TWI824533B - 薄型揚聲器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種薄型揚聲器。薄型揚聲器包括小型磁鐵及薄型線圈膜。線圈膜包括多個平面線圈及膜片。膜片包括多個堆疊的基板。多個平面線圈互相連接、堆疊且分別形成於基板上。磁鐵設置成在平面線圈的共同中心軸上接觸線圈膜的下側。

Description

薄型揚聲器
本發明係有關於一種揚聲器，特別是有關於一種薄型揚聲器。
目前的揚聲器(喇叭)依運作原理主要可分為壓電式(Piezoelectric)、靜電式(Electrostatic)及動圈式(Dynamic)。
壓電式揚聲器是利用壓電材料(Piezoelectric material)會產生變形的特性來推動振膜發出聲音。壓電式揚聲器之結構簡單且不需外置音箱。壓電式揚聲器的缺點是失真大且工作不穩定。此外，壓電式揚聲器中壓電元件相對於振膜的面積相對微小，因此無法形成較大的振幅，導致發聲效率不佳。再者，壓電式揚聲器僅能於高音頻範圍獲得優越的性能，於低音頻範圍呈現效能不佳且失真率高。雖然壓電式揚聲器採用薄膜為發音元件，但是其需要額外的設置來連接驅動電路、壓電元件的導電結構，以及支撐振膜的固定框架，因此構造仍然相當複雜，導致製造成本上升。
靜電式揚聲器利用電荷異性相吸及同性相斥的原理，在一片極輕的振動薄膜上塗滿同一種電荷，另外在靜電膜片的兩面各放置大型的平行金屬板(stator)，兩片平行金屬板產生均勻磁場，帶動膜片振動產生聲音。相關的專利如TW 201204062A，標題為「靜電式揚聲器及其製法以及靜電式揚聲器之導電背板」之發明專利案。靜電式揚聲器的缺點是效率低、容易吸塵(因為面積較大)且振膜加大時失真亦會加大。此外，靜電式揚聲器需要以高壓直流電源驅動，因此需要外接高單價及龐大體積的擴大機。
動圈式揚聲器是利用通電導線在磁場中流動，造成導線受力而產生膜片振動。相關的專利如US 20210168480A1，標題為「揚聲器裝置」(Speaker Device) 之專利案。動圈式揚聲器由永久磁鐵、線圈及音箱組成，此結構需要很大的磁鐵與足夠長的線圈來產生足夠的力量推動膜片。因此磁鐵體積與線圈重量造成不易薄形化。
另外，一種類似動圈式揚聲器的薄型揚聲器，如TW I451769，標題為「電聲轉換器及其製造方法」之發明專利案，其結構由磁場產生器、磁鐵及絕緣撓性基板組成。該案的空腔導致磁鐵與磁場產生器之間的距離過遠，使得磁力衰退，最終降低了發聲的效率。
有鑑於上述先前技術之問題，本發明改良習知技術的缺失，提出一種輕巧且低成本的薄型揚聲器。
本發明提供一種薄型揚聲器，包括：一磁鐵；以及一線圈膜，包括多個平面線圈及一膜片，其中，該膜片包括多個堆疊的基板，以及該平面線圈互相連接、堆疊且分別形成於該基板上；其中，該磁鐵設置成在該多個平面線圈的共同中心軸上接觸該線圈膜之下側。
於本發明之一實施例中，該膜片為一軟性電路板。
於本發明之一實施例中，更包括一共振盒，與該磁鐵及該線圈膜相互作用。
於本發明之一實施例中，更包括一磁鐵固定架，其中，該磁鐵藉由該磁鐵固定架附接到該共振盒。
於本發明之一實施例中，更包括一固定環，圍繞該線圈膜的周邊。
本發明另提供一種薄型揚聲器，包括：多個磁鐵；以及一線圈膜，包括多個平面線圈及一膜片，其中，該膜片包括兩個堆疊的基板，該平面線圈互相連接且分散地形成於該基板上；其中，該磁鐵分別對應該平面線圈且設置成在各自對應的平面線圈的中心軸上接觸該線圈膜之下側。
於本發明之一實施例中，該膜片為一軟性電路板。
於本發明之一實施例中，更包括一共振盒，與該磁鐵及該線圈膜相互作用。
於本發明之一實施例中，更包括一共振盒及多個磁鐵固定架，其中，該磁鐵藉由該磁鐵固定架附接到該共振盒。
於本發明之一實施例中，更包括一固定環，圍繞該線圈膜的周邊。
為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將例舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明如下。
本案的圖式皆為示意性的。具體來說，圖式中之元件比例、尺寸或外觀等，皆為示意性的態樣，並不代表實際的元件比例、尺寸或外觀。例如，本發明中的磁鐵及膜片的厚度、長度與比例並非依據真實產品的實體尺寸來呈現。另外，為求簡化，下文中的多個平面線圈，在一些情況下可能於圖式中僅以單個平面線圈來呈現。同樣地，下文中具有多層基板的膜片在一些情況下於圖式中亦僅以單個基板來呈現。
