矩形圆角定心支片及扬声器的制作方法

本发明属于扬声器设备技术领域，具体涉及一种矩形圆角定心支片及扬声器。

背景技术：

扬声器用于完成电信号与声音信号之间的转换，是一种能量转换器件。扬声器通常包括振动系统和磁路系统，振动系统包括结合在一起的振膜、音圈以及设于振膜底部的定心支片。定心支片的作用是为扬声器的其他悬置系统(振膜、音圈、折环)提供顺性cms、恢复力和阻尼rms，从而使其振动时尽量保持线性活塞方式运动，是扬声器不可缺少的部件之一。

“轴向的高顺性、径向的高钢性刚性”虽然是定心支片的理想运动状态，但在力学上看却是矛盾的。因为刚柔本身就是矛盾的，不可能在一种材料上制造出既柔软(顺性)又有弹力(钢性刚性)的定心支片。虽然刚柔本身是矛盾的，但在刚柔之间寻求某个平衡的力学矢量并把刚柔分离，钢性的力靠近某个部位，柔性的力靠近另一部位，整体上仍然是一个平衡的力。

因此需要设计一种定心支片，能够在靠近音圈的内环部位加强刚性力，使音圈减少非线性偏移并增加悬置系统的恢复力，进而达到径向的高刚性；在靠近盆架的外环部位应该加强柔性力，使其易于大幅度振动并增加悬置系统的动能进而达到轴向的高顺性，而且还能有效降低谐振频率fs。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决上述存在的至少一个问题，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提出了一种矩形圆角定心支片，其中包括基层、刚性层和顺性层，所述基层包括弧形部、自所述弧形部的内边缘向内延伸的第一连接部及自所述弧形部的外边缘向外延伸的第二连接部，所述弧形部的内边缘所围成的平面、所述弧形部的外边缘所围成的平面、所述第一连接部的内轮廓线所围成的平面以及所述第二连接部的外轮廓线所围成的平面均为矩形面，且所述矩形面的直角拐角处均采用圆弧进行过渡，所述刚性层的一端贴合设于所述第一连接部的上方，所述顺性层的一端贴合设于所述第二连接部的上方，且所述刚性层的另一端和所述顺性层的另一端在所述弧形部的上方相连接。

进一步地，如上所述的矩形圆角定心支片，所述弧形部与垂直于所述弧形部的中轴线的平面所形成的截面的轮廓线为一组弧线段，所述弧线段由多条顺序连接的圆弧组成。

进一步地，如上所述的矩形圆角定心支片，所述弧线段包括沿所述弧线段的中心线对称分布的多个圆弧，所述多个圆弧中任意相邻的两个圆弧的开口朝向方向相反，且所述多个圆弧的半径尺寸由所述弧线段的中心线向两侧方向逐渐减小。

进一步地，如上所述的矩形圆角定心支片，所述刚性层的下方的所述圆弧的数量大于所述柔性层的下方的所述圆弧的数量。

进一步地，如上所述的矩形圆角定心支片，所述基层的材料和所述刚性层的材料为聚酰亚胺纤维布。

进一步地，如上所述的矩形圆角定心支片，所述顺性层的材料为硅胶或丁苯橡胶。

进一步地，如上所述的矩形圆角定心支片，所述多个圆弧中任一圆弧所对应的圆心角均为180°。

进一步地，如上所述的矩形圆角定心支片，所述弧线段包括设于所述弧线段的中心线处的第一圆弧，所述第一圆弧的两侧分别依次连接有第二圆弧、第三圆弧、第四圆弧和第五圆弧。

进一步地，如上所述的矩形圆角定心支片，所述刚性层设于所述第一圆弧、所述第二圆弧、所述第三圆弧和所述弧形部的内圈的所述第四圆弧以及第五圆弧的上方，所述顺性层设于所述弧形部的外圈的所述第四圆弧和所述第五圆弧的上方。

