專利名稱：具有三維振動膜的揚聲器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電動揚聲器，其包括底盤、具有在底盤內延伸并包括前部和后部的三維振動膜的平移主體以及相對于底盤沿振動膜的所述一個部分延伸到所述另一部分的平移軸線移動所述主體的電磁致動器，所述致動器包括固定在底盤上的靜態致動器以及靠近振動膜的后部連接在平移主體上的平移致動器元件，所述致動器元件能夠在氣隙上相互磁性協作，同時第一柔性連接裝置靠近振動膜的前部設置以便相對于底盤可運動地支承平移主體，第二柔性連接裝置靠近振動膜的后部設置以便相對于底盤可運動地支承平移主體。
背景技術：
包括錐形振動膜、具有揚聲器籃狀物的揚聲器殼體以及電磁驅動器的電動揚聲器從DE-U 75 05 568中得知。驅動器容納在殼體中并位于振動膜之外，并且具有布置在固定在振動膜上的線圈架上的驅動線圈以及固定在揚聲器籃狀物上的磁系統。揚聲器籃狀物內的振動膜的前側及其后側分別通過柔性懸置邊緣和對中裝置固定在揚聲器籃狀物上。在公知的揚聲器中，驅動器位于揚聲器籃狀物外部的區域內，使得揚聲器具有相對大的軸向尺寸。其缺點在于實用實施例中的殼體深度相對于揚聲器前部尺寸是相對大的。因此，公知揚聲器占據由殼體構成的容積的相當大的空間，這造成相當高的系統共振以及與給定容積相關的頻率范圍的相對高的下限。
發明內容
本發明的目的在于提供一種可承受高載荷的緊湊型揚聲器。
按照本發明，此目的通過如下揚聲器實現，該揚聲器的特征在于在靜態致動器元件和平移致動器元件之間延伸的氣隙設置在由振動膜輪廓包圍和限定的空間之外并在第一柔性連接裝置和第二柔性連接裝置之間的區域之內。
由于所述的特征，不考慮其三維振動膜，本發明的揚聲器具有只受到軸向限制的尺寸，使其具有小的內部深度。這種置于殼體中的揚聲器因此占據相對小的容積，造成低的系統共振。本發明的揚聲器因此非常適于使用在需要緊湊、淺殼體的亞低音揚聲器系統中。所使用的振動膜最好具有錐形中央部分。
將注意到從EP-A 0 806 883得知的揚聲器中振動膜的電磁驅動器位于由振動膜的輪廓包圍和限定的空間內。但是在這種“薄片”揚聲器中，振動膜內可得到的空間太小，以致于不能建有與高載荷需要相適應的足夠功率的磁系統。除了所得到空間之外，磁系統的磁性材料的熱載荷同樣是所述類型揚聲器的限制因素。注意到采用例如釹鐵硼合金的現代磁性材料，最大許用溫度相對低。為此，EP-A 0 806 883中得知類型的揚聲器只適于具有相對低功率的揚聲器系統。
在本發明的實用實施例中，靜態致動器元件至少大部分并最好全部位于揚聲器的第一柔性連接裝置和第二柔性連接裝置之間的區域內。
本發明的優選實施例的特征在于靜態致動器元件包括環形永磁體，并且平移致動器元件包括磁性線圈(也稱為音圈)，磁性線圈位于圍繞磁體的場(即磁體的磁場)中。
在此實施例中，環形磁性線圈可以具有大的線圈直徑。這種驅動線圈具有大的冷卻表面并提供充分可能的通風，使其可以承受高載荷。因此，在使用中線圈溫度保持相對低(同樣在高載荷情況下)，并且熱量受限制地傳遞到例如致動器的永磁體的其他部件上。因此此實施例具有有利的熱極限值。已經發現線圈和磁體的溫度保持在可接受的限制內，在更高的功率下也是如此。因此在沒有任何問題的情況下使用例如釹鐵硼合金的現代磁性材料。
將注意到從WO-A 97/32451得知的揚聲器單元設置有固定在振動膜上的阻尼器。具有在圍繞磁體上的板的磁隙內延伸的線圈的線圈架固定在振動膜上，該磁隙延伸到由振動膜的懸置件限界的區域外部。離開振動膜最大距離定位的磁體固定在該單元的底部上。
在本發明揚聲器的實用實施例中，第一柔性連接裝置具有帶有波紋或褶皺的柔性結構，該結構的一端固定在底盤上，其另一端固定在平移主體上。原理上，第二柔性連接裝置可類似地形成。
