振动板及具有其的扬声器模组、电子设备

技术领域

本发明涉及振动板技术领域，具体而言，涉及一种振动板及具有其的扬声器模组、电子设备。

背景技术

随着科学技术的不断快速发展，消费者对如手机、平板电脑、笔记本电脑、智能音箱等电子产品的需求越来越高。为满足人们对电子产品的需求，提高市场份额，相关厂家对电子产品更新换代的时间间隔在逐渐缩短，以将最新技术更快地融入到电子产品。

相关技术中，为顺应市场需求，电子产品的外观尺寸持续地朝着更小、更薄的方向发展。在空间逐渐减小的条件下，电子产品中的扬声器模组所占用的空间也在逐渐减小。而扬声器模组的构成部件中，振动板的性能在音质的决定中占有很大的分量。

在电子产品中扬声器模组所占用的空间逐渐减小趋势下，如何在有限的空间内设计出性能较佳的扬声器模组，成为本领域电声工程师一个需要持续研究的技术问题。

发明内容

有鉴于此,本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种振动板及具有其的扬声器模组、电子设备。

根据本发明的第一方面，提供一种振动板，包括：第一振膜，边缘设置有环形中空的凸起，凸起合围的中间部分为平面；环形中贴板，中部开设有第一通孔，环形中贴板贴合在中间部分上，中间部分封堵环形中贴板的贴合面上的第一通孔。

优选的是，第一振膜包括固定部与第二振膜，其中，环形中贴板的贴合面贴合固定在固定部；中间部分在第一通孔对应处设置有第二通孔，环形中贴板在第一通孔处连接有第二振膜，第二振膜封堵第一通孔。

上述任一方案中优选的是，固定部与环形中贴板胶粘固定连接。

上述任一方案中优选的是，固定部沿凸起周向延伸设置有等宽度的压紧带。

上述任一方案中优选的是，第一通孔的尺寸根据第二振膜激发状态下高阶模态的频率和第二振膜的材质确定。

上述任一方案中优选的是，环形中贴板为金属板、金属复合发泡材料板、硬度达到设定值的非金属板材中的一种。

本发明实施例的第二方面，提供一种扬声器模组，安装在音视频电子设备上，用于声音输出，该扬声器模组包括可拆卸连接的上壳与下壳，以及安装于上壳与下壳之间的振动板，振动板将上壳与下壳之间的空腔分割为前腔与后腔，振动板为上述第一方面及各优选实施例所涉及的振动板。

上述方案中优选的是，扬声器模组还包括保持架，保持架与下壳固定连接，保持架限定振动板振动的方向。

上述任一方案中优选的是，扬声器模组还包括压紧块，压紧块固定在下壳上，用于压紧第一振膜。

本发明实施例的第三方面，提供一种电子设备，该电子设备设置有上述第二方面以及各优选实施例所涉及的扬声器模组。

基于上述本发明提供的振动板及具有其的扬声器模组、电子设备，通过将中贴板中间设置第一通孔并通过振膜将第一通孔封堵，可以避免添加与前腔连通的如赫姆霍兹共振腔(Helmholtz Resonator，HHR)等声学共振腔，从而可以给后腔腾出更多的空间，进一步提高低频感度；另外可以基于第二振膜的机械共振，可代替原先声学共振腔的作用，改善中高频感度，降低扬声器模组以及电子设备的制造成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1为本发明振动板实施例的结构示意图；

图2为本发明振动板图1所示实施例的A-A剖面结构示意图；

图3为本发明振动板的环形中贴板一优选实施例的侧视结构示意图；

图4为本发明振动板的固定部一优选实施例的侧视结构示意图；

图5为本发明振动板的环形中贴板与第二振膜组装优选实施例的结构示意图；

图6为本发明扬声器模组实施例的结构示意图；

图7为本发明扬声器模组图6所示实施例爆炸结构示意图；

图8为本发明扬声器模组实施例与相关技术中扬声器模组的仿真效果对比图。

附图标记：1-第一振膜；11-凸起；12-中间部分；121-第二通孔；13-固定部；131-压紧带；14-第二振膜；2-环形中贴板；21-第一通孔；3-上壳；31-前腔；4-下壳；41-后腔；5-振动板；6-保持架；7-压紧块；8-侧音孔。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则在说明书的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

