CN117376785A - 一种扬声器和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种扬声器和电子设备，涉及声学技术领域，以解决扬声器系统刚度较大的技术问题。本申请提供的扬声器包括壳体，位于壳体内的振膜、磁体组件和电磁组件；振膜包括固定区和振动区，固定区与壳体固定连接，振动区用于被激发产生振动发声；磁体组件和电磁组件通过磁力相互吸引，磁体组件固定在振动区，电磁组件固定在壳体内；当振膜的振动区位于初始位置时，磁体组件和电磁组件对振动区的作用力为零；在振动区振动的过程中，磁体组件和电磁组件对振动区的作用力与振动区的振动位移方向相同。本申请实施例提供的扬声器中，电磁组件可以与磁体组件依靠磁场力相互作用，为扬声器组件提供负刚度，从而降低扬声器组件的系统刚度。
Description
技术领域
本申请涉及声学技术领域，尤其涉及一种扬声器和电子设备。
背景技术
扬声器是一种把电信号转变为声信号的换能器件，被广泛的应用在多种不同类型的电子设备中。例如，扬声器可以被应用在笔记本电脑、手机或耳机等电子设备中。扬声器性能的优劣对音质的影响较大，也影响着用户的听觉感受。用于评价扬声器的音质的参数有很多。例如，谐振频率和低频灵敏度。扬声器主要依靠振膜的振动推动空气振动而产生声音，振膜的刚度较大时，会增加扬声器的系统刚度，导致扬声器的谐振频率较高，低频灵敏度较差。另外，随着电子设备的小型化设计，扬声器的体积也在不断的减小。当扬声器的体积变小后，也会增加扬声器的系统刚度。因此，如何降低扬声器的系统刚度成为了亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种能够实现较小系统刚度的扬声器和电子设备。
第一方面，本申请提供了一种扬声器，可以包括壳体、振膜、磁体组件和电磁组件。壳体具有容纳腔，振膜设置在容纳腔内，并且将容纳腔分隔为前腔和后腔两个腔体。其中，振膜包括固定区和振动区，固定区与壳体固定连接，振动区用于被激发产生振动从而推动周围空气发声。振动区通过折耳与固定区连接，振动区被激发产生振动位移时，折耳能够提供弹性恢复力，驱使振动区恢复至初始位置，振动区的初始位置即振动区的振动位移为零的位置。磁体组件和电磁组件通过磁力相互吸引，磁体组件固定在振动区，电磁组件固定在壳体内。当振膜的振动区位于初始位置(即振动位移为零)时，磁体组件和电磁组件对振动区的作用力为零。在振动区振动的过程中(即振动位移不为零时)，磁体组件和电磁组件对振动区的作用力与振动区的振动位移方向相同。其中，振动区的振动位移方向为振动区的初始位置指向振动区的振动位置的方向。其中，振动区的振动位置可以理解为，振动区振动时，振动区在某一时刻所处的位置。例如振动区振动至偏离初始位置向上的位置。上述提到的磁体组件和电磁组件对振动区的作用力不包括用于驱动振动区振动发声的作用力。或者可以理解的是，该作用力中不包括电磁组件中通入的交变电流时所产生的力。
本申请实施例提供的扬声器中，电磁组件可以与磁体组件依靠磁场力相互作用，为扬声器组件提供负刚度，从而降低扬声器组件的系统刚度。另外，电磁组件中通入交变电流后，电磁组件可以与磁体组件依靠磁场力相互作用，可以激发振膜的振动区振动进行发声。另外，在实际应用中，由于电磁组件固定在壳体，因此，电磁组件产生的热量可以有效的传递至壳体中，有助于提升电磁组件的散热效果。
在一种示例中，磁体组件可以为永磁体。具体的，可以包括一整块永磁体，也可以包括至少两块永磁体。
例如，磁体组件可以是环形的永磁体，磁体组件的极向与磁体组件的径向可以一致。从而有助于提升磁体组件与电磁组件之间的磁力的稳定性。
当然，在其他的示例中，磁体组件的形状也可以是条形、圆片形或椭圆环形等，在此不作赘述。
在一种示例中，电磁组件可以包括线圈和磁芯，磁芯可以位于线圈的磁回路中，用于增强或引导线圈所产生的磁场，以保证电磁组件和磁体组件之间的作用力。
在实际应用中，振动区位于初始位置时，磁体组件和磁芯之间的磁力总和可以为零。即当电磁组件未通电时，磁体组件与电磁组件中的磁芯之间的磁力总和可以为零。
或者，在线圈中可以通有矫正电流，振动区位于初始位置时，电磁组件和磁体组件之间的磁力总和为零。例如，扬声器中的一些部件可能存在制作精度误差或者装配误差，导致振动区的振动位移为零时，磁体组件和磁芯对振膜产生的合力不为零，从而会使折耳产生弹性形变。当振膜被激发产生振动时，在第一振动位移方向和第二振动位移方向会出现受力不平衡的问题，影响扬声器的音质表现。因此，可以在电磁组件中通入矫正电流。当电磁组件中通入矫正电流后，能够产生矫正磁场，以使振动区的振动位移为零时，折耳不会产生弹性形变。
在具体应用时，扬声器还可以包括控制电路，控制电路可以与电磁组件信号连接，用于对电磁组件的电流进行有效控制。需要说明的是，该电流可以是矫正电流，也可以是用于使振膜振动发声的交变电流，或者，也可以是矫正电流与交变电流的叠加。
在一种示例中，线圈可以包括第一线圈和第二线圈，磁芯可以包括第一磁芯和第二磁芯，第一磁芯可以位于第一线圈的磁回路中，第二磁芯可以位于第二线圈的磁回路中。
在具体设置时，第一线圈和第一磁芯位于振动区的第一振动位移方向上，第二线圈和第二磁芯位于振动区的第二振动位移方向上，其中，第一振动位移方向与第二振动位移方向相反。
在一种示例中，第一磁芯可以包括第一内芯和第一外芯，第一内芯可以位于第一线圈的内环，第一外芯可以位于第一线圈的外环，以使第一磁芯能够有效的增强或引导第一线圈所产生的磁场。
在一种示例中，第二磁芯可以包括第二内芯和第二外芯，第二内芯可以位于第二线圈的内环，第二外芯可以位于第二线圈的外环，以使第二磁芯能够有效的增强或引导第二线圈所产生的磁场。
在具体实施时，线圈和磁芯可以位于同一个平面，且该平面平行于振膜，从而可以有效降低线圈和磁芯在振动的振动区的振动位移方向上的空间占用量(即高度尺寸)，有助于减小整个扬声器的高度尺寸。
