CN114679670B - 一种音圈磁路结构、布置方法及发声装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电通信技术领域，尤其涉及一种音圈磁路结构、布置方法及发声装置，该音圈磁路结构包括：振膜；线圈，固定在所述振膜的至少一面上；磁碗，朝向所述振膜设置，且所述磁碗所在平面与所述振膜所在平面平行设置；磁钢，呈环状以同轴心状态间隔固定在所述磁碗内；其中，所述磁钢至少包括中心磁体、内磁环和外磁环，所述磁碗在所述磁钢的间隙处朝向所述振膜的方向具有环形凸起部。本发明通过在磁碗上固定中心磁体、内磁环和外磁环的间隙中设置环形凸起部的方式，既减少了漏磁的产生，又通过凸起部起到磁轭的作用，从而减少了现有技术中正反极并列设置的磁钢的个数，节省了磁钢所需费用的同时还可以保证磁场强度，并达到降低成本的技术效果。

Description

一种音圈磁路结构、布置方法及发声装置

技术领域

本发明涉及电通信技术领域，尤其涉及一种音圈磁路结构、布置方法及发声装置。

背景技术

动圈式扬声器或受话器的结构原理基本相同，均利用在音圈中输入交流电产生交变磁场，在永久磁铁与交变磁场的作用下使得音圈带动音膜振动，从而推动空气的振动产生声音；

相关技术中，为了适应现代小型化需求，平面音圈发声装置应运而生，平面音圈发声装置包括均匀布置在音膜一面或两面的音圈，以及与音膜平行相对的位置处设置有永磁体，在永磁体磁场的作用下，实现音圈带动音膜的振动发声；然而随着技术的进步，平面音圈发生装置的研发也到达了瓶颈，如何在保证音效的前提下降低成本成为了当前亟待解决的问题。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种音圈磁路结构、布置方法及发声装置，实现同等音效下发声装置的降本。

为了达到上述目的，本发明所采取的发明构思为，一方面，通过对磁碗的合理布局以及结构设计减少磁钢使用量的同时还减少漏磁的现象，另一方面，本发明通过对线圈的对应合理布局减少了无效线圈的浪费，从而达到了不降低音效的前提下降低成本的目的；

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，提供了一种音圈磁路结构，包括：

振膜；

线圈，固定在所述振膜的至少一面上；

磁碗，朝向所述振膜设置，且所述磁碗所在平面与所述振膜所在平面平行设置；

磁钢，呈环状以同轴心状态间隔固定在所述磁碗内；

其中，所述磁钢至少包括中心磁体、内磁环和外磁环，所述磁碗在所述磁钢的间隙处朝向所述振膜的方向具有环形凸起部。

进一步地，所述振膜为TPU材质。

进一步地，所述线圈通过低温打印的方式印刷在所述振膜上。

进一步地，所述环形凸起部包括第一凸起和第二凸起，所述第一凸起设置在所述中心磁体和内磁环之间，所述第二凸起设置在所述内磁环和外磁环之间。

进一步地，所述线圈呈同轴心环状间隔布置，且分别与所述外磁环与第二凸起、第二凸起与内磁环、内磁环与第一凸起、第一凸起与中心磁体之间的磁感应线对应设置。

进一步地，所述磁碗的外沿朝外翻折，且与所述凸起部的高度相同，所述中心磁体、内磁环、外磁环的高度不高于所述磁碗的外沿的高度。

进一步地，所述线圈在所述振膜的两面上对应设置，且通过金属化孔方式导通。

第二方面，本发明提供了一种如上述第一方面任一项所述的音圈磁路结构的布置方法，包括以下步骤：

根据磁碗和磁钢的布局结构，通过仿真软件测出磁场空间分布图；

根据所述磁场空间分布图得出沿磁钢分布方向的磁场强度曲线；

根据设计磁场强度在所述磁场强度曲线上截取大于该设计磁场强度的区域位置；

根据大于所述设计磁场强度的区域位置布置线圈的位置；

根据线圈的设计电阻增减线圈匝数。

第三方面，本发明还提供了一种发声装置，包括：

如第一方面任一项所述的音圈磁路结构；

前盖，所述前盖上具有出声孔；

盆架，中心呈镂空设置，且所述盆架的镂空尺寸满足固定所述音圈磁路结构中磁碗外沿的精度需求；

其中，所述前盖和盆架的外沿朝向对方的方向延伸设置，所述音圈磁路结构中的振膜固定在所述盆架和前盖之间。

进一步地，还包括柔性线路板，所述柔性线路板与所述音圈磁路结构中的线圈一体成型，并引出至所述前盖和盆架外侧。

本发明的有益效果为：本发明通过在磁碗上固定中心磁体、内磁环和外磁环的间隙中设置环形凸起部的方式，既减少了漏磁的产生，又通过凸起部起到磁轭的作用，从而减少了现有技术中正反极并列设置的磁钢的个数，节省了磁钢所需费用的同时还可以保证磁场强度，并达到降低成本的技术效果。

