用于声换能器的带凹槽且细长的孔眼的制作方法
【专利说明】用于声换能器的带凹槽且细长的孔眼
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年I月14日提交的标题为“FLUTED AND ELONGATED APERTUREFOR ACOUSTIC TRANSDUCER”的美国临时专利申请号61/927，412的优先权，该案的整个内容特此出于所有目的以引用的方式并入。
技术领域
[0003]本公开涉及电磁换能器，并且尤其涉及扬声器。
【背景技术】
[0004]在换能器中，一种形式的能量被转换成不同形式的能量。电声换能器将电脉冲转换成声振动，其可被接近的收听者感觉为可听声音。常规的电声换能器或扬声器驱动器包括锥形膜片，以及具有安装到圆锥体的小端的磁性发声组件，圆锥体的大端保持开放。一些锥形扬声器布置包括放置在圆锥体的大端上方的孔眼，用于根据扬声器系统要求引导声波。
【发明内容】
[0005]本发明公开了用于产生定向声振动的扬声器的实施方案。在一些实施方案中，一种扬声器包括电磁换能器，其包括经配置以产生声振动的膜片。所述扬声器可进一步包括孔眼，其在声振动的传播方向上定位在膜片前面，所述孔眼包括开口，其具有一个或多个突起，形成具有非均匀边缘的开口形状。
[0006]在额外或替代实施方案中，一种扬声器包括电磁换能器，其包括:膜片，所述膜片经配置以产生声振动；以及孔眼，其在声振动的传播方向上定位在膜片前面，所述孔眼包括单个开口，其关于两个垂直轴对称，所述开口包括从所述开口的中心延伸的一个或多个突起。
[0007]在更进一步的额外或替代实施方案中，一种扬声器包括电磁换能器，其包括:膜片，所述膜片经配置以产生声振动；以及孔眼，其在声振动的传播方向上定位在膜片前面，所述孔眼包括单个开口，其关于两个垂直轴对称。所述开口可包括从所述开口的中心延伸的六个突起，所述六个突起中的三个定位在穿过开口中心的水平轴的每一侧上，且所述六个突起的第一和第二中心突起沿穿过开口中心的垂直轴定位，其中第一和第二中心突起中的每一者的顶端与垂直轴重合。
【附图说明】
[0008]可参考附图，从阅读非限制实施方案的以下描述更好地理解本公开，其中以下:
[0009]图1展示根据本公开一个或多个实施方案的具有孔眼的常规动态扬声器的横截面图；
[0010]图2展示根据本公开一个或多个实施方案的宽和窄扬声器覆盖模式的俯视图；
[0011]图3展示根据本公开一个或多个实施方案的具有孔眼的常规双向便携式专业音频扬声器的正视图；
[0012]图4是根据本公开一个或多个实施方案的用于驱动扬声器的方法的流程图；
[0013]图5到7展示根据本公开一个或多个实施方案的不同孔眼形状的实例；以及
[0014]图8到12展示根据本公开一个或多个实施方案的详细双向便携式专业音频扬声器的不同视图。
【具体实施方式】
[0015]一种类型的扬声器(或驱动器)是动圈式电动态活塞驱动器，也称为动态扬声器。图1中将此扬声器的大体横截面展示为扬声器10。扬声器10具有关于中心轴的圆柱体形状，所述中心轴在图1中标记为轴14。由此，轴14表不扬声器的轴向方向。由于扬声器关于中心轴14对称，因此将理解，在轴上方和下方的组件是相同的。
[0016]常规动态扬声器利用若干组件来产生声音。此处注意，图1中所示的组件可包括在许多类型的动态扬声器中，但其它扬声器可包括比所说明的那些组件多或少的组件。扬声器10的大体外侧形状由邻近于框架12的锥形膜片13界定。膜片13可为薄的轻量片，其通常由纸、塑料或金属制成，而框架12可为刚性的，且由相对于膜片较厚的金属制成，以便为膜片和其它扬声器组件提供支撑结构。
[0017]膜片13可由悬挂系统支撑，以允许膜片在轴向方向上移动，同时保持柔性连接到框架12。悬挂系统可包括三脚架22和围绕物23。围绕物23是柔性材料框边，其将膜片附接到扬声器的较大端附近的框架(或篮架)。类似地，三脚架22可由波纹材料制成，且附接到框架以及位于膜片附近的音圈24，其功能在下文解释。如所说明，扬声器10具有开放的背部，意味着框架由肋状物组成，且允许空气填充和/或进入驱动器的后部与膜片的后部之间的区域。
[0018]可提供前部垫片16和后部垫片17作为用于附接扬声器箱(未图示)内部的扬声器的安装表面。取决于扬声器箱配置，前部或后部垫片(16或17)可用于安装所述扬声器。扬声器还可包括防尘盖15，其覆盖膜片13的孔，从而在驱动器的内结构与外部环境之间形成密封。
