CN106612483A - 搧动式扬声器 - Google Patents

Abstract

我们提出一种新型扬声器，并称它为《搧动式扬声器》，它的振动方式与口琴簧片相似。它由长方体磁铁构架磁场空间，其间放入条形振膜。它的振膜可以是依附于塑料膜上的铁质平面矩形螺旋线圈的一部分，也可以由既导电，又导磁的带子做成。它的振膜有多种形状供选择，扬声器结构也有多种方式供选择。这种扬声器的振膜已经将传统概念的音圈和振膜合为一体，音频电流的电磁力遍布于整个振膜上，加之振膜全部处在磁场中，自由振动被电磁阻尼所克服，因而它的失真很小。这种扬声器可以用于手机、笔记本电脑、平板电视机和其它发声的电器中，用作汽车音响的高中音扬声器也是很适合的。

Description

搧动式扬声器

技术领域

扬声器是信息科学领域属下的视听技术的一个终端元件，终端元件包括供眼睛看的以及供耳朵听的两大类，前者主要是显示屏，已经达到了很高的水平，后者主要是扬声器，长期以来没有多大变化，几乎处于停滞不前的状态。

背景技术

现在使用的动圈式(又称电动式)扬声器是1861年发明的，至今已有很长的历史。其间曾出现过舌簧喇叭、压电陶瓷喇叭、号筒喇叭、静电扬声器等，它们从未被广泛采用过。动圈式扬声器虽有其一些优点，但它的失真度仍高达5％，这是它的结构性缺陷造成的，要再降低一点都很困难，人们对这样的失真度已经是听之任之，无可奈何了，高保真求之而不得，有人则去追求音乐感以代之。信息时代的到来迫使模拟电路退场，数字电路登台，后者已经可以做到无失真传递音频电信号，动圈式扬声器早已不适应这种发展趋势的要求了。

发明内容

用锤敲打一个音叉，它便发出悦耳的声音，发音是由于音叉双臂振动引起的，越是靠近音叉臂的自由端，振幅越大，相反，越是靠近音叉臂的固定端，振幅越小。口琴发声时，它的簧片振动情况也是如此，簧片上每点在振动中划出一段圆弧，越靠近自由端的点，划出的圆弧越大，越靠近固定端的点，划出的圆弧越小，可以近似认为簧片上所有点围绕一条转轴作微小的来回转动，即搧动，这种搧动式振动同样会产生声音。一般扬声器的纸盆是作活塞式运动，我们也可把扬声器振膜的运动设计成搧动式振动，并把用这种振动方式发音的扬声器叫做《搧动式扬声器》，当然，这只是一种形象的称谓。

两个并排的、相互吸引的长方体磁钢，将它们拉开一段距离后在两端用小木块撑住，其间便形成一个狭长的磁场空间。如果放入一粒钢珠，它将被吸到其中一个磁极面上，并滚到磁极面中线的位置才最后停下来，这条中线指的是矩形磁极面上平行于两条长边的中线。如换掉钢珠，将一片宽度小于两磁极间距的铁片放入这个磁场，铁片也会自动滑到磁极面中线上，铁片的一条长边便与磁极面中线紧紧地贴合在一起，整个铁片则垂直于磁极面站立在磁场中。这个状态是铁片自动形成的，如果用牙签去挪动它，让它偏离中线位置，铁片将发生倾斜，做出不愿离开的姿势，如将牙签移开，它又会自动回归原位、重返原状，可见这个位置属于它的一个天生的平衡位置，这个状态属于它的一个天然的静止状态，如果没有太大的磨擦，它一定不会停留在其它位置，只有滑到这个位置，它才会停留下来。这时如果用牙签磨擦铁片的自由边，这等于提供它一个垂直于表面并使它偏离平衡位置的周期性外力，结果，它将因振动而发出细微的吱吱声，这种振动便是它围绕这个平衡位置的搧动式振动，并因此而引起空气发出声波。

