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1. CN1261511 - Panel-form loudspeakers

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[ ZH ]
板状扬声器


本发明关于声学装置,该装置的声学性能依赖于弯曲波作用及相关表面 振动的谐振模式有益的表面分布。
有关该谐振模式发声装置的首次发表,特别如板状构件,请参考国际专 利申请WO 97/09842;及其后New Transducers公司在本发明前的各专利申 请进行了有益补充与发展,其包括转换器位置的合适振动,及/或弯曲结构/ 几何形状及/或刚度及/或质量的板构件分布。
本发明系特别关于用板构件为声音辐射器的扬声器。
标准型板状扬声器包括一分布模式的声音辐射器构件,该构件具有动圈 驱动单元,并以推拉板构件表面方式加施弯曲波于板构件。驱动单元的标准 圆形截面音圈以其末端与板构件作环状接触方式产生力量。在音圈截面区域 中的板构件标准圆形区系有效地抗阻欲在板构件中形成的弯曲波及其本身 经由击鼓动作(drumming)振动而产生的高频率声输出分量。
本发明目的之一是有助于驱动单元与扬声器板构件间有用的耦合,以减 低对弯曲波形成的抗阻或减低高频鼓声,最理想是同时更进一步希望增加及 /或平滑能量输出,及/或频率响应/输出。
根据本发明的一概念,一扬声器包括板构件以作谐振声辐射器用及一驱 动器耦合至板构件,以加施弯曲波于板构件,其特征在于该板构件针对连接 在上面的驱动器进行在质量和/或弯曲能力方向的局部变动或改变。
质量及/或弯曲能力的变动或差异可落于驱动器耦合至板构件的范围或 区域中,及也可与驱动器同心。
质量及/或弯曲抗阻的局部减低可通过去掉或不使用部分板构件方式达 成。至少一孔在板构件中构成或穿透,其截面基本不变或成锥形,或失配该 磁铁-动圈型驱动器的音圈,以利间隔连接该耦合,如同时待审的英国专利 申请GB 9709438中所述。
在驱动器区域通常是音圈耦合中穿透板构件的孔去掉了会以击鼓方式 谐振的板构件材料。该孔也阻碍由驱动器耦合有效地产生的刚度。因此传入 板构件的功率传递效率增加了。减少接近音圈处板构件质量,及在激励区出 现一“沿”有助于弯曲波的形成及声的辐射,同时有效地减低了击鼓作用中 不需要的高频率含量。该孔/沿形成的绕射可通过各种方法减低,其包括使驱 动单元的极部分伸入该孔,或添加其他材料于该极部分,使之与板构件表面 齐平。
该孔可使音圈形成件通过板构件后可立即以表面对表面方式固定,以增 加固定结合的强度及使较高功率可加施至板构件,而不会对其结构造成破 坏。
在板构件中的孔如不具有平行侧边,通常自板构件一侧边成锥形倾斜, 且如不及板构件厚度时,就不会损及板构件另一侧边的外观。
板构件中适宜的孔,特别是通过驱动器耦合区域的孔,可延伸至振动- 感应驱动器组件,通常即音圈的截面尺寸。不同尺寸的孔会使由鼓声产生的 不需要高频率产生不同的向上移动,这样可使音响工作频率范围延伸至减低 鼓状振动干扰/含量的所需程度。
质量及/或弯曲能力的变动或不同可通过附加额外质量及/或阻尼材料达 成,即可附加于驱动器一般为音圈的耦合区域内板构件的任一侧边或两边。 有更多的趋势是需要的声音输出频率应低于鼓样振动输出频率,鼓状振动应 以增加有效质量装置减低,而非以增加有效阻尼材料或使用孔的方式减少。
