專利名稱：超低頻變換器和裝有該變換器的揚聲器的制作方法
技術領域：
本發明涉及在汽車揚聲器系統中用作次低音揚聲器的超低頻變換器。
背景技術：
在汽車揚聲器中，空間非常有限。使揚聲器的尺寸減少到最小的需要與使揚聲器的聲音最大和性能最佳的需要之間經常處于矛盾狀態。在低音揚聲器的情況下，這是特別實際的問題，因為此處要產生超低頻的聲音。
揚聲器的音量是由于膜片的移動而引起的移動空氣的體積的一個函數，同樣，它也是膜片的行程或偏移以及其直徑的一個函數。典型的立體聲揚聲器或低音揚聲器只能在降到約40-80Hz的低音范圍內工作。但是，利用現代的錄音技術，音樂的錄音可以產生大量低至20Hz或以下的低頻信號。因此，存在著對于能夠令人滿意地重現這些超低頻范圍內的信號的次低音揚聲器的需要。
發明公開本發明涉及一種超低頻變換器，該變換器包括一由筐形體支承成作軸向移動的中凹的膜片。該膜片具有一支承在筐形體的矩形前部內的矩形周邊。該變換器還包括一由筐形體支承的驅動組件，該組件包括一永久磁鐵和一與膜片相連接的相互支承的音圈。該音圈與一信號源相連接。這樣，該驅動組件適合于將來自信號源的信號變換成膜片的往復軸向移動，從而產生超低頻聲響。
本發明還包括一種揚聲器，該揚聲器包括支承在一外殼內部的上述超低頻變換器。在該揚聲器中，外殼具有一矩形的孔，并且膜片的矩形周邊與該孔的尺寸近似相同。
另外，本發明還包括一種超低頻變換器，該變換器包括一具有一前部孔的筐形體和一中凹的膜片。該膜片具有一周邊，其尺寸被定為能支承在筐形體的前部孔內并且被支承于該孔內作軸向移動。一柔性的外包層圍繞著膜片的周邊設置。如上所述，一驅動組件由筐形體所支承。
附圖簡介
圖1是本發明的揚聲器的一個正面的右透視圖。
圖2是超低頻變換器的一個正視圖。
圖3是圖1的揚聲器的超低頻變換器的一個縱向剖視圖。
圖4是超低頻變換器的筐形體的后透視圖。
實施本發明的最佳方式本發明涉及一種超低頻變換器，即，一種能有效地重現從約20Hz至80Hz范圍內的最低的雙八度音樂變換器。本發明的變換器具有一個中凹的膜片(或紙盆)。該膜片的周邊可以是矩形或方形。或者，該膜片的周邊可以是圓形或橢圓形。矩形可使膜片面積相對于外殼(該外殼通常也是矩形)為最大，因而使揚聲器中的空氣位移也最大。
現在詳細地參看附圖1，圖中示出了一個與本發明相一致的總的用標號10標出的揚聲器。揚聲器10包括一個具有一個前孔14的外殼12。該外殼安裝有一個具有一個膜片18的變換器16，該膜片具有一個其尺寸大小在空間上基本上與孔14共同擴張的周邊20。如在圖2中所清楚地示出的，外殼的前孔14以矩形為好，最好該孔是方形的。同樣，膜片18的周邊20也以矩形為好，最好它是方形并且與前孔14具有大致相同的尺寸。在本文中所使用的“矩形”是指具有一個直角的平行四邊形，而“方形”是指具有四個等邊的矩形。在膜片的周邊為圓形的情況下，外殼可以是矩形，方形或圓柱形。
現在參看圖3和圖4來說明較可取的變換器的結構。如圖3中所最清楚地示出的，膜片18是中凹的，也就是說，其內部形狀或本體部分22通常是圓頂形。在本文中所使用的“中凹的”是相對于外殼的前部而言的，它指的是一個具有一定深度的剖面形狀。因此，“中凹的”將包括圓錐形或截頭圓錐形。
膜片18最好由專門的充填有滑石粉的聚丙烯材料制成，該材料十分堅硬并且具有很大的內部阻尼。內部阻尼可以控制膜片上的駐波，而硬度則可以在膜片發生較大的偏移時抑制折曲。較好的膜片能抗污染，耐日光和耐潮氣。
