DE102018110128A1

DE102018110128A1 - Planarer Magnetfolie-Lautsprecher

Info

Publication number: DE102018110128A1
Application number: DE102018110128.7A
Authority: DE
Inventors: Zhi Wen Chen
Original assignee: Huizhou Ultrasonic Audio Co Ltd
Current assignee: Tymphany Acoustic Technology Huizhou Co Ltd
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2038-04-27
Also published as: CN106954159A; GB2563982A; US10448166B2; US20180332400A1; GB201806837D0; GB2563982B; DE102018110128B4

Abstract

In Kombination mit den Vorteilen einer großen mechanischen Auslenkung und einer geringen Resonanzfrequenz eines Schwingspulenlautsprechers, und im Hinblick auf den herkömmlichen planaren Magnetfolie-Lautsprecher, stellt die vorliegende Erfindung einen Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum bereit, welcher eine geringe Dicke (≤ 8 mm) und eine gute Leistung hat, welcher bei dünnen und leichten elektronischen Vorrichtungen ausgiebig angewendet werden kann. Der sehr dünne, planare Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum enthält: ein Schwingungssystem, ein Magnetsystem, einen Rahmen und vorzugsweise einen akustischen Schaumstoff. Das Schwingungssystem und das Magnetsystem sind im Inneren des Rahmens aufgenommen und fixiert; das Schwingungssystem enthält eine Membran und eine planare Schwingspule, wobei die Membran in der Mitte hiervon eine durchgängige, nach innen ausgesparte Struktur ausbildet, wobei die planare Schwingspule mit einer stabförmigen Apertur versehen ist, und wobei die planare Schwingspule an der Membran angeheftet und fixiert ist; und wobei das Magnetsystem ein U-förmiges Weicheisen und einen stabförmigen Magneten enthält, wobei der stabförmige Magnet oberhalb des U-förmigen Weicheisens angeordnet ist und unterhalb der stabförmigen Apertur angeordnet ist. Das U-förmige Weicheisen ist vorzugsweise mittels Spritzguss mit dem Rahmen verbunden, und der akustische Schaumstoff ist vorzugsweise an einer unteren Fläche des U-förmigen Weicheisens angeheftet. Der Lautsprecher gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt eine Leistung im vollständige Bereich und erfüllt die Entwurfsanforderung eines sehr dünnen Aufbaus.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das technische Gebiet der Lautsprecherherstellung, und bezieht sich insbesondere auf einen sehr dünnen, planaren Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum (engl.: ultra-thin planar magnetic film full-frequency speaker).
HINTERGRUND
Durch Fortschritte der Gesellschaft und der Entwicklung in der Wissenschaft und Technologie ist der Lebensstandard unter der Bevölkerung stetig gestiegen. Derzeit sind Smarthomes, sehr dünne Fernsehgeräte, tragbare Lautsprecher und dergleichen elektronische Produkte populär, welche alle eine Anforderung hinsichtlich der Dicke des Produktes auferlegen. In dem Aspekt der Produktstruktur von den Lautsprechern sind dünne Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum und hoher Performance ebenso nachgefragt.
Schwingspulenlautsprecher sind Lautsprecher, welche weltweit am meisten angewendet werden, und ein Schwingspulenlautsprecher ist aus einem Magnetsystem und einem Schwingungssystem ausgebildet. Das Magnetsystem enthält eine obere, magnetisch leitfähige Platte, einen Magneten und eine untere, magnetisch leitfähige Platte. Das Schwingungssystem enthält eine konische (oder sphärische) Membran (engl.: vibration film) und eine Schwingspule. In einer herkömmlichen Schwingspule ist ein zylindrischer Rahmen durch eine leitfähige Spule umgeben. Daher beträgt die Dicke des Schwingspulenlautsprechers gleich der Höhe des Magnetsystems und der konischen (oder sphärischen) Membran, und ebenso einem Abschnitt der Höhe von der Schwingspule. Wenn der Schwingspulenlautsprecher dünner gemacht werden soll, würde die Produktleistung heruntergesetzt werden, beispielsweise eine geringere Empfindlichkeit, ein geringeres Leistungshandling, eine erhöhte Resonanzfrequenz, und dergleichen. Somit können die Anforderungen, welche auf die derzeit populären, sehr dünnen Elektrodenvorrichtungen hinsichtlich hoher Sprachqualität und hoher Leistung auferlegt werden, nicht erfüllt werden.
Bei einem herkömmlichen planaren Magnetfolie-Lautsprecher enthält das Magnetsystem lediglich einen Magneten und eine untere, magnetisch leitfähige Platte, und kann die ganzheitliche Dicke reduziert werden. Da die Membran und die Schwingspule planar geformt sind und die Dicke anfänglich gering ist, ist die Gesamtdicke von dem Produkt gering. Da jedoch die Schwingungsamplitude von der Membran bei dem herkömmlichen planaren Magnetfolie-Lautsprecher gering ist, welche im Allgemeinen lediglich 0,5 mm beträgt, kann die Konformität der Membran lediglich durch eine Vorspannung der Membran und eine elastische Verformung der Membran, wenn die Membran an den Rahmen angeheftet ist, eingehalten werden. Daher ist die Konformität der Membran gering und ist die Resonanzfrequenz hoch. Auf diese Art und Weise, obwohl der herkömmliche planare Magnetfolie-Lautsprecher dünn ist, kann der planare Magnetfolie-Lautsprecher lediglich als ein Hochfrequenz-Lautsprecher verwendet werden.
