CN115134723A - 扬声器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够高精度地检测音圈的位置的扬声器。扬声器包括:磁轭,用于形成磁路;第一磁铁,被固定地配置;音圈,配置在所述磁路的磁通所通过的间隙中;振动板,与所述音圈连接,并与该音圈一起振动;第二磁铁,设置在包括所述音圈及所述振动板在内的振动部;以及磁传感器,设置在所述第一磁铁产生的第一磁通和所述第二磁铁产生的第二磁通双方的磁通通过的位置上。所述第一磁通的朝向与所述第二磁通的朝向不同。
Description
技术领域
本发明涉及扬声器。
背景技术
以往,有检测静电电容并作为电信号输出的扬声器,该静电电容是在中心柱(centerpole)和具有由绝缘体层和非磁性的导电体层构成的骨架(bobbin)的音圈骨架(voice coil bobbin)之间形成的静电电容。检测出的静电电容用于在MFB(Motional FeedBack:动反馈)电路中消除声音的失真(例如,参照专利文献1)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2007-020153号公报
发明内容
但是,以往的扬声器设法使成为检测对象的静电电容不易受到干扰噪声的影响,但由干扰噪声引起的静电电容的变化容易变得比本来的检测值大,难以进行零点的检测,所以音圈的位置的检测精度不是能够充分消除MFB电路中的声音失真的水平。
因此,本发明的目的在于提供一种能够高精度地检测音圈的位置的扬声器。
本发明的实施方式的扬声器包括:磁轭,其形成磁路;第一磁铁,被固定地配置;音圈,配置在所述磁路的磁通所通过的间隙中;振动板,与所述音圈连接,并与该音圈一起振动;第二磁铁,设置在包括所述音圈和所述振动板的振动部;以及磁传感器,设置在所述第一磁铁产生的第一磁通和所述第二磁铁产生的第二磁通双方的磁通通过的位置,所述第一磁通的朝向和所述第二磁通的朝向不同。
发明的效果
能够提供能够高精度地检测音圈的位置的扬声器。
附图说明
图1是表示扬声器100的图。
图2是表示磁传感器120和磁通的朝向的图。
图3是表示相对于向扬声器100的音圈105施加的电压而言的音圈105的位移的图。
[附图标记说明]
100扬声器
102振动板
104筒管
105音圈
107磁轭
108第一磁铁
110第二磁铁
120磁传感器
具体实施方式
以下,对应用了本发明的扬声器的实施方式进行说明。
<实施方式>
图1是表示扬声器100的图。图1的(A)表示图1的(B)中的A-A向视剖面。图1的(B)是表示去掉振动板及阻尼器而从上表面侧观察扬声器100的状态的平面观察图。这里,使用图1的(A)中的上下关系进行说明,但并不表示普遍的上下关系。上表面侧是扬声器100的表侧,是输出声音的一侧。下表面侧是扬声器100的背侧。
另外,以下,平面观察是指从上表面侧或下表面侧观察。另外,直角、正交、垂直、上下等词语设为容许不损害实施方式的效果的程度的偏离。
扬声器100包括框架101、振动板102、边缘103、筒管104、音圈105、阻尼器106、磁轭107、第一磁铁108、顶板109、第二磁铁110、磁传感器120和台座130。筒管104和音圈105以及振动板102是振动部的一例。扬声器100在平面观察时为圆形,图1的(A)、图1的(B)中示出了扬声器100的中心轴C。
框架101是扬声器100的壳体,由金属或树脂等制作成大致圆锥形。如图1的(B)所示,框架101在下侧具有保持部101A。保持部101A固定在顶板109的上表面。另外,在图1的(A)中省略保持部101A。
振动板102是纸或树脂或薄的金属板制成,通过音圈105向上下方向的振动而振动,产生声音。振动板102整体为大致圆锥形,平面观察为圆环形,外周侧经由由橡胶等弹性材料形成的边缘103而与框架101连接,内周侧与筒管104连接。振动板102的圆环形状的中心在平面观察时与中心轴C一致。
筒管104是由纸或树脂等制作出的圆筒状的部件,上端与振动板102的内周侧连接,并且与阻尼器106的内周侧连接。在筒管104的下部的外周卷绕有音圈105,筒管104及音圈105从上侧被插入后述的间隙107G。筒管104的圆筒形状的中心在平面观察时与中心轴C一致。筒管104也可以一体地形成在振动板102的内周侧。
磁轭107设置在扬声器100的背侧。磁轭107在平面观察时为圆形,且是如图1的(A)所示那样在剖视图中具有臂状的形状的磁性体制的部件。磁轭107的外周侧端部107A保持第一磁铁108。磁轭107的内周侧的上端部107B隔着间隙107G面向顶板109的内周面。即,在磁轭107的上端部107B的外周面与顶板109的内周面之间形成有作为磁隙的环状的间隙107G。磁轭107的圆形的中心在平面观察时与中心轴C一致。