或者，在一种示例中，磁体组件可以固定于振动区，电磁组件可以固定于壳体。磁芯可以包括第一磁芯和第二磁芯，线圈可以包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈。
其中，第一磁芯可以为U形，第一线圈和第二线圈分别绕设在第一磁芯的相对的两个悬臂。第二磁芯可以为U形，第三线圈和第四线圈分别绕设在第二磁芯的相对的两个悬臂。第一磁芯位于振膜的第一侧边，第二磁芯位于振膜的第二侧边。其中，第一侧边和第二侧边相背离，且第一磁芯和第二磁芯的U形口相向设置，从而有助于降低扬声器的高度尺寸。
在具体设置时，第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈在振膜所在平面的投影与振膜不交叠，从而有助于保证振膜的最大振动位移，另外，也有助于有效降低扬声器的高度尺寸。
或者，在一种示例中，磁体组件和电磁组件的位置也可以互换。
例如，在本申请提供的另一种扬声器中，可以包括壳体、振膜、磁体组件和电磁组件。壳体具有容纳腔，振膜设置在容纳腔内，并且将容纳腔分隔为前腔和后腔两个腔体。其中，振膜包括固定区和振动区，固定区与壳体固定连接，振动区用于被激发产生振动从而推动周围空气发声。振动区通过折耳与固定区连接，振动区被激发产生振动位移时，折耳能够提供弹性恢复力，驱使振动区恢复至初始位置，振动区的初始位置即振动区的振动位移为零的位置。磁体组件和电磁组件通过磁力相互吸引，电磁组件固定在振动区，磁体组件固定在壳体内。当振膜的振动区位于初始位置(即振动位移为零)时，磁体组件和电磁组件对振动区的作用力为零。在振动区振动的过程中(即振动位移不为零时)，磁体组件和电磁组件对振动区的作用力与振动区的振动位移方向相同。其中，振动区的振动位移方向为振动区的初始位置指向振动区的振动位置的方向。其中，振动区的振动位置可以理解为，振动区振动时，振动区在某一时刻所处的位置。例如振动区振动至偏离初始位置向上的位置。上述提到的磁体组件和电磁组件对振动区的作用力不包括用于驱动振动区振动发声的作用力。或者可以理解的是，该作用力中不包括电磁组件中通入的交变电流时所产生的力。
本申请实施例提供的扬声器中，电磁组件可以与磁体组件依靠磁场力相互作用，为扬声器组件提供负刚度，从而降低扬声器组件的系统刚度。另外，电磁组件中通入交变电流后，电磁组件可以与磁体组件依靠磁场力相互作用，可以激发振膜的振动区振动进行发声。
在一种示例中，磁体组件可以为永磁体。具体的，可以包括一整块永磁体，也可以包括至少两块永磁体。
例如，磁体组件可以是环形的永磁体，磁体组件的极向与磁体组件的径向可以一致。从而有助于提升磁体组件与电磁组件之间的磁力的稳定性。
当然，在其他的示例中，磁体组件的形状也可以是条形、圆片形或椭圆环形等，在此不作赘述。
在一种示例中，电磁组件可以包括线圈和磁芯，磁芯可以位于线圈的磁回路中，用于增强或引导线圈所产生的磁场，以保证电磁组件和磁体组件之间的作用力。
在实际应用中，振动区位于初始位置时，磁体组件和磁芯之间的磁力总和可以为零。即当电磁组件未通电时，磁体组件与电磁组件中的磁芯之间的磁力总和可以为零。
或者，在线圈中可以通有矫正电流，振动区位于初始位置时，电磁组件和磁体组件之间的磁力总和为零。例如，扬声器中的一些部件可能存在制作精度误差或者装配误差，导致振动区的振动位移为零时，磁体组件和磁芯对振膜产生的合力不为零，从而会使折耳产生弹性形变。当振膜被激发产生振动时，在第一振动位移方向和第二振动位移方向会出现受力不平衡的问题，影响扬声器的音质表现。因此，可以在电磁组件中通入矫正电流。当电磁组件中通入矫正电流后，能够产生矫正磁场，以使振动区的振动位移为零时，折耳不会产生弹性形变。
在具体应用时，扬声器还可以包括控制电路，控制电路可以与电磁组件信号连接，用于对电磁组件的电流进行有效控制。需要说明的是，该电流可以是矫正电流，也可以是用于使振膜振动发声的交变电流，或者，也可以是矫正电流与交变电流的叠加。
在一种示例中，磁体组件可以包括第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体位于振动区的第一振动位移方向上，第二永磁体位于振动区的第二振动位移方向上。其中，第一振动位移方向与第二振动位移方向相反。
在具体实施时，线圈和磁芯可以位于同一个平面，且该平面平行于振膜，从而可以有效降低线圈和磁芯在振动的振动区的振动位移方向上的空间占用量(即高度尺寸)，有助于减小整个扬声器的高度尺寸。
在具体设置时，可以根据不同需求对磁体组件和电磁组件的设置位置进行适应性调整，具有较好的灵活性。
第二方面，本申请还提供了一种电子设备，可以包括控制器和上述任一种扬声器，控制器可以与扬声器中的电磁组件信号连接，而可以对通入电磁组件的电流进行有效控制。
其中，电子设备可以是手机、平板电脑、音箱或耳机等，本申请对电子设备的具体类型不作限制。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种手机的立体结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种音频信号的处理过程示意图；
图3为一种常规的动圈式扬声器的部分结构的截面图；
图4为本申请实施例提供的一种扬声器的立体结构示意图；
图5为图4中沿A面的剖面结构示意图；
图6为本申请实施例提供的一种扬声器的频响数据图；
图7为本申请实施例提供的一种扬声器的分解结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种电磁组件和磁体组件对振动区的作用力随振动区的振动位移变化的数据图；
图9为本申请实施例提供的一种电磁组件和磁体组件的负刚度随振动区的振动位移变化的数据图；
