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1、(10)申请公布号 CN 102884809 A (43)申请公布日 2013.01.16 C N 1 0 2 8 8 4 8 0 9 A *CN102884809A* (21)申请号 201180012209.4 (22)申请日 2011.01.14 1000154 2010.01.15 FR H04R 1/24(2006.01) H04R 1/30(2006.01) H04R 9/06(2006.01) H04R 9/02(2006.01) (71)申请人 PHL音响公司 地址法国沙特勒泰斯 (72)发明人 Y弗拉维尼亚尔 P勒萨热 A勒鲁 N克勒维 J-L泰贝克 B艾纳 (74)专利代理。
2、机构中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人李丽 (54) 发明名称 具有压缩腔的同轴扬声器系统 (57) 摘要 具有至少两路的同轴扬声器系统(1),所述系 统包括低音电动换能器(2)和具有压缩腔的高音 换能器(3),高音换能器相对于低音换能器(2)同 轴地和在正前安装。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2012.09.04 (86)PCT申请的申请数据 PCT/FR2011/000022 2011.01.14 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/086299 FR 2011.07.21 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书16页 附图。
3、7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 16 页 附图 7 页 1/1页 2 1.具有至少两路的同轴扬声器系统(1),所述同轴扬声器系统包括用于再现低音频和 /或中音频的主电动换能器(2),所述主电动换能器包括: 主磁路(4),其确定主磁隙(17), 活动系统(22),其包括振膜(23),所述振膜与伸入在所述主磁隙(17)中的活动音圈 (24)连在一起; 所述同轴扬声器系统的特征在于: 该同轴扬声器系统包括用于再现高音频的副电动换能器(3),所述副电动换能器相对 于所述主电动换能器(1)以同轴和正前的方式安装,所述副电动换能器包括: 副磁路。
4、(34),其与所述主磁路(4)区分开,所述副磁路确定副磁隙(47); 活动系统(48),其包括膜片(49),所述膜片与伸入在所述副磁隙(47)中的活动音圈 (50)连在一起; 波导(76),其安装在所述膜片(49)附近,具有与所述膜片相对和靠近该膜片、并界 定压缩腔(93)的表面(80); 所述波导(76)确定喇叭筒开始部分(86); 并且,所述主电动换能器(1)的呈锥形的所述振膜(23)在所述喇叭筒开始部分(86)的 延长部分中延伸。 2.根据权利要求1所述的同轴扬声器系统(1),其特征在于,所述副电动换能器(3)具 有固定的内骨架(52),所述副电动换能器(3)的活动系统(48)通过所述膜。
5、片(49)的内悬架 (66)安装在所述内骨架上。 3.根据权利要求1或2所述的同轴扬声器系统(1),其特征在于,所述主电动换能器 (1)的活动音圈(24)包括支架(26)和卷绕在所述支架(26)上的螺线管(25);并且,所述副 电动换能器(3)被接纳在一空间中,所述空间向后由所述主磁路(4)的极性构件(6)的前表 面(11)界定和在侧面由所述活动音圈(24)的支架(26)的壁界定。 4.根据前述权利要求中任一项所述的同轴扬声器系统(1),其特征在于,主和副电动 换能器(2、3)具有重合或几乎重合的声中心(C1、C2)。 5.根据前述权利要求中任一项所述的同轴扬声器系统(1),其特征在于,所述副。
6、电动 换能器(3)的活动系统(48)未设有所述膜片(49)的外悬架。 6.根据权利要求5所述的同轴扬声器系统(1),其特征在于,所述副电动换能器(3)通 过其内骨架(52)被固定在所述主电动换能器(2)上。 7.根据权利要求6所述的同轴扬声器系统(1),其特征在于,所述内骨架(52)包括:盘 板(53),所述盘板被固定于所述副磁路(34);和杆(54),所述杆与所述盘板(53)连在一起, 所述副电动换能器(3)通过所述杆被固定在所述主磁路(4)上。 8.根据前述权利要求中任一项所述的同轴扬声器系统(1),其特征在于,所述波导 (76)包括一外侧壁(77)和多个翼片(83),所述多个翼片从该外侧。
