CN1132500C - 电声变换器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供可防止因回流焊接处理造成的音响性能劣化的电声变换器。利用磁铁在回流焊接处理温度下具有的不可逆退磁的退磁性和支撑部件在回流焊接处理温度下具有的收缩性，通过把因磁铁退磁造成的最低共振频率Fo的降低与利用支撑部件的热收缩使振膜的最低共振频率Fo上升相互抵消，使该电声变换器能够抑制振膜的最低共振频率Fo的变化，实现音响性能的稳定化。
Description
技术领域
本发明涉及用于音响器等的利用电磁变换把电信号转换为声音的电声变换器。
背景技术
图13和图14表示现有的电声变换器。该电声变换器设有在用合成树脂形成的外壳100的内部固定的由非磁性金属等构成的支撑部件102，固定在其上部用磁性材料板构成的振膜104。在振膜104上装有磁片106。在该振膜104的上面形成利用外壳100的共鸣室108，该共鸣室108利用开在外壳100中的放音孔110向外界开放。在振膜104的背面，设置有底板112和印刷电路板114，利用这些底板112和印刷电路板114，封闭外壳100的背面。在底板112的中央，装有铁心116，在其周围缠绕线圈118，同时在该线圈118的周围还留有间隔地设置有磁铁120。在铁心116的顶部和振膜104之间形成气隙122，通过焊接使铁心116中缠绕的线圈118的末端与引线管脚124、126的基部连接。将各引线管脚124、126的基部连接在印刷电路板114上来固定各引线管脚。
可是，由于要利用焊接处理电气连接作为发生声音的各种必要电子部件的印刷电路板等，所以在焊接时会加热这样的电声变换器。因此，为防护电声变换器因这种热处理而造成热劣化，就要提高其构成部件的耐热性，实施防止音响性能劣化的对策。但是，耐热性部件成为了电声变换器制造成本变高的原因。
作为提高电声变换器耐热性的对策，应考虑对磁路特性最有影响的磁铁120和支撑部件102的耐热性问题。具体地说，由于支撑部件102的热变形影响振膜104与铁心116之间的气隙122的宽度，所以要使气隙122保持一定，支撑部件102的耐热性就是必不可缺少的。
而且，由于磁铁120在音响器的工作温度为80℃左右时是可逆退磁的，不发生不可逆退磁，所以磁力的常温恢复是可能的。但是，回流焊接处理时的温度高达200℃～250℃，如果受到这样的热，就会产生不可逆退磁，在常温恢复后会退磁5～30％左右。众所周知这种程度对构成磁铁120的材料有较大差异的这种情况来说变化是很大的，一般来说，退磁较小的磁铁材料价格较高。总之，耐热性良好的磁铁材料其成本有升高的倾向。
图15是表示回流焊接温度曲线的一例。这种情况下，测量温度为标准电路板上的中央温度，但正如从这种温度曲线中可明显看到的那样，在电路板上安装的电声变换器因受到相当大的加热，所以不能无视磁铁120的退磁。
如果发生这样的退磁，那么振膜104和铁心116之间的磁结合力就降低，使电声变换器的音响性能发生变化。图16表示回流焊接处理前声压的频率特性(音响特性)，图17表示回流焊接处理后声压的频率特性(音响特性)，图18表示回流焊接处理前电流的频率特性，图19表示回流焊接处理后电流的频率特性。也就是说，在用回流焊接处理加热过的电声变换器中，振膜104的最低共振频率较低，声压等级也较低，音响特性恶化。
再有，支撑部件102由非磁性金属和树脂等形成。用这种材料形成的支撑部件102在80℃左右的温度下其材料随其具有的线性膨胀系数产生膨胀，但在常温下按原尺寸收缩。但是，在回流焊接处理温度下，用树脂形成的支撑部件102由于热处理作用或热劣化产生尺寸收缩。LCP材料的收缩率如图20所示。这种程度对于材质来说变化是大的，一般来说，热收缩低的材料价格高。
而且，如果支撑部件102因回流焊接处理的加热产生收缩，那么该部分的铁心116与振膜104之间的气隙122就会变窄，该部分的振膜104与铁心116之间的磁结合就会增加。表1表示支撑部件102的材质与气隙变化的关系，图12表示随着回流焊接处理气隙的变化。
表1
| 模式 | 模制材料 | 初值 | 回流焊之后 | 变化 | 气隙(单：μm) |
