一種超薄平面磁膜全頻揚聲器的製作方法

2024-03-10 19:35:15

本發明涉及揚聲器製造的技術領域，尤其是涉及一種超薄平面磁膜全頻揚聲器。

背景技術：

隨著社會的進步和科技的發展，人民的生活水平越來越高，當前比較流行的智能家居、超薄電視和可攜式音箱等各種電子產品對產品的厚度都提出了要求，在揚聲器的產品結構上，也要求厚度更薄的高性能全頻揚聲器。

動圈式揚聲器是當前世界上運用最廣泛的揚聲器，它是由磁路系統和振動系統構成。磁路系統由上導磁板，磁鐵和下導磁板組成；振動系統由錐形（或球頂）振膜和音圈組成，傳統音圈是導電線圈繞著一個圓柱形狀的骨架上。因此動圈式揚聲器的產品厚度包括了磁路系統和錐形（或球頂）振膜的高度，還有部分的音圈高度。如果動圈式揚聲器想要把產品結構做薄，就只能以犧牲產品性能為條件，比如降低靈敏度，降低功率和提高共振頻率等。但這難以符合當前流行的超薄型電子裝置對高音質和高性能揚聲器的需求。

而傳統的平面磁膜揚聲器，磁路系統只有磁鐵和下導磁板，整體厚度能做得較薄。由于振膜和音圈都是平面型的，厚度本來就很小，因此產品總厚度比較薄。但是由於傳統的平面磁膜揚聲器振膜的振動幅度很小，一般只有0.5mm。振膜的順性只能靠把振膜粘貼在盆架時，由振膜的預緊力和振膜本身的彈性變形來提供。因此振膜的順性很小，諧振頻率很高。這決定了傳統平面磁膜揚聲器雖然厚度很薄，但只能作為高頻揚聲器使用。

因此，基於上述的因素，如何設計出一種結構緊湊、厚度薄的全頻揚聲器是本領域的技術人員需要解決的一個技術問題。

技術實現要素：

為了解決現有技術存在的上述問題，本發明提供了一種超薄平面磁膜全頻揚聲器，在傳統平面磁膜揚聲器的基礎上結合動圈式揚聲器機械衝程大、諧振頻率低的優點，設計出一種厚度很薄（≤8mm），而且性能優良的全頻揚聲器，能夠廣泛運用在薄型化的電子裝置上。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種超薄平面磁膜全頻揚聲器，包括振動系統、磁路系統、盆架和吸音棉，所述振動系統和磁路系統收納固定於盆架的內部；所述振動系統包括振膜和平面音圈，所述振膜在中間形成連續內凹結構，所述平面音圈開設有條形孔，所述平面音圈與振膜粘接固定；所述磁路系統包括u形軟鐵和條狀磁鐵，所述條狀磁鐵位於u形軟鐵的上方，並位於條形孔的下方；所述u形軟鐵與盆架注塑連接；所述吸音棉粘接在u形軟鐵的底面。

本發明的超薄平面磁膜全頻揚聲器採用結構緊湊的超薄創新設計，在其結構中，振膜在中間形成連續的內凹結構，同時平面音圈開設有條形孔，用以確保振膜振動時可以穿越條狀磁鐵，保證在磁路中滿足全頻揚聲器的振動衝程；由於平面音圈厚度只有0.1mm，振膜厚度為2.9mm，所以整個振動系統的厚度只有3mm；而且，由於沒有傳統動圈式揚聲器的上導磁板，整個磁路系統可以做的很薄，整個磁路系統的厚度只有4mm，在具有全頻性能的同時滿足本發明的超薄結構的設計要求。

另外，u形軟鐵與盆架注塑連接，做成模內注塑的一體設計，不僅可以節約裝配時間，而且裝配精度更高，同時可以避免振膜在上下振動時觸碰到磁鐵的側面。

作為本發明的技術方案的進一步描述，所述振膜包括振動板和環繞所述振動板的折環，所述振膜與折環通過粘結或模內注塑方式進行連接固定；所述振膜通過折環與盆架粘接固定。振動板為剛性材料，折環為柔性材料，二者通過粘結或膜內注塑的方式進行連接固定，能保證結合的牢固性和穩定性。

