本實(shí)用新型涉及一種聲學(xué)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種弧面被動(dòng)振膜單元及包含該被動(dòng)振膜單元的音箱。
背景技術(shù)：
音箱一般由揚(yáng)聲器單元、分頻網(wǎng)絡(luò)和箱體組成，揚(yáng)聲器單元是其中最重要的組成部分。通常的，揚(yáng)聲器屬于一種有源輻射單元，包括振膜、磁鐵、音圈等，利用振膜(紙盆)的振動(dòng)去推動(dòng)空氣而產(chǎn)生聲音。當(dāng)音頻信號(hào)電流流經(jīng)揚(yáng)聲器的音圈時(shí)，音圈中音頻電流產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)與永久磁體產(chǎn)生的強(qiáng)恒磁場(chǎng)相互作用使音圈發(fā)生機(jī)械振動(dòng)，而音圈的上下振動(dòng)則帶動(dòng)與其緊密連接的振膜運(yùn)動(dòng)，使周?chē)竺娣e的空氣出現(xiàn)相應(yīng)振動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成聲能。揚(yáng)聲器的性能是決定音箱的性能指標(biāo)和音質(zhì)表現(xiàn)的關(guān)鍵因素。
目前市面上音箱，按箱體結(jié)構(gòu)可分為封閉式音箱、倒相式音箱、空紙盒音箱等多種。倒相式音箱采用在封閉的音箱前面板上加開(kāi)一個(gè)出音孔(倒相孔)，并在倒向孔后面安裝一段導(dǎo)聲管(倒相管)，倒相孔內(nèi)的空氣可形成一個(gè)附加的聲輻射器?？占埡幸粝涫窃诘瓜嗍揭粝涞幕A(chǔ)上發(fā)展的，它由一個(gè)揚(yáng)聲器和一個(gè)空紙盆組成，使用空紙盆代替了倒相式音箱中倒相管的位置，其工作原理是利用揚(yáng)聲器紙盆振動(dòng)后，箱內(nèi)空氣的彈簧作用使空紙盆振動(dòng)，并與揚(yáng)聲器形成共振。在揚(yáng)聲器工作時(shí)，空紙盆會(huì)順應(yīng)箱體內(nèi)空氣的變化而進(jìn)行前后移動(dòng)，箱體內(nèi)的空氣并不泄露出去，因此靈敏度較高。無(wú)論倒相式還是空紙盒式音箱其目的都是將揚(yáng)聲器本身產(chǎn)生的低頻輻射波反射輸出，以改善低音效果。
隨著人們對(duì)音響系統(tǒng)的便捷性、小型化越來(lái)越廣泛的追求，音箱的迷你性、易攜帶性越來(lái)越成為音箱的一個(gè)重要發(fā)展方向。但是，對(duì)于迷你音箱而言，由于體積的限制，使用的揚(yáng)聲器不能太大，一般都在2英寸或者2英寸以下，低頻效果被大幅度抑制。因此，目前市面上往往通過(guò)加設(shè)柔性懸邊的揚(yáng)聲器振膜作為輔助發(fā)生，由于加設(shè)的輔助發(fā)聲器不具有磁鐵，俗稱(chēng)假喇叭，該揚(yáng)聲器振膜也稱(chēng)為被動(dòng)盆，它起的作用是增強(qiáng)低音頻段的效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型的目的是提供一種在不增加音箱尺寸的情況下，可有效提高振膜效率的被動(dòng)振膜單元用以輔助音箱低頻發(fā)聲，以及采用此被動(dòng)振膜單元的迷你音箱。
本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：一種被動(dòng)振膜單元，所述被動(dòng)振膜單元為無(wú)源輻射單元，其包括：一胴體，其可受空氣的彈簧作用振動(dòng)，輻射聲波；一支撐輔助結(jié)構(gòu)，其適于彈性的輔助支撐所述胴體，當(dāng)所述胴體輻射聲波振動(dòng)時(shí)，彈性的支撐輔助結(jié)構(gòu)隨之振動(dòng)，其至少包括：固定支架和折環(huán)件，所述折環(huán)件用來(lái)將所述胴體和所述固定支架相互結(jié)合，所述胴體具有弧形曲面，弧形曲面的設(shè)計(jì)突破傳統(tǒng)的平面振膜結(jié)構(gòu)，在產(chǎn)品微型化的音箱設(shè)計(jì)中，可以在增大振膜有效面積的同時(shí)，通過(guò)弧形曲面設(shè)計(jì)，增加被動(dòng)振膜單元的有效諧振面積，降低被動(dòng)振膜單元和空氣彈簧組成的諧振頻率，以提升低音音質(zhì)。
