TWI734382B - 環狀輻射音箱結構 - Google Patents
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Abstract
一種環狀輻射音箱結構包括一外音箱、一內音箱、一揚聲單元及一被動輻射單元。外音箱具有一底部、及一外牆,外牆由底部的周圍向上延伸,並共同定義一外腔室,外牆的內壁面具有一支撐部,支撐部的頂端至外牆的頂端定義為內置高度,底部形成一分音錐。內音箱具有一內筒壁,內筒壁具有一上開口及一下開口,並且定義出一內腔室,內筒壁的底端置於支撐部並與分音錐之間形成一共振腔,內筒壁的外壁面設有多個外突塊,多個外突塊的外端靠近外牆的內壁面,內筒壁與外牆之間形成一出音通道。揚聲單元固定地設置於內音箱的上開口。被動輻射單元固定地設置於內音箱的下開口,並且面對分音錐。
Description
本發明涉及一種環狀輻射音箱結構,特別是涉及一種具有環狀輻射效果的音箱結構。
無線撥放的音箱已漸漸普及。在一些應用上還需要360度的播音與收音效果,例如智慧音箱(Smart speaker),每個方位的播音與收音效果需要盡量講求一致。
先前專利例如美國專利US7158648,公開一種Loudspeaker system with extended bass response,將一揚聲器與一環狀被動輻射環設在同一平面上,利用揚聲器驅動,經由被動輻射環產生低音效果。其缺點在於,在有限面積下,無法使用大面積揚聲器,造成音壓損失。
故,如何通過結構設計的改良,來提升無線音箱的效果,來克服上述的缺陷,已成為該項技術領域所欲解決的一項重要課題。
本發明所要解決的技術問題在於,針對現有技術的不足提供一種環狀輻射音箱結構,能提升音箱的音壓,面積可縮小,達到360度聲音向外環狀輻射的效果。
為了解決上述的技術問題,本發明所採用的其中一技術方案是提供一種環狀輻射音箱結構,其包括一外音箱、一內音箱、一揚聲單元、及一被動輻射單元。所述外音箱具有一底部、及一外牆,所述外牆由所述底部的周圍向上延伸,並共同定義一外腔室,所述外牆的內壁面具有一支撐部,所述支撐部的頂端至所述外牆的頂端定義為內置高度,所述底部形成一分音錐。所述內音箱具有一內筒壁,所述內筒壁具有一上開口及一下開口並且定義出一內腔室,所述內筒壁的底端置於所述支撐部並與所述分音錐之間形成一共振腔,所述內筒壁的外壁面設有多個外突塊,所述多個外突塊的外端靠近所述外牆的所述內壁面,所述內筒壁與所述外牆之間形成一出音通道,所述內筒壁的高度大於所述內置高度。所述揚聲單元固定地設置於所述內音箱的所述上開口。所述被動輻射單元固定地設置於所述內音箱的所述下開口,並且面對所述分音錐。其中所述揚聲單元被驅動後產生的氣壓經由所述內腔室與所述被動輻射單元產生共振,從而產生向下的低音輻射,所述低音輻射被所述分音錐反射,經過所述出音通道向所述外音箱的周圍傳遞出去,形成環狀輻射。
本發明的其中一有益效果在於,本發明所提供的環狀輻射音箱結構,所述被動輻射單元固定地設置於所述內音箱的所述下開口,並且面對所述分音錐,從而形成疊加結構,能節省空間,有效利用音箱的容積。其中所述揚聲單元被驅動後產生的氣壓經由所述內腔室與所述被動輻射單元產生共振,從而產生向下的低音輻射,所述低音輻射被所述分音錐反射,經過所述出音通道向所述外音箱的周圍傳遞出去,形成360度聲音向外環狀輻射的效果。
為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容,請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式,然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明,並非用來對本發明加以限制。
