CN205864719U - 一种扬声器单体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扬声器单体，包括振动系统、磁路系统、辅助系统和固定音圈，其中，所述振动系统包括振膜、固定于所述振膜一侧的振动音圈及固定于所述振膜中心位置的DOME，所述磁路系统包括盆架、固定在盆架上的磁铁和华司，所述辅助系统包括用于收容所述振动系统和所述磁路系统的外壳，所述固定音圈环绕所述磁路系统的磁铁设置，并与所述磁路系统的盆架固定连接。本实用新型扬声器单体通过固定音圈的设置有利于更方便地采集因振动音圈的电流变化导致的固定音圈内产生的感生电动势，从而更方便地获取振膜的振动位移。

Description

一种扬声器单体

技术领域

本实用新型涉及电声领域，更具体地，涉及一种扬声器单体。

背景技术

扬声器作为一种用于手机、电视、计算机等电子产品的发声器件，被广泛应用于人们的日常生产和生活中。目前常见的扬声器主要有动圈式扬声器、电磁式扬声器、电容式扬声器、压电式扬声器等，其中的动圈式扬声器因具有制作相对简单、成本低廉、有较好的低频发声优势等特点，而得以广泛应用。

现有的动圈式扬声器通常包括扬声器模组壳体和扬声器单体，其中，扬声器单体的典型结构包括振动系统、磁路系统及辅助系统，上述辅助系统通常包括可收容振动系统和磁路系统的外壳，上述振动系统包括振膜、固定于振膜一侧的振动音圈及固定于振膜中心位置的DOME(球顶部)，上述磁路系统包括盆架、固定在盆架上的磁铁和华司。

为了提高扬声器的声学性能和防止扬声器受到损坏，Smart PA(智能功率放大器)越来越多地应用于扬声器领域中，Smart PA通过增大输出至振动音圈的输出电压来增大振膜的振动位移，并可检测自振动音圈返回的波形，有一套算法处理机制根据该电信号波形分析、调整输出至振动音圈的输出电压，从而达到在增大扬声器的音量的前提下保护振膜的目的。特别地，为了防止自Smart PA输出的电压值过大导致振膜的振动位移过大，SmartPA的算法处理机制中预设有一输出电压上限值，该算法处理机制确保输出至振动音圈的输出电压作用下振膜的振动位移始终小于某预设的安全位移。此法并非振膜振动位移值的实际值，这使得振膜的实际振动位移有可能小于甚至大于振膜的振幅，振膜的性能无法充分发挥，直接影响到扬声器的声学性能，而实际位移过大而通过此法未能有效识别的时候，也会发生振膜失效，从而导致扬声器失效的可能。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种扬声器单体，以更方便地采集因振动音圈的电流变化导致的固定音圈内产生的感生电动势，从而获取振膜的振动位移。

根据本实用新型的一方面，本实用新型提供的扬声器单体，包括振动系统、磁路系统、辅助系统和固定音圈，其中，所述振动系统包括振膜、固定于所述振膜一侧的振动音圈及固定于所述振膜中心位置的DOME，所述磁路系统包括盆架、固定在盆架上的磁铁和华司，所述辅助系统包括用于收容所述振动系统和所述磁路系统的外壳，所述固定音圈环绕所述磁路系统的磁铁设置，并与所述磁路系统的盆架固定连接。

优选地，所述固定音圈的形状与所述振动系统的振动音圈的形状相匹配。

优选地，所述盆架的边缘设有朝向所述振动音圈的方向延伸的侧壁。

优选地，所述外壳邻近所述盆架的表面上设有固定音圈焊盘，所述固定音圈通过引线与所述固定单圈焊盘相连接。

本实用新型的发明人发现，在现有技术中，存在振膜的性能无法充分发挥的问题。因此，本实用新型所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本实用新型是一种新的技术方案。

本实用新型的一个有益效果在于，本实用新型扬声器单体通过固定音圈的设置有利于更方便地采集因振动音圈的电流变化导致的固定音圈内产生的感生电动势，从而更方便地获取振膜的振动位移。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型 的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为本实用新型扬声器单体实施例的爆炸图；

