CN115426586A

CN115426586A - 发声装置及电子设备

Info

Publication number: CN115426586A
Application number: CN202210772406.6A
Authority: CN
Inventors: 郑泽东; 李美玲; 李春
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2022-06-30
Filing date: 2022-06-30
Publication date: 2022-12-02

Abstract

本申请公开了一种发声装置和具有其的电子设备，发声装置包括外壳，外壳的侧壁上设有出声口，外壳包括第一壳体和第二壳体；发声单体，发声单体设于外壳内且与第一壳体之间形成前声腔，前声腔与出声口连通；其中，至少第一壳体远离出声口的一端设有吸音部，吸音部面向出声口的表面设有气凝胶材料层。根据本发明实施例的发声装置，通过在第一壳体远离出声口的一端设置吸音部，并且在吸音部的朝向出声口的一侧表面设置气凝胶材料层，气凝胶材料层具有微孔结构，具有透气和吸音效果，可以减少出声口相对侧的壳体壁对前声腔声波的反射作用，从而减小谐振峰谷，提高发声装置的声学性能。

Description

发声装置及电子设备

技术领域

本申请涉及电声技术领域，更具体地，涉及一种发声装置及具有其的电子设备。

背景技术

在扬声器领域，对于侧出声的发声装置而言，发声装置的前腔会出现声波反射，声波反射主要是指由侧出声口的相对一端的壳体对声波的反射作用。由于反射波的干涉，FR曲线会出现很多峰谷，导致使用者听音体验不好。前腔越长，即侧出声口距离相对侧壳体的距离越远，反射波干涉作用越明显，越降低发声装置的声学性能。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提供一种发声装置，该发声装置具有良好的声学性能。

本发明的另一个目的在于提供上述发声装置组成的电子设备。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

根据本发明第一方面实施例的发声装置，包括：外壳，所述外壳的侧壁上设有出声口，所述外壳包括第一壳体和第二壳体；发声单体，所述发声单体设于所述外壳内且与所述第一壳体之间形成前声腔，所述前声腔与所述出声口连通；其中，至少所述第一壳体远离所述出声口的一端设有吸音部，所述吸音部面向所述出声口的表面设有气凝胶材料层。

根据本发明的一些实施例，至少所述吸音部由所述气凝胶材料制备而成。

根据本发明的一些实施例，所述第一壳体整体由所述气凝胶材料制备而成。

根据本发明的一些实施例，所述第一壳体包括框架和嵌设于框架的金属片，所述金属片正对所述发声单体设置，所述吸音部设于所述框架，所述框架由所述气凝胶材料制备而成。

根据本发明的一些实施例，所述气凝胶的骨架包含有机高分子，所述有机高分子为聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚酯类、醛类、聚烯烃类、多糖类和有机硅类中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述吸音部还含有增强材料，所述增强材料占所述吸音部总重量的质量百分比为0-30％。

根据本发明的一些实施例，所述增强材料为增强纤维和/或增强粒子，其中，所述增强纤维为短切纤维、连续纤维中的至少一种，所述增强粒子为无机粒子氮化硼、碳化硅、炭黑或金属颗粒中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述吸音部还含有声学改善材料，所述声学改善材料占所述吸音部总重量的质量百分比为0-40％。

根据本发明的一些实施例，所述声学改善材料为沸石、分子筛、活性炭、MOFs、多孔氧化铝和多孔二氧化硅中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述吸音部由PC及其改性材料、PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP 及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。

