CN102754454A - 电动换能器结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及包括固定部分的电动声学换能器组件，该固定部分由刚性附接于磁力电机(M)的碗状件构成，该磁力电机包括至少一个在能够放置可动线圈的间隙中可以产生磁场的永磁体(1)，其特征在于，所述磁力电机(M)的所述永磁体与所述碗状件(5)形成至少一个并且相同的注射成型的一体组件(12)。

Description

电动换能器结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及包括固定部分的电动声学换能器装置，该固定部分由与螺线管电机一体安装的篮式组件构成，该螺线管电机具有至少一个在能够放置可动线圈的气隙中可以产生磁场的永磁体。本发明还涉及制造这样具有可动线圈的电动换能器固定部分的方法。

背景技术

本发明特别为了用在电动扬声器的构造中。然而，本发明适用于任何类型的具有可动线圈的螺线管电机。

图1示出了具有常规电动换能器的扬声器的横截面示意图，包括固定部分和移动部分。固定部分包括篮式组件5和螺线管电机M。螺线管电机M更具体地由产自例如铁氧体或基于钕合金的环形永磁体1以及铁磁极部件构成，所述铁磁极部件分别是中芯2，前场盘3和后场盘4。电机M因此在位于前场盘和中芯之间被称为气隙11的狭小圆缝中产生电磁场。移动部分包括与膈膜7和特别用来阻挡灰尘进入的中帽8一体安装的可动线圈6。可动线圈-隔膜组件和篮式组件-电机组件通过悬浮器件连接到一起，分别是外围悬浮器件9和中间悬浮器件(脚架)10，它们两个器件都被固定于篮式组件5以致可动线圈不接触气隙而位于气隙中间。这些悬浮器件的作用是朝着移动设备的平衡位置施加回复力，并同时保持线圈完全地在前场盘和中芯之间的气隙内对中，并且还确保扬声器的前部和后部之间的声学密封。

永磁体1因此产生了磁场，该磁场依靠铁磁极部件以集中的方式被置于可动线圈6能够在其中滑动的气隙11之中。当电流通过这个线圈，该线圈将会引起与永磁场相互作用的交变磁场，并导致隔膜在拉普拉斯力的作用下移动。具体地，通过线圈的电流产生一个按拉普拉斯法则：F=B×L×i×sinα变化的力，其中B是气隙中的磁场，L是按感应通量计算的金属丝的长度，i是流经线圈的电流，α是电流i的方向和磁感矢量B之间的角度。当这个角度α是90°的时候，α的正弦为1，因此力F与电流i成正比，如果B是常数，无论线圈做什么运动，L也是常数。可动线圈和一体式隔膜因此开始以与电流变化成正比的方式(在有限的频率范围内)沿着扬声器轴的方向振动。隔膜的运动反过来导致声压的变化，并因此导致声波的产生。

目前，换能器固定部分由两个单独的子配件构成，分别是用于结合到一起的篮式组件和螺线管电机。图2示意性地示出了常规上通过胶接或螺纹连接而实现的将电机M和篮式组件5连接到一起的组件。然而，在这个组装中必须确保形成固定部分的不同的元件被完全对中，特别是通过检查篮式组件和电机完全同心。这个条件实际上对于扬声器正常工作是必须的，尤其以便能够在固定部分和移动部件结合到一起时获得完全使可动线圈在气隙中对中。因此，这样做的结果是组装操作执行起来相对错综复杂。

然而，在如图3所示意性地示出阐述的一些扬声器中，篮式组件5包括以插座形式形成附件的特殊部件5a，该插座用于将螺线管电机安装到篮式组件的后部。通过与常规组装相同的方式，电机可以通过胶接固定至篮式组件，电机M后部将要插入其中的插座形式的部件5a确保组件被引导并对中。

