CN101828408A

CN101828408A - 用于无铁电动扬声器电动机的磁结构、电动机和扬声器

Info

Publication number: CN101828408A
Application number: CN200880112019A
Authority: CN
Inventors: G·莱马夸恩德; B·麦里特
Original assignee: Universite du Maine; University of Maine System
Current assignee: Universite du Maine; Orkidia Audio; University of Maine System
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2010-09-08
Also published as: WO2009047455A3; FR2921224B1; AU2008309455B2; US20100172534A1; AU2008309455A1; JP2010539883A; US8055010B2; EP2204048A2; FR2921224A1; EP2204048B1; CA2700031A1; JP5535917B2; WO2009047455A2; CA2700031C

Abstract

本发明涉及一种用于具有移动线圈(2)的电动扬声器(1)的无铁电动机的产生磁场的磁结构(5，5’，5”，10)，其中，磁结构在线圈被布置的间隙中产生磁场，所述磁结构包含三个磁体的堆叠，其对应于一个中间磁体(8，8’，8”)和两个顶部以及底部覆盖磁体(7，9)(7’，9’)(7”，9”)(11，12)，所述磁体构成直的间隙边界并且被并排定位，中间磁体具有径向磁极化，覆盖磁体具有同样的磁极化以及剩余磁化。根据本发明，覆盖磁体具有径向(7，9)(7’，9’)(7”，9”)或轴向(11，12)磁极化，当覆盖磁体的磁极化为径向时，各个覆盖磁体的剩余磁化高于中间磁体的剩余磁化，当覆盖磁体的磁极化为轴向时，各个覆盖磁体的剩余磁化低于中间磁体的剩余磁化。还提供了电动机。

Description

用于无铁电动扬声器电动机的磁结构、电动机和扬声器

技术领域

本发明涉及用于无铁电动扬声器电动机的磁结构、包含这种结构的电动机以及扬声器。其应用于声音再现和扩音系统的工业领域，特别是上述各项。

背景技术

电动扬声器通常包含圆柱形线圈，其在机械上与也称为振动板(diaphragm)的放射性声表面一体化。线圈通常由与振动板一体化的直的心轴承载。这种放射性的声表面通常在形状上是圆锥形(椎体)的或球形(半球形)的。扬声器通常具有圆柱对称的轴线，但也存在椭圆形扬声器。它们还在间隙中包含固定的磁路，其功能在于产生线圈上的径向磁场。

为了获得优质的声音再现，人们希望磁感应沿着线圈在其上定位并移动的间隙的生成线尽可能恒定。事实上，当线圈移动时，这种感应的变化产生声音的失真。

根据现有技术的铁磁路通常包含轴向磁化的环形或圆盘形磁体以及用于使磁通经过线圈的铁磁性部分。例如，M.STRUGACH的专利申请WO96/04706“Axially focused radial magnet voice coil actuator”提出了使用径向磁体。另外，所提出的磁路包含铁或软铁磁性材料。

铁在磁路中的存在所带来的缺点现在是公知的。因此，近几年来，已经提出了无铁磁路结构。例如，W.HOUSE的专利EP-0503860“Transducer motor assembly”没有明确提到铁的存在，并建议使用互相排斥的两个轴向磁体。后一种结构已经在OHASHI的专利EP-1553802“Magnetic circuit and speaker”中使用两个轴向磁体之间的径向磁体得到改进。在后一文献中，扬声器电动机包含相对于彼此以90°具有交替的磁场极化和同样的剩余磁化的三个磁体的堆叠，其磁极化定向使得磁体外部的磁场返回(loopback)本质上在间隙侧进行，如此文献的图4所示出的那样。

最后，在G.LEMARQUAND、V.LEMARQUAND、B.RICHOUX的专利申请FR-05/53331“Transducteur électrodynamique，application aux，hautparleurs et géophones”中已经提出了使用三角形截面磁体的磁路。如果后一种磁路是高效的，但是，它们需要磁体的高成本加工。

