CN208489985U

CN208489985U - 扬声器单元及扬声器装置

Info

Publication number: CN208489985U
Application number: CN201821269869.6U
Authority: CN
Inventors: 张永春
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2019-02-12
Anticipated expiration: 2028-08-07

Abstract

本实用新型提供了一种扬声器单元及扬声器装置，该扬声器单元的主体为矩形的盆状结构，包括悬置系统、具有环状磁隙的磁路系统以及将悬置系统与磁路系统相连接的盆架，盆架容纳悬置系统和磁路系统，磁路系统固定在盆架内，悬置系统包括振膜以及与振膜的底部相连接的至少一个音圈，磁路系统包括与音圈相匹配的至少一个磁路组件，音圈的一端通过音圈骨架与振膜连接，音圈的另一端悬置于所述磁路组件形成的环状磁隙内，音圈能够在环状磁隙内沿轴向作活塞式往复振动以推动振膜振动发出声音。本实用新型采用多个引擎驱动同一振膜振动，振动更均衡平稳，能够减少非线性振动，并能够控制阻抗R_E的大小，适用范围广，结构美观大方，还能实现充分散热。

Description

扬声器单元及扬声器装置

技术领域

本实用新型涉及电动扬声器技术领域，特别是涉及一种扬声器单元及扬声器装置。

背景技术

扬声器单元作为音响设备的关键元件，其质量直接影响着音响设备音质效果的发挥，迄今为止，传统扬声器单元(特别是中低音扬声器单元)的各部件的形状结构均为圆形结构。例如，振膜大多为圆锥形振膜，圆锥形振膜振动的有效面积较小，声能转化效率较差；同时圆形振膜运动时会产生径向和轴向的分割振动，进而产生大量的干扰谐波形成谐波失真。另外，现有的扬声器大多由单一的引擎驱动并采用外磁式结构，音圈在运动过程中容易产生非线性偏移，引起谐波失真、相位失真等各类失真问题。此外，现有的扬声器散热效果差，会导致音圈脱胶、短路或毁坏，或者使振膜、定心支片等变形，影响扬声器的性能。

另外，如图1所示，传统的专业线阵列所形成的线性声源一般由圆锥形扬声器或者至少低音是由圆锥形扬声器产生的。该线性声源是一种含有球面波的折中式的线阵列，而不是纯正的由柱面波形成的线阵列。阵列线l₁两侧的球面波的边界曲线l₂呈指数型渐变。多个音箱之间辐射的球面波中相邻波阵面的交集区域S呈现四个方向的指数型渐变，多个波阵面阵列后无法弱化交集区域，即多个球面波不能有条理地耦合，容易形成混乱的声场，产生干涉，影响声音的有效覆盖。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提供了一种扬声器单元，所述扬声器单元的主体为矩形的盆状结构，包括悬置系统、具有环状磁隙的磁路系统以及将所述悬置系统与所述磁路系统相连接的盆架，所述盆架容纳所述悬置系统和所述磁路系统，所述磁路系统固定在所述盆架内，所述悬置系统包括振膜以及与所述振膜的底部相连接的至少一个音圈，所述磁路系统包括与所述音圈相匹配的至少一个磁路组件，所述音圈的一端通过音圈骨架与所述振膜连接，所述音圈的另一端悬置于所述磁路组件形成的所述环状磁隙内，所述音圈能够在所述环状磁隙内沿轴向作活塞式往复振动以推动所述振膜振动发出声音。

进一步地，所述悬置系统还包括定心支片和折环，所述振膜包括自内向外依次连接的振膜底部、膜体和振膜边缘，所述振膜底部通过套设在所述音圈骨架的外部的所述定心支片固定在所述盆架上，所述振膜边缘通过所述折环与所述盆架的边缘相连接，所述振膜底部与所述振膜边缘之间通过所述膜体相连接，所述膜体构造为由多个不规则面体组成的立体阵列结构，所述立体阵列结构布满所述膜体的表面，相邻的所述不规则面体通过棱边相互连接。

进一步地，所述振膜还包括设置在所述振膜底部的振膜底盘，所述振膜底盘粘接在所述振膜底部的背面，所述振膜通过所述振膜底盘固定连接在所述盆架上，所述振膜底盘上设有与所述音圈骨架相连接的音圈连接部。

进一步地，所述音圈卷绕在所述音圈骨架的一端的外周上，所述音圈骨架的另一端通过所述音圈连接部与所述振膜底盘相连接。

进一步地，所述不规则面体为三角形面体，多个所述三角形面体的形状及尺寸均不完全相同。

进一步地，所述磁路组件包括磁碗、磁体和导磁板，所述磁碗安装在所述盆架的底部，所述磁体和所述导磁板位于所述磁碗中，所述磁体的一端与所述磁碗的底部贴合，所述磁体的另一端与所述导磁板贴合，所述磁碗与所述磁体及导磁板之间形成所述环状磁隙，所述音圈位于所述环状磁隙内。