无论什么实施例，这样的换能器仍然需要两个单独子配件的组装，分别是篮式组件和螺线管电机。除了为获得这样的组件的完全对中而算在内的装配约束，这样的组装还在篮式组件被制造好之后强加了额外的工作步骤，并且这样的组装从大量生产的角度而言被证明是特别不适宜的。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种尤其用于生产改良的扬声器的电动换能器装置，该装置至少将一个上面提到的限制排除。特别地，本发明的一个目的是提出一种新颖的电动换能器装置，该装置允许制造这样一种换能器所必须的步骤的数目被减少，同时确保电机与篮式组件的完全对中。另外一个目的是提出一种允许磁漏场被限制的电动换能器装置。

为了这个目的，本发明提出了一种电动声学换能器装置，包括固定部分，该固定部分由与螺线管电机一体安装的篮式组件构成，该螺线管电机具有至少一个在能够放置可动线圈的气隙中可以产生磁场的永磁体。根据本发明的装置其特征更特别地在于，所述螺线管电机的所述永磁体与所述篮式组件形成了至少一个单体式注射成型的一体组件，其特征还在于，所述至少一个一体组件的第一部分是具有内柱面的环形粘磁体结构，其特征还在于，所述至少一个一体组件的第二部分是安装于所述环形粘磁体结构上的并具有侧壁的漏斗形篮式组件结构，该侧壁的下端与所述环形粘磁体结构的所述内柱面的上端重合，所述侧壁从所述内柱面的所述上端延伸至所述侧壁的上端。

根据一个实施例，环形粘磁体结构可以具有在所述内柱面对面的并且朝着环形粘磁体结构的外侧延伸的凸面，所述凸面结构与所述环形粘磁体结构的轴面的交集是半圆形或半椭圆形。

有益地，所述环形粘磁体结构由注射成型的粘磁体材料构成，所述篮式组件结构由注射成型的塑料材料构成，该塑料材料能够粘附于所述环形粘磁体结构的所述注射成型的粘磁体材料。

根据一变体，所述环形粘磁体结构和所述篮式组件结构都能够由注射成型的粘磁体材料构成。

根据一实施例，所述装置包括多个注射成型的一体组件，这些组件结合到一起从而形成所述电动换能器的所述固定部分，其中所述注射成型的一体组件中的每一个都包括所述螺线管电机的所述永磁体和所述篮式组件的各自的成角度的块。

有益地，所述固定部分能够被连接于电动声学换能器的移动部分，所述移动部分包括借助悬浮器件固定于所述篮式组件的所述可动线圈和隔膜。

本发明还涉及扬声器，其特征在于，该扬声器包括根据本发明的电动声学换能器装置。

本发明最后还涉及生产根据本发明的电动声学换能器装置的方法，其特征在于，所述螺线管电机的所述永磁体和所述篮式组件是以至少一个单体式注射成型的一体组件的形式生产的，所述至少一个一体组件的生产包括步骤：

-在模子的第一室中，在定向磁场的作用下注射成型处于液相的粘磁体材料以便形成所述环形粘磁体结构，

-在与所述第一室紧邻的所述模子的第二室中，注射成型能够粘附于所述注射成型的粘磁体材料的可注射成型塑料材料，以便形成所述篮式组件结构。

根据一个实施例，所述螺线管电机的所述永磁体和所述篮式组件是以多个注射成型的一体组件的形式生产的，其中每个注射成型的一体组件确定所述螺线管电机的所述永磁体和所述篮式组件的各自的成角度的块，所述多个注射成型的一体组件被结合到一起以便生产所述电动换能器的所述固定部分。

根据一变体，所述注射成型步骤是同时进行的。

附图说明

本发明进一步详细的特征和优点可以从阅读下面对本发明具体实施例的描述而显现出来，该具体实施例是通过非限制性的例子参考附图给出的，其中：

图1示出了常规电动扬声器的横截面示意图，该图已被描述过；

图2示意性地示出了组装电机和形成换能器固定部分的篮式组件的第一种公知方法，该图已被描述过；

图3示意性地示出了组装电机和形成换能器固定部分的篮式组件的第二种公知方法，该图已被描述过；

图4示意性地示出了根据本发明所生产的电动换能器固定部分的结构的例子；

图5用横截面示意性地示出了在制造根据本发明的电动换能器固定部分的方法中用到的模子的例子。

具体实施方式

图4因此用截面示出了电动声学换能器固定部分的结构，其中组成螺线管电机M的永磁体与篮式组件5形成了单体式注射成型的一体组件12。这样的一体组件12可以在单体式成型操作中获得，由此有利地减少了制造电动声学换能器固定部分所必须的组装步骤的数目。此外，这样的一体组件12确保了电机M和篮式组件5的完全对中。

