CN1285706A

CN1285706A - 双线圈双磁隙换能器

Info

Publication number: CN1285706A
Application number: CN 00122197
Authority: CN
Inventors: 张凡
Original assignee: 张凡
Current assignee: Shenzhen New Electric Science And Technology Co., Ltd.
Priority date: 1999-08-20
Filing date: 2000-08-18
Publication date: 2001-02-28
Anticipated expiration: 2020-08-18
Also published as: CN1119918C

Abstract

双线圈双磁隙换能器,上、下磁轭是二块内凹形平板或圆形平板,设置一组或三组以上轴向充磁的永磁铁,所述永磁铁与所述平板的极面之间直接吻合。所述平板的轴孔垂直周面与一个同轴安装的环筒状或柱状磁性体的外周面之间构成二个磁隙,在磁隙中插入线圈,规定二个线圈的绕向和电流方向,使线圈产生同一方向的电动力。若换能器具有一对磁性能全对称的磁路和线圈电路时,设定二个线圈的电感量相等,换能器具有电阻负载特性。

Description

双线圈双磁隙换能器

本发明涉及机电换能器，特别涉及具有二个同轴等径磁隙和二个线圈的换能器，属于电学的机电换能器领域。

已有技术中，JP6-233380A提供了一种具有二个磁隙和二个线圈的扬声器，它的主要缺点是：体积相对庞大，灵敏度偏低，二个线圈的电感量不能互相抵消，扬声器仍然是一个非线性元件，保真度不够理想。CN94246701.9提供了一种具有双音圈双磁场双推挽扬声器，它的主要缺点是：体积相对庞大，二个线圈的电感量不能互相抵消，灵敏度偏低，线圈的轴向行程较短，无法满足大功率高声压扬声器的使用需求。上述已有技术的永磁铁与磁轭之间均采用粘结剂固定，在连续输入大功率信号时，由于涡流发热严重，很容易造成磁路脱胶故障而彻底损坏扬声器。

此外，已有技术中使用的永磁铁一磁极粘结剂，还增加了磁路的磁阻和生产工艺的复杂性。

本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提供若干种具有电阻负载特性、高保真度、高灵敏度、小体积、通风散热良好、具有长冲程或超长冲程、在永磁铁和磁轭极面之间不再使用粘结剂的双磁隙双线圈换能器。

本发明的目的是这样实现的：

一种双线圈双磁隙换能器，包括具有永磁铁的磁路及与之连结成一体的框架，二个同轴等径的环形磁隙和一个插入磁隙的线圈骨架，其上平行缠绕彼此绝缘的电线并构成二个线圈，其特征在于：所述磁路的上磁轭和下磁轭是二块同轴安装及对称设置的磁性材料制作的内凹形平板，其外侧中央部位设有一个平台面，所述平台面的中央部位设有一个轴孔，它通常是一个圆孔，也可以是一个正方形或正六边形孔；所述上磁轭和下磁轭的内侧周边部位设有凸起的周边极靴，在二个周边极靴的极面之间设有一块或一块以上均布等厚的轴向充磁的永磁铁；一个非导磁材料制作的空心框架嵌装在所述上磁轭和下磁轭的内凹形平板的内廓面并与之粘结固定，所述永磁铁的内侧垂直面被所述空心框架的外侧垂直面安装定位和粘结固定；所述永磁铁的二个极面与所述上磁隙和下磁轭周边极靴的二个极面直接吻合，通过设置在所述上磁轭和下磁轭平台面上的穿透孔、对应螺孔和非导磁材料制作的紧固件对所述吻合极面施加静压力并使之连结成为一个整体磁路外芯；一个与所述上磁轭和下磁轭内凹形平板中央轴孔同轴安装的环筒状磁性体或柱状磁性体的外周面与所述上磁轭和下磁轭中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴安装的二个线圈，规定二个线圈的绕向及流经线圈的电流方向，使所述线圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F；所述线圈与所述内凹形平板的中央轴孔及所述环筒状磁性体或柱状磁性体相互匹配，其最佳横截面形状为正六边形，每个六边形内角或正多边形内角的顶部设有一短截左右对称的圆弧形线段，该线段与该内角的两边分别相切，其圆心则落在该内角的角平分线上；所述上磁轭和下磁轭的周边极靴上还可以设置二个以上均布的内凹形对流气孔，该气孔的底部最深时与所述内凹形平板的内廓底面相平；所述上磁轭和下磁轭和所述永磁铁与所述空心框架之间的粘结剂在所述磁路外芯全部组装完成后方始固化定位。所述上磁轭和下磁轭是二块圆形的内凹形平板，所述永磁铁是一块圆环状的永磁铁或一块以上等厚均布的扇形状或圆片状或环片状稀土永磁铁。所述上磁轭和下磁轭是二块正多边形的内凹形平板，所述永磁铁是三块或三块以上等厚均布的条形状稀土永磁铁。所述上磁轭和下磁轭是二块矩形的内凹形平板，所述永磁铁是四块等厚均布的条形状稀土永磁铁。

双线圈双磁隙换能器，其特征在于：在所述上磁轭和下磁轭和所述永磁铁的垂直外廓面的周围，设置二段或二段以上用非导磁材料制作的驱动器护套将其紧密包裹在内，所述驱动器护套的内廓面与所述磁轭和所述永磁铁的垂直外廓面彼此吻合并粘结成为一个整体磁路；一个非导磁刚性材料制作的托架，其中央部位设有一个轴孔，以所述轴孔的中央轴线为对称轴，在轴孔的外侧设有一个内凸平台面，在所述内凸平台面的外侧设有一个同轴的环形凹槽，在所述环形凹槽的外侧设有一个同轴的与所述下磁轭外侧平台面吻合固定的托架安装平面，一个同轴安装的环筒状磁性体或柱状磁性体被一组非导磁材料制作的紧固件安装固定在所述内凸平台面的轴心部位上，所述环筒状磁性体或柱状磁性体的外周面与所述上磁轭和下磁轭中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，由此构成一个完整的双线圈双磁隙换能器驱动器磁路。