7、壁(77)起径向地向内凸 伸。 9.根据权利要求10所述的同轴扬声器系统(1),其特征在于,所述波导(76)的外侧壁 (77)设有外槽口(96),翼片(97)在所述外槽口中径向地延伸。 10.音箱(95),所述音箱包括根据前述权利要求中任一项所述的同轴扬声器系统(1)。 权 利 要 求 书CN 102884809 A 1/16页 3 具有压缩腔的同轴扬声器系统 技术领域 0001 本发明涉及利用又被称为电动换能器或电声换能器的扬声器进行声音再现的领 域。 0002 声音再现在于将电能(或电功率)转化为声能(或声功率)。 背景技术 0003 电能最常见地通过放大器提供,放大器的功率特征可从对于小。
8、功率的家用音频设 备的数瓦特到对于某些专业音响系统(录音室、音乐舞台、公共场所等)的数百或数千瓦特 变化。 0004 至于声能,该声能通过振膜进行辐射,振膜的移动引起周围空气的压力变化,其以 声波的形式在空间中传播。 0005 即便相对新兴,声音再现技术从20世纪20年代起以数量众多的不同设计产生,美 国通用电气公司的Chester W.RICE和Edward W.KELLOG进行了初期经验,这两人的姓名组 合在今天还表示最常见的电声换能器类型:“Rice-Kellog”电动扬声器。 0006 在这类换能器中,振膜由活动音圈促动,活动音圈包括螺线管,螺线管伸入到磁 场中和由(来自放大器的)电流。
9、经过。电流和磁场之间的相互作用产生以名称“洛伦兹力 (force de LAPLACE)”已知的作用力,该作用力产生活动音圈的移动,活动音圈借此带动振 膜,振膜的振动是声辐射源。 0007 尽管每个个体具有固有的听觉特征,人耳被认为对介于20Hz到20000Hz(20kHz) 之间的频率范围(被称为声频带)上的声音敏感。小于20Hz的声音被称为“次声”;大于20kHz 的声音被称为“超声”。次声和超声可被某些动物感觉到,不过被认为是人耳感知不到的(对 此问题可参考一般书籍,如Le livre des techniques du son(声音技术册),卷1,基础概 念,第三版,第四章,听觉感知,。
10、191-192页)。 0008 这是为什么在扬声器构造中通常致力于再现限定于所述声频带的信号的原因。按 照惯例,将在20Hz到200Hz之间的频率范围称为“低音”;将在200Hz到2000Hz(2kHz)之 间的频率范围称为“中音”;将在2000Hz到20000Hz(20kHz)之间的频率范围称为“高音”。 0009 设计允许令人满意地再现完整声频带的单一电动扬声器的尝试曾是非常多的。但 这些尝试没有获得成果。 0010 实际上,低音频率的再现需要大尺寸的换能器,因此需要能有大振幅的大尺寸振 膜。相反地,高音频的再现只有利用小尺寸的声源、因此小振膜才可以是令人满意的。此外, 小振膜的行程幅度小。
11、。这些特征是相悖的,可以容易理解的是:令人满意地覆盖整个声频范 围的单一换能器的构造实施起来确实是非常困难的。 0011 这就是为什么电动扬声器通常被设计成再现可优化换能器响应的较小频率范围 的原因。 0012 利用与声谱分析仪相关联的测量麦克风测得的这类换能器的频率声响应,通常以 曲线的形式表示,所述曲线示出信号声压级(以dB为单位,在通常介于60dB到110dB之间 说 明 书CN 102884809 A 2/16页 4 的线性刻度上)随信号频率(以Hz为单位,通常按照介于20Hz到20kHz之间的对数刻度)的 变化。 0013 即便在理论上考虑这样三种换能器:低音、中音和高音换能器,但实。
12、际上分类是更 加精细的,因为换能器的响应是可交迭多个频率范围的连续函数。因此,作为示例,被设计 用以再现低音的换能器会提供在中音的低音部分(中低音)中的合适的响应;相似地,高音 换能器会提供在中音的高音部分(中高音)中的合适的响应,以使得通过语言使用惯例习惯 于: 0014 用“低音换能器”来表示能够再现低音和至少中低音的换能器, 0015 用“中音换能器”来表示能够再现中音和低音的至少高音频部分和/或高音的 至少低音频部分的换能器; 0016 用“高音换能器”来表示能够再现高音和至少中高音的换能器。 0017 除尺寸差别以外,换能器的设计根据涉及的是低音或中音换能器、还是高音换能 器变化。因。