首先，請參考圖1。圖1係本發明的薄型揚聲器的結構的示意圖。本發明的薄型揚聲器100包括磁鐵110及線圈膜120。較佳地，磁鐵110是一種薄型強力磁鐵或強力磁片，其厚度約為0.5mm。在一實施例中，線圈膜120可能是體積小、重量輕的單個平面線圈122及薄型的膜片124所組成。較佳地，線圈膜120是由多個平面線圈122及膜片124所組成。膜片124是由多層基板所組成(亦即多個基板堆疊)，而且是一種軟性(可撓性)膜片，例如軟性電路板(FPC)，但不限於此，其厚度約0.1~0.3mm。在本實施例中，軟性電路板依據不同的音域特性可以使用銅箔基材(CCL)、聚脂(PET)、或是聚醯亞胺(PI)等材料。
在單個平面線圈122的案例中，磁鐵110通常沿著平面線圈122的中心軸設置於線圈膜120的下方，較佳地，接觸線圈膜120的下側。在多個平面線圈122的案例中，這些平面線圈122互相連接而且是堆疊的，同時，每個平面線圈122分別形成在膜片124的各個基板上。須注意到，這些平面線圈122是依據一個共同中心軸堆疊起來的。亦即，每個平面線圈122的中心軸是互相重疊的。磁鐵110沿著平面線圈122的共同中心軸設置於線圈膜120下側，較佳地，磁鐵110是貼近線圈膜120的下表面。
由於平面線圈的磁場B集中在中心點，因此假如平面線圈的中心下方放置一個磁鐵，當來自訊號放大機的信號端(SP+與SP-)輸出電流時，可以讓平面線圈與磁鐵互相作用(相斥或相吸)，進而帶動膜片振動來產生聲音。在較佳的實施例中，磁鐵110與線圈膜120互相接觸，然而，只要磁鐵110與線圈膜120足夠接近，在平面線圈122通電後，兩者仍然會互相作用。關於較佳實施例，下文將詳細描述。
請參考圖2及圖3。圖2係本發明的薄型揚聲器中連接的線圈的示意圖。圖3係本發明的薄型揚聲器的側視的示意圖。在一些實施例中，線圈膜120可以包括1個平面線圈、2個平面線圈，或更多平面線圈。在本發明的較佳實施例中，以4個平面線圈為例，由左邊到右邊依序為第一線圈至第四線圈，4個平面線圈122互相連接。第一線圈的外部端點連接訊號放大機的信號端SP+、第一線圈的中心端點連接第二線圈的中心端點、第二線圈的外部端點連接第三線圈的外部端點、第三線圈的中心端點連接第四線圈的中心端點，以及第四線圈的外部端點連接訊號放大機的信號端SP-，如圖2所示。每個平面線圈122分別層疊地形成於膜片124的每個基板上，如圖3所示。在圖2中，箭頭代表電流的方向(電流代表音源信號)。待播放的音源信號被輸入至音源放大機(未顯示)，之後再從信號端SP+及SP-輸出，然後通過薄型揚聲器100中的元件之相互作用產生可聽見的聲音。連接的多個平面線圈122形成一種高圈數的線圈且因電流方向一致產生相同方向的磁場，輸出更強功率，導致更強的膜片振動，最終產生更高的聲音功率。另外，平面線圈122係包覆於膜片124內，所以可達到防水的效果。
請參考圖4。圖4係本發明的薄型揚聲器的一實施例的示意圖。圖4的揚聲器400更包括一個共振盒130。共振盒130內形成一個共振腔132。磁鐵110及線圈膜120可放置於共振腔132。磁鐵110及線圈膜120產生的音波/聲波會在共振腔132內與共振盒130形成共振，因而產生更大的音量。
請參考圖5。圖5係本發明的薄型揚聲器的另一實施例的示意圖。圖5的揚聲器500類似於圖4的揚聲器，差別僅在於圖5的膜片524(例如是軟性電路板)是做成錐形體的，但不限於此。較佳地，多個平面線圈522設置於靠近錐形膜片524的錐頂處(較尖銳部分)。磁鐵110設於接觸膜片524的錐頂處。
請參考圖6。圖6是本發明的薄型揚聲器的另一實施例的示意圖。圖6的揚聲器600更包括磁鐵固定架140。磁鐵110可以藉由磁鐵固定架140固定在共振盒130。在圖6的實施例中，磁鐵110不像圖5般放置於共振盒130內的底部，磁鐵110是藉由磁鐵固定架140懸置於共振盒130的開口。與磁鐵110接觸的線圈膜120則是偏移到共振盒130的開口上方。
請參考圖7。圖7是本發明的薄型揚聲器的另一實施例的示意圖。類似於圖6的揚聲器，圖7的揚聲器700同樣包括可以將磁鐵固定於共振盒的磁鐵固定架140。圖7的揚聲器700與圖6的揚聲器差別在於，磁鐵110與線圈膜120都設置於共振盒外部，且設於共振盒130的底部。此外，共振盒130的開口也被縮小(有利於加強共振)。藉由磁鐵固定架140，磁鐵110及線圈膜120可以被固定在共振盒130上。
