CN1771756A - 用于高保真度助音板扬声器的多层多材料薄膜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于扬声器的薄膜，其特征在于，其具有内核(2)，该内核由利用非常高的精度切割且被热塑为薄膜所期望的几何形状的结构泡沫组成；薄膜的外表面(4)利用至少一个，优选多个，用树脂浸渍的织网式或非织网式纤维的外板层(5)覆盖，且形成叠层表皮或“外表皮”(6)；薄膜的内表面(7)利用或不利用一个或多个用树脂浸渍的织网式或非织网式纤维的内板层(8)覆盖，且形成叠层表皮或“内表皮”(9)。就刚度而言，最终可以获得相同的结果，但是本发明基于控制涂树脂速率(resin rate)和聚合循环的过程而产生很大的差别。最终，可以改进所述特性的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有高保真度声音再现应用的技术领域，具体涉及一种具有此种应用的扬声器，尤其涉及用于此种扬声器的薄膜。
背景技术
换能器的薄膜确保位于空气隙中且调制电流从其中穿过的移动线圈能够与空气分子机械接触，从而确保声音再现。除了几何形状之外，薄膜的品质必须受制于机械级别上的三种标准：薄膜的重量，其抗挠强度以及其阻尼。
所述薄膜通常作为单材料结构形成，其材料在三种先前标准中提供良好的平衡。因此，在16.5cm中程范围的低音扬声器内，例如，不可能在控制用于正确再现中音调音区的阻尼时具有用于理想再现低音调声音所期望的刚度。
单结构方案不允许对所述标准进行单独优化。
基于两个表面均由玻璃膜覆盖的热塑泡沫的叠层薄膜，由申请人提交的申请号为FR 9503092的专利做出了很大的改进。
在数字源的性能和放大(既在音乐创建时也在再现时)上做出的改进对换能器提出了新的要求，其中增加的较宽频段从20Hz扩展到40KHz：
-低音扬声器的刚度增加受制于能量电平的增加
-越来越低的质量，该质量用于获得适于对此种频率响应产生的瞬态值进行再现的加速因子；
-为了消除在薄膜材料中固有的声音覆盖(shading)而受控的阻尼，随着刚度增加，所述覆盖变得更加显著。
所述问题在于这些参数互相关联且不兼容。
考虑诸如24比特/96kHz、杜比数字、SACD、DVD音响等的新数据音频格式，从战略上看，关键在于，在电动换能器上进行改进，从而使得由这些格式做出的性能的跳变最终变得显而易见。
由于单结构薄膜的性能与所使用的材料密切相关，所以单结构薄膜不容许有任何变化，因此有必要引入固定因子。比较现实的情况是，在过去50年内各种可能的情形都已经使用。单层复合材料呈现同样的局限性。
因此，非常需要一种薄膜，相比较于在前面引用的法国专利中描述的薄膜，在制造成本保持与市场要求兼容时，该薄膜有进一步地改进。
发明内容
本发明使用多层和多材料复合结构。就刚度而言，所述结构较上述材料具有优势。所提出的方案提供的抗绕刚度将近20倍于具有相同覆盖涂层的扬声器纸盆的抗扰刚度(对于本发明来说为6854，而对于纤维素纸浆来说为366N/mm，对于浸渍树脂为313N/mm，对于铝为77N/mm，对于聚丙烯来说为42N/m)。
相对于在前面引用的法国专利来说，可以理解的是，就刚度而言，可以获得相同的结果，但是基于控制涂树脂速率(resin rate)和聚合循环的过程而产生重要的差别。最终可以获得所述特性的较高稳定性。
材料的选择，特别是用作结构的内核的那些材料，允许在阻尼末期进行调整。
根据所使用的材料和层的数目，多个内层和/或外层允许对所述质量和刚度以及声音在薄膜中的传播速度进行精确地调整。
如上所述，这导致大量参数中的一些不兼容。
然而，本申请人成功地设计出具有很大改进特性且成本可行的多层多材料薄膜。
由此研制出的技术的唯一特点在于具有这样一种能力，即通过使薄膜的特性与所述源相适配，从而能够实现对换能器的响应进行机械调整。
这排除了先前技术中求助于通过电子滤波进行的后续校正的需求，所述电子滤波产生了相位问题并且改变声音再现。
发明详述
图1A示出了一种本发明所要求的薄膜1，而图1B示出了该薄膜的内核的多个层或“板层”的详细截面图。图2明显趋向于非限制性的。
图2到9(在其中每个中，A表示灵敏度，B表示脉冲响应，而C表示示意性结构和名称)呈现了非限制性结构和曲线，说明了与下面给出的非限制性实例相关联的特性。
因此，本发明设计一种用于扬声器的薄膜，其特征在于包括：
内核2，该内核由利用非常高的精度切割且被热塑为薄膜所期望的几何形状的结构泡沫组成；
