CN109660922B - 一种用于等磁式扬声器的磁铁结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于等磁式扬声器的磁铁结构，包括边缘固定在框架上的振膜，若干永磁体，永磁体上接近振膜的第一端为平行于振膜的平面，并与振膜上的线圈相对应设置；永磁体的断面形状沿中轴线对称，包括顶部、底部、以及连接于顶部和底部之间的腰部；底部是与中轴线垂直相交的线段；顶部是与中轴线垂直相交的线段，或位于中轴线上的一个点；腰部上任意一点到中轴线的距离都不小于此腰部上比该点更靠近顶部的另一点到中轴线的距离；且由底部向顶部，腰部上的点到中轴线的距离至少在腰部最后1/5段之前开始缩减。本发明通过优化永磁体的断面形状，降低了永磁体上的楔形尖角对声音的干扰，改善了扬声器的声场、提高了扬声器的空间层次感和解析力。

Description

一种用于等磁式扬声器的磁铁结构

技术领域

本发明涉及扬声器技术领域，尤其涉及一种用于等磁式扬声器的磁铁结构。

背景技术

目前电声扬声器以驱动方式分类可大致分为等磁式扬声器、动圈式扬声器、压电式扬声器及静电式扬声器。

等磁式扬声器从磁铁分部结构上可分为推挽式和单端式两种。等磁式扬声器结合了动圈扬声器和静电扬声器两者的优点，在低频方面相比静电扬声器拥有更好的表现，并且在高频方面也强于动圈扬声器。其核心的换能器的结构通常为在中空框架上固定一个柔性的薄振膜，在振膜的一侧设置(单端式)或两侧分别设置(推挽式)磁轭，磁轭上固定有多个条状或圆形的永磁体(多采用牌号N50及以上的钕铁硼磁铁)，在振膜上的与永磁体磁极面对置的位置设置有线圈。线圈内部流动的电流与由永磁体生成的磁场正交，如此，通过在线圈中输入交流电流，线圈即产生遵从法拉第定律的力，在该力的作用下振膜在垂直方向上振动，该交流电流信号被变换为声音信号。

由推挽式等磁式扬声器结构可知，永磁体始终遮挡在振膜所产生声波到聆听者的传递方向上，会导致一定的衰减。而且现有的等磁式扬声器的永磁体无论是圆环形还是长条形，其断面形状均为长方形。当声波到达钕铁硼磁铁处时，会在楔形边角处产生衍射，从而可视为一个新的声源，而且经过多次反射和绕射后，声波相干还会产生驻波，进而使得扬声器的指向性变差、空间信息丧失、产生相位错误。对于使用者来说，其具体表现可表达为声场混乱，空间感层次和解析力变差。

相对于推挽式等磁式扬声器来说，单端式等磁扬声器虽然振膜到聆听者之间不存在永磁体，避免了声波传递过程中永磁体遮挡造成的衰减，以及在永磁体楔形边角的衍射。但由于永磁体集中在振膜一侧，无论是磁场强度还是均匀性均比推挽式等磁式扬声器要差的多。尤其是磁场均匀性方面，永磁体产生磁场强度会随距离增加而迅速衰减(高于或等于距离立方反比)，所以振膜在垂直方向上振动时，当其远离永磁体的过程，所受到的力会迅速衰减而导致响应速度变差，因此市场上大部分等磁式扬声器采用的是推挽式结构。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术结构上的缺点，提出一种用于等磁式扬声器的磁铁结构，该磁铁结构优化了永磁体的断面形状，降低了现有等磁式扬声器中永磁体上的楔形尖角对声音的干扰。

本发明实施例提供一种用于等磁式扬声器的磁铁结构，包括边缘固定在框架上的振膜，该振膜的至少一侧配设有若干永磁体，所述永磁体接近所述振膜的一侧为第一端，另一侧为第二端，所述第一端为平行于振膜的平面，且与振膜上线圈对应设置；所述永磁体的断面形状的轮廓线由底部、顶部和连接于顶部和底部之间的腰部构成；所述底部是第一端之外表面所构成的线段，其长度为0.5cm-10m；所述顶部位于第二端的外表面上，其是与所述底部平行的线段，或一个点；从该顶部上的一点向底部作虚拟垂线段，该虚拟垂线段的长度为0.5cm-20m；所述腰部上任意一点到所述虚拟垂线段的距离都不小于此腰部上比该点更靠近顶部的另一点到中轴线的距离；且由所述底部向顶部方向，所述腰部上的点到中轴线的距离至少在腰部最后1/5段之前开始缩减。