可選的，所述折環(huán)件包括固定部和折環(huán)部，所述固定部與所述固定支架相連，所述折環(huán)部與所述胴體相連，并可相對(duì)于所述固定部活動(dòng)。
可選的，還包括配重裝飾件，通過(guò)增加被動(dòng)振膜單元的重量，降低被動(dòng)振膜單元和空氣彈簧組成的諧振頻率，以提升低音音質(zhì)。
可選的，所述配重裝飾件與所述胴體相連或者一體成型，或者所述配重裝飾件與所述折環(huán)部相連，并可隨所述胴體的振動(dòng)而振動(dòng)。
可選的，所述配重裝飾件和所述胴體分別固定于所述折環(huán)件的兩側(cè)。
可選的，所述胴體為外凸弧面或內(nèi)凹弧面，內(nèi)凹深度或者外凸高度為3mm～8mm，根據(jù)功率的大小可以適當(dāng)調(diào)整合適的外凸或者內(nèi)凹深度。
可選的，所述被動(dòng)振膜單元為水滴形、圓形、橢圓形或正方形。
可選的，所述胴體包括中央部分和邊緣部分，所述邊緣部分與所述支撐輔助結(jié)構(gòu)相連，所述胴體中央部分的厚度不小于邊緣部分的厚度，采用中央后邊緣薄的設(shè)計(jì)可獲得更好的頻率響應(yīng)及較小的諧波失真。
可選的，本實(shí)用新型提供的音箱包括至少一個(gè)振膜揚(yáng)聲器單元和被動(dòng)振膜單元，所述被動(dòng)振膜單元被裝設(shè)于所述箱體之中，且所述胴體的其中一裸露于外界空氣中，所述胴體的另一面被密封于所述音箱內(nèi)，并保持與所述音箱內(nèi)設(shè)的振膜揚(yáng)聲器單元的其中一面的空氣聯(lián)通，利用空紙盒音箱原理，在振膜揚(yáng)聲器工作時(shí)，被動(dòng)振膜單元會(huì)順應(yīng)箱體內(nèi)空氣的變化而進(jìn)行前后移動(dòng)，提高音箱的靈敏度。
可選的，所述被動(dòng)振膜單元的振動(dòng)方向與所述振膜揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)方向相同，以使得所述被動(dòng)振膜單元輻射的聲波與所述振膜揚(yáng)聲器單元所輻射的聲波發(fā)生共振，提高音箱效率，改善低音效果，并降低振膜揚(yáng)聲器在諧振頻率附近的失真。
本實(shí)用新型具有如下有益效果：通過(guò)設(shè)計(jì)弧形曲面的被動(dòng)振膜單元，增加被動(dòng)振膜單元的有效諧振面積，并通過(guò)設(shè)計(jì)配重裝飾件，增加被動(dòng)振膜單元的重量，降低被動(dòng)振膜單元和空氣彈簧組成的諧振頻率，有效提升低音音質(zhì)、改善低音效果、降低振膜揚(yáng)聲器在諧振頻率附近的失真。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本實(shí)用新型提供的一種現(xiàn)有技術(shù)中的被動(dòng)盆示意圖；
圖2是本實(shí)用新型提供的另一種現(xiàn)有技術(shù)中的被動(dòng)盆示意圖；
圖3是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的爆炸圖；
圖4是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的俯視圖；
圖5是本實(shí)用新型一種實(shí)施例a-a方向的剖視圖；
圖6是本實(shí)用新型一種實(shí)施例b-b方向的剖視圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍。