进一步地，设置有多个所述音圈及多个所述磁路组件，所述音圈及所述磁路组件的截面的形状均为矩形，所述环状磁隙为矩形环状磁隙。

进一步地，多个所述音圈之间通过电路相互连接，所述电路包括串联电路、并联电路或串并联综合电路。

进一步地，所述振膜的底部设有用于为所述音圈提供电流的电路板，多个所述音圈分别通过引线与所述电路板连接。

进一步地，所述音圈由带状的单片体绕制而成，所述单片体包括印制的柔性电路板或单面绝缘的金属箔带。

进一步地，所述音圈骨架为耐高温材料，所述耐高温材料包括耐高温注塑材料或轻质陶瓷材料，所述音圈骨架为一体式结构。

进一步地，所述定心支片为矩形环状结构，所述定心支片包括基层、柔性的外环以及刚性的内环，所述外环设置在所述基层靠近所述盆架的一侧，所述内环设置在所述基层靠近所述音圈的一侧，所述基层、外环以及内环通过覆压一体成型。

进一步地，所述折环为矩形环状结构，所述折环的截面形状为波纹形，所述波纹形包括至少一个波峰和至少一个波谷，不同的所述波峰和所述波谷的形状不完全相同，所述折环上设有多个用于对所述折环进行加强的加强筋，相邻的所述加强筋之间间隔一定的距离。

进一步地，所述盆架为一体式结构，所述盆架的边缘采用圆弧过渡，所述盆架的侧面设有渐变的支撑机构，所述盆架的底部设有通风机构。

本实用新型还提供了一种包括至少一个上述扬声器单元的扬声器装置。

进一步地，多个所述扬声器装置形成线性阵列音箱系统。

本实用新型的优点如下：

(1)本实用新型将扬声器单元设置为矩形圆角结构，优化了扬声器的结构，并且扬声器的棱角采用圆滑的曲线或曲面过渡，美观实用大方。

(2)本实用新型采用矩形盆状结构的振膜，并将膜体构造为由不规则的三角形面体构成的立体几何结构，不仅增加了振膜的刚性模量及自阻尼，还加大空气扰动，提高声频的转化；另外，矩形盆状结构的振膜不仅减少了机械畸变损耗及群延时，还降低了分割振动、非线性运动、声聚焦及前室效应。

(3)本实用新型的扬声器单元通过多重引擎协调配合共同驱动振膜振动，使扬声器的运动更趋于线性运动，进而降低非线性失真，并且使运动更均衡平稳；可通过多种自由连接的音圈电路来控制阻抗R_E和感抗L_VC进而合理的控制Q_ES、Q_MS、Q_TS，能够有效降低功耗，提升扬声器效率，还可以降低谐振频率f_s；多个引擎组件协同作用及相互制约，能够减少各类失真，提高扬声器的声学性能；另外还扩大了扬声器单元的口径等尺寸范围，扩大了扬声器的适用范围。

(4)本实用新型通过改变音圈及音圈骨架的结构降低活塞运动的非线性提高扬声器的声学性能并提高音圈的散热效果，同时通过磁路的引流及通风进行散热，还通过对扬声器的盆架进行散热设计，加强空气循环流通，实现充分散热。

(5)本实用新型的盆架在满足支撑时的刚度需求和安装尺寸需求的同时，能够降低产品的质量及成本，并能够有效地降低盆架可能产生的各种共振，提高扬声器的音效质量。

(6)本实用新型采用多种材料覆压成型的定心支片，能够有效地提高定心支片的内环的径向高刚性和外环的轴向高顺性，从而使音圈减少非线性偏移并增加悬置系统的恢复力，并使其易于大幅度振动并增加悬置系统的动能进而达到轴向的高顺性，而且还能有效降低谐振频率，从而提高扬声器的音效质量。

(7)本实用新型能够有效地提高折环的径向刚性，同时降低了谐波共振，进而降低了折环的附属振膜效应，提高扬声器的音效质量；折环上还设有加强筋以加强径向的刚性，增加折环的韧性、抗疲劳强度及使用寿命，同时也可以有效地抑制共振和谐波。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为球面波扬声器构成的线阵列系统的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的扬声器单元的立体结构分解示意图；

图3为本实用新型实施例提供的扬声器单元的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的扬声器单元的侧视图；

