專利名稱：低外形的揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種揚(yáng)聲器，具體地說涉及一種低外形揚(yáng)聲器(lowprofile audio speaker)的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
聲音再現(xiàn)設(shè)備的目的是將逼真的音質(zhì)提供給聽眾。當(dāng)包括揚(yáng)聲器的聲音系統(tǒng)在通常為人耳可聽到的20到20000Hz的整個(gè)頻率范圍中具有平坦的頻率響應(yīng)曲線時(shí)，可以認(rèn)為現(xiàn)場的音質(zhì)達(dá)到最佳。普通的音箱具有錐形密封到密封箱體壁上的電磁驅(qū)動(dòng)的揚(yáng)聲器。此設(shè)置提供了一種低垂的頻率響應(yīng)曲線(例如，圖1的曲線20中的22)。
圖1中的曲線20表示聲級與頻率的比較(即，頻率響應(yīng))。曲線22是顯示用于封閉箱體系統(tǒng)的低垂響應(yīng)。在過去幾年，人們試圖將低音質(zhì)、中音質(zhì)和高音質(zhì)范圍的揚(yáng)聲器設(shè)置在單獨(dú)的箱體或隔間中以改進(jìn)音質(zhì)。這些單獨(dú)箱體或隔間的每個(gè)都可以通過在箱體中通過制作一個(gè)孔、有或沒有管以改進(jìn)頻率響應(yīng)。在低頻時(shí)，由于需要移動(dòng)大量的空氣以提供足夠的調(diào)音，因此，在音箱中開口或開口和管的使用變得不能控制。作為一個(gè)例子，可以聽到低頻的理想音箱尺寸可能比坐著聽眾的房間都大。
為了抵消剛性封閉箱體的作用效果并避免當(dāng)試圖產(chǎn)生揚(yáng)聲器低頻的孔或管孔時(shí)必須的空間要求，無源聲輻射器(通常具有揚(yáng)聲器的形狀，但沒有電磁驅(qū)動(dòng)器)一直放置在揚(yáng)聲器腔壁的第二開口，以減少低頻時(shí)響度的下降。圖1中曲線24是顯示當(dāng)安裝此無源聲輻射器時(shí)改進(jìn)低頻響應(yīng)的實(shí)例。通過回顧圖2中曲線26可以理解安裝先前技術(shù)的無源聲輻射器以改進(jìn)低頻響應(yīng)的實(shí)例。應(yīng)該注意，在曲線26中頻率響應(yīng)曲線在低頻時(shí)的下降在聽不見的頻率28范圍達(dá)到之前很劇烈。在此結(jié)構(gòu)中，在到最小響度級上面頂點(diǎn)右邊的曲線下面積的面積2大于為到頂點(diǎn)左邊曲線下面積的面積1。此不平衡表示當(dāng)無源聲輻射器的響度急劇下降并降落到可聽見的聲音響度以下時(shí)可以聽到的相對失真。低頻響度和能量不與高頻響度和能量平衡。在曲線下面的面積提供了不平衡的測量方法。
最近，音頻系統(tǒng)市場的發(fā)展一直傾向于增加聲音再現(xiàn)系統(tǒng)的低音或次低音用擴(kuò)音器，以便即使聲音在可聽見聲音范圍的下限以下，聲音級也足夠高以便雖然聽眾不能用耳朵聽見聲音，但他們可以其身體的某部分受到低頻波的沖擊“感覺”到聲音。在低頻時(shí)，無源聲輻射器的局限性一直是低頻需要可移動(dòng)聲輻射器件的大位移。此大位移可能超過可移動(dòng)聲輻射器件的合理移動(dòng)范圍。例如，在圖4、5和6中，在其圓周的揚(yáng)聲器輻條62連接到揚(yáng)聲器框架50的后端，同時(shí)輻條的中心邊(或芯體)連接到揚(yáng)聲器錐體58的后端或振動(dòng)膜68，到輻條72的連接件74。在每個(gè)圖示的聲輻射器中，中心可移動(dòng)件都通過在靜止的揚(yáng)聲器框架(50、66、80)前面和揚(yáng)聲器可移動(dòng)件之間作為柔性件的揚(yáng)聲器“環(huán)繞體”(52、70、84)懸掛。因?yàn)楫?dāng)揚(yáng)聲器輻條(62、72、88)到達(dá)其移動(dòng)極限并停止時(shí)，每個(gè)揚(yáng)聲器輻條(62、72、88)可移動(dòng)的范圍都小于環(huán)繞體(52、70、84)可移動(dòng)的范圍。所以，由于其完全延長，輻條移動(dòng)中的突然停止將在臨近部分以及揚(yáng)聲器腔中的壓力梯度中產(chǎn)生失真。這些失真可能聽到的是靜態(tài)和/或不自然的斷續(xù)聲音。揚(yáng)聲器框架后開口“B”(其支撐輻條)對揚(yáng)聲器框架前開口“A”的比為接近0.5(或50％)。
在此情況下，當(dāng)無源聲輻射器為下述構(gòu)造時(shí)，揚(yáng)聲器的錐形只在其外圍邊緣連接到揚(yáng)聲器壁的環(huán)形支撐表面，例如，在美國Klasco的專利4,207,963中所示，較大范圍的移動(dòng)適合于容納經(jīng)受高音量和低頻率的大移動(dòng)件的位移。然而，環(huán)繞錐形頂部圓周和錐形的使用將產(chǎn)生也會使聲音失真的錐形顫動(dòng)。Klasco專利的目的在于試圖設(shè)置有源元件以減少無源聲輻射器中的顫動(dòng)。
在使用懸浮在腔開口中的單獨(dú)揚(yáng)聲器錐形的情況下，當(dāng)錐形被壓出和拉進(jìn)時(shí)的低頻周期期間，無源聲輻射器的響應(yīng)可以是非線性，而當(dāng)與向內(nèi)拉伸相比時(shí)，向外拉伸保持錐形的柔性件(環(huán)繞體)傾向于具有不同非線性力的位移特性。
在圖4、5和6中說明了先前技術(shù)的移動(dòng)以及Klasco專利中說明的無源聲輻射器中顫動(dòng)的局限性，以及先前技術(shù)中無源聲輻射器結(jié)構(gòu)的非線性、突出的缺點(diǎn)。
先前技術(shù)無源聲輻射器的空間要求也是一個(gè)缺點(diǎn)。先前技術(shù)無源聲輻射器很大和笨重，且要延伸大的距離進(jìn)入任何密封的腔體中。此空間要求必須考慮，當(dāng)設(shè)計(jì)其特征和相應(yīng)的揚(yáng)聲器以配合到進(jìn)密封的腔體中時(shí)，必須考慮此空間要求。
最近，對于很緊湊/淺薄空間使用的揚(yáng)聲器一直有增長的需求。此要求是由于消費(fèi)者具有較高聲音的需求，同時(shí)需要比較不引人注目的揚(yáng)聲器。最近，家庭音響消費(fèi)者已經(jīng)開始從獨(dú)立豎立在屋子中容納在箱體的較大、傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器主要過渡到安裝在屋子的墻壁內(nèi)較小的活塞揚(yáng)聲器。在墻壁中位置的合適深度規(guī)定為在建筑期間使用2×4的立柱，從而產(chǎn)生小于4″深的空間。
此對于淺薄、低外形揚(yáng)聲器的要求不局限于滿足家庭音響的要求。此低外形的揚(yáng)聲器也應(yīng)用于汽車、船舶、飛機(jī)和其它有利于減少深度還不會對聲壓級造成負(fù)擔(dān)的場合。例如，在用于汽車的情況下，在門板后面的適合安裝厚度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的最小高度。為了在此種情況下使用傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器，由于其需要具有一部分在門板表面上延伸進(jìn)乘客間的揚(yáng)聲器高度，所以，幾乎總是需要在揚(yáng)聲器上使用凸起的散熱器格柵套。
在很大程度上，次低音用擴(kuò)音器的結(jié)構(gòu)一直遵循傳統(tǒng)的技術(shù)-采用振動(dòng)膜，所述振動(dòng)膜響應(yīng)于通過施加音頻信號形成變化的磁場的。此變化的磁場使振動(dòng)膜靠近或遠(yuǎn)離當(dāng)沒有音頻信號作用到揚(yáng)聲器時(shí)振動(dòng)膜停止的中間位置。在很大程度上，目前的技術(shù)使用由剛性振動(dòng)膜、或懸浮在揚(yáng)聲器架內(nèi)的“錐形體”、或用柔性膜環(huán)繞在外邊的“籃架(basket)”、或“環(huán)繞體”制作的揚(yáng)聲器。此膜使錐形體在受到由作用到揚(yáng)聲器的音頻、或“音樂”信號產(chǎn)生的變化磁場驅(qū)動(dòng)時(shí)向內(nèi)、向外移動(dòng)。
在過去的幾年，揚(yáng)聲器一直采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-錐形體通過柔性膜連接到外部分到揚(yáng)聲器架，或(環(huán)繞體)到籃架。為了研究背壓波和控制錐形體的軸向運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)者安裝了用于將錐形體的內(nèi)部分連接到揚(yáng)聲器架也稱作“輻條”的第二部分。幾乎所有使用的輻條材料都由經(jīng)過處理并在加熱模具中壓制以形成需要的輻條形狀的布料進(jìn)行制作。傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器需要巨大安裝深度，這樣這些傳統(tǒng)揚(yáng)聲器在消費(fèi)者現(xiàn)在希望放置揚(yáng)聲器的位置不具有用處。例如，具有+/-1″偏移的傳統(tǒng)10″直徑揚(yáng)聲器至少需要7″的安裝深度。而12″直徑的揚(yáng)聲器至少需要7″到8″的安裝深度。因此，傳統(tǒng)的揚(yáng)聲器明顯不能裝配在淺薄的空間，如安裝深度局限為3.5″或更少的墻壁中，除非使用較小直徑的傳統(tǒng)揚(yáng)聲器。因此，產(chǎn)生了傳統(tǒng)揚(yáng)聲器不能滿足但還要能提供消費(fèi)者所需性能的消費(fèi)者要求。因此，需要發(fā)展具有盡可能小安裝深度的大活塞區(qū)。使用本發(fā)明設(shè)計(jì)的低外形揚(yáng)聲器可以滿足上述需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式通過提供設(shè)置兩個(gè)揚(yáng)聲器環(huán)繞體彼此相對的一般線性響應(yīng)以克服先前技術(shù)的缺點(diǎn)，以便在向外位移與向內(nèi)位移之間的彈簧常數(shù)中的任何非線性被大體消除，且在整個(gè)無源聲輻射器可移動(dòng)件的移動(dòng)中心范圍形成仿線性彈簧常數(shù)。
在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式中，內(nèi)環(huán)繞體環(huán)繞并具有固定到內(nèi)中心件圓周的內(nèi)邊，所述內(nèi)中心件通常為平圓盤并也可以為平圓盤振動(dòng)膜。內(nèi)環(huán)繞體的內(nèi)邊和圓周邊緣之間的環(huán)繞體的拱形在第一方向延伸。環(huán)繞并具有固定到外中心件的圓周的內(nèi)邊的外環(huán)繞體構(gòu)成為，以便其拱形在相對第一方向的第二方向延伸。連接件或塊固定到內(nèi)中心件和外中心件之間，并使兩者一起并平行移動(dòng)。連接件可以為特殊尺寸的物體塊，以便在特定的頻率調(diào)諧無源聲輻射器以在特定頻率下共振。
