声学装置及电子设备的制作方法

本发明涉及声学技术领域，更具体地，涉及一种声学装置及安装有该声学装置的电子设备。

背景技术：

一般而言，传统结构的声学系统(现有技术1)包括封闭箱体和设置在封闭箱体上的发声单元，封闭箱体与发声单元之间形成腔室，由于声学系统中的的腔室的容积限制，声学系统尤其是小型声学系统很难实现能令人满意地再现低音的效果。常规地，为了在声学系统中实现令人满意的低音再现，通常采用两种手段，一种是将吸音材料(例如活性炭、沸石等)设置于声学系统的箱体内，用于吸附或脱附箱体内的气体，起到容积增大进而降低低频谐振频率的效果，另一种是在声学系统的箱体上设置被动辐射体(现有技术2)，例如图1所示，其中，10为发声单元，20为声学系统的箱体，30为被动辐射体，发声单元和被动辐射体同时对外辐射声音，利用被动辐射体与箱体在特定频点fp(共振频率点)形成强烈共振的原理，将发声单元和被动辐射体两者的声波连通叠加，对共振频率点fp附近局部灵敏度进行增强(例如，参见专利cn1939086a)。但是上述两种手段均存在问题，第一种在箱体中添加吸音材料的方案，需要实现吸音材料的良好密封封装，否则如果吸音材料进入扬声器单元，则损害扬声器单元的声学性能，影响扬声器单元的使用寿命；第二种采用被动辐射体的方案，在共振频率点fp附近，被动辐射体强烈辐射，发声单元近乎停止，因此可以通过被动辐射体的高灵敏度设计，在fp附近频段实现声学系统的局部灵敏度增强；但在fp以下频段，被动辐射体与发声单元声波相位相反，声波相互抵消，被动辐射体对声学系统灵敏度起负面作用。总言之，被动辐射体只能提升共振点附近频段的灵敏度，不能对全部低频段有所提升。如图2所示，图2是现有技术2与现有技术1在不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。所以有必要对现有技术存在的缺陷做进一步的改进。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种有效降低谐振频率，整体上较大幅度提升产品的低频段灵敏度的声学装置。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种声学装置,包括：

发声单元，所述发声单元包括振动膜片，所述声学装置上设置有出声口，所述振动膜片前侧的声波通过所述出声口对外辐射；

所述振动膜片后侧形成密闭的密闭腔，所述密闭腔被间隔部间隔成第一密闭腔和第二密闭腔，其中，所述间隔部可以至少部分柔性形变，所述第一密闭腔邻接所述振动膜片，所述第二密闭腔远离所述振动膜片；

当所述振动膜片振动时，所述第一密闭腔的内部声压发生变化，所述间隔部的柔性形变部随第一密闭腔内的声压变化而产生形变，对所述第一密闭腔进行容积大小的柔性调节；所述第二密闭腔将所述柔性形变部在形变时产生的声波封闭在所述第二密闭腔内；

所述柔性形变部的至少局部区域的杨氏模量或强度小于所述第一密闭腔的腔壁和/或所述第二密闭腔的腔壁的杨氏模量或强度，所述柔性形变部的全部或局部区域的杨氏模量小于等于8000mpa。

优选的，所述柔性形变部的可以产生形变的有效形变面积与所述振动膜片的有效振动面积的比值大于等于10％。

优选的，所述柔性形变部的厚度小于等于0.5mm。

优选的，所述柔性形变部的全部或局部区域至少采用tpu、tpee、lcp、par、pc、pa、ppa、peek、pei、pen、pes、pet、pi、pps、ppsu、psu、硅胶和橡胶中的至少一种。

优选的，所述第一密闭腔和所述第二密闭腔的主体沿垂直于所述声学装置厚度方向的水平方向延伸。

优选的，所述第二密闭腔的容积大于所述第一密闭腔的容积，所述第一密闭腔设置在所述第二密闭腔内。

优选的，所述发声单元和所述第一密闭腔一一对应设有多个，所述第二密闭腔设有一个，每个所述第一密闭腔与所述第二密闭腔之间的间隔部上设有柔性形变部。

优选的，所述发声单元为一个或多个，所述第一密封腔为一个，所述第二密封腔为一个或者多个。

优选的，所述发声单元的振动膜片的振动方向平行于所述声学装置的厚度方向。

优选的，所述声学装置包括第一壳体，所述发声单元安装在所述第一壳体上形成发声组件，所述发声单元的振动膜片与所述第一壳体之间形成所述第一密闭腔；所述声学装置包括第二壳体，所述发声组件安装于所述第二壳体中，所述第二壳体与所述第一壳体之间形成所述第二密闭腔；所述第一壳体的一部分形成所述间隔部。

