CN111819866B - 扬声器 - Google Patents

Abstract

提供了一种扬声器，所述扬声器具有马达组件，所述马达组件具有至少一个平面线圈以及第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体在垂直于线圈移动方向且垂直于所述扬声器的中心辐射轴线的磁化方向上磁化。铁磁流体设置在振膜与所述第一磁体和所述第二磁体之间。第三磁体和第四磁体设置在所述第一磁体和所述第二磁体外部，并且在平行于所述线圈移动方向且垂直于第一扬声器和第二扬声器的所述磁化方向的方向上磁化。

Description

扬声器

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年3月7日提交的美国临时申请序列号62/639,699的权益，所述申请的公开内容全文以引用的方式并入本文。

技术领域

本申请涉及具有磁体和带有铁磁流体的动圈式电动马达的扬声器。

背景技术

扬声器中的电动马达包括音圈和产生恒定磁场的磁体组件。对应于传达音频信号的电信号的交流电被提供到所述音圈。当电流流过音圈时，线圈与恒定磁场相互作用并且导致音圈的移动。这种相互作用产生了力F，所述力F根据公式F＝B·I·l表述为磁通量密度B、连接到磁通量的音圈的线匝的总长度l以及流过音圈的电流的值I的乘积。由于所述力作用于定位在恒定磁场中的音圈线，因此交流电将音圈致动成前后移动，并且相应地使音圈(或线圈架)所附接的振膜移动。往复运动的振膜产生声学信号，所述声学信号在声波通过空气时传播。

动圈式扬声器的一个示例是哈曼国际工业公司(Harman InternationalIndustries)的美国专利号9,100,738。使用铁磁流体的扬声器的示例被公开于哈曼国际工业公司的美国专利号7,136,501。

发明内容

根据至少一个实施方案，提供了一种扬声器，所述扬声器具有扬声器框架。马达组件提供在所述扬声器框架中，所述马达组件具有至少一个平面线圈。第一磁体和第二磁体在垂直于线圈移动方向且垂直于所述扬声器的中心辐射轴线的磁化方向上磁化。铁磁流体提供在扬声器壳体中以抑制振动。

在另一个实施方案中，振膜连接到所述第一磁体和所述第二磁体中的至少一者。所述铁磁流体设置在所述振膜与所述第一磁体和所述第二磁体之间。

在另一个实施方案中，所述铁磁流体与所述振膜接触。响应于所述振膜振动，所述铁磁流体抑制所述振膜的谐振频率振动。

在另一个实施方案中，膜包围所述第一磁体和所述第二磁体，其中所述铁磁流体设置在所述膜内并且沿着所述磁体的表面进行隔离。

在另一个实施方案中，第三磁体和第四磁体设置在所述第一磁体和所述第二磁体外部，并且在平行于所述线圈移动方向且垂直于所述第一磁体和所述第二磁体的所述磁化方向的方向上磁化。

在另一个实施方案中，所述铁磁流体包含悬浮在液体载体中的磁性颗粒。

在另一个实施方案中，所述第一磁体和所述第二磁体各自具有隔开最窄尺寸的上部大表面的面和下部大表面的面。所述第一磁体和所述第二磁体跨所述最窄尺寸在相反的第一磁化方向和第二磁化方向上磁化。所述平面线圈布置在沿着所述上部大表面的面和下部大表面的面中的至少一者的平面内。所述线圈移动方向平行于所述线圈的所述平面。

在另一个实施方案中，所述平面线圈具有第一平面线圈和第二平面线圈。所述第一平面线圈和所述第二平面线圈各自分别平行于并沿着所述上部大表面和所述下部大表面定位。

在另一个实施方案中，所述第一磁体和所述第二磁体各自包括在高度方向上由气隙间隔开的至少两个磁体。所述高度方向垂直于所述线圈移动方向并且垂直于所述最窄磁体尺寸。

在另一个实施方案中，所述第一磁体和所述第二磁体成直线地布置在前部格栅与后壁之间，其中在所述前部格栅与所述后壁之间限定所述扬声器的深度。

根据至少一个其他实施方案，提供了一种操作扬声器的方法。提供马达组件，所述马达组件具有第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体各自具有隔开最窄尺寸的上部大表面的面和下部大表面的面。所述第一磁体和所述第二磁体跨所述最窄尺寸在相反的第一磁化方向和第二磁化方向上磁化。将铁磁流体提供成与所述第一磁体和所述第二磁体中的至少一者接触。沿着所述上部大表面和所述下部大表面中的至少一者定位第一线圈。激励所述第一线圈，并且响应于激励，所述第一线圈在垂直于所述第一磁化方向和所述第二磁化方向的线圈移动方向上移动。用所述铁磁流体抑制振动。

