CN100423612C - 具有三维振动膜的扬声器 - Google Patents

Abstract

一种电动扬声器，其包括底盘(2)、三维振动膜(8)和电磁致动器(6)，振动膜通过靠近振动膜前部(8a)设置的第一柔性连接装置(18)和靠近振动膜后部(8b)设置的第二柔性连接装置连接在底盘上。致动器包括固定在底盘上的静态致动器元件(6a)和固定在振动膜上的平移致动器元件(6b)。当受到激励时，两个致动器元件在气隙(16)上相互磁性协作。为了实现平的但功率高的扬声器，所述装置和气隙位于振动膜所包围的区域(26)之外并位于由两个连接装置之间的区域所部分地限定的空间内。

Description

具有三维振动膜的扬声器

技术领域

本发明涉及一种电动扬声器，其包括底盘、具有延伸于底盘内并包括前部和后部的三维振动膜的平移主体、以及相对于底盘从振动膜的所述前部延伸到所述后部的平移轴线来移动所述平移主体的电磁致动器，所述电磁致动器包括固定在底盘上的静态致动器元件、以及靠近振动膜的后部连接到平移主体的平移致动器元件，所述静态和平移致动器元件能够在气隙上相互磁性协作，同时第一柔性连接装置靠近振动膜的前部设置以便相对于底盘可运动地支承所述平移主体，第二柔性连接装置靠近振动膜的后部设置以便相对于底盘可运动地支承所述平移主体。

背景技术

包括锥形振动膜、具有扬声器篮状物的扬声器壳体以及电磁驱动器的电动扬声器从DE-U 75 05 568中得知。驱动器容纳在壳体中并位于振动膜之外，并且具有布置在固定在振动膜上的线圈架上的驱动线圈以及固定在扬声器篮状物上的磁系统。扬声器篮状物内的振动膜的前侧及其后侧分别通过柔性悬置边缘和对中装置固定在扬声器篮状物上。在公知的扬声器中，驱动器位于扬声器篮状物外部的区域内，使得扬声器具有相对大的轴向尺寸。其缺点在于实用实施例中的壳体深度相对于扬声器前部尺寸是相对大的。因此，公知扬声器占据由壳体构成的容积的相当大的空间，这造成相当高的系统共振以及与给定容积相关的频率范围的相对高的下限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可承受高载荷的紧凑型扬声器。

按照本发明，此目的通过如下扬声器实现，该扬声器的特征在于，在静态致动器元件和平移致动器元件之间延伸的气隙设置在由振动膜轮廓所包围和限定的空间之外并位于由在第一柔性连接装置和第二柔性连接装置之间的区域所部分地限定的空间之内。

由于所述的特征，不考虑其三维振动膜，本发明的扬声器具有只受到轴向限制的尺寸，使其具有小的内部深度。这种置于壳体中的扬声器因此占据相对小的容积，造成低的系统共振。本发明的扬声器因此非常适于使用在需要紧凑、浅壳体的亚低音扬声器系统中。所使用的振动膜最好具有锥形中央部分。

将注意到从EP-A 0 806 883得知的扬声器中振动膜的电磁驱动器位于由振动膜的轮廓包围和限定的空间内。但是在这种“薄片”扬声器中，振动膜内可得到的空间太小，以致于不能建有与高载荷需要相适应的足够功率的磁系统。除了所得到空间之外，磁系统的磁性材料的热载荷同样是所述类型扬声器的限制因素。注意到采用例如钕铁硼合金的现代磁性材料，最大许用温度相对低。为此，EP-A 0 806 883中得知类型的扬声器只适于具有相对低功率的扬声器系统。

在本发明的实用实施例中，静态致动器元件至少大部分并最好全部位于扬声器的第一柔性连接装置和第二柔性连接装置之间的区域内。

本发明的优选实施例的特征在于静态致动器元件包括环形永磁体，并且平移致动器元件包括磁性线圈(也称为音圈)，磁性线圈位于围绕磁体的场(即磁体的磁场)中。

在此实施例中，环形磁性线圈可以具有大的线圈直径。这种驱动线圈具有大的冷却表面并提供充分可能的通风，使其可以承受高载荷。因此，在使用中线圈温度保持相对低(同样在高载荷情况下)，并且热量受限制地传递到例如致动器的永磁体的其他部件上。因此此实施例具有有利的热极限值。已经发现线圈和磁体的温度保持在可接受的限制内，在更高的功率下也是如此。因此在没有任何问题的情况下使用例如钕铁硼合金的现代磁性材料。