图5为本实用新型实施例提供的扬声器单元的俯视图；

图6为本实用新型实施例提供的扬声器单元的仰视图；

图7为本实用新型实施例提供的扬声器单元的振膜振动时声波的扩散示意图；

图8为本实用新型实施例提供的扬声器单元的振膜与音圈的装配示意图；

图9为本实用新型实施例提供的扬声器单元的引擎系统的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的扬声器单元的引擎系统的工作示意图；

图11为本实用新型实施例提供的扬声器单元的音圈的电路连接示意图；

图12为本实用新型实施例提供的扬声器单元的定心支片的结构示意图；

图13为本实用新型实施例提供的扬声器单元的折环的局部结构示意图；

图14为本实用新型实施例提供的扬声器单元的折环的截面结构示意图；

图15为本实用新型实施例提供的柱面波扬声器构成的线性阵列系统示意图；

附图标记如下：

100-扬声器单元 10-盆架

11-基座 12-第一安装座

13-第二安装座 14-第一支撑机构

15-第二支撑机构 111-通风道

112-通风孔 113-散热片

20-振膜 21-振膜底部

22-膜体 221-三角形面体

23-振膜边缘 24-振膜底盘

241-电路板 31-音圈

32-音圈骨架 311-第一音圈

312-第二音圈 313-第三音圈

314-第四音圈 321-散热孔

40-磁路组件 41-磁碗

42-磁体 43-导磁板

44-磁隙 50-定心支片

51-基层 52-外环

53-内环 541-第一波纹

542-第二波纹 543-第三波纹

60-折环 61-加强筋

70-防尘帽 200-扬声器装置

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图2至图6示出了根据本实用新型的实施方式提供的扬声器单元的结构示意图。如图2至图6所示，本实用新型提供的扬声器单元100的主体结构为矩形的盆状结构，包括悬置系统、具有矩形环状的磁隙的磁路系统以及将所述悬置系统与所述磁路系统相连接的盆架10，盆架10容纳悬置系统和磁路系统，磁路系统固定在盆架10内，悬置系统包括振膜20、定心支片50、折环60和用于驱动振膜20的至少一个音圈31，磁路系统包括与音圈31相配合的至少一个磁路组件40，磁路组件40为音圈31的运动提供磁场，音圈31的一端通过音圈骨架32与振膜20的底部固定连接，音圈31的另一端悬置于磁路组件40形成的磁隙44内，通入电流后，音圈31能够在磁隙44内沿轴向作活塞式往复振动以推动振膜20振动推动空气产生声波发出声音。

振膜20为一体式结构，包括自内向外依次连接的振膜底部21、膜体22和振膜边缘23，振膜底部21通过套设在音圈骨架32外部的定心支片50固定在盆架10上，振膜边缘23通过折环60与盆架10的边缘固定连接，振膜底部21与振膜边缘23之间通过膜体22相连接，膜体22构造为由多个不规则面体组成的立体阵列结构，立体阵列结构布满膜体22的表面(包括正面和背面)，相邻的不规则面体通过其棱边相互连接。本实施例中，不规则面体为三角形面体，并且多个三角形面体的形状及尺寸均不完全相同。不规则面体组成的立体阵列结构的稳定性能够保证振膜20的稳固支撑，提高振膜20的刚性模量，减少振膜20的机械畸变损耗以及分割振动。

具体地，以三角形面体221为例，三角形面体221的边及相邻的三角形共用的棱边构成振膜20的骨架，其刚性模量大，能够起到稳固支撑作用；同时三角几何体本身具有稳定结构。另外，各三角几何体处于不同的平面，没有容易产生分割振动的平面，使得振膜20不易产生分割振动，进而减少了谐波失真；由于不同的三角形面体221的结构不同，并且不同的三角形面体在膜体22的表面错落分布，线和面之间相互制约，无法产生分割振动。

图7示出了根据本实用新型的实施方式提供的振膜的声波辐射示意图，图中实线箭头L表示扬声器振膜20的轴心线方向，虚线箭头L₁表示垂直于面体的声波辐射方向，扬声器振膜20整体的矩形盆状结构，使得扬声器振膜20的轴心线L到四周的距离并不均等，无法形成聚集区域，同时不在同一平面的多个三角形面体221使垂直于三角形面体221的声波辐射方向L₁各不相同，能够增加扩散和减低前室效应，进而减少相位失真。

此外，根据公式V_D＝S_D×X_Max，其中V_D为空气排量，S_D为振膜20的展开面积，X_Max为音圈在磁隙中的最大线性位移。膜体22为立体状的阵列结构，使得振膜20的展开面积增加，振膜20扰动的空气粒子即空气排量随机增大，进而转换的声能增多，提高声频的转化率。

