CN112243188B - 换能器磁路结构、换能器及其电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种换能器磁路结构，包括静磁场产生装置，静磁场产生装置包括磁体组，磁体组包括沿换能器的运动方向充磁的第一磁体组、位于与第一磁体组产生的静磁场正交方向上的第二磁体组、第三磁体组；第二磁体组的充磁方向与第一磁体组的充磁方向正交，第三磁体组的充磁方向与第二磁体组、第一磁体组的充磁方向正交；第二磁体组，第三磁体组被配置为用于提高所述静磁场的磁感应强度。本发明提供的换能器磁路结构，能够有效改善应用其的换能器的驱动力不足的问题，提升电‑机转换效率。

Description

换能器磁路结构、换能器及其电子设备

技术领域

本发明涉及一种换能器磁路结构，以及应用该磁路结构的换能器和电子设备。

背景技术

以微型换能器为例，手机、平板电脑、手提电脑等各种小型便携式的消费类电子产品普遍使用各类微型换能器作为输出声辐射、实现一定位移或振动能量的主要器件。由于体积小、厚度薄的设计要求，微型换能器有着与传统大换能器完全不同的设计：

1.振动行程远小于大换能器，但为提升低频性能，振幅接近其设计尺寸的极限；2.为适应超薄化的设计，一般采用扁宽或扁长型的设计，微型换能器必须充分适应并利用该特点；3.由于上述尺寸限制，微型换能器往往不能充分发挥出各部件的性能，导致转换效率低下，功耗相应增加；4.第一阶谐振区域往往是微型换能器的主要工作区域，但由于尺寸限制，第一阶谐振频率不可能太低，严重影响了器件的低频性能。

传统的微型换能器主要有：

a.动铁换能器：原理是使用中心衔铁驱动振动系统发声或震动，衔铁是一端固定的悬臂，主要是U型或T型结构。这种设计仅适用于超小型的器件尺寸，随着尺寸增加，衔铁线度过长，磁场沿其路径衰减较大，其弯折区域(钳定区域)也将出现较大磁泄漏，从而导致驱动性能迅速下降。

b.动圈式换能器：如微型扬声器，适用于长宽尺寸较大的产品。使用通电线圈在静磁场中的作用力为主要驱动力，并使线圈驱动振动悬挂系统发声。通电线圈本身不导磁，不能有效聚集磁场，在其振动间隙中，磁泄漏较高。同时会使用导磁材料闭环连通内外磁场，但由于厚度尺寸的限制，导磁材料内饱和磁通密度较高也同时导致较高的磁泄漏，导致换能效率较低。

c.振动换能器(马达)：原理是在振动系统谐振频率处施加同频激励，利

用系统低阻尼的特点，使振动系统强烈共振。其激励方式有很多种，有类似于动圈扬声器的，也有类似于转子电机的，但换能效率都比较低，致使其启停时间较长。

现有技术的换能器难以满足电子产品的对性能提出的更高要求，申请人尝试提供一种磁势换能器，以提高换能器的电-机转化效率。在此基础上，为了进一步提高这种磁势换能器的驱动效率，有必要对该类磁势换能器中的静态磁场生成机构进行优化。

发明内容

本专利所要解决的技术问题是在保持现有微型换能器轻薄化的基础上，对磁路结构进行优化设计，提高磁路结构的磁感强度。满足电子产品对换能器的应用要求。本发明提供的具体技术方案是：

一种换能器磁路结构，包括静磁场产生装置，所述静磁场产生装置包括磁体组，其中，所述磁体组包括沿所述换能器的运动方向充磁的第一磁体组、位于与所述第一磁体组产生的静磁场正交的方向上的第二磁体组，以及第三磁体组；所述第二磁体组的充磁方向与所述第一磁体组的充磁方向正交，所述第三磁体组的充磁方向与所述第二磁体组、所述第一磁体组的充磁方向正交，所述第二磁体组、第三磁体组被配置为用于提高所述静磁场的磁感应强度。

作为一种改进，所述第一磁体组包括至少两个相对设置的形成所述静磁场的永磁体，所述第二磁体组包括至少设置在其中一个所述永磁体两侧的第一聚磁永磁体；所述第三磁体组包括位于所述静磁场两侧并且位于所述第一磁体组和所述第二磁体组之间的第二聚磁永磁体。

作为一种改进，所述第一磁体组包括在所述换能器的运动方向上相对设置的第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和所述第二永磁体均沿所述换能器的运动方向充磁，在换能器的运动方向上形成所述静磁场，所述第一永磁体和所述第二永磁体的靠近端的极性相反。

作为一种改进，所述第二磁体组包括分别设置在所述第一永磁体、所述第二永磁体两侧的第四磁体组、第五磁体组；所述第四磁体组、所述第五磁体组均包含两个相对应设置并且位于与所述静磁场正交的方向上的永磁体，并且两个所述永磁体均沿与所述运动方向正交的方向充磁，且被配置为接近第一永磁体、第二永磁体端的极性相同。

