专利名称：扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扬声器，以及，特别涉及一种在多种音频设备中使用的扬声器。
背景技术：
由于在诸如移动电话的小型电子装置中允许用于安装部件的空间有限，其中组装的扬声器必须具有最小的尺寸和厚度，这经常迫使音质成为次优考虑的对象。然而，随着数码音频播放器的普及，即使对小型扬声器而言，对高性能的需求也在不断提高，因而提出了多种扬声器以满足这种需求(例如，参见日本专利申请公报No.H11-27789)。
这种微型扬声器通常包括由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或者类似材料膜制成的振动膜。通过加压或者加热容易使这种膜变形，因此，可以通过加压和加热成型使膜形成为期望的结构。通过对膜进行加压和加热成型，使振动模形成为锥体或者圆顶结构，取决于所形成的结构，导致振动膜具有一定的高度，高度越大，实现薄型扬声器就越困难。
为了克服上述困难，提出将振动膜制成平板结构而不是锥体或者圆顶结构。然而，形成为平板结构的振动膜刚性较差，并且容易发生变形。此外，当减小振动膜厚度以降低最低共振频率时，这种平板结构可能导致振动膜破裂的状况，这进一步加剧了变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种扬声器，可以减小扬声器厚度而不劣化其性能，这些性能诸如再生(重放)频率范围和音质。
根据本发明的方面，提供一种扬声器，包括磁路，其包括磁体、布置在磁体顶部的极板、以及布置在磁体底部的磁轭；框架，布置在磁轭的外周；振动膜，布置在磁路顶部的上方；以及，音圈，固定于振动膜，并且垂悬方式布置在极板外侧，其间设置间隙，以使音圈可往复自由移动。在上述扬声器中，振动膜包括第一平圆片，其外周与框架连接；以及，第二平圆片，其直径比第一平圆片的直径小，以及，第二平圆片布置在第一平圆片的顶部或者底部，从而在第一平圆片的外缘形成外环部。
在本发明的方面中，第二平圆片直径与第一平圆片有效直径的比(相应地，下文将此比值称之为“圆片直径比”)可以在95.0％至99.0％的范围。可如此设定圆片直径比，使得振动膜具有的最低共振频率(下文中简称为“共振频率”)为1,400Hz或者更低，并且也使得向音圈施加正弦电压而不产生异常声音的输入功率门限值为0.3W或者更高。
在本发明的方面中，振动膜可以进一步包括粘合层，该粘合层布置在第一平圆片与第二平圆片之间，以及，第一平圆片的厚度大于第二平圆片和粘合层的合计厚度。
在本发明的方面中，第一平圆片和第二平圆片可以由树脂膜制成。
在本发明的方面中，在振动膜上方可以布置盖件，该盖件外周与框架连接。该盖件也可以与框架整体方式形成。
图1是根据本发明示例性实施方式的扬声器的剖视图；图2是图1扬声器的放大剖视图，图示振动膜的结构；图3是图1扬声器的剖视图，其中振动膜具有95％的圆片直径比(第二平圆片直径与第一平圆片有效直径之比)；图4是图1扬声器的剖视图，其中振动膜只包括第一平圆片；图5是图1扬声器的剖视图，其中振动膜具有79％的圆片直径比；图6是图1扬声器的剖视图，其中振动膜在其全部区域上都包括第一平圆片和第二平圆片，以具有100％的圆片直径比；图7A是图3扬声器的输出声压等级(SPL)响应特性曲线，其中横轴代表频率(Hz)，而纵轴代表输出SPL(dB)，以及，图7B是图3扬声器的总谐波失真特性曲线，其中横轴代表频率(Hz)，而纵轴代表失真比(％)；图8A和图8B分别是图4扬声器的输出SPL响应特性曲线和总谐波失真特性曲线；图9A和图9B分别是图5扬声器的输出声压频率特性曲线和总谐波失真特性曲线；图10A和图10B分别是图6扬声器的输出声压频率特性曲线和总谐波失真特性曲线；图11为表格，示出对于五种不同圆片直径比(100％、98％、95％、87％、84％)中的每一个，其共振频率fo(Hz)与产生异常声音的输入功率门限(W)之间的关系；图12中的曲线表示图11所示关系作为范围从84％至100％的圆片直径比的函数；图13是图1扬声器与常规扬声器之间高度尺寸比较的示意性侧视(局部剖视)图；以及图14是设置有盖件的图1扬声器的剖视图。
