具有力抵消配置的揚(yáng)聲器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種具有至少兩個(gè)振膜組件的揚(yáng)聲器，其中作用于每個(gè)組件中的磁鐵上的反作用力被抵消。通過(guò)經(jīng)由非剛性材料將兩個(gè)磁鐵連接在一起，高度地抑止了驅(qū)動(dòng)組件中的共振，并且降低了揚(yáng)聲器輸出的相應(yīng)失真。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有力抵消配置的揚(yáng)聲器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及揚(yáng)聲器。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)圈式揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)與操作是眾所周知的。振動(dòng)膜附接于被稱(chēng)為音圈的線圈，并且該音圈位于通常由一個(gè)或多個(gè)永久磁鐵提供的磁場(chǎng)中。通過(guò)經(jīng)由音圈傳遞交流電，感應(yīng)出力，且可使得振膜進(jìn)行振動(dòng)，從而輻射聲波。
[0003]有時(shí)沒(méi)有意識(shí)到的是，按照牛頓第三運(yùn)動(dòng)定律，音圈中感應(yīng)出的力也會(huì)引起馬達(dá)系統(tǒng)上無(wú)意的反作用力。經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器底架傳送由馬達(dá)上的反作用力產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)，并且可激勵(lì)揚(yáng)聲器外殼的壁；在許多揚(yáng)聲器系統(tǒng)中，這種形式的激勵(lì)是造成外殼壁內(nèi)運(yùn)動(dòng)的主要原因。因?yàn)樵摫诰哂写蟮拿娣e且展示了結(jié)構(gòu)上的共振，所以它們可發(fā)出造成來(lái)自揚(yáng)聲器的音調(diào)失真輸出的有影響的聲音。
[0004]已經(jīng)提出了多種解決方案來(lái)避免這種磁鐵振動(dòng)。美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4，805，221是幾個(gè)公開(kāi)了具有背對(duì)背安裝的兩個(gè)基本上相同的振膜和驅(qū)動(dòng)組件的揚(yáng)聲器中的一個(gè)。各個(gè)組件的永久磁鐵通過(guò)連結(jié)桿剛性地連接在一起，使得一個(gè)磁鐵中任何的反作用力通過(guò)另一個(gè)磁鐵中反向的反作剛力被抵消。這樣，磁鐵振動(dòng)和來(lái)自外殼壁的相應(yīng)的聲音福射被降低了。英國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?411566.3(公布號(hào)2414620)公開(kāi)了這種設(shè)計(jì)的一種發(fā)展，其中，連結(jié)桿具有可調(diào)的長(zhǎng)度。
[0005]本發(fā)明人根據(jù)US4，805，221的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了揚(yáng)聲器的激光振動(dòng)測(cè)量技術(shù)測(cè)量，并且發(fā)現(xiàn)在超過(guò)幾百赫茲頻率時(shí)，由于對(duì)連結(jié)桿中共振的結(jié)構(gòu)模式的激勵(lì)，驅(qū)動(dòng)器上的力不會(huì)抵消。因此需要一種替換解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種揚(yáng)聲器，包括:第一振膜及相應(yīng)的第一驅(qū)動(dòng)組件，第一驅(qū)動(dòng)組件至少包括第一磁鐵；第二振膜及相應(yīng)的第二驅(qū)動(dòng)組件，第二驅(qū)動(dòng)組件至少包括第二磁鐵；以及連接構(gòu)件，其將第一磁鐵連接到第二磁鐵，所述連接構(gòu)件是或者包括非剛性材料，非剛性材料設(shè)置使得將交變力從第一磁鐵傳到第二磁鐵并且反之亦然，從而降低了磁鐵振動(dòng)。
[0007]在本發(fā)明的實(shí)施例中，非剛性材料可以具有粘性、粘彈性或者有粘著力的性質(zhì)。例如，如果具有粘著力，那么非剛性材料可以提供第一和第二磁鐵之間的夾持力F:
[0008]F>2IB1
[0009]其中，I是在第一或第二驅(qū)動(dòng)組件的音圈中流動(dòng)的電流，并且BI是由流過(guò)第一或第二驅(qū)動(dòng)組件的音圈的I安培電流所產(chǎn)生的力(在行業(yè)中被稱(chēng)為“力因子”)。
