CN102026069A - 音圈及使用该音圈的扬声器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扬声器。该扬声器包括一音圈骨架，一音圈，一振动膜及一磁场系统。该音圈缠绕于该音圈骨架的轴向外表面。该振动膜与所述音圈骨架相连接。该磁场系统具有一磁场间隙。所述音圈设置在该磁场间隙中。所述音圈包括一导线，该导线包括一碳纳米管线状结构及一包覆于该碳纳米管线状结构外表面的绝缘层。该碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管。由于碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管，碳纳米管密度较低，因此该音圈的质量较轻，使该扬声器具有较高的发声功率。
Description
技术领域
本发明涉及一种音圈及使用该音圈的扬声器。
背景技术
电动式扬声器通常包括一音圈、一音圈骨架、一磁场系统及一振动膜。所述音圈缠绕在音圈骨架一端的外围。所述音圈骨架与振动膜相连接。工作时，通过固定在音圈骨架上的音圈在磁场系统中产生的运动，推动振动膜振动并发出声波。音圈是扬声器的驱动单元。音圈处于磁场环境中，当音圈中通入电流时，音圈将在磁场作用下做活塞运动，从而带动振动膜振动以推动振动膜做前后往复运动，进而推动周围空气运动，发出声波。扬声器的音量是评价扬声器优劣的一个重要指标。扬声器的音量与输入功率及电声转换效率相关。然而，受材料的比强度的限制，扬声器的输入功率不能无限制的增大。一般的微型扬声器的输入功率仅为0.3W～0.5W。另一方面，由于现有材料的单位面积重量较大，使扬声器的电声转换效率无法进一步提高。因此，为了提高扬声器的输入功率及转换效率，进而提高扬声器的音量，则需要进一步提高扬声器中各组件的比强度以及降低各组件的重量。
音圈亦应具有重量轻的特点，以满足易于震动等要求。音圈通常为漆包线结构，即导线外部包覆绝缘材料。现有技术中的导线常采用金属铜材料。然而，金属铜的密度较大，为8.9克/立方厘米，导致在一定的直径和长度下音圈的重量较重。当音圈重量较重时，做活塞运动消耗较大的功率，从而影响了扬声器的发声功率和发声效果。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种重量较轻的音圈及使用该音圈的扬声器。
一种扬声器包括一音圈骨架，一音圈，一振动膜以及一磁场系统。该音圈设置在所述音圈骨架的外围，所述音圈包括缠绕在音圈骨架外表面的至少一导线。该振动膜与所述音圈骨架相连接。该磁场系统具有一磁场间隙，所述音圈设置在该磁场间隙中。该导线包括一碳纳米管线状结构和一绝缘层，该绝缘层包覆于该碳纳米管线状结构的外表面。该碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管。
一音圈，用于设置在一扬声器中的音圈骨架的外围。该音圈包括至少一导线缠绕在音圈骨架外表面。该导线包括一碳纳米管线状结构及一绝缘层设置在碳纳米管线状结构的表面。该碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管。
相较于现有技术，本发明所提供的扬声器的音圈的导电芯线采用一碳纳米管线状结构，该碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管，碳纳米管的密度较小，为1.35克/立方厘米，在一定的直径和长度下，采用该碳纳米管线状结构的音圈的重量较轻，音圈在做活塞运动时消耗的功率较小，即在功率一定的情况下，采用该碳纳米管线状结构的音圈的振幅较大，可使扬声器具有较大的发声功率和较好的发声效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的扬声器的分解结构示意图。
图2是图1的扬声器的剖面示意图。
图3是图1中的音圈及音圈骨架的结构示意图。
图4是图3的音圈中用作导电芯线的非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
图5是图3的音圈中用作导电芯线的扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明实施例的扬声器。
请参见图1及图2，本发明提供一种扬声器100。该扬声器100包括一支架110、一磁场系统120、一音圈130、一音圈骨架140、一振动膜150及一定心支片160。所述磁场系统120固定于所述支架110。所述音圈130设置在所述音圈骨架140靠近所述磁场系统120的一端的外表面，且收容于所述磁场系统120中。所述振动膜150和定心支片160的一端固定于所述支架110，另一端固定在音圈骨架140上。
所述支架110为一圆台形结构，其具有一空腔111及一底部112。该空腔111用于容设所述振膜150以及定心支片160。该底部112还具有一中心孔113，该中心孔113用于套设所述磁场系统120。该支架110通过底部112与磁场系统120相对固定。
