CN109525924A - 具有开放式感应线圈的扬声器 - Google Patents

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吕东科
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Abstract

本申请提出一种具有开放式感应线圈的扬声器包含轭铁、环状磁性体、音圈及开放式感应线圈。环状磁性体结合于轭铁，且环状磁性体与轭铁之间具有磁间隙。音圈设置于磁间隙中。开放式感应线圈结合于轭铁或环状磁性体，且开放式感应线圈对应于音圈并与音圈之间保持一感应间隙，其中开放式感应线圈包含线圈单元与二信号传输线，线圈单元包含相对的二开放端，各信号传输线的第一端分别连接于各开放端，各信号传输线的第二端则显露出轭铁与环状磁性体的外部，以对外传输线圈单元与音圈之间的互感信号。

Description

具有开放式感应线圈的扬声器
技术领域
本申请是有关于扬声器，尤其是具有开放式感应线圈的扬声器。
背景技术
一般的电动式扬声器结构主要是由振膜、音圈以及磁路所组成，当音圈中通入信号电流时，会产生交变的磁场变化，使磁路产生不同程度的磁力(吸力与斥力)，進而導致連結的音圈与振膜產生運動，从而产生聲波以透過空氣波動傳遞至人們的耳中。
然而，一般电动式扬声器在中高频范围中,电阻抗会随频率地增加而单调的上升，在扬声器定压输入的情况下,必将扬声器所消耗的电功率减少,其结果将导致扬声器声功率的降低，影响中高频的输出效果。
承上，现有常见的解决作法，是在磁路的中央心柱上,套上一个封闭金属环，以减少音圈感抗的影响，然而，此种加上封闭金属环的方式，能够消除的感抗有限，且无法清楚得知封闭金属环、音圈以及磁路之间匹配的效果，从而无法进行调整，容易影响产品的质量。
发明内容
有鉴于此，本申请提出一种具有开放式感应线圈的扬声器包含轭铁、环状磁性体、音圈及开放式感应线圈。环状磁性体结合于轭铁，且环状磁性体与轭铁之间具有磁间隙。音圈设置于磁间隙中。开放式感应线圈结合于轭铁或环状磁性体，且开放式感应线圈对应于音圈并与音圈之间保持一感应间隙，其中开放式感应线圈包含线圈单元与二信号传输线，线圈单元包含相对的开放端，各信号传输线的第一端分别连接于各开放端，各信号传输线的第二端则显露出轭铁与环状磁性体的外部，以对外传输线圈单元与音圈之间的互感信号。
在一实施例中，轭铁呈U型断面并包含一盘体与结合于盘体外周的一外环，环状磁性体设于盘体上，磁间隙介于外环与环状磁性体之间，环状磁性体的外周设置有环型沟槽，线圈单元绕设于环型沟槽中。
在一实施例中，环状磁性体包括磁铁与叠置于磁铁上的一华司，环型沟槽设置于华司的外周。
在一实施例中，轭铁呈T型断面并包含底盘与结合于底盘中央的中心柱，环状磁性体设于底盘上，磁间隙介于中心柱与环状磁性体之间，中心柱的外周设置有环状凹槽，线圈单元绕设于环状凹槽中。
在一实施例中，线圈单元为多匝线圈或具有缺口的金属环。
在一实施例中，二信号传输线更连接一信号处理器，信号处理器接收互感信号，其中互感信号包含音圈输入信号与线圈反馈信号，信号处理器可选择性的将音圈输入信号与线圈反馈信号作相加或相减。
在一实施例中，二信号传输线与信号处理器之间更连接信号放大器，信号放大器将互感信号放大并传输至信号处理器。
在一实施例中，二信号传输线更连接信号切换开关。
在一实施例中，扬声器更包含二接电端子，二信号传输线的第二端分别电性连接于二接电端子且并联于音圈。
在一实施例中，二信号传输线串联于音圈。
综上所述，根据本申请的扬声器可以通过开放式感应线圈的各信号传输线，将线圈单元与该音圈之间的互感信号向外传出，而能取得互感信号作应用、调整或监控，以进一步降低中高频的感抗、提高扬声器的灵敏度、改变音场或者在产品制作过程中进行信号监控与调整而提高产品的质量。
附图说明
图1为根据本申请的扬声器的一实施例的立体示意图。
图2为根据本申请的扬声器的一实施例的断面示意图。
图3为根据本申请的扬声器的另一实施例的断面示意图。
图4为根据本申请的扬声器的一实施例的互感信号示意图。
图5为根据本申请的扬声器的一实施例的功能方块示意图。
图6为根据本申请的扬声器的一实施例的信号曲线图。
图7为根据本申请的扬声器的一实施例的应用示意图。
图8为图7的作用示意图。
图9为图7的信号曲线图。