| AAAAAAAAAAAAAAA | VECTRA | 191 | 191 | 0 | |
| 192 | 192 | 0 | |||
| 193 | 193 | 0 | |||
| 191 | 191 | 0 | 均值 0.0 | ||
| 188 | 188 | 0 | δn-1 | ||
| XREC | 189 | 186 | -3 | ||
| 188 | 187 | -1 | |||
| 192 | 192 | 0 | |||
| 187 | 184 | -3 | 均值 -2.0 | ||
| 186 | 183 | -3 | δ-1 1.41 | ||
| AMODEL | 190 | 188 | -2 | ||
| 190 | 189 | -1 | |||
| 195 | 193 | -2 | |||
| 189 | 186 | -3 | 均值 -2.2 | ||
| 193 | 190 | -3 | δn-1 0.84 | ||
| BBBBB | VECTRA | 163 | 160 | -3 | |
| 155 | 150 | -5 | |||
| 133 | 114 | -19 | |||
| 152 | 154 | 2 | 均值 -5.8 | ||
| 164 | 160 | -4 | δ-1 7.85 |
为避免因这种回流焊接处理温度造成的不良影响，应采用不可逆退磁率低的磁铁作磁铁120和收缩率低的树脂或金属等作支撑部件102。其结果，存在电声变换器的部件成本高的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供可防止因回流焊接处理导致的音响性能劣化的电声变换器。
为实现上述目的，如图1～图12所示，本发明利用在回流焊接处理温度下磁铁(10)具有的不可逆退磁的退磁性和在回流焊接处理温度下支撑部件(20)具有的收缩性，把因磁铁(10)退磁造成的最低共振频率Fo的降低与因支撑部件(20)的热收缩造成的振膜(22)最低共振频率Fo的上升相互抵消，抑制振膜(22)的最低共振频率Fo的变化，实现音响性能的稳定化。
根据方案1所述的电声变换器，包括：缠绕线圈(18)的铁心(16)；接收该铁心产生的振动磁场而振动的振膜(22)；支撑振膜的支撑部件，它使所述铁心与所述振膜之间设有气隙(24)；和磁铁，它设在该支撑部件的内侧，使磁场作用于所述振膜，通过使加给线圈的电信号转换为振动磁场并作用于所述振膜，将电信号转换为声音，其特征在于，用在回流焊接处理温度下呈现不可逆退磁的磁性材料形成所述磁铁，并且，用在回流焊接处理温度下有收缩的材料形成所述支撑部件。根据这种结构，能够把因磁铁退磁造成的振膜最低共振频率Fo的降低与因支撑部件的热收缩使振膜最低共振频率Fo的上升相互抵消，能够抑制振膜的最低共振频率Fo的变化，实现音响性能的稳定化。
根据方案2所述的电声变换器，其特征在于，用钐钴系列磁铁或用钕系列磁铁形成所述磁铁。通过使用这样的磁铁材料作磁铁，利用支撑部件的热收缩可平衡因回流焊接处理温度的加热而产生的不可逆退磁。
此外，根据方案3所述的电声变换器，其特征在于，用合成树脂形成所述支撑部件。通过使用这样的树脂材料作支撑部件，利用磁铁的退磁可平衡使因回流焊接处理温度的加热而产生的热收缩。
而且，根据方案4所述的电声变换器，其特征在于，所述回流焊接处理温度为200～250℃。通常的回流焊接处理温度为200～250℃，对于这种范围的温度，能够把因磁铁退磁造成的振膜最低共振频率Fo的降低与因支撑部件的热收缩使振膜最低共振频频率Fo的上升相互抵消，能够抑制振膜最低共振频率Fo的变化。
再有，通过参照下面详细说明的实施例和实例及附图，将体会进一步明确本发明的目的、特征、优点等。
附图说明
图1是表示本发明电声变换器一实施例的局部切开的平面图。
图2是表示图1所示的电声变换器的底视图。
图3是表示沿图2所示电声变换器的III-III线的剖视图。
图4是表示沿图2所示电声变换器的IV-IV线的剖视图。
图5是表示由于本发明的电声变换器的回流焊接处理前后的总磁通量变动产生的最低共振频率的变动特性的图。
图6是表示本发明的电声变换器的回流焊接处理前后的热退磁率的图。
图7是表示因本发明的电声变换器的回流焊接处理前后的气隙变动产生的最低共振频率变动特性的图。