13、此,即便存在许多形式的振膜,锥形形状(或伪锥形形状,根据母线的形廓)现今 在低音和中音换能器中使用最广泛,而球顶振膜在高音换能器中使用最广泛。 0018 为实现整个声频带的再现,因此习惯于组合多个换能器来实施一个声音再现系 统。一种流行的解决方案在于组合三种专门的换能器:一种用于低音,一种用于中音和一种 用于高音。不过,出于主要地经济的原因,常见的是限于两种换能器,即能够再现低音和至 少中低音的低音换能器、和能够再现高音和至少中高音的高音换能器。换能器通常被安装 在同一音箱上,最为常见地安装在同一表面(称为音箱的前表面)上。在音箱的术语中,“路” 的数目等于在声频带上实施的分节的数目。实际上,。
14、音箱的路的数目对应其所包括的换能 器的数目。因此,包括低音换能器和高音换能器的音箱是两路音箱。 0019 但是,换能器的专业化存在与通常被称为滤波的信号电分布相关的困难。可以容 易理解的是,每个换能器仅仅在声谱的一部分上得到优化,应对信号进行过滤以仅将每个 换能器可合适地再现的声谱部分向每个换能器引导。不良的滤波会根据频率具有不同的后 果。要注意的是,向低音换能器引导的高音信号并没有相当简单地得到再现,而向高音换能 器引导的低音信号会容易破坏该高音换能器,对此并不进行细述。 0020 为简化,两路音箱的滤波器包括:低通类型的滤波部分,其与系统的低音换能器相 连接和主要地仅允许小于预定的截止频率。
15、的频率通过;和高通类型的滤波部分,其与系统 的高音换能器相连接和决定性地允许大于所选择的截止频率的频率通过。 0021 用于滤波的技术的选择问题对换能器的设计并没有影响,因为滤波是在上游实施 的。相反地,通过多路音箱进行的声音再现的本身原理对扬声器系统的空间布置提出基本 的物理问题,这是由于需要重新组合来自不同路的单独的声音信号。这种重新组合在空气 中实施,来自系统的不同换能器的声波的路径的最小差别会发生时间上的失真和产生使重 新组合的信号变质的干涉。 0022 为摆脱这些失真和干涉,许多制造商尝试将一合成系统的不同换能器相互最接近 地安装。实际上,经验表明:在轴间距小于所考虑的波长的1/4的。
16、相位辐射和并置的两个 换能器几乎如单一声源般作用。即便这类尺寸标准对于低频率看来是可接受的(对于小于 250Hz的最大使用频率,计算主张大约350mm的最大轴间距,这是可以容易实现的),但这对 高频率不再是满足的:例如,在2kHz的频率,在换能器之间的间隔不应超过42.5mm,这在实 说 明 书CN 102884809 A 3/16页 5 际中不是可实现的(参考:Jacques Foret,音箱,Le livre des techniques du son(声音 技术册),卷2,技术篇,第三版,第三章,149页)。 0023 这就是为什么某些制造商提出如下系统的原因:所述系统的换能器同轴地安装。
17、, 使得换能器的辐射轴线重合,以便减少在声音信号再组合的时刻的失真和干涉。 0024 不过,仅靠换能器的同轴安装,不能解决对指向性控制的问题。实际上,换能器的 声辐射在空间中通常并不是均匀的。在低音(即具有大波长)中,相对波长的小尺寸的振膜 可被视为是辐射全向球形波的点声源。相反地,在高音(即具有小波长)中,面对波长的大尺 寸的振膜不再被视为是以全向方式辐射的声源,而是其趋向于变得有指向性。 0025 换能器的指向性根据再现的频率变化,来自这类扬声器系统的再组合的信号可以 同时包括来自换能器之一(例如来自在其声谱的高音频部分中辐射的低音换能器)的以指 向性方式辐射的信号分量、和来自另一换能器(。
18、例如来自在其声谱的低音频部分中辐射的 高音换能器)以全向性方式辐射的信号分量。 0026 容易理解的是,重新组合的信号在空间中并不是均匀的,和通过人耳捕捉的感觉 可能会变质。实际上,来自音箱的声信号不是在任何方向上都相同,到达听者耳朵的不同信 号(直接的信号和在房间壁上反射的信号)并不是一致的,这种一致性的缺失对于声音再现 的质量是有损害的。 0027 此外,各种换能器的指向性随着频率增大。音响系统的专业人士知晓的是,位于扬 声器轴线以外的音乐厅的听众不会感觉到高音。 0028 为消除这些困难,一些制造商刻意地不使换能器是全向性的而无论所辐射的频率 如何(这对于现今的技术阶段显得是不可能的),。
