阅读说明：本技术 带有可卷起的膜片的扬声器 (Loudspeaker with a rollable membrane ) 是由 R.伯斯内克 于 2018-04-05 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于播放声音的移动式扬声器设备(17)。移动式扬声器系统通常具有如下缺点：具有糟糕的音质或需要不容易待运输的装备以用于良好的音质。值得期待的是如下扬声器设备(17),该扬声器设备一方面提供良好的音质,另一方面也能容易运输。迄今这两个要求通常互相排斥。通过能耦联到扬声器设备(17)处的双稳定的或在超过两个状态下稳定的膜片(18)能够实现在扬声器设备(17)的良好的可运输性与良好的音质之间的平衡。双稳定的膜片(18)能够从稳定的运行状态被置于稳定的运输状态中。通过在双稳定的膜片(18)的两个端部处的轻的压力能够将该双稳定的膜片卷起并且由此置于运输状态中。示例性地,双稳定的膜片(18)能够在运输状态下包握柱状壳体(8),这将扬声器设备(17)部分地或完全地包围。(The invention relates to mobile loudspeaker devices (17) for playing sound, mobile loudspeaker systems generally having the disadvantage of having poor sound quality or requiring equipment that is not easily transportable for good sound quality, it is desirable for a loudspeaker device (17) that provides good sound quality on the one hand and can also be easily transportable on the other hand , the two requirements generally being mutually exclusive hitherto, a balance between good transportability and good sound quality of a loudspeaker device (17) can be achieved by a membrane (18) that can be coupled to the loudspeaker device (17) that is bistable or stable in more than two states, the bistable membrane (18) can be placed from a stable operating state into a stable transport state, the bistable membrane (18) can be rolled up and thus placed into a transport state by means of light pressure at both ends of the bistable membrane (18), the bistable membrane (18) can, by way of example, enclose a cylindrical housing (8) in a transport state, which partially or completely encloses the loudspeaker device (17).)

带有可卷起的膜片的扬声器

技术领域

本发明涉及一种用于产生声音的扬声器设备，该扬声器设备带有用于将电信号转换成机械振动的机电的转换器和耦联(koppeln，有时称为联结)到机电的转换器处的膜片。该扬声器设备目的在于，播放声学的事件、例如语言、音乐、电影、声调和诸如此类。此外，该扬声器设备特别针对移动式使用而设计。

背景技术

文献DE 10 2008 047 796 A1描述一种用于播放声音的设备。声音的播放借助于至少一个能部分地被激励以进行横向式振动的薄膜来实现。在此，术语“薄膜”理解为如下材料，该材料可弯曲和/或能绕起和/或能卷起并且该材料至少部分地持久地维持这些特性。为了在使用时保证足够的稳定性，例如提出，借助于框架式结构支撑所述薄膜。然而，薄膜由此部分地失去其柔性。

由Marquis的专利文献US 4 856071已知一种用于扬声器的驱动器，该驱动器不是基于圆形的驱动线圈，而是基于矩形的驱动线圈。所述驱动器使用细长的、矩形的磁体和线圈，而传统的扬声器使用圆形的磁体驱动器和线圈。该专利的优点在于，驱动线圈不必再圆形地卷绕，而是能够被印上在电路板上(印刷电路板：Printed Circuit Board)。尽管有该优点，但这种式样的扬声器仍迄今几乎不在市场上得到承认。显而易见的是，所述优点不足以在市场上建立。

针对移动式扬声器的一种设计由公司ellula已知。该公司提供一种可充气的扬声器(所谓的“热空气”扬声器)。所述结构的缺点是可充气的体积。直到使用者将扬声器充好气为止会持续一定时间。空气的排出或压出也需要无法忽略的力和时间耗费。显而易见的是，该扬声器系统的优点是没有说服力的，因为该扬声器系统迄今同样不能在市场上得到承认。

