CN204131712U - 一种超长磁场动圈式扬声器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种超长磁场动圈式扬声器，包括盆架、磁路系统和振动系统，所述的磁路系统包括上夹板、下夹板、铁芯和磁铁，所述的上夹板的中孔内侧与铁芯上端外侧之间具有磁间隙，所述的振动系统包括音圈、弹波和纸盆，所述的音圈下端插入所述的磁间隙内，所述的音圈的阻抗为8欧姆或4欧姆，定义盆架的直径为R，上夹板的厚度为H；盆架的直径R与上夹板的厚度H之间满足特点条件，优点磁间隙的长度增加，在保证阻抗一致的情况下，音圈线径必须增加，线径增加，音圈在磁场中的导线长度增加，磁路系统可利用磁场内音圈绕组长度越长，注入的音频电流切割磁力线产生的动能越大，效率越高。磁间隙长度增加，音圈在磁场中位移相对比例减少，可有效的降低失真。

Description

一种超长磁场动圈式扬声器

技术领域

本发明涉及一种动圈式扬声器，尤其是涉及一种超长磁场动圈式扬声器。 

背景技术

动圈式扬声器是由磁路系统，振动系统和辅助系统组成。动圈式扬声器(以外磁结构的动圈式扬声器为例，以下同)的基本磁路系统主要由上夹板、下夹板、铁芯和磁铁组成。环形下夹板的中间位置无缝连接圆柱形铁芯，行成T铁组件；T铁组件上端分别胶合环形磁铁和环形上夹板，组成最基本结构的外磁动圈式的扬声器的磁路系统。磁路系统中环形上夹板中孔内侧与铁芯上端外侧对应的环形缝隙(简称磁间隙)，就形成了可利用的动圈式扬声器磁场。磁场宽度取决于上夹板的中孔和铁芯外径之差，磁场的长度为上夹板的厚度加上磁间隙上下满足一定磁场强度的距离。同等条件下，磁间隙越小，磁场强度越强，反之越弱。 

动圈式扬声器的振动系统主要由音圈、弹簧板、振膜(纸盆)及防尘帽等组成。环形音圈的绕组部分位于动圈式扬声器磁路系统磁间隙的正中，绕音圈的支架外侧连接起固定和维持音圈工作时上下运动作用的弹簧板，中孔上端连接纸盆，纸盆中孔上端与音圈支架连接处的上方连接防尘帽，纸盆边将与盆架边接。当音圈引出线两端接入音频功率信号，磁场中的音圈绕组注入电流，通过切割磁力线产生上或下的动能。当注入的信号频率越高，音圈上下振动的频率越快；注入的信号越强，音圈上下振动的幅度越大(切割磁力线产生的动能越大)。连接在音圈上的纸盆也会随着音圈的上下产生振动，振动的纸盆通过传声媒介-----空气产生声音。在传统的惯有设计中，考虑到扬声器设计上的基本特点和磁路系统和振动系统的匹配关系，以及对功率、频响特性、扬声器的重量、生产成本等综合考虑，动圈式扬声器的设计上具有以下特点： 

1、在同等条件下，可利用磁场“强度”越大，注入音频电流切割磁力线产生的动能越大，反之越小。但当磁场强度超出一定范围后，对频率较低的信号会起到限制作用，不利于低频的还原。 

2、同等条件下，磁路系统可利用磁场内音圈绕组长度越长，注入音频电流切割磁力线产生的动能越大。 

3、同等条件下，磁路系统可利用磁场内的音圈两端注入的音频电流越大，切割磁力线产生的动能越大，反之越小。 

4、音圈绕组两端注入音频信号后，在可利用磁场中切割磁力线产生动能，形成电能转动能，再转为声能的转换作用。在可利用磁场以外不产生动能，并随着电流增大产生涡流，会引起音圈发热，严重时会引起烧毁音圈；并且音圈跳出有效磁场的比例越大失真越大。 

5、同等条件下，振动系统重量越轻效率越高，反之越低。 

6、长音圈的设计中音圈绕组宽度与有效磁场长度之比越接近1.2效率越高。 

7、同等条件下，音圈重量与音膜(纸盆)比值越大效率越高，反之越低。 

综合考虑上述因数，传统的动圈式扬声器的规格(扬声器的盆架直径)与上夹板厚度之间的关系符合如下表： 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种频响特性良好、具有较高品质特性和较高声压级的超长磁场动圈式扬声器。 

