有内置其中用于加热的加热器。
当加热模组件141和142处于喷注模塑位置时，根据最终尺寸的要求不同，各相应成形表面间的间隙不同。这里，用于喷注热塑树脂的喷注口并不限于设置在图31所示位置，而可设置在模注部厚度最厚的部位。在图18所示例子中，为便于在圆顶中央部116中设置块形部116a，喷注口147设置在加热模组件141的中轴线上，如图31所示。例如在构架粘贴部115的厚度需要制得厚的情况下，数个环形喷注口便设置在构架粘贴部成形表面146处。此外在音圈接合部112的厚度需要制得厚的情况下，数个环形喷注口可沿圆顶部成形表面143与圆锥部成形表面144之间的边界部设置。
在图31所示位置，考虑到呈发散状的熔融材料流，因此焊接线不容易发生，且材料流至振动膜110相应部分的距离可制成相等。当采用这种中心喷注口时，对制出厚度均匀的振动膜是有利的。此外，致于周边突柱153的位置，当它们制成突出时，为防止所模制的产品变形，将其设置在如图所示厚的部位是有利的。
图32为横截面图，示出了振动膜110的整体形状，此振动膜是使用上述金属模，由喷注模塑诸如聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)或类似的热塑树脂制成。这里，与图18中所示部分相同的部分用相同的符号表示。在设有图31所示喷注口147的圆顶中央部116的厚度变成200μm，而圆顶中央部116的周边部的厚度变成50μm。此外，圆锥部113的厚度变成50μm，而构架粘贴部115的厚度为400μm，是最厚的部分。此外，用于保证圆锥部113振幅的卷状环绕部114的厚度为30μm，是最薄的部分。当使用诸如包含云母的聚丙烯树脂之类的材料时，对于降低变形，使具有高内部损耗，和使其获得最佳的抗化学性、抗热性及类似特性是有利的。此外，成本低，并可获得对刚性的补偿效果。
通过借助于热塑树脂的接合成形法这种方式制造振动膜，振动膜的厚度或形状可自由选择，从而模制产品的尺寸分散减小。此外，通过将振动膜周边平坦部的厚度制厚，可防止弯曲或变形。
至于本发明振动膜的材料，只要是热塑树脂，几乎全部树脂均可使用，例如在希望提高刚性的情况下，可通过在上述热塑树脂中混合以诸如云母或玻璃纤维等填充物实现。此外，在希望着色的情况下，可在热塑树脂中混入彩色颜料粉末。合成橡胶也可使用。此外，可熔化的金属材料也可使用。
图33为振动膜外观的透视图，该振动膜是在沿圆顶部111和圆锥部113之间的接合部，以分散方式设置数个喷注口160的情况下制成的。在这种情况下，树脂剩余部形成的喷注口部(毛刺)在所制成的振动膜上沿轴向方向生成。
另外，图34是振动膜外观的透视图，在该情况下，沿构架粘贴部115以分散方式设有数个喷注口161。在该情况下，树脂剩余部形成的喷注口部在所制成的振膜上沿垂直于中心轴线的平面内生成。
在任何情况下，当喷注熔融树脂用的喷注口设置在金属模的中央轴线处时，制出因树脂块形部需要而厚度大的圆顶中央部，而熔融树脂可容易地以发散方式，经过加热模组件141和142的相应成形表面，流至全部各角落。当熔融树脂流经的距离短时，热向中央部和周边部的传输变得均匀且喷注压力强，因此，振动膜相应部分的特性变成恒定。这还意味着振动膜的整体质量是稳定的。此外，熔融树脂容易充填入处于远离喷注口部位的音圈接合部，从而这部分的体积可制得大。
此外，根据本实施例的制造方法，卷状环绕部114可制成厚度为30μm，这远小于振动膜卷状环绕部40μm至50μm的传统厚度。因此，振动膜的基本共振频率F0可设置成低于用片材成形法制成的振动膜。于是，可获得这样的结果，其中，重现的频率可向较低频率扩展，即使振动膜是用于高音喇叭。此外，对于根据本发明通过喷塑模制制造的振动膜，与由传统片材制造法制成的振动膜相比较，发现其声音的频率范围扩展至70kHz至80kHz，而传统方法制造的振动膜能重现的高频声音范围极限为30kHz至40kHz。
根据振动膜的传统制造方法，在振动膜成形后，振动膜被冲压切割以调节其外形至预定形状，因此，在冲裁外形后，生成占所用材料30％至50％的多余部分。但是，根据本发明的喷塑模制过程，外部形状模制成后的多余部分可通过再次熔化利用，因此可获得高达80％的高材料利用率。
此外，尽管振动膜的上述制造方法是基于利用加热熔化原材料而进行喷塑模制，振动膜还可通过切削一金属基材料块制成。特别是所使用的金属模喷注模制法或一般模制法不适用于可延压性差或熔点高的金属。此外，绝大多数这样的金属材料具有大的E/ρ(E为杨氏弹性模量，ρ为密度)。
这种金属基振动膜可用于环境温度变化大的场合的元件，因为与树脂相比金属基振动膜的抗热能力高。此外，由于E/ρ值大，一种低失真宽频带扩音器可得到应用。
尽管对本发明的推荐实施例进行了说明，本领域技术人员应知道，可以提出其它的实施例和方案，而这些并不超出本发明的精神和范围，这些实施例和方案均由所附权利要求进行限定。
于2000年11月20日提交的日本在先申请No.2000-352597的文本包含于此，以供参考。
Claims (30)
1.一种扩音器，其包括：
振动膜，该振动膜使空气振动，并具有至少一圆顶部和一周边部，振动膜的厚度根据其相应的位置设置成设计值；
