定心支片及使用该定心支片的扬声器的制作方法

文档序号:7704843阅读:205来源:国知局
专利名称:定心支片及使用该定心支片的扬声器的制作方法
技术领域
本发明涉及一种定心支片及使用该定心支片的扬声器。
背景技术
扬声器是将电能转化为机械能的电子元件,应用广泛,如电话、移动通讯终端、计 算机、电视机、盒式磁带、声音设备和汽车等。现有技术中的扬声器大部分采用电动式扬声器,该扬声器一般包括一振膜、一音 圈、一音圈骨架、一定心支片及一磁路系统等。该扬声器通过音圈在磁场下的运动,推动振 膜振动并发出声波。该扬声器中的定心支片可以缓冲振膜。定心支片用于支持音圈和振膜 的结合部位,保证其垂直而不歪斜。定心支片可以使音圈在磁路系统中的磁隙中自由地上 下移动而不作横向移动,保证音圈不与磁路系统中的导磁板相碰。另外,定心支片还可以防 止外部灰尘等落至磁隙,避免造成灰尘与音圈摩擦,而使扬声器产生异常声音。定心支片通常要求轴向弹性好,径向强度大。另外,定心支片在扬声器发声的过 程中会做大量的运动,因此定心支片还应具有良好的耐疲劳性,才能保证其使用寿命较长。 故,用于制备定心支片的材料应该具有良好的弹性、强度和耐疲劳性。然而,现有的定心支 片通常由聚合物、金属或纸等材料组成,其轴向弹性及径向强度不够,造成定心支片不能适 应音圈的谐振动,从而影响扬声器的发声效果。此外,现有的定心支片很容易在反复振动中 疲劳变形,从而产生沿扬声器轴向的塌陷,使得扬声器的使用寿命缩短,音质变差。因此,需 要研制一种轴向弹性好、径向强度大、且耐疲劳的定心支片。

发明内容
有鉴于此,确有必要提供一种定心支片及使用该定心支片的扬声器,该定心支片 具有良好弹性、强度和耐疲劳性。一种定心支片,其中,所述定心支片包括一纸基体以及分散于该纸基体中的多个 碳纳米管。—种定心支片,其中,所述定心支片包括一碳纳米管纸组成的片状结构,且所述片 状结构的中央处具有一通孔。一种扬声器,其包括一音圈;一振动膜;一定心支片,该定心支片设置于所述音 圈与所述振动膜的结合部位;以及一磁场系统,该磁场系统具有一磁场间隙,所述音圈设置 在该磁场间隙中;其中,所述定心支片包括一纸基体以及分散于该纸基体中的多个碳纳米管。与现有技术相比较,本发明提供的定心支片及使用该定心支片的扬声器具有以下 优点第一,由于碳纳米管具有优异的强度,故将碳纳米管分散于纸基体中,提高了纸基体 的强度,从而使由纸基体组成的定心支片更好地起到缓冲、定位的作用。第二,由于碳纳米 管具有良好的柔韧性,将碳纳米管分散于定心支片的基体中,提高了基体的耐疲劳性,从而 使定心支片在反复振动中不容易疲劳变形,进而不容易产生沿扬声器轴向的塌陷,从而有利于提高采用该定心支片的扬声器的使用寿命。第三,由于碳纳米管具有较小的密度,将碳 纳米管分散于定心支片的基体中,在维持甚至提高定心支片的强度的同时可减小定心支片 的重量,从而减轻扬声器的重量。尤其在微型扬声器中,该效果更加明显。


图1为本发明实施例提供的定心支片的结构示意图。图2为图1的定心支片沿线II-II的剖面示意图。图3为本发明实施例提供的定心支片的制备方法流程图。图4为图3中的抄纸步骤中采用的抄纸装置的结构示意图。图5为应用本发明实施例的定心支片的扬声器的结构示意图。图6为图5的扬声器的剖视图。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明实施例提供的定心支片及使用该定心支片的扬声器作 进一步的详细说明。请参阅图1及图2,本发明第一实施例提供一种定心支片100。所述定心支片100 包括一纸基体106以及分散于该纸基体106中的多个碳纳米管108。该纸基体106以及分 散于该纸基体106中的多个碳纳米管108形成一碳纳米管纸。所述定心支片100可为由该 碳纳米管纸组成的一片状结构。所述纸基体106包括各种纤维材料以及添加材料。所述纤维材料可包括木纤维、 碳纤维、玻璃纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维、棉纤维以及竹纤维中的一种或多种。