上述实验为我们提供了一个研发新型扬声器的方法：在两条相互吸引的条形磁体之间夹入两块同样大小的木块，木块置于靠近磁体两头端部的位置，于是两块木块就在两个矩形异性磁极之间撑出了一个磁场空间。然后，我们用很细的铜包钢线，来制作一个平面线圈，市场上的铜包钢线是未上漆的圆形裸线，我们把它碾压成了扁平线。线圈做成间绕的单层平面线圈，而且是呈矩形螺旋线的线圈，图1-1示出了这种平面矩形螺旋线圈，它用塑料薄膜衬底，在手工制作时，可选用粘胶带做衬底，按这个图一圈一圈在胶带纸上粘出来。粘好以后，必须涂上一层粘鞋胶，待胶干透以后才能使用。这样一个平面矩形螺旋线圈与塑料薄膜的粘合物就是扬声器振膜。它的长度和宽度小于待放入磁场空间的尺寸，线圈始末端留出的引线可上漆加以绝缘。这个矩形螺旋线的平面线圈的所有长边按绕行方向可以分成两组，从一个线端开始绕起，其中一组的绕行方向向上，另外一组的绕行方向向下，两组长边的线间距是不一样的，一组较稀疏，一组较密集，将这个振膜放进磁场中，并使紧挨较密集组的塑料膜边缘与吸住它的磁极面的中线重合，它就垂直于磁极面站立在磁场中，这个发声器就做成了。其中，不动边被紧紧吸在磁极面中线上，为了形象化，本文将不动边称为搧动轴，与之相对的那个自由边被称为扇边，它的运动幅度最大。在此例中，平面矩形螺旋线圈就是音圈，作为线圈衬底的塑料薄膜就是振膜，可把这种二者合为一体的东西简称为振膜。在铜包钢线中通以音频电流时，这个振膜就会振动发声，它就是一个最简单的发声器。我们知道，当音频电流经过矩形螺旋线圈时，在与磁力线垂直、并且与搧动轴平行的所有段导线上产生了一种随音频电流而变的周期性电磁力，这个力垂直于静止时的振膜表面，当振膜偏离平衡位置时，静磁场还对铜包钢线提供一种指向平衡位置的恢复力，振动发声是由这两种力共同作用的结果。当振膜上靠近扇边的一组导线中的电流为正向时，靠近搧动轴的一组导线中的电流为反向，因此在振膜上同时存在着正向电磁力和反向电磁力，但二者对于不动边产生的力矩是不一样的，越靠近扇边的导线，产生的力矩越大，越靠近搧动轴的导线，产生的力矩越小，振动是由靠近自由边的那组导线主导的，声音也主要是靠这组导线所在区域发出的。但是，由于振膜上同时存在着相反的力矩，因此它并不是一个完善的扬声器，它仅只是一个最简单的搧动式扬声器。

搧动式扬声器与我们曾经提出过的柔性振膜扬声器和琴弦振动式扬声器有着基本的共同点：振膜被置于磁场内，振膜所在磁场是两个相对的异性磁极之间的空间。振膜是由遍布于其上的许多用来传导音频电流的很细的圆形导线或者很薄的扁形导线以及塑料薄膜共同组成的，是将传统概念的音圈和振膜合为一体而得到的新结构。振膜是柔性的，音频电流产生的电磁力遍布于整个振膜上，使得振膜上各点的动作是完全同步调的，振膜的周期性运动和形变近乎完全是电磁驱动力的写照，加之振膜全部处于磁场中，其自由振动被电磁阻尼所克服，因而这类新型扬声器的失真小于普通扬声器。搧动式扬声器继承了我们以前提出过的扬声器的基本特点，此外，搧动式扬声器还有着它自己的特点：工作时，振膜上的所有点都受到垂直于搧动轴并且垂直于磁力线方向的驱动力的作用，同时还受到铁质导线被磁场吸引的恢复力的作用，以及与振膜造型相关的恢复力的作用，这些力使振膜上所有的点同步地围绕自身的平衡位置来回振动，一般说来，越是远离搧动轴的点振幅越大，越是靠近搧动轴的点振幅越小。