外表面4利用至少一个，优选多个，用树脂浸渍的织网式或非织网式纤维的外板层5覆盖，且形成叠层表皮或“外表皮”6；
内表面7利用或不利用一个或多个用树脂浸渍的织网式或非织网式纤维的内板层8覆盖，且形成叠层表皮或“内表皮”9。
外表皮的组成根据所期望的特性而发生改变，特别是外板层的数目和种类。
内表皮的存在和组成根据所期望的特性而发生改变，特别是内板层的数目和种类。
作为非限制性实例，组成内板层和外板层的织网式或非织网式纤维将会从下述种类中选择：
-玻璃纤维
-碳素纤维、聚合纤维、芳族聚酰胺纤维和对芳族聚酰胺纤维(DyneemaTM、SpectraTM、KevlarTM、VectranTM等)
组成结构类型的内核的泡沫从下述种类中选择：
-由密度处于30到100kg/m3(典型为50kg/m3)的范围的紧密单元组成的树脂玻璃泡沫；
-由密度处于50到200kg/m3的范围的紧密单元组成的PVC(聚氯乙烯)泡沫；
-由密度处于15到40kg/m3的范围的紧密单元组成的聚苯乙烯泡沫。
所浸渍的树脂是从下述选择的：
-具有热硬度类型的树脂：环氧树脂、聚酯树脂、亚乙烯基树脂和苯酚树脂；
-热塑树脂(聚酰胺、聚丙烯)。
本领域技术人员将会根据参照附图和通过进行简单测试(可选地)所寻求的特性来选择在上述中指出的所述材料。
应该理解的是，可以使用不同的纤维和不同的浸渍树脂，或相反，采用相同的纤维和浸渍树脂来产生多个板层，由所寻求的特性所确定的所有组合都是可能的。还可以对内板层使用一种纤维和树脂的组合，而对外板层使用另一种纤维和树脂的组合。或者，使用相同的组合。
出于工业上的原因，优选使用相同的组合。
通过铸塑和逆铸塑之间的压缩或通过在真空铸塑中，在允许树脂聚合的温度下，聚合这种叠层材料，并且因此形成机械均匀的结构。本发明还涉及该方法。
典型实施例
本方法使得能够产生用于低音和中音换能器的薄膜，所述换能器的直径在46cm到10cm之间变化。
已经对具有相同直径165mm的扬声器的薄膜的6种变形进行了频率和脉冲响应曲线的随机采样。
通过切割所述材料来改变内板层和外板层的厚度，从而获得处于1.5mm到4mm的范围内的不同厚度。
形成下述实施例，在不同的页上显示每种结构的灵敏度曲线(图XA)和脉冲响应曲线(图XB)，在图XC中以薄膜的形式呈现作为实例给出的所述结构，出于呈现清楚的目的，将所述多个板层或多个表皮与内核分离。
CWM-L或CWM-2P/M1.5 图2C、9C
1个玻璃内板层
1.5mm厚的泡沫内核
1个玻璃外板层
(图2A和2B以及图9A和9B)
CWM或CWM-3P/M1.5 图3C
1个玻璃外板层
1.5mm厚的泡沫内核
2个玻璃内板层
(图3A和3B)
CWS-1P/M2 图4C
1个玻璃外板层
2mm厚的泡沫内核
(图4A和4B)
CWS-1P/M3 图5C、7C
1个玻璃外板层
3mm厚的泡沫内核
(图5A和5B)
CWS-2P/M1.5 图6C、8C
2个玻璃外板层
1.5mm厚的泡沫内核
(图6A和6B以及8A和8B)
这些图形示出了(具有6个1/2‘’-16.25cm扬声器的公共基准的替换薄膜的行为比较)：
1、具有稳定内核厚度的叠层结构的板层数的影响
通过增加板层数可以增加刚度。(图3A/3B，3板层CWM-3P/M1.5；而图2A/2B，2板层CWM-2P/M1.5)。在100-1000Hz频段中，所述幅度响应成线性，所述脉冲可以被更好再现，而所述阻尼类似。
2、叠层结构的内核厚度的影响：CWS-1P/M3结构(图5A/5B)的内核厚度1.5倍于CWS-1P/M2结构(图4A/4B)的内核厚度：CWS-1P/M3结构的刚度增加且阻尼得到改进。应该注意的是，由于换能器的效率保持相同，所以所述质量很少受到影响。这个方案特别适合于低音音域中的“活塞行程(piston stroke)”操作。
3、在外表皮上的层数的影响比较和不具有内表皮的结构上的内核厚度的影响比较：
所述刚度类似；利用两个外层覆盖的较薄的内核(CWS-2P/M1.5，图6A/6B)呈现更好的脉冲行为，而具有较厚内核的CWS-1P/M3结构(图7A/7B)呈现较好的阻尼。
4、叠层结构和具有相同内核厚度且没有内表皮的结构的比较
CWM-2P/M1.5(图9A、9B)与具有相同内核厚度且没有内表皮的结构CWS-2P/M1.5(图8A/8B)相比较。
没有内表皮的后者呈现较好的受控脉冲行为和阻尼。其被选择来特别适合于中音范围。
直到现在，中音扬声器的最好实施例以及最普通的版本包括1.5mm厚的内核且具有由两个50微米玻璃板层产生的100微米的外表皮。