振膜底部21的正面的中心设有防尘帽70，防尘帽70粘贴在振膜20的中心处，用于防止灰尘进入磁隙44以影响声频性能；同时，防尘帽70能够起到积极的扩散作用，减少含声波的空气粒子的对撞，降低由于对撞产生的相位失真和谐波失真。

具体实施中，振膜20采用的材料主要为纸浆，并添加一定量比例的碳纤维和羊毛，对纸浆进行改性，以增强其使用寿命、抗疲劳能力和自阻尼。

如图8所示，由于扬声器振膜20底部为平面结构，没有三角形刚性支撑，将振膜20与盆架10进行装配时，为了使其不易变形，在振膜底部21设有一振膜底盘24，该振膜底盘24具有一定的刚性。振膜底盘24上设有与音圈骨架32相连接的安装接口，通过振膜底盘24能够将振膜20、音圈骨架32快速定位并通过定心支片50装配在盆架10的底部，降低振膜20、音圈骨架32和定心支片50的装配难度，进而降低整体扬声器的装配工时和制作成本。振膜底盘24的中心还设有用于与音圈31相连接的电路板241，为音圈31提供外接电流。

音圈31和磁路组件40构成扬声器单元100的引擎系统，能够为振膜20的振动提供动力，音圈31和磁路组件40的数量可根据扬声器单元100的口径尺寸设置，既可以采用单引擎系统又可以采用多引擎系统。单引擎系统配置为由一个音圈31和一个磁路组件40组成的单引擎组件，多引擎系统配置为由多个音圈31和多个磁路组件40组成的多个单引擎组件的结合阵列模式。多个音圈31和磁路组件40配合形成多引擎系统，共同推动同一振膜20振动，本实施例中，扬声器单元100设有四个音圈31和四个磁路组件40，不同的音圈31之间通过电路连接。

为与矩形盆架10和振膜20的形状相匹配，并且保证磁路系统的磁隙44为矩形的环状结构，音圈31和磁路组件40的截面形状均设置为矩形，矩形包括长方形或正方形，并且矩形的四周采用圆角过渡。采用圆角过渡，能够减少音圈31在磁隙中的碰撞，减少音圈31的损坏。

如图9所示，以单引擎系统为例，对音圈31和磁路组件40的结构进行详细说明。优选实施中，音圈31采用印制的柔性电路板(FPC)或单面绝缘的金属箔带卷绕而成。具体地，印制的柔性电路板(FPC)或金属箔带均为带状的单片体结构。带状片体卷绕在矩形筒状的音圈骨架32上形成矩形环状的音圈31，音圈31通过音圈骨架32与振膜20的底部相连接。采用印制的柔性电路板(FPC)时，柔性电路板包括导电层和绝缘层，卷绕时，绝缘层的一侧紧贴音圈骨架32。具体实施中，柔性电路板上可设有多个纵向的导电层(本实施方式中设有5个)，多个导电层附着在绝缘层上，并排列紧密地卷绕在音圈骨架32的外周上形成矩形环状音圈31。采用金属箔带时，金属箔带绝缘的一面紧贴音圈骨架32。由于音圈31采用厚度较薄的带状片体绕制而成，散热面积大，能够大大提高音圈31的散热效果，减小音圈31的毁坏。另外，厚度较薄的带状片体可在音圈骨架32上缠绕多圈，增加音圈长度，根据公式F＝BLI可知，音圈31的安培力(驱动力)增加，能够提高声音转化效率，其中B为音圈内部平均磁通量密度、L为音圈长度、I为电流。卷绕成型后的音圈31的厚度(带状片体卷绕层叠的厚度)为0.6mm～1.2mm。

音圈31上设有引线，引线的一端与音圈31固定连接，引线的另一端为自由端，与设置在振膜底盘24上的电路板241连接，接入外部电流。引线作为音圈31的信号接入端，一般采用金属导体，并且引线从音圈31的一端的端面处引出，可以减少音圈31在振动时产生散线、断线现象，提高引线的使用寿命，保证音圈品质。

音圈骨架32采用耐高温材料并一体加工成型，例如可采用耐高温注塑材料或氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)等轻质陶瓷材料，上述这些材料质量轻刚性好、散热效果佳，并且能够实现音圈11的精确定位，降低装配误差率。音圈数量越多，其准确定位的要求也越复杂，精度要求也越严格。确定了多个音圈31在振膜底部20的排列方式及位置布局，就确定了引擎系统在盆架10底部的映射(投影)位置，实现扬声器单元100的精确装配。音圈31的精确定位能够减少磁力的分布不均、减少因碰撞磁路造成的音圈31损坏以及减少音圈31的非线性运动。另外，音圈骨架32的侧壁上设有多个阵列分布的散热孔321，能够将音圈31产生的热量及时散出，同时也能降低音圈骨架32的质量。

