專利名稱：平板式揚聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及揚聲器，更具體的說是涉及一種有平板式結(jié)構(gòu)的揚聲器。
背景技術(shù)：
動態(tài)揚聲器通常包括一個質(zhì)地較硬的振動膜，它與電磁驅(qū)動器總成結(jié)合在一起。該總成一般包括一個音圈和一個永久磁鐵。這種揚聲器通常安裝在一個揚聲器箱或者隔音板的開口內(nèi)。一個變化的電流通過音圈時在音圈中產(chǎn)生的變化磁場和永久磁鐵的磁場相互作用，使揚聲器的振動膜發(fā)生振動，振動膜的振動使空氣產(chǎn)生運動而發(fā)出聲音。
動圈式驅(qū)動單元的優(yōu)點是它的工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計已被廣泛地理解和采用，它的組成零件很容易得到并且制造價格低廉。但是，一個缺點是這種驅(qū)動單元作為換能器效率很低，通常它只能將1～3％的電能轉(zhuǎn)換成聲能。動圈式驅(qū)動單元另一個缺點是由它的質(zhì)量引起的機械慣性使得驅(qū)動部分不可能即時地啟動或者停止。這就限制了換能器的帶寬和清晰地再現(xiàn)瞬態(tài)過程的能力。
為了克服一般動圈式驅(qū)動單元的這些缺點，在“更小質(zhì)量”驅(qū)動器領(lǐng)域中已經(jīng)進(jìn)行了許多的開發(fā)工作。這種驅(qū)動器的型式之一是壓電式驅(qū)動器。該驅(qū)動器使用了晶體材料，在施加電壓時這種晶體材料將發(fā)生機械扭轉(zhuǎn)或彎曲。所產(chǎn)生的運動非常小，因此在實際使用中晶體換能器通常與喇叭聯(lián)合使用以提高效率。壓電式換能器存在的問題是它只有很有限的帶寬，因此其應(yīng)用限于相當(dāng)平的頻率響應(yīng)和低的聲音著色。
在“更小質(zhì)量”型驅(qū)動器方面所作的另一種努力平板式揚聲器，它使用質(zhì)量輕的板材或薄膜以代替紙盆振動膜。傳統(tǒng)靜電平板式揚聲器的工作原理是使用雙平板式電容器。其中的一塊板是固定電極，另一塊板是一個可以延伸的導(dǎo)電塑料薄膜。音頻信號電壓和直流極化電壓都施加在電容器的兩塊板上。該施加電壓隨音頻信號而改變。兩塊板之間的荷電量也跟著改變。靜電荷電量的大小決定了吸引力，該力使薄膜振動膜產(chǎn)生運動。
揚聲器產(chǎn)生的音量大小與振動膜振動引起的被揚聲器驅(qū)動的空氣量的大小有關(guān)。通常，振動膜振動時所驅(qū)動的空氣量越大，音量就越大。相對于電流通過音圈時產(chǎn)生的電能而產(chǎn)生的聲音的音量，也可用來度量揚聲器的效率。
為了易于安裝在墻壁、儀表板及其他平面區(qū)域等面積有限的場合，希望揚聲器能夠更緊湊而且平。這種靜電平板式揚聲器的缺點是制造比較困難。而且，它還需要一個直流電源和一個升壓變壓器以進(jìn)行阻抗匹配，這又要增加制造費用。另外，要得到好的低音效果揚聲器的尺寸必須較大。
一種已經(jīng)開發(fā)了的且為人們所熟知的平板揚聲器使用了一種非常硬的板，它的特性必須符合一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。這種板能夠被動圈元件或壓電晶體等換能器激勵。如果所有的參數(shù)都能滿足，該板就會產(chǎn)生復(fù)雜的彎曲形態(tài)，導(dǎo)致了大量的、看起來似乎是無規(guī)則的振動模態(tài)分布在整個板面上。這種裝置的缺點是板的復(fù)雜的彎曲形態(tài)要求加工制造精度高，因而既廢錢又廢時。
因此，希望能夠得到一種結(jié)構(gòu)緊湊的平板式揚聲器，它能夠在很寬廣的帶寬范圍內(nèi)提供高品質(zhì)的聲音并保持低的制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的結(jié)構(gòu)緊湊的平板式揚聲器能夠在很寬廣的帶寬范圍內(nèi)提供高品質(zhì)的聲音。而且，由于加工簡便使得揚聲器的制造成本降至最低。此外，這種揚聲器的構(gòu)型能大大減少振動膜片被撕裂或表面被扭曲的可能性。
本發(fā)明的揚聲器有一個附著在背板上的驅(qū)動器及聲音增強器。該驅(qū)動器對電信號做出響應(yīng)。一個框架附著在背板上。一個薄膜型膜片由框架支撐著。優(yōu)選地，振動膜片上有一個孔。增強器有一個附著在驅(qū)動器上的頸部及與一個附著在膜片孔邊緣的口部。增強器能夠隨著驅(qū)動器的運動而運動。優(yōu)選地，膜片用橡膠型粘合劑與框架粘在一起，該粘合劑能夠衰減膜片的共振。優(yōu)選地，用一個卡環(huán)將膜片卡緊在框架上，使膜片保持被張緊狀態(tài)。