本发明还提出了一种扬声器，所述扬声器包括至少一个上述所述的矩形圆角定心支片。

通过使用本发明所述的矩形圆角定心支片及扬声器，采用多种材料覆压成型的定心支片，能够有效地提高定心支片的内环的径向高刚性和外环的轴向高顺性，从而使音圈减少非线性偏移并增加悬置系统的恢复力，并使其易于大幅度振动并增加悬置系统的动能进而达到轴向的高顺性，而且还能有效降低谐振频率，从而提高扬声器的音效质量。

通过将基层采用渐变式波纹的设计，还可以有效地抑制共振和杂散振动。

通过将矩形圆角定心支片设置成单层模式和多层模式，可以更合理的适应扬声器单元的口径尺寸、引擎数量或悬置系统的qms。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例中矩形圆角定心支片的剖面结构示意图；

图2为图1中实施例的基层的结构示意图；

图3为图1中实施例的刚性层的结构示意图；

图4为图1中实施例的顺性层的结构示意图；

图5为图1中实施例用于多层模式时的扬声器单元的结构示意图。

附图中各标记表示如下：

10：基层、11：弧形部、12：第一连接部、13：第二连接部、111：第一圆弧、112：第二圆弧、113：第三圆弧、114：第四圆弧、115：第五圆弧；

20：刚性层；

30：顺性层；

100：矩形圆角定心支片、200：垫圈、300：音圈。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

首先进行如下原理和术语的解释以便于对本申请的理解。

1、简谐振动的机械力学及扬声器单元的机械力学系统。

物理学中描述简谐振动过程最简易的模型是振子m通过弹簧k悬挂于固定物表面，当振子做上下往复运动时，阻尼d(摩擦力)阻止了振子的位移的程度。其共振频率方程为：

fs：共振频率，单位：hz

k：弹簧的弹力系数，单位：n/m

m：振子的质量，单位：kg

在扬声器单元中，不再用弹力而使用力顺c来表达悬置支撑系统的力学特征，力顺c是弹力系数的倒数，c＝1/k，即弹力越大力顺越小，反之力顺越大。此时共振频率方程用力顺来描述即可演变为：

进一步地，使用cms表示扬声器单元支撑系统总力顺，mms表示扬声器单元支撑系统总质量，机械力阻rms替换了阻尼d，就得到了扬声器单元的力学简易模型，其自由振动下的共振频率方程为：

cms：扬声器单元支撑系统总力顺：定心支片和折环的力顺之和。

mms：扬声器单元支撑系统总质量：所有悬置系统的质量之和。

由上述原理可知，物体的频率与它的硬度、质量、外形尺寸有关，当其发生形变时，弹力使其恢复。弹力主要与尺寸和硬度有关，质量影响其加速度。同样外形时，硬度越高(力顺cms越小)的频越率高，质量mms越大的频率越低。

2、扬声器的t/s参数。

由thiele和small完善并确立的t/s参数包含了扬声器电-力-声转换过程中比较完整的理论数据，特别是在低频直接辐射式扬声器领域被工业设计界普遍接受和采纳，t/s参数中的qes、qms、qts是重要的三个参数。

qes是指扬声器单元谐振频率处的电q值，即音圈直流电阻re和谐振频率fs处动生阻抗的比值。qes指明了音圈本身的电学品质，主要表现为直流电阻re和电感lvc以及反电动势res形成的电阻尼。

qms是指扬声器单元谐振频率处的机械q值，即单元支撑系统的机械损耗阻抗rms的等效电阻和谐振频率fs处动生阻抗的比值。qms指明了音圈本身的质量以及悬置系统(包括音圈、振膜、定心支片和折环的悬空部分)的机械力阻rms。

qts是指扬声器单元谐振频率处的总q值，即qes和qms的并联值，其中：

qts＝(qes×qms)÷(qes+qms)。

由上述公式可知，qes越低即电阻尼越小，输出功率nο和效率η0就越高；降低qes和qms均可有效降低qts，但qms并不是越低越好，qms太低会造成欠阻尼而使扬声器的悬置系统太活跃而产生延时，即信号停止后悬置系统的衰减缓慢，仍然按照惯性力继续振动；qms太高则会造成过阻尼(刚性过大或质量过重)而使扬声器的全部振动部分振动受限影响效率η0和谐振频率fs。