附图说明

图1-1为最简单的搧动式扬声器的振膜构造图

图1-2至图1-4为一个单轴型扬声器主体结构示意图。

图1-5至图1-7为两种联通外磁极方法的结构图。

图2-1至图2-3为一个中轴型扬声器主体结构示意图。

图3-1和图3-2分别为两个双轴型扬声器主体结构(垂直于振膜)的剖视图。

图4-1至图4-4为一个单轴3D型扬声器主体结构示意图。

图5-1和图5-2为一个中轴3D型扬声器主体结构示意图。

图6-1和图6-2分别为两个双轴3D型扬声器主体结构(垂直于振膜)的剖视图。

图7-1至图7-4为使用既导电又导磁的带子做的具有两个发声单元的扬声器主体结构示意图。

具体实施方式

做搧动式扬声器用的磁体为长方体磁铁或扁平的条形磁铁。做搧动式扬声器的振膜有两种方法，一种是用依附在塑料膜上的铁质平面矩形螺旋线圈做振膜，另一种是用既导电又导磁的带子做振膜。下面，我们对这两种方法分别进行介绍。

(一)用依附在塑料膜上的铁质平面矩形螺旋线圈做振膜

搧动式扬声器有很多种，可以按振膜种类划分为单轴型、中轴型和双轴型；单轴型有一个振膜和一个搧动轴，搧动轴与磁场内一个磁极面的中线(即矩形磁极面两条短边中点的连线)重合；中轴型有两个振膜和两个搧动轴，两个振膜分别位于磁场正中隔板的两边，两条搧动轴分别与隔板上两个表面的中线重合；双轴型有一个振膜和两个搧动轴，搧动轴分别与磁场内两个磁极面的中线重合。下面介绍的只是每个类型中具有代表性、且经过可行性试验的一些示范性设计。在平面矩形螺旋线圈的示例图中，粘在塑料膜上的平面矩形螺旋线圈上的每一圈都包含对振膜产生推动力的一段长直导线，被称为驱动线，图中用粗线条表示，每一圈的其它三段直导线只起传导电流的作用，被称为传导线，图中用细线条表示，以便区分。使用时，仅将包含所有驱动线的部分放入磁场，作为振膜来使用，其余部分或被粘于磁体表面上，或被粘于隔板上。

(1)单轴型：

比起上面介绍的最简单的搧动式扬声器来，效果较好的单轴型搧动式扬声器应该用图1-2所示的平面矩形螺旋线圈来做，其中A区为振膜部份，宽度稍小于磁极间距，被放置在两条磁体之间的磁场空间中，B区和C区被粘于磁体表面上。A区大部份面积为驱动线所占据，只有上下端很少的面积被横向传导线占据，B区和C区被传导线占据。从图中可以看出，从线的一端出发来绕行，则矩形螺旋线圈的所有长边按绕行方向分成两组，一组向上，另一组则向下，作为振膜用的A区包含了其中一个组的所有长边，它被称为驱动线组，另外一组被称为传导线组，两组的分界线平行于矩行线圈的长边，并穿过最里边一圈矩形线圈的两条短边，这条分界线就是折叠线1，它将矩形螺旋线圈划分为包含了所有驱动线的A区和只有传导线的BC二区。

安装方法见图1-3至图1-7，其中图1-3为振膜放进磁场后的斜视图，图1-4为垂直于搧动轴的剖视图。为牢固起见，可沿折叠线1，顺着平面矩形螺旋线圈正面和背面绕上一圈细铁丝并将头尾打结，注意这圈细铁丝与线圈必须是绝缘的，否则可沿折叠线1加一层胶带纸再绕铁丝。然后按折叠线1折叠使A区和BC区相互垂直，将折叠后的平面矩形螺旋线圈放入二磁体间，调整折叠线1的位置(亦即被吸住的细铁丝的位置)，使之与磁极表面中线重合(这种用细铁丝来强化搧动轴的定位的方法适合于所有单轴和双轴振膜的固定)。之后在平面矩形螺旋线圈B、C区准备贴合的面上和磁体将被贴合的表面涂胶，使B区粘贴于该磁体的半边磁极面上，C区粘贴于该磁体側面上，B区和C区的分界线为折叠线2，此线与该磁体的棱边相重合。A区和B区的分界线为折叠线1，它就是搧动轴。振膜的长度可以稍短于磁体长度，如图1-5所示，也可以稍长于磁体长度，如图1-6所示。

