TWI500333B - 具有水平成形物之揚聲器 - Google Patents

Description

具有水平成形物之揚聲器

本發明之一實施例係針對一種具有相對小之後腔(back volume)的揚聲器。亦描述及主張其他實施例。

本申請案主張2010年11月12日申請之臨時申請案第61/413,185號之較早編檔日期的權利。

在現代消費型電子器件中，隨著數位音訊信號處理及音訊內容遞送方面之改良持續發生，音訊性能正起著日益變大的作用。存在一範圍之消費型電子器件，其並非專用或專門之音訊播放器件，但可受益於改良之音訊效能。舉例而言，智慧型電話係普遍存在的。然而，此等器件不具有足夠空間來收容高保真度揚聲器。此對於攜帶型個人電腦(諸如，膝上型電腦、筆記型電腦及平板電腦，且就較小範圍而言為具有內建式揚聲器之桌上型個人電腦)而言亦為成立的。此等器件通常需要揚聲器殼或盒，如與(例如)獨立之高保真度揚聲器及用於手持型媒體播放器之專用數位音樂系統比較，該等揚聲器殼或盒具有相對小的後腔。在小後腔揚聲器盒中，使用具有相對小的有效活塞區域(稱作「Sd」)以便改良低頻效能的揚聲器存在優點。然而，在習知揚聲器中，較小之活塞區域轉譯為較小音圈及磁體系統，此係因為音圈通常附接於懸架與活塞之間的區域中。小音圈及磁體系統意謂藉由線圈所產生之力係較小的(當將音訊信號施加至揚聲器時)。因此，由於歸因於藉由線圈及磁體系統所產生之較低力的減小之敏感性，可藉由採用較小之活塞區域所產生的在低頻效能中之任何增益可能失去。解決此問題之先前努力已集中於將較強磁體系統及/或較大之信號功率提供至線圈。

本發明之一實施例係一種揚聲器，其具有一框架、一聲音輻射表面及將該聲音輻射表面耦接至該框架以允許該聲音輻射表面相對於該框架進行實質上垂直移動的一懸架。一水平成形物耦接至該聲音輻射表面。該成形物實質上自該聲音輻射表面之一周邊部分水平地向外延伸至與該懸架分離之一周邊部分。一線圈耦接至該水平成形物之該周邊部分。此使得該線圈之安裝位置能夠向外移動得更遠，藉此實質上增加藉由該線圈所橫跨之大小或面積。結果，實現一較大線圈及磁體總成，同時維持該聲音輻射表面之相同活塞區域。此實現一揚聲器之設計，該揚聲器具有用於相對小的後腔殼中之相對小的活塞區域，但可具有改良之效能。

在一實施例中，該水平成形物之該周邊部分為完全平坦的，且該線圈附接至該平坦周邊部分之底面。在另一實施例中，該水平成形物之該周邊部分具有一L形狀，該L形狀包括一水平區段及一鄰接之垂直區段。在彼狀況下之該線圈可附接至該垂直區段。在又一實施例中，該水平成形物具有形成於其中之多個孔，在恰好位於該懸架後方的一空間與恰好位於該聲音輻射表面後方的一空間之間存在穿過該等孔之氣流。此可改良該揚聲器內部之氣流，藉此改良揚聲器敏感性。另外，此通風亦可幫助在繁重之使用期間(諸如)在較高之功率位準下冷卻該線圈。該水平成形物可由亦可充當至該線圈之另一散熱片的金屬製成。

上述概要並不包括本發明之所有態樣之詳盡清單。預期本發明包括可自上文所概述之各種態樣之所有合適組合實踐的所有系統及方法，以及在下文之實施方式中所揭示及在本申請案所申請之申請專利範圍中特別指出的系統及方法。此等組合具有未在上述概要中特定敍述之特定優點。

在隨附圖式之諸圖中藉由實例而非藉由限制來說明本發明之實施例，在該等圖式中，相似參考指示類似元件。應注意，在本發明中對本發明之「一」或「一個」實施例的參考未必為對同一實施例的參考，且其意謂至少一個。

在此章節中，應參看附加圖式來解釋本發明之若干較佳實施例。每當未清楚界定實施例中所描述之零件的形狀、相對位置及其他態樣時，本發明之範疇並不僅限於所示之零件，其意謂僅用於說明之目的。又，儘管闡述眾多細節，但應理解，可在無此等細節的情況下實踐本發明之一些實施例。在其他例子中，尚未詳細展示熟知之結構及技術以便不會混淆對此描述之理解。