将注意到从WO-A 97/32451得知的扬声器单元设置有固定在振动膜上的阻尼器。具有在围绕磁体上的板的磁隙内延伸的线圈的线圈架固定在振动膜上，该磁隙延伸到由振动膜的悬置件限界的区域外部。离开振动膜最大距离定位的磁体固定在该单元的底部上。

在本发明扬声器的实用实施例中，第一柔性连接装置具有带有波纹或褶皱的柔性结构，该结构的一端固定在底盘上，其另一端固定在平移主体上。原理上，第二柔性连接装置可类似地形成。

为了使得平移主体相对于底盘进行相对大并精确限定的轴向移位，本发明扬声器的优选实施例的特征在于第二柔性连接装置包括一组围绕平移轴线定位的至少三个片簧元件，每个片簧元件包括相对于与平移轴线横向定向的平面布置在倾斜位置上的两个片簧，每个片簧元件的片簧设置有平行于所述平面延伸的两个周边部件，同时所述片簧中的一个以靠近其周边部件中的一个被固定在底盘上，所述片簧中的另一个以靠近其周边部件中的一个被固定在平移主体上，每个片簧元件的片簧以靠近它的其他周边部件相互连接。第二柔性连接装置的此实施例允许振动膜进行大的轴向移位，并因此适于希望扬声器具有大的声音辐射功率的应用场合。

用作所述第二连接装置的柔性连接装置基本上没有摩擦并保证平移主体相对于底盘的精确对齐，继而保证振动膜相对于底盘的精确对齐。此连接装置的实施例在EP-A 1036485(结合于此作参考的PHN16.970)得到描述和说明。在此方面，只注意到每个片簧元件的一个片簧最好在其相邻周边部件处以相互不可变形的方式相互连接或固定，另一片簧通过其周边部件之一以不可变形的方式固定或紧固在底盘上。

如果需要，本发明的扬声器可用作用于限制频率范围的带通扬声器。这可以电气方式实现。但是注意到在低频扬声器中，采用的电气方式相对昂贵。形成扬声器一部分的机械解决方法不怎么昂贵并因此是优选的。在此文中适当的实施例的特征在于平移致动器元件通过连接构件以限定的弯曲刚度和内部阻尼固定在平移主体上。弯曲刚度和阻尼的具体值确定为所需频率范围和扬声器特性的函数。为此可以使用模拟程序。

本发明带通扬声器的实用实施例的特征在于平移致动器元件包括布置在线圈支承件上的磁性线圈、将线圈支承件连接到平移主体中央部分上的连接构件。

本发明还涉及一种扬声器单元，其包括本发明的电动扬声器并还包括容纳该扬声器的壳体。扬声器单元可形成紧凑亚低音扬声器系统的一部分，在该系统中一个或多个扬声器可承受高载荷。本发明的扬声器只占据壳体内的有限的空间。

本发明的扬声器和扬声器单元可成功地用于具有平形状的扬声器系统中，并可以与板式扬声器组合。另外，适合用于只有有限的安装深度的应用场合。特定的实例是例如安装在车门内、行李箱内或车座下的机动车辆应用中。例如大约150瓦一级的高功率是可以的。

注意到与权利要求相关的是可以对于所附权利要求内限定的特征进行多种组合。

本发明的这些和其他目的在此后描述的实施例进行参考之后可以得到明白和理解。

附图说明

附图中：

图1以局部示意截面图表示本发明扬声器的第一实施例；

图2是以分解视图表示图1扬声器的透视立视图；

图3是图1和2所示扬声器部件的透视图；

图4以局部示意截面图表示本发明扬声器的第二实施例；以及

图5以局部示意截面图表示本发明扬声器的第三实施例。

具体实施方式

图1、2和3所示的本发明电动扬声器包括底盘2、平移主体4和电磁致动器6并通过防尘罩5防护。为了形成本发明的扬声器单元，扬声器可容纳在壳体内。为此，扬声器的底盘2可固定在壳体壁内的适当开口内。在图1中，壳体通过壁部分1以虚线示意表示。