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中记载的一些实施例，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获得其他的附图。

图1为本发明实施例中改进前的音圈磁路结构示意图；

图2为本发明实施例中改进前的音圈磁路结构仿真磁场强度示意图；

图3为本发明实施例中两块磁体的磁感应线布局结构示意图；

图4为本发明实施例中三块磁体的磁感应线布局结构示意图；

图5为本发明实施例中改进后的音圈磁路结构的爆炸结构示意图；

图6为本发明实施例中图5中的横截面爆炸结构示意图；

图7为本发明实施例中改进后的音圈磁路磁感应强度仿真图；

图8为本发明实施例中音圈磁路结构的半截面剖视图；

图9为本发明实施例中音圈磁路结构布置方法的步骤流程图；

图10为本发明实施例中音圈磁路仿真效果和磁感应强度曲线图；

图11为本发明实施例中在磁感应强度曲线图上选取所需区域的示意图；

图12为本发明实施例中发声装置的爆炸结构示意图；

图13为本发明实施例中发声装置的剖视图。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1中所示的本发明实施例改进之前的音圈磁路结构，包括音圈01、音膜02、磁饼03和设置在磁饼03外的磁环04，而且改进之前的磁饼03和磁环04一般之间固定在后盖上，然而这种结构经过仿真，由图2中所示的半横截面磁场强仿真和磁场强度曲线可以得出，一方面底部漏磁严重，影响音膜02振动的一致性，另一方面根据音圈02的位置以及其上方的磁感应强度曲线可以看出，在音圈02排布方向中部位置处的磁感应强度曲线呈下凹形状，也就是说这部分音圈02在很弱的磁场强度下对振动所起的作用不大，为了提高音圈02在磁场中的有效利用率，发明人提出的改进思路为，如图3和图4中所示，通过增加图3中磁钢的个数，减少间隙，并且相邻两磁钢之前极性相反的排布方式，来增加磁感应线路径，如图4中所示，这样就增加了磁感应线的宽度和强度，从而使得音圈02的有效覆盖面积增加，然而磁钢的价格较为昂贵，这与降低成本的目标相背而驰，不符合改进目标；本实施例的以下部分，对本发明实施例中改进后的方案进行详细介绍。

如图5至图7所示的音圈磁路结构10，包括振膜11、线圈12、磁碗13和磁钢14，其中：

振膜11的作用在于通过其振动带动空气振动发生，在本发明实施例中，线圈12以平面方式固定在振膜11上，当线圈12通以交流电时会产生交变磁场，从而与永磁体产生的磁场相互作用带动振膜11的振动；

线圈12固定在振膜11的至少一面上，即线圈12既可以固定在如图5中所示振膜11的上表面上，也可以在振膜11的上下两面均固定线圈12；

磁碗13朝向振膜11设置，且磁碗13所在平面与振膜11所在平面平行设置；在本发明实施例中，磁碗13采用软铁材质，例如可以是SPCC冷板，这种软铁特性在于放在磁场中容易被磁化，而去掉外部磁场后又没有多少磁性了，正是利用这种特性，可以使得磁感应线从磁碗13内部穿过，减少漏磁的产生；

磁钢14呈环状以同轴心状态间隔固定在磁碗13内；这里需要指出的是，这里的环形，不仅仅包括图中的圆环形状，本领域技术人员可以根据需要改成矩形环形结构，或者椭圆形结构、或者其他多边形环形结构，下文中的磁钢14以及凸起部中涉及的环形均包含上述情形；

请继续参照图5，磁钢14包括中心磁体14a、内磁环14b和外磁环14c，当然本领域技术人员根据发生装置的尺寸大小可以设置更多环形磁体，如图6中所示，磁碗13在磁钢14的间隙处朝向振膜11的方向具有环形凸起部13a。通过磁碗13上环形凸起部13a的设置，还能够起到轭铁的作用，相当于图4中的一个极性相反的磁体，如图7中所示的本发明实施例的磁场仿真示意图所示，通过这种设置，不仅仅在磁碗13中改变了磁力线的方向，减少漏磁的同时还有利于减少磁性能损耗；同时凸起部的设置，不仅可以对中心磁体14a、内磁环14b、外磁环14c的位置进行限定，而且还起到了替代相反极性磁体的效果，由于磁碗13的价格相对便宜，与初始提出的改进方案相比，本方案还节省了磁钢14的费用。