在一优选实施例中，所述腰部为弧形曲线段。

在一优选实施例中，所述弧形曲线段的形状选自双曲线、圆弧、椭圆弧、抛物线、渐开线、星形线、外摆线、内摆线、悬链线、克莱线、蜗牛线、曳物线、蚌线、双叶线、螺线以及它们之间的组合。

在一优选实施例中，所述腰部由若干段相衔接的直线段构成，且任意两条相邻直线段之间夹角为钝角。

在一优选实施例中，所述腰部包括与所述底部垂直相交的第一直线段，所述第一直线段的长度不小于所述顶部到底部的距离的1/3。

在一优选实施例中，所述腰部包括第一直线段和弧形曲线段，所述第一直线段与所述底部垂直相交，所述弧形曲线与顶部相接，所述弧形曲线段形状选自双曲线、圆弧、椭圆弧、抛物线、渐开线、星形线、外摆线、内摆线、悬链线、克莱线、蜗牛线、曳物线、蚌线、双叶线、螺线以及它们之间的组合。

在一优选实施例中，所述永磁体的断面形状沿中轴线对称，所述底部是与所述中轴线垂直相交的线段。

在一优选实施例中，永磁体断面形状选自等腰三角形、等腰梯形、半圆形、半椭圆形的一种。

在一优选实施例中，所述底部的长度为1-5cm，所述虚拟垂线段的长度为1-5cm。

在一优选实施例中，所述腰部上的点到中轴线的距离至少在腰部最后1/5段之前开始缩减。

在一优选实施例中，所述振膜的两侧均设有若干所述永磁体。

在一优选实施例中，所述永磁体为长条形，位于振膜同一侧的若干永磁体并列设置，且第一端位于同一平面。

在一优选实施例中，所述永磁体为圆环形，所述振膜同一侧的若干永磁体依次同轴套设，且第一端位于同一平面。

在一优选实施例中，所述腰部与底部之间设有圆弧倒角。

与现有技术相比，本发明实施例的有益效果是：通过优化了永磁体的断面形状，在保证磁场强度的前提下，降低了现有等磁式扬声器中永磁体上的楔形尖角对声音的干扰，有效改善了扬声器的声场、提高了扬声器的空间层次感和解析力。

附图说明

通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1为本发明实施例1的一种用于等磁式扬声器的磁铁结构的整体结构示意图。

图2为本发明实施例1的另一种用于等磁式扬声器的磁铁结构的整体结构示意图。

图3为本发明实施例1的再一种用于等磁式扬声器的磁铁结构的整体结构示意图。

图4为本发明实施例永磁体断面形状示意图I。

图5为本发明实施例永磁体断面形状示意图II。

图6为本发明实施例永磁体断面形状示意图III。

图7为本发明实施例永磁体断面形状示意图IV。

图8为本发明实施例永磁体断面形状示意图V。

图9为本发明实施例永磁体断面形状示意图VI。

图10为本发明实施例永磁体断面形状示意图VII。

图11为本发明实施例永磁体断面形状示意图VIII。

图12为本发明实施例永磁体断面形状示意图IX。

图13为本发明实施例永磁体断面形状示意图X。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例1：

参见图1所示，本发明实施例提供一种等磁式扬声器，其结构与常规推挽式等磁扬声器结构大致相同，包括周缘由框架2固定的振膜1，振膜1上的线圈与信号线电连接。振膜1两侧分别配置磁轭，各磁轭上固定设置若干相互平行，且平行于振膜1设置条状永磁体3，永磁体3与振膜上的线圈相对应设置且在振膜两侧的尺寸可以不同或不对称。

由于上述结构为本领域技术人员公知技术，故磁轭、振膜上的线圈，以及条状永磁体3及其磁路、和线圈的相对位置关系在图中省略。

永磁体3采用长条形钕铁硼磁铁，具有两个磁极。其中靠近振膜1的磁极在本发明实施例中简称为第一端，远离振膜1的磁极在本发明实施例中简称为第二端。第一端为平行于振膜1的平面，以保障振膜1所在位置的磁场强度。