优选的，所述第二壳体具有顶壁、底壁和连接所述顶壁和所述底壁的侧壁，所述出声口设于所述顶壁、所述底壁或者所述侧壁上。

优选的，所述声学装置设置有对应所述出声口的出声通道，所述振动膜片前侧的声波通过所述出声通道辐射到所述出声口，其中，

所述发声单元安装在所述第一壳体内，所述出声通道设置在所述第一壳体上；

或者，所述出声通道设于所述第二壳体上，所述发声组件与所述出声通道对接；

或者，所述出声通道单独设置，所述出声通道分别与所述出声口和所述发声组件对接。

优选的，所述柔性形变部为独立部件，所述柔性形变部与所述第一壳体的其他部分通过粘接、焊接或热熔方式固定连接；

或者，所述柔性形变部与所述第一壳体的其他部分一体结合。

优选的，所述第二壳体为用于安装声学装置的电子设备的壳体。

优选的，所述发声单元为微型发声单元。

本发明的另一个目的是提供一种电子设备，该电子设备包括上述的声学装置，该声学装置能够有效降低谐振频率，整体上较大幅度提升产品的低频段灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：一种电子设备，所述电子设备包括上述的声学装置。

优选的，所述电子设备包括电子设备的壳体，所述电子设备的壳体的至少一部分用于形成第一密闭腔和/或第二密闭腔。

优选的，所述声学装置包括第一壳体，所述发声单元安装在所述第一壳体上形成发声组件，所述发声单元的振动膜片与所述第一壳体之间形成所述第一密闭腔；所述声学装置还包括第二壳体，所述发声组件安装于所述第二壳体中，所述第二壳体与所述第一壳体之间形成所述第二密闭腔；所述第一壳体的一部分形成所述间隔部；所述第二壳体为电子设备的壳体。

本发明所提供的技术方案，声学装置中，振动膜片后侧的密闭腔通过间隔部间隔成第一密闭腔和第二密闭腔，且间隔部上设有柔性形变部，并且，所述柔性形变部至少局部区域的杨氏模量或强度小于所述第一密闭腔的腔壁和/或所述第二密闭腔的腔壁的杨氏模量或强度，所述柔性形变部的全部或局部区域的杨氏模量小于等于8000mpa，在该杨氏模量下的柔性形变部的强度较小且顺性较大，能够产生有效变形，使得第一密闭腔的容积大小可调，从而增加第一密闭腔等效声顺，有效降低声学装置共振频率，提升低频灵敏度；并通过对发声单元和柔性形变部隔离设计，将柔性形变部的辐射声波封闭于声学装置内部，避免柔性形变部的反相位辐射声波，对发声单元的正向辐射声波造成抵消影响，进而整体上较大幅度提升产品的低频段灵敏度。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是现有技术2设置被动辐射体的声学装置的结构示意图。

图2是现有技术2设置被动辐射体的声学装置与现有技术1传统结构的声学装置在不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。

图3是根据本发明的一个实施例的声学装置的结构示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的声学装置工作状态示意图。

图5是根据本发明的一个实施例的声学装置与现有技术1传统结构的声学装置在不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。

图6是根据本发明的一个实施例的声学装置与现有技术2中设置被动辐射体的声学装置在不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。

图7是根据本发明的另一个实施例的声学装置的结构示意图。

图8是根据本发明再一个实施例的声学装置的结构示意图。

图9是根据本发明又一个实施例的声学装置的结构示意图。

图10是图9的进一步改进；

图11是根据本发明使用声学装置电子设备的结构示意图。

图12是图11的局部放大图。

图13是本发明实施例中不同的面积比(柔性形变部面积/振动膜片面积)的声学装置在不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。

图14是本发明实施例中不同的柔性形变部杨氏模量下的声学装置在不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。

附图标记说明：

1：发声单元；11：振动膜片；2：第一壳体；21：第一密闭腔；22:柔性形变部；23：均压孔；3：第二壳体；31:第二密闭腔；4：出声口；5：电子设备。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

实施例一:

如图3所示，一种声学装置,包括发声单元1，其中，本实施例中，发声单元1为微型发声单元，更具体的，发声单元1为微型的动圈式扬声器。发声单元1一般包括外壳和容置固定在外壳中的振动系统和磁路系统，振动系统包括固定在外壳上的振动膜片11和结合在振动膜片11上的音圈，磁路系统形成有磁间隙，音圈设置于该磁间隙中，音圈通入交流电后在磁场中做上下往复运动，从而带动振动膜片11振动发声。