图10为本申请实施例提供的一种振动区的受力随振动位移变化的数据图；
图11为本申请实施例提供的一种电磁组件在不同输入功率下，振动区受到的电磁组件和磁体组件的作用力随振动区的振动位移变化的数据图；
图12为本申请实施例提供的一种扬声器的剖面结构示意图；
图13为本申请实施例提供的一种磁体组件的平面结构示意图；
图14为本申请实施例提供的另一种扬声器的剖面结构示意图；
图15为本申请实施例提供的另一种扬声器的分解结构示意图；
图16为本申请实施例提供的一种扬声器的部分结构的立体结构示意图；
图17为本申请实施例提供的振动区受到的电磁组件和磁体组件的作用力随振动区的振动位移变化的数据图；
图18为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。
为了方便理解本申请实施例提供的扬声器，下面首先介绍一下其应用场景。
如图1所示，示出了一种手机的立体结构示意图。扬声器可以应用在手机中，具体来说，扬声器可以设置在手机的顶部，或者手机的底端等位置。当然，在实际应用中，扬声器也可以应用在平板电脑、音响、耳机或电视等电子设备中，本申请对扬声器的具体应用场景不作限制。
扬声器是一种电-声换能器件，能够将电信号转化为声信号进行播放。
如图2所示，示出了一种音频信号的处理过程。
模拟信号(如人声或自然界的声波)可以通过输入设备(如麦克风)进行录制，并通过声卡1将模拟信号转换为电信号，最后可以将电信号作为音频文件储存至存储设备中。
进一步的，电信号可以通过声卡2转换为模拟信号，并通过输出设备(如扬声器)转化为模拟信号进行播放。
在实际应用中，从驱动力的不同进行区分时，扬声器可以分为动圈式、动铁式、压电式和静电式等类型。但是，不同类型的扬声器的发声原理均是通过振膜振动推动附近空气振动而产生声音。
如图3所示，示出了一种常规的动圈式扬声器01的部分结构的截面图。扬声器01可以包括振膜011、线圈012和永磁体013。振膜011具有折耳014，折耳014将振膜分隔为用于固定的边缘区域015和用于振动的中间区域016。振膜011的边缘区域015通常与扬声器01的外壳(图3中未示出)固定连接，线圈012固定在中间区域016的表面。线圈012位于用永磁体013的磁隙017，当线圈012中通交变电流时，在洛伦兹力的作用下，线圈012带动振膜011的中间区域016进行振动，从而发出声音。
对振膜011进行受力分析，可求出其振动方程如下：
在扬声器01中，振膜011的中间区域016等振动的部件可以称为振动系统，折耳014、边缘区域015等可以称为支撑系统。在振动系统中，参与振动部分的重量、由声辐射反射作用产生的等效声质量统称为扬声器01的振动重量Mms。当振膜011的中间区域016产生振动，并偏离初始位置(或振动位移不为零时的位置)时，折耳014等支撑系统会对中间区域016产生弹性恢复力。该弹性恢复力随中间区域016振动位移的变化而变化，可以得到扬声器01的系统刚度Kms。振动质量Mms和系统刚度Kms决定着扬声器01的振动系统的一阶谐振频率，该一阶谐振频率fs定义为：
从上式可知，更小的系统刚度Kms和更大的振动质量Mms有助于降低一阶谐振频率fs，能够使扬声器01得到更高的低频输出性能。
其中，扬声器01的系统刚度Kms主要包括两方面。一方面是扬声器的后腔的大小，即空气刚度Kb。通常情况下，后腔越大空气刚度Kb越低，相反的，后腔越小空气刚度Kb越高。另一方面是折耳014或其他支撑系统的刚度Ks，这与折耳014的材料的杨氏模量、厚度以及结构设计有关。
由于Kms＝Kb+Ks，因此，当扬声器01的后腔越大时，越有助于降低系统刚度Kms。但是，随着电子设备的小型化，扬声器01的体积也变得越来越小，因此，后腔的也就越小，空气刚度Kb很难再降低。对于支撑系统的刚度Ks，因为材料技术约束，再降低就会带来一系列可靠性问题和非线性问题。因此，基于目前的材料技术，难以在支撑系统的刚度Ks上作进一步优化。
由于当振膜011的中间区域016产生振动，并偏离初始位置时，折耳014等支撑系统会对中间区域016产生弹性恢复力，并且该弹性恢复力随中间区域016振动位移的变化而变化。因此，理论上通过引入一个与该恢复力抵消的力，便可以降低系统刚度Kms，从而降低一阶谐振频率fs。
因此，对振膜011进行受力分析，可求出其振动方程如下：
通过对比式(1)和式(3)可知，在式(3)中引入了与恢复力相抵消的力Fmag(x)。
由：
Fmag(x)＝Kb(x)x (4)
通过式(3)和式(4)可以推导得出：
K＝Kms(x)x-Kb(x) (6)
其中，K表示新的系统刚度，Kb表示引入的负刚度。
在本申请提供的扬声器中，通过引入能产生负刚度的机构，可以有效降低扬声器的系统刚度，从而有利于降低扬声器的谐振频率、提升低频灵敏度等。
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和具体实施例对本申请作进一步地详细描述。
以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”和“该”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”是指一个、两个或两个以上。
在本说明书中描述的参考“一个实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施方式中”、“在另外的实施方式中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