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：1、一种超长磁场动圈式扬声器，包括盆架、磁路系统和振动系统，所述的磁路系统包括上夹板、下夹板、铁芯和磁铁，所述的上夹板的中孔内侧与铁芯上端外侧之间具有磁间隙，所述的振动系统包括音圈、弹波和纸盆，所述的音圈下端插入所述的磁间隙内，所述的音圈的阻抗为1～32欧姆，定义盆架的直径为R，直径R的单位为英寸，上夹板的厚度为H；厚度H的单位为mm；盆架的直径R与上夹板的厚度H之间满足下列条件： 

1)当3<R≤4时，则4<H≤8； 

2)当4<R≤5时，则6<H≤12； 

3)当5<R≤6.5时，则7<H≤14； 

4)当6.5<R≤8时，则8<H≤16； 

5)当8<R≤10时，则9<H≤18； 

6)当10<R≤12时，则10<H≤20； 

7)当12<R≤15时，则12<H≤24； 

8)当R>15，则15<H≤30。 

所述的盆架的直径R与上夹板的厚度H之间满足下列条件： 

1)当3<R≤4时，则5<H≤8； 

2)当4<R≤5时，则7<H≤12； 

3)当5<R≤6.5时，则8<H≤14； 

4)当6.5<R≤8时，则9<H≤16； 

5)当8<R≤10时，则10<H≤18； 

6)当10<R≤12时，则12<H≤20； 

7)当12<R≤15时，则14<H≤24； 

8)当R>15，则18<H≤30。 

所述的盆架的直径R与上夹板的厚度H之间满足下列条件： 

1)当R＝4时，则H＝6、7或8 

2)当R＝5时，则H＝8、9、10、11或12 

3)当R＝6.5时，则H＝9、10、11、12、13或14 

4)当R＝7或8时，则H＝10、11、12、13、14、15或16 

5)当R＝9或10时，则H＝11、12、13、14、15、16、17或18 

6)当R＝11或12时，则H＝12、13、14、15、16、17、18、19或20 

7)当R＝13、14或15时，则H＝13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24 

8)当R＝15、16、或17时，则H＝16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30。 

与现有技术相比，本发明的优点是不改变或合理改变动圈式扬声器磁路系统的磁通密度条件下，适当加强磁路系统磁间隙的长度，可带来以下优势。 

1)磁间隙的长度增加，音圈卷幅可同步增加，在保证阻抗一致的情况下，音圈线径必须增加，工作时音圈承受的电流增加，扬声器的功率增加，同等条件下可使产生的动能增大，提高总声压级。 

2)磁间隙的长度增加，音圈卷幅同步增加，在保证阻抗一致的情况下，音圈线径必须增加，音圈在磁场中的导线长度增加。磁路系统可利用磁场内音圈绕组长度越长，注入的音频电流切割磁力线产生的动能越大，效率越高。 

3)磁间隙长度增加，音圈在磁场中位移相对比例减少，可有效的降低失真。 

本发明增大了上夹板的厚度，也就形成了比常规设计更长的可利用磁场的范围，同等振幅下音圈跳出磁场的比值减小。减小“上夹板厚度与音圈比值”的技术措施只要调整合理不会引起失真增大。 

附图说明

图1为传统的扬声器的结构图； 

图2为本发明的结构图； 

图3为传统的磁路系统的结构图； 

图4为本发明的磁路系统的结构图； 

图5为本发明与传统结构扬声器的频响曲线比较图(一)； 

图6为本发明与传统结构扬声器的频响曲线比较图(二)； 

图7为本发明与传统结构扬声器的频响曲线比较图(三)； 

图8为本发明与传统结构扬声器的频响曲线比较图(四)； 

图9为本发明与传统结构扬声器的频响曲线比较图(五)。 

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。 

一种超长磁场动圈式扬声器，包括盆架9、磁路系统和振动系统，磁路系统包括上夹板1、下夹板2、铁芯3和磁铁4，上夹板1的中孔内侧与铁芯3上端外侧之间具有磁间隙5，振动系统包括音圈6、弹波7和纸盆8，音圈6下端插入磁间隙5内，音圈6的阻抗为8欧姆或4欧姆或16欧姆或32欧姆，定义盆架9的直径为R，直径R的单位为英寸，上夹板的厚度为H；厚度H的单位为mm； 