作為本發明的技術方案的進一步描述，所述振動板向下形成連續方槽，所述振動板的剖面呈方波形。振動板向下內凹形成連續方槽，從剖面圖看具有方波形的結構，這樣的特徵設計是為了讓振動板儘可能靠近條狀磁鐵，同時還需要保證振膜在機械衝程內不會觸碰到u形軟鐵和條狀磁鐵。

作為本發明的技術方案的進一步描述，所述振動板的材質為鋁鎂合金或可塑性高分子材料的一種，所述振動板添設有加強筋。振動板可以採用鋁鎂合金衝壓成型或者採用可塑性強的高分子材料，既能保證振動板質量輕盈，又能保證其有足夠的剛性，同時振動板上增加有加強筋，能增加整體的剛性。

作為本發明的技術方案的進一步描述，所述折環向下凹陷形成內r形的結構，或者向上凸出形成外r形的結構，或者向上兩次凸出形成雙外r形的結構，或者連續向上凸出形成w形的結構；所述折環採用橡膠材料或聚氨酯材料或蠶絲材料製成，所述折環添設有加強筋。

優選地，折環採用向下凹陷形成內r形結構的橡膠材質，通過調整橡膠的軟硬度和折環的厚度，對振動系統的順性進行控制，進而控制諧振頻率。本發明的全頻揚聲器的諧振頻率能保證達到低於200hz，滿足全頻發聲的要求。同時，在內r形的折環中增加了加強筋，可以對摺環的振動模態進行了靈活調整。

作為本發明的技術方案的進一步描述，所述平面音圈包括導電線圈和平面薄膜，所述導電線圈印刷在所述平面薄膜上，所述條形孔開設於平面薄膜中，確保上下振動時可以穿越條狀磁鐵。

作為本發明的技術方案的進一步描述，所述導電線圈包括直線線圈部和彎曲線圈部，所述直線線圈部與連續方槽粘接固定，所述彎曲線圈部粘接于振膜的兩側。其中直線線圈部作為有效線圈，平整粘接在振動板的連續方槽的下表面，在輸入交流信號時進行電-力能量轉換，保證振動板上下振動。

作為本發明的技術方案的進一步描述，所述u形軟鐵在底部開設有透氣孔，所述吸音棉粘附於透氣孔上。

u形軟鐵在底部開設有透氣孔，有效降低振膜在振動時磁路系統中的空氣阻力，有助於增加振動系統的順應性；而吸音棉粘接在u形軟鐵的底面，粘附於透氣孔，則可以有效降低全頻揚聲器工作時空氣急速通過u形軟鐵底部透氣孔的風噪聲。

作為本發明的技術方案的進一步描述，所述條狀磁鐵為長方體的釹鐵硼磁鐵，每一條的條狀磁鐵由3條小方形磁鐵組成。條狀磁鐵用來給平面音圈提供永磁場的，採用高磁能積的磁鐵。優選的，條狀磁鐵為釹鐵硼磁鐵。為了解決條狀磁鐵長度太長不利於生產的問題，本發明的每一條的條狀磁鐵由3條小方形磁鐵組成，使其更易於進行生產。

作為本發明的技術方案的進一步描述，所述超薄平面磁膜全頻揚聲器的整件厚度不超過8mm，滿足全頻揚聲器的超薄結構的設計要求。

基於上述的技術方案，本發明取得的技術效果為：

（1）本發明充分結合動圈式揚聲器和平面磁膜揚聲器的優點，開發出新型的超薄平面磁膜全頻揚聲器，其結構簡單緊湊，採用類似平面磁膜的磁路設計，全高控制在8mm以內；而且將平面音圈粘接在具有特殊形狀的振膜上作為驅動力，使用內r形的折邊設計，保證一定的機械衝程，增加折邊的順性以降低諧振頻率，同時振膜受力均勻，分割振動和搖擺模式少，有效頻域寬，形成超薄的全頻揚聲器(150hz~20khz)，能夠廣泛運用在薄型化的電子裝置上。

（2）本發明提供的超薄平面磁膜全頻揚聲器，u形軟鐵與盆架注塑連接，做成模內注塑的一體設計，減少了揚聲器生產過程中的點膠工序，不僅可以節約裝配時間和人力成本，提高生產效率，而且裝配精度更高，避免漏氣和漏聲的情況出現。