在上述实施例中，通过磁碗13的设置，减少了漏磁的产生，并且通过磁碗13上凸起部的设置，起到了磁力线收集传递的作用，与现有技术相比，不仅减少了磁损，更在不增加磁钢14的基础上提高了磁感应线布局均匀性，进而提高了振膜11振动时有效线圈12的面积。

在上述实施例的基础上，在本发明实施例中，为了提高振膜11为TPU材质，并且为了减少线圈12自身重量对振膜11的影响，在本发明实施例中，线圈12通过低温打印的方式印刷在振膜11上。低温打印技术为通过制备UV墨，然后按照预定线路将UV墨打印在基材表面上，然后使用冷光源照射成型，通过这种方式，可以提高扬声器的音效；

请参照图5、图6和图8，关于环形凸起部13a的具体结构，环形凸起部13a包括第一凸起13a1和第二凸起13a2，第一凸起13a1设置在中心磁体14a和内磁环14b之间，第二凸起13a2设置在内磁环14b和外磁环14c之间。为了降低加工难度降低加工成本，在本发明实施例中，第一凸起13a1和第二凸起13a2均采用冲压成型，这样，仅需一次冲压即可将磁碗13加工成型，更加方便快捷。当然，本领域技术人员也可以为了进一步降低磁损，将凸起改为实体结构，该种结构类型依然落入本发明的保护范围内。

由图7中的磁感应线分布图可以得出，在第一凸起13a1和第二凸起13a2部位以及中心磁体14a、内磁环14b和外磁环14c部位的磁感应线布局比较密集，为了进一步提高线圈12的利用效率，在本发明实施例中，将原先从内至外均匀布满的线圈12排布方式进行了改进，如图5和图8中所示，在本发明实施例中，线圈12呈同轴心环状间隔布置，且分别与外磁环14c与第二凸起13a2、第二凸起13a2与内磁环14b、内磁环14b与第一凸起13a1、第一凸起13a1与中心磁体14a之间的磁感应线对应设置。经过试验测定发现，这种间隔设置的线圈12布局形式和原先平铺布满的方式相比，音效几乎相同，但线圈12的使用量却大大减少，通过这种方式的设置，同样的发声装置，节省了线圈12的使用量，降低了制作成本；

请继续参照图8，在本发明实施例中，磁碗13的外沿朝外翻折，且与凸起部的高度相同，中心磁体14a、内磁环14b、外磁环14c的高度不高于磁碗13的外沿的高度。 通过磁碗13外沿朝外翻的方式，一方面可以便于对磁碗13的固定，另一方面如图7中所示，朝外翻的结构还可以起到凸起部的作用，因此可以在外磁环14c和朝外翻的部位同样设置一圈环形线圈12；当然，在本发明实施例中还可以在振膜11的上下两面均设置线圈12，并通过金属化孔的方式进行连接；此外，在本发明实施例中，中心磁体14a、内磁环14b和外磁环14c的极性相同排布，即均为S极朝上或者均为N极朝上设置。

在本发明实施例中，还提供了一种如图9所示的上述音圈磁路结构10的布置方法，包括以下步骤：

S10：根据磁碗13和磁钢14的布局结构，通过仿真软件测出磁场空间分布图；磁场空间分布图如图7中所示，以中心磁体14a的中心为原点位置，朝外侧为x轴的正方向，然后仿真出磁力线布局；

S20：根据磁场空间分布图得出沿磁钢14分布方向的磁场强度曲线；如图10中所示，在同一坐标系中，绘制出磁感应强度曲线，从图10中可以看出，磁感应强度曲线呈波浪形排布；

S30：根据设计磁场强度在磁场强度曲线上截取大于该设计磁场强度的区域位置；如图11中所示，在0.15T的磁场强度位置处划横线，接取处磁场强度大于该横向的位置分布图；

S40：根据大于设计磁场强度的区域位置布置线圈12的位置。然后对照图11和图8最终得到线圈12的布置状态图；通过上述方法，得到线圈12布置的最佳位置，不仅提高了磁场利用率，而且通过可视化的设计，也更加直观，便于操作。

