КОАКСИАЛЬНАЯ АКУСТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2005 года по МПК H04R9/06 

Изобретение относится к области электроакустики, а именно к конструкциям коаксиальных акустических систем с рупорным высокочастотным громкоговорителем, и может быть использовано для высококачественного воспроизведения звука.

Известна коаксиальная акустическая система, включающая диффузор, прикрепленный при помощи гофра и центрирующей шайбы к диффузородержателю, соединенному со звуковой катушкой, магнитную систему, установленный по центру диффузора высокочастотный громкоговоритель с рупором (см. заявка РСТ WO 94/03024, МПК⁷ Н 04 R 9/06, 1994). К недостаткам известной акустической системы можно отнести недостаточно высокое качество воспроизведения звука, обусловленное значительными нелинейными гармоническими искажениями, связанными с нежелательными эффектами от влияния отраженных от наружной боковой поверхности расширяющегося рупора звуковых волн, и от нагрева магнитной системы и звуковой катушки, а также большой вес, обусловленный большой материалоемкостью магнитной системы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является коаксиальная акустическая система, включающая диффузор, прикрепленный при помощи гофра и центрирующей шайбы к диффузородержателю, соединенному со звуковой катушкой, магнитную систему, установленный по центру диффузора высокочастотный громкоговоритель с рупором (см. заявка РСТ WO 95/28065, МПК⁷ Н 04 R 9/06, 1994). К недостаткам известной акустической системы также можно отнести недостаточно высокое качество воспроизведения звука, обусловленное значительными нелинейными гармоническими искажениями, связанными с нежелательными эффектами от влияния отраженных от наружной боковой поверхности расширяющегося рупора звуковых волн, и от нагрева магнитной системы и звуковой катушки, а также большой вес, обусловленный большой материалоемкостью магнитной системы.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи, состоящей в повышении качества воспроизведения звука за счет уменьшения нелинейных гармонических искажений и интенсификации теплоотвода от магнитной системы и звуковой катушки, а также в уменьшении веса акустической системы.

Данная задача решается тем, что в коаксиальной акустической системе, включающей диффузор, прикрепленный при помощи гофра и центрирующей шайбы к диффузородержателю, соединенному со звуковой катушкой, магнитную систему, установленный по центру диффузора высокочастотный громкоговоритель с рупором, на наружной боковой поверхности рупора выполнены ребра, магнитная система выполнена в виде установленных соосно на центральном стержне с основанием и расположенных внутри звуковой катушки кольцевых магнитов с кольцом из магнитопроводящего материала между ними, а высокочастотный громкоговоритель с рупором установлен на обращенном в сторону диффузора торце кольцевого магнита.

В частных случаях использования изобретения полость, имеющаяся под центрирующей шайбой со стороны, обращенной противоположно диффузору, может быть сообщена с атмосферой, и рупор может быть выполнен из материала с высокой теплопроводностью.

Выполнение на наружной боковой поверхности рупора ребер позволяет с одной стороны повысить качество воспроизведения звука за счет уменьшения выбросов и провалов в амплитудно-частотной характеристике (АЧХ), обусловленных влиянием или наложением отраженных от наружной поверхности рупора звуковых волн на звуковые волны, генерируемые непосредственно диффузором в соответствии с частотой тока, протекающего в обмотке звуковой катушки. Как показали наши экспериментальные исследования, влияние отраженных волн существенно только при размещении по центру диффузора расширяющегося рупора. При наличии ребер эффект отражения будет практически исключен в результате гашения ребрами поступающих на наружную поверхность рупора звуковых волн, что также выявлено в результате наших экспериментальных исследований. С другой стороны наличие этих ребер увеличивает теплоотдающую поверхность рупора и, соответственно, интенсифицирует теплоотвод от магнитной системы и звуковой катушки через рупор в окружающую среду. Таким образом, при наличии этого признака за счет совмещения при его использовании одновременно указанных выше функций обеспечивается получение синергетического эффекта, который отсутствует в известных технических решениях.

Выполнение магнитной системы в виде установленных соосно на центральном стержне с основанием и расположенных внутри звуковой катушки кольцевых магнитов с кольцом из магнитопроводящего материала между ними само по себе является известным техническим решением, которое обеспечивает уменьшение веса и материалоемкости, а также установочной глубины, однако при использовании его в заявленной совокупности признаков имеется возможность отвода тепла от магнитной системы не только через основание центрального стержня, но и через оребренный рупор.

Установка высокочастотного громкоговорителя с рупором на обращенном в сторону диффузора торце кольцевого магнита является следствием необходимости размещения рупорного высокочастотного громкоговорителя по центру диффузора, однако при этом имеется возможность выполнения оребренным рупором функции элемента, отводящего тепло от всей магнитной системы.

Сообщение полости, имеющейся под центрирующей шайбой со стороны, обращенной противоположно диффузору, с атмосферой позволяет создать дополнительный приток воздуха для охлаждения магнитной системы, что улучшает теплоотвод, а также уменьшить влияние сжатия воздуха в этой полости при движении его внутрь системы и механические потери подвижной системы, что, в свою очередь, уменьшает нелинейные искажения, вызываемые нелинейным ходом звуковой катушки.

Выполнение рупора из материала с высокой теплопроводностью интенсифицирует отвод тепла от магнитной системы через оребренный рупор в окружающую среду.

На чертеже представлена предлагаемая коаксиальная акустическая система (часть рупора показана без разреза).

