扬声器壳体、扬声器及电子设备的制作方法

1.本发明涉及扬声器技术领域，特别涉及一种扬声器壳体、扬声器及电子设备。


背景技术：

2.随着科技的发展，人们对电子设备的性能要求越来越高，而扬声器作为将电信号转换为声波进行播放的部件，其性能好坏对电子设备的性能会有较大的影响。扬声器收容在扬声器壳体内，故壳体材料会影响到扬声器的声学性能。
3.目前，一般使用塑料制备壳体，但该材料形成的扬声器壳体厚度较大，内部声腔容积相对较小，不利于声学性能。因碳纤维具有强度高且重量轻的优点，在扬声器领域也有应用。但碳纤维的应用通常是使用长纤维，将其编织或热压成片材，再与其他材质复合使用。然而，这种材料不适于复杂的外壳结构，使用受限。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种扬声器壳体，通过采用短纤维与塑胶材料注塑成型扬声器壳体，旨在保证扬声器壳体的结构强度和声学性能的同时扩大适用范围。
5.为实现上述目的，本发明提出的扬声器壳体中的至少部分壳体的材料为塑胶材料和短切碳纤维的混合物，所述扬声器壳体的该至少部分壳体为注塑成型结构。
6.可选的实施例中，所述短切碳纤维的长度范围为0.2mm～4mm。
7.可选的实施例中，所述短切碳纤维在所述扬声器壳体的材料中的占比范围为10％～40％。
8.可选的实施例中，所述塑胶材料为聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯及聚苯硫醚中的至少一种。
9.可选的实施例中，所述扬声器壳体的拉伸强度大于145mpa，冲击强度大于3kj/m2，弯曲强度大于214mpa。
10.可选的实施例中，所述扬声器壳体的谐振频率大于8000hz。
11.可选的实施例中，所述扬声器壳体的热变形温度大于120℃。
12.可选的实施例中，所述扬声器壳体包括上壳和下壳，所述上壳与下壳对应连接，并围合形成容纳腔，所述上壳和/或所述下壳的材料为塑胶材料和短切碳纤维的混合物。
13.本发明还提出一种扬声器，所述扬声器包括：
14.扬声器壳体，所述扬声器壳体形成有容纳腔，所述扬声器壳体为如上任一所述的扬声器壳体；和
15.发声单体，所述发声单体设于所述容纳腔内。
16.本发明又提出一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的扬声器。
17.本发明技术方案的扬声器壳体中的至少部分壳体的材料采用塑胶材料与短切碳纤维的混合物，且该至少部分壳体通过上述混合物注塑成型，相比于长纤维的使用，由于短切碳纤维的尺寸不受限，从而使得应用该混合材料的至少部分壳体的形状也不受限，可以
注塑出结构复杂的扬声器壳体。且，扬声器壳体中的至少部分壳体在其材料中加入短切碳纤维能够显著提升结构强度和抗冲击性能，并能够具有较好的耐高温性能和较高的谐振频率，从而提升声学效果。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
19.图1为本发明应用一实施例的扬声器壳体的扬声器的结构示意图；
20.图2为图1所示扬声器另一视角的结构示意图；
21.图3为图1所示扬声器的爆炸图；
22.图4为本发明扬声器壳体一实施例的注塑件使用的材料的示意图。
23.附图标号说明：
24.标号名称标号名称100扬声器10a塑胶材料10扬声器壳体10b短切碳纤维11上壳20发声单体12下壳
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25.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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。
29.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保
护范围之内。
30.本发明提出一种扬声器壳体10，用于收容扬声器100单体。通过将塑胶材料10a与短切碳纤维10b混合的材料应用到扬声器壳体10中，从而使得扬声器壳体10的结构强度和声学性能提升，并能够不受结构复杂程度的影响，通过注塑成型制备，也便于制备结构复杂的扬声器壳体10。
31.请参照图1和图4，下面将在具体实施例中对本发明提出的扬声器壳体10的具体结构进行说明，在本发明的一实施例中，扬声器壳体10中的至少部分壳体的材料为塑胶材料10a和短切碳纤维10b的混合物，所述扬声器壳体10的该至少部分壳体为注塑成型结构。