以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式,本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用,本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用,在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外,本發明的附圖僅為簡單示意說明,並非依實際尺寸的描繪,事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容,但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。
參閱圖1至圖5所示,本發明第一實施例提供一種環狀輻射音箱結構1包括一外音箱10、一內音箱20、一揚聲單元30、以及一被動輻射單元40。內音箱20置於外音箱10內,並略微外露且突出於外音箱10的頂端。揚聲單元30置於內音箱20的頂端。被動輻射單元40置於內音箱20的底端。
外音箱10具有一底部11、及一外牆12。所述外牆12由所述底部11的周圍向上延伸,並共同定義一外腔室102。外牆12的高度定義為H1。所述外牆12的內壁面具有一支撐部12S,所述支撐部12S的頂端至所述外牆12的頂端定義為內置高度H12,所述底部11形成一分音錐112。
內音箱20具有一內筒壁21。所述內筒壁21具有一上開口20a及一下開口20b並且定義出一內腔室202。內筒壁21的底端置於所述支撐部12S並與所述分音錐112之間形成一共振腔R,所述內筒壁21的外壁面設有多個外突塊213,所述多個外突塊213的外端靠近所述外牆12的內壁面,所述內筒壁21與所述外牆12之間形成一出音通道E。出音通道E呈圓筒狀,沿著內音箱20的外圍,連通外音箱10的底部至頂部。如圖3所示,所述內筒壁21的高度H2大於所述內置高度H12。
揚聲單元30固定地設置於所述內音箱20的所述上開口20a。本實施例的揚聲單元30包括一框體31、一上振膜33、及一能量轉換件32,所述框體31的周圍連接於所述內音箱20的所述上開口20a的周圍,所述上振膜33外露於所述上開口20a,所述上振膜33的周圍連接於所述框體31的周圍,所述能量轉換件32設置於所述框體31的底部且面對所述被動輻射單元40。
如圖1及圖3所示,本實施例配合所述揚聲單元30,內音箱20還具有一環狀的上凸緣211、及一限位環214,上凸緣211由內筒壁21的頂緣朝向所述上開口20a的內側突出,限位環214連接於所述上凸緣211的底面。限位環214的內徑大於上凸緣211的孔徑。揚聲單元30的上振膜33周圍連接於所述上凸緣211的底面。
上述揚聲單元僅為一種舉例,本發明的揚聲單元並不限制於上述結構或本發明的圖式,只要能與被動輻射單元40產生共振的揚聲單元均可應用於本發明。例如,可以是電動式揚聲單元、壓電式揚聲單元、或電容式揚聲單元。此外,所述上振膜的形狀為球頂形,但本發明也不限制於此,例如可以是錐形式振膜、平板式振膜、號角式振膜。
如圖2所示,本實施例為著固定揚聲單元30於所述內音箱20,環狀輻射音箱結構1還包括至少一連接件50,所述連接件50固定所述揚聲單元30於所述內音箱20的內側。連接件50包括一主體部51、及二延伸臂52,所述揚聲單元30連接於所述主體部51的中間部位,所述二延伸臂52連接於所述主體部51的兩端並連接於所述內音箱20。本實施例中,框體31上半部呈鏤空狀,而間隔地形成多個接合部312。接合部312相應地連接於連接件50的主體部51。
所述被動輻射單元40固定地設置於所述內音箱20的所述下開口20b,並且面對所述分音錐112。本實施例的被動輻射單元40包括一被動振膜41、及一配重板42,所述被動振膜41的周圍連接於所述內音箱20的下開口20b的周圍,所述配重板42設置於所述被動振膜41的一側面。本實施例配合所述被動輻射單元40的被動振膜41,內音箱20還具有一環狀的下凸緣212,下凸緣212由內筒壁21的底緣朝向所述下開口20b的內側突出,被動振膜41的周圍黏接於所述下凸緣212。