[0010]在本發(fā)明的實(shí)施例中，非剛性材料的粘性可以是指它不能保持它的形狀。在這種情形中，可以使用彈性構(gòu)件以確保將非剛性材料保持在正確的位置上。
[0011]適合的非剛性材料是藍(lán)丁膠(Blu Tack) (RTM)、膠粘劑、油灰或者丁基膠粘劑。
[0012]在本發(fā)明的實(shí)施例中，第一和第二振膜以及第一和第二驅(qū)動(dòng)組件基本上是相同的。還可以安裝及布線第一和第二驅(qū)動(dòng)組件，使得作用于磁鐵上的力基本上被抵消。
[0013]在本發(fā)明更進(jìn)一步的實(shí)施例中，振膜組件和連接構(gòu)件具有導(dǎo)致與驅(qū)動(dòng)組件的至少一個(gè)共振頻率一致的共振的尺寸。為了降低在這個(gè)頻率下的磁鐵共振，在一個(gè)實(shí)施例中，連接構(gòu)件具有小于5的Q因數(shù)，并且在共振頻率下可以具有小于0.5的Q因數(shù)。
[0014]本發(fā)明的實(shí)施例被認(rèn)為特別有利于具有木制箱的揚(yáng)聲器，其中，共振是特有問(wèn)題，并且另外制造公差會(huì)造成連接構(gòu)件中的拉力/壓力。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]現(xiàn)在，通過(guò)示例，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中:
[0016]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的揚(yáng)聲器；
[0017]圖2更詳細(xì)地示出了圖1中的虛線框的截面；以及
[0018]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的粘性材料的盤(pán)。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的揚(yáng)聲器10。圖2示出了圖1的虛線框的截面中的
更多細(xì)節(jié)。
[0020]揚(yáng)聲器通常包括木箱或塑料箱或者外殼12，其中，背對(duì)背地安裝兩個(gè)振膜組件
20、30。在圖示的實(shí)施例中，在箱12上直接安裝振膜組件，而沒(méi)有金屬的連接結(jié)構(gòu)。振膜組件基本上是相同的，并且在圖示的實(shí)施例中包括本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的錐形振膜22、32。然而，振膜的許多可選的形狀是已知的，且本發(fā)明不限于任何特定形狀或設(shè)計(jì)。例如，每個(gè)振膜可以具有平面的前表面，以相比于錐形振膜降低驅(qū)動(dòng)器的總深度。
[0021]每個(gè)振膜22、32連接到相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)組件，其可在圖2中更詳細(xì)地示出(為了清楚，圖2只包括一個(gè)組件的標(biāo)記數(shù)字)。驅(qū)動(dòng)組件本身主要是常規(guī)的。永久磁鐵24、34具有中央磁極片25和圓柱形的外磁極片26，以限定磁場(chǎng)間隙27。在每個(gè)振膜20、30的入口處，音圈29被支撐在圓柱形的音圈線圈架28上，以使得其至少部分地位于磁場(chǎng)間隙27內(nèi)。音圈線圈架28驅(qū)動(dòng)附接于其上的振膜20，并且因此，通過(guò)經(jīng)由該音圈傳遞適當(dāng)?shù)慕蛔冸娏鳎稍谡衲ぶ懈袘?yīng)出軸向力，這導(dǎo)致產(chǎn)生了聲波；當(dāng)然，通過(guò)磁鐵也經(jīng)受到相應(yīng)的反作用力。
[0022]每個(gè)振膜組件是“背對(duì)背”安裝的。也就是說(shuō)，這兩個(gè)振膜組件基本上是相對(duì)于彼此軸向地對(duì)準(zhǔn)，且使得振膜沿基本上相反的方向凸出。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)注意，也可以按照這種方式連接兩個(gè)以上的振膜組件。可以關(guān)于單一的對(duì)稱(chēng)軸線對(duì)稱(chēng)地連接任意數(shù)量的振膜組件，使得作用于相應(yīng)磁鐵上的力抵消，并且本發(fā)明不限于兩個(gè)振膜組件的情形。
[0023]本發(fā)明的目的是降低或最小化永久磁鐵24、34上的反作用力的影響。這種反作用力已被知道能造成引起揚(yáng)聲器箱12振動(dòng)的磁鐵振動(dòng)。由于結(jié)構(gòu)上的共振，這些磁鐵振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致不希望的聲音的有影響的輸出。為了解決這個(gè)問(wèn)題，已知的是將兩個(gè)永久磁鐵物理地連接在一起，并且通過(guò)相同的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)這兩個(gè)振膜組件。音圈反向布線，因而作用于永久磁鐵上的反作用力是同時(shí)、相等且相反的。這樣，力會(huì)相互抵消，從而避免了磁鐵振動(dòng)。然而，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，已知的連接(其中連接是剛性的)本身在高頻下會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)上的共振。在這些頻率下，反作用力不會(huì)相互抵消，并且再次從揚(yáng)聲器箱12輸出有影響的聲音。