因此，人们希望开发一种高效率的无铁电动力电动机，特别是由于磁场在间隙中良好的规则性且制造起来相对较为简单且便宜。这是本发明的目标之一，其实现了一种或多于一种的径向内磁场永磁体。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于具有移动线圈的电动扬声器的无铁电动机的产生磁场的磁结构，其中，磁结构在线圈被布置的间隙中产生磁场，所述磁结构包含三个磁体的堆叠，三个磁体对应于一种中间磁体和两个顶部以及底部覆盖磁体，所述磁体的限定间隙的边缘被对准并构成直的间隙边界，所述磁体进一步被并排定位，中间磁体具有径向磁极化，覆盖磁体具有同样的磁极化以及实质上同样的剩余磁化。

根据本发明，覆盖磁体具有径向或轴向磁极化，当覆盖磁体的磁极化为径向时，各个覆盖磁体的剩余磁化高于中间磁体的剩余磁化，当覆盖磁体的磁极化为轴向时，各个覆盖磁体的剩余磁化低于中间磁体的剩余磁化。

在本发明的背景下，术语“磁体”覆盖单个磁体(粒状，环状/冕状)以及磁体组合(特别是瓦状(tiles))，如将在下面所阐释的那样。

在本发明的多个实施例中，使用下面的手段，这些手段可单独或以任何技术上可行的组合使用：

-各个覆盖磁体的剩余磁化根据情况以中间磁体的剩余磁化的1％较高或较低，优选为5％，

-各个覆盖磁体的剩余磁化根据情况以中间磁体的剩余磁化的10％较高或较低，

-在磁结构中，覆盖磁体也在尺寸上互相相同，

-在磁结构中，覆盖磁体也在体积上互相相同，

-在磁结构中，覆盖磁体也在形状上互相相同，

-在磁结构中，覆盖磁体宽度相等，

-在磁结构中，各个覆盖磁体的宽度小于中间磁体的宽度，

-在磁结构中，各个覆盖磁体的宽度等于中间磁体的宽度，

-在磁结构中，各个覆盖磁体的宽度大于中间磁体的宽度，

-三个磁体中的每一个的间隙侧边缘被定位在同一竖直生成线上(三个磁体中每一个的间隙轮廓限定(gap-lining)边缘对准)，

-三个磁体具有同样的磁极化，极化是径向的(水平的)，三个磁体的相同符号的极面限定间隙的轮廓，各个覆盖磁体的剩余磁化高于中间磁体的剩余磁化，

-中间磁体具有径向(水平的)磁极化，两个覆盖磁体具有与扬声器对称轴同轴(竖直的，因为平行)的磁极化，与中间磁体接触的覆盖磁体极面的符号相同，并与中间磁体的间隙轮廓限定极面的符号相同，各个覆盖磁体的剩余磁化低于中间磁体的剩余磁化，

-至少一个径向磁极化磁体包含沿着圆周(或另一适合的形状)并列以构成环或冕的基本磁体(或瓦状物)的组合，

-具有与扬声器对称轴同轴的磁极化的磁体为冕-块(crown-block)磁体(“块”是因为它们是整片或单片的)，

--具有与扬声器对称轴同轴的磁极化的磁体为粒-块磁体(“块”是因为它们是整片或单片的)，

-磁结构是内部的，

-磁结构是外部的，

-磁结构具有圆柱对称性，

-内部磁结构的尺寸和磁化不依赖于外部磁结构的尺寸和磁化(事实上，更为普通的是，除了圆柱对称性的情况，内部结构以其确切的尺寸产生其非常均匀的场，外结构以其确切的尺寸产生其非常均匀的场，总场为二者的和且也是均匀的，一般地，结构的可能的缺陷可通过另一结构来补偿)，