為了使得平移主體相對于底盤進行相對大并精確限定的軸向移位，本發明揚聲器的優選實施例的特征在于第二柔性連接裝置包括一組圍繞平移軸線定位的至少三個片簧元件，每個片簧元件包括相對于與平移軸線橫向定向的平面布置在傾斜位置上的兩個片簧，每個片簧元件的片簧設置有平行于所述平面延伸的兩個周邊部件，同時一個片簧靠近其周邊部件之一固定在底盤上，另一片簧靠近其周邊部件之一固定在平移主體上，每個片簧元件的片簧靠近它的其他周邊部件相互連接。第二柔性連接裝置的此實施例允許振動膜進行大的軸向移位，并因此適于希望揚聲器具有大的聲音輻射功率的應用場合。
用作所述第二連接裝置的柔性連接裝置基本上沒有摩擦并保證平移主體相對于底盤的精確對齊，繼而保證振動膜相對于底盤的精確對齊。此連接裝置的實施例在EP-A 1036485(結合于此作參考的PHN16.970)得到描述和說明。在此方面，只注意到每個片簧元件的一個片簧最好在其相鄰周邊部件處以相互不可變形的方式相互連接或固定，另一片簧通過其周邊部件之一以不可變形的方式固定或緊固在底盤上。
如果需要，本發明的揚聲器可用作用于限制頻率范圍的帶通揚聲器。這可以電氣方式實現。但是注意到在低頻揚聲器中，采用的電氣方式相對昂貴。形成揚聲器一部分的機械解決方法不怎么昂貴并因此是優選的。在此文中適當的實施例的特征在于平移致動器元件通過連接構件以限定的彎曲剛度和內部阻尼固定在平移主體上。彎曲剛度和阻尼的具體值確定為所需頻率范圍和揚聲器特性的函數。為此可以使用模擬程序。
本發明帶通揚聲器的實用實施例的特征在于平移致動器元件包括布置在線圈支承件上的磁性線圈、將線圈支承件連接到平移主體中央部分上的連接構件。
本發明還涉及一種揚聲器單元，其包括本發明的電動揚聲器并還包括容納該揚聲器的殼體。揚聲器單元可形成緊湊亞低音揚聲器系統的一部分，在該系統中一個或多個揚聲器可承受高載荷。本發明的揚聲器只占據殼體內的有限的空間。
本發明的揚聲器和揚聲器單元可成功地用于具有平形狀的揚聲器系統中，并可以與板式揚聲器組合。另外，適合用于只有有限的安裝深度的應用場合。特定的實例是例如安裝在車門內、行李箱內或車座下的機動車輛應用中。例如大約150瓦一級的高功率是可以的。
注意到與權利要求相關的是可以對于所附權利要求內限定的特征進行多種組合。
本發明的這些和其他目的在此后描述的實施例進行參考之后可以得到明白和理解。
附圖中圖1以局部示意截面圖表示本發明揚聲器的第一實施例；圖2是以分解視圖表示圖1揚聲器的透視立視圖；圖3是圖1和2所示揚聲器部件的透視圖；圖4以局部示意截面圖表示本發明揚聲器的第二實施例；以及圖5以局部示意截面圖表示本發明揚聲器的第三實施例。
具體實施例方式
圖1、2和3所示的本發明電動揚聲器包括底盤2、平移主體4和電磁致動器6并通過防塵罩5防護。為了形成本發明的揚聲器單元，揚聲器可容納在殼體內。為此，揚聲器的底盤2可固定在殼體壁內的適當開口內。在圖1中，殼體通過壁部分1以虛線示意表示。
平移主體4包括三維振動膜8，在此實例中是錐形振動膜，該振動膜位于底盤2內或至少在底盤2內延伸。振動膜8具有前部8a和后部8b。電磁致動器6的作用是沿平移軸線10移動主體4，該平移軸線是揚聲器的中央軸線并從前部8a延伸到后部8b，反之亦然。致動器6基本上包括兩個元件，即固定在底盤2上的靜態致動器元件6a和連接在平移主體4上的平移致動器元件6b。致動器元件之一(在此實例中是靜態元件6a)設置有環形永磁體12，另一致動器元件(在此實例中是平移主體6b)設置有磁性線圈14，其中在激勵線圈14時，兩個致動器元件6a、6b在氣隙16上相互磁性協作，以便平行于平移軸線10在平移主體4上產生驅動力，繼而在形成其一部分的振動膜8上產生驅動力。永磁體12形成帶有靜態致動器元件6a的軟鐵部分的磁軛，該磁軛在此實例中限定氣隙16。作為圓柱形線圈的磁性線圈14同樣稱為音圈，它位于在此實例中形成為圓柱體的線圈支承件14a上并固定在平移主體4上。
