具有氣密氣室的揚聲器和被動輻射器的懸邊的制作方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:一種懸邊(英文surround,也稱“邊”,是振膜、振動板等振動部件與支架等固定部分的柔性連接懸掛部件，通常用橡膠等材料制成，故俗稱“橡膠邊”)的改進設(shè)計，可以用作揚聲器和被動輻射器振膜的懸掛支撐系統(tǒng)。也可以用于其它振動部件與固定部件的柔性氣密連接。
[0002]【背景技術(shù)】:隨著小型可攜帶音響系統(tǒng)的普及，小型音箱的設(shè)計日益普遍，研究日多，而為了小型化，被動輻射器式設(shè)計成為首選。相關(guān)研究可以參考US7，568，552，US6, 658129, US6, 658, 129 等 Litovsky 和 Sahyoun 等的發(fā)明。其中 Sahyoun 提出了雙懸邊方案，見附圖1。是為了解決單懸邊時，輻射器上下運動時上半周與下半周受到懸邊不同的彈性力的非線性問題。而Philips提出的方案是多個密閉的氣室環(huán)來提供額外的氣壓阻尼來改善福射器振動的阻尼，進而改善音質(zhì)，如附圖2所示。而Bose公司的Litovsky提出了支撐梁的方案來改善輻射器的支撐及阻尼，抑制分割振動，見附圖3。這些研究都是為了改善輻射器的支撐和阻尼，其根本原因就在于，由于音箱小型化，但又要能夠發(fā)出較低的低頻聲波，目前的設(shè)計普遍采用的是如附圖4所示的只用懸邊支撐的平板輻射器，很少用傳統(tǒng)的揚聲器型，同時具有彈波和懸邊支撐的(見附圖5)被動輻射器了。并且為了延伸低頻的響應(yīng)，輻射器的調(diào)諧頻率很低，因而輻射器的質(zhì)量較大，如此一來，輻射器的支撐控制單用懸邊懸掛支撐就很困難了，輻射器的不規(guī)則運動或搖擺wobble較為明顯，低音重放效果一般。因此大質(zhì)量輻射器僅用懸邊支撐控制就成為一個技術(shù)難點，同時也是目前研究的一個執(zhí)占。
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[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:根據(jù)試驗分析，發(fā)現(xiàn)Litovsky的支撐梁式設(shè)計有一定的改善支撐的效果，但并不理想。而且其所述的rocking mode，應(yīng)該是指輻射器的不規(guī)則橫向運動，也即Sayhoun所說的Wobble搖擺。而不是Litovsky認(rèn)為的福射器的振動板的分割振動。原因是輻射器僅僅工作在低頻段。即使是小型音箱，輻射器的調(diào)諧頻率也僅是300赫茲或以下，而輻射器僅在調(diào)諧頻率附近工作，因而遠(yuǎn)低于輻射器振動板的分割振動發(fā)生的頻段。所謂的rocking mode “搖滾模式”,應(yīng)該就是下面Sayhoun所述的wobble “搖擺”運動，即振動板因策動力不對稱、重力和懸邊非對稱、非線性等因素引起的不規(guī)則橫向運動。而Philips的氣室環(huán)或車胎式設(shè)計可以提供很好的空氣阻尼效果，但改善支撐的技術(shù)效果還有待加強。理由如下:輻射器的理想運動是在受音箱內(nèi)氣壓的控制下，在垂直于輻射器平面的垂直方向往復(fù)運動，此為垂向運動。而受到重力和懸邊的彈性非線性等因素的影響，輻射器在垂向運動同時，會附加一些橫向的不規(guī)則運動，也即Litovsky稱Rocking mode “搖滾模式”,而Sahyoun稱為wobble即“搖擺”。在philips的方案里，當(dāng)福射器向一側(cè)橫向移動時，此側(cè)懸邊被壓縮，對側(cè)的懸邊部分被拉伸，氣室的體積總的來說沒有顯著的變化，使得氣室內(nèi)的氣壓沒有變化，而且整個氣室中具有相同的氣壓，氣室氣壓對輻射器周緣施加的橫向的力是各向同性的，也即是互相抵消的。也就是說環(huán)狀車胎型氣室懸邊，即Philips的方案，沒有明顯的對輻射器橫向搖擺運動的氣室抑制作用，也即無明顯的橫向支撐改善效果。Sayhoun的方案也與此相同，沒有明顯的橫向定芯的氣室支撐阻尼改善的效果。
[0004]針對目前技術(shù)的不足，本發(fā)明設(shè)計出一個新的，同時具有空氣阻尼改善音質(zhì)(Philips和Sayhoun方案的技術(shù)效果)，又具有更有效的橫向支撐定芯效果的(優(yōu)于Litovsky方案技術(shù)效果)的氣室懸邊的設(shè)計方案。此方案是把兩個懸邊反向貼合在一起，而且在貼合后形成的環(huán)狀空氣柱里，存在若干個氣密的分割隔斷，這些隔斷一方面起到與Litovsky方案的支撐梁相仿的，橫向支撐梁的作用。即輻射器振動板發(fā)生“搖擺”運動，產(chǎn)生橫向位移趨勢時，這些隔斷受到壓迫或拉伸，其彈性力抑制阻尼所謂的“搖擺”運動趨勢。
