CN117242791A

CN117242791A - 扬声器

Info

Publication number: CN117242791A
Application number: CN202280024239.5A
Authority: CN
Inventors: 户板大树
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2022-04-14
Publication date: 2023-12-15
Also published as: US20220312123A1; US11979728B2; JP2022149524A; EP4262234A1; WO2022203091A1

Abstract

本发明提供一种能够检测包括振动板的可动部的移动状态并进行反馈控制的扬声器。振动部包括振动板(3)和绕线管(6)，音圈(7)固定于绕线管(6)。检测部(20)具有可动磁铁(21)和磁传感器(22)，磁传感器(22)位于由绕线管(6)包围的空间内，可动磁铁(21)固定于绕线管(6)的外表面。由于磁传感器(22)位于绕线管(6)的内侧，因此即使可动磁铁(21)和缓冲部件(5)向后方较大地移动，可动磁铁(21)和缓冲部件(5)也不会与磁传感器(22)接触。

Description

扬声器

技术领域

本发明涉及能够通过磁传感器检测具有振动板和绕线管的振动部的动作的扬声器。

背景技术

音响装置中的以往的扬声器，仅仅进行直接接收从放大器输出的音频信号并再现声压的处理，扬声器自身不进行与音频信号相应的控制动作。因此，发声容易产生失真，容易产生音质的偏差。进而，在振动板的振幅过大时，振动板或缓冲器等有时也会破损。

为了解决上述问题，在专利文献1中记载了通过磁传感器检测振动板的动作来进行反馈控制的扬声器系统。

该扬声器系统为，作为磁传感器的霍尔元件支承于构成磁路部的板的与音圈对置的对置部，利用霍尔元件来检测磁路部的间隙内的有效磁通密度，该检测信号被放大并被反馈给功率放大器。当从功率放大器向音圈提供驱动电流从而绕线管与音圈一起振动时，间隙内的有效磁通密度根据流过音圈的电流和在音圈中产生的反电动势而变化。通过用霍尔元件检测该有效磁通密度的变化并反馈给功率放大器，校正提供给音圈的驱动电流的失真部分。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本特开昭57－184397号公报

发明内容

在专利文献1所记载的扬声器系统的反馈控制中，作为检测元件使用了比光学检测元件、线圈等小型的元件即霍尔元件，因此能够防止扬声器的尺寸变得过大，还能够防止功耗增大。但是，由于用霍尔元件对磁路部的间隙的有效磁通密度的变化进行检测的方式不能直接检测音圈、绕线管的动作，因此难以高精度地校正声音的失真、音质的偏差等。

另外，专利文献1的扬声器系统是在板的与音圈对置面上埋入霍尔元件的结构，因此霍尔元件的安装结构复杂，组装作业也效率低。另外，若将上述霍尔元件安装在板的图示上面，则不能充分地检测磁路部的间隙的有效磁通密度的变化，而且还会产生振动的振动板或支承该振动板的缓冲部件容易接触到霍尔元件的问题。

本发明解决上述现有的技术问题，目的在于提供一种能够高精度地检测振动部的振动的扬声器。

本发明的扬声器，设置有框架；支承于所述框架的振动部；驱动所述振动部的磁驱动部；以及检测所述振动部的动作的检测部，其特征在于，

所述振动部具有振动自如地支承于所述框架的振动板和固定于所述振动板的绕线管，所述磁驱动部具有固定于所述绕线管的音圈和形成横穿所述音圈的磁通的磁路部，

所述检测部具有固定于所述振动部的可动磁铁和检测从所述可动磁铁发出的磁通的磁传感器，所述磁传感器固定于由所述绕线管包围的空间内。

本发明的扬声器，例如在构成所述磁路部的中央轭铁的端面上固定有基座，在从所述端面离开的位置，在所述基座上固定有所述磁传感器。

另外，本发明的扬声器，在所述磁路部固定有相位塞，所述磁传感器在从所述磁路部离开的位置固定于所述相位塞。

或者，本发明的扬声器，在所述磁路部固定有高频扬声器，所述磁传感器在从所述磁路部离开的位置固定于所述高频扬声器。

本发明的扬声器优选的是，在构成所述磁路部的中央轭铁上形成有沿所述振动部的振动方向即前后方向贯通的孔，与所述磁传感器连接的布线电缆通过所述孔被引出到所述磁路部的外部。