圖1為揚聲器之角視圖，該揚聲器具有具平坦周邊部分之水平成形物。該揚聲器建置至框架3中，框架3可具有用於揚聲器殼之典型材料(諸如，塑膠)。框架3可為揚聲器殼或盒之部分，該揚聲器殼或盒之揚聲器後腔被認為係相對小的(例如，在約0.5 cm³ 至2 cm³ 之範圍中)。然而，此處所描述之概念無需限於後腔係在彼範圍中的揚聲器殼。如圖7中所見，此揚聲器可為整合於消費型電子器件2(諸如，智慧型電話)內之免持聽筒單元，使用者可藉由該器件經由無線通信網路與通信器件4之遠端使用者進行通話；在另一實例中，揚聲器可整合於平板電腦之外殼內。此等僅為可使用揚聲器之兩個實例。

聲音輻射表面5(或如一般地使用之「錐形物」)藉由懸架6而耦接至框架3。該錐形物可為平板，或其可為圓頂；後者有可能重量較輕但可提供較不高之頻率效能(對於相同區域大小而言)。懸架6允許聲音輻射表面5相對於固定之框架3進行實質上垂直移動，該移動係在實質上上下方向上或亦稱作向前-向後方向。懸架6可為任何可撓性材料，諸如發泡體或橡膠或由具有足夠可撓性以允許聲音輻射表面移動以便產生聲學波或聲波之熱成形塑膠製成的膜。對比而言，聲音輻射表面可為更具剛性或較小可撓性的，以更有效地產生高頻聲學波。在一例子中，懸架6為單件可撓性膜之外部部分，且錐形物(聲音輻射表面5)包括可附接至可撓性膜之內部部分的剛性板或圓頂。此可藉由直接將錐形物膠合至可撓性膜之頂面來完成；或者，可直接將錐形物結合至水平成形物7之內部部分的頂面而接近於可撓性膜被結合之處。亦可將懸架6視作環形圍繞物，該環形圍繞物沿聲音輻射表面5之周邊部分附接至聲音輻射表面5。懸架6亦可用以在揚聲器之操作期間使聲音輻射表面5維持為相對於輻射表面5之中央垂直軸線處於實質對準。此對準亦用以防止移動線圈8受到磁體系統之壁的阻礙。

揚聲器亦具有水平成形物7，其中已自通常纏繞有音圈之習知音圈成形物借用此術語。儘管水平成形物7耦接至聲音輻射表面5，但當然其在結構方面不同於習知音圈成形物。詳言之，其可為具有位於其中之中央開口的平板(如在圖3之俯視圖中最好所見)，其實質上自聲音輻射表面5之周邊部分水平地向外延伸至與懸架6分離之周邊部分。此可在圖1以及在圖2中清楚看見。水平成形物7實質上自聲音輻射表面5之外部邊界部分或表面部分水平地向外延伸，如圖2中所見。聲音輻射表面5或錐形物可為平板，或其可為已附接至水平成形物7之環形部分之頂面的圓頂。圖3中描繪圓頂型輻射表面5，其中輻射表面5附接至水平成形物7之頂面。

返回參看圖1，可將水平成形物7之周邊部分視為與懸架6分離；線圈8(亦稱作音圈)耦接至此周邊部分，如所示。儘管未展示，但線圈8具有至一對端子(經由該對端子接收輸入音訊信號)之電連接，回應於接收到輸入音訊信號，線圈8產生與藉由磁體總成10所產生之磁場相互作用的改變磁場，以用於驅動揚聲器。線圈8可為預纏繞之線卷單元，一般而言，該線卷單元已被成形以符合磁體總成10中的間隙之形狀(在此實例中為實質上正方形或矩形形狀)。水平延伸部經設計成相對於線圈附接物(其可近似處於聲音輻射表面5之周邊處)之習知位置產生藉由所附接之音圈8所橫跨的大小或面積的大量增加(見圖2)。亦應注意，可使水平成形物7之周邊部分稍向下成角度(亦即，遠離懸架6之底面)，或甚至稍向上成角度，但在兩種此等狀況下，成形物7將仍被視為實質上水平地向外延伸，此係因為其將仍使大量面積增加服從於所附接之線圈8。

水平成形物7可由任何合適輕量但為剛性之材料製成，以便使具有聲音輻射表面5之懸置組合的重量保持為最小值，以實現較大之效能及效率。一實例材料為鋁合金。儘管水平成形物7並非如此薄以致於在揚聲器之操作期間彎曲，但為達成減小之重量，亦可將水平成形物7製得較薄。其他合適之材料包括鈦及陶瓷，可使鈦與陶瓷兩者足夠輕量但為剛性。用以減小成形物7之重量的另一技術係給予成形物7如諸圖中所示之具有中央開口的基本上環形形狀(而非實心形狀)。在成形物7接合至聲音輻射表面5、懸架6及線圈8之前，可將成形物7製造為單獨件。

