CN112770234A - 发声单体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种发声单体，所述发声单体包括具有收容空间的壳体、以及设于所述收容空间的导磁振膜和两个磁路系统，两个所述磁路系统相对间隔设置，所述导磁振膜设于两个所述磁路系统之间并分别与两个所述磁路系统间隔设置，所述导磁振膜用于在所述磁路系统产生的交变电磁场的作用下振动发声，所述导磁振膜为平面状的金属振膜。本发明公开的发声单体振动质量小，能够提升高频性能，并且可以提高电声转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及电声转换技术领域，特别涉及一种发声单体。
背景技术
现有电子设备中往往需要设置微型扬声器，现有的微型扬声器大多通过音圈通电，从而使得音圈在间隙内运动，以使得音圈驱动振膜振动。由于振膜振动发声的过程中，音圈和振膜一同运动，导致振动质量大，高频音质不好，且电声转换效率低。
因此，需要提供一种新型的发声单体，解决上述技术问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种发声单体，旨在解决解决现有扬声器结构中的至少一个技术问题。
为实现上述目的，本发明提供的所述发声单体包括具有收容空间的壳体、以及设于所述收容空间的导磁振膜和两个磁路系统，两个所述磁路系统相对间隔设置，所述导磁振膜设于两个所述磁路系统之间并分别与两个所述磁路系统间隔设置，所述导磁振膜用于在所述磁路系统产生的交变电磁场的作用下振动发声，所述导磁振膜为平面状的金属振膜。
可选地，所述导磁振膜包括金属主体，所述金属主体包括不锈钢S430、硅钢、SPCC、铁镍合金、铁钴钒合金、软磁铁氧体中的一种或多种。
可选地，所述导磁振膜还包括设于所述金属主体上的阻尼层。
可选地，所述阻尼层为胶膜层、PEEK、TPU或TPEE。
可选地，所述导磁振膜包括基材和设于所述基材上的导磁层。
可选地，所述导磁层包括镍、铁镍合金、铁磷合金中的一种或多种附着在所述基材上的粉末。
可选地，所述导磁振膜的弹性模量大于或等于30GPa。
可选地，所述导磁振膜的厚度为10～40um。
可选地，所述磁路系统包括贴设在所述壳体上的磁钢和绕所述磁钢设置的线圈。
可选地，两个所述磁路系统中两个所述磁钢的充磁方向相同，两个所述磁路系统中两个所述线圈的电流方向相反。
本发明还提供了一种耳机，所述耳机包括如上述的发声单体。
在本发明中，通过在导磁振膜的两侧设置磁路系统，从而可通过控制线圈的通电情况，使得磁路系统产生交变电磁场，导磁振膜在交变电磁场作用下可以在振动空间内振动，省去设置与振膜连接的音圈，使得仅导磁振膜振动，磁路系统所要驱动的振动部件质量小，能够提升高频性能，并且可以提高声电转换效率；相较于现有技术中具有折环结构的振膜，本发明中提供的平面状导磁振膜可以减小发声单体的尺寸；金属振膜一方面具有导磁性，另一方面相较于橡胶材质或纸质的振膜，金属振膜振动发声具有金属质感，为用户提供不同听觉感受。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明发声单体一实施例的拆解结构示意图；
图2为本发明发声单体一实施例的剖面结构示意图；
图3为本发明导磁振膜一实施例的剖面结构示意图；
图4为本发明导磁振膜一实施例的剖面结构示意图；
图5为本发明发声单体一实施例线圈不通电情况下的受力分析示意图；
图6为本发明发声单体一实施例线圈通电情况下的受力分析示意图。
实施例附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种发声单体10。
参照图1和2，本发明技术方案提出一种发声单体10，所述发声单体10包括具有收容空间的壳体1、以及设于所述收容空间的导磁振膜3和两个磁路系统5，两个所述磁路系统5相对间隔设置；所述导磁振膜3设于两个所述磁路系统5之间并分别与两个所述磁路系统5间隔设置，所述导磁振膜3用于在所述磁路系统5产生的交变电磁场的作用下振动发声，所述导磁振膜为平面状的金属振膜。