如图4和图5所示，在本申请提供的一种示例中，扬声器10可以包括壳体11、振膜12、磁体组件13和电磁组件14；磁体组件13和电磁组件14可以理解为引入的能产生负刚度的机构。另外，磁体组件13和电磁组件14之间相互作用的磁场还能激发振膜12振动而发声。具体来说，壳体11具有容纳腔100，振膜12设置在容纳腔100内，并且将容纳腔100分隔为前腔101和后腔102两个腔体。其中，振膜12包括固定区121和振动区122，固定区121与壳体11固定连接，振动区122用于被激发产生振动从而推动周围空气发声。振动区122通过折耳123与固定区121连接，振动区122被激发产生振动位移时，折耳123能够提供弹性恢复力，驱使振动区122恢复至初始位置，振动区122的初始位置即振动区122的振动位移为零的位置。磁体组件13和电磁组件14通过磁力相互吸引，磁体组件13固定在振动区122，电磁组件14固定在壳体11内。当振膜12的振动区122位于初始位置(即振动位移为零)时，磁体组件13和电磁组件14对振动区122的作用力为零。在振动区122振动的过程中(即振动位移不为零时)，磁体组件13和电磁组件14对振动区122的作用力与振动区122的振动位移方向相同。其中，振动区122的振动位移方向为振动区122的初始位置指向振动区122的振动位置的方向。振动区的振动位置可以理解为，振动区振动时，振动区在某一时刻所处的位置。例如振动区振动至偏离初始位置向上的位置。
例如，当振膜12被激发产生振动时，振动区122可以向第一振动位移方向或第二振动位移方向产生振动位移。当振动区122的振动位移为零时，折耳123没有产生弹性形变，因此，折耳123不会对振动区122产生恢复力。另外，电磁组件14对磁体组件13产生的磁力为零，因此，电磁组件14和磁体组件13对振动区122所产生的外力为零。当振动区122存在沿第一振动位移方向的位移后，折耳123会对振动区122产生沿第二振动位移方向的恢复力，驱使振动区122恢复至振动位移为零的位置。同时，电磁组件14对磁体组件13产生沿第一振动位移方向的磁力，驱使振动区122向第一振动位移方向产生位移，从而能够抵消一部分折耳123所产生的恢复力，从而能够降低扬声器10的系统刚度。或者可以理解的是，振膜12的振动区122在振动的过程中，所受到的电磁组件14和磁体组件13的合力方向始终与振动区122离开初始位置的方向相同，或者，所受到的电磁组件14和磁体组件13的合力方向始终与振动区122朝向初始位置的方向相反，该合力能够抵消一部分折耳123所产生的恢复力，从而能够降低扬声器10的系统刚度。
在实际应用中，电磁组件14可以被通入交变电流，以使电磁组件14产生交变磁场，磁体组件13的磁场与电磁组件14产生的交变磁场相互作用，使振动区122被激发产生振动。即本申请实施例提供的扬声器10中，电磁组件14可以与磁体组件13依靠磁场力相互作用，为扬声器10组件提供负刚度，从而降低扬声器10组件的系统刚度。另外，电磁组件14中通入交变电流后，电磁组件14可以与磁体组件13依靠磁场力相互作用，可以激发振膜12的振动区122振动进行发声。另外，在实际应用中，由于电磁组件14与壳体11固定，因此，电磁组件14产生的热量可以有效的传递至壳体11中，有助于提升电磁组件14的散热效果。
如图6所示，本申请实施例还提供了不同扬声器频响对比图。
图6中，横坐标为频率，单位为Hz；纵坐标为声压值，单位为dB。实线表示常规的扬声器的频响曲线，虚线表示本申请实施例提供的扬声器的频响曲线。通过对比可以明显看出，本申请实施例提供的扬声器的谐振频率更低，并且低频灵敏度更好。
另外，需要说明的是，磁体组件13和电磁组件14相互磁吸指的是：电磁组件14中通入直流电或交流电时，磁体组件13与电磁组件14之间均存在相互磁吸的作用力；或者，电磁组件14中未通入电流或通入交流电时，磁体组件13与电磁组件14之间均存在相互磁吸的作用力。具体来说，当未通入电流或者通入直流电时，磁体组件13与电磁组件14本身即可产生磁吸力；当通入交流电的时候，除了产生上述磁吸力外，还能够产生使振膜12振动的力，从而产生声音。例如，磁体组件13可以为永磁体，电磁组件14中可以包括线圈和磁芯。磁芯能够被永磁体吸附，因此，在线圈中未通入电流时，永磁体与磁芯之间存在磁吸力。当线圈中通入电流后会产生与磁体组件13相吸的磁场，磁芯可以位于线圈的磁回路中，用于增强或引导磁场。其中，线圈的磁回路可以理解为线圈所产生的磁场中磁感线较为密集的区域。磁芯具有较好的磁导率，可增加线圈的磁感应强度和磁通量密度，以使电磁组件14能产生较大的磁力。在实际应用中，磁芯可以是由多种氧化铁混合物烧结而成，本申请对磁芯的具体材质不作限制。
在具体应用时，扬声器10的结构类型可以是多样的。
如图4和图5所示，在对壳体11进行设置时，壳体11的外形大致为矩形块状。具体的，壳体11可以包括相互扣合的上盖111和下盖112。其中，振膜12固定在上盖111和下盖112之间。具体的，上盖111的边缘、下盖112的边缘以及振膜12的固定区121的形状轮廓大致相同，当上盖111和下盖112固定连接后，固定区121被夹紧固定在上盖111和下盖112之间。上盖111的侧壁具有缺口1111，下盖112的侧壁具有缺口1121。在实际应用中，缺口1111可以作为扬声器10的出声孔，缺口1121可以作为后腔的透气孔。可以理解的是，在其他的实施方式中，壳体11也可以是其他的形状结构，本申请对此不作限定。
另外，在有些实施方式中，壳体11中的至少部分区域可以是由磁性材料制成的，从而可以对电磁组件14产生的磁场进行有效的增强或引导。例如，在电磁组件14垂直投影至壳体11的区域，可以由磁性材料制成。在壳体11的其他区域可以是由塑料或金属等材料制成。或者，整个壳体11可以由磁性材料制成。当然，在对壳体11进行具体设置时，可以根据实际情况对壳体11的不同区域的材质进行合理选择，以使壳体11能够有效的兼顾散热性能和磁导率，在此不作赘述。