图10为根据本申请的扬声器的另一实施例的应用示意图。
具体实施方式
请参考图1与图2，本申请提出一种扬声器1包含有轭铁10a、环状磁性体20、音圈30及开放式感应线圈40。其中环状磁性体20可为导磁材料制成并结合于轭铁10a，且环状磁性体20与轭铁10a之间具有一磁间隙G1，藉此形成一磁路装置。
进一步来说，在图2的实施例中，轭铁10a呈U型断面并包含一盘体11a与结合于盘体11a外周的外环12a，环状磁性体20是设于盘体11a上而位在外环12a的内部，上述磁间隙G1是介于外环12a与环状磁性体20之间。然而此实施例仅是举例说明，轭铁10a也可呈现不同的形状(例如T型、L型或其他不规则型)，从而与环状磁性体20之间有不同的配置关系。例如图3所示，显示的是另一实施例，轭铁10b也可呈T型断面并包含底盘11b与结合于底盘11b中央的中心柱12b，环状磁性体20设于底盘11b上并环绕于中心柱12b外围，磁间隙G1是介于中心柱12b与环状磁性体20之间。
再请参考图1与图2，在此实施例中，音圈30是设置于磁间隙G1中，例如音圈30可悬挂在磁间隙G1中且与振膜(图未显示)相连，使得音圈30介于轭铁10a与环状磁性体20之间并保持一定的距离，当音圈30有电流通过时，会产生交变的磁场变化，并在磁间隙G1切割磁力线，使磁路产生不同程度的磁力(吸力与斥力)，進而驱使音圈30運動，进而使连结于音圈30的振膜同时运动，从而产生聲波以透過空氣波動傳遞至人們的耳中。
再请参考图1与图2，开放式感应线圈40是结合于环状磁性体20，且开放式感应线圈40对应于音圈30并与音圈30之间保持一感应间隙G2，例如在此实施例中，开放式感应线圈40包含有线圈单元41，线圈单元41的高度位置略高于音圈30底部的高度位置，使线圈单元41与音圈30之间具有彼此重叠的区域而相互对应。其中上述感应间隙G2小于磁性体20与轭铁10a之间的磁间隙G1，例如磁间隙G1可介于0.4mm至0.6mm之间，感应间隙G2可介于0.2mm至0.3mm之间。然而此实施例仅是举例说明，开放式感应线圈40亦可结合于轭铁10a，磁间隙G1与感应间隙G2也可根据实际需求而改变。
再请参考图1与图2，开放式感应线圈40更包含有二信号传输线45a、45b，开放式感应线圈40的线圈单元41包含相对的二开放端42a、42b，其中开放端42a可为一正极端，另一开放端42b可为一负极端，例如线圈单元41可为多匝金属线，金属线的两个末端即为二开放端42a、42b，然而此仅是举例说明，而非用以限制本申请。线圈单元41也可为具有缺口的金属环而非封闭的金属环(图未显示)，从而形成两个彼此不连接的端部，这两个彼此不连接的端部即为二开放端42a、42b。当音圈30有电流通过时，可产生磁场变化，使音圈30与开放式感应线圈40的线圈单元41之间产生互感信号。
进一步来说，在图2的实施例中，环状磁性体20的外周设置有一环型沟槽21，开放式感应线圈40的线圈单元41是绕设于环型沟槽21中,使线圈单元41不会占用到磁性体20与轭铁10a之间的磁间隙G1，从而避免干涉音圈30的运动以及影响磁间隙G1的磁场强度，进一步地，环状磁性体20可包含一磁铁21与叠置于磁铁22上的华司23，环型沟槽21设置于华司23的外周。在不同实施例中，环型沟槽21也可设置在轭铁10a的内周，使线圈单元41绕设于环型沟槽21中而结合于轭铁10a。
在图3的实施例中，轭铁10b的中心柱12b的外周设置有一环状凹槽13b，开放式感应线圈40的线圈单元41是绕设于环状凹槽13b中而结合于轭铁10b，同样使线圈单元41不会占用到磁性体20与轭铁10a之间的磁间隙G1。在不同实施例中，环状凹槽13b亦可设置于环状磁性体20的内周，线圈单元41可绕设于环状凹槽13b中以结合于环状磁性体20。
根据图2与图3的实施例，开放式感应线圈40的其中一条信号传输线45a的第一端连接于开放端42a，且信号传输线45a的第二端显露出轭铁10与环状磁性体20的外部，另一条信号传输线45b的第一端连接于开放端42b,且信号传输线45b的第二端显露出该轭铁10与该环状磁性体20的外部，藉此，当音圈30有电流通过时，即可通过二信号传输线45a、45b对外传输线圈单元41与音圈30之间的互感信号，而能取得互感信号作应用、调整或监控，以进一步降低扬声器中高频的感抗、提高扬声器的灵敏度、改变音场或者进行信号监控与调整而提高产品的质量。