接著參考圖8。圖8係本發明的薄型揚聲器的另一實施例的示意圖。圖8的薄型揚聲器800另包含膜片固定環150。膜片固定環150可依據線圈膜120的形狀來製作(例如，圖8的線圈膜120為圓形，則固定環150則做成圓環，若線圈膜120為矩形，則固定環150做成四方環)，用來環套在線圈膜120周圍，使得線圈膜120可以藉由膜片固定環150固定到任何平坦表面50，例如桌面、牆面、玻璃及盒面等。
接著，同時參考圖9及圖10。圖9係本發明的另一種薄型揚聲器的線圈膜的示意圖。圖10係本發明的另一種薄型揚聲器的側視的示意圖。不同於圖2與圖3的線圈膜120，圖8及圖9的線圈膜920中的多個平面線圈922分散地形成於膜片924(例如是軟性電路板)上。除此之外，平面線圈922的連接方式也不同於圖2與圖3的線圈膜120的平面線圈122。更進一步地，線圈膜920上的每個平面線圈922都有對應的磁鐵910。對應的磁鐵910設置在每個平面線圈922的中心處接觸線圈膜920。每個平面線圈922與對應的磁鐵910都會產生交互作用(互斥與互吸)，整體上更增強膜片924的振動。
在其他變化的實施例中，本發明的薄型揚聲器可進一步簡化為由磁性膜片(或磁鐵紙)與平面線圈組成。同樣地，平面線圈可以選擇性地被磁性膜片所包覆(亦可不被包覆)。由於磁性膜片具有磁性，當平面線圈通電時，其產生的磁場就會與磁性膜片的磁場進行交互作用產生膜片振動。
本發明的薄型揚聲器之結構相較於既有技術更為簡單，其以平面線圈與軟性膜片結合，搭配小型強力磁鐵即可實現膜片振動來產生聲音。本發明的薄型揚聲器可以配合各種音響放大機，且不像陶瓷揚聲器與靜電揚聲器需要升壓電路才能運作，因此在製程與價格上都具有優勢。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
100、400、500、600、700、800、900:薄型揚聲器 110、910:磁鐵 120、520、920:線圈膜 122、522、922:平面線圈 124、524、924:膜片 130:共振盒 132:共振腔 140:磁鐵固定架 150:膜片固定環
圖1係本發明的薄型揚聲器的結構的示意圖。 圖2係本發明的薄型揚聲器的線圈膜中連接的線圈的示意圖。 圖3係本發明的薄型揚聲器的側視的示意圖。 圖4係本發明的薄型揚聲器的一實施例的示意圖。 圖5係本發明的薄型揚聲器的另一實施例的示意圖。 圖6係本發明的薄型揚聲器的另一實施例的示意圖。 圖7係本發明的薄型揚聲器的另一實施例的示意圖。 圖8係本發明的薄型揚聲器的另一實施例的示意圖。 圖9係本發明的另一種薄型揚聲器的線圈膜的示意圖。 圖10係本發明的另一種薄型揚聲器的側視的示意圖。
100:薄型揚聲器 110:磁鐵 120:線圈膜 122:平面線圈 124:膜片

Claims (10)

  1. 一種薄型揚聲器，包括：一磁鐵；以及一線圈膜，包括多個平面線圈及一膜片，其中，該膜片包括多個堆疊的基板，以及該多個平面線圈互相連接、堆疊且分別形成於該多個堆疊的基板上；其中，該磁鐵設置成在該多個平面線圈的共同中心軸上接觸該線圈膜之下側。
  2. 如請求項1之薄型揚聲器，其中，該膜片為一軟性電路板。
  3. 如請求項1之薄型揚聲器，更包括一共振盒，與該磁鐵及該線圈膜相互作用。
  4. 如請求項3之薄型揚聲器，更包括一磁鐵固定架，其中，該磁鐵藉由該磁鐵固定架附接到該共振盒。
  5. 如請求項1之薄型揚聲器，更包括一固定環，圍繞該線圈膜的周邊。
  6. 一種薄型揚聲器，包括：多個磁鐵；以及一線圈膜，包括多個平面線圈及一膜片，其中，該膜片包括兩個堆疊的基板，該多個平面線圈互相連接且分散地形成於該兩個堆疊的基板上；其中，該多個磁鐵分別對應該多個平面線圈且設置成在各自對應的平面線圈的中心軸上接觸該線圈膜之下側。
  7. 如請求項6之薄型揚聲器，其中，該膜片為一軟性電路板。
  8. 如請求項6之薄型揚聲器，更包括一共振盒，與該多個磁鐵及該線圈膜相互作用。
  9. 如請求項8之薄型揚聲器，更包括多個磁鐵固定架，其中，該多個磁鐵藉由該多個磁鐵固定架附接到該共振盒。
  10. 如請求項6之薄型揚聲器，更包括一固定環，圍繞該線圈膜的周邊。
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