CN1241212C - 扬声器 - Google Patents
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Abstract
一种提高了空隙磁通密度分布的线性及/或峰值的径向各向异性环形磁铁，其特征在于：该环形磁铁由中心轴与径向各向异性方向构成的角度是高于89°的至少一个第一径向各向异性区域和中心轴与径向各向异性方向构成的角度是低于89°但高于40°的至少一个第二径向各向异性区域构成，为了提高上述环形磁铁的内周面侧或外周面侧的空隙磁通密度分布的线性和/或峰值，而使上述第一及第二径向各向异性区域沿上述中心轴形成。
Description
技术领域
本发明涉及一种径向各向异性环形磁铁及扬声器，该环形磁铁与现有环形磁铁相比，空隙磁通密度分布的线性和/或峰值提高了，该扬声器通过使用所述的径向各向异性的环形磁铁，提高了音圈推力的线性和/或峰值。
背景技术
迄今为止，广泛使用动圈式的扬声器。所谓动圈式扬声器是指：由磁铁和轭铁形成产生音圈推力的磁隙，在使与振动系统结合的音圈可动地配置在该磁隙内的同时，通过向上述音圈供给驱动电流使振动系统振动，从而得到声音的扬声器。
图6是表示现有动圈式扬声器主要部分断面。在图6中，由铝铸件等形成的支架1的基本为圆锥形上部架1a和基本为臂状的下部架1b通过螺栓1c结合，在下部架1b的中央部上一体地形成圆筒状的突出部1d，由等强铁磁性材料形成的圆筒状的内轭铁7固定在设置在突出部1d前端上的小直径部1e的外周面上。在内轭铁7的外周面上以贴紧状态固定着彼此反绕而成的2个音圈6a，6b，两者在上下方向上有间隙。音圈6a，6b的外周面和分别被朝径向(放射方向)磁化的环形磁铁5a，5b的内周面以极小的磁隙对着配置。预先磁化环形磁铁5a，以使内周侧为N极，外周侧为S极，并预先磁化环形磁铁5b，以使内周侧为S极，外周侧为N极。环形磁铁5a，5b的外周面分别固定在圆筒状的外轭铁4的内周面上。
用于图6所示扬声器上的环形磁铁5a，5b是被径向(放射方向)磁化的磁铁，该扬声器能够在不附加特别的安全装置的情况下防止在音圈内流过过大电流时发生的过高振幅造成振动系统的损坏。对于动圈扬声器，为了能在低音区得到与中音区及高音区同等的音压，必须增大驱动电流和加大振动系统的行程。为了加大振动系统的行程，有效的手段是提高音圈推力的线性和/或峰值，这也是满足最近对扬声器小型化及高性能化的需要。
但是，若通过增大驱动电流来增加音圈推力，则必然会增大与驱动电流成正比的来自音圈的热量。由此，就有必要在限制输入音圈的的电功率的同时改善散热性能以防止音圈升温(烧损)。然而，增大音圈推力的措施在实用上很困难的。另外，若使用现有环形磁铁5a，5b构成动圈扬声器，则与配置在磁隙内可移动的音圈交链的有效空隙磁通密度分布的线性和/或峰值不够高，这一点是大家都清楚的。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种径向各向异性的环形磁铁，该径向各向异性的环形磁铁与现有的环形磁铁相比，提高了空隙磁通密度分布的线性和/或峰值。
本发明的另一目的在于提供一种通过使用这种径向各向异性环形磁铁使音圈推力的线性和/或峰值比现有的高的扬声器。
上述目的是锐意研究的结果，本发明人发现：通过沿环形磁铁的中心轴设置多个径向各向异性区域，且在每个区域内把径向各向异性方向错开，可以得到空隙磁通密度分布的线性和/或峰值提高的径向各向异性环形磁铁。
也就是说，按照本发明的一实施例的径向各向异性环形磁铁的特征在于：上述环形磁铁最好是由以R2T14B型金属间化合物(R是含有Y的稀土元素的至少一种，必含有Nd、Dy和Pr的至少一种，T是Fe或Fe和Co)为主相的R-T-B系永久磁铁组成，由中心轴与径向各向异性方向构成的角度是高于89°的至少一个第一径向各向异性区域和中心轴与径向各向异性方向构成的角度是低于89°但高于40°的至少一个第二径向各向异性区域构成。为了提高上述环形磁铁的内周面侧或外周面侧的空隙磁通密度分布的线性和/或峰值，上述第一和第二径向各向异性区域沿上述中心轴形成，使得在所述环形磁铁的内表面或外表面上的0.90T或更大的空间磁通量密度分布具有增大的线性和/或具有增大的峰值。