根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方式包括使用內(nèi)中心件與外中心件的尺寸比率或外中心件與內(nèi)中心件的尺寸比率為0.8和1之間，比率的計(jì)算值為該比率將總是為1或更少。另一實(shí)施方式提供了連接內(nèi)中心件和外中心件并與位于中心整體的內(nèi)、外件芯體和環(huán)繞揚(yáng)聲器架開口之間的環(huán)形彈簧(彈性)件整體作為一個(gè)部件。例如，揚(yáng)聲器箱壁的切掉截面可以形成中心振動(dòng)膜芯體，也可以施加彈性可流動(dòng)的物質(zhì)，通過使用可以以可流動(dòng)的凝膠體或液態(tài)狀態(tài)可流動(dòng)的物質(zhì)形成需求形狀，所述彈性可流動(dòng)的物質(zhì)可以在芯體和周圍支撐架(通常在揚(yáng)聲器箱體中有孔)之間形成彈性連接?？闪鲃?dòng)的物質(zhì)產(chǎn)生可接受的彈性品質(zhì)，這在在該位置使用輻條或環(huán)繞體的當(dāng)前設(shè)計(jì)中將會發(fā)現(xiàn)。
本發(fā)明的另一方面包括通過提供通氣系統(tǒng)消除在無源件的長行程期間環(huán)繞體滾子之間的高壓空氣，增強(qiáng)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)和方法。此系統(tǒng)防止了減緩共振的高壓次級空氣箱的產(chǎn)生。
本發(fā)明的另一方面涉及在長行程無源聲輻射器的構(gòu)造中使用多結(jié)構(gòu)的同心環(huán)繞體，以提供高質(zhì)量的聲音而沒有明顯的群延遲，同時(shí)提供高質(zhì)量的SPL(聲壓級)。漸變滾子無源系統(tǒng)使用逐漸減小的環(huán)繞體滾子直徑以用短的整體高度達(dá)到最小失真的高聲壓級。
本發(fā)明的另一方面增強(qiáng)了上述本發(fā)明實(shí)施方式以提供對稱負(fù)載的淺懸掛揚(yáng)聲器。在本實(shí)施方式的揚(yáng)聲器中，對稱負(fù)載的淺懸掛體基本支撐先前技術(shù)作為“錐形體”的剛性振動(dòng)膜。在本發(fā)明中，振動(dòng)膜或錐形體由如蜂窩狀的薄鋁材料，以及其它合成物和非合成物的輕型材料制作；由于振動(dòng)膜基本是平的和輕型材料，所以傳統(tǒng)的錐形體材料將不產(chǎn)生此種應(yīng)用。此平的振動(dòng)膜通過整個(gè)在磁鐵的直徑外面的懸掛系統(tǒng)最遠(yuǎn)邊緣進(jìn)行懸掛，因此，可以使懸掛延伸到接近音圈和振動(dòng)膜的最大向內(nèi)偏移上的揚(yáng)聲器的籃架的底部。因此，懸掛操作的深度不是揚(yáng)聲器的籃架和揚(yáng)聲器的實(shí)際安裝深度的設(shè)計(jì)的局限因素。應(yīng)該注意，在本發(fā)明的揚(yáng)聲器中安裝深度和錐形擺動(dòng)控制相互關(guān)聯(lián)；懸掛體的最近外部分越靠近內(nèi)部部分，揚(yáng)聲器安裝深度的顫動(dòng)增加越大。從將在下面具體說明得本發(fā)明的各種實(shí)施方式可以看出，本發(fā)明懸掛系統(tǒng)的元件設(shè)計(jì)為使在懸掛系統(tǒng)的內(nèi)、外部分之間的間隔最大化，因此，實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明低外形揚(yáng)聲器中的顫動(dòng)可能性的最小化最。
本發(fā)明的各種實(shí)施方式都允許設(shè)計(jì)者在規(guī)定的安裝深度，采用使與非運(yùn)動(dòng)件的固定機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)置相互補(bǔ)的在電磁環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)部件(即，振動(dòng)膜、懸掛體和音圈)的操作最佳化的結(jié)構(gòu)，使空氣運(yùn)動(dòng)最大化。在一個(gè)實(shí)施方式中，此發(fā)明使設(shè)計(jì)者能夠具有最優(yōu)化的適合安裝深度的過度偏移(向外/向內(nèi)的限制物)。例如，本發(fā)明可以使設(shè)計(jì)者在適合于與3.5″同樣小且接近±1″的振動(dòng)膜偏移的安裝深度中裝配15″的揚(yáng)聲器，而具有同樣尺寸工作活塞的傳統(tǒng)揚(yáng)聲器需要6″到7″的安裝深度。
假如有零件損壞，本發(fā)明也包括允許揚(yáng)聲器的使用者更換音圈、或音圈和錐形體或振動(dòng)膜的幾個(gè)實(shí)施方式。這些措施使得當(dāng)揚(yáng)聲器過度驅(qū)動(dòng)或音質(zhì)下降使得使用期間揚(yáng)聲器失效時(shí)，對表演者提供了一個(gè)有吸引力的選擇方式。


圖1是顯示密封的揚(yáng)聲器箱和傳統(tǒng)的單調(diào)低音揚(yáng)聲器箱響應(yīng)的頻率響應(yīng)與分貝聲級的曲線；圖2是顯示在揚(yáng)聲器箱系統(tǒng)中從無源聲輻射器到整個(gè)調(diào)音響應(yīng)的頻率響應(yīng)作用曲線的頻率響應(yīng)組合曲線；圖3是顯示使用根據(jù)本發(fā)明裝置的頻率響應(yīng)曲線的頻率曲線圖；圖4是顯示在揚(yáng)聲器機(jī)座處錐形體基座和跨越錐形體大開口的振動(dòng)膜上兩者處先前技術(shù)無源聲輻射器支撐塊的截面視圖；圖5是顯示可移動(dòng)的振動(dòng)膜在揚(yáng)聲器籃架的口部連接到揚(yáng)聲器環(huán)繞體，在揚(yáng)聲器籃架的后部連接到揚(yáng)聲器輻條的先前技術(shù)無源聲輻射器的截面視圖；圖6是顯示具有在其機(jī)座處連接到輻條，在其窄端揚(yáng)聲器籃架通過環(huán)繞體連接到其寬端的具有調(diào)音罩的揚(yáng)聲器錐體的先前技術(shù)無源聲輻射器的截面視圖；圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明等角投影的切除的外形視圖；圖8是顯示在其根據(jù)本發(fā)明裝配組合之前，固定到固定于外環(huán)的振動(dòng)膜板的截面視圖；圖9是顯示根據(jù)本發(fā)明的固定在揚(yáng)聲器壁中的構(gòu)造視圖；圖10是顯示根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)振動(dòng)膜板一個(gè)固定到另一個(gè)上的構(gòu)造視圖；圖11是顯示根據(jù)本發(fā)明揚(yáng)聲器環(huán)繞體的拱形在同一方向凸出的另一構(gòu)造視圖；圖12是、13和14顯示根據(jù)本發(fā)明的另外幾個(gè)實(shí)施方式，其中揚(yáng)聲器箱壁在揚(yáng)聲器系統(tǒng)中作為無源聲輻射器的平面中心芯體件使用的視圖；圖15、16和17是顯示改進(jìn)的并具有以幾個(gè)不同方法增強(qiáng)無源聲輻射器設(shè)計(jì)的圖9的實(shí)施方式的截面結(jié)構(gòu)簡圖；圖18是顯示根據(jù)本發(fā)明作為本發(fā)明一方面的組合框架通風(fēng)孔的無源聲輻射器的透視圖；圖19是顯示如圖18所示的框架側(cè)通風(fēng)孔結(jié)構(gòu)的截面透視圖；圖20是顯示根據(jù)本發(fā)明組合環(huán)繞體開口(狹槽)作為本發(fā)明一方面的通風(fēng)孔的無源聲輻射器的透視圖；圖21是顯示根據(jù)本發(fā)明利用無源揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)的揚(yáng)聲器箱的截面簡圖；圖22是顯示根據(jù)本發(fā)明在設(shè)計(jì)中利用穿過框架通風(fēng)孔的無源揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器箱的截面簡圖；圖23是顯示根據(jù)本發(fā)明在設(shè)計(jì)中利用穿過環(huán)繞體通風(fēng)孔與揚(yáng)聲器箱外殼的內(nèi)部連通的無源揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器箱的截面簡圖；圖24是顯示根據(jù)本發(fā)明在設(shè)計(jì)中利用穿過環(huán)繞體通風(fēng)孔與揚(yáng)聲器箱外殼的外部連通的無源揚(yáng)聲器的揚(yáng)聲器箱的截面簡圖；圖25是顯示大位移的無源聲輻射器的幾種結(jié)構(gòu)(如圖25A、25B和25C所示)的環(huán)繞體延伸與作用力之間的關(guān)系曲線，其顯示了當(dāng)本設(shè)計(jì)的漸變滾子實(shí)施方式與幾種其它實(shí)施方式比較時(shí)總體性能的比較；圖25A是顯示用于無源揚(yáng)聲器從框架支撐體的兩個(gè)一組的一個(gè)彈性膜的截面視圖，該設(shè)計(jì)包括利用一個(gè)大的滾子橫跨一個(gè)大的間隔以提供振動(dòng)體大行程的兩個(gè)實(shí)施例；圖25B是顯示用于低外形無源揚(yáng)聲器從框架支撐體的兩個(gè)一組的一個(gè)彈性膜的截面視圖，該設(shè)計(jì)包括具有基本相等的滾子直徑的三個(gè)環(huán)繞體滾子；圖25C是顯示用于低外形無源揚(yáng)聲器從機(jī)架支撐體的兩個(gè)一組的一個(gè)彈性膜的截面視圖，該設(shè)計(jì)包括當(dāng)彈性膜從圓周框架移動(dòng)到中心體時(shí)，利用逐漸減小的環(huán)繞體滾子直徑的三個(gè)環(huán)繞體滾子；圖26A和26B是顯示如圖25A所示的單一環(huán)形大間隔設(shè)置的截面簡圖，圖26A是顯其松弛狀態(tài)，圖26B是顯示幾乎完全拉伸的狀態(tài)；