平移主体4包括三维振动膜8，在此实例中是锥形振动膜，该振动膜位于底盘2内或至少在底盘2内延伸。振动膜8具有前部8a和后部8b。电磁致动器6的作用是沿平移轴线10移动主体4，该平移轴线是扬声器的中央轴线并从前部8a延伸到后部8b，反之亦然。致动器6基本上包括两个元件，即固定在底盘2上的静态致动器元件6a和连接在平移主体4上的平移致动器元件6b。致动器元件之一(在此实例中是静态元件6a)设置有环形永磁体12，另一致动器元件(在此实例中是平移主体6b)设置有磁性线圈14，其中在激励线圈14时，两个致动器元件6a、6b在气隙16上相互磁性协作，以便平行于平移轴线10在平移主体4上产生驱动力，继而在形成其一部分的振动膜8上产生驱动力。永磁体12形成带有静态致动器元件6a的软铁部分的磁轭，该磁轭在此实例中限定气隙16。作为圆柱形线圈的磁性线圈14同样称为音圈，它位于在此实例中形成为圆柱体的线圈支承件14a上并固定在平移主体4上。

本发明的扬声器设置用于平移主体4以及用于振动膜8的柔性连接件。此柔性连接件包括靠近振动膜8前部8a的第一柔性连接装置18和靠近振动膜8后部8b的第二柔性连接装置20。柔性连接件确保主体4以及特别是振动膜8可相对于底盘2进行良好限定的平移运动。

第一柔性连接装置18具有例如由波纹橡胶环形边缘形成的柔性结构，该边缘的外周边例如固定粘接在底盘2上，其内周边固定粘接在平移主体4上。在此实例中，第二柔性连接装置20包括一组围绕平移轴线10定位的片簧元件22，在此实例中是六个元件。每个片簧元件22具有与平移轴线10横向并以倾斜方式定位的两个片簧22a、22b。每个片簧元件22的每个片簧22a、22b各自设置两个平行于所述平面延伸的两个周边部件(22a1、22a2；22b1、22b2)，其中周边部件22a1固定在底盘2上，或者在此实例中通过静态致动器元件6a直接固定其上，周边部件22b1固定在平移主体4上，并且周边部件22a2和22b2固定在一起。周边部件固定在底盘上或固定在平移主体上以及两个周边部件的相互固定是刚性的。这对于消除特别是固定位置处的材料疲劳是有利的。

本发明的扬声器具有的另一特征在于气隙16存在于位于第一柔性连接装置18和第二柔性连接装置20之间并由两者限定的区域24内，并还位于由振动膜8包围的空间26之外。在此实施例中，静态致动器元件6a大部分位于第一柔性连接装置18和第二柔性连接装置20之间的区域内，该区域与所述区域24重合。在此实例中，环形磁性线圈14位于围绕环形永磁体12的磁场内。

就所涉及的构造而言，图4所示的本发明电动扬声器很大程度上与参考图1、2和3所述的扬声器类似。重要的区别在于振动膜的柔性连接在此实例中更简单并使得振动膜进行不太大的运动(即轴向移位)。扬声器具有底盘102、沿平移轴线110平移的主体104和电磁致动器106。包括锥形或三维振动膜108的主体104相对于底盘102通过第一柔性连接装置118和第二柔性连接装置120支承，两个柔性连接装置均以例如橡胶、合成材料和/或织物的柔性结构为形式。在此实例中，第一柔性连接装置118其一端固定在扬声器的前侧上的平移主体104上，其另一端固定在底盘102上。位于扬声器后部的第二柔性连接装置其一端固定在平移主体104上，并且其另一端固定在元件106a上，该元件固定在底盘102上。

