專利名稱：微型全頻程擴音器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擴音器領(lǐng)域，更具體地說涉及特別適合用于空間受限制的多媒體應(yīng)用中的微型全頻程擴音器的新型結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在微型擴音器的設(shè)計中，更小的尺寸通常會牽涉到有關(guān)低頻響應(yīng)的損失，因為對于一個給定的音量來說，隨著頻率的降低，要求起活塞作用的擴音器“抽吸”更大體積的空氣，這一置換體積基本上是振膜面積和其振動偏移幅度的乘積，它總是受到擴音器結(jié)構(gòu)的物理限制。盡管通過在外殼設(shè)計中使用低頻反射技術(shù)可以使擴音器頻響范圍延伸到更低的頻率，但置換體積仍然在總的低頻性能方面起限制作用。在本發(fā)明所建議的共軸圓形音圈/紙盆型的電磁擴音器種類中，與例如號筒型傳感器相區(qū)別，有兩個基本的結(jié)構(gòu)類型(1)常規(guī)的雙-懸置全頻程類型，其中振膜被形成為直徑基本上大于音圈架直徑的紙盆，并且其中使用了兩個懸置部件一個位于紙盆的外邊緣處的延伸到外筐/框架區(qū)域的“環(huán)繞”懸置部件，和一個位于音圈架處的延伸到由筐/框架形成的附近的平臺(landing)處的“支撐圈”，以及(2)邊緣驅(qū)動振膜有限頻程擴音器，其中振膜和音圈架被做成具有基本相等的直徑，振膜的外邊緣固定到音圈架的端部，并且還固定到單個環(huán)繞懸置部件上，該環(huán)繞懸置部件向外延伸到位于框架/筐上的固定平臺處。這種結(jié)構(gòu)一般被用于通常使用剛性球頂形振膜的“高音喇叭”上，有時被用于“中頻”擴音器上；在一般的兩路或三路揚聲器系統(tǒng)中，所欠缺的低頻響應(yīng)通過使用單獨的“低頻喇叭”單元來彌補。
懸置系統(tǒng)非常重要，因為它必須允許所要求的最大振動幅度，同時將振動運動基本上限制在一條直線路徑上，避免音圈或音圈架與周圍的磁極結(jié)構(gòu)的任何接觸。要求環(huán)繞懸置部件能防止振膜的任何傾斜、擺動或其它額外的振動，同時又允許有全部所需要的振動，并且甚至有可能相對底部起緩沖作用。
本發(fā)明所提出的在小擴音器中一般未被認識到的問題，包括在高頻以及在除所希望的主軸方向以外的方向上，順從環(huán)繞懸置部件的部分的寄生振動。當象常規(guī)實施方式那樣振膜直接固定到環(huán)繞懸置部件上時，這些寄生振動可以傳遞給振膜，從而使高頻性能劣化。
本發(fā)明提出了發(fā)展一種新型擴音器結(jié)構(gòu)的課題，該新型擴音器結(jié)構(gòu)可提供在此以前限制于上述類型(1)的全程頻率響應(yīng)，同時在所制造的特別適合于與空間受限制的多媒體音響系統(tǒng)一起使用的產(chǎn)品中，實現(xiàn)體積優(yōu)勢和邊緣驅(qū)動類型(2)的優(yōu)點，而將其缺點減少到最小程度。
相關(guān)已有技術(shù)轉(zhuǎn)讓給Southern Audio Services的Jordan的專利U.S.5181253，披露了一種由固定在音圈前邊緣處的單個環(huán)繞懸置部件所支撐的邊緣驅(qū)動球頂形振膜。
轉(zhuǎn)讓給Pioneer的Mitobe的專利U.S.5157731披露了一種球頂形輻射器揚聲器，其中音圈直徑與球頂直徑一致，但球頂、構(gòu)成溝槽的音圈架以及環(huán)繞懸置物由材料片整體地形成。永磁體為外部環(huán)形類型。
