ES2855033T3

ES2855033T3 - Tapón de fase acústico

Info

Publication number: ES2855033T3
Application number: ES14705195T
Authority: ES
Inventors: Jack Anthony Oclee-Brown; Mark Dodd
Original assignee: GP Acoustics UK Ltd
Current assignee: GP Acoustics UK Ltd
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2021-09-23
Anticipated expiration: 2034-02-19
Also published as: GB2511322B; CN105393555A; EP2952011B1; US9743174B2; GB2511322A; CN105393555B; US20160014503A1; HK1222497A1; WO2014131669A1; EP2952011A1; GB201303516D0

Abstract

Un tapón de fase para un altavoz que tiene un diafragma accionado (3), comprendiendo el tapón de fase (1) una superficie que, en uso, está dispuesta junto al diafragma (3), comprendiendo dicha superficie una superficie anular (29) que es generalmente plana, y se encuentra en dos direcciones ortogonales, definiendo una tercera dirección ortogonal un eje (X) que es paralelo al eje a lo largo del cual se acciona el diafragma, en uso, en el que al menos una parte de dicha superficie anular (29) comprende depresiones cóncavas (31) formadas en la superficie anular (29) del tapón de fase (1) y/u ondulaciones formadas en la superficie anular (29) del tapón de fase (1), sobresaliendo dichas ondulaciones de un plano general de la superficie anular (29) en una o ambas direcciones en la dirección del eje (X) y extendiéndose alrededor de la superficie anular (29), de manera que, a medida que cuando se generen secciones transversales radiales sucesivas a través de dicha superficie anular (29) al hacer girar un plano alrededor del eje (X), dicha superficie anular (29) tiene una superficie de forma variable periódicamente que varía periódicamente para las sucesivas secciones transversales a medida que aumenta el ángulo de rotación.

Description

DESCRIPCIÓN

Tapón de fase acústico

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un tapón de fase acústico utilizado en sistemas para convertir señales eléctricas en sonido, tal como un tapón de fase para un controlador de compresión o un altavoz.

Técnica anterior

Los tapones de fase se disponen normalmente, en uso, junto a un diafragma, siendo accionado axialmente el diafragma a ondas sonoras generadas; estas ondas sonoras son canalizadas por el tapón de fase para mejorar el rendimiento acústico del diafragma. Los tapones de fase convencionales tienen una superficie simétrica axialmente que sigue de cerca la geometría del diafragma asociado. El volumen de aire encerrado entre el diafragma y el tapón de fase debe ser lo suficientemente pequeño para evitar la pérdida de salida de alta frecuencia debido a la elasticidad acústica. Para lograr la máxima salida de baja frecuencia, el diafragma debe moverse con el mayor desplazamiento posible.

Se han realizado algunos intentos para dar forma al diafragma en la dirección axial para aumentar su rigidez y mejorar así su rendimiento acústico; sin embargo, la introducción de tales formas reduce inevitablemente la holgura entre el tapón de fase y el diafragma (lo cual no es deseable, ya que se corre el riesgo de que el diafragma choque con el tapón de fase durante la operación, lo que tiene un efecto adverso drástico en la calidad del sonido), o aumenta el volumen de la cavidad entre el diafragma y el tapón de fase, lo que tampoco es deseable. Como resultado de esta y otras limitaciones prácticas, el tamaño de la conformación axial está severamente restringido en la parte del tapón de fase que mira hacia el diafragma.

El documento US5117462 describe un controlador de compresión que tiene un tapón 30 de fase con pasos 60, 62, 6470 de aire que acoplan la región de compresión del altavoz a la garganta del altavoz. El tapón 30 de fase está ubicado dentro de una pieza polar 52, estando separados los dos por un paso anular auxiliar 70 de aire. La parte trasera del tapón 30 de fase, distante de la garganta del cuerno 66, tiene forma de cúpula y es convexa, y está junto a un diafragma 34 que tiene una parte central en forma de cúpula, y unida alrededor de la circunferencia de esta parte en forma de cúpula hay una bobina de voz 36 cilíndrica que puede vibrar libremente en el paso anular auxiliar 70 de aire.

