專利名稱：超低頻變換器和裝有該變換器的揚(yáng)聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在汽車揚(yáng)聲器系統(tǒng)中用作次低音揚(yáng)聲器的超低頻變換器。
技術(shù)背景在汽車揚(yáng)聲器中，空間非常有限。使揚(yáng)聲器的尺寸減少到最小的需要與使揚(yáng)聲器 的聲音最大和性能最佳的需要之間經(jīng)常處于矛盾狀態(tài)。在低音揚(yáng)聲器的情況下，這是 特別實際的問題，因為此處要產(chǎn)生超低頻的聲音。揚(yáng)聲器的音量是由于膜片的移動而引起的移動空氣的體積的一個函數(shù)，同樣，它 也是膜片的行程或偏移以及其直徑的一個函數(shù)。典型的立體聲揚(yáng)聲器或低音揚(yáng)聲器只 能在降到約40 — 80Hz的低音范圍內(nèi)工作。但是，利用現(xiàn)代的錄音技術(shù)，音樂的錄音 可以產(chǎn)生大量低至20Hz或以下的低頻信號。因此，存在著對于能夠令人滿意地重現(xiàn) 這些超低頻范圍內(nèi)的信號的次低音揚(yáng)聲器的需要。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種超低頻變換器，該變換器包括一由筐形體支承成作軸向移動的中 凹的膜片。該筐形體具有一矩形前部，該膜片具有一支承在筐形體的矩形前部內(nèi)的矩 形周邊。該變換器還包括一由筐形體支承的驅(qū)動組件，該組件包括一永久磁鐵和一與 膜片相連接的相互支承的音圈。該音圈與一信號源相連接。這樣，該驅(qū)動組件適合于 將來自信號源的信號變換成膜片的往復(fù)軸向移動，從而產(chǎn)生超低頻聲響。在一些實施 方案中，筐形體的矩形前部和膜片的矩形周邊都是方形的。在一些實施方案中，膜片 還包括一圍繞膜片的周邊的柔性外包層，其中，外包層的剖面是凸形的，外包層在每 個拐角處被形成為至少一個沿徑向定位的褶。在另一實施方案中，所述外包層在每個 拐角處被形成為多個沿徑向定位的褶，這些褶從外包層向外延伸。根據(jù)一實施方案， 膜片上設(shè)置有多個構(gòu)架。本發(fā)明還包括一種揚(yáng)聲器，該揚(yáng)聲器包括支承在一外殼內(nèi)部的上述超低頻變換 器。在該揚(yáng)聲器中，外殼具有一矩形的孔，并且膜片的矩形周邊與該孔的尺寸近似相 同。在一些實施方案中，外殼中的矩形孔和膜片的矩形周邊都是方形的。在一些實施方案中，所述揚(yáng)聲器還包括一具有一前部和一后部的剛性的筐形體，該前部是矩形的 并且其尺寸被定為支承膜片的矩形周邊，其中膜片還包括一繞著膜片的周邊的柔性外 包層，外包層的剖面是凸形的，外包層在每個拐角處被形成為至少一個沿徑向定位的 褶。在另一實施方案中，所述外包層在每個拐角處被形成為多個沿徑向定位的褶，這 些褶從外包層向外延伸。根據(jù)一實施方案，膜片上設(shè)置有多個構(gòu)架。另外，本發(fā)明還包括一種超低頻變換器，該變換器包括一具有一前部孔的筐形體 和一中凹的膜片。該膜片具有一周邊，其尺寸被定為能支承在筐形體的前部孔內(nèi)并且 被支承于該孔內(nèi)作軸向移動。 一柔性的外包層圍繞著膜片的周邊設(shè)置。如上所述，一 驅(qū)動組件由筐形體所支承。該組件包括一永久磁鐵和一與膜片相連接的相互支承的音 圈。該音圈與一信號源相連接。這樣，該驅(qū)動組件適合于將來自信號源的信號變換成 膜片的往復(fù)軸向移動，從而產(chǎn)生超低頻聲響。根據(jù)一些實施方案，外包層的剖面是凸 形的，外包層被形成為至少一個沿徑向定位的褶。在另一實施方案中，所述外包層被 形成為多個沿徑向定位的褶，這些褶從外包層向外延伸。根據(jù)一些實施方案，所述膜 片的周邊是圓的。


