EA010071B1

EA010071B1 - Громкоговоритель и блок громкоговорителей

Info

Publication number: EA010071B1
Application number: EA200601971A
Authority: EA
Inventors: Филип Дерек Эдуард Де Хаан
Original assignee: Элконс Аудио Б.В.
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2008-06-30
Also published as: WO2005104613A1; EP1762118A1; EA200601971A1; NL1026038C2; NO20065434L; US20080212823A1; KR20070011531A; JP2007535271A; ZA200609824B

Abstract

Громкоговоритель содержит магнитный узел, который образует магнитное поле, и мембрану, установленную в раме и снабженную электрическим проводом, расположенным в виде структуры на мембране, причем мембрана ориентирована в магнитном поле таким образом, что при подаче тока через проводниковую структуру мембраны возникает сила, которая способна вызывать колебание мембраны с обеспечением создания звука, при этом громкоговоритель имеет звуковые проходы, расположенные между областями колебаний и наружной стенкой громкоговорителя и сообщающиеся с рупором, имеющим расходящиеся стенки, и отличается тем, что, по существу, одинаковые звуковые проходы и связанные с ними рупоры расположены с обеих сторон мембраны.

Description

Изобретение относится к громкоговорителю, содержащему магнитный узел, создающий магнитное поле, и мембрану, установленную в раме и снабженную электрическим проводником, расположенным в виде структуры, выполненной на мембране, которая ориентирована в магнитном поле таким образом, что при прохождении тока через указанную структуру действует сила, способная вызвать колебания мембраны для получения звука; указанный громкоговоритель выполнен с существенно одинаковыми звуковыми проходами, которые расположены между областью колебаний и наружными стенками громкоговорителя.

Подобный громкоговоритель описан в опубликованной патентной заявке США 2004/0047488.

Описание уровня техники

В особенности изобретение направлено на создание усовершенствованного громкоговорителя, предназначенного для применений, в которых требуется направленная, узкая вытянутая зона звукового покрытия. К таким применениям относятся платформы железнодорожных станций, например находящиеся как на открытом воздухе, так и в помещении, или платформы, находящиеся под землей, например станции метрополитена. Рупоры громкоговорителей могут быть направлены вдоль платформы для того, чтобы в максимально возможной степени направить звук в места ожидания пассажиров.

В указанных громкоговорителях возникают две основные проблемы. Обычно рупор подавляет звук в боковом направлении только в ограниченной степени. В результате на открытых платформах звук все же будет распространяться в боковом направлении и, соответственно, в окружающую среду. Как правило, в городской среде это создает неудобство людям, живущим поблизости. Кроме того, это приводит к излишнему расходу энергии, поскольку звук не доходит до своего заданного места назначения, а именно до ожидающей публики. На платформах, находящихся в помещении или на подземных станциях, звук, который проходит в боковом направлении, отражается от стенок, что приводит к сильной реверберации, при этом сообщение становится трудным для восприятия. Более того, направленный эффект рупоров ограничен узким частотным диапазоном.

Однако изобретение не ограничено вышеперечисленными применениями и, например, может быть преимущественно использовано в любой ситуации, когда слушатель находится на сравнительно большом отдалении от громкоговорителя по сравнению с поверхностями, находящимися рядом с громкоговорителем, такими как стена, потолок или пол, способными отражать звук, или по сравнению с находящимися рядом пространствами, в которых наличие звука нежелательно.

Целью изобретения является создание громкоговорителя такого типа, который описан во введении и который ограничивает влияние вышеперечисленных эффектов простым и эффективным способом, в частности в применениях, целью которых является получение вытянутой или очень точной зоны звукового покрытия и/или создание громкоговорителя, который имеет лучшие акустические характеристики по сравнению с известными громкоговорителями.

Описание изобретения

В громкоговорителе, выполненном в соответствии с изобретением, по обеим сторонам мембраны расположены, по существу, одинаковые звуковые рупоры, имеющие расходящиеся стенки, соединенные со звуковыми каналами. При этом звук не только очень эффективно испускается в двух направлениях, но и, кроме того, благодаря данной конструкции звук, который распространяется в стороны, полностью или частично затухает в результате того, что звуковые волны, выходящие из двух рупоров, автоматически находятся в противофазе. При этом для широкого частотного диапазона добиваются воспроизведения очень точно направленного звука с оптимальными энергозатратами. Это преимущество также можно использовать для громкоговорителей аварийной сигнализации, поскольку такие громкоговорители обычно заряжают от аккумуляторов или от резервного источника питания, а по причине указанной энергоэкономичности громкоговорителя можно спроектировать такие источники питания, которые имеют небольшой размер и, таким образом, являются как можно более недорогими.