按照本发明的另一实施例的径向各向异性环形磁铁的特征在于：上述环形磁铁最好是由以R2T14B型金属间化合物(R是含有Y的稀土元素的至少一种，必含有Nd、Dy和Pr的至少一种，T是Fe或Fe和Co)为主相的R-T-B系永久磁铁组成，由中心轴与径向各向异性方向构成的角度是低于89°但高于40°的的多个径向各向异性区域构成，且为提高环形磁铁的内周面侧或外周面侧的空隙磁通密度分布的线性和/或峰值，而使多个径向各向异性区域沿上述中心轴形成，使得在所述环形磁铁的内表面或外表面上的0.90T或更大的空间磁通量密度分布具有增大的线性和/或具有增大的峰值。
本发明还提供使用上述环形磁铁构成的扬声器。
附图说明
图1(A)是表示本发明一实施例的环形磁铁的断面图。
图1(B)是表示中心轴与径向各向异性方向构成的角度θ的概略图。
图2是表示本发明另一实施例的环形磁铁另一例的断面图。
图3是表示现有环形磁铁的断面图。
图4(A)是按照本发明一实施例的扬声器的主要部分的断面图。
图4(B)是图4(A)的扬声器的主要部分放大图。
图5是表示空隙磁通密度分布与距磁空隙中心的距离的关系的曲线。
图6是表示现有扬声器主要部分的断面图。
具体实施方式
[1]环形磁铁
(A)磁铁组成
(1)R-T-B系烧结磁铁
构成本发明环形磁的R-T-B系烧结磁铁最好具有以由R2T14B型金属间化合物组成的主相，并具有下述组成若把主要成分的R-B-T总计为100重量％，则其中的R是27-34重量％(R是含有Y的稀土元素的至少一种)，B是0.5～2重量％，其余部分基本上是T(T是Fe或Fe和Co)和不可避免的杂质。
从实用观点出发，R优选Nd、Dy和Pr的至少一种。R的含量优选27-34重量％。若R未足27％重量，则矫顽力iHc大大降低，另外超过34％重量，则剩磁通密度Br大大降低。
B的优选含量是0.5～2重量％。如B的含量不足0.5重量％，则不易得到耐用的iHc，而超过2重量％，则Br大大降低。B的更优选含量是0.8～1.5重量％。
为了改善磁特性，最好还适量含有Nd，Al，Co，Ga及Cu的至少一种。
Nb的含有量最好选择在0.1～2重量％范围。通过添加Nb，在烧结过程中，将会生成Nb的硼化物，抑制结晶粒的异常成长。Nb含有量不足0.1重量％时，无法起到添加效果，而超过2重量％，则生成的Nb的硼化物量过多，使Br大大降低。
Al的含有量最好选择在0.02～2重量％范围。Al含有量不足0.02重量％时，无法起到添加效果，而超过2重量％，使则Br急剧下降。
Co的含有量最好选择在0.3～5重量％范围。Co含有量不足0.3重量％时，不能得到提高居里点及Ni镀层密着性的效果，而超过2重量％，则Br和iHc大大降低。
Ga的含有量最好选择在0.01～0.5重量％范围。Ga含有量不足0.01重量％时，不能确认iHc效果提高，而超过0.5重量％，则Br显著降低。
Cu的含有量最好选择在0.01～1重量％范围。Cu的微量就能带来iHc的提高，若Cu含有量超过1重量％，添加量达到饱和。另一方面，Cu的含有量不足0.01重量％时，不能得到显著的添加效果。
在作为环形磁铁总量为100重量％时的不可避免的杂质量中，氧优选的是在0.6重量％以下，更优选的是在0.3重量％以下，优选的是0.2重量％以下，碳优选的是在0.2重量％以下，更优选的是0.1重量％以下，氮是在0.08重量％以下，氢是0.02重量％以下，Ca优选的是在0.2重量％以下，更优选的是在0.05重量％以下，最优选的是0.02重量％以下。
(2)其它磁铁
另外，用SmCo5或Sm2TM17(TM由Co，Fe，Cu和M组成，M是从Zr/Hf/Ti和V构成的一组中选择的至少一种)为主相的永久磁铁来构成本发明的环形磁铁也是有效的。
即使用铅酸盐型铁氧体磁铁构成本发明环形磁铁也是有效的。这种铁氧体磁铁具有如下式所示的基本组成：
(A1-xR’x)O·n[(Fe1-yMy)2O3](原子比率)
(A是Sr和/或Ba，R’是含有Y的稀土元素的至少一种，必含La，M是Co或Co和Zn，x，y和n分别是满足0.01≤x≤0.04，0.005≤y≤0.04及5.0≤n≤6.4的数字)。