这个搧动式扬声器主要用来发高音和中音，保真度较高，而且可以做得很薄，用它取代传统的手机受话器是可能的。在图1-5和图1-6中，用一个方形铁框将两个磁体外磁极联通，铁框与两个磁体处于同一平面上，它的横截面积应与磁极面积相接近。再在正面和背面各加一个方形铁盒盖(图中未画出)，以进一步减小漏磁，正面铁盒盖可做成多孔状或百页窗形，背面铁盒盖内壁粘满吸声材料。如果方形铁框比磁体厚得多，则铁盒盖可用与铁框尺寸相同的铁板代替。图1-7是做耳机时采用的磁路，在弓形铁内应粘上吸声材料。

(2)中轴型

中轴型的振膜好比蜜蜂的翅膀。它由两个振膜做成，图2-1画出了所需的两个平面矩形螺旋线圈，A区用作振膜，B区和C区等宽，可按图中折叠线1折叠成直角，使A区和B区相互垂直，再将B区与C区按照折叠线2折叠180°并粘合在一起，之后再粘于一块长条形隔板上，折叠线1与隔板中线重合，它也就是振膜的搧动轴，两条搧动轴紧挨磁场空间的中轴线并位于隔板左右表面中线上。如图2-2所示。每个振膜宽度都小于磁极与隔板之间的间距。图2-3是振膜连同隔板放进二磁体之间固定以后的剖视图，剖面与搧动轴垂直。安装时，必须保证搧动轴与二磁极表面中线平行并使它们同在一个平面内。为防止搧动轴脱胶，可在搧动轴旁的粘贴部分表面上沿隔板长度方向绕线以进一步加固。最后把线端1和1并联，线端2和2并联在一起。

(3)双轴型

双轴型振膜有两根搧动轴，分别位于形成磁场空间的两个相向的磁极面中线上。这也就是，振膜的两边缘都被固定在它的两侧的磁极面上了，振膜不再存在自由边，振膜正面和背面的空气通道基本阻塞了，如果再在振膜端部与加固片之间的缝隙处(参阅图1-5和图1-6)补一块薄膜，空气通道就不复存在。亦即在振膜上下边缘再分别粘上一小块既不透气、又不发声的薄膜状材料，如丝绢、橡胶膜、涂了橡皮胶水的丝袜、很薄的雨伞布、或者保鲜膜等，将被粘于振膜短边上的材料的其余三边再粘于与之相邻的物体表面上，粘后要保证振膜边缘与薄膜状材料之间不存在拉力，振膜短边中部依旧能够自由地前后运动。这样就把扬声器正面和背面的空气完全隔断，杜绝了声短路现象，这是双轴型搧动式扬声器的一个优点。但是，由于振膜面积终究较小，要它发出低音仍然是困难的。

双轴型振膜的一个做法可以是这样，在一块塑料薄膜上平行和对称地粘上两个平面矩形螺旋线圈，两个线圈的最外层的驱动线相邻，但隔开一段距离，这样便在塑料薄膜上形成一个没有金属线的长条形空白区，把这个区域弯曲成一侧开口的管状后，就可放入磁场，它的安装固定方法与单轴型的方法相同，其中右边线圈的折叠线1与右边磁体的磁极面中线重合，左边线圈的折叠线1与左边磁体的磁极面中线重合。图3-1为这个扬声器垂直于搧动轴的剖视图。四条引出线的同名端必须两两并联，以保证同一时刻振膜上的所有驱动线内电流有相同的流向。