所述添加材 料可包括半纤维素、木素、树脂、色素、果胶和灰分等物质中的一种或多种。应当指出的是, 其他任何虽未记载于本申请的造纸用的纤维材料以及添加材料,采用本发明构思用于定心 支片100的,皆应在本发明保护范围之内。所述碳纳米管108均勻分散于纸基体106中。进一步,所述碳纳米管108表面可 带有功能团。该功能团包括羧基(-C00H)、羟基(-0H)、醛基(-CH0)以及氨基(-NH2)等中的 一种或多种。该功能团可以形成于碳纳米管108管壁上。可以理解,该功能团为亲水性功 能团,使碳纳米管108在泡料过程中可以更好地分散于纸浆中。所述碳纳米管108可为单 壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或其任意组合。其中,所述单壁碳纳米 管的直径为0. 5纳米 50纳米,双壁碳纳米管的直径为1. 0纳米 50纳米,多壁碳纳米管 的直径为1.5纳米 50纳米。所述碳纳米管108的长度不限。优选地,所述碳纳米管108 的长度大于200微米。可以理解,采用长度大于200微米碳纳米管108可以有效发挥碳纳 米管108的增强作用,提高定心支片100的强度。本实施例中,所述碳纳米管108的长度为 200微米 900微米。所述纸基体106在整个定心支片100中的质量百分比为10% 99.9%,所述碳 纳米管108在整个定心支片100中的质量百分比为0. 90%。优选地,纸基体106的 质量百分比为60% 90%。碳纳米管108的质量百分比为10% 40%。例如所述纸基 体106的材料为木纤维与果胶,所述纸基体106在整个定心支片100中的质量百分比可为 70%,所述碳纳米管108在整个定心支片100中的质量百分比可为30%;所述纸基体106的材料为碳纤维与树脂,所述纸基体106在整个定心支片100中的质量百分比可为80 %,所述 碳纳米管108在整个定心支片100中的质量百分比可为20% ;所述纸基体106的材料为聚 丙烯纤维与果胶,所述纸基体106在整个定心支片100中的质量百分比可为90%,所述碳 纳米管108在整个定心支片100中的质量百分比可为10%。本实施例中,所述纸基体106 为木纤维,所述纸基体106在整个定心支片100中的质量百分比为85%,所述碳纳米管108 在整个定心支片100中的质量百分比可为15%。所述定心支片100的形状与大小不限,可以根据实际需要制备。所述定心支片100 可以具有振纹、且该定心支片100的几何形状包括锯齿形、波浪形或渐开线形等。本实施例 中,所述定心支片100为一断面呈波峰与波谷交替的波浪形圆环片体,且该定心支片100的 中央处具有一通孔102。所述通孔102的大小和形状与扬声器中的音圈骨架的大小相对应, 以便组装扬声器时可以使音圈骨架穿过该通孔102。所述定心支片100可以通过热压的方 式形成。所述定心支片100的厚度为大于等于1微米且小于等于2毫米。进一步,所述定心支片100上可以设置有多个导线(图未示)。所述导线用来用来 向音圈提供电流,从而使音圈在磁场中运动。所述导线通过粘结剂固定于该定心支片100 表面。将导线固定于定心支片100上,可以减缓振动过程中导线受到的拉力,从而使导线与 音圈等元件的连接处不易断开。请参见图3,本发明进一步提供一种所述定心支片100的制备方法,其具体包括以 下步骤步骤一打浆。将造纸用的纤维材料放入盛有水的打浆机内,进行打浆细化得到纸浆。所述打浆 细化的时间可大于5小时。本实施例中,将20克的木纤维与1500克的水放入打浆机内打 浆细化10小时。可以理解,打浆前还可以采用氢氧化钠和硫化钠混合液对纤维材料进行蒸 煮。在蒸煮过程中,因为药液作用比较和缓,纤维不会受强烈侵蚀,故强韧有力,所制成的纸 的耐折、耐破和撕裂强度极好。进一步,本实施例中还可以将打浆细化后的纸浆放入一密闭 容器内施加一高压,然后瞬间打开密闭容器使其降至常压,压力急剧变化可以促使纸浆内 的纤维裂解细化。步骤二 泡料。将打浆细化后的纸浆放入一泡料池中,加入碳纳米管以及添加材料后,浸泡一段 时间。