CN208316986U - 扬声器系统及其无源辐射器组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于扬声器系统的无源辐射器组件，所述无源辐射器组件包括：一对无源辐射器，所述无源辐射器对包括第一和第二无源辐射器；框架，所述框架具有第一、第二和第三开口，其中所述第一和第二开口分别位于所述框架的平行侧上，其中所述第一无源辐射器和所述第二无源辐射器分别安装到所述框架的所述平行侧的所述第一和第二开口中，以便彼此按预定距离对置。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种专门用于扬声器应用的无源辐射器组件，以及一种使用无源辐射器组件的扬声器系统。
背景技术
传统的扬声器箱对于许多音频应用，即对于家庭应用，尤其是所谓的高保真(HiFi)应用以及对于用于公共或专业用途的大型系统两者而言都是众所周知的。
扬声器箱指代包括一个或多个单一扬声器(称为换能器或驱动器)以及专门改造的箱体的系统或单元。普遍而言，整个系统被宽泛地称为“扬声器”，但是所述术语应仅用于单一扬声器/驱动器。最常用的扬声器类型是动感扬声器，所述动感扬声器操作来使得交流电电音频信号输入被施加在整个音圈中，所述音圈即为悬挂在介于永磁体的磁极之间的圆形间隙中的线圈，所述线圈因法拉第感应定律而被迫前后快速移动。线圈的这种移动使得附接至线圈的振膜前后移动，从而推压空气来产生声波。扬声器箱通常还包括分频电路、放大器、电缆、连接插座以及其他电子硬件。扬声器箱在一定程度上还可以包括声吸收材料，诸如柔软、有弹性、多孔或类似泡沫的材料。
扬声器外壳可以是专门改造的箱体，其中安装有驱动器和相关联的电子硬件。这类外壳的设计在简单的矩形箱式箱体到金字塔形的复杂的箱体形状之间变化。
扬声器箱可以包括若干个有源驱动器。这种系统可以被称为多驱动器扬声器系统。通常，可以在多驱动器扬声器系统中使用分频，以便将输入信号分离为适合于每个驱动器的不同频率范围。相应的驱动器之后将仅在其可用的频率范围内接收功率。特别是对于较低频率，扬声器外壳还可以包括无源辐射器，又被称为“空锥盆”。无源辐射器通常可以类似于有源驱动器，但是不具有音圈和磁体组件，并且不附接至音圈或任何电路。所述无源辐射器仅表示悬挂锥体。事实上，如果不是电磁驱动的话，甚至可以使用相同类型的另一个驱动器来达到这个目的。在使用时，无源辐射器响应于如由一个或多个有源驱动器所诱导的变化的外壳压力而移动。无源辐射器系统使用空气相对于质量块的行为，即箱子中的封闭的空气像弹簧一样连接至质量块上。
无源辐射器通常可以增强低频响应，即，扬声器系统的低音。所述无源辐射器可以向扬声器系统给予与更大系统相当的性能特征。
驱动器的物理前/后移动会影响外壳的内部空气压力。当将无源辐射器安装至同一个扬声器箱时，由驱动扬声器的移动引起的内部空气压力波动会使无源辐射器开始前/后移动，就好像所述无源辐射器也是驱动扬声器一样。因此，当无源辐射器移动时，它就会像正常的驱动器一样产生声音频率。
图1示出了常规扬声器1的典型设计的侧视图，所述常规扬声器具有一个扬声器驱动器11和一个常规无源辐射器5，所述两者都放置在扬声器1 的前侧，即，通常面向用户的一侧中。如果设计参数被正确地调整，那么无源辐射器5可以用于增强低音性能。扬声器1包括外壳3，并且扬声器驱动器11被放置在扬声器1的内部17中，固定在扬声器1的前侧后方。扬声器驱动器11包括包围图1中不可见的音圈的磁体13。扬声器驱动器还包括振膜15。常规无源辐射器5包括中心面板9和包围中心面板9的悬架，又被称为定心支片7。
图2示意性地示出了图1的无源辐射器5的前视图。悬架7提供顺应性，并且中心面板9为无源辐射器5提供声质量以在图1的扬声器1内正常工作。