圖1是本發(fā)明的揚(yáng)聲器的一個正面的右透視圖。 圖2是超低頻變換器的一個正視圖。圖3是圖1的揚(yáng)聲器的超低頻變換器的一個縱向剖視圖。 圖4是超低頻變換器的筐形體的后透視圖。
具體實施方式
本發(fā)明涉及一種超低頻變換器，即， 一種能有效地重現(xiàn)從約20Hz至80Hz范圍內(nèi) 的最低的雙八度音樂變換器。本發(fā)明的變換器具有一個中凹的膜片(或紙盆)。該膜 片的周邊可以是矩形或方形。或者，該膜片的周邊可以是圓形或橢圓形。矩形可使膜 片面積相對于外殼(該外殼通常也是矩形)為最大，因而使揚(yáng)聲器中的空氣位移也最 大?，F(xiàn)在詳細(xì)地參看附圖1，圖中示出了一個與本發(fā)明相一致的總的用標(biāo)號IO標(biāo)出的 揚(yáng)聲器。揚(yáng)聲器10包括一個具有一個前孔14的外殼12。該外殼安裝有一個具有一個 膜片18的變換器16，該膜片具有一個其尺寸大小在空間上基本上與孔14共同擴(kuò)張的 周邊20。如在圖2中所清楚地示出的，外殼的前孔14以矩形為好，最好該孔是方形 的。同樣，膜片18的周邊20也以矩形為好，最好它是方形并且與前孔14具有大致 相同的尺寸。在本文中所使用的"矩形"是指具有一個直角的平行四邊形，而"方形" 是指具有四個等邊的矩形。在膜片的周邊為圓形的情況下，外殼可以是矩形，方形或 圓柱形?，F(xiàn)在參看圖3和圖4來說明較可取的變換器的結(jié)構(gòu)。如圖3中所最清楚地示出的， 膜片18是中凹的，也就是說，其內(nèi)部形狀或本體部分22通常是圓頂形。在本文中所 使用的"中凹的"是相對于外殼的前部而言的，它指的是一個具有一定深度的剖面形 狀。因此，"中凹的"將包括圓錐形或截頭圓錐形。膜片18最好由專門的充填有滑石粉的聚丙烯材料制成，該材料十分堅硬并且具 有很大的內(nèi)部阻尼。內(nèi)部阻尼可以控制膜片上的駐波，而硬度則可以在膜片發(fā)生較大 的偏移時抑制折曲。較好的膜片能抗污染，耐日光和耐潮氣。在次低音揚(yáng)聲器中的膜片由于大偏移而受到很大的應(yīng)力。為此，膜片18上形成 有幾個加強(qiáng)構(gòu)架，其中的一個構(gòu)架用標(biāo)號26表示(圖2 )。最好是，構(gòu)架在膜片制 作時就形成其外形的一個組成部分。在一個最佳實施例中，膜片18包括一個圍繞在周邊20的周圍延伸的外包層30。 外包層30的形狀與膜片18的周邊的形狀相一致。外包層30的理想的構(gòu)形具有凸形 的剖面。在本文中所使用的"凸形的"是以揚(yáng)聲器的前面為基準(zhǔn)的。外包層30最好 用一種柔性的但可保持形狀的材料制成，并且一般不與用于膜片18的主體22的較剛 性的材料相同。在該最佳實施例中，膜片的邊緣為下階形，以便形成一個其上粘接著外包層的平 臺或凸緣32。下階形的凸緣32增加了膜片18的剛度，因而可以用來作為外包層30 的內(nèi)緣的一個方便的固定位置(一般通過縫合)。為了改進(jìn)外包層30的性能和壽命，在其各個拐角處設(shè)置有一個或多個沿徑向取 向的肋或褶，其中的一個肋用標(biāo)號34表示。盡管圖示的褶34向外延伸，這些褶交替 地可以是互相依靠的凹槽。此外，這些褶的數(shù)目，間隔，寬度和剖面形狀是可以變化 的。當(dāng)膜片18往復(fù)運(yùn)動時，這些褶可使外包層均勻地收縮和延伸。