具有亥姆霍茲共振器的揚(yáng)聲器的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有亥姆霍茲共振器的揚(yáng)聲器
[0001]本發(fā)明涉及一種揚(yáng)聲器，具體涉及一種具有亥姆霍茲共振器的揚(yáng)聲器。
[0002]揚(yáng)聲器被用來(lái)在大頻率范圍上產(chǎn)生聲音。通常的情況是，利用不同的揚(yáng)聲器來(lái)產(chǎn)生整個(gè)頻譜的不同部分的聲音，聲音在整個(gè)頻譜產(chǎn)生。這是因?yàn)楫a(chǎn)生聲音的頻譜的不同部分對(duì)揚(yáng)聲器施加不同要求。因此，為了得到最佳的聲音質(zhì)量，使用具有不同配置的不同揚(yáng)聲器。
[0003]根據(jù)人類(lèi)可聽(tīng)見(jiàn)的頻率范圍，頻譜通?？梢苑指顬榈皖l范圍、中頻范圍以及高頻范圍。多數(shù)情況下，使用能夠覆蓋整個(gè)頻譜或頻譜的主要部分的揚(yáng)聲器比在每個(gè)頻率范圍使用一個(gè)揚(yáng)聲器具有更多優(yōu)勢(shì)。例如，在最緊迫的目標(biāo)是緊湊時(shí)，在耳機(jī)中使用所謂全頻揚(yáng)聲器是已知的。
[0004]通常稱(chēng)為高頻揚(yáng)聲器(tweeter)的揚(yáng)聲器通常用來(lái)服務(wù)于高頻范圍，且也可以用于中頻范圍。高頻揚(yáng)聲器通常具有錐形振動(dòng)膜或圓頂形振動(dòng)膜，聲音在該錐形振動(dòng)膜或圓頂形振動(dòng)膜上產(chǎn)生。
[0005]錐形振動(dòng)膜或圓頂形振動(dòng)膜的使用可能影響磁系的選擇，揚(yáng)聲器環(huán)繞該磁系建造。通常使用兩種磁系(T形軛磁系和U形軛系)之一來(lái)建造揚(yáng)聲器。
[0006]這些是用來(lái)生產(chǎn)揚(yáng)聲器的廣為人知的系統(tǒng)。根據(jù)揚(yáng)聲器需要滿(mǎn)足的要求，可以使用任一類(lèi)振動(dòng)膜來(lái)建造任一磁系。
[0007]為了產(chǎn)生最優(yōu)的聲音質(zhì)量，揚(yáng)聲器對(duì)特定頻率的響應(yīng)(頻率響應(yīng))在揚(yáng)聲器的頻率范圍內(nèi)應(yīng)是恒定的。然而，揚(yáng)聲器具有由懸架活動(dòng)部分的重量與剛性之間的相互作用引起的基本共振，懸架由揚(yáng)聲器的聲學(xué)部件的機(jī)械懸架和振動(dòng)膜后面封裝空氣的聲學(xué)懸架組成。當(dāng)基本共振的阻尼不足時(shí)，基本共振引起揚(yáng)聲器頻率響應(yīng)峰值。圓頂形高頻揚(yáng)聲器通常具有高的基本共振頻率，因?yàn)樗鼈兺ǔ](méi)有聲學(xué)上連接到一殼體，該殼體提供空氣容量來(lái)降低共振頻率。這導(dǎo)致基本共振落入揚(yáng)聲器的頻率范圍，從而由于揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)在其頻率范圍內(nèi)不穩(wěn)定，導(dǎo)致聲音質(zhì)量退化。
[0008]揚(yáng)聲器的阻尼降低共振峰值的高度。然而，在圓頂形高頻揚(yáng)聲器中，阻尼常常不足，這是由于驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器的磁系強(qiáng)度太小，從而不足以提供足夠的阻尼來(lái)平滑頻率響應(yīng)。
[0009]為了提高圓頂形高頻揚(yáng)聲器的阻尼量，通常在音圈所處磁系的空氣間隙加入鐵磁流體。然而，由于溫度的影響，鐵磁流體的阻尼效果遭受很大變化。這導(dǎo)致溫度隨揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)而變化。
[0010]將亥姆霍茲共振系統(tǒng)作為一種阻尼形式連接到揚(yáng)聲器是已知的。然而，通常已知的是，這需要將揚(yáng)聲器建造于殼體內(nèi)或連接到殼體，從而形成用于建立亥姆霍茲共振系統(tǒng)所需的空氣容量的腔室。這對(duì)于高頻揚(yáng)聲器是不合適的，因?yàn)楦哳l揚(yáng)聲器通常不連接到殼體，且該殼體對(duì)于安裝高頻揚(yáng)聲器所需的空間來(lái)說(shuō)通常太大。