根据本发明的一些实施例，所述吸音部具有开孔通道，所述吸音部的孔隙率为40％-95％。

根据本发明的一些实施例，所述开孔通道的孔径为50nm-200μm。

根据本发明的一些实施例，所述吸音部的密度为0.2g/cm³-1.0g/cm³。

根据本发明的一些实施例，所述吸音部的整体比模量大于2GPa· cm³/g。

根据本发明的一些实施例，所述第一壳体远离所述出声口的一端与所述发声单体的中心位置之间的距离不小于8.5mm。

根据本发明第二面实施例的电子设备，包括根据上述实施例所述的发声装置。

根据本发明实施例的发声装置，通过在第一壳体远离出声口的一端设置吸音部，并且在吸音部的朝向出声口的一侧表面设置气凝胶材料层，气凝胶材料层具有微孔结构，具有透气和吸音效果，可以减少出声口相对侧的壳体壁对前声腔声波的反射作用，减少其反射波能量，从而减小谐振峰谷，提高发声装置的声学性能。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请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申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1是根据本发明实施例的发声装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的发声装置的第一壳体的局部结构示意图；

图3是根据本发明的实施例提供的外壳与对比例提供的外壳的FR曲线对比图。

附图标记：

发声装置100；

外壳10；第一壳体11；框架101；金属片102；

前声腔111；出声口112，吸音部113；

第二壳体12；后声腔121；

发声单体20。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请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申请的范围。

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，决不作为对本申请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，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。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的发声装置100。

如图1所示，根据本发明实施例的发声装置100包括外壳10和发声单体20。

具体而言，外壳10的侧壁上设有出声口112，外壳10包括第一壳体 11和第二壳体12，本实施例中，第一壳体11的侧壁上设有出声口112，发声单体20设于外壳10内且与第一壳体11之间形成前声腔111，前声腔 111与出声口112连通。其中，至少第一壳体11远离出声口112的一端设有吸音部113，吸音部113面向出声口112的表面设有气凝胶材料层。可以理解地，出声口112也可以设置在第二壳体12上，或者由第一壳体11 和第二壳体12配合形成，出声口112有多种设置形式，本申请在此不做限制。

换言之，根据本发明实施例的发声装置100主要由外壳10和发声单体 20两部分组成，其中，外壳10主要由第一壳体11和第二壳体12两部分组成，外壳10内限定有用于安装发声单体20的容纳腔，发声单体20设于容纳腔并将容纳腔分成两部分，发声单体20与第一外壳11配合形成前声腔111，发声单体20与第一外壳11和第二外壳12配合形成后声腔121，第一壳体11的一端设有与前声腔111连通的出声口112，出声口112用于向外界辐射前声腔111的声波。第一壳体11的另一端与出声口112相对的位置设有吸音部113，并且吸音部113的一侧朝向出声口112，吸音部113 朝向出声口112的一侧表面设有气凝胶材料层。第一壳体11和吸音部113 可以是同种材质一体成型，也可以是不同的材质相结合。

其中需要说明的是，气凝胶材料是一种孔隙率大、比表面积高的固体材料，其体积大部分由空气构成，该材料具有微孔结构，具有较强的微透气和吸音效果，吸音部113的表面设有气凝胶材料层，可以吸收从前声腔 111到达出声口112相对侧的声波，减少第一壳体11的壳体壁对其的反射波能量，减少前声腔111的驻波，从而起到减小谐振峰谷的效果。

由此，根据本发明实施例的发声装置100，通过在第一壳体11远离出声口112的一端设置吸音部113，并且在吸音部113的朝向出声口112的一侧表面设置气凝胶材料层，气凝胶材料层具有微孔结构，具有透气和吸音效果，可以吸收前声腔111到达出声口112相对侧的声波，减少第一壳体11的壳体壁对其的反射波能量，减少前声腔111的驻波，从而减小谐振峰谷，提高发声装置的声学性能。

根据本发明的一个实施例，至少吸音部113由气凝胶材料制备而成。

换句话说，气凝胶材料层可以是只有一层涂覆于吸音部113上的吸音材料层，即可以在制备外壳10时，先制备第一壳体11和吸音部113，然后在吸音部113的朝向出声口112的一侧涂覆气凝胶材料层。也可以是，吸音部113整体均可以由气凝胶材料层制备而成。

由此，通过将吸音部113整体均由气凝胶材料制备而成，可以进一步提高吸音部113的吸音效果，减小从出声口112减少出声口相对侧的壳体壁对前声腔声波的反射作用，降低发声装置100的谐振峰谷，进一步提高发声装置100的声学性能。