图2为本实用新型扬声器单体实施例的局部剖面图；

图3为本实用新型扬声器系统实施例的电气示意图；

图4为本实用新型调整振膜的振动位移的方法的第一种实施方式的流程图；

图5为本实用新型调整振膜的振动位移的方法的第二种实施方式的流程图。

图中标示如下：

扬声器单体-1，振膜-11，振动音圈-12，DOME-13，盆架-14，侧壁-141，磁铁-15，华司-16，外壳-17，固定音圈-18，引线-181，振膜控制模块-2，Smart PA-3。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型提供了一种扬声器单体1，其能在尽量小的改变现有的动圈式扬声器的结构的前提下，更方便地采集固定因振动音圈的电流变化导 致的固定音圈内产生的感生电动势，如图1和图2所示，本实用新型扬声器单体1包括振动系统、磁路系统、辅助系统和固定音圈18，其中，所述振动系统包括振膜11、固定于所述振膜11一侧的振动音圈12及固定于所述振膜中心位置的DOME13，所述磁路系统包括盆架14、固定在盆架14上的磁铁15和华司16，所述辅助系统包括用于收容所述振动系统和所述磁路系统的外壳17，所述固定音圈18环绕所述磁路系统的磁铁15设置，并与所述磁路系统的盆架14固定连接，上述固定连接可通过粘接等方式实现。由于固定音圈18仅用于采集感生电动势，因此固定音圈18的体积可尽量地减小，为了不影响到现有的动圈式扬声器的其它部件的结构，固定音圈18的高度可选择为小于5mm。

本实用新型扬声器单体通过固定音圈的设置有利于更方便地采集因振动音圈的电流变化导致的固定音圈内产生的感生电动势，从而更方便地获取振膜的振动位移。

上述获取振膜11的振动位移可包括如下步骤：

获取振动音圈12的电流变化率，及因振动音圈12的电流变化导致的固定音圈18内产生的感生电动势，上述振动音圈12的电流变化率可通过采集一定时间段内的流经振动音圈12的电流实现，当音频电流流经振动音圈12时，产生了随音频电流变化的磁场，此时通过固定音圈18的磁通量发生变化，从而在固定音圈18内产生感生电动势；

由感生电动势和振动音圈12的电流变化率，获得振动音圈12和固定音圈18之间的距离，上述获取振动音圈12和固定音圈18之间的距离的过程可通过如下方式实现：

由于一个确定结构的扬声器单体1的振动音圈12的电流变化率、固定音圈18的感生电动势、及振动音圈12和固定音圈18之间的距离三者的关系固定，因此可建立一个感生电动势、振动音圈12的电流变化率及振动音圈12和固定音圈18之间的距离的关系表，该关系表可由实验得出或者是计算得出，由该关系表可查出在某一感生电动势下，振动音圈12的电流变化率与振动音圈12和固定音圈18之间的距离的对应关系，例如当感生电动势确定时，可由上述关系表查得一个与振动音圈12的电流变化率对应 的振动音圈12和固定音圈18之间的距离的值；

当然，也可由实验得出的相关数据拟合出一振动音圈12的电流变化率、固定音圈18的感生电动势、及振动音圈12和固定音圈18之间的距离的方程式，例如其中ε为固定音圈18的感生电动势，M为与振动音圈12和固定音圈18之间的距离相关的函数，dI/dt为振动音圈12的电流变化率，通过例如是中央处理器等部件对获取到的感生电动势和振动音圈12的电流进行处理，得到振动音圈12和固定音圈18之间的距离的数值；

由振动音圈12和固定音圈18之间的距离，获得振膜11的振动位移，由于固定音圈18的位置固定不动，而当有音频电流通过时振动音圈12振动，因此振动音圈12通电后振动音圈12和固定音圈18之间的距离减去通电前振动音圈12和固定音圈18之间的距离便可得到振膜11的振动位移。

由于感生电动势和振动音圈12的电流变化率的获取极为灵敏且不易出错，因此这种获取振膜11的振动位移的方法相对于常规的通过振动位移传感器获取振动位移的方法更加灵敏可靠，有利于灵活地监控振膜11的振动位移。

为了更灵敏地获取因振动音圈12的电流变化导致的固定音圈18内产生的感生电动势，所述固定音圈18的形状与所述振动系统的振动音圈12的形状相匹配。

为了更好地对固定音圈18的位置进行定位，所述盆架14的边缘设有朝向所述振动音圈12的方向延伸的侧壁141。

为了在尽量小的改变现有的动圈式扬声器的结构的前提下，更方便地采集固定因振动音圈12的电流变化导致的固定音圈18内产生的感生电动势，所述外壳17邻近所述盆架14的表面上设有固定音圈焊盘(图中未示出)，所述固定音圈18通过引线181与所述固定单圈焊盘相连接。

