专利名称：对称驱动集成扬声器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对称驱动集成扬声器，尤其涉及一种特殊型式的扬声器构造，构成一种在磁场中形成振膜，具有宽频响/低失真等优点的扬声器。
在现有扬声器的构造上，由于“动圈式扬声器”有着结构简单、易于制造、价格低廉及音响表现不错等优点，即为现今最为普遍采用的扬声器，但此类动圈式扬声器由于其结构设计的限制，即存在若干的缺点，以下将逐一说明(1)失真问题由于此扬声器的振膜(音盆或纸盆)为间接方式连接至位于永久磁场磁路的音圈上，亦即该振膜并非位于永久磁铁磁场发生之位置上，如此，通过音圈再间接地驱动振膜进行往复运动时，即产生多种失真的问题，此类失真问题，虽可通过适当调整振膜本身材料、共振系数予以改善，但仅属治标的作法，且失真程度的改善效果亦相当有限，只有根本改变扬声器的基本构造才能解决。
(2)频宽较窄此类动圈式扬声器欲达到高频响应时，必须使用轻薄短小的振膜，才能提供高频率振动之效果，反之，要达到低频响应时，则必须采用大尺寸的振膜才能产生足够的音压及再现低沉之音质，因此，要达到全音域的声音重现效果，需使用一个以上的扬声器分别作为低音、中音或高音之再现，即所谓的多音路(两音路、三音路或更多)扬声器，然而，为使各个音域均能达到均匀的频率响应，需要加入以电阻/电容/电感等无源元件组成的分频器，以使各个音域区分开，此举，使得各扬声器之间产生相互干扰与相位失真之问题，且整个系统的成本、复杂度亦相应增加，实非属最佳的设计。
故鉴于前述传统单体型式的扬声器无法满足宽音域频率响应效果及低失真的要求，本实用新型提供一种可解决上述问题的新式扬声器。
本实用新型的主要目的在于提供一种对称驱动集成扬声器，其主要通过永久磁铁两磁极磁场传导至扬声器的前/后铁框上，而分别形成N、S磁极，而前/后铁框之间则以悬吊方式设置表面涂覆薄层铜箔或铝箔的振膜，此振膜的截面为折叠成连续的M及W相互连接之形状，而借由各皱褶之铜箔或铝箔回路流向的特殊设计，使整个振膜区分为多个正、反流向交错之设计，故而可在信号流通其间及受到前、后铁框之磁力线的作用下，使振膜呈现横向对称运动，藉各皱褶之挤压或扩张而达到推挤空气产生音压。
而以上述结构设计，由于振膜是在磁场中运动，可达到直接驱动之效果，且其运动方式仅为对称式地改变各皱褶之角度，而非振膜变形之方式，可达到低失真及较一般动圈式扬声器更宽的频率响应。此外，振膜之各个区段实际即为个别独立之微型扬声器，亦即在整个振膜上设置数十个至数百个皱褶的情况下，可形成定量的空气挤压量，亦符合高音压之要求，据以形成一种宽音域、低失真的扬声器。
本实用新型的另一目的在于提供一种对称驱动集成扬声器，其构造可视需要设计成锥型、圆筒型、平板型、超薄型、半圆型或其他形状并形成不同的大小尺寸，均可达到相同的功效，使其实施时更具灵活性及变化性之优良特性。
本实用新型的又一目的在于提供一种对称驱动集成扬声器，其附在振膜上的薄层铜箔或铝箔线路，虽起音圈的作用，而实际上，本实用新型的音圈分别形成于波浪形的各皱褶边上，而非属传统线圈的形态，故而在整个频宽范围下，阻抗约呈一均匀电阻性。因此，并无线圈在高频及低频呈现阻抗不一并在低频产生机械谐振以致造成峰值阻抗不良之现象。由此，本实用新型除了可提高功率扩大器的稳定度及免除扩大器过载之问题外，若在需要进行分频之场合时，更可使得分频器的设计尤为简单与简便。
本实用新型的另一目的在于提供一种对称驱动集成扬声器，其音圈分布在宽大的振膜上，提供良好散热之效果，无传统线圈型音圈热量累积与易损坏之问题，故本实用新型之扬声器可在大电流流动或瞬间大电流之情况下，均不致烧毁，而其宽音域频率响应及恒定阻抗之特色，更可减低传统多音路扬声系统各频率间相互干扰与相位失真之问题。