19、而是通过使换能器的指向性在整个发射的 声谱上保持相对恒定来控制换能器的指向性。 0029 允许控制扬声器系统的指向性的一项熟知技术在于:使用具有压缩腔和喇叭筒的 高音换能器,该高音换能器同轴地安装在被称为主换能器的具有锥形振膜的低音换能器的 后侧。 0030 这项长久已知的技术引发很多的构造变型,如由Whiteley自1952年所提出的 变型(英国专利GB 701,395),其中,高音换能器的喇叭筒凸伸在低音换能器的锥形体的 中心。其它变型提出使用低音换能器的锥形体来构成高音换能器的喇叭筒,参照特别是 Tannoy(天朗)在20世纪40年代和50年代提出的结构(“Dual Concentric。
20、(双同轴)”, “Twelve”模型),该结构直到20世纪70年代末都在进行改进(1978年的美国专利US 4,164,631和1979年的US 4,256,930)。这种技术允许获得声场与在发射的全部声谱上相 对恒定的锥形指向性的良好一致性,其中一些设计者声称其可达到90(参照:L.Haidant, Guide pratique de la Sonorisation(音响系统的实用指南),第六章,第64-67页)。 0031 具有喇叭筒和压缩腔的换能器的使用还具有其他的优点。在该类换能器中,振膜 并不直接地在大气空间中辐射,辐射被迫在其截面小于振膜截面的有限空间(被称为喉部) 中经过,由此产。
21、生表述“压缩腔”。 0032 间接辐射式的具有压缩腔的换能器的效能明显高于直接辐射式的换能器的效能。 0033 换能器的效能被定义为由换能器在整个大气空间中辐射的声能、与换能器所吸收 (或消耗的)的电能之间的商。一般性地,Rice-Kellog类型的常见设计的直接辐射式电动 换能器的效能特别小,从千分之几到百分之几(不超过,或很少地,5%)。 说 明 书CN 102884809 A 4/16页 6 0034 效能不能直接地被测量,标准IEC 60268-5推荐声源的声功率测量。通过忽略换 能器的指向性,其效率级别,也称为灵敏度,即对于1W的消耗电功率,换能器在1米的半空 间自由场(“half-。
22、space free field”)中产生的声压(单位dB),允许良好估计其效能。效 率级别以在1米的dB/W表示。这种测量在换能器的有效声频带和其轴线中进行,可构成换 能器的频率响应曲线。 0035 即便现今许多努力都针对声音再现的质量(或又称保真度),但似乎这个时代并不 在于追求最佳效能,许多制造商认为小的能量效能可通过使用大功率的放大器来补偿。的 确,考虑到所要求的声音范围小(至多数米),家用设备可满足于低效能的换能器。但相反 地,对于要求很长的声音范围的专业音响系统(特别是在宽敞大厅或露天的给定音乐会的 情形下),经验表明,优选的是宁可使用在平均电功率下进行供给的高效能换能器,而不使 。
23、用在高电功率下进行供给的低效能换能器。一方面,大部分电功率在磁路处以热量的形式 散逸,在第二情形中可以观察到达几百度温度的非常高的热能级,其会影响换能器的声学 性能和需要设置复杂的冷却装置。另一方面,通过增大电功率对低效能的补偿受到称为热 压缩的声级限制现象约束。 0036 已经指出的是,具有喇叭筒和压缩腔的换能器提供的效能明显高于传统的直接辐 射式换能器。这些性能自20世纪20年代非常早地就被观察到和对压缩腔进行初期发展。 仅部分地在其设计者Edward C.WENTE的专利n US 1,707,545中描述过的著名模型WE 555W(由美国西部电气公司从1928年起投放市场,用于剧场和早期。
24、有声电影的音响系统) 的灵敏度,实际上达到118dB/W/m(在具有喇叭筒的原始模型上进行的测量)。为利用灵敏 度在高保真度领域中(现今)被判断为还算良好的普通现代换能器(88dB/W/m)在等同频率 下获得这样的灵敏度,需要在1000W的电功率下对其进行供给(需要提醒的是,测量是对数 式的,灵敏度因数10对应于10dB的偏差,使得因数10 3 =1000对应于30dB的偏差)。 0037 因此可以理解的是,具有带喇叭筒和压缩腔的高音换能器的同轴扬声器系统除其 在指向性和空间一致性方面有利的性能外,还因其高效能而受到音响系统专业人士青睐。 本发明旨在完善的正是这种类型的系统。这种类型的扬声器系。