所述碳纳米管可以通过电弧放电法、激光蒸发法或者化学气相沉积法等方法制 备。本实施例中,通过化学气相沉积法生长碳纳米管阵列,然后将该碳纳米管阵列中的碳纳 米管刮落。由于碳纳米管阵列中碳纳米管定向排列而没有相互缠绕,所以有利于碳纳米管 在溶液中分散。本实施例中,将3. 53克的碳纳米管粉末加入到打浆细化后的纸浆中浸泡1 天 3天。另外,在将碳纳米管加入到浆料中之前,可进一步包括一对上述碳纳米管提纯的 步骤。所述提纯碳纳米管的方法包括以下步骤在空气流中加热碳纳米管以除去无定型碳; 用浓酸浸泡该碳纳米管以除去金属催化剂;以及反复洗涤过滤得到提纯的碳纳米管。本实施例中,将碳纳米管放在350°C的炉中,在空气流中加热2小时以除去碳纳米 管中残留的无定型碳;将碳纳米管浸泡在36%的浓盐酸中约1天,除去碳纳米管中残留的金属催化剂;将盐酸浸泡后的碳纳米管进行离心分离;将分离所得的碳纳米管沉淀物用去 离子水反复洗涤;再将洗涤后的碳纳米管沉淀物经由0. 2mm孔径的聚四氟乙烯膜过滤,得 到提纯的碳纳米管。提纯的目的主要是除去碳纳米管中残留的无定型碳和金属催化剂等杂质。通过提 纯,可以得到纯净的碳纳米管。进一步,将碳纳米管提纯之后,还包括一对碳纳米管功能化处理的步骤。所述对碳 纳米管功能化处理的方法包括以下步骤将提纯的碳纳米管在强酸中回流以及清洗过滤得 到带有功能团的碳纳米管。所述强酸包括浓硫酸、浓硝酸或浓盐酸中的一种或几种。功能化处理的目的是使 碳纳米管表面引入功能团。按上述功能化方法处理后的碳纳米管,在管壁上引入亲水性的 功能团。所述功能团包括羧基(-C00H)、羟基(-0H)、醛基(-CH0)以及氨基(-NH2)等中的 一种或多种。在碳纳米管管壁上引入亲水性的功能团后的碳纳米管粉末在泡料过程中可均 勻分散于纸浆中。本实施例中,将提纯后的碳纳米管粉体放置于500ml圆底烧瓶中,量取150ml浓硫 酸和浓硝酸混合液(浓硫酸和浓硝酸的体积为3 1)倒入圆底烧瓶内,回流反应4小时 20小时。该回流反应过程使碳纳米管表面带有官能团。然后,将反应后的液体倒入水中, 再经滤纸过滤后得到一碳纳米管滤饼。最后,用去离子水将该碳纳米管滤饼洗至PH值为中 性,得到羧基化的碳纳米管。步骤三抄纸。将浸泡后的纸浆通过抄纸工序打捞至金属模具或配置于金属模具的筛网上,排除 水分,堆积材料,形成定心支片预制体。请参见图4,本实施例中,将浸泡后的纸浆200装入一计量槽202内。通过供给管 204将纸浆200引入一抄纸槽206内。通过第一控制阀208可以控制进入抄纸槽206内纸 浆200的量,从而控制定心支片预制体厚度。向抄纸槽206内加入适量的水稀释纸浆200, 并搅拌均勻。通过稀释可以使纸浆200分散更均勻,并在之后的步骤中均勻沉积在抄纸模 具214上。打开第二控制阀210,使水通过排水管212排出抄纸槽206,同时使纸浆200沉 积在抄纸槽206内的抄纸模具214上。通过选择不同的抄纸模具214可以得到不同形状大 小的定心支片预制体。可以理解,本实施例中可以将稀释好的纸浆200直接装入一计量槽 202内,然后通过第一控制阀208控制,使一定量的纸浆200进入抄纸槽206内。可以理解,本实施例中还可以将纸浆200用水稀释后装入一容器(图未示)中,将 一抄纸网(图未示)放入该容器中再取出,从而使纸浆200沉积于该抄纸网上以形成定心 支片预制体。步骤四成型。通过热压工序将定心支片预制体加热加压,使剩下的水分蒸发。本实施例中,将抄 纸模具加热至100°C 200°C范围内,并施加一 1000牛顿 6000牛顿的压力保持10秒 100秒。可以理解,本实施例中还可以将堆积的定心支片预制体自然晾干或烘干而无需热压 的步骤。该成型过程中,通过选择抄纸模具214可以直接制备带有通孔102的定心支片预 制体。可以理解,本实施例中还可以先制备没有通孔的定心支片预制体,然后通过打孔得到通孔102。步骤五后续处理。通过冲裁工序得到定心支片100。另外,在所制备的定心支片100上可进一步印刷 图案。