在另一个实施方案中，所述方法包括将第一磁体和第二磁体成直线地布置在所述线圈移动方向上。

在另一个实施方案中，所述方法包括将第三磁体和第四磁体定位在所述第一磁体和所述第二磁体外部。所述第三磁体和所述第四磁体在平行于所述线圈移动方向且垂直于所述第一磁化方向和所述第二磁化方向的方向上磁化。

在另一个实施方案中，所述方法包括沿着所述上部大表面和下部大表面中的另一者定位第二线圈。激励所述第一线圈和所述第二线圈，并且响应于激励，所述第一线圈和所述第二线圈在垂直于所述第一磁化方向和所述第二磁化方向的所述线圈移动方向上移动。

在另一个实施方案中，所述方法包括提供设置在振膜与所述第一磁体和所述第二磁体之间的所述铁磁流体。

根据至少一个其他实施方案，提供了一种扬声器，所述扬声器具有至少一个线圈。第一组磁体在第一磁化方向上磁化。第二组磁体与所述第一组磁体相邻地定位，并且在与所述第一磁化方向相反的第二磁化方向上磁化。所述第一磁化方向和所述第二磁化方向垂直于线圈移动方向并且垂直于所述扬声器的辐射轴线。所述扬声器具有连接到所述线圈的振膜，并且铁磁流体设置在所述磁体与所述振膜之间以抑制振动。

在另一个实施方案中，所述扬声器的前部格栅围住所述扬声器，所述辐射轴线延伸穿过所述前部格栅。所述第一磁化方向和所述第二磁化方向大体上平行于所述扬声器的所述前部格栅。所述辐射轴线大体上平行于所述线圈移动方向。所述第一组磁体在所述线圈移动方向上定位成比所述第二组磁体更靠近所述格栅。

在另一个实施方案中，所述至少一个线圈包括第一线圈和第二线圈。所述第一线圈和所述第二线圈隔开最窄磁体面尺寸。

在另一个实施方案中，第三磁体和第四磁体设置在所述第一磁体和所述第二磁体外部，并且在平行于所述线圈移动方向且垂直于所述第一磁体和所述第二磁体的所述磁化方向的方向上磁化。

在另一个实施方案中，所述振膜定位成更靠近所述第一组磁体而不是所述第二组磁体。

附图说明

图1是根据一个实施方案的扬声器的一部分的透视图。

图2是图1的扬声器的一部分的另一个透视图。

图3是扬声器的穿过图2的区段3-3的横截面图。

图4是图2的扬声器的顶视图，其示出了磁体的顶视图。

图5是扬声器的穿过图2的区段5-5的侧横截面图。

图6示出了铁磁流体中的磁场的强度。

具体实施方式

根据需要，本文公开了本发明的详细实施方案；但是应理解，所公开的实施方案仅示例性说明本发明，本发明可体现为不同和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定结构和功能细节不应解释为是限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员以不同方式运用本发明的代表性基础。在不脱离此处提出的主题的精神或范围的情况下，可利用其他实施方案并且可作出其他改变。将容易理解的是，如本文大体所述和图中所示的本公开的各方面可以多种不同的配置加以布置、替换、组合和设计，所有这些不同的配置都是明确地预期的并且成为本公开的一部分。

扬声器通常包括具有磁体的马达。磁体具有两个磁极，所述两个磁极产生在两个磁极之间的磁场。动圈由导电线圈的线匝形成。当电流流过线圈时，线圈受到磁场的作用并且产生导致线圈移动的力。当电流流过线圈时，线圈受到磁场的作用并且根据公式F＝B·I·L(其中B是感应或磁场强度，I是电流强度，并且L是受到磁场作用的导体的长度)产生导致线圈移动的力。