音圈线圈架，为圆柱形，并制出与所述振动膜接合的接合部；
音圈，环绕所述音圈线圈架的周边部卷绕；
磁回路，给予所述音圈以电磁驱动力；
其中：
所述振动膜是通过对塑性树脂进行喷注模制而同模制造所述圆顶部和所述周边部而获得的；以及
所述振动膜的中央部的厚度被制造得大于所述振动膜其它部分的厚度。
2.如权利要求1所述的扩音器，其中，
所述振动膜的音圈接合部的厚度以及所述中央部的厚度都被制得大于所述振动膜其它部分的厚度。
3.如权利要求1所述的扩音器，其中，
所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；环绕部和构架粘贴部，设置在所述周边部；和
音圈接合部设有环形肋，用于与所述音圈线圈架进行接合，此音圈接合部沿所述圆顶部和所述圆锥部之间的边界设置。
4.如权利要求1所述的扩音器，其中，
所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；环绕部和构架粘贴部，设置在所述周边部；和
音圈接合部设有环形肋，用于与所述音圈线圈架进行接合，此音圈接合部沿所述圆顶部和所述圆锥部的边界设置；和
所述圆顶部的大体呈同心圆形状的中央部的厚度，大于所述振动膜其它部分的厚度。
5.如权利要求1所述的扩音器，其中，
所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；和
所述圆顶部的中央部的厚度大于所述振动膜其它部分的厚度。
6.如权利要求1所述的扩音器，其中，
所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；和
音圈接合部设有环形肋，用于与所述音圈线圈架进行接合，此音圈接合部沿所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界设置。
7.如权利要求1所述的扩音器，其中，
所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；
音圈接合部设有环形肋，用于与所述音圈线圈架进行接合，此音圈接合部沿所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界设置；和
所述圆顶部的中央部的厚度大于所述振动膜其它部分的厚度。
8.如权利要求7所述的扩音器，其中，所述卷状环绕部的厚度小于所述圆顶部的平均厚度。
9.如权利要求7所述的扩音器，其中，所述圆顶部的有效发散射面积与所述圆锥部的有效发射面积大体相等。
10.如权利要求1所述的扩音器，其中，
所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；
音圈接合部设有环形肋，用于与所述音圈线圈架进行接合，此音圈接合部沿所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界设置；
所述圆顶部的中央部的厚度大于所述振动膜其它部分的厚度；和
其中，所述构架粘贴部的厚度至少比所述圆顶部的平均厚度大两倍。
11.如权利要求1所述的扩音器，其中，
所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；
音圈接合部的厚度以及所述圆顶部中央部的厚度，均大于所述振动膜其它部分的厚度，此音圈接合部沿所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界设置；和
数个圆顶肋部设置在从所述圆顶部的顶部附近到圆顶部的下端部附近的区域，其厚度大于周边部的厚度。
12.如权利要求11所述的扩音器，其中，所述圆顶肋部环绕所述圆顶部的中心设置成圆弧段形。
13.如权利要求11所述的扩音器，其中，所述圆顶肋部在从所述圆顶部的中心至周边部的区域内设置成放射形。
14.如权利要求1所述的扩音器，其中，
所述振动膜是圆顶和圆锥混合型振动膜，该振动膜具有：所述圆顶部，设置在振动膜中心；圆锥部，设置在所述圆顶部的周边部；卷状环绕部，此卷状环绕部的横截面为圆弧形；和构架粘贴部，设置在所述周边部；
音圈接合部的厚度以及所述圆顶部中央部的厚度，均大于所述振动膜其它部分的厚度，此音圈接合部沿所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界设置。和
所述圆锥部由圆锥角为α1的第一圆锥部和圆锥角为α2(≠α1)的第二圆锥部构成。
15.一种扩音器的振动膜，其特征在于，此种由圆顶部与圆锥部相接合的混合型振动膜，是使用凸模组件和凹模组件、通过从其喷注口喷注经加热熔化的模制材料同模制造而成的，此振动膜具有：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；和所述振动膜的周边部，环绕所述圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部，用于将振动膜设置在扩音器构架上，其中，所述振动膜的每一部分的厚度制成具有所希望的厚度。
16.如权利要求15所述扩音器的振动膜，其中，