图1为本发明实施例中矩形圆角定心支片的剖面结构示意图。图2为图1中实施例的基层的结构示意图。图3为图1中实施例的刚性层的结构示意图。图4为图1中实施例的顺性层的结构示意图。结合图1、图2、图3和图4所示，本实施例中的矩形圆角定心支片100包括基层10、刚性层20和顺性层30。基层10包括弧形部11、自弧形部11的内边缘向内延伸的第一连接部12及自弧形部11的外边缘向外延伸的第二连接部13。弧形部11的内边缘所围成的平面、弧形部11的外边缘所围成的平面、第一连接部12的内轮廓线所围成的平面以及第二连接部13的外轮廓线所围成的平面均为矩形面，且矩形面的直角拐角处均采用圆弧进行过渡，刚性层20的一端贴合设于第一连接部12的上方，顺性层30的一端贴合设于第二连接部13的上方，且刚性层12的另一端和顺性层13的另一端分别贴合设于弧形部11的上方并相互连接。

本实施例中的定心支片主要是为扬声器的其他悬置系统(振膜、音圈)提供顺性、恢复力和阻尼作用，从而使悬置系统振动时尽量保持线性活塞的方式运动。其中，矩形圆角定心支片100的外边缘用于固定于矩形圆角盆架上，矩形圆角定心支片100的内边缘设于矩形盆状圆角振膜的底部或底盘上，由于矩形盆状圆角振膜和矩形圆角盆架均采用矩形圆弧结构，因此本实施例中的矩形圆角定心支片100的内边缘和外边缘均采用矩形圆角结构。

通过在靠近音圈的第一连接部12的上方贴合设置刚性层20，能够提高矩形圆角定心支片100的刚性力，使音圈减少非线性偏移并增加悬置系统的恢复力，进而达到径向的高刚性。通过在靠近盆架的第一连接部13的上方贴合设置顺性层30，能够增加矩形圆角定心支片100的柔性力，使其易于大幅度振动并增加悬置系统的动能进而达到轴向的高顺性，而且还能有效降低谐振频率。

进一步地，如图1所示，本实施例中的基层10的弧形部11与垂直于弧形部11的中轴线的平面所形成的截面的轮廓线为一组弧线段，弧线段由多条顺序连接的圆弧组成。其中，弧线段包括沿弧线段的中心线对称分布的多个圆弧，多个圆弧中任意相邻的两个圆弧的开口朝向方向相反，且多个圆弧的半径尺寸由弧线段的中心线向两侧方向逐渐减小。

其中，圆弧的个数和具体分布位置根据定心支片所要提供的具体的径向刚性和轴向顺性而定，可根据实际情况设定具体的圆弧数量和分布情况。

具体的，本实施例中的弧线段包括设于弧线段的中心线处的第一圆弧111，第一圆弧111的两侧分别依次连接有第二圆弧112、第三圆弧113、第四圆弧114和第五圆弧115。其中，第一圆弧111、两个第二圆弧112、两个第三圆弧113和设于弧形部11的内圈(图1纸面方向的右侧)的一个第四圆弧114以及一个第五圆弧115均设于刚性层20的下方，设于弧形部11的外圈(图1纸面方向的左侧)的一个第四圆弧114和一个第五圆弧115设于顺性层30的下方。且第一圆弧111、第二圆弧112、第三圆弧113、第四圆弧114和第五圆弧115所对应的圆心角均为180°，从而保证弧线段从中心线处向两侧方向其高度和宽度的逐渐减小，形成渐变式结构，而不再是均等宽度和高度的结构。由于这种渐变式的波纹设计可以有效地抑制或打破简谐振动及其质点运动的传播路径和固有频率，因此能够抑制共振和杂散振动的产生。