32.本实施例中，扬声器壳体10的至少部分壳体通过注塑一体成型，该成型方式可以得到一体结构的壳体，能够从加工方式上提升结构稳定性，并提升加工效率。此处，注塑成型的扬声器壳体10的至少部分壳体的材料为塑胶材料10a和短切碳纤维10b的混合物，该塑胶材料10a为现有的已经在使用的各种塑胶类材料，例如，塑胶材料10a可以为聚酰胺(pa)、聚邻苯二甲酰胺(ppa)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)、聚碳酸酯(pp)、聚丙烯(pc)及聚苯硫醚(pps)中的至少一种。也即，塑胶材料10a可以是单个的聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯或聚苯硫醚，也可以是聚酰胺、聚邻苯二甲酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯及聚苯硫醚中的两两混合，或任意三个混合，或任意四个混合，或任意五个混合，也可以是上述六个材料的混合，在此不做限定。短切碳纤维10b也为现有的材料，是由碳纤维长丝经短切而成，长度尺寸一般小于10mm。可以理解的，碳纤维是一种纤维状碳材料，具有强度高、密度小、耐腐蚀性和耐热性高且导电性好的性能，碳纤维的密度为1750kg/m3，含碳量为95％以上，故而短切碳纤维10b也具备上述的性能。短切碳纤维10b与塑胶材料10a的混合物可以认为是碳纤维增强塑料这种复合材料，此处，将这种复合材料应用于扬声器壳体10上，从而使得扬声器壳体10发挥出短切碳纤维10b的优良性能。
33.此处，扬声器壳体10一般为分体结构，可以设置分体结构中的部分壳体的材料选择塑胶材料10a和短切碳纤维10b的混合物，并通过注塑一体成型，而剩余的壳体部分则为现有的塑胶材料或者金属材料。也可以设置分体结构中的所有壳体的材料为塑胶材料10a和短切碳纤维10b的混合物，并通过注塑一体成型，再组合形成扬声器壳体10。
34.本发明技术方案的扬声器壳体10的材料采用塑胶材料10a与短切碳纤维10b的混合物，且扬声器壳体10通过上述混合物注塑成型，相比于长纤维的使用，由于短切碳纤维10b的尺寸不受限，从而使得应用该混合材料的扬声器壳体10的形状也不受限，可以注塑出结构复杂的扬声器壳体10。且，扬声器壳体10在其材料中加入短切碳纤维10b能够显著提升结构强度和抗冲击性能，并能够具有较好的耐高温性能和较高的谐振频率，从而可以从扬声器壳体10的厚度和重量上进行减薄设置，能提升扬声器壳体10形成的声腔，进而提升声学效果。
35.可选的实施例中，所述短切碳纤维10b的长度范围为0.2mm～4mm。
36.本实施例中，为了获取更好的结构强度，选择短切碳纤维10b的长度范围为0.2mm～4mm，例如，0.2mm、0.5mm、1mm、2mm、3mm及4mm，在该尺寸范围内的短切碳纤维10b更小，能够在与塑胶材料10a混合时分布的更加均匀，从而在注塑成型出扬声器壳体10，在扬声器壳体10内部分布更加均匀，继而保证每一处的结构强度均得到提升，在进行抗冲击实验或者拉伸实验时能够获得更好的效果。
37.可选的实施例中，所述短切碳纤维10b在所述扬声器壳体10的材料中的占比范围为10％～40％。
38.本实施例中，为了尽可能获得较好的结构性能，短切碳纤维10b在扬声器壳体10的材料中的占比不宜过小，也即在与塑胶材料10a复合的材料中的占比，当然，扬声器壳体10的基础材料还是塑胶材料10a，能够保留原有的弹性，故而短切碳纤维10b在扬声器壳体10的材料中的占比不宜过大，因此，设定短切碳纤维10b在扬声器壳体10的材料中的占比范围为10％～40％，例如，10％、20％、30％、40％，从而在具有较好的增强效果的同时，还可以使得扬声器壳体10的基础弹性保留，从而实现更好的整体效果。
39.请参照如下表格1-1和1-2，采用上述的技术方案的注塑成型的扬声器壳体10进行性能测试实验。
40.表1-1
[0041][0042]
表1-2
[0043][0044]
在该实验中，分别使用两种塑胶材料10a作为基底，将短切碳纤维10b的含量分为四种，分别混合后进行注塑成型，注塑条件参照现有的扬声器壳体10注塑条件即可，进行的测试分别有在有缺口和无缺口下的冲击强度、拉伸强度、伸长率、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量以及熔融温度。