這樣就減少了外 包層30的變形和折曲，特別是在方形或矩形周邊的情況下的拐角處。繼續(xù)參看圖3和圖4，變換器16包括一個支承著變換器的各個零件的框架或筐形 體36?？鹦误w36具有一個前部38和后部40，它們通過多個在其間的撐桿41相連接。 前部38最好設(shè)置有一個具有一個凹座44的平面凸緣42，該凹座適合于容納外包層 30上的外凸緣46。這樣，通過外包層30上的凸緣46，膜片18的周邊20支承在筐形 體36的前部38上。最好是，該筐形體由壓鑄鋁所制成。鑄鋁筐形體比模壓鋼筐形體 的剛度更大。更詳細(xì)地說(以下面將要說明的方式)，膜片18由此可以支承在筐形體36上， 以便在外殼12內(nèi)作軸向的往復(fù)運(yùn)動。雖然圖中沒有示出， 一個墊片可以固定在外包層30的凸緣46的上面和筐形體36的前邊緣42的下面。 一種較可取的墊片材料是 Rubatex牌材料，它是由經(jīng)過切割和粘接的海綿橡膠所組成的，從而可以為許多表面 提供極好的密封。在圖3中可清楚地看出，膜片18的中心部分48最好為平頭截錐形并且向內(nèi)延伸。 還要說明的是，膜片18有效地與一個適當(dāng)?shù)尿?qū)動組件50相連接，該裝置也由筐形體 36所支承。為此，膜片中部48的敞開的邊緣沿著周邊以一種眾所周知的方式連接在 音圈線圈架52上。 一種Kapton牌的音圈線圈架是較可取的，它的重量輕，堅固并且 可以在高溫下保持其形狀。雖然連接在筐形體36的前部38上的外包層30是運(yùn)動系統(tǒng)的上部支承，但最好 由揚(yáng)聲器支承圈54提供下部支承。 一個漸進(jìn)的揚(yáng)聲器支承圈可以用來減少線圈架52 處的粘接接頭上的應(yīng)力，并且迫使它移向外區(qū)。支承圈54還可以在運(yùn)動系統(tǒng)沿徑向 在線圈架52與筐形體36的相鄰的環(huán)形部分56之間延伸時，提供軟機(jī)械限制和對中。一個音圈58以一種眾所周知的方式支承在線圈架52上。 一個較長的音圈58是 所希望的，因為它能給驅(qū)動器以更大的偏移能力，以便使更多的空氣移動并且產(chǎn)生 更低的低音。 一個用于本發(fā)明的較可取的音圈包括4層圓導(dǎo)線。導(dǎo)線絕緣和線圈粘合 劑用來傳送與大功率工作有關(guān)的熱量。音圈58由與接線端60相連接的箔線59所連接，該接線端支承在筐形體36的環(huán) 形部分56上。外部導(dǎo)線61將接線端60與信號源62 (例如在汽車內(nèi)的收音機(jī)和圓盤 式唱機(jī))相連接(見圖1 )。由于箔線59必須吸收誤動作以及把大電流傳送到音圈58，最好使用兩股編織的 導(dǎo)線。為了給紙盆提供附加的支撐，可以包括一個環(huán)形的紙盆支撐63，該支撐還必須 支持重復(fù)的大偏移。最好是，變換器16包括一個倒置的結(jié)構(gòu)圓蓋或防塵蓋64，該蓋越過膜片18的本 體20延伸，并且包圍住音圈線圈架52。膜片18的本體部分20與中凹的防塵蓋64的 組合在鎖定作用方面是有利的，因為這增加了膜片的剛度，從而可進(jìn)一步防止膜片的 撓曲。特別在高聲壓級(SPL)的情況下，這種組合將產(chǎn)生一種更有效的活塞作用。音圈線圈架52可伸縮地容納在磁靴66上方。磁靴66最好是管狀的，其中空的 中心形成一個磁靴通氣孔68。通氣孔68通過使防塵蓋64下面的減壓可以提高揚(yáng)聲器 的聲順。否則，該壓力將可能妨礙在低頻時的膜片的運(yùn)動并且當(dāng)空氣快速通過音圈間 隙時將產(chǎn)生噪音。