由于现在的智能手机技术如今能容易实现的是，在居住建筑之外、例如在公园设施或森林中听音乐。仅需已将音乐作为数据存储在智能手机上，或将音乐经由移动式数据连接从互联网取得。由于智能手机可运输地构造，由此少量结构空间供用于扬声器。由此，对于大多数使用者而言主观上不产生听起来良好的音乐。出于该原因，提供了不同的移动式扬声器，所述移动式扬声器应实现良好的音乐播放。关于所述移动式扬声器的重要的要求例如是小的重量和小的体积(由于期望的可运输性)，尽可能长的独立的电流供给和自然同时在音乐播放时良好的音质。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种带有改善的音质的移动式扬声器，该移动式扬声器同时能容易且舒适地运输。

该任务通过本发明根据权利要求1来解决。本发明的有利的改进方案由从属权利要求得出。

本发明设置一种用于产生声音的扬声器设备，该扬声器设备带有用于将电信号转换成机械振动的机电的转换器和耦联到机电的转换器处的膜片。所述机电的转换器能够例如包括震动设备，该震动设备如此实施，使得能够可控制地通过电信号触发震动。就此而言，也能够考虑使用压电机械的元件，所述压电机械的元件将电信号转换成机械运动或机械振动。

由于所述膜片耦联到机电的转换器处，由此所述膜片被激励并且以这种方式从自身放出可被听到的声音。本发明的突出之处在于，所述膜片实施成双稳定的，以便要么占据稳定的运行状态要么占据稳定的运输状态。不同于所述膜片的这两个状态是不稳定的。与在运行状态下相比，双稳定的膜片的空间上的延展在尺寸方面在运输状态下更小。由于所述膜片能够被置于运输状态中(该运输状态小于运行状态)，由此例如能更容易实现将扬声器设备在郊游时进行运输、例如运输到公园中。所述膜片能够即占据两个稳定的状态。一个状态用于移动式声音播放(所谓的运行状态)，另一个状态针对容易的可运输性而设计(所谓的运输状态)。

本发明的一个改进方案设置一种扬声器设备，其中，双稳定的膜片在运输状态中卷起。在卷起的状态下，所述膜片显著更紧凑并且需要明显更小的体积并且由此需要更少空间需求。这非常迎合了良好的可运输性的期望。

在本发明的一个专门的实施方式中，所述双稳定的膜片在运输状态中部分地或完全地包握(umgreifen，有时称为包围)扬声器设备的柱状壳体。在这种情况下，所述扬声器设备包括膜片以及柱状壳体。由于所述膜片能够围绕柱状壳体被卷起，由此所述膜片与该柱状壳体形成一个单元。由此，扬声器设备的所有部件紧凑地联合，能够非常容易地运输，并且由此使丢失双稳定的膜片的风险降低。

在本发明的另一个示例中，所述双稳定的膜片由弹簧钢生产。弹簧钢是如下钢，所述钢相比于其它钢具有更高的强度。弹性作为弹簧钢的突出特性通过带有相应的特性的合金的制造来实现。也就是说，存在针对基于不同合金的弹簧钢的不同的变型方案。膜片的造型也是重要的。在大多数情况下，双稳定的膜片通过辊压获得弧形的横截面。由此，能够影响如下力或者说力耗费，利用所述力或者说力耗费能够将膜片从稳定的运行状态转变到稳定的运输状态中。然而，双稳定的膜片不必必然地拱弯。也可行的是，所述双稳定的膜片在非拱弯的形状下(例如在类似立方体的结构下)实施或平坦地实施。

专门地，所述双稳定的膜片能够如此构造，使得所述双稳定的膜片从稳定的运行状态通过折弯自主地卷起到稳定的运输状态中。通过折弯例如使膜片在稳定的运行状态下的弧形的横截面转变到在折弯部位处的直线的横截面。由此，施加(aufbringen)这样的势能，需要该势能来克服处于稳定的运行状态与稳定的运输状态之间的潜势峰值(Potentialberg)。由于双稳定的膜片除了稳定的运行状态之外(在没有外部影响的情况下)仅具有唯一的另外的稳定的状态、即运输状态，由此所有处于其之间的状态均是不稳定的。由此，当膜片的弧形的横截面在一个部位处受到足够(参照潜势峰值)干扰时，所述膜片例如完全地可再现地卷起到运输状态中。仅通过固定地预设的力耗费便能够将膜片从运输状态中又展开，从而所述膜片占据通常线性的、稳定的运行状态，在该运行状态下，所述膜片卡入(参照下面的“搭扣带”)。