在声学装置上设置有出声口4，振动膜片11前侧的声波通过出声口4对外辐射，振动膜片11后侧的声波留置于声学装置内部。振动膜片11与外壳和磁路系统之间形成有腔室，一般在外壳上或者磁路系统上或者两者之间开设有后声孔，振动膜片11后侧的声波会通过该后声孔进入声学装置的内部。本实施例中，发声单元1的振动膜片11的振动方向平行于声学装置的厚度方向，有利于声学装置的薄型化设计。

进一步的，本实施例中，振动膜片11后侧形成密闭的密闭腔，密闭腔被间隔部间隔成第一密闭腔21和第二密闭腔31，其中，间隔部可以至少部分柔性形变，该可以至少部分柔性形变的部分为柔性形变部22，所述第一密闭腔21邻接所述振动膜片11，所述第二密闭腔31远离所述振动膜片11。其中，柔性形变部22的至少局部区域的杨氏模量或强度小于第一密闭腔21的腔壁和/或第二密闭腔31的腔壁的杨氏模量或强度，柔性形变部22的全部或局部区域的杨氏模量小于等于8000mpa。

当所述振动膜片11振动时，所述第一密闭腔21的内部声压发生变化，所述间隔部的柔性形变部22随第一密闭腔21内的声压变化而产生形变，对所述第一密闭腔21进行容积大小的柔性调节；所述第二密闭腔31将所述柔性形变部22在形变时产生的声波封闭在所述第二密闭腔31内。

在一个具体实施例中，柔性形变部22的可以产生形变的有效形变面积与振动膜片11的有效振动面积的比值大于等于10％。结合图13所示，小于该比例，柔性形变部22面积太小一方面会导致顺性不足，另一方面柔性形变部22的形变对腔体的容积的调节影响较小；对低频段灵敏度的提升微弱，大于该比例时，产品的低频段灵敏度开始明显提升。

需要说明的是，本实施例及本发明中所描述的“封闭”，可以是物理结构上的全封闭，也可以是相对密闭状态，例如，第一密闭腔，可以包括基于产品使用要求，开设的起到平衡内外气压且对声压快速变化没有显著影响的均压孔23，或者其他开孔结构，也视为密闭腔。又例如第二密闭腔，可以包括与第一密闭腔组合时产生的缝隙等，以及其自身结构的缝隙等，它们能够将柔性形变部产生的声波有效隔离，对发声单元产生的声波没有明显影响，也视为密闭腔。一般情况下，上述开孔或缝隙的总面积不超过20mm²。

作为一种具体实施例，所述声学装置包括第一壳体2，所述发声单元1安装在所述第一壳体2上形成发声组件，所述发声单元1的振动膜片11与所述第一壳体2之间形成所述第一密闭腔21；所述声学装置包括第二壳体3，所述发声组件安装于第二壳体3内，所述第二壳体3与所述第一壳体1之间形成所述第二密闭腔31；所述第一壳体2的一部分形成所述间隔部。其中，在第二壳体3内还存在其他零部件的情况下，第二密闭腔31实际上由零部件与第二壳体3和第一壳体2之间的间隙构成。

本实施例中，发声单元1设置在第一壳体2的内部，两者形成一个整体结构，然后与第二壳体3进行装配。第一壳体2上设有开口，振膜前侧空间与该开口连通，通过该开口将声音辐射到声学装置的出声口4。

在一个具体实施例中，进一步结合图11和图12所示的电子设备的结构图，声学装置安装于手机等电子设备中，且电子设备的壳体兼做声学装置的第二壳体3。电子设备的壳体与内部零部件以及与声学装置的第一壳体2之间的空间形成第二密闭腔31，省略了声学装置自身的第二壳体，充分利用了电子设备壳体零部件之间的间隙空间，可以实现第二密闭腔31的最大化设计。

如图4所示，当声学装置在工作状态下，当振动膜片11向下振动压缩振动膜片11后侧的容积时，声压会通过第一密闭腔21传递至柔性形变部22，柔性形变部22会朝向第一密闭腔21外侧来扩张形变；反之，当振膜向上振动时，柔性形变部22会向内收缩形变，从而对第一密闭腔21的容积进行调节。