這對長聲距的驅(qū)動器來說尤其重要。 一個隔離罩69放置在通氣孔 的上面以使外來物質(zhì)不致進(jìn)入內(nèi)部的運(yùn)動結(jié)構(gòu)中。較好是，該變換器包括一個圓環(huán)形的后板70。最好是，磁靴66和后板70整體地 制成一個金屬件，以便改進(jìn)磁場強(qiáng)度以及熱傳導(dǎo)。為了增加熱傳導(dǎo)，把后板70和磁 靴66染成黑色是有利的。在本發(fā)明的最佳實施中，將后板70制成具有一個"凸起" 部分72，以便允許音圈線圈架52作最大的移動而不會與后板相接觸。如果發(fā)生這種 接觸，下面的線圈就可能受到損傷并且使驅(qū)動器失效。永久磁鐵74支承在后板70與前板76之間。 一種適當(dāng)?shù)拇盆F是一種陶瓷鐵氧體 磁鐵。為了提高每個驅(qū)動組件50的性能，應(yīng)使磁鐵74最佳化。磁鐵的尺寸大小并不 總是與所產(chǎn)生的低音大小有關(guān)。磁鐵的結(jié)構(gòu)太大將減弱和限制膜片的移動，降低效率 和低音響應(yīng)特性。前板76與筐形體36的后端78的下表面相嚙合。因此，磁靴66，后板70，磁鐵 74和前板76就被剛性地連接在筐形體36上，而音圈線圈架52和附屬的膜片18則被 支承在該筐形體中作軸向的往復(fù)移動。在許多應(yīng)用場合，最好有一個貼上橡膠的軟的 磁鐵保護(hù)罩79，因為該罩能保護(hù)磁鐵74免于碎裂并且增加了驅(qū)動組件50的外形。磁鐵74的環(huán)形表面80和前板76的環(huán)形表面82沿徑向與音圈58隔開了一定距 離，以便提供一個間隙84。當(dāng)音圈58由一個來自信號源62的信號所激磁時，在音圈 線圈架52與磁鐵74之間的間隙84中就產(chǎn)生了一個磁場，從而使線圈架52和連接于 其上的膜片18沿軸向往復(fù)移動并且產(chǎn)生了聲音。前板76使磁場集中在間隙84中。 為了改進(jìn)熱傳導(dǎo)，還可以將前板76染成黑色。如圖2中所示，為了產(chǎn)生一個更均勻的磁場以便提供線性的膜片移動，最好使磁 靴66在前板76的上面延伸。這樣就可以減少由于非線性移動所產(chǎn)生的變形。較長的 磁靴通過不讓上部的線圈繞組發(fā)射的熱量互相穿越，還有助于使音圈保持較冷的狀 態(tài)。這種情況是所希望的，因為熱量的積累將使揚(yáng)聲器失效?，F(xiàn)在可以認(rèn)識到，在本發(fā)明的超低頻變換器中，使用一個方形或矩形的膜片將使 在方形外殼內(nèi)的空氣移動達(dá)到最大。因此，與封裝在方形或矩形外殼中的常規(guī)的圓形 膜片結(jié)構(gòu)相比較，膜片的尺寸及移動的體積都增加了。此外， 一個打褶的成形的外包 層將改進(jìn)任何尺寸和形狀的揚(yáng)聲器的性能和壽命。只要不脫離在下面的權(quán)利要求書中所限定的本發(fā)明的精祌和范圍，可以對本文中 所說明的各種部件和零件的組合和配置作出各種改變。工業(yè)適用性根據(jù)上述說明，本發(fā)明適合于在聲音傳輸和放大領(lǐng)域中使用是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種有效地重現(xiàn)僅僅從20Hz至80Hz范圍內(nèi)的最低的雙八度音樂的超低頻變換器，包括一具有一矩形前部的筐形體；一具有一矩形周邊的中凹的膜片，該周邊的尺寸被定為可支承在筐形體的前部內(nèi)，并被支承成作軸向移動，膜片還包括一圍繞膜片的周邊的柔性外包層，外包層在每個拐角處被形成為至少一個沿徑向定位的褶；外包層的剖面是形成凸形的彎曲剖面，使得當(dāng)膜片往復(fù)運(yùn)動時，所述外包層均勻地收縮和延伸；以及一由筐形體支承的驅(qū)動組件，包括一永久磁鐵和一與膜片相連接的相互支承的音圈，該音圈與一信號源相連接，由此，該驅(qū)動組件適合于將來自信號源的信號變換成膜片的往復(fù)的軸向移動，從而產(chǎn)生超低頻聲響。
