预应力振膜

1.一种预应力振膜，其特征是：所述振膜包括与音圈(1-8)连接的刚性振膜框架(1-2)，振膜框架(1-2)上固定有绷紧的预应力薄膜；
所述振膜框架(1-2)的一部分固定在音圈(1-8)上，振膜框架(1-2)的另一部分通过弹性支撑(1-3)与支架(1-4)相连；
所述另一部分为所述振膜框架(1-2)的边缘，通过一个弹性支撑(1-3)与支架(1-4)相连；
所述振膜框架(1-2)的形状为圆形、多边形、锥面、菱锥面、平面、凹面或凸面；
所述薄膜绷紧固定在框架(1-2)的正面或背面；
所述框架(2-2)边缘大于音圈(2-8)的直径，其设有折环(2-3)和定心支片(2-3)两个所述弹性支撑。

预应力振膜
技术领域
[0001] 本发明涉及扬声器、传声器及其振膜，特别是能有效的改善扬声器、传声器频率特性和音质，减少失真，提高扬声器、传声器的灵敏度和清晰度的振膜。
背景技术
[0002] 传统的扬声器如图8所示，主要由折环8-1，振膜8-2，支架8-3，定心支片8-4，导磁板1-5、磁体1-6、导磁柱1-7及音圈1-8等构成。当信号电流流过音圈1-8时，音圈1-8在磁场中受电磁力的作用做运动，音圈1-8与振膜8-2根部相连，带动振膜8-2运动，力从振膜8-2的根部向外传递，作用于其前后的空气，使其发生振动，从而发出声音。现有的扬声器由于磁场不均匀，定心支片8-4的非线性，振膜8-2变形扭曲振动，折环8-1的非线性等因素都会造成重放声音的非线性失真。振膜8-2与音圈1-8相连处受音圈的推动，这个推动力要传递给整个振膜8-2，振膜受到折环8-1的弹性约束和空气的弹性约束，传统扬声器振膜8-2可以看成柔性体，在力的传递过程中自身发生形变、产生共振，局部的小振动发出许多与驱动信号不同的噪音，使得重放声音浑浊不清，失真很大。
[0003] 现有扬声器振膜主要分为两大类：均质薄膜振膜(柔性)和增强结构振膜(准刚性)。图8即是一个典型的电动式扬声器的示意图，这是使用最广泛的扬声器，其振膜采用均质薄膜，这种振膜质量轻，多采用纸、塑料、金属等材料制造。薄膜材料最大的缺陷就是刚性差，易发生扭曲的局部小振动(振颤)，发出许多令人烦恼的噪音。其锥形振膜的根部与音圈相连处是最薄弱环节，中高频振动信号在该处产生严重的扭曲振动，无法有效的将振动向外传递。
[0004] 目前解决以上问题的方法是采用：1、增强结构振膜(准刚性)，通过加筋等方法增强振摸的刚性，该振膜刚性较好但重量较大，灵敏度低。2、另一种增强结构振膜，采用皱折的方法改善刚性，但局部小振动(振颤)依然严重，音质并不好。
[0005] 现有的振膜无论采用何种方式制造，都有个致命的弱点，它的薄膜都是处于自由松弛状态的。自由松弛状态的薄膜在力的作用下容易发生形变，形状稳定性差。对于薄膜来说，如图9所示，其所能承受的拉伸力F1远大于推力F2和弯曲力(扭力)F3(通常在百倍以上)。传统的振膜主要用来传递推力F2和弯曲力(扭力)F3，因此，需要较厚的膜才有一定的刚性，厚膜的质量较大，降低了扬声器的瞬态响应和灵敏度。就算用较厚的膜，力学性能也不好，而且需要做成较深的锥体，这样就使得扬声器无法做得很薄。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于提供一种新型的预应力振膜，其要解决的技术问题是针对传统扬声器或传声器振膜存在的问题，改变振膜所处的自由松弛状态，提高振膜的力学性能，减少振膜受力后的扭曲变形，有效的传递振动力。