Предпочтительно, чтобы громкоговоритель представлял собой магнитостатический ленточный громкоговоритель с плоской мембраной, проводниковая структура которого составляет единое целое, а звуковые проходы образованы звуковыми каналами. Кроме того, изобретение можно использовать, например, с электростатическими громкоговорителями, а также его с пользой можно применять даже в куполообразных и конусообразных громкоговорителях.

Предпочтительно, чтобы рупоры имели вытянутое, например прямоугольное или овальное, поперечное сечение, позволяя направлять звук раздельно в горизонтальном и вертикальном направлениях. Предпочтительно, чтобы центральные оси рупоров, расположенные между верхней и нижней стенками, проходили под острым углом к мембране. Например, центральные оси проходят вниз под таким углом к мембране, чтобы звук был также хорошо слышен непосредственно под громкоговорителем и не нужно было направлять его поверх голов людей.

Предпочтительно, чтобы на определенном расстоянии от мембраны центральные оси двух звуковых каналов громкоговорителя, расположенные между наружной и внутренней стенками каждого канала, были наклонены по направлению друг к другу. Понятно, что выражение «центральная ось звукового канала» означает воображаемую главную плоскость, которая лежит точно между внутренней и наружной

- 1 010071 стенками канала. При этом волновые фронты звуковых источников постепенно направляются друг к другу и объединяются после выхода из звуковых каналов. Таким образом, почти не допускается вышеупомянутый эффект переключения лепестков диаграммы направленности. Предпочтительно, чтобы на определенном расстоянии от мембраны наружные стенки двух звуковых каналов, расположенных на самом дальнем расстоянии друг от друга, были наклонены друг к другу; аналогично, предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, на определенном расстоянии от мембраны внутренние стенки двух близлежащих звуковых каналов были наклонены друг к другу. Еще более предпочтительно, чтобы внутренние и наружные стенки каждого звукового канала проходили, по существу, параллельно друг другу.

Расстояние, на котором стенки наклонены друг к другу, предпочтительно составляет, по меньшей мере, половину ширины звуковых каналов, предпочтительно по меньшей мере одну ширину звуковых каналов. Более того, промежуток между внутренними стенками звуковых каналов у наружной стенки корпуса предпочтительно составляет меньше половины, более предпочтительно меньше 0,2 ширины промежутка между внутренними стенками у мембраны. При этом два волновых фронта объединяются самым плавным из возможных способов.

Предпочтительно, чтобы наружные стенки звуковых каналов примыкали к расходящимся на концах стенкам рупора, в результате чего объединенный волновой фронт изначально расширяется управляемым и, более того, направленным образом.

Кроме того, изобретение относится к блоку громкоговорителей, в котором несколько громкоговорителей расположены, по существу, соосно, причем рупоры двух соседних громкоговорителей, по существу, направлены друг к другу, и в котором передние поверхности мембран двух соседних громкоговорителей находятся в фазе (вместе с двумя поверхностями, по существу, вибрирующими по направлению к слушателю и от него). Предпочтительно, чтобы центральные оси двух звуковых проходов, которые обращены друг к другу, были направлены в точку, расположенную примерно на уровне уха, точно между двумя громкоговорителями. На эффект направленности можно влиять, изменяя положения рупоров относительно друг друга, например, установив их прямо напротив друг друга или, более того, наклонно по направлению друг к другу на одной стороне, а также изменяя форму рупора.

Краткое описание чертежей

Ниже изобретение объяснено подробно путем описания вариантов выполнения, которые представлены на чертежах, на которых:

фиг. 1 представляет собой частичный вид в аксонометрии громкоговорителя;

фиг. 2 представляет собой продольный разрез громкоговорителя, представленного на фиг. 1;

фиг. 3 представляет собой продольный разрез громкоговорителя, представленного на фиг. 1, с установленным рупором;

фиг. 4 представляет собой вид в аксонометрии узла мембраны и фиг. 5 представляет собой продольный разрез громкоговорителя, на котором рупор установлен с двух сторон.

