專(zhuān)利名稱(chēng)：彎曲波聲音輻射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彎曲波聲音輻射器，該聲音輻射器例如用在新轉(zhuǎn)換器有限公司(New Transducers Limited)的申請(qǐng)WO97/09842中所描述的那種揚(yáng)聲器中。
背景技術(shù)：
公知的是平面薄片或板可以例如通過(guò)使該薄片皺折或通過(guò)將一圖案模制或壓入薄片或板中來(lái)得以加強(qiáng)，見(jiàn)S.P.Carrington的GB2336566A，該專(zhuān)利表明包含兩個(gè)或多個(gè)概念軸(conceptual axes)的復(fù)雜皺折可以增大薄片的彎曲硬度。
目前，彎曲波平板形聲音輻射器通常由如下的復(fù)合材料制成，該復(fù)合材料包括夾在表面層之間的芯部，盡管這種輻射器可以是例如塑料、金屬或紙板的整體塊狀結(jié)構(gòu)。
另外，從新轉(zhuǎn)換器有限公司的WO00/15000可以得知硬化平板形聲音輻射器，以便它的彎曲硬度在其區(qū)域上有所變化。
從新轉(zhuǎn)換器有限公司的WO00/65869中也可以得知，使揚(yáng)聲器的彎曲波面板中的位于移動(dòng)線圈振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的音圈的接觸環(huán)之內(nèi)的部分成碟形，該移動(dòng)線圈振動(dòng)轉(zhuǎn)換器安裝在面板上，以便為面板提供局部硬度，從而控制孔隙共振(aperture resonance)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)單并相對(duì)廉價(jià)的彎曲波平板形聲音輻射器。
從一個(gè)方面，本發(fā)明為一種彎曲波平板形聲音輻射器，該聲音輻射器由薄片材料形成，以限定一個(gè)聲音主動(dòng)區(qū)域，并包括至少一個(gè)皺折形式的整體的硬化元件，該硬化元件延伸到薄片的平面之外，并至少局部跨過(guò)輻射器的聲音主動(dòng)區(qū)域，該硬化元件基本為U形橫截面。
薄片在聲音主動(dòng)區(qū)域上基本是均勻厚度，該厚度在整體形成硬化元件所施加的限制之內(nèi)。
彎曲波平板形聲音輻射器可以包括布置成在跨過(guò)聲音主動(dòng)區(qū)域的多個(gè)方向上延伸的硬化元件。
彎曲波平板形聲音輻射器可以包括布置成平行陣列的硬化元件。
硬化元件可以基本完全跨過(guò)聲音主動(dòng)區(qū)域延伸。
聲音主動(dòng)區(qū)域可以基本上填充以緊密間隔的硬化元件。
硬化元件可以是直線形的。
硬化元件可以大致設(shè)置成徑向陣列，該徑向陣列從聲音主動(dòng)區(qū)域上要定位振動(dòng)激勵(lì)器的位置處延伸。薄片的聲音主動(dòng)區(qū)域中的大致平面的部分可以限定在基本沿徑向的硬化元件之間。
硬化元件在其長(zhǎng)度上可以為基本均勻的橫截面。
聲音主動(dòng)區(qū)域可以大致是矩形，并且硬化元件可以與聲音主動(dòng)區(qū)域的邊緣成角度地延伸。
硬化元件可以是環(huán)形的，或者可以是離散的。
硬化元件可以包括它們的長(zhǎng)度在不同方向上延伸的各部分。
硬化元件可以成形為橫截面倒圓，以避免鋒利的邊緣。
薄片材料可以為可塑性變形的材料。
薄片可以包括至少局部圍繞聲音主動(dòng)區(qū)域的終端區(qū)域。
聲音輻射器可以由薄片構(gòu)成。彎曲波平板形聲音輻射器可以由多個(gè)皺折的薄片構(gòu)成。多個(gè)薄片可以面對(duì)面地結(jié)合。在一個(gè)薄片上的皺折可以相對(duì)于在相鄰薄片上的相鄰皺折成角度。
該硬化元件或每個(gè)硬化元件在其長(zhǎng)度上高度可以基本均勻一致。
從另一方面，本發(fā)明是一種揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器包括彎曲波平板形聲音輻射器和偶合到面板的聲音主動(dòng)區(qū)域上的振動(dòng)轉(zhuǎn)換器。
面板可以為熱成形的塑料。振動(dòng)轉(zhuǎn)換器可以安裝到面板的一側(cè)上，塑料在該側(cè)上移動(dòng)，以便形成硬化元件。
從再一方面，本發(fā)明是一種制造彎曲波平板形聲音輻射器的方法，其包括將薄片形成為面板，該面板具有至少一個(gè)整體的皺折元件，該皺折元件延伸到薄片的平面之外，并且至少局部跨過(guò)薄片，且大致為U形橫截面，以便將薄片硬化成具有可以支撐和傳播彎曲波的理想能力。
該方法可以包括布置至少一個(gè)硬化元件，以便硬化薄片，來(lái)支持在面板中駐波的理想頻率分布。