[0011]最一般的情況是，在圓頂形高頻揚(yáng)聲器上設(shè)置具有亥姆霍茲共振器系統(tǒng)的U形軛磁系，該亥姆霍茲共振器系統(tǒng)建造在揚(yáng)聲器的現(xiàn)有封裝內(nèi)。這通過(guò)將揚(yáng)聲器的壁用作腔室的壁并具有合適的框架來(lái)生產(chǎn)，該框架允許環(huán)繞揚(yáng)聲器的磁系形成腔室，該腔室與揚(yáng)聲器的現(xiàn)有封裝內(nèi)的另一個(gè)腔室連通。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器包括:用來(lái)保持磁鐵的U形軛件，所述U形軛件具有底座，該底座具有環(huán)繞所述底座的周部的直立側(cè);框架，所述框架具有環(huán)繞所述U形軛件的環(huán)形件，所述環(huán)形件具有U形截面，該U形截面定向成U形的底座臨靠U形軛件的側(cè)面;振動(dòng)膜，所述振動(dòng)膜通過(guò)環(huán)繞該振動(dòng)膜的彈性件連接到所述框架上，所述彈性件與所述振動(dòng)膜懸掛于所述框架；由所述振動(dòng)膜、彈性件、框架和U形軛件限定的第一腔室;環(huán)繞所述框架的周部的壁，所述壁密封所述環(huán)形件的所述U形截面的頂部，從而在所述壁與所述環(huán)形件之間形成第二腔室;端口，所述端口位于所述第一腔室與所述第二腔室之間在框架內(nèi)；其中所述第一和第二腔室與所述端口形成亥姆霍茲共振器系統(tǒng)。
[0013]將揚(yáng)聲器內(nèi)的圓頂件、彈性件和框架以及U形軛件之間的空間與環(huán)繞框架內(nèi)的U形軛件形成的空間連通，允許生產(chǎn)緊湊的揚(yáng)聲器。這是因?yàn)榄h(huán)繞U形軛件的環(huán)形容積被用作第二腔室。這不增加揚(yáng)聲器的總高度或直徑，但是使得亥姆霍茲共振器系統(tǒng)集成到具有U形軛配置的揚(yáng)聲器內(nèi)。
[0014]此外，本發(fā)明允許亥姆霍茲共振器系統(tǒng)集成到揚(yáng)聲器內(nèi)，同時(shí)由于不需要額外的組件而維持低成本。此外，制造過(guò)程沒(méi)有更復(fù)雜。
[0015]揚(yáng)聲器組件的配置僅僅導(dǎo)致需要少量的額外材料。因?yàn)閁形件向外部開(kāi)口，因此U形環(huán)件還可以通過(guò)低成本注塑生成。
[0016]揚(yáng)聲器可以具有由塑料代替鋼制成的空腔壁。這意味著本發(fā)明的揚(yáng)聲器幾乎沒(méi)有超過(guò)傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的額外質(zhì)量。
[0017]該亥姆霍茲共振器系統(tǒng)可調(diào)諧到所述揚(yáng)聲器的基本共振頻率的0.5-4倍。這具有可以降低基本共振頻率的頻率響應(yīng)峰值的優(yōu)點(diǎn)，從而改善本發(fā)明的揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲音質(zhì)量。所述亥姆霍茲共振器系統(tǒng)提供相對(duì)于溫度的恒定的響應(yīng)，從而一旦所述亥姆霍茲共振器系統(tǒng)調(diào)諧到特定頻率，在該頻率下，亥姆霍茲共振器的效果在整個(gè)溫度范圍恒定。如果由于在使用期間揚(yáng)聲器周?chē)沫h(huán)境溫度上升或由于揚(yáng)聲器的音圈內(nèi)熱量散發(fā)導(dǎo)致?lián)P聲器熱量升高，這允許揚(yáng)聲器響應(yīng)的效果恒定。
[0018]亥姆霍茲共振器系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)整一個(gè)或多個(gè)尺寸來(lái)調(diào)諧:第一腔室和第二腔室的容量以及端口的截面積和長(zhǎng)度。亥姆霍茲共振器系統(tǒng)的調(diào)諧頻率取決于所述端口內(nèi)的空氣質(zhì)量以及所述兩個(gè)腔室的兩個(gè)空氣容量的剛度和。因?yàn)榭諝馊萘康膭偠热Q于開(kāi)口的截面積，空氣通過(guò)該開(kāi)口加壓，在這種情況下，必須考慮端口的截面積、端口的截面積和長(zhǎng)度，而不僅僅是的端口的容量，該端口限定了端口內(nèi)的空氣質(zhì)量。例如，降低一個(gè)或兩個(gè)腔室的容量將提高調(diào)諧頻率，這是因?yàn)閯偠戎驮黾印？蛇x地，可以降低端口的長(zhǎng)度或增加端口的截面積，從而提高調(diào)諧頻率。通過(guò)改變端口的截面積和端口的長(zhǎng)度，端口的容量可以保持恒定，同時(shí)允許調(diào)諧亥姆霍茲共振器系統(tǒng)。
