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平板式扬声器

阅读:531发布:2023-03-05

专利汇可以提供平板式扬声器专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种扬声器,其具有:一个 背板 ;一个附着在背板上响应电 信号 的 驱动器 ;一个增强器,有一个颈部和一个口部,颈部附着驱动器上并随驱动器一起运动;一个 薄膜 型膜片,上有一个开孔,该振动膜片附着在增强器上,其上的开孔与增强器口部的大小和 位置 相对应;一个 框架 ,用来 支撑 振动膜片并使膜片保持绷紧状态;一种 橡胶 型粘结剂,将膜片粘结到框架上并被用来衰减膜片的共振;一个卡环,用来将膜片卡紧在框架上。扬声器背板上开出的多个声音通气孔可以进一步改善声音的清晰度。为了改善声音的 辐射 能 力 ,特别是在中频和高频范围内的辐射能力,增强器的尺寸和形状可以有多种变化的形式,包括截锥形、抛物面形或者钟形等。,下面是平板式扬声器专利的具体信息内容。

1.一种扬声器,包括:
一个背板
一个附着在背板上的驱动器,该驱动器能响应于电信号
一个增强器,它有一个颈部和一个口部,颈部附着在驱动器上,增强 器能够随驱动器的运动而运动;
一个有开孔的薄膜型膜片,该膜片附着在增强器上,膜片上的开孔与 增强器口部的尺寸和位置相对应;
一个框架,附着在背板上,它的一个表面支撑并使膜片保持绷紧状态。
2.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,在所述的背板上有一 个相对于附着的框架偏心设置的凹部,驱动器置于背板的这个凹部中。
3.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,增强器为截锥形。
4.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,增强器为抛物面形。
5.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,增强器为钟形。
6.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,背板的厚度与框架的 厚度之和等于驱动器的厚度与增强器的厚度之和。
7.按照权利要求6所述的扬声器,其特征在于,包括框架和背板在内 的扬声器的厚度大约为1/2英寸。
8.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,膜片由Kapton制成。
9.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,膜片由聚酰亚胺材料 制成。
10.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,膜片用金属箔片材 料制成。
11.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,膜片被均匀地张紧, 张紧大约为5~30磅。
12.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,膜片的厚度在1/2密 (约合0.0127mm)到1密耳(约合0.038mm)的范围内。
13.按照权利要求12所述的扬声器,其特征在于,膜片的厚度约为1 密耳(约合0.0254mm)。
14.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,膜片的厚度能够使 附着在框架上的膜片是柔韧的和结实耐用的,能够经受驱动器的振动力而 不会延伸变形
15.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,膜片在框架的各边 之间有一个表面,该表面的厚度和材质都是均匀的。
16.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,在驱动器中使用一 磁性油,用来衰减膜片的共振,该磁性油的粘度在一般适用于低音扬声器 的粘度范围内。
17.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,框架至少有一个被 圆化的顶部边缘。
18.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,增强器有一个沿着 所述口部边缘的圈缘,振动膜片开孔的边缘在所述圈缘处附着到增强器。
19.按照权利要求18所述的扬声器,其特征在于,圈缘是一个平的圆 环形表面,其宽度为1~2mm。
20.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,增强器颈部的直径 大约为15~25mm。
21.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,增强器口部的直径 大约为25~40mm。
22.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,增强器颈部至口部 的距离大约为3mm。
23.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,背板上有一个驱动 器支撑,该驱动器支撑限定了容纳驱动器的凹部,背板还有多个辐条,从 驱动器支撑处向框架延伸,为处在膜片压力下的框架提供结构上的支承。
24.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,增强器用纤维增强 型纸复合材料制造。
25.按照权利要求23所述的扬声器,其特征在于,增强器的大约有 20~30%的部分是用Kevlar制成的。
26.按照权利要求1所述的扬声器,其特征在于,膜片用能够衰减共 振的橡胶型粘结剂粘结到增强器和框架中的至少一个上。
27.按照权利要求26所述的扬声器,其特征在于,橡胶型粘结剂是Scotch 牌VHB F-9469PC型转移粘结剂胶带
28.按照权利要求27所述的扬声器,其特征在于,粘结剂胶带的厚度 为5密耳(约合0.127mm)。
29.按照权利要求1所述的扬声器,还包括一个卡紧装置,其特征在 于,该卡紧装置将膜片夹持在卡紧装置和框架之间。
30.按照权利要求29所述的扬声器,其特征在于,膜片是用橡胶型粘 结剂粘结到框架上。
31.按照权利要求29所述的扬声器,其特征在于,卡紧装置有一个内 表面,框架有一个外表面,膜片被置于框架的外表面和卡紧装置的内表面 之间。
32.按照权利要求29所述的扬声器,其特征在于,膜片被置于框架的 顶面和卡紧装置的底面之间。
33.按照权利要求29所述的扬声器,其特征在于,所述的卡紧装置是 一个卡环,它与框架的形状一致。
34.按照权利要求33所述的扬声器,其特征在于,所述的卡环有一个 带齿的内表面。
35.按照权利要求34所述的扬声器,其特征在于,所述的齿的间距约 为2~8mm,每一个齿的一端为齿顶,与框架内表面相邻的另一端为齿根, 齿根的厚度约为2~3mm,齿顶的厚度约为1mm。
36.按照权利要求29所述的扬声器,其特征在于,所述的卡紧装置用 弹性材料制造。
37.按照权利要求34所述的扬声器,其特征在于,所述的齿顶处有一 个直径,在齿根处有一个比齿顶处大的直径,框架外表面的直径处在齿顶 直径和齿根直径之间,齿用模压塑料制造,当卡环将膜片卡在齿和框架之 间时齿发生变形。
38.按照权利要求36所述的扬声器,其特征在于,卡环有一个与膜片 相接触的表面,该表面上有逐渐变细的齿,齿的尖锐程度是被降低了的, 因此它撕裂振动膜片的可能性大大减少。
39.按照权利要求35所述的扬声器,其特征在于,框架有一个带外边 缘的底面、一个直径比底面小的顶面,和顶面和底面的外边缘之间限定的 外表面,框架外表面是逐渐变细的,卡环有一个内表面,该内表面与框架 逐渐变细的外表面相对应。