本发明的另一个实施方式设置成，所述双稳定的膜片借助于永磁体固装在柱状壳体处。在此，所述永磁体能够布置在柱状壳体的外侧或内侧处。由此，可实现的是，将膜片简单地固装在柱状壳体处并且也将其简单地又松开。如果永磁体布置在柱状壳体的内侧处，那么所述永磁体向外不可见。当永磁体出于设计的原因可能干扰时，这便能够变得特别重要。

另一个固装变型方案设置成，所述双稳定的膜片通过可脱开的机械连接结构耦联到机电的转换器处。这样的可脱开的机械连接结构能够例如是插接连接结构。搭扣闭锁结构(Klettverschluss，有时称为尼龙搭扣)也能够考虑作为可脱开的机械连接结构。在此，也能够使用夹持连接结构。根据扬声器设备在柱状壳体内的设计方案，有利的能够是，所述固装不是以磁性的方式。在带有永磁体的变型方案中，能够产生干扰磁场，该干扰磁场可能能够妨碍扬声器设备的电子装置或机电的转换器。在这样的情况下，可脱开的机械连接结构能实现膜片到机电的转换器处的耦接，而在此不影响在柱状壳体内部的可能灵敏的电子装置。

此外，在本发明的一个附加的设计方案中设置成，所述机电的转换器垂直于双稳定的膜片定位。如果所述机电的转换器垂直于膜片，那么机械振动或者说机械震动从机电的转换器至膜片的传递是特别有效的。此外，所述定位能实现扬声器设备的对称结构。当扬声器设备在视觉上应特别吸引人地设计时，这便能够特别是有利的。

如果所述膜片除了产生声音以外也用于观察图像，那么本发明的另一个设计方案设置成，所述扬声器设备具有投影装置，利用该投影装置能够将光投影到双稳定的膜片上。所述投影装置在本发明的该变型方案中属于扬声器设备。所述投影装置构造成用于发射光并且照亮膜片。换言之，所述投影装置能够将光投影到膜片上。由此，膜片能够用作为被动的投影面、即如一类银幕。所述投影装置能够例如实施为投影仪，如其能经常在课堂中被找到那样。此外，所述投影仪同样能够如扬声器设备那样相应地小地且可移动地实施。

在本发明的另一个实施方式中设置成，扬声器设备具有用于呈现图像和/或视频的显示装置(例如薄膜-显示装置、电子纸)。在这种情况下，不需要外部的投影装置。在这种情况下，图像或视频能够从扬声器设备的内部的存储器加载或经由通向互联网的移动式数据连接取得。在这种情况下，扬声器设备类似像智能手机那样具有通向移动数据网的发送接收装置。

在本发明的另一个实施方式中，为了产生机械振动或者说机械震动能够设置成，所述机电的转换器实施为压电致动器。压电致动器的核心件例如是压电堆叠，该压电堆叠能够包含经覆层的压电堆叠元件。如果在压电堆叠处施加电压，那么压电堆叠的至少一个空间上的尺寸改变。由此，电信号能够被变换成机械振动。当机械振动不应以磁原理产生时，该实施方式便特别是有利的。由电信号能够直接产生机械振动。

本发明也提供一种用于运行用于产生声音的扬声器设备的方法。借助于机电的转换器通过电信号产生机械振动。在此，机电的转换器能够如在之前段落中阐释的那样实施为压电致动器。机电的转换器与双稳定的膜片耦联，所述双稳定的膜片具有稳定的运行状态或稳定的运输状态。在此，用于耦联到机电的转换器处的双稳定的膜片从运输状态转变到运行状态中，该运行状态在空间上的尺寸方面大于所述运输状态。从运输状态到运行状态中的转变例如通过展开双稳定的膜片来实现。如果想要在关断扬声器设备之后使双稳定的膜片紧凑地收好或与壳体连接，那么在可选的步骤中能够将双稳定的膜片卷起到运输状态中并且与机电的转换器解耦。由此，扬声器设备能够被置于可运输的状态中。此外，结合所描述的扬声器设备所阐释的相同的优点和变型可行方案是适用的。