具体实施例方式
下面参照附图描述本发明的示例型实施方式。
参见图1，根据本发明实施例的扬声器是一种微型扬声器，例如可以具有10mm至20mm的直径和2.0mm的高度，但本发明并不局限于上述具体尺寸。这种扬声器安装在例如移动电话中。
图1所示扬声器包括磁路1、框架2、音圈3、以及振动膜4。磁路1包括磁体5；极板6，布置在磁体5顶部；以及，磁轭7，布置在磁体5底部。磁轭7具有凹进部7a，凹进部7a用于容纳磁体5，并且其外周与框架2连接。振动膜4布置在磁路1上方。音圈3的顶端与振动膜4连接，以将音圈3布置在极板6外侧形成的间隙区中，以及，根据音圈3中流过电流的方向，使音圈3适合于与振动膜4一起往复移动(图中垂直方向)。
参见图2，图2放大图示图1扬声器的振动膜4的相关部分，振动膜4包括第一平圆片11，其外周与框架2连接；以及第二平圆片13，经由粘合层12粘贴在第一平圆片11上。第一平圆片11和第二平圆片13为圆形，第一平圆片11的直径比第二平圆片13的直径大，并且第一平圆片11和第二平圆片13彼此同心方式布置，从而，由没有布置第二平圆片13的第一平圆片11外周区构成外环部14。举例说明，第一平圆片11可以具有大约50μm的厚度，而第二平圆片13与粘合层12的合计厚度可以为大约25μm。粘合层12起到抑制振动膜4异常振动的作用，从而进一步减少失真，并且使第一平圆片11和第二平圆片13固定装配在一起。第一平圆片11和第二平圆片13各自为例如聚酰亚胺膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜、以及聚醚酰亚胺膜。粘合层12由粘合材料诸如耐热硅丙烯酸树脂形成。
再次参见图1，音圈3垂悬方式支撑在极板6周围，并且音圈3的引线(未示出)与布置在磁轭7下面的端子板8连接。第一平圆片11具有直径尺寸“a”，该直径尺寸为第一平圆片11不碰到框架2并可有效振动的部分的直径尺寸，以及，将上述直径尺寸定义为“有效直径”，而第二平圆片13具有直径“b”。本发明人所做测试结果显示由第二平圆片13直径“b”与第一平圆片11有效直径“a”之比定义圆片直径比，随着圆片直径比的改变，导致振动膜4的共振频率fo和输入功率门限值的明显变化，低于该输入功率门限值向音圈3输入正弦电压就不会产生异常声音。
图3至图6图示的扬声器中，各振动膜的直径比不同。图3的振动膜4包括第一平圆片11和第二平圆片13，直径比为95％；图4的振动膜4只包括第一平圆片11；图5的振动膜4包括第一平圆片11和第二平圆片13，直径比为79％；以及，图6的振动膜4在其全部区域上由第一平圆片11和第二平圆片13组成，直径比为100％，其中图3、图5以及图6的第一平圆片11和第二平圆片13是厚度分别为50μm和25μm的聚酰亚胺膜，而图4的第一平圆片11是厚度为100μm的聚酰亚胺膜。
根据图3至图6的扬声器，对其输出SPL(声压级)响应特性和总谐波失真特性的测量结果，参照图7A和图7B、图8A和图8B、图9A和图9B、以及图10A和图10B进行描述。测量条件为输入功率＝0.1W；以及，离扬声器的距离＝10cm。
首先参见图8A和8B，图4的扬声器具有只包括第一平圆片11的振动膜4，易于发生振动膜破裂状态，产生异常声音，以及在2.5kHz和5.0kHz附近失真相当明显(见图8B)。