双线圈双磁隙换能器，其特征在于；一个与所述磁路连结在一起的同轴框架，所述框架的腰部设有一个同轴的敞口圆筒体，所述圆筒体的筒底内侧平面上设有一个同轴的环形凹槽，所述环形凹槽的内侧和外侧分别设有二个同轴的环形平台面，居中的那个环形平台面的轴心部位设有一根非导磁刚性材料制作的内凸柱状体，将所述环筒状磁性体套装在所述内凸柱状体上，一个非导磁材料制作的环筒状连结板将所述上磁轭和下磁轭的垂直外廓面紧密包裹在内并粘结固定，将连结成一体的所述磁路外芯嵌入所述框架的所述圆筒体的内侧配合面并与所述框架粘结成为一个整体。

一种双线圈双磁隙换能器，包括具有永磁铁的磁路及与之连结成一体的框架，二个同轴等径的环形磁隙和一个插入磁隙的线圈骨架，其上平行缠绕彼此绝缘的电线并构成二个线圈，其特征在于：所述磁路的上磁轭和下磁轭是二块同轴安装及对称设置的磁性材料制作的圆形平板，所述圆形平板的中央部位设有一个轴孔，它通常是一个圆孔，也可以是一个正方形或正六边形孔；在所述上磁轭和下磁轭中央轴孔的外侧周边部位设置三组或三组以上均布等厚的永磁铁，每组永磁铁由轴向充磁的二块串联叠合的圆环形永磁铁组成，每组永磁铁的四个极面与所述上磁隙和下磁轭的二个内廓极面全部直接吻合，通过设置在所述上磁轭和下磁轭上的位于每组圆环形永磁铁轴心部位的穿透孔、对应螺孔和非导磁材料紧固件对每组永磁铁的吻合极面施加静压力并使其连结成为一个整体磁路外芯；一个与所述中央轴孔同轴安装的环筒状磁性体或柱状磁性体的外周面与所述上磁轭和下磁轭的中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴安装的二个线圈，规定二个线圈的绕向及流经线圈的电流方向，使所述线圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F；所述线圈与所述圆形平板的中央轴孔及所述环筒状磁性体或柱状磁性体相互匹配，其最佳横截面形状为正六边形，每个六边形内角或正多边形内角的顶部设有一短截左右对称的圆弧形线段，该线段与该内角的两边分别相切，其圆心则落在该内角的角平分线上；均布的每组所述永磁铁的外廓面之间设有空隙，由此构成双线圈双磁隙换能器驱动器的对流散热气道。一个非导磁刚性材料制作的托架，其中央部位设有一个轴孔，在所述轴孔的外侧设有一个同轴的内凸平台面，在所述内凸平台面的外侧设有一个同轴的环形凹槽，在所述环形凹槽的外侧设有一个同轴的与所述下磁轭外侧平台面吻合固定的托架安装平面，一个同轴安装的环筒状磁性体或柱状磁性体被一组非导磁材料制作的紧固件安装固定在所述内凸平台面的轴心部位上，所述环筒状磁性体或柱状磁性体的外周面与所述上磁轭和下磁轭的中央轴孔垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，由此构成一个完整的双线圈双磁隙换能器驱动器磁路。一个与所述磁路连结在一起的同轴框架，所述框架的腰部设有一个同轴的敞口圆筒体，所述圆筒体的筒底内侧平面上设有一个同轴的环形凹槽，所述环形凹槽的内侧和外侧分别设有二个同轴的环形平台面，居中的那个环形平台面的轴心部位设有一根非导磁刚性材料制作的内凸柱状体，将所述环筒状磁性体套装在所述内凸柱状体上，将连结成一体的所述磁路外芯嵌入所述框架的所述圆筒体的内侧配合面并与所述框架粘结成为一个整体。

双线圈双磁隙换能器，其特征在于：以所述永磁铁二分之一轴向高度的等分线X-X轴线为水平对称轴，所述双线圈双磁隙换能器具有二组在几何形状和磁性能方面上下对称的磁路，规定二个所述线圈串联连接后的绕向刚好相反，二个所述线圈的电线横截面积、匝数和电感量绝对值彼此相等，所述双线圈双磁隙换能器是一个具有电阻负载特性的机电换能器。

双线圈双磁隙换能器，其特征在于：以所述永磁铁二分之一轴向高度的等分线X-X轴线为水平对称轴，所述机电换能器具有二组在几何形状和磁性能方面上下对称的磁路，规定二个所述线圈串联连接后的绕向刚好相反，二个所述线圈的电线横截面积、匝数和电感量绝对值彼此相等，所述双线圈双磁隙换能器是一个具有电阻负载特性的机电换能器。

本发明具有以下主要优点：

1、在换能器的上、下磁轭和永磁铁的极面之间不再使用粘结剂，简化了安装工艺，减少了磁路磁阻，克服了涡流发热造成磁路脱胶和“卡死”线圈的积弊。

2、高保真度。可以制作具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的各类电声换能器，大幅度提升电声换能器低频端和高频端的输出声压，消除换能器的相位失真并将谐波失真降低到最小限度。