需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“上”、“下”、“頂”、“底”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型而不是要求本實(shí)用新型必須以特定的方位構(gòu)造和操作，不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制；術(shù)語(yǔ)“安裝”、“設(shè)置”、“設(shè)有”、“連接”、“相連”、“套設(shè)”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，可拆卸連接，或整體式構(gòu)造；可以是機(jī)械連接，或電連接；可以是直接相連，或者是通過(guò)中間媒介間接相連，又或者是兩個(gè)裝置、元件或組成部分之間內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本實(shí)用新型中的具體含義。
家用音箱主要用于家庭音響系統(tǒng)放音，一般用于面積小、聽(tīng)眾少、環(huán)境安靜的場(chǎng)合。在設(shè)計(jì)上追求音質(zhì)的纖細(xì)、層次分明、解析力強(qiáng)；外形較為精致、美觀；放音聲壓不太高、承受的功率較小，音箱的功率一般不大于100w，靈敏度≤90db/(w·m)。隨著人們對(duì)音響系統(tǒng)的便捷性、小型化越來(lái)越廣泛的追求，音箱的迷你性、易攜帶性越來(lái)越成為音箱的一個(gè)重要發(fā)展方向。迷你音箱應(yīng)運(yùn)而生。
然而，一般來(lái)說(shuō)，揚(yáng)聲器口徑大小與性能有很大的關(guān)系：口徑越大，一般所能承受的功率越大，輸出聲功率也越大；口徑越大，它的低頻特性越好。但是，對(duì)于迷你音箱而言，由于體積的限制，使用的揚(yáng)聲器不能太大，一般都在2英寸或者2英寸以下，低頻效果被大幅度抑制。在揚(yáng)聲器振膜向前推動(dòng)的瞬間，振膜前面的空氣被壓縮而變得稠密，振膜后面的空氣則變得稀疏；在振膜向后振動(dòng)的瞬間，振膜前后的空氣疏密狀況剛好相反，也就是說(shuō)，振膜前后所發(fā)出的聲波，相位正好相反。當(dāng)聲波的頻率較低時(shí)，聲波的傳播有很強(qiáng)的繞射能力，幾乎無(wú)方向性。因此，揚(yáng)聲器的后方聲波可繞射到振膜前面，而在揚(yáng)聲器前方的某點(diǎn)聽(tīng)到的聲音應(yīng)是前聲波與后聲波的合成。若是兩聲波在該點(diǎn)的相位相同，則該點(diǎn)的合成聲壓增大；若兩聲波相位相反，則該點(diǎn)的合成聲壓減小，甚至為零而聽(tīng)不到聲音，這種現(xiàn)象稱(chēng)之為聲短路。
因此，為了分隔揚(yáng)聲器的前后聲波，以防止或減少聲波短路和相位干涉現(xiàn)象，通常大家采用的解決方案主要是利用倒相式音箱或者空紙盆音箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)加設(shè)揚(yáng)聲器振膜的方式輔助發(fā)聲，使得揚(yáng)聲器紙盆振動(dòng)后，在箱內(nèi)空氣的作用下推動(dòng)空紙盆振動(dòng)，并與揚(yáng)聲器形成共振，以起到增強(qiáng)低音頻段的效果。這中無(wú)源輻射的空紙盆，也叫被動(dòng)盆。參見(jiàn)圖1～2，給出了兩種現(xiàn)有技術(shù)中被動(dòng)盆中平面膜構(gòu)造。
通常，被動(dòng)盆的結(jié)構(gòu)由兩部分組成，包括懸邊及胴體，懸邊用來(lái)將振膜和胴體相互接合，其使用的材質(zhì)會(huì)影響揚(yáng)聲器的低頻響應(yīng)，常見(jiàn)的懸邊主要有上凸式或下凹式的折環(huán)，折環(huán)柔軟具有彈性，可以上下彎曲、伸縮運(yùn)動(dòng)。胴體通常均為平板狀胴體或錐體狀胴體，胴體具有剛性，不可以彎曲、伸縮運(yùn)動(dòng)。然而受迷你音箱整體尺寸影響，振膜整體尺寸不能太大，在有限尺寸條件下，如何更好的增加振膜的有效面積，提高聲源輻射效率，提高音質(zhì)成為人們的迫切需求。