所述磁场系统120包括一导磁下板121、一导磁上板122、一磁体123及一导磁芯柱124。所述磁体123相对的轴向两端分别由同心设置的导磁下板121及导磁上板122所夹持。所述导磁上板122及磁体123均为环状结构，所述导磁上板122及磁体123在所述磁场系统120中围成一柱形空间，该柱形空间为一圆柱状结构的空间。所述导磁芯柱124容置于所述柱形空间并穿过所述中心孔113。该导磁芯柱124自所述导磁下板121往导磁上板122延伸而出且与所述磁体123形成一环形磁场间隙125以容置所述音圈130。所述磁场间隙125中具有一定磁感应密度的恒磁场。该磁场系统120通过所述导磁上板122与支架110的底部112固接，其固接方法可以为螺接、配合固定、粘结等等。在本实施例中，该导磁上板122与该底部112通过螺接固定。
所述音圈骨架140为中空柱形结构，其与所述导磁芯柱124同心设置且套设在所述导磁芯柱124上并收容于所述磁场间隙125中。该音圈骨架140的外表面与所述音圈130固接，且其远离所述磁场系统120的一端固结在所述振动膜150的中心位置。当所述音圈骨架140随音圈130沿其轴向振动时，带动所述振动膜150振动，从而使所述振动膜150周围的空气运动，产生声波。所述音圈骨架140由耐高温、高强度及低密度材料制成，在本实施方式中，所述音圈骨架140为一纸管。
所述振动膜150为所述扬声器100的发声单元。该振动膜150的形状不限，与其具体应用有关，如当所述振动膜150应用于大型扬声器100时，该振动膜150可为一空心圆锥体结构；当所述振动膜150应用于微型扬声器100时，该振动膜150可为一圆片状结构。所述振动膜150的底端与所述音圈骨架140可通过粘结的方式固结，其另一端的外缘与所述支架110连接，即振动膜150与支架110连接的一端可以上下运动，以达到振动发声的效果。本实施例中，该振动膜150为一空心圆锥体结构。
所述定心支片160为一波浪形环状结构，其由多个同心圆环组成。该定心支片160的内缘套设在所述音圈骨架140上，用于支持所述音圈骨架140，该定心支片160的外缘固定在所述支架110靠近所述中心孔113的一端。该定心支片160具有大的径向刚性和小的轴向刚性，从而使所述音圈130在所述磁场空隙125中自由地上下移动而不做横向移动，避免该音圈130与磁场系统120碰触，起到固定振动膜150的中心所在位置的作用。
请一并参见图3，所述音圈130设置于音圈骨架140的外围，且位于音圈骨架140的一端，并容置于所述磁场间隙125中。音圈130为扬声器100的驱动单元。音圈130通过一音圈引线132与外部电路电连接，以使外部电路向音圈130输入音频电信号。音圈130为一导线缠绕于音圈骨架140的外表面数匝形成的结构。音圈130可以为一单层多匝结构，也可以为一多层多匝结构。音圈130的匝数与扬声器100的功率有关，音圈130的匝数越多，扬声器100的功率越大，音圈130的匝数越少，扬声器100的功率越小。音圈130中导线的直径越大，该音圈130可以承受的电流就越大。当所述音圈130接收到音频电信号时，该音圈130产生随音频电信号的强度变化而变化的磁场，此变化的磁场与磁场间隙125中的由磁场系统120产生的磁场之间发生相互作用，从而迫使该音圈130产生沿其轴向的活塞运动。音圈130带动音圈骨架140做活塞运动，由于音圈骨架140的一端与振动膜150连接，导致振动膜150的振动，振动膜150推动周围空气，使扬声器100发出声音。
所述音圈130的导线包括一导电芯线和包覆于该导电芯线外表面的绝缘层，即构成漆包线结构。所述音圈130的直径大致等于音圈骨架140的直径。该导线的直径大致等于导电芯线和绝缘层的直径总和。本实施例中，该音圈130的直径为0.1毫米～50毫米。所述绝缘层的厚度为10微米～0.1毫米。绝缘层由绝缘漆构成，该绝缘漆可以包括聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺等。所述绝缘层也可以为其它绝缘材料，包括塑料、橡胶等。
所述导电芯线为一碳纳米管线状结构。所述碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管首尾相连。由于该多个碳纳米管首尾相连，因此，该碳纳米管线状结构具有较好的导电性能。该碳纳米管线状结构的的长度不限，直径优选为0.05毫米～20毫米，长度不限。所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管及多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米，所述双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米，所述多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。
所述碳纳米管线状结构包括至少一根碳纳米管线，该碳纳米管线包括多个首尾相连的碳纳米管。当碳纳米管线状结构包括多根碳纳米管线时，该碳纳米管线状结构为由多个碳纳米管线平行设置组成的束状结构或由多个碳纳米管线相互螺旋缠绕组成的绞线结构。