3、高灵敏度。在口径、材质和技术指标相当的情况下，较传统机电换能器的效率提高2～16倍以上。

4、可以制作长冲程或超长冲程的各类机电换能器。

5、体积小巧、结构简单、性能价格比高、很容易实施规模化生产。

附图图面说明：

图1示出了本发明实施例1的机电换能器驱动器纵剖面图。

图2示出了本发明实施例2的扬声器纵剖面图。

图3示出了本发明实施例2的磁路A-A平剖面图。

图4示出了本发明实施例3的磁路A-A平剖面图。

图5示出了本发明实施例4的磁路A-A平剖面图。

图6示出了本发明实施例5的磁路A-A平剖面图。

图7示出了本发明实施例6的磁路A-A平剖面图。

图8示出了本发明实施例7的扬声器纵剖面图。

图9示出了本发明实施例7的磁路A-A平剖面图。

图10示出了本发明具有电阻负载特性的机电换能器电路原理接线图。

图11示出了本发明实施例1的托架平面图。

图12示出了本发明实施例1具有护套的驱动器平、立面图。

图13示出了本发明实施例2具有护套的驱动器平、立面图。

图14示出了本发明空心框架的一个实施例平面图。

图15示出了本发明空心框架的另一个实施例平面图。

图16示出了本发明具有正六边形磁隙的一个实施例平面示意图。

图17示出了本发明正六边形磁隙和正六边形环筒状磁性体内角的圆弧形线段实施例平面示意图。

图18示出了本发明具有柱状磁性体的一个实施例平立面节点示意图。

本发明元件与标号对应关系如下：极面—100，200，500，600，700，800，900；框架—101，201，501，601，701，801，901；框架安装螺孔—1061，2061，5061，7061，8061，9061；凹入部位配合面—133，233，533，633，733，833，933；环形凹槽—135，235，535，635，735，835，935；永磁铁—102，202，502，602，702，802，902；上磁轭(下磁轭)—103，203，503，603，703，803，903；磁轭周边极靴—129，229，529，629，729，829；对流散热气孔—117，217，517，717，917；上磁轭(下磁轭)外侧平台面—10300，20300，50300，60300，70300，80300，90300；上磁轭(下磁轭)内廓面—124，224，524，624，724，824；上磁轭穿透孔—1061，2061，5061，6061，7061，8061，9061；下磁轭螺孔—1071，2071，5071，6071，7071，8071，9071；内凸唇缘—1030，2030，5030，6030，7030，8030，9030；环筒状连结板—136，236，536，636，736，836；结构空间—163，263，563，663，763，863，963；空心框架—104，204，504，604，704，804；空心框架外廓面—134，234，534，634，734，834；空心框架内廓面—173，273，573，673，773，873；空心框架外侧垂直面—122，222，522，622，722，822，922；振膜—106，206，506，606，706，806，906；弹性悬边—199，299，599，699，799，899，999；弹性阻尼板—141，241，541，641，741，841，941；线圈骨架—107，207，507，607，707，807，907；线圈—109，209，509，609，709，809，909；环形支承面—108，208，508，608，708，808，908；环形支承面—142，242，542，642，742，842，942；环形凹槽—1630，2630，5630，6630，7630，8630，9630；环形磁隙—110，210，510，610，710，810，910；内凸平台面—111，211，511，611，711，811，911；内凸柱状体—112，212，512，612，712，812，912；环筒状磁性体—113，213，513，613，713，813，913；中央轴孔—114，214，314，514，614，714，814，914；环筒状磁性体垫圈—184，284，584，684，784，884，984；托架—181，281，581，681，781，881，981；托架气孔—182，282，582，682，782，882，982；托架穿透孔—187，287，587，687，787，887，987；托架外侧内凹平面—1811，2811，5811，6811，7811，8811，9811；托架内凸平台面—1118，2118，5118，6118，7118，8118，9118；托架安装平面—1800，2800，5800，6800，7800，8800，9800；托架螺孔—188，288，588，688，788，888，988；螺母—183，283，583，683，783，883，983；驱动器护套—137，237，537，637，737，837；护套内廓凹槽—139，239，539，639，739，839；护套内廓面—138，238，538，638，738，838；护套散热孔—140，240，540，640，740，840；非导磁紧固件—1000，2000，8000，5000，6000，7000，9000；非导磁紧固螺钉—181，281，581，681，781，881，981；粘结剂—001

以下将结合附图实施例对本发明作进一步阐述。

图2示出了本发明实施例2的扬声器纵剖面图。

上磁轭203_A和下磁轭203_B是投影平面相等并对称设置的二块圆形内凹形平板，在每一块内凹形平板的外侧设有一个平台面20300，其中央部位又设置一个中央轴孔210，在上磁轭203_A和下磁轭203_B的内侧周边部位设置凸起的周边极靴229_A和229_B。一个非导磁材料制作的空心框架204嵌装在上磁轭203_A和下磁轭203_B的内廓面224之间，空心框架204的外廓面234与上、下磁轭的内廓面224彼此吻合并涂布粘结剂001。空心框架204的外廓中间部位设有一个外侧垂直面222，其上亦预先涂布粘结剂001，永磁铁202的内侧垂直面被空心框架的外侧垂直面222安装定位。在上、下磁轭周边极靴229_A和229_B的极面200之间嵌装四块均布的、厚度、面积、体积、磁性能相同的扇形状稀土永磁铁202，它们的极面200与周边极靴的极面之间直接吻合。在上磁轭中央轴孔210_A与平台面20300_A之间的平板上，沿轴孔外侧设有三个或三个以上均匀布置的穿透孔2061(本图未曾绘出，具体可参照图3所示的螺孔2071对应设置)，在下磁轭203_B的中央轴孔210_B与平台面20300_B之间的平板上设有三个或三个以上均匀布置的并与穿透孔2061对应的螺孔2071(本图未曾标绘，具体可参见图3所示)。通过三个或三个以上与之匹配的非导磁紧固件2000(例如铜螺钉)，对上磁轭203_A、下磁轭203_B和永磁铁202的吻合极面200施加一定的静压力，待上述粘结剂001固化后即可获得一种在永磁铁与上、下磁轭吻合极面间不再涂布粘结剂，因而使磁路磁阻更小的扬声器整体磁路。为了安装方便起见，在上磁轭203_A、下磁轭203_B的外侧垂直面上还分别粘结非导磁材料制作的环形连结板236，其外径与永磁铁202的外径相等，(有时也可以采用一块环形连结板设置在上、下磁轭和永磁铁的外侧垂直面上并用粘结剂001将它们固结在一起)由此构成一个扬声器驱动器的磁路外芯。

为了充分发挥钕磁铁的高磁能积优势，本实施例将钕磁铁薄片预先充饱和后再嵌装在上磁轭203_A和下磁轭203_B的周边极靴之间，详细说明可另外参阅本发明人提出的WO98/47312专利文献。(毫无疑问，也可以在上磁轭203_A、下磁轭203_B、永磁铁202、空心框架204和环形连结板236粘结固定成为一个整体磁路后再对永磁铁充磁)