作为一种改进，所述第二永磁体的体积小于所述第一永磁体的体积；所述第二磁体组包括分布在所述第二永磁体两侧的第三永磁体、第四永磁体；所述第三永磁体与所述第四永磁体均沿与所述静磁场正交的方向充磁，并且靠近所述第二永磁体的一端的极性相同。

作为一种改进，用于产生所述静磁场的永磁体设置有多个，两两相对设置，且均沿所述换能器运动方向充磁，每一组相对的所述永磁体相对端的极性被配置为相反；在静磁场每一侧相邻的两组所述永磁体之间对应设置有所述第三磁体组；所述第三磁体组设置有至少两个第二聚磁永磁体，且两个所述第二聚磁永磁体靠近同一静磁场端的极性被配置为相反。

作为一种改进，所述第三磁体组配置在所述换能器磁路结构的中部。

作为一种改进，位于所述静磁场的同一侧的所述第一永磁体、所述第二永磁体均为两个，并且两个所述第一永磁体的内部的磁感线方向相反，两个所述第二永磁体的内部的磁感线方向相反；所述第三磁体组包括两个第二聚磁永磁体，并且分别位于两个所述第一永磁体之间以及两个所述第二永磁体之间，两个所述第三磁体组内部的磁感线方向相反。

本发明所提供的换能器磁路结构，包括第一磁体组、第二磁体组和第三磁体组。通过三个磁体组相互正交的设置方式以及内部的充磁方向的正交设置实现了静磁场的磁感强度的有效提高。

本发明还提供了一种换能器，包括固定部件和运动部件，所述固定部件包括上述的换能器磁路结构。

作为一种改进，所述换能器为磁势换能器，还包括:

至少一个交变磁场产生装置，所述交变磁场产生装置被配置为用于产生交变磁场，所述交变磁场与静磁场正交或部分正交；

至少一个运动装置,所述运动装置上设置有导磁材料，所述导磁材料的至少一部分置于所述交变磁场和所述静磁场交叠的区域，使所述静磁场和所述交变磁场汇聚；静磁场与交变磁场相互作用产生的磁场力作用在导磁材料上，驱动所述运动部件运动。

作为一种改进，还包括悬挂装置，所述导磁材料与所述悬挂装置一起整体运动，所述运动装置通过所述悬挂装置悬设在所述静磁场所在空间内；

作为一种改进，所述换能器沿竖直方向运动，所述第一磁体组沿竖直方向充磁，所述第二磁体组沿水平方向充磁。

本发明所提供的全新结构的磁势换能器，通过在运动部件上设置导磁材料，并且在磁势换能器上设置静磁场和交变磁场，通过静磁场和交变磁场的相互作用产生的磁场力作用在导磁材料上，驱动运动部件运动。静磁场和交变磁场的相互作用的规律符合磁势原理的表述，即磁动势平衡原理：系统总磁势在一定范围保持不变，磁场按电流和磁通定义的势能最小化原则分布。在保持现有微型换能器轻薄化的基础上，利用磁势原理设计的磁势换能器可有效提高驱动力。

此外，静磁场产生装置能在预定区域形成更高的磁感应强度，从而提高了运动部件的驱动力。

本发明所提供的全新结构的磁势换能器，充分利用了导磁材料在静磁场中产生的逆刚度，即磁刚度：磁场力与运动部件位移大小成正比且方向一致，磁场力随位移的变化率称为磁刚度。在不改变产品尺寸的条件下，逆刚度可有效降低系统刚度，即与悬挂系统中的弹性回复装置提供的刚度叠加形成系统刚度。系统刚度与系统质量共同决定了系统的低频谐振频率，所以通过逆刚度降低了系统刚度将可进一步降低系统的低频谐振频率，从而进一步提高了器件的低频性能

本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的磁势换能器。

作为一种改进，所述电子设备为手机、平板、电视、汽车音响或音箱。

本发明所提供的应用该磁势换能器的电子设备，满足了当前电子产品对换能器的使用要求。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例磁势换能器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例磁势换能器静磁场的磁感线示意图；