25、统尽管其优质,但实际上仍 具有一定数目的缺陷,其中可以提到的是: 0038 高音换能器的辐射相对主换能器的辐射的时延; 0039 主换能器的尺寸结构对辐射覆盖角的开度所要求的极限(换句话说,指向性的 特征),这是因为其承袭由主换能器的几何形状所要求的指向性特征; 0040 主要轴向的系统尺寸大小及其质量的增加; 0041 由于需要在主换能器磁芯的中心布置用作对于具有压缩腔的高音换能器的喇 叭筒开始部分的通道,则对于主换能器而言实施强磁路的困难性。实际上可以观察到在某 些实施上缺乏主换能器的磁路的磁场的集中(这种缺失源于磁性饱和的这样凹形的磁芯内 部的磁通量的通道截面小)。 0042 在高档专业。
26、音响系统中,高音路相对低音路的延迟可通过数字类型的主动滤波 (以英语首字母缩合词DSP即Digital Signal Processing(数字信号处理)已知)来补偿。 然而这种补偿只能是局部的,通常是在轴线中。此外,更常见的(和较低廉的)的电感和电容 被动滤波技术不能补偿在已知同轴系统上测得的、可达到250微秒的大延时。这类延时,尽 管表面上很短,但却具有不可忽略的心理声学效应和降低声音播放的质量。特别地,其对声 说 明 书CN 102884809 A 5/16页 7 音工程师惯于将其与专业音响系统相联系的“不良声音实现”或“不良声音质量”的名声负 有责任。 发明内容 0043 本发明旨在对。
27、解决上文所述的问题献计献策,对具有压缩腔的同轴扬声器系统进 行改进。 0044 为此,根据第一实施方式,本发明提出一种具有至少两路的同轴扬声器系统,其包 括用于再现低音频和/或中音频的主电动换能器,所述主电动换能器包括: 0045 确定主磁隙的主磁路, 0046 活动系统,活动系统包括振膜,振膜与伸入在主磁隙中的活动音圈连在一起; 0047 该系统此外包括用于再现高音频的副电动换能器,副电动换能器相对于主电动换 能器以同轴和在正前的方式安装,副电动换能器包括: 0048 副磁路,副磁路与主磁路区分开和确定副磁隙; 0049 活动系统,该活动系统包括膜片,膜片与伸入在副磁隙中的活动音圈连在一 起。
28、; 0050 波导,波导在膜片附近安装,具有与膜片相对和在膜片附近的、界定压缩腔的表 面,该波导确定喇叭筒开始部分,主换能器的锥形的振膜延伸在喇叭筒开始部分的延长部 分中。 0051 这类系统借助高音换能器相对于低音换能器的正前同轴的安装,提供以下的优 点: 0052 前者相对于后者的时延可被最小化,有利于声音均匀性; 0053 同样地,可消除施加于传统系统指向性的极限,传统系统的特征在于喇叭筒在 低音换能器的磁路中心的贯穿安装; 0054 系统的轴向尺寸等于低音换能器的轴向尺寸,质量增加变得是可忽略的; 0055 对磁通量的通道截面限制更少,可以最大化主换能器的磁场的值和聚集,这是 因为不再。
29、需要将主换能器的磁路穿孔,以布置构成用于高音换能器的喇叭筒开始部分的通 道。 0056 副换能器可安装在主磁路的极性构件的前表面上。更为确切的说,主磁路包括例 如后极性构件,后极性构件包括中心磁芯,中心磁芯具有前表面,副换能器安装在该前表面 上。 0057 根据一实施方式,主换能器的活动音圈包括支架和在该支架上卷绕的螺线管,副 换能器可被接纳在主换能器的这样的空间中:该空间向后由主磁路的极性构件的前表面和 在侧面由活动音圈的支架的圆柱形壁界定,即在“正前”同轴的位置。 0058 优选地,换能器的安装被实施成主副换能器的声中心重合或几乎重合。 0059 根据一实施方式,喇叭筒开始部分在与振膜的接。
30、合处的切线与垂直于换能器的轴 线的平面形成在30到70之间的角度。 0060 此外,副换能器的结构可有利地是“内骨架式”类型的,和可具有固定的内框架,其 称为内骨架,副换能器的活动系统通过膜片的内悬架被安装在内骨架上,副换能器的活动 系统优选地未设有膜片的外悬架。 说 明 书CN 102884809 A 6/16页 8 0061 副换能器可通过其内骨架被固定在主换能器上。该内骨架例如包括:盘板,盘板固 定在副磁路上;和杆,杆与盘板连在一起和副换能器通过该杆被固定在主磁路上。 0062 副换能器的波导例如包括一外侧壁和多个翼片,多个翼片从该外侧壁起径向地向 内凸伸。 0063 此外,该外侧壁可配。