磁路组件40包括磁碗41、磁体42和导磁板43，磁碗41安装在盆架10的底部，磁体42和导磁板43设置在磁碗41中，导磁板43固定在磁体42的一端的端面上，磁碗41和导磁板43之间形成磁隙44，音圈31悬置在磁隙44内。为保证音圈31产生的热量及时散出，在磁碗41的底部设有多个散热孔。

具体地，如图10所示，磁路组件40为内磁式结构，相较于外磁式结构，内磁式结构体积小，占用空间小，并且能够减少磁漏。磁体42的一端与磁碗41的底部贴合，磁体42的另一端与导磁板43贴合，磁碗41和磁体42及导磁板43之间形成环状磁隙44,音圈11悬设在磁隙44中，通入电流时，音圈31在磁隙44中沿磁体42及导磁板43的轴向方向往复振动(图中双向箭头方向为音圈11的振动方向)，音圈11在磁隙44中的最大线性位移为X_Max。X_Max等于音圈高度减去磁隙高度后除以2，代表可移动部分在一个方向上的运动范围，接近或超出这个范围将引起非线性运动进而产生谐波失真。

磁体42采用钕铁硼强磁，能够提供较强的磁场，为音圈11的运动提供较大的动力；另外，磁体42也可采用其他永久磁体材料。磁路系统中磁隙44的轴向高度范围为4～8mm，磁隙44的径向宽度2～3mm。

将磁路组件40设置为矩形的结构可以增大磁体42在竖直方向上的尺寸，为磁路系统提供更强的磁场，同时也能够增加音圈31在磁隙中的最大线性位移X_Max，根据公式V_D＝S_D×X_Max，能够增加振膜20扰动的空气粒子，增加声频的转换。另外，矩形结构的磁路组件40的四角为圆角，能够避免音圈31在磁路中的刚性碰撞。具体实施中，音圈31和磁路组件40的截面的形状也可以为圆形或椭圆形等其他形状，本实用新型不具体限定。

采用单引擎系统时，将音圈31的安装位置设置在振膜20的中心以保证振动的均匀性。采用多引擎系统时，将多个音圈31在振膜20的底部均匀阵列地布置。本实施例中，采用四引擎系统，将四个音圈31上下左右排列布置在振膜20的底部。相较于单引擎扬声器，采用多引擎系统，可以将单个引擎组件的尺寸设计的较小，对于不同口径尺寸和动力的扬声器单元100，仅需根据扬声器单元100的尺寸增减引擎组件的数量即可，适用范围广。多引擎系统中，多个引擎组件的不同音圈31之间通过电路相互联接，电路连接方式包括单独的串联电路、并联电路以及串、并联结合的综合电路，通过不同的电路连接方式可以获得理想的阻抗R_E。

图11示出了根据本实用新型的实施方式提供的四引擎系统的一种电路连接图，假设本实施例中每个音圈31的R_E均为8Ω，四个音圈31通过单独的串联模式可获得的阻抗R_E＝R_E1+R_E2+R_E3+R_E4＝32Ω，通过单独的并联模式可获得的阻抗R_E＝1/(1/R_E1+1/R_E2+1/R_E3+1/R_E4)＝2Ω，通过如图9所示的串并联结合的综合模式，先将第一音圈311和第四音圈314上下串联，第二音圈312和第三音圈313上下串联,再将上下分别串联后的两组音圈左右并联后可获得最终阻抗R_E＝8Ω。由上可知，四个R_E均为8Ω的音圈31通过并联即可以获得R_E为2Ω的较小阻抗，使得输入音圈31的电流增大，提高了音圈31的动力。随着引擎组件的增加，音圈31的电路连接方式也更加复杂，阻抗R_E的调节范围也越大，使扬声器单元100的阻抗R_E具有可控性。本实用新型可以通过直接改变电路连接方式来改变音圈31中的电流，无需增加额外的变压器来匹配阻抗，并且无需依赖大功率的放大器，既降低了功耗，同时也降低了因功率过大而产生的功率失真，提升扬声器的效率η_o。

另外，根据公式Q_TS＝(Q_ES×Q_MS)÷(Q_ES+Q_MS)可知，Q_ES、Q_MS中的任何一个参数的变动都会影响Q_TS，Q_ES越低即电阻尼越小，输出功率N_Ο和效率η₀就越高；在Q_TS不变的情况下，有效的降低Q_ES的参数值就会使Q_MS的参数值提升。其中，Q_ES指扬声器单元谐振频率处的电Q值，即音圈直流电阻R_E和谐振频率fs处动生阻抗的比值；Q_MS是指扬声器单元谐振频率处的机械Q值，即单元支撑系统的机械损耗阻抗R_MS的等效电阻和谐振频率fs处动生阻抗的比值，Q_MS指明了音圈31本身的质量以及悬置系统(包括音圈31、振膜20、定心支片50和折环60的悬空部分)的机械力阻R_MS；Q_TS是指扬声器单元谐振频率处的总Q值，即Q_ES和Q_MS的并联值。