图3为对应图2中静磁场的产生装置的可选结构示意图；

图4为本发明实施例磁势换能器交变磁场的磁感线示意图；

图5为对应图4中交变磁场的产生装置的可选结构示意图；

图6A为本发明实施例磁势换能器中导磁材料的可选结构示意图；

图6B为本发明实施例磁势换能器中导磁材料的另一可选结构示意图；

图7为本发明实施例一磁势扬声器的整体结构示意图；

图8为本发明实施例二的磁势扬声器的静磁场产生装置的结构示意图；

图9为本发明实施例三的磁势扬声器的静磁场产生装置的结构示意图；

图10为本发明实施例四的磁势扬声器的静磁场产生装置的结构示意图；

图11为本发明实施例四的磁势扬声器的静磁场产生装置的磁路图；

图12为本发明实施例四的磁势换能器的剖视图；

图13为本发明实施例四的磁势换能器的立体图；

图14为本发明实施例四的未设置结构件的磁势换能器的立体图；

图15-17为本发明实施例的静磁场产生装置的示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本发明的一个方面，本发明提供了包括静磁场产生装置。如图15-17所示，所述静磁场产生装置包括磁体组，所述磁体组包括沿所述换能器的运动方向充磁的第一磁体组S1、位于与所述第一磁体组S1产生的静磁场正交的方向上的第二磁体组S2，以及第三磁体组S3。例如，所述第三磁体S3组设置在与所述第一磁体组S1、所述第二磁体组S2产生的静磁场正交的方向上。所述第二磁体组S2的充磁方向与所述第一磁体组S1的充磁方向正交，所述第三磁体组S3的充磁方向与所述第二磁体组S2、所述第一磁体组S1的充磁方向正交，所述第二磁体组S2，第三磁体组S3被配置为用于提高所述静磁场的磁感应强度。

下面结合附图进一步阐述本发明。

图1示出了本发明技术方案的磁势换能器的整体结构示意图，该磁势换能器包括固定部件和运动部件C，其中，固定部件具体包括一个静磁场产生装置a，该静磁场产生装置a能够对应在磁势换能器中产生静磁场A，另外还包括一个交变磁场产生装置b，该交变磁场产生装置b能够对应在磁势换能器中产生交变磁场B，即交变的电磁场，其中，静磁场A与交变磁场B之间相互正交。当然在一些情况下，静磁场A与交变磁场B之间也可以不是完全正交，例如部分正交也不影响本技术方案的实施。

本发明的磁势换能器进一步包括有运动部件C，该运动部件C通过悬挂装置2悬设在磁势换能器中，其中，运动部件C具体包括设置有导磁材料1的运动装置，以及与运动装置至少部分连接固定在一起的悬挂装置2。

具体地，在图1示出的结构中，其静磁场A的方向被设置为沿竖直方向，而交变磁场B的方向被设置为沿水平方向，二者正交。导磁材料1平行于交变磁场B的方向设置，即沿水平方向布置。当交变磁场产生装置b未通电时，即交变磁场还未产生时，在理想状态下，导磁材料1本身会受到静磁场A的静磁力的作用，而静磁力在导磁材料1的两侧表现为大小相等、方向相反，因此静磁力的整体表现为合力为0，导磁材料因此可保持在平衡位置。在另外的一些情况下，静磁场A施加在导磁材料1上的静磁力合力≠0，此时导磁材料1本身具有偏离平衡位置的倾向，但由于悬挂装置2的存在，可以提供弹性回复力使导磁材料1仍然保持在原来的平衡位置。

而当交变磁场B产生时，导磁材料1自身位于静磁场A和交变磁场B的交叠的区域，该导磁材料1使该区域内的磁场汇聚，而交变磁场B与静磁场A之间必然会产生相互的作用力，这部分作用力作用在导磁材料1上，使导磁材料1驱动运动部件C运动。在这个往复运动的过程中，由于运动装置与悬挂装置2连接在一起，故悬挂装置2能够为其提供弹性的回复力，即如果运动部件C向下运动，那么悬挂装置2提供向上的一个拉力，而如果运动部件C向上运动，那么悬挂装置2可以提供向下的一个拉力，即导磁材料1上在静磁场A、交变磁场B以及悬挂装置2的整体作用力下整体运动。

需要说明的是，本发明创造中关于导磁材料1在磁势换能器中整体运动，是指导磁材料1在悬挂装置2上自由设置，其边界并没有被钳定在其它部件上，这与前述所描述的动铁换能器的U型或T型的衔铁结构有本质区别。本发明的这种设计，由于导磁材料较小，不存在动铁结构的换能器通常存在衔铁线度过长，磁场沿其路径衰减较大，其弯折区域(钳定区域)也将出现较大磁泄漏的问题；本发明通过静磁场A和交变磁场B的相互作用力使导磁材料1驱动运动部件振动，通过磁动势平衡原理，即系统总磁势在一定范围保持不变，磁场按电流和磁通定义的势能最小原则进行分布。在保持现有微型换能器轻薄化的基础上，利用磁势原理有效提高驱动力。

另外，本发明的结构设计始于各种结构的磁势换能器，如针对消费电子产品领域的扬声器、马达、振动发声一体化的多功能等产品，也包括应用在非消费类电子产品领域的汽车电子、智能音响等产品，如可以输出声辐射、实现一定位移或振动能量的马达、扬声器等。

以上为本发明的磁势换能器的结构构成以及基本的工作原理介绍，具体实施时，构成磁势换能器的每个部分均可以根据实际需求灵活选取不同的组成形式。

例如图2，当静磁场产生装置a所产生的静磁场A内的方向如图2中所示时，图3示出了对应图2的静磁场产生装置。其为两个相对设置的磁体组，很容易理解的是，此时，两个磁体组的对应端的磁极相反，并且位于上侧的磁体组的对应端的磁极为N极，位于下侧的磁体组的对应端的磁极为S极。对于产生静磁场A的装置而言，其可以优选为至少两个永磁体的组合，也可以是永磁体及电磁铁的组合，不受上述示出结构的限制。