螺线管电机M的永磁体是基于粘磁体材料形成的。如专利申请EP2114086中描述的那样，可以有益地利用基于粘磁体而通过注射成型所生产的螺线管电机

因此，基于例如注射成型的塑性磁体，粘磁体制成的永磁体形成了注射成型的一体组件12的第一部分。这样的材料由热塑粘合剂和磁性粉末的混合物构成，该混合物在预先成型的模子中在压力下被注射成型，使得所述电机的永磁体能够被制造成任意想要的磁体形状。磁性粉末优选地从具有各向异磁性的材料中选择，例如从基于稀土元素的材料中选择，诸如NdFeB，SmCo和SmFeN之类的合金。

当然，尽管实施例描述的是塑性磁体类型的粘磁体，粘磁体可以选择性地是注射成型的弹性磁体类型。这样的材料由弹性体粘合剂和磁性粉末的混合物构成，该混合物在预先成型的模子中在压力下被注射成型，使得电机的永磁体能够被制造成任意想要的磁体形状。

磁化优选当材料仍处于液相时在成型期间进行，以便在注射成型期间通过针对每种应用的特定方式使磁性颗粒定向。

首先，这种粘磁体技术的使用有可能获得形成螺线管电机的永磁体的复杂形状，例如上面指出的专利参考文献中详细描述的具有半椭圆形或半圆形横截面形状的环形。这样复杂形状的可能性是特别有益的，因为它们特别允许对磁量的优化以便使磁场集中于可动线圈的路径，因此和常规螺线管电机结构相比极大地限制了漏磁场。

根据图4中的例子，组成永磁体的一体组件12的第一部分是具有内柱面131以及对面的凸面133的环形粘磁体结构13，该凸面朝环形粘磁体结构的外部延伸，这样的凸面133使得该凸面与环形粘磁体结构的轴面的交集为半圆形。另一方面，该凸面与环形粘磁体结构的轴面的交集可以是半椭圆形。此外，内柱面131有两个关于粘磁体结构的中间面彼此相对的圆柱形部分。这样，场线平行于由半圆或半椭圆凸面所确定的弯曲而从磁体的一部分延伸至另一部分，并以近乎平行的方式和所述柱面相交。这使得有可能高效地使磁场朝着向内柱面附近延伸的可动线圈的金属丝绕组方向集中。

其次，这种粘磁体技术的使用可能有益地用于将构成换能器固定部分的篮式组件结构在同一成型操作中集成至形成螺线管电机的粘磁体结构13中去，从而形成单体式一体组件，而不是像常规情况中那样通过胶接或螺纹连接使篮式结构被附接于电机。因此，换能器固定部分优选形成为单体件，以致对比已知换能器固定部分的结构，在电机和篮式组件通过注射成型制造好之后组装步骤不再是必需的。

因此，篮式组件形成了注射成型的一体组件12的第二部分。根据图4中所示的例子，形成篮式组件的一体组件12的第二部分的是漏斗形篮式组件结构14，该结构安装于形成一体组件12的第一部分的环形粘磁体结构13上。漏斗形篮式组件结构14具有侧壁141。侧壁141包括形成漏斗形篮式组件结构14的开口下端的下端142，所述下端直接连接于环形粘磁体结构13的内柱面131的上端132，并与该上端重合，所述侧壁141从内部柱形结构131的这个上端132延伸至侧壁的上端143，该侧壁形成漏斗形篮式组件结构14的开口上端。

优选地，形成换能器固定部分的一体组件12是由多种材料生产的，本案中是两种，分别针对电机部分和篮式组件部分。因此，一体组件12的环形粘磁体结构13是基于注射成型的粘磁体材料生产的，例如基于弹性磁体或塑性磁体类型的材料，而一体组件12的篮式组件结构14是基于简单的塑料材料生产的，也就是一种没有充满磁性颗粒的材料，该塑料材料能够粘附于注射成型的粘磁体材料，该粘磁体材料形成了注射成型的一体组件12的环形粘磁体结构13。