附图说明

现在借助附上的附图更详细阐释本发明，其中：

图1示出带有固定设备的机电的转换器的半驱动器(四磁体系统(Quadro-Magnet-System，有时称为四声道磁体系统))的示意性的侧视图；

图2示出在带有印上的线圈的电路板上的四磁体系统，

图3示出带有固定设备的四磁体系统的简图；

图4示出在垂直的位置中的机电的转换器的简图；

图5以俯视图示出在柱状壳体中的机电的转换器(包括另外的电子部件)的原理简图；

图6示出带有可松脱的膜片的扬声器设备的原理简图；

图7示出带有展开的膜片的示例性的扬声器设备的简图，该膜片耦联在机电的转换器处；以及

图8示出扬声器设备的简图，其中，双稳定的膜片围绕柱状壳体卷起。

具体实施方式

现在在下面提到的实施例是本发明的特别有利的设计方案。所述实施例描述本发明的其它优点、特征和细节，然而也能够以其它实施方式或特征组合来考虑，而不离开本发明的范围。

图1以简图方式以侧视图示出扬声器设备17的机电的转换器7的驱动器。所述驱动器具有四个永磁体1，因此所述驱动器也被称为四磁体系统5。带有缠绕部的线圈4在中间简单地表明。机电的转换器7具有两个四磁体系统5，如图1中所示出的。与Marquis的方式相反，四磁体系统5包含四个永磁体1，Marquis的方式使用每个驱动器两个磁体。通过使用四个永磁体1省去极靴的使用，所述极靴由于从铁至磁体的过渡损失而被视作为不利的。

为了产生机械振动，通过电信号将线圈4置入振动中。由于线圈4布置在具有两个四磁体系统5的磁体系统中，由此基于感应原理，电流强度的改变感应出线圈4的机械运动。两个四磁体系统5的组合也能够视作“三明治磁体系统”。线圈4与四磁体系统5在图2中的简图中一起示例性地示出。线圈4在这种情况下被印上在电路板上。线圈载体能够例如是被浸渍酚醛树脂或环氧树脂的纸。线圈4在该示例中由红色的铜轨形成，所述铜轨是卷绕部。电路板材料中的缺口负责重量降低。所述缺口例如沿着电路板的中轴线布置。然而在图2中只能看到一个缺口。

在图2中，设置有纯铁2作为用于四磁体系统5的载体元件。载体元件也能够具有塑料，然而纯铁2提供如下优点：加强磁流并且由此改善磁体系统的作用。为了附加地加强该磁流能够设置成，在“高端-变型方案(High End-Variante)”中对纯铁2在如下面处附加地进行打磨或抛光，该纯铁利用所述面触碰永磁体1。在使用纯铁2作为四磁体系统5的载体元件时，永磁体1不必粘接到载体元件处，因为永磁体1的力如此大，使得所述永磁体独自附着在纯铁2处。根据扬声器设备17的设计方案能够使用不同的永磁体1。通常使用N42至N50磁体，因为所述磁体的磁力足够大，从而所述磁体毫无问题地保持附着在纯铁2处。

然而，在图2中示出的永磁体1互相吸引，从而所述永磁体在最短的时间内靠近彼此并且进入接触。换言之，在图2中示出的系统在震动时是不稳定的。永磁体1在震动时不保留在其位置中，而是吸引到一起并且进入接触。因此需要提供固定结构，该固定结构进行防止而使得永磁体1即使在震动时也不离开其位置。图3示例性地示出带有固定设备3的四磁体系统5。固定设备3放置在纯铁2上并且给永磁体1提供缺口。永磁体1位于并由此固定在所述缺口中。此外，固定设备3能够构造成用于，将线圈4保持在三明治磁体系统内并且限定且保证两个四磁体系统5的间距。

固定设备3用作为间隔元件并且能够由铝或塑料生产。其它金属的或陶瓷的材料也能够作为间隔元件。固定设备3能够将上方的和下方的永磁体1保持在正确的间距上并且能够具有附加的孔和螺纹，所述孔和螺纹能实现：三明治磁体系统例如固定在框架或同类物中。用于将线圈固定在四磁体系统5内的固装设备也能够布置在固定设备3处。即利用固定设备3能够调整这两个四磁体系统5彼此的间隙的宽度。如果纯铁2在两个永磁体1上延伸(如在图2和图3中所示出的)，那么由此能够实现扬声器设备17的较小的构造高度。这对于极端扁平的扬声器而言能够是重要的。然而，在这种情况下扬声器设备17的宽度增大。固定设备3能够例如通过铣削来获取。