S50：根据线圈的设计电阻增减线圈匝数，在布置好线圈12后，还需要考虑线圈的设计电阻，因此在具体排线时，需要对线圈的匝数进行调整，若电阻过大则减少线圈的圈数，如果电阻过小则需增加线圈的圈数；而且在具体进行排布线圈时，在本发明实施例中采用一组顺时针绕线，另一组逆时针绕线交错排布的方式；

如图12和图13所示，在本发明实施例中，还提供了一种发声装置，这里需要指出的是，在本发明实施例中的发声装置是指扬声器或者受话器等利用平面式线圈12的动圈式振动发生装置，具体如图12中所示，该发生装置包括：

上述音圈磁路结构10、前盖20和盆架30，其中：

前盖20上具有出声孔，出声孔均匀排布在振膜11上方，用来传递声音以及平衡气压；

盆架30中心呈镂空设置，且盆架30的镂空尺寸满足固定音圈磁路结构10中磁碗13外沿的精度需求；此外，在盆架30镂空部位的外周还均布有透气孔，同样用于振膜11工作时的透气和泄压；

关于振膜11的固定，如图13中所示，前盖20和盆架30的外沿朝向对方的方向延伸设置，音圈磁路结构10中的振膜11固定在盆架30和前盖20之间。在具体进行固定时，通过拉升模具将振动膜进行拉伸，然后再通过UV快速光固化胶将拉伸后的振膜11固定在铝环上，最后再固定在前盖20和盆架30之间；

此外，在本发明实施例中，还包括柔性线路板40，柔性线路板40与音圈磁路结构10中的线圈12一体成型，并引出至前盖20和盆架30外侧。当然这里还需要指出的是，本发明实施例中的发声装置只是一种示例性演示，本领域技术人员可以在该结构的基础上进行适当改进，但利用了本发明构思的上述音圈磁路结构10的发声装置均落入至本发明的保护范围内。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种音圈磁路结构，其特征在于，包括：

振膜；

线圈，固定在所述振膜的至少一面上，所述线圈通过低温打印的方式印刷在所述振膜上；

磁碗，朝向所述振膜设置，且所述磁碗所在平面与所述振膜所在平面平行设置；

磁钢，呈环状以同轴心状态间隔固定在所述磁碗内；

其中，所述磁钢至少包括中心磁体、内磁环和外磁环，所述中心磁体、内磁环和外磁环的极性相同排布，所述磁碗在所述磁钢的间隙处朝向所述振膜的方向具有环形凸起部，所述环形凸起部用于改变磁力线方向，替代极性相反的磁体；

所述环形凸起部包括第一凸起和第二凸起，所述第一凸起设置在所述中心磁体和内磁环之间，所述第二凸起设置在所述内磁环和外磁环之间；

所述线圈呈同轴心环状间隔布置，且分别与所述外磁环与第二凸起、第二凸起与内磁环、内磁环与第一凸起、第一凸起与中心磁体之间的磁感应线大于设计磁场强度的区域对应设置。

2.根据权利要求1所述的音圈磁路结构，其特征在于，所述振膜为TPU材质。

3.根据权利要求1所述的音圈磁路结构，其特征在于，所述磁碗的外沿朝外翻折，且与所述凸起部的高度相同，所述中心磁体、内磁环、外磁环的高度不高于所述磁碗的外沿的高度。

4.根据权利要求1所述的音圈磁路结构，其特征在于，所述线圈在所述振膜的两面上对应设置，且通过金属化孔方式导通。

5.一种如权利要求1至4任一项所述的音圈磁路结构的布置方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据磁碗和磁钢的布局结构，通过仿真软件测出磁场空间分布图；

根据所述磁场空间分布图得出沿磁钢分布方向的磁场强度曲线；

根据设计磁场强度在所述磁场强度曲线上截取大于该设计磁场强度的区域位置；

根据大于所述设计磁场强度的区域位置布置线圈的位置；

根据线圈的设计电阻增减线圈匝数。

6.一种发声装置，其特征在于，包括：

如权利要求1至4任一项所述的音圈磁路结构；

前盖，所述前盖上具有出声孔；

盆架，中心呈镂空设置，且所述盆架的镂空尺寸满足固定所述音圈磁路结构中磁碗外沿的精度需求；

其中，所述前盖和盆架的外沿朝向对方的方向延伸设置，所述音圈磁路结构中的振膜固定在所述盆架和前盖之间。

7.根据权利要求6所述的发声装置，其特征在于，还包括柔性线路板，所述柔性线路板与所述音圈磁路结构中的线圈一体成型，并引出至所述前盖和盆架外侧。