圖27A和27B是顯示如圖25B所示的三個(gè)相等尺寸滾子直徑環(huán)形設(shè)置的截面簡圖，圖27A是顯其松弛狀態(tài)，圖27B是顯示幾乎完全拉伸的狀態(tài)；圖28、28A、28B和28C是顯示如圖25B所示的三個(gè)漸變尺寸的滾子直徑環(huán)形設(shè)置的截面簡圖，根據(jù)本發(fā)明，圖28是顯其松弛狀態(tài)，圖28C是顯示幾乎完全拉伸的狀態(tài)，圖28A顯示的為基本只有外部環(huán)繞體滾子延伸的狀態(tài)，而圖28B顯示的為外部環(huán)繞體滾子和中間環(huán)繞體滾子基本完全拉伸的狀態(tài)；圖29是顯示根據(jù)本發(fā)明三個(gè)漸變尺寸的環(huán)形體在其鞍座上彼此接觸的截面簡圖；圖30是顯示用于根據(jù)本發(fā)明裝置對圖29中增加通氣性能的視圖；圖31是顯示根據(jù)本發(fā)明三個(gè)漸變尺寸的環(huán)形體在其鞍座上通過保持在鞍座之間距離的間隔彼此分離的截面簡圖；圖32是顯示用于根據(jù)本發(fā)明裝置對圖30中增加通氣性能的視圖；圖33是顯示組合三個(gè)在先前圖截面中顯示的漸變尺寸環(huán)繞體的無源聲輻射器的透視圖；圖34是顯示包含在封閉管中的聲音傳感器系統(tǒng)(揚(yáng)聲器系統(tǒng))的透視圖；圖35是顯示圖34所示的用于揚(yáng)聲器系統(tǒng)封閉管的截面簡圖，在一端為有源件，在另一端為無源件，管由鋁制作，也可以有翅板以利于冷卻；圖36是顯示的第一實(shí)施方式的低外形、上方懸掛、淺薄的揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)視圖，圖36A為未激勵(lì)的位置，圖36B為在最大向外的偏移位置，而圖36C為最大向內(nèi)的偏移位置；圖37是顯示的第二實(shí)施方式的低外形、上方懸掛、淺薄的揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)視圖，圖37A為未激勵(lì)的位置，圖37B為在最大向外的偏移位置，而圖37C為最大向內(nèi)的偏移位置；圖38是顯示設(shè)計(jì)的第三實(shí)施方式的低外形、上方懸掛、淺薄的揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)視圖，圖38A為未激勵(lì)的位置，圖38B為在最大向外的偏移位置，而圖38C為最大向內(nèi)的偏移位置；
圖39是顯示圖36A中的改進(jìn)懸掛的實(shí)施方式的視圖；圖40是顯示圖36A中的第二改進(jìn)懸掛和改進(jìn)振動(dòng)膜結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式的視圖；圖41是顯示圖36A第三改進(jìn)懸掛和第二改進(jìn)振動(dòng)膜結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式視圖，圖41A為未激勵(lì)的位置，圖41B為在最大向外的偏移位置，而圖41C為最大向內(nèi)的偏移位置；圖42是顯示設(shè)計(jì)的第一實(shí)施方式的低外形、在下方支撐的、淺薄的揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)的視圖，圖42A為未激勵(lì)的位置，圖42B為在最大向外的偏移位置，而圖42C為最大向內(nèi)的偏移位置；圖43是顯示設(shè)計(jì)的第二實(shí)施方式的低外形、在下方支撐的、淺薄揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)的視圖，圖43A為未激勵(lì)的位置，圖43B為在最大向外的偏移位置，而圖43C為最大向內(nèi)的偏移位置；圖44是顯示圖45用于可替換的音圈的附加機(jī)構(gòu)，圖44A為音圈附加件的分解透視圖，圖44B為在連接位置的圖44A的螺紋型導(dǎo)體的透視圖；圖45是顯示在具有可替換音圈的截面中的低外形、淺薄揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)的視圖，圖45A是顯示音圈外部到揚(yáng)聲器其余部分的視圖，圖45B是顯示安裝在揚(yáng)聲器中的音圈；以及圖46是顯示具有可替換錐體和音圈的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的揚(yáng)聲器截面視圖，圖46A是顯示去除錐體且說明錐形體和音圈的附加到揚(yáng)聲器其余部分的視圖，圖46B是顯示完全裝配好的揚(yáng)聲器。
具體實(shí)施例方式
圖7所示的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式。作為與揚(yáng)聲器支撐環(huán)100為一體的揚(yáng)聲器箱為在揚(yáng)聲器箱中的環(huán)形開口。揚(yáng)聲器箱壁的一個(gè)邊緣連接在其內(nèi)圓周上具有內(nèi)振動(dòng)膜106的內(nèi)環(huán)繞體114。在揚(yáng)聲器箱100的外壁處，外環(huán)繞體118與其固定到外振動(dòng)膜110的內(nèi)圓周連接。連接件(或體)124固定在兩個(gè)振動(dòng)膜106、110之間，以便由于密封箱中的頻率作為聲壓使兩個(gè)振動(dòng)膜同時(shí)且平行位移時(shí)，兩者一起平行移動(dòng)。內(nèi)、外環(huán)繞體114、118構(gòu)成為以便內(nèi)環(huán)繞體的108的拱體向內(nèi)凸出，同時(shí)，外環(huán)繞體118的拱120向外凸出。簡而言之，中心振動(dòng)膜106、110和連接件124只通過環(huán)繞體114、118以及在相反方向的環(huán)繞體凸出的拱體108、120支撐。
在正常的揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)中，只使用一個(gè)環(huán)繞體，例如，在揚(yáng)聲器錐體的圓周處，在用于正常半圓形環(huán)繞體的相對位移中具有恢復(fù)力的非線性特征?；貜?fù)力為回復(fù)揚(yáng)聲器部件到例如在運(yùn)輸期間和/或不使用揚(yáng)聲器時(shí)其中間位置的力。當(dāng)環(huán)繞體通過中心盤或揚(yáng)聲器錐體的位移延伸時(shí)，拱體內(nèi)表面與拱體外表面的非線性應(yīng)力產(chǎn)生很小但可察覺的失真。在此設(shè)置中，當(dāng)經(jīng)過同樣的壓力梯度時(shí)，由于聲波增加壓力的空氣不會以同樣的速度移動(dòng)振動(dòng)膜，，而是作為由于位移的不同速度使得振動(dòng)膜不移動(dòng)或緩慢移動(dòng)的結(jié)果，空氣開始壓縮并產(chǎn)生反射脈沖。當(dāng)無源聲輻射器的振動(dòng)膜暴露于由于音量的空氣壓力中時(shí)，使用兩個(gè)相對飾面的環(huán)繞體，通過使位移關(guān)系接近線性壓力而與聲波是正(例如，使振動(dòng)膜移出)還是負(fù)無關(guān)(例如，使振動(dòng)膜移入)，提供了相對于使用單個(gè)環(huán)繞體的有效的妥協(xié)方案和改進(jìn)。
例如，如圖10所示，彼此固定并實(shí)際沒有分離開的兩個(gè)相對飾面環(huán)繞體的使用對于先前技術(shù)的有利處在于，彈簧常數(shù)在從極端負(fù)極通過中間(或平衡條件)位置到極端正極移動(dòng)的整個(gè)范圍比只單獨(dú)使用一個(gè)環(huán)繞體時(shí)更接近直線。然而，在圖10的結(jié)構(gòu)中，環(huán)繞體環(huán)繞其圓周顫動(dòng)(定義為振動(dòng)膜的非均勻位移)，例如，如果聲壓波不垂直于振動(dòng)膜，而是與一側(cè)成銳角，則振動(dòng)膜的一側(cè)可以比另一邊優(yōu)先位移，至少此顫動(dòng)將立刻產(chǎn)生不需要的反射波以及與主頻率異相的聲音干涉。然而，在此無源聲輻射器直接相對單一的驅(qū)動(dòng)器或一組通常對稱設(shè)置的驅(qū)動(dòng)器安裝的情況，例如，在上述說明的Klasco專利中，圖10的結(jié)構(gòu)在只使用揚(yáng)聲器錐體的單個(gè)環(huán)繞體的整個(gè)結(jié)構(gòu)中，提供了如果不是明顯也是值得注意的優(yōu)點(diǎn)。此外，當(dāng)其可以在揚(yáng)聲器錐體提供基本橫向延伸表面的先前技術(shù)中，所述表面加強(qiáng)經(jīng)受的任意顫動(dòng)，振動(dòng)膜的平面提供了非橫向表面，在所述非橫向表面上，壓力波矢量的橫向分量使振動(dòng)膜橫向平移。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)具有消除顫動(dòng)問題的其它優(yōu)點(diǎn)，其通過使用兩個(gè)振動(dòng)膜106、110每個(gè)都具有其圓周的平行四邊形型的平行連接設(shè)置作為平行四邊形型連接的固定連接的兩端。第二組固定連接為環(huán)繞體114、118的外圓周固定到其上的對應(yīng)的內(nèi)、外壁。連接兩個(gè)固定連接的活動(dòng)連接為在中心振動(dòng)膜106、110的圓周和外環(huán)例如圖9中的134的內(nèi)圓周之間延伸的環(huán)繞體。由于兩個(gè)環(huán)繞體在有效等于彈性延伸的樞軸桿壁的端部平行固定，所以利用此結(jié)構(gòu)通過對顫動(dòng)作用產(chǎn)生另附加阻力可以減少任何顫動(dòng)。因此，例如如圖9所示，根據(jù)本發(fā)明的任何結(jié)構(gòu)，銳角進(jìn)入中心振動(dòng)膜的45度聲波通過兩組環(huán)繞體阻礙，以便出現(xiàn)垂直于振動(dòng)膜面的主線性運(yùn)動(dòng)。不完全限制直線前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)的中心振動(dòng)膜部件的運(yùn)動(dòng)嚴(yán)格地限制為只是垂直于缺少強(qiáng)橫向力矢量的振動(dòng)膜106、110的前后運(yùn)動(dòng)。同樣，振動(dòng)膜的平面剛性地阻礙具有平行于其表面的力矢量的壓力脈沖，而當(dāng)受到具有垂直于振動(dòng)膜面的方向量的力矢量的沖擊時(shí)，其很容易在垂直于其表面的方向移動(dòng)。這樣，可以構(gòu)成和使用改進(jìn)的無源聲輻射器。而在圖中顯示，內(nèi)、外振動(dòng)膜支撐開口的比基本相等，(即，其比接近1)，可以根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成無源聲輻射器，其較小的振動(dòng)膜連接開口與較大連接開口的比接近為0.8或更大(例如，在開口一側(cè)的距離“C”不同于距離“D”，較小與較大的比0.8)。
如圖7、8、9、10和11所示，無源聲輻射器的結(jié)構(gòu)很簡單。環(huán)繞體的外邊可以直接固定到密封腔，或可以固定到環(huán)繞體支撐環(huán)134，然后環(huán)繞體支撐環(huán)134也固定到揚(yáng)聲器封閉外殼130上。必須使一些件的組合容納外環(huán)并使中心從其中心位置自由移動(dòng)。
使用一系列環(huán)繞體142、144的另一結(jié)構(gòu)以確保此環(huán)繞體必須在單方向延伸的拱146、148。此結(jié)構(gòu)不是提供消除或基本消除先前提到的顫動(dòng)問題的先前技術(shù)的最佳方法。在圖所示的結(jié)構(gòu)中，彈簧常數(shù)不相等且彈簧常數(shù)的非線性曲線將通過使用環(huán)繞體而得以削弱，所述兩個(gè)環(huán)繞體的彈簧常數(shù)加劇其從線性的失真。