Daher, basierend auf den zuvor genannten Faktoren, betrifft der Entwurf eines kompakten und dünnen Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum ein technisches Problem, welches durch den Fachmann dringend gelöst werden sollte.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Um das zuvor genannte technische Problem aus dem Stand der Technik zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen sehr dünnen, planaren Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum bereit. In Kombination mit den Vorteilen einer großen mechanischen Auslenkung und geringen Resonanzfrequenz von einem Schwingspulenlautsprecher, und im Hinblick auf den herkömmlichen planaren Magnetfolie-Lautsprecher, ist ein Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum, das heißt ein Lautsprecher, welcher dazu in der Lage ist, einen Klang im normalen Hörfrequenzspektrum des Menschen (idealerweise ungefähr zwischen 150 Hz bis 20 kHz) ohne Störung wiederzugeben, mit einer geringen Dicke (≤ 8 mm) und guter Performance entworfen, welcher bei dünnen und leichten elektronischen Vorrichtungen ausgiebig angewendet werden kann.
Um die zuvor genannte Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung die folgende technische Lösung bereit:
Ein sehr dünner, planarer Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum enthält: ein Schwingungssystem, ein Magnetsystem, einen Rahmen und einen akustischen Schaumstoff; wobei das Schwingungssystem und das Magnetsystem im Inneren des Rahmens aufgenommen und fixiert sind; wobei das Schwingungssystem eine Membran und eine planare Schwingspule enthält, wobei die Membran in der Mitte hiervon eine durchgängige, nach innen ausgesparte Struktur ausbildet, wobei die planare Schwingspule mit einer stabförmigen Apertur (engl.: bar-like aperture) versehen ist, und wobei die planare Schwingspule an der Membran angeheftet und fixiert ist; und wobei das Magnetsystem ein U-förmiges Weicheisen und einen stabförmigen Magneten enthält, wobei der stabförmige Magnet oberhalb des U-förmigen Weicheisens angeordnet ist und unterhalb der stabförmigen Apertur angeordnet ist, wobei das U-förmige Weicheisen mittels Spritzguss mit dem Rahmen verbunden ist, und wobei der akustische Schaumstoff an einer unteren Fläche des U-förmigen Weicheisens angeheftet ist.
Der sehr dünne, planare Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet eine kompakte Struktur und einen sehr dünnen, innovativen Entwurf. Hinsichtlich der Struktur des Lautsprechers bildet die Membran in der Mitte eine durchgängige, ausgesparte Struktur aus, und ist die planare Schwingspule mit stabförmigen Aperturen versehen, um sicherzustellen, dass die Schwingspule dazu in der Lage ist, während der Schwingung von der Membran durch den stabförmigen Magneten zu passieren, und um sicherzustellen, dass der Schwingungshub des Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum in dem Magnetsystem erfüllt wird. Da die planare Schwingspule eine Dicke von lediglich 0,1 mm hat und die Membran eine Dicke von 2,9 mm hat, hat das ganzheitliche Schwingungssystem eine Dicke von lediglich 3 mm. Zusätzlich, da die obere magnetisch leitfähige Platte des herkömmlichen Schwingspulenlautsprechers nicht vorgesehen ist, kann das ganzheitliche Magnetsystem sehr dünn erstellt werden, und hat das ganzheitliche Magnetsystem eine Dicke von lediglich 4 mm, wodurch die Entwurfsanforderung der sehr dünnen Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt wird, während die Performance bei vollständigem Bereich erzielt wird.
Zusätzlich sind das U-förmige Weicheisen und der Rahmen mittels Spritzguss verbunden, und sind mittels In-Mold Spritzguss zu einem einstückigen Körper erstellt. Hierdurch wird nicht nur Zeit zum Zusammenbau eingespart, sondern wird ebenso eine höhere Genauigkeit beim Zusammenbau erzielt. Zusätzlich wird hierdurch verhindert, dass die Membran mit der Seitenfläche des Magneten während einer Schwingung von oben nach unten in Kontakt tritt.
Ferner enthält die Membran eine Schwingungsplatte und eine Kante, welche die Schwingungsplatte umgibt, wobei die Membran mittels Verkleben oder In-Mold Spritzguss an der Kante fixiert und verbunden ist, und die Membran mittels der Kante an den Rahmen angeheftet und fixiert ist. Die Schwingungsplatte ist aus einem starren Material erstellt, und die Kante ist aus einem flexiblen Material erstellt. Die Schwingungsplatte und die Kante sind mittels Verkleben oder In-Mold Spritzguss verbunden und fixiert, wodurch eine Sicherheit und Stabilität der Klebeverbindung sichergestellt sind.