[0007] 为实现上述目的本发明采用如下技术方案：一种预应力振膜，包括与音圈连接的刚性振膜框架，振膜框架上固定有绷紧的预应力薄膜。
[0008] 本发明所述振膜框架的一部分固定在音圈上，振膜框架的另一部分通过弹性支撑与支架相连。
[0009] 本发明所述振膜框架的边缘通过一个弹性支撑与支架相连。
[0010] 本发明所述振膜框架的形状为圆形、多边形、锥面、菱锥面、平面、凹面或凸面。
[0011] 本发明所述薄膜可绷紧固定在框架的正面或背面。
[0012] 本发明所述框架边缘大于音圈的直径，其设有折环和定心支片两个弹性支撑。
[0013] 本发明所述扬声器振膜的根部与音圈连接处连接有一个中心盘。
[0014] 本发明所述中心盘的形状为盘状、片状、网格或环状，中心开口绷设有预应力薄膜。
[0015] 本发明所述中心盘的根部与音圈相连接，中心盘的开口与振膜根部粘接成一体。
[0016] 本发明所述预应力振膜绷紧粘贴在菱锥型框架背面上。
[0017] 本发明与现有技术相比，由于采用紧绷的薄膜，利用了薄膜的表面张力，可以用很轻薄的薄膜做出刚性质量比很高的振膜，使得预应力振膜比传统振膜能更有效的传递振动力，其力形变参数(力/位移)可以比后者大得多，薄膜的抗拉强度比其抗弯强度大数百倍甚至上万倍，达到优化扬声器和传声器的频率特性，减少有害振动，提高扬声器和传声器的灵敏度和清晰度，改善音质的目的。预应力振膜振动过程中形状稳定性极好，就像一面绷紧的鼓皮，采用预应力振膜制造的扬声器和传声器频率响应更好，相位失真更小，灵敏度也相应提高。
附图说明
[0018] 图1是本发明的扬声器结构示意图。
[0019] 图1A是本发明具体实施例之一的预应力振膜剖面结构示意图。
[0020] 图1B是本发明具体实施例之一的预应力振膜仰视图。
[0021] 图1C是本发明具体实施例之一的预应力振膜俯视图。
[0022] 图2是本发明的另一种扬声器结构示意图。
[0023] 图2A是图2的俯视图。
[0024] 图2B是本发明具体实施例之二的预应力振膜剖面结构示意图。
[0025] 图2C是本发明具体实施例之二的预应力振膜仰视图。
[0026] 图2D是本发明具体实施例之二的预应力振膜俯视图。
[0027] 图2E是本发明具体实施例之二的预应力振膜变形结构剖面示意图。
[0028] 图2F是本发明具体实施例之二的预应力振膜变形结构俯视图。
[0029] 图3是本发明具体实施例之三的预应力振膜剖面结构示意图。
[0030] 图3A是本发明具体实施例之三的预应力振膜仰视图。
[0031] 图3B是本发明具体实施例之三的预应力俯视图。
[0032] 图4、图5、图6和图7是本发明实施例之一的制造过程示意图。
[0033] 图8是典型的传统扬声器示意图。
[0034] 图9是说明薄膜力学特性的示意图。
[0035] 图10是传统扬声器振膜安装中心盘的示意图。
具体实施方式
[0036] 下面通过具体的实施例并结合附图对本发明作进一步详细的描述。
[0037] 为了便于理解，在描述具体的实施例之前，先对本发明的结构进行一个简单的介绍。