图1和图2的无源辐射器5以一种方式操作，使得当扬声器驱动器11 产生声音时，无源辐射器5被激活并且同时振动，从而产生有用的声音来增强性能，尤其是因低频量增加而增强低音性能。
具有一个单一无源辐射器5的扬声器，诸如图1和图2中的扬声器1具有以下问题：引入不利的“行走”的问题。当扬声器播放音乐并因此振动时，扬声器内部空气压力相应地改变并且向无源辐射器施加作用力。通常，由于中心面板较重，动量很高。
图3示出了具有与图1中相同的参考标号的相同元件。驱动器11产生声音，也会引起振动，即，在扬声器1的内部17中引起压力波动。压力波动用p和对应的箭头表示，它们从扬声器1的内部17作用在无源辐射器5 上。如图3所示，这可能会导致力F1作用在扬声器1上。压力振动的典型的突然变化会导致力F1的突然变化，并且往往会使扬声器1明显移动。这被称为“行走”问题或扬声器的行走。扬声器移动因此可能会引起不希望的噪声，并且甚至最终在现实生活中在使用扬声器时会导致安全问题。这两个问题对于用户的收听体验来说可能是非常烦人的，并且甚至可能是危险的。
解决行走问题的一个解决方案是在扬声器上的第一个无源辐射器的相对侧上添加第二无源辐射器，以便抵消其作用。这意性地示出于图4。图4 示出了与图1至3中相同的元件。图4的无源辐射器5.1可以与图1至3中的无源辐射器5相同。所述无源辐射器包括中心部件9.1和悬架7.1，它们可以与图1至3的中心部件9和悬架7相同。此外，第二无源辐射器5.2包括悬架9.2和中心部件9.2。由第一无源辐射器5.1产生的力F1基本上等于由第二无源辐射器5.2产生的力F2。然而，这种解决方案意味着两个无源辐射器安装在扬声器箱的外表面上，这在一些扬声器设计中可能并不受欢迎，尤其是在设计者不希望无源辐射器可见的情况下，或者在扬声器设计者希望实现更紧凑的扬声器设计的情况下。
鉴于上文提及的问题，本实用新型的目的是提供一种行走问题的替代解决方案。
实用新型内容
以上提及的问题通过根据权利要求1所述的用于扬声器系统的无源辐射器组件来解决。
本实用新型提供了一种用于扬声器系统的无源辐射器组件，所述无源辐射器组件包括：一对无源辐射器，所述无源辐射器对包括第一和第二无源辐射器；框架，所述框架具有第一、第二和第三开口，其中第一和第二开口分别位于框架的平行侧上，其中第一和第二无源辐射器分别安装到框架的平行侧的第一和第二开口中，以便彼此按预定距离对置。
根据此方面，框架是具有三个开口的结构：两个开口被配置用来容纳两个工件，即第一和第二无源辐射器，而第三开口被配置用来供声音和空气流进出。两个无源辐射器容纳在结构，即框架的相对侧上。两个无源辐射器可以是常规无源辐射器。由此可以形成独立的组件。将两个无源辐射器安装在框架的相对且平行的侧部上具有抵消框架的振动的作用。当框架与扬声器系统，例如这种扬声器系统的扬声器外壳组合时，框架的减少的振动具有明显减少扬声器系统的行走问题的作用。
在无源辐射器组件中，第一无源辐射器可以具有第一最大激励幅值，而第二无源辐射器可以具有第二最大激励幅值，其中介于所安装的第一与第二无源辐射器之间的预定距离可以大于第一最大激励幅值和第二最大激励幅值之和。
第一最大激励幅值和第二最大激励幅值相应地应被理解为如可能由来自有源驱动器的声音对无源辐射器的中心部件诱导的最大伸长率或振动(又被称为声质量)。显而易见的是，通常只有在有源驱动器产生较大声学低音功率时才会达到这些最大幅值。介于第一无源辐射器与第二无源辐射器之间的足够大的距离可以避免两个无源辐射器彼此接触，从而避免在驱动器操作时因无源辐射器的接触而产生不希望的咯吱响的噪声。
在用于扬声器系统的无源辐射器组件中，第三开口的开口面积可以等于或大于每个无源辐射器的总面积之和的1/8。
观察到开口面积的大小应当不会小于总面积，即两个无源辐射器一起的面积的1/8具有减少或避免空气湍流噪声并且避免低音声音减少的作用。