说明书全文

                           技术领域

发明涉及扬声器,更具体的说是涉及一种有平板式结构的扬声器。

                           背景技术

动态扬声器通常包括一个质地较硬的振动膜,它与电磁驱动器总成结 合在一起。该总成一般包括一个音圈和一个永久磁。这种扬声器通常安 装在一个扬声器箱或者隔音板的开口内。一个变化的电流通过音圈时在音 圈中产生的变化磁场和永久磁铁的磁场相互作用,使扬声器的振动膜发生 振动,振动膜的振动使空气产生运动而发出声音。

动圈式驱动单元的优点是它的工作原理和结构设计已被广泛地理解和 采用,它的组成零件很容易得到并且制造价格低廉。但是,一个缺点是这 种驱动单元作为换能器效率很低,通常它只能将1~3%的电能转换成声能。 动圈式驱动单元另一个缺点是由它的质量引起的机械惯性使得驱动部分不 可能即时地启动或者停止。这就限制了换能器的带宽和清晰地再现瞬态过 程的能

为了克服一般动圈式驱动单元的这些缺点,在“更小质量”驱动器领 域中已经进行了许多的开发工作。这种驱动器的型式之一是压电式驱动器。 该驱动器使用了晶体材料,在施加电压时这种晶体材料将发生机械扭转或 弯曲。所产生的运动非常小,因此在实际使用中晶体换能器通常与喇叭联 合使用以提高效率。压电式换能器存在的问题是它只有很有限的带宽,因 此其应用限于相当平的频率响应和低的声音着色。

在“更小质量”型驱动器方面所作的另一种努力平板式扬声器,它使 用质量轻的板材或薄膜以代替纸盆振动膜。传统静电平板式扬声器的工作 原理是使用双平板式电容器。其中的一板是固定电极,另一块板是一个 可以延伸的导电塑料薄膜。音频信号电压和直流极化电压都施加在电容器 的两块板上。该施加电压随音频信号而改变。两块板之间的荷电量也跟着 改变。静电荷电量的大小决定了吸引力,该力使薄膜振动膜产生运动。