在揚聲器的背板上開了多個聲音通氣孔，這些通氣孔能進(jìn)一步改善聲音的清晰度。為了改進(jìn)聲音的輻射能力，特別是在中音頻和高音頻范圍內(nèi)，增強器的大小和形狀可以采用多種形式，包括截錐形、拋物面形或鐘形。


在參照附圖并閱讀以下的詳細(xì)說明后，本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點將會變得十分清楚。附圖中，圖1是本發(fā)明平板式揚聲器的分解示意圖；圖2是本發(fā)明的一個實施例采用的鐘形增強器的側(cè)視圖；圖3是本發(fā)明的一個實施例采用的截錐形增強器的側(cè)視圖；圖4是本發(fā)明的一個實施例采用的拋物面形增強器的側(cè)視圖；圖5是本發(fā)明一個實施例所采用的增強器的側(cè)視圖；圖6是圖5所示的增強器的俯視圖；圖7是另一實施例中的框架和背板的平面圖，背板上帶有用來放置驅(qū)動器的偏心凹部；圖8是本發(fā)明一個實施例所采用的驅(qū)動器的側(cè)視圖；圖9是另一種平板式揚聲器實施例的分解示意圖；圖10是平板式揚聲器的一個實施例的俯視圖，但不包括膜片、卡環(huán)或護(hù)罩；圖11是平板式揚聲器沿著圖10的c-c′截面的剖視圖，帶有膜片、卡環(huán)和護(hù)罩；圖12是圖10所示的組裝后帶有護(hù)罩的平板式揚聲器的俯視圖；圖13是本發(fā)明底座和卡環(huán)的另一實施例的透視圖；圖14a是本發(fā)明的背板的另一實施例的俯視圖；圖14b是背板沿著圖14a中D-D′截面的剖視圖；圖14c是背板沿著圖14a中E-E′截面的剖視圖；
圖15是卡環(huán)沿著圖13中F-F′截面的剖視圖。
具體實施例方式
圖1是平板式揚聲器10第一實施例的分解示意圖。該平板式揚聲器10有一個帶驅(qū)動器16的背板12、一個與背板結(jié)合在一起的帶開口的框架14、一個與驅(qū)動器16結(jié)合在一起的聲音增強器24，以及一個附著在增強器上并跨過框架14拉伸的膜片(或振動膜)18。驅(qū)動器響應(yīng)于電信號而發(fā)生振動，轉(zhuǎn)而使增強器和膜片振動，從而發(fā)出聲音。
背板12和框架14為揚聲器10提供了結(jié)構(gòu)支撐。它們由剛性材料制成，在使用中能保持揚聲器的結(jié)構(gòu)整體性。背板和框架的材料可以是硬塑料、金屬和/或木材。
在一個實施例中，背板12與附著在其上和/或一體的框架14一起的厚度等于驅(qū)動器16和增強器24的厚度之和。在一個優(yōu)選實施例中，揚聲器的厚度，包括背板和框架，大約為1/2英寸。
在一個實施例中，開口的框架14與背板12有相同的外部形狀和尺寸，如圖1所示。背板為基本上實心的平板矩形形狀。環(huán)繞框架外部邊緣也是實心矩形，而中心是開口的。當(dāng)框架與背板結(jié)合起來時，框架的外緣配裝在背板的外緣上并與之對齊。在一個優(yōu)選實施例中，框架和背板的面積大約為25平方英寸，長度和寬度大約各為5英寸。
然而，框架的形狀并不限于中心開孔的矩形。例如，在另一個實施例中，開口框架的邊緣就是圓形的，下面將要詳細(xì)討論。在一個優(yōu)選實施例中，框架與背板的尺寸相等或者小于背板尺寸。在另一個優(yōu)選實施例中，框架與背板是一體的，而不考慮它們各自的形狀。
背板12上有一個容納驅(qū)動器16的凹部20。在一個實施例中，背板上的凹部20相對于附著的框架居中設(shè)置。驅(qū)動器放置在凹部20中，使驅(qū)動器16的底部與背板12的底部對齊，并優(yōu)選地附著在背板12的底部上。通過將驅(qū)動器置于背板中，可以使揚聲的厚度最小。下面將要詳細(xì)討論驅(qū)動器16。
為了進(jìn)一步改進(jìn)聲音的清晰度，在背板12上設(shè)置了多個開孔或聲音通氣孔48。背板上的這些通氣孔可以釋放截流在背板12和振動膜片18之間的空氣。如果沒有這些通氣孔48，截流在背板12和振動膜片18之間的空氣將對膜片18的振動產(chǎn)生一種不良的阻尼效應(yīng)。聲音通氣孔的數(shù)目及尺寸的選擇將影響到聲音的質(zhì)量。通常，聲音通氣孔越多，音質(zhì)越好。但是，聲音通氣孔的數(shù)目是要受到限制的，它們不能損害底板的結(jié)構(gòu)整體性。圖中所示的聲音通氣孔48的大小、數(shù)目和位置只是為了圖解的目的。