现有技术中，音圈与振膜连接，音圈插入磁间隙中，音圈通电后在磁场的作用下，音圈在磁间隙内往复运动，以推动振膜振动。本发明与现有技术中音圈推动振膜发声的结构不同之处在于，在本发明中未设置与导磁振膜3连接的音圈。位于导磁振膜3两侧的磁路系统5产生交变电磁场，导磁振膜3直接在该交变电磁场的作用下，沿两个磁路系统5的连线方向移动，即在两个磁路系统5之间形成的振动空间内振动发声。在该发声单体10发声过程中，仅导磁振膜3运动。
在本发明中，通过在导磁振膜3的两侧设置磁路系统5，从而可通过控制线圈53的通电情况，使得磁路系统5产生交变电磁场，导磁振膜3在交变电磁场作用下可以在振动空间内振动，省去设置与振膜连接的音圈，使得仅导磁振膜3振动，磁路系统5所要驱动的振动部件质量小，能够提升高频性能，并且可以提高声电转换效率；相较于现有技术中具有折环结构的振膜，本发明中提供的平面状导磁振膜3可以减小发声单体10的尺寸；一方面金属振膜具有导磁性，另一方面相较于橡胶材质或纸质的振膜，金属振膜振动发声具有金属质感，为用户提供不同听觉感受。
请参阅图3，在一实施例中所述导磁振膜3包括金属主体31，所述金属主体31包括不锈钢、硅钢、碳素钢、铁镍合金、铁钴钒合金、软磁铁氧体中的一种或多种。不锈钢可采用S430规格，碳素钢可采用SPCC规格。所述导磁振膜3还可以包括设于所述金属主体31上的阻尼层33，所述阻尼层33可以是胶膜层、PEEK(聚醚醚酮)、TPU(聚氨酯)、TPEE(聚酯弹性体)，阻尼层33可以直接贴附在金属主体31上。通过阻尼层33可以调节导磁振膜3的阻尼性，有利于导磁振膜3振动的平衡，带来更加细腻的听感。
请参阅图4，在另一实施例中所述导磁振膜3包括基材35和设于所述基材35上的导磁层37，所述基材35为金属或非金属、弹性体或非弹性体，所述导磁层37为镍、铁镍合金、铁磷合金等具有软磁性质的粉末通过镀覆、沉积、磁控溅射等设置于基材35上。基材35的两面可以同时设置导磁层37，也可以选择基材35的一面设置导磁层37，导磁层37的厚度为5～15um。可选地，在导磁层37或阻尼层33外侧还可以设置抗氧化层，抗氧化层具体可以是镍、钛、钨等抗氧化材料。
所述导磁振膜3的厚度为10～40um，弹性模量为30GPa以上。本领域技术人员可以根据需要自行设置导磁振膜3的厚度，以获得适合的弹性。
请继续参阅图1和图2，所述磁路系统5包括贴设在所述壳体1上的磁钢51和绕所述磁钢51设置的线圈53。位于导磁振膜3两侧的线圈53通电时，两个磁路系统5相互作用下产生交变电磁场。在该发声单体10发声过程中，仅导磁振膜3运动，磁路系统5中的线圈53和磁钢51可以不动。位于导磁振膜3两侧的线圈53不通电时，导磁振膜3仅受到位于两侧的磁钢51产生的磁场作用，此时可通过控制两个磁钢51的磁性大小、形状大小等，以使得导磁振膜3可在振动空间中的预设位置处保持静止。
相较于将线圈53设置在磁钢51内侧的设置方式，本发明通过将线圈53绕磁性件2设置，使得磁路系统5产生的磁场中，中心区域的永磁场强度相较于边沿区域的永磁场强度更大，线圈53通电时，导磁振膜3的中心区域感受到的交变磁场的磁场强度大于导磁振膜3的边沿区域受到的交变磁场的磁场强度，因此，导磁振膜3的中心区域受到的驱动力大于导磁振膜3的边沿区域受到的驱动力，以使导磁振膜3更容易受交变电磁场作用而发声振动。
可选地，两个所述磁路系统5的磁钢51的充磁方向相同，两个所述磁路系统5的线圈53的电流方向相反。
请参阅图5和图6，其中图5为线圈53不通电情况下，一实施例中导磁振膜3的受力分析图；图6为线圈53通电情况下，一实施例中导磁振膜3的受力分析图。在图5所示的实施例中，位于导磁振膜3上方的磁钢51和位于导磁振膜3下方的磁钢51均为上端为N极、下端为S极，即磁钢51的充磁方向相同，磁感线所示方向由N极出来进入S极，同时由于导磁振膜3具有导磁性，使得磁感线为图中箭头所示方向。由于导磁振膜3受到两个磁钢51的磁力方向相反，使得导磁振膜3可以平衡的悬置在两个磁钢51之间。
