小型轻量制造技术

扩展小型轻量级扬声器系统的低音频段再现范围，可以自由调节低音再现曲线特性

【技术实现步骤摘要】
小型轻量、低音再现性能高且设计自由度高的扬声器系统


[0001]本申请涉及声学
，具体地涉及一种小型轻便，低音再现性能高，设计自由度高的扬声器系统
。

技术介绍

[0002]本案开发过程中的考察之一：关于测量方法
[0003]关于用于设计小型轻便的扬声器系统的特性测量，很难掌握构成部件的属性与再现特征之间的相互关系
。
虽然振动测量更直接，但在测量对象与作为扬声器系统起作用的状态之间的关系中，无法按预想进行测量，或者测量作业很麻烦
。
即使用
SPL
测量，也很难观察到具体改进部分的振动方式
。
另一方面，虽然不是直接的，但由于音圈的阻抗特性与物理振动条件相对应，并且容易根据特性估计振动模式，因此能够掌握更客观的状态
。
在理想的扬声器中，由锥体的振幅特性向高音域具有
‑
20dB/Decade
的斜率，因此，从测试样品的特性的图3可以确认，阻抗与振动振幅之间的关系是相关的
。
提高试制
、
测量
、
改进设计以及试制的重复周期数对完成度的进行速度具有决定性影响
。
希望是尽可能接近实时的方法
。
在这一点，阻抗的测量极为有效
。
[0004]本案开发过程中的考察之二：关于抵消音圈绕组电阻的测量，与声音发射直接相关的阻抗的测量在低音域内是有效的
[0005]然而，在小型扬声器的情况下，处于工作状态的音圈的阻抗特性被绕组的电阻和绕组的电感支配，关键的与声音振动对应的阻抗分量无法从通常的阻抗特性中确认
。
在小型扬声器的情况下，由于作为商业价值需求的是低音再现的强度和频率范围，因此，通过减去音圈的直流电阻分量，关于低音域特性，能够相当准确地测量与声音振动对应的阻抗分量
。
结果是，与测量振动的方法相比，能够大幅缩短测量时间
。
此外，还具有在任何使用条件下都能够进行测量的便利性
。
[0006]本案开发过程中的考虑察之三：关于测试样品的阻抗特性
[0007]通过验证声学转换系统的阻抗，能够提高转换系统的设计和改进的验证精度，并显着提高作业效率
。
[0008]本案开发过程中的考察之四：关于阻抗与振动的关系
[0009]在扬声器被穿戴于身体的情况下，阻抗特性会根据本案的扬声器系统与身体的紧密程度而发生较大的变化
。
这种差异难以在通常的阻抗特性中看出
。
这是小型扬声器在低音域的转换效率显著偏低所导致
。
[0010]图1中的
F0、Fm、Fh
是极大点，但在这些极大点的旁边出现极小点
。
阻抗特性的谷值部分为其中音圈相对于磁路的振幅变小的振动模式，峰值部分与谷值相反，是其中音圈相对于磁路的振幅变大的振动模式
。
即，与电机原理相同，这是在电压一定的条件下，负载变轻时电流减小，负载变重时电流增大所导致
。
[0011]关于
Fm
，在磁路和音圈的运动为同相的情况下，音圈的阻抗变小的原因是：由于音圈的振动被添加到磁路的振动中，音圈上的负载增加
。
关于
Fm
，相反地，在磁路和音圈的运
动为反相的情况下，音圈的阻抗变大的原因是：由于音圈的振动被磁路的振动减去，音圈上的负载减小
。
通过利用这种谐振，可以在谐振点附近对输出声压进行加工
。
在小型扬声器系统的情况下，在低音域能量转换效率极低，并且声音发射阻抗处于通过音圈的绕组阻抗进行恒定电流驱动的状态
。
因此，在阻抗变大的
Fm
附近，声音发射能量向大幅增加的方向得以改善
。
在阻抗变小的
Fm
附近，由于音圈和磁铁的振动被相加，因此锥体的振动振幅在增大的方向上得以改善
。
[0012]此外，在哪个频率上设计高效率的再现性能的特征，为了应对所使用的条件，其选择的自由度很重要
。
例如，以牺牲中音低音为代价而以超低音为重点，以牺牲超低音为代价而将中音与中音集中起来以音质的平衡为重点等音质的选择
。
[0013]在小型
、
轻量
、
