CN112770237A

CN112770237A - 发声单体

Info

Publication number: CN112770237A
Application number: CN202110143949.7A
Authority: CN
Inventors: 王苗苗; 郭晓冬
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Goertek Inc
Priority date: 2021-02-02
Filing date: 2021-02-02
Publication date: 2021-05-07
Anticipated expiration: 2041-02-02
Also published as: CN112770237B; WO2022166379A1

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，所述导磁振膜的边沿与所述壳体固定以悬置于两个所述磁路系统之间，所述导磁振膜用于在所述磁路系统产生的交变电磁场作用下振动发声。本发明公开的发声单体装配方便、电声转换效率高。

Description

发声单体

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，所述导磁振膜的边沿与所述壳体固定以悬置于两个所述磁路系统之间，所述导磁振膜用于在所述磁路系统产生的交变电磁场作用下振动发声。

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，两个所述磁路系统的磁钢的充磁方向相同，两个所述磁路系统的线圈的电流方向相反。

可选地，所述壳体包括配合形成所述收容空间的第一磁轭和第二磁轭，所述导磁振膜设置在所述第一磁轭和所述第二磁轭之间；两个所述磁路系统分别设置在所述第一磁轭和所述导磁振膜围绕的空间内、以及所述第二磁轭和所述导磁振膜围绕的空间内。

可选地，所述第一磁轭包括顶壁和自所述顶壁延伸的第一侧壁，所述第二磁轭包括底壁和自所述底壁延伸的第二侧壁；两个所述磁路系统中一个所述磁路系统的磁钢设于所述顶壁上并与所述第一侧壁之间形成第一间隙，另一个所述磁路系统的磁钢设于所述底壁上并与所述第二侧壁之间形成第二间隙，两个所述线圈分别设置于所述第一间隙和所述第二间隙内。

可选地，所述第一侧壁和所述第二侧壁分别从所述导磁振膜的相对两侧固定所述导磁振膜。

可选地，所述底壁和所述顶壁的厚度均小于所述第一侧壁的厚度或所述第二侧壁的厚度。

可选地，所述第一侧壁和/或所述第二侧壁上开设有连通所述收容空间的出声孔。

可选地，所述磁钢开设有开口朝向所述导磁振膜的气流通道，所述底壁和所述顶壁上分别开设有连通所述气流通道的出声孔，所述磁路系统还包括设于所述气流通道内的传音导磁体，所述传音导磁体内分布有若干孔隙结构。

可选地，所述导磁振膜为平面导磁振膜。

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。

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；本发明通过将导磁振膜直接与壳体连接，从而方便发声单体装配，同时有利于提升声电转换效率。

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剖面结构示意图；

图2为本发明发声单体一实施例的拆解结构示意图；

图3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4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；

图5为本发明发声单体一实施例的拆解结构示意图；

图6为本发明发声单体另一实施例的剖面结构示意图；

图7为本发明发声单体又一实施例的剖面结构示意图；

图8为本发明发声单体一实施例的壳体为非导磁材料的磁场分布示意图；

图9为本发明发生单体再一实施例的壳体为导磁材料的磁场分布示意图。

实施例附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	发声单体	1	壳体
11	第一磁轭	111	顶壁
				113	第一侧壁	12	出声孔
13	第二磁轭	131	底壁
				133	第二侧壁	3	导磁振膜
5	磁路系统	51	磁钢
				52	气流通道	53	线圈
55	传音导磁体	15	安装台

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，发声单体10包括具有收容空间的壳体1、以及设于收容空间的导磁振膜3和两个磁路系统5，两个磁路系统5相对间隔设置，导磁振膜3的边沿与壳体1固定以悬置于两个磁路系统之间，导磁振膜3用于在磁路系统5产生的交变电磁场的作用下振动发声。

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。磁路系统5通电时，两个磁路系统5相互作用下产生交变电磁场，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。

导磁振膜3的边沿直接与壳体1连接，避免设置其他固定结构，零部件较少，从而方便产品组装。导磁振膜3的边沿可以直接与壳体1的光滑内壁连接，也可以在壳体1上设置安装槽、凸起等结构，以方便导磁振膜3固定悬置在预设位置上。由于导磁振膜3直接通过壳体1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。

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；本发明通过将导磁振膜3直接与壳体1连接，从而方便发声单体10装配，同时有利于提升声电转换效率。

可选地，磁路系统5包括贴设在壳体1上的磁钢51和绕磁钢51设置的线圈53。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。位于导磁振膜3两侧的线圈53通电时，两个线圈53相互作用下产生交变电磁场，以使导磁振膜3受到驱动力振动发声。

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绕磁钢51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。在一实施例中，磁钢51、线圈53和平衡振膜同轴设置，以有利于振动平衡。

可选地，两个磁路系统5的磁钢51的充磁方向相同，两个磁路系统5的线圈53的电流方向相反。

请参阅图3和图4，其中图3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4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3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4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3所示，两个线圈不通电时，导磁振膜中的磁通量为ΦA＝Φ_g1+Φ_g2＝Φ_g+(-Φ_g)≈0；其中，φ_g1为上方磁钢51产生的磁通量，φ_g1的方向定义为正方向，Φ_g2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4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＝φ_g1+φ_i1＝φ_g+(-φ_i)，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＝φ_g2+φ_i2＝(-φ_g)+(-φ_i)，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₊φ_2＝φ_g+(-φ_i)+(-φ_g)+(-φ_i)＝-2φ_i，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＝-2φ_i-0＝-2φ_i。