在用于扬声器系统的无源辐射器组件中，第一无源辐射器和第二无源辐射器可以是相似的。
通常，第一无源辐射器和第二无源辐射器基本上可以是相同的，使得当在扬声器系统中播放声音时，所述两者可以具有相似的性能。由于在框架中的特殊定位，无源辐射器的相似性可以提供以下作用：由无源辐射器之一诱导的任何不希望的效应在很大程度上可以被类似于第一无源辐射器的第二无源辐射器抵消。
在用于扬声器系统的无源辐射器组件中，框架可以具有与第三开口相对的第四侧；其中第四侧连同安装到平行侧的第一和第二开口中的第一和第二无源辐射器一起可以形成外壳的三侧。
在用于扬声器系统的无源辐射器组件中，外壳的三侧可以被密封。
在用于扬声器系统的无源辐射器组件中，框架可以由金属、陶瓷、塑料或木材中的至少一种制成。
在用于扬声器系统的无源辐射器组件中，第一和第二无源辐射器中的每一个可以包括定心支片和中心面板。
在用于扬声器系统的无源辐射器组件中，定心支片可以包括柔软而有弹性的材料，诸如橡胶，并且中心面板可以包括硬质材料，诸如金属。
本实用新型进一步提供一种扬声器系统，所述扬声器系统包括：如上所述的无源辐射器组件；扬声器箱；扬声器驱动器；扬声器箱包括狭槽，在所述狭槽中安装有无源辐射器组件。
在如上所述的扬声器系统中，扬声器驱动器可以安装到扬声器箱的前侧中，无源辐射器组件可以安装到狭槽中，使得无源辐射器组件的第三开口位于扬声器箱的前侧。
在如上所述的扬声器系统中，当安装到狭槽中时，无源辐射器组件的开口可以暴露于外部空气。
除了用于安装无源辐射器组件的一个开口之外，扬声器系统还包括扬声器驱动器和封闭的扬声器箱。组件的狭槽可以暴露于外部空气。扬声器驱动器、扬声器外壳和无源辐射器组件可以形成密封的扬声器箱。当扬声器驱动器开始播放声音时，两个无源辐射器将相应地操作并且通过狭槽来产生声音。低音性能可以提高归因于双重无源辐射器设计。另外，扬声器系统更容易组装归因于一体式无源辐射器组件的安装。扬声器系统实现了无源辐射器部件不暴露于用户的新扬声器结构设计。所述扬声器系统还实现了更紧凑的扬声器设计，这是因为新无源辐射器组件，例如新结构可以插入到扬声器外壳中并且因此以与常规使用无源辐射器组件不同的方式容纳在扬声器外壳内。
在如上所述的扬声器系统中，扬声器箱、扬声器驱动器和安装到狭槽中的无源辐射器组件可以形成密封的外壳。
在如上所述的扬声器系统中，无源辐射器组件可以借助于胶水和/或螺钉而安装到狭槽中。
因此，无源辐射器组件可以用适当的固定手段来固定。
本实用新型还提供一种改装扬声器系统的方法，所述扬声器系统包括扬声器驱动器；扬声器箱，所述扬声器箱包括狭槽，在所述狭槽中可安装有无源辐射器组件，所述方法包括：提供扬声器系统；将如上所述的无源辐射器组件安装到狭槽中，使得当安装到狭槽中时，无源辐射器组件的开口暴露于外部空气。
通过改装扬声器系统，可以提高给定扬声器系统的低音性能，而不会引发行走问题。
将参考附图来描述本实用新型的附加特征和优点。在描述中，对附图进行参考，所述附图意图说明本实用新型的优选实施方案。应理解，这类实施方案并不代表本实用新型的全部范围。
附图说明
图1示出了具有一个无源辐射器的常规扬声器的侧视图。
图2示出了图1的无源辐射器的前视图。
图3示出了如图1所示且示出作用在扬声器上的压力和力的常规扬声器的侧视图。
图4示出了如图1至3所示具有第二无源辐射器的扬声器。
图5示出了根据本实用新型的其中容纳了结构框架和两个无源辐射器的无源辐射器组件。
图6示出了图5的结构框架的示意图。
图7示意性地示出了介于两个无源辐射器之间的距离。
图8示出了扬声器系统外壳以及包括图5和图6的无源辐射器组件的扬声器系统的侧视图。
图9示出了图8的扬声器系统的前视图。
图10示出了诸如图8和9图所示的包括无源辐射器组件的扬声器系统，以及不具有无源辐射器组件的扬声器系统的低频性能。