Resumen de la invención

Por consiguiente, la presente invención proporciona un tapón de fase para un altavoz que tiene un diafragma accionado, comprendiendo el tapón de fase una superficie que, en uso, está dispuesta adyacente al diafragma, comprendiendo dicha superficie una superficie anular que es generalmente plana y se encuentra en dos direcciones ortogonales, una tercera dirección ortogonal que define un eje (X), en donde al menos una parte de dicha superficie anular comprende depresiones cóncavas formadas en la superficie anular del tapón de fase y/u ondulaciones formadas en la superficie anular del tapón de fase, sobresaliendo dichas ondulaciones desde un plano general de la superficie anular en una o ambas direcciones en la dirección del eje (X) y extendiéndose alrededor de la superficie anular, de modo que, a medida que se generen secciones transversales radiales sucesivas a través de dicha superficie anular al hacer girar un plano alrededor del eje (X), dicha superficie anular del tapón de fase tiene una superficie conformada variable periódicamente que varía periódicamente para secciones transversales sucesivas cuando aumenta el ángulo de rotación.

Tal disposición facilita la conformación de un diafragma en la dirección axial en gran medida, lo que permite optimizar la rigidez del diafragma al tiempo que evita los problemas de choque del diafragma/tapón de fase y aumenta innecesaria e indeseablemente el volumen entre el diafragma y el tapón de fase.

La superficie del tapón de fase puede comprender además una o más áreas simétricas axialmente que rodean la superficie conformada variable periódicamente.

La superficie generalmente anular puede comprender además una porción simétrica axialmente en el interior de la superficie anular, y/o la superficie del tapón de fase puede comprender una superficie cóncava ubicada dentro de la superficie generalmente anular.

El tapón de fase puede incluir al menos un canal para que ondas sonoras generadas por un diafragma dispuesto adyacente al tapón de fase atraviesen, el canal o cada canal que termina adyacente a la superficie de forma variable periódicamente.

La porción de forma variable puede extenderse de manera uniforme y/o sustancialmente ininterrumpida alrededor de la superficie simétrica axialmente.

La porción de forma variable periódicamente puede extenderse sustancialmente de manera ininterrumpida alrededor de la superficie anular, y/o puede ser lisa y mezclarse suavemente con las porciones circundantes de la superficie, o puede comprender una serie de cavidades que son lisas a su vez, pero que son discontinuas donde se mezclan en la superficie generalmente anular del tapón de fase. Alternativa o adicionalmente, la parte o partes de forma variable periódicamente pueden tener la forma de una sucesión de ondulaciones, o de curvas sustancialmente continuas, que pueden tener un aspecto sinusoidal. Las ondulaciones pueden sobresalir del plano general de la superficie anular en una o ambas direcciones en la dirección axial.

La presente invención reconoce que se puede lograr un rendimiento acústico mejorado mediante el uso de una geometría para la superficie del tapón de fase que no es totalmente simétrica axialmente, sino que en vez de ello tiene una forma de sección transversal radial variable en una región anular para proporcionar una región cóncava y de forma variable para permitir la terminación de un canal para las ondas sonoras generadas por el diafragma en él. Esta región puede formarse como una serie de cavidades regulares de forma suave en la superficie (por ejemplo, círculos/cúpulas, triángulos o esencialmente cualquier forma rectilínea o curva), o como una sucesión de ondulaciones circunferenciales en la porción generalmente anular de la superficie del tapón de fase. La salida máxima para un volumen de cavidad dado se puede obtener haciendo que la superficie del tapón de fase tenga la misma forma que la superficie del diafragma desplazado. Este enfoque permite una libertad mucho mayor en la elección de ondulaciones circunferenciales y su tamaño. Por ejemplo, las ondulaciones circunferenciales pueden ser incluso mayores que el espacio entre el tapón de fase y el diafragma.

El tapón de fase tendrá, como es convencional, uno o más canales para ondas sonoras generadas por el diafragma. Estos canales pueden ser radiales o anulares o una serie de orificios circulares u otra forma. Al menos uno de estos canales puede terminar en o junto a la parte de forma variable periódicamente de la superficie del tapón de fase.