在次低音揚聲器中的膜片由于大偏移而受到很大的應力。為此，膜片18上形成有幾個加強構架，其中的一個構架用標號26表示(圖2)。最好是，構架在膜片制作時就形成其外形的一個組成部分。
在一個最佳實施例中，膜片18包括一個圍繞在周邊20的周圍延伸的外包層30。外包層30的形狀與膜片18的周邊的形狀相一致。外包層30的理想的構形具有凸形的剖面。在本文中所使用的“凸形的”是以揚聲器的前面為基準的。外包層30最好用一種柔性的但可保持形狀的材料制成，并且一般不與用于膜片18的主體22的較剛性的材料相同。
在該最佳實施例中，膜片的邊緣為下階形，以便形成一個其上粘接著外包層的平臺或凸緣32。下階形的凸緣32增加了膜片18的剛度，因而可以用來作為外包層30的內緣的一個方便的固定位置(一般通過縫合)。
為了改進外包層30的性能和壽命，在其各個拐角處設置有一個或多個沿徑向取向的肋或褶，其中的一個肋用標號34表示。盡管圖示的褶34向外延伸，這些褶交替地可以是互相依靠的凹槽。此外，這些褶的數目，間隔，寬度和剖面形狀是可以變化的。當膜片18往復運動時，這些褶可使外包層均勻地收縮和延伸。這樣就減少了外包層30的變形和折曲，特別是在方形或矩形周邊的情況下的拐角處。
繼續參看圖3和圖4，變換器16包括一個支承著變換器的各個零件的框架或筐形體36。筐形體36具有一個前部38和后部40，它們通過多個在其間的撐桿相連接。前部38最好設置有一個具有一個凹座44的平面凸緣42，該凹座適合于容納外包層30上的外凸緣46。這樣，通過外包層30上的凸緣46，膜片18的周邊20支承在筐形體36的前部38上。最好是，該筐形體由壓鑄鋁所制成。鑄鋁筐形體比模壓鋼筐形體的剛度更大。
更詳細地說(以下面將要說明的方式)，膜片18由此可以支承在筐形體36上，以便在外殼12內作軸向的往復運動。雖然圖中沒有示出，一個墊片可以固定在外包層30的凸緣46的上面和筐形體36的前邊緣42的下面。一種較可取的墊片材料是Rubatex牌材料，它是由經過切割和粘接的海綿橡膠所組成的，從而可以為許多表面提供極好的密封。
在圖3中可清楚地看出，膜片18的中心部分48最好為平頭截錐形并且向內延伸。還要說明的是，膜片18有效地與一個適當的驅動組件50相連接，該裝置也由筐形體36所支承。為此，膜片中部48的敞開的邊緣沿著周邊以一種眾所周知的方式連接在音圈線圈架52上。一種Kapton牌的音圈線圈架是較可取的，它的重量輕，堅固并且可以在高溫下保持其形狀。
雖然連接在筐形體36的前部38上的外包層30是運動系統的上部支承，但最好由揚聲器支承圈54提供下部支承。一個漸進的揚聲器支承圈可以周來減少線圈架52處的粘接接頭上的應力，并且迫使它移向外區。支承圈54還可以在運動系統沿徑向在線圈架52與筐形體36的相鄰的環形部分56之間延伸時，提供軟機械限制和對中。
一個音圈58以一種眾所周知的方式支承在線圈架52上。一個較長的音圈58是所希望的，因為它能給驅動器以更大的偏移能力，以便使更多的空氣移動并且產生更低的低音。一個用于本發明的較可取的音圈包括4層圓導線。導線絕緣和線圈粘合劑用來傳送與大功率工作有關的熱量。
音圈58由與接線端60相連接的箔線59所連接，該接線端支承在筐形體36的環形部分56上。外部導線61將接線端60與信號源62(例如在汽車內的收音機和圓盤式唱機)相連接(見圖1)。
由于箔線59必須吸收誤動作以及把大電流傳送到音圈58，最好使用兩股編織的導線。為了給紙盆提供附加的支撐，可以包括一個環形的紙盆支撐63，該支撐還必須支持重復的大偏移。