本实施例中，为了配合基层10的结构形式，刚性层20上同样设有与第一圆弧111、两个第二圆弧112、两个第三圆弧113和设于弧形部11的内圈的一个第四圆弧114以及一个第五圆弧115相同的圆弧形结构，以便保证刚性层20和基层10相紧密贴合并增加贴合后的矩形圆角定心支片100的刚性。顺性层30上同样设有与弧形部11的外圈的一个第四圆弧114、一个第五圆弧115和第二连接部13相同的结构，以便保证顺性层30和基层10相紧密贴合并增加贴合后的矩形圆角定心支片100的顺性。

当需要增大或减少矩形圆角定心支片100的刚性时，可以增加或减少刚性层20上圆弧的数量，并相应的调整(减少或增加)顺性层30上圆弧的数量。当需要增大或减少矩形圆角定心支片100的顺性时，可以增加或减少顺性层30与基层10上圆弧的贴合数量，并相应的调整(减少或增加)刚性层与基层10上圆弧的贴合数量。此外，还可以通过改变刚性层和顺性层的厚度来达到调整的目的。

进一步地，本实施例中的基层10的材料为聚酰亚胺纤维布，聚酰亚胺纤维布具有一致的机械稳定性和良好的恢复力，抗撕裂能力强、受温度、湿度影响小等优点。基层材料也可以选择其他材料，如棉布或其他合成类纤维材料。刚性层20的材料为聚酰亚胺纤维布或其他纤维材料，能够进一步地增加或调整径向的刚性力。顺性层30的材料为硅胶或丁苯橡胶，以便增加或调整轴向的柔软度和顺性，并可以进一步降低谐振频率和悬置系统振动引起的盆架共振。

本发明还提出了一种扬声器，其中包括上述所述的矩形圆角定心支片100。当扬声器单元的口径尺寸较小或引擎数量较少时，可采用单层模式，即使用一个矩形圆角定心支片100。当扬声器单元的口径尺寸较大或引擎数量较多时，可采用双层以上的多层模式，即两个以上的矩形圆角定心支片100间隔一定距离叠在一起使用。图5为图1中实施例用于多层模式时的扬声器单元的结构示意图。如图5所示，本实施例中的扬声器单元包括自上而下顺序排列的三个矩形圆角定心支片100，相邻的矩形圆角定心支片100之间通过垫圈200间隔设置。矩形圆角定心支片100的底部设有音圈300，音圈300的顶部穿过矩形圆角定心支片100的内边缘所围成的通孔，并与振膜底部或底盘相接触，以此来匹配不同高度的振膜与音圈的设置。

根据公式qts＝(qes×qms)÷(qes+qms)可知，qes、qms中的任何一个参数的变动都会影响qts。由于qes是电学参数，其相关的零部件为音圈，而与本发明的定心支片相关的是qms值，假设在qes参数不变的情况下，改变qms的参数值就会使qts的参数随之改变。定心支片的刚性层会使qms值提升，柔性层会使qms值下降，在悬置系统的总质量不变的情况下，本发明所述的矩形圆角定心支片的qms值即是个变量，也是一个常量，当改变或调整定心支片的刚性层和柔性层时，其qms值是个变量，一旦固定下来，其qms值是个常量。

进一步地，总力顺cms、总质量mms和机械力阻rms的关系说明在悬置系统的总质量mms和机械力阻rms不变的情况下，由柔性层和刚性层决定的总力顺cms越大得到的qms和qts值越低。因此，可以通过改变柔性层和刚性层进而达到改变总力顺cms，使得悬置系统的总质量mms的可变区间更大，可以更多的降低谐振频率fs，提高声学性能。

通过使用本发明所述的矩形圆角定心支片及扬声器，采用多种材料覆压成型的定心支片，能够有效地提高定心支片的内环的径向高刚性和外环的轴向高顺性，从而使音圈减少非线性偏移并增加悬置系统的恢复力，并使其易于大幅度振动并增加悬置系统的动能进而达到轴向的高顺性，而且还能有效降低谐振频率，从而提高扬声器的音效质量。

通过渐变式波纹设计，还可以有效地抑制共振和杂散振动。通过使用单层模式和多层模式，可以更合理的适应扬声器单元的口径尺寸、引擎数量或悬置系统的qms。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。