En otro aspecto, la presente invención también abarca un altavoz que incorpora un tapón de fase como se describe en este documento.

Por conveniencia, la presente invención se describe principalmente en este documento con referencia a un tapón de fase circular, sin embargo, la invención se aplica igualmente a tapones de fase no circulares, tales como formas elípticas o de pista de carreras, o cualquier forma que sea simétrica en dos direcciones ortogonales y que se encuentre en el plano general de la superficie del tapón de fase que, en uso, está destinado a disponerse junto a un diafragma accionado acústicamente. En consecuencia, o a menos que se indique claramente lo contrario, cualquier uso en esta descripción o en las reivindicaciones de los términos "anular", "circunferencia", "circunferencial", "circunferencialmente", "concéntrico" o "alrededor" no debe interpretarse como restringido. a una forma circular sola, ni como necesariamente centrada en un solo eje, sino simplemente como que rodea un límite. De manera similar, el término "parece sinusoidal" no debe interpretarse como limitado a una forma estrictamente sinusoidal, sino que debe interpretarse ampliamente como que abarca cualquier serie sustancialmente suave de curvas sustancialmente continuas y sustancialmente cíclicas.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se describirá una realización de la presente invención a modo de ejemplo, con referencia a las figuras adjuntas en las que;

La figura 1 es una vista esquemática, en perspectiva, de parte de un tapón de fase de acuerdo con la invención dispuesto para su uso con un diafragma;

La figura 2 es una vista en perspectiva del diafragma de la figura 1;

La figura 3 es una vista en perspectiva de la superficie cóncava de un tapón de fase similar al de la figura 1, y

La figura 4 es una vista en sección transversal parcial del plano indicado por las flechas 4-4 en la figura 1.

Descripción detallada de las realizaciones

El tapón de fase 1 que se muestra en la Figura 1 se ilustra como se usaría en un controlador de compresión, o altavoz, dispuesto junto a un diafragma 3 que es accionado por una bobina 5 de voz (la bobina 5 de voz está conectada al diafragma 3 por un carrete 6, véase la Figura 4). El tapón de fase 1 comprende tres piezas 7, 9, 11 que están conectadas como se conoce en la técnica y dispuestas de manera que proporcionen dos canales anulares concéntricos 13, 15 para las ondas sonoras generadas por el diafragma 3; la longitud y la forma de estos canales son factores importantes para asegurar que el controlador de compresión sea eficiente y una alta calidad de reproducción de sonido; sin embargo, los canales no forman parte de la presente invención per se, ni tampoco la composición precisa del tapón de fase, o su forma y configuración que no sean otras que adyacente al diafragma y en relación con un canal de ondas sonoras, como resultará evidente.

Como se puede ver en la Figura 2, el diafragma 3 tiene una parte central 17 en forma de cúpula, que se extiende a una región plana 19, a cuyo reverso se une la bobina 5 de voz y está dispuesta para hacer vibrar el diafragma 3 en paralelo al eje X (la Figura 1 muestra los ejes ortogonales X, Y, y Z). Entre la parte central abovedada 17 y la región plana 19 hay un radio 20 de mezcla. Rodeando la región plana 19 hay una parte anular 21, generalmente plana, dispuestas circunferencialmente alrededor de la cual hay una pluralidad de protuberancias 23 en forma de cúpula, de modo que la parte anular 21 del diafragma no es simétrica axialmente alrededor del eje X, ya que sucesivamente las secciones transversales radiales a través de la superficie anular se generan al hacer girar un plano alrededor del eje X, la forma de la sección transversal de la superficie del tapón de fase varía periódicamente a medida que aumenta el ángulo de rotación. La Figura 2 muestra un diafragma que tiene en total 13 protuberancias 23 distribuidas uniformemente alrededor del plano de la porción generalmente anular 21, y el tapón de fase complementario tendría un número y distribución correspondientes de cavidades.