扬声器具有一个采用铝合金等非导磁刚性材料制作的框架201，其腰部以下略呈圆筒形。圆筒的轴心底端部位设有一个内凸平台，此一内凸平台面211是一个以轴孔210中央轴线对称设置的环形水平面。圆筒的上中部设有一个凹入部位配合面233，它与内凸平台面211同轴且垂直相交。内凸平台面211的外侧设有一个同轴的环形凹槽235，它为扬声器线圈架207提供足够的轴向下行空间。环形凹槽235的外侧又设有一个环形平台面2110，它们同样与凹入部位配合面233同轴且垂直相交。

由上磁轭203_A、下磁轭203_B、永磁铁202、空心框架204和环形连结板236组合而成的驱动器磁路外芯从框架201的外侧方向嵌入框架中部的呈圆筒状的凹入部位配合面233后，再将一个磁性材料制作的环筒状磁性体213嵌装到位于内凸平台面211轴心部位的一个内凸柱状体212之上并由内凸平台面211粘结定位。非导磁材料制作的内凸柱状体212可以在压铸铝合金框架201时一体化成型，也可以采用非导磁紧固件将其嵌装固定在框架圆筒的筒底轴心部位上。由图1可见，本实施例的上磁轭203_A和下磁轭203_B的中央轴孔直径比四块匀称布置的扇形状永磁铁202的投影平面直径设计得小一些，因而，同轴安装的内凹形平板沿径向内侧伸出一个匀称的内凸唇缘2030_A和2030_B，它们的垂直内周面与同轴安装的环筒状磁性体213的外周面之间构成上下两个同轴等径的环形磁隙210_A和210_B。一个圆筒状的线圈骨架207上绕有二个独立的线圈209_A和209_B，线圈骨架207的上端部和扬声器振膜206、传统的弹性阻尼板241粘合连结，振膜206的弹性悬边299和弹性阻尼板241的另一端分别粘结在框架201提供的环形支承面242和208之上。永磁铁202充磁后的极性如本图标示，以图2扬声器中央轴线的左侧磁路为例：永磁磁力线经由202 N极→203_A→210_A→209_A→210→213→210_B→209_B→210_B→203_B→202·S极而构成成闭合磁路。与传统扬声器的环形平板和T字铁磁路相比较，本发明省略了将磁力线方向转换九十度角的T字铁部件，因而磁路的等效电感和漏磁通均大幅度减小，扬声器的电声转换效率可以得到大幅度的提升。

仍以图1扬声器中央轴线左侧部磁路为例：上磁隙210_A中永磁磁力线由左向右穿越磁隙中的线圈209_A，下磁隙210_B中永磁磁力线由右侧穿越磁隙中的线圈209_B，上下二个磁隙中的磁力线方向刚好相差180度相位角。因此，当从振膜方向视入时，只要规定二个线圈209_A和209_B的绕向相反，例如线圈209_A为顺时针绕向而线圈209_B为反时针绕向，根据电学的洛仑兹力原理，当上述二个线圈接通音频电流的同一工作瞬间，线圈209_A产生的电动力F_A与线圈209_B产生的电动力F_B的方向相同，扬声器线圈的电动力F＝F_A+F_B。当音频电流反相时，电动力F_A、F_B的方向也相反，此时扬声器电动力F＝F_A+F_B的方程式保持不变，只是合力F的方向相反而已。

由此可见，本实施例扬声器线圈电路最简单的接线方式是将线圈209_A与线圈209_B反向并联连接，这时，扬声器的等效电感因线圈并联工作而降低二分之一，其阻抗——频率响应曲线与传统的单线圈扬声器相比得到了明显的改进。

当扬声器在大信号音频电流下连续运行时，上磁轭203_A、下磁轭203_B和环筒状磁性体213中因涡流严重发热而产生热膨胀，但由于上磁轭203_A、下磁轭203_B的外侧垂直面被环形连结板236及框架201粘结定位，永磁铁202的内侧垂直面被空心框架204的外侧垂直面222粘结定位，上述粘结定位面处的粘结剂001仅仅受到垂直方向的拉应力或压应力，因此粘结剂001具有最大的抗拉和抗压强度。上、下磁轭在此种情况下不可能产生水平位移。同样，由于粘结定位面211及内凸柱状体212的存在，套装在其上的环筒状磁性体也不可能产生水平位移或偏心位移。

由上磁轭203_A、下磁轭203_B和空心框架204内侧垂直面构成的结构空间263可以减少扬声器振膜206轴向运动过程中产生的气囊阻尼作用，有利于提高扬声器的瞬态反应速度并改善线圈的通风散热效果。

在二块永磁铁相邻间隔处的周边极靴上，还可以设置4个对流气孔217，该气孔的底部最深时与上、下磁轭的内廓底面相平，具体实施方式可参阅图3及图12所示。

图1示出了本发明实施例1的机电换能器驱动器纵剖面图。

上磁轭103_A、下磁轭103_B、永磁铁102、空心框架104由粘结剂001和上磁轭穿透孔1061、下磁轭螺孔1071、非导磁紧固件1000连结固定成为一个整体磁路，其实施方式与图2实施例2的说明相同，故不再予以重复。

由于稀土永磁铁例如钕铁硼磁铁的Br值和最大磁能积都很高，按照上述方式实施得到的机电换能器驱动器外廓面上，漏磁通的磁场梯度较高，很容易将铁磁性物质吸引到驱动器表面从而使驱动器环形磁隙内的磁通密度降低。比外，钕铁硼等稀土磁铁质地脆弱，暴露在外时很容易受到机械冲击而损坏。为了克服这二个缺点并进一步加强机电换能器驱动器组合磁路的整体组合强度，本实施例采用二段非导磁材料制作的驱动器护套137，沿上磁轭103_A、下磁轭103_B、永磁铁102的垂直外廓面将所述磁路紧密包裹在内。护套137在本实施例中以塑料加压铸成。护套137的内廓面138上设有与永磁铁102外廓垂直面匹配的护套内廓凹槽139，在所述护套内廓面138或所述磁路的垂直外廓面上预先涂布粘结剂001，同时由外侧向内侧对护套137施加静压力Fin如图12箭头方向所示。在每段护套的结合面处亦预先涂布粘结剂001并受静压力Fin挤压，待粘结剂固化后即获得一个组合强度更高的机电换能器驱动器。毫无疑问，在二段护套137的结合部位设置穿透孔或螺孔，利用非导磁材料制作的紧固件，也可以实施得到具有相同效果的驱动器。由于这是常识范围的公知技术，本发明对此不再绘制附图并进一步描述。