盆架的直径R与上夹板的厚度H之间满足下列条件： 

1)当3<R≤4时，则4<H≤8； 

2)当4<R≤5时，则6<H≤12； 

3)当5<R≤6.5时，则7<H≤14； 

4)当6.5<R≤8时，则8<H≤16； 

5)当8<R≤10时，则9<H≤18； 

6)当10<R≤12时，则10<H≤20； 

7)当12<R≤15时，则12<H≤24； 

8)当R>15，则15<H≤30；R和H可以取整数，如R＝4，则H＝6，R和H也可以取小数，如R＝3.5，则H＝4.8； 

1、本发明的实质是不改变或合理改变动圈式扬声器磁路系统的磁通密度条件下，适当加强磁路系统磁间隙的长度，可带来以下优势。 

1)磁间隙的长度增加，音圈卷幅可同步增加，在保证阻抗一致的情况下，音圈线径必 须增加，扬声器承受的功率增加，工作时音圈承受的电流增加，同等条件下可使产生的动能增大，提高总声压级。 

实验三款十五寸七十五芯外磁动圈式扬声器，除了上夹板和音圈变化，其他配置基本一样， 

a\常规设计上夹板厚度10.5mm，音圈卷幅17.5mm，线径0.35mm，线截面积0.0962mm²，已通过350W功率实验(粉噪8小时) 

b\改进后设计上夹板厚度14mm，音圈卷幅21mm，线径0.39mm，导线截面积0.1195mm²，是常规音圈的1.24倍，已成功通过450W功率实验(粉噪8小时) 

c\改进后设计上夹板厚度16mm，音圈卷幅23mm，线径0.40mm，导线截面积0.12575mm²，是常规音圈的1.31倍，已成功通过550W功率实验(粉噪8小时) 

2)磁间隙的长度增加，音圈卷幅同步增加，在保证阻抗一致的情况下，音圈线径必须增加，线径增加，音圈在磁场中的导线长度增加，磁路系统可利用磁场内音圈绕组长度越长，注入的音频电流切割磁力线产生的动能越大，效率越高，实验三款十五寸七十五芯外磁动圈式扬声器，除了上夹板和音圈变化，其他配置基本一样。 

a\常规设计上夹板厚度10.5mm，音圈卷幅17.5mm，线径0.35mm，可利用磁场内音圈绕组97圈，长度23086mm 

b\改进后设计上夹板厚度14mm，音圈卷幅21mm，线径0.39mm，可利用磁场内音圈绕组103圈，长度24514mm，，是常规音圈的1.06倍 

c\改进后设计上夹板厚度16mm，音圈卷幅23mm，线径0.40mm，可利用磁场内音圈绕组109圈，长度25942mm，，是常规音圈的1.12倍由此可见，改进后的设计音圈绕组在可利用磁场中的导线较长，效率提高。 

3)磁间隙长度增加，音圈在磁场中位移相对比例减少，可有效的降低失真。 

实验三款十五寸七十五芯外磁动圈式扬声器，除了上夹板和音圈变化，其他配置基本一样； 

a.上下振幅各10mm，常规设计上夹板厚度为10.5mm时: 

(10.5+10)/10.5＝1.95 

b.上下振幅各10mm，改进设计上夹板厚度为14mm时: 

(14+10)/14＝1.71 

c.上下振幅各10mm，改进设计上夹板厚度为16mm时: 

