CN103220607B - 一种非磁钢系统受话器或扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非磁钢系统受话器或扬声器，利用两个通电线圈间相互作用力，而使与其中一线圈相连或与其中一线圈一体化的振膜振动而发出声音。本发明受话器或扬声器适应多种场合，在振动膜的动态振幅分布上能趋于一致，不仅简单、微型、超薄、构件少，而且在具体生产制造中，能满足可以利用自动化生产线组织生产。

Description

一种非磁钢系统受话器或扬声器

技术领域

本发明涉及一种非磁钢系统受话器或扬声器。

背景技术

近年来，由于稀土永磁体价格的飞涨，对于非永磁体系统受话器或扬声器的研发又引起了人们的兴趣。非永磁体系统受话器或扬声器有多种类型，常用的一种是静电型受话器或扬声器，其结构特征是只有振膜和薄金属板（背极），当在振膜和薄金属作为两电极上施加直流偏压并同时再以一定的交变的电压信号施加时，则在静电力的作用下会使振膜振动而发声，这就是静电扬声器的发生原理。另一种是驻极体型受话器或扬声器，在上世纪60年代，G·Sessler教授和J·West教授用聚合物薄膜制成了世界上第一个驻极体电容传声器（ECM）后，用驻极体膜提供的电场取代了直流偏压提供的电场，这就使电容传声器丢掉了必需要有偏压电源的大包袱，使得驻极体电容传声器得到了非常广泛的应用。这样一来，人们也就自然会想到驻极体受话器或扬声器的制造的问题。的确，与上述的静电型扬声器相类似，人们研制了驻极体受话器或扬声器。但是，此两类受话器或扬声器器件都是电场型器件，它涉及到驻极体材料带电稳定性问题，以及受到因其电场高，会带来不可避免的静电放电、静电干扰等的问题，产品受制约因素多。

随着科技发展的要求，人们希望电声元、器件应适应多种场合，且对其技术的要求也越来越高，希望产品受制约因素少，产品性能好，尤其是在振动膜的动态振幅分布上更要求能趋于一致。既要其本身是简单、微型、超薄，构件尽可能少，又要其在具体生产制造中，能满足可以利用自动化生产线组织生产。本发明的非磁钢系统受话器或扬声器，能满足这一要求。

发明内容

发明目的：本发明提供一种非磁钢系统受话器或扬声器，结构简单轻巧、成本低廉、原材料易得。

技术方案：一种非磁钢系统受话器或扬声器，利用两个通电线圈间相互作用力，而使与其中一线圈相连的振膜或与其中一线圈一体化的振膜振动而发出声音。

上述技术方案利用两通电线圈间相互的力的作用而使振膜振动而发出声音，达到电—声转换的目的。

为了提高产品质量，两个通电线圈为相对、平行放置。

实际设计中与振膜相连或与振膜一体化的线圈为线圈O₁。被固定在PCB板上并固定在支架上的、与线圈O₁相对、平行放置的线圈为O₂，在线圈O₂中间有提高磁感应强度的软铁芯之类的芯体的结构。

理论研究讨论可知，上述技术方案是一个有两个共轴、载流扁平线圈系统的相互作用力的问题。

如附图3所示，现设线圈O₁的匝数为N₁，流过电流为I₁，半径为R₁；线圈O₂的匝数为N₂，流过电流为I₂，半径为R₂，两中心距为a。现取公共轴线为x轴，原点设在线圈O₂的圆心处，由圆电流轴线上一点的磁场公式可知：

$B_x=\frac{{\mathrm{\μ}}_0}{2}\frac{N_2{R}_2^2{I}_2}{{(R_2^2+x^2)}^{\frac{3}{2}}}$

因为R₁、R₂都大于a，可以近似地认为在小线圈O₁平面内，磁场B在x轴方向的,分量B_x数值上不变。但由于大线圈O₂产生的磁场对于x轴的轴对称性可知，在小线圈O₁的各电流元处，磁场B都有垂直于x轴方向的分量B_⊥，方向离x轴的轴线向外，因此，小线圈O₁上各电流元都受到与x轴平行的磁力，其总和为：

$F=N_1\underset{0}{\overset{2{\mathrm{\πR}}_1}{\∫}}{B}_{\⊥}{I}_1\mathrm{dl}=2{\mathrm{\πR}}_1{N}_1\·B_{\⊥}{I}_1$

