专利名称：一种平板静电扬声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及电声器材的设计和制造，尤其是一种高保真高灵敏度静电扬声器的设计和制造。
背景技术：
静电杨声器是一种能产生高质量音频回放的电声元件。其发声机理是由两块平行的极板，在极板的中间平行的施加一层一般是由聚合材料构成的可极化的振膜。当在两块极板上施加峰峰值为数千伏的音频电压时，该音频电压形成的交变静电场力将推动经极化的振膜振动发声，完成电声的转换。因振膜的质量极轻，一般情况下等同于数毫米厚度的空气层的质量，静电扬声器能以极小的失真再现音频信号。其真实复现音频信号的能力是电动式扬声器所无法比拟的。一只理想的静电扬声器，要能在两片极板之间生成足够强的静电场让振膜产生足够的推力和振幅来推动尽量多的空气流动量以提高发声强度，这就要求极板导电的面积尽量大。同时前后极板又要能够让振膜振动时推动的空气以尽量小的阻力通过以增强极板的透声性，这要求极板有较大的开口率和较小的声阻。因此静电扬声器的极板一般是由冲有细小圆孔或蜂巢状孔的金属板经绝缘途布构成(如Martin Logan, Final Sound, etc),或带细小网孔的环氧布基敷铜板加绝缘层构成的(如QUAD)。
发明内容
技术问题现有的技术最大的缺限是不能以理想的响度产生高质量的音频回放， 从而由静电扬声器构成的音频回放系统需要通过较大的极板面积来达到实用的声压水平。 这增加了制造的困难，使得静电扬声器的价格居高不下，也使得静电扬声器的体积庞大，限制了它的应用。技术方案本发明提供了一种基于子窗口阵列原理设计的极板。该发明利用了静电场在导体的边缘增强的特性来维持和增强子窗口施加到振膜上的平均静电场强，通过采用子窗口阵列增加振膜两侧的空气流通量以减小振膜推动空气的阻力，从而使得振膜能在相同静电力的作用下推动更多的空气量而提高发声强度。而喇叭型子窗口开口的结构更加减小了振膜发声时的气流噪声。本发明的平板静电扬声器包括前极板、后极板和位于前极板、后极板之间的振膜； 该极板是由具有外框架包围的由若干个子窗口与栅条相间形成的阵列板组成的一体化极板；在该极板面向振膜的一面覆盖有由一层导电层和一层或多层覆盖导电层上的绝缘层； 或极板材料为导电材料构成，其上覆盖绝缘层；静电发生器HV模块用于产生3-5千伏的直流高压对振膜极化，音频功率放大器输出的音频功率信号通过音频升压变压器升压为峰峰值为数千伏的交流高压施加到前极板和后极板上，从而在两块极板之间型成一交变的静电场；经过极化的振膜受该交变的静电场力的推动而振动发声，振动声波通过前后极板上的子窗口向前后方向传播，实现静电杨声器的发声功能；前极板上所有的子窗口与后极板上相对应的子窗口镜像对称，即前后极板上的子窗口在振膜的两面相互对齐；振膜需固定在其中的一块极板的外框架上；在前极板、后极板面向振膜的一面两极板上相对应的位置上的子窗口形状对应一致，但该子窗口向前和向后即向外的喇叭形开口方式一样或不一样，来对向前和向后发射的声波的指向性作不同的设定。所述的前极板和后极板的平面外形是多边形、圆形或其他不规则或不对称形状。该静电扬声器的前极板、后极板的每个子窗口在朝向振膜的一面即设有导电层的一面上，子窗口开口的长至少是其开口最宽处的两倍以上，即子窗口的基本型状总是长条形的。每个子窗口的开口形状包括互为平行的两组直线构成的长方形或由数条弧线构成的长条形窗口，或长条形窗口为C形、S形或其他不规则曲形。每个子窗口的开口深度H即该处极板的厚度大于2毫米，并小于该子窗口在极板设有导电层的一面上开口的最宽处宽度的两倍。所述的每个子窗口在极板设有导电层的一面上开口的最大宽度W大于2毫米，小于12毫米。所述极板上的每个子窗口尺寸是等宽度的长条形，或是不等宽度的长条形，对于不等宽度的长条形窗口，在极板设有导电层的一面上，是一头宽一头窄，或是两头窄中间宽或两头宽中间窄的形式。在前极板、后极板中，在每两个相邻的子窗口之间，是由极板材料构成的栅条；在栅条面向振膜的一面，除整个极板的外围框架外，是在同一平面上，非面向振膜面是平面、 曲面、V型、U型沟槽或高低台面。