參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型提供一種被動(dòng)振膜單元1，該被動(dòng)振膜單元1為無(wú)源輻射單元，即，其內(nèi)不設(shè)音圈、磁鐵無(wú)音源輻射，主要包括胴體2和支撐輔助結(jié)構(gòu)3。其中，胴體2表面大體呈內(nèi)凹或者外凸的弧形，其可受空氣的彈簧作用振動(dòng)，輻射聲波，弧形曲面的設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)的平面振膜結(jié)構(gòu)，增加被動(dòng)振膜單元的有效諧振面積，降低被動(dòng)振膜單元和空氣彈簧組成的諧振頻率，以提升低音音質(zhì)。以圓形揚(yáng)聲器的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為例，2英寸揚(yáng)聲器，它的盆架半徑為r＝25mm，計(jì)算有效諧振面積時(shí)，由于為平面圓形，表面積按照?qǐng)A形的表面積為s圓＝πr2，當(dāng)此平面胴體改進(jìn)為弧面設(shè)計(jì)后，表面積s球增加到4πr2，極大的增加了與空氣的接觸面積，提升低音音質(zhì)。
胴體2為外凸弧面或內(nèi)凹弧面，優(yōu)選的，其內(nèi)凹深度或者外凸高度為3mm～8mm。在其他一些實(shí)施例中，根據(jù)功率、胴體2尺寸的不同，內(nèi)凹或者外凸深度也可以適應(yīng)性調(diào)整。
胴體2材料的選擇可以多種多樣，如，可采用有高分子合成材料(如聚丙烯)制作的胴體2，還有鋁、鎂等金屬材料制作的胴體2。對(duì)胴體2的要求主要是剛性好(不易產(chǎn)生分割振動(dòng))、具有適當(dāng)?shù)膬?nèi)阻尼特性(抑制諧振)，但這些要求并非一定要同時(shí)滿足。優(yōu)選的，由于聚丙烯材料比較好的兼顧了各個(gè)方面，因而近年來(lái)獲得較多的應(yīng)用。
胴體2包括中央部分21和邊緣部分22，邊緣部分22與支撐輔助結(jié)構(gòu)3相連，胴體2中央部分21的厚度大于或者等于邊緣部分22的厚度，采用中央厚邊緣薄的設(shè)計(jì)可獲得更好的頻率響應(yīng)及較小的諧波失真。
參見(jiàn)圖4-6，提供一種支撐輔助結(jié)構(gòu)3，該支撐輔助結(jié)構(gòu)3主要用于彈性的輔助支撐胴體2。當(dāng)被動(dòng)振膜單元1被安裝于音箱上開(kāi)始工作時(shí)，受到音箱中其他音源輻射或者揚(yáng)聲器的聲波輻射，被動(dòng)振膜單元會(huì)順應(yīng)箱內(nèi)空氣的彈簧作用而進(jìn)行前后移動(dòng)，彈性的支撐輔助結(jié)構(gòu)3隨之振動(dòng)。
優(yōu)選的，支撐輔助結(jié)構(gòu)3包括：固定支架31和折環(huán)件32，折環(huán)件32用來(lái)將胴體2和固定支架31相互結(jié)合。折環(huán)件32包括固定部321和折環(huán)部322，固定部321與固定支架31相連，折環(huán)部322與胴體2相連，并可相對(duì)于固定部321活動(dòng)，折環(huán)部322呈拱門(mén)狀，中央的中空區(qū)域形成隨胴體2彈性浮動(dòng)的活動(dòng)空間，采用此結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以進(jìn)一步減小對(duì)于材料韌性的依賴(lài)和選擇。
在本實(shí)施例中，折環(huán)件32采用上凸式或下凹式設(shè)置，材料選擇上可選擇包括海綿邊、橡膠邊、布邊(w形及m形)等。海綿邊雖然容易獲得較多低頻，但速度慢、控制力差，且容易受氣候潮濕影響而損壞，壽命較短。橡膠邊亦能獲得較多低頻，與海綿邊一樣速度感及控制力較差，但使用壽命較長(zhǎng)。布邊能獲得較佳的速度感和控制力，且使用w形布邊會(huì)比m形布邊的低頻來(lái)的更好，它的使用壽命最長(zhǎng)。根據(jù)使用場(chǎng)景或者適用條件，可以適應(yīng)性選擇。