-扬声器在形状上是圆形的、椭圆的或甚至是方形的或基本上是方形的。

本发明还涉及用于电动扬声器的电动机，其包含根据一个或多于一个的所介绍的特性的一个磁结构，其中，所述磁结构可以相对于线圈是内部(向着电动机的中心)的或外部的。

本发明还涉及用于电动扬声器的电动机，其包含彼此相对且在同一水平(高度)的相对于线圈内部以及外部的两个磁结构，各个磁结构根据一个或多于一个的所介绍的特性，类似磁体的磁极化(顶部内覆盖vs顶部外覆盖，或内部中间vs外部中间，或底部内覆盖vs底部外覆盖)在两个磁结构中相同。在一个变型中，磁结构相对于线圈几何且旋转对称。在另一个变型中，它们不是对称的或仅仅部分对称。

最后，本发明涉及包含根据一个或多于一个的所介绍特性的电动机的扬声器。

因此，本发明的一个目的在于在间隙中沿着线圈承载生成线获得基本恒定且优选为在至少基本对应于中间磁体高度的高度上的感应(磁场)。当感应不以大于1％变化时被认为是基本恒定的，优选为，当不在所考虑的高度上以大于0.5％变化时被认为是更好的。

附图说明

现在通过下面对不具有限制性的实施例并结合附图的介绍来说明本发明，在附图中：

图1为移动线圈扬声器的原理性的竖直截面图，截面经过所述扬声器的竖直首尾向圆柱对称轴并示出了具有外部磁结构和同样的磁体径向磁极化的第一类型的电动力电动机；

图2为移动线圈扬声器的原理性的竖直截面图，截面经过所述扬声器的竖直首尾向圆柱对称轴并示出了具有外部磁结构和同样的磁体径向磁极化的第二类型的电动力电动机；

图3为移动线圈扬声器的原理性的竖直截面图，截面经过所述扬声器的竖直首尾向圆柱对称轴并示出了具有外部磁结构和同样的磁体径向磁极化的第三类型的电动力电动机；

图4为移动线圈扬声器的原理性的竖直截面图，截面经过所述扬声器的竖直首尾向圆柱对称轴并示出了具有外部磁结构和交叉的磁体磁极化的第四类型的电动力电动机；

图5为移动线圈扬声器的原理性的竖直截面图，截面经过所述扬声器的竖直首尾向圆柱对称轴并示出了具有外部以及内部磁结构的第五类型的电动力电动机，内部与外部结构之间具有同样的磁体径向磁极化以及磁化和尺寸的旋转对称性；

图6为移动线圈扬声器的原理性的竖直截面图，截面经过所述扬声器的竖直首尾向圆柱对称轴并示出了具有外部以及内部磁结构的第六类型的电动力电动机，磁结构在整体上具有同样类型的磁体径向磁极化但不具有内部与外部结构之间在磁化和尺寸上完美的旋转对称性；

图7为移动线圈扬声器的原理性的竖直截面图，截面经过所述扬声器的竖直首尾向圆柱对称轴并示出了具有外部以及内部磁结构的第七类型的电动力电动机，磁结构各自具有交叉的磁体径向磁极化但不具有内部与外部结构之间在尺寸上完美的旋转对称性。

具体实施方式

图1中的扬声器包含由心轴3承载的线圈2，心轴与这里没有详细介绍且为扬声器的移动元件的振动板4、4’一体化。线圈浸入在间隙中的静磁场中(术语“间隙”以一般方式使用，纵使在根据本发明的电动机中不存在用于磁场在间隙外返回的铁，即无铁电动机)。间隙的磁场由固定的磁结构5产生，其产生所述磁场并且在当前情况下处于外部。因此，根据经过线圈的电流，产生力，其导致被称为线圈、心轴、振动板的漂移(excursions)的运动。还应注意，扬声器的其它元件，例如框架或机械悬架(特别是“支架(spider)”)出于简化原因没有示出。

在此实例中，磁结构为外部的，这是因为向着承载线圈2的心轴3的外侧(扬声器1的圆柱对称轴6被看作是中央的且相比于心轴/线圈组合向着内侧)。磁结构包含三个磁体的堆叠，一个中间磁体8和两个顶部以及底部覆盖磁体7、9，其具有相同的径向磁极化(在图1中是水平的)：间隙侧极面的符号是相同的(南极或北极)。所有这些磁体的宽度(图1中的水平量度)是相同的。三个磁体的间隙侧极面(这里为相同的符号)在基本平行于心轴3的生成线以及扬声器的对称轴6的同样的竖直直线上彼此一致。静止地，线圈2处于间隙的中间部分(在高度的方向上，因此在漂移的方向上)。在漂移过程中，线圈在此间隙内移动。