扬声器产生的音量大小与振动膜振动引起的被扬声器驱动的空气量的 大小有关。通常,振动膜振动时所驱动的空气量越大,音量就越大。相对 于电流通过音圈时产生的电能而产生的声音的音量,也可用来度量扬声器 的效率。

为了易于安装在墙壁、仪表板及其他平面区域等面积有限的场合,希 望扬声器能够更紧凑而且平。这种静电平板式扬声器的缺点是制造比较困 难。而且,它还需要一个直流电源和一个升压变压器以进行阻抗匹配,这 又要增加制造费用。另外,要得到好的低音效果扬声器的尺寸必须较大。

一种已经开发了的且为人们所熟知的平板扬声器使用了一种非常硬的 板,它的特性必须符合一定的数学关系。这种板能够被动圈元件或压电晶 体等换能器激励。如果所有的参数都能满足,该板就会产生复杂的弯曲形 态,导致了大量的、看起来似乎是无规则的振动模态分布在整个板面上。 这种装置的缺点是板的复杂的弯曲形态要求加工制造精度高,因而既废钱 又废时。

因此,希望能够得到一种结构紧凑的平板式扬声器,它能够在很宽广 的带宽范围内提供高品质的声音并保持低的制造成本。

                              发明内容

本发明的结构紧凑的平板式扬声器能够在很宽广的带宽范围内提供高 品质的声音。而且,由于加工简便使得扬声器的制造成本降至最低。此外, 这种扬声器的构型能大大减少振动膜片被撕裂或表面被扭曲的可能性。

本发明的扬声器有一个附着在背板上的驱动器及声音增强器。该驱动 器对电信号做出响应。一个框架附着在背板上。一个薄膜型膜片由框架支 撑着。优选地,振动膜片上有一个孔。增强器有一个附着在驱动器上的颈 部及与一个附着在膜片孔边缘的口部。增强器能够随着驱动器的运动而运 动。优选地,膜片用橡胶粘合剂与框架粘在一起,该粘合剂能够衰减膜 片的共振。优选地,用一个卡环将膜片卡紧在框架上,使膜片保持被张紧 状态。

在扬声器的背板上开了多个声音通气孔,这些通气孔能进一步改善声 音的清晰度。为了改进声音的辐射能力,特别是在中音频和高音频范围内, 增强器的大小和形状可以采用多种形式,包括截锥形、抛物面形或钟形。

                        附图说明

在参照附图并阅读以下的详细说明后,本发明的其他目的和优点将会 变得十分清楚。附图中,

图1是本发明平板式扬声器的分解示意图;

图2是本发明的一个实施例采用的钟形增强器的侧视图;

图3是本发明的一个实施例采用的截锥形增强器的侧视图;

图4是本发明的一个实施例采用的抛物面形增强器的侧视图;

图5是本发明一个实施例所采用的增强器的侧视图;

图6是图5所示的增强器的俯视图;

图7是另一实施例中的框架和背板的平面图,背板上带有用来放置驱 动器的偏心凹部;

图8是本发明一个实施例所采用的驱动器的侧视图;

图9是另一种平板式扬声器实施例的分解示意图;

图10是平板式扬声器的一个实施例的俯视图,但不包括膜片、卡环或 护罩;

图11是平板式扬声器沿着图10的c-c′截面的剖视图,带有膜片、卡 环和护罩;

图12是图10所示的组装后带有护罩的平板式扬声器的俯视图;

图13是本发明底座和卡环的另一实施例的透视图;

图14a是本发明的背板的另一实施例的俯视图;

图14b是背板沿着图14a中D-D′截面的剖视图;

图14c是背板沿着图14a中E-E′截面的剖视图;