Q_MS值提升，悬置系统的质量更大，即允许悬置系统中振膜的质量更大；如果将单位质量转换成单位面积，即振膜的面积更大。振膜20的质量和面积的增加进而扰动的空气粒子更多，得到更低的谐振频率fs。因此，随着引擎组件的数量的增多，通过合理控制阻抗R_E和感抗L_VC进而影响Q_ES、Q_MS、Q_TS，可以更多的降低谐振频率fs，提高声学性能。

单引擎系统中，音圈31处于振膜20的中心部位，振膜20由音圈31的垂直推动而产生前后位移，因此音圈31到振膜边缘23(含折环60的悬空部分)的距离越大，受音圈31的直接垂直推动的力就越小，引起的机械畸变和损耗就越强。多引擎系统中，随着音圈31的数量增加，音圈31的排列更加向边缘扩展，音圈31与振膜边缘23之间的距离会减少，会降低机械畸变损耗和群延时。机械畸变损耗和群延时的降低，使得音圈31在磁隙44中的最大位移X_Max会保持更大的线性，引起的非线性运动和谐波失真将减少，在一定的振动范围内使振膜20的振动更加线性，提高扬声器单元100的声学性能。

多引擎系统中，多个引擎组件联合工作推动同一个振膜20振动，同时多个引擎组件又相互制约，使得扬声器单元100的失真频率大大降低。当同时接收同一声频信号后，全部音圈31都会同时做线性活塞运动进而推动与其紧密连接的振膜20产生一系列复杂的振动。多引擎系统与振膜20相配合，能够对声频信号进行高倍解析、对动态细节进行深度还原，并且多个引擎组件的空间阵列分布使得声音能够完整扩散。根据傅里叶变换原理，同一个信道的声频信号按傅里叶变换原理以频域和时域的波动模式经过多次分离叠加最终完成电-力-声的转换过程，获得了相当于多个传统单引擎扬声器的协同工作的总体之和。即这种多引擎共同完成的完整波动状态用公式可表示为：∑E＝E₁+E₂+...+En或∑E＝E×n，其中∑E为扬声器的全部引擎的和，E为单个引擎组件，n为引擎组件的个数)。

如图3和图4所示，盆架10用作悬置系统和磁路系统的支撑结构，包括基座11、第一安装座12和第二安装座13，基座11的圆角和第一安装座12的圆角之间通过第一支撑机构14相连接，第一安装座12的圆角和第二安装座13的圆角之间通过第二支撑机构15相连接，第一支撑机构14和第二支撑机构15均为抛物状结构，并且第一支撑机构14和第二支撑机构15的支脚的厚度和角度渐变。

盆架10采用硬质材料并通过铸造一体成型，优选实施中，采用铝合金、聚甲醛(POM)等注塑材料可以增加盆架10的刚性，提高盆架10的支撑强度及稳定性。盆架10整体采用框架结构可降低重量和制作成本。

第一支撑机构14能够为磁路组件40提供较大的抗畸变能力和稳固性，第二支撑机构15能够为沿轴向运动的悬置系统的振动提供了较大的抗畸变能力和稳固性，同时第一支撑机构14和第二支撑机构15的棱边为曲线状，时尚美观。

由于悬置系统的振动可以通过质点运动的方式传播到盆架10上引起盆架10的共振，将第一支撑机构14和第二支撑机构15的支腿设置为表面平整、但厚度渐变的结构可以降低固有频率引起的共振，另外第一支撑机构14和第二支撑机构15的截面是双曲线形成的平面、立面是双曲面，会阻隔因质点运动产生的位移和传播，也减少共振，提高扬声器的音效质量。此外，盆架10的棱角采用圆角过渡、尽量减少边线，降低了与边界尺寸同波长的谐波频率引起的共振。

在盆架10的基座11的底部的中心设有通风道111，通风道111的周围还设有与磁碗41的散热孔相对应的通风孔112，设置在中心的通风道111能有效降低振膜20振动时的直接应力，减小力阻；磁隙44、磁碗41底部的散热孔以及盆架10的通风孔112形成的风道能够增强气流循环，提高通风散热效果；基座11的侧面还设有用于加强散热的散热片113。