在具有相同径向磁极化的三磁体的这种配置中，中间磁体8具有与两个覆盖磁体5、9中的各个相比较低的剩余磁化。顶部(上)5和底部(下)8覆盖磁体将中间磁体8夹在中间，所有这些磁体并排定位。

因此，图1的扬声器1实现了两个径向-磁极化环(覆盖磁体7与9)，一个在镜像磁极化中间磁体8上面，一个在下面。构成这两个环的磁体7、9具有高于中间磁体8的剩余磁化的剩余磁化。结果，由于顶部(上)7和底部(下)9环的尺寸最优化，在至少基本对应于中间磁体高度的显著高度上，在间隙中获得恒定的感应。

应当注意，在本发明的背景下，术语“磁体”覆盖单个磁体以及包含几个基本磁体的组合的磁体两种情况。后一种情况实质上被认为是具有径向磁极化(在该图中为水平)的磁体，对于其，可实现在圆周(或椭圆，或根据扬声器类型的另一形状)上并列的基本磁体(也称为瓦状物)的组合。

在图1未示出的变型中，磁结构5相对于心轴位于内部，也就是说，其相对于心轴向着扬声器的中心布置。在另一变型中，例如图5所示，相同的两个磁结构(至少在高度方向上关于各个磁体的尺寸和磁极化)在心轴的各侧实施。在后一种情况下，可以明了，由于直径在外部磁结构和内部磁结构之间不同，所产生的确切的磁场可在两种结构之间不同。在优化的变型中，磁体的体积被调节为使得磁场在内部与外部结构之间相等。

注意，在图5的变型中，类型5’(图2)和5”(图3)的磁结构可根据与规则的间隙边界(平行的直边)的任何可能的组合实现。

图2、3示出了变型，其中，顶部7’、7”以及底部9’、9”覆盖磁体具有同样的宽度，然而，其小于(图2)或大于(图3)中间磁体8’、8”的宽度。在图2、3的磁结构5’、5”中，覆盖磁体7’、7”以及9’、9”被布置为使得其间隙侧极面与中间磁体8’、8”的在同一面上。将会明了，这对内部以及外部磁结构均有效(相对于承载线圈的心轴)，故间隙边界是直的。

举图2的类型的结构为例而言，中间磁体包含10mm高、12mm宽的N48，覆盖磁体包含N52且各自为3mm高、10mm宽。这种构造使得能够在2mm宽的间隙中，在承载线圈的心轴(其为从间隙边大约1mm)上获得0，77特斯拉的均匀磁场。

在图4的磁结构10中，中间磁体8单独具有径向磁极化(图中的水平方向)，顶部和底部覆盖磁体11和12具有轴向磁极化(图中的竖直方向，因此平行于扬声器对称轴6)。另外，覆盖磁体11、12的这些磁极化彼此相反。三个磁极的极面符号为使得所产生的磁场优选为向着间隙定向。在所示出的极配置中，所产生的磁场在间隙上环路(返回)，因为中间磁体8的间隙侧极面具有相对于覆盖磁体11与12的自由极面(图中的顶部与底部)相反的符号。与先前仅有的径向配置不同，中间磁体8的剩余磁化高于各个覆盖磁体11或12的剩余磁化。具有1.4特斯拉的中间磁体和各自1.1特斯拉的覆盖磁体11、12的根据图4的配置已被计算，其在中间磁体高度的65％上产生0.62特斯拉的磁感应。

具有为1.1特斯拉的中间磁体8(5mm高，16mm宽)和各自0.52特斯拉的覆盖磁体11与12(各自为2mm高，16mm宽)的根据图4的另一配置已被计算，其产生明显的均匀磁感应，这次在从间隙边界0.3mm的中间磁体高度的70％上。