[0024]此外，由于公差逐漸形成，在驅(qū)動(dòng)器的安裝表面之間的距離可能與外殼12上的安裝表面之間的距離不匹配。這會(huì)導(dǎo)致磁鐵之間的連接中的壓力/張力。當(dāng)僅有木制外殼支撐振膜組件時(shí)，加劇了該問(wèn)題，并且箱將會(huì)變形和破裂，或者磁鐵不會(huì)進(jìn)行密切接觸。
[0025]為了解決這些問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，經(jīng)由連接構(gòu)件40將兩個(gè)磁鐵24、34連接在一起，連接構(gòu)件40包括在兩個(gè)磁鐵之間內(nèi)置的非剛性材料。實(shí)際上，在圖示的實(shí)施例中，連接構(gòu)件40單獨(dú)地由非剛性材料組成。該材料的特性是使得施加在一個(gè)磁鐵上的交變力同樣被另一個(gè)磁鐵感受到，但是由共振引起的振動(dòng)被抑止了。例如，非剛性材料在室溫(298K)下可具有高水平的粘性，以在磁鐵之間傳送力，并且還提供了所需水平的聲阻尼。提供必要性質(zhì)的材料的示例是藍(lán)丁膠(RTM)、膠粘劑、油灰或者丁基膠粘劑，具體地是3MScotch-Seal2229膠粘劑。這些材料在靜力下經(jīng)受流動(dòng)變型，并且因此，連接構(gòu)件的厚度減小以最小化靜力，而在音頻下具有足夠的機(jī)械阻抗以傳送交變力。連接構(gòu)件通過(guò)降低磁鐵共振的振幅有效地抑制振動(dòng)能。
[0026]非剛性材料還可以具有彈性性質(zhì)(即，使它粘彈)。這允許該材料保持它自身的形狀持續(xù)連續(xù)的時(shí)間段，并且允許連接構(gòu)件40基本上僅包括粘彈性材料。一種適合的粘彈性材料是提交本申請(qǐng)時(shí)以商標(biāo)名Blu-Tack(RTM)下出售的材料。在這種情形中，彈性性質(zhì)會(huì)增大磁鐵共振的頻率以及引入顯著的阻尼。
[0027]在圖示的實(shí)施例中，連接構(gòu)件40被形成為平盤(pán)，該盤(pán)的平而橫向于振膜22、32的軸線延伸。該盤(pán)可以采用任何形狀(盡管圓形截而是最實(shí)際的設(shè)置)。連接器的厚度應(yīng)當(dāng)大于在磁鐵之間逐漸形成的總公差，以避免機(jī)械干涉且確保密切接觸。連接器區(qū)域應(yīng)當(dāng)盡可能大，以提供最高的機(jī)械阻抗。當(dāng)然，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以使用替代布置?？梢詫⒎莿傂圆牧戏胖贸膳c永久磁鐵24、34直接接觸，或者非剛性材料可以經(jīng)由中間材料與磁鐵連接在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，連接使得兩個(gè)磁鐵之間的所有路徑穿過(guò)非剛性材料延伸。也就是說(shuō)，從一個(gè)磁鐵傳遞到另一個(gè)磁鐵的振動(dòng)能必需穿過(guò)該非剛性材料。在這樣情形下，非剛性材料還可以是粘合劑，以在相應(yīng)的磁鐵25之間維持必要的接觸。由非剛性的粘合劑材料提供的夾持力F可通過(guò)以下描述:
[0028]F > 2IB1,
[0029]其中，I是在第一或第二驅(qū)動(dòng)組件的音圈中流動(dòng)的電流，而B(niǎo)I是由流經(jīng)第一或第二驅(qū)動(dòng)組件的音圈的I安培電流所產(chǎn)生的力(在行業(yè)中被稱(chēng)為“力因子”)。提供的F大于2ImaxBl，其中，Imax是在音圈中流動(dòng)的最大電流，這兩個(gè)磁鐵不會(huì)出現(xiàn)分離。通過(guò)連接件和磁鐵之間的粘合劑層，可以允許使用無(wú)粘性材料。
[0030]揚(yáng)聲器中的特定問(wèn)題是磁鐵共振的現(xiàn)象。振膜組件和連接構(gòu)件具有的尺寸使得在至少一個(gè)共振頻率下導(dǎo)致磁鐵共振。如果磁鐵共振處于驅(qū)動(dòng)器生成主聲音輸出的頻率范圍內(nèi)，則連接件應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地達(dá)到諸如0.5的低Q，以減輕外殼壁的聲音輻射上的共振的影響。如果磁鐵共振的頻率高于驅(qū)動(dòng)器生成主聲音輸出的頻率范圍，則大約5的更高Q可得到滿意的結(jié)果。