如图1的(B)所示,第一磁铁108是圆环状的永磁铁。第一磁铁108的圆环形状的中心在平面观察时与中心轴C一致。第一磁铁108被磁化成上表面侧和下表面侧中的一个为N极而另一个为S极。由第一磁铁108产生的磁通通过顶板109、间隙107G和磁轭107后返回到第一磁铁108。在磁传感器120所位于的上下方向的高度位置上,第一磁铁产生的磁通的朝向如在图1的(B)的中央部以8根箭头B所示那样,是平面观察时朝向中心轴C的方向。由第一磁铁108产生的磁通是第一磁通的一例。
顶板109是在平面观察时为圆环状的磁性体制的部件,被固定在第一磁铁108之上。顶板109的圆环形状的中心在平面观察时与中心轴C一致。顶板109与磁轭107及第一磁铁108一起构成磁路。
第二磁铁110安装在筒管104的外周面上比音圈105靠上侧的位置。第二磁铁110安装在筒管104的圆周方向上的一个位置,并且配置成在平面观察时与后述的磁传感器120对置或者在上下方向上与磁传感器120重叠。第二磁铁110是具有N极及S极的永久磁铁,产生具有箭头D所示的朝向的磁通。第二磁铁110的磁通是第二磁通的一例。第二磁铁110的磁通是在平面观察时由筒管104的外周面形成的圆的切线方向。在此,在第一磁铁108产生的磁通中,在第二磁铁110的平面观察时的中心通过的磁通的朝向由箭头B1表示。由箭头B1表示的第一磁铁108的磁通的朝向和由箭头D表示的第二磁铁110的磁通的朝向在平面观察时正交。这样的第二磁铁110为了检测音圈105的位置,只要能够向磁传感器120提供规定密度的磁通(规定强度的磁场)即可,因此可以是比第一磁铁108小的磁铁。
磁传感器120经由台座130设置在顶板109之上。台座130是为了调整磁传感器120的高度而设置的,例如是树脂制。磁传感器120在平面观察时位于将中心轴C和第二磁铁110的中心连结的直线上。因此,磁传感器120的位置是第一磁铁108的磁通和第二磁铁110的磁通的朝向正交的位置。
磁传感器120是能够检测平面内的磁通的朝向的传感器,配置成能够检测与中心轴C垂直的平面内的磁通的朝向。当声音信号的电流流过音圈105时,筒管104及音圈105在中心轴C的方向上如双向箭头所示那样振动,因此磁传感器120能够检测与筒管104及音圈105的振动方向垂直的平面内的第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通的合成磁通的朝向。作为一例,磁传感器120可以使用包括AMR(Anisotropic Magneto Resistance:各向异性磁阻)元件、GMR(Giant Magnetic Resistance:巨磁阻)元件、TMR(Tunnel MagnetoResistance:隧道磁阻)元件等MR(Magneto Resistance:磁阻)元件的传感器。在此,作为一例,对磁传感器120是包括GMR元件的传感器的方式进行说明。
图2是表示磁传感器120和磁通的朝向的图。图2示出了第一磁铁108的磁通中在磁传感器120的位置存在的磁通的朝向B1和第二磁铁110的磁通的朝向D。另外,图2表示作为正交坐标系的XYZ坐标。X方向与朝向D一致,Y方向与朝向B1一致。另外,Z方向与图1所示的中心轴C的方向一致。
音圈105在中心轴C的方向(Z方向)上振动,因此若音圈105根据声音信号被驱动而在Z方向上振动,则第二磁铁110也在Z方向上振动。在此,考虑到朝向D表示由第二磁铁110产生的某特定磁通的朝向,则若第二磁铁110由于Z方向上的振动而在Z方向上移动,则如图2中的粗箭头所示那样、某特定磁通在Z方向上的位置变化。由磁传感器120检测到的第二磁铁110的磁通密度随着第二磁铁110向Z方向(图1的(A)中的向上方)远离而减小。因此,若第二磁铁110由于Z方向的振动而沿Z方向移动,则沿X方向贯穿磁传感器120的磁通密度(磁场强度)变化。
由于磁传感器120不是安装在振动部而是安装在磁路(固定体侧)中,因此沿Y方向贯穿磁传感器120的第一磁铁108的磁通密度(磁场强度)是恒定的。因此,若在X方向上贯穿磁传感器120的磁通的密度改变,则穿过磁传感器120的XY平面内的第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通的合成磁通的朝向改变。因此,磁传感器120能够检测伴随音圈105在Z方向上的振动的合成磁通的朝向的变化。
音圈105在Z方向上的位移表示振动板102的位移,因此,由磁传感器120检测上述合成磁通的朝向的变化,由此能够检测振动板102、筒管104以及音圈105在Z方向上的位移。只要采用如下结构即可:预先测定这样的由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向与音圈105在Z方向上的位置或位移之间的关系并作为数据取得,存储在由微型计算机等构成的控制部的存储器中,并输出与由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向对应的音圈105在Z方向上的位置或位移。控制部既可以配置在扬声器100的内部,也可以从外部与扬声器100连接。
磁传感器120是检测XY平面内的磁通(磁场)的朝向的传感器,具有磁阻仅根据磁场方向而变化的特性。磁传感器120的磁阻不会根据磁场的大小而变化。因此,磁传感器120不易受到外部噪声等的影响,能够高精度地检测磁通的朝向。