重要的是，图4所示类型的结构(具有交叉极化磁体)不能在至少等于中间磁体高度的高度上使基本均匀的磁感应沿着承载线圈的生成线在间隙中获得，与其他所介绍的结构(具有平行极化磁体)相反。

在实施例的变型中，内部磁结构的尺寸和/或磁化不依赖于外部磁结构的尺寸和/或极化。这种类型的两个实施例已在图6、7中示出。因此，将会明了，内部与外部结构之间尺寸和/或极化差异的所有组合被包括在本发明的范围内。优选为，关于磁化旋转对称性的缺少，内部与外部磁结构的磁极化的整个布置保持相同，即仅仅在内部和外部结构中是径向的(参照图5、6)或者具有轴向与径向的组合(参照图7)。

所有实例仅仅以信息方式给出，将会明了，在不脱离本发明的一般范围的情况下，反转磁结构(外向内，和/或根据情况对称地)、对它们进行分割(内、外磁结构)、变换磁极化方向(北极变为南极，以及反之)是可行的。最后，注意，当考虑具有圆形圆柱对称性、拱形或锥形的扬声器时，振动板被圆周限定，本发明也适用于椭圆形的扬声器，或甚至在形状上是方形或近似方形(具有圆角)的扬声器。

Claims

1.一种用于具有移动线圈(2)的电动扬声器(1)的无铁电动机的产生磁场的磁结构(5，5’，5”，10)，其中，磁结构在线圈被布置的间隙中产生磁场，所述磁结构包含三个磁体的堆叠，三个磁体对应于一个中间磁体(8，8’，8”)和两个顶部以及底部覆盖磁体(7，9)(7’，9’)(7”，9”)(11，12)，所述磁体的限定间隙的边缘被对准并构成直的间隙边界，所述磁体进一步被并排定位，中间磁体具有径向磁极化，覆盖磁体具有相同的磁极化以及实质上一致的剩余磁化，

其特征在于，覆盖磁体具有径向(7，9)(7’，9’)(7”，9”)或轴向(11，12)磁极化，当覆盖磁体的磁极化为径向时，各个覆盖磁体的剩余磁化高于中间磁体的剩余磁化，当覆盖磁体的磁极化为轴向时，各个覆盖磁体的剩余磁化低于中间磁体的剩余磁化。

2.根据权利要求1的磁结构，其特征在于，各个覆盖磁体的剩余磁化根据情况以中间磁体剩余磁化的1％较高或较低，优选为5％，

3.根据权利要求1的磁结构，其特征在于，各个覆盖磁体的剩余磁化根据情况以中间磁体剩余磁化的10％较高或较低，

4.根据权利要求1、2或3的磁结构，其特征在于，在磁结构中，各个覆盖磁体的宽度大于中间磁体的宽度。

5.根据权利要求1、2或3的磁结构，其特征在于，在磁结构中，各个覆盖磁体的宽度小于或等于中间磁体的宽度。

6.根据权利要求1-5中任意一项的磁结构，其特征在于，三个磁体具有同样的磁极化，极化是径向的，三个磁体的相同符号的极面限定间隙的轮廓，各个覆盖磁体的剩余磁化高于中间磁体的剩余磁化。

7.根据权利要求1-5中任意一项的磁结构，其特征在于，中间磁体具有径向磁极化，两个覆盖磁体具有与扬声器对称轴同轴的磁极化，与中间磁体接触的覆盖磁体极面的符号相互一致并与中间磁体的间隙轮廓限定极面的符号相同，各个覆盖磁体的剩余磁化低于中间磁体的剩余磁化，

8.一种用于电动扬声器的电动机，其特征在于包含一个根据权利要求1-7中任意一项的磁结构(5，5’，5”，10)，其中，所述磁结构可相对于线圈是内部的或外部的。

9.一种用于电动扬声器的电动机，其包含彼此相对且在同一水平的相对于线圈处于内部以及外部的两个磁结构，其特征在于，各个结构根据权利要求1-6中的任意一项，类似磁体的磁极化在两个磁结构中是一致的。

10.一种扬声器，其包含根据权利要求8或9的电动机。