[0045]
其中，第一实施例中，扬声器壳体10的材料中的塑胶材料10a为聚酰胺(pa)，且聚酰胺选择的是尼龙6/6的种类，在该材料中增加10％的短切碳纤维10b，短切碳纤维10b的尺寸在0.2mm～4mm之间不等，注塑成型后，扬声器壳体10的形状可以参照图1和图2，对该结构的扬声器壳体10进行测试，得出的在有4mm的缺口下，冲击强度为3kj/m2，在无4mm的缺口下，冲击强度为26kj/m2，拉伸强度为145mpa，伸长率2.0-3.0％，拉伸模量为9000mpa，弯曲强度为215mpa，弯曲模量为7000，熔融温度为275-300℃，性能相比于现有的塑料材质的扬声器壳体10的性能有所提升。
[0046]
而在第二、第三和第四实施例中，其他条件不变，与第一实施例不同的是增加的短切碳纤维10b的占比增加了，分别为20％、30％、40％，由表格中可以看出，随着短切碳纤维10b的占比增加，在有或无4mm的缺口下，冲击强度都逐步提升，拉伸强度逐渐增大，伸长率先增加后减小，拉伸模量、弯曲强度及弯曲模量均逐步提升，熔融温度没变，均保持较好的范围内。
[0047]
而在第五实施例中，选择扬声器壳体10的材料中的塑胶材料10a为聚邻苯二甲酰胺(ppa)，在该材料中增加10％的短切碳纤维10b，短切碳纤维10b的尺寸在0.2mm～4mm之间不等，注塑成型后，扬声器壳体10的形状可以参照图1和图2，对该结构的扬声器壳体10进行测试，得出的拉伸强度为152mpa，伸长率1.0-2.0％，拉伸模量为11032mpa，弯曲强度为214mpa，弯曲模量为8274，熔融温度为302-329℃，性能相比于现有的塑料材质的扬声器壳体10的性能也有所提升。
[0048]
在第六、第七、第八实施例中，其他条件不变，与第五实施例不同的是增加的短切碳纤维10b的占比增加了，分别为20％、30％、40％，由表格中可以看出，随着短切碳纤维10b
的占比增加，在有或无4mm的缺口下，冲击强度都逐步提升，拉伸强度逐渐增大，伸长率有所减小，拉伸模量、弯曲强度及弯曲模量均逐步提升，熔融温度几乎没变，均保持较好的范围内。
[0049]
综合两种塑胶材料10a的性能对比，可以得出在塑胶材料10a为聚酰胺(pa)，且聚酰胺选择的是尼龙6/6的种类，在该材料中增加40％的短切碳纤维10b，短切碳纤维10b的尺寸在0.2mm～4mm之间不等，得到的抗冲击性能、拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量以及弯曲模量等均较好。而塑胶材料10a为聚邻苯二甲酰胺(ppa)，在该材料中增加40％的短切碳纤维10b，短切碳纤维10b的尺寸在0.2mm～4mm之间不等，得到的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量以及弯曲模量等均最好，抗冲击性能略低于尼龙与40％短切碳纤维10b的结合。
[0050]
针对塑胶材料10a与短切碳纤维10b的混合材料的使用，为了进一步体现其强度和模量的优势，还对向塑胶材料10a中加入玻纤材料的混合材料进行性能分析，得到的分析结果如表格1-3和1-4所示：
[0051]
表1-3
[0052][0053]
表1-4
[0054][0055]
如上所示，聚碳酸酯的不同种类的材料分别与玻璃纤维(cf)进行结合，得到的无论是弯曲强度、拉伸强度、拉伸模量还是弯曲模量均远远小于塑胶材料10a与短切碳纤维10b的混合材料注塑成型后的性能，可见将扬声器壳体10的材料使用塑胶材料10a与短切碳纤维10b的混合材料进行注塑，能够具有较为明显的性能优势。
[0056]
可选的实施例中，所述扬声器壳体10的拉伸强度大于145mpa，冲击强度大于3kj/
m2，弯曲强度大于214mpa。
[0057]
可见，塑胶材料10a与短切碳纤维10b的混合物能够达到较好的拉伸强度，且选择拉伸强度大于145mpa，冲击强度大于3kj/m2，弯曲强度大于214mpa的组合，从而使得该扬声器壳体10在受到意外撞击或跌落时，能够保持较好的完整性和抗冲击性能，从而提升扬声器100内部结构的稳定性能。
[0058]
可选的实施例中，所述扬声器壳体10的谐振频率大于8000hz。
[0059]
本实施例中，经过短切碳纤维10b的加入，注塑成型的扬声器壳体10的模量大大增加，使得其固有频率和谐振频率增高，经过结构优化可选择谐振频率大于8000hz的组合，例如，8200hz或8500hz等，相比于现有的高频峰值7000多hz还要高，如此，可以在扬声器100工作时避开这些峰值的频率点，减少尖锐的有害频率点，提升高频效果。