参照图4，交变磁场产生装置b产生的交变磁场B的磁感线方向如图4所示时，图5中示出了对应的可选择的部分交变磁场产生装置的结构，例如其可以为b1所示的通有电流交变的线圈，可以是b2所示出的在导体内通过涡旋电场，还可以是b3所示出的翻转永磁体。上述几种结构都可以产生交变磁场B，当然，并不限于上述三种，还可以是其他的产生装置。

优选的，交变磁场产生装置b为沿水平方向设置的线圈，与导磁材料1形成电磁铁，线圈通过交流电时对导磁材料1极化，静磁场A与交变磁场正交，这样在磁场的作用下可以驱动导磁材料1做往复运动。

此处需要说明的是，附图1只是示出了本发明的一种结构示意，并不代表本发明所能够覆盖的所有实现形式，其中静磁场A与交变磁场B的方向也只是作为一种可能的设计进行示例性说明，本领域技术人员很容易理解的是，当磁场的方向发生变化时，对应的静磁场产生装置a、交变磁场产生装置b的也会对应进行调整，以满足其磁场设计的要求。

参照图6A所示，其示出了本发明中磁势换能器的一种导磁材料及其对

应的H-B曲线，根据该H-B曲线可知，此时选择的导磁材料为软磁材料。同样地，参照图6B所示，其示出了本发明中磁势换能器的另一种导磁材料及其对应的H-B曲线，根据该H-B曲线可知，此时选择的导磁材料为弱硬磁材料。

优选地，运动装置中导磁材料的相对导磁率大于3000，而悬挂装置2的相对导磁率小于1000。这是由于：为了有效的提高驱动力，运动装置中的导磁材料1优选为高导磁材料，而高导磁材料的相对导磁率一般都大于3000，悬挂装置2优选为选择弱磁或者不导磁的材料，这种情况下悬挂装置2对运动装置的干扰或影响较小。以上示出的仅仅是比较优选的材料，实际上还可以选择其他种类的可导磁的材料。

对于悬挂装置2，悬挂装置2的一个主要功能是为运动部件C的运动提供弹性回复力。基于悬挂装置2所要发挥的功能，其一端需要固定在运动部件C上，另一端则固定在该磁势换能器上，当运动部件C做往复运动时，该悬挂装置2可以提供将其拉向平衡位置的力。具体实施时，该悬挂装置可以是振动膜片，可以是弹簧，还可以是弹片等的任意一种或者两种以上的任意组合。

本发明提供的磁势换能器与现有技术中常规的几种换能器相比，存在明显的优势，具体介绍如下：

1)与动铁换能器(例如，扬声器)的相比而言，本发明主要使用中心导磁材料驱动运动部件发声或振动，导磁材料整体运动。可以适用于长宽尺寸较大的产品并保持较高驱动性能，且更有利于与机械悬挂系统相结合。

2)与动圈换能器(例如，扬声器)相比而言，本专发明主要使用磁势原理利用相互正交或部分正交的静磁场和交变磁场的相互作用产生驱动力，其换能效率显著高于动圈换能器。

3)与振动换能器(例如，马达)相比而言，本发明可以利用共振原理令系统产生强烈共振，由于自身较高的换能效率，可有效缩短启停时间。

4)本发明的静磁场产生装置包括磁体组。磁体组包括沿换能器的运动方向充磁的第一磁体组，以及位于与第一磁体组产生的静磁场正交的方向上的第二磁体组，第二磁体组的内部的磁感线方向与第一磁体组的内部的磁感线方向正交，第二磁体组被配置为用于提高静磁场的磁感强度。在本发明中，通过静磁场正交的第一磁体组和第二磁体组的相互作用，使得在静磁场的磁感强度显著提高，而导磁材料在该静磁场内被驱动，故显著提高了运动部件的驱动力。

以上从基础的结构构成和工作原理及各个模块的可变形结构简单阐述了本发明的磁势换能器，下面结合三个具体的实施例进一步阐述。

实施例一：

如图10-14所示，示出了本发明构思下的一种换能器磁路结构。磁体组包括沿换能器的运动方向充磁的第一磁体组S1、位于与第一磁体组S1产生的静磁场正交的方向上的第二磁体组S2，以及第三磁体组S3；第三磁体组S3设置在与第一磁体组S1、第二磁体组S2产生的静磁场正交的方向上；第二磁体组S2的充磁方向与第一磁体组S1的充磁方向正交，第三磁体组S3的充磁方向与第二磁体组S2、第一磁体组S1的充磁方向正交，第三磁体组S3被配置为用于提高静磁场的磁感应强度。其中，第一磁体组S1、第二磁体组S2、第三磁体组S3可以为永磁体或者电磁体。