在一實施例中，可將水平成形物7視為以如下方式將線圈8剛性地連接至錐形物5：藉由線圈8(之閉環)橫跨之面積大於錐形物5的實心面積。

為完成諸圖中所描繪之揚聲器的示意圖，將揚聲器磁體總成10固定至框架3。在此狀況下之磁體總成10包括藉由頂板及底板而被夾之永久磁體。此提供氣隙，其中線圈8被接收以用於在其中自由移動(如諸圖中所描繪)。可提供足夠強之磁通量的其他磁體總成(在線圈之經合適成形之氣隙內)係可能的。

在圖1至圖3中所描繪之實施例中，如所示，水平成形物7之周邊部分為完全平坦的，其中線圈8附接至平坦周邊部分之底面。線圈8可為預纏繞之線圈總成(其包括藉由漆或其他黏著材料而固持於其預期位置的線卷)，其可在水平成形物之周邊部分處直接結合至水平成形物之底面。將線圈8附接或形成於此固定位置中(相對於水平成形物7)的其他方式係可能的。

圖1至圖3亦展示本發明之另一實施例，其中水平成形物7具有形成於其中之多個孔或開口，在恰好位於懸架6後方的空間與恰好位於聲音輻射表面5後方的空間之間存在穿過該等孔或開口的氣流。參見圖3之位於彼等兩個空間之間的氣流之示意圖。在所示之實施例中，該等孔以使鄰近指狀物彼此分離之凹口或缺口的形式形成於成形物7之周邊的外部邊緣處，且其中線圈8已安裝至此等指狀物之底面。作為所示之指狀物配置之一替代例，該等孔可形成於外部邊緣之稍向內處。在兩種狀況下，此等孔改良揚聲器內部之氣流，此可改良揚聲器敏感性。此外，該等孔可幫助冷卻線圈，藉此允許揚聲器在較高之功率位準下及以較長之操作時間間隔極好地執行。

現參看圖4至圖6，展示本發明之另一實施例，其中水平成形物7具有L形狀周邊部分而非平坦周邊部分。在此狀況下之線圈8可附接(例如，直接結合)至L形狀之垂直區段，而L形狀之水平區段可實質上與圖1至圖3之實施例的平坦周邊部分相同。可藉由僅將圖1至圖3之水平成形物7之指狀物的末端向下彎曲成圖5至圖6中所描繪之L形狀來製造此實施例。此實施例可允許將線圈8在磁體總成10的間隙內定位得較深。另外，此實施例可允許容易地將線圈纏繞於水平成形物7之周邊部分的垂直區段，從而允許將成形物7用於形成線圈之形狀。將接著藉由塗覆合適之黏著劑或漆而將線圈固定於適當位置。此實施例之其他態樣可實質上類似於針對圖1至圖3之實施例所描述的態樣，包括在此狀況下已形成於水平成形物7之L形狀部分中的每一者之外部邊緣或拐角處的孔。

根據本發明之一實施例的揚聲器可具有水平成形物7，水平成形物7為單獨件，且懸架6及聲音輻射表面5附接至水平成形物7，如諸圖中所提出。詳言之，懸架6可為膜，其在框架3上具有外附接面積且在水平成形物7之頂面上具有內附接面積(見圖4)。可由此將懸架6視為錨定至框架3。另外，該膜可延伸跨越成形物7之整個頂面且(例如)一直沿成形物7之環形部分附接至頂面(如圖4以及圖1中所描繪)。詳言之，可沿整個環形部分將膜之底面膠合至成形物7之頂面。相對剛性之板或圓頂可附接(例如，直接膠合)至膜之頂面，該板或圓頂具有與成形物7之環形區域同延的周邊。此可見於圖3中，其將水平成形物7之環形區域展示為成形物7之頂面，該處已附接聲音輻射表面5及懸架6。