另外，如图5和图7所示，在对电磁组件14进行设置时，电磁组件14中包括两个线圈和两个磁芯。具体的，两个线圈分别为第一线圈141和第二线圈142，两个磁芯分别为第一磁芯143和第二磁芯144。第一磁芯143位于第一线圈141的磁回路中，第二磁芯144位于第二线圈142的磁回路中。第一线圈141和第一磁芯143位于振动区122的第一振动位移方向上。第二线圈142和第二磁芯144位于振动区122的第二振动位移方向上。或者可以理解的是，第一线圈141和第二线圈142关于磁体组件13对称设置，第一磁芯143和第二磁芯144关于磁体组件13对称设置。
当振动区122的振动位移为零时，第一线圈141、第一磁芯143对磁体组件13产生的磁吸力为F1，第二线圈142、第二磁芯144对磁体组件13产生的磁吸力为F2。其中，F1和F2的大小几乎相同，方向相反，即F1和F2的合力几乎为零。当振动区122朝第一振动位移方向产生振动位移后，磁体组件13朝第一振动位移方向产生了位移，使得磁体组件13更加靠近第一线圈141和第一磁芯143，并远离第二线圈142和第二磁芯144，因此，F1增加，F2减小。即F1和F2的合力方向与第一振动位移方向一致。相应的，当振动区122朝第二振动位移方向产生振动位移后，磁体组件13朝第二振动位移方向产生了位移，使得F1减小，F2增加，即F1和F2的合力方向与第二振动位移方向一致。概括来说，当振动区122的振动位移为零时，电磁组件14对磁体组件13产生的磁力的总和为零。当振动区122的振动位移不为零时，电磁组件14对磁体组件13产生的磁力的方向与振动区122的振动位移方向一致。另外，振动区122的振动位移越大，电磁组件14对磁体组件13产生的磁力也就越大。
例如，如图8所示，本申请实施例还提供了一种F1和F2的合力随振动区122的振动位移变化的数据图。图8中，横坐标表示振动区122的振动位移，单位为mm；当振动位移大于零时，表示振动区122朝第一振动位移方向产生了振动位移，当振动位移小于零时，表示振动区122朝第二振动位移方向产生了振动位移。纵坐标表示电磁组件14对磁体组件13产生的电磁力，单位为N；当电磁力大于零时，表示F1和F2的合力方向与第一振动位移方向一致，当电磁力小于零时，表示F1和F2的合力方向与第二振动位移方向一致。
从图中可以看出，当振动区122的振动位移为零时，电磁组件14和磁体组件13之间的磁吸力为零。当振动区122的振动位移增加时，电磁组件14和磁体组件13之间的磁吸力明显增加。
另外，如图9所示，还提供了电磁组件14和磁体组件13的负刚度随振动区122的振动位移变化的数据图。图9中，横坐标表示振动区122的振动位移，单位为mm；当振动位移大于零时，表示振动区122朝第一振动位移方向产生了振动位移，当振动位移小于零时，表示振动区122朝第二振动位移方向产生了振动位移。纵坐标表示电磁组件14和磁体组件13提供的负刚度，单位为N/mm。
从图9中可以看出，当振动区122的振动位移为零时，电磁组件14和磁体组件13能够提供一定的负刚度；当振动区122的振动位移增加时，电磁组件14和磁体组件13提供的负刚度也会增加。
需要说明的是，当第一线圈141和第二线圈142中未通入用于激发振动区122振动的交变电流，且振动区122产生振动位移时，F1和F2的合力始终小于折耳123的恢复力，以使振动区122能够恢复至振动为零的位置。
例如，如图10所示，本申请实施例还提供了一种振动区122的受力随振动位移变化的数据图。图10中，横坐标表示振动区122的振动位移，单位为mm；当振动区122的振动位移数值大于零时，表示振动区122朝第一振动位移方向产生了振动位移，当振动位移的数值小于零时，表示振动区122朝第二振动位移方向产生了振动位移。纵坐标表示振动区122的受力，单位为N；当受力值大于零时，受力方向与第一振动位移方向一致，当受力值小于零时，表示受力方向与第二振动位移方向一致。
图10中，S1表示振动区122受到的折耳123的恢复力随振动位移变化的数据曲线。
S2表示振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。此时，电磁组件14中的第一线圈141和第二线圈142中均未通入电流。
从图10中可以看出，折耳123产生的恢复力随振动区122的振动位移的增加而增加。电磁组件14和磁体组件13之间的磁吸力随振动区122的振动位移的增加而增加。另外，在相同的振动位移下，电磁组件14和磁体组件13之间的磁吸力均小于折耳123产生的恢复力。
另外，在一些实施方式中，电磁组件14中也可以通入矫正电流，可用于调节电磁组件14与磁体组件13之间的磁场力。
例如，在具体应用时，扬声器10中的一些部件可能存在制作精度误差或者装配误差。或者，振膜12的两侧可能会存在气压差，导致振动区122的振动位移为零时，第一磁芯143和第二磁芯144对磁体组件13产生的合力不为零，从而会使折耳123产生弹性形变。当振膜12被激发产生振动时，在第一振动位移方向和第二振动位移方向会出现受力不平衡的问题，影响扬声器10的音质表现。
因此，可以在电磁组件14中通入矫正电流。具体来说，该矫正电流可以是直流电，当电磁组件14中通入矫正电流后，能够产生矫正磁场。
请继续参阅图10，图10中S3表示电磁组件14中的第一线圈141和第二线圈142均通入0.5安培直流电后，振动区122受到的电磁组件14和磁体组件13的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。S4表示电磁组件14中的第一线圈141和第二线圈142通入-0.5安培直流电后，振动区122受到的电磁组件14和磁体组件13的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。
通过对比S2和S3可知，电磁组件14和磁体组件13的磁吸力整体朝第一振动位移方向增加了。通过对比S2和S4可知，电磁组件14和磁体组件13的磁吸力整体朝第二振动位移方向增加了。