与本发明实施例2不同的是：在所述下磁轭103_B的外侧平台面10300_B的中央部位，一个非导磁合金压铸铝制作的托架181具有一个同轴的和对称设置的圆环形安装平面1800，其上设有均布的4个托架穿透孔187，借助4个螺钉将托架181吻合固定在下磁轭外侧平台面10300_B的轴心部位上。所述托架181的中央部位设有一个轴孔188，在其外侧设有一个同轴的内凸平台面1118，在内凸平台面1118的外侧设有一个同轴的环形凹槽1630，所述环形凹槽1630向外(下)侧延伸以构成机电换能器线圈骨架必需的下行空间。一个环筒状磁性体113的上端面安装一个非导磁材料制作的环筒状磁性体垫圈184，一根非导磁紧固螺钉180穿过所述垫圈将环筒状磁性体113的下端面粘结固定在托架181的内凸平台面1118的轴心部位。所述环筒状磁性体113的外周面与上磁轭103_A和下磁轭103_B的轴孔垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙110_A和110_B。一个线圈骨架107插入所述的二个环形磁隙，其上绕制二个线圈109_A和109_B，规定二个所述线圈的绕向相反，例如线圈109_A为顺时针绕向，线圈109_B为反时针绕向，由此构成使用托架结构的机电换能器驱动器。

此外，本实施例的振膜框架还可以采用螺钉直接安装在上磁轭103_A的外侧平台面10300_A上，例如传统的铝合金锥形框架；当然也可以直接将振膜和配套夹板直接安装固定在上磁轭103_A的外侧平台面10300_A上，例如传统的半球顶高音扬声器振膜及其配套框架。

为了减少机电换能器轴向运动时的气囊阻尼效应并改善线圈的散热效果，在托架环形凹槽的槽底平面16300上还可以设置若干个均布的托架气孔182，具体可参见图11所示。

除上述外，本实施例的结构、工作原理与图2实施例2的说明完全相同而不再重复描述。

图3示出了本发明实施例2的磁路A-A平剖面图。

扬声器的上磁轭203_A和下磁轭203_B是二块同轴的并对称设置的圆形内凹形平板，四块厚度、面积、体积、磁性能相同的钕磁铁扇形状薄片202嵌装在所述磁轭周边极靴229_A和229_B的极面200之间，每块磁铁的端部留有适当间隙并构成分布在四侧的对流气孔217。上磁轭203_A和下磁轭203_B的周边极靴229_A和229_B上设有4个与之匹配的矩形对流气孔217，该气孔的底部与所述内凹形平板的内廓底面相平。空心框架204在本图中省略未绘。

其余部份与实施例2、实施例1的结构和工作原理完全相同而不再重复描述。

图4示出了本发明实施例3的磁路A-A平剖面图。

机电换能器的上磁轭803_A和下磁轭803_B是二块同轴的并对称设置的圆形的内凹形平板，永磁铁802是一块嵌装在所述磁轭周边极靴829_A和829_B的极面800之间的圆环形钕磁铁。三个均布在上磁轭平台面804上的穿透孔806和三个与之对应的均布在下磁轭平台面804上的螺孔807，供三个非导磁材料制作的紧固件连接组装换能器驱动器磁路之用。空心框架804在本图中省略未绘。

图5示出了本发明实施例4的磁路A-A平剖面图。

机电换能器的上磁轭503_A和下磁轭503_B是二块同轴的对称设置的正方形内凹形平板，四块厚度、面积、体积、磁性能相同的钕磁铁条形状薄片502嵌装在所述磁轭周边极靴529_A和529_B的极面500之间，每块磁铁的端部留有适当间隙并构成分布在四侧的对流气孔517。在所述磁轭的周边极靴529_A和529_B上设有4个均布的穿透孔5061和对应的螺孔5071，供四个非导磁材料制作的紧固件连接组装换能器驱动器磁路之用。空心框架504在本图中省略未绘。

其余部份与本发明实施例2、实施例1的结构和工作原理完全相同而不再重复描述。

图6示出了本发明实施例5的磁路A-A平剖面图。

机电换能器的上磁轭603_A和下磁轭603_B是二块同轴的对称设置的正方形内凹形平板，四块厚度、面积、体积、磁性能相同的条形状钕磁铁薄片602嵌装在所述磁轭周边极靴629_A和629_B的极面600之间。四个均布在上磁轭603_A平台面上的穿透孔6061和四个均布在下磁轭603_B平台面上的对应螺孔6071，供四个非导磁材料制作的紧固件连接组装换能器驱动器磁路之用。空心框架504在本图中省略未绘。

图7示出了本发明实施例6的磁路A-A平剖面图。

机电换能器的上磁轭703_A和下磁轭703_B是二块同轴的对称设置的矩形内凹形平板，在矩形的长边方向配置二块面积、体积、磁性能相同的较大的条形状钕磁铁簿702。在矩形的短边方向配置二块面积、体积、磁性能相等的较小的条形状永磁铁702，四块永磁铁的厚度完全相等。只要适当选择长边方向的永磁铁几何尺寸，就可以在组装完成后的驱动器环形磁隙710内获得匀称的磁通密度。在所述磁轭的周边极靴729_A和729_B上设有4个均布的穿透孔7061和对应的螺孔7071，供四个非导磁材料制作的紧固件连接组装换能器驱动器磁路之用。空心框架704在本图中省略未绘。