(16+10)/16＝1.62 

改进后的振动幅度比减小，总失真减小 

4)磁间隙长度增加，可使音圈卷幅/有效磁间隙长度比较小的设计提高效率(同等条件下音圈卷幅/有效磁间隙长度＝1.2时效率最高)。 

实验三款十五寸七十五芯外磁动圈式扬声器，除了上夹板和音圈变化，其他配置基本一样。 

a.常规设计上夹板厚度10.5mm，音圈卷幅17.5mm，计算比值17.5/10.5＝1.667 

b.改进后设计上夹板厚度14mm，音圈卷幅21mm，计算比值21/14＝1.5，比常规设计低0.167 

c.改进后设计上夹板厚度23mm，音圈卷幅16mm，计算比值23/16＝1.438，比常规设计低0.276 

长音圈设计的模式在一定的范围内减少上夹板厚度与音圈卷幅的比值，按常规设计结果会引起失真增大的趋势。本设计因在技术上增大了上夹板的厚度，也就形成了比常规设计更长的可利用磁场的范围，同等振幅下音圈跳出磁场的比值减小。减小“上夹板厚度与音圈比值”的技术措施只要调整合理不会引起失真增大。 

上述试验案例分析内容的结论，是单纯改变磁路系统夹板的厚度(提高可利用磁场的长度)和单纯改变振动系统音圈卷幅，因其他配置基本不变，可比性更为直观简单，借以证明超长磁场动圈式扬声器性能上有着非凡的突破。实际应用中如在某些方面做小的调整，成效将更为明显。比如调整改动后的磁路系统磁通量，音圈导线更换较轻的铝或铜包铝等材质，增加音圈骨架强度，增加弹簧板变位和振膜轭环阻尼，振膜锥部浸胶加强等。结合这些变化，成效更为显著，性价比更高，特别是针对一些优秀设计的升级拓展有着事半功倍的作用。 

5)本发明经十几个不同模式，不同类型的动圈式扬声器机种的实验，列举几款对比数据如下： 

6)本发明经十几个不同模式，不同类型的动圈式扬声器机种的实验，证明在频响曲线上也有一定优势，列举如下： 

a\常规机种外磁动圈式扬声器FA1501和14mm厚上夹板，16mm厚上夹板，只改变上夹板厚度和音圈情况下的变化。 

由图5可见，型号为1501款扬声器由细虚线表示，14mm厚上夹板的扬声器由细线表示，16mm厚上夹板的扬声器由粗线表示。 

总体灵敏度基本不变，曲线趋于平坦，低频明显提升，中高频部分略有下降，但不影响分频后的频响特性，有利于音箱设计后的调音。 

b\同规格实验机种内磁动圈式扬声器12A，15D，和进口著名品牌12寸15寸扬声器比较频响曲线： 

由图6和图7可见，虚线为进口著名品牌的扬声器，实线为本发明的扬声器，实验机 种频响特性良好，频宽更宽，更趋于平坦，低频特性有优势。 

c\实验15寸75芯16mm厚上夹板机种15A，16mm厚上夹板机种15B与常规机种FA12226和1507比较频响曲线： 

由图8和图9可见，图8中的虚线表示本发明的16mm厚上夹板的扬声器，图8的实线表示型号为FA1507的扬声器，图9中的虚线表示为本发明的16mm厚上夹板的扬声器，图9中的实线表示为型号为FA12226扬声器，实验机种频响特性良好，频宽更宽，灵敏度更好，低频特性良好。 

7)磁间隙的长度增加，应用在中低音扬声器的设计上，不但有提高产品功率等优势，对有效利用和调整磁场的特性有着特殊功效。中低音扬声器的设计磁场超出一定强度后，会对低频乃至频率较低的中频信号产生不利影响，因为超强磁场的抑制对频率较低的信号还原和表现极为不利，表现在阻抗曲线上的F0处峰值过高，频响曲线上越接近F0处越低，低频及较低频率的中频部分还没有来及还原就被强大的磁场约束住了，此时声音单薄生硬，缺乏韵味。此时适当增加可利用磁场的长度，可将磁场强度调整到合适的范围，利用磁场长度的增加造成的有效磁场内导线长度的增加提高BL特性，补偿由于降低磁场密度带来的损失，从而使低频表现力更强，中频更丰满有层次。 

8)其他有利因素。 

a.沿用常规的振动系统(或稍作调整)，增加磁路系统磁间隙的长度和调整音圈卷幅就可以增大额定功率，等同于常规条件下减轻振动系统的重量，效率提高。(振动系统重量越轻效率越高) 

b.音圈卷幅增加，音圈线径增加，音圈重量增加，音圈/振膜(纸盆)重量比值增大，效率提高。(音圈/振膜重量比值越大，效率越高) 