該方法可以包括將薄片形成為具有一個(gè)或多個(gè)邊緣或其他部分，用來(lái)將聲音輻射器連接到或支持在框架或其他支撐裝置上。
該方法可以包括形成邊緣或其他連接部分，以提供彈性懸掛。
該方法可以包括形成邊緣或其他部分，以提供如下的裝置，通過(guò)該裝置可以基本上約束薄片的聲音主動(dòng)區(qū)域。
該方法可以包括選擇硬化元件的布置方式，以便減小或限定在薄片的聲音主動(dòng)區(qū)域內(nèi)的彎曲弱化的線(line of bending weakness)的平均自由行程。這方面開(kāi)展的程度取決于所獲得的面板的所需特性以及諸如所需的頻率范圍之類(lèi)的各方面。
該方法可以包括結(jié)合疊置的一對(duì)皺折薄片。疊置的薄片可以通過(guò)焊接結(jié)合。焊接可以包括向薄片上待焊接的表面涂覆熱塑性材料，該熱塑性材料具有低于薄片的材料的熔點(diǎn)；將薄片面對(duì)面形成接觸，并加熱薄片，以熔化涂層，以便將薄片熔接到一起。
該方法可以包括將該對(duì)薄片中的一個(gè)上的皺折布置成相對(duì)于該對(duì)薄片中另一個(gè)上的皺折成角度。
該方法可以包括制造由薄片或多個(gè)，即，兩個(gè)或更多薄片構(gòu)成的聲音輻射器。
從而，通過(guò)熱成形或任何其他適當(dāng)?shù)墓に嚕∑牧峡梢赞D(zhuǎn)變?yōu)榫哂杏幸娴馁|(zhì)量硬度比的彎曲波平板聲音輻射器。這種面板可以支持彎曲波共鳴，并可以用于包括揚(yáng)聲器在內(nèi)的分布模式不同的各種音響裝置。
將薄片形成為面板可以包括平面的邊緣部分、襯墊或帶條，以便于例如通過(guò)彈性短柱安裝到入框架的接地結(jié)構(gòu)上，或者用來(lái)粘性連接到接地結(jié)構(gòu)上。遵循對(duì)于在音響面板中彎曲波共鳴模式的有益分布的分布模式教導(dǎo)，由硬化元件的給定形式帶來(lái)的彎曲硬度具有多重方向特性，它們可以在相對(duì)對(duì)齊和大小方面加以調(diào)整，以便達(dá)到所選擇的模態(tài)頻率分布(modalfrequency distribution)。
可以在宏觀元上進(jìn)行計(jì)算機(jī)分析，來(lái)檢驗(yàn)整個(gè)面板的特性，例如，在匹配面板縱橫比方面，同時(shí)，微觀建?？梢詸z驗(yàn)硬化元件圖案的從屬部分，以便探索局部硬度和適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)點(diǎn)與面板的振動(dòng)轉(zhuǎn)換器的關(guān)系。
對(duì)于給定的面板尺寸，可以按比例縮放或者確定給定硬化元件圖案的尺寸。以便改變面板的特性。例如，面板的縱的圖象可以縮放，或另外可以在其應(yīng)用到可成形或可模制的薄片方面降低。在相關(guān)的上下文中，硬化元件可以基于分形圖形，該圖形與有限截?cái)嗷蚱渌麩o(wú)限循環(huán)序列類(lèi)似。不同的分形算法為平均路徑長(zhǎng)度和方向硬度的變化提供了有益的設(shè)計(jì)。另外，硬化元件圖案的組合可以分布在面板區(qū)域上，以提供廣泛的或局部化的彎曲硬度。這個(gè)有價(jià)值的特性可以用來(lái)平衡或均衡頻率范圍和頻率響應(yīng)，以對(duì)于沿選定軸的方向性會(huì)改變的不同區(qū)域改變聲音功率與頻率的關(guān)系。也可以混合或平滑在臨界頻率處產(chǎn)生的聲音偽缺陷(artefacts)，在臨界頻率處，面板中的波速是空氣中聲音速度的一倍或多倍。
從一個(gè)觀點(diǎn)，硬化元件圖案可以被看作與公知的彎曲波面板的連續(xù)性相比更離散的彈簧和質(zhì)量序列。在設(shè)計(jì)彎曲波面板構(gòu)造的離散特性過(guò)程中，使其能經(jīng)受彎曲中的復(fù)雜面板特性的微觀結(jié)構(gòu)的考驗(yàn)，給設(shè)計(jì)者提供微調(diào)各個(gè)區(qū)域的性能以及所需特性的組合的自由度。在一方面，彎曲波面板由密度足夠大的可定義的指定元件合成，使得該面板大致等效于均勻面板結(jié)構(gòu)。該面板本身承受簡(jiǎn)單或復(fù)雜的彎曲，并且可以包括整體的音響負(fù)載。
無(wú)論材料是透明的與否，硬化元件圖案也可以裝飾性地用作例如一紋理，或者提供所選擇的半透明。即使在半透明狀態(tài)下，整體的光透射率可以較高。從而，本發(fā)明的面板可以適用于結(jié)合聲光系統(tǒng)的光漫射器，在這種情況下，音響面板也是漫射器。聲音上導(dǎo)向的硬化元件圖案可以與菲涅耳透鏡相結(jié)合，該菲涅耳透鏡等效構(gòu)圖，以便與聲音面板的工作相結(jié)合附加地給出受引導(dǎo)的照明。