举例来说，请参考图4，其中音圈30与线圈单元41之间的互感信号可包含一音圈输入信号ch1与一线圈反馈信号ch2，例如图中所示，音圈输入信号ch1呈现一正弦波，线圈反馈信号ch2呈现与音圈输入信号ch1不同波幅的另一正弦波。通过取得线圈单元41与音圈30之间的互感信号，可对互感信号作处理，相较于习用的封闭式金属环，能进一步降低扬声器1中高频的感抗与增加中高频的感度，从而提高扬声器1的灵敏度。例如在图5的实施例中，二信号传输线45a、45b可连接一信号处理器50，信号处理器50能接收互感信号，信号处理器50可将音圈输入信号ch1与线圈反馈信号ch2作相加，例如将线圈反馈信号ch2作延迟，使线圈反馈信号ch2能够与音圈输入信号ch1彼此叠加，从而降低扬声器1中高频的感抗与增加中高频的感度，提高扬声器1的灵敏度。此请参考图6，显示扬声器1使用习用封闭式金属环与本申请开放式感应线圈40的差异比较，其中横轴代表的是频率(Hz)，左边纵轴代表的是声压级(dB)，右边纵轴代表的是感抗。曲线C1代表的是使用开放式感应线圈40所产生的聲壓級-頻率曲線，曲线C2代表的是使用封闭式金属环所产生的聲壓級-頻率曲線，曲线C3代表的是使用开放式感应线圈40所产生的感抗-頻率曲線，曲线C4代表的是使用封闭式金属环所产生的感抗-頻率曲線，请比较曲线C3与曲线C4可看出，在中高频段的区域，使用开放式感应线圈40相较于封闭式金属环能进一步降低感抗，本申请由于感抗的降低，相对来说，请比较曲线C1与曲线C2，在中高频段的区域，使用开放式感应线圈40相较于封闭式金属环即可产生较大的声压级(也就是感度与灵敏度提高)。
进一步来说，信号处理器50除了可将线圈反馈信号ch2与音圈输入信号ch1叠加之外，也可将线圈反馈信号ch2与音圈输入信号ch1彼此相减，从而产生不同的感度与灵敏度。也就是说，本申请取得音圈30与线圈单元41之间的互感信号后可进行信号叠加或相减，而根据实际需求产生不同的音场，使扬声器1的声音输出更具灵活性。
再请参考图5，在一实施例中，二信号传输线45a、45b与信号处理器50之间更电性连接有信号放大器52，信号放大器52将互感信号放大并传输至信号处理器50，使信号处理器50能够更精准的进行信号叠加或相减，且通过将互感信号放大，也能轻易判断出感抗或感度是否达到标准值，若未达标准值可通过将互感信号中的音圈输入信号ch1与线圈反馈信号ch2作相加或相减，从而调整至预定的感抗或感度，以提高产品的质量。
请参考图7，显示的是互感信号应用的另一实施例，音圈30可电性连接于二接电端子31、32(正极接电端子与负极接电端子)，以通过二接电端子31将电力导入音圈30，二信号传输线45a、45b露出轭铁10与环状磁性体20的一端分别电性连接于二接电端子31、32且并联于音圈30，可使扬声器1的灵敏度大幅提升。进一步来说，请参考图8，当二信号传输线45a、45b连接二接电端子31、32时，音圈30除了收到来自磁路产生的力之外，同时也会收到来自开放式感应线圈40的力，举例来说，扬声器1通过二接电端子31、32输入电流时，音圈30会通电而使磁路对音圈30产生的第一驱动力(如图中的F1)，第一驱动力F1可为磁间隙G1的磁感应强度、音圈30長度以及音圈30電流大小的乘积。此外，开放式感应线圈40也会同时通电而对音圈30产生的第二驱动力(如图中的F2)，第二驱动力F2可为感应间隙G2的磁感应强度、线圈单元41長度以及线圈单元41電流大小的乘积，藉此，音圈30会同时收到第一驱动力F1与第二驱动力F2，而大幅提高敏感度。
请进一步参考图9，其显示开放式感应线圈40连接接电端子31、32与未连接接电端子31、32的比较，其中横轴代表的是频率(Hz)，左边纵轴代表的是声压级(dB)，右边纵轴代表的是感抗，曲线C5代表的是连接接电端子31、32所产生的聲壓級-頻率曲線，曲线C6代表的是未连接接电端子31、32所产生的聲壓級-頻率曲線，曲线C7代表的是连接接电端子31、32所产生的感抗-頻率曲線，曲线C8代表的是未连接接电端子31、32所产生的感抗-頻率曲線，比较曲线C7与曲线C8可看出，在中高频段的区域，开放式感应线圈40连接接电端子31、32相较于未连接接电端子31、32能再进一步降低感抗，由于感抗的降低，相对来说，请比较曲线C5与曲线C6，在中高频段的区域，开放式感应线圈40连接接电端子31、32相较于未连接接电端子31、32即可产生较大的声压级(也就是感度与灵敏度更高)。