31、有一些外槽口,一些翼片在这些外槽口中径向地延伸。 0064 其次,本发明提出一种音箱,所述音箱包括如上文所述的同轴扬声器系统。 附图说明 0065 通过以下参照附图进行的说明,本发明的其它的目的和优点将得到展示,附图 中: 0066 图1是剖视图,其示出包括主低音换能器和具有压缩腔的高音换能器的同轴扬 声器系统; 0067 图2是高音换能器的剖视图; 0068 图3是高音换能器的俯视图; 0069 图4是图2的一细部的视图; 0070 图5是示出高音换能器的一细部的剖视图; 0071 图6与图5相似的视图,示出高音换能器的一实施变型; 0072 图7是透视图,其示出用于如图2到图5上所示的换能。
32、器的波导的一实施变型; 0073 图8是与图1相似的视图,示出一实施变型; 0074 图9是透视图,其示出包括如图1上所示的同轴扬声器系统的音箱。 具体实施方式 0075 在图1上示出多路同轴扬声器系统1。在示例中,系统1包括两路,不过可设计具 有三路或更多路的系统。 0076 系统1被设计用以覆盖宽广的声谱,理想地覆盖整个声频带。所述系统包括:低音 换能器2,其被设计用以再现声谱的低音频部分,将其称为“主换能器”;和高音换能器3,其 被设计用以再现声谱的高音频部分,将其称为“副换能器”。 0077 实际上,主换能器2可被设计用以再现低音和/或中音、和如有需要一部分高音。 为此,主换能器的直径。
33、优选地介于10cm到38cm之间。尽管本发明的主要目的不是在于确 定涉及系统1的不同换能器所覆盖的声谱的建议,但要明确指出的是,由主换能器2覆盖的 声谱可以覆盖:低音,即20Hz到200Hz的声频带;或中音,即200Hz到2kHz的声频带;或甚 至低音和中音的至少一部分(和例如全部低音和中音);如有需要,一部分高音。作为示例, 主换能器可被设计用以覆盖20Hz到1kHz或从20Hz到2kHz、或者甚至从20Hz到5kHz的声 频带。 0078 副换能器3优选地被设计成其通频带在主换能器2的通频带的高音中至少互补。 因此要注意的是,副换能器3的通频带覆盖至少部分中音和直到20kHz的全部高音。 。
34、0079 优选的是,换能器2、3的振幅响应在恒定水平的频带部分地交迭,和高音换能器 的灵敏度至少等于低音换能器的灵敏度,以避免在对应主换能器2的声谱的高音部分和副 换能器3的声谱的低音部分的某些频率所述系统1的总体响应的降低。 说 明 书CN 102884809 A 7/16页 9 0080 在图1上清晰可见的,主换能器2包括主磁路4,主磁路4包括环形的磁体5,磁体 5被夹置在形成场板的两个低碳钢制极性构件之间,这两个极性构件即后极性构件6和前 极性构件7,它们通过粘接被固定在磁体5的两个相对的表面上。 0081 磁体5和极性构件6、7围绕公共轴线A1呈回转对称性,公共轴线A1形成主换能 器2。
35、的总轴线,在下文中被称为“主轴线”。 0082 在所示出的实施方式中,后极性构件6是整体件。其包括:环形的底部8,其固定 于磁体5的后表面9;和圆柱形的中心的磁芯10,其在底部8的相对向上具有前表面11,开 通有中心孔道12,该中心孔道通达到磁轭6的两侧。 0083 前极性构件或前场板7具有环形垫圈的形状。前极性构件或前场板具有:后表面 13,所述前极性构件或前场板通过该后表面固定于磁体5的前表面14;和相对的前表面15, 其与磁芯10的前表面11在相同平面中延伸。 0084 前场板7在其中心具有孔道16,孔道16的内径大于磁芯10的外径,使得在该孔道 16和容置于其中的磁芯10之间确定磁隙1。
36、7,磁隙17被称为主磁隙,由磁体5产生的磁场 的一部分处于在该磁隙中。 0085 此外,主换能器2包括:框架18,其称为盆架,包括基座19,盆架18通过该基座被 固定在主磁路4上,更为确切地固定在前场板7的前表面15上;环冠20,换能器2通过所 述环冠被固定在承载结构上;和多个分支21,所述多个分支将基座19连接于环冠20。 0086 主换能器2此外包括活动系统22,活动系统22包括振膜23和活动音圈24,活动 音圈24包括螺线管25,螺线管25卷绕在与振膜23连在一起的圆柱形支架26上。 0087 振膜23以刚性和轻质的材料如浸渍纤维素纸浆制成,和具有带曲线形母线(例如 根据圆周定律、指数定。
37、律或双曲线定律)的围绕主轴线A1的锥形或伪锥形的回转形状。 0088 振膜23通过周沿悬架(又被称为边部)27固定在环冠20的周廓上,周沿悬架27 可由在振膜23上附加和粘接的环形构件组成。悬架27能以弹性体(例如天然橡胶或合成 橡胶)、聚合物(蜂窝状的或非蜂窝状的)、或以浸渍和涂层无纺布或织物制成。 0089 振膜23在其中心确定开口28,支架26以前端部通过粘接被固定在开口28的内边 部上。采用一级近似,开口28的几何中心被视为是主换能器2的声中心C1,即主换能器2 的声辐射从其发射出的等同的点声源。 0090 以非声发射性材料制成的半球形的防尘帽(cache-noyau)29可在开口28。