其中，柔性形变部22的本体可以为塑料材质或者热塑性弹性体材质，还可以是硅橡胶材质，可以是一层也可以是多层复合结构，并且，柔性形变部的本体可以是平板状，或者部分凸起或凹陷的结构，例如中心部凸起、边缘部凸起，或者中心部凸起加边缘部凸起相结合的结构。具体的，柔性形变部22的全部或局部区域至少采用tpu、tpee、lcp、par、pc、pa、ppa、peek、pei、pen、pes、pet、pi、pps、ppsu、psu、硅胶和橡胶中的至少一种。并且柔性形变部的厚度小于等于0.5mm，厚度太厚，柔性变形部的强度增加、顺性变小，不利于发生形变。

进一步的，为了提升振动效果，还可以在柔性形变部22的本体的中间部位叠加一复合片，该复合片的强度高于本体的强度，可以是金属、塑料、碳纤维或者是其复合结构等等。另外柔性形变部22的本体可以是片状的整体结构，也可以是中间镂空加复合片的结构，柔性形变部22的本体中间镂空结构只保留边缘部的情况下，边缘部可以是平板状或者朝一侧凸起的形状、或者为波浪形。

优选地，本实施例中第二壳体3形成的第二密闭腔31的容积大于第一密闭腔21的容积。该设计可以使柔性形变部22的变形更加容易，更加有利于增加第一密闭腔21等效声顺，有效降低声学装置共振频率，提升低频灵敏度。

本实施例中，优选的，柔性形变部22与第一壳体2的其他部分一体结合，作为一种具体方案，可以先制作柔性形变部22，然后把柔性形变部22作为嵌件一体注塑成型于壳体的其他部分中。

本实施例中，第一密闭腔21和第二密闭腔31的主体沿声学装置的长和宽构成的水平方向延伸，该水平方向也可以用垂直于声学装置厚度方向的方向来定义。该水平方向一般是指声学装置放于一个水平面时，平行于该水平面的方向，两个腔室沿该水平方向设置，尽量不占用声学装置的高度方向上的空间，有利于产品的薄型化设计。

第二壳体3具有顶壁、底壁和连接该顶壁和底壁的侧壁，声学装置的出声口4设于顶壁、底壁或者侧壁上。如图3和图4所示，本实施例中，出声口4设于顶壁上，在第一密闭腔21上设有均压孔23。

本实施例的技术方案，声学装置中，振动膜片11后侧的密闭腔通过间隔部间隔成第一密闭腔21和第二密闭腔31，且间隔部上设有柔性形变部22，通过设置柔性形变部22，柔性形变部22随着声压产生形变，第一密闭腔21的容积大小可调，从而增加第一密闭腔21等效声顺，有效降低声学装置共振频率，提升低频灵敏度；通过第二密闭腔31来隔绝柔性形变部22形变过程中产生的声音辐射，将柔性形变部22的辐射声波封闭于声学装置内部，避免柔性形变部22的反相位辐射声波，对发声单元1的正向辐射声波造成抵消影响，进而整体上较大幅度提升产品的低频段灵敏度。并且，结合图14所示，所述柔性形变部的全部或局部区域的杨氏模量小于等于8000mpa，在该杨氏模量下的柔性形变部22的强度较小且顺性较大，能够产生有效变形，进而较大幅度提升产品的低频段灵敏度；高于该杨氏模量，则柔性形变部22的强度较大，变形幅度较小，对调整低频段灵敏度的效果不明显。

现有技术1中，声学装置的顺性由发声单元和箱体内封闭腔的顺性并联而成，现有技术1的fs公式如下：

其中，fs：声学装置的共振频率；cas：发声单元的等效声顺；cab：箱体内空气的等效声顺；mac：发声单元的振动系统等效声质量。

现有技术2和本实施例中，结合图2和图5所示，图2是现有技术2设置被动辐射体的声学装置与现有技术1传统结构的声学装置在不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)，图5是本实施例的声学装置与现有技术1的声学装置在不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)，发声单元因为又并联一个被动辐射体/柔性形变部22的顺性导致最终的等效顺性增大，从而f0降低。现有技术2和本实施例的fs公式如下：

其中，fs：声学装置的共振频率；cas：发声单元的等效声顺；cab：第一密闭腔内空气的等效声顺；mac：发声单元的振动系统等效声质量；cap：被动辐射体/柔性形变部的等效声顺。

