WO2018045717A1 - 扬声器单体、扬声器模组及发声装置 - Google Patents

Abstract

一种扬声器单体、扬声器模组及发声装置，该单体包括外壳及均安装在外壳上的振动系统（2）和磁路系统（1）；振动系统（2）具有作为第一种极板的可动极板（21），扬声器单体还包括设置在磁路系统（1）上的、作为第二种极板的固定极板（31、32），两种极板中的其中一种极板的数量为两块，其中，两块同种极板相互绝缘，且两块同种极板均具有裸露在扬声器单体的外部的连接部；两块同种极板各自与另一种极板形成一个可变电容器，扬声器单体被设置为通过所述两块同种极板的连接部输出表征所述振动系统（2）的振动位移的电信号。

Description

扬声器单体、扬声器模组及发声装置 技术领域

本发明涉及声学器件领域，更具体地，本发明涉及一种扬声器单体、一种扬声器模块、及一种发声装置。

背景技术

扬声器单体是发声装置的最基本单元，其包括振动系统和磁路系统，振动系统包括振膜、及固定连接在振膜上的音圈，且音圈位于磁路系统形成的磁间隙中，该种结构的扬声器单体通过音圈在接收到音频信号时在磁路系统的作用下带动振膜振动，策动周围空气发声，进而实现电能至声能的转换。

该种扬声器单体在工作于低频条件时，会限制产品最大功率的应用，问题主要在于：大功率下，工作于低频条件下的音圈会产生过大的位移，而过大的位移会导致失真急剧升高，甚至出现明显的音圈与磁路系统的擦碰，这会对扬声器造成不可逆的损伤。

对于上述问题，目前的解决方案是采用智能功放控制单元控制馈给扬声器单体的功率，在振动系统的振动位移超出预定程度时降低功率，这就需要获知振动系统的振动位移。

现有技术中，一种检测振动位移的方案是：使用音圈以及外部电路作为传感器，通过扬声器模型的实时测量以及对输入信号的实时监控，实现对振动系统的振动位移的监控。此种解决方案的前提是假设扬声器有一个理论模型，比如振膜劲度系数Kms，振动系统质量Mms，力电驱动因数Bl，阻尼因数Rms，直流阻抗Re，电感Le等。但是，理论的扬声器模型与实际产品之间仍然具有一定的差异，导致位移监控的准确度有限，这制约了扬声器的低频性能，并影响工作于低频条件下扬声器大功率下性能的优化。

另一种检测振动位移的方案是：在扬声器单体上设置一个固定极板和一个可动极板，且该可动极板位于振膜上，这样，便可通过检测由固定极板和可动极板形成的可变电容器的电容值来监控振动位移。该种方案虽然能够提高振动位移监控的准确度，但是需要增加能够将两个极板与外部电路连接的连接结构，例如，各种形式的引线设置等，不仅增加了扬声器单体、甚至扬声器模组的结构复杂性、及加工、组装工艺的难度，还会增加潜在的故障点。

发明内容

本发明实施例的一个目的是提供一种扬声器单体的新的技术方案，以形成用于监控振动位移、且能够方便地与外部电路连接的可变电容结构。

根据本发明的一个方面，提供一种扬声器单体，包括外壳及均安装在所述外壳上的振动系统和磁路系统；所述振动系统具有作为第一种极板的可动极板，所述扬声器单体还包括设置在所述磁路系统上的、作为第二种极板的固定极板，两种极板中的其中一种极板的数量为两块，其中，两块同种极板相互绝缘，且两块同种极板均具有裸露在所述扬声器单体的外部的连接部；两块同种极板各自与另一种极板形成一个可变电容器，所述扬声器单体被设置为通过所述两块同种极板的连接部输出表征所述振动系统的振动位移的电信号。