具体实施方式
根据要求，本文中公开了本实用新型的详细实施方案；但是应理解，所公开的实施方案仅示例性说明本实用新型，本实用新型可以体现为不同和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应解释为是限制性的，而是仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本实用新型的代表性基础。
图5示出了无源辐射器组件30的实例，所述无源辐射器组件具有结构框架53，以及被称为第一无源辐射器50.1和第二无源辐射器50.2的两个无源辐射器50.1和50.2。两个无源辐射器50.1和50.2被容纳在结构框架53 中。
框架53可以包括材料诸如金属、陶瓷、塑料或木材中的一种或多种。
如图6所示，结构框架具有两个开口57.1和57.2，所述开口被配置用来分别容纳第一无源辐射器50.1和第二无源辐射器50.2(参见图5)。图5和图 6示出了结构框架53的第三开口55。图5和图6示出了位于框架53的侧部的相应边缘处的孔51和52。孔51和52可以用于将框架53螺纹连接或铆接在某一更大的结构，诸如扬声器系统的前侧上。
在图5和图6中，第三开口53被配置用来供声音和空气流进出无源辐射器组件。考虑到以下因素，可以适当地设计第三开口55的尺寸。开口55 的总面积S55不应小于无源辐射器50.1和50.2的总面积的1/8。如果总面积，即无源辐射器50.1的表面积表示为S1，并且无源辐射器50.2的相应的表面积表示为S2，那么这可以用公式表示为：
S55≥1/8(S1+S2)
这可以减少或甚至避免空气湍流噪声和低音声音的损失，即劣化，尤其是在无源辐射器组件安装在扬声器系统中的情况下(参见图8至10)。
如图5和图6所示，无源辐射器组件30以及因此结构框架53还具有第四侧59，所述第四侧具有预定宽度d。第四侧通常不具有开口。第四侧59 可以具有带状形状，并且可以至少部分地是半圆形形状的，以便相应地适应无源辐射器50.1和50.2的形状。
在图5和图6中的无源辐射器组件30中，第一无源辐射器50.1具有第一最大激励幅值A1，并且第二无源辐射器50.2具有第二最大激励幅值A2。这在图7中进行进一步详述。
在图7中，最大激励幅值未按比例绘制，但是为了解释目的已被夸大。应理解，激励的规模通常要小于图7所示的规模。图7示出了第一无源辐射器和第二无源辐射器的示意性侧视图。这两个无源辐射器可以与图5和图6 所示的无源辐射器相同。对于相应辐射器的部件，使用与图5和图6中相同的参考标号。当空气压力变化，即声音影响到图7的第一无源辐射器和第二无源辐射器时，第一辐射器和第二辐射器的中心部件9.1和9.2分别可以由所述空气压力变化无源地激发。第一无源辐射器的最大激励对应于第一最大激励幅值A1，并且第二无源辐射器的最大激励对应于第二最大激励幅值A2。这通过图7中的箭头来示意性地展示。介于两个无源辐射器之间的距离d应至少等于或应大于第一最大激励幅值和第二最大激励幅值之和。这也可以表示为：
d≥A1+A2
或者，如果两个无源辐射器50.1和50.2相似，以致于A1等于A2
d≥2A1
对于图5和图6所示的结构框架，d对应于第四侧59的宽度。因此，无源辐射器组件30的这种新设计的特征典型为两个常规无源辐射器50.1和 50.2，所述无源辐射器在被整合到结构框架30中时形成独立的无源辐射器组件30。根据上文给出的公式对介于两个无源辐射器之间的距离d的适当选择可以具有以下作用：介于两个无源辐射器之间的距离d可以是足够大的，以避免两个无源辐射器彼此接触，从而避免在扬声器操作时，例如在将无源辐射器组件30安装到扬声器系统中(参见图8至10)时产生咯吱响的噪声。在其他情况下，当用系统大声地播放音乐时，通常可能会出现这种噪声，即大量的振动能激发无源辐射器。