利用磁场的Gauss定理求得：

$B_{\⊥}=-\frac{1}{2}{R}_1\frac{{\mathrm{dB}}_x}{\mathrm{dx}}=\frac{3}{4}\frac{{\mathrm{\μ}}_0{N}_2{R}_1{R}_2^{2}x{I}_2}{{(R_2^2+x^2)}^{\frac{5}{2}}}{I}_{x=a}=\frac{3}{4}\frac{{\mathrm{\μ}}_0{N}_2{R}_1{R}_2^2{\mathrm{aI}}_2}{{(R_2^2+a^2)}^{\frac{5}{2}}}$

总的合力为：

$F=\frac{3{\mathrm{\μ}}_0}{2\mathrm{\π}}\frac{\left(N_1{\mathrm{\πR}}_1^2{I}_1\right)\left(N_2{\mathrm{\πR}}_2^2{I}_2\right)}{{(R_2^2+A^2)}^{\frac{5}{2}}}$

若I₁，I₂，是交变的，则F也随之而变化。

为了制备方便，同时保证产品质量，两个通电线圈为密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂。

如前所述，一般的非永磁体系统受话器或扬声器（扬声器）的结构，是在两平行的平面电极中，放置由绷膜环张紧的聚合物振动膜（或是驻极体膜），由于在两平行的、固定的平面电极上，外加的静电力的全面、均匀的驱动，而能按要求发出声音。本发明是利用两相对放置的密绕平面线圈O₁,O₂通以同方向的电流时，二者表现为相吸的力的作用；若两密绕平面线圈O₁,O₂通以反方向的电流时，二者表现为相斥的力的作用；若通以交变的电流，则其相应的作用力也随交变的电流的变化而变化。

密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂的通电方式为：

①密绕平面线圈O₁所通的电流为音频信号电流，密绕平面线圈O₂所通的电流为稳恒直流电流；

②密绕平面线圈O₁所通的电流为音频信号电流，密绕平面线圈O₂所通的电流为经过处理的音频信号电流；

③密绕平面线圈O₁所通的电流为音频信号电流，密绕平面线圈O₂为由两线圈组成的“赫姆霍兹”线圈，（附图1）所通的电流为经过处理的音频信号电流；

上述经过处理的音频信号电流指：当音频信号为“正”时，则音频信号不变化，直接通入密绕平面线圈O₁，和直接通入密绕平面线圈O₂中；当音频信号为“负”时，音频信号直接通入密绕平面线圈O₁，通入密绕平面线圈O₂的音频信号为经过处理器处理反相变化后的音频信号，它为“正”。

本发明通电方式可采用上述三种中的任何一种。

上述音频信号处理所用的处理器，目的是为了达到将通入密绕平面线圈O₁的信号（考虑信号的正、负两半周部分A，B）如附图2a所示，若经过处理的信号（A,-B（C））通入密绕平面线圈O₂中如附图2b，处理器的信号是按下列原则进行的：当信号为“正”时，信号不变化，通入密绕平面线圈O₂中，当信号为“负”时，信号经处理而反相变化后，再通入密绕平面线圈O₂中。信号的所有部分都按此规则处理后输入。处理器不能失真，尤其是对音频小信号部分；处理器不能有相位失真，尤其是通入密绕平面线圈O₁的信号和经过处理通入密绕平面线圈O₂的信号间不能有相位失真。

上述两线圈组成的“赫姆霍兹”线圈是一种保证在一定区间有均匀磁场的装置，并能使磁场得到增强。若“赫姆霍兹”线圈有一对共轴线圈，其绕线方向相同、圈数相同、通过的电流都为I，线圈半径为：R，两线圈相距为：a，如附图1所示：如果这对共轴线圈间相距的a值不等于线圈半径R值时，轴线上的磁场分布就不均匀，当a=R时，轴线上的磁场分布就均匀。

为了满足日常所需，对功率大的扬声器时，上述经过处理的音频信号电流在处理前先通过功放放大。

若是功率大的扬声器，则音频信号一路通入密绕平面线圈O₁，另一路音频信号先通过功放放大后，再经处理器的处理再通入密绕平面线圈O₂，由于功放、处理器的处理较复杂一些也可将其设计端子接线端子的PCB板上，或者设计放置在固定线圈旁边。由于常见的动圈式扬声器振膜连接在线圈（音圈）的导线上，机械振动部分质量较大，电声转换同步性差，失真就会增大，特别是高频响应较差，本发明的技术方案就避免了这样的问题。

若是功率小的平面受话器（或扬声器），则音频信号一路通入密绕平面线圈O₁，另一路先经处理器的处理后再通入密绕平面线圈O₂，由于处理器较小也较简单则可将其设计端子接线端子的PCB板上。