U.S.專利4031337和3780232也示出了邊緣驅(qū)動球頂形振膜。
前面的參考例具有帶球頂形振膜的高音喇叭的特征，作為與本發(fā)明所提出的延伸到低至100Hz的全頻程的區(qū)別，所述高音喇叭是只工作在500Hz以上的高頻音頻范圍內(nèi)。
Babb的專利U.S.3983337展示了1976年在寬帶微型揚聲器方面所做的嘗試，該揚聲器帶有延伸到遠遠超出音圈直徑范圍的增強紙盆，但是它所關(guān)心的是討論在研制微型全頻程擴音器時遇到的理論極限。
轉(zhuǎn)讓給Victor的Susuki等人的專利U.S.4384174所考慮的是，在延伸到遠遠超出音圈直徑范圍的紙盆的周圍，只利用單一的常規(guī)懸置部件以及一個新穎的粘性的準O形環(huán)形支撐物。
Lin的專利U.S.5739480披露了一種用于可替換地安裝不同驅(qū)動器的揚聲器基體。所示出的是一種常規(guī)的低音喇叭結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)帶有圍繞錐形振膜的周邊而固定的第一邊緣懸置部件，和圍繞音圈架而固定的第二懸置部件，振膜只向內(nèi)延伸到與音圈架周邊相固定的區(qū)域，從而留下直徑約為音圈架直徑的大圓形中心開口，設(shè)置該開口是用于將任選的低音喇叭紙盆或高音喇叭驅(qū)動器安裝到被音圈架所包圍的驅(qū)動器支持件基體上。
發(fā)明目的本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有全頻程音頻容量的微型尺寸的電磁擴音器。
本發(fā)明的另一個目的是使擴音器適合于聽覺需要，以及適合于多媒體計算機特別是袖珍計算機的要求。
本發(fā)明的再一個目的是使擴音器結(jié)構(gòu)簡單，可以以低成本批量生產(chǎn)。
本發(fā)明還有一個目的是配置具有單個懸置元件的擴音器。
發(fā)明概述上述目的已由本發(fā)明的音圈電磁類型的微型擴音器實現(xiàn)，其中，與眾所周知的球頂形高音喇叭振膜相區(qū)別，本發(fā)明的振膜是凹形的，并且只延伸成與音圈架直徑相等的大小，所述振膜就固定到該音圈架上。所獲得的邊緣驅(qū)動音圈/振膜組件由單個環(huán)繞懸置部件支撐，該環(huán)繞懸置部件固定到管形音圈架上的、沿著音圈架距該音圈架固定到振膜上的端點有預(yù)定距離的位置處。
磁系統(tǒng)具有共軸結(jié)構(gòu)一個淺盒起磁極片的作用，包圍圓柱形永磁體和圓形內(nèi)磁極片，該圓形內(nèi)磁極片與該盒的邊緣一起形成一個環(huán)形磁氣隙，其中由音頻電流驅(qū)動的音圈共軸振動，并進而驅(qū)動音圈架和振膜。這一振動的音圈/振膜組件由環(huán)繞懸置部件支撐，該環(huán)繞懸置部件周圍固定到塑料安裝環(huán)上，并在遠離振膜固定位置的位置上以其內(nèi)直徑固定到音圈架的外部，其中所述安裝環(huán)包圍盒并固定到盒上。
結(jié)構(gòu)特征包括凹形邊緣驅(qū)動紙盆、磁氣隙幾何結(jié)構(gòu)和對單一環(huán)繞懸置部件的特殊配置，特別是，代替常規(guī)的環(huán)繞懸置部件直接固定到振膜邊緣上的實施方式，而該環(huán)繞懸置部件設(shè)在音圈架上的特定固定位置，這些結(jié)構(gòu)特征結(jié)合起來，使得能夠有非同一般的大的振動幅度，從而使微型擴音器在與低音反射音箱一起使用時，能夠作為可提供頻率低至100Hz的音頻輸出的全音頻頻程擴音器來使用。此外，通過在不同于所希望的軸向方向上，特別是徑向上，將振膜與環(huán)繞懸置部件的部分的寄生高頻振動的影響隔離開，這種特殊的固定位置有益于高頻性能。