揚聲器的頻率響應(yīng)特性可以通過改變增強器24的形狀、厚度或材料來改變。圖1所示的增強器24有一個頸部26和一個口部28，在頸部26和口部28之間有一個沿圓周方向逐漸增加的表面，向外擴口。增強器24改善了揚聲器的輻射能力。
根據(jù)揚聲器頻率響應(yīng)的需要，增強器可以改變?yōu)榫哂腥魏我环N形狀。圖2表示一種鐘形增強器30，其外表面32在口部向外擴口，與圖1所示的增強器相似。圖3表示另一種形式的增強器38，它有截錐面的外形。增強器38有一個頸部、口部和一個在頸部和口部之間形成的平直表面40。圖4表示另外的一種有拋物面的增強器34，它有一個頸部、一個口部和一個在頸部和口部之間形成的凸形拋物面的表面36。
圖5和圖6是一個增強器24的優(yōu)選實施例。該增強器有一個頸部26、一個口部28，以及在頸部26和口部28之間周長逐漸增大而在口部向外擴口的表面。沿著口部的外緣有一個圈緣46。該圈緣基本上是平的，從口部水平向外延伸。這個環(huán)形的圈緣從口部的邊緣平直地向外延伸1～2mm。該增強器在頸部區(qū)域的直徑為大約15mm到30mm，但優(yōu)選地為約25mm。該增強器在口部區(qū)域的直徑大約為25mm～40mm，但優(yōu)選地為約33mm。從頸部到口部的垂直距離大約為2mm～8mm，但優(yōu)選地為約3mm。如下面將要討論的那樣，頸部26附著在驅(qū)動器16上，而圈緣46附著在膜片18上，這樣一來，振動便從驅(qū)動器16經(jīng)增強器24傳遞到膜片18。圖示的這些形狀只是作為舉例，它們可以用于本發(fā)明所公布的揚聲器的任何實施例中。
優(yōu)選地，增強器采用纖維增強型紙復(fù)合材料制造。例如，增強器可以是用紙和玻璃纖維等纖維制成的復(fù)合材料。在一個更優(yōu)選的實施例中，增強器是用紙和杜邦公司的Kevlar等芳香尼龍纖維制成。這種復(fù)合材料由大約20～30％重量的Kevlar纖維制成。改變復(fù)合材料中使用的纖維的量，就會改變揚聲器的頻率響應(yīng)，特別是高頻范圍的頻響。
在一個優(yōu)選實施例中，帶有膠狀懸浮的磁性顆粒的油(圖中未表示出)被注入到增強器中靠近頸部的位置處，以便衰減膜片的共振。在一個優(yōu)選實施例中，采用的磁性油是一種納米磁性顆粒的膠狀懸浮體，例如，由美國新罕布爾什州的納什維爾鐵磁流體材料公司(Ferrofluidies Corporation ofNashua，NH)生產(chǎn)的Ferrofluid。注入到增強器的油量形成厚度大約是1/4mm～1mm的帶，圍繞著增強器頸部的內(nèi)、外表面，但是，優(yōu)選地，形成約為1/2mm厚的帶。磁性油的粘度在通常用于低音揚聲器使用的粘度范圍內(nèi)。當(dāng)粘度發(fā)生改變時，揚聲器的頻率響應(yīng)要受到影響。
為了進(jìn)一步改進(jìn)聲音的輻射能力，特別是在高頻聲音區(qū)域，如圖1所示，在膜片18上設(shè)置了一個孔42?？?2由膜片18內(nèi)部的圓形邊緣44確定。由于孔42使空氣運動的通道流暢，因而它極大地改善了膜片18的中頻和高頻聲音的發(fā)射能力。優(yōu)選地，孔18的尺寸與增強器24口部28的尺寸大致相同。確定孔42的內(nèi)部邊緣44附著在環(huán)繞增強器24口部的圈緣46上，下面將要給予說明。
圖1中的膜片18還有一個附著在框架14上的外邊緣22。膜片18跨過框架均勻地拉伸到希望的張緊度。膜片被拉伸并張緊以平放在框架和增強器的頂部。張緊可以避免膜片松弛，并因而省略掉用來支撐膜片以保持其平坦的橫向構(gòu)件，以及也可以消除由皺褶引起的共振現(xiàn)象。
膜片18能夠以各種方法附著在框架14及增強器24上。附著膜片18的一種方法是使用環(huán)氧樹脂。有多種型號的環(huán)氧樹脂可供使用，包括橡膠型粘合劑、丙烯酸粘合劑、硅樹脂粘合劑或環(huán)氧接合劑。但使用的粘合劑并不限于上面所列舉的那些。任何型式的粘合劑，只要不含有會損害揚聲器材料的溶劑并能形成可靠粘結(jié)(最好是能形成永久性粘結(jié))的都可以使用。采用的粘合劑形式取決于被粘結(jié)材料的類型。在一個優(yōu)選實施例中，采用了厚度為5密耳(約合0.127mm)的Scotch牌VHB F-9469PC轉(zhuǎn)移粘結(jié)劑(Scotch Brand VHB F-9469PC Adhesive Transfer)，將膜片粘合到框架和/或增強器上。粘合劑的厚度在大約1密耳(約合0.0254mm)的范圍內(nèi)。粘合劑的寬度在大約3mm的范圍內(nèi)。通過改變粘合劑的厚度和寬度可以調(diào)節(jié)粘合劑的能量吸收，下面將要對此作更詳細(xì)的說明。