另外，本发明的扬声器优选的是，从所述磁路部向所述磁传感器提供的磁通的朝向与从所述可动磁铁向所述磁传感器提供的磁通的朝向交叉，

通过所述磁传感器得到检测输出，该检测输出基于所述两个磁通的合成矢量的朝向的变化。

另外，在本发明的扬声器中，优选的是，所述可动磁铁设置于所述绕线管的外侧。

[发明的效果]

本发明的扬声器，利用磁传感器来检测来自设置于振动部的可动磁铁的磁通，因此能够直接检测振动部的动作。因此，能够进行对振动部的动作进行校正的高精度的反馈控制。另外，通过利用磁传感器得到基于来自磁路部的驱动用磁通和来自可动磁铁的可动磁通的合成矢量的磁场变化的检测输出，由此能够不受从磁路部产生的驱动用磁通的强弱的影响，而高精度地检测振动部的动作。

另外，通过将磁传感器配置在由绕线管包围的空间内，能够不受在绕线管的外侧前后振动的缓冲部件等的影响地配置磁传感器，能够确保磁传感器的配置的自由度。例如，能够将磁传感器配置在从磁路部离开的位置，使其与可动磁铁的距离接近。另外，通过将磁传感器离开磁路部而配置，可动磁铁也能够配置在离开音圈的位置，在将可动磁铁配置在绕线管的外侧的情况下，也容易防止在振动部振动时可动磁铁接触磁路部。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的扬声器的半剖视立体图。

图2是第一实施方式的扬声器的半剖视图。

图3是本发明的第二实施方式的扬声器的半剖视图。

图4是本发明的第三实施方式的扬声器的半剖视图。

具体实施方式

图1和图2所示的本发明的第一实施方式的扬声器1的Z1－Z2方向为前后方向，Z1方向为前方，为发声方向，Z2方向为后方。图1和图2中示出了沿前后方向(Z1－Z2方向)延伸的中心轴O。扬声器1的主要部分是以中心轴O为中心的大致旋转对称的结构。图1中示出了在与中心轴O正交的平面中相互正交的X轴和Y轴。X轴与由磁路部10形成的驱动用磁通F1中的要由磁传感器22检测的磁场H1的朝向一致。Y轴与由可动磁铁21形成的可动磁通F2中的要由磁传感器22检测的磁场H2的朝向一致。

图1和图2所示的扬声器1具有框架2。框架2由非磁性材料或磁性材料形成，是朝向前方(Z1方向)直径逐渐扩大的锥形状。磁路部10通过粘接或螺钉固定等方法固定于框架2的后部。磁路部10具有以中心轴O为中心的环状的驱动用磁铁11、与驱动用磁铁11的前方接合的环状的对置轭铁12、与驱动用磁铁11的后方接合的后方轭铁13。在后方轭铁13上一体地形成有中央轭铁14。中央轭铁14位于驱动用磁铁11和对置轭铁12的内侧，从后方轭铁13向前方(Z1方向)隆起而形成。另外，中央轭铁14也可以与后方轭铁13分体形成，后方轭铁13与中央轭铁14接合。在中央轭铁14上形成有朝向前后方向(Z1－Z2方向)贯通的孔15。对置轭铁12、后方轭铁13以及中央轭铁14由磁性材料即磁性金属材料形成。

中央轭铁14为圆柱状，在其外周面与对置轭铁12的内周面之间，沿着以中心轴O为中心的圆周形成有磁隙G。在磁路部10中，从驱动用磁铁11发出的驱动用磁通F1从对置轭铁12横穿磁隙G而围绕中央轭铁14和后方轭铁13。