原理上，致动器106包括两个元件，即作为所述元件106a的静态致动器元件和相对于所述元件平移并固定在主体104上的致动器元件106b。静态致动器元件具有带有永磁体112的磁轭，并且平移致动器元件106b具有布置在线圈支承件114a上的音圈114，该音圈114在激励时在气隙116上与磁体112磁性协作。为了实现可以承受高载荷的非常平的扬声器，已发明如下构造，即气隙116位于振动膜108轮廓限定的空间126之外并位于第一连接装置118和第二连接装置120之间的区域124内。

对于气隙位置来说，图5所示的本发明电动扬声器与所述的实施例相对应，但具有使其适合作为带通扬声器的装置。

扬声器具有底盘202、具有振动膜208的平移主体204和电磁致动器206，该致动器包括固定在底盘202上的静态致动器元件206a和平移致动器元件206b，该元件可在气隙216上相互磁性协作。主体204可沿平移轴线210相对于底盘202可运动地支承。例如参考图4的实例所述而形成的第一柔性连接装置218和第二柔性连接装置220出于此目的进行使用。第一柔性连接装置218靠近振动膜208的前部208a将主体204连接在底盘202上。靠近振动膜208的后部208b，扬声器包括固定在主体204上的连接构件250，该连接构件具有由所需带通限定的预定的弯曲刚度和预定的内部阻尼。在此实例中，连接构件由合成材料制成，并具有平锥形形状。在此实例中靠近振动膜208的中央部分208c固定在主体204上的连接构件250将平移致动器元件206b支承在周边250a上，特别是其设置有磁性线圈214的线圈支承件214a上。第二柔性连接装置220将连接构件250连接在底盘202上。

注意到本发明不局限于所示的实施例。例如，用于平移主体的柔性连接装置的实施例还可以不同方式构造。此外，扬声器单元可不仅包括一个或多个本发明的扬声器，还可包括一个或多个低音反射门电路和/或一个或多个无源辐射器。另外，扬声器不局限于此文件所述的大约150瓦的功率。

Claims (8)

1. 一种电动扬声器，其包括：

一底盘；

一平移主体，具有延伸于底盘内并包括前部和后部的三维振动膜；以及

一电磁致动器，以相对于底盘沿从振动膜的所述前部延伸到所述后部的平移轴线来移动所述平移主体，

所述电磁致动器包括：固定在底盘上的静态致动器元件；以及一平移致动器元件，靠近振动膜的后部连接到所述平移主体，所述静态和平移致动器元件能够在气隙上相互磁性协作，同时第一柔性连接装置靠近振动膜的前部设置以便相对于底盘可运动地支承所述平移主体，第二柔性连接装置靠近振动膜的后部设置以便相对于底盘可运动地支承所述平移主体，其中，在静态致动器元件与平移致动器元件之间延伸的气隙位于振动膜的轮廓所包围及限定的空间之外而未低于所述振动膜的轮廓底部，且所述气隙位于由第一柔性连接装置和第二柔性连接装置之间的区域内。

2. 如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，静态致动器元件至少大部分位于第一柔性连接装置和第二柔性连接装置之间的区域内。

3. 如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，静态致动器元件包括环形永磁体，并且平移致动器元件包括磁性线圈，磁性线圈位于围绕磁体的场中。

4. 如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，第一柔性连接装置具有带有波纹或褶皱的柔性结构，该结构的一端固定在底盘上，并且其另一端固定在平移主体上。

5. 如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，第二柔性连接装置包括一组围绕平移轴线定位的至少三个片簧元件，每个片簧元件包括相对于与平移轴线横向定向的平面布置在倾斜位置上的两个片簧，每个片簧元件的片簧各自设置有平行于所述平面延伸的两个周边部件，同时所述片簧中的一个以靠近或接近其周边部件中的一个被固定在底盘上，所述片簧中的另一个以靠近或接近其周边部件中的一个被固定在平移主体上，每个片簧元件的片簧以靠近或接近它的其他周边部件相互连接。

6. 如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，平移致动器元件通过连接构件以限定的弯曲刚度和内部阻尼固定在平移主体上。

7. 如权利要求6所述的扬声器，其特征在于，平移致动器元件包括布置在线圈支承件上的磁性线圈和将线圈支承件连接到平移主体中央部分上的连接构件。

8. 一种扬声器单元，其包括如上述权利要求任一项所述的电动扬声器并还具有容纳该扬声器的壳体。

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