在一個實施例中，橡膠型粘合劑沉積在具有釋放涂層(release coating)的帶子上。帶子上有粘結(jié)劑的一面放到框架的外表面上，粘結(jié)劑就粘到框架上。然后，將帶子剝離，只留下粘合的膠。將膜片拉過框架的邊緣到達(dá)其外表面而粘到粘合劑上。這種粘合劑使振動膜片基本上能夠永久地附著在框架上。
橡膠型粘合劑將膜片粘貼到框架上，也能起到衰減共振的作用。這種橡膠型粘合劑能夠緩和膜片的振動能量，起到一個減震墊的作用?？蚣芴峁┝艘粋€硬的反射終端，它將振動能量返回到振動膜或膜片內(nèi)，增加扭曲含量，導(dǎo)致嚴(yán)重抵消膜片的聲學(xué)輸出響應(yīng)。軟橡膠型粘合劑提供了一種軟終端，它能吸收一部分能量并減少反射和扭曲。在本優(yōu)選實施例中，被附著的膜片是被均勻張緊的。在一個實施例中，膜片處于5～30磅的張緊力作用下。這時膜片的表面沒有皺褶，基本上像一個剛性的膜片一樣。
單用橡膠型粘合劑將振動膜片附著到框架上，一般不能保持膜片5～30磅的張力大小。因此，除了使用粘結(jié)劑或者在使用粘結(jié)劑的同時還也可以通過壓配合將膜片附著在框架中。例如，膜片可以被夾緊在框架中，下面將參照圖9對此作詳細(xì)的說明。
在圖7所示的另一個實施例中，背板12上用來容納驅(qū)動器的凹部20與框架14是不同心的。在這個實施例中，框架相對于背板可以居中設(shè)置或者不居中設(shè)置，但是凹部20相對于框架不居中設(shè)置。相對于框架(及膜片)的偏心凹部20可以使共振最低從而能改進(jìn)聲音的質(zhì)量。
在所述各實施例中，驅(qū)動器16是為人們所熟知的電磁式驅(qū)動器總成。如圖8中驅(qū)動器的細(xì)節(jié)視圖以及圖11中的剖視圖所示，驅(qū)動器有一個環(huán)繞磁極的音圈50、一部分位于磁極一端內(nèi)的永久磁鐵52、附著在磁極另一端上的一個薄板54以及用來使音圈相對于磁極對中的支承圈51，支承圈51不會對音圈的進(jìn)出運動有明顯的妨礙。
為了使驅(qū)動器產(chǎn)生振動，一個變化的電流將通過音圈50。永久磁鐵52的磁場與變化電流在音圈50中產(chǎn)生的磁場之間的相互作用，將使得音圈及附著的薄板相對于永久磁鐵產(chǎn)生振動。驅(qū)動器16就像一個活塞一樣在基本上垂直的方向上振動。薄板54附著在增強器24的頸部26處。由于增強器的圈緣46附著在膜片18上，所以，當(dāng)薄板振動時，增強器和膜片相繼發(fā)生振動，由此發(fā)出聲音。
驅(qū)動器可以是任何一種公知的電磁式驅(qū)動器總成，其中也包括壓電式驅(qū)動器總成(圖中未表示出)。在壓電式總成中，晶體材料響應(yīng)于施加的電壓發(fā)生扭曲或彎曲，使得膜片18產(chǎn)生振動，從而發(fā)出聲音。
圖9表示的是一個帶環(huán)形夾緊裝置或卡環(huán)的一個實施例。圖9是平板式揚聲器100第二個實施例的分解示意圖。平板式揚聲器100有一個帶驅(qū)動器16的背板102、一個與背板相結(jié)合的開口框架(或底座)110、一個與驅(qū)動器16相結(jié)合的增強器24、一個附著在增強器上并跨過框架110拉伸的膜片(或振動膜)116、一個壓配合在膜片和底座上的卡環(huán)112、一個用于保護(hù)膜片的帶有絲網(wǎng)62的護(hù)罩60、以及覆蓋在絲網(wǎng)上的罩布64。
平板式揚聲器100的工作原理與平板式揚聲器10相似，例如，驅(qū)動器響應(yīng)于電信號而振動，進(jìn)而使增強器和膜片振動，從而發(fā)出聲音。圖10是揚聲器100的俯視圖，它包括背板102、驅(qū)動器16、增強器24和底座110。圖11是圖10所示揚聲器100的剖視圖，也示出了卡環(huán)112和護(hù)罩60。
在一個實施例中，底座110為一個帶開口的環(huán)形，它有一個外表面111a和一個內(nèi)表面111b。在外表面111a和內(nèi)表面111b之間分別是頂面111c和底面111d。底座的底面111d附著在背板102上。
在一個實施例中，附著有膜片的底座110有一個沿著頂面111c的圓形邊緣(未示出)。當(dāng)振動膜片跨過圓形邊緣拉伸時，圓形邊緣撕裂膜片的可能形更加小。