图15是卡环沿着图13中F-F′截面的剖视图。

                     具体实施方式

图1是平板式扬声器10第一实施例的分解示意图。该平板式扬声器10 有一个带驱动器16的背板12、一个与背板结合在一起的带开口的框架14、 一个与驱动器16结合在一起的声音增强器24,以及一个附着在增强器上并 跨过框架14拉伸的膜片(或振动膜)18。驱动器响应于电信号而发生振动, 转而使增强器和膜片振动,从而发出声音。

背板12和框架14为扬声器10提供了结构支撑。它们由刚性材料制成, 在使用中能保持扬声器的结构整体性。背板和框架的材料可以是硬塑料、 金属和/或木材。

在一个实施例中,背板12与附着在其上和/或一体的框架14一起的厚 度等于驱动器16和增强器24的厚度之和。在一个优选实施例中,扬声器 的厚度,包括背板和框架,大约为1/2英寸。

在一个实施例中,开口的框架14与背板12有相同的外部形状和尺寸, 如图1所示。背板为基本上实心的平板矩形形状。环绕框架外部边缘也是 实心矩形,而中心是开口的。当框架与背板结合起来时,框架的外缘配装 在背板的外缘上并与之对齐。在一个优选实施例中,框架和背板的面积大 约为25平方英寸,长度和宽度大约各为5英寸。

然而,框架的形状并不限于中心开孔的矩形。例如,在另一个实施例 中,开口框架的边缘就是圆形的,下面将要详细讨论。在一个优选实施例 中,框架与背板的尺寸相等或者小于背板尺寸。在另一个优选实施例中, 框架与背板是一体的,而不考虑它们各自的形状。

背板12上有一个容纳驱动器16的凹部20。在一个实施例中,背板上 的凹部20相对于附着的框架居中设置。驱动器放置在凹部20中,使驱动 器16的底部与背板12的底部对齐,并优选地附着在背板12的底部上。通 过将驱动器置于背板中,可以使扬声的厚度最小。下面将要详细讨论驱动 器16。

为了进一步改进声音的清晰度,在背板12上设置了多个开孔或声音通 气孔48。背板上的这些通气孔可以释放截流在背板12和振动膜片18之间 的空气。如果没有这些通气孔48,截流在背板12和振动膜片18之间的空 气将对膜片18的振动产生一种不良的阻尼效应。声音通气孔的数目及尺寸 的选择将影响到声音的质量。通常,声音通气孔越多,音质越好。但是, 声音通气孔的数目是要受到限制的,它们不能损害底板的结构整体性。图 中所示的声音通气孔48的大小、数目和位置只是为了图解的目的。

扬声器的频率响应特性可以通过改变增强器24的形状、厚度或材料来 改变。图1所示的增强器24有一个颈部26和一个口部28,在颈部26和口 部28之间有一个沿圆周方向逐渐增加的表面,向外扩口。增强器24改善 了扬声器的辐射能力。

根据扬声器频率响应的需要,增强器可以改变为具有任何一种形状。 图2表示一种钟形增强器30,其外表面32在口部向外扩口,与图1所示的 增强器相似。图3表示另一种形式的增强器38,它有截锥面的外形。增强 器38有一个颈部、口部和一个在颈部和口部之间形成的平直表面40。图4 表示另外的一种有抛物面的增强器34,它有一个颈部、一个口部和一个在 颈部和口部之间形成的凸形抛物面的表面36。

图5和图6是一个增强器24的优选实施例。该增强器有一个颈部26、 一个口部28,以及在颈部26和口部28之间周长逐渐增大而在口部向外扩 口的表面。沿着口部的外缘有一个圈缘46。该圈缘基本上是平的,从口部 平向外延伸。这个环形的圈缘从口部的边缘平直地向外延伸1~2mm。该 增强器在颈部区域的直径为大约15mm到30mm,但优选地为约25mm。该 增强器在口部区域的直径大约为25mm~40mm,但优选地为约33mm。从颈 部到口部的垂直距离大约为2mm~8mm,但优选地为约3mm。如下面将要 讨论的那样,颈部26附着在驱动器16上,而圈缘46附着在膜片18上, 这样一来,振动便从驱动器16经增强器24传递到膜片18。图示的这些形 状只是作为举例,它们可以用于本发明所公布的扬声器的任何实施例中。