可选的是，所述第二种极板的数量为两块，且两块固定极板固定连接在所述磁路系统的背向所述振动系统的外表面上。

可选的是，每一所述固定极板包括极板本体、及覆在所述极板本体上的用于焊接的金属体；所述金属体的至少一部分作为对应固定极板的连接部裸露在所述扬声器单体的外部。

可选的是，所述两块固定极板由一种材料一体成型，每一所述固定极板的表面直接作为对应的连接部裸露在所述扬声器单体的外部。

可选的是，每一所述固定极板包括极板本体、及与所述极板本体电连接的端子，所述端子作为对应固定极板的连接部裸露在所述扬声器单体的外部。

可选的是，所述第二种极板的数量为两块，且两块固定极板固定连接在所述磁路系统的中心导磁板的表面上；所述磁路系统设置有对应所述两块固定极板的连接部的引出通孔，每一所述固定极板的连接部通过对应的引出通孔引出至所述扬声器单体的外部。

可选的是，每一所述固定极板的连接部绝缘固定在所述磁路系统的背向所述振动系统的外表面上。

可选的是，所述扬声器单体还包括绝缘材料制成的下盖板，所述下盖板设置在所述磁路系统的背向所述振动系统的外表面上，所述两块固定极板固定于所述下盖板上。

可选的是，所述可动极板为固定连接在所述振动系统的振膜的中央平面部上的补强部，或者为固定连接在所述振动系统的振膜的中央平面部上的补强部的一个膜层。

可选的是，所述第一种极板的数量为两块，且两块可动极板覆于所述振动系统的振膜上或者覆于与所述振动系统的振膜固定连接的补强部上，所述两块可动极板的连接部与所述振膜贴合，并经由所述振膜的外边沿引出至所述扬声器单体的外部。

根据本发明的第二方面，提供了一种扬声器模组，包括模组壳体及安装在模组壳体中的扬声器单体，所述扬声器单体为根据本发明第一方面所述的扬声器单体，所述模组壳体设置有与所述扬声器单体的两个连接部一一对应的连接端子，所述扬声器单体的两个连接部与对应的连接端子连接。

根据本发明的第三方面，提供了一种发声装置，其包括电容测量电路及根据本发明第二方面所述的扬声器模组，所述电容测量电路的两个信号输入端子与所述扬声器模组的两个连接端子一一对应电连接。

本发明的一个技术效果在于，本发明通过在磁路系统设置两块固定极板或者在振动系统设置两块可动极板形成了串联电容结构，这样，便可直接通过两块同种极板的裸露在外的连接部引出表征振动位移的电信号，进而能够在一侧以相同的方式形成连接结构，这将大大降低扬声器单体、甚至扬声器模组为形成可变电容器结构、并引出电容器结构产生的电信号而导致的结构复杂性，进而有效降低了工艺难度。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本发明的实施例，并且连同说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为根据本发明扬声器单体的一种实施例的结构示意图；

图2为图1中固定极板的一种实施例的结构示意图；

图3为图1中固定极板的另一种实施例的结构示意图；

图4为图1中扬声器单体形成的可变电容器结构的简化示意图；

图5为根据本发明扬声器单体的另一种实施例的结构示意图。

附图标记说明：

2-振动系统；               22-振膜；

21-可动极板；              23-音圈；

31、32-固定极板；          1-磁路系统；

11-导磁轭；                12-中心磁铁；

13-中心导磁板；            14-边磁铁；

15-边导磁板；              301-极板本体；

302-金属体；               303-端子。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例 性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1为根据本发明扬声器单体的一种实施例的结构示意图。

根据图1所示，该扬声器单体包括外壳(图中未示出)、振动系统2和磁路系统1，振动系统2和磁路系统1均安装在外壳上。

振动系统2进一步包括振膜22和音圈23，还可以包括与振膜22的中央平面部固定连接的补强部(DOME)，其中，音圈23可以固定连接在振膜22上，也可以固定连接在补强部上，且音圈23位于磁路系统1形成的磁间隙中。

振膜22的外边沿固定连接在外壳上，以将振动系统2安装在外壳上。

在振动系统2设置有补强部的实施例中，可对振膜22的对应补强部的部分进行去料形成去料口，并使补强部的边缘搭接固定在振膜22的、位于去料口周边的内边沿上，以减轻振动系统2的负担。