图8是表示本发明的电声变换器的回流焊接处理前后的气隙变动特性图。
图9是表示本发明的电声变换器的回流焊接处理前后因总磁通量变动使最低共振频率变动和因气隙变动使最低共振频率变动协合效果的图。
图10是表示因本发明的电声变换器的回流焊接处理前后总磁通量变动使最低共振频率变动和因气隙变动使最低共振频率变动协合效果的图。
图11是表示因现有电声变换器的回流焊接处理前后总磁通量变动产生的最低共振频率变动的特性和因气隙变动使最低共振频率变动的特性的图。
图12是表示因现有电声变换器的回流焊接处理前后总磁通量变动所产生的最低共振频率变动的特性和因气隙变动使最低共振频率变动的特性的图。
图13是表示现有电声变换器的纵向剖视图。
图14是表示图13的电声变换器的底视图。
图15是表示回流焊接处理温度的温度曲线图。
图16是表示现有电声变换器的回流焊接处理前声压的频率特性图。
图17是表示现有电声变换器的回流焊接处理后声压的频率特性图。
图18是表示现有电声变换器的回流焊接处理前电流的频率特性图。
图19是表示现有电声变换器的回流焊接处理后电流的频率特性图。
图20是表示电声变换器中使用的支撑部件的热处理产生的热收缩的图。
图21是表示电声变换器中回流焊接处理后的气隙变动的图。
具体实施方式
下面，参照附图，详细说明本发明实施例的电声变换器。
图1至图4表示本发明电声变换器的一实施例，图1表示切开一部分的电声变换器的平面图，图2是其背面图，图3是图2的III-III线的剖视图，图4是IV-IV线的剖视图。
外壳2用制成矩形的两个壳片4、6构成，都为合成树脂的成形体，用超声波焊接等将两者固定为一体。壳片4可用各种成形方法形成，比如，构成为引线框架上的底板部件。本实施例中，将壳片4形成为底板部件，并插入成形底板8、磁铁10和引线端子12、14。
底板8是由磁性材料构成的金属板，呈平板状。在该底板8的中央，立设着为一体的柱状铁心16，在其周围缠绕着线圈18。设置包围该线圈18的环状磁铁10。该磁铁10的底面与底板8的表面贴紧。此外，利用焊接等将线圈18的末端电连接在引线端子12、14上。如果在引线端子12、14之间加上电信号，那么在线圈18中就流过对应于该电信号的励磁电流，结果，在铁心16中就产生与电信号具有的频率相应的振动磁场。
再有，铁心16与磁铁10为同心圆状，磁铁10的位置由在壳片4内侧形成的支撑部件20确定。该支撑部件20也可以用不同于壳片4的其他部件构成，在本实施例中，支撑部件与壳片4形成为一体。因而，支撑部件20与壳片4也用同一合成树脂构成。在用与壳片4不同的部件构成支撑部件20的情况下，可以选择与壳片4不同的树脂材料，在那种情况下，通过插入或形也可以与壳片4一体化。
而且，在支撑部件20的上部设置振膜22。振膜22为用磁性材料构成的振动部件，用于响应来自铁心16的磁性。在该振膜22和铁心16之间形成气隙24，该气隙24的宽度由支撑部件20与铁心16的高度的相对值决定，利用使铁心16的高度比支撑部件20的高度高，可形成具有期望宽度的气隙24。
通过这样的气隙24，由铁心16产生的振动磁场作用于振膜22，在振膜22中振膜22与形成闭磁路的磁铁10产生的磁场发生作用，其结果，由于振动磁场振膜22在上下方向上振动。作为增强这种振动质量的装置，在振膜22的中央部分安装磁片26。
而且，在振膜22的上面，形成以壳片6为共鸣空间的共鸣室28。该共鸣室28利用在壳片6中形成的放音孔30向外开放。由振膜22的振动产生的声音在共鸣室28中共鸣，主要从放音孔30向外放出。
对于这种电声变换器来说，用在200℃～250℃左右的回流焊接处理温度下呈现不可逆退磁的磁性材料形成磁铁10。作为其一例，列举如下。
i.各向同性钐钴烧结1-5系列
ii.各向同性钐钴烧结2-17系列
iii.钕系列粘结磁体
iv.钐系列粘结磁体
在这样的电声变换器中，用在200℃～250℃左右的回流焊接处理温度下收缩的合成树脂形成支撑部件20。也就是说，在本实施例中，由于与为底板部件的壳片4一体，外壳2本身就用这种合成树脂形成。作为其合成树脂的一例，列举如下：
a.LCP-1，维克特拉(Vectra)AE130i