根据本发明的一种对称驱动集成扬声器，它包括永久磁铁，以提供足够的磁场；前、后铁框，分别设置在永久磁铁的两磁极位置上，表面形成透声栅孔，各栅孔间形成可在两铁框之间构成大面积均匀分布的磁力线；振膜，悬设于两铁框之间，表面经形成若干折线而折叠成以“W”及“M”形交错排列的截面型态，振膜表面附着薄层音圈；所述振膜各皱褶可呈横向对称缩放运动产生空气挤压。
上述对称驱动集成扬声器中，该永久磁铁可设置于扬声器之外围位置或中央位置。
上述对称驱动集成扬声器中，该铁框可形成平板型、半圆锥、圆锥形、半圆型、超薄或圆筒形。
上述对称驱动集成扬声器中，该振膜之各皱褶区域分别形成独立的微型发音单元。
上述对称驱动集成扬声器中，该振膜之各皱褶区域可以每三个为一阵列，各阵列中的各皱褶区域为相同电流流向，相邻阵列为相反电流流向。
上述对称驱动集成扬声器中，该各阵列之中央位置的皱褶区较宽大，外侧较窄。
上述对称驱动集成扬声器中，该各阵列之中央位置皱褶区为折叠成一垂直于磁场的垂直段。
上述对称驱动集成扬声器中，该振膜之音圈由铜箔构成。
上述对称驱动集成扬声器中，该振膜之音圈由铝箔构成。
上述对称驱动集成扬声器中，该音圈通过印刷或粘着方式附着于振膜上。
上述对称驱动集成扬声器中，该振膜由布、纸或其他轻质耐热材料构成。
上述对称驱动集成扬声器中，该振膜之各皱褶的厚度设置在1.5公分以内。
上述对称驱动集成扬声器中，该振膜之皱褶数量依照实际尺寸可在数十个至数百个之间选择。
上述对称驱动集成扬声器中，该振膜之近外端位置可配置橡胶或其他软质材料作为悬挂边缘材料。
上述对称驱动集成扬声器中，所述“W”及“M”交错排列之皱褶振膜在作对称缩放运动时，仅需改变各皱褶运动角度，而不需产生振膜变型以挤压或扩张产生音压。
上述对称驱动集成扬声器中，该振膜之各端部位置设置可防止漏气的支撑体。
上述对称驱动集成扬声器中，该支撑体为塑胶材料。
上述对称驱动集成扬声器中，该支撑体为非磁性材料。
以下将结合附图和实施例，对本实用新型的对称驱动集成扬声器的结构、特点及其他目的作进一步的详细描述。
图1和2是本实用新型的平面扬声器的构造及剖面示意图。
图3和4是本实用新型的半圆锥扬声器的构造及剖面示意图。
图5和6是本实用新型180°半圆扬声器的构造及剖面示意图。
图7是本实用新型铁框与振膜之局部立体示意图。
图8是本实用新型的振膜平面展开图。
图9A至9C是本实用新型振膜之动作示意图。
图号部分表示如下10永久磁铁20、30铁框21、31栅孔22、32内突块50、60悬挂边缘70、80支撑体90塑料侧盖本实用新型的扬声器实际上可制成各式不同尺寸及制成不同型式，以下即以平面型及半圆锥型及半圆型举例说明。如图1、2所示平面扬声器单体之平面构造示意图及剖面图所示，在单体的四边分别设置块状永久磁铁10，而各永久磁铁10的N、S磁极为朝前，后方向，并在同方向呈同极性，而配合图2所示，在各永久磁铁10的正、背面位置则对应结合有前铁框20及后铁框30。各铁框20、30之外表面形成如图1右半部分所示，形成多个间隔排列的横向透声栅孔21，而在各相邻透声栅孔21间则形成有朝内侧延伸的内突块22、32(如图7所示)。如前所述，该前、后铁框20、30经与位于四周的永久磁铁10相互靠近结合后，可使永久磁铁10的两磁极传导至前、后铁框20位置上，而使得图7所示该前、后铁框20、30之各组内面延伸的各突块22、32均形成N及S磁极，前述设置四组永久磁铁10主要为提供前、后铁框20、30较强的磁力及在两铁框的各内突块22、32之间形成较佳高磁通密度，以供应扬声器所需的磁场作用力。