為了增加被動(dòng)振膜單元1的重量，降低被動(dòng)振膜單元1和空氣彈簧組成的諧振頻率，優(yōu)選的，還包括配重裝飾件4，配重裝飾件4與胴體2相連或者一體成型，或者配重裝飾件4與折環(huán)部322相連，并可隨胴體2的振動(dòng)而振動(dòng)。通常的，揚(yáng)聲器單元的諧振頻率f0通常時(shí)揚(yáng)聲器的低頻重放下限。它是設(shè)計(jì)制作音箱的重要指標(biāo)。揚(yáng)聲器單元的諧振頻率f0是指揚(yáng)聲器在自由聲場(chǎng)中低頻段阻抗值達(dá)到最大值時(shí)所對(duì)應(yīng)的頻率，f0的值與揚(yáng)聲器的口徑有關(guān)，口徑達(dá)時(shí)，f0相對(duì)較低。揚(yáng)聲器單元的f0可以表示為：
從式中可以看出，揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)頻率與振動(dòng)系統(tǒng)的等效勁度成正比；與振動(dòng)系統(tǒng)的等效質(zhì)量成反比。揚(yáng)聲器振動(dòng)系統(tǒng)的等效質(zhì)量越大，揚(yáng)聲器單元的諧振頻率就越低。因此，在揚(yáng)聲器口徑尺寸確定的情況下，為了獲得更好的低音效果，除了采用將平面胴體改為弧形曲面的設(shè)置以外，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)配重裝飾件的重量，配合降低揚(yáng)聲器的諧振頻率。
在本實(shí)施例中，配重裝飾件4和胴體2分別固定于折環(huán)件32的兩側(cè)。在其他實(shí)施例中，配重裝飾件4可以與胴體2一體成型，或者與胴體2同側(cè)安裝。目的主要在于在有限的條件下，進(jìn)一步降低諧振頻率。配重裝飾件4的重量設(shè)計(jì)，可以根據(jù)使用環(huán)境的不同，需要達(dá)到的音質(zhì)品質(zhì)不同，適應(yīng)性的調(diào)配、選擇。
在本實(shí)施例中，被動(dòng)振膜單元1整體為水滴形，在其他實(shí)施例中，還可以根據(jù)音箱產(chǎn)品的外觀、尺寸，適應(yīng)性的調(diào)整為圓形、橢圓形或正方形等其他曲面形狀。
本實(shí)用新型還提供一種包括上述弧面被動(dòng)振膜單元的音箱5，在音箱5中設(shè)有至少一個(gè)振膜揚(yáng)聲器單元和上述被動(dòng)振膜單元1，被動(dòng)振膜單元1被裝設(shè)于箱體5之中，且胴體2的其中一面裸露于外界空氣中，胴體2的另一面被密封于音箱5內(nèi)，并保持與音箱5內(nèi)設(shè)的振膜揚(yáng)聲器單元的其中一面的空氣聯(lián)通，利用空紙盒音箱原理，在振膜揚(yáng)聲器工作時(shí)，被動(dòng)振膜單元1會(huì)順應(yīng)箱體內(nèi)空氣的變化而進(jìn)行前后移動(dòng)，提高音箱的靈敏度。
被動(dòng)振膜單元1的振動(dòng)方向與振膜揚(yáng)聲器單元的振動(dòng)方向相同，以使得被動(dòng)振膜單元1輻射的聲波與振膜揚(yáng)聲器單元所輻射的聲波發(fā)生共振，提高音箱效率，改善低音效果，并降低振膜揚(yáng)聲器在諧振頻率附近的失真。
在一些實(shí)施例中，音箱5內(nèi)還鋪設(shè)一些吸音材料，如薄海綿等，在音箱5的前面還可以加設(shè)面罩裝飾，以獲得美觀的效果。
以上實(shí)施方式的先后順序僅為便于描述，不代表實(shí)施方式的優(yōu)劣。
以上，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，而非對(duì)其限制，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
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