如果两个四磁体系统5(如在图3中的简图中所示出的那样)装配在一起，那么产生机电的转换器7。所述机电的转换器7在图4中的垂直的位置中能视作为原型机的简图。两个四磁体系统5能够例如通过M3螺纹固装件相互固定，如在图4中所示出的。附加地，能够使用垫圈或垫片，以便调准在这两个四磁体系统5之间的空气间隙。此外，所述螺纹固装件能够被用于将机电的转换器7之后固装在扬声器设备17的柱状壳体8处。带有被印上的线圈的电路板被如此嵌入在这两个四磁体系统5之间的间隙中，使得所述电路板在磁场内能够来回运动。所绘入的双箭头显示电路板线圈在其以交流电流流过时的运动方向6。运动方向6的幅度在该实施例中为约4至5毫米。这些机械振动或者说机械震动在进一步的进程中被传递到双稳定的膜片18上。

机电的转换器7能够布置在扬声器设备17的柱状壳体8内，如图5示例性地示出其。图5示出朝扬声器设备17的示意性的俯视图，其中，示例性地以简图画出扬声器设备17的内部空间。在此，电路板线圈如此设计，使得所述电路板线圈从四磁体系统5中伸出并且通过壳体8处的开口9达到壳体8的外侧。用于双稳定的膜片18的固装元件10处于该处。在该实施例中，固装元件10是永磁体1。

为了线圈4在两个四磁体系统5的空气间隙中不晃动或完全从空气间隙掉出，能够安置另外的固装装置，从而线圈4能够至少部分地不受阻碍地执行其运动。所述固装装置能够例如是定心织网(Zentrierspinne)11。在图5的示例中，另外的电子部件通过壳体8限制地布置在扬声器设备17内。即在该示例中存在放大器电路板12，该放大器电路板带有集成的放大器模块13，无线电天线14，能量缓存15以及无线电和/或充电装置16。无线电装置16能够例如被用于实现移动式蓝牙扬声器。

图6示意性地示出扬声器设备17包括在伸展状态下展开的双稳定的膜片18。所述双稳定的膜片18能够例如由弹簧钢生产并且利用相对小的力耗费例如通过折弯(在所述折弯时，凸状的或者说向外拱弯的区段朝着彼此运动)能够从一个稳定的状态转变到第二个稳定的状态中。图6示出在其运行状态中的双稳定的膜片18。如果扬声器设备17应被激活以用于示例性的音乐播放，则双稳定的膜片18能够经由固装元件10耦接在扬声器设备17处。由此，由机电的转换器7产生的机械振动能够被传递到双稳定的膜片18上。由此，双稳定的膜片18被激励并且将周围的空气置入振动中，这能够由带有相应地健全听力的人们理解作为音乐。

此外，该结构能实现迅速结束音乐播放。在这种情况下，将双稳定的膜片18简单地从扬声器设备17移开。由此，机械振动不再能够传递到膜片18上，从而周围的空气不再能够通过双稳定的膜片18来激励。由此，音乐静下来。

此外，能够设置成，双稳定的膜片18实施为投影面或显示装置。如果双稳定的膜片18实施为投影面，那么外部的投影装置在运行状态下能实现光在双稳定的膜片18上的投影。即例如可行的是，借助于移动式可携带的投影仪将图像或动画显示在双稳定的膜片18上。这能够例如应用在派对中，在该应用的情况下，经由投影仪展现YouTube(优兔)视频。

此外，也可行的是，双稳定的膜片18本身是显示装置。即双稳定的膜片18能够例如实施为或带有OLED薄膜或电子纸。这些技术能实现：双稳定的膜片18足够薄得实施为显示装置。此外，可行的是，经由无线电天线14从移动数据网或本地的WLAN网接收图像或视频，以便将所述图像或视频显示在双稳定的膜片18上。