在该例子中，第二磁体组S2的充磁方向与第一磁体组S1的充磁方向正交、第三磁体组S3的充磁方向与第二磁体组S2、第一磁体组S1的充磁方向正交。这种设置方式，三个磁体组的相互作用使得换能器磁路结构的静磁场的磁感强度能够显著提高。

如图7所示，该实施方式中，第一磁体组包括至少两个相对设置的形成静磁场的永磁体。第二磁体组包括至少设置在其中一个永磁体的两侧的聚磁永磁体。所述第三磁体组包括位于静磁场的两侧的多个第一、第二永磁体之间的用于聚磁的永磁体。

可以是，在静磁场的两侧各设置一个所述永磁体。在一个永磁体或者两个永磁体的与静磁场径向的两侧设置聚磁永磁体。两个聚磁永磁体相对设置。

也可以是，在两侧两两设置多个所述永磁体。在静磁场的同一侧的两个永磁体之间设置聚磁永磁体。

例如，在换能器磁路结构的静磁场同一侧的第一、第二永磁体分为多组，在多组之间设置有所述用于聚磁的永磁体。

当然，第一磁体组、第二磁体组、第三磁体组的设置方式不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。只要第三磁体组能够提高静磁场的磁感应强度即可。

例如，如图7所示，在所述第三磁体组的一侧，第一磁体组包括在换能器的运动方向上相对设置的第一永磁体501和第二永磁体502。第一永磁体501和第二永磁体502的均沿换能器的运动方向充磁。在换能器的运动方向上形成静磁场，第一永磁体501和第二永磁体502的相靠近端的极性相反。在该例子中，第一永磁体501和第二永磁体502均为条形磁铁，二者的内部的磁感线方向相同。例如，N极朝上，S极朝下，在两个永磁体之间形成的静磁场A指向上方。该第一磁体组的结构简单，设置容易。

在该例子中，如图7所示，第二永磁体502的体积小于第一永磁体501的体积；第二磁体组包括分布在第二永磁体的两侧的第三永磁体503、第四永磁体504；第三永磁体503与第四永磁体504均沿与静磁场正交的方向充磁，并且靠近第二永磁体502的一端的极性相同。其中，第一聚磁永磁体包括第三永磁体503、第四永磁体504。在该例子中，第二永磁体502、第三永磁体503和第四永磁体504并排设置，并且三者的长边平行。由于第一永磁体501的体积大于第二永磁体502的体积，故能有效地聚拢磁力线，减少了磁场的溢出现象，能够形成稳定的静磁场A。例如，第一永磁体501的宽边的长度等于第二永磁体502、第三永磁体503和第四永磁体504的宽边之和。这种设置方式，能保证静磁场两侧的结构均衡，防止出现装配偏差。

图7仅示出了位于第三磁体组一侧的一组。在第三磁体组的另一侧设置有也设置有布置方式相同的一组，只不过在该组中，各个永磁体的极性与图7中示出的一组永磁体的极性相反。在该例子中，交变磁场产生装置为一个固定在磁势扬声器上并且沿水平方向设置的线圈4。该扬声器的运动部件C包括运动装置，该运动装置上包括导磁材料1，该导磁材料1具有聚磁效应。运动部件C还包括悬挂装置2。悬挂装置2上设置有弹性回复装置，具体包括振膜21以及弹片22，其中振膜21准确的说是其边缘部分提供弹性回复力，因此构成弹性回复装置的一部分。在振膜21上设置有补强部3。

具体地，如图所示，当线圈4中通过交变的电流信号时，位于线圈中的导磁材料1可以在交变磁场的作用下发生极化，即一端为N极，一端为S极，而与之平行排布的第一磁体组和第二磁体组也可以被配置为两个对应端的磁极相反，即相对的两端一个为S极，一个为N极，而导磁材料1的一个末端同时位于静磁场中，这样导磁材料1在静磁场A以及交变磁场B的共同作用下作用下发生往复运动。

另一方面，导磁材料1直接与振膜21连接固定在一起，很容易理解的是当导磁材料1往复运动时，自然可以带动柔性的振膜21也发生往复运动，振膜21振动产生的声波可以通过出声口6向外界辐射出去。振膜21还可以起到隔绝扬声器前后腔的作用。

此外，如前所述，在运动部件C中，悬挂装置2还包括了弹片22，弹片22的一端连接固定在振膜21上，另一端则固定在支架7上，这样可以为运动部件的往复运动提供使其回复到平衡位置的弹性回复力。

具体的，在本实施方式中，弹片22即作为逆刚度平衡装置而工作逆刚度是指磁刚度，即导磁材料(包括软磁和硬磁材料)在靠近磁通量密度较高的区域时出现对其作用力逐渐增大，并与其移动的方向一致。该作用力对其位移的变化率称为该导磁材料的逆刚度。具体设计时可以参照以下因素；

1)通过仿真或试验测量微型换能器内逆刚度的大小，如果存在非线性，必须仿真或测量得到运动装置受到的静磁场力随其位移变化的曲线；

2)根据第一阶谐振频率的设计要求并结合逆刚度的测量结果，得到力平衡装置的刚度要求。根据该要求并结合微型换能器内部空间结构，设计至少一个逆刚度平衡装置，该结构可以有多种形式，如前述的弹片22、弹簧、磁弹簧等；