所述的非磁钢系统受话器或扬声器，包括密绕平面线圈O₁、与密绕平面线圈O₁相连或一体化的振膜、密绕平面线圈O₂、端子PCB线路板及其连线和盆体支架，盆体支架的底部设有支撑底板，密绕平面线圈O₂横向固设在支撑底板上，密绕平面线圈O₁平行设在密绕平面线圈O₂的上方、盆体支架内，且密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂间的距离不为零，端子PCB线路板及其连线设在盆体支架上。

为了使用方便，所述端子PCB线路板上设有第一信号输入端、第二信号输入端及位于第一信号输入端和第二信号输入端之间的信号处理器，音频信号从第一信号输入端、第二信号输入端输入，一路直接通入密绕平面线圈O₁，另一路经信号处理器处理后通入密绕平面线圈O₂。

为了增强两个线圈之间的相互作用力，密绕平面线圈O₂的环内设有软铁芯。

为了减小振膜振动的阻力，同时防止尘土等异物的污染，盆体支架上、振膜的下方设有声平衡孔，声平衡孔上设有防尘布。

为了使用方，同时防止污染，盆体支架上、振膜的上方设有有开孔的护罩。

本发明未特别限定的技术均为现有技术。

有益效果：本发明受话器或扬声器适应多种场合，在振动膜的动态振幅分布上能趋于一致，不仅简单、微型、超薄、构件少，而且在具体生产制造中，能满足可以利用自动化生产线组织生产。

附图说明

图1为“赫姆霍兹”共轴线圈的磁场分布；

图2中a为通入密绕平面线圈O₁的音频信号，b为经过处理的通入密绕平面线圈O₂的音频信号；

图3为一个有两个共轴、载流扁平线圈系统的相互作用力图；

图4为本发明受话器或扬声器的结构示意图；

图5为端子PCB线路板上信号处理示意图；

图中：1为振膜，2为密绕平面线圈O₁，3为端子PCB线路板，4为连线，5为支承底板，6为密绕平面线圈O₂，7为防尘布，8为盆体支架，9为护罩，10为软铁芯，11为第一信号输入端，12为第二信号输入端，13为信号处理器，14为信号至密绕平面线圈O₁，15为信号至密绕平面线圈O₂。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图4和5所示，非磁钢系统受话器或扬声器，包括密绕平面线圈O₁、与密绕平面线圈O₁一体化的振膜、密绕平面线圈O₂、端子PCB线路板及其连线和盆体支架，盆体支架的底部设有支撑底板，密绕平面线圈O₂横向固设在支撑底板上，密绕平面线圈O₁平行设在密绕平面线圈O₂的上方、盆体支架内，且密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂间的距离不为零，端子PCB线路板及其连线设在盆体支架上；密绕平面线圈O₂的环内设有软铁芯；盆体支架上、振膜的下方设有声平衡孔，声平衡孔上设有防尘布；盆体支架上、振膜的上方设有有开孔的护罩。

所述端子PCB线路板上设有第一信号输入端、第二信号输入端及位于第一信号输入端和第二信号输入端之间的信号处理器，音频信号从第一信号输入端、第二信号输入端输入，一路直接通入密绕平面线圈O₁，另一路经信号处理器处理后通入密绕平面线圈O₂。

如图5所示，音频信号从第一信号输入端、第二信号输入端输入，一路直接通入密绕平面线圈O₁，另一路经信号处理器处理后通入密绕平面线圈O₂，由于密绕平面线圈O₂固定在支承底板上，密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂相互作用后，密绕平面线圈O₂不动，而使与密绕平面线圈O₁一体化的振膜振动而发出声音。

Claims (16)

1.一种非磁钢系统受话器，其特征在于：利用两个通电线圈间相互作用力，而使与其中一线圈相连的振膜或与其中一线圈一体化的振膜振动而发出声音；两个通电线圈为密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂；密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂的通电方式为：

①密绕平面线圈O₁所通的电流为音频信号电流，密绕平面线圈O₂所通的电流为稳恒直流电流；或②密绕平面线圈O₁所通的电流为音频信号电流，密绕平面线圈O₂所通的电流为经过处理的音频信号电流；

上述经过处理的音频信号电流指：当音频信号为“正”时，则音频信号不变化，直接通入密绕平面线圈O₁，和直接通入密绕平面线圈O₂中；当音频信号为“负”时，音频信号直接通入密绕平面线圈O₁，通入密绕平面线圈O₂的音频信号为经过处理器处理反相变化后的音频信号，它为“正”。