然后参见图10A和图10B，图6的扬声器具有这样的振动膜4，该振动膜整个都包括第一平圆片11和第二平圆片13以具有100％的直径比，因而没有外环部14(参见图2)，在3.0kHz和更高的频率处几乎不会引起失真(参见图10B)，但在1.8kHz附近出现共振频率fo，使低音域的输出SPL较低。
图5扬声器中的振动膜4具有79％的直径比，如图9A所示，也在1.8kHz附近出现共振频率fo，以及，如图9B所示，在一定的频率范围内见到明显的失真，这是由以下原因所导致的，外环部14具有相对大的尺寸，因而结构上变得宽松，从而使振动膜4或者音圈3能触及其他部件如磁路，因此产生异常声音。然而，在施加测量用0.1W输入功率的情况下，并不总是发生直径比79％的振动膜4与其他部件接触从而产生异常声音的情形，因此，这表明导致振动膜4振动非常不稳定。
另一方面，图3扬声器中的振动膜4具有95％的直径比，如图7A所示，在1.0kHz附近出现共振频率fo，使得低音域的输出SPL较高，以及，如图7B所示，在2.0kHz或者更高频率处几乎不会引起失真。
因此，可以得出图3的扬声器具有直径比为95％的振动膜4，提供最宽的再生频带，并且产生最少失真。
基于上述测量结果，本发明人进行了关于多种(具体而言5种)圆片直径比的试验，以找出共振频率fo(Hz)和用于避免产生异常声音的输入功率门限(W)。测量结果示于图11，图中示出各共振频率fo(Hz)与用于避免异常声音的输入功率门限(W)之间的关系。
图12沿横轴表示圆片直径比(％)，以及，相对于范围从84％至100％的5种不同圆片直径比，左侧纵轴表示共振频率fo(Hz)，并且右侧纵轴表示输入功率门限(W)。如图12所示，圆片直径比越小，共振频率fo和输入功率门限越低。在这种关系中，当圆片直径比小于84％(这种情况在图12没有示出)时，导致外环部14变得相当宽松，从而很可能产生异常声音，并且也出现共振频率，如对于图5中包括圆片直径比为79％的振动膜4的扬声器所进行的描述(参见图9A)。
推荐的是，如本实施例中所述的微型扬声器设有1.4kHz或者更低的共振频率，并且以0.3W或者更高的输入功率门限工作，以及，在图12中用粗线框标出这种推荐范围。粗线框覆盖圆片直径比从大约95％至大约99.4％的范围。这就是说，圆片直径比在95％至99.4％范围内的振动膜可以构成如上所推荐的扬声器。参照图7A/7B至图12所示的试验结果，并且还考虑到由于制造误差导致的性能变化，圆片直径比最好设定在95％至99％的范围。
由于构成振动膜4的第一平圆片11和第二平圆片13是平的，所以，振动膜4限定的高度大致对应于第一平圆片11和第二平圆片13的合计厚度，这样，可以保持较小的振动膜4高度。参见图13，常规扬声器的振动膜具有拱形结构而不是平板结构，因而所限定的高度高于具有平板结构的本发明扬声器振动膜4。因此，根据上述实施例的扬声器具有比常规扬声器小的高度。
根据本实施例扬声器的振动膜4，可以由作为基材的平膜直接制成，而无需使用加压和加热成型处理，这样实现了成本降低。由于根据本实施例扬声器的振动膜4由薄膜构成，所以，可以建议如图14所示那样设置盖件15，用于保护振动膜免受环境所致的外部冲击。盖件15的外周与框架2连接。可选择地，盖件15还可以与框架2整体方式形成。在盖件15上形成多个小孔(未示出)，使得振动膜4所产生的声音不为盖件15阻隔。在设置如上所述盖件15的情况下，该扬声器可以在扬声器易于受到外部冲击的环境下使用。