[0005]同時，由于懸邊內(nèi)部的空氣被隔斷為若干個獨立的氣密性氣室，譬如四個或五個氣室。這樣當(dāng)振動板向一個氣室方向橫向移動時，該氣室被擠壓，內(nèi)部壓強加大，對振動板就產(chǎn)生了橫向反作用力。與此同時，與該氣室對側(cè)的氣室，受到的是拉伸，內(nèi)部壓強降低，對振動板也產(chǎn)生了橫向反作用力。這樣兩側(cè)的氣室的橫向反作用力相加產(chǎn)生了一個合力，是與振動板的運動趨勢相反的反作用力，使得振動板的橫向運動受到抑制阻尼。
[0006]如上所述，一方面是彈性材料(采用與懸邊相同或不同的彈性材料)制成的氣密隔斷，產(chǎn)生對振動板橫向運動的阻尼抑制；另一方面是因各個獨立氣密氣室因受到擠壓拉伸，引致內(nèi)部氣壓增大或降低，產(chǎn)生橫向運動的反作用力，產(chǎn)生對振動板橫向運動的阻尼抑制。兩種阻尼抑制效果的疊加作用下，振動板的橫向運動，也即rocking mode或wobble,得到了非常好的抑制阻尼，也就減少了失真，輻射器的低音重放效果也大為改善。
[0007]同時由于振動板傳遞到懸邊上的聲波，依然受到氣室內(nèi)空氣的阻尼，philips和sayhoun方案的空氣阻尼改善音質(zhì)的技術(shù)效果仍然存在，并且由于各個氣室是氣密的，各自獨立的，阻尼效果更好。
[0008]同時，由于上下兩片懸邊是相同的且是反向貼合的，這樣合成的懸邊具有良好的上下形狀對稱性，也就改善了使用單懸邊時，由于形狀上下不對稱產(chǎn)生的非線性問題。
[0009]進一步改進方案，為了進一步加大氣室對橫向運動的抑制效果，就需要加大橫向位移導(dǎo)致氣室內(nèi)氣壓變化的比率，實際上就是加大輻射器振動板橫向位移引起的氣室體積變化的比率。為此，進一步改進方案為，在氣室的橫切斷面上，氣室的橫向?qū)挾刃∮诖瓜虻母叨?。設(shè)橫向位移為1，氣室的橫向?qū)挾仍瓉頌閍，位移后是(a-Ι)，垂向高度為h，氣室的初始體積Voc a*h，受擠壓后變?yōu)镺c (a-l)*h0則因橫向位移引致的氣室體積的變化率近似為:
[0010]Δ V/V = [ (a*h) - (a_l) *h] / (a*h)
[0011]= 1/a
[0012]可見減少氣室的橫向?qū)挾?，可以有效地提高體積變化率，進而提高氣壓變化率，產(chǎn)生更大的反作用力，得到更好的支撐效果。同時氣室間的隔斷的橫向尺度也減小了，橫向位移對隔斷的壓縮拉伸產(chǎn)生的反作用力也會隨之加大，也同時更好的阻尼抑制橫向位移。但單單減小寬度，會減小最大振幅，因而同時增加氣室的高度h，使得(a+h)不變，從而保證足夠的振幅。也即采用橫向?qū)挾刃∮诖瓜蚋叨鹊膽疫叺男螤睿梢栽诒ＷC足夠的最大振幅的同時，獲得更好的氣室阻尼抑制效果。而常見的懸邊設(shè)計是近似半圓形的，就是說a = h。
[0013]進一步改進的方案，為了進一步改善輻射器受重力影響產(chǎn)生的非線性，根據(jù)輻射器通常安裝方式是垂直安裝，即輻射器的輻射方向是水平方向，而重力方向是沿著振動板和懸邊的圓的直徑方向的實際情況下。輻射器振動板質(zhì)量很大，在重力作用下振動板會下垂，使得下部的懸邊受到壓縮，上部懸邊受到拉伸，因而產(chǎn)生非對稱、非線性。本發(fā)明的進一步改進方案是，把輻射器懸邊可以劃分為上、下、左右四個部分。在重力作用下，上部懸邊受到拉伸較大，下部懸邊受到較大壓縮，而左右兩部分受影響較小。因此，在懸邊上下兩部分設(shè)置較多的隔斷和氣室，可以加大對重力的支撐，減少輻射器因此產(chǎn)生的非線性，獲得更好的聲音重放效果。
[0014]進一步改進方案，氣室內(nèi)的空氣可以用任何氣體或流體取代，譬如用氮氣填充等。
[0015]同時，本發(fā)明的設(shè)計的懸邊，可以是被動輻射器的懸邊，也可以是主動的，即普通揚聲器的懸邊。同時懸邊的形狀也可以是常見的其它形狀:如跑道形、橢圓形和矩形等形狀。同時，本設(shè)計也可以簡單的移用在任何需要對振動板或振動部件的不規(guī)則運動進行阻尼抑制的場合。本發(fā)明設(shè)計的多氣室懸邊可以由兩條相互反向貼合的普通懸邊加隔斷制成，也可以直接由模具制成帶隔斷的懸邊，再進行反向貼合制成，也可以由特殊模具直接澆筑制成。
【附圖說明】
[0016]圖1是Sayhoun