在本发明的一些可选实施例中，第一壳体11整体由气凝胶材料制备而成。

也就是说，除了吸音部113整体由气凝胶材料制备而成之外，第一壳体11的整体也由气凝胶材料制备而成，该结构可以将吸音部113和第一壳体11一体成型，避免单独成型第一壳体11和吸音部113，提高了制备效率，并且可以保证第一壳体11的整体结构稳定性。

可选地，在本发明的另一些具体实施方式中，第一壳体11包括框架 101和嵌设于框架101的金属片102，金属片102正对发声单体20设置，吸音部113设于框架101，框架101由气凝胶材料制备而成。

如图2所示，在本实施例中，第一壳体11主要由框架101和金属片 102两部分组成，其中，框架101构成了第一壳体11的主体结构，并且框架101可以由气凝胶材料制备而成，吸音部113形成于框架101的远离出声口112的部分。金属片102嵌设于框架101内部，金属片102可以用于进一步增强第一壳体11的强度，从而满足外壳10的刚度需求。

根据本发明的一个实施例，气凝胶的骨架包含有机高分子，有机高分子为聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚酯类、醛类、聚烯烃类、多糖类和有机硅类中的至少一种。

具体地，气凝胶是指通过溶胶凝胶法，干燥后使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料，并且，气凝胶还具凝胶的性质。在本申请中，有机气凝胶的骨架可以为一种采用高分子有机材料制成的气凝胶，不仅具有多孔和质轻的特征，相比于无机气凝胶材料，还具有一定的强度，适用于制作具有一定力学要求的发声装置的外壳10。在实际应用中，可根据功能壳体的实际需求选择上述有机高分子材料中的一种或者几种。

在本发明的一些具体实施方式中，吸音部113还含有增强材料，增强材料占吸音部113总重量的质量百分比为0-30％。

也就是说，吸音部113内增强材料的占比可以是0，即吸音部113整体由气凝胶材料制备而成，吸音部113内也可以填充有增强材料，吸音部 113内增强材料的占比可以为1％、5％、10％、20％、30％等。

可选地，增强材料为增强纤维和/或增强粒子，其中，增强纤维为短切纤维、连续纤维中的至少一种，纤维类增强材料也可以为织物或无纺布，增强粒子为无机粒子氮化硼、碳化硅、炭黑或金属颗粒中的至少一种。

增强材料的增加会在一定程度上增加产品的模量，并且增强材料使用量过低，对于产品的刚度的提升不明显，增强材料使用量过高，虽然对产品的刚度提升比较明显，但是会影响产品的声学性能。根据本发明实施例的外壳10，通过选择合适的增强纤维或者增强粒子，可以在保证产品的刚度的基础上，减少增强材料对于声学性能的影响。

根据本发明的一些实施例，吸音部113还含有声学改善材料，声学改善材料占吸音部113总重量的质量百分比为0-40％。

换句话说，吸音部113内声学改善材料的占比可以是0，即吸音部113 整体由气凝胶材料制备而成，吸音部113内也可以填充有声学改善材料，吸音部113内声学改善材料的占比可以为1％、5％、10％、20％、30％、40％等。

可选地，声学改善材料为沸石、分子筛、活性炭、MOFs、多孔氧化铝和多孔二氧化硅中的至少一种。声学改善材料通常具有孔道结构，通过在吸音部113内增加声学改善材料，可以进一步提高吸音部113的吸音效果，从而进一步提高发声装置100的声学性能。

在本发明的一些具体实施方式中，吸音部113由PC及其改性材料、 PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。

也就是说，吸音部113主体可以由上述材料制备而成。根据本发明上述实施例的吸音部113，可以采用多种方式制备而成，在满足产品刚度和轻量化要求的基础上，可以兼顾对于声学性能的影响，具有很强的实用性。