在图6所示的实施例中，位于导磁振膜3上方的磁钢51和位于导磁振膜3下方的磁钢51均为上端为N极、下端为S极，同时位于上方磁钢51外侧的线圈53的电流方向为左侧进、右侧出，位于下方磁钢51外侧的线圈53的电流方向为右侧进、左侧出，即两个线圈53的电流方向相反。根据安培定则，确定位于导磁振膜3上方的线圈53中，上端为S极、下端为N级，位于导磁振膜3下方的线圈53中，上端为N极、下端为S级。
导磁振膜3的相对两侧被上方磁钢51和下方磁钢51磁化产生极性，导磁振膜3的上侧为N极，下侧为S极；上方线圈53的下端为N极与导磁振膜3的上侧同性相斥，下方线圈53的上端为N极与导磁振膜3的下侧异性相吸，使得导磁振膜3在两个叠加力的作用下，向下形变产生振动，从而进一步提高该发声单体10的电声转换效率。
从另一角度考虑，如图5所示，两个线圈不通电时，导磁振膜中的磁通量为ΦA＝Φg1+Φg2＝Φg+(-Φg)≈0；其中，φg1为上方磁钢51产生的磁通量，φg1的方向定义为正方向，Φg2为下方磁钢51产生的磁通量，下方磁钢51产生的磁通量与上方磁钢51产生的磁通量大小相同、方向相反，其方向为负方向。
如图6所示，两个线圈通入反向电流时，导磁振膜3受到上方磁路系统5的磁通量为：φ1＝φg1+φi1＝φg+(-φi)，其中，上方线圈53电流产生的磁通量方向与上方磁钢51产生的磁通量方向相反，为负方向。
导磁振膜3受到下方磁路系统5的磁通量为：φ2＝φg2+φi2＝(-φg)+(-φi)，下方线圈53电流产生的磁通量方向与下方磁钢51产生的磁通量方向相同，为负方向。
因此，磁振膜3受到上方磁路系统5的磁通量φ1＜导磁振膜3受到下方磁路系统5的磁通量φ2。
并且，两个线圈通入反向电流时，ΦA'＝φ1+φ2＝φg+(-φi)+(-φg)+(-φi)＝-2φi，若此通电状态末状态，不通电位初始状态，导磁振膜3中的磁通量变化量为：△φ＝ΦA'-ΦA＝-2φi-0＝-2φi。
导磁振膜3受到的电磁力Fφ与磁通量变化率成正比，即Fφ与△φ/△t＝-2φi/△t成正比。在图6所示实施例中，电磁力Fφ推动导磁振膜3向靠近下方磁路系统5运动。同样地，在导磁振膜3上下的线圈53电流方向为图6所示相反方向时，通过上述推导过程可知，导磁振膜3受到上方磁路系统5的磁通量φ1'＞导磁振膜3受到下方磁路系统5的磁通量φ2'，并且，导磁振膜3受到的电磁力Fφ'与磁通量变化率成正比，即Fφ'与△φ'/△t＝2φi/△t成正比。磁路系统5产生的电磁力推动导磁振膜3向靠近上方磁路系统5运动，从而可以通过控制线圈53中电流，控制导磁振膜3振动发声。
请再次参阅图1和图2，所述壳体1包括配合形成所述收容空间的第一磁轭11和第二磁轭13，所述导磁振膜3设置在所述第一磁轭11和所述第二磁轭13之间，两个所述磁路系统5分别设置在所述第一磁轭11和所述导磁振膜3围绕的空间内、以及所述第二磁轭13和所述导磁振膜3围绕的空间内。第一磁轭11和第二磁轭13为导磁件，导磁振膜3直接与导磁的壳体1接触，磁回路更加集中、完整，从而使得磁路系统5的磁场可以集中于壳体1内，有利于提升电声转换效率。
可选地，所述第一磁轭11包括顶壁111和自所述顶壁111延伸的第一侧壁113，所述第二磁轭13包括底壁131和自所述底壁131延伸的第二侧壁133；两个所述磁路系统5中一个所述磁路系统5的磁钢51设置于所述顶壁111上并与所述第一侧壁113之间形成第一间隙，另一个所述磁路系统5的磁钢51设置于所述底壁131上并与所述第二侧壁133之间形成第二间隙，两个所述线圈53分别设置于所述第一间隙和所述第二间隙内，即有外至内，第一侧壁113、一线圈53和一磁钢51依次套设，第二侧壁133、另一线圈53和另一磁钢51依次套设。磁钢51可以直接贴设在顶壁111或底壁113上，同时线圈53可以绕制在磁钢51上，也可以预先绕制后贴设在顶壁111或底壁113上。磁路系统5的各部件通过依次套设，从而有效减小发声单体10尺寸。