振膜底部21通过定心支片50固定在盆架10的第一安装座12上，振膜边缘23为外凸的矩形环状结构，振膜边缘23通过折环60固定在盆架10的第二安装座13上。定心支片50和折环60能够为与其共同组成悬置系统的振膜20和音圈31提供顺性C_MS、恢复力和阻尼R_MS作用，使悬置系统振动时保持线性活塞方式运动。

如图12所示，定心支片50为矩形的环状结构，包括基层51、基层51靠近盆架10的一侧设有外环52、基层51靠近音圈31的一侧设有内环53，外环52为顺性层，能够加强与盆架10连接的一侧的柔性力，使悬置系统易于大幅度振动并增加悬置系统的动能，提高轴向的顺性，而且还能有效降低谐振频率f_s。内环53为刚性层，能够加强与音圈31连接的一侧的刚性力，减少音圈31的非线性偏移并增加悬置系统的恢复力，进而提高径向的刚性。

定心支片50上设有由外向内的波纹，并且波纹深度和波纹宽度为渐变式，由中心向内外两侧逐渐减小，例如图12中所示，由第一波纹541向两侧分别到第二波纹542和第三波纹543，波纹深度和宽度逐渐减小。采用不同深度和宽度的波纹可以有效地抑制共振和杂散振动，降低了因悬置系统振动而引起的盆架共振。

定心支片50采用多种材料覆压成型，基层51采用纤维布，优选聚酰亚胺纤维布，使得定心支片50具有一致的机械稳定性和良好的恢复力，抗撕裂能力强、受温度、湿度影响小等优点；外环52采用橡胶材料以加强顺性，优选采用硅胶或丁苯橡胶覆压在基层51上以增加柔软度和韧性，可以进一步降低谐振频率f_s和因悬置系统振动引起的盆架共振；内环53采用纤维材料覆压在基层51上以加强刚性，优选采用聚酰亚胺纤维布，即在基层51上再覆压一层聚酰亚胺纤维布。

具体实施中，根据扬声器单元100的尺寸要求，如果需要更强的恢复力和更大的阻尼R_MS，可设置有多个定心支片50，多个定心支片50层叠在一起，并且相邻的定心支片50之间通过间隔垫连接确保振动时不会互相碰撞。

如图2、图13及图14所示，折环60为矩形圆角折环，与振膜边缘23相配合连接，折环60的内边缘粘贴振膜20，折环60的外边缘粘贴盆架10，折环60的截面形状为波纹形，该波纹形包括多个波峰和波谷，波峰和波谷的形状(深度和宽度)不完全相同，可以提高轴向方向的顺性和径向方向的刚性。例如，波纹形的形状可以为一峰双谷形(图14a)或双峰三谷形(图14b)，且各波峰和波谷的深度和宽度均不相等，以抑制高次谐波的产生，即非均等化的波峰及波谷的弧度抑制了部分谐波的传递。其中，一峰双谷形的折环60适用于引擎冲程较小的扬声器中，双峰三谷形的折环60适用于引擎冲程较大的扬声器中。

另外，在垂直于波峰和波谷截面的方向间隔一定距离并列的设置多个加强筋61以加强径向的刚性，同时可以有效地抑制共振和谐波，减少对空气的扰动，降低折环60对振膜20振动的干扰。加强筋61增加了折环60的韧性、抗疲劳强度及使用寿命。具体实施中，加强筋61既可设于折环60的上表面，也可设于折环60的下表面。

优选实施中，折环60采用苯乙烯和丁二烯合成的丁苯橡胶，丁苯橡胶具有耐热、耐磨、耐老化的特点，并且具有良好的顺性和韧性，可以进一步调节折环的刚性与顺性的比例关系而不影响振膜20的轴向运动。

本实用新型还提供了一种扬声器装置，该扬声器装置包括至少一个上述扬声器单元。

由于矩形结构的扬声器单元100在空气中辐射的声波的波阵面属于柱面波，因此能够产生纯正的线性阵列，进而使本实用新型的扬声器单元100可以直接用于制作真实的音柱式音箱系统和线性阵列音箱系统。多个波阵面阵列后可以弱化交集区域，使得多个扬声器单元100之间可以在没有干扰的情况下自然耦合，极大的提升相位一致性。

如图15中，扬声器装置200包括2个扬声器单元100，并且多个扬声器装置200上下排列组成线性阵列音箱系统，图中虚线箭头的方向为声波的辐射方向。阵列线l₁’两侧的边界线为与其平行的直线l₂’，即波阵面为平面，多个波阵面阵列后组合成大波阵面的音柱，并且多个波阵面阵列后可以弱化相邻波阵面的交集区域S’，使得多个柱面波有条理地耦合。