双轴型振膜另一个做法可以是这样，在一块塑料薄膜上，我们仍然平行和对称地粘上两个平面矩形螺旋线圈，两个线圈的最外层的驱动线间只留很小的间隔。做好后将它翻一个面，在塑料膜上刷一层不干胶，放置一段时间让不干胶可以使用时，按同样大小和同样位置再粘上两个平面矩形螺旋线圈，最后再涂胶让其粘固。这样在塑料膜正面和背面都有线圈，总共四个线圈，推动力就比较大。把线圈用作振膜的部份加热定型成波浪形，并注意保持波浪形曲面上的驱动线仍为直线，这样就可放入磁场进行固定，由于塑料膜的正面和背面都有线圈，粘贴时要注意线圈接触磁体的部分应很好绝缘。图3-2是这个扬声器垂直于搧动轴的剖视图。当然，只在这块塑料膜上做一个、二个或三个线圈，并将其驱动线所在的区域加热定形成波浪形放入磁场空间中，也是可以的。

除了平面或曲面的振膜以外，搧动式扬声器的振膜还可以做成立体的，本文简称为3D振膜，比较起来，3D振膜上可以容纳更多的驱动线，推动力也就更大一些。下面我们选几个例子作个介绍。

(4)单轴-3D型：

只有一根搧动轴的立体振膜扬声器可以用两个平面矩形螺旋线圈来做，如图4-1和图4-2所示，它们与图1-2的不同之处，只是将属于振膜的A区划分成两部分A0和A1，制作时将A0区沿着折叠线0向里折，使得A0区与其它区域垂直，再将第二个振膜的A0′区沿着折叠线0向外折，使得A0′区与此线圈其它区域垂直，然后将A0和A0′重叠地粘合在一起，并再粘一块同样大小的硬泡沫塑料或轻质硬塑料片在内侧表面以加固，使这个区域最后成为硬化的弧形曲面。其余部分的折叠方法与图1-2相同，图4-3为两个线圈经粘合后，再叠合成为一个立体振膜的示意图，两个线圈的折叠线1合拢在一起，成为这个扬声器的搧动轴。图4-4是这个扬声器垂直于搧动轴的剖视图。

(5)中轴-3D型

中轴-3D型比起单轴-3D型来，只是增加了一个立体振膜，制作方法与中轴型和单轴-3D型基本相同，此处不再重述。图5-1为四个线圈经粘合后，再叠合成为一个立体振膜的示意图，每个线圈的B区和C区经折叠180°粘合后，全部粘合在一块长方形隔板上。每两个线圈的折叠线1合拢在一起，它们就是这个扬声器的搧动轴，两条搧动轴紧挨磁场空间的中轴线并位于隔板左右表面中线上。图5-2是这个扬声器垂直于搧动轴的剖视图。四个线圈应该并联，而且要保证在任何时候振膜上所有驱动线内的电流都有相同的流向。

单轴-3D型和中轴-3D型都可以在振膜上的弧形曲面与磁极面间注入磁性液体，并在上下边缘加粘既不透气，又不发声的织物或薄膜，以隔断振膜前后的空气，消除声短路现象。

(6)双轴-3D型

双轴-3D型的做法(包括隔断振膜前后空气的方法)与双轴型基本相同，图6-1和6-2是这种扬声器垂直于搧动轴的剖视图，这只是两个示例而已，还可以做出其它花样的设计。在图6-1中，振膜做成了一些并排的管状物，在图6-2中，由于振膜的两个内腔较大，必须放入一些人造棉或者泡沫塑料，以防日久变形，或升温引起的形变。在图6-1和6-2的方案中，可以包含两个、四个或者八个线圈，这些线圈同名端全都并联在一起，以保证在任意时刻，所有驱动线内电流有相同的流向。

我们提出的所有扬声器都属于柔性振膜扬声器，但是，这种“柔性”不是没有限制的。对所有这类扬声器在做成产品时，它们的振膜必须有特定的形状，在使用时只允许发生弹性形变，不允许发生塑性形变，特别是在高于室温的情况下使用也不能发生塑性形变。3D振膜扬声器更应该注意这个要求，在有些3D振膜的空腔内可以填充人造棉、泡沫塑料等物质来帮助维持它们的形状持久不变。