卡環(huán)112是環(huán)形的，有一個內(nèi)環(huán)表面113和一個底面115?？ōh(huán)內(nèi)環(huán)表面113的直徑與底座外表面111a的直徑非常接近。
膜片116有一個外邊緣118，外邊緣118跨過底座110的外表面111a和/或頂面111c拉伸并附著在上面。在一個優(yōu)選實施例中，用橡膠型粘合劑將振動膜片粘結(jié)到底座110上。當(dāng)膜片粘到底座上后，將卡環(huán)的底面115套在底座110上。在一個實施例中，膜片被放置在底座的外表面111a和卡環(huán)的內(nèi)表面113之間。作為另一種方案或者補充，將膜片放置在底座的頂面111c和卡環(huán)的底面115之間。與底座的表面壓在一起的卡環(huán)112的表面，使膜片總是處在繃緊的狀態(tài)。
在一個實施例中，卡環(huán)112在其內(nèi)表面113上帶有齒114。從一個齒的頂部到與其相鄰的齒的頂部進(jìn)行測量，齒的間距大約是2～8mm，但優(yōu)選地采用4mm間距。每一個齒在其一端有一個齒頂，在其與卡環(huán)內(nèi)表面相鄰的另一端有一個齒根。齒根的厚度大約為2～3mm，齒頂?shù)暮穸却蠹s為1mm。優(yōu)選地，齒頂是平的。在另一個實施例中，齒根厚度約為1mm。
優(yōu)選地，卡環(huán)和齒用彈性材料如模壓塑料制造。在本優(yōu)選實施例中，在齒114頂部的卡環(huán)內(nèi)徑稍小于底座外表面111a的直徑。但是齒根部的卡環(huán)內(nèi)徑則稍大于底座外表面111a的直徑。在這個實施例中，當(dāng)卡環(huán)緊緊地配合在底座上時，齒114稍有變形，卡住并均勻地拉伸膜片。由于放卡環(huán)時齒發(fā)生變形，所以，這些齒能以很大夾持力夾持膜片。
如圖9所示，齒114沿著卡環(huán)的底面115逐漸變細(xì)。齒頂沿著底面被打磨或被削尖以便于振動膜片的裝配。被削尖的齒能夠使卡環(huán)抓住振動膜片，并能在膜片不會被銳邊撕裂的情況下將膜片下滑到外表面111a。
卡環(huán)112被用來產(chǎn)生在膜片表面上所需要的5～30磅的均勻張力。在揚聲器的大批量生產(chǎn)中，在框架上拉伸和附著膜片是裝配程序中最為困難的部分。用卡環(huán)實現(xiàn)附著和拉伸使裝配程序變得更加一致，因此也更加容易。利用卡環(huán)的卡緊力和保持力，振動膜片就能被均勻地拉伸和保持。此外，由于齒是沿著周邊均勻地將膜片卡緊，因此，在拉伸過程中膜片被撕裂的可能性更小。通過對膜片粘結(jié)、拉伸并將它壓配合到底座上，膜片的張緊度就可以得到調(diào)節(jié)。
通過按需要限定卡環(huán)和底架之間的尺寸差的公差、卡環(huán)中齒的間距和尺寸以及塑料齒材料的特性，振動膜片就能被均勻地張緊，其張緊程度也可以調(diào)節(jié)。
如果如上所述，在采用粘結(jié)劑時還使用了壓配合，那么，膜片與框架之間的粘結(jié)劑既可以在卡環(huán)緊固到框架上之前也可以在卡環(huán)緊固到框架上之后放置。再次說明，采用粘結(jié)劑的優(yōu)點是，它能吸收膜片的振動能量，并能使膜片基本上永久地附著，并減小了扭曲變形。
如圖9所示，背板102是矩形，其尺寸比底座110的直徑大，但并不限于此。背板可以有任何形狀和尺寸。然而，在本優(yōu)選實施例中，底座的邊緣不伸出背板的表面。與圖1所示的實施例相似，背板102和底座110為揚聲器100提供了結(jié)構(gòu)上的支撐，它們可以用能夠在使用中保持揚聲器結(jié)構(gòu)整體性的任何硬質(zhì)材料制造。
與圖1所示的實施例相似，在圖9所示的背板102上有一個容納驅(qū)動器16的凹部20、多個用來釋放截留在背板102與振動膜片116之間的空氣的聲音通氣孔48。背板上的凹部20相對于附著的底座居中設(shè)置或偏心設(shè)置。背板102上的聲音通氣孔的尺寸、數(shù)目和位置均可以變化。
該實施例中的聲音增強器24與圖1所示實施例中的增強器有相同的功能和可能的形狀。此外，振動膜片116有一個由邊緣122限定的孔120?？?20的外緣122附著在增強器24的圈緣46。
優(yōu)選地，護(hù)罩60與背板102的形狀相同并附著在背板102上。在一個優(yōu)選實施例中，以及如圖9所示的實施例和圖10-12所示的實施例，護(hù)罩和背板均呈矩形。如圖11的剖視圖和圖12的俯視圖所示，護(hù)罩60是一個作為保護(hù)和裝飾用的框架，覆蓋在振動膜片上。護(hù)罩上有絲網(wǎng)62和覆蓋在其上的罩布64。如圖11所示，當(dāng)護(hù)罩附著到背板上時，絲網(wǎng)與膜片之間有空隙，因此它不會干攏膜片的振動。如前所述，背板上聲音通氣孔48的設(shè)置隨著背板的不同可以有各種變化，分別如圖1，7，9和10所示。