优选地,增强器采用纤维增强型纸复合材料制造。例如,增强器可以 是用纸和玻璃纤维等纤维制成的复合材料。在一个更优选的实施例中,增 强器是用纸和杜邦公司的Kevlar等芳香尼龙纤维制成。这种复合材料由大 约20~30%重量的Kevlar纤维制成。改变复合材料中使用的纤维的量,就 会改变扬声器的频率响应,特别是高频范围的频响。

在一个优选实施例中,带有胶状悬浮的磁性颗粒的油(图中未表示出) 被注入到增强器中靠近颈部的位置处,以便衰减膜片的共振。在一个优选 实施例中,采用的磁性油是一种纳米磁性颗粒的胶状悬浮体,例如,由美 国新罕布尔什州的纳什维尔铁磁流体材料公司(Ferrofluidies Corporation of Nashua,NH)生产的Ferrofluid。注入到增强器的油量形成厚度大约是 1/4mm~1mm的带,围绕着增强器颈部的内、外表面,但是,优选地,形成 约为1/2mm厚的带。磁性油的粘度在通常用于低音扬声器使用的粘度范围 内。当粘度发生改变时,扬声器的频率响应要受到影响。

为了进一步改进声音的辐射能力,特别是在高频声音区域,如图1所 示,在膜片18上设置了一个孔42。孔42由膜片18内部的圆形边缘44确 定。由于孔42使空气运动的通道流畅,因而它极大地改善了膜片18的中 频和高频声音的发射能力。优选地,孔18的尺寸与增强器24口部28的尺 寸大致相同。确定孔42的内部边缘44附着在环绕增强器24口部的圈缘46 上,下面将要给予说明。

图1中的膜片18还有一个附着在框架14上的外边缘22。膜片18跨过 框架均匀地拉伸到希望的张紧度。膜片被拉伸并张紧以平放在框架和增强 器的顶部。张紧可以避免膜片松弛,并因而省略掉用来支撑膜片以保持其 平坦的横向构件,以及也可以消除由皱褶引起的共振现象。

膜片18能够以各种方法附着在框架14及增强器24上。附着膜片18 的一种方法是使用环树脂。有多种型号的环氧树脂可供使用,包括橡胶 型粘合剂、丙烯酸粘合剂、树脂粘合剂或环氧接合剂。但使用的粘合剂 并不限于上面所列举的那些。任何型式的粘合剂,只要不含有会损害扬声 器材料的溶剂并能形成可靠粘结(最好是能形成永久性粘结)的都可以使 用。采用的粘合剂形式取决于被粘结材料的类型。在一个优选实施例中, 采用了厚度为5密(约合0.127mm)的Scotch牌VHB F-9469PC转移粘 结剂(Scotch Brand VHB F-9469PC Adhesive Transfer),将膜片粘合到框架 和/或增强器上。粘合剂的厚度在大约1密耳(约合0.0254mm)的范围内。 粘合剂的宽度在大约3mm的范围内。通过改变粘合剂的厚度和宽度可以调 节粘合剂的能量吸收,下面将要对此作更详细的说明。

在一个实施例中,橡胶型粘合剂沉积在具有释放涂层(release coating) 的带子上。带子上有粘结剂的一面放到框架的外表面上,粘结剂就粘到框 架上。然后,将带子剥离,只留下粘合的胶。将膜片拉过框架的边缘到达 其外表面而粘到粘合剂上。这种粘合剂使振动膜片基本上能够永久地附着 在框架上。

橡胶型粘合剂将膜片粘贴到框架上,也能起到衰减共振的作用。这种 橡胶型粘合剂能够缓和膜片的振动能量,起到一个减震垫的作用。框架提 供了一个硬的反射终端,它将振动能量返回到振动膜或膜片内,增加扭曲 含量,导致严重抵消膜片的声学输出响应。软橡胶型粘合剂提供了一种软 终端,它能吸收一部分能量并减少反射和扭曲。在本优选实施例中,被附 着的膜片是被均匀张紧的。在一个实施例中,膜片处于5~30磅的张紧力作 用下。这时膜片的表面没有皱褶,基本上像一个刚性的膜片一样。