所述用于模制的材料为热塑树脂；和
所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
17.如权利要求15所述扩音器的振动膜，其中，
所述用于模制的材料为金属基材料；和
所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
18.一种用于扩音器振动膜的制造方法，其特征在于，通过利用凸模组件和凹模组件从喷注口喷注经加热熔化的模制材料进行圆顶与圆锥混合型振动膜每一部分的同模制造，以获得所希望的厚度，该振动膜具有：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；和所述振动膜的周边部，环绕所述圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部，用于将振动膜设置在扩音器构架上。
19.如权利要求18所述的扩音器振动膜制造方法，其中，
所述用于模制材料为热塑树脂；和
所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
20.如权利要求18所述的扩音器振动膜制造方法，其中，
所述用于模制材料为热塑树脂；和
所述振动膜的所述周边部包括：卷状环绕部，其横截面为圆弧形，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述卷状环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
21.如权利要求18所述的扩音器振动膜制造方法，其中，
所述用于模制材料为金属基材料；和
所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
22.如权利要求18所述的扩音器振动膜制造方法，其中，
所述用于模制材料为合成橡胶；和
所述振动膜的所述周边部包括：环绕部，设置在所述圆锥部的周边部，用于弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，设置在所述环绕部的周边部，用于设置在所述扩音器构架上。
23.一种用于扩音器振动膜的制造方法，其特征在于，通过利用凸模组件和凹模组件从喷注口喷注经加热熔化的模制材料进行圆顶与圆锥混合型振动膜每一部分的同模制造，以获得各自所希望的厚度，该振动膜具有：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；和周边部，此周边部包括环绕部和构架粘贴部，该环绕部环绕圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部，而该构架粘贴部环绕所述环绕部的周边部设置，用于设置在扩音器的构架上。
24.如权利要求23所述的扩音器振动膜制造方法，其中，所述喷注口的喷注孔设置在所述凸模组件上，以使其设置在所述圆顶部的中心部。
25.如权利要求23所述的扩音器振动膜制造方法，其中，所述喷注口的喷注孔设置在所述凸模组件上，以使其设置在所述圆顶部与所述圆锥部之间的边界处。
26.如权利要求23所述的扩音器振动膜制造方法，其中，所述喷注口的喷注孔设置在所述凸模组件上，以使其设置在所述构架粘贴周边部。
27.如权利要求23所述的扩音器振动膜制造方法，其中，
给予所述振动膜圆顶部压力的中央突柱，沿静止的所述凹模组件的中央轴线设置，使其能自由滑动；和
所述振动膜在模制完成后从所述金属模释放，这是借助于允许所述中央突柱伸出实现的，中央突柱的伸出是在其处于设定位置并完成了材料的喷注模制后进行的。
28.如权利要求23所述的扩音器振动膜制造方法，其中，
给予所述振动膜的所述构架粘贴部压力的数个周边突柱，平行于静止的所述凹模组件的中央轴线设置，使其能自由滑动；和
所述振动膜在模制完成后从所述金属模释放，这是借助于允许所述周边突柱伸出实现的，周边突柱的伸出是在其处于设定位置并完成了材料的喷注模制后进行的。
29.一种用于扩音器振动膜的制造方法，其特征在于，该制造方法是通过切削加工金属基材料块的工序，整体制成下列各部分以分别获得各自希望的厚度，所述各部分包括：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；环绕部，绕所述圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，绕所述环绕部的所述周边部设置，此构架粘贴部设置在扩音器构架上。
30.一种用于扩音器振动膜的制造方法，其特征在于，该制造方法是通过切削加工金属基材料块的工序，整体制成下列的各部分以分别获得各自希望的厚度，所述各部分包括：圆顶部，近似于半球形；圆锥部，环绕具有圆锥表面的所述圆顶部的周边部设置；卷状环绕部，其截面为圆弧形，绕所述圆锥部的周边部设置，弹性地支承所述圆锥部；和构架粘贴部，绕所述卷状环绕部的所述周边部设置，此构架粘贴部设置在扩音器构架上。
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