38、附近被 固定于振膜23,以保护其不受粉尘侵入。 0091 以(例如铜或铝制)金属导线制成的螺线管25,在支架26的伸入到主磁隙17中的 后端部处被卷绕在该支架上。根据主换能器2的直径,螺线管25的直径可介于25mm和一百 多mm(plus de 100mm)之间。 0092 活动系统22的定中心、弹性复位和轴向引导共同地通过周沿悬架27和又称为定 心支片(spider)的中心悬架30来保证,该定心支片通常呈环形,带有同心波纹,定心支片 具有周沿边部31,定心支片30借助周沿边部31(通过粘接)被固定在盆架18的邻近基座 19的凸缘32上,定心支片还具有内边部33,定心支片30借助内边部33(也。
39、通过粘接)固 定在圆柱形的支架26上。 0093 利用两个电导体(未显示)以传统的方式实施对螺线管25提供电信号,所述两个电 导体将螺线管25的两个端部中的每一端部连接到换能器2的一接线柱,在此处执行与功率 说 明 书CN 102884809 A 8/16页 10 放大器的连接。 0094 如在图1上所示的,副换能器3被容置在主换能器2中,同时被接纳在正前中心的 空间内(即在磁路4的前侧),该空间向后由磁芯10的前表面11界定和在侧面由支架26的 内壁界定。 0095 副换能器3包括副磁路34,副磁路34与主磁路4区分开,该副磁路包括中心环形 的永磁体35,永磁体35被夹置在形成场板的两个极性。
40、构件之间,这两个极性构件即后极性 构件36和前极性构件37,它们通过粘接被固定在磁体35的两相对的面上。 0096 磁体35和极性构件36、37围绕公共轴线A2回转对称,公共轴线A2形成副换能器 3的总轴线和在下文中被称为“副轴线”。 0097 优选地,磁体35以钕-铁-硼稀土合金制成,钕-铁-硼稀土合金具有这样的优 点:提供的能量密度高(直至等同尺寸大小的钡铁氧体永磁体的能量密度的12倍)。 0098 如在图2上清晰可见的,称为磁轭的后极性构件36在此情形下是整体件的和以低 碳钢制成。其具有呈U形径向截面的剖面形状并包括:底部38,其固定于磁体35的后表面 39;和周沿侧壁40,其从底部38。
41、起轴向地延伸。侧壁40在与底部38相对的前端部终止于 环形的前表面41。底部38具有后表面42,后表面42以同轴的方式紧贴靠磁芯10的前表 面11,即使得副轴线A2与主轴线A1基本重合。 0099 被称为磁芯的前极性构件37也以低碳钢制成。其呈环形和具有:后表面44,被称 为磁芯的前极性构件通过后表面44被固定在磁体35的前表面45上;和相对的前表面46, 前表面46与磁轭36的侧壁40的前表面41在相同的平面中延伸。 0100 如在图2上可见的,磁路34是超薄的,即其厚度与其全径相比较小。此外,磁路34 延伸直到换能器3的外径。换句话说,磁路34的尺寸相对于换能器3的全径最大化,这增 加其功。
42、率性能以及磁场值、和因此换能器3的灵敏度。 0101 磁芯37具有的全径小于磁轭36的侧壁40的内径,使得在磁芯37和磁轭36的侧 壁40之间确定副磁隙47,在副磁隙内集中了由磁体35产生的磁场的大部分。 0102 在磁隙47处,磁芯37和磁轭36的棱边可被倒角,或优选地和如图2上所示的,这 些棱边是修圆的,以避免有害的飞边。 0103 副换能器3此外还包括活动系统48,活动系统48包括球顶形的膜片49和与膜片 49连在一起的活动音圈50。 0104 膜片49以刚性和轻质的材料例如热塑性聚合物或甚至铝基轻质合金、以镁或钛 制成。其被定位成在磁芯37侧上覆盖磁路34,和以使其回转对称轴线与副轴线。
43、A2重合。 在这些条件下,膜片49的位于副轴线A2上的顶部可被视为是其声中心C2,即副换能器3的 声辐射从其发射的等同的点声源。 0105 膜片49具有圆形的周沿边部51,其略微抬高以方便活动音圈50的固定。 0106 活动音圈50包括(例如铜制或铝制的)导体金属线螺线管(其截面是圆形的或矩形 的),其优选的宽度为0.3mm,呈螺旋形卷绕以形成圆柱体,该圆柱体的上端部通过粘接被固 定于膜片49的抬高的周沿边部51。音圈50在这里未设有支架(不过该音圈可包括支架)。 0107 活动音圈50伸入在副磁隙47中。活动音圈50的内径极略微地大于磁芯37的外 径,使得设于活动音圈50和磁芯37之间的内运。