而位于该前、后铁框20、30与四组永久磁铁10之间的区域，设置由布、纸或其他适当轻质材料制成平面型的振动薄膜40，经连续折叠成如图2所示多个W形及多个M形交错构成的剖面型式。而整个振膜40的近上、下端缘处由像胶或其他柔软材料制成悬挂边缘50、60使之呈悬挂状态。振膜40两侧及顶、底端则由以塑胶或其他非磁化材料制成的支撑体70予以固定，并防止振膜运动时发生漏气现象。另前述振膜40折叠之间距一般设定在1.5公分以内(不超过20KHz频率之波长)，以避免高频失真问题。而该折叠之皱褶数量可依照扬声器的尺寸大小而由数十个延伸至数百个均可，而实际运用上依设计需要而定。
而该振膜40表面可通过印刷或粘着方式形成薄铜箔或铝箔，以构成所谓的“音圈”，该音圈之型式，可结合参见图8的振膜40局部展开图所示。图面中深色部位表示铜箔或铝箔之区域及回路，而以每三个皱褶区域形成一振膜阵列(ARRAY)，而每个振膜阵列之中间位置之较大宽度的主皱褶为折叠成剖面图所示之垂直状，而两侧为较小宽度之辅助皱褶，且每个振膜阵列之各组皱褶的薄铜箔或铝箔经回路设计方式设为相同电流方向，而与相邻振膜阵列为相反电流方向之配置关系，而图8所形成的三条电流通路可在前端或直接连接而以同一信号源驱动。
经以图8沿着各折线位置折叠形成如图9A所示方式后，前述各个振膜阵列为界定在“M”及“W”之中央位置，而各振膜阵列之垂直部位为前述之主皱褶之情况下，当振膜40上加入如图9B右侧所示正向正弦波时，即使对应于“W”形区域之两相邻振膜阵列的垂直部位流通电流相反，且受到如图7之两铁框20、30磁场作用，因均匀作用力而呈现相互接近之效果，如此，即可对空气产生朝上挤压之效果，而图9C所示，当送入负向正弦波时，相反地，使对应于“W”之两垂直部位为呈相互拉开，而形成朝下吸入空气之效果，如此，即通过振膜40各“W”形区域缩放之横向对称位移，达到转换电波为声波之换能效果。
如前述说明可知，各组振膜阵列主要为运用其垂直段之主皱褶部位的线圈产生位移效果，而位于该垂直段两侧仅属辅助用途，而实际运用上，亦可将两侧辅助皱褶的回路去除，亦可达到横向位移之作用，而该辅助皱褶上的回路加入后，具有提高转换效率及提高动态驱动力之效果。
对于制成半圆锥型式的扬声器时，如图3、4所示，其组合之相关构造均大致相同，而不同之处在于永久磁铁10为一大圆块状设置在中央位置，以形成相同于前述多数小块状永久磁铁的效果，而前、后铁框20、30之透声栅孔21及振膜40则改变为扇形与环形排列，而以图4之剖面图观看，则提供较平面扬声器更佳的指向特性及较佳的音响散射效果，图5、图6所示为一个散射角可宽达180°的半圆型扬声器设计实例，其基本构造与前述相同，另增加了塑料侧盖板结构90以防止前后音压的声短路现象；如果将两只半圆型单元以背向结合，更可构成一个达到360°无方向性散射角的宽频，低失真单元。故前述平面、半圆锥，半圆型等扬声器仅为举例而已，实际上可依需要设计出各种不同的实施造型及大小尺寸。
由前述可清楚看出，由于本实用新型的振膜之各组阵列实际上形成一种以相当多微型扬声器组成的集成扬声器，且各阵列的质量轻，相邻阵列之间更为形成一种推挽式对称驱动型态，尤具高功率、良好暂态响应以及可高达20KHz高频及100Hz以下低频之宽音域频率响应特性，而本实用新型的振膜更为一种配置在均匀磁场内部，更可达到线性操作及低失真之特性，而其非线圈型式之音圈构造更有良好散热能力及呈现非电抗之阻抗特性，在实际运用上更具应用价值及易于设计之优点。
权利要求1．一种对称驱动集成扬声器，其特征在于包括永久磁铁，以提供足够的磁场；前、后铁框，分别设置在永久磁铁的两磁极位置上，表面形成透声栅孔，各栅孔间形成可在两铁框之间构成大面积均匀分布的磁力线；振膜，悬设于两铁框之间，表面经形成若干折线而折叠成以“W”及“M”形交错排列的截面型态，振膜表面附着薄层音圈；所述振膜各皱褶可呈横向对称缩放运动产生空气挤压。
2．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该永久磁铁可设置于扬声器之外围位置或中央位置。