圖13是另外一個實施例，該圖中卡環(huán)的剖視圖如圖15所示。底座110有一個帶外邊緣120的底面111d、直徑比底面111d小的頂面111c、處在頂面和底面的外邊緣之間因此逐漸變細(xì)的外表面111a?？ōh(huán)的內(nèi)表面113與框架的錐形外表面111a相對應(yīng)。錐角α大約為1～5度。正是由于這個錐面，使卡環(huán)與底座能緊密地配合在一起?？ōh(huán)12底面125，其內(nèi)邊緣被圓角化。將卡環(huán)置于底座上時，由于有圓角化的邊緣，因此，引起膜片撕裂的可能性變小了。由于卡環(huán)與底座之間的間隙不大于1密耳(約合0.0254mm)，因此卡環(huán)就保持在底座上。在一個優(yōu)選實施例中，粘結(jié)劑基本上是與此同時地將卡環(huán)粘結(jié)在底座上。在另一個優(yōu)選實施例中，卡環(huán)的錐形內(nèi)表面上有齒，防止卡環(huán)從底座上滑脫。
在另外一個實施例中，卡環(huán)或卡緊裝置的內(nèi)表面是光滑的，而底座或框架的外表面則有夾緊齒。在該實施例中，把粘結(jié)膠帶置于卡緊裝置或卡環(huán)上后，將卡緊裝置或卡環(huán)置于膜片和框架上，并與框架壓裝在一起。圖14a至14c表示了帶底座110的背板102的另一實施例。在一個優(yōu)選實施例中，底座和背板是一體的。背板上有一個確定了容納驅(qū)動器16的開孔20的驅(qū)動器支承127、將驅(qū)動器支承127與底座110連接起來的輻條(或加強筋)125。膜片跨過底座110拉伸，從而使環(huán)形底座110以受壓狀態(tài)被放置。加強筋125為底座提供結(jié)構(gòu)強度，使底座更堅固而足以承受壓力。輻條是逐漸變細(xì)的，其中，它的斷面積從驅(qū)動器支承127到底座110逐漸加大，如圖14b所示。在本優(yōu)選實施例中，有8根加強筋。
對于每一個實施例，優(yōu)選地，膜片用薄的柔韌性材料制造，這種材料能夠承受驅(qū)動器的振動力而不會損壞，它同時又有足夠的柔韌性，能夠?qū)︱?qū)動器的振動做出響應(yīng)。優(yōu)選地，膜片不是疏松多孔的，能夠張緊到5～30磅的均勻張力，并且即使是在5～30磅的恒定拉伸載荷下也不會延伸變形。任何薄膜材料都可以被采用，只要它有足夠的柔韌性能夠發(fā)射聲波，同時足夠地結(jié)實能夠在苛刻的環(huán)境條件下使用。例如，理想的情況是，膜片能夠承受嚴(yán)酷的溫度變化條件，如像在極熱的汽車中或在嚴(yán)寒的冬季環(huán)境條件下。一般認(rèn)為，采用聚酰亞胺族材料可以滿足這些要求。在一個實施例中，該材料是一種絕緣材料。在另一個實施例中，膜片材料是一種硅樹脂基、能熱固化的膠粘系材料。這種材料具有高的抗針剌性，是一種順從性的(conformable)的材料，并具有好的耐高溫性能。在本優(yōu)選實施例中，膜片是用一種薄的、柔韌的材料，如杜邦公司的Kapton制造的。Kapton就是一種特別理想的材料，因為它有足夠的強度可承受物理約束，能夠抵抗化學(xué)試劑和有害環(huán)境對它的腐蝕。其他材料，如像薄的鍍錫鋁箔片或其他類似的金屬膜也可以使用。
由于存在振動以及要達(dá)到“更小質(zhì)量”的目標(biāo)，希望使膜片的厚度和重量最小，而使慣性減至最小。膜片的厚度在1/2密耳(約合0.0127mm)到1密耳(約合0.038mm)之間。如果膜片厚度超過1密耳，揚聲器的音質(zhì)就不理想。在本優(yōu)選實施例中，膜片的厚度大約為1密耳(約合0.0254mm)。
揚聲器的聲音質(zhì)量也可以通過改變膜片的形貌來加以改進(jìn)。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，在本優(yōu)選實施例中，振動膜片有一個均質(zhì)的表面，即整個膜片表面具有同一厚度，使用同一種材質(zhì)。
雖然結(jié)合多個具體實施例公開了本發(fā)明，但是，在前面描述的教導(dǎo)下，多種替換、修改和變型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，都是顯而易見的。例如，上述膜片可以用于話筒、電話接收機，也可以用于擴音器等。因此，本發(fā)明應(yīng)該包括落入后附權(quán)利要求的精神和一般范圍中的所有這些替換、修改和變型。
