CN104618838A - 一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器) - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，包括：外壳，设置在所述外壳内的平面振膜组件，还包括平行间隔设置在外壳中的两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈，所述振膜组件设置在上下两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈之间。采用了本发明技术方案的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，由于其包括两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈，能使总磁场得到进一步加强并使磁场分布与振膜受力具有较好的均匀性，同时降低了线圈在高度方向的尺寸，有助于受话器(扬声器)性能的进一步提升并实现了器件的小型化。

Description

一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)

技术领域

本专利涉及电声技术领域，具体涉及一种受话器(扬声器)，尤其涉及一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)。

背景技术

通常的受话器(扬声器)是动圈式的，主要由磁钢、导磁板、盆架、定心支片、音圈、振膜和防尘帽等部件组成。磁钢的作用是产生一个恒定磁场，音圈则与振膜相连并处于受力平衡状态。当变化的音频电流信号馈入处于磁隙中的音圈时，音圈即受到磁钢的安培力作用而上下振动，进而带动振膜驱动前后空气振动发声。振膜(振动盆)一般是呈锥体状，小锥与振动盆相粘接，大锥和盆架粘接，因其固有的几何形状，不可避免地存在着前室效应和分割振动的现象，致使频响特性变坏，也因此而难以实现受话器(扬声器)的小型化和集成化。

平面超薄化和小型集成化是目前受话(扬声)器件研究中两个值得重视的方向。随着科学技术的发展，对受话器(扬声器)的要求越来越高，既要求受话器(扬声器)本身是微型、超薄的，又要求它在具体生产制造中，能满足可以利用自动化生产线，组织生产。而在实际的生产中，常见的受话器(扬声器)都必须有一种永磁性部件——例如钕铁硼(NdFeB)磁钢，该永磁体占据了非常大的空间，而且线圈和振动膜的粘结需要精细的纯手工工艺完成，成为了利用自动化生产线组织生产的制约瓶颈。

为此，本专利发明人曾提出过动磁平面线圈形超薄受话器(扬声器)的申请并获授权(CN102045626A)。该发明中的线圈是固定不动的，区别于常见的受话器(扬声器)音圈是运动的；该发明的磁性薄膜是运动的，区别于常见的受话器(扬声器)磁路系统是不动的。该专利中虽然设置了增音线圈，所产生的磁场有较大增强，使其性能得到了较大提升，但是还有改进空间，可以进一步改进。

为此，本专利提出了用动磁、平面涡旋多层联结的方式来进一步增强磁场强度，进而提出了一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)的设计思路与方案。另外，针对多层涡旋绕线及PCB光刻蚀时可能遇到的困难，本专利也提出了两种可行的绕线方案。

发明内容

本专利所要解决的技术问题是提供一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，解决目前非磁钢系统平面超薄受话器(扬声器)受空间和体积所限，所产生的磁场强度还是不够，限制了其性能进一步提升的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，包括：外壳，设置在所述外壳内的平面振膜组件，其特征在于，所述动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)还包括平行间隔设置在外壳中的两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈，每个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈包括多个平面涡旋密绕复合线圈，且各平面涡旋密绕复合线圈层叠且联结成一体的所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈；所述平面振膜组件设置在两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈之间。

优选的技术方案中，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕线圈之间采用顺接并联的方式联结时，相邻两层平面涡旋密绕复合线圈之间的涡旋方向相同；所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕线圈之间采用反接串联的方式联结时，相邻两层平面涡旋密绕复合线圈之间的涡旋方向相反。

优选的技术方案中，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕复合线圈采用PCB光刻蚀的方法制作。

进一步优选的技术方案中，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕复合线圈之间，采用在层间开通孔，并使通孔金属化的方式，实现各层之间的联结。

优选的技术方案中，所述外壳包括上壳、下壳，以及设置在上壳上的接线端子，两个所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈分别设置在上壳和下壳上，并通过引出线与所述接线端子电连接。

进一步优选的技术方案中，所述上壳和下壳上均开设有出音孔，并在内侧对应位置设置有防尘网。

优选的技术方案中，所述平面振膜组件包括垫圈和设在所述垫圈上的振膜，且所述振膜仅在中部区域涂覆有包括永磁材料粉末的磁性薄膜，且所述永磁材料粉末是采用不同材质永磁材料制成的混合粉末(如：釹铁硼粉末)，最终形成的磁性薄膜为非匀质膜。

本发明的有益效果是：

采用了本发明技术方案的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，由于其包括两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈，能使总磁场得到进一步加强并使磁场分布与振膜受力具有较好的均匀性，同时降低了线圈在高度方向的尺寸，有助于受话器(扬声器)性能的进一步提升并实现了器件的小型化。

附图说明

图1是本发明的动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)的分解图；

图2是本发明的动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)的剖切结构示意图；

图3是本发明具体实施方式一中的多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层线圈之间采用顺接并联的方式并开通孔金属化来实现联结的连线示意图。