除上述因素以外，该逆刚度平衡装置的设计应遵循其自身的设计准则：如弹片或弹簧结构，就必须满足拉伸或压缩至极限位移时产生的应力小于该构件的屈服强度；如磁弹簧结构，就必须满足拉伸或压缩至极限位移时没有超出其磁场力的作用域等。

由此可见，本实施方式中，除振膜21能够兼顾弹性回复功能外，通过额外添加逆刚度平衡装置平衡逆刚度。这样设计能够带来以下几点优势：

a)单独设计力平衡装置的刚度和逆刚度平衡，那么驱动力也就可以不考虑逆刚度的大小进行单独设计；对比动圈式扬声器而言，本发明的磁势换能器除转换效率高外，还可以利用逆刚度有效降低系统第一阶谐振频率，提高系统的低频性能。

b)力平衡装置的刚度仅受其自身结构影响，这样就可以通过调节该刚度来调整系统总刚度，从而间接调整系统的第一阶谐振频率。

实施例二：

实施例二是本发明构思下的另一种换能器磁路结构。与实施例一的不同之处在于，第二磁体组包括分别设置在第一永磁体、第二永磁体的两侧的第四磁体组、第五磁体组。第四磁体组、第五磁体组均包含两个相对应设置并且位于与静磁场正交的方向上的永磁体，并且两个永磁体均沿与运动方向正交的方向充磁，且被配置为接近第一永磁体、第二永磁体端的极性相同。

在该例子中，通过在第一永磁体和第二永磁体的两侧均设置聚磁永磁体，使得第一永磁体和第二永磁体在静磁场的磁感强度均显著提高。这使得静磁场的磁感强度更大。

图8为本发明实施例二的磁势扬声器的静磁场产生装置的结构示意图。

具体地，在第三磁体组的一侧，第一永磁体501的相对的两侧并排设置两个第五永磁体503c1,503c2。两个第五永磁体503c1,503c2的靠近第一永磁体502一端为S极，另一端为N极。在第一永磁体501下方的静磁场的磁感强度得到增强。第二永磁体502的相对的两侧并排设置两个第六永磁体504c1,504c2。两个第六永磁体504c1,504c2的靠近第二永磁体502一端为N极，另一端为S极。在第二永磁体502上方的静磁场的磁感强度得到增强。其中，第一聚磁永磁体包括两个第五永磁体503c1,503c2和两个第六永磁体504c1,504c2。

在该例子中，第一永磁体501和第二永磁体502二者之间的区域形成了叠加、增强的静磁场，从而使得该区域内的静磁场A进一步增强。导磁材料在该区域内被驱动，从而使得运动部件的驱动力更强。

同样地，在第三磁体组的另一侧设置有也设置有布置方式相同的一组，只不过在该组中，各个永磁体的极性与图8中示出的一组永磁体的极性相反。

实施例三：

如图9所示，示出了本发明构思下的一种换能器磁路结构，其与实施例二的不同之处在于：用于产生所述静磁场的永磁体设置有多个，两两相对设置，且均沿与所述换能器运动方向充磁，每一组相对的所述永磁体相对端的极性被配置为相反；在静磁场每一侧相邻的两组所述永磁体之间对应设置有所述第三磁体组；所述第三磁体组设置有至少两个第二聚磁永磁体，且两个所述第二聚磁永磁体靠近同一静磁场端的极性被配置为相反。

具体地，左侧的第一永磁体501a1的下方为N极，左侧的第二永磁体502a1的上方为S极。右侧的第一永磁体501a2的下方为S极，右左侧的第二永磁体502a2的上方为N极。位于静磁场的上方的两个第一永磁体501a1,501a2之间的第七永磁体503d1左端为N极，右端为S极。位于静磁场的下方的两个第二永磁体502a1,502a2之间的第八永磁体503d2的左端为S极，右端为N极。其中，第七永磁体503d1和第八永磁体503d2为第二聚磁永磁体。

在该例子中，位于左侧的第一永磁体501a1和第二永磁体502a1之间的静磁场A1的磁感强度得到增强。位于右侧的第一永磁体501a2和第二永磁体502a2之间的静磁场A2的磁感强度得到增强。即作为聚磁永磁体的第七永磁体503d1和第八永磁体503d2有效地增强了两个静磁场A1和A2的磁感强度，而在装配时，多个导磁材料分别位于上述两个静磁场A1,A2所在区域内，从而显著提高了运动部件的驱动力。