如圖1中所見，水平成形物7實質上自可附接有懸架6之處水平地向外延伸至周邊部分(見圖2)。附接有線圈8之處係在水平成形物7之此周邊部分處，藉此允許線圈8之大小或面積實質上大於圖2中所描繪的習知線圈附接位置。當然，應理解，亦將使磁體總成10較大，以便將間隙定位成與所附接之線圈8成垂直對準(見圖1)。在此配置中，亦應注意，結果，水平成形物7之周邊部分實質上垂直地位於懸架6之懸置區域下方，其中彼區域處於懸架6附接至成形物7所在的區域與懸架6附接至框架3所在的區域之間。此可清楚地見於圖3之側視圖以及圖5之側視圖中，其中據稱線圈8完全位於懸架6「之下」。線圈8之此定位亦允許在恰好位於懸架6之下之空間與恰好位於聲音輻射表面5後方之空間之間的氣流穿過可形成於成形物7之周邊部分中的一或多個孔(見圖3及圖5)。

一種製造上文所描述之揚聲器且詳言之包括懸架6、聲音輻射表面5、水平成形物7及線圈8之總成的程序可如下進行。可將線圈8獲得作為預纏繞單元，接著沿水平成形物7之周邊部分將其緊固至水平成形物7之底面。作為一替代例，水平成形物可具有L形狀周邊部分，使得可替代地將線圈8緊固至垂直區段(例如，纏繞於垂直區段，且接著經緊固，以與成形物7形成單一件)。又，可已將孔或開口切割至成形物7之周邊中(例如，根據諸圖中所描繪之多指狀配置)。接下來，沿成形物7之環形部分將聲音輻射表面5(其可為剛性板或圓頂)附接至成形物7之頂面。同時或恰好在之前或恰好在之後，亦在水平成形物7之環形部分中將懸架6之內區域附接至水平成形物7之頂面。

在上文之製造程序中，成形物7可已製造為與錐形物(聲音輻射表面5)分離的零件。然而，作為一替代例，可將成形物7及聲音輻射表面5製造為單一件(例如，製造為其中不具有中央開口的實心板)。可自諸如鋁合金(或其他合適輕量但為剛性之材料)的實心材料薄片銑削、切割或壓印此成形物-錐形物元件。應注意，在此狀況下，將不存在所提及之環形部分(在成形物7中)，且成形物7之中央區域將固有地提供聲音輻射表面之大部分有效活塞區域。製造程序將另外保持相同，包括將懸架6附接至成形物-錐形物元件之頂面(在周邊邊緣向內處)的操作。

儘管已在隨附圖式中描述及展示了某些實施例，但應理解，此等實施例僅說明而非限制廣泛之本發明，且本發明並不限於所展示及描述之特定構造及配置，此係因為一般熟習此項技術者可想到各種其他修改。舉例而言，儘管圖式將磁體系統、線圈及水平成形物中之間隙展示為皆具有基本上相同之矩形或正方形形狀，但一替代例可為實質上橢圓形或卵形形狀或甚至為圓形形狀。該描述由此將被看作具有說明性而非限制性。

2．．．消費型電子器件

3．．．框架

4．．．通信器件

5．．．聲音輻射表面/錐形物

6．．．懸架

7．．．水平成形物

8．．．移動線圈/音圈

10．．．揚聲器磁體總成

圖1為揚聲器之角視圖，該揚聲器具有具平坦周邊部分之水平成形物。

圖2為圖1之實施例之俯視圖。

圖3為圖1之實施例之側視圖。

圖4為根據本發明之另一實施例之揚聲器的角視圖，其中水平成形物之周邊部分具有L形狀。

圖5為圖4之實施例之側視圖。

圖6為圖4之實施例之俯視圖。

圖7描繪可實施本發明之一實施例之消費型電子器件的兩個例項，其通常指定小後腔揚聲器。

3．．．框架

5．．．聲音輻射表面/錐形物

6．．．懸架

7．．．水平成形物

8．．．移動線圈/音圈

10．．．揚聲器磁體總成

Claims (24)