对于篮式组件，可以使用任何一般用于制造注射成型的扬声器的篮式组件的塑料材料，例如，诸如ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)的不同变体或聚丙烯。一般地，可以使用任何可注射成型塑料材料或任何其他类型的可注射成型的材料，该材料与生产电机M所使用的注射成型的粘磁体材料具有可混用性。为了增大该篮式组件的机械强度特性，本领域技术人员所公知的纤维可以被添加到形成所述篮式组件的粘合材料中。

图5是模子20的简图的例子，该模子应用于生产螺线管电机的永磁体和如图4所示的单体式一体组件12形式的篮式组件。模子20内部的注射空腔21具有一体组件的理想形状。当可移动滑块30被放到关闭位置时能够将空腔21隔开成两个气密室，分别是第一室22和与第一室22紧邻的第二室23。第一室22和第二室23分别用于形成电机的永磁体和篮式组件的注射成型。

因此，根据一示例性实施例，该制造方法使用了注射成型步骤，在模子的第一室22内，液相的粘磁体材料受定向磁场的作用，以便形成一体组件12的环形粘磁体结构13，该一体组件形成了螺线管电机的永磁体。粘磁体材料在第一注射孔24处到达空腔21的第一室22，并充满具有半椭圆形横截面的环状室22直到粘磁体材料抵靠处于关闭位置的滑块30。所述滑块置于关闭直到形成换能器固定部分的电机的永磁体被注射成型并且在定向磁场的作用下被定向，从而确保适当充满。一旦注射成型的粘磁体材料的磁性颗粒在电机中被定向，可移动滑块30就被移动到打开位置。随着滑块处于打开位置，注射空腔的两个室互相联通。

其次，根据所述的示意性实施例，塑料材料注射成型步骤在模子20的第二室23中进行，以便形成篮式组件的结构14。如上文所解释的那样，注射成型以形成篮式组件的塑料材料优选没有充满磁性颗粒的简单的可注射成型塑料材料，并且该塑料材料能够粘附于在第一室内被注射成型以形成电机永磁体的粘磁体材料。塑料材料在第二注射点25处到达第二室23并以篮式组件的形式充满室23，直到该塑料材料抵靠其将粘附于的在第一室22中注射成型的粘磁体材料，以致篮式组件的侧壁141的下端142与环形粘磁体结构的内柱面131的上端132重合，由此形成单体式注射成型的一体组件，即形成电动换能器固定部分。

当然，示例性实施例中所描述的注射成型步骤的顺序可以是颠倒的。就是说很有可能关上滑块时先注射成型篮式组件，接着在打开滑块之后注射成型用于形成螺线管电机永磁体的粘磁体材料，从而生产注射成型的形成电动换能器固定部分的一体组件。也有可能在滑块关闭时，注射成型形成螺线管电机永磁体的粘磁体材料并与此同时注射成型篮式组件。

根据用于简化注射成型方法的变体，螺线管电机的永磁体和篮式组件都可以通过注射成型例如塑性磁体或弹性磁体类型的粘磁体来生产，以便以单件的形式生产出换能器的整个固定部分。然而，这种仅仅基于粘磁体材料的单料注射成型和上面例子(由粘磁体制成的电机部分和由简单的可注射成型塑料材料制成的篮式组件部分)中所描述双料注射成型方法相比有一些缺点，也就是：超重，难以控制的磁场，以及模子的过早磨损。

根据另一个可选实施例，可以利用篮式组件和螺线管电机的对称性生产换能器固定部分(电机和篮式组件)，不仅以上面描述的单体注射成型的一体组件的方式，而是根据上面说明书中描述的原理以多个注射成型的单体组件的形式，其中每个注射成型的一体组件确定篮式组件和螺线管电机永磁体的四分之一块或各自的成角度的块。该多个注射成型的一体组件接着结合到一起，例如通过胶接，以便形成换能器固定部分。