[0019]在膜片的较小端附近，扬声器可包括后板20、前板21以及中心柱19，其形成驱动器的形状，其中永磁体18刚性地夹在后板与前板(20与21)之间。前板和后板主要用来提供用于驱动器的结构，且还可在声音正产生时耗散热量。扬声器的中心部分，音圈24，可悬挂在前板与中心柱之间的较窄的圆柱形间隙中。音圈24通过三脚架22定位在中心，三脚架22还限制音圈24轴向移动穿过所述间隙。音圈通常由铝或铜制成，且电信号通过其来传递。电信号对应于音频信号，且是原始音乐波形的表示。
[0020]当来自外部来源(例如放大器)的电流穿过音圈24时，形成电磁体，其与环绕音圈外围的永磁体交互。放大器或外部来源快速地使电信号反向，从而导致音圈的极性快速地反向。极性的快速反向又导致电磁体和环绕的永磁体18交互，从而迫使音圈24和所附接的膜片13沿扬声器的轴向方向14前后移动。膜片的移动使扬声器前面和后面的空气振动，从而形成传播的声波。振动的频率控制所产生的声音的音高，且振幅影响所产生的声音的音量。
[0021]扬声器10和/或包括扬声器10的外壳可包括孔眼30，其用于引导从扬声器10发射的声音。孔眼30可包括孔眼框架32，其包含固体材料，引导到其的声波的至少一部分不能穿过所述固体材料。孔眼30可进一步包括开口或孔眼形状31，从扬声器10发射的声音的至少一部分能够穿过所述开口或孔眼形状31。举例来说，孔眼形状可完全开放和/或用实现声波的穿过的材料覆盖。孔眼30可经由连接34安装和/或耦合到扬声器10，连接34可包括连接件(例如，螺丝、螺栓等)，其经配置以穿过孔33并附接到前部垫片16。
[0022]另外，类似的扬声器系统可包括图1中未展示的若干不同组件，例如多个音圈和密封的驱动器。图1的扬声器10是基础动态扬声器，且是本公开的一个或多个实施方案的标的物。其它动态扬声器，不管是与图1中所见的组件相比具有额外组件还是缺少组件，均可通过接收交流电以使磁体和膜片振动而产生声音来以相同的一般方式起作用。
[0023]贯穿本公开，可参考和/或结合用于引导声音的孔眼利用若干类型的动态扬声器。根据频率范围和名称，以若干方式对驱动器进行分类。产生通常约300Hz至多达5000Hz的中低频声音的驱动器被称为中程扬声器。产生通常约40Hz至多达1000Hz的低频声音的驱动器被称为低音扬声器。如所描述的低音扬声器和中程驱动器可为动态扬声器，其利用锥形膜片、框架和音圈来产生声音，如参考图1所描述。类似于动态扬声器，喇叭形扬声器利用安装到喇叭管的小端的小压缩驱动器。压缩驱动器经由因电磁体而振动的小金属膜片来产生声音。此处注意，呈现上文的驱动器描述以为本公开的解释提供基础，且不应在限制意义上来看。
[0024]扬声器系统在多种场所用于向大量的人提供声音。取决于房间大小、收听者的数目、演出或活动的类型，以及其它因素，使用不同的扬声器系统。一种类型的系统为便携式专业音频(PA)系统，其通常由电台节目主持人以及不需要较大的全PA系统的其他人在较小场所中使用。便携式PA系统可为紧凑且轻量的，以相对于较笨重的音频系统来说快速设置、容易运输且具有较高的可操作性。
[0025]用于便携式PA系统的扬声器在单一情况下可具有两个驱动器，包括较大的低音扬声器和压缩驱动器(例如，喇叭)。利用两个驱动器的扬声器通常称为双向扬声器。低音扬声器通常产生低频到中频，而喇叭产生较高音频。在图3中，将实例PA系统(下文进一步详细解释)展示为扬声器300。
[0026]图2展示扬声器200以及其可产生声音的方向的俯视图。所产生的声音的方向性是可由数值方向性指数测量的扬声器的质量。更具体地说，方向性是在轴上辐射的声音强度与离轴辐射的声音强度的比率。轴上声音指代直接从扬声器发射出去的声音，在图2中展示为轴210，而离轴声音指代以某一角度从扬声器发射出去的声音。离轴可指代不是轴210的任何轴，包括但不限于轴240、250、260和270。举例来说，具有高方向性指数的扬声器具有较窄的覆盖角度220，其中一维覆盖角度指代由扬声器产生的声音的平面范围。相反，具有低方向性指数的扬声器具有较宽的覆盖角度230，意味着与具有高方向性指数的扬声器相比，以较大的离轴角度产生阈值声压级。此处注意，对于单个扬声器，可存在两个或两个以上不同覆盖角度，例如一个用于水平平面，且另一个用于垂直平面。
[0027]由于可将扬声器的输入电信号分为适合于低音扬声器和驱动器的不同频率范围，因此存在交叉区，其中低音扬声器的最高频率声音与喇叭的最低频率声音会合并重叠。在交叉区中，发生从低频到高频的转变，且反之亦然。当两个换能器的方向性在交叉区处匹配时，声音的保真度可增加，且/或声音的失真可减少。
[0028]在低频驱动器上，随着输出声音频率增加，声音的波长达到换能器的尺寸，从而导致方向性指数快速增加，因此还快速减小扬声器的覆盖角度。这导致驱动器的名义上全向声音变得非常窄。举例来说，产生高于98