对扬声器施加电流时，扬声器音圈上的电流与音圈周围的磁场，音圈骨架沿垂直于第一振膜1或者环形中贴板2的方向做活塞运动。通过活塞运动，振动板在音圈骨架活塞运动方向上进行振动，振动板产生声波并放射出去。

微型扬声器模组包括上壳3、下壳4，振动板5将上壳3与下壳4围成的内部空间分隔开，振动板5的上方形成前腔31，下方为后腔41。在微型扬声器模组中，受系统空间的限制，不可避免地需设置侧音孔8形成侧出音。其中，扬声器模组产生的声音的中频会因为前腔的共振产生一个尖锐的峰值，大大影响人们的听感。目前市场上常用的解决方式是添加与前腔31相连通的声学共振腔。这种方式虽可以有效的改善中频曲线尖锐的峰、谷问题，但是同样不可避免的会影响后腔41的尺寸大小，降低扬声器模组的低频感度。

另外一方面，高频的延伸也是微型扬声器研发人员不断追求的目标。目前本领域技术人员主要从中贴板的材料以及中贴板形状两方面进行研究，具体包括：中贴板的制作选择更轻、更硬的材料；以降低磁路性能为代价在中贴板上增加凸包结构。上述两种方式都会在感兴趣的音频范围内产生一个位于10kHz附近的共振模态，令扬声器模组的高频曲线产生较大的峰、谷波动。但材料的选择会造成生产成本的增加，增加凸包结构影响课内空间。

本发明实施例基于上述相关技术中扬声器存在的缺陷和不足，提供一种振动板，图1为本发明振动板一优选实施例的结构示意图；图2为本发明振动板图1所示实施例的A-A剖面结构示意图；图3为本发明振动板的环形中贴板一优选实施例的侧视结构示意图。如图1至图3所示，该振动板可以包括：第一振膜1与环形中贴板2，其中，第一振膜1边缘设置有环形中空的凸起11，凸起合围的中间部分12为平面；环形中贴板2中部开设有第一通孔21，环形中贴板2贴合在中间部分12上，中间部分12封堵环形中贴板2的贴合面上的第一通孔21。

本实施例中第一振膜1可以是一体模压成型。其中凸起11可以是第一振膜1沿其边缘弯折形成的，凸起11可以是第一振膜1上形成的截面为半圆形的空腔结构。凸起11的首位连通形成与第一振膜1边缘形状匹配的环形。与凸起11连接的在第一振膜1的边缘留有固定边，固定边用于将第一振膜1固定在扬声器的其他结构上。弯折形成凸起11的第一振膜1上形成褶皱花纹，方便第一振膜1的由凸起11围起来的中间部分12在振动形成缓冲。

凸起11合围的第一振膜1的中间部分12上可以是与凸起11的两侧处于同一平面上的振膜结构。在凸起合围的中间部分上可以通过胶粘的形式固定一环形中贴板2。环形中贴板2的中间部分设置有与中间部分12连接凸起11边缘的形状匹配的第一通孔21。本实施例中，中间部分12与凸起11连接并与中贴板2贴合的部分，以及封堵第一通孔21的部分。

第一振膜1可以是高分子材料膜，单位质量小并且韧性强，在振动过程中可以通过自身产生拉伸形变对振动进行缓冲。由于高分子材料制成的第一振膜1的刚性远远小于金属等板材，在第一振膜1受到激发后，第一振膜1与中贴板2配合会产生多个共振模态。其中一种模态是属于活塞运动，和上述相关技术中扬声器模组的振动板表现一致；另外的多种高阶的模态是由第一通孔21所决定的，第一通孔21的尺寸越大，高阶模态频率就会越低。在音频范围内产生的模态数量多，则新型扬声器模组的高频表现就会更平滑。具体的，第一通孔21的尺寸可以根据扬声器模组的型号以及设定的频率范围通过仿真来进行优化。