[0060]
可选的实施例中，所述扬声器壳体10的热变形温度大于120℃。扬声器壳体的热变形温度可以大于120℃，例如，125℃、130℃、140℃等，该范围的热变形温度使得扬声器壳体10在发声单体20工作时能够忍耐较高的发热温度，防止受热变形严重，提升扬声器壳体10的结构稳定性和耐高温变形能力。
[0061]
请参照图1至图3，可以理解的，为了方便装配，所述扬声器壳体10包括上壳11和下壳12，所述上壳11与下壳12对应连接，并围合形成容纳腔，所述上壳11和/或所述下壳12的材料为塑胶材料10a和短切碳纤维10b的混合物。
[0062]
可以理解的，容纳腔用于收容发声单体20，可以对发声单体20进行保护。此处，可以将上壳11和下壳12的材料中均加入短切碳纤维10b，故在相同结构强度的要求下，可以将上壳11和下壳12的厚度做的更薄，相比于现有的塑胶件外壳可以形成较大的声腔体积，有效提升了扬声器100的声学性能。此处，上壳11与下壳12的连接方式可以是粘接或者焊接，或者是粘接与焊接同时使用，当然也可以是其他固定连接方式，在此不作限定。可以理解的，上壳11与下壳12围合形成容纳腔，故两者中的至少一者可以形成有容纳空间，另一者盖合于容纳空间的开口，从而保证容纳腔的体积。
[0063]
当然，于其他实施例中，也可以仅设置上壳11和下壳12中的之一的材料为塑胶材料10a和短切碳纤维10b的混合物，而将另一者的材料设置为金属或常规塑胶件。或者是，上壳11和下壳12中的至少一者的部分结构的材料为塑胶材料10a和短切碳纤维10b的混合物。
[0064]
在上述任意一实施例的基础上，可选的，扬声器壳体10还可以包括中壳(未图示)，中壳设于上壳11和下壳12之间，用于固定发声单体20，也可以设置该中壳的至少部分结构的材料为塑胶材料10a和短切碳纤维10b的混合物，从而提高该中壳的结构稳定性和抗冲击性能，提高对发声单体的安装稳定性。
[0065]
请结合参照图1和图3，本发明还提出一种扬声器100，所述扬声器100包括扬声器壳体10和发声单体20，所述扬声器壳体10形成有容纳腔，所述扬声器壳体10为如上任一所述的扬声器壳体10；所述发声单体20设于所述容纳腔内。由于本扬声器100中的扬声器壳体10的具体结构参照上述实施例，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0066]
可知的，扬声器100为将电信号转换为声学信号的装置，其主要部件为发声单体20，发声单体20包括支撑组件、振动系统和磁路系统等部件，其中，支撑组件包括单体壳和设于单体壳的内边缘的导磁板，振动系统包括振膜和音圈，磁路系统包括导磁轭和设于导
磁轭上的中心磁路部分和边磁路部分，边磁路部分间隔围设在中心磁路部分的周缘，边磁路部分和中心磁路部分之间的间隙形成磁间隙。音圈的一端固定于振膜，另一端伸入上述的磁间隙中，在其通入交流电后，会在磁场的作用受力产生上下往复运动，从而带动振膜振动，进而实现发声功能。
[0067]
可选的，下壳12形成有容纳空间，将发声单体20安装于下壳12，再将上壳11与下壳12连接完成组装。此处的下壳12具有安装口和多个环设的安装定位结构，通过短切碳纤维10b的加入，可以实现其容纳空间内形成的单个的凸起或卡固结构，从而满足结构复杂的装配关系的需求，保证安装尺寸的精准度和强度的增强。
[0068]
本发明又提出一种电子设备(未图示)，所述电子设备包括如上任一所述的扬声器100。由于本电子设备中的扬声器100的具体结构参照上述实施例，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0069]
其中，电子设备可以是但并不限于手机、笔记本电脑、平板电脑、个人数字助理(personal digital assistant，pda)、电子书阅读器、mp3(动态影像专家压缩标准音频层面3，moving picture experts group audio layer iii)播放器、mp4(动态影像专家压缩标准音频层面4，moving picture experts group audio layer iv)播放器、可穿戴设备、导航仪、掌上游戏机、虚拟与现实设备、增强现实设备等。
[0070]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。