b.LCP-2，维克特拉(Vectra)AE130i
b.尼龙6T，芳烃230
c.PPS，C-100HG
用这样的材质形成的磁铁10和支撑部件20的材质能够任意地组合，但在抑制振膜22的最低共振频率Fo的变动上可能有最合适的组合。
按照这样的结构，在受到回流焊接处理温度加热的情况下，利用在磁铁10中的不可逆退磁，使振膜22与铁心16之间的磁结合力减小，音响特性变化。具体地说，振膜22的最低共振频率Fo的变化，一般来说是其值降低，由此产生降低声压的结果，并对音响特性有较大影响。
此外，在受到回流焊接处理温底加热的情况下，在支撑部件20中产生热收缩，其结果，使气隙24的宽度减小。如果该气隙24的宽度变窄，就会使振膜22与铁心16之间的磁结合力提高，其结果，使振膜22的最低共振频率Fo变高，也就是说，对音响特性有较大影响。这种变化与磁铁10的退磁有相反的关系。
因而，利用磁铁10的退磁使最低共振频率Fo降低和利用支撑部件20的热收缩使最低共振频率Fo上升相互抵消，变为互补的结果，利用磁铁10和支撑部件20的材料关系的组合效果，即使受到回流焊接处理温度的加热，也可以获得有效地不使最低共振频率Fo变动的良好结果。
下面，说明图1～图4所示的电声变换器的实施例。
图5表示在变更磁铁10材质的情况下回流焊接处理前后的振膜22的最低共振频率Fo的变动。图5中，M1表示采用各向同性钐钴烧结1-5系列情况下的特性，M2表示采用各向同性钐钴烧结2-17系列情况下的特性，M3表示采用钕系列粘结磁体情况下的特性，M4表示采用钐系列粘结磁体情况下的特性，由于受到回流焊接处理温度的加热，最低共振频率Fo的变动值在M1情况下减小22Hz，在M2情况下减小42Hz，在M3情况下减小94Hz，在M4情况下减小104Hz。
此外，图6表示对应图5所示特性的回流焊接处理前后的总磁通量变动。由于受到回流焊接处理温度的加热，其热退磁率在M1情况下是2.8％，在M2情况下是5.2％，在M3情况下是11.7％，在M4情况下是13.5％。
接着，图7表示在变更支撑部件20材质的情况下因回流焊接处理前后的气隙24的宽度变动产生的振膜22的最低共振频率Fo的变动。图7中，C1表示采用LCP-1、维克特拉(Vectra)E130i，按成形射出压为40kg/cm3成形的情况下的各特性，C2表示采用LCP-2、维克特拉(Vectra)E130i，按成形射出压为130kg/cm3成形的情况下的各特性，C3表示使用尼龙6T、芳烃230情况下的各特性，C4表示使用PPS、C-100HG情况下的各特性，C0表示使用黄铜情况下的各特性。图7中，最低共振频率Fo的变动值在C1情况下是40Hz，在C2情况下是56Hz，在C3情况下是80Hz，在C4情况下是112Hz。
此外，如图8所示，由于受到回流焊接处理温度的加热造成的气隙24的变动在C0情况下为0(，在C1情况下为-5(，在C2情况下为-7(，在C3情况下为-10(，在C4情况下为-14(，在黄铜情况下不发生任何变化，但可看出，在用树脂形成支撑部件20的情况下，根据其种类气隙24的值会明显减小。
因此，由磁铁10产生的总磁通量变动部分与气隙24的变动部分对应，于是因磁铁10的退磁造成的最低共振频率Fo值的减小可利用气隙24的减小使最低共振频率Fo增加来补偿。若要看到这种协合效果，可参看图9。也就是说，如果使M1与C1、M2与C2、M3与C3或M4与C4对应，那么因磁铁10的退磁造成的最低共振频率Fo的减小与因气隙24的减小造成的最低共振频率Fo的增加相互抵消，补偿的结果使振膜22的最低共振频率Fo的变动幅度ΔF变为非常小的补正值。
例如，如图10所示，在支撑部件20的材质为尼龙6T、磁铁10的材质为钕系列粘结磁体的情况下，因受到回流焊接处理温度的加热造成磁铁10退磁使振膜22的最低共振频率Fo的减小，可通过利用气隙24的变动使振膜22的最低共振频率Fo增加来补偿，其结果，最低共振频率Fo的变动幅度ΔF非常小，明显小于图20和图21所示的具有现有品质特性的最低共振频率Fo的变动幅度ΔF。