圖12是顯示根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，原來為一件的揚(yáng)聲器箱壁150具有通進(jìn)其中的環(huán)形槽，從而將中心件152與揚(yáng)聲器箱壁150分離。圓形的中心件152位于箱壁開口的中心，且寬輪廓珠狀填料(例如，硅橡膠)熔化在壁外開口的內(nèi)部和中心件152的外面之間。填料的截面形狀為以便其一旦其被固化即保持其彈性。顯示的截面形狀通常出現(xiàn)在希望進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的建筑連接之間的彈性密封中。
圖13顯示了被放置在中心件152和揚(yáng)聲器箱壁150之間的輻條型彈性件160，如上述圖12的說明。
圖14顯示了另一實(shí)施方式，一組兩個(gè)環(huán)繞體170、172提供了揚(yáng)聲器箱壁150和中心件152之間的彈性連接。如果優(yōu)選圓形，也可以根據(jù)本發(fā)明使用稍差的有效形狀，例如，可以使用多邊形或組合曲線形狀。優(yōu)選超過0.25英寸的中心件厚度以有助于保持直線運(yùn)動(dòng)并減少或消除可能發(fā)生的任何顫動(dòng)。
回顧圖3所示的曲線，其示出了根據(jù)本發(fā)明調(diào)音的無源聲輻射器的頻率響應(yīng)延伸可用頻率范圍從低可聽見到聽不見頻率范圍。所有可聽見的頻率范圍都可以聽到，而不可聽見的頻率例如地震或重?fù)袈暱梢酝ㄟ^此揚(yáng)聲器產(chǎn)生，以便當(dāng)使用者的環(huán)境受到此低頻率波的影響開始振動(dòng)時(shí)，使用者可以“感覺”到振動(dòng)。此揚(yáng)聲器增強(qiáng)裝置的使用很吸引富有經(jīng)驗(yàn)的使用者，以及觀看具有此低頻聲音特征的電影的一般觀眾。
本發(fā)明的一個(gè)方面還增強(qiáng)了聲音的性能。相對環(huán)繞體滾子之間的封閉空間可以產(chǎn)生減緩響應(yīng)的高壓第二箱體。減壓系統(tǒng)設(shè)置有允許留在兩個(gè)振動(dòng)膜之間的氣體通過端口孔具有與揚(yáng)聲器箱(或另外在揚(yáng)聲器箱外面)中同樣的壓力，所述端口孔足夠大以保持空氣速度在聲音速度的1％以下，大約每秒12英尺的速度值通過這些孔。由于這些數(shù)值在無源共振頻率處很差，此計(jì)算值對于最大偏移計(jì)算值為最佳。減壓口最好通過直接將空氣泄露進(jìn)揚(yáng)聲器箱的內(nèi)環(huán)繞體中的孔完成。
圖15、16和17是顯示可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的幾種氣孔(減壓系統(tǒng))。圖15以截面形式示出了通風(fēng)孔176，其設(shè)置成以通過框架184可以形成耐壓腔的中心體178、外彈性件(環(huán)繞體)180、內(nèi)彈性件(環(huán)繞體)182、以及外框架184之間的空氣空間提供一個(gè)或更多的通道。這些同樣的孔176在圖18中顯示為透視圖，且在圖19中再次顯示為截面透視圖。在具體的結(jié)構(gòu)中，其顯示為在使用時(shí)，孔176位于幾乎相對揚(yáng)聲器箱環(huán)繞的壁孔開口密封，其中無源聲輻射器可以固定在揚(yáng)聲器箱中。為了沒有噪音和不適當(dāng)衰減地進(jìn)行操作，必須在固定此結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器箱的孔和輻射器框架184面對其的圓周之間具有空間，以便空氣可以以聲速的2％以下自由通過。
圖16是顯示另一結(jié)構(gòu)的截面簡圖，其用于由于揚(yáng)聲器箱的壓力當(dāng)中心體前后運(yùn)動(dòng)時(shí)保持平行度，同時(shí)提供的改進(jìn)響應(yīng)和由于壓力極限的大移動(dòng)。一系列的孔(或槽)190在內(nèi)環(huán)繞體182的環(huán)孔周圍幾乎等間距地設(shè)置。在此結(jié)構(gòu)中的孔190開口向揚(yáng)聲器箱的內(nèi)部并起通風(fēng)孔作用，以防止壓力在環(huán)繞體含空氣的空間194周圍增大。在此結(jié)構(gòu)中外框架凸緣192為實(shí)心結(jié)構(gòu)。
圖17是顯示與圖16同樣結(jié)構(gòu)的截面簡圖。在此實(shí)施方式中，具有一系列在外環(huán)繞體180的圓環(huán)周圍幾乎等間距設(shè)置的孔(或槽)198。這些孔198的結(jié)構(gòu)也顯示在圖20中，其顯示了此結(jié)構(gòu)的透視圖。在此結(jié)構(gòu)中的孔198開口向揚(yáng)聲器箱的外部并起通風(fēng)孔的作用，以防止壓力在環(huán)繞體含空氣的空間198周圍增大。
圖19示出了無源聲輻射器相對其安裝到揚(yáng)聲器箱開口210的關(guān)系。在此結(jié)構(gòu)中，外框架184具有兩個(gè)凸緣，一個(gè)直徑較小的凸緣(其裝配進(jìn)揚(yáng)聲器箱開口210)和直徑較大密封到揚(yáng)聲器箱開口周圍表面的第二凸緣。
圖21、22、23和24是顯示包含驅(qū)動(dòng)器(揚(yáng)聲器)213的揚(yáng)聲器(高壓箱)箱以及具有固定到揚(yáng)聲器箱217(在這些情況下，框架密封到在箱體外具有放大器散熱件的所述箱體的開口)的放大器電路215的放大器框架的設(shè)置。這些揚(yáng)聲器的每個(gè)都包括用于容納根據(jù)本發(fā)明無源聲輻射器的開口。圖9、15、16和17是顯示和說明的無源聲輻射器定位于揚(yáng)聲器箱的無源聲輻射器的開口，并分別在圖21、22、23和24中進(jìn)行了顯示。
漸變環(huán)繞體滾子的輻射器結(jié)構(gòu)利用低外形、大行程無源聲輻射器的本發(fā)明一方面包括進(jìn)一步增強(qiáng)無源聲輻射器設(shè)計(jì)的漸變滾子系統(tǒng)的使用。
低頻率設(shè)備通過振動(dòng)膜的振動(dòng)傳播聲波。這些振動(dòng)膜以低頻振蕩。振蕩在振動(dòng)膜的中心具有最大偏移，振蕩穿過振動(dòng)膜成比例減小，在振蕩膜框架則沒有振蕩運(yùn)動(dòng)。與低音鼓相關(guān)的動(dòng)態(tài)振動(dòng)活動(dòng)對于說明振蕩振動(dòng)膜和傳播聲波之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系非常有用。
當(dāng)鼓手敲擊低音鼓的中心時(shí)，敲擊力使振動(dòng)膜向內(nèi)彎曲，以使振動(dòng)膜的形狀不再是平面，而且變形為接近錐形或球形。鼓內(nèi)的壓力增加并傳遞到鼓的另一邊，結(jié)果振動(dòng)膜向外運(yùn)動(dòng)。當(dāng)聲波前后彈動(dòng)時(shí)，其張力和相角使信號以諧波方式衰減。在任意固定頻率下，衰減時(shí)間直接與振動(dòng)膜直徑、張力和兩個(gè)振動(dòng)膜之間的距離有關(guān)。利用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備和方法提供了當(dāng)使用相對較小的12″和15 ″揚(yáng)聲器時(shí)，研究低音鼓聲音的機(jī)會。為了達(dá)到所需的條件，配置有揚(yáng)聲器的無源聲輻射器必須調(diào)低足夠的音并必須向外軸向移動(dòng)以產(chǎn)生同樣的空氣運(yùn)動(dòng)，即，在任意規(guī)定頻率的SPL嚴(yán)格地與在此頻率時(shí)空氣移動(dòng)的量有關(guān)。還必須保持音質(zhì)。音質(zhì)通過群時(shí)延進(jìn)行測量。群時(shí)延為說明在任意規(guī)定頻率時(shí)響應(yīng)時(shí)間延遲的時(shí)間對頻率的曲線。20Hz時(shí)20ms延遲稱為聽得見的失真。群時(shí)延與膜偏移直接成比例關(guān)系。大偏移將產(chǎn)生長的群時(shí)延。
用于揚(yáng)聲器中環(huán)繞結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子為使用單一的大環(huán)繞體，在圖25A中示出了其截面形狀。單環(huán)繞體提供了大的軸向行程，如果為橢圓截面(如圖所示的實(shí)線)則比相對使用圓形截面(如圖所示的虛線)行程更大。此結(jié)構(gòu)對于大的軸向運(yùn)動(dòng)具有較好的潛力，大的滾子直徑即使在很小的軸向偏移增量時(shí)也允許側(cè)向安置。用于接近橢圓形環(huán)繞結(jié)構(gòu)的相對偏移對相對力的曲線在圖25中顯示為曲線212。在小軸向位移(延伸)時(shí)回復(fù)力相對小，而當(dāng)延伸增加時(shí)快速增加。
環(huán)繞體結(jié)構(gòu)的第二個(gè)例子為使用眾所周知的“m”形環(huán)繞體(兩個(gè)或更多的邊靠邊環(huán)繞體)。圖25B顯示了三個(gè)較小滾子直徑環(huán)繞體以同心圓的形式連接在一起的此結(jié)構(gòu)，其目的是達(dá)到大偏移-如同圖25A顯示的單環(huán)繞體一樣-具有低外形。接近三個(gè)邊靠邊環(huán)繞體的偏移與相對力的曲線通過圖4中的曲線214顯示。在低偏移(延伸)尺寸的回復(fù)力大于圖25A中顯示的單一橢圓形環(huán)繞體的回復(fù)力。
使用單一大環(huán)繞體和三個(gè)小環(huán)繞體(圖25A和25B)的無源聲輻射器設(shè)置在松弛狀態(tài)的一組截面視圖分別顯示在圖26A和27A中，而在圖26B和27B中則分別顯示了其完全延伸狀態(tài)。這些無源聲輻射器設(shè)置值得注意的是當(dāng)其相對力與相對延伸曲線相對直(雖然為非線性)且相似時(shí)，軸向運(yùn)動(dòng)的偏移基本在整個(gè)中心件(220或221)和外框架224之間間隔距離均勻分布。即使在與小的聲壓級相關(guān)的小偏移時(shí)，此張力(延伸或偏移)的均勻分布與中心件的橫向(邊靠邊)不穩(wěn)定性(顫動(dòng))相關(guān)。而任何由小的偏移造成的不穩(wěn)定性都隨著偏移的量的增加而增加。