本發明其中一項的運作特點在於,揚聲單元30被驅動後產生的氣壓經由所述內腔室202與所述被動輻射單元40產生共振,從而產生向下的低音輻射,所述低音輻射被所述分音錐112反射,經過所述出音通道E向所述外音箱10的周圍傳遞出去,達到360度聲音向外環狀輻射的效果。藉此,本發明達到360度全方位聲音輻射設計的目標,不僅聲音的呈現方式作成360度全方位輻射,另外,在低音延伸的部分也設計成360度環狀輻射。
本發明在結構特別考慮的事項在於,內音箱20的內腔室202與外音箱10的外腔室102會形成赫姆茲共振頻率(Helmholtz resonance frequency,
f H),對聲音的出音方向而言,其物理意義可視為一個低通濾波器(Low-pass filter),容許低頻訊號通過,但減弱(或減少)頻率高於截止頻率的訊號的通過。也就是說,透過了所述出音通道E,發揮了低通濾波器的作用,減弱了高音。
具體的說,本發明設計的頻率必須高於揚聲單元30以及被動輻射單元40與內音箱29耦合後的共振頻率。所述出音通道E形成赫姆茲共振頻率的計算如下:
出音通道E的截面積定義為Sp,
出音通道E沿著內筒壁21的軸心線的長度定義為Lp,
出音通道E的內容積定義為V,
其中c為聲速,
出音通道E形成的赫姆茲共振頻率
f H為:
f H=c/(2π)*(Sp/(Lp*V))
1/2;或者,表達為
f H=
所述內音箱20與所述揚聲單元30及所述被動輻射單元40耦合後,形成一耦合共振頻率;所述赫姆茲共振頻率
f H高於所述耦合共振頻率。
請參閱圖6及圖7,所述外牆12的所述外腔室102呈中空圓柱狀,所述內筒壁21呈圓筒狀並定義出一軸心線C,所述內腔室202的內徑D2大致等於所述分音錐112的外徑D1。
本實施例的外音箱10支撐內音箱20的結構,具體說明如下,所述支撐部12S包括多個凸肋122,所述多個凸肋122沿著平行於所述內筒壁21的所述軸心線C方向突出地設置於所述外牆12的內壁面,所述多個凸肋122之間形成有多個隔縫124。
具體的說,本實施例的結構比例說明如下,但不限制於此。所述凸肋122的高度H11小於所述內置高度H12,所述內置高度H12與所述凸肋122的高度H11比例為 2:1。
所述分音錐112的外徑D1大於所述配重板42的直徑D24,所述配重板42的直徑D24大於所述能量轉換件32的直徑D22。另外,被動輻射單元40的被動振膜41的直徑D23大致等於揚聲單元30的上振膜33的直徑D21。
[實施例的有益效果]
本發明的其中一有益效果在於,本發明所提供的環狀輻射音箱結構,所述被動輻射單元固定地設置於所述內音箱的所述下開口,並且面對所述分音錐,從而形成疊加結構,能節省空間,有效利用音箱的容積。其中所述揚聲單元被驅動後產生的氣壓經由所述內腔室與所述被動輻射單元產生共振,從而產生向下的低音輻射,所述低音輻射被所述分音錐反射,經過所述出音通道向所述外音箱的周圍傳遞出去,形成360度聲音向外環狀輻射的效果。
以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例,並非因此侷限本發明的申請專利範圍,所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化,均包含於本發明的申請專利範圍內。
1:環狀輻射音箱結構
10:外音箱
102:外腔室
11:底部
112:分音錐
12:外牆
12S:支撐部
122:凸肋
124:隔縫
20:內音箱
21:內筒壁
211:上凸緣
212:下凸緣
213:外突塊
214:限位環
20a:上開口
20b:下開口
202:內腔室
R:共振腔
C:軸心線
30:揚聲單元
31:框體
312:串接部
32:能量轉換件
33:上振膜
40:被動輻射單元
41:被動振膜
42:配重板
50:連接件
51:主體部
52:延伸臂
H11、H1、H2:高度
H12:內置高度
D1:外徑