La superficie del tapón de fase 1 está configurada y dispuesta con relación al diafragma 3 para proporcionar una cavidad 25 de aire (véase la Figura 4) entre ellos, cuyas dimensiones son las más importantes: para mantener la eficiencia del altavoz a altas frecuencias, el volumen de la cavidad 25 de aire debe ser pequeño, pero la distancia entre el diafragma 3 y la cara adyacente del tapón de fase 1 (es decir, en la dirección X en los dibujos) debe ser lo suficientemente grande para que ninguna parte del diafragma impacte con el tapón de fase cuando se acciona el diafragma. En consecuencia, la superficie del tapón de fase 1 destinada a ser adyacente al diafragma 3 en uso tiene forma de cúpula cóncava en su centro, con una región anular plana 27 estrecha para corresponder con la región 19 del diafragma/bobina de accionamiento, y luego tiene una parte anular 29, generalmente plana en la que hay depresiones cóncavas, o cavidades 31 (que se ven más fácilmente en la Figura 3) para alojar las protuberancias 23. Las cavidades están distribuidas uniformemente alrededor del anillo 29. Como se puede ver en las Figuras 1 y 4, uno de los canales de sonido (el canal 15 más interno) termina en la parte en forma de cúpula del tapón de fase/diafragma, mientras que el otro canal 13 más externo termina en la parte anular 29. La terminación del canal 13 en la parte 29 (véase la Figura 4) ocurre en un punto coincidente con las cavidades 31 en forma de cúpula. En consecuencia, mientras que la terminación del canal interior 15 forma un anillo simétrico axialmente alrededor de la circunferencia de la cúpula, la terminación del canal exterior 13 adyacente al diafragma no es simétrica axialmente y forma una serie de ondulaciones que se pueden inferir de la Figura 4. Preferiblemente, estas ondulaciones son relativamente suaves, aparte de las intersecciones de las protuberancias 23 con la parte anular 21, que son bastante afiladas (y como se muestra en los dibujos, en la Figura 3 en particular). Alternativamente, estas intersecciones pueden tener un radio relativamente suave.

Con referencia a la Figura 3, ésta ilustra un tapón de fase 1’ alternativo 'que tiene una depresión cóncava 33 central en forma de cúpula con tres canales separados para ondas sonoras generadas por la parte en forma de cúpula del diafragma (no mostrado). Un canal que termina a lo largo de la línea de las cavidades circunferenciales 31 no se muestra en la Figura 3, de modo que las cavidades 31 pueden apreciarse más claramente. También se entenderá que el número y la disposición de cavidades y canales puede variar, y que el número, forma y configuración de canales puede variar; lo que es significativo para el propósito de esta invención es que el tapón de fase adyacente al diafragma tiene una parte 21 esencialmente anular (pero que no debe ser necesariamente plana, o de hecho puede tener cualquier parte que sea plana) que tiene una forma que varíe en sección transversal como ya se ha descrito, con el fin de proporcionar una superficie no simétrica axialmente para que termine al menos un canal de ondas sonoras. Hemos descubierto que tal forma de superficie de tapón de fase conduce tanto a la eficiencia de alta frecuencia como a la calidad del sonido en un amplio ancho de banda; también ajustar el tamaño y/o el número de ondulaciones en la terminación del canal en el tapón de fase permite la "sintonización", un proceso bien conocido en la técnica, para por ejemplo minimizar la excitación modal y/o la interferencia, mientras se mantiene o se mejora la eficiencia.

Típicamente, la separación entre el tapón de fase y el diafragma puede estar en la región de 0,1 mm a 1,2 mm y la relación entre el área de radiación efectiva del diafragma y el área de entrada del tapón de fase, también llamada relación de compresión está entre 5 y 12. El flujo medio en la bobina de voz está limitado por la saturación de los polos de hierro y está entre 1,2 Tesla y 2,1 Tesla, según el tamaño y el coste del imán. La mayoría de los accionadores de compresión utilizan un diafragma de titanio y una bobina de voz de aluminio, que a menudo está revestida de cobre para mejorar la conectividad eléctrica.

La Figura 3 muestra un tapón de fase que tiene un total de 45 cavidades distribuidas uniformemente alrededor del plano de la parte 29 generalmente anular; se apreciará que cada cavidad subtiende por tanto 8 grados del círculo total de rotación.