44、行间隙相对磁隙47宽度很小。作为变型, 运行间隙能以惯常的方式被定尺寸。 说 明 书CN 102884809 A 10 9/16页 11 0108 根据一优选的实施方式,磁芯37的至少周廓优选地被覆以低摩擦系数聚合物薄 层,如聚四氟乙烯(PTFE或特氟龙)层,其厚度接近(或小于)1/100毫米,优选地为数十微米 (例如大约20微米)。 0109 由此,尽管磁芯37和活动音圈50之间的间隙小,但一方面,活动音圈50在磁隙47 中的安置到位是相对容易的,和另一方面,在运行时,活动音圈50的轴向运动不会受到磁 芯37接近的妨碍,即便假定这两个元件会偶然地和暂时地相互接触。 0110 实际上,活动音圈。
45、50和磁隙47优选地被定尺寸以使得: 0111 在活动音圈50和磁芯37(包含覆层)之间的间隙小于1/10毫米,例如在0.05mm 到0.1mm之间。根据一优选的实施方式,内间隙为0.08mm(而不排除用传统的方式对该间 隙定尺寸); 0112 设在活动音圈50和磁轭36的侧壁40之间的外间隙小于0.2mm,例如在0.1mm 到0.2mm之间。根据一优选的实施方式,外间隙为0.17mm。 0113 因此,对于宽度为0.3mm的活动音圈50,磁隙47的最大宽度为0.6mm(内间隙为 0.1mm和外间隙为0.2mm)。在该构型中,活动音圈50在磁隙47中的占用率接近50%,该 占用率等于活动音圈5。
46、0和磁隙47的截面之比。在优选构型中,对于0.55mm的磁隙宽度、 0.08mm的内间隙和0.17mm的外间隙,活动音圈50在磁隙47中的占用率为大约55%。 0114 这些值与现有技术的换能器的占用率相比,小大约35%。 0115 由于磁隙47的宽度减小,而导致在磁隙47中的磁通量密度增大,和换能器3的灵 敏度的随之增大,灵敏度随磁隙47中的磁通量密度的平方变化。 0116 可具有这样的优点:为磁隙47配以载有磁性微粒的矿物油,例如由FERROTEC公司 (日本磁性流体技术株式会社)以商业名称Ferrofluid(磁性流体)(注册商标)投放市场的 类型。这类填料具有以下的优点: 0117 其。
47、有利于活动音圈50在磁隙47内的定中心, 0118 其具有动态润滑的作用,有利于换能器3的运行静音, 0119 借助其远高于空气导热率的导热率,其有利于向磁路34、和特别地向磁轭36排 放由焦耳效应在活动音圈50中产生的热量。 0120 副换能器3此外包括支架52,支架52固定于副磁路34,活动系统48悬挂于该支 架。支架52以反磁性和电绝缘的材料制成,例如以如聚酰胺或聚甲醛(含或不含玻璃)的热 塑性材料制成,该支架52具有呈T形截面的围绕与副轴线A2重合的一轴线的回转对称整 体形状。 0121 是整体件的支架52,对于换能器3形成内骨架;其包括:环形的盘板53,盘板53紧 贴靠磁芯37的前表。
48、面46;和圆柱形的杆54,杆54从盘板53的中心起向后凸出地延伸和容 置在互补的圆柱形的空槽部(emplacement)55中,空槽部55实施在磁路34中和由制在磁 轭36、磁体35和磁芯37中的一系列同轴开孔形成。 0122 如在图2上所示的,内骨架52利用螺母56刚性地固定于磁路34,螺母56在锪孔 57内旋拧在杆54的螺纹部分上和紧靠磁轭36,锪孔57在后表面42的中心实施在该后表 面上。这样,盘板53紧贴靠磁芯37的前表面46,而没有转动的可能性。这种固定如有需要 可通过在盘板53和磁芯37之间涂覆一薄层黏合剂来完成。 0123 考虑到盘板53相对于磁路34的正前定位,该盘板在膜片49。
49、所界定的透镜状的内 说 明 书CN 102884809 A 11 10/16页 12 容积空间中延伸。盘板53包括周沿环形的边框58和中心盘59,杆54连接到该中心盘。中 心盘59可开通有孔洞60,这些孔洞60的作用在于最大化在膜片49下方的空气容积,以降 低活动系统48的谐振频率。 0124 边框58基本具有滑轮的轮廓,和包括周沿环形的凹槽61,凹槽61径向地通向外 部、与位于边部51附近的膜片49内表面的周沿环形部分62相对。 0125 凹槽61将边框58分为相对的两个侧板,它们形成凹槽61的侧壁,这两个侧板即 支靠磁芯37的前表面46的后侧板63、和前侧板64。侧板63、64通过形成凹槽61的底部。