本实用新型还提供了一种扬声器系统，如图3所示，包括振膜控制模块2、SmartPA3和本实用新型的扬声器单体1；其中，

所述振膜控制模块2用于采集振动音圈12的电流以获取所述振动音圈12的电流变化率，及因所述振动音圈12的电流变化导致的所述固定音圈18内产生的感生电动势，并由所述感生电动势和所述振动音圈12的电 流变化率，获得所述振动音圈12和所述固定音圈18之间的距离，以及由所述振动音圈12和所述固定音圈18之间的距离，获得所述振膜11的振动位移，还有当所述振膜11的振动位移小于所述振膜11的设计振幅时，发出增大所述Smart PA3输出至振动音圈12的输出电压的信号直至所述振膜11的振动位移等于所述振膜11的设计振幅；当所述振膜11的振动位移等于所述振膜11的设计振幅时，发出保持所述Smart PA3输出至所述振动音圈12的输出电压的信号以使所述振膜11的振动位移等于所述振膜11的设计振幅；当所述振膜11的振动位移大于所述振膜11的设计振幅时，发出减小所述Smart PA3输出至所述振动音圈12的输出电压的信号。上述振膜11的设计振幅是指在保证振膜11的安全工作条件下允许振膜11达到的最大振动位移。

本实用新型的扬声器系统通过振膜控制模块2对振膜11的振动位移的监控，将振膜11的振动位移根据振膜11的设计振幅进行调整，使得振膜11的振动位移可接近振膜11的振幅，有利于在保护振膜11的前提下更加充分的发挥振膜11的性能，保证扬声器的声学性能。

为了更好地保护振膜11，以及更充分发挥出振膜11的性能，所述振膜控制模块2还用于：

当所述振膜11的振动位移大于所述振膜11的设计振幅时，先发出减小所述SmartPA3输出至所述振动音圈12的输出电压的信号直至所述振膜11的振动位移比所述振膜12的设计振幅小0.02mm，再发出增大所述SmartPA3输出至振动音圈12的输出电压的信号直至所述振膜11的振动位移等于所述振膜11的设计振幅。

为了充分利用振膜的性能，利用本实用新型的扬声器单体和扬声器系统的调整振膜的振动位移的方法如图4所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1：获取振膜的振动位移，对于振膜的振动位移获取方式可有多种，例如利用振动位移传感器采集振动位移数据等，本领域技术人员可根据实际需求灵活选择；

步骤S201：当所述振膜的振动位移小于所述振膜的设计振幅时，增大Smart PA输出至振动音圈的输出电压直至所述振膜的振动位移等于所述 振膜的设计振幅，上述振膜的设计振幅是指在保证振膜的安全工作条件下允许振膜达到的最大振动位移，振膜的设计振幅通常小于振膜的振幅，具体地可根据对扬声器的声学性能要求来选择振膜的设计振幅的范围，此外，为了保护振膜，防止Smart PA输出至振动音圈的输出电压瞬间增大导致振膜的振动位移瞬间增大，由Smart PA输出至振动音圈的输出电压可采用等步长递增的方式或先快速增大至某一值后再慢速增大至目标值的方式实现，而且当振膜的振动位移等于振膜的设计振幅时，Smart PA输出至振动音圈的输出电压可保持以使振膜的振动位移维持在振膜的设计振幅；

步骤S202：当所述振膜的振动位移等于所述振膜的设计振幅时，保持所述SmartPA输出至所述振动音圈的输出电压以使所述振膜的振动位移等于所述振膜的设计振幅，由于实际应用中Smart PA输出至振动音圈的输出电压无法一直稳定在某一定值，因此上述可使振膜的振动位移等于振膜的设计振幅的输出电压值可理解为输出电压在一定范围内振动，例如，输出电压以正弦波的形式振动，而且该正弦波的振动方式使得振膜的振动位移在±0.02mm的范围内振动，这种输出电压的振动方式还可防止振膜因长时间高位振动导致疲劳受损；

步骤S203：当所述振膜的振动位移大于所述振膜的设计振幅时，减小所述SmartPA输出至所述振动音圈的输出电压，为了更好地保护振膜，防止Smart PA输出至振动音圈的输出电压瞬间减小导致振膜的振动位移瞬间减小，由Smart PA输出至振动音圈的输出电压可采用等步长递减的方式的方式实现，当然，当振膜的振动位移减小至安全范围时，还可增大SmartPA输出至振动音圈的输出电压直至振膜的振动位移等于振膜的设计振幅。

相对现有技术中Smart PA输出至振动音圈的输出电压始终小于预设输出电压上限值的限制，本实用新型对振膜的振动位移进行实时监控，通过对振膜的振动位移与振膜的设计振幅的比较，调整Smart PA输出至振动音圈的输出电压从而使得振膜的振动位移可达到振膜的设计振幅，从而振膜的实际振动位移可在安全范围内尽量接近振膜的振幅。