第一通孔21的尺寸可以根据第二振膜14激发状态下高阶模态的频率和第二振膜的材质确定。其中，第一通孔21的尺寸可以是具体的尺寸数值，例如长为1mm、宽为0.5mm的边角为圆弧的矩形孔，也可以是占中贴板2总面积百分比的比值，例如占中贴板2总面积1/3。第一通孔21的形状还可以是圆形、椭圆形等，本实施例在此对第一通孔21的尺寸、形状不做具体限定。本实施例可以根据不同的频率需求确定使用的振动板的类型，避免对扬声器模组的各个音腔进行空间协调造成的生产成本增加。

在另一些实施例中，图4为本发明振动板的固定部一优选实施例的侧视结构示意图；图5为本发明振动板的环形中贴板与第二振膜组装优选实施例的结构示意图。如图4与图5所示，第一振膜1可以包括固定部13与第二振膜14，其中，环形中贴板2的贴合面贴合固定在固定部13；中间部分12在第一通孔21对应处设置有第二通孔121，环形中贴板2在第一通孔21处连接有第二振膜14，第二振膜14封堵第一通孔21。本实施例中，固定部13用于与环形中贴板2贴合将环形中贴板2固定。固定部13可以包括凸起11以及被环形的凸起11合围形成的中间部分12。

在本实施例中，环形中贴板2上设置有第一通孔21，与第一通孔21的位置、形状、尺寸匹配地，在固定部13上开设有第二通孔121。固定部13与环形中贴板2贴合后第一通孔21与第二通孔121连通，其中，第二通孔121通过第二振膜14封堵。即本实施例中，在第一通孔21与第二通孔121处的通路通过固定在环形中贴板2上的第二振膜14封堵。其中，第二振膜14的制作材料可以是高分子复合材料，具体的材料需要依据产品的具体尺寸和需要调节的频率来调节，在一些具体例中基本上可以是高分子复合振膜或者硅胶。第二振膜14的组成可以是聚醚醚酮膜+阻尼材料膜+聚醚醚酮膜，或者可以是聚醚醚酮材料与阻尼材料混合后形成的膜材。在具体使用过程中，固定部13的制作材料可以与第二振膜14的制作材料不同。

本实施例通过在环形中贴板2的第一通孔21处连接第二振膜14对第一通孔21进行封堵，可以产生一个位于中频的共振峰用来调节扬声器模组的中高频曲线，实现声学共振腔的调节中频的作用。振动板产生多个高阶模态，使得能量分布较为均匀，高频感度得到大幅度提高，进一步拓宽了有效频宽。并且，第二振膜14的设计还可以增加扬声器模组的后腔41的空间，进一步提高扬声器模组的低频感度。

在一些实施例中，固定部13沿凸起11周向延伸可以设置有等宽度的压紧带131。如图4所示，压紧带131围绕上述凸起11且具有一定带宽。本实施例的固定部13通过压紧带131用于固定在扬声器模组的音圈骨架上，使音圈骨架振动时能够将振动传递至振动板，振动板产生声波传送出扬声器模组。本实施例通过将压紧带131设置为与凸起11一体成型结构，可以快速将音圈骨架的振动传递至封闭环形凸起11内侧的中贴板2以及中间部分12上，带动中贴板2与中间部分12进行振动。

在一些实施例中，环形中贴板2可以是环形金属板、环形金属复合发泡材料板、硬度达到设定值的非金属环形板中的一种。在一具体例中，金属环形板可以是铝制板材。铝制板材的密度较小，用于制作环形中贴板2的质量轻；并且铝制板材的刚度较大，不易变形，铝制板材制作中贴板2可以提高扬声器模组的高频宽度。铝制板材为非磁性材料，对音圈的磁感应没有影响，避免了对音圈的干扰。