所述印刷图案是指在定心支片100的表面形成高分子油墨或漆料以提高该定心支片 100的防水性与美感。请参见图5及图6,本发明实施例进一步提供一应用该定心支片100的扬声器10。 该扬声器10包括一支架110、一磁路系统120、一音圈130、一定心支片100、一振动膜150及 一音圈骨架140。所述支架110固定于所述磁路系统120。所述音圈130设置在靠近所述 音圈骨架140 —端的外表面,且收容于所述磁路系统120。所述振动膜150或定心支片100 的一端固定于所述支架110,另一端固定在音圈骨架140上。所述支架110可为一锥体结构,其具有一中心孔111用于套设所述磁路系统120, 使该支架110与磁路系统120相对固定。所述磁路系统120包括一导磁下板121、一导磁上板122、一磁体123及一导磁芯 柱124,所述磁体123相对的两端分别由同心设置的导磁下板121及导磁上板122所夹持。 所述导磁上板122及磁体123均为环状结构,所述导磁上板122及磁体123在所述磁路系 统中围成一柱形空间。所述导磁芯柱124容置于所述柱形空间,其自所述导磁下板121往 导磁上板122延伸而出且与所述磁体123形成一环形磁场间隙125用于容置所述音圈130。 所述磁路系统120靠近所述导磁上板122的一端套设并固定于所述中心孔111。所述设置在音圈骨架140上的音圈130容置于所述磁场间隙125中,其为扬声器 10的驱动单元,该音圈130为较细的导线在所述音圈骨架140上绕制而形成,优选地,所述 导线可为漆包线。当所述音圈130接收到音频电信号时,该音圈130产生随音频电信号的 强度变化而变化的磁场,此变化的磁场与磁场空隙121中的由磁路系统120产生的磁场之 间发生相互作用,迫使该音圈130产生振动。所述音圈骨架140为中空管形结构,其与所述导磁芯柱124同心设置且间隔套设 在所述导磁芯柱124上。所述音圈骨架140可收容于所述磁场间隙125中。该音圈骨架 140的外表面与所述音圈130固接,且其远离所述磁路系统120的一端固结在所述振动膜 150的中心位置,从而当所述音圈骨架140随音圈130振动时,带动所述振动膜150振动,从 而使所述振动膜150周围的空气运动,产生声波。所述振动膜150为所述扬声器10的发声单元。该振动膜150的形状不限,与其具 体应用有关,如当所述振动膜150应用于大型扬声器10时,该振动膜150可为一空心圆锥 体结构;当所述振动膜150应用于微型扬声器10时,该振动膜150可为一圆片状结构。所 述振动膜150的顶端与所述音圈骨架140通过粘结的方式固结,其另一端的外缘与所述支 架110活动连接。本实施例中,该振动膜150为一空心圆锥体结构。所述定心支片100的通孔102套设在所述音圈骨架140上,用于支持所述音圈骨 架140,该定心支片100的外缘固定在所述定心支架110靠近所述中心孔111的一端。该定 心支片100具有较大的弹性及强度,从而使所述音圈130在所述磁场空隙125中自由地上 下移动而不做横向移动,避免该音圈130与磁路系统110碰触。由于所述定心支片100其 设置于所述磁场空隙125的上方,还具有防止灰尘进入该磁场空隙125的作用。所述定心支片100还影响扬声器10中的振膜150与音圈130的共振频率,具体地,定心支片100与振膜150及音圈130共同确定扬声器10的共振频率。该共振频率的影响 因素除了包括定心支片100的材料的特性外,还包括定心支片100的几何形状。可以理解,应用所述定心支片100的扬声器10并不限于上述结构,所述定心支片 100也可应用于采用平面振动膜的微型扬声器中。本发明实施例提供的定心支片及使用该定心支片的扬声器具有以下优点第一, 由于碳纳米管具有优异的强度,故将碳纳米管分散于纸基体中,提高了纸基体的强度,从而 使由纸基体组成的定心支片更好地起到缓冲、定位的作用。第二,由于碳纳米管具有良好的 柔韧性,将碳纳米管分散于定心支片的基体中,提高了基体的耐疲劳性,从而使定心支片在 反复振动中不容易疲劳变形,进而不容易产生沿扬声器轴向的塌陷,从而有利于提高采用 该定心支片的扬声器的使用寿命。