Ferner bildet die Vibrationsplatte nach unten gerichtet eine durchgängige, quadratische Nut aus, und hat die Vibrationsplatte einen Abschnitt, welcher die Form einer Rechteckwelle hat. Die Schwingungsplatte ist nach unten gerichtet ausgespart, um eine durchgängig quadratische Nut auszubilden, und hat in Schnittansicht eine Rechteckwellenstruktur. Durch diesen Merkmalsentwurf wird ermöglicht, dass die Schwingungsplatte so nah wie möglich am stabförmigen Magneten ist, und unterdessen ist es ebenso notwendig, sicherzustellen, dass die Membran, im Verlaufe ihres mechanischen Hubes, nicht mit dem U-förmigen Weicheisen 21 und dem stabförmigen Magneten in Kontakt tritt.
Ferner ist die Schwingungsplatte aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung oder einem Kunststoffpolymermaterial erstellt, und ist die Schwingungsplatte zusätzlich mit einer Verstärkungsrippe bereitgestellt. Die Schwingungsplatte kann aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung oder einem Kunststoffpolymermaterial erstellt sein, wodurch nicht nur das leichte Gewicht der Schwingungsplatte sichergestellt wird, sondern ebenso eine ausreichende Steifigkeit der Schwingungsplatte sichergestellt wird. Zusätzlich ist die Schwingungsplatte zusätzlich mit einer Verstärkungsrippe versehen, wodurch die ganzheitliche Steifigkeit verbessert wird.
Ferner ist die Kante nach unten gerichtet ausgespart, um eine innere R-förmige Struktur auszubilden, oder ragt nach oben vor, um eine äußere R-förmige Struktur auszubilden, oder ragt doppelt nach oben vor, um eine doppelte äußere R-förmige Struktur auszubilden, oder ragt nachfolgend nach oben vor, um eine W-förmige Struktur auszubilden; und ist die Kante aus einem Gummimaterial oder einem Polyurethanmaterial oder Seide erstellt, und ist die Kante zusätzlich mit einer Verstärkungsrippe versehen.
Ferner ist die Kante aus einem Gummimaterial erstellt, welches nach unten gerichtet ausgespart ist, um eine innere R-förmige Struktur auszubilden. Die Konformität des Schwingungssystems wird gesteuert, indem die Härte des Gummimaterials und die Dicke von der Kante eingestellt werden, wodurch die Resonanzfrequenz eingestellt wird. Es hat sich herausgestellt, dass die Resonanzfrequenz des Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung niedriger als 200 Hz ist, wodurch die Anforderung eines Klangs bei vollständigem Frequenzspektrum erfüllt wird. Zusätzlich ist eine Verstärkungsrippe zusätzlich in der R-förmigen Kante bereitgestellt, durch deren Flexibilität der Schwingungsmodus von der Kante eingestellt wird.
Ferner enthält die planare Schwingspule eine leitfähige Spule und eine planare dünne Folie, wobei die leitfähige Spule auf die planare dünne Folie gedruckt wird, und wobei die stabförmige Apertur in der planaren dünnen Folie vorgesehen ist, sodass die planare dünne Folie dazu in der Lage ist, während Schwingungen von oben nach unten durch den stabförmigen Magneten zu passieren.
Ferner enthält die leitfähige Spule einen linearen Spulenabschnitt und einen gebogenen Spulenabschnitt, wobei der lineare Spulenabschnitt an der durchgängigen quadratischen Nut angeheftet und fixiert ist, und der gebogene Spulenabschnitt an zwei Seiten von der Membran angeheftet ist. Der lineare Spulenabschnitt wird als eine effektive Spule verwendet und an eine untere Fläche von der durchgängigen quadratischen Nut der Schwingungsplatte flach angeheftet, und ist dazu konfiguriert, eine Umwandlung von Elektrizität in Kraft durchzuführen, sobald ein Wechselstromsignal eingegeben wird, wodurch eine Schwingung der Schwingungsplatte von oben nach unten sichergestellt wird.
Ferner ist die Unterseite des U-förmigen Weicheisens mit einem Belüftungsloch versehen, wobei der akustische Schaumstoff an dem Belüftungsloch angeheftet ist.
Die Unterseite des U-förmigen Weicheisens ist mit einem Belüftungsloch versehen, wodurch der Luftwiderstand in dem Magnetsystem während der Schwingung von der Membran effektiv reduziert wird, und die Konformität des Schwingungssystems erleichtert wird. Der akustische Schaumstoff wird an die untere Fläche des U-förmigen Weicheisens angeheftet und wird an das Belüftungsloch angeheftet, wodurch Windrauschen wirksam reduziert werden kann, wenn die Luft durch das Belüftungsloch an der Unterseite des U-förmigen Weicheisens während des Betriebes des Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum mit sehr hoher Geschwindigkeit durchläuft.