在框架2的前方部分的内侧设置有振动板3。振动板3是圆锥状的所谓圆锥(cone)形状。框架2的前端周围部2a和振动板3的外周端3a通过可弹性变形的边缘部件4接合。边缘部件4和前端周围部2a以及边缘部件4和外周端3a用粘接剂固定。在框架2的中腹部的内表面形成有内周固定部2b，截面为波纹形状的可弹性变形的缓冲部件5的外周部5a通过粘接剂固定于内周固定部2b。

在框架2的内部设置有绕线管6。绕线管6是以中心轴O为中心的圆筒形状。振动板3的内周端3b通过粘接剂固定于绕线管6的外周面上，缓冲部件5的内周部5b也通过粘接剂固定于绕线管6的外周面上。在振动板3的中心部设置有向前方隆起的圆顶形状的盖8。盖8覆盖绕线管6的前方的开口部，盖8的周缘部8a通过粘接剂固定于振动板3的前表面。

在绕线管6的后端部，在其外周面设置有音圈7。构成音圈7的包覆导线在绕线管6的外周面以规定的匝数卷绕。音圈7位于磁路部10的磁隙G内。由磁路部10和音圈7构成磁驱动部。

振动板3和绕线管6通过边缘部件4和缓冲部件5的弹性变形而在前后方向(Z1－Z2方向)上振动自如地被支承。振动板3和盖8以及绕线管6和音圈7构成在框架2内沿前后方向振动的振动部。

在扬声器1中设置有检测可动部的振动的检测部(振动检测部)20。检测部20由可动磁铁21和磁传感器22构成。可动磁铁21在绕线管6的外周面设置于缓冲部件5的内周部5b的粘接部位的后方。可动磁铁21粘接固定于绕线管6的外周面上。磁传感器22设置于绕线管6的内侧的空间内。基座23粘接固定于中央轭铁14的前端面14a上。基座23是由合成树脂等非磁性材料形成的块状或板状。在该基座23上固定有布线基板24，在布线基板24上安装有磁传感器22。布线基板24构成基座的一部分，通过这些基座，磁传感器22配置在从中央轭铁14的前端面14a向前方离开的位置。在布线基板24上连接有与磁传感器22导通的布线电缆25。布线电缆25在中央轭铁14的孔15的内部通过，并被引出到磁路部10的后方的外部。

图1和图2表示用与包括中心轴O的X－Z平面平行的切断面切断扬声器1的截面。可动磁铁21的中心和磁传感器22的中心位于包括中心轴O的相同的截面内。其结果，由磁路部10形成的驱动用磁通F1沿半径方向(X方向)作用于磁传感器22。如图1所示，可动磁铁21的被磁化的端面21a朝向绕线管6的切线方向(与Y方向平行的方向)，两个端面21a被磁化成彼此相反的极性。其结果，由可动磁铁21生成的可动磁通F2相对于磁传感器22作用于绕线管6的大致切线方向(与Y方向平行的方向)。

磁传感器22在与中心轴O正交且在磁传感器22的中心通过的平面(与X－Y平面平行的平面)中，能够检测作为矢量的磁场的朝向的变化。由磁路部10生成的驱动用磁通F1沿半径方向(X方向)作用于磁传感器22。在图1中，用H1表示基于驱动用磁通F1作用于磁传感器22的矢量即磁场。由可动磁铁21生成的可动磁通F2沿Y方向作用于磁传感器22。在图1中，用H2表示基于可动磁通F2作用于磁传感器22的矢量即磁场。磁传感器22检测磁场H1和磁场H2的合成矢量即检测磁场Hd的朝向。由于磁传感器22与磁路部10的相对位置不变化，因此作用于磁传感器22的磁场H1的强度不变化。与此相对，随着可动部的前后方向(Z1－Z2方向)的振动，由磁传感器22检测的磁场H2的强度变化。因此，作为合成矢量的检测磁场Hd的朝向(与中心轴O正交的平面内的角度)θ根据可动部的振动而变化。