因此,能够提供能够高精度地检测音圈105的位置的扬声器100。能够高精度地检测音圈105的位置,由此如果在自适应信号处理中使用对由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向进行表示的微型计算机的输出(对音圈105在Z方向上的位置或位移进行表示的输出)进行反馈控制,则能够降低相对于输入到音圈105的声音信号而言的声音失真。
扬声器100是始终根据从放大器输出的声音信号而被动地输出声音的装置,是相对于声音信号而言的输出的失真非常大,偏差也大,可能产生由过振动引起的破损的装置。过去也对将音圈的振幅反馈的技术进行了研究,但不存在能够使噪声、对扬声器的负担最小化的传感器,而难以高精度地校正相对于声音信号而言的输出的失真。
过去尝试的传感器有检测激光、光或涡电流等的传感器、差动传感器、动圈(moving coil)等,但都存在不能准确地确定音圈的位置、噪声大、或者对筒管或音圈等振动部件的负担大、不能耐受温度变化、成本过高等的技术问题。
与此相对,如上所述那样使用了检测合成磁通的朝向的磁传感器120的扬声器100,能够准确地确定音圈105的位置,噪声小,对筒管104或音圈105等振动部件的负担小,还能够应对温度变化,能够以低成本实现。
另外,由于第一磁铁108是与磁轭107形成磁路的磁铁,因此能够提供利用扬声器100中的现有的磁铁而能够高精度地检测音圈105的位置的扬声器100。
另外,由于第二磁铁110安装在卷绕有音圈105的筒管104上,因此能够利用第二磁铁110准确地检测音圈105的位置,能够提供能够高精度地检测音圈105的位置的扬声器100。
另外,由于设置磁传感器120的位置是筒管104的外周侧,因此容易与第一磁铁108(磁路)和第二磁铁110双方接近地配置,能够提供能够高精度地检测音圈105的位置的扬声器100。
磁传感器120检测与音圈105的振动方向垂直的平面内的第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通的合成磁通的朝向的变化,因此,能够使由音圈105的振动引起的位移最大限度地反映于合成磁通,提高音圈105的位置的检测精度。
另外,在设置磁传感器120的位置处,第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通正交,因此能够使第二磁铁110的磁通密度的变化(磁场强度的变化)最大限度地反映于合成磁通,音圈105的位置的检测精度提高。
图3是表示相对于向扬声器100的音圈105施加的电压而言的音圈105的位移的图。若向音圈105施加的电压的绝对值增大,则虽然不是线性的,但向音圈105输入的声音信号的电流的绝对值也增大。
另外,在图3中虚线所示的特性表示通过基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向利用自适应信号处理进行反馈控制来校正了相对于施加电压而言的声音的失真而得到的特性。实线所示的特性表示不进行基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向的反馈控制,而通过自适应信号处理来调整声音失真的情况下的特性。
如图3所示,可知不进行基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向的反馈控制的实线的特性,在施加电压的绝对值大的动作区域中失真大,而进行了基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向的反馈控制的虚线的特性,相对于施加电压而言,音圈105的位移线性地变化。
由于能够用磁传感器120高精度地检测合成磁通的朝向,因此能够这样线性地校正相对于向音圈105施加的电压而言的音圈105的位移的失真。即,能够改善音圈105的位移的失真率。
另外,由于能够基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向而高精度地检测音圈105的位移,因此能够控制音圈105(音圈105及振动板102)的共振,并且在共振频带以外也能够高精度地控制音圈105的振动。
另外,由于能够基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向而高精度地检测音圈105的位移,因此能够高精度地检测振动板102、边缘103、筒管104、阻尼器106等的破损等。另外,在这些部件破损的情况下,能够对声音信号的供给源进行错误通知。
另外,由于能够基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向而高精度地检测音圈105的位移,因此有可能不使用阻尼器106就能够对振动板102的缓冲进行电气控制。