与常规等磁扬声器不同的是，本发明实施例中对永磁体的断面形状进行优化，以提高其声学特性，具体如下：

永磁体3的断面形状的轮廓线由三个部分组成：顶部6、底部5、以及连接于顶部6和底部5之间的两条腰部7。

底部5是第一端之外表面所构成的线段。永磁体3的宽度即底部5长度。

顶部6位于第二端的外表面上，其是与底部5平行的线段，或一个点。需要注意的是，顶部6并非一定是完整的第二端的外表面。

从该顶部6上任一点向底部5作虚拟垂线段8，该虚拟垂线段8即永磁铁2的厚度。底部5是与虚拟垂线段8垂直相交的线段。

仅仅考虑换能效率，永磁体3提供的磁场强度越高，扬声器的效率越高。适用于扬声器的钕铁硼磁铁物理特性如下表所示：

由上表可知，通常扬声器所使用钕铁硼磁铁的牌号最高为N52，其根据钕铁硼磁铁的性能参数，申请人在大量的实践中发现，在控制扬声器重量的前提下，永磁体3厚度不应低于0.5cm，否则不仅无法提供适当的磁场强度，而且在生产过程中很难保证永磁体的完整性。同时，鉴于钕铁硼磁铁的导磁性差，磁场强度随距离而迅速衰减，永磁体3的厚度高于7cm后提升效果有限。进一步优选的，在在控制扬声器质量的前提下，永磁体3的宽度优选为1cm-5m。

腰部7上任意一点到虚拟垂线段8的距离都不小于此腰部7上比该点更靠近顶部的另一点到虚拟垂线段的距离。且由底部5向顶部6方向，腰部7上的点到虚拟垂线段的距离至少在腰部7最后1/5段之前开始缩减。

而顶部6则存在两种情况，一种是与中轴线4垂直相交的线段；另一种是位于中轴线4上的一个点。顶部6到近端1磁极部5的距离即为永磁体3的厚度。

无论顶部6是点还是线段，腰部7在底部5到顶部6之间逐渐收缩的，具体的说就是：

腰部7任意一点到中轴线4的距离都不小于此腰部7上比该点更靠近顶部6的另一点到中轴线4的距离。且由底部5向顶部6，腰部7上的点到中轴线4的距离至少在腰部7最后1/5段之前开始缩减。

在保证上述原则的前提下：

腰部7可以是弧形曲线段，弧形曲线段形状选自双曲线、圆弧、椭圆弧、抛物线、渐开线、星形线、外摆线、内摆线、悬链线、克莱线、蜗牛线、曳物线、蚌线、双叶线、螺线以及它们之间的组合。可参见图2(断面形状为半圆形)、图3(断面形状为等腰梯形)、图4(断面形状为半椭圆形)、图5、图6、图7、图9、图10(腰部7为抛物线)。

当选用此种方案时，钕铁硼磁铁需要制造专门模具一次成型，其优点是：可以保证腰部7上不存在楔形尖角，虽然声波与曲面相切时仍然会产生一定的衍射，但偏转的角度非常小，因此不会因衍射而丧失太多空间信息，大幅减少对声音的干扰。其缺点是:由于等磁扬声器目前市场规模较小，专门为钕铁硼磁铁开模会导致扬声器成本大幅提升。

腰部7也可以由若干段相衔接的直线段构成(图11)，且任意两条相邻直线段之间夹角为钝角。当选用此种方案时，虽然腰部7仍然存在楔形尖角，但夹角增大(段数越高，夹角越大)，同样能够减少对声音的干扰。而且钕铁硼磁铁可以无需开模，利用市场上常见的长方形断面磁铁通过CNC工艺加工完成，成本较低。参见图12(断面形状等腰三角形)、图8(断面形状等腰梯形)、图7(断面形状为一半的正八边形)。

而至少在腰部最后1/5段之前开始缩减的原因是：永磁铁整体厚度较薄，当需要在腰部设置收缩区间时，该区间过小会导致其仍然近似于一个尖劈，对于衍射的改善效果不佳。申请人经过大量实验发现，腰部的收缩至少应当从最后1/5处开始，优选的应当至少从1/2处开始。

近似的原因，在优选的实施例中(图7和图10)，在腰部7与底部5之间设置垂直相交的第一直线段71。这样设置的原因是：图9和图12中，腰部7自底部5起就迅速向内收缩，虽然能够改善声波在永磁体处的衍射和反射，改善了音质。但需要注意的是，这种情况永磁铁3边缘的厚度也大幅降低。对应的，该处磁场强度下降，在一定程度上也劣化了音质。鉴于钕铁硼磁铁导磁性差的特点，而通过设置第一直线段71的最小尺寸范围可保证永磁铁3边缘与中轴线处的磁场强度不至于有非常大的偏差，在磁场强度和磁铁声学特性之间获得相对的平衡。

在进一步优选的实施例中，腰部7包括第一直线段71和弧形曲线段(未示出)，第一直线段71与底部5垂直相交，弧形曲线段与顶部6相接。弧形曲线段形状选自双曲线、圆弧、椭圆弧、抛物线、渐开线、星形线、外摆线、内摆线、悬链线、克莱线、蜗牛线、曳物线、蚌线、双叶线、螺线以及它们之间的组合，未在图中示出。