图8示出了本发明实施例7的扬声器纵剖面图。

扬声器框架901与本发明实施例2的框架201具有相同的结构，详情可结合本发明元件与标号对应关系列表并参阅图2相关说明予以实施，本实施例不再予以重复描述。

实施例7与实施例2不同的是扬声器的磁路结构：上磁轭903_A和下磁轭903_B是二块同轴安装的对称设置的圆形平板，所述平板的中央部位设有一个中央轴孔910，在上、下磁轭中央轴孔的外侧周边部位，设有8组均匀布置的永磁铁，每组永磁铁由二块平面投影面积、体积、磁性能相同的高磁能积圆环形铁氧体永磁铁串联叠合组成。每个圆环形铁氧体永磁铁的厚度和轴孔直径均相等，与这些轴孔对应匹配的还有设置在上磁轭903_A上的8个穿透孔9061和设置在下磁轭903_B上的8个对应螺孔9071(本图省略未绘)，利用8根非导磁紧固件9000(例如铜螺钉)对上磁轭903_A、下磁轭903_B和8组叠合在一起的圆环形永磁铁的吻合极面900预先施加匀称的静压力并使其连结成为一个整体磁路外芯。从框架901的外侧将上述磁路外芯嵌装到框架901的凹入部位配合面933，依靠预先涂布的粘结剂001，所述磁路外芯的外廓垂直周面及下磁轭903_B的外侧平面90300_B分别与框架凹入部位配合面933和框架的环形平台面9110粘结成为一个整体。一个环筒状磁性体913套装定位在框架901内凸平台面911轴心部位的一个内凸柱状体912之上，并由同轴的对称设置的内凸平台面911粘结定位，……由此，上磁轭903_A和下磁轭903_B的中央轴孔910的内侧垂直面与环筒状磁性体913的外周面之间构成上下两个匀称的环形磁隙910_A和910_B。一个圆筒状的线圈骨架907上绕有二个独立的线圈909_A和909_B，弹性阻尼板941、振膜906与线圈骨架907粘结在一起。其余有关磁路的结构、工作原理及实施效果，与本发明实施例2、实施例1的相关说明完全相同，本实施例不再予以重复描述。

图9示出了本发明实施例7的磁路A-A平剖面图。

扬声器的上磁轭903_A、下磁轭903_B是二块同轴的对称设置的磁性材料制作的圆形平板，其中央部位设有一个中央轴孔910，沿中央轴孔的周边部位均匀设置8个穿透孔9061(上磁轭)和8个螺孔9071(下磁轭)，其相邻二个穿透孔或螺孔轴心线的圆心角均为45度夹角。8组与穿透孔9061和螺孔9071匹配的圆环形永磁铁均布在上、下磁轭的内廓极面900之间，相邻两组永磁铁之间还设有散热对流气道917。其余部份与本发明实施例1、实施例2的结构和工作原理完全相同而不再重复描述。

为了改善扬声器的通风散热效果，在框架901的所述圆筒体壁上，也可以设置与对流气道917对应匹配的通风口或格栅，由于这是公知的已有技术，本实施例不再绘图标示并予以描述。

毫无疑问，将本实施例规定的所述磁路外芯与图1实施例1提供的所述托架和环筒状磁性体组合在一起，同时在所述上磁轭903_A的外侧平台面90300_A上安装传统的换能器框架(例如扬声器的锥形盆架或半球顶高音扬声器振膜及其配套框架)，本发明将重新构成若干种具有圆形平板的机电换能器。

本实施例以图1示出的本发明实施例1为例进行阐述并同时参见图1和图2的相关说明。本实施例的设定前提是：对称设置的换能器上磁轭103_A和下磁轭103_B具有相同的材质和几何形状；二个所述环形磁隙110_A和110_B的几何形状和磁感应强度B_r值相等；二个线圈109_A和109_B的绕向相反(一个线圈为顺时针绕向，另一个线圈为反时针绕向)；二个线圈的漆包线横截面积相等；二个线圈的匝数相等n_A＝n_B；二个线圈的电感量绝对值相等|L_109A|＝|L_109B|。即以所述永磁铁 102轴向高度的二分之一等分线X-X线为水平对称轴(请同时参见本发明图1所示)，所述换能器具有一对在几何形状和磁性能方面上下对称的工作磁路。

按照洛仑兹力的规定原则，将线圈109_A的尾端Y_A和线圈109_B的首端X_B串联连接，线圈109_A的首端X_A和线圈109_B的尾端Y_B构成所述换能器的一对信号输入端子。由于二个线圈109_A和109_B工作在同一个磁通环路中，它们的电感矢量因相位差为180度角而互相抵消，但线圈的电动力F＝F_109A+F_109B，因此，所述换能器具有电阻负载特性(或近似于电阻负载特性)，换能器的相位失真得以消除(或基本消除)。

毫无疑问，本实施例的电路原理接线图和对称磁路的设置原则同样适用于本发明已经示出的和尚未示出的所有实施例。只要通过各种不同的磁路和电路的排列组合，普通的专业技术人员只需要按照本发明已经公开的技术特征和实施方案，就可以获得各种不同结构形式的、具有电阻负载特性的机电换能器。

图11示出了本发明实施例1的托架平面图。

所述托架具有一个轴孔188，在轴孔188的外侧设有一个同轴的圆环状内凸平台面1118，在内凸平台面1118的外侧设有一个同轴的环形凹槽1630，在凹槽的底部平面16300上设有8个均布的托架气孔182，当所述换能器的所述线圈骨架107上下振动时，气孔182同时起到了减小线圈骨架的气囊阻尼作用和改善线圈通风散热的双重效果。在环形凹槽1630的外侧设有同轴的托架安装平面1800，它是一个平滑的与下磁轭外侧平台面10300_B吻合的圆环状安装平面，其上设有4个均布的穿透孔187，借助螺钉将托架181固定在下磁轭上。详情可参见图1实施例1的相关说明而不再予以重复描述。

毫无疑问，与本实施例相同的托架281……981，均可与本发明提供的任何一种换能器磁路结构互相匹配并组合成为各种类型的换能器驱动器。

图12示出了本发明实施例1具有护套的驱动器平、立面图。

在本实施例中，驱动器护套137由二个半圆形的弧形塑料段构成，护套内廓表面138涂布粘结剂001并与上磁轭103_A、下磁轭103_B、永磁铁102的外廓垂直面互相吻合并粘结固定。为了配合图1所示的磁路结构型式并改善换能器的通风散热效果，在每段护套137上设置二个矩形的通风口140，它们与设置在上、下磁轭周边极靴129_A和129_B上的所述对流气孔117对应匹配。二段护套的结合面处亦涂布粘结剂001。箭头Fin表示组装换能器驱动器时对护套施加静压力的方向。