Ferner ist der stabförmige Magnet ein rechteckiger Neodym Magnet, und ist jeder stabförmige Magnet aus drei kleinen quadratischen Magneten ausgebildet. Der stabförmige Magnet wird dazu verwendet, um für die planare Schwingspule ein Permanentmagnetfeld bereitzustellen, und verwendet einen Magneten mit einer hohen magnetischen Energie. Vorzugsweise ist der stabförmige Magnet ein Neodym Magnet. Um das Problem hinsichtlich dessen zu lösen, dass der stabförmige Magnet sehr lang ist, welches hinsichtlich der Produktion unvorteilhaft ist, ist jeder stabförmige Magnet gemäß der vorliegenden Erfindung aus drei kleinen quadratischen Magneten ausgebildet, was hinsichtlich der Produktion zu einer Vereinfachung führt.
Ferner hat der sehr dünne planare Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum eine ganzheitliche Dicke von nicht mehr als 8 mm, wodurch die Entwurfsanforderung der sehr dünnen Struktur erfüllt wird.
Basierend auf der zuvor genannten technischen Lösung erzielt die vorliegende Erfindung die folgenden vorteilhaften Effekte:

(1) Der neue sehr dünne planare Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung integriert die Vorteile des Schwingspulenlautsprechers und des planaren Magnetfolie-Lautsprechers, hat einen einfachen und kompakten Aufbau und verwendet einen Magnetpfad-Entwurf, welcher ähnlich jenem von der planaren Magnetfolie ist, mit einer Höhe innerhalb von 8 mm. Zusätzlich wird die planare Schwingspule an die Schwingspule angeheftet, welche eine spezielle Form hinsichtlich der Antriebskraft hat, und wird der Entwurf der inneren R-förmigen Kante verwendet. Auf diese Art und Weise wird eine spezifische mechanische Auslenkung sichergestellt, und wird die Konformität von der Kante erhöht, um die Resonanzfrequenz zu verringern. Im Übrigen wird die Membran einer gleichförmigen Kraft unterworfen, gibt es wenige Teilschwingungen und Schwankungsmodi, ist der effektive Frequenzbereich breit, wodurch ein sehr dünner Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum (150 Hz bis 20 kHz) gebildet wird, welcher bei kleinen und leichten elektronischen Vorrichtungen umfangreich angewendet wird.
(2) Bei dem sehr dünnen, planaren Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung wird das U-förmige Weicheisen mittels Spritzguss mit dem Rahmen verbunden, um einen ganzheitlichen Entwurf basierend auf In-Mold Spritzguss auszubilden, wodurch nicht nur der Prozess zum Auftragen von Klebemittel während der Produktion der Lautsprecher reduziert wird, sondern ebenso die Zeit zum Zusammenbau und Arbeitskraft eingespart werden und die Produktionseffizienz verbessert wird. Zusätzlich ist die Präzision beim Zusammenbau höher und werden Luftverlust und Klangverlust verhindert.
(3) Der sehr dünne, planare Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung hat eine breite Richtwirkung, hat keinen vordere Kavität Effekt und hat ein gutes seitliches Abstrahlverhalten; und der sehr dünne planare Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum hat eine flache Impedanzkurve, einen geringen induktiven Widerstand und Bewegungsimpedanz, und eine gute ganzheitliche Performance.

Figurenliste

1 zeigt eine Explosionsdarstellung von einem sehr dünnen, planaren Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Ansicht von einem fertiggestellten sehr dünnen, planaren Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung;
3 zeigt eine Schnittansicht des sehr dünnen, planaren Magnetfolie-Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 zeigt eine Draufsicht des sehr dünnen, planaren Magnetfolie-Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 zeigt eine schematische strukturelle Ansicht von einer planaren Schwingspule gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 zeigt eine schematische Ansicht von einer positiven Stromzufuhr der planaren Schwingspule gemäß der vorliegenden Erfindung;
7 zeigt eine schematische Ansicht von einer negativen Stromzufuhr der planaren Schwingspule gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 zeigt eine schematische Ansicht der Kraft einer Membran im Falle einer positiven Stromzufuhr der planaren Schwingspule gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 zeigt eine schematische Ansicht der Kraft einer Membran im Falle einer negativen Stromzufuhr der planaren Schwingspule gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt eine Frequenzgangkurve und eine Impedanzkurve des fertiggestellten sehr dünnen, planaren Magnetfolie-Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß der vorliegenden Erfindung; und
11 zeigt eine schematische strukturelle Ansicht von unterschiedlichen Formen, geformt durch eine Kante gemäß der vorliegenden Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die angehängte Zeichnung und spezifischen Ausführungsformen detailliert beschrieben. Die begleitende Zeichnung zeigt bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann jedoch auf vielfache Formen oder Arten implementiert werden, und ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt. Im Gegenteil sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, um das Verständnis der offenbarten Inhalte der vorliegenden Erfindung verstärkt genau und übergreifend zu vermitteln.