為了使根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備達(dá)到最佳，必須移動(dòng)大量的空氣，但可以使用最短最平的振動(dòng)膜，如低音鼓一樣。振動(dòng)膜的運(yùn)動(dòng)必須在邊即，振動(dòng)膜接近靜止的框架時(shí)均勻延遲。運(yùn)動(dòng)必須是軸向，而不是將引起產(chǎn)生可聽見失真的顫動(dòng)的側(cè)向運(yùn)動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式使用漸變滾子直徑的結(jié)構(gòu)，克服了先前說明的設(shè)置的缺陷，例如其截面形狀顯示在圖25C中。在此設(shè)置中，設(shè)置了三個(gè)一組的環(huán)繞體，外部的環(huán)繞體最大，內(nèi)部相對外部的環(huán)繞體逐漸減小。此設(shè)置提供了非均勻位置的具體延伸特性，其近似值顯示在圖25中的曲線216?；跐u變環(huán)繞體設(shè)置延伸的局部位置可以通過圖25中的曲線216與圖28、28A、28B和28C所示的中心件和環(huán)繞位置的相對運(yùn)動(dòng)理解。圖28中顯示了無源聲輻射器的松弛未延伸條件，在靜止條件下，虛線230與框架和中心件232的中心線相關(guān)，而線234提供了用于中間環(huán)繞體236位置的相對位置參考。在圖25中，此條件通過原點(diǎn)(位置0，0)表示。當(dāng)在圖28A中產(chǎn)生第一級偏移(延伸)時(shí)，三個(gè)相鄰環(huán)繞體整個(gè)硬度的相互關(guān)系使得周圍的環(huán)繞體238以第一相關(guān)速度延伸到其移動(dòng)極限，而中間環(huán)繞體236和內(nèi)環(huán)繞體240分別延伸地很小和根本不延伸。第一相關(guān)速度可以認(rèn)為為彈性常數(shù)的近似值，其與中心件從其位移距離242的靜止位置運(yùn)動(dòng)相關(guān)，所述第一相關(guān)速度顯示出中心件的運(yùn)動(dòng)是由于外環(huán)繞體238的延伸。中心件到此第一級的位移與從原點(diǎn)到圖25上確定的鄰近的垂直參考線244曲線的角的曲線216部分相關(guān)。如果中心件整個(gè)可獲得的移動(dòng)為100％，在此例子中與1.0相關(guān)，則可以從圖25看出，由于主要延伸的相對移動(dòng)，外環(huán)繞體的移動(dòng)超過整個(gè)可獲得移動(dòng)的60％。因此所有小偏移和即使中間尺寸的中心件的偏移出現(xiàn)在外環(huán)繞體中的外圓周，因此基于延伸提供了局部位置。在圖28A中顯示的距離242近似與參考線244相關(guān)的曲線位置相關(guān)。
在圖28A中，參考線246在圖28A中的第一級延伸與內(nèi)環(huán)繞體240的位置相關(guān)。
圖28B示出了無源聲輻射器的中心件232的第二級延伸。在此情況下，原來已經(jīng)拉伸到其移動(dòng)極限的外環(huán)繞體238不再拉伸。中心件另外移動(dòng)通過距離248，主要通過中間環(huán)繞體236延伸，而剛性內(nèi)環(huán)繞體240進(jìn)行很小延伸。需要拉伸中間環(huán)繞體(剛性)增加的力使得相對中心件運(yùn)動(dòng)的曲線216拐一個(gè)角(在244)，并以增速向上移動(dòng)到與圖25上的參考線250相對應(yīng)的曲線位置。在此位置，中間環(huán)繞體236已經(jīng)達(dá)到其移動(dòng)極限。相對應(yīng)中心件232底部的垂直位置的參考線252在此第二級位置顯示在圖28B中。
圖28C示出了中心件232完全延伸的第三級位置，顯示了圖28B中所示的第二級位置的垂直移動(dòng)距離。為了達(dá)到此位置，由于外環(huán)繞體238和中間環(huán)繞體236兩者已經(jīng)達(dá)到其移動(dòng)極限，所以只有內(nèi)環(huán)繞體經(jīng)受拉伸。此拉伸經(jīng)過距離254，其對應(yīng)于曲線216到參考線250右邊的部分。曲線216再轉(zhuǎn)一個(gè)角(在250處)并要求顯著地增加力對延伸的比以達(dá)到充分移動(dòng)。漸變滾子結(jié)構(gòu)的一般整體特性的結(jié)果顯示出相似的整體外觀，由于基于延伸的局部位置，實(shí)際性能完全減少了顫動(dòng)(如聲音失真)在低聲壓級被聽到的可能性，而不會不適當(dāng)?shù)叵拗茻o源諧振器的能力，以便在相對高聲壓級產(chǎn)生共振而沒有可聽見的失真，從而可以改善音質(zhì)。
如圖28所示，相鄰環(huán)繞體間隔之間的系列通風(fēng)孔允許等壓和/或通風(fēng)。在下面將說明幾種其它結(jié)構(gòu)。
與位于靠近振動(dòng)件中心的環(huán)繞體相比，最靠近圓周的環(huán)繞體的尺寸與兩個(gè)重要因素有關(guān)1.正如用于下一個(gè)鄰近環(huán)繞體的偏移范圍開始更大的相對運(yùn)動(dòng)一樣，最靠近圓周(鄰接框架)的環(huán)繞體的線勁度(linear stiffness)將接近最大偏移。這就要產(chǎn)生失真自由響應(yīng)。如果此不受重視，諧波失真將壓倒基礎(chǔ)信號并將產(chǎn)生單一音調(diào)外的復(fù)雜信號。
2.外滾子直徑，由于此活塞直徑涉及用于具體活塞和滾子直徑的運(yùn)動(dòng)量。第二(外部內(nèi))滾子直徑和第二活塞直徑以相似的方式相聯(lián)系。此外，外滾子直徑和內(nèi)滾子直徑彼此以成比例的方式相聯(lián)系，以便外滾子大于緊隨的球或錐形(例如，內(nèi)滾子的直徑不大于直接鄰接的外滾子直徑的80％)的弧形的內(nèi)滾子。一旦選擇外振動(dòng)膜直徑(Do-外直徑)(參見圖25)和與外活塞(到選擇的環(huán)繞體外部的直徑)相關(guān)的最大偏移距離并設(shè)定漸變滾子設(shè)置的結(jié)構(gòu)。由于最大軸向移動(dòng)接近等于相應(yīng)滾子直徑(dro-滾子外徑)的70％，設(shè)定滾子直徑的比(Do/dro)和到下一外滾子內(nèi)部的振動(dòng)膜的距離近似符合Do減去dro。利用三個(gè)環(huán)繞體的例子，中間環(huán)繞體具有活塞直徑(Dm-中間直徑)和相應(yīng)的滾子直徑(drm-中間滾子直徑)，以便環(huán)繞體向中心逐漸變小，比率(Do/dro)＝(Dm/drm)保持正確。實(shí)際這些幾何量的比率依賴于材料的性質(zhì)和過渡變化，因此只是近似相等而不是真正相等。根據(jù)空氣量的移動(dòng)和速度(即，環(huán)繞體剛度)對于下一個(gè)滾子直徑具有一個(gè)最佳值。
圖29是顯示根據(jù)本發(fā)明的漸變無源滾子實(shí)施方式的截面簡圖。其中對稱固定在相對方向的環(huán)繞體通過一系列平滑松弛的過渡256、258、260連接以避免材料集中以及由于此材料的集中與應(yīng)力和應(yīng)變相關(guān)的延長斷續(xù)。
在長行程期間，留在振動(dòng)膜之間的空氣可能具有降低響應(yīng)的高壓次生箱體。為了消除此問題，空氣通風(fēng)孔制作在振動(dòng)膜內(nèi)部(與上述相同)。通風(fēng)孔必須具有足夠的窗口面積以允許空氣以不大于12英尺/每秒(接近聲速的1％)的速度穿過。這些孔必須對稱以便其不偏置于環(huán)繞體。圖30顯示了圖29的改進(jìn)結(jié)構(gòu)，以具有通過幾個(gè)環(huán)繞體的面的通風(fēng)孔262、264、266，與上述用于單個(gè)環(huán)繞體的設(shè)置相同(例如圖20)。
圖31顯示了漸變滾子設(shè)置的截面膜簡圖，如同先前所述，中心件和框架的垂直厚度較大，降低了側(cè)面運(yùn)動(dòng)和相關(guān)失真的可能性。為了防止環(huán)繞體的倒塌(彎曲)，一起設(shè)置了一系列包括配置環(huán)繞體滾子頂峰之間的凹底的垂直圓筒的垂直間隔268、270。這些間隔268、270可以為薄邁拉(Mylar)板或其作用只是保持在彼此等距的上、下環(huán)繞體相應(yīng)連接的其它可比較材料?？傮w上說，除非避免相位和倒塌條件，優(yōu)選具有間隔以便如此輕微以至于環(huán)繞體的顫動(dòng)反應(yīng)與沒有間隔的情況不產(chǎn)生變化。
圖32提供了圖31所示的通風(fēng)結(jié)構(gòu)。通風(fēng)為穿過間隔268、270壁的孔272、274，其具有一組圓周凸緣孔276，其提供表面面積以允許空氣運(yùn)動(dòng)而不會產(chǎn)生對此運(yùn)動(dòng)的可聽見覺察。
圖33表示了圖32所示實(shí)施方式的物理實(shí)現(xiàn)形式。圓周凸緣孔276顯示分布在圓周凸緣周圍，與圖32說明的結(jié)構(gòu)相關(guān)的漸變的環(huán)繞體滾子直徑278、280、282也顯示在其中。
管的設(shè)置根據(jù)本發(fā)明的另一結(jié)構(gòu)，在圖34和35中顯示了揚(yáng)聲器和無源聲輻射器的外殼。與圖21、22、23和24的揚(yáng)聲器箱不同，揚(yáng)聲器外殼為特別的管形狀。圖35中驅(qū)動(dòng)器(揚(yáng)聲器)312在一端，而根據(jù)本發(fā)明無源聲輻射器314在另一端。也可以使用如圖9、15、16、17、29、30、31、32和33所示和說明的無源聲輻射器。對于揚(yáng)聲器音圈失效的最大原因之一在于由于高溫的脆性和絕緣的衰弱。在封閉的箱體系統(tǒng)中，在內(nèi)、外之間沒有空氣傳遞，熱能也不能很快散發(fā)。在本結(jié)構(gòu)中，包括揚(yáng)聲器和驅(qū)動(dòng)器的管316由鋁制作，并制作為配置有圓周肋板318以增強(qiáng)冷卻。測量表明，當(dāng)周圍環(huán)境溫度大約在70°F時(shí)，在適當(dāng)揚(yáng)聲器功率級時(shí)管內(nèi)的空氣溫度顯示下降了5°F。此降低對于音圈溫度很顯著。當(dāng)放大器(例如320)也安裝在管中時(shí)，由于使用高熱傳導(dǎo)材料如鋁，空氣溫度的下降將更顯著。
低外形、淺薄揚(yáng)聲器實(shí)施方式本發(fā)明的各種實(shí)施方式都允許設(shè)計(jì)者在規(guī)定安裝深度使空氣具有最大的運(yùn)動(dòng)量，并具有在電磁環(huán)境中使與非運(yùn)動(dòng)零件的固定機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)置相互補(bǔ)的運(yùn)動(dòng)零件(即，振動(dòng)膜、懸掛體和音圈)的操作最佳化，的設(shè)置。在一個(gè)實(shí)施方式中，此發(fā)明允許設(shè)計(jì)者具有與可獲得的安裝深度最佳化的總體偏移(向外/向內(nèi)的限幅)。例如，本發(fā)明允許設(shè)計(jì)者形成可以安裝在與3.5″同樣小安裝深度的15″直徑的揚(yáng)聲器，振動(dòng)膜的偏移接近±1″，而具有同樣尺寸工作活塞的傳統(tǒng)揚(yáng)聲器需要6″到7″的安裝深度。
圖36A到45B說明了安裝在淺薄、小間隙位置的本發(fā)明各種低外形淺薄揚(yáng)聲器的實(shí)施方式。為了更簡單地理解這些實(shí)施方式的每一個(gè)，在各種圖中，同樣的零件用同樣的標(biāo)號表示。那些改進(jìn)的和具有同樣或相似作用的部件具有與第一次使用的不具有符號的同樣標(biāo)號，對每次改變，將增加一個(gè)或多個(gè)符號到標(biāo)號中。