另外,由于能够基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向而高精度地检测音圈105的位移,因此能够使输入到用于放大声音信号的放大器的电力最优化,能够降低对放大器的输入功率,能够实现放大器的小型化。
另外,由于能够基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向而高精度地检测音圈105的位移,因此能够通过以音圈105的位置信息为基础的反馈控制来抑制失真。
另外,由于能够基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向而高精度地检测音圈105的位移,因此能够抑制扬声器100由于过大输入而破损,能够减小对向扬声器100的输入信号设置的余量(富余量)。
另外,以上说明了第二磁铁110安装在筒管104上的方式,但第二磁铁110也可以安装在音圈105上。另外,第二磁铁110除了安装在筒管104及音圈105上以外,也可以安装在与音圈105一起振动的部分。
另外,以上说明了磁传感器120配置于在顶板109之上设置的台座130之上的方式,但磁传感器120只要是能够检测第二磁铁110的磁通的位置,则也可以配置在磁路或框架101等固定部侧的任意位置。
另外,以上说明了磁传感器120的位置是第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通的朝向正交的位置的方式。然而,由于磁传感器120只要能够检测合成磁通的朝向即可,因此第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通的朝向也可以不正交。只要是第一磁铁108的磁通的朝向与第二磁铁110的磁通的朝向不同的位置即可。
另外,以上说明了磁传感器120在与筒管104及音圈105的振动方向垂直相交的平面内检测第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通的合成磁通的朝向的方式。然而,磁传感器120检测第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通的合成磁通的朝向的平面可以不垂直于筒管104及音圈105的振动方向,只要与筒管104及音圈105的振动方向相交即可。这是因为,如果相交,则能够检测到伴随着筒管104及音圈105的振动的、第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通的合成磁通的朝向的变化。
另外,以上说明了磁传感器120检测第一磁铁108的磁通与第二磁铁110的磁通的合成磁通的朝向的方式。第一磁铁108被固定,第二磁铁110随着筒管104及音圈105的振动而移动。代替这样的第一磁铁108,也可以设置固定地配置在扬声器100内的磁铁作为第一磁铁使用,磁传感器120检测这样的第一磁铁的磁通与第二磁铁110的磁通的合成磁通的朝向。这是因为能够基于由磁传感器120检测出的合成磁通的朝向而高精度地检测音圈105的位移。另外,磁传感器120也可以检测这样固定地配置在扬声器100内的磁铁的磁通、第一磁铁108的磁通、第二磁铁110的磁通的合成磁通的朝向。
以上,对本发明的例示性的实施方式的扬声器进行了说明,但本发明并不限定于具体公开的实施方式,在不脱离权利要求书的范围内,能够进行各种变形和变更。
Claims (7)
1.一种扬声器,具备:
磁轭,用于形成磁路;
第一磁铁,被固定地配置;
音圈,配置在所述磁路的磁通所通过的间隙中;
振动板,与所述音圈连接,并与该音圈一起振动;
第二磁铁,设置在包括所述音圈及所述振动板在内的振动部;以及
磁传感器,设置在所述第一磁铁产生的第一磁通和所述第二磁铁产生的第二磁通双方的磁通通过的位置上,
所述第一磁通的朝向与所述第二磁通的朝向不同。
2.根据权利要求1所述的扬声器,其中,
所述第一磁铁是与所述磁轭形成所述磁路的磁铁。
3.根据权利要求1或2所述的扬声器,其中,
所述振动部包括卷绕有所述音圈的筒管,所述第二磁铁设置在所述筒管、所述音圈、所述振动板中的某一个上。
4.根据权利要求3所述的扬声器,其中,
供所述磁传感器设置的位置是所述筒管或所述音圈的外周侧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的扬声器,其中,
所述磁传感器检测在与所述振动部的振动方向交叉的平面内的所述第一磁通与所述第二磁通的合成磁通的朝向的变化。
6.根据权利要求5所述的扬声器,其中,
具有控制部,该控制部根据由所述磁传感器检测出的所述第一磁通与所述第二磁通的合成磁通的朝向的变化,来计算所述振动部的位移量。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的扬声器,其中,
在供所述磁传感器设置的位置,所述第一磁通的朝向与所述第二磁通的朝向正交。
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