在另一具体例中，环形中贴板2还可以是铜制板材，以及三明治结构复合材(AXF)系列材料板等。本实施例中，AXF的一种可实现方式可以是以铝板、发泡材夹层、铝板的顺序组成的三层结构板材。其中，铝板可以作为蒙皮结构粘贴到发泡材夹层上，形成AXF。AXF系列材料板具有强力学性能，并且整体密度低于金属板材，在保障环形中贴板2正常使用前提下还可以降低装置整体的重量。

本实施例中“设定值”可以根据制作环形中贴板2采用的材料确定，即不同材料制成的环形中贴板2中设定值不同，其杨氏模量要大于振膜，设定值可以是10GPa及以上。

基于相同的设计思路，本发明实施例的第二方面提供一种扬声器模组，该扬声器模组可以包括可拆卸连接的上壳3与下壳4，以及安装于上壳3与下壳4之间的振动板5，振动板5分割上壳3与下壳4之间的空腔为前腔31与后腔41，其中，振动板5可以包括上述第一方面及任意一实施例中所涉及的振动板5。相关技术中，扬声器模组高频的表现是取决于其中贴的分割振动模态，以曲线行驶表示高频的表现，往往会和出音口的驻波效应重合产生较大的峰和谷，而新型扬声器模组的设计由于振动板多个高阶模态的产生，使得能量分别较为均匀。

图8为本发明扬声器模组实施例与相关技术中扬声器模组的仿真效果对比图，在图8中，实曲线为本发明实施例的扬声器模组的高频表现，虚线为相关技术中的扬声器模组的高频表现。竖向坐标表示声压级(SPL)横向表示频率。通过图8中实曲线与虚曲线的走向可知，10kHz之后的表现，通过使用上述第一方面及各个优选实施例的振动板的扬声器，高频感度得到大幅度提高，可以进一步拓宽有效频宽。

基于机械共振的原理，本发明扬声器模组不同于相关技术中的设计，其振动板5中间不完全是中贴板2，振动板5从外沿到内侧中心依次是高分子振膜->铝膜->高分子振膜。由于高分子振膜的刚性远远小于原本的中贴板的刚性，振动板在受激发的状态下会产生多个共振模态。其中，第一模态是属于活塞运动，和相关技术中扬声器模组的振动板表现一致；而更高阶的模态则是由中贴板2上的第一通孔21的尺寸所决定的，第一通孔21的尺寸越大，高阶模态频率就会越低。在音频范围内产生的模态数量多，则新型扬声器模组的高频表现就会更平滑。其具体镂空尺寸可以通过仿真来进行优化。

传统扬声器模组性能往往由于前腔31的共振会在中频产生一个很尖锐的共振峰，对听感造成较大的影响，而一般现在比较常见的调节方式是在前腔31中添加声学共振腔，但是该共振腔的添加往往需要吃掉很大一部分后腔3的空间，造成扬声器模组共振频率上升，低频延伸性下降。与传统扬声器模组不同，本发明实施例的扬声器模组取消了声学共振腔的设计，因此增加了后腔41的空间，使扬声器模组的低频感度得到改善。可以给后腔41分配更多的空间，使扬声器模组的低频感度得到改善，并且封堵在环形第一通孔21上面的第二振膜14可以产生多个高阶模态，使得声波能量分配均匀，高频感度得到大幅度提高，拓宽了有效频宽。

在一些实施例中，扬声器模组还可以包括保持架6、压紧块7，保持架6与下壳4固定连接，保持架6限定振动板5振动的方向。压紧块7固定在下壳4压紧第一振膜1。本实施例可以使扬声器模组结构更加紧凑牢固，提高扬声器模组的结构稳定性。

基于与上述本发明实施例涉及的扬声器模组相同的设计思路，本发明实施例的第三方面提供一种电子设备，该电子设备设置有上述第二方面及各实施例所涉及的扬声器模组。电子设备中设置上述扬声器模组可以减轻电子设备的重量，降低扬声器模组在电子设备中所占据的空间，提高电子设备的发声品质。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。