尽管这样的变体实施例具有增加组装步骤的缺点，但是由于在注射成型操作之后必须结合到一起以形成换能器固定部分的单独的一体组件很多，仍然有益地可能减小将要被注射成型的部件的尺寸，并因此增加每个模子空腔的数量。这个变体的另一个优点是更容易将部件从模子中移走。此外，取决于所选择的成角度的块的尺寸和数量，有可能共用模子的不同部件的一小部分。

Claims (10)

1.一种电动声学换能器装置，包括固定部分，该固定部分由与螺线管电机(M)一体安装的篮式组件(5)所构成，该螺线管电机具有至少一个在能够放置可动线圈的气隙中可以产生磁场的永磁体，其特征在于，所述螺线管电机(M)的所述永磁体与所述篮式组件(5)至少形成单体式注射成型的一体组件(12)，其特征在于，所述至少一个一体组件的第一部分是具有内柱面(131)的环形粘磁体结构(13)，其特征还在于，所述至少一个一体组件的第二部分是安装于所述环形粘磁体结构(13)上的并具有侧壁(141)的漏斗形篮式组件结构(14)，该篮式组件的下端(142)与所述环形粘磁体结构(13)的所述内柱面(131)的上端(132)重合，所述侧壁(141)从所述内柱面(131)的所述上端(132)延伸至所述侧壁(141)的上端(143)。

2.如权利要求1中所述的电动声学换能器装置，其特征在于，环形粘磁体结构(13)具有在所述内柱面(131)对面并且朝着环形粘磁体结构(13)的外侧延伸的凸面(133)，所述凸形结构与所述环形粘磁体结构(13)的轴面的交集是半圆形或半椭圆形。

3.如权利要求1或2中所述的电动声学换能器装置，其特征在于，所述环形粘磁体结构(13)由注射成型的粘磁体材料构成，所述篮式组件结构(14)由注射成型的塑料材料构成，该塑料材料能够粘附于所述环形粘磁体结构的所述注射成型的粘磁体材料。

4.如权利要求1至3的任意一项中所述的电动声学换能器装置，其特征在于，所述环形粘磁体结构(13)和所述篮式组件结构(14)是由注射成型的粘磁体材料构成的。

5.如前面的权利要求的任意一项中所述的电动声学换能器装置，其特征在于，该装置包括多个注射成型的一体组件，这些组件结合到一起从而形成所述电动换能器的所述固定部分，其中所述注射成型的一体组件中的每一个都包括所述螺线管电机(M)的所述永磁体和所述篮式组件(5)的各自的成角度的块。

6.如前面的权利要求的任意一项中所述的电动换能器装置，其特征在于，所述固定部分能够与电动声学换能器的移动部分连接，所述移动部分包括借助悬浮器件固定于所述篮式组件的所述可动线圈和隔膜。

7.一种扬声器，其特征在于，该扬声器包括如权利要求1至5的任意一项中所述的电动声学换能器装置。

8.一种用于生产如权利要求1至6的任意一项中所述的电动声学换能器装置的方法，其特征在于，所述螺线管电机的所述永磁体和所述篮式组件是以至少一个单体式注射成型的一体组件的形式生产的，所述至少一个一体组件的生产包括步骤：

-在模子(20)的第一室(22)中在定向磁场的作用下注射成型处于液相的粘磁体材料以便形成所述环形粘磁体结构(13)，

-在与所述第一室(22)紧邻的所述模子(20)的第二室(23)中，注射成型能够粘附于所述注射成型的粘磁体材料的可注射成型塑料材料以便形成所述篮式组件结构(14)。

9.如权利要求8中所述的方法，其特征在于，所述螺线管电机的所述永磁体和所述篮式组件是以多个注射成型的一体组件的形式生产的，其中每个注射成型的一体组件确定所述螺线管电机(M)的所述永磁体和所述篮式组件(5)的各自的成角度的块，其特征还在于，所述多个注射成型的一体组件被结合到一起以便生产所述电动换能器的所述固定部分。

10.如权利要求8或9中所述的方法，其特征在于，所述注射成型步骤是同时进行的。

Images