适合的附加有效质量装置非常小,通常其重量为几分之一克,但可用作 有效地减低在鼓状振动中弯曲效率的负载,因此,至少可减低鼓声中不需要 的高频率声分量的振幅。附加质量的大小不得过大,以在所需减低不需要高 频率及不可避免地伴随着减低邻近的所需频率间实现可接受的折衷。
另一使用基本相似的小型增设/附加质量的另一个有益的用途在于控制 声输出频率,否则至少潜在过度激励的声输出频率,即位于适宜但未使用的 板构件中的最佳驱动器耦合位置,故对板构件的声输出而言具有安静与流畅 的有利效果。此种方式,当然可与或不与其他有关击鼓控制构件一同使用, 因而是本发明独特的优点。
合适的附加的主要起阻尼作用的材料通常具有很小到最小的可能质 量,但能象附加质量那样可能会更有效。至于其他适于更进一步有效的附加 质量,这种阻尼材料通过拉伸和压缩用来吸收鼓状振动的弯曲波。附加阻尼 材料的大小/体积不能大到会耗散所需/有用能量,因此减小了鼓声频率的振 幅,同时可能由于这种小质量而较少地影响或不影响邻近所需声输出频率。 通常,阻尼材料应为重量轻的弹性材料。
附加弹性材料于板构件还具有另一个有益的用处。其一是基本上具有前 述对鼓声影响的阻尼材料是,或连接的驱动器的构型是,该材料可有利地夹 置于一驱动器零件(通常为磁极)与在驱动器耦合(通常为音圈)处板构件表面 之间,并具有或不具有助于操作的预定压缩程度。另一用处是弹性材料夹在 驱动器零件与板构件表面之间,作驱动器零件的悬架用,通常需随附有由弹 簧装置提供阻尼/弹性顺度,不论整体或部分更换或增大该已知装置时亦然。
下面参照附图描述示于附图的本发明示例性实施例。其中,
图1A、图1B、图1C为部分板构件的透视图、音圈外形的截面图及选 择分布模式扬声器孔尺寸的平面图;
图2A、图2B为带孔的不同板构件剖面图;
图3及图4为带有伸入板构件孔中的延伸件的另一实例剖面图;
图5A、图5B、图5C及图5D为驱动器与板构件孔失配形成分隔连接 的外形平面图;
图6及图7为使用额外质量或阻尼附加于驱动器耦合处板构件的另一实 例剖面图;
图8为说明夹层式弹性阻尼及/或悬架的剖面图;
图9A、图9B及图9C为说明不同尺寸的孔于驱动器耦合处分别附加质 量及附加阻尼材料的效果的理想曲线图;
图10A、图10B系说明于不使用的但可用的驱动器位置附加质量的外 形平面图。
图1A、图1B及图1C中的扬声器10具有一板构件11,该板构件具有 一磁铁-动圈型驱动器12连接于其上,产生弯曲波作用,并根据驱动器的 激励生成对应的声频输出。驱动器12中的活动音圈13其末端连接至板构件 11,以相对于驱动器12的磁铁及极构件总成14/15往复运动,因而此推拉 作用在板构件11中产生弯曲波。板构件11具有平行侧边的贯穿孔16,音圈 13位于绕着孔16的周边17上。图1B中虚线15E说明部分极构件15伸入 于孔16中。图1C说明不同大小的孔16A,16B,16C,16D小于音圈13范围 内的对应匹配面积。
图2A及图2B分别说明带锥形通孔26A和带锥形盲孔26B的板构件 21。通常,位于驱动器耦合处的孔有助于减低有效刚度,这可另由附加活动 驱动零件的刚度及/或强化效果得到,这些孔还提供了边沿,由该沿弯曲波的 振动会趋于更自由地发射至板构件中。任何不当的效果,如衍射,可通过附 加于孔中的材料抵销,如上面加其他附加物或驱动器磁体总成件。
图3、图4是扬声器30、40的不同实例,其中板构件31,41具有相应 的耦合至板构件31,41通孔36,46的驱动器音圈33,43。在图3中,孔36 由驱动器音圈33延长部分33E占据,确实完全通过板构件31的整个厚度, 即与心材31C及表层31X,31Y夹层式结构的外表面31X齐平,其侧面粘合 于位置38处。在图4中,驱动器极构件45的延长部分45E也全部贯通板构 件41厚度。