D2:內徑
D21,D22,D23,D24:直徑
E:出音通道
圖1為本發明環狀輻射音箱結構的立體分解圖。
圖2為本發明環狀輻射音箱結構的另一立體分解圖。
圖3為本發明環狀輻射音箱結構的剖視分解圖。
圖4為本發明環狀輻射音箱結構的立體組合圖。
圖5為本發明環狀輻射音箱結構的俯視圖。
圖6為本發明環狀輻射音箱結構的立體剖視圖。
圖7為本發明環狀輻射音箱結構的平面剖視圖。
1:環狀輻射音箱結構
10:外音箱
11:底部
112:分音錐
12:外牆
122:凸肋
20:內音箱
21:內筒壁
211:上凸緣
212:下凸緣
214:限位環
R:共振腔
C:軸心線
30:揚聲單元
31:框體
32:能量轉換件
33:上振膜
40:被動輻射單元
41:被動振膜
42:配重板
E:出音通道
Claims (10)
- 一種環狀輻射音箱結構,包括:一外音箱,具有一底部、及一外牆,所述外牆由所述底部的周圍向上延伸,並共同定義一外腔室,所述外牆的內壁面具有一支撐部,所述支撐部的頂端至所述外牆的頂端定義為內置高度,所述底部形成一分音錐;一內音箱,具有一內筒壁,所述內筒壁具有一上開口及一下開口並且定義出一內腔室,所述內筒壁的底端置於所述支撐部並與所述分音錐之間形成一共振腔,所述內筒壁的外壁面設有多個外突塊,所述多個外突塊的外端靠近所述外牆的所述內壁面,所述內筒壁與所述外牆之間形成一出音通道,所述內筒壁的高度大於所述內置高度;一揚聲單元,所述揚聲單元固定地設置於所述內音箱的所述上開口;以及一被動輻射單元,所述被動輻射單元固定地設置於所述內音箱的所述下開口,並且面對所述分音錐;其中所述揚聲單元被驅動後產生的氣壓經由所述內腔室與所述被動輻射單元產生共振,從而產生向下的低音輻射,所述低音輻射被所述分音錐反射,經過所述出音通道向所述外音箱的周圍傳遞出去,形成環狀輻射。
- 如請求項1所述的環狀輻射音箱結構,其中所述外牆的所述外腔室呈中空圓柱狀,所述內筒壁呈圓筒狀並定義出一軸心線,所述內腔室的直徑大致等於所述分音錐的外徑。
- 如請求項2所述的環狀輻射音箱結構,其中所述出音通道的截面積定義為Sp,所述出音通道沿著所述內筒壁的所述軸心線的長度定義為Lp,所述出音通道的內容積定義為V,其中所述出音通道形成一赫姆茲共振頻率,所述赫姆茲共振頻率 為c/(2π)*(Sp/(Lp*V))1/2;其中c為聲速;所述內音箱與所述揚聲單元及所述被動輻射單元耦合後,形成一耦合共振頻率;所述赫姆茲共振頻率高於所述耦合共振頻率。
- 如請求項2所述的環狀輻射音箱結構,其中所述支撐部包括多個凸肋,所述多個凸肋沿著平行於所述內筒壁的所述軸心線方向突出地設置於所述外牆的所述內壁面,所述多個凸肋之間形成有多個隔縫。
- 如請求項4所述的環狀輻射音箱結構,其中所述多個凸肋的高度小於所述內置高度,所述內置高度與所述多個凸肋的高度比例為2:1。
- 如請求項1所述的環狀輻射音箱結構,還包括一連接件,所述連接件固定於所述揚聲單元於所述內音箱的內側。
- 如請求項6所述的環狀輻射音箱結構,其中所述連接件包括一主體部、及二延伸臂,所述揚聲單元連接於所述主體部的中間部位,所述二延伸臂連接於所述主體部的兩端並連接於所述內音箱。
- 如請求項1所述的環狀輻射音箱結構,其中所述揚聲單元包括一框體、一上振膜、及一能量轉換件,所述框體的周圍連接於所述內音箱的所述上開口的周圍,所述上振膜外露於所述上開口,所述上振膜的周圍連接於所述框體的周圍,所述能量轉換件設置於所述框體的底部且面對所述被動輻射單元。
- 如請求項8所述的環狀輻射音箱結構,其中所述被動輻射單元包括一被動振膜、及一配重板,所述被動振膜的周圍連接於所述內音箱的所述下開口的周圍,所述配重板設置於所述被動振膜的一側面。
- 如請求項9所述的環狀輻射音箱結構,其中所述分音錐的外 徑大於所述配重板的直徑,所述配重板的直徑大於所述能量轉換件的直徑。
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