需要指出的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

需要指出的是，在本实用新型的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是电连接或信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种扬声器单元，其特征在于，所述扬声器单元的主体为矩形的盆状结构，包括悬置系统、具有环状磁隙的磁路系统以及将所述悬置系统与所述磁路系统相连接的盆架，所述盆架容纳所述悬置系统和所述磁路系统，所述磁路系统固定在所述盆架内，所述悬置系统包括振膜以及与所述振膜的底部相连接的至少一个音圈，所述磁路系统包括与所述音圈相匹配的至少一个磁路组件，所述音圈的一端通过音圈骨架与所述振膜连接，所述音圈的另一端悬置于所述磁路组件形成的所述环状磁隙内，所述音圈能够在所述环状磁隙内沿轴向作活塞式往复振动以推动所述振膜振动发出声音。

2.根据权利要求1所述的扬声器单元，其特征在于，所述悬置系统还包括定心支片和折环，所述振膜包括自内向外依次连接的振膜底部、膜体和振膜边缘，所述振膜底部通过套设在所述音圈骨架的外部的所述定心支片固定在所述盆架上，所述振膜边缘通过所述折环与所述盆架的边缘相连接，所述振膜底部与所述振膜边缘之间通过所述膜体相连接，所述膜体构造为由多个不规则面体组成的立体阵列结构，所述立体阵列结构布满所述膜体的表面，相邻的所述不规则面体通过棱边相互连接。

3.根据权利要求2所述的扬声器单元，其特征在于，所述振膜还包括设置在所述振膜底部的振膜底盘，所述振膜底盘粘接在所述振膜底部的背面，所述振膜通过所述振膜底盘固定连接在所述盆架上，所述振膜底盘上设有与所述音圈骨架相连接的音圈连接部。

4.根据权利要求3所述的扬声器单元，其特征在于，所述音圈卷绕在所述音圈骨架的一端的外周上，所述音圈骨架的另一端通过所述音圈连接部与所述振膜底盘相连接。

5.根据权利要求2所述的扬声器单元，其特征在于，所述不规则面体为三角形面体，多个所述三角形面体的形状及尺寸均不完全相同。

6.根据权利要求1所述的扬声器单元，其特征在于，所述磁路组件包括磁碗、磁体和导磁板，所述磁碗安装在所述盆架的底部，所述磁体和所述导磁板位于所述磁碗中，所述磁体的一端与所述磁碗的底部贴合，所述磁体的另一端与所述导磁板贴合，所述磁碗与所述磁体及导磁板之间形成所述环状磁隙，所述音圈位于所述环状磁隙内。

7.根据权利要求1所述的扬声器单元,其特征在于，设置有多个所述音圈及多个所述磁路组件，所述音圈及所述磁路组件的截面的形状均为矩形，所述环状磁隙为矩形环状磁隙。

8.根据权利要求7所述的扬声器单元，其特征在于，多个所述音圈之间通过电路相互连接，所述电路包括串联电路、并联电路或串并联综合电路。

9.根据权利要求7所述的扬声器单元，其特征在于，所述振膜的底部设有用于为所述音圈提供电流的电路板，多个所述音圈分别通过引线与所述电路板连接。

10.根据权利要求4所述的扬声器单元，其特征在于，所述音圈由带状的单片体绕制而成，所述单片体包括印制的柔性电路板或单面绝缘的金属箔带。

11.根据权利要求4所述的扬声器单元,其特征在于，所述音圈骨架为耐高温材料，所述耐高温材料包括耐高温注塑材料或轻质陶瓷材料，所述音圈骨架为一体式结构。

12.根据权利要求2所述的扬声器单元，其特征在于，所述定心支片为矩形环状结构，所述定心支片包括基层、柔性的外环以及刚性的内环，所述外环设置在所述基层靠近所述盆架的一侧，所述内环设置在所述基层靠近所述音圈的一侧，所述基层、外环以及内环通过覆压一体成型。

13.根据权利要求2所述的扬声器单元，其特征在于，所述折环为矩形环状结构，所述折环的截面形状为波纹形，所述波纹形包括至少一个波峰和至少一个波谷，不同的所述波峰和所述波谷的形状不完全相同，所述折环上设有多个用于对所述折环进行加强的加强筋，相邻的所述加强筋之间间隔一定的距离。

14.根据权利要求1所述的扬声器单元，其特征在于，所述盆架为一体式结构，所述盆架的边缘采用圆弧过渡，所述盆架的侧面设有渐变的支撑机构，所述盆架的底部设有通风机构。

15.一种扬声器装置，其特征在于，所述扬声器装置包括至少一个根据权利要求1至14中任一项所述的扬声器单元。

16.根据权利要求15所述的扬声器装置，其特征在于，多个所述扬声器装置能够形成柱面波线性阵列音箱系统。