在由通常為U性橫截面所賦予的約束中，硬化元件皺折的側(cè)壁可以近似為豎直或傾斜的，或者被賦予所需形狀，例如正弦曲線形狀，以便改變平面區(qū)域或平臺(tái)區(qū)域以及側(cè)壁部分之間的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。有可能在面板的區(qū)域上和/或在硬化元件的長(zhǎng)度上，深度和側(cè)壁輪廓發(fā)生變化。
硬化元件圖案范圍可以為螺旋、環(huán)形的同心環(huán)對(duì)角偏移的組或陣列，或者環(huán)形的正交子集(rectangular subset)，或平行的直線。對(duì)薄片中間平面的規(guī)則圖案可以由對(duì)薄片中間平面的另一側(cè)偏移的圖案改變，從而打破相對(duì)于面板的橫向彎曲軸的軸對(duì)稱(chēng)?？梢詰?yīng)用各種數(shù)學(xué)重復(fù)函數(shù)，包括針對(duì)硬化元件的分形形式。
由于設(shè)計(jì)過(guò)程的多樣化，可以用不尋?；虿豢深A(yù)料的形狀，例如，為了裝飾揚(yáng)聲器的魚(yú)、鳥(niǎo)、動(dòng)物或工藝品的自然形式，形成對(duì)有益的分布模式工作，例如近似接近最佳分布模式的教導(dǎo)。


借助示例，本發(fā)明在附圖中示意性示出，圖中圖1是平板形彎曲波揚(yáng)聲器的平面圖；圖2是在圖1的線A-A上的局部橫截面圖；圖3是在圖1的線B-B上的局部橫截面圖；圖4是在圖1的線C-C上的局部橫截面圖；圖5是圖1到4所示種類(lèi)的揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)曲線；圖6是音響隔膜的另一實(shí)施例的平面圖；圖7是利用圖6的音響隔膜的揚(yáng)聲器的頻率相應(yīng)曲線；圖8到11是音響隔膜的再一實(shí)施例的平面圖；圖12是音響隔膜的再一實(shí)施例的透視圖；圖13是音響隔膜的又一實(shí)施例的平面圖；圖14是在圖13的線X-X上的局部橫截面圖；圖15是類(lèi)似于圖4的穿過(guò)彎曲波平板形揚(yáng)聲器的另一實(shí)施例的橫截面圖；圖16是示出工程模擬的音響隔膜的平面圖；圖17是音響隔膜再一實(shí)施例的平面圖；圖18是在圖17的線E-E上的局部橫截面圖；圖19是音響隔膜的另一實(shí)施例的平面圖；圖20是在圖19的箭頭A方向取得的圖19的隔膜的側(cè)視圖；圖21是在圖19的箭頭B方向上取得的圖19的隔膜的側(cè)視圖；圖22a、b和c是對(duì)應(yīng)于圖21的側(cè)視圖，并示出圖19中的隔膜的各層固定到一起的各種不同形式；以及圖23是采用如圖19所示的隔膜的揚(yáng)聲器的聲音功率輸出相對(duì)于頻率的曲線。
具體實(shí)施例方式
在附圖的圖1到5中，示出了揚(yáng)聲器1，其具有矩形彎曲波平板形聲音輻射器或隔膜2，隔膜2在其周邊5安裝到中密度纖維板(MDF)的環(huán)繞矩形框架3中。如圖4所示，隔膜的周邊4通過(guò)雙面膠帶5固定到框架上，從而限定了一個(gè)由固定部分5圍繞的聲音主動(dòng)區(qū)域13。內(nèi)部移動(dòng)線圈彎曲波激勵(lì)器6經(jīng)由耦合器環(huán)8、例如在粘結(jié)劑裝置的輔助下在隔膜的大致中心位置7耦合到隔膜上。從而在電信號(hào)施加到激勵(lì)器上時(shí)，激勵(lì)器可以將彎曲波能量施加到隔膜上而導(dǎo)致隔膜振動(dòng)，例如，如在WO97/09842中所教導(dǎo)的，由此隔膜作為分布模式裝置共振。
隔膜由平面的塑料薄片熱成形，從而具有一列大致U形橫截面的直線形皺折9，該皺折9從大致中心激勵(lì)器位置輻射到隔膜的周邊4。每個(gè)皺折的深度和輪廓在其長(zhǎng)度上恒定。如圖所示，具有十六個(gè)皺折，它們從激勵(lì)器位置以22.5°的相互角度布置。皺折9的徑向陣列在它們之間限定了隔膜的大致平面的三角形區(qū)域10。
應(yīng)指出的是，皺折9的內(nèi)端11(這是皺折處于耦合器環(huán)內(nèi)側(cè)的部分)延伸并連接，而形成一個(gè)緊密間隔的皺折9平行陣列12，從而為隔膜在耦合器環(huán)8內(nèi)側(cè)的部分提供附加硬度。耦合器環(huán)以在復(fù)合面板芯部上的表層的方式有效地起作用，并在X和Y方向上局部硬化面板。這導(dǎo)致低硬度的面板在驅(qū)動(dòng)位置處呈現(xiàn)出較高的彎曲硬度，這在由小面板尺寸實(shí)現(xiàn)良好的低頻和高頻輸出上是有益的。