[0038] 图1所示为本发明的一种扬声器，包括与音圈1-8连接的刚性振膜框架1-2，其振膜1-1为一绷紧的预应力振膜，振膜框架1-2上固定绷紧的预应力薄膜。预应力振膜的框架1-2与音圈1-8相连，预应力振膜的边缘通过一个弹性支撑1-3与支架1-4相连，其余部件的功能和连接方式与传统的扬声器相同，支架1-4连接于导磁板1-5、磁体1-6及导磁柱
1-7。
[0039] 如图4、图5、图6和图7所示是本发明实施例之一的制造过程：图4为一张薄膜
1-1，图5为一个刚性的框架1-2，本例中为一刚性的圆环，在圆环框架上涂上胶水，图6将薄膜向四周用力拉伸压在涂有胶水的刚性框架1-2上，待胶水固化后制成如图7的预应力振膜。薄膜1-1与框架1-2的连接方式还可以采用热熔焊接或用一卡环将薄膜夹固；薄膜也可以直接绷紧固定在音圈上。本发明的振膜既可以制成扬声器振膜，也可以制成传声器振膜。
[0040] 如图2所示是本发明的另一种扬声器结构，本实施例中的框架2-2边缘扩展得比音圈2-8的直径大得多，其有两个弹性支撑——折环2-3’和定心支片2-3。薄膜2-1绷紧固定在框架2-2上，形成一张预应力振膜，它还包括一个中心盘2-9；扬声器振膜的根部与音圈2-8连接处粘贴有一个所述的中心盘2-9，该中心盘用来增强振膜根部的径向强度，中心盘粘贴到振膜根部上，取代防尘罩。中心盘可用刚性大的材料制作，可以做成盘状、片状、网格或环状，中心可以开口绷上预应力薄膜。中心盘的根部与音圈2-8相连接(粘接)，中心盘的开口与振膜根部粘接成一体。该中心盘技术也可用于普通的扬声器振膜，如图10所示，图10-3为中心盘，10-2为振膜。其余部件的功能和连接方式与传统的扬声器相同。这种方案适合于制造较大口径的扬声器。
[0041] 如图3所示是本发明具体实施例之三的预应力振膜剖面结构，它是一种个性化的菱锥型预应力振膜，其绷紧的薄膜3-1粘贴在菱锥型框架3-2背面上，其余连接方法与本发明实施例二相同。
[0042] 本发明的扬声器或传声器振膜，其刚性框架上固定着一张绷紧的预应力薄膜，框架的一部分固定在音圈上，振膜通过弹性支撑(折环、定心支片等)与支架相连；音圈的振动力通过刚性的框架传递给整个振膜，刚性框架上绷紧的预应力薄膜的形状稳定性比传统的扬声器振膜好得多，框架可以根据需要设计成各种形状，如圆形、多边形等；锥面、平面和形状各异的凹面、凸面等。
[0043] 用本发明实施例之一的方法，也可以用来制造传声器的预应力振膜。传声器振膜原理与扬声器振膜类似，是将声音引起的空气振动变成振膜的振动，振膜将这种振动传递给线圈，线圈切割磁力线产生信号电流。
[0044] 本发明所述预应力振膜的刚性框架的作用主要有两个：1、将薄膜绷紧，利用薄膜的张力使其强度增大；2、将音圈的振动力传递给整个振膜。图1为最简单的预应力振膜，框架1-2为一个圆环，圆环的顶部将一薄膜绷紧固定其上(就像鼓皮绷紧固定在鼓桶上一样)，圆环的根部与音圈1-8连接，振膜的边缘处粘贴上一个弹性支撑(如折环或定心支片)1-3，弹性支撑外缘与支架1-4相连。对于扬声器来说，当信号电流通过音圈1-8，音圈就会在磁场中上下运动，音圈1-8与振膜的框架1-2固定在一起，绷紧的薄膜1-1随框架1-2和音圈1-8一起振动，推动其后的空气层振动，发出声音。对于传声器来说，声音引起的空气振动带动振膜1-1运动，振膜的运动通过框架1-2带动音圈1-8运动，音圈在磁场中切割磁力线产生信号电流。理想的振膜是刚性无穷大，质量等于零。由于绷紧的薄膜刚性比松弛状态的薄膜大得多，可以用很轻的薄膜做出比传统振膜刚性质量比大得多的新型振膜。