这种扬声器的结构简单，性能稳定，可靠性好，厚度可以做得很薄，体积可以做得较小，声音的清晰度、逼真性很高，即便有的设计存在着声短路，但高中音频段并无多大的损失。我们认为，这种保真度较高的扬声器可以取代现在使用着的手机受话器。这种扬声器的缺点是静磁场漏磁较大，克服漏磁的问题应当另行专门研究。

上面介绍的所有设计，其主体为两条磁体，一个振膜，可以把这种结构只当作一个发声单元。对于笔记本电脑或其它发声的电器，如嫌音量偏小，可以在增大功率输出的同时，改用多个发声单元，每增加一个发声单元，只要增加一个同样的振膜和一条同样的磁体来与之并排，增加的磁体与原磁体之间形成一个新的间隔，增加的振膜放入这个间隔中。可以使用两条塑料条来固定磁体，其上具有与磁体数目相同的一排矩形凹槽，将所有磁体两端卡进这些凹槽中，使它们按相互吸合的方位并排地固结在一起。两边缘上的外磁极须用横截面积大约相当于磁极面积的矩形铁框或两头弯折90°的铁条联通起来。增加的振膜与其它振膜并联在一起，每个振膜的阻抗应该是振膜个数与只有单个振膜时的阻抗的乘积。增加音量的另外一种方法是，增加一对或几对磁体来与原磁体端面吻合地拼接在一起，这种方法相当于增加了磁体的长度，振膜也就可以相应地加长，发声面积也就得到了增加。总之，我们可以根据不同的使用场合来设计扬声器的形状和功能，因此，它应该可用于所有发声的电子器件中。特别是，这种扬声器的振膜又轻又软，其位置是由静磁场对它的吸引力决定的，外来的振动和颠簸不会对它的工作造成影响，更不会对它造成机械损伤，因而用它作为汽车音响的高中音扬声器是很适合的。

根据搧动式扬声器的发声原理，虽然对于它的振膜的设计可以提出很多不同结构的方案，但是所有这些方案的振膜都是由一个或多个依附在塑料薄膜上的铁质平面矩形螺旋线圈做成的，可见制作铁质平面矩形螺旋线圈是做出这种扬声器的关键。目前，这些方案只是用发明人所能找到的材料(铜包钢线、铜包铁线或纯铁线，以及塑料薄膜和膠粘剂)手工制作来实现的。如果进行工业化生产，应该首先制作出很薄的铁箔与聚酯薄膜或其它塑料薄膜的复合膜，再用制作柔性印刷电路的方法来做平面矩形螺旋线圈，中国有很多FPC厂家，它们都是制作柔性印刷电路的，有的厂家用的基材品种恰好就包括了铁箔，这类厂家应该有能力研制出适用于制造上述扬声器振膜的产品。在制作柔性复合模时，如能在塑料膜的两面都覆盖一层铁箔就更好，用这样的复合膜，就可以做成以塑料膜作为对称面，两面都有相互重叠的印刷电路的薄膜，或者以塑料膜作为对称面，两面电路相同，但一个面上的驱动线对准另一面每两条驱动线间的空隙。平面矩形螺旋线圈的驱动线不一定要做成直线，还可做成分别以这些直线的每一条为对称轴的波浪形曲线簇；正面和背面印刷电路的波浪形曲线还可隔着塑料薄膜(对着光源看起来)相互交织成网状；驱动线的宽窄、疏密以及分布情况还可以用来调整同时作用在整个振膜上各点的驱动力的布局；粘贴在磁体表面上的传导线应该尽可能宽，以利于降低热损耗。在印刷电路做好以后，还可以考虑在它的上面镀上一层铜、涂上一层漆等等。在选复合膜基材时还须考虑到，铁基用的原料越纯，磁导率就越高，汇聚磁力线的效果就越好。总之，对印刷电路的设计制作也是可以不断改进和完善的。