圖5是根據(jù)圖1到4的揚(yáng)聲器的聲壓等級(jí)相對(duì)于頻率的曲線，該揚(yáng)聲器帶有一隔膜，該隔膜具有120mm×80mm尺寸的主動(dòng)區(qū)域，并且整個(gè)薄片尺寸為130mm×90mm。該測(cè)量是在后部開(kāi)啟、無(wú)遮擋條件下的自由空間中、在軸上0.5m處85dB/W下進(jìn)行的。隔膜由400μm厚度的黑色聚丙烯共聚物薄片真空形成。該框架具有150mm×110mm的整體尺寸，限定了120mm×80mm的孔隙。面板朝向框架的終端由圍繞整個(gè)框架的5mm寬的雙面壓敏膠帶提供。激勵(lì)器向隔膜上的粘結(jié)是借助于丙烯腈粘結(jié)劑，并且它在隔膜上的位置是在九分之四Lx、七分之三Ly位置處，如在WO97/09842中所教導(dǎo)的。
在圖6中，示出了例如用于平板形彎曲波揚(yáng)聲器的音響隔膜22的另一形式，該隔膜與圖1到4所示的隔膜22為大致相同類(lèi)型。如圖6所示，隔膜22是一薄片，其用正弦曲線橫截面的傾斜直線形皺折24的平行陣列23硬化，這極大地增加了隔膜在垂至于皺折的方向上的彎曲硬度，并且隔膜由邊緣或周邊部分4圍繞。
作為圖6的實(shí)施例的示例，制造200mm×60mm的面板。該面板由400μm厚的聚丙烯共聚物薄膜真空成形而制造。在這種情況下，皺折圖案由具有正弦橫截面的直的皺折構(gòu)成。這些皺折相對(duì)于面板的Lx軸定向于10°，以實(shí)現(xiàn)對(duì)于面板縱橫比的近乎最佳模態(tài)填充(modal fill)。隔膜利用傳統(tǒng)真空成形技術(shù)由一件工具制造。
根據(jù)在WO 97/09842中的教導(dǎo)，音響性能通過(guò)將4歐姆25mm直徑的電磁驅(qū)動(dòng)馬達(dá)或激勵(lì)器(Tianle 0998-04)粘結(jié)劑粘結(jié)在一位置(89mmLx，85mmLy)處來(lái)確定。面板利用壓敏粘結(jié)劑安裝到剛性的、背面開(kāi)口的畫(huà)框(245mm×100mm)上，以便提供一個(gè)約束邊緣的終端，且沒(méi)有單獨(dú)的懸掛。揚(yáng)聲器的音響性能(在軸上0.5m處、驅(qū)動(dòng)電壓2.83V情況下測(cè)量)示于圖7中，這個(gè)圖表明可以以較小的面板區(qū)域?qū)崿F(xiàn)良好的低頻和高頻延展，且具有良好的模態(tài)填充。在這種情況下，以120cm2的面板面積實(shí)現(xiàn)180Hz到18kHz的帶寬(指定在-6dB截至點(diǎn)處的帶寬)。這也表明用這種類(lèi)型的面板可以實(shí)現(xiàn)良好的聲音輸出，而不需要單獨(dú)的柔性懸掛(compliantsuspension)。
圖8到11示出根據(jù)本發(fā)明制造的在音響隔膜上的皺折的另一種可能的圖案。圖8示出具有離散皺折32圖案的音響隔膜或輻射器31，該皺折大致傾斜地跨過(guò)輻射器延伸，每個(gè)皺折由一組互聯(lián)的平行正弦曲線構(gòu)成。圖9到11示出具有另一種皺折圖案的音響隔膜或輻射器(分別為41、52、61)，它們由從輻射器一端延伸到另一端的正弦曲線構(gòu)成。
圖12是音響隔膜71的另一實(shí)施例的透視圖，該隔膜大致與圖6中的類(lèi)似，但是其中皺折72平行于矩形薄片的短邊緣，并且緊密間隔，從一個(gè)長(zhǎng)邊到另一長(zhǎng)邊完全跨過(guò)薄片延伸。皺折的橫截面大致為方形。
圖13是另一可能的音響隔膜81的平面圖，該音響隔膜具有為Z字形形式并為大致方形橫截面的皺折82圖案，如圖14所示。圖13示出皺折在薄片上的兩種可能布置方式，即，平行于薄片的長(zhǎng)邊延伸或相對(duì)于薄片的長(zhǎng)邊成角度θ。
圖15是穿過(guò)大致為圖4所示類(lèi)型的彎曲波平板形揚(yáng)聲器90的橫截面圖，該揚(yáng)聲器形成有皺折92，且其中形成音響隔膜91的熱成形薄片設(shè)置有邊緣部分93，該邊緣部分形成彈性懸掛，由此隔膜91被支撐在框架94上。在這種情況下，隔膜與背板95一起形成封閉的空腔96。
圖16是用于彎曲波平板形聲音輻射器的薄片101的視圖，該圖中一部分102被放大，以示出薄片的離散區(qū)域，例如宏觀或微觀區(qū)域是如何可以通過(guò)將這些區(qū)域認(rèn)為是形成為一系列由彈簧104連接的質(zhì)量103來(lái)加以分析的。振動(dòng)激勵(lì)器位置由105標(biāo)識(shí)。
參照?qǐng)D17和18，圖中示出了用于例如圖4所示類(lèi)型的揚(yáng)聲器的平板形彎曲波音響隔膜或輻射器122，并且其中該輻射器由兩個(gè)重疊的熱成形皺折的薄片123、124構(gòu)成，該薄片例如是圖6和圖8到14中所示的類(lèi)型，兩個(gè)薄片例如借助于粘結(jié)劑或通過(guò)焊接面對(duì)面粘結(jié)到一起。在薄片是聚丙烯的情況下，要連接的面涂覆有比薄片的聚丙烯熔點(diǎn)低的熱塑性材料，從而該涂層可以熔化而將兩個(gè)薄片結(jié)合，而不會(huì)熔化薄片本身。