在实际应用中，当扬声器10中存在制作精度误差、装配误差或气压差等不良情况，导致折耳123产生了弹性形变后，可以向电磁组件14中通入矫正电流，来调节电磁组件14与磁体组件13之间的磁力。使得振动区122的振动位移为零时，折耳123不会产生弹性形变，以保证振膜12被激发产生振动时，在第一振动位移方向和第二振动位移方向上，折耳123提供的恢复力是一致的。
当然，也可以仅在第一线圈141中通入矫正电流，或者仅在第二线圈142中通入矫正电流，在此不作赘述。
另外，如图11所示，还提供了电磁组件14在不同输入功率下，测得的振动区122受到的电磁组件14和磁体组件13的作用力随振动区122的振动位移变化的数据图。图11中，横坐标表示振动区122的振动位移，单位为mm；当振动位移大于零时，表示振动区122朝第一振动位移方向产生了振动位移，当振动位移小于零时，表示振动区122朝第二振动位移方向产生了振动位移。纵坐标表示振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力，单位为N。
具体的，S10示电磁组件的输入功率为零时，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。
S11表示电磁组件的输入功率为1瓦(W)时，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。
S12表示电磁组件的输入功率为2瓦(W)时，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。
S13表示电磁组件的输入功率为3瓦(W)时，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。
S14表示电磁组件的输入功率为4瓦(W)时，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。
S15表示电磁组件的输入功率为5瓦(W)时，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。
S16表示电磁组件的输入功率为6瓦(W)时，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。
S17表示电磁组件的输入功率为7瓦(W)时，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。
在具体应用时，矫正电流的具体大小可以是扬声器10出厂前设定的。例如，在出厂前，厂家可以对磁体组件13或折耳123进行受力检测或调试，以保证电磁组件14与磁体组件13之间的磁力为零(或折耳123不产生弹性形变)。或者，在一些实施方式中，也可以在扬声器10中设置检测器件，在扬声器10的使用过程中(出厂后)可以对折耳123等部件进行受力检测，以保证电磁组件14与磁体组件13之间的磁力为零。在具体实施时，可以根据实际需求对检测器件的具体类型和检测方式进行合理设置，本申请对此不作限定。
在具体设置时，第一磁芯143和第一线圈141的形状可以是多样的。
例如，如图5和图7所示，在本申请提供的一种示例中，第一磁芯143包括第一内芯1431和第一外芯1432，第一内芯1431位于第一线圈141的内环，第一外芯1432位于第一线圈141的外环，当第一线圈141中通有电流时，第一线圈141、第一内芯1431和第一外芯1432所组成的结构能够产生较大的磁场。具体的，第一线圈141为圆形的环状结构，第一内芯1431为圆片状，第一外芯1432为圆环状。第一线圈141与第一内芯1431和第一外芯1432之间具有较小的间隙，使得第一线圈141、第一内芯1431和第一外芯1432的结构比较紧凑，能降低空间的占用量。
可以理解的是，在其他的示例中，第一线圈141可以是椭圆环形、第一内芯1431可以是椭圆形片体、第一外芯1432可以是椭圆环形等形状，本申请对第一线圈141、第一内芯1431和第一外芯1432的具体形状不作限定。
当然，在其他的示例中，第一内芯1431或第一外芯1432也可以省略设置，在此不作赘述。
另外，在具体设置时，第二磁芯144可以包括第二内芯1441和第二外芯1442，第二内芯1441可以位于第二线圈142的内环，第二外芯1442位于第二线圈142的外环。
在具体应用中，第一线圈141和第二线圈142可以相同或大致相同；第二磁芯144可以与第一磁芯143相同或大致相同，在此不作过多赘述。
另外，在对线圈和磁芯进行具体设置时，线圈和磁芯可以位于同一个平面，且该平面可以平行于振膜，从而可以有效降低线圈和磁芯所组成的结构的高度尺寸，有助于减小整个扬声器10的高度尺寸。例如，以第一线圈141和第一磁芯143为例，第一线圈141和第一磁芯143位于同一平面。其中，该同一平面指的是大致的平面，且该平面可以具有一定的厚度，具体指的是在垂直于该平面的方向上，第一线圈141和第一磁芯143不具有明显突出的结构或者较大的尺寸。当第一线圈141和第一磁芯143位于同一个平面后，第一线圈141和第一磁芯143所组成的结构的高度尺寸较小，能降低在振动区122的振动位移方向上的空间占用量，从而有助于降低扬声器10的高度尺寸。或者可以理解的是，在振动区122的相同振幅的情况下，将第一线圈141和第一磁芯143设置在同一个平面后，能有效降低扬声器10的高度尺寸。
对于磁体组件13，在具体应用时，磁体组件13可以是永磁体。
具体的，如图7所示，在本申请提供的一种示例中，磁体组件13为一个圆环形的永磁体。其中，磁体组件13的极向与径向一致。或者，也可以理解为，磁体组件13的N极可以位于圆环形的内环，S极位于外环。或者，N极位于内环，S极位于内环。
例如，如图12所示，在本申请提供的一种示例中，磁体组件13的N极位于外环，S极位于内环。