该振动系统2形成有可动极板21，其中，可动极板21的形成结构可以但不局限于是：

1、振膜22为金属材质，直接将振膜作为可动极板21。

2、振膜22为绝缘材质，通过表面沉积、表面蒸镀、粘接等手段在振膜22上结合一层金属膜层作为可动极板21，在该实施例中，也可以将该可动极板21看作是振膜的一个膜层，即形成复合振膜。

3.振膜22上固定连接有金属材质的补强部，并将补强部作为可动极板21。

4.振膜上固定连接有补强部，补强部为复合膜结构，且补强部具有一层金属膜层作为可动极板。

在图1所示的实施例中，该磁路系统1为双磁路结构，即磁路系统1包括导磁轭11、固定连接在导磁轭11上的中心磁铁12、在导磁轭11上环绕中心磁铁12布置的边磁铁14、固定连接在中心磁铁12上的中心导磁板 13、及固定连接在边磁铁14上的边导磁板15，并在中心导磁板13与边导磁板15之间形成上述磁间隙。其中，边磁铁14可以为一块环形磁铁，也可以由多块单独的磁铁构成。

在另外的实施例中，该磁路系统1也可以采用单磁路结构，例如，内磁路结构和外磁路结构，其中，内磁路结构即磁路系统1包括碗状的导磁轭、固定连接在导磁轭上的中心磁铁12、及固定连接在中心磁铁12上的中心导磁板13，其中，中心导磁板13与导磁轭的侧壁之间形成上述磁间隙。

在该实施例中，扬声器单体还设置有两块固定极板31、32，两块固定极板31、32固定连接在磁路系统1的背向振动系统2的外表面上，即导磁轭11的外表面上。

两块固定极板31、32相互绝缘，且两块固定极板31、32均具有裸露在扬声器单体的外部的连接部，即两块固定极板31、32的连接部在扬声器单体的外部可见，以方便进行两块固定极板31、32与外部电路之间的连接。

此两块固定极板31、32可以粘接固定在磁路系统1的背向振动系统2的外表面上。

在磁路系统1的该外表面上涂有绝缘材料的实施例中，两块固定极板31、32间隔设置在该外表面上，便可通过磁路系统1实现二者之间的绝缘。

在两块固定极板31、32通过绝缘胶粘接固定在该外表面上的实施例中，也可通过绝缘胶和/或磁路系统1实现二者之间的绝缘。

本发明扬声器单体通过两块固定极板31、32各自与可动极板21形成一个可变电容器，即形成两个可变电容器，且两个可变电容器通过共用可动极板21形成串联连接的结构，这样，扬声器单体通过两块固定极板31、32的连接部便可输出表征振动系统2的振动位移的电信号。在此，由于两块固定极板31、32设置在磁路系统1的背向振动系统2的外表面上，因此，非常容易形成各自的连接部、并且非常容易实现使得各自的连接部裸露在扬声器单体的外部的结构设计，而且也不会因此增加加工、组装难度，大大降低了结构复杂性及工艺难度。

在该实施例中，磁路系统1、及磁路系统1与可动极板21之间的空气 隙将共同构成两个可变电容器的绝缘介质。

图4是图1中扬声器单体形成的可变电容器结构的简化示意图。以下将根据图4说明通过该种可变电容器结构输出表征振动系统2的振动位移的电信号的原理。

设：固定极板31与可动极板21之间的初始电容为C13，二者之间的有效面积为S1；固定极板32与可动极板21之间的初始电容为C23，二者之间的有效面积为S2；固定极板31与固定极板32之间的初始电容为C12；固定极板31、32与可动极板21之间的初始间距相等，且为d；ε为介电常数；以及，振动系统的位移为Δd，振动系统运动Δd后，固定极板31与固定极板32之间的电容为C12′。

由此得出：

由于C13与C23为串联结构，

因此，

同理，

进而，

在已知d和C12的情况下，可以通过测量电信号C12′便可计算得到Δd。

图2是图1中固定极板的一种实施例的结构示意图。

根据图2所示，以固定极板31为例，该固定极板31包括极板本体301、及覆在该极板本体301上的用于焊接的金属体302，该金属体302例如是有利于焊接的锡、金等。该金属体302的至少一部分作为固定极板31的连接部裸露在前声腔4的外部，例如，可使得金属体302完全裸露在扬声器单体的外部，以增加可供连接的表面积。该极板本体301即为固定极板31的用于与可动极板21形成可变电容器的部分。