權(quán)利要求
1.一種揚聲器，包括一個背板；一個附著在背板上的驅(qū)動器，該驅(qū)動器能響應(yīng)于電信號；一個增強器，它有一個頸部和一個口部，頸部附著在驅(qū)動器上，增強器能夠隨驅(qū)動器的運動而運動；一個有開孔的薄膜型膜片，該膜片附著在增強器上，膜片上的開孔與增強器口部的尺寸和位置相對應(yīng)；一個框架，附著在背板上，它的一個表面支撐并使膜片保持繃緊狀態(tài)。
2.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，在所述的背板上有一個相對于附著的框架偏心設(shè)置的凹部，驅(qū)動器置于背板的這個凹部中。
3.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，增強器為截錐形。
4.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，增強器為拋物面形。
5.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，增強器為鐘形。
6.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，背板的厚度與框架的厚度之和等于驅(qū)動器的厚度與增強器的厚度之和。
7.按照權(quán)利要求6所述的揚聲器，其特征在于，包括框架和背板在內(nèi)的揚聲器的厚度大約為1/2英寸。
8.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，膜片由Kapton制成。
9.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，膜片由聚酰亞胺材料制成。
10.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，膜片用金屬箔片材料制成。
11.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，膜片被均勻地張緊，張緊力大約為5～30磅。
12.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，膜片的厚度在1/2密耳(約合0.0127mm)到1密耳(約合0.038mm)的范圍內(nèi)。
13.按照權(quán)利要求12所述的揚聲器，其特征在于，膜片的厚度約為1密耳(約合0.0254mm)。
14.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，膜片的厚度能夠使附著在框架上的膜片是柔韌的和結(jié)實耐用的，能夠經(jīng)受驅(qū)動器的振動力而不會延伸變形。
15.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，膜片在框架的各邊之間有一個表面，該表面的厚度和材質(zhì)都是均勻的。
16.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，在驅(qū)動器中使用一磁性油，用來衰減膜片的共振，該磁性油的粘度在一般適用于低音揚聲器的粘度范圍內(nèi)。
17.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，框架至少有一個被圓角化的頂部邊緣。
18.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，增強器有一個沿著所述口部邊緣的圈緣，振動膜片開孔的邊緣在所述圈緣處附著到增強器。
19.按照權(quán)利要求18所述的揚聲器，其特征在于，圈緣是一個平的圓環(huán)形表面，其寬度為1～2mm。
20.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，增強器頸部的直徑大約為15～25mm。
21.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，增強器口部的直徑大約為25～40mm。
22.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，增強器頸部至口部的距離大約為3mm。