打算將擴音器與CRT型和用于袖珍計算機中的平板顯示器型計算機監(jiān)視器一起使用，該擴音器配有鉸接零件，使得將其以咬合(snap-in)方式安裝到音箱的障板部分上成為可能。
附圖簡要說明根據(jù)以下借助附圖所作的描述將可更充分地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點，其中

圖1是本發(fā)明的擴音器的前視圖；圖2是圖1的擴音器的側(cè)視圖；圖3是圖2的擴音器的中心截面圖；圖4是圖1和2的擴音器的后視圖；圖5是圖3的被圈出部分的放大視圖；圖6是從背面所看到的圖1、2和4的擴音器的放大的三維視圖。
詳細描述圖1示出了本發(fā)明的微型全頻程擴音器10的前視圖，該擴音器10具有一個安裝環(huán)12，該安裝環(huán)12限定一個圓形周邊，所示出的一對連接線14從該周邊向外延伸。圓形振膜16由周邊固定到安裝環(huán)12上的環(huán)繞懸置部件18支撐。
圖2是圖1的擴音器的側(cè)視圖，示出了具有從安裝環(huán)12向上延伸的環(huán)繞懸置部件18的擴音器10。一個成形的同軸金屬盒20向下延伸，接合安裝環(huán)12，該安裝環(huán)12形成為具有向下延伸并壓靠在盒20的壁上的一個支持塊12A的極線排列(polar array)。通常由塑料模制而成的安裝環(huán)12構(gòu)成為具有一組鉸接式固緊部件，借助這些固緊部件可以將擴音器10咬合安裝到相關(guān)的障板上。
圖3是從與圖2相同的觀看點上所作的中心截面圖，示出了盒20，該盒20構(gòu)成圓柱形永磁體22的下磁極片，該永磁體22的相對上磁極處裝配有圓盤形磁極片24，該磁極片24延伸與盒20的上部輪緣的內(nèi)側(cè)相面對，從而形成擴音器的環(huán)狀磁氣隙。繞有在磁氣隙中使用的音圈的音圈架26A向上延伸到與振膜16的周邊相連接的位置，可以看見該振膜16為凹形形狀。音圈/振膜組件由環(huán)繞懸置部件18支撐在適當位置。
注意在圖2，3和5中，所示的擴音器10面向上；應(yīng)理解這一向上的方向?qū)嶋H上是擴音器10的正向方向，而與此類似，所示的向下方向?qū)嶋H上是擴音器10的后背方向。圖4是擴音器10的后視圖，示出了構(gòu)成為帶有六個支持塊12A的安裝環(huán)12，該六個支持塊12A圍繞盒20排列。兩個連接線14向外延伸。安裝環(huán)12還構(gòu)成為帶有四個安裝元件組12B，借助于該安裝元件組12B可以將擴音器10以咬合方式安裝到障板上。
圖5是圖3的被圈出部分的放大視圖，示出了在磁氣隙中位于上磁極片24和構(gòu)成相反磁極片的盒20的內(nèi)輪緣之間的音圈26B。音圈架26A的上部邊緣粘接固定到圍繞凹形的振膜16的邊緣所形成的平窄凸緣的下側(cè)上。