（3）本發明的超薄平面磁膜全頻揚聲器，指向性寬，沒有前腔效應，偏軸響應好；而且阻抗曲線平直，只有很小的感抗和動生阻抗，整體性能好。

附圖說明

圖1為本發明的超薄平面磁膜全頻揚聲器的爆炸分解圖。

圖2為本發明的超薄平面磁膜全頻揚聲器的成品圖。

圖3為本發明的超薄平面磁膜全頻揚聲器的剖面圖。

圖4為本發明的振膜的俯視圖。

圖5為本發明的平面音圈的結構示意圖。

圖6為本發明的平面音圈正極進電流的示意圖。

圖7為本發明的平面音圈負極進電流的示意圖。

圖8為本發明的平面音圈正極進電流時振膜受力的示意圖。

圖9為本發明的平面音圈負極進電流時振膜受力的示意圖。

圖10為本發明的超薄平面磁膜全頻揚聲器的頻響曲線和阻抗曲線圖。

圖11為本發明的折環形成不同形狀的結構示意圖。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將結合附圖和具體的實施例對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施方式。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施方式。相反地，提供這些實施方式的目的是使對本發明的公開內容理解的更加透徹全面。

需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本發明。

實施例1

圖1~圖3分別給出了本實施例的超薄平面磁膜全頻揚聲器的爆炸分解圖、成品圖和剖面圖，結合參考圖1~圖3，一種超薄平面磁膜全頻揚聲器，包括振動系統1、磁路系統2、盆架3和吸音棉4，振動系統1和磁路系統2收納固定於盆架3的內部。其中，振動系統1包括振膜11和平面音圈12，磁路系統2包括u形軟鐵21和條狀磁鐵22。

圖4給出了本實施例的振膜的俯視圖，如圖4所示，在振動系統1中，振膜11為長方形的平板結構，振膜11在中間形成連續內凹結構，其包括位於中間位置的剛性的振動板111和環繞振動板111處於邊緣位置的折環112。剛性材料的振膜11與柔性材料的折環112通過粘結或模內注塑方式進行連接固定，能保證結合的牢固性和穩定性。

需要說明的是，振動板111向下形成連續方槽1111，並不是普通的平板狀結構，其從剖面圖看具有方波形的結構。這樣的特徵設計是為了讓振動板111儘可能靠近條狀磁鐵22，同時還需要保證振膜11在機械衝程內不會觸碰到u形軟鐵21和條狀磁鐵22。

在材質方面，振動板111可以使用金屬片材衝壓成型或者使用可塑性的高分子材料，在本實施例中，振動板111採用鋁鎂合金衝壓成型，這樣既能保證振動板111的質量輕盈，又能保證其有足夠的剛性；另外，振動板111上還添加了一些加強筋，能增加振動板111整體的剛性。

進一步參考圖3，振膜11的折環122可以採用橡膠材料或聚氨酯材料或蠶絲材料製成，同時參考圖11中本實施例的折環形成不同形狀的結構示意圖，其可以向下凹陷形成內r形的結構，或者向上凸出形成外r形的結構，或者向上兩次凸出形成雙外r形的結構，或者連續向上凸出形成w形的結構；在本實施例中，折環122採用向下凹陷形成內r形結構的橡膠材質，通過調整橡膠的軟硬度和折環122的厚度，對振動系統1的順性進行控制，進而控制諧振頻率。在本實施例中，通過調整內r形的折環122，全頻揚聲器的諧振頻率能保證達到低於200hz，滿足全頻發聲的要求。同時，在內r形的折環中增加了加強筋，可以對摺環的振動模態進行了靈活調整。

圖5給出了本實施例的平面音圈的結構示意圖，如圖5所示，作為電-力能量轉化的核心部件，平面音圈12包括導電線圈121和平面薄膜122，其中導電線圈121印刷在平面薄膜122上。平面音圈12開設有條形孔120，平面音圈12與振膜11粘接固定。

需要說明的是，條形孔120是開設於平面薄膜122的中間。在本實施例中，條形孔120為長方形，數量為3個，和條狀磁鐵22的數量相對應，確保上下振動時可以穿越條狀磁鐵22。