因此，根据本实施例，由于振动膜4包括第一平圆片11和第二平圆片13，而且还由于圆片直径比(也就是第二平圆片13直径“b”与第一平圆片11有效直径“a”之比)设定在最优值，所以，提供了这样一种扬声器，其中共振频率降低，同时可以提高用于避免产生异常声音的输入功率门限，并且，该扬声器在再生频带、音质等方面都达到了优异的性能。
根据本发明，因为振动膜由放在一起的第一平圆片和第二平圆片构成，可以采用薄型的结构制成具备优异再生频带、音质等性能的扬声器。此外，由于可不使用加压和加热成型处理来制造振动膜，从而可降低成本。
虽然本发明根据示例型实施例加以描述，但是对于本领域技术人员来说，容易地对上述实施方案进行多种修改和改进，而不偏离本发明的精神和范围。例如，在上述实施例中第二平圆片13布置在第一平圆片11的底部(图2)，但也可选择将第二平圆片13布置在第一平圆片11的顶部。所以，应当理解，本发明的详细描述应当看成说明性而非限制性的，其中，本发明的范围由所附权利要求及其等效置换所限定。
权利要求
1.一种扬声器，包括磁路(1)，包括磁体(5)；极板(6)，布置在所述磁体(5)的顶部；以及磁轭(7)，布置在所述磁体(5)的底部；框架(2)，布置在所述磁轭(7)的外周；振动膜(4)，布置在所述磁路(1)上方；以及音圈(3)，固定于所述振动膜(4)，并且垂悬方式布置在所述极板(6)外侧，在所述音圈(3)与所述极板(6)之间设置间隙，以使所述音圈(3)可往复自由移动，其特征在于所述振动膜(4)包括第一平圆片(11)，其外周与所述框架(2)连接；以及第二平圆片(13)，其直径小于所述第一平圆片(11)的直径，以及，所述第二平圆片(13)布置在所述第一平圆片(11)的顶部或者底部，从而在所述第一平圆片(11)的外缘形成外环部(14)。
2.根据权利要求1所述的扬声器，其中，圆片直径比定义为所述第二平圆片(13)直径(b)相对于所述第一平圆片(11)有效直径(a)之比，该圆片直径比在95.0％至99.0％的范围。
3.根据权利要求2所述的扬声器，其中将所述圆片直径比设定为，使得所述振动膜(4)具有的最低共振频率(fo)为1,400Hz或者更低。
4.根据权利要求2或者权利要求3所述的扬声器，其中设定所述圆片直径比，使得向所述音圈(3)施加正弦电压而不产生异常声音的输入功率门限值(W)为0.3W或者更高。
5.根据权利要求1至权利要求3中任一项权利要求所述的扬声器，其中所述振动膜(4)进一步包括粘合层(12)，该粘合层(12)布置在所述第一平圆片(11)与所述第二平圆片(13)之间，以及，所述第一平圆片(11)的厚度大于所述第二平圆片(13)和所述粘合层(12)的合计厚度。
6.根据权利要求1至权利要求3中任一项权利要求所述的扬声器，其中所述第一平圆片(11)和所述第二平圆片(13)由树脂膜制成。
7.根据权利要求1至权利要求3中任一项权利要求所述的扬声器，其中在所述振动膜(4)上方布置盖件(15)，使该盖件(15)的外周与所述框架(2)连接。
8.根据权利要求7所述的扬声器，其中所述盖件(15)与所述框架(2)整体方式形成。
全文摘要
本发明提供一种扬声器，该扬声器包括振动膜，振动膜包括第一平圆片和第二平圆片，第二平圆片的直径小于第一平圆片的直径。借助于粘合剂使第一平圆片与第二平圆片同心方式装配在一起，这使得第一平圆片中未布置第二平圆片的外缘部形成为外环部。优化确定第二平圆片直径相对第一平圆片有效直径的比，从而可以降低振动膜的共振频率，并且可以提高避免产生异常声音的输入功率门限值。据此，可以制成具备优异性能的薄型扬声器。
文档编号H04R7/10GK101039531SQ20071008677
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月15日 优先权日2006年3月15日
发明者石原武重 申请人:美蓓亚株式会社