最好是，變換器16包括一個倒置的結構圓蓋或防塵蓋64，該蓋越過膜片18的本體20延伸，并且包圍住音圈線圈架52。膜片18的本體部分20與中凹的防塵蓋64的組合在鎖定作用方面是有利的，因為這增加了膜片的剛度，從而可進一步防止膜片的撓曲。特別在高聲壓級(SPL)的情況下，這種組合將產生一種更有效的活塞作用。
音圈線圈架52可伸縮地容納在磁靴66上方。磁靴66最好是管狀的，其中空的中心形成一個磁靴通氣孔68。通氣孔68通過使防塵蓋64下面的減壓可以提高揚聲器的聲順。否則，該壓力將可能妨礙在低頻時的膜片的運動并且當空氣快速通過音圈間隙時將產生噪音。這對長聲距的驅動器來說尤其重要。一個隔離罩69放置在通氣孔的上面以使外來物質不致進入內部的運動結構中。
較好是，該變換器包括一個圓環形的后板70。最好是，磁靴66和后板70整體地制成一個金屬件，以便改進磁場強度以及熱傳導。為了增加熱傳導，把后板70和磁靴66染成黑色是有利的。在本發明的最佳實施中，將后板70制成具有一個“凸起”部分72，以便允許音圈線圈架52作最大的移動而不會與后板相接觸。如果發生這種接觸，下面的線圈就可能受到損傷并且使驅動器失效。
永久磁鐵74支承在后板70與前板76之間。一種適當的磁鐵是一種陶瓷鐵氧體磁鐵。為了提高每個驅動組件50的性能，應使磁鐵74最佳化。磁鐵的尺寸大小并不總是與所產生的低音大小有關。磁鐵的結構太大將減弱和限制膜片的移動，降低效率和低音響應特性。
前板76與筐形體36的后端78的下表面相嚙合。因此，磁靴66，后板70，磁鐵74和前板76就被剛性地連接在筐形體36上，而音圈線圈架52和附屬的膜片76則被支承在該筐形體中作軸向的往復移動。在許多應用場合，最好有一個貼上橡膠的軟的磁鐵保護罩79，因為該罩能保護磁鐵74免于碎裂并且增加了驅動組件50的外形。
磁鐵74的環形表面80和前板76的環形表面沿徑向與音圈58隔開了一定距離，以便提供一個間隙84。當音圈58由一個來自信號源62的信號所激磁時，在音圈線圈架52與磁鐵74之間的間隙84中就產生了一個磁場，從而使線圈架52和連接于其上的膜片18沿軸向往復移動并且產生了聲音。前板76使磁場集中在間隙84中。為了改進熱傳導，還可以將前板76染成黑色。
如圖2中所示，為了產生一個更均勻的磁場以便提供線性的膜片移動，最好使磁靴66在前板76的上面延伸。這樣就可以減少由于非線性移動所產生的變形。較長的磁靴通過不讓上部的線圈繞組發射的熱量互相穿越，還有助于使音圈保持較冷的狀態。這種情況是所希望的，因為熱量的積累將使揚聲器失效。
現在可以認識到，在本發明的超低頻變換器中，使用一個方形或矩形的膜片將使在方形外殼內的空氣移動達到最大。因此，與封裝在方形或矩形外殼中的常規的圓形膜片結構相比較，膜片的尺寸及移動的體積都增加了。此外，一個打褶的成形的外包層將改進任何尺寸和形狀的揚聲器的性能和壽命。
只要不脫離在下面的權利要求書中所限定的本發明的精神和范圍，可以對本文中所說明的各種部件和零件的組合和配置作出各種改變。
工業適用性根據上述說明，本發明適合于在聲音傳輸和放大領域中使用是顯而易見的。
權利要求
1．一種超低頻變換器，包括一具有一矩形前部的筐形體；一具有一矩形周邊的中凹的膜片，該周邊的尺寸被定為可支承在筐形體的前部內，并被支承成作軸向移動；以及一由筐形體支承的驅動組件，包括一永久磁鐵和一與膜片相連接的相互支承的音圈，該音圈與一信號源相連接，由此，該驅動組件適合于將來自信號源的信號變換成膜片的往復的軸向移動，從而產生超低頻聲響。