单用橡胶型粘合剂将振动膜片附着到框架上,一般不能保持膜片5~30 磅的张力大小。因此,除了使用粘结剂或者在使用粘结剂的同时还也可以 通过压配合将膜片附着在框架中。例如,膜片可以被夹紧在框架中,下面 将参照图9对此作详细的说明。

在图7所示的另一个实施例中,背板12上用来容纳驱动器的凹部20 与框架14是不同心的。在这个实施例中,框架相对于背板可以居中设置或 者不居中设置,但是凹部20相对于框架不居中设置。相对于框架(及膜片) 的偏心凹部20可以使共振最低从而能改进声音的质量。

在所述各实施例中,驱动器16是为人们所熟知的电磁式驱动器总成。 如图8中驱动器的细节视图以及图11中的剖视图所示,驱动器有一个环绕 磁极的音圈50、一部分位于磁极一端内的永久磁铁52、附着在磁极另一端 上的一个薄板54以及用来使音圈相对于磁极对中的支承圈51,支承圈51 不会对音圈的进出运动有明显的妨碍。

为了使驱动器产生振动,一个变化的电流将通过音圈50。永久磁铁52 的磁场与变化电流在音圈50中产生的磁场之间的相互作用,将使得音圈及 附着的薄板相对于永久磁铁产生振动。驱动器16就像一个活塞一样在基本 上垂直的方向上振动。薄板54附着在增强器24的颈部26处。由于增强器 的圈缘46附着在膜片18上,所以,当薄板振动时,增强器和膜片相继发 生振动,由此发出声音。

驱动器可以是任何一种公知的电磁式驱动器总成,其中也包括压电式 驱动器总成(图中未表示出)。在压电式总成中,晶体材料响应于施加的电 压发生扭曲或弯曲,使得膜片18产生振动,从而发出声音。

图9表示的是一个带环形夹紧装置或卡环的一个实施例。图9是平板 式扬声器100第二个实施例的分解示意图。平板式扬声器100有一个带驱 动器16的背板102、一个与背板相结合的开口框架(或底座)110、一个与 驱动器16相结合的增强器24、一个附着在增强器上并跨过框架110拉伸的 膜片(或振动膜)116、一个压配合在膜片和底座上的卡环112、一个用于 保护膜片的带有丝网62的护罩60、以及覆盖在丝网上的罩布64。

平板式扬声器100的工作原理与平板式扬声器10相似,例如,驱动器 响应于电信号而振动,进而使增强器和膜片振动,从而发出声音。图10是 扬声器100的俯视图,它包括背板102、驱动器16、增强器24和底座110。 图11是图10所示扬声器100的剖视图,也示出了卡环112和护罩60。

在一个实施例中,底座110为一个带开口的环形,它有一个外表面111a 和一个内表面111b。在外表面111a和内表面111b之间分别是顶面111c和 底面111d。底座的底面111d附着在背板102上。

在一个实施例中,附着有膜片的底座110有一个沿着顶面111c的圆形 边缘(未示出)。当振动膜片跨过圆形边缘拉伸时,圆形边缘撕裂膜片的可 能形更加小。

卡环112是环形的,有一个内环表面113和一个底面115。卡环内环表 面113的直径与底座外表面111a的直径非常接近。

膜片116有一个外边缘118,外边缘118跨过底座110的外表面111a 和/或顶面111c拉伸并附着在上面。在一个优选实施例中,用橡胶型粘合剂 将振动膜片粘结到底座110上。当膜片粘到底座上后,将卡环的底面115 套在底座110上。在一个实施例中,膜片被放置在底座的外表面111a和卡 环的内表面113之间。作为另一种方案或者补充,将膜片放置在底座的顶 面111c和卡环的底面115之间。与底座的表面压在一起的卡环112的表面, 使膜片总是处在绷紧的状态。