由R-T-B系温热加工磁铁构成本发明环形磁铁也是有效的，R-T-B系温热加工磁铁是以R”2T14B型金属间化合物(R”是含有Y的稀土类元素的至少一种，R”中所占的Nd是50原子％以上。)为主相(平均结晶粒径：0.01～0.5μm)的微结晶合金，通过温热加工赋予径向各向异性。
(B)构造
(1)第一环形磁铁
图1所示的第一环形磁铁以体积比区域16a∶区域17∶区域16b＝5～40∶90～20∶5～40。
本发明的环形磁铁，其轴向全长L及内径尺寸Di，L＝1～150mm，且Di＝5～150mm较为理想，L＝5～100mm，且Di＝10～100mm更好。若Di＜5mm，则工业生产上难以提供良好的径向各向异性。另外，Di＞150mm的环形磁铁与近期小型化的要求不一致。若L＜1mm的环形磁铁磁特性将大大降低，L＞150mm的环形磁铁与近期小型化的要求不一致。
(2)第二环形磁铁
图2所示的第二环形磁铁以体积比区域22a∶区域22b＝5～95∶95～5。
[2]扬声器
图4(A)是表示本发明扬声器50一例的主要部分断面图。在扬声器50中，在支架51的底部形成突出部51a，用粘接剂将具有开口部54的中空圆筒状强磁性轭铁52(例如SS40制)的内周面52a粘接固定到支架51的突出部51a的外周面上。而用粘接剂将按实施例1制作的环形磁铁11的磁化后部件固定在轭铁52的面朝开口部54的侧面52B上。音圈55对着环形磁铁11的N极面配置，音圈55绕在与振动膜相连的绕线管56上。音圈55在由环形磁铁11和轭铁52形成的磁隙57内沿上下方向可自由地移动，由音圈55的推力使振动系统振动，得到声音。
下面参照实施例详细说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
将Nd，Dy，B及Fe的总重量计为100％，把以30.5％Nd-1.5％Dy-1.1％B-其余为Fe(重量％)为主要成分的合金粗粉在惰性气氛中，用喷射粉末机粉碎成微粉，制作成平均粒径4.3μm的微粉。把这些粉末填放到模具内(图中未示出)，进行如下的热处理：边施加对应于图1的径向取向的磁场，边压缩成形。在约7×10-2Pa(约5×10-4托)的真空中把得到的成形体于1100℃下加热2小时进行烧结，然后冷却到室温。接着，在Ar气氛中于900℃下加热2小时后冷却到600℃，接着，在600℃下加热2小时后冷却到室温。把得到的烧结体加工成规定的环形，之后，通过电极沉积使热固性环氧树脂以平均16μm的厚度沉积在表面上，得到外径Do＝37mm，内径Di＝28mm，轴向厚度L＝8mm的环形磁铁11。
环形磁铁11磁化后，利用TOSCA(ベクタ-フイ-ルド株式会社制)，以实测值为基础分析径向各向异性的赋予情况。根据结果，关于中心轴15和磁力线12、13、14构成的角度θ，得到表1的结果。此外，根据磁场分析的结果，如图1(a)所示，环形磁铁11由40°≤θ＜89°径向各向异性区域16a、θ＞89°的径向各向异性区域17和40°≤θ＜89°的径向各向异性区域16b构成，且各径向各向异性区域的体积比率是16a∶17∶16b＝25∶50∶25。
如图1(b)所示，角度θ是中心轴向15和磁力线构成的角度中的锐角，由在各径向各向异性区域中的平均值表示。在图1(a)所示，18是区域16a与区域17的边界，19是区域17与区域16b的边界。另外，根据上述磁场解析结果，示范性地示出区域16a的平均磁力线12的方向。并且，分别示范性地示出区域17的平均磁力线13的方向，区域16b的平均磁力线14的方向。
实施例2
除把压缩成形时的施加磁场作为对应图2的径向取向磁场之外，其它与实施例1的一样，制作出环形磁铁21，并进行评价。图2中，中心轴向由25标识，区域22a和区域22b的边界由23标识，而平均磁力线由26标识。根据磁场解析结果，如表1所示那样，本实施例的环形磁铁具有图2所示的径向各向异性区域，这一点可以清楚看出。
比较例1
除把压缩成形时的施加磁场作为对应图3的径向取向磁场之外，其它与实施例1的一样，制作出环形磁铁31，并进行评价。图3中，中心轴向由35标识，平均磁力线由32和36标识。根据磁场解析结果，如表1所示那样，比较例1的环形磁铁具有图3概略地示出的径向各向异性区域，这一点可以清楚看出。