Ausführungsform 1
1 bis 3 zeigen jeweils eine Explosionsdarstellung, eine Ansicht von einem fertiggestellten Produkt und eine Schnittansicht von einem planaren Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 enthält der sehr dünne, planare Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum ein Schwingungssystem 1, ein Magnetsystem 2, einen Rahmen 3 und einen akustischen Schaumstoff 4; wobei das Schwingungssystem 1 und das Magnetsystem 2 im Inneren des Rahmens 3 aufgenommen und fixiert sind. Das Schwingungssystem 1 enthält eine Membran 11 und eine planare Schwingspule 12, und das Magnetsystem 2 enthält ein U-förmiges Weicheisen 21 und einen oder mehrere stabförmige Magnete 22.
4 zeigt eine Draufsicht von einer Membran in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform. Wie in 4 dargestellt, hat die Membran 11 in dem Schwingungssystem 1 eine vorzugsweise rechteckige flache Struktur, und bildet die Membran 11 eine durchgängige ausgesparte Struktur in der Mitte davon, und enthält eine starre Schwingungsplatte 111, welche an einer mittleren Position angeordnet ist, und eine Kante 112, welche an einer Kantenposition angeordnet ist, welche die Schwingungsplatte 111 umgibt. Die starre Membran 11 und die flexible Kante 112 sind vorzugsweise mittels Klebeverbindung oder In-Mold Spritzguss verbunden und fixiert, wodurch eine Sicherheit und Stabilität der Klebeverbindung sichergestellt werden.
Es ist zu erwähnen, dass die Membran 11 nach unten gerichtet eine durchgängige quadratische Nut 1111 ausbildet, und dass die Membran 11 keine einfache flache Struktur hat, sondern ebenso im Querschnitt die Struktur einer Rechteckwelle hat, in Schnittansicht hiervon betrachtet. Dieser Merkmalsentwurf bewirkt, dass die Schwingungsplatte 111 so nahe wie möglich an dem einen oder den mehreren stabförmigen Magneten 22 ist, und es ist im Übrigen ebenso notwendig, sicherzustellen, dass die Membran 11, im Verlaufe des mechanischen Hubes hiervon, nicht mit dem U-förmigen Weicheisen 21 und dem einen oder den mehreren stabförmigen Magneten 22 in Kontakt tritt.
Im Hinblick auf die Materialien kann die Schwingungsplatte 111 mittels Stanzen aus einer Metallbahn erstellt sein, oder kann durch Formen, Spritzguss oder Verformen aus einem Kunststoffpolymermaterial erstellt sein. In dieser Ausführungsform ist die Schwingungsplatte 111 mittels Stanzen aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung hergestellt. Hierdurch wird nicht nur das leichte Gewicht der Schwingungsplatte 111 sichergestellt, sondern wird ebenso eine ausreichende Steifigkeit der Schwingungsplatte 111 sichergestellt. Zusätzlich kann die Schwingungsplatte 111 ferner mit einigen Verstärkungsrippen versehen sein, wodurch ferner die ganzheitliche Steifigkeit der Schwingungsplatte 111 verbessert wird.
Ferner, unter Bezugnahme auf 3, kann die Kante 122 von der Membran 11 aus einem Gummimaterial oder einem Polyurethanmaterial oder Seide erstellt sein. Im Übrigen, unter Bezugnahme auf die schematische strukturelle Ansicht von unterschiedlichen Formen, ausgebildet durch die Kante gemäß dieser Ausführungsform, kann die Kante 122 nach unten gerichtet ausgespart sein, um eine innere R-förmige Struktur auszubilden, oder kann nach oben gerichtet vorragen, um eine äußere R-förmige Struktur auszubilden, oder kann nach oben gerichtet doppelt vorragen, um eine doppelte äußere R-förmige Struktur auszubilden, oder nachfolgend nach oben gerichtet vorragen, um eine W-förmige Struktur auszubilden. Diese Strukturen sind jeweils in den 11a bis 11d zu sehen. In dieser Ausführungsform ist die Kante 122 aus einem Gummimaterial erstellt, welches nach unten gerichtet ausgespart ist, um eine innere R-förmige Struktur auszubilden, und wird die Konformität des Schwingungssystems 11 durch Einstellen der Härte des Gummimaterials und der Dicke von der Kante 122 eingestellt, wodurch die Resonanzfrequenz eingestellt wird. In dieser Ausführungsform kann, indem die innere R-förmige Kante 122 eingestellt wird, sichergestellt werden, dass die Resonanzfrequenz des Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum niedriger ist als 200 Hz, wodurch die Anforderung nach einem Klang mit vollständigem Frequenzspektrum erfüllt wird. Zusätzlich kann eine Verstärkungsrippe zusätzlich in der R-förmigen Kante vorgesehen sein, durch deren Flexibilität der Schwingungsmodus von der Kante eingestellt wird.
5 zeigt eine schematische strukturelle Ansicht von einer planaren Schwingspule in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform. Wie in 5 dargestellt, als ein Kernelement zur Umwandlung von Elektrizität in Kraft, enthält die planare Schwingspule 12 eine leitfähige Spule 121 und eine planare dünne Folie 122, wobei die leitfähige Spule 121 auf die planare dünne Folie 122 gedruckt ist. Die planare Schwingspule 12 ist mit einer stabförmigen Apertur 120 versehen, und die planare Schwingspule 12 ist an die Membran 11 angeheftet und fixiert.