2.如权利要求1所述的非磁钢系统受话器，其特征在于：两个通电线圈为相对、平行放置。

3.如权利要求1或2所述的非磁钢系统受话器，其特征在于：密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂的通电方式为：

③密绕平面线圈O₁所通的电流为音频信号电流，密绕平面线圈O₂为由两线圈组成的“赫姆霍兹”线圈，密绕平面线圈O₂所通的电流为经过处理的音频信号电流。

4.如权利要求3所述的非磁钢系统受话器，其特征在于：包括密绕平面线圈O₁、与密绕平面线圈O₁相连或一体化的振膜、密绕平面线圈O₂、端子PCB线路板及其连线和盆体支架，盆体支架的底部设有支撑底板，密绕平面线圈O₂横向固设在支撑底板上，密绕平面线圈O₁平行设在密绕平面线圈O₂的上方、盆体支架内，且密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂间的距离不为零，端子PCB线路板及其连线设在盆体支架上。

5.如权利要求4所述的非磁钢系统受话器，其特征在于：所述端子PCB线路板上设有第一信号输入端、第二信号输入端及位于第一信号输入端和第二信号输入端之间的信号处理器，音频信号从第一信号输入端、第二信号输入端输入，一路直接通入密绕平面线圈O₁，另一路经信号处理器处理后通入密绕平面线圈O₂。

6.如权利要求4所述的非磁钢系统受话器，其特征在于：密绕平面线圈O₂的环内设有软铁芯。

7.如权利要求4所述的非磁钢系统受话器，其特征在于：盆体支架上、振膜的下方设有声平衡孔，声平衡孔上设有防尘布。

8.如权利要求4所述的非磁钢系统受话器，其特征在于：盆体支架上、振膜的上方设有有开孔的护罩。

9.一种非磁钢系统扬声器，其特征在于：利用两个通电线圈间相互作用力，而使与其中一线圈相连的振膜或与其中一线圈一体化的振膜振动而发出声音；两个通电线圈为密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂；密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂的通电方式为：

①密绕平面线圈O₁所通的电流为音频信号电流，密绕平面线圈O₂所通的电流为稳恒直流电流；或②密绕平面线圈O₁所通的电流为音频信号电流，密绕平面线圈O₂所通的电流为经过处理的音频信号电流；

上述经过处理的音频信号电流指：当音频信号为“正”时，则音频信号不变化，直接通入密绕平面线圈O₁，和直接通入密绕平面线圈O₂中；当音频信号为“负”时，音频信号直接通入密绕平面线圈O₁，通入密绕平面线圈O₂的音频信号为经过处理器处理反相变化后的音频信号，它为“正”。

10.如权利要求9所述的非磁钢系统扬声器，其特征在于：两个通电线圈为相对、平行放置。

11.如权利要求9或10所述的非磁钢系统扬声器，其特征在于：密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂的通电方式为：

③密绕平面线圈O₁所通的电流为音频信号电流，密绕平面线圈O₂为由两线圈组成的“赫姆霍兹”线圈，密绕平面线圈O₂所通的电流为经过处理的音频信号电流。

12.如权利要求11所述的非磁钢系统扬声器，其特征在于：包括密绕平面线圈O₁、与密绕平面线圈O₁相连或一体化的振膜、密绕平面线圈O₂、端子PCB线路板及其连线和盆体支架，盆体支架的底部设有支撑底板，密绕平面线圈O₂横向固设在支撑底板上，密绕平面线圈O₁平行设在密绕平面线圈O₂的上方、盆体支架内，且密绕平面线圈O₁和密绕平面线圈O₂间的距离不为零，端子PCB线路板及其连线设在盆体支架上。

13.如权利要求12所述的非磁钢系统扬声器，其特征在于：所述端子PCB线路板上设有第一信号输入端、第二信号输入端及位于第一信号输入端和第二信号输入端之间的信号处理器，音频信号从第一信号输入端、第二信号输入端输入，一路直接通入密绕平面线圈O₁，另一路经信号处理器处理后通入密绕平面线圈O₂。

14.如权利要求12所述的非磁钢系统扬声器，其特征在于：密绕平面线圈O₂的环内设有软铁芯。

15.如权利要求12所述的非磁钢系统扬声器，其特征在于：盆体支架上、振膜的下方设有声平衡孔，声平衡孔上设有防尘布。

16.如权利要求12所述的非磁钢系统扬声器，其特征在于：盆体支架上、振膜的上方设有有开孔的护罩。