9)本发明成本上的优势。本发明利用常规规格扬声器的大部分零件，在主要以改变上夹板厚度(有效磁场长度)、音圈绕组宽度和适当调整其他配置的情况下，用较低的成本提高了产品的功率，改善了产品诸多方面的性能，获得较多的收益，是全面提升产品价值，提高产品性价比的高效发明措施。 

举例如下表： 

2.作为目前最常用的倒相式音箱使用本发明，在提高特性价值理想状态方面有很大优势： 

1)倒项式音箱的优点之一是，由于倒项管的作用，箱内压力或箱外压力相差远比密封式号角式等音箱小，更适合用重量较轻、强度较弱的振膜(纸盆)，充分发挥效率高的最大的优势。 

2)超长磁场动圈式扬声器正是运用了倒项式音箱这一优点，主要特点是利用常规规格的零部件，通过增加有效磁场的长度及调整音圈卷幅等技术措施，提高产品功率和性价比，特别是沿用或稍加调整沿用的音膜(纸盆)，在提高功率和其他性能后同比重量更趋合理，更符合倒相式音箱对振膜(纸盆)特性价值的要求，有着珠联璧合的优势。 

3)超长磁场动圈式扬声器采用“上夹板/音圈卷幅”比较小的设计更符合倒相式音箱的设计特点。调整合理的倒相式音箱，在箱体F_b处振幅最小，合适使用卷幅较小的音圈来提高效率。FO以下的频率重放时虽燃有着振幅迅速增大的趋势，但由于是处在出工不出力的工作阶段是不能利用的。超长磁场动圈式扬声器充分满足和适应倒相式音箱的这一特点，可以将倒相式音箱的优势发挥到极致。 

4)本发明实验的十几款不同类型不同模式的机种，成形音箱后音色更为饱满清晰圆润，低频成分增加，力度提升，大大的改善了音质。 

Claims (3)

1.一种超长磁场动圈式扬声器，包括盆架、磁路系统和振动系统，所述的磁路系统包括上夹板、下夹板、铁芯和磁铁，所述的上夹板的中孔内侧与铁芯上端外侧之间具有磁间隙，所述的振动系统包括音圈、弹波和纸盆，所述的音圈下端插入所述的磁间隙内，所述的音圈的阻抗为1～32欧姆，定义盆架的直径为R，直径R的单位为英寸，上夹板的厚度为H；厚度H的单位为mm； 

盆架的直径R与上夹板的厚度H之间满足下列条件：

1）当3<R≤4时，则4<H≤8；

2）当4<R≤5时，则6<H≤12；

3）当5<R≤6.5时，则7<H≤14；

4）当6.5<R≤8时，则8<H≤16；

5）当8<R≤10时，则9<H≤18；

6）当10<R≤12时，则10<H≤20；

7）当12<R≤15时，则12<H≤24；

8）当R>15，则15<H≤30。

2.根据权利要求1所述的一种超长磁场动圈式扬声器，其特征在于盆架的直径R与上夹板的厚度H之间满足下列条件：

1）当3<R≤4时，则5<H≤8;

2）当4<R≤5时，则7<H≤12；

3）当5<R≤6.5时，则8<H≤14；

4）当6.5<R≤8时，则9<H≤16；

5）当8<R≤10时，则10<H≤18；

6）当10<R≤12时，则12<H≤20；

7）当12<R≤15时，则14<H≤24；

8）当R>15，则18<H≤30。

3.根据权利要求2所述的一种超长磁场动圈式扬声器，其特征在于盆架的直径R与上夹板的厚度H之间满足下列条件：

1）当R=4时，则H=6、7或8

2）当R=5时，则H=8、9、10、11或12

3）当R=6.5时，则H=9、10、11、12、13或14

4）当R=7或8时，则H=10、11、12、13、14、15或16

5）当R=9或10时，则H=11、12、13、14、15、16、17或18

6）当R=11或12时，则H=12、13、14、15、16、17、18、19或20

7）当R=13、14或15时，则H=13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23或24

8）当R=15、16、或17时，则H=16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30。