图1示出了扬声器10的透视图，其中已移除壳体的一部分以便查看内部马达和磁体架构。壳体12包括前部格栅14，所述前部格栅具有多个孔隙，声辐射辐射穿过所述多个孔隙。前部格栅14为其他扬声器部件提供保护。壳体12还包括围住扬声器10的后部的后壁16。在前部格栅14与后壁16之间限定扬声器10的深度D。在一个实施方案中，扬声器10的深度D的范围可为从10mm至25mm。然而，其他深度尺寸可能是可能的。

壳体12还可具有框架18，所述框架限定扬声器10的侧壁并且将前部格栅14连接到后壁16。如图所示，框架18可以是大体圆柱形的并且具有细长卵形，或跑道形横截面，其中圆形端部连接细长侧。在其他实施方案中，框架可以是椭圆形或圆形形状的。然而，可使用任何合适的框架形状。

扬声器10包括至少一个动圈20，所述至少一个动圈连接到振膜24。线圈20在由箭头A指示的方向上移动。移动方向通常垂直于前部格栅14。铁磁流体设置在电动扬声器的振膜与磁体之间，以便抑制所述装置的谐振频率。哈曼国际工业公司的共同未决的国际申请号PCT/US2018/021319也公开了一种具有动圈的扬声器，所述申请的公开内容以引用的方式并入本文。

多个磁体26、28安装到框架18。振膜24安装到框架18，并且铁磁流体32设置在振膜24与磁体26、28之间并接触振膜24的下表面46。铁磁流体32与振膜24接触，使得在振膜24振动时，与铁磁流体32的接触会抑制振动。

铁磁流体是子域磁性颗粒在液体载体中的稳定的胶态悬浮液。铁磁流体抑制振膜的谐振频率，以便减少变形并且使频率响应平滑。

铁磁流体32通过吸引含铁流体的磁场而维持在磁体26、28的表面上。膜48包围磁体26、28，以便沿着磁体26、28的表面对铁磁流体进行隔离。可沿着所有磁体，或仅可选择磁体提供铁磁流体32。例如，仅沿着最外侧磁体26、28放置铁磁流体可提供足够的抑制。

扬声器10包括在垂直于线圈的运动的方向上磁化的平面磁体。如图1所示，扬声器10具有第一磁体26、或第一组磁体。第一磁体26在垂直于线圈运动方向A的方向B上磁化。扬声器10具有第二磁体28、或第二组磁体，它们邻接第一磁体26并且在与方向B相反的方向C上磁化，并且也垂直于线圈运动方向A。磁体26、28被定向为最小面30平行于前部格栅14并且垂直于线圈20的移动方向A。

扬声器10还包括在平行于线圈的运动的方向上磁化的平面磁体。如图1所示，扬声器10具有第三对磁体50、或第三组磁体。第三磁体50在平行于线圈运动方向A的方向E上磁化并且远离前部格栅14。扬声器10具有第四对磁体52、或第四组磁体，它们邻接第三磁体50并且在与方向E相反的方向F上磁化，并且也平行于线圈运动方向A。磁体50、52沿着框架18的侧壁定位在第一磁体26和第二磁体28的外侧。磁体50、52在与线圈20、22的中心线56的相邻处相交的方向D、E上磁化。

扬声器10可具有多于一个线圈。例如，图2示出了类似于图1但其中示出了两个动圈20的扬声器10的另一个透视图。第一线圈20定位在磁体26、28的一侧上，并且第二线圈22定位在磁体26、28的相对侧上。

图3是扬声器10的穿过图2的区段3-3的横截面图。如图3所示，磁体26、28定位在两个线圈20、22之间。扬声器具有窄宽度W，因为线圈隔开磁体26、28的最小尺寸30。扬声器以及因此前部格栅开口14的宽度W可约为3mm。扬声器10和前部格栅开口14可具有在侧壁之间限定的约为30mm至60mm的高度H。基于扬声器特性，宽度W和高度H可为其他合适的尺寸。