彈性環(huán)繞懸置部件18的內(nèi)邊緣，在音圈架26A的上端部往下一點的位置上粘接固定到音圈架26A上，所述環(huán)繞懸置部件如所示那樣可包括一個短凸緣，而部件18的外邊緣，經(jīng)由外凸緣被固定到安裝環(huán)12正向一側(cè)上的環(huán)形平坦面向正向的懸置-固定表面上，該表面位于所示的支持塊12A的上部區(qū)域處。這種結(jié)構(gòu)為包括音圈26B、音圈架26A、振膜16和環(huán)繞懸置部件18在內(nèi)的音圈/振膜組件提供了通常的長偏移范圍，從而提高了擴音器10的低頻容量，使之可以作為一個全頻程的單元工作。環(huán)繞懸置部件18的截面形狀展示出一個弓形部分，該弓形部分向上延伸到由振膜16的周邊所限定的擴音器10的前平面。
圖6是從背面位置所看到的擴音器10的放大的三維視圖，示出了帶有支持塊12A的安裝環(huán)12，該支持塊12A圍繞盒20排列，所示的兩個連接線14從該支持塊向外伸展。這些通過一體的扁平導(dǎo)體28連接到音圈上，省去了常規(guī)的兩端子板和安裝鉚釘。
總共有六個支持塊12A(參看圖4)，圍繞盒20排列成極線排列，每個支持塊12A緊靠盒20的壁裝配，在此可以任選地以粘接或其它方式將它們緊固。
安裝環(huán)12構(gòu)成為在四個位置上帶有安裝元件組12B，該安裝元件組包括一個旗形鎖緊片12C和一個旋轉(zhuǎn)止動柱12D，用來提供與音箱障板的咬合固定，所述音箱通常為一個低音反射系統(tǒng)。該障板構(gòu)成為帶有一個圓形開口，其大小作成可使環(huán)繞懸置部件18通過，以便可以將擴音器10從背面安裝到障板上；障板上的四個懸臂接合安裝元件組12B。
安裝環(huán)12形成為在每對相鄰塊12A之間設(shè)有一個階梯形安裝條12E，以便進一步幫助咬合安裝。
當擴音器靠著障板的背面而安裝時，環(huán)繞懸置部件18的外凸緣起墊片作用，免除了對設(shè)置單獨的墊片的需求，而在常規(guī)的安裝實施中要求有單獨的墊片。
在支持物12A之間圍繞盒20的壁設(shè)置有多個孔以允許聲波泄放，從而可以使來自振膜16背面的聲壓傳遞到音箱系統(tǒng)的內(nèi)部，該音箱系統(tǒng)一般是一個低音反射器。
也可以在不背離本發(fā)明的精神條件下，采用上述優(yōu)選實施例的變型來實施本發(fā)明?？梢詫⒂来朋w制成環(huán)形的形式，帶有一個與圓盤磁極片24相關(guān)聯(lián)的圓柱形中心磁芯；而另一個磁極片可以簡單地制成為圓柱形套筒；這樣可能會遇到磁場泄漏的問題，在上述實施例中這種泄漏容納于盒18中，而且這種泄漏對于在計算機服務(wù)中使用該擴音器可能是有害的，并且/或者可能需要額外的磁屏蔽方面的費用。
永磁體22可以是通常用在擴音器中的已知的任何磁性材料；磁極片(盒18和盤16)通常是軟磁鐵或鋼，但也可以由適于其作為磁極片的磁性功能的其它材料制成。
振膜16可以由任何具有剛性且重量輕的合適的材料制成諸如鈦或鋁這樣的金屬，或諸如塑料或絕緣浸漬紙/強化紙這樣的非金屬。
振膜16的凹入形狀起降低擴音器高度，從而提供一個低的整體包裝輪廓的作用。從功能上說，在不太優(yōu)選的方式中，可以借助做成凸形的振膜16來實施本發(fā)明；或者可以將其做成平坦的，但這可能造成更難于借助薄而輕的材料片來實現(xiàn)所需要的剛性。
作為在圖5中所示的振膜16與音圈架26A頂端的“對”接的替代方式，有一種形成振膜16從而提供一個環(huán)形的面向下的溝槽的可選方案，該溝槽與音圈架26A的上邊緣的側(cè)面相接，從而便于定位和緊固操作。
擴音器10的優(yōu)選實施例的總尺寸為直徑31mm，深度14mm。振膜16被做成最大深度為2.6mm的凹形形狀。音圈架26A外側(cè)面以及振膜凹形部分的直徑為19mm。