Es ist zu erwähnen, dass die stabförmige Apertur 120 in der Mitte von der planaren dünnen Folie 122 vorgesehen ist. In dieser Ausführungsform hat die stabförmige Apertur 120 eine rechteckige Form und sind insgesamt drei stabförmige Aperturen 120 vorgesehen, welches der Anzahl von stabförmigen Magneten 22 entspricht, um sicherzustellen, dass die Aperturen im Verlaufe der Schwingung von oben nach unten durch die stabförmigen Magnete 22 passieren können. In weiteren Ausführungsformen ist eine unterschiedliche Anzahl von stabförmigen Aperturen 120 und Magneten vorgesehen, wobei idealerweise die Anzahl von Magneten gleich der Anzahl von stabförmigen Aperturen 120 ist.
Die leitfähige Spule 121 enthält ferner einen linearen Spulenabschnitt 1211 und einen gebogenen Spulenabschnitt 1212, wobei der lineare Spulenabschnitt 1211 an den unteren flachen Abschnitten der durchgängigen quadratischen Nut von der Membran 11 angeheftet und fixiert ist, und der gebogene Spulenabschnitt 1212 an zwei Seiten von der Membran 11 angeheftet ist. Der lineare Spulenabschnitt 1211 wird als eine effektive Spule verwendet und flach an einer unteren Fläche der durchgängigen quadratischen Nut 1111 von der Schwingungsplatte 111 angeheftet, und ist dazu konfiguriert, um eine Umwandlung von Elektrizität in Kraft im Verlaufe der Schwingung von oben nach unten durchzuführen.
In dem Schwingungssystem 1 des Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum, wie in dieser Ausführungsform beschrieben, da die planare Schwingspule 12 eine Dicke von lediglich 0,1 mm hat und die Membran 11 eine Dicke von 2,9 mm hat, hat das ganzheitliche Schwingungssystem 1 eine Dicke von lediglich 3 mm, wodurch die Entwurfsanforderung der sehr dünnen Lautsprecherstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt wird.
Weiterhin bezugnehmend auf 1 bis 3, kann der Rahmen 3 aus Kunststoff oder Metall erstellt sein. In dieser Ausführungsform ist der Rahmen 3 aus einem Kunststoffmaterial erstellt, und ist vorzugsweise mittels Spritzguss mit dem U-förmigen Weicheisen 21 verbunden. Der Rahmen 3 und das U-förmige Weicheisen 21 sind mittels In-Mold Spritzguss zu einem ganzheitlichen Körper erstellt. Hierdurch wird nicht nur Zeit zum Zusammenbau eingespart, sondern wird ebenso eine höhere Genauigkeit beim Zusammenbau erzielt. Zusätzlich wird hierdurch verhindert, dass die Membran 11 während der Schwingung von oben nach unten mit der Seitenfläche von dem einen oder den mehreren Magneten 22 in Kontakt tritt. Zusätzlich kann ein Kunststoffrahmen den Streufluss Koeffizienten des Magnetsystems in Relation zu einem Eisenrahmen reduzieren.
In dem Magnetsystem 2 ist das U-förmige Weicheisen 21 aus einem Stahlmaterial mit geringem Kohlenstoffanteil erstellt, ist bzw. sind ein oder mehrere Belüftungslöcher 211 an der Unterseite hiervon bereitgestellt, und ist der akustische Schaumstoff 4 am Belüftungsloch 211 positioniert und vorzugsweise hieran angeheftet. Es ist zu erwähnen, dass die Unterseite von dem U-förmigen Weicheisen 21 mit einem oder mehreren Belüftungslöchern 211 versehen ist, wodurch der Luftwiderstand in dem Magnetsystem 2 während der Schwingung von der Membran 11 effektiv reduziert wird und die Laufruhe des Schwingungssystems 1 unterstützt wird. Der akustische Schaumstoff 4 ist an der unteren Fläche von dem U-förmigen Weicheisen 21 positioniert und vorzugsweise hieran angeheftet und bedeckt das Belüftungsloch 211 oder ist hierüber angeheftet, wodurch ein Windrauschen effektiv reduziert werden kann, wenn die Luft durch das Belüftungsloch 211 an der Unterseite von dem U-förmigen Weicheisen 21 im Verlaufe des Betriebes des Lautsprechers mit vollständigem Frequenzspektrum mit sehr hoher Geschwindigkeit passiert.