在一个实施例中,卡环112在其内表面113上带有齿114。从一个齿的 顶部到与其相邻的齿的顶部进行测量,齿的间距大约是2~8mm,但优选地 采用4mm间距。每一个齿在其一端有一个齿顶,在其与卡环内表面相邻的 另一端有一个齿根。齿根的厚度大约为2~3mm,齿顶的厚度大约为1mm。 优选地,齿顶是平的。在另一个实施例中,齿根厚度约为1mm。

优选地,卡环和齿用弹性材料如模压塑料制造。在本优选实施例中, 在齿114顶部的卡环内径稍小于底座外表面111a的直径。但是齿根部的卡 环内径则稍大于底座外表面111a的直径。在这个实施例中,当卡环紧紧地 配合在底座上时,齿114稍有变形,卡住并均匀地拉伸膜片。由于放卡环 时齿发生变形,所以,这些齿能以很大夹持力夹持膜片。

如图9所示,齿114沿着卡环的底面115逐渐变细。齿顶沿着底面被 打磨或被削尖以便于振动膜片的装配。被削尖的齿能够使卡环抓住振动膜 片,并能在膜片不会被锐边撕裂的情况下将膜片下滑到外表面111a。

卡环112被用来产生在膜片表面上所需要的5~30磅的均匀张力。在扬 声器的大批量生产中,在框架上拉伸和附着膜片是装配程序中最为困难的 部分。用卡环实现附着和拉伸使装配程序变得更加一致,因此也更加容易。 利用卡环的卡紧力和保持力,振动膜片就能被均匀地拉伸和保持。此外, 由于齿是沿着周边均匀地将膜片卡紧,因此,在拉伸过程中膜片被撕裂的 可能性更小。通过对膜片粘结、拉伸并将它压配合到底座上,膜片的张紧 度就可以得到调节。

通过按需要限定卡环和底架之间的尺寸差的公差、卡环中齿的间距和 尺寸以及塑料齿材料的特性,振动膜片就能被均匀地张紧,其张紧程度也 可以调节。

如果如上所述,在采用粘结剂时还使用了压配合,那么,膜片与框架 之间的粘结剂既可以在卡环紧固到框架上之前也可以在卡环紧固到框架上 之后放置。再次说明,采用粘结剂的优点是,它能吸收膜片的振动能量, 并能使膜片基本上永久地附着,并减小了扭曲变形。

如图9所示,背板102是矩形,其尺寸比底座110的直径大,但并不 限于此。背板可以有任何形状和尺寸。然而,在本优选实施例中,底座的 边缘不伸出背板的表面。与图1所示的实施例相似,背板102和底座110 为扬声器100提供了结构上的支撑,它们可以用能够在使用中保持扬声器 结构整体性的任何硬质材料制造。

与图1所示的实施例相似,在图9所示的背板102上有一个容纳驱动 器16的凹部20、多个用来释放截留在背板102与振动膜片116之间的空气 的声音通气孔48。背板上的凹部20相对于附着的底座居中设置或偏心设 置。背板102上的声音通气孔的尺寸、数目和位置均可以变化。

该实施例中的声音增强器24与图1所示实施例中的增强器有相同的功 能和可能的形状。此外,振动膜片116有一个由边缘122限定的孔120。孔 120的外缘122附着在增强器24的圈缘46。

优选地,护罩60与背板102的形状相同并附着在背板102上。在一个 优选实施例中,以及如图9所示的实施例和图10-12所示的实施例,护罩 和背板均呈矩形。如图11的剖视图和图12的俯视图所示,护罩60是一个 作为保护和装饰用的框架,覆盖在振动膜片上。护罩上有丝网62和覆盖在 其上的罩布64。如图11所示,当护罩附着到背板上时,丝网与膜片之间有 空隙,因此它不会干拢膜片的振动。如前所述,背板上声音通气孔48的设 置随着背板的不同可以有各种变化,分别如图1,7,9和10所示。