第三,由于碳纳米管具有较小的密度,将碳纳米管分散于 定心支片的基体中,在维持甚至提高定心支片的强度的同时可减小定心支片的重量,从而 减轻扬声器的重量。尤其在微型扬声器中,该效果更加明显。第四,由于碳纳米管具有良好 的耐湿性及耐燃性能,将碳纳米管均勻分散于定心支片的基体中,使本发明提供的定心支 片也具有良好的耐湿性及耐燃性。另外,本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化,这些依据本发明精神 所做的变化,都应包含在本发明所要求保护的范围内。
权利要求
一种定心支片,其特征在于,所述定心支片包括一纸基体以及分散于该纸基体中的多个碳纳米管。
2.如权利要求1所述的定心支片,其特征在于,所述纸基体包括纤维材料以及添加材料。
3.如权利要求2所述的定心支片,其特征在于,所述纤维材料包括木纤维、碳纤维、玻 璃纤维、尼龙纤维、聚丙烯纤维、棉纤维以及竹纤维中的一种或多种。
4.如权利要求2所述的定心支片,其特征在于,所述添加材料包括半纤维素、木素、树 脂、色素、果胶和灰分中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的定心支片,其特征在于,所述纸基体在整个定心支片中的质量 百分比为10% 99. 9%o
6.如权利要求5所述的定心支片,其特征在于,所述纸基体在整个定心支片中的质量 百分比为60% 90%。
7.如权利要求1所述的定心支片,其特征在于,所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁 碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或其任意组合。
8.如权利要求1所述的定心支片,其特征在于,所述碳纳米管的长度大于200微米。
9.如权利要求1所述的定心支片,其特征在于,所述碳纳米管在整个定心支片中的质 量百分比为0. 90%。
10.如权利要求9所述的定心支片,其特征在于,所述碳纳米管在整个定心支片中的质 量百分比为10% 40%。
11.如权利要求1所述的定心支片,其特征在于,所述碳纳米管表面带有功能团,且该 功能团包括羧基、羟基、醛基以及氨基中的一种或多种。
12.如权利要求1所述的定心支片,其特征在于,所述定心支片具有振纹。
13.如权利要求1所述的定心支片,其特征在于,所述定心支片的几何形状包括锯齿 形、波浪形或渐开线形。
14.如权利要求13所述的定心支片,其特征在于,所述定心支片为一断面呈波峰与波 谷交替的波浪形圆环片体,且该定心支片的中央处具有一通孔。
15.一种定心支片,其特征在于,所述定心支片包括一碳纳米管纸组成的片状结构,且 所述片状结构的中央处具有一通孔。
16.如权利要求15所述的定心支片,其特征在于,所述碳纳米管纸包括一纸基体以及 分散于该纸基体中的多个碳纳米管。
17.—种扬声器,其包括一音圈;一振动膜;一定心支片,该定心支片设置于所述音圈与所述振动膜的结合部位;以及一磁场系统,该磁场系统具有一磁场间隙,所述音圈设置在该磁场间隙中;其特征在于,所述定心支片包括一纸基体以及分散于该纸基体中的多个碳纳米管。
全文摘要
本发明涉及一种定心支片及使用该定心支片的扬声器。所述定心支片包括一纸基体以及分散于该纸基体中的多个碳纳米管。所述扬声器包括一音圈;一振动膜;一定心支片,该定心支片设置于所述音圈与所述振动膜的结合部位;以及一磁场系统,该磁场系统具有一磁场间隙,所述音圈设置在该磁场间隙中;其中,所述定心支片包括一纸基体以及分散于该纸基体中的多个碳纳米管。
文档编号H04R9/04GK101998209SQ20091010931
公开日2011年3月30日 申请日期2009年8月11日 优先权日2009年8月11日
发明者刘亮, 王佳平 申请人:清华大学;鸿富锦精密工业(深圳)有限公司
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