1. 一種揚聲器，其包含：一框架；一聲音輻射表面；一懸架，其將該聲音輻射表面耦接至該框架以允許該聲音輻射表面相對於該框架進行實質上垂直移動；一水平成形物，其係為一具有一中央開口的單獨件，該中央開口係藉由結合有該聲音輻射表面之一環形部分來定界，該水平成形物實質上自該聲音輻射表面之一周邊部分水平地向外延伸至與該懸架分離之一周邊部分；及一線圈，其耦接至該水平成形物之該周邊部分。
2. 如請求項1之揚聲器，其中該懸架包含一環形圍繞物，該環形圍繞物沿該聲音輻射表面之一周邊部分附接至該聲音輻射表面。
3. 如請求項1之揚聲器，其中該懸架係用以使該聲音輻射表面維持為相對於該輻射表面之一中央垂直軸線處於實質對準。
4. 如請求項1之揚聲器，其中該懸架比該聲音輻射表面更具可撓性。
5. 如請求項1之揚聲器，其中該懸架為一單件可撓性膜，且其中該聲音輻射表面包含附接至該水平成形物之該環形部分的一剛性板或圓頂。
6. 如請求項1之揚聲器，其中該框架為一揚聲器殼或盒之部分，該揚聲器殼或盒之揚聲器後腔係在約0.5cm³ 至2 cm³ 之範圍中。
7. 如請求項1之揚聲器，其進一步包含一揚聲器磁體總成，該揚聲器磁體總成具有接收有該線圈之一氣隙。
8. 如請求項1之揚聲器，其中該水平成形物之該周邊部分為完全平坦的，其中該線圈附接至該平坦周邊部分之底面。
9. 如請求項1之揚聲器，其中該水平成形物之該周邊部分具有一L形狀，該L形狀包括一水平區段及一鄰接之垂直區段，其中該線圈附接至該垂直區段。
10. 如請求項1之揚聲器，其中該水平成形物具有形成於其中之複數個孔，在(a)恰好位於該懸架後方的一空間與(b)恰好位於該聲音輻射表面後方的一空間之間存在穿過該複數個孔之氣流。
11. 如請求項10之揚聲器，其中該環形部分係定位成在該複數個孔之向內處。
12. 如請求項11之揚聲器，其中該聲音輻射表面為結合至該環形部分之一頂部的一單獨件。
13. 如請求項1之揚聲器，其中該成形物具有形成於其周邊部分中之複數個指狀物，其中該線圈係以如下方式結合至該複數個指狀物：保持未覆蓋該等指狀物之間的一些開放區域。
14. 如請求項13之揚聲器，其中該成形物具有一中央開口，該中央開口係藉由經定位成在該複數個指狀物之向內處的一環形部分來定界。
15. 一種揚聲器，其包含：一框架；一聲音輻射表面；一懸架，其將該聲音輻射表面耦接至該框架以允許該聲音輻射表面相對於該框架進行實質上垂直移動；一水平成形物，其附接有該懸架及該聲音輻射表面，該水平成形物為一具有一中央開口的單獨件，該中央開口係藉由結合有該聲音輻射表面之一環形部分來定界，該水平成形物實質上自該懸架附接至該水平成形物之處水平地向外延伸；及一線圈，其係以該線圈所橫跨之面積大於該聲音輻射表面之面積的方式，附接至該水平成形物之一周邊部分。
16. 如請求項15之揚聲器，其中該水平成形物之該周邊部分實質上垂直地位於該懸架之一懸置區域下方，該懸置區域處於(a)該懸架附接至該成形物所在的一區域與(b)該懸架附接至該框架所在的一區域之間。
17. 如請求項15之揚聲器，其中該水平成形物具有形成於其中之複數個孔，該複數個孔位於該懸架附接至該成形物所在之一區域的向外處。
18. 如請求項15之揚聲器，其中該懸架之一底面直接結合至該成形物之一頂面，且其中該成形物為與該聲音輻射表面分離之一零件。
19. 如請求項15之揚聲器，其中該水平成形物之該周邊部分 具有一L形狀，該L形狀包括一水平區段及一鄰接之垂直區段，其中該線圈附接至該垂直區段。
20. 如請求項15之揚聲器，其中該環型部分係定位成在複數個孔之向內處。
21. 如請求項20之揚聲器，其中該聲音輻射表面為結合至該環形部分之一頂部的一單獨件。
22. 如請求項15之揚聲器，其中該成形物具有形成於其周邊部分中之複數個指狀物，其中該線圈結合至該複數個指狀物但保持未覆蓋該等指狀物之間的開放區域。
23. 如請求項22之揚聲器，其中該成形物具有一中央開口，該中央開口係藉由經定位成在該複數個指狀物之向內處的一環形部分來定界。
24. 一種揚聲器，其包含：用於輻射聲壓波的構件；用於對準該聲壓輻射構件且允許該聲壓輻射構件進行實質上垂直移動的構件；用於回應於一輸入音訊信號而產生一改變磁場的構件；及用於將該改變磁場的構件剛性地連接至該用於輻射聲壓波的構件，使得藉由該改變磁場的構件所橫跨之面積大於藉由該用於輻射聲壓波的構件所橫跨之一面積的構件，其中該用於剛性地連接的構件係一具有一中央開口的單獨件，該中央開口係藉由結合有該用於輻射聲壓波的構件之一環形部分來定界。