圖36顯示了低外形、上方懸掛、淺薄揚(yáng)聲器設(shè)計(jì)的第一實(shí)施方式，圖36A為在未激勵(lì)位置，圖36B為在最大向外偏移的位置，而圖36C為在最大向內(nèi)偏移的位置。其包括有固定到安裝位置的隔音板400的低外形框架或籃架402?；@架402具有“H”的底部厚度。在籃架402的底部中心為典型的懸掛磁鐵/音圈音頻電動(dòng)機(jī)，其具有向外延伸的厚度為“T”的向上延伸凸緣410的向上延伸的鋼環(huán)圈。固定在環(huán)圈410凸緣上的為具有比環(huán)圈的向上延伸部分的直徑大的中心孔的圓環(huán)磁鐵406，磁鐵406具有2α的厚度。在磁鐵406的頂部為具有與磁鐵406的直徑幾乎同樣的外、內(nèi)直徑的鋼環(huán)408，環(huán)408也具有厚度“T”。
另外，具有剛性基本為平面的振動(dòng)膜404，其中平面面積的直徑比磁鐵406的外直徑更大。振動(dòng)膜404的外邊最大邊緣顯示具有“V”型的外邊，其向下延伸并以接近60°遠(yuǎn)離，然而，此具體的角度對此設(shè)計(jì)來說不是重要的。振動(dòng)膜404的理想制作材料為如蜂窩狀薄鋁，或其它合成或非合成的輕型材料。振動(dòng)膜404懸掛有兩個(gè)匹配的環(huán)繞體具有連接到振動(dòng)膜“V”型邊向外延伸的支腳頂部的內(nèi)邊，連接到籃架402最外凸緣頂部外邊的向上延伸的柔性環(huán)繞體418；以及具有連接到振動(dòng)膜“V”型邊內(nèi)支腳底部的內(nèi)邊，以及連接到最外凸緣頂部下面的籃架402內(nèi)的點(diǎn)上的外邊向下延伸的柔性環(huán)繞體420。環(huán)繞體418和420以此方式安裝，所以，實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)聲器向內(nèi)、向外行程的最大線性。在環(huán)繞體418和420連接點(diǎn)之間，通風(fēng)孔426環(huán)繞籃架402圓周形成。連接到振動(dòng)膜404下中心的為環(huán)繞鋼環(huán)圈410向上延伸部分松散配合的音圈412，音圈412的線圈的最上圈間隔振動(dòng)膜的內(nèi)表面下面為0.5α，在此懸掛結(jié)構(gòu)中，線圈繞線具有2α的高度。通過制作與磁鐵同樣厚度的線圈繞線的高度，可以在振動(dòng)膜的每個(gè)激勵(lì)和未激勵(lì)的位置最小化揚(yáng)聲器的整個(gè)高度。對于圖36A、36B和36C的每個(gè)視圖以及每個(gè)實(shí)施方式將在下面予以說明，振動(dòng)膜的厚度將增加每種說明狀態(tài)中同樣量到揚(yáng)聲器的整體高度，由于振動(dòng)膜的厚度可以根據(jù)使用的材料改變，所以為便于比較，振動(dòng)膜的厚度不包括在高度計(jì)算值中。
圖36A說明了當(dāng)沒有電流流過音圈412情況下?lián)P聲器沒有被驅(qū)動(dòng)時(shí)，此揚(yáng)聲器實(shí)施方式各種組成的位置。在此位置，環(huán)繞體418、420處于松弛狀態(tài)，線圈繞線的下半部分相對磁鐵上半部分，振動(dòng)膜404的內(nèi)表面與環(huán)408的上表面間隔距離α。因此，揚(yáng)聲器的整個(gè)高度為振動(dòng)膜404和環(huán)408之間的間隔α，加上環(huán)408的厚度T，加上磁鐵406的高度2α，加上凸緣410的厚度T，加上籃架402底部的厚度H，其總和為3α+2T+H。
在圖36B中，揚(yáng)聲器在最大向外延伸位置，環(huán)繞體都向上拉伸且音圈的底部線圈與環(huán)408的上表面一樣高。在此位置，揚(yáng)聲器達(dá)到最大可能高度。在此，環(huán)408和振動(dòng)膜之間的間隔為2.5α，線圈的高度2α，加上從振動(dòng)膜底部表面線圈最上圈的間隔0.5α。因此，在此狀態(tài)揚(yáng)聲器的整個(gè)高度為2.5α，加上環(huán)408和凸緣的厚度，每個(gè)為T為，和為2T，加上磁鐵的高度2α，加上籃架底部的厚度H，總和為4.5α+2T+H。
在圖36C中，揚(yáng)聲器在最大向內(nèi)延伸的位置，環(huán)繞體都向內(nèi)拉伸且通過揚(yáng)聲器向內(nèi)拉直接鄰接磁鐵406的音圈412的線圈整個(gè)高度通過與環(huán)408頂面接觸的振動(dòng)膜404內(nèi)表面進(jìn)行限制。應(yīng)該注意，圓槽414已經(jīng)設(shè)置在凸緣中，以防止音圈的底邊降至凸緣的最低點(diǎn)。在此位置，揚(yáng)聲器達(dá)到最小可能高度。該高度是磁鐵的厚度2α，加上環(huán)408和凸緣的厚度，每個(gè)為T，加上籃架底部的厚度H，總和為2α+2T+H。
應(yīng)該注意，懸掛系統(tǒng)418、420的最外邊和振動(dòng)膜404完全在磁鐵406的外直徑的外面，因此允許懸掛體在環(huán)408的頂表面的下面延伸，且環(huán)繞體420在圖36C所示的音圈和振動(dòng)膜的最大向內(nèi)偏移時(shí)幾乎延伸到籃架的底部。因此懸掛的操作深度不是揚(yáng)聲器籃架設(shè)計(jì)和揚(yáng)聲器的實(shí)際固定深度的限制因素。如同上述說明，安裝深度和錐形顫動(dòng)的控制在本發(fā)明的揚(yáng)聲器中相互關(guān)聯(lián)；懸掛體的外部分越靠近內(nèi)部分，顫動(dòng)增加的可能性就隨著揚(yáng)聲器的固定深度變得越淺。從圖36A、36B和36C可以看出，兩個(gè)環(huán)繞體418和420之間的間隔保持在各個(gè)振動(dòng)膜移動(dòng)的完全范圍中，因此最大限度地降低了顫動(dòng)的可能性。
圖39顯示了上方懸掛、低外形揚(yáng)聲器的第二實(shí)施方式，其與圖36A的結(jié)構(gòu)類似，差別在于環(huán)繞體418和20已經(jīng)用單個(gè)球囊422代替。在此結(jié)構(gòu)中，球囊422類似于自行車管，其最外側(cè)連接到籃架402的內(nèi)頂邊且相對側(cè)邊連接到振動(dòng)膜404“V”型邊的最外支腿的底部。以此方式安裝，球囊422的一部分如同環(huán)繞體418一樣向上延伸，而另一部分如同環(huán)繞體420一樣向下延伸進(jìn)籃架420。在操作中，球囊422與上述圖36A、36B和366所述的環(huán)繞體418和420相似的組合進(jìn)行操作。
在揚(yáng)聲器的操作的最小化期間，將球囊422的最外側(cè)連接到幾乎與振動(dòng)膜“V”型邊的最外支腿的下側(cè)為水平的籃架402內(nèi)的下部點(diǎn)。球囊422可以通過噴射造型法制作，且壁厚可以根據(jù)需要增加以達(dá)到所需性能。另外，為了降低在極限進(jìn)/出行程期間產(chǎn)生的內(nèi)壓力，球囊422可以具有環(huán)繞圓周的通風(fēng)孔以降低內(nèi)壓力，使存在于其中的空氣通過通風(fēng)孔426泄露進(jìn)安裝揚(yáng)聲器的空間。對于此實(shí)施方式的整個(gè)高度計(jì)算值與圖36A的第一實(shí)施方式相同。
圖40顯示了上方懸掛、低外形揚(yáng)聲器的第三實(shí)施方式，其與圖36A的結(jié)構(gòu)類似，并具有兩點(diǎn)改進(jìn)-振動(dòng)膜和內(nèi)、外環(huán)繞體的外邊形狀。此實(shí)施方式的振動(dòng)膜404的外邊具有兩個(gè)懸掛點(diǎn)，一個(gè)為稍微低于振動(dòng)膜404頂面的上端向外的小“V”型指狀體405，以及在磁鐵406直徑外向下延伸的指狀體407。向下延伸的指狀體407還具有形成到其端部的一個(gè)小的向外延伸的凸緣。與圖36A中的環(huán)繞體418類似，向外延伸的環(huán)繞體418′連接在小“V”型指狀體405的最外支腿和籃架402的頂凸緣之間。另外，類似于圖36A中的環(huán)繞體420的連接點(diǎn)，輻條422連接在向下延伸的指狀體407的小的向外延伸的凸緣和頂凸緣和通風(fēng)孔406下面的籃架內(nèi)的點(diǎn)之間。應(yīng)該注意，在此結(jié)構(gòu)中，與其中輻條錐形連接以與揚(yáng)聲器錐形的所需移動(dòng)相關(guān)的間距直接固定超過磁鐵上的傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)不同，輻條422整個(gè)安裝在磁鐵406外徑的外面。由于輻條422如圖40所示安裝到磁鐵406的側(cè)面，所以，消除了在傳統(tǒng)揚(yáng)聲器中需要附加的揚(yáng)聲器高度，由此降低了揚(yáng)聲器的整個(gè)高度，使低外形揚(yáng)聲器成為可能。在操作中，環(huán)繞體418′和輻條422與上述圖36A、36B和36C說明的環(huán)繞體418和420的組合相似地進(jìn)行操作。對于此實(shí)施方式的整個(gè)高度計(jì)算值與圖36A的第一實(shí)施方式相同。
圖37顯示了本發(fā)明的上方懸掛、低外形揚(yáng)聲器的第四實(shí)施方式?？梢钥闯觯藢?shí)施方式安裝了限定振動(dòng)膜最大向內(nèi)、向外移動(dòng)的截止塊。包括在此實(shí)施方式中的是具有安裝到揚(yáng)聲器安裝位置的隔音板400向外延伸的上凸緣的揚(yáng)聲器籃架402′?；@架402′具有底厚“H”。中心固定在籃架402′內(nèi)的是具有螺紋上端430的支柱428，支柱428的整個(gè)高度小于從底部到固定凸緣的籃架402′的高度。還包括磁性粘接到圓磁鐵406底部的鋼環(huán)408，圓磁鐵406磁性粘接到具有在上端分接的孔的圓鋼圈410′的凸緣。圓圈410′和環(huán)408的凸緣每個(gè)都具有厚度“T”，磁鐵406具有厚度2α′(注意在此圖中距離α′不必與圖36中的α相同)。圓圈410′螺旋旋進(jìn)支柱428頂部，懸掛在籃架底部上方的環(huán)/磁鐵/圓環(huán)408、406、410′部件具有基本同樣直徑。應(yīng)該注意，圓環(huán)和凸緣410′基本與圖36中的圓環(huán)410相同，并具有附加的分接中心孔，且與圖36的中心孔相反固定。
在此實(shí)施方式中，振動(dòng)膜404′由兩個(gè)部件組成-平凸緣頂圓盤413以及頂圓盤413連接到其頂部的圓形外殼409。圓形外殼409具有圓形的內(nèi)開口，其內(nèi)徑大于在籃架中開向開口的部件410、406、408′的直徑。具有基本等于音圈412的直徑的圓孔穿過外殼409的底部411的中心，其下端連接在外殼409的底孔內(nèi)。音圈412向上延伸并環(huán)繞鋼圈410′向下延伸的部分松散配合，音圈412的線圈的最下圈在底部分411內(nèi)表面上間隔0.5α′，在此懸掛結(jié)構(gòu)中繞線的線圈具有2α′的高度。另外，外殼409的內(nèi)深度為2α′。從外殼409徑向向外延伸的是在此顯示具有以接近45°向內(nèi)下切的外邊的環(huán)，然而，此下切角不是揚(yáng)聲器操作的必須的角度。外殼的向外延伸的環(huán)通過類似于圖36A所示的環(huán)繞體418、420連接到籃架的口部。