Por supuesto, se entenderá que se pueden hacer muchas variaciones a la realización descrita anteriormente sin apartarse del alcance de la presente invención. Por ejemplo, aunque los dibujos ilustran una serie de cavidades 31 en forma de cúpula, estas pueden tener cualquier forma suavemente cóncava (por ejemplo, elíptica, ovoide, rectangular, romboidal, etc.), o incluso estar formadas por una superficie continuamente curva que tenga ondulaciones radiales y/o circunferenciales, que pueden parecer sinusoidales y que pueden curvarse periódica o cíclicamente. Puede haber cualquier número de cavidades, y estas pueden estar dispuestas en una o más filas circunferenciales, que pueden estar alineadas, escalonadas o dispuestas simétricamente, de acuerdo con los desiderata acústicos relevantes. De manera similar, aunque el tapón de fase en los dibujos tiene una cavidad central generalmente en forma de cúpula o esférica, esta puede tener cualquier forma suavemente curvada, tal como un elipsoide, hiperboloide o paraboloide o una superficie derivada de una parte de la superficie de un toroide, y aunque se muestra como simétrica axialmente, la forma de esta cavidad puede no ser simétrica axialmente. Las cavidades se muestran espaciadas uniformemente alrededor de un círculo, sin embargo, para algunas aplicaciones, las cavidades podrían estar espaciadas de manera desigual y/o el ciclo de cualesquiera curvas podría variar. Además, cuando se describen anteriormente diferentes variaciones o disposiciones alternativas, debe entenderse que las realizaciones de la invención pueden incorporar tales variaciones y/o alternativas en cualquier combinación adecuada.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un tapón de fase para un altavoz que tiene un diafragma accionado (3), comprendiendo el tapón de fase (1) una superficie que, en uso, está dispuesta junto al diafragma (3), comprendiendo dicha superficie una superficie anular (29) que es generalmente plana, y se encuentra en dos direcciones ortogonales, definiendo una tercera dirección ortogonal un eje (X) que es paralelo al eje a lo largo del cual se acciona el diafragma, en uso, en el que al menos una parte de dicha superficie anular (29) comprende depresiones cóncavas (31) formadas en la superficie anular (29) del tapón de fase (1) y/u ondulaciones formadas en la superficie anular (29) del tapón de fase (1), sobresaliendo dichas ondulaciones de un plano general de la superficie anular (29) en una o ambas direcciones en la dirección del eje (X) y extendiéndose alrededor de la superficie anular (29), de manera que, a medida que cuando se generen secciones transversales radiales sucesivas a través de dicha superficie anular (29) al hacer girar un plano alrededor del eje (X), dicha superficie anular (29) tiene una superficie de forma variable periódicamente que varía periódicamente para las sucesivas secciones transversales a medida que aumenta el ángulo de rotación.

2. Un tapón de fase según la reivindicación 1, en el que la superficie del tapón de fase (1) comprende además áreas simétricas axialmente que rodean la superficie de forma variable periódicamente.

3. Un tapón de fase según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que dicha superficie anular (29) comprende además una parte simétrica axialmente en el interior de la superficie anular (29).

4. Un tapón de fase según la reivindicación 1,2 o 3, que comprende además una superficie cóncava (33) ubicada dentro de la superficie anular (29).

5. Un tapón de fase según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el tapón de fase (1) tiene al menos un canal (13) para el paso de ondas sonoras generadas por un diafragma (3) dispuesto adyacente al tapón de fase (1), cuyo canal (13) termina junto a la superficie de forma variable periódicamente.

6. Un tapón de fase según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que la superficie de forma variable periódicamente se extiende de forma suave y/o sustancialmente ininterrumpida alrededor de la superficie anular (29).

7. Un tapón de fase según la reivindicación 6, en el que la superficie anular (29) comprende ondulaciones y en el que las ondulaciones forman una sucesión de curvas sustancialmente continuas cuando se ven a lo largo del eje (X).

8. Un conector de fase según la reivindicación 7, en el que las curvas aparecen circunferencialmente sinusoidales.

9. Un altavoz que comprende un tapón de fase (1) según cualquier reivindicación anterior.