构成的静电扬声器的前极板、后极板，除整个极板的外围框架外的部分外，所有子窗口在朝向振膜的一面上的所有子窗口的面积相加的总和，大于极板的除外围框架外的总面积的25%，小于极板的除外围框架外的总面积的80%。宽度小于正常宽度百分之五十部分的窗口长度与窗口总长的关系3X(L1+L2)<L。 有益效果采用由子窗口阵列方法的极板构成的静电扬声器，相对于普通细孔结构的极板， 其单位振膜面积的发声强度大大提高，气流通过子窗口型成的气流噪声大大降低。子窗口阵列可以按线性方式排列，也可按特定的对称或非对称的方式排列以形成较美观的特定外观以增强产品的美学特征或符合其他功能性的要求。这样构成的静电扬声器，可以用较小的尺寸得到较高的发声强度，其回放的声音清晰度也因气流噪声的减小和振膜附加阻力的降低而提高。
图1是本发明的总体结构示意图。其中有静电扬声器前极板al、静电扬声器后极板a2、振膜a3、高压发生器HV模块a4、音频升压变压器a5、音频功率放大器a6 ；
图2是本发明的权利要求1所述的静电杨声器前，后极板装配后的断面示意图； 图3是本发明的权利要求2所述的极板外框型状为矩形情况时的示意图； 图4是本发明的权利要求2所述的极板外框型状为五边形异型情况时的示意图； 图5是本发明的权利要求2所述的极板外框型状为椭圆形异型情况时的示意图； 图6是本发明的权利要求2所述的极板外框型状为不等边四边形异型情况时的示意
5图7是本发明的权利要求3所述的极板子窗口型状可以为长方形时的示意图； 图8是本发明的权利要求3所述的极板子窗口型状可以为不规则长条形时的示意图； 图9是本发明的权利要求3所述的极板子窗口型状可以为C形时的示意图； 图10是本发明的权利要求3所述的极板子窗口型状可以为S形时的示意图； 图11是本发明的权利要求3所述的极板子窗口型状可以为不规则曲尺形时的示意
图12是本发明的权利要求4和5所述的极板子窗口的开口宽度，窗口深度及子窗口与振膜位置的关系的示意图13是本发明的权利要求6所述的极板子窗口的开口在一端或两端可以是不等宽的情况时的示意图14是本发明的权利要求7所述的极板子窗口的开口为从内到外为平行开口时的示意图15是本发明的权利要求7所述的极板子窗口的开口为从内到外为梯形开口时的示意图16是本发明的权利要求7所述的极板子窗口的开口为从内到外为渐开曲线开口时的示意图17是本发明的权利要求7所述的极板子窗口的开口为从内到外为平行开口，子窗口间隔栅条为V型槽的示意图18是本发明的权利要求7所述的极板子窗口的开口为从内到外为平行开口，子窗口间隔栅条可以为梯型凸台的示意图19是本发明的权利要求7所述的极板子窗口的开口为从内到外为平行开口，子窗口间隔栅条可以为T型凸台的示意以上的图中有前极板al、后极板a2、振膜a3、高压发生器HV模块a4、音频升压变压器 a5、音频功率放大器a6、外框架1、子窗口 2、栅条3、振膜4、矩形极板5、五边形极板6、椭圆形极板7、不等边四边形极板8、长方形开口长边9、长方形开口宽边10、长方形窗口 11、长条形窗口 12、C形窗口 13、S形窗口 14、不规则曲尺形窗口 15、极板子窗口宽度16、极板子窗口深度17、端头18、极板子窗口的开口长度19、平行开口 20、梯形开口 21、渐开曲线开口 22、V型槽开口 23、梯型凸台开口 24、T型凸台开口 25。
具体实施例方式本发明构造的静电扬声器由以下几部分组成
1，静电扬声器前极板al、静电扬声器后极板a2 该极板由塑料或其它绝缘、非绝缘材料按本发明设计的含子窗口的板框构成。如材料是由非绝缘体构成，表面需涂度一层能耐 3-5千伏的绝缘层，在极板的边缘需通过接线柱与升压变压器的一端连接。如极板材料是由绝缘体构成，在极板朝向振膜a3的一面需涂镀一层导电层，导电层上再加一层能耐3-5千伏的绝缘层，涂镀的导电层需通过接线柱与升压变压器的一端连接。2，极化的振膜a3:该振膜表层需经极化处理以形成高阻抗的表面。该振膜经拉伸绷紧后用胶贴到静电扬声器前极板al的外框上。再将另一块极板朝向振膜的一面朝向振膜平行对齐，固定成一个整体。在装配成一块完整的发声板后，两块极板把振膜平行的固定在中间，并保证振膜与两块极板的中间区域有等间隔的气隙。