圖37A說明了當(dāng)沒有電流流過音圈412和當(dāng)揚(yáng)聲器沒有被驅(qū)動(dòng)時(shí)，此揚(yáng)聲器實(shí)施方式各種部件的位置。在此位置，環(huán)繞體418、420處于松弛狀態(tài)，音圈繞線的上半部分相對磁鐵的下半部分，振動(dòng)膜404′的板413的內(nèi)表面間隔凸緣410′的上表面為距離α′。因此，揚(yáng)聲器的整個(gè)高度為振動(dòng)膜404′和410′的上表面之間的距離α′，加上410′的厚度T，加上磁鐵406的高度2α′，加上環(huán)408的厚度T，加上環(huán)408和411的內(nèi)表面之間的間隔α′，加上411的厚度J，加上411和籃架底部的距離α′，加上籃架402′底部的厚度H，其總和為5α′+2T+J+H。
在圖37B中，揚(yáng)聲器在最大向外延伸的位置，環(huán)繞體都向上延伸，音圈412完全位于磁鐵406的內(nèi)徑內(nèi)，由于音圈412連接到411，與環(huán)408的下表面接觸的外殼409的底部411被拉進(jìn)此位置。應(yīng)該注意，圓槽416設(shè)置在凸緣中，以防止音圈繞線筒的頂邊降至凸緣的最低點(diǎn)。在411和408底部之間的接觸使振動(dòng)膜404′向上移動(dòng)停止。在此位置，揚(yáng)聲器達(dá)到最大可能高度。在此結(jié)構(gòu)中，揚(yáng)聲器的高度是振動(dòng)膜404′和410′之間的板的間隔2α′，加上410′和環(huán)408的厚度，每個(gè)為T，加上磁鐵406的高度2α′，加上411的厚度J，加上411和籃架底部的距離2α′，加上籃架402′底部的厚度H，其總和為6α′+2T+J+H。
在圖37C中，揚(yáng)聲器在最大向內(nèi)延伸的位置，由于環(huán)繞體都向內(nèi)延伸且音圈412的線圈整個(gè)高度完全從磁鐵406的內(nèi)徑內(nèi)退回，所以被411底面限制的揚(yáng)聲器向內(nèi)拉與籃架402′的底部接觸。在此位置，揚(yáng)聲器可以達(dá)到最小高度。此高度是410′和408的厚度，每個(gè)為T，加上磁鐵的高度2α，加上411的厚度J，加上籃架402′底部的厚度H，總和為4α′+2T+J+H。
圖38顯示了本發(fā)明的上方懸掛、低外形揚(yáng)聲器的第五實(shí)施方式。其與圖37的第四實(shí)施方式相同，唯一不同在于振動(dòng)膜的結(jié)構(gòu)給予揚(yáng)聲器同樣的高度，而與所有激勵(lì)等級的振動(dòng)膜位置無關(guān)?？梢钥闯?，此實(shí)施方式也安裝了限定振動(dòng)膜最大向內(nèi)、向外移動(dòng)的截止塊。假如只有振動(dòng)膜與圖37的實(shí)施方式不同，則在此只討論振動(dòng)膜的結(jié)構(gòu)。振動(dòng)膜404”與圖37的振動(dòng)膜404′類似，不同之處在于振動(dòng)膜404”不具有頂板413且與圖37的振動(dòng)膜404′的外殼411深度4α′相比，外殼411′的深度只為2α′。因此，圖38A、38B和38C每個(gè)都與圖37A、37B和37C類似，所有在同樣位置的部件在410′上都沒有板404′。
因此，在圖38A中揚(yáng)聲器的未激勵(lì)高度為410′和408每個(gè)的厚度，每個(gè)都為T，加上磁鐵406的高度2α′，加上環(huán)408和411′的內(nèi)表面之間的間隔α′，加上411′的厚度J，加上411′和籃架底部的距離α′，加上籃架402′底部的厚度H，其總和為4α′+2T+J+H。
在圖38B中，揚(yáng)聲器的最大向外激勵(lì)高度為410′和408每個(gè)的厚度，每個(gè)都為T，加上磁鐵406的高度2α′，加上411′的厚度J，加上411′和籃架底部的距離2α′，加上籃架402′底部的厚度H，其總和為4α′+2T+J+H。
同樣，在圖38C中，揚(yáng)聲器的最大向內(nèi)激勵(lì)高度為410′和408每個(gè)的厚度，每個(gè)都為T，加上磁鐵406的高度2α′，加上環(huán)408和與音圈412的繞線高度相同的411′的內(nèi)表面之間的間隔2α′，加上411′的厚度J，加上籃架402′底部的厚度H，其總和為4α′+2T+J+H。
圖41顯示了本發(fā)明的上方懸掛、低外形揚(yáng)聲器的第六實(shí)施方式。其與圖36的第一實(shí)施方式相同，在這兩個(gè)實(shí)施方式之間唯一的不同在于振動(dòng)膜的外邊以及振動(dòng)膜和揚(yáng)聲器籃架之間的懸掛體。此實(shí)施方式的各種高度與第一實(shí)施方式相同。
此實(shí)施方式的振動(dòng)膜404″″具有兩個(gè)尖端、水平延伸的分叉，振動(dòng)膜404″″的上表面形成分叉的第一叉，第二叉428與第一叉間隔開并位于第一叉的下面。在環(huán)繞體418和420的位置，本發(fā)明實(shí)施方式采用了單一支撐球囊424，其具有用于連接到向外延伸的籃架402的凸緣的第一固定臺430，以及在從臺430在球囊的相對側(cè)面上向外延伸的第二固定臺432。臺432的尺寸適合安裝并捕獲在振動(dòng)膜404″″的外邊上的叉426和428之間的空間中。在圖41A顯示的揚(yáng)聲器的未激勵(lì)狀態(tài)中，與圖36A中的環(huán)繞體418和420相同，基本相等的球囊424的尺寸部分從籃架402向上延伸并向下進(jìn)入籃架402。從圖41B中顯示的最大向外激勵(lì)狀態(tài)和圖41C中顯示的最大向內(nèi)激勵(lì)狀態(tài)可以看出，球囊424以圖36B和36C中環(huán)繞體418和420同樣的方式延伸。因此，此實(shí)施方式的性能基本與圖36的第一實(shí)施方式相同。
圖42顯示了本發(fā)明的第一向上懸掛、低外形揚(yáng)聲器的實(shí)施方式。此實(shí)施方式與圖36的懸掛實(shí)施方式類似，只有三個(gè)變化。一個(gè)變化是具有2α(圖36)高度的磁鐵406用在同樣結(jié)構(gòu)位置的“M”(圖42)高度的磁鐵406′替換。第二個(gè)變化是具有“T”(圖36)厚度的鋼環(huán)408用2α(圖42)厚度的鋼環(huán)408′替換。第三個(gè)變化是為2α高、在振動(dòng)膜404(圖36)下側(cè)下面間隔0.5α線圈繞線的音圈412用為0.5α高、在振動(dòng)膜404(圖42)下側(cè)下面間隔2α的線圈繞線的音圈412′替換。由于這些變化，圖42A、42B和42C的下方懸掛、低外形揚(yáng)聲器以與圖36A、36B和36C的上方懸掛、低外形揚(yáng)聲器同樣的方式進(jìn)行操作，具有同樣揚(yáng)聲器整體高度的每個(gè)位于激勵(lì)/非激勵(lì)的位置的揚(yáng)聲器在圖36A、36B和36C以及圖42A、42B和42C中分別進(jìn)行了說明。
具體地說，在圖42A中，整個(gè)高度為在振動(dòng)膜404側(cè)面下面和環(huán)408′頂側(cè)之間的間隔高度α，加上環(huán)408′的厚度2α，加上磁鐵406′的高度“M”(等于“T”)，加上414上凸緣的厚度“T”，加上籃架402底部的厚度“H”，整個(gè)高度為3α+T+M+H，其等于圖36A中的3α+2T+H。
在圖42B中，整個(gè)高度為自振動(dòng)膜下側(cè)的音圈412′的繞線的間隔為2α，加上線圈繞線的高度0.5α，加上環(huán)408′的厚度2α，加上磁鐵406′的高度“M”(等于“T”)，加上414上凸緣的厚度“T”，加上籃架402底部的厚度“H”，整個(gè)高度為4.5α+T+M+H，其等于圖36B中的4.5α+2T+H。
在圖42C中，整個(gè)高度為自振動(dòng)膜下側(cè)的音圈412′的繞線的間隔或環(huán)408′的厚度為2α，加上磁鐵406′的高度“M”(等于“T”)，加上414上的凸緣的厚度“T”，加上籃架402的底部的厚度“H”，整個(gè)高度為2α+T+M+H，其等于圖36C中的2α+2T+H。
在圖43中說明了本發(fā)明的下方懸掛、低外形揚(yáng)聲器的第二實(shí)施方式。此實(shí)施方式也與圖36的懸掛實(shí)施方式類似，對于揚(yáng)聲器的結(jié)構(gòu)只有兩個(gè)變化。一個(gè)變化是用具有在振動(dòng)膜404下側(cè)下面以0.5α高、2α間隔線圈繞線的音圈412′(圖43)替換具有2α高、在振動(dòng)膜404下側(cè)下面以0.5α間隔線圈繞線的音圈412(圖36)。另一個(gè)變化是用具有與磁鐵406相反的凸緣的第二鋼圈408″替換鋼環(huán)408(圖36)。第二鋼圈408″的圈部分具有基本與磁鐵406的內(nèi)徑相同的外徑，以及基本小于410的圈部分外徑的外徑，因此在明顯比音圈412′的固定環(huán)厚度寬的兩個(gè)圈之間留有空間。第二鋼圈408″的圈部分向下延伸到磁鐵的內(nèi)表面，幾乎磁鐵的整個(gè)高度留有第二鋼圈408″的底端和410的凸緣上表面之間的空間。第二鋼圈408″的圈部分具有厚度“T”，其與圖36中的環(huán)408的厚度相同。第二鋼圈408″的圈部分需要繞線延伸磁鐵406上端極(典型認(rèn)為是北極)的效果進(jìn)入通過音圈412′橫斷的空間，以允許揚(yáng)聲器以下方懸掛的結(jié)構(gòu)進(jìn)行操作。
圖45顯示了具有替換音圈的揚(yáng)聲器實(shí)施方式，其它的揚(yáng)聲器與圖40中顯示的揚(yáng)聲器類似。在圖45A中，該圖的上部分顯示了可拆卸/可替換的音圈部件，并在該圖的下部分為裝配的揚(yáng)聲器的其它部件。除圖40所顯示的之外，圖45A的下部分也包括與從音圈位置上面中心移出的振動(dòng)膜404類似的改進(jìn)振動(dòng)膜434。振動(dòng)膜434的中心孔的直徑稍微大于顯示在圖45A的上部分的音圈412″的直徑。在振動(dòng)膜434中形成的中心孔邊為分叉的傳導(dǎo)內(nèi)螺紋環(huán)446，其將在下面進(jìn)行更充分地說明。這樣，環(huán)446的左側(cè)電連接到鑄模成振動(dòng)膜的傳導(dǎo)體436并穿過左側(cè)上的環(huán)繞體418′和輻條422之間的空間，然后連接到設(shè)置為連接到放大器的連接器440，以便將信號施加到音圈。同樣，環(huán)446的右側(cè)電連接到鑄模成振動(dòng)膜的傳導(dǎo)體438并穿過右側(cè)上的環(huán)繞體418′和輻條422之間的空間，然后連接到也設(shè)置為連接到放大器的連接器440，以便將信號施加到音圈。