在不同的实施例中，开放式感应线圈40的二信号传输线45a、45b也可串联于音圈30，使扬声器1从全音域单体改变成中低音单体，从而产生不同的音场效果。
请参考图10，在一实施例中，二信号传输线45a、45b露出轭铁10与环状磁性体20的一端可连接一信号切换开关51，以通过信号切换开关51将互感信号作切换，以改变中高频的感度，从而改变音场而产生不同的声音输出效果。
综上所述，根据本申请的扬声器可以通过开放式感应线圈的各信号传输线，将线圈单元与该音圈之间的互感信号向外传出，而能取得互感信号作应用、调整或监控，以进一步降低中高频的感抗、提高扬声器的灵敏度、改变音场或者在产品制作过程中进行信号监控与调整而提高产品的质量。
虽然本申请已以实施例公开如上，然其并非用以限定，任何本领技术人员，在不脱离本申请的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本申请的保护范围当视权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于，包含：
轭铁；
环状磁性体，结合于该轭铁，且该环状磁性体与该轭铁之间具有一磁间隙；
音圈，设置于该磁间隙中；及
开放式感应线圈，结合于该轭铁或该环状磁性体，且该开放式感应线圈对应于该音圈并与该音圈之间保持一感应间隙，其中该开放式感应线圈包含一线圈单元与二信号传输线，该线圈单元包含相对的二开放端，各信号传输线的第一端分别连接于各开放端，各信号传输线的第二端则显露出该轭铁与该环状磁性体的外部，以对外传输该线圈单元与该音圈之间的互感信号。
2.如权利要求1所述的具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于：该轭铁呈U型断面并包含一盘体与结合于该盘体外周的一外环，该环状磁性体设于该盘体上，该磁间隙介于该外环与该环状磁性体之间，该环状磁性体的外周设置有一环型沟槽，该线圈单元绕设于该环型沟槽中。
3.如权利要求2所述的具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于：该环状磁性体包含一磁铁与叠置于该磁铁上的一华司，该环型沟槽设置于该华司的外周。
4.如权利要求1所述的具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于：该轭铁呈T型断面并包含一底盘与结合于该底盘中央的一中心柱，该环状磁性体设于该底盘上，该磁间隙介于该中心柱与该环状磁性体之间，该中心柱的外周设置有一环状凹槽，该线圈单元绕设于该环状凹槽中。
5.如权利要求1所述的具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于：该线圈单元为多匝金属线或具有缺口的金属环。
6.如权利要求1所述的具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于：该二信号传输线更连接一信号处理器，该信号处理器接收该互感信号，其中该互感信号包含一音圈输入信号与一线圈反馈信号，该信号处理器可选择性的将该音圈输入信号与该线圈反馈信号作相加或相减。
7.如权利要求6所述的具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于：二信号传输线与该信号处理器之间更连接一信号放大器，该信号放大器将该互感信号放大并传输至该信号处理器。
8.如权利要求1所述的具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于：该二信号传输线更连接一信号切换开关。
9.如权利要求1所述的具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于：该音圈电性连接于二接电端子，各信号传输线的第二端分别电性连接于该二接电端子且并联于该音圈。
10.如权利要求1所述的具有开放式感应线圈的扬声器，其特征在于：该二信号传输线串联于该音圈。
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