图4是本发明具体实施方式一中的多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层线圈之间采用顺接并联的方式并开通孔金属化来实现联结的剖切连线示意图；

图5是本发明具体实施方式二中的多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层线圈之间采用反接串联的方式联结的连线示意图；

图6是本发明具体实施方式二中的各层平面涡旋密绕复合线圈之间另一种可行但未被采用的顺接串联的方式联结的连线示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1和图2所示，本具体实施方式提供的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，包括：外壳1，设置在所述外壳1内的平面振膜组件2，还包括平行间隔设置在外壳1中的两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈3，每个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈3包括多个平面涡旋密绕复合线圈，且各平面涡旋密绕复合线圈层叠且联结成一体的所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈3；所述平面振膜组件2设置在两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈3之间。

采用了本发明具体实施方式技术方案的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，由于其包括两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈3，能使总磁场得到进一步加强并使磁场分布与振膜2受力具有较好的均匀性。此外，由于其线圈3产生的磁场比常见的同匝数的单层单线圈要大很多，其作用效率会明显提高；同时有效地利用了平面空间，降低了线圈在高度方向的尺寸，从而易于实现器件的小型化、集成化，因而能做成较一般受话器(扬声器)更为薄的超薄结构。

优选的技术方案中如图3和图4所示，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕复合线圈之间采用顺接并联的方式联结成三层线圈和一层信号引线(俯视图图3中各层的线圈因刻蚀位置相互重合，故无法在俯视图中全部看到)，在实际设计中可以采取更多的层数用于增强磁场。

优选的技术方案中，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈3的各层平面涡旋密绕复合线圈采用PCB光刻蚀的方法制作。利用光刻蚀的方法在PCB板上形成的，再通过层压而压成一体，此种方式简单、易行，适合大量生产。

进一步优选的技术方案中如图3和图4所示，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈3的各层平面涡旋密绕复合线圈之间，采用在层间开通孔，并使通孔金属化的方式，实现各层之间的联结。其中，1、2、3和4分别为第一、第二、第三和第四层焊层，5为Top Overlay，6为Keep-Out Layer，7为Multi-Layer，信号线和接线端置于1顶层和4底层。图4为俯视图图3虚线处的剖切连线示意图，观察方向从5Top Overlay的“+”标识朝向“-”标识。印制电路板孔金属化技术是印制电路板制造技术的关键之一。孔金属化是指顶层和底层之间的孔壁上用化学反应将一层薄铜镀在孔的内壁上，使得印制电路板的顶层与底层相互连接，如7Multi-Layer所示。

优选的技术方案中如图2所示，所述外壳1包括上壳11、下壳12，以及设置在上壳11上的接线端子13，两个所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈3分别设置在上壳11和下壳12上，并通过引出线(图中未示出)与所述接线端子13电连接。这样设计有利于用机械化、自动化方法完成生产和组装，因此会解放出很多手工操作的人员，并能提高工作效率，保证产品质量稳定。

进一步优选的技术方案中，所述上壳11和下壳12的结构基本相同，且上壳11和下壳12上均开设有出音孔14，上下壳体内侧对应位置设置有防尘网15。同时，又因本专利在平面振膜组件2、多层联结式平面涡旋密绕复合线圈3的结构上留有一定的空间，能实现较好的散热，并达到了共鸣箱的效果，其音质较常见的受话器(扬声器)要好。

优选的技术方案中，所述平面振膜组件2包括垫圈20和设在所述垫圈20上的振膜21，且所述振膜21中部区域涂覆有包括永磁材料粉末的磁性薄膜22，且所述永磁材料粉末是采用不同材质永磁材料制成的混合粉末(如：釹铁硼粉末)，最终形成的磁性薄膜22为非匀质膜。

常见的受话器(扬声器)中，振膜的振动模式主要为圆锥振动模式和平面振动模式。本专利的设计采用的是平面振膜，没有前室效应，频带宽、失真小、相位特性好，其振动模式，采用的是(1)四周固定的圆(方)膜，其内部有刚性薄振动片(层)粘附于柔性膜上，振动片作平板振动，与(2)在柔性膜上涂敷不同材质材料形成非均质膜，膜片作较复杂的振动，这(1)(2)两种模式相结合的振动模式。该设计中目前常见的问题有：线圈磁场的漏磁大，线圈磁场集中性能差等。为解决磁场不集中及减小漏磁的问题，提高性能，常见的永磁材料粉末涂敷中用的是钕铁硼粉末，且仅将永磁材料粉末层放在振膜的中心区，边缘区域不进行处理，由于其磁阻小，能使磁场集中，这样就可能使整体作用的效果会好些。通过外界电流信号而产生的磁场对中心区永磁材料粉末层的作用，而使振膜中永磁体粉末层部分运动。本专利的设计采用的是在柔性膜上涂敷不同材质材料形成非均质膜，膜又是在一个圆膜中心区的位置，中心区域涂敷覆盖，边缘区域不进行处理，因此该振膜的效果会比常见的圆锥式振膜的振动模式、其他的振动模式要好，具有较宽的频响特性。此外，由于采用了平面振膜结构与平面多层联结式涡旋复合线圈结构，可较容易地实现受话器(扬声器)的小型化和集成化。

