专利名称：一种双换能方式组合同轴全频扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扬声器，尤其是一种双换能方式组合同轴全频扬声器，所述双换能方式组合同轴全频扬声器为以压电式换能器和电动式换能器混合工作的全新换能器件。
背景技术：
目前压电式换能器件(扬声器)，是利用压电材料在电场作用下材料产生机械变形的特点，达到电一声的换能效果。其变形的大小与电场强度成正比。压电陶瓷具有压电性，即施加压力时能产生额外的电荷。压电效应反映了晶体的弹性性能与介电性能之间的耦合。压电方程则反映压电陶瓷的弹性变量(即应力、应变) 和电学变量(即电场和电位移)之间的关系。过去的压电材料，由于多数是压电陶瓷类材料(钛酸钡系，钛酸铅系、铌酸盐系、 锆钛酸铅系等)，因其材料的特点易碎、比重大、较大的片材不易生产。在电声器件实际应用中，多数运用于小型的电声换能器件(扬声器)。通常只应用于声频的高频段、超声频段作为发声器件使用(例如高频扬声器、蜂鸣器、超声波发生器等)。这是因为材料本身容性阻抗的特点(器件越小容性阻抗越高)，频率越高，换能效率也越高。而在声频的低频段因其阻抗非常高，转换效率极低，几乎不工作。因此，在声频领域的使用有一定的局限性。目前，由于高分子化合物聚偏氟乙烯PVDF材料的出现，相对于压电陶瓷类材料， 有不易碎、比重较小、机械强度高，可以生产多种形状、不同厚度(较薄，较轻)的片材、管材等。(材料变薄，表面积增大，容性阻抗会降低，较低的频段换能效率会提高，高频段影响较小)。这为压电材料在电声器件中的实际应用，开拓了全新的思路。而电动式换能器(扬声器)在电声领域的有着相当广泛的应用。当器件有小型化的要求时，电动式换能器(扬声器)外形尺寸越来越小。但因电动式换能器(扬声器)的换能原理的关系，小型化的同时，辐射面积也在减小，振动部分的质量也在减少。扬声器的共振频率会相应的提高，整体工作频率范围将向高频偏移。相反，当电动式换能器(扬声器)尺寸较大时，扬声器的共振频率会相应的降低， 整体工作频率范围将向低频偏移，高频段的工作效率会急剧下降。为满足全频带工作的要求，需要将不同尺寸(大、小)的电动式换能器(扬声器)， 通过分频器组合成全频带扬声器系统。业界经常采用分频方式，用两个或两个以上电动式换能器(扬声器)，组合成一个全频带工作的扬声器。通过分频器使其一个着重于低频段工作，一个着重于高频段工作。 但这又造成了新的问题一、增加了分频器件，二、增加了换能器数量，使总的体积增加。或者，在电动式换能器(扬声器)加上一个压电式换能器件(扬声器)，组合成一个双换能形式组合的全频带工作的扬声器。这样可能省掉分频器件，但是体积还是加大了。重要的是，如何排列这两个(或三个)组合器件的方式上的问题没有解决。
一种常用的组合排列方法是两个器件并列，这样将增加体积、增大了表面积。另一种常用的组合排列方式是两个器件前、后排列。这样的组合，前面的器件将会阻挡后面器件的声音辐射。以上两种组合排列方法时，还会因为两个声音辐射源在分频点附近将同时工作， 造成在分频点附近，两个声源辐射的声波，到达听者的距离不同，因而会造成声波相互干涉 (同相时叠加、反相时抵消)，影响整个系统声波输出的均衡。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种全频扬声器，所述扬声器在不额外增加扬声器体积及器件的情况下，可保证扬声器的全频带工作。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是一种双换能方式组合同轴全频扬声器，包括磁路结构，所述磁路结构上部设有音圈，所述音圈的输出端设有振动板，所述振动板为采用压电材料制成的圆片，所述圆片通过折环及垫圈或者通过支架固定在磁路结构上。进一步作为优选的实施方式，所述压电材料为压电陶瓷类材料和/或含氟塑胶类压电材料。所述压电陶瓷类材料为钛酸钡系、钛酸铅系、铌酸盐系或锆钛酸铅系。所述含氟塑胶类压电材料为高分子化合物聚偏氟乙烯PVDF材料或其它类似材料。进一步作为优选的实施方式，所述圆片及折环为圆形、椭圆形、跑道形、方形、或者准方形。进一步作为优选的实施方式，所述音圈通过定心支片进一步固定在与磁路结构相对的位置。进一步作为优选的实施方式，所述定心支片采用垫圈或者支架固定在磁路结构上进一步作为优选的实施方式，所述定心支片为软质具有一定弹性的材料构成。进一步作为优选的实施方式，所述磁路结构为外磁式结构或者内磁式结构。本发明的有益效果是本发明通过将电动式扬声器和压电扬声器组合，把压电扬声器的换能器件-压电圆片作为电动式扬声器的振动板(振膜、锥盆)，在低频频段以电动式换能器方式工作，在高频频段以压电换能器方式工作，构成一种新型的、独特的组合式全频扬声器，所述扬声器可以在不增大体积，不增加分频器等器件的前提下实现扬声器的全频频段工作；本发明采用压电材料制成的圆片替换传统的电动式换能器(扬声器)的振动板(锥盆、锥型振动板)，增加了扬声器振动部分的质量，改善了扬声器的低频特性；本发明扬声器的声源来自于同一个振动板，既同轴又同声源，避免了声干涉。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步说明图1是现有的电动式纸盆扬声器的结构示意图；图2是电动式扬声器的电抗类比等效电路；图3和图4是低频频段电动式扬声器的导纳类比等效电路；图5是压电扬声器电抗类比等效电路；图6是本发明外磁式磁路结构的扬声器结构示意图7是本发明内磁式磁路结构的扬声器结构示意图；图8和图9是本发明圆片、折环、音圈、定心支片的结构示意图；图10是外磁式磁路结构的结构示意图；图11是内磁式磁路结构的结构示意图。