2．權利要求1所述的變換器，其中，筐形體的矩形前部和膜片的矩形周邊都是方形的。
3．權利要求1所述的變換器，其中，膜片還包括一圍繞膜片的周邊的柔性外包層。
4．權利要求3所述的變換器，其中，外包層的剖面是凸形的。
5．權利要求4所述的變換器，其中，外包層在每個拐角處被形成為至少一個沿徑向定位的褶。
6．權利要求4所述的變換器，其中，外包層在每個拐角處被形成為多個沿徑向定位的褶。
7．權利要求6所述的變換器，其中，這些褶從外包層向外延伸。
8．權利要求1所述的變換器，其中，膜片上設置有多個構架。
9．一種揚聲器，包括一具有一矩形孔的外殼；一超低頻變換器，包括一具有一矩形周邊的中凹的膜片，該周邊的尺寸與外殼的矩形孔近似相同，其中膜片被支承為在外殼內作軸向移動；以及一驅動組件，包括一永久磁鐵和一與膜片相連接的相互支承的音圈，該音圈與一信號源相連接，由此，該驅動組件適合于將來自信號源的信號變換成膜片的往復軸向移動，從而產生超低頻聲響。
10．權利要求9所述的揚聲器，其中，外殼中的矩形孔和膜片的矩形周邊都是方形的。
11．權利要求9所述的揚聲器，還包括一具有一前部和一后部的剛性的筐形體，該前部是矩形的并且其尺寸被定為支承膜片的矩形周邊。
12．權利要求11所述的揚聲器，其中，膜片還包括一繞著膜片的周邊的柔性外包層。
13．權利要求12所述的揚聲器，其中，外包層的剖面是凸形的。
14．權利要求13所述的揚聲器，其中，外包層在每個拐角處被形成為至少一個沿徑向定位的褶。
15．權利要求13所述的揚聲器，其中，外包層在每個拐角處被形成為多個沿徑向定位的褶。
16．權利要求17所述的揚聲器，其中，這些褶從外包層向外延伸。
17．權利要求9所述的揚聲器，其中，膜片上設置有多個構架。
18．一種超低頻變換器，包括一具有一前部孔的筐形體；一具有一周邊的中凹的膜片，該周邊的尺寸被定為支承在筐形體的前部孔內，并被支承成作軸向移動；一繞膜片周邊的柔性外包層；以及一由筐形體支承的驅動組件，包括一永久磁鐵和一與膜片相連接的相互支承的音圈，該音圈與一信號源相連接，由此，該驅動組件適合于將來自信號源的信號變換成膜片的往復軸向移動，從而產生超低頻聲響。
19．權利要求18所述的變換器，其中，外包層的剖面是凸形的。
20．權利要求19所述的變換器，其中，外包層被形成為至少一個徑向取向的褶。
21．權利要求20所述的變換器，其中，外包層被形成為多個沿徑向定位且沿周向圍繞外包層設置的褶。
22．權利要求21所述的變換器，其中，這些褶從外包層向外延伸。
23．權利要求22所述的變換器，其中，膜片的周邊是圓的。
24．權利要求18所述的變換器，其中，膜片的周邊是圓的。
全文摘要
一種用于汽車揚聲器系統的超低頻變換器或次低音揚聲器,該變換器具有一個中凹的膜片和一個打褶的外包層。最好是,膜片的周邊是方形或矩形,其尺寸基本上與揚聲器外殼或機殼在空間上共同擴張。這樣,對于一個給定尺寸的外殼來說,就可以使在次低音揚聲器中的空氣移動達到最大,并由此使揚聲器的音量也達到最大。該變換器通常包括一個框架或筐形體,該筐形體具有一個用來支承膜片的周邊的方形的前部。最佳的膜片包括一個具有多個打褶的拐角的凸形的外包層。為了增加壽命,在膜片內形成有多個構架。
文檔編號H04R1/22GK1320350SQ00801230
公開日2001年10月31日 申請日期2000年10月20日 優先權日1999年10月22日
發明者S·M·厄比, W·O·多林 申請人:斯蒂爾沃特設計和音響公司