图4是图1的扬声器10的顶视图，其示出了磁体26、28和扬声器10的顶视图。振膜24通过架34连接到线圈(该视图中未示出线圈)。为了将移动线圈20、22的力转换为声压力波，连接振膜24并且所述振膜可通过箱体使空气移动。

在磁体26、28之间的空间36允许铁磁流体在线圈20、22和振膜24移动时流动。第一磁体26被定位成平行于振膜24并且更靠近所述振膜。第二磁体28与磁体26相邻地定位并且更靠近后壁16。

线圈20、22是平面线圈，所述平面线圈被定向为平行于磁体的最大表面40、44，以便优化磁体效率，因为钕磁体的效率取决于表面积。磁体和线圈的这种配置还优化了薄扬声器的力因数(BL因数)并且提高了相同大小的驱动器的声压级(SPL)。

图5是扬声器10的穿过图2的区段5-5的侧横截面图。

扬声器10可具有定位在磁体26、28的每一侧上的线圈20、22。线圈20、22定位在极片39的外侧。在另一个实施方案中，扬声器10可仅具有设置在磁体26、28的一侧上的一个线圈20。线圈20、22连接到振膜24并且在方向A上移动。在另一个实施方案中，有可能会有多于一个或多个线圈20、22定位在磁体26、28的一侧或两侧上。

如图5所示，第一磁体26在垂直于线圈运动方向A的方向B上磁化。第二磁体28在与方向B相反且也垂直于线圈运动方向A的方向C上磁化。磁体26、28在最大面40、44之间的方向上磁化。磁体26、28跨最小尺寸30磁化。

图6示出了铁磁流体32中因磁体50、52所致的磁场的强度。如图6所示，磁场沿着线圈的中心线56是较强的。

虽然上文描述了示例性实施方案，但是这些实施方案并不意图描述本发明的所有可能形式。而是，本说明书中所使用的字词为描述性而非限制性的字词，并且应理解，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种改变。另外，可对各种实施的实施方案的特征进行组合以形成本发明的其他实施方案。

Claims (17)

1.一种扬声器，所述扬声器包括：

扬声器框架；

马达组件，所述马达组件提供在所述扬声器框架中，所述马达组件具有至少一个平面线圈；以及

第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体在垂直于线圈移动方向且垂直于所述扬声器的中心辐射轴线的磁化方向上磁化；

铁磁流体，所述铁磁流体提供在所述扬声器框架内以抑制振动，其中，所述铁磁流体包围所述第一磁体和所述第二磁体，并且沿所述第一磁体和所述第二磁体的表面被隔离；以及

膜，所述膜包围所述第一磁体和所述第二磁体，其中，所述铁磁流体设置在所述膜内并且沿着所述第一磁体和所述第二磁体的表面被隔离。

2.如权利要求1所述的扬声器，所述扬声器还包括振膜，所述振膜连接到所述第一磁体和所述第二磁体中的至少一者，其中所述铁磁流体设置在所述振膜与所述第一磁体和所述第二磁体之间。

3.如权利要求2所述的扬声器，其中所述铁磁流体与所述振膜接触，并且响应于所述振膜振动，所述铁磁流体抑制所述振膜的谐振频率振动。

4.如权利要求1所述的扬声器，所述扬声器还包括第三磁体和第四磁体，所述第三磁体和所述第四磁体设置在所述第一磁体和所述第二磁体外部，并且在平行于所述线圈移动方向且垂直于所述第一磁体和所述第二磁体的所述磁化方向的方向上磁化。

5.如权利要求1所述的扬声器，其中所述铁磁流体包含悬浮在液体载体中的磁性颗粒。

6.如权利要求1所述的扬声器，其中所述第一磁体和所述第二磁体各自具有隔开最窄尺寸的上部大表面的面和下部大表面的面，其中所述第一磁体和所述第二磁体跨所述最窄尺寸在相反的第一磁化方向和第二磁化方向上磁化，