再參看圖5，使音圈架26A向上延伸到音圈26B范圍以外4.3mm。用于沿音圈架26A固定環(huán)繞懸置部件18的設(shè)定位置選擇為距端部1.6mm，從而使環(huán)繞懸置部件18向前的距離與擴音器10的前平面即振膜16的周邊齊平。對環(huán)繞懸置部件18材料及其沿音圈架26A的自由區(qū)域的固緊位置的適當選擇，起到緩沖振動和隔離振膜16的作用，并保證音圈26B在縱向振動時被同軸地限定在磁性間隙中，從而使它的移動保持在一條直線上，沒有擺動或其它附加的運動。
與低頻音量容量相關(guān)的關(guān)鍵尺寸是所允許的用于音圈/振膜組件的偏移的間距在兩個可能到達的底部位置，即在音圈架26A的下極點和盒20的底之間，以及在振膜16的下極點和上磁極片24之間，該尺寸做成2.55mm。因此提供了峰-峰值為5.1mm的最大對稱偏移范圍。
作為尺寸效率因數(shù)，可以將偏移量與擴音器的總厚度相比。對于一個假設(shè)的具有給定直徑，帶有一個具有相同直徑的紙盆并且峰-峰偏移量與擴音器厚度相等的圓柱形擴音器來說，這一因數(shù)可能是100％；即，被置換的空氣的體積可能等于擴音器本身的體積。與常規(guī)擴音器的通常小于10％的因數(shù)相比，在上述的本發(fā)明實施例中，該因數(shù)是5.1mm/12mm，即42.5％。
音圈26B的長度做成2.9mm；工作磁氣隙間隔是1.47mm。盒20做成1.75mm厚，永磁體做成3.77mm厚，并且上磁極片24做成1.4mm厚。
制作環(huán)繞懸置部件18，并將其設(shè)置成一個不僅在沒有另外限制的向上的極限方面，而且在下極限方面，對音圈/振膜組件的最大偏移都提供一個限制度，其中該部件18對到達底部起緩沖作用。至于環(huán)繞懸置部件18的弓形形狀，相信所示出的具有邊對角為180度或稍小的弧的弓形形狀是最佳的，但可以利用已知的另外結(jié)構(gòu)的環(huán)繞懸置部件18，例如同心波紋系列，以至少部分等同的方式來實施本發(fā)明。
安裝環(huán)12的詳細結(jié)構(gòu)，其固定到障板上的特定方法，以及相關(guān)的外殼，對于本發(fā)明的聲學(xué)功能來說并不非常重要；有些改型是在某種程度上犧牲方便性的情況下使本發(fā)明基本上能夠?qū)嵤?，例如借助螺旋零件進行常規(guī)安裝來代替咬合安裝。也可以借助另外的結(jié)構(gòu)和/或利用不是4個而是不同數(shù)量的固定元件組來實現(xiàn)咬合安裝?？梢越柚饘購椈苫驈椥运芰湘i緊部件來實現(xiàn)咬合緊固系統(tǒng)。
可以利用扭轉(zhuǎn)鎖緊安裝裝置來實施本發(fā)明，該裝置包括揚聲器筐的旋轉(zhuǎn)與咬合安裝相結(jié)合，或者將其作為咬合安裝的替代方式。
可以在不脫離其精神和實質(zhì)特征的情況下，以其它特定形式來實施并實現(xiàn)本發(fā)明。因此從所有方面來看，目前的實施例都被認為是說明性的而非限制性的。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求而不是由前述的說明來表示。