在33cm的低音扬声器的情况下，该内核为3mm厚，且其内表皮具有3个50微米的板层，其外表皮具有两个50微米的板层。
本发明还同样适用于用于助音板的扬声器，其具有本发明指定的薄膜。
本发明还同样适用于设置有至少一个扬声器的助音板，该扬声器包括本发明指定的薄膜。
近年来，本发明适用于此种用于声音再现的薄膜、扬声器和助音板的所有应用，用于在礼堂、会议室、音乐厅、汽车和其他陆地交通设施、水下或空中交通设施等中对所有私人使用的声音进行再现，特别是高或非常高保真度的声音。
本发明还覆盖在技术人员阅读本申请以及进行简单例行实验(可选地)后，基于自身知识立即能明白的所有实施例和所有应用。
Claims (16)
1、一种用于扬声器的薄膜，其特征在于：
-所述薄膜1包括内核2，该内核由利用高的精度切割且被热塑为所述薄膜所期望的几何形状的结构泡沫组成；
-外表面4利用至少一个，优选地多个，用树脂浸渍的织网式或非织网式纤维的外板层5覆盖，以形成叠层表皮或“外表皮”6；
-内表面7利用或不利用一个或多个用树脂浸渍的织网式或非织网式纤维的内板层8覆盖，以形成叠层表皮或“内表皮”9。
2、如权利要求1所述的薄膜，其中，形成所述内板层和所述外板层的所述多个织网式或非织网式纤维从下述种类中选择：
-玻璃纤维；
-碳素纤维、聚合纤维、芳族聚酰胺纤维和对芳族聚酰胺纤维(DyneemaTM、SpectraTM、KevlarTM、VectranTM)。
3、如权利要求1或2所述的薄膜，其中，组成所述内核的所述泡沫从下述种类中选择：
-由密度处于30到100kg/m3(典型为50kg/m3)的范围的紧密单元组成的树脂玻璃泡沫；
-由密度处于50到200kg/m3的范围的紧密单元组成的PVC(聚氯乙烯)泡沫；
-由密度处于15到40kg/m3的范围的紧密单元组成的聚苯乙烯泡沫。
4、如权利要求1到3中任何一个所述的薄膜，其中，所述浸渍的树脂是从下述选择的：
-具有热硬度类型的树脂：环氧树脂、聚酯树脂、亚乙烯基树脂和苯酚树脂；
-热塑树脂：聚酰胺、聚丙烯。
5、如权利要求1到4中任何一个所述的薄膜，其中，可以使用不同的纤维和不同的浸渍树脂，或相反，采用相同的纤维和浸渍树脂来产生所述多个板层，或者可以对所述内板层使用一种纤维和树脂的组合，而对所述外板层使用另一种纤维和树脂的组合，或者使用相同的组合。
6、如权利要求5所述的薄膜，其中，使用所述相同组合。
7、如权利要求1到6中任何一个所述的薄膜，其中，通过切割所述材料来按照1.5mm到4mm的范围内的不同厚度改变所述内板层和所述外板层的厚度。
8、如权利要求1到7中任何一个所述的薄膜，其中所述薄膜呈现从下述选择的叠层结构：
CWM-L或CWM-2P/M 1.5
1个玻璃内板层
1.5mm厚的泡沫内核
1个玻璃外板层；
CWM或CWM-3P/M 1.5
1个玻璃外板层
1.5mm厚的泡沫内核
2个玻璃内板层；
CWS-1P/M 2
1个玻璃外板层
2mm厚的泡沫内核；
CWS-1P/M 3
1个玻璃外板层
3mm厚的泡沫内核；
CWS-2P/M 1.5
2个玻璃外板层
1.5mm厚的泡沫内核。
9、如权利要求1到8中任何一个所述的薄膜，用于低音和中音换能器，其直径在48cm到10cm中变化。
10、如权利要求1到9中任何一个所述的用于中音扬声器的薄膜，其中，所述薄膜包括1.5mm厚的内核且具有由两层50微米玻璃板产生的100微米的外表皮。
11、如权利要求1到9中任何一个所述的用于直径为33cm的低音扬声器的薄膜，其中所述内核为3mm厚，且其内表皮具有3个50微米的板层，其外表皮具有两个50微米的板层。
12、一种用于制造如权利要求1到11中任何一个所述的薄膜的方法，其特征在于：通过铸塑和逆铸塑之间的压缩或通过真空铸塑，在允许树脂聚合的温度下，聚合所述叠层结构材料，并且因此形成机械均匀的结构。
13、用于助音板的扬声器的薄膜，其特征在于，所述薄膜是利用权利要求12中所述的方法来制造的。
14、用于助音板的扬声器，其特征在于，所述扬声器包括如权利要求1到11和13中任何一个所述的薄膜。
15、助音板，其特征在于，所述助音板设置有至少一个如权利要求14所述的扬声器。
16、如权利要求1到15中任何一个所述的薄膜、扬声器和助音板的应用，用于在礼堂、会议室、音乐厅、汽车和其他陆地交通设施、水下或空中交通设施等中对所有私人使用的声音进行再现，特别是高或非常高保真度的声音。
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