如圖所示，在兩個(gè)薄片123、124上的皺折為直線形的，并大致為方形橫截面，傾斜地跨過(guò)薄片延伸。皺折在薄片上的角度設(shè)置成有所不同，并且在所示的示例中，皺折的間距也不同。
在圖19到23中，示出了大致為圖17和18所示類(lèi)型的彎曲波音響隔膜131的實(shí)施例，也就是說(shuō)，該音響隔膜131包括多個(gè)板層或?qū)?，在本?shí)施例中為兩個(gè)大致矩形的熱成形的皺折薄片或?qū)?32、133，這兩個(gè)層彼此相同，除了一層132沿著薄片以皺折平行于薄片的長(zhǎng)邊起皺，而另一層或薄片133以皺折平行于薄片的短邊跨過(guò)薄片起皺。從而，在兩個(gè)薄片132、133上的皺折成直角延伸，如圖19中的箭頭C和D所示，這包括為90°的角度θ在內(nèi)。在兩個(gè)薄片上的皺折為大致方形橫截面，并且高度和間距相同。
兩個(gè)層或薄片可以例如通過(guò)圖22a、b和c中所示的任一種方法結(jié)合。在圖22a中，薄片132、133通過(guò)插入的粘結(jié)劑薄膜134結(jié)合，該粘結(jié)劑通過(guò)加熱來(lái)活化，以便將薄片固定到一起而形成一個(gè)隔膜。在圖22b中，薄片通過(guò)熱熔接而連接。這可以通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)，即，用熱塑性材料(未示出)涂覆薄片的面對(duì)的表面中的一個(gè)或兩個(gè)，該熱塑性材料具有低于薄片的熔點(diǎn)，從而在加熱時(shí)，該層可以熔化，或者至少軟化，從而在薄片形成接觸時(shí)導(dǎo)致各層熔接到一起。另外，薄片本身可以直接軟化，即，沒(méi)有插入的涂層，軟化到足以導(dǎo)致薄片在形成相互接觸時(shí)固定到一起的程度。在圖22c中，兩個(gè)薄片的面對(duì)表面中的一個(gè)或兩個(gè)例如通過(guò)絲網(wǎng)印刷印刷有粘結(jié)劑圖案135，從而薄片在它們形成接觸時(shí)連接到一起。
作為圖19的實(shí)施例的示例，揚(yáng)聲器形成為具有尺寸為190mm×125MM的平面隔膜，且每層由250μm厚的丙烯酸薄膜的薄片形成。各層利用Sama-Xiro Puro H熱熔粘結(jié)劑層疊到一起，該粘結(jié)劑在真空成形薄片以形成皺折的各層之前以每平方米25gms的比率涂覆在各層上。層疊條件為在公稱(chēng)壓力下80℃持續(xù)5分鐘。
面板通過(guò)由5mm寬泡沫塑料(Miers M101A)帶條構(gòu)成的懸掛固定到總體尺寸為210mm×145mm的矩形木制畫(huà)框上，該木制畫(huà)框后面開(kāi)口，并且該懸掛圍繞面板的所有邊緣延伸。一個(gè)19mm的4歐姆Tianle內(nèi)部移動(dòng)線圈振動(dòng)激勵(lì)器用Loctite 406丙烯腈粘結(jié)劑固定到面板上。圖23是在0.5m處測(cè)量的2.83V驅(qū)動(dòng)電壓的揚(yáng)聲器的離軸功率響應(yīng)曲線。
本發(fā)明可以被示為產(chǎn)生平面共鳴之外的復(fù)雜模態(tài)分布的方法，這滿(mǎn)足電聲規(guī)范的需求。最終的目標(biāo)函數(shù)可以包括考慮隔膜的尺寸、音響條件(例如局部邊界和障礙的類(lèi)型)、理想的頻率響應(yīng)、對(duì)薄片材料的有可能的限制的步驟，如果需要的話(huà)，加上對(duì)激勵(lì)的位置和激勵(lì)方法的相關(guān)特性的考慮。
復(fù)雜的分布可以通過(guò)以相對(duì)中等數(shù)量(少到三個(gè))的可定義元件開(kāi)始分析的步驟，并然后提取并將分析結(jié)構(gòu)擴(kuò)展，以增加元件的數(shù)量，從而模式密度達(dá)到令人滿(mǎn)意的程度。
工業(yè)應(yīng)用性過(guò)去，在制造分布模式揚(yáng)聲器(DML)時(shí)，存在兩種主要的面板選擇，即整體的或夾合型面板。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，這些面板的基頻與面板硬度、尺寸和重量相關(guān)。面板的基頻通過(guò)增大面板的尺寸和面密度，并通過(guò)減小面板硬度來(lái)降低。
高頻擴(kuò)展由面板硬度、芯鞘模數(shù)(在夾合型面板情況下)和電磁激勵(lì)器的耦合器環(huán)直徑確定。在這種情況下，高頻性能通過(guò)增大面板硬度和芯鞘模數(shù)并通過(guò)減小耦合器環(huán)直徑來(lái)提高。