其余部分请参见本发明实施例1、实施例2的相关说明和本发明元件与标号对应关系列表而不再予以重复描述。

毫无疑问，与本实施例相同的驱动器护套237……837，均可与本发明提供的任何一种换能器磁路结构互相匹配并组合成为各种类型的换能器驱动器。

图13示出了本发明实施例2具有护套的驱动器平、立面图。

它具有正方形的磁轭同时具有实施例4图5所示的磁路结构型式。本实施例驱动器护套由4段条形状的护套237构成。护套的内廓面及相邻段护套的结合面处均涂布粘结剂，箭头Fin表示在组装所述驱动器时对驱动器护套施加静压力的方向。为改善扬声器的通风散热效果，每段护套上还可以设置一个护套散热孔240，它们与图5实施例4所示的磁轭对流气孔517互相匹配。

图14示出了本发明空心框架的一个实施例平面图。

一个正方形的空心框架504，由硬质塑料等非导磁材料压铸而成。框架具有一个与本发明所述上磁轭和下磁轭内廓面吻合并粘结固定的空心框架外廓面534，在外廓面的居中部位设有一个外侧垂直面522，它与所述永磁铁502的内侧垂直面吻合并粘结固定。平直光滑的垂直内廓面573与所述换能器的环筒状磁性体或柱状磁性体的外周面之间构成上、下磁轭的结构空间563。其余部分请参见本发明实施例1、实施例2的附图1和图2、图5、图6的相关说明和本发明元件与标号对应关系列表而不再予以重复描述。

图15示出了本发明空心框架的另一个实施例平面图。

这是一个圆环形的空心框架204，可以与图2的本发明实施例2互相匹配。各个元件与标号的对应关系，请参见实施例2图2的相关说明而不再予以重复描述。

本实施例的换能器驱动器的柱状磁性体113是一个具有正六边形横截面形状的柱状轭铁，所述上磁轭和下磁轭轴孔103是一个与柱状磁性体113相互匹配的正六边形轴孔并由此构成一个匀称的正六边形环形磁隙110。由于正六边形具有最大的周边长度，所以，具有正六边形横截面的换能器线圈骨架和正六边形线圈(本图均省略未绘)与其它横截面形状的线圈骨架和线圈相比较，可以使所述换能器获得最大的洛仑兹力和最佳的散热效果。由本图及图17可见：在每个正六边形内角的顶部设有一短截左右对称的圆弧形线段010，该线段与该内角的两边相切，其圆心则落在该内角的角平分线上。

与本发明实施例1示出的图1比较对照：一个圆柱状的磁性体113’代替了环筒状的磁性体113，并由一个穿过所述托架轴孔188的螺钉180’和粘结剂001将其安装固定在托架181的内凸平台面1118上。柱状磁性体113’与上磁轭和下磁轭的轴孔110构成二个圆环形的磁隙110A’和110B’。

最后需要指出的是：利用图1至图9示出的所有磁路结构型式、不同的永磁铁、不同的框架和托架结构、不同横截面形状的环筒状磁性体和柱状磁性体，以及不同的换能器线圈连接电路，可以排列组合成各种不同类型的机电换能器。本发明虽然无法将所有这些实施例一一枚举出来，但是，不管将本发明的上述技术特征如何排列组合甚至作出这样或那样的局部修改，它们的总体技术方案和设计核心内容都无法超越本发明权利要求和本说明书已经提出的全部覆盖范围。

Claims

1、一种双线圈双磁隙换能器，包括具有永磁铁的磁路及与之连结成一体的框架，二个同轴等径的环形磁隙和一个插入磁隙的线圈骨架，其上平行缠绕彼此绝缘的电线并构成二个线圈，其特征在于：

a.所述磁路的上磁轭和下磁轭是二块同轴安装及对称设置的磁性材料制作的内凹形平板，其外侧中央部位设有一个平台面，所述平台面的中央部位设有一个轴孔，它通常是一个圆孔，也可以是一个正方形或正六边形孔；

b.所述上磁轭和下磁轭的内侧周边部位设有凸起的周边极靴，在二个周边极靴的极面之间设有一块或一块以上均布等厚的轴向充磁的永磁铁；

c.一个非导磁材料制作的空心框架嵌装在所述上磁轭和下磁轭的内凹形平板的内廓面并与之粘结固定，所述永磁铁的内侧垂直面被所述空心框架的外侧垂直面安装定位和粘结固定；

d.所述永磁铁的二个极面与所述上磁隙和下磁轭周边极靴的二个极面直接吻合，通过设置在所述上磁轭和下磁轭平台面上的穿透孔、对应螺孔和非导磁材料制作的紧固件对所述吻合极面施加静压力并使之连结成为一个整体磁路外芯；

e.一个与所述上磁轭和下磁轭内凹形平板中央轴孔同轴安装的环筒状磁性体或柱状磁性体的外周面与所述上磁轭和下磁轭中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴安装的二个线圈，规定二个线圈的绕向及流经线圈的电流方向，使所述线圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F；

f.所述线圈与所述内凹形平板的中央轴孔及所述环筒状磁性体或柱状磁性体相互匹配，其最佳横截面形状为正六边形，每个六边形内角或正多边形内角的顶部设有一短截左右对称的圆弧形线段，该线段与该内角的两边分别相切，其圆心则落在该内角的角平分线上；

g.所述上磁轭和下磁轭的周边极靴上还可以设置二个以上均布的内凹形对流气孔，该气孔的底部最深时与所述内凹形平板的内廓底面相平；

h.所述上磁轭和下磁轭和所述永磁铁与所述空心框架之间的粘结剂在所述磁路外芯全部组装完成后方始固化定位。

2、按照权利要求1规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于：所述上磁轭和下磁轭是二块圆形的内凹形平板，所述永磁铁是一块圆环状的永磁铁或一块以上等厚均布的扇形状或圆片状或环片状稀土永磁铁。