3．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该铁框可形成平板型、半圆锥、圆锥形、半圆型、超薄或圆筒形。
4．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该振膜之各皱褶区域分别形成独立的微型发音单元。
5．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该振膜之各皱褶区域可以每三个为一阵列，各阵列中的各皱褶区域为相同电流流向，相邻阵列为相反电流流向。
6．如权利要求5所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该各阵列之中央位置的皱褶区较宽大，外侧较窄。
7．如权利要求5所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该各阵列之中央位置皱褶区为折叠成一垂直于磁场的垂直段。
8．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该振膜之音圈由铜箔构成。
9．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该振膜之音圈由铝箔构成。
10．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该音圈通过印刷或粘着方式附着于振膜上。
11．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该振膜由布、纸或其他轻质耐热材料构成。
12．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该振膜之各皱褶的厚度设置在1.5公分以内。
13．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该振膜之皱褶数量依照实际尺寸可在数十个至数百个之间选择。
14．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该振膜之近外端位置可配置橡胶或其他软质材料作为悬挂边缘材料。
15．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于所述“W”及“M”交错排列之皱褶振膜在作对称缩放运动时，仅需改变各皱褶运动角度，而不需产生振膜变型以挤压或扩张产生音压。
16．如权利要求1所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该振膜之各端部位置设置可防止漏气的支撑体。
17．如权利要求16所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该支撑体为塑胶材料。
18．如权利要求16所述的对称驱动集成扬声器，其特征在于该支撑体可为非磁性材料。
专利摘要一种宽音域/低失真扬声器,包括位于外围或中央位置的大型高磁通密度永久磁铁、设在永久磁铁N、S磁极上的内/外导磁铁框、在内/外铁框之间的表面设置薄铜箔或铝箔并形成M、W顺序折叠而成的振膜、供支撑及悬吊该振膜的悬挂边缘及支撑体,该内/外铁框更形成若干透声栅孔,构成一种磁路内部设置振膜,而振膜借由各皱褶设为不同电流流向而产生横向对称运动推挤空气而形成音压。
文档编号H04R11/00GK2312549SQ97214738
公开日1999年3月31日 申请日期1997年5月28日 优先权日1997年5月28日
发明者李大唐 申请人:上海婕迪贸易有限公司, 李大唐