Der eine oder die mehreren stabförmigen Magnete 22 sind idealerweise rechteckige Neodym Magnete und stellen der planaren Schwingspule 12, welche einen Magneten mit einer hohen Magnetenergie verwendet, ein Permanentmagnetfeld bereit. In dieser Ausführungsform ist der stabförmige Magnet 22 ein Neodym Magnet, und zur Ausbildung eines effektiven Magnetfeldkreises müssen angrenzende, stabförmige Magnete umgekehrt magnetisiert sein. Zur Lösung des Problems, dass der stabförmige Magnet sehr lang ist, welches hinsichtlich der Produktion unvorteilhaft ist, ist jeder stabförmige Magnet 22 in dieser Ausführungsform aus drei kleinen rechteckigen Magneten 221 ausgebildet, welches hinsichtlich der Produktion zur Vereinfachung führt. Es kann eine jegliche Anzahl von solchen kleineren Teilmagneten 221 in Übereinstimmung mit dem Standort und den Anforderungen des Lautsprechers verwendet werden; zusätzlich ist ein jeglicher zweckmäßiger Querschnitt vorgesehen.
Bei dem Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum in dieser Ausführungsform, da keine obere magnetisch leitfähige Platte des herkömmlichen Schwingspulenlautsprechers vorgesehen ist, kann das ganzheitliche Magnetsystem 2 sehr dünn erstellt werden, und hat das ganzheitliche Magnetsystem 2 eine Dicke von lediglich 4 mm. Wie in dem zuvor genannten Schwingungssystem 1 beschrieben, hat die planare Schwingspule eine Dicke von lediglich 0,1 mm und hat die Membran 11 eine Dicke von lediglich 2,9 mm, und hat somit das ganzheitliche Schwingungssystem 1 eine Dicke von lediglich 3 mm. Bei der Dicke des Rahmens 3 und des akustischen Schaumstoffes 4 hat der ganzheitliche Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum eine Dicke von 8 mm, wodurch die Entwurfsanforderung des sehr dünnen Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung erfüllt wird, während die Leistung bei vollständigem Frequenzspektrum erzielt wird.
Der neue sehr dünne planare Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum in dieser Ausführungsform integriert die Vorteile des Schwingspulenlautsprechers und des planaren Magnetfolie-Lautsprechers, hat einen einfachen und kompakten Aufbau, und verwendet einen Magnetpfad-Entwurf ähnlich jenem der planaren Magnetfolie, mit einer Höhe, welche auf innerhalb von 8 mm eingestellt wird. Zusätzlich wird die planare Schwingspule an die Membran angeheftet, welche hinsichtlich der Antriebskraft eine spezielle Form hat, und wird der innere R-förmige Kantenentwurf verwendet. Auf diese Art und Weise wird eine spezifische mechanische Auslenkung sichergestellt und wird die Konformität der Kante erhöht, zur Verringerung der Resonanzfrequenz. Im Übrigen wird die Membran einer gleichförmigen Kraft unterworfen, es gibt wenige Teilschwingungen und Schwankungsmodi, der effektive Frequenzbereich ist breit, wodurch ein sehr dünner Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum (150 Hz bis 20 kHz) ausgebildet wird, welcher bei kleinen und leichtgewichtigen elektronischen Vorrichtungen ausgiebig verwendet werden kann.
Ausführungsform 2
6 und 7 zeigen jeweils eine schematische Ansicht einer positiven Stromzufuhr der planaren Schwingspule und eine schematische Ansicht einer negativen Stromzufuhr der planaren Schwingspule in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform. 8 und 9 zeigen jeweils eine schematische Ansicht von einer Kraft einer Membran im Falle einer positiven Stromzufuhr der planaren Schwingspule und eine schematische Ansicht von einer Kraft einer Membran im Falle einer negativen Stromzufuhr der planaren Schwingspule in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf 6 bis 9, wenn der Strom von der positiven Elektrode der planaren Schwingspule 12 eintritt, ist eine Flussrichtung des Stromes innerhalb der planaren Schwingspule 12 so wie durch die Pfeile in 6 dargestellt, und dementsprechend in 8, ist die planare Schwingspule 12 ganzheitlich einer nach oben gerichteten Stromkraft unterworfen, sodass die Membran 11 zu einer nach oben gerichteten Bewegung angetrieben wird; wobei wenn der Strom von der negativen Elektrode der planaren Schwingspule 12 eintritt, ist eine Flussrichtung des Stromes innerhalb der planaren Schwingspule 12 derart wie durch die Pfeile in 7 dargestellt, und dementsprechend in 9, ist die planare Schwingspule 12 ganzheitlich einer nach unten gerichteten Stromkraft unterworfen, sodass die Membran 11 zu einer nach unten gerichteten Bewegung angetrieben wird.
10 zeigt eine Ansicht einer Frequenzgangkurve und einer Impedanzkurve hinsichtlich eines fertiggestellten Produkts von dem sehr dünnen planaren Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum in Übereinstimmung mit dieser Ausführungsform. Wie in 10 dargestellt, ist in dieser Ausführungsform der effektive Frequenzbereich breit (180 Hz bis 20 kHz) und ist die SPL-Kurve flach; und ist zusätzlich die Impedanzkurve flach, und sind der induktive Widerstand und Bewegungswiderstand gering.