在市场上，大量的食品包装袋中，不仅有铝箔与塑料膜的复合膜，还有铝膜与塑料膜的复合膜，但这种附在塑料膜上的铝膜竟然薄到不导电，如果能做成功导电的铁膜与塑料膜的复合膜，将可以做出更好的搧动式扬声器。

(二)用既导电又导磁的带子作为振膜

虽然搧动式扬声器原则上既可以用铁质平面矩形螺旋线圈做振膜，又可以用既导电又导磁的带子直接充当振膜，但就目前而论，技术上能做出的既导电又导磁的带子只有粘附了一些平行排列的铁质导线的塑料带，几厘米长的这种带子电阻几乎为零，交流阻抗也过分偏小，而且，工作时带子两端各有一段从振动变为不动的过渡地段，所以用它来做受话器或耳机这样的短振膜发声器件是不适合的。与此相反，要做出振膜又长又宽的大音量扬声器，用铁质平面矩形螺旋线圈来做则有电阻过大，热损耗太大等问题，目前只有用粘附了一些平行排列的铁质导线的塑料带来做它的振膜。下面介绍一个这种扬声器的例子。

图7-1画出的是一个带式扬声器垂直于搧动轴的剖视图。它有两个发声单元，每个发声单元有一条长度超过50公分的振膜，振膜参与发声的工作段是45公分。图7-2是取一个单元的一段画出的斜视图：振膜做成波浪形，振膜的上下两边都是不动边，不动边与上下磁极面中线重合，所以属于双轴型搧动式扬声器，振膜上下两条边缘的固定方法与前述的一些例子相同。连着振膜上下两边的是两组吸在50公分长的铁条上的磁体，每组包括9条长为5公分的长方体磁铁，9条磁铁按端面吻合的方式作一字形排列，并紧紧吸在铁条上，这就相当于一条长45公分的磁铁。设左上角与振膜边缘相接触的磁极面为N极，那末左下角就是S极，右下角就是N极，右上角就是S极。在每条铁条的四角上打了四个孔，两铁条之间的四角用带孔的木柱支撑，四根带螺帽的螺丝穿过铁条上的孔，以及木柱上贯穿中轴线的孔，将上下两部分牢固地连结在一起。两个发声单元之间用一块硬泡沫塑料做隔板，将内部声波尽可能吸收掉。

图7-3是做振膜用的带子，上面两条是用铜包钢线经碾压成扁线后，一条邻近一条地并排粘在聚酯薄膜带上做成的，全部用手工制成，下面两条是设想用聚酯薄膜与铁箔做成的复合膜，由制作柔性印刷电路的方法做出来的，下面两条使铁质导线靠近端部的一段拐了90°的弯，这是为了下一步密封扬声器腔体内部空气的措施做起来比较容易一些。带子上的并排导线需要按区域分组，同组内所有导线并联在一起，组与组之间一般串联在一起，这种既有串联又有并联的方式可以用来调整振膜的阻抗，使之能与功放的输出阻抗相匹配。按照图7-3提供的例子，每条振膜上的铁质导线被分成1、2、3共三组，每组内并联在一起的导线数目都应与其它组相同。英文字母a、b、c、d为振膜端头标识，两端头a、c同处于扬声器一端，两端头b、d同处于扬声器另一端。连接方式是这样的：在1a端焊接一条多芯绝缘线，用来联至功放，然后将1b用粗漆包铜线经焊接后穿过扬声器内腔连至1c并与之焊接，同样的，将1d连至2a，将2b连至2c，将2d连至3a，将3b连至3c，最后在3d端焊接一条多芯绝缘线，用来联至功放。这样将两条振膜混合联通在一起，为的是要让两条振膜在任何时刻都能向外发射同相位的声波，而扬声器腔体内的声波任何时候都与腔外声波反相，从而把它封在内部并吸收掉。为了密封扬声器腔体内部空气，可以在四组磁体的端头处，用适当尺寸的长方形不透气布料，将上下边缘粘贴在铁条内表面上，将左右边缘粘贴在磁体的端头上以及振膜的内表面上，或者，用适当尺寸和形状的硬泡沫塑料块，来做腔体两端的堵头也是可以的。