而導電線圈121又包括直線線圈部1211和彎曲線圈部1212，直線線圈部1211與連續方槽1111粘接固定，彎曲線圈部1212粘接于振膜11的兩側。其中直線線圈部1211作為有效線圈，平整粘接在振動板111的連續方槽1111的下表面，在進行上下振動時進行電-力能量轉換。

上述本實施例的全頻揚聲器的振動系統1，由於平面音圈12厚度只有0.1mm，振膜11厚度為2.9mm，所以整個振動系統1的厚度只有3mm，符合本發明的超薄結構的設計要求。

繼續參考圖1~圖3，盆架3可以採用塑料或者金屬材料製成，在本實施例中，盆架3為塑料材質，而且與u形軟鐵21注塑連接。盆架3與u形軟鐵21做成模內注塑的一體設計，不僅可以節約裝配時間，而且裝配精度更高，同時可以避免振膜11在上下振動時觸碰到磁鐵的側面。另外，塑料材質的盆架，相對於鐵盆架，可以減小磁路系統的漏磁係數。

在磁路系統2上，u形軟鐵21採用低碳鋼材料，其在底部開設有透氣孔211，吸音棉4粘附於透氣孔211上。需要說明的是，u形軟鐵21在底部開設的透氣孔211，能有效降低振膜11在振動時磁路系統2中的空氣阻力，有助於增加振動系統1的順應性；而吸音棉4粘接在u形軟鐵211的底面，粘附於透氣孔211，則可以有效降低全頻揚聲器工作時空氣急速通過u形軟鐵211底部的透氣孔211的風噪聲。

條狀磁鐵22為長方體的釹鐵硼磁鐵，為平面音圈12提供永磁場，需採用高磁能積的磁鐵。在本實施例中，條狀磁鐵22為釹鐵硼磁鐵，為了形成有效的磁場迴路，相鄰的條狀磁鐵22需要充反磁。同時，為了解決條狀磁鐵長度太長不利於生產的問題，本實施例的每一條的條狀磁鐵22由3條小方形磁鐵221組成，使其更易於進行生產。

由於本實施例的全頻揚聲器，沒有傳統動圈式揚聲器的上導磁板，整個磁路系統2可以做的很薄，整個磁路系統2的厚度只有4mm；在上述的振動系統1介紹中提到，平面音圈12厚度只有0.1mm，振膜11厚度為2.9mm，所以整個振動系統1的厚度只有3mm，加上盆架3和吸音棉4的厚度，整個全頻揚聲器的厚度為8mm，在具有全頻性能的同時滿足本發明的超薄結構的設計要求。

在充分結合動圈式揚聲器和平面磁膜揚聲器的優點，本實施例開發出的這種新型的超薄平面磁膜全頻揚聲器，其結構簡單緊湊，採用類似平面磁膜的磁路設計，全高控制在8mm以內；而且將平面音圈粘接在具有特殊形狀的振膜上作為驅動力，使用內r形的折邊設計，保證一定的機械衝程，增加折邊的順性以降低諧振頻率，同時振膜受力均勻，分割振動和搖擺模式少，有效頻域寬，形成超薄的全頻揚聲器(150hz~20khz)，能夠廣泛運用在薄型化的電子裝置上。

實施例2

圖6和圖7分別給出了本實施例的超薄平面磁膜全頻揚聲器的正極和負極分別進電流的示意圖，以及圖8和圖9分別給出了本實施例的平面音圈正極進電流時和負極進電流時振膜受力的示意圖，結合參考圖6~圖9，當電流從平面音圈12的正極進入時，其電流在平面音圈12內部的流動方向如圖6中的箭頭所示，此時對應的是，在圖8中，整個平面音圈12都會受到向上的安培力，從而帶動振膜11向上運動；當電流從平面音圈12的負極進入時，其電流在平面音圈12內部的流動方向如圖7中的箭頭所示，此時對應的是，在圖9中，整個平面音圈12都會受到向下的安培力，從而帶動振膜11向下運動。

圖10為本實施例的超薄平面磁膜全頻揚聲器的頻響曲線和阻抗曲線圖。如圖10所示，本實施例的有效頻域寬(180~20khz)，spl曲線平滑；而且阻抗曲線平直，具有很小的感抗和動生阻抗。

以上內容僅僅為本發明的結構所作的舉例和說明，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些顯而易見的替換形式均屬於本發明的保護範圍。