因此在各權(quán)利要求的等同方案的意義和范圍內(nèi)的所有變型、替換和改變都被認為包括在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種微型全頻程擴音器，包括一圓形振膜，在其周邊具有預(yù)定的直徑；一管形音圈架，具有與所述振膜外直徑接近的外直徑，一個前端和一個后端，所述前端在其周邊區(qū)域上共軸地固定到所述振膜；一音圈，纏繞在所述音圈架的后部區(qū)域上，朝著音圈架的中部區(qū)域向前延伸，從而在所述音圈架上于所述音圈和所述振膜之間留下一個自由空間；一磁性組件，其制造并排列以便限定一個環(huán)形空隙，該空隙具有以擴音器已知可能的方式通過所述音圈的磁通量；所述擴音器的圓柱形側(cè)壁，包圍所述磁性組件和所述音圈；一環(huán)形安裝環(huán)，包圍側(cè)壁，其前部區(qū)域固定到側(cè)壁上，被配置成可提供環(huán)形平坦面向前的懸置-固定表面，該表面設(shè)置在與所述擴音器的中心軸垂直的平面中，并且位于所述音圈的前端和所述音圈架的前端之間；以及一彈性材料制成的環(huán)形環(huán)繞懸置部件，環(huán)繞所述音圈架，具有其后側(cè)固定到所述安裝環(huán)的懸置-固定表面上的外凸緣，以及內(nèi)邊緣，其是在所述音圈和所述振膜之間固定到所述音圈架上的自由空間的邊緣。
2.如權(quán)利要求1所述的微型全頻程擴音器，其特征在于，所述環(huán)繞懸置部件具有輻射狀的橫截面形狀，該形狀通常構(gòu)成為一個弧，該弧在外凸緣和比外凸緣窄的內(nèi)凸緣之間向前延伸，延伸到所述環(huán)繞懸置部件的內(nèi)邊緣處。
3.如權(quán)利要求2所述的微型全頻程擴音器，其特征在于，所述弧所對的角不超過180度。
4.如權(quán)利要求3所述的微型全頻程擴音器，其特征在于，所述振膜配置成具有凹形形狀，從而使所述振膜的周邊限定出其位于最前面的區(qū)域。
5.如權(quán)利要求4所述的微型全頻程擴音器，其特征在于，所述懸置部件的外凸緣配置成帶有一個后固定表面，該表面被制造并排列成與所述安裝環(huán)的懸置-固定表面鄰接，所述環(huán)繞懸置部件的內(nèi)邊緣大致位于與其外凸緣共面。
6.如權(quán)利要求5所述的微型全頻程擴音器，其特征在于，所述環(huán)繞懸置部件的內(nèi)邊緣，是在自所述振膜的周邊向后偏移的位置處，固定到所述音圈架上的自由空間的邊緣，從而造成所述環(huán)繞懸置部件的位于最前面的前表面部位和所述振膜的周邊，基本上都位于所述擴音器的前平面中。
7.如權(quán)利要求5所述的微型全頻程擴音器，其特征在于，所述環(huán)繞懸置部件制造成在其最前面的表面部位和外凸緣的后固定表面之間的區(qū)域中具有預(yù)定的厚度。
全文摘要
在帶有剛性邊緣驅(qū)動凹形振膜(16)的電磁音圈類型的微型擴音器(10)中,固定到音圈架(26A)上特殊位置的單個懸置部件(18)實現(xiàn)了高偏移性能,從而在極小厚度和直徑的圓柱形外殼中,可提供全音頻頻程,適合用于包括PC CRT監(jiān)視器和諸如袖珍計算機這樣的平板顯示器在內(nèi)的小型多媒體裝置的音響系統(tǒng)中。管形音圈架的前端固定到振膜的周邊。同軸的音圈—振膜組件由單個彈性環(huán)繞懸置部件支撐,該環(huán)繞懸置部件的內(nèi)邊緣在從音圈架前端稍稍偏離的位置上圍繞音圈架固定。
文檔編號H04R9/04GK1275300SQ99801345
公開日2000年11月29日 申請日期1999年7月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月21日
發(fā)明者克萊頓·C·威廉森 申請人:Jbl公司