图7-1给出的这个例子，应该适合在平板电视机上使用，可以安装在机座之中，若设法将它的质量减轻，也可以安装在机体中。

从上例我们可以看出，只要是既导电，又导磁的带子，一定可以用作这种扬声器的振膜。如将一条很薄的铁箔，粘上一条比它宽的塑料膜作衬底，并将它压制成图7-2所示的形状，只要铁箔足够薄，两个发声单元的振膜就可以如图7-4那样，简单地直接并联起来使用，这种振膜适合于发低音，作为衬底的塑料膜只是用来把带子固定在磁极表面上。此外，我们也可以想到，一条铁箔与塑料膜的复合膜带子，还可以用柔性印刷电路的方法，在其上印制出很多宽度不同，形状不同，从而力学和声学性质不同的导线。

Claims (9)

1.我们提出一种新式扬声器，并将它称为《搧动式扬声器》，它的主体部分包括两条或两组长方体磁铁以及一个振膜；两条或两组磁铁平行排列并被牢固定位，其间留有间隔，间隔的边界面为一对矩形异性磁极面，振膜放置在这个充满磁场的间隔中；它的振膜有两种，一种是单个或多个附着在塑料膜上的铁质平面矩形螺旋线圈，其放入磁场的那部分就用作振膜，另一种是将一条既导电又导磁的带子直接放进磁场作为振膜，或加工成一定形状后放进磁场作为振膜；当振膜内有音频电流通过时，振膜作搧动式振动，并用其表面推动空气，发出声波。

2.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，铁质平面矩形螺旋线圈上与长边平行的一条折叠线穿过最内一圈的两条短边，将线圈划分成了两半，一半被放入磁场作为振膜或振膜的一个构成部分，另一半被粘附于磁体表面上，这部分仅起传导音频电流的作用；粘贴固定时，这条折叠线与其粘附磁体的磁极面中线重合，如果磁场内存在隔板，这条折叠线就与隔板上一个表面的中线重合。

3.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，振膜按其种类划分为单轴型、中轴型和双轴型，振膜的不动边被称为搧动轴；单轴型有一个振膜和一个搧动轴，搧动轴与磁场内一个磁极面的中线重合；中轴型有两个振膜和两个搧动轴，两个振膜分别位于磁场正中隔板的两边，两条搧动轴分别与隔板上两个表面的中线重合；双轴型有一个振膜和两个搧动轴，搧动轴分别与磁场内两个磁极面的中线重合。

4.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，单轴型和中轴型振膜可以为平面矩形，且振膜表面与磁极表面相垂直，单轴型振膜宽度小于二磁极面间距，中轴型振膜宽度小于磁极面与隔板之间距离。

5.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，振膜可以是任意曲面，也可以占据磁场空间的一个立体区域，从而形成包含一个或多个空腔的立体振膜；任何振膜形状的几何曲面都可以看作是由平行于磁极面中线的无限多根等长直线并排组成的，如果振膜包含空腔，则空腔呈柱形空间。

6.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，音频电流的电磁力遍布于整个振膜上，力的方向与两磁极面中线张成的平面相垂直。

7.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，包含两个磁体和一个振膜的扬声器可被视为一个发声单元，一个扬声器可以由多个发声单元组成，每增加一个发声单元，只要增加一个同样的振膜和一条同样的磁体来与之并排，增加的磁体与原磁体之间形成一个新间隔，增加的振膜放入这个间隔中。

8.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，可以成对增加磁体来与原磁体按端面吻合的对接方式拼长，这相当于增加了磁体的长度，从而使振膜的长度得以增加。

9.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于，对于铁箔与塑料膜的复合膜带子，还可以用柔性印刷电路的方法，在其上印制出很多宽度不同，形状不同，从而力学和声学性质不同的导线。