该金属体例如可以通过电镀等手段覆于极板本体301上。

该金属体可以完全覆盖极板本体301的一个表面，也可以是局部覆盖 极板本体301的一个表面。

对于该实施例，在进行扬声器单体与模组壳体的连接端子之间的连接时，该连接端子可以是导线、针脚等焊接在对应固定极板31、32的连接部上，也可以是弹片、弹簧等直接抵压在对应固定极板31、32的连接部上实现接触性电连接。因此，该实施例对于连接方式具有较高的兼容性，基本能够与所有形式的连接端子相匹配。

该种实施例能够适用于极板本体301为无法通过焊接进行可靠连接的材质，例如极板本体301为钢片。

固定极板32可以参照固定极板31设置。

图3是图1中固定极板的另一种实施例的结构示意图。

根据图3所示，同样以固定极板31为例，该固定极板31包括极板本体301、及与极板本体301电连接的端子303，该端子303作为固定极板31的连接部裸露在壳体主体11的外部。

该端子303例如经由极板本体301的边沿向外延伸。

该种实施例同样能够适用于极板本体301为无法通过焊接进行可靠连接的材质，例如极板本体301为钢片。这样，该端子303可以包括与极板本体301一体成型的钢制本体、及覆在该钢制本体上的用于焊接的金属体，该金属体例如是有利于焊接的锡、金等。

该金属体例如可以通过电镀等手段覆于钢制本体的整个表面。由于端子303相对极板本体301具有较小的面积，因此，该种结构有利于控制成本。

对于该实施例，在进行扬声器单体与模组壳体的连接端子之间的连接时，连接端子可以是导线、针脚等焊接在对应固定极板31、32的连接部上，也可以是弹片、弹簧等直接抵压在对应固定极板31、32的连接部上实现接触性电连接。

固定极板32可以参照固定极板31设置。

在固定极板31、32的另外的实施例中，固定极板31、32由一种材料一体成型，且直接将其表面作为连接部裸露在外。在该实施例中，如果固定极板31、32为钢片等无法通过焊接进行可靠连接的材质，则其主要适用 于连接端子是弹片、弹簧等通过直接抵压进行接触性电连接的端子结构。

图5是根据本发明扬声器单体的另一种实施例的结构示意图。

图5所示实施例与图1所示实施例的主要区别在于，两块固定极板31、32固定连接在磁路系统1的中心导磁板13的表面上，进而各自与可动极板21形成一个可变电容器。

两块固定极板31同样可以通过中心导磁板13本身实现相互绝缘设置，也可以通过绝缘胶等实现相互绝缘设置。

在该实施例中，为了将固定极板31、32的连接部引出至扬声器单体的外部，该磁路系统1可以设置对应两块固定极板31、32的连接部的引出通孔(图中未示出)，每一固定极板31、32的连接部通过对应的引出通孔引出至扬声器单体的外部。

在该实施例中，引出通孔即为贯穿中心导磁板13、中心磁铁12和导磁轭11的通孔。

两块固定极板31、32的连接部可以共用一个引出通孔，且该引出通孔可以设置在磁路系统1的中心位置。

在该实施例中，两块固定极板31、32的连接部可以是引线，以便于通过引出通孔引出连接部。

在另外的实施例中，两块固定极板31、32的连接部也可以顺沿、并贴合中心导磁板13、中心磁体12和导磁轭11的表面向外引出。

在本发明扬声器单体的第三种实施例中，也可以设置一块固定极板和两块可动极板，且两块可动极板覆于振膜22上或者覆于与振膜22固定连接的补强部上，两块可动极板的连接部与振膜22贴合，并经由振膜22的外边沿引出至扬声器单体的外部。