[0031]在圖3中更詳細(xì)地示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的連接構(gòu)件。在圖示的實(shí)施例中，非剛性的粘性材料42(即，不具有彈性性質(zhì))被成型成盤(pán)，并且由粘彈環(huán)44保持形狀。非剛性的粘性材料42沒(méi)有彈性性質(zhì)，因而當(dāng)由于磁鐵24、34的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而遭受壓力或張力時(shí)，非剛性、粘性材料42沒(méi)有或者較少地提供恢復(fù)力。高度地抑止了共振與振動(dòng)。
[0032]因此，本發(fā)明提供一種具有至少兩個(gè)振膜組件的揚(yáng)聲器，其中，作用于每個(gè)組件內(nèi)的磁鐵上的反作用力抵消。通過(guò)經(jīng)由非剛性材料將兩個(gè)磁鐵連接在一起，高度地抑止了磁鐵共振，并且降低了揚(yáng)聲器輸出的相應(yīng)失真。
[0033]當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行許多變化。
【權(quán)利要求】
1.一種揚(yáng)聲器,包括: 第一振膜及相應(yīng)的第一驅(qū)動(dòng)組件，第一驅(qū)動(dòng)組件至少包括第一磁鐵； 第二振膜及相應(yīng)的第二驅(qū)動(dòng)組件，第二驅(qū)動(dòng)組件至少包括第二磁鐵；以及 連接構(gòu)件，其將第一磁鐵連接到第二磁鐵，所述連接構(gòu)件包括非剛性材料，非剛性材料設(shè)置使得將力從第一磁鐵傳到第二磁鐵并且反之亦然，而且使得抑止了連接構(gòu)件中的振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器，其中第一驅(qū)動(dòng)組件和第二驅(qū)動(dòng)組件和連接構(gòu)件具有的尺寸使得在共振頻率下引起共振。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的揚(yáng)聲器，其中連接構(gòu)件的增加在所述共振頻率下引起小于5的系統(tǒng)Q因數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的揚(yáng)聲器，其中連接構(gòu)件的增加在所述共振頻率下引起小于0.5的系統(tǒng)Q因數(shù)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中非剛性材料是粘性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的揚(yáng)聲器，其中粘性材料通過(guò)粘彈構(gòu)件保持在其位置中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中非剛性材料是粘彈材料。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中非剛性材料是粘合劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的揚(yáng)聲器，其中非剛性材料在第一磁鐵和第二磁鐵之間提供夾持力F:
F > 2IB1 其中，I是在第一驅(qū)動(dòng)組件或第二驅(qū)動(dòng)組件的音圈中流動(dòng)的電流，而B(niǎo)I是由流經(jīng)音圈的I安培電流所生成的力。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中非剛性材料包括藍(lán)丁膠(RTM)、膠粘劑、油灰或者丁基膠粘劑。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中非剛性材料被形成為盤(pán)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，還包括第一和第二振膜以及第一和第二驅(qū)動(dòng)組件安裝在其中的箱。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的揚(yáng)聲器，其中箱是木制的或者塑料的。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中第一振膜和第二振膜以及第一驅(qū)動(dòng)組件和第二驅(qū)動(dòng)組件基本上是相同的。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的揚(yáng)聲器，其中第一驅(qū)動(dòng)組件和第二驅(qū)動(dòng)組件被安裝及布線以使得作用于磁鐵上的力基本上被抵消。
【文檔編號(hào)】H04R1/40GK103650531SQ201280024024
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月18日
【發(fā)明者】M·A·多德 申請(qǐng)人:Gp聲學(xué)（英國(guó)）有限公司