图5A、图5B、图5C及图5D说明部分尺寸小于及部分尺寸大于活动 驱动器音圈53A,53B,53C,53D大小的各孔56A,56B,56C,56D如何能使两 个、三个、四个或更多的这种零件的连接耦合至板构件51A,51B,51C,51D, 具体地使圆形端件53A,53B,53C,53D连接于椭圆形、三角形、方形及多边 形的孔56A,56B,56C,56D。角数/顶点数的变化或圆形形状是显而易见的。
图6说明不带孔的板构件61,其中,驱动器62与其音圈63驱动耦合 板构件的包住区域67承载局部附加质量66,如上面的粘附物66B。质量通 常很小,只不过1克的几分之一,如0.1至0.5克,但足能实际负载及减低 鼓声振幅。
图7也说明不带孔的板构件71与具有音圈73的驱动器72间相似的关 系,包括板构件承载局部附加阻尼材料76的板构件区域77,如上面的粘附 物76B。阻尼材料76最好是弹性材料,其大小/体积应足够大,随着区域77 要产生的鼓状振动伸缩而尽可能地吸收这其中的能量。通常阻尼材料76的 质量远小于如图6所示作质量负载用的质量,但可以有与综合阻尼吸收和减 轻质量效果的类似值相同的量级。图6及图7皆具有虚线66′及76′,以指示 在板构件61、71另一面用作另外的或额外质量负载或阻尼—其同样有效及 可能为最佳。
图8说明驱动器极构件85及所包括的板面之间的间隔87的厚度匹配、 阻尼材料86及间隔87间的厚度匹配。厚度匹配可依据弹性阻尼材料的预定 压缩程度而定,以协助达到所需的阻尼及/或组合质量负载。而且,当阻尼材 料86的结构适于这种用途,可形成驱动器磁铁总成84/85所需柔性的支架的 有利分布,如额外虚线86A′所示的也粘合于极构件85上的其他粘附物,因 而省略图1、图4、图6、图7中19、49、69、79所示的弹簧支架。
理想化的图9A至图9C说明配置于驱动器耦合处之孔质量负载及阻尼 对声音致动的分布模式扬声器的标准效果。具体地说,孔通常会产生由于鼓 声而使高频率上升而向上的位移及其效果视孔的大小而定,如虚线90A所 示;质量负载通常会使上述上升下降,并可能改变其形状,分开/扩展该上升, 稍稍降低了附近的所需频率,如图90B所示;阻尼通常会以少量或根本不位 移及/或影响邻近需要频率的方式减低不需要的高频率。
应了解,阻尼比质量负载更具优越性可通过尽可能隔离各个效果的实验 而达成,其中实作材料的贡献最大。
图10A及图10B说明合适的通常较轻的局部质量负载的另一应用。板 构件91A,92B具有驱动器92A,92B在最佳偏心的板内激励位置,如基本由 前述PCT及New Transducers公司的其他以前专利所知。就某些具有依赖弯 曲波作用所需声音性能能力的板结构而言,不论心-表皮式或单片组合式(前 述孔质量负载及阻尼均可局部配置于某一或每一驱动器),在其他位置,特别 是在未使用到的最佳驱动器处具有这种模型振动动作,使用在该处的局部质 量,如在未使用到驱动器位置96A,96B的“镜像”可得某种程度的静噪音及 负载修改获益。
本发明可视为在于提供各种不同特性与有用的组合,如在驱动单元位置 的孔,以控制驱动器附近弯曲刚度,其中包括在驱动器耦合区域中建立一 “沿”及减低在驱动器位置的驱动质量;用材料附加于驱动单元,甚至板构 件,以控制由孔导致的衍射效果;安装驱动单元的活动构件,通常为音圈, 使之完全穿过谐振板构件的厚度;在谐振板构件任一面或两面上驱动单元附 近设置质量负载或阻尼;及在其他局部位置设质量负载,以在全部板面中获 得静噪音及/或仿真弯曲波源效果。