Коаксиальная акустическая система, включает диффузор 1, прикрепленный при помощи гофра 2 и центрирующей шайбы 3 к диффузородержателю 4, соединенному со звуковой катушкой 5. Магнитная система выполнена в виде установленных соосно на центральном стержне 6 с основанием и расположенных внутри звуковой катушки 5 кольцевых магнитов 7 и 8 (имеющих противоположное направление полярности) с кольцом 9 из магнитопроводящего материала между ними. На обращенном в сторону диффузора 1 торце кольцевого магнита 8 установлен высокочастотный громкоговоритель (твитер) 10 с рупором 11 (например, экспоненциальной формы), выполненным, предпочтительно, из материала с высокой теплопроводностью, например черненого алюминиевого сплава, на наружной боковой поверхности которого выполнены ребра 12.

В предпочтительном варианте выполнения коаксиальной акустической системы полость 13, имеющаяся под центрирующей шайбой 3 со стороны, обращенной противоположно диффузору 1, сообщена с атмосферой, например, при помощи отверстий 14, выполненных в стенке диффузородержателя 4. Другая полость 15 также может быть снабжена отверстиями 16.

Предлагаемая коаксиальная акустическая система работает следующим образом.

Проходящий через звуковую катушку 5 ток низкой или средней звуковой частоты возбуждает переменное магнитное поле, которое, взаимодействуя с постоянным полем магнитной системы, приводит в движение звуковую катушку 5 и диффузор 1, который, в свою очередь, воздействует на воздушную среду, возбуждая в ней звуковые волны соответствующей частоты. Установленный по центру диффузора 1 высокочастотный громкоговоритель 10 любого принципа действия с рупором 11, улучшающим направленность и повышающим звуковое давление на высоких частотах, генерирует звуковые волны высокой частоты.

Возникающие под раструбом рупора 11 от колебаний диффузора 1 звуковые волны попадают на внешнюю боковую поверхность рупора 11 и вместо того, чтобы отразиться от нее, как в случае гладкой поверхности, и внести нелинейные искажения, гасятся и рассеиваются при помощи выполненных на этой поверхности ребер 12.

При работе акустической системы имеет место нагрев звуковой катушки 5 и, соответственно, нагрев воздуха в области ее размещения, а также магнитной системы. От магнитной системы тепло, помимо отвода через основание центрального стержня 6, эффективно отводится в окружающую среду через развитую оребренную наружную поверхность рупора 11. Такой двухсторонний отвод тепла особенно актуален именно при размещении всей магнитной системы внутри звуковой катушки 5.

Тепло от нагрева звуковой катушки 5 отводится, в том числе, и в полость 13, имеющуюся под центрирующей шайбой 3 со стороны, обращенной противоположно диффузору 1. Через отверстия 14 происходит дополнительный приток воздуха для охлаждения элементов акустической системы. Также при этом имеет место уменьшение нежелательного влияния сжатия воздуха в полости 13 при движении диффузора 1 внутрь системы на характер его перемещения и, соответственно, на характеристики акустической системы.

Таким образом, предлагаемое техническое решение представляет собой неразрывную совокупность признаков, в которой отличительные признаки выполняют одновременно несколько функций, и которые каждый из них может выполнять только во взаимосвязи с другими признаками именно предложенной акустической системы.

Предлагаемая коаксиальная акустическая система позволяет получить высокое качество воспроизведения звука при небольших размерах и весе.

Изобретение относится к области электроакустики, а именно к конструкциям коаксиальных акустических систем с рупорным высокочастотным громкоговорителем, и может быть использовано для высококачественного воспроизведения звука. Коаксиальная акустическая система включает диффузор, прикрепленный при помощи гофра и центрирующей шайбы к диффузородержателю, магнитную систему, установленный по центру диффузора высокочастотный громкоговоритель с рупором. На наружной боковой поверхности рупора выполнены ребра, магнитная система выполнена в виде установленных соосно на центральном стержне с основанием и расположенных внутри звуковой катушки кольцевых магнитов с кольцом из магнитопроводящего материала между ними. Высокочастотный громкоговоритель с рупором установлен на обращенном в сторону диффузора торце кольцевого магнита. Полость, имеющаяся под центрирующей шайбой со стороны, обращенной противоположно диффузору, может быть сообщена с атмосферой, а рупор может быть выполнен из материала с высокой теплопроводностью. В результате повышается качество воспроизведения звука за счет уменьшения нелинейных гармонических искажений и интенсификации теплоотвода от магнитной системы и звуковой катушки, а также уменьшение веса акустической системы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Коаксиальная акустическая система, включающая диффузор, прикрепленный при помощи гофра и центрирующей шайбы к диффузородержателю, соединенному со звуковой катушкой, магнитную систему, установленный по центру диффузора высокочастотный громкоговоритель с рупором, отличающаяся тем, что на наружной боковой поверхности рупора выполнены ребра, магнитная система выполнена в виде установленных соосно на центральном стержне с основанием и расположенных внутри звуковой катушки кольцевых магнитов с кольцом из магнитопроводящего материала между ними, а высокочастотный громкоговоритель с рупором установлен на обращенном в сторону диффузора торце кольцевого магнита.2. Коаксиальная акустическая система по п.1, отличающаяся тем, что полость, имеющаяся под центрирующей шайбой со стороны, обращенной противоположно диффузору, сообщена с атмосферой.3. Коаксиальная акустическая система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что рупор выполнен из материала с высокой теплопроводностью.