Es wurden zuvor lediglich einige beispielhafte Ausführungsformen zur Darstellung der vorliegenden Erfindung beschrieben, welche spezifisch detailliert beschrieben sind. Diese Ausführungsformen sollen jedoch nicht als Einschränkungen hinsichtlich des Umfangs der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden. Es ist zu erwähnen, dass der Fachmann verschiedene Variationen und Modifikationen ableiten kann, ohne von dem erfindungsgemäßen Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Solche Variationen und Modifikationen sollen zum Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gehören.

Claims

Planarer Magnetfolie-Lautsprecher, gekennzeichnet durch: ein Schwingungssystem (1), ein Magnetsystem (2) und einen Rahmen (3); wobei das Schwingungssystem (1) und das Magnetsystem (2) im Inneren des Rahmens (3) aufgenommen und fixiert sind; wobei das Schwingungssystem (1) eine Membran (11) und eine planare Schwingspule (12) enthält, wobei die Membran (11) in der Mitte hiervon eine durchgängige, nach innen ausgesparte Struktur ausbildet, wobei die planare Schwingspule (12) mit einer stabförmigen Apertur (120) versehen ist, und wobei die planare Schwingspule (12) an der Membran (11) angeheftet und fixiert ist; und wobei das Magnetsystem (2) ein U-förmiges Weicheisen (21) und zumindest einen stabförmigen Magneten (22) enthält, wobei der zumindest eine stabförmige Magnet (22) oberhalb des U-förmigen Weicheisens (21) angeordnet ist und unterhalb der stabförmigen Apertur (120) angeordnet ist.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach Anspruch 1, bei welchem das U-förmige Weicheisen (21) mittels Spritzguss mit dem Rahmen (3) verbunden ist.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach Anspruch 1 oder 2, umfassend einen akustischen Schaumstoff (4), welcher an einer Unterseite von dem U-förmigen Weicheisen (21) angeheftet ist.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Membran (11) eine Schwingungsplatte (111) und eine Kante (112), welche die Schwingungsplatte (111) umgibt, enthält, wobei die Membran (11) mittels Klebeverbindung oder In-Mold Spritzguss an der Kante (112) fixiert und hiermit verbunden ist, und wobei die Membran (11) mittels der Kante (112) an dem Rahmen (3) angeheftet und fixiert ist.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 4, bei welchem die Schwingungsplatte (111) nach unten gerichtet eine durchgängige quadratische Nut (1111) ausbildet und die Schwingungsplatte (111) im Querschnitt die Form einer Rechteckwelle hat.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 5, bei welchem die Schwingungsplatte (111) aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung oder einem Kunststoffpolymermaterial hergestellt ist, und die Schwingungsplatte (111) zusätzlich mit einer Verstärkungsrippe versehen ist.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 5, bei welchem die Kante (112) nach unten gerichtet ausgespart ist, um eine innere R-förmige Struktur auszubilden, oder nach oben gerichtet vorragt, um eine äußere R-förmige Struktur auszubilden, oder doppelt nach oben gerichtet vorragt, um eine doppelte äußere R-förmige Struktur auszubilden, oder nachfolgend nach oben gerichtet vorragt, um eine W-förmige Struktur auszubilden; und wobei die Kante (112) aus einem Gummimaterial oder einem Polyurethanmaterial oder Seide hergestellt ist, und wobei die Kante (112) zusätzlich mit einer Verstärkungsrippe versehen ist.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die planare Schwingspule (12) eine leitfähige Spule (121) und eine planare dünne Folie (122) enthält, wobei die leitfähige Spule (121) auf die planare dünne Folie (122) gedruckt ist, und wobei die stabförmige Apertur (120) in der planaren dünnen Folie (122) vorgesehen ist.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 8, bei welchem die leitfähige Spule (121) einen linearen Spulenabschnitt (1211) und einen gebogenen Spulenabschnitt (1212) enthält, wobei der lineare Spulenabschnitt (1211) an der durchgängigen quadratischen Nut (1111) angeheftet und fixiert ist, und wobei der gebogene Spulenabschnitt (1212) an zwei Enden von der Membran (11) angeheftet ist.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Unterseite des U-förmigen Weicheisens (21) mit einem Belüftungsloch (211) versehen ist, wobei der akustische Schaumstoff (4) über dem Belüftungsloch (211) angeheftet ist oder dieses bedeckt.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der zumindest eine stabförmige Magnet (22) ein rechteckiger Neodym Magnet ist, und vorzugsweise jeder stabförmige Magnet (22) aus zwei oder mehreren, vorzugsweise drei, kleineren Magneten (221) ausgebildet ist.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 11, bei welchem die kleineren Magnete (221) einen rechteckigen Querschnitt haben.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der planare Magnetfolie-Lautsprecher mit vollständigem Frequenzspektrum eine ganzheitliche Dicke von nicht mehr als 8 mm hat.
Planarer Magnetfolie-Lautsprecher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der planare Magnetfolie-Lautsprecher eine ungestörte Ausgabe im Frequenzbereich von 150 Hz bis 20 kHz bereitstellt.