该气隙让振膜在正常发声振动时不会碰到两边的极板。该极化的振膜亦需通过接线柱与高压发生器HV模块a4的输出端联接，给振膜提供极化电压。3，高压发生器HV模块a4:高压发生器能产生按设计要求的直流高压电压为振膜提供极化电压。4，音频升压变压器a5:音频升压变压器能把音频功率放大器a6输出的音频(音乐)信号从几十伏的峰峰值交变信号升高到几千伏的峰峰值的交变电压信号。该高压交变电压信号分别施加到静电扬声器前极板al、静电扬声器后极板a2上。在静电杨声器工作时，音频升压变压器a5输出的高压交变电压信号施加到静电扬声器前极板al、静电扬声器后极板a2上，能在两片极板之间的气隙中产生随音乐信号变化的交变静电场。夹在该气隙中的经极化的振膜受静电力的推动作用在两片极板之间的气隙中按静电场力的变化而振动，推动空气的运动而发声。最终完成电声的转换。具体结构为
该静电扬声器包括前极板al、后极板a2和位于前极板al、后极板a2之间的振膜a3 ； 该极板是由具有外框架1包围的由若干个子窗口 2与栅条3相间形成的阵列板组成的一体化极板；在该极板面向振膜3的一面覆盖有由一层导电层和一层或多层覆盖导电层上的绝缘层；或极板材料为导电材料构成，其上覆盖绝缘层；
前极板al上所有的子窗口 2与后极板a2上相对应的子窗口 2镜像对称，即前极板al 和后极板a2上的子窗口 2在振膜4的两面相互对齐；振膜4需固定在其中的一块极板的外框架1上；前极板al和后极板a2在振膜4的两面相对应的位置上的子窗口 2形状对应一致，但该子窗口 2向前和向后即向外的喇叭形开口方式可一样或不一样，来对向前和向后发射的声波的指向性作不同的设定。所述的前极板al和后极板a2的平面外形是多边形、圆形或其他不规则或不对称形状；如可以是矩形极板5，五边形极板6，椭圆型极板7，不等边四边形极板8。该静电扬声器的前极板al、后极板a2上的每个子窗口在朝向振膜a3的一面即设有导电层的一面上，子窗口 2开口的长方形开口长边9至少是长方形开口宽边10的两倍以上，即子窗口 2的基本型状总是长条形的；每个子窗口 2的开口形状可以是互为平行的两组直线构成的长方形窗口 11或由数条弧线构成的长条形窗口 12，或长条形窗口为C形窗口 13、S形窗口 14或其他不规则曲尺形窗口 15。极板上每个极板子窗口 2的深度17即该处极板的厚度大于2毫米，并小于该子窗口在极板设有导电层的一面上开口的最宽处的极板子窗口宽度16W的两倍。所述的每个子窗口 2在极板设有导电层的一面上开口的最大极板子窗口宽度16W 大于2毫米，小于12毫米。所述极板上的每个子窗口 2的尺寸是等宽度的长条形，或是不等宽度的长条形，对于不等宽度的长条形窗口，在极板设有导电层的一面上，端头18处长度分别为Ll和/或L2的部分是该窗口宽度小于等于中间最宽处的百分之五十的部分，端头 18所占的总长度L1+L2与极板子窗口的开口长度19即L的关系须满足3X (L1+L2)<L。在前极板al、后极板a2中，在每两个相邻的子窗口 2之间，是由极板材料构成的栅条3 ；在栅条3面向振膜4的一面，除整个极板的外框架1外，是在同一平面上，非面向振膜面的栅条3外向面可以是由平面、斜面、曲面、V型或U型沟槽或高低台面构成；即子窗口向外的开口可以是平行开口 20，梯形开口 21，渐开曲线开口 22，V型槽开口 23，梯型凸台开口 24，T型凸台开口 25。构成的静电扬声器的前极板al和后极板a2上，除整个极板的外框架1外的部分，在朝向振膜4的一面上的所有子窗口 2的窗口面积相加的总和，大于极板的除外框架1以外的总面积的25%，小于极板的除外框架1以外的总面积的80%。
权利要求