具体实施例方式本发明同轴全频扬声器利用压电式换能器件(扬声器)工作在高频段的特点，再利用电动式换能器件(扬声器)在增加了共振质量时，低频截止频率降低的特点，结合压电式换能器件的容性阻抗和电动式换能器件的感性阻抗的特点，即可达到扬声器在不必增大体积、增加分频器件的前提下，在全频段正常工作的目的。参照图1，电动式纸盆扬声器包括磁路结构1，所述磁路结构1由磁钢11和内部的磁芯12构成，所述磁路结构1上设有音圈2，所述音圈2的输出端连接有锥盆(锥型振动板)7。流过磁场内音圈的音频电流与永久磁场相互作用会产生锥盆轴向驱动的力。该作用力可用公式表示F = BLI (N)(1-1)式中B——磁气隙中的磁感应强度⑴；L——音圈导线的有效长度(m) ；I——流经音圈的电流(A)。在该作用力下，锥盆将如一个整体(活塞)那样运动，但仅在某一临界频率以前。 这个整体运动的频率范围常被称为锥盆的活塞振动范围。像所有的电声换能器一样，扬声器也可以表示为电输入和力学输出的四端网络形式。参照图2，四端网络可以看作变压比为1 BL的变压器。这里，BL被称为电力耦合系数。电抗类比等效电路的左边(电气)部分包括带内阻Rg的放大器、电压U和音圈电阻Re、音圈电感Le。右边(力学)部分包括机械损耗电阻Rms，辐射阻抗RMK，支撑系统的顺性Cms，振动系统的质量Mms (由纸盆静止质量Me、音圈质量Mv组成的Mm与空气随动质量Ma 所构成)。扬声器的工作可以用两个方程式来描述1、等效电路的电气部分U = IZe+BLX(V)(1-2)式中Ze——音圈的总电阻抗，& = Re+j ω Le ( Ω )；ω——角频率，ω = 2 3if(rad/s)，f 为频率(Hz)；注意此式可解释扬声器阻抗为何与频率有关。BLX——音圈在磁场中运动所产生的电动势(又称反电动势)(V)；X——振动系统的振动速度(m/s)。这里应特别注意，这一电动势反向出现，可保护音圈承受大功率、大电流而不被烧毁。2、等效电路的力学部分F = XZm+Fa (N)(1-3)
式中Zm——振动系统的总力阻抗；Fa——振动系统振动时空气的声反作用力，
权利要求
1.一种双换能方式组合同轴全频扬声器，包括磁路结构(1)，所述磁路结构(1)上部设有音圈0)，所述音圈( 的输出端设有振动板，其特征在于所述振动板为采用压电材料制成的圆片(3)，所述圆片(3)通过折环(4)及垫圈(5)或者通过支架固定在磁路结构(1) 上。
2.根据权利要求1所述的一种双换能方式组合同轴全频扬声器，其特征在于所述压电材料为压电陶瓷类材料和/或含氟塑胶类压电材料。
3.根据权利要求2所述的一种双换能方式组合同轴全频扬声器，其特征在于所述压电陶瓷类材料为钛酸钡系、钛酸铅系、铌酸盐系或锆钛酸铅系。
4.根据权利要求2所述的一种双换能方式组合同轴全频扬声器，其特征在于所述含氟塑胶类压电材料为高分子化合物聚偏氟乙烯PVDF材料或其它类似材料。
5.根据权利要求1所述的一种双换能方式组合同轴全频扬声器，其特征在于所述圆片( 及折环(4)为圆形、椭圆形、跑道形方形、或者准方形。
6.根据权利要求1所述的一种双换能方式组合同轴全频扬声器，其特征在于所述音圈(2)通过定心支片(6)进一步固定在与磁路结构(1)相对的位置。
7.根据权利要求6所述的一种双换能方式组合同轴全频扬声器，其特征在于所述定心支片(6)采用垫圈(5)或者支架固定在磁路结构(1)上。
8.根据权利要求6或7所述的一种双换能方式组合同轴全频扬声器，其特征在于所述定心支片(6)为软质具有一定弹性的材料构成。
9.根据权利要求1至7任一项所述的一种双换能方式组合同轴全频扬声器，其特征在于所述磁路结构(1)为外磁式结构或者内磁式结构。
全文摘要
本发明公开了一种双换能方式组合同轴全频扬声器，包括磁路结构，所述磁路结构上部设有音圈，所述音圈的输出端设有振动板，所述振动板为采用压电材料制成的圆片，所述圆片通过折环及垫圈固定在磁路结构上。本发明通过将电动式扬声器和压电扬声器组合，把压电扬声器的换能器件-压电圆片作为电动式扬声器的振动板(锥盆)，在低频频段以电动式换能器方式工作，在高频频段以压电换能器方式工作，构成一种新型的、独特的组合式全频扬声器，所述扬声器可以在不增大体积，不增加分频器等器件的前提下实现扬声器的全频频段工作。本发明可广泛应用在扬声器领域。
文档编号H04R17/02GK102281488SQ20111015002
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月2日 优先权日2011年6月2日
发明者王以真, 胡秉奇 申请人:广州市锐丰音响科技股份有限公司