根据本发明的一个实施例，吸音部113具有开孔通道，吸音部113的孔隙率为40％-95％，例如可以是40％、45％、50％、60％、80％、90％等。

可选地，开孔通道的孔径为50nm-200μm，例如可以是50nm、100nm、 500nm、1μm、50μm、100μm、200μm等。

通过在吸音部113内开设开孔通道，开孔通道可以在一定程度上减少声波在吸音部113内的传播阻力，如果吸音部113的孔隙率过大，则会导致吸音部11的整体模量偏低，难以满足刚性需求；而开孔通道的孔径增加，会导致外壳10结构疏松，声波传播过程中的阻力小，不利于声能的吸收损耗。

由此，根据本发明实施例的发声装置100，通过在吸音部113内开设孔道，同时控制吸音部113的孔隙率和开孔通道的孔径，使得吸音部113 在满足外壳10刚性要求的基础上，还可以提高吸音效果。

在本发明的一些具体实施方式中，吸音部113的密度为0.2g/cm³-1.0g/cm³。优选地，吸音部113的密度可以在0.3g/cm³-0.8g/cm³之间。例如，功能壳体的密度可以为0.2g/cm³、0.3g/cm³、0.5g/cm³g、 0.6g/cm³、0.8g/cm³、1.0g/cm³等。

由于吸音部113的密度会直接影响到吸音部113和外壳10整体的重量，若吸音部113的密度过低，则会造成吸音部113的刚度较低，难以满足外壳10的整体的刚度需要；若吸音部113的密度过高，则会使得外壳 10整体的重量较大，不利于产品的轻薄化设计。本发明通过限制吸音部113 的密度在一定范围内，在保证外壳10的刚度需求的基础上，还可以合理控制外壳10的重量，进一步满足产品设计需求。

可选地，根据本发明的一个实施例，吸音部113的整体比模量大于 2GPa·cm³/g。由此，根据本发明实施例的发声装置100，通过限定吸音部 113的整体比模量，不仅能够保证产品的模量，还能够避免引起谐振，提高产品的声学性能。

对于手机等电子设备而言，考虑到其SPK尺寸较小，前腔尺寸也较小，所以谐振峰谷在10KHz之后，反射波的干涉对听音体验影响不大。但是对于VR等设备而言，其SPK尺寸很大，并且前腔尺寸也比较窄长，出现峰谷的频点在中频4kHz-8KHz，反射波的干涉会明显影响用户听音体验。

基于上述考虑，在本发明的一些具体实施方式中，第一壳体11远离出声口112的一端与发声单体20的中心位置之间的距离不小于8.5mm。

具体地，当第一壳体11远离出声口112的一端与发声单体20的中心位置之间的距离约为8.5mm左右时，在10KHz后会出现驻波现象，此频段内，人耳对声音的感受不敏感，不会影响听音效果。当第一壳体11远离出声口112的一端与发声单体20的中心位置之间的距离大于8.5mm时，会在10KHz以内出现驻波现象，此时会严重影响用户听音体验。而根据本发明实施例的发声装置100，通过将第一壳体11远离出声口112的一端与发声单体20的中心位置之间的距离设置为大于或等于8.5mm，可以明显提高用户的听音体验。

根据本发明实施例的电子设备包括根据上述实施例的发声装置，其中，电子设备可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、VR(虚拟现实)设备、AR(增强现实)设备、TWS(真无线蓝牙)耳机、智能音箱等，本申请对此不做限制。

由于根据本发明上述实施例的发声装置100具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的电子设备也具有相应的技术效果，即吸音效果更好，可以有效提升产品的整体听感。

下面结合具体实施例和对比例对本发明的发声装置100进行详细说明。

实施例

首先合成聚酰亚胺水凝胶，然后加入增强材料混合均匀，其中，增强材料为短切碳纤维，质量占比为25％。

将混合有增强材料的聚酰亚胺水凝胶注入模具中压制成型，冷冻干燥然后亚胺化，制成具有吸音功能的吸音部113，吸音部113的整体厚度为 0.5mm，开孔孔隙率为45％。将吸音部113制备完成之后，与采用常规材料制备而成的塑料外壳组装成第一壳体11。吸音部113结合于第一壳体11 上远离出声口112的一端。