本發明的揚聲器設置用于平移主體4以及用于振動膜8的柔性連接件。此柔性連接件包括靠近振動膜8前部8a的第一柔性連接裝置18和靠近振動膜8后部8b的第二柔性連接裝置20。柔性連接件確保主體4以及特別是振動膜8可相對于底盤2進行良好限定的平移運動。
第一柔性連接裝置18具有例如由波紋橡膠環形邊緣形成的柔性結構，該邊緣的外周邊例如固定粘接在底盤2上，其內周邊固定粘接在平移主體4上。在此實例中，第二柔性連接裝置20包括一組圍繞平移軸線10定位的片簧元件22，在此實例中是六個元件。每個片簧元件22具有與平移軸線10橫向并以傾斜方式定位的兩個片簧22a、22b。每個片簧元件22的每個片簧22a、22b各自設置兩個平行于所述平面延伸的兩個周邊部件(22a1、22a2；22b1、22b2)，其中周邊部件22a1固定在底盤2上，或者在此實例中通過靜態致動器元件6a直接固定其上，周邊部件22b1固定在平移主體4上，并且周邊部件22a2和22b2固定在一起。周邊部件固定在底盤上或固定在平移主體上以及兩個周邊部件的相互固定是剛性的。這對于消除特別是固定位置處的材料疲勞是有利的。
本發明的揚聲器具有的另一特征在于氣隙16存在于位于第一柔性連接裝置18和第二柔性連接裝置20之間并由兩者限定的區域24內，并還位于由振動膜8包圍的空間26之外。在此實施例中，靜態致動器元件6a大部分位于第一柔性連接裝置18和第二柔性連接裝置20之間的區域內，該區域與所述區域24重合。在此實例中，環形磁性線圈14位于圍繞環形永磁體12的磁場內。
就所涉及的構造而言，圖4所示的本發明電動揚聲器很大程度上與參考圖1、2和3所述的揚聲器類似。重要的區別在于振動膜的柔性連接在此實例中更簡單并使得振動膜進行不太大的運動(即軸向移位)。揚聲器具有底盤102、沿平移軸線110平移的主體104和電磁致動器106。包括錐形或三維振動膜108的主體104相對于底盤102通過第一柔性連接裝置118和第二柔性連接裝置120支承，兩個柔性連接裝置均以例如橡膠、合成材料和/或織物的柔性結構為形式。在此實例中，第一柔性連接裝置118其一端固定在揚聲器的前側上的平移主體104上，其另一端固定在底盤102上。位于揚聲器后部的第二柔性連接裝置其一端固定在平移主體104上，并且其另一端固定在元件106a上，該元件固定在底盤102上。
原理上，致動器106包括兩個元件，即作為所述元件106a的靜態致動器元件和相對于所述元件平移并固定在主體104上的致動器元件106b。靜態致動器元件具有帶有永磁體112的磁軛，并且平移致動器元件106b具有布置在線圈支承件114a上的音圈114，該音圈114在激勵時在氣隙116上與磁體112磁性協作。為了實現可以承受高載荷的非常平的揚聲器，已發明如下構造，即氣隙116位于振動膜108輪廓限定的空間126之外并位于第一連接裝置118和第二連接裝置120之間的區域124內。
對于氣隙位置來說，圖5所示的本發明電動揚聲器與所述的實施例相對應，但具有使其適合作為帶通揚聲器的裝置。
揚聲器具有底盤202、具有振動膜208的平移主體204和電磁致動器206，該致動器包括固定在底盤202上的靜態致動器元件206a和平移致動器元件206b，該元件可在氣隙216上相互磁性協作。主體204可沿平移軸線210相對于底盤202可運動地支承。例如參考圖4的實例所述而形成的第一柔性連接裝置218和第二柔性連接裝置220出于此目的進行使用。第一柔性連接裝置218靠近振動膜208的前部208a將主體204連接在底盤202上。靠近振動膜208的后部208b，揚聲器包括固定在主體204上的連接構件250，該連接構件具有由所需帶通限定的預定的彎曲剛度和預定的內部阻尼。在此實例中，連接構件由合成材料制成，并具有平錐形形狀。在此實例中靠近振動膜208的中央部分208c固定在主體204上的連接構件250將平移致動器元件206b支承在周邊250a上，特別是其設置有磁性線圈214的線圈支承件214a上。第二柔性連接裝置220將連接構件250連接在底盤202上。