在这种情况下，双稳定的膜片18与扬声器设备17一起作用为一类移动式电视。在该实施例中，不需要附加的外部的投影装置。除了从WLAN连接或移动数据网中接收图像或视频以外，也能够设置成，图像或视频已经存储在扬声器设备17的内部的存储器中。由此，图像或视频也能够在没有至移动数据网络或WLAN网络的数据连接的情况下显示或放映。

图7示例性地示出扬声器设备17作为原型机的简图，其中，耦联的双稳定的膜片18在运行状态下展开。双稳定的膜片18在该示例中磁耦联到扬声器设备17的壳体8处。在该原型机中，双稳定的膜片18实施为搭扣带，如其在自行车骑手中使用的那样。自行车骑手使用搭扣带来防止，其裤子与自行车链进入接触。

然而在本发明中，双稳定的膜片18用作为用于播放声音的模块。可卷起的双稳定的膜片18能够以不同的大小制造。在图7中示出的双稳定的膜片18具有约2厘米的宽度并且因此仅能够提供相对小的音强。就此而言，对于本发明人而言已知的是，能够制造带有直至25厘米宽度的和直至50厘米长度(如有可能也更大)的双稳定的膜片18。这能实现相比利用仅具有2厘米宽度的膜片产生明显更响的声音。双稳定的膜片18能够由于磁耦联而容易从壳体8移开。

此外，通过将轻的压力施加到双稳定的膜片18的两个端部上能够将所述双稳定的膜片带到卷起。由此，双稳定的膜片18从如图7中示出的运行状态置于如图8中示出的稳定的运输状态中。如果双稳定的膜片18通过将轻的压力施加到两个端部上被带到卷起，则双稳定的膜片18由于弹簧钢特性而相对迅速地卷起。所述特性也在名称“搭扣带”下又找到。

如果双稳定的膜片18被带到卷起，那么能实现：所述双稳定的膜片围绕扬声器设备17的柱状壳体8周围引导。在此，出现双稳定的膜片18围绕柱状壳体8的卷绕。图8示出带有在运输状态下的双稳定的膜片18的扬声器设备17的简图。

也存在如下可行方案，将双稳定的膜片18不可脱开地固装在壳体8或固装元件10处，从而不再能实现双稳定的膜片18和扬声器设备17的空间上的分开。在此，线圈4和膜片18材料配合地相互连接。为了到达到运行状态中，必须将双稳定的膜片18伸展。为了运输将所述双稳定的膜片置于运输状态中，其方式为，通过将压力施加到两个端部上将双稳定的膜片卷起。所述材料配合的连接的优点是：不可能丢失双稳定的膜片18。然而不利的是，双稳定的膜片18不能被更换。

通过双稳定的膜片18能够有意义地提升(erweitern)扬声器设备17。由此，音乐能够在更好的音质下播放。由于膜片18双稳定地实施，由此还能实现将双稳定的膜片18置于实用的运输状态中。成果是如下扬声器设备17，该扬声器设备提供良好的音质并且同时能够容易运输，即是非常可移动的。

文献DE 10 2008 047 796 A1公开薄膜作为用于面式扬声器的膜片的使用。然而，该较早的文献包含多个弱点，所述弱点通过本发明克服。薄膜在较早的公开内容中的薄膜要么是非常有刚性且便不能被绕起要么所述薄膜能被绕起，但刚性便不足以能够用作为膜片。该文献描述一种用于稳定薄膜的框架。然而，在用作为移动式扬声器时，刚性的框架倒不如说是不适合的。

本发明提供一种双稳定的膜片18，该双稳定的膜片一方面足够稳定，而另一方面也足够柔性以便提供运行状态和运输状态。此外，在较早的文献DE 10 2008 047 796 A1中，振动激励器固装在薄膜处，以便实现扬声器。但是由此，薄膜不再能完全地绕起，因为振动给予器如所描述的那样也不能实施成可弯曲的。较早的文献的这些所阐述的缺点能够通过本发明的特征克服并且导致能非常实用地应用的移动式扬声器。

总体上，所述示例示出，如何通过本发明在移动式扬声器的情况下实现在良好的音质与良好的可运输性之间的平衡。通过双稳定的膜片18能够提供相对大的面作为扬声器，而所述双稳定的膜片在使用之后能够轻易被置于运输状态中。此外，双稳定的膜片18能够在运输状态中与扬声器设备17形成实用的单元。