Варианты выполнения изобретения

Согласно фиг. 1 громкоговоритель содержит корпус, состоящий из двух, по существу, одинаковых металлических частей 1, 2, которые собраны вместе с помощью винтов 3. Каждая часть 1, 2 корпуса имеет две вытянутые щелевидные пазы, или звуковые каналы 4, 5, которые могут передавать наружу звук, образованный в громкоговорителе.

Более того, часть 1 корпуса выполнена с электрическими клеммами 6, 7, к которым могут быть присоединены звуковые сигнальные провода усилителя. Корпус 1, 2 имеет охлаждающие ребра 8, проходящие снаружи и в продольном направлении, которые служат для рассеивания тепла, образованного в громкоговорителе.

В частях 1, 2 корпуса помещена рама, представленная на фиг. 2, которая состоит из первого элемента 9, имеющего вид рамки, и двух элементов 10, 11 (представленных на фиг. 4), имеющих вид полосы. Элементы 9, 10, 11 рамы, по существу, выполнены из меди или анодированного алюминия. Наружная поверхность элементов 9, 10, 11 рамы по всей ее площади находится в контакте с корпусом 1, 2. К элементу 9 рамы с помощью клея или тонкой двухслойной липкой ленты прикреплена вибрирующая мембрана 12. Клей или лента проводят тепло. На мембране 12 расположена электропроводная структура 13, провода которой подсоединены к клеммам 6, 7 и которая вызывает колебания мембраны при передаче электрического сигнала от усилителя в громкоговоритель.

Для этого громкоговоритель содержит магниты 23, показанные на фиг. 3, которые образуют постоянное магнитное поле, окружающее проводниковую структуру 14 мембраны 12. Проводниковая структура 14 выполнена в виде электропроводящего провода, который размещен в виде удлиненной прямоугольной спирали на одной стороне мембраны 12. Элементы 10, 11 рамы установлены непосредственно на короткие стороны прямоугольной проводниковой схемы. Следовательно, клей или лента, с помощью которых указанные элементы прикреплены к проводящему проводу, должны быть электроизолирующими. На другой стороне мембраны 12 указанные короткие стороны структуры закрыты подобным образом, в этом случае короткими сторонами элемента 9 рамы, имеющего вид рамки. Такое расположение позволяет передавать тепло от проводниковой схемы 14 в элементы 9, 10, 11 рамы с обеих сторон.

- 2 010071

Два конца проводящего провода присоединены к клеммам 15, 16, расположенным на элементе 10 рамы, которые, в свою очередь, электрически соединены с клеммами 6, 7.

Клеммы 15, 16 изолированы от элемента 10 рамы. Контуры электропроводной структуры 14, которые проходят параллельно друг другу в продольном направлении между элементами 10, 11 рамы, образуют две отстоящие друг от друга области колебаний 17, 18.

Со ссылкой на фиг. 3 видно, что звуковые каналы 4, 5 проходят от положения, находящегося рядом с двумя областями колебаний 17, 18 на поверхности мембраны 12, отстоящими друг от друга, к наружной стенке частей 1, 2 корпуса, однако, с одной стороны звуковые каналы 4, 5 закрыты защитной пластиной 25, поскольку громкоговоритель должен испускать звук только в одном направлении. Сначала звуковые каналы 4, 5 проходят перпендикулярно мембране, если смотреть со стороны мембраны, а именно со стороны области между магнитами 13, а затем звуковые каналы 4, 5 наклонены по направлению друг к другу. Наружные 19 и внутренние 20 стенки одного звукового канала 4, 5 проходят с наклоном к соответствующим стенкам другого канала 4, 5, при этом внутренняя 19 и наружная 20 стенки каждого канала 4, 5 проходят параллельно друг другу. На другой стороне громкоговорителя между внутренними стенками 20 двух звуковых каналов 4, 5 остается только очень небольшое пространство, которое, по меньшей мере, в несколько раз меньше, чем пространство между областями 17, 18 колебаний. При этом фронты звуковых волн, которые образованы двумя областями 17, 18 колебаний, направляются друг к другу и объединяются, предотвращая таким образом нежелательную интерференцию между двумя волновыми фронтами.