以上两块可动极板可通过绝缘材质的振膜22或者绝缘材质的补强部实现相互绝缘设置。

根据本发明的另一方面，还提供了一种扬声器模组，该扬声器模组包括模组壳体、及根据本发明的扬声器单体，该模组壳体具有与扬声器单体的两个连接部一一对应的连接端子，该扬声器单体安装在模组壳体中，且扬声器单体的两个连接部与对应连接端子电连接(可以根据连接部的形式 选择焊接或者接触性电连接等)，以通过连接端子将扬声器单体的两块相同极板连接至外部的电容测量电路。

根据本发明的第三方面，还提供了一种发声装置，该发声装置包括上述电容测量电路、及根据本发明的扬声器模组，该电容测量电路的两个信号输入端子与模组壳体的两个连接端子一一对应电连接，二者之间的连接方式，可以根据具体结构采用焊接、接触性电连接等。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (12)

1. 一种扬声器单体，包括外壳及均安装在所述外壳上的振动系统和磁路系统；其特征在于，所述振动系统具有作为第一种极板的可动极板，所述扬声器单体还包括设置在所述磁路系统上的、作为第二种极板的固定极板，两种极板中的其中一种极板的数量为两块，其中，两块同种极板相互绝缘，且两块同种极板均具有裸露在所述扬声器单体的外部的连接部；两块同种极板各自与另一种极板形成一个可变电容器，所述扬声器单体被设置为通过所述两块同种极板的连接部输出表征所述振动系统的振动位移的电信号。
2. 根据权利要求1所述的扬声器单体，其特征在于，所述第二种极板的数量为两块，且两块固定极板固定连接在所述磁路系统的背向所述振动系统的外表面上。
3. 根据权利要求2所述的扬声器单体，其特征在于，每一所述固定极板包括极板本体、及覆在所述极板本体上的用于焊接的金属体；所述金属体的至少一部分作为对应固定极板的连接部裸露在所述扬声器单体的外部。
4. 根据权利要求2或3所述的扬声器单体，其特征在于，所述两块固定极板由一种材料一体成型，每一所述固定极板的表面直接作为对应的连接部裸露在所述扬声器单体的外部。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的扬声器单体，其特征在于，每一所述固定极板包括极板本体、及与所述极板本体电连接的端子，所述端子作为对应固定极板的连接部裸露在所述扬声器单体的外部。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的扬声器单体，其特征在于， 所述第二种极板的数量为两块，且两块固定极板固定连接在所述磁路系统的中心导磁板的表面上；所述磁路系统设置有对应所述两块固定极板的连接部的引出通孔，每一所述固定极板的连接部通过对应的引出通孔引出至所述扬声器单体的外部。
7. 根据权利要求6所述的扬声器单体，其特征在于，每一所述固定极板的连接部绝缘固定在所述磁路系统的背向所述振动系统的外表面上。
8. 根据权利要求2至7中任一项所述的扬声器单体，其特征在于，所述扬声器单体还包括绝缘材料制成的下盖板，所述下盖板设置在所述磁路系统的背向所述振动系统的外表面上，所述两块固定极板固定于所述下盖板上。
9. 根据权利要求2至8中任一项所述的扬声器单体，其特征在于，所述可动极板为固定连接在所述振动系统的振膜的中央平面部上的补强部，或者为固定连接在所述振动系统的振膜的中央平面部上的补强部的一个膜层。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的扬声器单体，其特征在于，所述第一种极板的数量为两块，且两块可动极板覆于所述振动系统的振膜上或者覆于与所述振动系统的振膜固定连接的补强部上，所述两块可动极板的连接部与所述振膜贴合，并经由所述振膜的外边沿引出至所述扬声器单体的外部。
11. 一种扬声器模组，包括模组壳体及安装在模组壳体中的扬声器单体，其特征在于，所述扬声器单体为权利要求1至10中任一项所述的扬声器单体，所述模组壳体设置有与所述扬声器单体的两个连接部一一对应的连接端子，所述扬声器单体的两个连接部与对应的连接端子连接。
12. 一种发声装置，其特征在于，包括电容测量电路及权利要求11所述的扬声器模组，所述电容测量电路的两个信号输入端子与所述扬声器模组的两个连接端子一一对应电连接。

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