[发明专利]具有内悬架和球顶形体的电动换能器

说明书

技术领域

本发明涉及利用又被称为电动换能器或电声换能器的扬声器进行声音再现的领域，扬声器保证将通常由功率放大器提供的电能转化为声能的功能。

背景技术

声能通过振膜进行辐射，振膜的移动引起周围空气的压力变化，其以声波的形式在空间中传播。

在最常见的Rice-Kellog类型的电动换能器中，振膜由活动音圈促动，活动音圈包括螺线管，螺线管由（来自放大器的）电流经过和伸入到由永磁体产生的磁场占据的磁隙中。电流和磁场之间的相互作用产生以名称“洛伦兹力（force de LAPLACE）”已知的作用力，该作用力产生活动音圈的移动，活动音圈借此带动振膜，振膜的振动是声辐射源。

为实施振膜，已设计过许多形式；最常见的是锥形体（其母线可以是直线的或曲线的）和球顶形体，或这两者的结合。

在锥形体的情形中，活动音圈通常固定在实施于振膜中心的开口的周廓上。活动系统的体积和质量相对较大，这使得该类型的结构特别适于实施这样的换能器：其被设计用以需要相对低频但大幅度的振膜振动来再现低音和中音。

在球顶形体的情形中，活动音圈通常被固定在振膜的周沿边部上。活动系统的尺寸和质量可被最小化，这使得该类型的结构特别适于实施这样的换能器：其被设计用以需要高频率和小幅度的振膜振动来再现高音。

无论振膜的形状如何，振膜通常通过周沿悬架被固定在换能器的框架上，周沿悬架除其保持振膜的主要功能之外，通常承担三种功能：

－活动系统（其包括振膜和活动音圈）相对于磁隙的定中心和轴向引导。

－使振膜向息止位置回复，

－产生添加于振膜声辐射的副声辐射。

振膜的定中心及其轴向引导体现悬架的重要功能。实际上，必不不少的是：排除或至少最小化振膜的横向运动（摆动、摇摆），这些横向运动会在振膜所发射的声音信号中产生失真。

如弹簧般作用在振膜上的悬架的复位功能，应被校准以使得谐振频率位于要再现的频率范围的开端中。容易理解的是，为再现高音频，振膜的偏移应较小和悬架应相对较硬。

在锥形振膜换能器的情形下，由于振膜的大行程，因而周沿悬架通常并不足以保证将振膜相对于磁隙的引导。因此，通常使用补充的定中心装置，其尤其是定心支片类型的（参照例如以申请人名义提交的法国专利申请FR 2 667 212）。

在移动小得多的球顶形振膜的情形中，周沿悬架通常足以有效地保证上述的三种功能。这种布局长久就是已知的，参照例如美国专利US 2 242791（Edward C.Wente（爱德华C.温特）/贝尔实验室），其追溯至1948年6月。更近的例子在美国专利申请US 2008/0166010（Stiles及同事）中陈述。

但是在球顶形振膜的情形中，周沿悬架具有多种弊端。

第一弊端在于周沿悬架（在辐射部分，因为其被活动音圈的移动带动运动）与振膜的球顶形主要部分的辐射产生干涉。这种现象对于高频是特别严重的，其中对于某些声频带会观察到对灵敏度是破坏性的反相。具体来说，换能器的响应曲线表现出凹陷和凸起。

第二弊端在于周沿悬架的一部分不是辐射性的，因为该部分通过其外周廓被固定于换能器的框架。更为确切的说，周沿悬架的辐射表面仅占其表观表面的50%，这使膜片的总发射表面相对于其物理表面减小大约1/6（即大约17%）。

第三弊端在于源于振膜大直径的换能器的大的径向尺寸，然而振膜的仅仅一部分是辐射性的。换能器的径向尺寸因为如下因素而更大：

－对于球顶形体固定所必需的周沿悬架的非辐射部分，在球顶形体外部径向地延伸和因此占据从声源的角度来看不可利用的周沿空间；

－悬架的固定需要周沿构件（外骨架），这进一步增大径向尺寸；

－活动音圈的供电利用电线进行，电线在振膜外延伸和需要外骨架设有周沿空间，该周沿空间足够用于安装电线连接端子。

第四弊端在于振膜的结构较不利于在活动音圈内部通过焦耳效应产生的热量的排出。实际上，为允许活动音圈的供电线的连接端子的安装，外骨架通常以电绝缘和热隔绝的材料制成。

已提出过一些解决方案来尝试消除由周沿悬架引起的高音换能器的性能缺陷。例如，美国专利US 5 471 437描述了一种球顶换能器，其中，振膜的环形部分被接纳在球顶形体的内部和还用作球顶形体的内悬架。