图8和图9示出了根据图5至7的具有无源辐射器组件30的扬声器系统100的设计的应用。
图8示出了扬声器箱，又被称为扬声器外壳103，所述扬声器外壳具有前侧103.1。前侧通常是面向扬声器系统100的用户的一侧。
扬声器外壳103具有扬声器驱动器111和狭槽105，在所述狭槽中可安装有如图5至7所示的无源辐射器组件30。图8中的第二视图示意性地示出了无源辐射器组件30已被装配到扬声器外壳103的狭槽105中。
应理解，本实用新型因此还提供了一种改装扬声器系统100的方法。这种方法可以包括提供扬声器系统100，所述扬声器系统具有扬声器箱103、扬声器驱动器111和狭槽105，在所述狭槽中可安装有根据图5至7的无源辐射器组件30。然后，可以一种方式将根据图5至7的无源辐射器组件30 安装到狭槽105中，使得无源辐射器组件30的开口暴露于外部空气。
图9再次示出了有无源辐射器组件30安装到系统中的扬声器系统100 的前侧103.1的前视图。扬声器系统可以与图5至8所示的扬声器系统相同。图9的这个扬声器系统100提供了除了用于安装无源辐射器组件30的一个开口之外还包括扬声器驱动器100和封闭的扬声器箱的系统的实例。在将无源辐射器组件30安装到系统100中时，无源辐射器组件30的第三开口(参见图5和图6)可以暴露于外部空气。对于图9所示的扬声器系统100，扬声器驱动器111、扬声器外壳和无源辐射器组件30可以形成密封的扬声器箱。当扬声器驱动器111开始播放声音时，图5至8所示的两个无源辐射器将相应地操作，例如，将由密封的扬声器箱内部的压力变化激发，并且将通过第三开口55来产生声音。
在测试中，比较了两个扬声器系统。对于系统“A”，使用第一扬声器系统，所述第一扬声器系统仅具有类似于图1所示的无源辐射器的一个常规的单一无源辐射器。对于系统“B”，使用类似于图5至9的扬声器系统100的第二扬声器系统，所述第二扬声器系统包括新无源辐射器组件30。在使用相同的音乐和相同的功率输入的情况下，对两个系统“A”和“B”进行测试。在大约五分钟内，扬声器系统“A”移动约2.5cm，而扬声器系统“B”移动约0cm，即系统“B”基本上完全没有移动，所述扬声器系统并未出现行走问题。
图10示出了具有新无源辐射器组件30的扬声器系统10相对于完全不具有无源辐射器的扬声器系统的低频性能的进一步测试和比较。图10在横坐标上展示以Hz计的频率，并且纵坐标被示出介于60与100之间。包括新无源辐射器组件的系统的频率响应曲线表示为C1。不具有任何无源辐射器组件的系统的频率响应曲线表示为C2。在介于大致30Hz至100Hz之间的频率范围内，曲线C1基本上处于曲线C2上方，从而表明使用新无源辐射器组件大大提高了扬声器系统的频率性能。
根据本实用新型的至少一个实施方案的新扬声器系统可能由于具有新的一体式无源辐射器组件而更容易组装。所述系统可以实现无源辐射器不暴露于用户的新扬声器结构设计。所述系统可以进一步实现更紧凑的扬声器设计，这是因为新结构能够以与常规扬声器不同的方式插入扬声器外壳内。
Claims (15)
1.一种用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述无源辐射器组件包括：
一对无源辐射器，所述一对无源辐射器包括第一和第二无源辐射器(50.1、50.2)；以及
框架，所述框架具有第一和第二开口(57.1、57.2)以及第三开口(55)，其中所述第一和第二开口(57.1、57.2)分别位于所述框架的平行侧上，其中所述第一无源辐射器和所述第二无源辐射器(50.1、50.2)分别安装到所述框架的所述平行侧的所述第一和第二开口(57.1、57.2)中，以便彼此按预定距离对置。