实施例2：

参见图13所示，本实施例2和实施例1一样，其断面形状的轮廓线同样由底部5、顶部6和连接于顶部5和底部6之间的腰部7构成。底部5是第一端之外表面所构成的线段。顶部6位于第二端的外表面上，其是与所述底部平行的线段，或一个点。从该顶部6上任一点向底部5作虚拟垂线段，该虚拟垂线段即为永磁铁2的厚度。

腰部7上任意一点到虚拟垂线段的距离都不小于此腰部7上比该点更靠近顶部的另一点到虚拟垂线段的距离。且由底部5向顶部6方向，腰部7上的点到虚拟垂线段的距离至少在腰部7最后1/5段之前开始缩减。

换而言之，本实施例与实施例1的区别仅仅在于采用了非对称的结构；所述底部是第一端之外表面所构成的线段，其长度为1cm-10m；所述顶部位于第二端的外表面上，其是与所述底部平行的线段，或一个点；从该顶部上任一点向底部作虚拟垂线段，该虚拟垂线段的长度为1cm-7m；所述腰部上任意一点到所述虚拟垂线段的距离都不小于此腰部上比该点更靠近顶部的另一点到中轴线的距离；且由所述底部向顶部方向，所述腰部上的点到中轴线的距离至少在腰部最后1/5段之前开始缩减。单端式等磁扬声器的结构。同时优化了永磁铁3的断面形状。

以上通过实施例对于本发明的发明意图和实施方式进行详细说明，但是本发明所属领域的一般技术人员可以理解，本发明以上实施例仅为本发明的优选实施例之一，为篇幅限制，这里不能逐一列举所有实施方式，任何可以体现本发明权利要求技术方案的实施，都在本发明的保护范围内。

需要注意的是，以上内容是结合具体的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方式仅限于此，在上述实施例的指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种用于等磁式扬声器的磁铁结构，包括边缘固定在框架上的振膜，该振膜的至少一侧配设有若干永磁体，所述永磁体接近所述振膜的一侧为第一端，另一侧为第二端，所述第一端为平行于振膜的平面，且与振膜上线圈对应设置；其特征在于：所述永磁体的断面形状的轮廓线由底部、顶部和连接于顶部和底部之间的腰部构成；

所述底部是第一端的外表面所构成的线段，其长度为0.5cm-10m；

所述顶部位于第二端的外表面上，其是与所述底部平行的线段，或一个点；从该顶部上的一点向底部作虚拟垂线段，该虚拟垂线段的长度为0.5cm-20m；

所述腰部上任意一点到所述虚拟垂线段的距离都不小于此腰部上比该点更靠近顶部的另一点到中轴线的距离；

且由所述底部向顶部方向，所述腰部上的点到中轴线的距离至少在腰部最后1/5段之前开始缩减，所述腰部还能够形成与所述底部垂直相交的第一直线段。

2.根据权利要求1所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述腰部为弧形曲线段。

3.根据权利要求2所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述弧形曲线段的形状选自双曲线、圆弧、椭圆弧、抛物线、渐开线、星形线、外摆线、内摆线、悬链线、克莱线、蜗牛线、曳物线、蚌线、双叶线、螺线以及它们之间的组合。

4.根据权利要求1所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述腰部由若干段相衔接的直线段构成，且任意两条相邻直线段之间夹角为钝角。

5.根据权利要求4所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述第一直线段的长度不小于所述顶部到底部的距离的1/3。

6.根据权利要求1所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述腰部包括第一直线段和弧形曲线段，所述第一直线段与所述底部垂直相交，所述弧形曲线与顶部相接，所述弧形曲线段形状选自双曲线、圆弧、椭圆弧、抛物线、渐开线、星形线、外摆线、内摆线、悬链线、克莱线、蜗牛线、曳物线、蚌线、双叶线、螺线以及它们之间的组合。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述永磁体的断面形状沿中轴线对称，所述底部是与所述中轴线垂直相交的线段。

8.根据权利要求7所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述永磁体断面形状选自等腰三角形、等腰梯形、半圆形、半椭圆形的一种。

9.根据权利要求1所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述腰部上的点到中轴线的距离至少在腰部最后1/2段之前开始缩减。

10.根据权利要求1所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述振膜的两侧均设有若干所述永磁体。

11.根据权利要求1所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述永磁体为长条形，位于振膜同一侧的若干永磁体并列设置，且第一端位于同一平面。

12.根据权利要求1所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述永磁体为圆环形，所述振膜同一侧的若干永磁体依次同轴套设，且第一端位于同一平面。

13.根据权利要求1所述的用于等磁式扬声器的磁铁结构，其特征在于：所述腰部与底部之间设有圆弧倒角。

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