На фиг. 4 изображен рупор 21, который установлен на громкоговорителе с помощью винтов 23, закрепленных в винтовых отверстиях 24 громкоговорителя. Наружные стенки 19 звуковых каналов 4, 5 примыкают к стенкам 22 рупора 21. Рупор 21 плавно расширяет звуковой фронт, который испускают звуковые каналы 4, 5 до того, как он распространится дальше в окружающую среду. Металлический рупор способствует рассеиванию тепла громкоговорителя.

Согласно фиг. 5 громкоговоритель содержит громкоговоритель 1, 2, показанный на предыдущих чертежах, однако в этом случае рупор 21 установлен с каждой стороны мембраны. Поэтому защитная пластина 25, показанная на фиг. 3 и 4, заменена вторым рупором 21. На чертежах не видно, что рупоры 21 имеют прямоугольное поперечное сечение. Как показано на фиг. 5, главные оси рупоров 21, которые проходят между верхней 22а и нижней 22Ь стенками, расположены под углом вниз от мембраны 12.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Громкоговоритель, содержащий магнитный узел (13), создающий магнитное поле, и мембрану (12), установленную в раме (9, 10, 11) и снабженную электрическим проводом, расположенным в виде структуры (14) на мембране (12), причем мембрана (12) ориентирована в магнитном поле таким образом, что при подаче тока через проводниковую структуру (14) мембраны (12) возникает сила, которая способна вызывать движение мембраны (12) с обеспечением создания звука, при этом громкоговоритель имеет звуковые проходы (4, 5), расположенные между областями (17, 18) колебаний и наружной стенкой громкоговорителя и сообщающиеся с рупором (21), имеющим расходящиеся стенки, отличающийся тем, что, по существу, одинаковые звуковые проходы (4, 5) и связанные с ними рупоры (21) расположены с обеих сторон мембраны.

2. Громкоговоритель по п.1, отличающийся тем, что мембрана (12) является плоской мембраной, в которой встроена проводниковая структура (14), а звуковые проходы образованы звуковыми каналами (4, 5).

- 3 010071

3. Громкоговоритель по п.1 или 2, отличающийся тем, что рупоры (21) имеют вытянутое, например прямоугольное или овальное поперечное сечение.

4. Громкоговоритель по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что центральные оси рупоров (21), расположенные между верхней стенкой (22а) и нижней стенкой (22Ь), проходят под острым углом к мембране (12).

5. Громкоговоритель по любому из предшествующих пп.1-4, отличающийся тем, что проводниковая структура (14) расположена на мембране (12) по меньшей мере в двух отстоящих друг от друга областях (17, 18) колебаний, причем громкоговоритель выполнен по меньшей мере с двумя звуковыми каналами (4, 5), которые проходят между двумя областями (17, 18) колебаний и наружной стенкой корпуса (1, 2).

6. Громкоговоритель по п.5, отличающийся тем, что центральные оси двух звуковых каналов (4, 5), проходящие между наружной стенкой (19) и внутренней стенкой (20) каждого канала, наклонены друг к другу на заданной длине на расстоянии от мембраны (12).

7. Громкоговоритель по п.5 или 6, отличающийся тем, что наружные стенки (19) двух звуковых каналов (4, 5), расположенные на дальнем расстоянии друг от друга, наклонены друг к другу на заданной длине на расстоянии от мембраны (12).

8. Громкоговоритель по п.5 или 6, отличающийся тем, что внутренние стенки (20) двух звуковых каналов (4, 5), расположенные вблизи друг друга, наклонены друг к другу, по меньшей мере, на заданной длине на расстоянии от мембраны (12).

9. Громкоговоритель по любому из предшествующих пп.5-8, отличающийся тем, что внутренние и наружные стенки (19, 20) каждого звукового канала (4, 5) проходят, по существу, параллельно друг другу.

10. Громкоговоритель по любому из предшествующих пп.5-9, отличающийся тем, что наружные стенки (19) звуковых каналов (4, 5) примыкают к стенкам (22) рупоров (21) вблизи их концов.

11. Блок громкоговорителей, в котором несколько громкоговорителей, выполненных по любому из предшествующих пунктов, расположены, по существу, соосно, причем рупоры (21) двух соседних громкоговорителей, по существу, направлены друг на друга, а обращенные друг к другу поверхности мембран (12) двух соседних громкоговорителей находятся в фазе.