本专利的设计中，可先对平面振膜组件进行磁化，也可在装配成半个部件时充磁，不会出现磁化困难的问题。本专利设计中，采用了对称性壳体结构，上半、下半壳体上安装平面线圈简单、易行，而且平面振膜无精细的粘胶工序，这样设计进一步有利于用机械化、自动化方法完成，因此，会解放出很多手工操作的人员，并能提高工作效率，和保证质量稳定。

实施例二

本具体实施方式提供的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)与实施例一的不同之处在于，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕复合线圈之间采用了如图5所示的反接串联的方式联结。

线圈的绕制方法及电流方向要特别注意，应使总的磁场一致并得到加强。多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的设计中，各层平面涡旋密绕复合线圈之间如何连接是个难点。以常规绕线的两线圈绕制中的连线方法为例，按物理学和工程技术的定义，如图5和图6所示，总结起来应有以下几种方式：

(1)绕线圈开始端叫“首端”，绕制完成端叫“末端”。若1线圈(第一层线圈)末端与2线圈(第二层线圈)首端相接叫“顺接、串联”；若1线圈末端与2线圈末端相接叫“反接、串联”。若1线圈与2线圈同绕向即“顺绕”、“顺接、串联”，磁场方向相同，两个线圈产生的磁通相加，磁场加强，等效电感量加大。

若1线圈与2线圈不同绕向即“反绕”、采用“反接、串联”，磁场方向也相同，两个线圈产生的磁通相加，磁场加强，等效电感量也加大。

(2)1线圈与2线圈“顺绕、反接、串联”时，两个线圈产生的磁通相减，磁场减弱，等效电感量减小。“顺接”时的等效电感大于“反接”时的等效电感。

(3)1线圈与2线圈“顺绕”、首-首、末-末相接，即为并接，磁场方向相同，但电感量按物理公式计算为减小；1线圈与2线圈“反绕”、并接，磁场方向相反，电感量减小甚至为零。

(4)1线圈与2线圈也可并联相接，讨论的方法类似，即必须达到联结后，磁场方向相同，两个线圈产生的磁通相加，磁场加强。

总之，多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的设计中，必须达到联结后磁场方向相同的效果，也就是说两个线圈产生的磁通要相加，磁场才能加强，等效电感量也加大。本专利是使用了图5中所示的“反绕、反接、串联”连接方式，与图6中所示的“顺绕、顺接、串联”的连接方式相比，能极大地节省线材并更适用于PCB各层间的通孔金属化联结。

两线圈串联和并联时磁场均加强，但是线圈阻抗变化不同。线圈串联阻抗增加，线圈并联阻抗减小，故可根据阻抗匹配要求选择方案一并联和方案二串联的不同方案实现阻抗的匹配。

如图1和图2所示的均是一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器的设计，利用本专利的结构设计扬声器时，只需将出音孔加大并增加出音孔的个数即可。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，包括：外壳，设置在所述外壳内的平面振膜组件，其特征在于，所述动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)还包括平行间隔设置在外壳中的两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈，每个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈包括多个平面涡旋密绕复合线圈，且各平面涡旋密绕复合线圈层叠且联结成一体的所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈；所述平面振膜组件设置在两个多层联结式平面涡旋密绕复合线圈之间。

2.如权利要求1所述的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，其特征在于，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕线圈之间采用顺接并联的方式联结时，相邻两层平面涡旋密绕复合线圈之间的涡旋方向相同。

3.如权利要求1所述的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，其特征在于，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕线圈之间采用反接串联的方式联结时，相邻两层平面涡旋密绕复合线圈之间的涡旋方向相反。

4.如权利要求1所述的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，其特征在于，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕复合线圈采用PCB光刻蚀的方法制作。

5.如权利要求1所述的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，其特征在于，所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈的各层平面涡旋密绕复合线圈之间，采用在层间开通孔，并使通孔金属化的方式，实现各层之间的联结。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，其特征在于，所述外壳包括上壳、下壳，以及设置在上壳的接线端子，两个所述多层联结式平面涡旋密绕复合线圈分别设置在上壳和下壳上，并通过引出线与所述接线端子电连接。

7.如权利要求6所述的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，其特征在于，所述上壳和下壳上均开设有出音孔，并在内侧对应位置设置有防尘网。

8.如权利要求1至5中任意一项所述的一种动磁、平面涡旋多层联结式超薄受话器(扬声器)，其特征在于，所述平面振膜组件包括垫圈和设在所述垫圈上的振膜，且所述振膜仅在中部区域涂覆有包括永磁材料粉末的磁性薄膜，且所述永磁材料粉末是采用不同材质永磁材料制成的混合粉末，最终形成的磁性薄膜为非匀质膜。