低成本的必要性条件下，重要的是扩大权衡关系的上限，并且能够自由地设计处于权衡关系的多个要点的自由度
。
在使用负载喇叭的情况下，在比负载喇叭引起的谐振点低的频带中，来自锥体的声音发射和来自负载喇叭的声音发射变为反相而相互抵消，残留失真成分
。
[0014]因此，希望在再现信号处理侧屏蔽该频段
。
如果负载喇叭的谐振
Fh
设置为在比磁路的谐振
Fm
高的频段，则在
Fm
的频带中会成为不希望的再现音质
。
从设计自由的观点来看，两者都可行，在实践中，最好将
Fh
设置为在比
Fm
更低的频段
。
[0015]本案开发过程中的考察之五：关于扩大设计的自由度
[0016]为了提高设计的自由度，小型轻量，并且较大的音圈的驱动力，特别是轻量的磁路这两个项目是最重要的
。
此外，能够频繁重复进行设计环境和改良的基本设计很重要，例如，整体结构使用简单塑料材料的结构体的基于
3D CAD
设计和基于
3D
打印机的试制，特别是磁铁支架和保持它们的磁路弹簧的试制和可重组的结构的反复改良作业等
。
[0017]本案开发过程中的考察之六：关于磁铁
[0018]扬声器自诞生以来就有着悠久的历史
。
如果有磁路
、
音圈
、
锥体和箱体，就能够很容易地制作
。
但是，由于声波是向空间发射的能量，并且虽然频率低但频带宽，因此，不容易详细地掌握频带内的振动现象与发射能量之间的关系
。
或者，在形状
、
尺寸
、
重量在小型化需求达到极限的情况下，从以往的经验的延长线上找到解决方案并不容易
。
特别是关于磁路，为了以最小的质量获得必要的驱动力，磁铁的形状和磁化方法是重要的技术问题
。
[0019]在小型轻量的扬声器系统的开发时，存在这些障碍
。
简单磁化结构必须满足以下两者：能在磁化装置中得到空芯状态下的高磁动势，又能够简单地改善
。
由于环形磁铁的半径方向的磁化装置不是本案的本质故省略说明，但由于是达成解的过程中的最重要技术问题，因此在本案开发之前，试制了在半径方向磁化环形磁铁的装置，并整理根据环形磁铁的尺寸能够简单地制作磁化治具的环境...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
扬声器系统，是以小型轻量为必要条件的便携式或随身佩戴的
、
将作为成品的扬声器作为移动扬声器系统；所述扬声器系统是以音圈
、
磁路
、
锥体
、
边缘体和箱体为主要部件，能够将电信号转换为声音信号的装置；磁铁支架，是支撑作为所述磁路的部件的磁铁的结构体；所述音圈和所述锥体相互固定；所述锥体经由所述边缘体连接到所述箱体；所述边缘体使所述音圈以所述箱体为基准，沿中心轴方向可移动；所述磁路具有磁隙，通过所述磁隙的磁通密度和在音圈中流动的电流，在所述磁路和所述音圈两者产生驱动力；所述磁铁支架和所述箱体通过磁路弹簧连接；所述磁路弹簧为弹性体，使所述磁路以所述箱体为基准在所述音圈的中心轴方向可移动；所述箱体，使所述扬声器系统发出声音发射，在所述箱体内部具有内部空间；所述内部空间在声音发射表面上有所述边缘体和所述锥体，所述空间内部具有所述音圈
、
所述磁路
、
所述磁铁支架和所述磁路弹簧组成的驱动结构，所述内部空间在与外部空间的关系中，通过相当于负载喇叭的管连接；声音发射谐振是以所述箱体为基准位置，依赖于所述边缘体
、
所述锥体
、
所述音圈和所述内部空间组所具有的属性的声音振动谐振；设声音发射谐振频率为
F0
，具有以下述的
Fh
和
Fm
而在比
F0
低的低音域的再现特性的特征：
Fh
是负载喇叭所具有的属性受到影响的谐振频率；
Fm
是依赖于磁路弹簧
、
磁铁支架和磁路组所具有的属性的机械振动的谐振频率；利...

【专利技术属性】
技术研发人员：角元純一，
申请(专利权)人：中山市沁声电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：