所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。该非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。请参阅图4，该非扭转的碳纳米管线包括多个沿碳纳米管线轴向方向排列并首尾相连的碳纳米管。该多个碳纳米管相互平行。该多个碳纳米管的轴向基本平行于该非扭转的碳纳米管线的轴向。优选地，该非扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段之间通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该非扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米～100微米。
所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端沿相反方向扭转获得。请参阅图5，该扭转的碳纳米管线包括多个首尾相连的碳纳米管。该多个碳纳米管的轴向沿该扭转的碳纳米管线的轴向螺旋延伸。优选地，该扭转的碳纳米管线包括多个碳纳米管片段，该多个碳纳米管片段之间通过范德华力首尾相连，每一碳纳米管片段包括多个相互平行并通过范德华力紧密结合的碳纳米管。该碳纳米管片段具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。该扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米～100微米。所述碳纳米管线及其制备方法请参见范守善等人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司，以及于2007年6月20日公开的第CN1982209A号中国公开专利申请“碳纳米管丝及其制作方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理所述碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使碳纳米管线的直径及比表面积进一步减小，从而使其密度及强度进一步增大。
本发明所提供的扬声器的音圈的导电芯线采用一碳纳米管线状结构，该碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管，碳纳米管的密度较小，约为1.35克/立方厘米，因此该音圈的质量较轻，音圈在做活塞运动时消耗的功率较小，使扬声器具有较大的发声功率和较好的发声效果。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (12)
1.一种扬声器，其包括：
一音圈骨架；
一音圈，该音圈设置在所述音圈骨架的外围，所述音圈包括缠绕在音圈骨架外表面的至少一导线；
一振动膜，该振动膜与所述音圈骨架相连接；以及
一磁场系统，该磁场系统具有一磁场间隙，所述音圈设置在该磁场间隙中；
其特征在于，该导线包括一碳纳米管线状结构及一绝缘层设置在碳纳米管线状结构的外表面，该碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管。
2.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管通过范德华力首尾相连。
3.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述碳纳米管线状结构的直径为0.05毫米～50毫米。
4.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括至少一碳纳米管线。
5.如权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管线平行设置组成束状结构或多个碳纳米管线相互扭转设置组成绞线结构。
6.如权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述碳纳米管线中的多个碳纳米管首尾相连且该多个碳纳米管的轴向基本平行于该碳纳米管线的轴向。
7.如权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述碳纳米管线中多个碳纳米管首尾相连且该多个碳纳米管的轴向沿碳纳米管线的轴向螺旋延伸。
8.如权利要求4所述的扬声器，其特征在于，所述碳纳米管线的直径为0.5纳米～100微米。
9.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述绝缘层的厚度为10微米～0.1毫米。
10.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述绝缘层的材料为聚酯、聚氨酯、聚酰亚胺或聚酰胺酰亚胺。
11.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述音圈为所述导线螺旋缠绕于所述音圈骨架的外表面形成的单层多匝结构或多层多匝结构。
12.一音圈，用于设置在一扬声器中的音圈骨架的外围，其包括至少一导线缠绕在音圈骨架外表面，其特征在于，该导线包括一碳纳米管线状结构及一绝缘层设置在碳纳米管线状结构的表面，该碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管。
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