实施例四：

如图10-14所示，示出了本发明构思下的一种换能器磁路结构。在实施例三的基础上，第三磁体组配置在换能器磁路结构的中部。

具体地，位于静磁场的同一侧的第一永磁体和第二永磁体均为两个，并且两个第一永磁体的充磁方向相反，两个第二永磁体的充磁方向相反；第三磁体组包括两个第二聚磁永磁体，并且分别位于两个第一永磁体之间以及两个第二永磁体之间，两个第二聚磁永磁体的充磁方向相反。在这种实施方式中，可以看到，第一磁体组S1的充磁方向沿竖直方向充磁，即Z向，第二磁体组S2的充磁方向沿水平方向充磁，即X向充磁，第三磁体组S3的充磁方向沿纸面方向，即Y向。

更具体地，在该例子中形成7磁路系统。静磁场A1、A2的上、下侧各设置7个永磁体。为了方便描述，位于换能器磁路结构的整体的角部的永磁体定义为角部永磁体。第二聚磁永磁体包括第九永磁体。第一聚磁永磁体包括角部永磁体。

在静磁场的上侧中，第九永磁体503a1的右端为N极，左端为S极。左侧磁体分组的第一永磁体501a1的下端为S极，上端为N极。远端角部永磁体503b1的靠近该第一永磁体501a1的一端为S极，远离该第一永磁体501a1的一端为N极。近端角部永磁体503b2的靠近该第一永磁体501a1的一端为S极，远离该第一永磁体501a1的一端为N极。右侧磁体分组的第一永磁体501a2的下端为N极，上端为S极。远端角部永磁体503b4的靠近该第一永磁体501a2的一端为N极，远离该第一永磁体501a2的一端为S极。近端角部永磁体503b3的靠近该第一永磁体501a2的一端为N极，远离该第一永磁体501a2的一端为S极。在该磁体组的下方形成增强的静磁场。

在静磁场的上侧中，下部磁体分组第二永磁体502b1,502b2与上部磁体分组的第一永磁体502a1,502a2的极性相同，即内部的磁感线方向相同。下部磁体分组的第九永磁体503a2、角部永磁体503b5、503b6、503b7、503b8，与上部磁体分组的第九永磁体503a1、角部永磁体503b1、503b2、503b3、503b4的极性相反，即内部的磁感线方向相同。在该磁体组的上方形成增强的静磁场。

具体地，由于在每个磁体分组的第一永磁体501a1、501a2，以及第二永磁体502b1、502b2的周围通过设置多个第二永磁体503a1、503a2、503b1、503b2、503b3、503b4；503b5、503b6、503b7、503b8，从而使得第一永磁体501a1、501a2，以及第二永磁体502b1、502b2的周围的磁力线能有效地聚拢和诱导。这样，第一永磁体501a1和第二永磁体502b1之间的静磁场A1以及第一永磁体501a2和502b2之间的静磁场A2的磁感强度显著提高。而在工作时，多个导磁材料分别位于上述两个静磁场A1，A2所在区域内，从而显著提高了运动部件的驱动力。

在本发明中，需要说明的是：第一、导磁材料1可以是平面的片状结构，可以设置一片，也可以也可以是两片或者以组合的形式，且每一组导磁材料所能设置的导磁体的个数也不受限制。并且，导磁材料的构成也不一定必须由独立的导磁体形成，例如，当导磁材料连接振膜时，也可以采用在振膜的表面通过涂覆等方式覆盖一部分振膜表面的导磁性的材料所构成。第二、为了使运动装置振动更趋于平衡，导磁材料优选为在振膜的表面对称分布，当然，在设置为多组时，也可以采用交错分布的方式等。第三、本发明具体实施时，既可以应用到方形的换能器中，也可以应用到圆形或者其他形状的换能器结构中，对应的，振膜可以设置为方形或者圆形等。第四、磁势换能器中的静磁场产生装置、交变磁场产生装置以及运动装置、悬挂装置的数量可以是一个，也可以是多个。

图12为本发明实施例四的磁势换能器的剖视图。图13为本发明实施例四的磁势换能器的立体图。图14为本发明实施例四的未设置结构件的磁势换能器的立体图。

在本发明实施例中，磁势换能器包括沿轴向相对设置的两个线圈4。换能器磁路系统如上所述。两组导磁材料1分别被两个线圈4极化，并且分别位于静磁场A1，A2，即第一永磁体501a1和第二永磁体502b1之间,以及第一永磁体501a2和第二永磁体502b2之间。振膜21和弹片22的沿长边的两端分别从两个线圈4穿过，并被固定在支架7上。在线圈4和换能器磁路结构的外侧还设置有结构件8。结构件8能够保护线圈4、振膜21、换能器磁路结构等。

换能器磁路结构的短边平行于磁势换能器整体的长边。振膜21在与换能器磁路结构相对应的部位形成沿换能器磁路结构的长边的第一向外凸出部21a，该第一向外凸出部21a增大了振膜21的有效振动面积，这使得振膜的发声效果更好。

此外，弹片22形成了与第一向外凸出部21a相对应的第二向外凸出部22a。第二向外凸出部22a能够有效地延长弹片22在磁势换能器的长边上的弹臂的长度，从而增大了运动部件的振幅。