對(duì)于良好的低頻性能的低面板硬度和對(duì)于良好高頻擴(kuò)展的高硬度的需求在制造小面板(比A4小)時(shí)會(huì)造成帶寬限制。
通過(guò)增加面板的高頻性能的皺折，皺折的輪廓、形狀和取向可以用來(lái)控制面板的彎曲硬度。這使得面板特性可以定制，使得可以針對(duì)大范圍的面板縱橫比實(shí)現(xiàn)良好的模式性能。皺折輪廓也可以是均勻一致的，或包含變化的振幅和/或波長(zhǎng)。
皺折的面板可以由多種材料制造，該材料包括但不局限于聚合物、化合物、紙、金屬和陶瓷。這些材料可以為實(shí)心單體、泡沫、多層的層壓制品或它們結(jié)合的形式?；撞牧系暮穸热Q于最終的面板尺寸，但可能在100μm和2mm之間。皺折的面板可以利用多種制造工藝形成，該制造工藝包括但不局限于振動(dòng)成形、壓模、注模、擠壓成形、機(jī)加工和鑄造。
在制造工藝?yán)靡粋€(gè)作為部件的“復(fù)制品”的工具(例如真空成形、注模、壓模和鑄造)的情況下，面板懸掛可以結(jié)合到面板結(jié)構(gòu)中，例如如圖15所示。由于這種結(jié)成的懸掛的輪廓、形狀和形式控制其柔順性，因此有可能設(shè)計(jì)如下的懸掛，使得面板剛性地安裝到殼體或框架上，例如，如圖1到4所示。這就消除了需要單獨(dú)懸掛的需求，并防止面板的自由邊緣共振，消除了潛在的著色(coloration)源。
替換的方法可以是為聲音主動(dòng)區(qū)域和面板懸掛分別形成不同特性的不同薄片材料，不同的部分以任何方便的方式連接，例如通過(guò)粘結(jié)劑，或在共同成形它們時(shí)基本連接。
使用專(zhuān)用工具也可以實(shí)現(xiàn)附加的特征，如輔助裝配的夾具點(diǎn)、驅(qū)動(dòng)馬達(dá)和質(zhì)量定位器環(huán)。這些特征可以用來(lái)簡(jiǎn)化部件組裝和/或提高面板的美觀。
從而，這些美觀特征例如可以包括表面紋理、工藝品、商標(biāo)和產(chǎn)品標(biāo)識(shí)。
在通過(guò)真空成形制造皺折的面板時(shí)，工藝特性對(duì)面板的設(shè)計(jì)施加了多個(gè)限制。尤其重要的是，聚合物薄膜由于其遵循工具的輪廓而減薄。通常，并不推薦超過(guò)75％的拉伸比，由于這會(huì)促使薄膜的過(guò)分減薄。在DML用途中由于抗疲勞性隨著薄膜厚度降低而降低，因此特別重要。
對(duì)于拉伸比的這個(gè)限制對(duì)可以實(shí)現(xiàn)的最大硬度具有很大影響，并因此對(duì)皺折的結(jié)構(gòu)具有很大影響。為了使面板硬度加倍，平行于皺折方向Dy的皺折的深度和寬度需要加倍，以保持75％的拉伸比。然而，由于皺折深度不影響橫跨皺折的硬度Dx，因此，面板的各向異性也加倍。
在成形工藝過(guò)程中聚合物薄膜的減薄也影響面板的聲音響應(yīng)。將激勵(lì)器安裝到面板的薄側(cè)導(dǎo)致高頻輸出減弱。為了實(shí)現(xiàn)最佳的高頻性能，激勵(lì)器可以安裝到與工具不接觸的表面上。
本發(fā)明的彎曲波平板形聲音輻射器的優(yōu)點(diǎn)包括
1.在通過(guò)適當(dāng)?shù)某尚喂に嚨哪Ｖ?成形過(guò)程中，面板上的激勵(lì)器區(qū)域可以在沒(méi)有額外成本的情況下針對(duì)更加的HF性能而硬化；2.硬度的中心同樣可以在無(wú)額外成本情況下輕易偏移，由此可以改善在幾何上非優(yōu)化激勵(lì)器位置處的模態(tài)；3.面板的彎曲波特性可以通過(guò)硬化元件形式和深度加以控制；4.由于它的質(zhì)量/硬度比可以很低，可以毫不費(fèi)力并在無(wú)額外成本的情況下實(shí)現(xiàn)更高的聲音效率；5.硬化元件的隨機(jī)構(gòu)圖可以潛在地使面板在實(shí)際中獲得更高的振動(dòng)隨機(jī)程度；6.由于容易操縱硬度輪廓的能力，WO 98/39947中描述的那種類(lèi)型的DML可以在實(shí)際中更容易實(shí)現(xiàn)，該DML是具有調(diào)節(jié)高頻性能和總的音調(diào)平衡能力并與鼓膜范圍整合的中心驅(qū)動(dòng)的、動(dòng)態(tài)平衡驅(qū)動(dòng)器；7.通過(guò)以相同材料形成慣用的“輥圍繞”或類(lèi)似的懸掛特性，可以在沒(méi)有額外成本情況下對(duì)框架實(shí)現(xiàn)真正的傳統(tǒng)上接受的低扭曲接口；8.利用同心/螺旋圖案的硬化元件，可以針對(duì)頻率實(shí)現(xiàn)具有受控輻射表面積的鼓膜輻射器；9.聲音輻射器面板整個(gè)由薄片材料制成的事實(shí)，在實(shí)際中的公差僅由單個(gè)材料的公差支配，這在制造中提供了相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)；10.出于同樣原因，諸如面板阻尼的材料特性可以通過(guò)選擇原材料和/或阻尼層來(lái)直接加以控制；11.材料不局限于合成塑料材料，并可以是漿狀或裝蛋箱(egg-crate)材料，該材料成本很低，并且可適用于一定的用途中。薄片材料的材料特性可以通過(guò)適當(dāng)?shù)倪^(guò)濾器，例如納米過(guò)濾器來(lái)改進(jìn)，以提供優(yōu)良的硬度-重量比。