因此，在图11、图13和图14所示的电声变换器中表示了在支撑部件20上使用黄铜、在磁铁10上使用钕系列磁体情况中的振膜22的最低共振频率Fo的特性。M3表示因回流焊接处理前后磁铁10的退磁造成的振膜22的最低共振频率Fo的变动，C0表示因气隙24的变动造成的最低共振频率Fo的变动。在这种结构中，最低共振频率Fo的变动幅度ΔF明显变大。
此外，在图12、图13和图14所示的电声变换器中表示了在支撑部件20上使用黄铜、在磁铁10上使用各向同性钐钴烧结2-17系列磁铁情况中的振膜22的最低共振频率Fo的特性。M1表示因回流焊接处理前后磁铁10的退磁造成的振膜22的最低共振频率Fo的变动，C0表示因气隙24的变动造成的最低共振频率Fo的变动。在这种组合中，最低共振频率Fo的变动幅度ΔF变得接近图10所示的特性，但存在材质价格高的问题。
再有，虽然在实施例中对磁铁10和支撑部件20的材料及其组合进行了说明，但本发明并不限于这些材料和其组合，还可以采用下列材料和其组合，即因磁铁10的退磁造成的最低共振频率Fo的减小可通过利用支撑部件20的收缩率使最低共振频率Fo增加进行补偿的材料及其组合。
如上面的说明，按照本发明，可获得下面的效果。
a.能够使因回流焊接处理温度造成的振膜和铁心之间的气隙变动所伴随的磁结合力的变化与磁铁的退磁变化相对应地来补偿，能防止因回流焊接处理温度造成的音响性能的降低，能够实现音响性能的稳定化。
b.通过支撑部件的热收缩，能够用振膜和铁心之间的气隙变动所引起的磁结合力的变化来补偿因回流焊接处理温度造成的磁铁热劣化中的某些退磁。
c.由于不必抑制因回流焊接处理温度造成的磁铁退磁和支撑部件的热收缩等的变动，所以能够使用价格便宜的材料，降低制造成本。
而且，虽论述了本发明优选实施例的结构、作用和效果，但本发明的电声变换器并不限于上述实施例和实例，它包括根据本发明的目的和实施例能够推测出的各种结构、变形，和本领域技术人员能够预测的所有结构。
Claims (11)
1.一种用回流焊装设在电子设备上的电声变换器，包括以下各部分：
一个铁心；
一个线圈，卷绕在所述铁心上；
一个振膜，受所述铁心产生的交变磁场的作用而振动；
一个支撑部件，支撑着振膜，使振膜与铁心之间形成空隙，该支撑部件由随回流焊的温度而定量收缩的材料制成；
一个磁铁，设在支撑部件内侧，用以使固定磁场作用于振膜上，加到线圈的电气信号通过转换成交变磁场作用到振膜上而转换成声音；
所述磁铁由随回流焊温度而产生不可逆去磁作用的材料制成；
所述收缩作用与所述去磁作用彼此抵消，从而使电声变换器在回流焊前后的声音特性保持稳定。
2.如权利要求1所述的电声变换器，其特征在于，所述磁铁由钐钴系列磁铁制成。
3.如权利要求1所述的电声变换器，其特征在于，所述支撑部件由合成树脂制成。
4.如权利要求1所述的电声变换器，其特征在于，回流焊的温度为200～250℃。
5.如权利要求1所述的电声变换器，其特征在于，所述磁铁由钕系列磁铁制成。
6.一种制造电声变换器的方法，包括下列步骤：
将线圈卷绕到铁心上；
在相对于所述铁心的空间中沿轴线方向配置支撑部件；
将振膜安置在支撑部件上使振膜与铁心之间形成空隙，所述振膜受流过铁心的交变磁场的作用而振动；
将磁铁配置在支撑部件内侧，使磁铁的固定磁场作用到振膜上，加到线圈的电气信号通过转换成交变磁场作用到振膜上而转换成声音；
对电声变换器进行回流焊处理，这时所述磁铁随回流焊的温度产生不可逆的去磁作用，所述支撑部件随回流焊的温度定量收缩，收缩和去磁作用彼此抵消，从而得出稳定的声音输出。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述支撑部件的收缩使振膜与铁心之间的空隙发生变化。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述磁铁由钐钴系列磁铁制成。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述磁铁由钕系列磁铁制成。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述支撑部件由合成树脂制成。
11.如权利要求6所述的方法，其特征在于，回流焊的温度为200～250℃。
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