2.根据权利要求1所述的用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述第一无源辐射器(50.1)具有第一最大激励幅值，并且所述第二无源辐射器(50.2)具有第二最大激励幅值，其中介于所述安装的第一与第二无源辐射器(50.1、50.2)之间的所述预定距离大于所述第一最大激励幅值和所述第二最大激励幅值之和。
3.根据权利要求1或2所述的用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述第三开口(55)的开口面积等于或大于所述第一和第二无源辐射器(50.1、50.2)中每一个的总面积之和的1/8。
4.根据权利要求1所述的用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述第一无源辐射器和所述第二无源辐射器(50.1、50.2)是相似的。
5.根据权利要求1所述的用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述框架具有与所述第三开口相对的第四侧；其中所述第四侧连同安装到所述平行侧的所述第一和第二开口中的所述第一和第二无源辐射器(50.1、50.2)一起形成外壳的三侧。
6.根据权利要求5所述的用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述外壳的所述三侧被密封。
7.根据权利要求1所述的用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述框架由金属、陶瓷、塑料或木材中的至少一种制成。
8.根据权利要求1所述的用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述第一和第二无源辐射器(50.1、50.2)中的每一个包括定心支片和中心面板。
9.根据权利要求8所述的用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述定心支片包括柔软而有弹性的材料，并且其中所述中心面板包括硬质材料。
10.根据权利要求9所述的用于扬声器系统(1、10、100)的无源辐射器组件(30)，其特征在于所述定心支片包括橡胶，并且其中所述中心面板包括金属。
11.一种扬声器系统(1、10、100)，其特征在于所述扬声器系统包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的无源辐射器组件(30)；
扬声器箱(3)；以及
扬声器驱动器(11)；
所述扬声器箱(3)包括狭槽(105)，在所述狭槽中安装有所述无源辐射器组件(30)。
12.根据权利要求11所述的扬声器系统(1、10、100)，其特征在于所述扬声器驱动器(11)安装到所述扬声器箱(3)的前侧中，其中所述无源辐射器组件(30)安装到所述狭槽(105)中，使得所述无源辐射器组件(30)的所述第三开口(55)位于所述扬声器箱(3)的所述前侧。
13.根据权利要求11所述的扬声器系统(1、10、100)，其特征在于当安装到所述狭槽(105)中时，所述无源辐射器组件(30)的所述开口暴露于外部空气。
14.根据权利要求11所述的扬声器系统(1、10、100)，其特征在于所述扬声器箱(3)、所述扬声器驱动器(11)和安装到所述狭槽(105)中的所述无源辐射器组件(30)形成密封的外壳。
15.根据权利要求14所述的扬声器系统(1、10、100)，其特征在于所述无源辐射器组件(30)借助于胶水和/或螺钉而安装到所述狭槽(105)中。
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