權(quán)利要求
1.一種彎曲波平板形聲音輻射器，其由薄片形式的材料制成，以限定一個(gè)聲音主動(dòng)區(qū)域，并包括至少一個(gè)皺折形式的整體硬化元件，該硬化元件延伸到薄片的平面之外，并至少局部跨過(guò)輻射器的聲音主動(dòng)區(qū)域，該硬化元件基本為U形橫截面。
2.如權(quán)利要求1所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，所述薄片在聲音主動(dòng)區(qū)域上基本為均勻的厚度，該區(qū)域在由硬化元件的整體成形而施加的限制之內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其特征在于，包括布置成在多個(gè)方向上跨過(guò)聲音主動(dòng)區(qū)域延伸的硬化元件。
4.如權(quán)利要求1或2所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其特征在于，包括布置成平行陣列的硬化元件。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，硬化元件基本上完全跨過(guò)聲音主動(dòng)區(qū)域延伸。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，聲音主動(dòng)區(qū)域基本上填充有緊密間隔的硬化元件。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，硬化元件是直線形的。
8.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，硬化元件基本設(shè)置成徑向陣列，從聲音主動(dòng)區(qū)域上要定位振動(dòng)激勵(lì)器的位置處延伸。
9.如權(quán)利要求8所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其特征在于，包括在基本上徑向的硬化元件之間限定的薄片聲音主動(dòng)區(qū)域的大致平面的部分。
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，硬化元件在其長(zhǎng)度上基本為均勻的橫截面。
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，聲音主動(dòng)區(qū)域大致為矩形，并且硬化元件相對(duì)聲音主動(dòng)區(qū)域的邊緣成角度地延伸。
12.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，硬化元件是環(huán)形的。
13.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，硬化元件包括沿不同長(zhǎng)度方向延伸的各部分。
14.如權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，硬化元件是離散的。
15.如權(quán)利要求14所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，硬化元件成形為在橫截面中倒圓，以避免鋒利的邊緣。
16.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，薄片材料是可塑性變形材料。
17.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，薄片包括至少局部圍繞聲音主動(dòng)區(qū)域的終端區(qū)域。
18.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，硬化元件在其長(zhǎng)度上高度基本均勻一致。
19.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，聲音輻射器由皺折的薄片構(gòu)成。
20.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，聲音輻射器由多個(gè)皺折的薄片構(gòu)成。