在圖45A上部分中的音圈部件包括在典型音圈繞線筒上的線圈繞線的音圈412″。線圈的一個(gè)導(dǎo)線436顯示為延伸到左側(cè)上的繞線筒頂部，而線圈的另一導(dǎo)線顯示為延伸到右側(cè)上的繞線筒頂部，環(huán)繞音圈繞線筒的頂部為分叉的傳導(dǎo)外螺紋環(huán)444，其將在下面進(jìn)行更充分地說明。環(huán)444的左傳導(dǎo)半具有連接到其的導(dǎo)線436，而環(huán)444的右傳導(dǎo)半具有連接到其的導(dǎo)線438。然后，覆蓋繞線筒頂部的是當(dāng)音圈412″如圖45B所示安裝時(shí)封閉振動(dòng)膜434中心的圓蓋434′。音圈412″如下安裝，首先通過振動(dòng)膜434中的中心孔插入繞線筒下端，然后將環(huán)444螺旋進(jìn)環(huán)446并將環(huán)444的左半部定位在相對環(huán)446左半部的繞線筒上，然后使環(huán)444的右半部與環(huán)446的右半部接觸。當(dāng)如此定位時(shí)，導(dǎo)線436電連接，利用線436和連接器440通過環(huán)444和446的左半部，同樣，導(dǎo)線438電連接，利用線438和連接器442通過環(huán)444和446的右半部。
環(huán)444和446的具體結(jié)構(gòu)顯示在圖44A和44B中。在圖44A中，可以看出環(huán)444由用非導(dǎo)體件445(例如，塑料或環(huán)氧樹脂)形成環(huán)連接在一起的左、右半部分組成。在圖44A中還相對環(huán)444以分解關(guān)系顯示了環(huán)446的截面446L和446R。在圖44B中，顯示了環(huán)446的兩半部分裝配成環(huán)444，用非傳導(dǎo)件448連接兩半部分，同時(shí)使一半與另一半電絕緣。
圖46提供了用可拆卸/可替換的錐形或音圈或兩者以說明揚(yáng)聲器的第二實(shí)施方式。當(dāng)觀看圖46的傳統(tǒng)揚(yáng)聲器時(shí)，同樣的技術(shù)可以用于低外形揚(yáng)聲器。圖46A顯示了此實(shí)施方式揚(yáng)聲器的分解透視圖，而圖46B顯示了完全裝配的同樣揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器用籃架502的凸緣固定在隔音板500上。顯示在籃架底部的是磁鐵部件504。在籃架和以上磁鐵504內(nèi)為帶有中心圓筒512的輻條部件506，中心圓筒512具有在其上端環(huán)繞的外螺紋514。圓筒512和螺紋514可以由非傳導(dǎo)材料制作，或螺紋514可以為如圖44B所示的傳導(dǎo)環(huán)446。在圓筒512的左側(cè)，傳導(dǎo)線(未示出)從螺紋514延伸，通過輻條506到達(dá)設(shè)置為連接到同樣音頻源的外連接器。這些線和外連接器的目的將很快變得很清晰。延伸在凸緣以上的是具有凹半環(huán)槽532的輪緣。
還包括的是具有連接到錐形外邊的環(huán)繞體528的錐形526。在錐形526中心以下的是在繞線筒上的音圈520，一根導(dǎo)線522從線圈在繞線筒的左側(cè)向上延伸，再到錐形的下側(cè)，在繞線筒的右側(cè)，線圈的另一導(dǎo)線524向上延伸到錐形的下側(cè)。繞線筒既可以永久地固定到錐形的下側(cè)，也可以用環(huán)444(圖44A)螺旋進(jìn)連接到錐形下側(cè)的環(huán)446固定到繞線筒的頂邊。
另外連接到錐形下側(cè)、繞線筒外、隔開繞線筒一段距離的是向下延伸的圓筒，其為繞線筒的近似三分之一長度，近似在其下端具有內(nèi)螺紋該圓筒包括分別在其錐形端與導(dǎo)線522和524連接的左傳導(dǎo)部分516和右傳導(dǎo)部分518。傳導(dǎo)部分516和518可以為環(huán)如環(huán)446的左右側(cè)，或?qū)Ь€522和524可以從錐形向下延伸進(jìn)傳導(dǎo)部分516和518的內(nèi)螺紋。
此揚(yáng)聲器裝配的最后步驟是將錐形/音圈部件下降到籃架502的口部，音圈的繞線穿過由輻條支撐的中心圓筒，線圈的繞線延伸到磁鐵部件。錐形/音圈部件通過匹配連接到具有外螺紋的錐形的圓筒內(nèi)螺紋連接到圓筒/輻條部件，同時(shí)注意錐形/音圈部件的位置，以便導(dǎo)線522和524分別連接到外連接器510和508。一旦音圈如此定位，則裝配的最后步驟為將環(huán)繞體528的外邊在相對凹半圓槽532的籃架凸緣上放置到輪緣的外面。然后，彈性環(huán)530環(huán)繞放置，以便定位環(huán)繞體的外邊以位于槽532中的環(huán)繞體的邊緣，并通過彈性環(huán)保持在此位置。
利用此設(shè)計(jì)的揚(yáng)聲器，此揚(yáng)聲器的使用者既可以更換其需要的錐形音圈，也更換損壞的環(huán)繞體。另外，使用者可以利用不同的設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)相互交換錐形和/或音圈，以產(chǎn)生不同的來自揚(yáng)聲器的音頻響應(yīng)和聲音。
雖然本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)幾個(gè)具體的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)為本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員在形式和細(xì)節(jié)上做出各種變化，而不會脫離由權(quán)利要求所限定的保護(hù)范圍和主題精神。顯而易見地，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以將本發(fā)明討論的相對于無源聲輻射器的技術(shù)延伸到有源揚(yáng)聲器，也可以將上述討論的有關(guān)有源揚(yáng)聲器的技術(shù)延伸到無源聲輻射器。這是因?yàn)?，無源聲輻射器基本與不具有用于驅(qū)動(dòng)無源聲輻射器的振動(dòng)膜的電磁電機(jī)的揚(yáng)聲器相同。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬權(quán)利要求及其等同物的范圍所限定。
權(quán)利要求
1.一種淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其具有基本為平的剛性件，此剛性件形成為以便其允許雙懸掛系統(tǒng)；其通過預(yù)定的距離隔開；其外圓周連接到框架，同時(shí)在其中心部件保持最小的外形，以便其不與預(yù)定的偏移產(chǎn)生干涉；從而，所述剛性件通過裝置連接到移動(dòng)音圈，從而使此音圈具有預(yù)定值的繞線高度；并在磁場中以預(yù)定間隔和預(yù)定高度向內(nèi)和向外運(yùn)動(dòng)；以便在充分偏移處預(yù)定懸掛體、預(yù)定音圈高度以及預(yù)定間隔，允許預(yù)定的剛性件運(yùn)動(dòng)到最大/最小位置，同時(shí)在保持最小的安裝深度的同時(shí)在充分偏移處保持與靜止件的電磁耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于所述磁鐵部件放置在籃架內(nèi)，以便實(shí)現(xiàn)最大的偏移和最小的安裝深度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，磁鐵部件通過桿向外延伸，以便其使安裝深度最小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于所述剛性件具有用于磁鐵的中空結(jié)構(gòu)，以便在最大向內(nèi)行程和最大向外行程期間，此剛性件限制損壞音圈和過度偏移的運(yùn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述剛性件允許多于兩個(gè)懸掛體連接到所述框架上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于所述磁鐵部件放置在籃架內(nèi)，以便實(shí)現(xiàn)最大限度的偏移和最小的安裝深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述磁鐵部件通過桿向外延伸，以便其使安裝深度最小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于所述剛性件具有用于磁鐵部件的中空結(jié)構(gòu)，以便在最大向內(nèi)行程和最大向外行程期間，此剛性件限制損壞音圈和過度偏移的運(yùn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)懸掛件由多孔材料制作。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述內(nèi)懸掛件由多孔材料制作。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淺安裝的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，其特征在于，所述框架具有通風(fēng)結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種對稱負(fù)載、淺懸掛的具有剛性振動(dòng)膜的揚(yáng)聲器，剛性振動(dòng)膜具有大于驅(qū)動(dòng)振動(dòng)膜的磁鐵直徑的最小直徑，因此允許振動(dòng)膜的懸掛體在音圈和振動(dòng)膜最大向內(nèi)偏移量上幾乎延伸到揚(yáng)聲器籃架的底部，以便懸掛操作深度不是揚(yáng)聲器整個(gè)高度的限制因素。懸掛系統(tǒng)的元件設(shè)計(jì)為最大化懸掛體內(nèi)、外部分之間的間隔，因此最大限度地降低了揚(yáng)聲器中顫動(dòng)的可能性。揚(yáng)聲器的設(shè)計(jì)在規(guī)定結(jié)構(gòu)的安裝深度使空氣的運(yùn)動(dòng)最大化，具有使與非運(yùn)動(dòng)部件的固定機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)置相互補(bǔ)的運(yùn)動(dòng)部件的操作在上方懸掛或下方懸掛設(shè)置中最佳化的設(shè)置。設(shè)計(jì)也適于使用者可以替換音圈或錐形體。
文檔編號H04R1/28GK1625917SQ03802866
公開日2005年6月8日 申請日期2003年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月28日
發(fā)明者約瑟夫·雅各布·沙希歐尼 申請人:約瑟夫·雅各布·沙希歐尼