2. 權(quán)利要求1所述的變換器，其中，筐形體的矩形前部和膜片的矩形周邊都是 方形的。
3. 權(quán)利要求1所述的變換器，其中，外包層在每個拐角處被形成為多個沿徑向 定位的褶。
4. 權(quán)利要求3所述的變換器，其中，這些褶從外包層向外延伸。
5. 權(quán)利要求l所述的變換器，其中，膜片上設(shè)置有多個構(gòu)架。
6. —種揚(yáng)聲器，包括 一具有一矩形孔的外殼；一有效地重現(xiàn)僅僅從20Hz至80Hz范圍內(nèi)的最低的雙八度音樂的超低頻變換器， 包括一具有一矩形周邊的中凹的膜片，該周邊的尺寸與外殼的矩形孔近似相同，其中 膜片被支承為在外殼內(nèi)作軸向移動，膜片還包括一圍繞膜片的周邊的柔性外包層，外 包層在每個拐角處被形成為至少一個沿徑向定位的褶；外包層的剖面是形成凸形的彎 曲剖面，使得當(dāng)膜片往復(fù)運(yùn)動時，所述外包層均勻地收縮和延伸；以及一驅(qū)動組件，包括一永久磁鐵和一與膜片相連接的相互支承的音圈，該音圈與一 信號源相連接，由此，該驅(qū)動組件適合于將來自信號源的信號變換成膜片的往復(fù)軸向 移動，從而產(chǎn)生超低頻聲響。
7. 權(quán)利要求6所述的揚(yáng)聲器，其中，外殼中的矩形孔和膜片的矩形周邊都是方 形的。
8. 權(quán)利要求6所述的揚(yáng)聲器，還包括一具有一前部和一后部的剛性的筐形體，該前部是矩形的并且其尺寸被定為支承膜片的矩形周邊。
9. 權(quán)利要求6所述的揚(yáng)聲器，其中，外包層在每個拐角處被形成為多個沿徑向定位的褶。
10. 權(quán)利要求9所述的揚(yáng)聲器，其中，這些褶從外包層向外延伸。
11. 權(quán)利要求6所述的揚(yáng)聲器，其中，膜片上設(shè)置有多個構(gòu)架。
全文摘要
本發(fā)明涉及超低頻變換器和裝有該變換器的揚(yáng)聲器。特別地，本發(fā)明提供一種有效地重現(xiàn)僅僅從20Hz至80Hz范圍內(nèi)的最低的雙八度音樂的超低頻變換器，包括一筐形體；一具有一矩形周邊的中凹的膜片，該周邊的尺寸被定為可支承在筐形體的前部內(nèi)，并被支承成作軸向移動，膜片還包括一外包層，當(dāng)膜片往復(fù)運(yùn)動時，所述外包層均勻地收縮和延伸；以及一由筐形體支承的驅(qū)動組件，包括一永久磁鐵和一與膜片相連接的相互支承的音圈，該音圈與一信號源相連接，由此，該驅(qū)動組件適合于將來自信號源的信號變換成膜片的往復(fù)的軸向移動，從而產(chǎn)生超低頻聲響。本發(fā)明適合于在聲音傳輸和放大領(lǐng)域中使用，能夠令人滿意地重現(xiàn)這些超低頻范圍內(nèi)的信號。
文檔編號H04R9/06GK101257733SQ200810084380
公開日2008年9月3日 申請日期2000年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月22日
發(fā)明者S·M·厄比, W·O·多林 申請人:斯迪爾瓦特設(shè)計和音響公司