其中所述至少一个平面线圈布置在沿着所述上部大表面的面和所述下部大表面的面中的至少一者的平面内，其中所述线圈移动方向平行于所述线圈的所述平面。

7.如权利要求6所述的扬声器，其中所述至少一个平面线圈包括第一平面线圈和第二平面线圈，其中所述第一平面线圈和所述第二平面线圈各自分别平行于并沿着所述上部大表面和所述下部大表面定位。

8.如权利要求6所述的扬声器，其中所述第一磁体和所述第二磁体各自包括在高度方向上由气隙间隔开的至少两个磁体，其中所述高度方向垂直于所述线圈移动方向并且垂直于所述最窄尺寸。

9.如权利要求1所述的扬声器，其中所述第一磁体和所述第二磁体成直线地布置在前部格栅与后壁之间，其中在所述前部格栅与所述后壁之间限定所述扬声器的深度。

10.一种操作扬声器的方法，所述方法包括：

提供马达组件，所述马达组件具有第一磁体和第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体各自具有隔开最窄尺寸的上部大表面的面和下部大表面的面，其中所述第一磁体和所述第二磁体跨所述最窄尺寸在相反的第一磁化方向和第二磁化方向上磁化；

将铁磁流体提供成与所述第一磁体和所述第二磁体中的至少一者接触；

提供包围所述第一磁体和所述第二磁体的膜，其中，所述铁磁流体设置在所述膜内并且沿所述第一磁体和所述第二磁体的表面被隔离；

沿着所述上部大表面和所述下部大表面中的至少一者定位第一线圈；

激励所述第一线圈，其中响应于激励，所述第一线圈在垂直于所述第一磁化方向和所述第二磁化方向的线圈移动方向上移动；以及

用所述铁磁流体抑制振动。

11.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括：将第一磁体和第二磁体成直线地布置在所述线圈移动方向上。

12.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括：

将第三磁体和第四磁体定位在所述第一磁体和所述第二磁体外部，所述第三磁体和所述第四磁体在平行于所述线圈移动方向且垂直于所述第一磁化方向和所述第二磁化方向的方向上磁化。

13.如权利要求10所述的方法，所述方法还包括：

沿着所述上部大表面和所述下部大表面中的另一者定位第二线圈；以及

激励所述第一线圈和所述第二线圈，

其中响应于激励，所述第一线圈和所述第二线圈在垂直于所述第一磁化方向和所述第二磁化方向的所述线圈移动方向上移动。

14.一种扬声器，所述扬声器包括：

至少一个线圈；

第一组磁体，所述第一组磁体在第一磁化方向上磁化；

第二组磁体，所述第二组磁体与所述第一组磁体相邻地定位并且在与所述第一磁化方向相反的第二磁化方向上磁化，其中所述第一磁化方向和所述第二磁化方向垂直于线圈移动方向并且垂直于所述扬声器的辐射轴线，

振膜，所述振膜连接到所述线圈；

铁磁流体，所述铁磁流体包围所述第一组磁体和所述第二组磁体，并且沿所述第一组磁体和所述第二组磁体的表面被隔离，以抑制振动；以及

膜，所述膜包围所述第一组磁体和所述第二组磁体，其中，所述铁磁流体设置在所述膜内并且沿着所述第一组磁体和所述第二组磁体的表面被隔离。

15.如权利要求14所述的扬声器，所述扬声器还包括所述扬声器的围住所述扬声器的前部格栅，所述辐射轴线延伸穿过所述前部格栅，其中所述第一磁化方向和所述第二磁化方向平行于所述扬声器的所述前部格栅；并且

其中所述辐射轴线平行于所述线圈移动方向；

其中所述第一组磁体在所述线圈移动方向上定位成比所述第二组磁体更靠近所述格栅。

16.如权利要求14所述的扬声器，其中所述至少一个线圈包括第一线圈和第二线圈，其中所述第一线圈和所述第二线圈隔开最窄磁体面尺寸。

17.如权利要求14所述的扬声器，所述扬声器还包括第三磁体和第四磁体，所述第三磁体和所述第四磁体设置在所述第一磁体和所述第二磁体外部，并且在平行于所述线圈移动方向且垂直于所述第一磁体和所述第二磁体的所述磁化方向的方向上磁化。

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