当第一线圈141和第二线圈142中通入电流后，第一线圈141、第一内芯1431和第一外芯1432所组成的结构的极向如图12所示，即S极位于第一内芯1431处，N极位于第一外芯1432处。第二线圈142、第二内芯1441和第二外芯1442所组成的结构的极向如图12所示，即N极位于第一内芯1431处，S极位于第一外芯1432处。由同极相斥、异极相吸可知，此时磁体组件13受到的磁场力朝向第二线圈142。
将磁体组件13的极向与径向一致后，有助于提升磁体组件13与电磁组件14之间的磁力的稳定性。当然，在其他的示例中，磁体组件13的形状也可以是条形、圆片形或椭圆环形等，在此不作赘述。
另外，磁体组件13可以是一个永磁体，也可以是由多个永磁体组成的。
例如，如图13所示，在本申请提供的一种示例中，磁体组件13可以由两个永磁体组成，两个永磁体分别为永磁体a和永磁体b。其中，永磁体a和永磁体b均为半圆环形，且永磁体a和永磁体b可以合围成一个圆环形。在具体应用时，永磁体a和永磁体b可以通过粘接等方式进行固定连接。
另外，在其他的示例中，磁体组件13中也可以包括三个或者更多个永磁体，本申请对永磁体的数量和形状不作限制。
需要说明的是，在图12中所示出的示例中，可以将磁体组件13固定在振动区122的表面，将电磁组件14固定在壳体11内。在其他的示例中，磁体组件13与电磁组件14的位置也可以互换。
例如，如图14和图15所示，在本申请提供的一种示例中，可以将电磁组件14固定在振动区122的表面，将磁体组件固定在壳体11内，从而有助于降低电磁组件14和振膜12所组成的结构的高度尺寸(即在平行于振动区122的振动位移方向上的尺寸)。具体来说，电磁组件14所产生的磁场不仅能够覆盖至振膜12，在第一振动位移方向或第二振动位移方向上也可以存有效的磁场强度，因此，有助于降低电磁组件14的高度尺寸。或者可以理解的是，若电磁组件14中的线圈145未设置在振膜12的表面，则线圈145需要伸入磁体组件(如图14中的第一永磁体131)的磁隙中，并且，在振动区122的振幅范围内，线圈145需要一直处于磁隙中，否则线圈145与第一永磁体131之间的洛伦兹力会失效，不能有效的驱动振动区122振动发声。因此，将电磁组件14固定在振动区122的表面，磁体组件固定在壳体11内，从而有助于降低电磁组件14和振膜12所组成的结构的高度尺寸。
具体来说，如图14和图15所示，磁体组件13可以包括第一永磁体131和第二永磁体132，第一永磁体131位于振动区122的第一振动位移方向上，第二永磁体132位于振动区122的第二振动位移方向上。电磁组件14包括线圈145和设置在线圈145的磁回路中的磁芯146。磁芯146包括内芯1461和外芯1462，内芯1461位于线圈145的内环，外芯1462位于线圈145的外环。
另外，如图16所示，在本申请提供的另一种示例中，磁芯可以包括第一磁芯143和第二磁芯144，线圈包括第一线圈141、第二线圈142、第三线圈147和第四线圈148。
具体来说，磁体组件13为环形的永磁体，第一磁芯143为U形，第一线圈141和第二线圈142分别绕设在第一磁芯143的相对的两个悬臂。第二磁芯144为U形，第三线圈147和第四线圈148分别绕设在第二磁芯144的相对的两个悬臂。第一磁芯143位于振膜12的第一侧边(如图16中的左侧)，第二磁芯144位于振膜12的第二侧边(如图16中的右侧)。其中，第一侧边和第二侧边相背离，且第一磁芯143和第二磁芯144的U形口相向设置，从而有助于降低扬声器10的高度尺寸。
在具体设置时，第一线圈141、第二线圈142、第三线圈147和第四线圈148在振膜12所在平面的投影与振膜12不交叠，从而有助于保证振膜12的最大振动位移。或者可以理解的是，第一线圈141、第二线圈142、第三线圈147和第四线圈148不会占用振动区122的振动位移空间，因此，第一磁芯143的相对的两个悬臂之间的距离可以设置的比较小，相应的，第二磁芯144的相对的两个悬臂之间的距离可以设置的比较小，从而有助于降低扬声器10的高度尺寸。另外，电磁组件14与磁体组件13之间也具有较好的磁吸力。
例如，如图17所示，本申请实施例还提供了振动区122受到的电磁组件14和磁体组件13的作用力随振动区122的振动位移变化的数据图。图17中，横坐标表示振动区122的振动位移，单位为mm；当振动位移大于零时，表示振动区122朝第一振动位移方向产生了振动位移，当振动位移小于零时，表示振动区122朝第二振动位移方向产生了振动位移。纵坐标表示振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力，单位为N。
具体的，S5表示振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。此时，电磁组件14中均未通入电流。
图17中S6表示电磁组件14中通入1.4安培直流电后，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。S7表示电磁组件14中通入-1.4安培直流电后，振动区122受到的电磁组件14和磁吸组件的磁吸力随振动位移变化的数据曲线。从图17中可以看出，电磁组件14与磁体组件13之间具有较好的磁吸力。
在具体应用时，扬声器10中可以还包括控制电路，控制电路与电磁组件14信号连接，用于对电磁组件14的电流进行有效控制。需要说明的是，该电流可以是矫正电流，也可以是用于使振膜12振动发声的交变电流，或者，也可以是矫正电流与交变电流的叠加。
或者，当扬声器10应用在手机、平板电脑、音箱等电子设备中时，如图18所示，电子设备中的控制器20可以与电磁组件14信号连接，从而可以对通入电磁组件14的电流进行有效控制，在此不作赘述。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (19)