并且，现有技术2中，发声单元和被动辐射体同时对外辐射，在共振点fp以下频率两者声波相位相反，声压相互抵消，被动辐射体对声学系统灵敏度起负面作用。

进一步的，本实施例中，结合图6所示，图6是本实施例的声学装置与现有技术2的设置被动辐射体的声学装置在不同频率下响度的测试曲线(spl曲线)。通过设置封闭的第二密闭腔31，第二密闭腔31将声学装置振膜膜片后侧产生的声波留置在声学装置的内部，具体是通过第二密闭腔31将柔性形变部22产生的声压隔离，避免柔性形变部22形变产生的反相位辐射声波，对发声单元的正向辐射声波造成抵消影响，进而整体上较大幅度的提升产品的低频段灵敏度。

实施例二：

如图7所示，本实施例与实施例一的主要区别在于，本实施例中的柔性形变部22为独立的安装部件，在隔离部(未标出)上设置有通孔，柔性形变部22安装在通孔上，具体的，柔性形变部22与通孔周边的第一壳体部分通过粘接、焊接或热熔方式固定连接。这种改进设计，在柔性形变部22的选材上更为便捷，能够与第一壳体实现较为符合实际的组合。同时，在第一壳体上设置通孔，可以简化产品工艺实现。

实施例三：

本实施例与上述实施例的主要区别在于，本实施例中的声学装置上设置有出声通道，出声通道对应出声口4设计，振动膜片11前侧的声波通过出声通道辐射到出声口4。这种设计更为符合部分终端产品的设计要求，不会占用手机等面板的空间，利于全面屏等设计，同时避免其它部件对其的遮挡和干扰。

具体的，如图8所示，发声单元1安装在第一壳体2内，出声通道也设置在所述第一壳体2上。在其他实施例中，还可以是，出声通道设于第二壳体3上，发声组件与出声通道对接；或者，出声通道单独设置，出声通道分别与出声口4和发声组件对接。

实施例四：

本实施例与上述实施例的主要区别在于，本实施例中，发声单元1和第一密闭腔21一一对应设有多个，第二密闭腔31设有一个，每个所述第一密闭腔21与共同的一个第二密闭腔31之间的间隔部上设有柔性形变部。具体的，如图9所示，本实施例中的柔性声学装置包括两个发声单元1，同时分别对应设计有两个第一密闭腔21，第二密闭腔31为一个，两个第一密闭腔21分别与第二密闭腔之间设有间隔部，并在间隔部上分别设计有柔性形变部22。这种设计可以便于实现需要多个发声单元1的声学装置或系统的情况下的应用，如立体声或阵列形式的设计要求。本实施例中的第一密闭腔也可以为其它数量，共同与一个第二密闭腔形成密闭腔。

作为本实施例的进一步改进，如图10所示，发声单元1为多个，且多个发声单元对应于同一个第一密闭腔21，本实施例具体设有两个发声单元1，第二密闭腔31为一个，第一密闭腔21和第二密闭腔31之间设置有柔性形变部22；本实施过程也可以进一步改进,如第二密闭腔31也可以为多个，第一密闭腔21为一个，皆可以实现本发明创造的技术效果。

实施例五：

本实施例公开了一种电子设备5，如图11和图12所示，在电子设备5上安装有上述实施例中的声学装置，电子设备5可以是手机、平板电脑、笔记本等。

电子设备5具体包括电子设备的壳体，所述电子设备的壳体的至少一部分用于形成声学装置的第一密闭腔21和/或第二密闭腔31。即，第一密闭腔21的腔体壁的部分或全部是由电子设备的壳体构成，或者，第二密闭腔31的腔体壁的部分或全部是由电子设备的壳体构成，或者，第一密闭腔21和第二密闭腔31的腔体壁的部分或全部由电子设备的壳体构成。本发明中，电子设备的壳体兼做第一密闭腔21和/第二密闭腔31的腔体壁，能够充分利用电子设备内部的空间，同时节约一部分腔体壁占用的空间，更加有利于电子设备的薄型化设计。

在该具体实施例中，所述声学装置包括第一壳体2，所述发声单元1安装在所述第一壳体2上形成发声组件，所述发声单元1的振动膜片11与所述第一壳体2之间形成所述第一密闭腔21，其中，间隔部是第一壳体2的一部分，间隔部上设有柔性形变部22；所述声学装置还包括第二壳体3，所述发声组件安装于所述第二壳体3中，所述第二壳体3与所述第一壳体1之间形成所述第二密闭腔31。其中，所述第二壳体3为电子设备的壳体。实际上，电子设备壳体与内部零部件以及与声学装置的第一壳体2之间的空间形成第二密闭腔31，电子设备的壳体兼做声学装置的第二壳体3，省略了声学装置自身的第二壳体，充分利用了电子设备壳体零部件之间的间隙空间，可以实现第二密闭腔31的最大化设计，有利于电子设备薄型化设计。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。