磁传感器22具有至少一个磁阻效应元件。磁阻效应元件是具有固定磁性层和自由磁性层的GMR元件或TMR元件。固定磁性层的磁化朝向被固定，自由磁性层的磁场朝向追随检测磁场Hd的朝向的变化，电阻值根据固定磁性层的固定磁场与自由磁性层的磁化的相对角度的变化而变化。或者，作为磁传感器22，通过将两个霍尔元件以使检测方向在与中心轴O正交的平面内交叉、优选正交的方式配置，也能够对检测磁场Hd的朝向θ的变化进行检测。在这种情况下，通过用一个霍尔元件检测磁场H1的强度，并用另一个霍尔元件检测磁场H2的强度，能够得到检测输出，该检测输出基于检测磁场Hd的矢量的朝向的变化。

接着，说明扬声器1的发声动作。

在发声动作中，基于从音频放大器输出的音频信号向音圈7提供驱动电流。由于从磁路部10发出的驱动用磁通F1横穿音圈7，因此通过由驱动用磁通F1和驱动电流激励的电磁力，包括绕线管6和振动板3在内的振动部在前后方向上振动，产生与驱动电流的频率对应的声压，向前方发出声音。

在与扬声器1连接的控制部中，基于来自磁传感器22的检测输出进行反馈控制。通过用磁性传感器22对检测磁场Hd的朝向θ的变化进行检测，控制部能够知道包括振动板3的振动部的前后方向的位置及其变化。例如，在控制部中，运算出因施加音频信号而设想的振动部的前后方向的理想位置及其变化与根据磁传感器22的检测输出而判定的振动部的实际位置及其变化之间的偏差量，如果偏差量超过阈值，则生成校正偏差量的校正信号(偏差信号)。在提供给音圈7的驱动信号(声音电流)上叠加所述校正信号，通过该反馈控制，校正由扬声器1产生的发声的失真、声音偏差等，进而能够防止振动板3在前后方向上过度振动。

磁传感器22根据从来自磁路部10的驱动用磁通F1和来自可动磁铁21的可动磁通F2双方得到的检测磁场Hd的矢量的角度变化，检测振动部的位置。即，由于使用来自磁路部10的驱动用磁通F1得到检测输出，因此驱动用磁通F1不会妨碍可动部的位置检测，驱动磁通F1也不会成为噪声的原因，能够始终高精度地进行高灵敏度的反馈控制。

在图1和图2所示的第一实施方式的扬声器1中，磁传感器22位于由绕线管6包围的空间内。因此，能够自由地设定磁传感器22的前后方向(Z1－Z2方向)的位置为最佳。例如，通过设置基座23(布线基板24也是实质上的基座)，能够将磁传感器22配置在从中央轭铁14的前端面14a向前方离开的位置，能够缩短磁传感器22与可动磁铁21的前后方向的距离。通过缩短该距离，容易用磁传感器22检测从可动磁铁21发出的可动磁通F2，能够高灵敏度地检测可动部的振动。另外，若将磁传感器22从中央轭铁14的前端面14a向前方离开配置，则可动磁铁21也能够从磁路部10向前方(Z1方向)离开配置。因此，即使可动部的振幅在前后变大，可动磁铁21也不易接触磁路部10。

另外，若磁传感器22位于由绕线管6包围的空间内，且可动磁铁21位于绕线管6的外表面，则振动部的振幅变大，即使可动磁铁21和缓冲部件5大幅度后退到图2中(m)所示的位置，也能够防止可动磁铁21、缓冲部件5与磁传感器22接触。

由此，能够增大包括振动板3的振动部的前后方向的振幅，能够提高发声输出。

图3表示本发明的第二实施方式的扬声器101。

在扬声器101中设置有多个磁传感器。作为实施方式，设置有两个磁传感器22、32。两个磁传感器22、32的中心及可动磁铁21的中心位于包括中心轴O的相同截面内。磁传感器22和磁传感器32在前后方向(Z1－Z2方向)上隔开间隔地支承于基座23，并且配置在比中央轭铁14的前端面14a更向前方离开的位置。