表1
| 例号 | 第1径向各向异性区域 | 第2径各向异性区域 | 第3径向各向异性区域 |
| 实施例1 | θ＝79.6°约25体积％ | θ＝89.1°约50体积％ | θ＝79.9°约25体积％ |
| 实施例2 | θ＝80.2°约50体积％ | θ＝80.4°约50体积％ | --- |
| 比较例1 | θ＝89.1°100体积％ | --- | --- |
θ：平均值
实施例3
对于图4(a)所示的扬声器50，如图4(b)所示，测定从磁隙57的中心位置O开始向上下移动时磁隙57中的空隙磁通密度。在将环形磁铁11沿轴向分割成2部分的中心线60的延长线上具有中心位置O。测定结果示在图5中。
实施例4
除使用于实施例2中制作的环形磁铁不同之外，其它与实施例3一样，制作扬声器，从该扬声器磁隙的中心位置测定上下方向的空隙磁通密度分布。结果示在图5中。
比较例2
除了使用于比较例1中制作的环形磁铁以外，其它的与实施例3一样，制作比较例2的扬声器，从该扬声器磁隙的中心位置开始测定上下方向的空隙磁通密度分布。结果示在图5中。
根据图5，通过把使用实施例1的环形磁铁的实施例3扬声器与使用比较例1的环形磁铁的比较例2的扬声器相比，可以发现空隙磁通密度分布的线性和峰值明显提高。此外，根据实施例3的扬声器及比较例2的扬声器的音圈推力的测定结果，可以确认与图5的空隙磁通密度分布的差成正比的音圈推力明显变差。
另外，根据图5，通过把用实施例2的环形磁铁的实施例4的扬声器与比较例2的扬声器相比，可以发现空隙磁通密度的线性变差，但峰值显著提高。且根据实施例4的扬声器及比较例2的扬声器的推力测定结果，可以确认与图5的空隙磁通密度分布的差成正比的音圈推力明显变差。
虽然上述实施例示出了内周面侧的空隙磁通密度分布比外周面侧的空隙磁通密度分布高的径向各向异性环形磁铁，但是在外周面侧的空隙磁通密度分布比内周面侧的空隙磁通密度分布高的径向各向异性环形磁铁的情况下，也能够得到与上述实施例相同的效果。
虽然在上述实施例中，记载了使用一个环形磁铁情况，但也可以用2个环形磁铁构成扬声器。虽然上述实施例记载了扬声器上使用环形磁铁的情况，但若把本发明的环形磁铁应用于音圈电机或直线电机上，则可构成性能高于现有产品的装置。
通过上述的详细描述，根据本发明，能够提供与现有环形磁铁相比空隙磁通密度分布的线性和/或峰值提高的径向各向异性环形磁铁以及音圈推力的线性和/或峰值比现有技术高的扬声器。
Claims (2)
1.一种扬声器，包括由环形磁铁的极面和磁性轭铁所形成的磁隙，以及沿着所述环形磁铁的中心轴在所述磁隙中可移动的音圈，其中，所述环形磁铁由以R2T14B型金属间化合物为主相的R-T-B系永久磁铁构成，其中，R是含有Y的稀土元素的至少一种，必含有Nd、Dy和Pr中的至少一种，T是Fe或Fe和Co，并且，所述环形磁铁由所述中心轴与径向各向异性方向构成的角度是高于89°的至少一个第一径向各向异性区域和所述中心轴与径向各向异性方向构成的角度是低于89°但高于40°的至少一个第二径向各向异性区域构成，上述第一和第二径向各向异性区域沿上述中心轴形成，使得在所述环形磁铁的内表面或外表面上的0.90T或更大的空间磁通量密度分布具有增大的线性和/或具有增大的峰值。
2.一种扬声器，包括由环形磁铁的极面和磁性轭铁所形成的磁隙，以及沿着所述环形磁铁的中心轴在所述磁隙中可移动的音圈，上述环形磁铁由以R2T14B型金属间化合物为主相的R-T-B系永久磁铁构成，其中R是含有Y的稀土元素的至少一种，必含有Nd、Dy和Pr中的至少一种，T是Fe或Fe和Co，并且，其中所述环形磁铁由所述中心轴和径与各向异性方向构成的角度是低于89°但高于40°的多个径向各向异性区域构成，所述多个径向各向异性区域沿上述中心轴形成，使得使得在所述环形磁铁的内表面或外表面上的0.90T或更大的空间磁通量密度分布具有增大的线性和/或具有增大的峰值。
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