注意到本發明不局限于所示的實施例。例如，用于平移主體的柔性連接裝置的實施例還可以不同方式構造。此外，揚聲器單元可不僅包括一個或多個本發明的揚聲器，還可包括一個或多個低音反射門電路和/或一個或多個無源輻射器。另外，揚聲器不局限于此文件所述的大約150瓦的功率。
權利要求
1.一種電動揚聲器，其包括底盤、具有在底盤內延伸并包括前部和后部的三維振動膜的平移主體以及相對于底盤沿振動膜的所述一個部分延伸到所述另一部分的平移軸線移動所述主體的電磁致動器，所述致動器包括固定在底盤上的靜態致動器以及靠近振動膜的后部連接在平移主體上的平移致動器元件，所述致動器元件能夠在氣隙上相互磁性協作，同時第一柔性連接裝置靠近振動膜的前部設置以便相對于底盤可運動地支承平移主體，第二柔性連接裝置靠近振動膜的后部設置以便相對于底盤可運動地支承平移主體，靜態致動器元件和平移致動器元件之間延伸的氣隙位于振動膜的輪廓包圍并限定的空間之外并位于第一柔性連接裝置和第二柔性連接裝置之間的區域內。
2.如權利要求1所述的揚聲器，其特征在于，靜態致動器元件至少大部分位于第一柔性連接裝置和第二柔性連接裝置之間的區域內。
3.如權利要求1所述的揚聲器，其特征在于，靜態致動器元件包括環形永磁體，并且平移致動器元件包括磁性線圈，磁性線圈位于圍繞磁體的場中。
4.如權利要求1所述的揚聲器，其特征在于，第一柔性連接裝置具有帶有波紋或褶皺的柔性結構，該結構的一端固定在底盤上，并且其另一端固定在平移主體上。
5.如權利要求1所述的揚聲器，其特征在于，第二柔性連接裝置包括一組圍繞平移軸線定位的至少三個片簧元件，每個片簧元件包括相對于與平移軸線橫向定向的平面布置在傾斜位置上的兩個片簧，每個片簧元件的片簧各自設置有平行于所述平面延伸的兩個周邊部件，同時一個片簧靠近其周邊部件之一固定在底盤上，另一片簧靠近其周邊部件之一固定在平移主體上，每個片簧元件的片簧靠近它的其他周邊部件相互連接。
6.如權利要求1所述的揚聲器，其特征在于，平移致動器元件通過連接構件以限定的彎曲剛度和內部阻尼固定在平移主體上。
7.如權利要求6所述的揚聲器，其特征在于，平移致動器元件包括布置在線圈支承件上的磁性線圈和將線圈支承件連接到平移主體中央部分上的連接構件。
8.一種揚聲器單元，其包括如上述權利要求任一項所述的電動揚聲器并還具有容納該揚聲器的殼體。
全文摘要
一種電動揚聲器，其包括底盤(2)、三維振動膜(8)和電磁致動器(6)，振動膜通過靠近振動膜前部(8a)設置的第一柔性連接裝置(18)和靠近振動膜后部(8b)設置的第二柔性連接裝置連接在底盤上。致動器包括固定在底盤上的靜態致動器元件(6a)和固定在振動膜上的平移致動器元件(6b)。當受到激勵時，兩個致動器元件在氣隙(16)上相互磁性協作。為了實現平的但功率高的揚聲器，所述裝置和氣隙位于振動膜包圍的區域(26)之外并位于兩個連接裝置之間的空間(24)內。
文檔編號B06B1/04GK1545821SQ02815642
公開日2004年11月10日 申請日期2002年7月29日 優先權日2001年8月10日
發明者G·O·M·德霍格赫, G O M 德霍格赫 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司