1.一种扬声器，其特征在于，包括：
壳体，具有容纳腔；
振膜，设置在所述容纳腔内，所述振膜包括固定区和振动区，所述固定区与所述壳体固定连接；
相互磁吸的磁体组件和电磁组件；
所述磁体组件固定于所述振动区，所述电磁组件固定于所述壳体；
其中，所述振动区位于初始位置时，所述磁体组件和所述电磁组件对所述振动区的作用力为零；
所述振动区振动的过程中，所述磁体组件和所述电磁组件对所述振动区的作用力与所述振动区的振动位移方向相同；
其中，所述振动位移方向为所述振动区的初始位置指向所述振动区的振动位置的方向。
2.根据权利要求1所述的扬声器，其特征在于，所述磁体组件为永磁体，所述电磁组件包括线圈和磁芯，所述磁芯位于所述线圈的磁回路中。
3.根据权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述振动区位于所述初始位置时，所述磁体组件和所述磁芯之间的磁力总和为零。
4.根据权利要求2所述的扬声器，其特征在于，所述线圈通有矫正电流，所述振动区位于所述初始位置时，所述电磁组件和所述磁体组件之间的磁力总和为零。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的扬声器，其特征在于，
所述线圈包括第一线圈和第二线圈，所述磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述第一磁芯位于所述第一线圈的磁回路中，所述第二磁芯位于所述第二线圈的磁回路中；
所述第一线圈和所述第一磁芯位于所述振动区的第一振动位移方向上；
所述第二线圈和所述第二磁芯位于所述振动区的第二振动位移方向上；
其中，所述第一振动位移方向与所述第二振动位移方向相反。
6.根据权利要求5所述的扬声器，其特征在于，所述第一磁芯包括第一内芯和第一外芯，所述第一内芯位于所述第一线圈的内环，所述第一外芯位于所述第一线圈的外环；
所述第二磁芯包括第二内芯和第二外芯，所述第二内芯位于所述第二线圈的内环，所述第二外芯位于所述第二线圈的外环。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的扬声器，其特征在于，所述线圈和所述磁芯位于同一平面，所述平面平行于所述振膜。
8.根据权利要求2至4中任一项所述的扬声器，其特征在于，
所述磁体组件固定于所述振动区，所述电磁组件固定于所述壳体；
所述磁芯包括第一磁芯和第二磁芯，所述线圈包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈；
所述第一磁芯为U形，所述第一线圈和所述第二线圈分别绕设在所述第一磁芯的相对的两个悬臂；
所述第二磁芯为U形，所述第三线圈和所述第四线圈分别绕设在所述第二磁芯的相对的两个悬臂；
所述第一磁芯位于所述振膜的第一侧边，所述第二磁芯位于所述振膜的第二侧边；
其中，所述第一侧边和所述第二侧边相背离，且所述第一磁芯和所述第二磁芯的U形口相向设置。
9.根据权利要求8所述的扬声器，其特征在于，所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈在所述振膜所在平面的投影与所述振膜不交叠。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的扬声器，其特征在于，所述磁体组件的形状为环形，且所述磁体组件的极向与所述磁体组件的径向一致。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的扬声器，其特征在于，所述磁体组件包括至少两个永磁体。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的扬声器，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路与所述电磁组件信号连接。
13.一种扬声器，其特征在于，包括：
壳体，具有容纳腔；
振膜，设置在所述容纳腔内，所述振膜包括固定区和振动区，所述固定区与所述壳体固定连接；
相互磁吸的磁体组件和电磁组件；
所述磁体组件固定于所述壳体，所述电磁组件固定于所述振动区；
其中，所述振动区位于初始位置时，所述磁体组件和所述电磁组件对所述振动区的作用力为零；
所述振动区振动的过程中，所述磁体组件和所述电磁组件对所述振动区的作用力与所述振动区的振动位移方向相同；
其中，所述振动位移方向为所述振动区的初始位置指向所述振动区的振动位置的方向。
14.根据权利要求13所述的扬声器，其特征在于，所述磁体组件为永磁体，所述电磁组件包括线圈和磁芯，所述磁芯位于所述线圈的磁回路中。
15.根据权利要求13所述的扬声器，其特征在于，所述振动区位于所述初始位置时，所述磁体组件和所述磁芯之间的磁力总和为零。
16.根据权利要求13所述的扬声器，其特征在于，所述线圈通有矫正电流，所述振动区位于所述初始位置时，所述电磁组件和所述磁体组件之间的磁力总和为零。
17.根据权利要求13至16中任一项所述的扬声器，其特征在于，
所述磁体组件包括第一永磁体和第二永磁体；
所述第一永磁体位于所述振动区的第一振动位移方向上；
所述第二永磁体位于所述振动区的第二振动位移方向上；
其中，所述第一振动位移方向与所述第二振动位移方向相反。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的扬声器，其特征在于，所述线圈和所述磁芯位于同一平面，所述平面平行于所述振膜。
19.一种电子设备，其特征在于，包括控制器和如权利要求1至12或13至18中任一项所述的扬声器，所述控制器与所述电磁组件信号连接。
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