3、按照权利要求1规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于：所述上磁轭和下磁轭是二块正多边形的内凹形平板，所述永磁铁是三块或三块以上等厚均布的条形状稀土永磁铁。

4、按照权利要求1规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于：所述上磁轭和下磁轭是二块矩形的内凹形平板，所述永磁铁是四块等厚均布的条形状稀土永磁铁。

5、权利要求1至权利要求4规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于：

a.在所述上磁轭和下磁轭和所述永磁铁的垂直外廓面的周围，设置二段或二段以上用非导磁材料制作的驱动器护套将其紧密包裹在内，所述驱动器护套的内廓面与所述磁轭和所述永磁铁的垂直外廓面彼此吻合并粘结成为一个整体磁路；

b.一个非导磁刚性材料制作的托架，其中央部位设有一个轴孔，以所述轴孔的中央轴线为对称轴，在轴孔的外侧设有一个内凸平台面，在所述内凸平台面的外侧设有一个同轴的环形凹槽，在所述环形凹槽的外侧设有一个同轴的与所述下磁轭外侧平台面吻合固定的托架安装平面，一个同轴安装的环筒状磁性体或柱状磁性体被一组非导磁材料制作的紧固件安装固定在所述内凸平台面的轴心部位上，所述环筒状磁性体或柱状磁性体的外周面与所述上磁轭和下磁轭中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，由此构成一个完整的双线圈双磁隙换能器驱动器磁路。

6、权利要求1至权利要求4规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于：一个与所述磁路连结在一起的同轴框架，所述框架的腰部设有一个同轴的敞口圆筒体，所述圆筒体的筒底内侧平面上设有一个同轴的环形凹槽，所述环形凹槽的内侧和外侧分别设有二个同轴的环形平台面，居中的那个环形平台面的轴心部位设有一根非导磁刚性材料制作的内凸柱状体，将所述环筒状磁性体套装在所述内凸柱状体上，一个非导磁材料制作的环筒状连结板将所述上磁轭和下磁轭的垂直外廓面紧密包裹在内并粘结固定，将连结成一体的所述磁路外芯嵌入所述框架的所述圆筒体的内侧配合面并与所述框架粘结成为一个整体。

7、一种双线圈双磁隙换能器，包括具有永磁铁的磁路及与之连结成一体的框架，二个同轴等径的环形磁隙和一个插入磁隙的线圈骨架，其上平行缠绕彼此绝缘的电线并构成二个线圈，其特征在于：

a.所述磁路的上磁轭和下磁轭是二块同轴安装及对称设置的磁性材料制作的圆形平板，所述圆形平板的中央部位设有一个轴孔，它通常是一个圆孔，也可以是一个正方形或正六边形孔；

b.在所述上磁轭和下磁轭中央轴孔的外侧周边部位设置三组或三组以上均布等厚的永磁铁，每组永磁铁由轴向充磁的二块串联叠合的圆环形永磁铁组成，每组永磁铁的四个极面与所述上磁隙和下磁轭的二个内廓极面全部直接吻合，通过设置在所述上磁轭和下磁轭上的位于每组圆环形永磁铁轴心部位的穿透孔、对应螺孔和非导磁材料紧固件对每组永磁铁的吻合极面施加静压力并使其与所述上磁轭和下磁轭连结成为一个整体磁路外芯；

c.一个与所述上磁轭和下磁轭中央轴孔同轴安装的环筒状磁性体或柱状磁性体的外周面与所述上磁轭和下磁轭的中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴安装的二个线圈，规定二个线圈的绕向及流经线圈的电流方向，使所述线圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F；

d.所述线圈与所述圆形平板的中央轴孔及所述环筒状磁性体或柱状磁性体相互匹配，其最佳横截面形状为正六边形，每个六边形内角或正多边形内角的顶部设有一短截左右对称的圆弧形线段，该线段与该内角的两边分别相切，其圆心则落在该内角的角平分线上；

e.均布的每组所述永磁铁的外廓面之间设有空隙，由此构成双线圈双磁隙换能器驱动器的对流散热气道。

8、权利要求7规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于：一个非导磁刚性材料制作的托架，其中央部位设有一个轴孔，在所述轴孔的外侧设有一个同轴的内凸平台面，在所述内凸平台面的外侧设有一个同轴的环形凹槽，在所述环形凹槽的外侧设有一个同轴的与所述下磁轭外侧平台面吻合固定的托架安装平面，一个同轴安装的环筒状磁性体或柱状磁性体被一组非导磁材料制作的紧固件安装固定在所述内凸平台面的轴心部位上，所述环筒状磁性体或柱状磁性体的外周面与所述上磁轭和下磁轭的中央轴孔垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，由此构成一个完整的双线圈双磁隙换能器驱动器磁路。

9、按照权利要求7规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于：一个与所述磁路连结在一起的同轴框架，所述框架的腰部设有一个同轴的敞口圆筒体，所述圆筒体的筒底内侧平面上设有一个同轴的环形凹槽，所述环形凹槽的内侧和外侧分别设有二个同轴的环形平台面，居中的那个环形平台面的轴心部位设有一根非导磁刚性材料制作的内凸柱状体，将所述环筒状磁性体套装在所述内凸柱状体上，将连结成一体的所述磁路外芯嵌入所述框架的所述圆筒体的内侧配合面并与所述框架粘结成为一个整体。

10、按照权利要求1至权利要求6规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于：以所述永磁铁二分之一轴向高度的等分线X-X轴线为水平对称轴，所述双线圈双磁隙换能器具有二组在几何形状和磁性能方面上下对称的磁路，规定二个所述线圈串联连接后的绕向刚好相反，二个所述线圈的电线横截面积、匝数和电感量绝对值彼此相等，所述双线圈双磁隙换能器是一个具有电阻负载特性的机电换能器。

11、按照权利要求7至权利要求9规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于：以所述永磁铁二分之一轴向高度的等分线X-X轴线为水平对称轴，所述机电换能器具有二组在几何形状和磁性能方面上下对称的磁路，规定二个所述线圈串联连接后的绕向刚好相反，二个所述线圈的电线横截面积、匝数和电感量绝对值彼此相等，所述双线圈双磁隙换能器是一个具有电阻负载特性的机电换能器。