本实用新型调整振膜的振动位移的方法将振膜的振动位移与SmartPA关联在一起，通过对振膜的振动位移的监控，将振膜的振动位移按振膜 的设计振幅进行调整，使得振膜的振动位移可接近振膜的振幅，有利于在保护振膜的前提下更加充分的发挥振膜的性能，保证扬声器的声学性能。

如图5所示，步骤S1所述获取振膜的振动位移可包括如下步骤：

步骤S1a：获取所述振动音圈的电流变化率，及因所述振动音圈的电流变化导致的固定音圈内产生的感生电动势，上述振动音圈的电流变化率可通过采集一定时间段内的流经振动音圈的电流实现，上述固定音圈是指位置固定的音圈结构，当音频电流流经振动音圈时，产生了随音频电流变化的磁场，此时通过固定音圈的磁通量发生变化，从而在固定音圈内产生感生电动势；

步骤S1b：由所述感生电动势和所述振动音圈的电流变化率，获得所述振动音圈和所述固定音圈之间的距离，上述获取振动音圈和固定音圈之间的距离的过程可通过如下方式实现：

由于一个确定结构的扬声器单体的振动音圈的电流变化率、固定音圈的感生电动势、及振动音圈和固定音圈之间的距离三者的关系固定，因此可建立一个感生电动势、振动音圈的电流变化率及振动音圈和固定音圈之间的距离的关系表，该关系表可由实验得出或者是计算得出，由该关系表可查出在某一感生电动势下，振动音圈的电流变化率与振动音圈和固定音圈之间的距离的对应关系，例如当感生电动势确定时，可由上述关系表查得一个与振动音圈的电流变化率对应的振动音圈和固定音圈之间的距离的值；

当然，也可由实验得出的相关数据拟合出一振动音圈的电流变化率、固定音圈的感生电动势、及振动音圈和固定音圈之间的距离的方程式，例如其中ε为固定音圈的感生电动势，M为与振动音圈和固定音圈之间的距离相关的函数，dI/dt为振动音圈的电流变化率，通过例如是中央处理器等部件对获取到的感生电动势和振动音圈的电流进行处理，得到振动音圈和所述固定音圈之间的距离的数值；

步骤S1c：由所述振动音圈和所述固定音圈之间的距离，获得所述振膜的振动位移，由于固定音圈的位置固定不动，而当有音频电流通过时振动音圈振动，因此振动音圈通电后振动音圈和固定音圈之间的距离减去通 电前振动音圈和固定音圈之间的距离便可得到振膜的振动位移。

由于感生电动势和振动音圈的电流变化率的获取极为灵敏且不易出错，因此这种获取振膜的振动位移的方法相对于常规的通过振动位移传感器获取振动位移的方法更加灵敏可靠，有利于灵活地监控振膜的振动位移。

为了在保证振膜性能发挥的条件下更好地保护振膜，所述振膜的设计振幅为所述振膜的振幅的80％。

步骤S203可进一步地包括如下步骤：

当所述振膜的振动位移大于所述振膜的设计振幅时，先减小所述Smart PA输出至所述振动音圈的输出电压直至所述振膜的振动位移比所述振膜的设计振幅小0.02mm，再增大所述Smart PA输出至振动音圈的输出电压直至所述振膜的振动位移等于所述振膜的设计振幅，这样，不仅有利于更好地保护振膜，而且可充分发挥出振膜的性能。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (4)

1.一种扬声器单体，其特征在于，包括振动系统、磁路系统、辅助系统和固定音圈，其中，所述振动系统包括振膜、固定于所述振膜一侧的振动音圈及固定于所述振膜中心位置的DOME，所述磁路系统包括盆架、固定在盆架上的磁铁和华司，所述辅助系统包括用于收容所述振动系统和所述磁路系统的外壳，所述固定音圈环绕所述磁路系统的磁铁设置，并与所述磁路系统的盆架固定连接。

2.根据权利要求1所述的扬声器单体，其特征在于，所述固定音圈的形状与所述振动系统的振动音圈的形状相匹配。

3.根据权利要求1所述的扬声器单体，其特征在于，所述盆架的边缘设有朝向所述振动音圈的方向延伸的侧壁。

4.根据权利要求1所述的扬声器单体，其特征在于，所述外壳邻近所述盆架的表面上设有固定音圈焊盘，所述固定音圈通过引线与所述固定单圈焊盘相连接。