21.如權(quán)利要求20所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，多個(gè)薄片面對(duì)面結(jié)合。
22.如權(quán)利要求21所述的彎曲波平板形聲音輻射器，其中，在一個(gè)薄片上的皺折相對(duì)于相鄰薄片上的相鄰皺折成角度。
23.一種揚(yáng)聲器，包括根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的彎曲波平板形聲音輻射器，以及偶合到面板的聲音主動(dòng)區(qū)域上的振動(dòng)轉(zhuǎn)換器。
24.如權(quán)利要求23所述的揚(yáng)聲器，其中，面板是熱成形的塑料。
25.如權(quán)利要求24所述的揚(yáng)聲器，其中，振動(dòng)轉(zhuǎn)換器安裝到面板的一側(cè)上，塑料從該側(cè)移動(dòng)而形成硬化元件。
26.一種制造彎曲波平板形聲音輻射器的方法，包括將薄片形成為面板，該面板具有至少一個(gè)整體的皺折元件，該皺折元件延伸到薄片的平面之外，并且至少局部跨過(guò)薄片，且大致為U形橫截面，以便將薄片硬化成具有可以支撐和傳播彎曲波的理想能力。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，包括布置至少一個(gè)硬化元件，以便硬化薄片，來(lái)支持駐波在面板內(nèi)的理想頻率分布。
28.如權(quán)利要求26或27所述的方法，其特征在于，包括將薄片形成為具有一個(gè)或多個(gè)邊緣或其他部分，用于將聲音輻射器連接或支撐到框架或其他支撐裝置上。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，包括形成邊緣或其他連接部分，以提供彈性懸掛。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，包括形成邊緣或其他部分，以提供如下的裝置，通過(guò)該裝置可以基本上約束薄片的聲音主動(dòng)區(qū)域。
31.如權(quán)利要求26到30中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括選擇硬化元件的布置方式，以便減小或限定在薄片的聲音主動(dòng)區(qū)域內(nèi)的彎曲弱化的線的平均自由行程。
32.如權(quán)利要求26到31中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括將皺折薄片的疊置對(duì)結(jié)合。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，疊置的薄片通過(guò)焊接結(jié)合。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，包括向薄片上要焊接到一起的表面涂覆熱塑性材料，該熱塑性材料的熔點(diǎn)低于薄片材料的熔點(diǎn)，將薄片形成為面對(duì)面接觸并加熱薄片以便熔化涂層，從而將薄片熔接到一起。
35.如權(quán)利要求32到34中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括將該對(duì)薄片中一個(gè)上的皺折布置成相對(duì)于在該對(duì)薄片的另一個(gè)上的皺折成角度。
36.如權(quán)利要求26到35中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，包括制造由所述薄片或多個(gè)薄片構(gòu)成的聲音輻射器。
全文摘要
一種彎曲波平板形聲音輻射器，其由薄片材料形成，以限定一個(gè)聲音主動(dòng)區(qū)域，并包括至少一個(gè)皺折形式的整體的硬化元件，該硬化元件延伸到薄片的平面之外，并至少局部跨過(guò)輻射器的聲音主動(dòng)區(qū)域，該硬化元件基本為U形橫截面。一種制造彎曲波平板形聲音輻射器的方法，包括將薄片形成為面板，該面板具有至少一個(gè)整體的皺折元件，該皺折元件延伸到薄片的平面之外，并且至少局部跨過(guò)薄片，且大致為U形橫截面，以便將薄片硬化成具有可以支撐和傳播彎曲波的理想能力。
文檔編號(hào)H04R7/04GK1625918SQ02806868
公開(kāi)日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2002年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月23日
發(fā)明者亨利·阿齊馬, 格雷厄姆·班克, 朱利安·福德漢姆, 馬丁·科洛姆斯, 查爾斯·布里姆 申請(qǐng)人:新型轉(zhuǎn)換器有限公司