可选地，所述第一侧壁113和所述第二侧壁133分别从所述导磁振膜3的相对两侧固定所述导磁振膜3，即导磁振膜3的边沿可通过打胶、焊接等方式固设在第一侧壁113或第二侧壁133的端部，再将第一磁轭11和第二磁轭13配合盖设固定，无需设置其他固定结构，零部件较少，从而方便产品组装。同时由于导磁振膜3直接通过第一磁轭11和第二磁轭13固定，使得导磁振膜3与磁路系统5之间未设置其他固定部件，导磁振膜3和磁路系统5之间的磁场分布不受其他固定部件影响，不需要单独部件支撑磁路系统5，可以减小导磁振膜3与磁路系统5的间隙，有利于提升声电转换效率。
所述磁钢51开设有开口朝向所述导磁振膜3的气流通道52，所述底壁131和所述顶壁111上分别开设有连通所述气流通道52的出声孔12。通过开设出声孔12，从而有利于保持收容空间内气压平衡，有利于导磁振膜3在收容空间内振动，导磁振膜3推动的气流可以通过气流通道52和出声孔12传到外部。
进一步，所述磁路系统5还包括设于所述气流通道52内的传音导磁体55，所述传音导磁体55内分布有若干孔隙结构。传音导磁体55为导磁件，从而可增加磁路系统5的磁性，由于分布有孔隙结构，使得收容空间内的空气可以通过孔隙结构与外部连通，导磁振膜3推动的气流依然可以通过孔隙结构传到外部。在本实施例中，磁钢51和传音导磁体55为分别独立设置的部件，传音导磁体55可以为泡沫铁镍。在其他实施例中，磁钢51和传音导磁体55也可以为一体成型结构。
本领域技术人员可以根据需要在壳体1的不同位置开设连通收容空间和外部的出声孔12。所述第一侧壁113和/或所述第二侧壁133上开设有连通所述收容空间的出声孔12。在本实施例中，出声孔12开设在第一侧壁113和/或所述第二侧壁133上，在磁钢51可以不开设气流通道52。
本发明还提供了一种耳机，所述耳机包括如上述的发声单体10。
该发声单体10的具体结构参照上述实施例，由于本耳机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种发声单体，其特征在于，所述发声单体包括具有收容空间的壳体、以及设于所述收容空间的导磁振膜和两个磁路系统，两个所述磁路系统相对间隔设置，所述导磁振膜设于两个所述磁路系统之间并分别与两个所述磁路系统间隔设置，所述导磁振膜用于在所述磁路系统产生的交变电磁场的作用下振动发声，所述导磁振膜为平面状的金属振膜。
2.如权利要求1所述的发声单体，其特征在于，所述导磁振膜包括金属主体，所述金属主体包括不锈钢S430、硅钢、SPCC、铁镍合金、铁钴钒合金、软磁铁氧体中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的发声单体，其特征在于，所述导磁振膜还包括设于所述金属主体上的阻尼层。
4.如权利要求3所述的发声单体，其特征在于，所述阻尼层为胶膜层、PEEK、TPU或TPEE。
5.如权利要求1所述的发声单体，其特征在于，所述导磁振膜包括基材和设于所述基材上的导磁层。
6.如权利要求5所述的发声单体，其特征在于，所述导磁层包括镍、铁镍合金、铁磷合金中的一种或多种附着在所述基材上的粉末。
7.如权利要求1至6中任一项所述的发声单体，其特征在于，所述导磁振膜的厚度为10～40um。
8.如权利要求1至6中任一项所述的发声单体，其特征在于，所述导磁振膜的弹性模量大于或等于30GPa。
9.如权利要求1至6中任一项所述的发声单体，其特征在于，所述磁路系统包括贴设在所述壳体上的磁钢和绕所述磁钢设置的线圈。
10.如权利要求9所述的发声单体，其特征在于，两个所述磁路系统中两个所述磁钢的充磁方向相同，两个所述磁路系统中两个所述线圈的电流方向相反。
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