此外，第一向外凸出部21a和第二向外凸出部22a充分利用了线圈4的厚度方向的空间，提高了磁势换能器的空间利用率。

根据本发明的另一个方面，还提供一种电子设备，该电子设备包括上述的磁势换能器，这种电子设备的能量转化效率高，且低频性能好。

本发明的磁势换能器由于对不同尺寸产品的适应性较强，因此其应用场景也更为广泛，具体可以应用在手机、平板、电视、汽车音响或者音箱等电子设备中。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种换能器磁路结构，包括静磁场产生装置，所述静磁场产生装置包括磁体组，其特征在于，所述磁体组包括沿所述换能器的运动方向充磁的第一磁体组、位于与所述第一磁体组产生的静磁场正交的方向上的第二磁体组，以及第三磁体组；所述第二磁体组的充磁方向与所述第一磁体组的充磁方向正交，所述第三磁体组的充磁方向与所述第二磁体组、所述第一磁体组的充磁方向正交，所述第二磁体组、第三磁体组被配置为用于提高所述静磁场的磁感应强度；

所述第一磁体组包括至少两个相对设置的形成所述静磁场的永磁体，所述第二磁体组包括至少设置在其中一个所述永磁体两侧的第一聚磁永磁体；所述第三磁体组包括位于所述静磁场两侧并且位于所述第一磁体组和所述第二磁体组之间的第二聚磁永磁体。

2.根据权利要求1所述的换能器磁路结构，其特征在于，所述第一磁体组包括在所述换能器的运动方向上相对设置的第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和所述第二永磁体均沿所述换能器的运动方向充磁，在换能器的运动方向上形成所述静磁场，所述第一永磁体和所述第二永磁体的靠近端的极性相反。

3.根据权利要求2所述的换能器磁路结构，其特征在于，所述第二磁体组包括分别设置在所述第一永磁体、所述第二永磁体两侧的第四磁体组、第五磁体组；所述第四磁体组、所述第五磁体组均包含两个相对应设置并且位于与所述静磁场正交的方向上的永磁体，并且两个所述永磁体均沿与所述运动方向正交的方向充磁，且被配置为接近第一永磁体、第二永磁体端的极性相同。

4.根据权利要求2所述的换能器磁路结构，其特征在于，所述第二永磁体的体积小于所述第一永磁体的体积；所述第二磁体组包括分布在所述第二永磁体两侧的第三永磁体、第四永磁体；所述第三永磁体与所述第四永磁体均沿与所述静磁场正交的方向充磁，并且靠近所述第二永磁体的一端的极性相同。

5.根据权利要求1所述的换能器磁路结构，其特征在于，用于产生所述静磁场的永磁体设置有多个，两两相对设置，且均沿所述换能器运动方向充磁，每一组相对的所述永磁体相对端的极性被配置为相反；在静磁场每一侧相邻的两组所述永磁体之间对应设置有所述第三磁体组；所述第三磁体组设置有至少两个第二聚磁永磁体，且两个所述第二聚磁永磁体靠近同一静磁场端的极性被配置为相反。

6.根据权利要求3所述的换能器磁路结构，其特征在于，所述第三磁体组配置在所述换能器磁路结构的中部。

7.根据权利要求6所述的换能器磁路结构，其特征在于，位于所述静磁场的同一侧的所述第一永磁体、所述第二永磁体均为两个，并且两个所述第一永磁体的内部的磁感线方向相反，两个所述第二永磁体的内部的磁感线方向相反；所述第三磁体组包括两个第二聚磁永磁体，并且分别位于两个所述第一永磁体之间以及两个所述第二永磁体之间，两个所述第三磁体组内部的磁感线方向相反。

8.一种换能器，包括固定部件和运动部件，其特征在于，所述固定部件包括如权利要求1-7中的任意一项所述的换能器磁路结构。

9.根据权利要求8所述的换能器，其特征在于，所述换能器为磁势换能器，还包括：

至少一个交变磁场产生装置，所述交变磁场产生装置被配置为用于产生交变磁场，所述交变磁场与静磁场正交或部分正交；

至少一个运动装置,所述运动装置上设置有导磁材料，所述导磁材料的至少一部分置于所述交变磁场和所述静磁场交叠的区域，使所述静磁场和所述交变磁场汇聚；静磁场与交变磁场相互作用产生的磁场力作用在导磁材料上，驱动所述运动部件运动。

10.根据权利要求9所述的换能器，其特征在于，还包括悬挂装置，所述导磁材料与所述悬挂装置一起整体运动，所述运动装置通过所述悬挂装置悬设在所述静磁场所在空间内。

11.根据权利要求8所述的换能器，其特征在于，所述换能器沿竖直方向运动，所述第一磁体组沿竖直方向充磁，所述第二磁体组沿水平方向充磁。

12.一种电子设备，其特征在于：所述电子设备包括如权利要求1-7任一项所述的换能器磁路结构。

13.根据权利要求12所述的电子设备，其特征在于：所述电子设备为手机、平板、电视、汽车音响或音箱。

Images