[0019]所述亥姆霍茲共振器系統(tǒng)可調(diào)諧到所述揚(yáng)聲器的基本共振頻率的1.5-2倍。這導(dǎo)致基本共振頻率的基本共振峰值的改善效果，其可以通過(guò)將亥姆霍茲共振器系統(tǒng)調(diào)諧到所述揚(yáng)聲器的基本共振頻率的0.5-4倍引起。
[0020]所述振動(dòng)膜可以是圓頂形振動(dòng)膜。這是錐形振動(dòng)膜的替代。采用圓頂形振動(dòng)膜具有振動(dòng)膜在所述框架上的懸掛點(diǎn)可以與所述揚(yáng)聲器的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的連接點(diǎn)位于相同的水平的優(yōu)點(diǎn)。
[0021]所述亥姆霍茲共振器系統(tǒng)是阻尼亥姆霍茲共振器系統(tǒng)。這通過(guò)使系統(tǒng)中的空氣振動(dòng)能量散發(fā)來(lái)平滑所述揚(yáng)聲器的頻率響應(yīng)。這具有當(dāng)亥姆霍茲共振器系統(tǒng)調(diào)諧到所述揚(yáng)聲器的基本共振頻率的特定范圍之一的頻率時(shí)，進(jìn)一步降低所述揚(yáng)聲器的基本共振頻率的峰值的優(yōu)點(diǎn)。
[0022]所述阻尼材料可以定位在第二腔室和/或第一腔室和/或所述腔室之間的所述框架的端口內(nèi)。這允許各種不同材料被用作阻尼材料以及根據(jù)阻尼和阻尼材料所需的特性來(lái)選擇所述阻尼材料的形狀和尺寸。所述阻尼材料可以是，諸如開(kāi)孔泡沫、纖維材料或織物。
[0023]所述端口的尺寸可以設(shè)置成引起所述端口內(nèi)的空氣流量損失。這可以通過(guò)降低所述端口的截面積從而增加所述端口內(nèi)的流速來(lái)實(shí)現(xiàn)。這增加了各空氣層之間的摩擦并因此激發(fā)能量以散發(fā)的形式損失。引起端口內(nèi)的空氣流量損失導(dǎo)致亥姆霍茲共振器系統(tǒng)阻尼。這可以附加于或替代于所述亥姆霍茲共振器系統(tǒng)內(nèi)的其它阻尼來(lái)實(shí)現(xiàn)。這允許使用較少的阻尼材料，并意味著阻尼程度可以超過(guò)僅僅使用阻尼材料可獲得的阻尼程度。在不實(shí)質(zhì)性影響端口內(nèi)的空氣流量損失的情況下，端口的長(zhǎng)度可以選擇，因?yàn)榕c端口的截面積的尺寸相比，這對(duì)空氣流速的影響微不足道。
[0024]揚(yáng)聲器的框架由UV透明塑料制成。這使得能使用UV硬化膠水將揚(yáng)聲器的各組件相互固定在一起。這意味著通過(guò)UV硬化膠水連接的揚(yáng)聲器的各組件之間的連接在將UV硬化膠水暴露于UV光時(shí)是立即變硬的。除此以外，在組裝過(guò)程中還不需要使用傳統(tǒng)的粘合劑時(shí)所需要的干燥緩沖。因此這降低了組裝過(guò)程的復(fù)雜性。
[0025]在所述亥姆霍茲共振器系統(tǒng)與所述揚(yáng)聲器的外部之間可存在通風(fēng)孔。這允許所述揚(yáng)聲器的各腔室中的空氣與所述揚(yáng)聲器外的大氣壓之間的大氣壓力均衡。如果揚(yáng)聲器組件是完全氣密的，此時(shí)根據(jù)靜態(tài)空氣壓差，圓頂件和附連的音圈將被向外或向內(nèi)推。該壓差可以是由于變化的大氣壓力，或如果所述揚(yáng)聲器正在使用是由于揚(yáng)聲器內(nèi)部的空氣由于空氣加熱膨脹。損壞揚(yáng)聲器或使其停止作用的的壓力變化風(fēng)險(xiǎn)通過(guò)具有通風(fēng)孔而降低。結(jié)合亥姆霍茲共振器系統(tǒng)的一個(gè)或兩個(gè)腔室，通風(fēng)孔可以像亥姆霍茲共振器一樣工作。優(yōu)選地，通風(fēng)孔調(diào)諧到低于揚(yáng)聲器的工作范圍的頻率，從而防止其改變工作范圍的頻率響應(yīng)。
[0026]在所述第一腔室與所述揚(yáng)聲器的外部之間可設(shè)有通風(fēng)孔?？蛇x地，在所述第二腔室與所述揚(yáng)聲器的外部之間可設(shè)有通風(fēng)孔。
[0027]可以有多個(gè)通風(fēng)孔。這允許通風(fēng)孔定位在揚(yáng)聲器上的不同位置。多個(gè)通風(fēng)孔可以位于所述第一腔室和所述揚(yáng)聲器的外部之間或可以位于所述第二腔室和所述揚(yáng)聲器的外部之間?？蛇x地，在所述第一腔室和所述揚(yáng)聲器的外部之間可以有通風(fēng)孔以及在所述第二腔室和所