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＝-2φ_i/△t成正比。在图4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4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＝2φ_i/△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。

壳体1为非导磁材料时，如图8所示，磁场分布漏磁较为明显，磁力线发散到发声单体10外部较多，影响到电声转换效率。

请再次参阅图1和2，壳体1包括配合形成收容空间的第一磁轭11和第二磁轭13，导磁振膜3设置在第一磁轭11和第二磁轭13之间，两个磁路系统5分别设置在第一磁轭11和导磁振膜3围绕的空间内、以及第二磁轭13和导磁振膜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，如图9所示，磁回路更加集中、完整，有利于提升电声转换效率。

可选地，第一磁轭11包括顶壁111和自顶壁111延伸的第一侧壁113，第二磁轭13包括底壁131和自底壁131延伸的第二侧壁133；两个磁路系统5中一个磁路系统5的磁钢51设置于顶壁111上并与第一侧壁113之间形成第一间隙，另一个磁路系统5的磁钢51设置于底壁131上并与第二侧壁133之间形成第二间隙，两个线圈53分别设置于第一间隙和第二间隙内，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，第一侧壁113和第二侧壁133分别从导磁振膜3的相对两侧固定导磁振膜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，从而方便产品组装。

请参阅图6和图7，底壁131和顶壁111的厚度均小于第一侧壁113的厚度或第二侧壁133的厚度。底壁131的厚度和顶壁111的厚度均为沿垂直导磁振膜3方向，第一侧壁113的厚度和第二侧壁133的厚度，均为垂直于气流通道52的方向。通过将第一侧壁113和第二侧壁133加厚，使得导磁振膜3和壳体1的接触面积增加，增加稳定性。在另一实施例中，第一侧壁113和第二侧壁133向靠近线圈53的方向延伸形成安装台15，导磁振膜3的边沿安装于安装台15上。

请参阅图1和图2，磁钢51开设有开口朝向导磁振膜3的气流通道52，底壁131和顶壁111上分别开设有连通气流通道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，磁路系统5还包括设于气流通道52内的传音导磁体55，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的导磁性，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。请参阅图5，第一侧壁113和/或第二侧壁133上开设有连通收容空间的出声孔12。在本实施例中，出声孔12开设在第一侧壁113和/或第二侧壁133上，在磁钢51可以不开设气流通道52。

在一实施例中，导磁振膜3为平面导磁振膜。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导磁振膜3可以减小发声单体10的尺寸。具体地，导磁振膜3包括金属主体，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。相较于橡胶材质或纸质的振膜，金属主体振动时，发出的音质具有金属质感。导磁振膜3还可以包括设于金属主体上的阻尼层，阻尼层可以是胶膜层、PEEK、TPU、TPEE等。通过阻尼层可以调节导磁振膜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。在另一实施例中，导磁振膜3包括基材和设于基材上的导磁层，基材为金属或非金属、弹性体或非弹性体中任意一种，导磁层为镍、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上。导磁振膜3的厚度为10～40um。

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

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，所述导磁振膜的边沿与所述壳体固定以悬置于两个所述磁路系统之间，所述导磁振膜用于在所述磁路系统产生的交变电磁场作用下振动发声。

2.如权利要求1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。

3.如权利要求2所述的发声单体，其特征在于，两个所述磁路系统的磁钢的充磁方向相同，两个所述磁路系统的线圈的电流方向相反。

4.如权利要求2所述的发声单体，其特征在于，所述壳体包括配合形成所述收容空间的第一磁轭和第二磁轭，所述导磁振膜设置在所述第一磁轭和所述第二磁轭之间；两个所述磁路系统分别设置在所述第一磁轭和所述导磁振膜围绕的空间内、以及所述第二磁轭和所述导磁振膜围绕的空间内。

5.如权利要求4所述的发声单体，其特征在于，所述第一磁轭包括顶壁和自所述顶壁延伸的第一侧壁，所述第二磁轭包括底壁和自所述底壁延伸的第二侧壁；两个所述磁路系统中一个所述磁路系统的磁钢设于所述顶壁上并与所述第一侧壁之间形成第一间隙，另一个所述磁路系统的磁钢设于所述底壁上并与所述第二侧壁之间形成第二间隙，两个所述线圈分别设置于所述第一间隙和所述第二间隙内。

6.如权利要求5所述的发声单体，其特征在于，所述第一侧壁和所述第二侧壁分别从所述导磁振膜的相对两侧固定所述导磁振膜。

7.如权利要求5所述的发声单体，其特征在于，所述底壁和所述顶壁的厚度均小于所述第一侧壁的厚度或所述第二侧壁的厚度。

8.如权利要求5所述的发声单体，其特征在于，所述壳体还包括分别自所述第一侧壁和所述第二侧壁向靠近所述线圈的方向延伸形成安装台，所述导磁振膜的边沿安装于所述安装台上。

9.如权利要求5所述的发声单体，其特征在于，所述磁钢开设有开口朝向所述导磁振膜的气流通道，所述底壁和所述顶壁上分别开设有连通所述气流通道的出声孔，所述磁路系统还包括设于所述气流通道内的传音导磁体，所述传音导磁体内分布有若干孔隙结构。

10.如权利要求1至9中任一项所述的发声单体，其特征在于，所述导磁振膜为平面导磁振膜。