对比例

对比例中，第一壳体11的具体制备过程为：采用PC+20％GF一体注塑成型模组前腔外壳，厚度为0.5mm。

将实施例和对比例得到的发声装置100分别进行声学测试，得到如图 3所示的FR曲线图，其中，实线表示实施例中采用气凝胶材料层的发声装置100的FR曲线，虚线表示对比例中采用PC材料的发声装置的FR曲线。在FR曲线中，横坐标代表频率(Hz)，纵坐标代表响度(dB)。

由图3可以看出，实施例中采用气凝胶材料制备的吸音部113的第一壳体11，可以削减驻波，使FR曲线更平滑，峰谷差值为23.8dB。

而对比例中采用PC材料的第一壳体11，其反射波与正常声波相叠加形成驻波，使发声装置在4KHz到5KHz之间响度降低，FR曲线频响峰谷差值过大，达到31.4dB，影响整体听感。

从上述比对结果可以看出，根据本发明实施例的发声装置100，通过在第一壳体11设置吸音部113，并且在吸音部113的朝向出声口112的一侧表面设置气凝胶材料层，可以减少壳体壁对前声腔111的反射波能量，从而减小谐振峰谷，提高发声装置的声学性能。

虽然已经通过例子对本申请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，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种发声装置，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳的侧壁上设有出声口，所述外壳包括第一壳体和第二壳体；

发声单体，所述发声单体设于所述外壳内且与所述第一壳体之间形成前声腔，所述前声腔与所述出声口连通；

其中，至少所述第一壳体远离所述出声口的一端设有吸音部，所述吸音部面向所述出声口的表面设有气凝胶材料层。

2.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于，至少所述吸音部由所述气凝胶材料制备而成。

3.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，所述第一壳体整体由所述气凝胶材料制备而成。

4.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，所述第一壳体包括框架和嵌设于框架的金属片，所述金属片正对所述发声单体设置，所述吸音部设于所述框架，所述框架由所述气凝胶材料制备而成。

5.根据权利要求1所述的发声装置的外壳，其特征在于，所述气凝胶的骨架包含有机高分子，所述有机高分子为聚酰亚胺类、聚酰胺类、聚酯类、醛类、聚烯烃类、多糖类和有机硅类中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，所述吸音部还含有增强材料，所述增强材料占所述吸音部总重量的质量百分比为0-30％。

7.根据权利要求6所述的发声装置，其特征在于，所述增强材料为增强纤维和/或增强粒子，其中，所述增强纤维为短切纤维、连续纤维中的至少一种，所述增强粒子为无机粒子氮化硼、碳化硅、炭黑或金属颗粒中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，所述吸音部还含有声学改善材料，所述声学改善材料占所述吸音部总重量的质量百分比为0-40％。

9.根据权利要求8所述的发声装置，其特征在于，所述声学改善材料为沸石、分子筛、活性炭、MOFs、多孔氧化铝和多孔二氧化硅中的至少一种。

10.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，所述吸音部由PC及其改性材料、PA及其改性材料、PPS及其改性材料、PP及其改性材料、ABS及其改性材料、LCP及其改性材料、PEI及其改性材料、酚醛树脂及其改性材料、环氧树脂及其改性材料、不饱和聚酯及其改性材料、不锈钢及铝合金、镁合金和金属基复合材料中的至少一种制备而成。

11.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述吸音部具有开孔通道，所述吸音部的孔隙率为40％-95％。

12.根据权利要求11所述的发声装置，其特征在于，所述开孔通道的孔径为50nm-200μm。

13.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，所述吸音部的密度为0.2g/cm³-1.0g/cm³。

14.根据权利要求2所述的发声装置，其特征在于，所述吸音部的整体比模量大于2GPa·cm³/g。

15.根据权利要求1所述的发声装置，其特征在于，所述第一壳体远离所述出声口的一端与所述发声单体的中心位置之间的距离不小于8.5mm。

16.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求1至15中任意一项所述的发声装置。