图13是另外一个实施例,该图中卡环的剖视图如图15所示。底座110 有一个带外边缘120的底面111d、直径比底面111d小的顶面111c、处在顶 面和底面的外边缘之间因此逐渐变细的外表面111a。卡环的内表面113与 框架的锥形外表面111a相对应。锥α大约为1~5度。正是由于这个锥面, 使卡环与底座能紧密地配合在一起。卡环12底面125,其内边缘被圆角化。 将卡环置于底座上时,由于有圆角化的边缘,因此,引起膜片撕裂的可能 性变小了。由于卡环与底座之间的间隙不大于1密耳(约合0.0254mm), 因此卡环就保持在底座上。在一个优选实施例中,粘结剂基本上是与此同 时地将卡环粘结在底座上。在另一个优选实施例中,卡环的锥形内表面上 有齿,防止卡环从底座上滑脱。

在另外一个实施例中,卡环或卡紧装置的内表面是光滑的,而底座或 框架的外表面则有夹紧齿。在该实施例中,把粘结胶带置于卡紧装置或卡 环上后,将卡紧装置或卡环置于膜片和框架上,并与框架压装在一起。图14a 至14c表示了带底座110的背板102的另一实施例。在一个优选实施例中, 底座和背板是一体的。背板上有一个确定了容纳驱动器16的开孔20的驱 动器支承127、将驱动器支承127与底座110连接起来的辐条(或加强筋) 125。膜片跨过底座110拉伸,从而使环形底座110以受压状态被放置。加 强筋125为底座提供结构强度,使底座更坚固而足以承受压力。辐条是逐 渐变细的,其中,它的断面积从驱动器支承127到底座110逐渐加大,如 图14b所示。在本优选实施例中,有8根加强筋。

对于每一个实施例,优选地,膜片用薄的柔韧性材料制造,这种材料 能够承受驱动器的振动力而不会损坏,它同时又有足够的柔韧性,能够对 驱动器的振动做出响应。优选地,膜片不是疏松多孔的,能够张紧到5~30 磅的均匀张力,并且即使是在5~30磅的恒定拉伸载荷下也不会延伸变形。 任何薄膜材料都可以被采用,只要它有足够的柔韧性能够发射声波,同时 足够地结实能够在苛刻的环境条件下使用。例如,理想的情况是,膜片能 够承受严酷的温度变化条件,如像在极热的汽车中或在严寒的冬季环境条 件下。一般认为,采用聚酰亚胺族材料可以满足这些要求。在一个实施例 中,该材料是一种绝缘材料。在另一个实施例中,膜片材料是一种硅树脂 基、能热固化的胶粘系材料。这种材料具有高的抗针剌性,是一种顺从性 的(conformable)的材料,并具有好的耐高温性能。在本优选实施例中, 膜片是用一种薄的、柔韧的材料,如杜邦公司的Kapton制造的。Kapton 就是一种特别理想的材料,因为它有足够的强度可承受物理约束,能够抵 抗化学试剂和有害环境对它的腐蚀。其他材料,如像薄的箔片或其 他类似的金属膜也可以使用。

由于存在振动以及要达到“更小质量”的目标,希望使膜片的厚度和 重量最小,而使惯性减至最小。膜片的厚度在1/2密耳(约合0.0127mm) 到1密耳(约合0.038mm)之间。如果膜片厚度超过1密耳,扬声器 的音质就不理想。在本优选实施例中,膜片的厚度大约为1密耳(约合0.0254 mm)。

扬声器的声音质量也可以通过改变膜片的形貌来加以改进。例如,在 膜片沿其表面上可以有不同的厚度和/或使用不同的材料。但是,在本优选 实施例中,振动膜片有一个均质的表面,即整个膜片表面具有同一厚度, 使用同一种材质。

虽然结合多个具体实施例公开了本发明,但是,在前面描述的教导下, 多种替换、修改和变型对于本领域技术人员来说,都是显而易见的。例如, 上述膜片可以用于话筒、电话接收机,也可以用于扩音器等。因此,本发 明应该包括落入后附权利要求的精神和一般范围中的所有这些替换、修改 和变型。

                         参照相关申请

本申请要求1999年7月23日提交的美国临时申请第60/145,368的权 益。

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