在图3所示的扬声器101中，前后隔开距离而配置的两个磁传感器22、32分别能够检测来自可动磁铁21的可动磁通F2，因此能够扩大可动部的前后方向的检测范围。由于磁传感器检测图1所示的合成矢量的检测磁场Hd的朝向θ的变化，因此当可动磁铁21从磁传感器向前方较大地离开而磁场H2变得微小时，表示检测磁场Hd的朝向的角度θ大致成为零，不能检测进一步向前方移动的可动磁铁21的位置。另外，若可动磁铁21比磁传感器更向后方(Z2方向)移动，则磁场H2的朝向反转，因此不能进行基于磁传感器22的角度θ的检测。因此，通过一个磁传感器检测可动磁铁21在前后方向上的位置的范围存在界限。但是，通过如图3所示那样，将多个磁传感器22、32在前后方向上分开配置，能够确保可动部的前后方向的检测范围较宽。

图4中示出了本发明的第三实施方式的扬声器201。

该扬声器201在磁路部的中央轭铁14的前方固定有相位塞41。在相位塞41上固定有布线基板24，在布线基板24上安装有磁传感器22。在该实施方式中，即使不使用布线基板24以外的基座23，也能够在由绕线管6包围的空间内，将磁传感器22配置在从中央轭铁14的前端部14a向前方离开的位置。另外，也可以代替相位塞41，而在中央轭铁14的前方固定输出高频带声音的高频扬声器，在高频扬声器上固定磁传感器22。

在图4所示的扬声器201中，也能够设置多个磁传感器22、32，另外，也能够设置多个可动磁铁21。

[附图标记说明]

1，101，201扬声器

2框架

3振动板

6绕线管

7音圈

10磁路部

14中央轭铁

15孔

20检测部

21可动磁铁

22，32磁传感器

25布线电缆

41相位塞(phase plug)

F1驱动用磁通

F2可动磁通

H1，H2磁场

Hd检测磁场

O中心轴

Claims

1.一种扬声器，设置有：框架；支承于所述框架的振动部；驱动所述振动部的磁驱动部；以及检测所述振动部的动作的检测部，

其特征在于，

2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，

在构成所述磁路部的中央轭铁的端面固定有基座，所述磁传感器在离开所述端面的位置固定于所述基座上。

3.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，

在构成所述磁路部的中央轭铁的端面固定有相位塞，所述磁传感器在离开所述端面的位置固定于所述相位塞。

4.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，

在构成所述磁路部的中央轭铁的端面固定有高频扬声器，所述磁传感器在离开所述端面的位置固定于所述高频扬声器。

5.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，

在构成所述磁路部的中央轭铁上形成有沿所述振动部的振动方向贯通的孔，与所述磁传感器连接的布线电缆通过所述孔并被引出到所述磁路部的外部。

6.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，

从所述磁路部向所述磁传感器提供的驱动用磁通的朝向与从所述可动磁铁向所述磁传感器提供的可动磁通的朝向交叉，

通过所述磁传感器得到检测输出，该检测输出基于所述驱动用磁通与所述可动磁通的合成矢量的朝向的变化。

7.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，

所述可动磁铁设置于所述绕线管的外侧。

8.一种扬声器，设置有：框架；支承于所述框架的振动部；驱动所述振动部的磁驱动部；以及检测所述振动部的动作的检测部，

其特征在于，

所述检测部具有固定于所述振动部的可动磁铁和检测从所述可动磁铁发出的磁通的磁传感器，所述磁传感器固定于由所述绕线管包围的空间内，

从所述磁路部向所述磁传感器提供的驱动用磁通的朝向与从所述可动磁铁向所述磁传感器提供的可动磁通的朝向交叉，通过所述磁传感器得到检测输出，该检测输出基于所述驱动用磁通与所述可动磁通的合成矢量的朝向的变化。

9.根据权利要求8所述的扬声器，其特征在于，

10.根据权利要求8所述的扬声器，其特征在于，

11.根据权利要求8所述的扬声器，其特征在于，

12.根据权利要求8所述的扬声器，其特征在于，

13.根据权利要求8所述的扬声器，其特征在于，

所述可动磁铁设置于所述绕线管的外侧。