23.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，背板上有一個驅(qū)動器支撐，該驅(qū)動器支撐限定了容納驅(qū)動器的凹部，背板還有多個輻條，從驅(qū)動器支撐處向框架延伸，為處在膜片壓力下的框架提供結(jié)構(gòu)上的支承。
24.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，增強器用纖維增強型紙復(fù)合材料制造。
25.按照權(quán)利要求23所述的揚聲器，其特征在于，增強器的大約有20～30％的部分是用Kevlar制成的。
26.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，其特征在于，膜片用能夠衰減共振的橡膠型粘結(jié)劑粘結(jié)到增強器和框架中的至少一個上。
27.按照權(quán)利要求26所述的揚聲器，其特征在于，橡膠型粘結(jié)劑是Scotch牌VHB F-9469PC型轉(zhuǎn)移粘結(jié)劑膠帶。
28.按照權(quán)利要求27所述的揚聲器，其特征在于，粘結(jié)劑膠帶的厚度為5密耳(約合0.127mm)。
29.按照權(quán)利要求1所述的揚聲器，還包括一個卡緊裝置，其特征在于，該卡緊裝置將膜片夾持在卡緊裝置和框架之間。
30.按照權(quán)利要求29所述的揚聲器，其特征在于，膜片是用橡膠型粘結(jié)劑粘結(jié)到框架上。
31.按照權(quán)利要求29所述的揚聲器，其特征在于，卡緊裝置有一個內(nèi)表面，框架有一個外表面，膜片被置于框架的外表面和卡緊裝置的內(nèi)表面之間。
32.按照權(quán)利要求29所述的揚聲器，其特征在于，膜片被置于框架的頂面和卡緊裝置的底面之間。
33.按照權(quán)利要求29所述的揚聲器，其特征在于，所述的卡緊裝置是一個卡環(huán)，它與框架的形狀一致。
34.按照權(quán)利要求33所述的揚聲器，其特征在于，所述的卡環(huán)有一個帶齒的內(nèi)表面。
35.按照權(quán)利要求34所述的揚聲器，其特征在于，所述的齒的間距約為2～8mm，每一個齒的一端為齒頂，與框架內(nèi)表面相鄰的另一端為齒根，齒根的厚度約為2～3mm，齒頂?shù)暮穸燃s為1mm。
36.按照權(quán)利要求29所述的揚聲器，其特征在于，所述的卡緊裝置用彈性材料制造。
37.按照權(quán)利要求34所述的揚聲器，其特征在于，所述的齒頂處有一個直徑，在齒根處有一個比齒頂處大的直徑，框架外表面的直徑處在齒頂直徑和齒根直徑之間，齒用模壓塑料制造，當(dāng)卡環(huán)將膜片卡在齒和框架之間時齒發(fā)生變形。
38.按照權(quán)利要求36所述的揚聲器，其特征在于，卡環(huán)有一個與膜片相接觸的表面，該表面上有逐漸變細(xì)的齒，齒的尖銳程度是被降低了的，因此它撕裂振動膜片的可能性大大減少。
39.按照權(quán)利要求35所述的揚聲器，其特征在于，框架有一個帶外邊緣的底面、一個直徑比底面小的頂面，和頂面和底面的外邊緣之間限定的外表面，框架外表面是逐漸變細(xì)的，卡環(huán)有一個內(nèi)表面，該內(nèi)表面與框架逐漸變細(xì)的外表面相對應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種揚聲器,其具有:一個背板;一個附著在背板上響應(yīng)電信號的驅(qū)動器;一個增強器,有一個頸部和一個口部,頸部附著驅(qū)動器上并隨驅(qū)動器一起運動;一個薄膜型膜片,上有一個開孔,該振動膜片附著在增強器上,其上的開孔與增強器口部的大小和位置相對應(yīng);一個框架,用來支撐振動膜片并使膜片保持繃緊狀態(tài);一種橡膠型粘結(jié)劑,將膜片粘結(jié)到框架上并被用來衰減膜片的共振;一個卡環(huán),用來將膜片卡緊在框架上。揚聲器背板上開出的多個聲音通氣孔可以進(jìn)一步改善聲音的清晰度。為了改善聲音的輻射能力,特別是在中頻和高頻范圍內(nèi)的輻射能力,增強器的尺寸和形狀可以有多種變化的形式,包括截錐形、拋物面形或者鐘形等。
文檔編號H04R9/04GK1390431SQ00812188
公開日2003年1月8日 申請日期2000年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月23日
發(fā)明者理查德·蓋伊, 柳川真由紀(jì), 武士敬子 申請人:數(shù)字聲能公司