1.一种平板静电扬声器，其特征在于该静电扬声器包括前极板(al)、后极板(a2)和位于前极板(al)、后极板(a2)之间的振膜(a3);该极板是由具有外框架(1)包围的由若干个子窗口(2)与栅条(3)相间形成的阵列板组成的一体化极板；在该极板面向振膜(3)的一面覆盖有由一层导电层和一层或多层覆盖导电层上的绝缘层；或极板材料为导电材料构成，其上覆盖绝缘层；前极板(al)上所有的子窗口(2)与后极板(a2)上相对应的子窗口(2)镜像对称，即前极板(al)和后极板(a2)上的子窗口(2)在振膜(4)的两面相互对齐；振膜(4)需固定在其中的一块极板的外框架(1)上；前极板(al)和后极板(a2)在振膜(4)的两面相对应的位置上的子窗口(2)形状对应一致，但该子窗口(2)向前和向后即向外的喇叭形开口方式可一样或不一样，来对向前和向后发射的声波的指向性作不同的设定。
2.根据权利要求1所述的平板静电扬声器，其特征在于所述的前极板(al)和后极板 (a2)的平面外形是多边形、圆形或其他不规则或不对称形状；如可以是矩形极板(5)，五边形极板(6)，椭圆型极板(7)，不等边四边形极板(8)。
3.根据权利要求1所述的平板静电扬声器，其特征在于该静电扬声器的前极板(al)、 后极板(a2)上的每个子窗口在朝向振膜(a3)的一面即设有导电层的一面上，子窗口(2)开口的长方形开口长边(9)至少是长方形开口宽边(10)的两倍以上，即子窗口(2)的基本型状总是长条形的；每个子窗口(2)的开口形状可以是互为平行的两组直线构成的长方形窗口( 11)或由数条弧线构成的长条形窗口( 12)，或长条形窗口为C形窗口( 13)、S形窗口 (14)或其他不规则曲尺形窗口( 15)。
4.根据权利要求1所述的平板静电扬声器，其特征在于极板上每个极板子窗口(2)的深度(17)即该处极板的厚度大于2毫米，并小于该子窗口在极板设有导电层的一面上开口的最宽处的极板子窗口宽度(16) W的两倍。
5.根据权利要求3所述的平板静电扬声器，其特征在于所述的每个子窗口(2)在极板设有导电层的一面上开口的最大极板子窗口宽度(16) W大于2毫米，小于12毫米。
6.根据权利要求3所述的平板静电扬声器，其特征在于所述极板上的每个子窗口(2) 的尺寸是等宽度的长条形，或是不等宽度的长条形，对于不等宽度的长条形窗口，在极板设有导电层的一面上，端头(18)处长度分别为Ll和/或L2的部分是该窗口宽度小于等于中间最宽处的百分之五十的部分，端头(18)所占的总长度L1+L2与极板子窗口的开口长度 (19)即L的关系须满足3X (L1+L2)<L。
7.根据权利要求3所述的平板静电扬声器，其特征在于在前极板(al)、后极板(a2)中， 在每两个相邻的子窗口(2)之间，是由极板材料构成的栅条(3);在栅条(3)面向振膜(4)的一面，除整个极板的外框架(1)外，是在同一平面上，非面向振膜面的栅条(3)外向面可以是由平面(20)、斜面(21)、曲面(22)、V型或U型沟槽(23)或高低台面(24)或(25)构成； 即子窗口向外的开口可以是平行开口(20)，梯形开口(21)，渐开曲线开口(22)，V型槽开口 (23)，梯型凸台开口(24)，T型凸台开口(25)。
8.根据权利要求7所述的平板静电扬声器，其特征在于构成的静电扬声器的前极板 (al)和后极板(a2)上，除整个极板的外框架(1)外的部分，在朝向振膜(4)的一面上的所有子窗口(2)的窗口面积相加的总和，大于极板的除外框架(1)以外的总面积的25%，小于极板的除外框架(1)以外的总面积 的80%。
全文摘要
本发明的平板静电扬声器包括前极板(a1)、后极板(a2)和位于前极板(a1)、后极板(a2)之间的振膜(a3)；该极板是由具有外框架(1)包围的由若干个子窗口(2)与栅条(3)相间形成的阵列板组成的一体化极板；在该极板面向振膜(3)的一面覆盖有由一层导电层和一层或多层覆盖导电层上的绝缘层；或极板材料为导电材料构成，其上覆盖绝缘层；前极板(a1)上所有的子窗口(2)与后极板(a2)上相对应的子窗口(2)镜像对称，即前极板(a1)和后极板(a2)上的子窗口(2)在振膜(4)的两面相互对齐；振膜(4)需固定在其中的一块极板的外框架(1)上；前极板(a1)和后极板(a2)在振膜(4)的两面相对应的位置上的子窗口(2)形状对应一致。
文档编号H04R19/02GK102355619SQ20111023211
公开日2012年2月15日 申请日期2011年8月15日 优先权日2011年8月15日
发明者董斌, 过震 申请人:董斌