CN2406437Y

CN2406437Y - 线性长冲程扬声器

Info

Publication number: CN2406437Y
Application number: CN 99218346
Authority: CN
Inventors: 李大唐
Original assignee: JIEDI TRADE CO Ltd SHANGHAI
Current assignee: JIEDI TRADE CO Ltd SHANGHAI
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 1999-07-30
Publication date: 2000-11-15
Anticipated expiration: 2009-07-30

Abstract

一种线性长冲程扬声器,包括环形磁铁、导磁圆筒、T形轭铁、音圈、音圈支架以及音盆,其中,所述音圈设置在经由环形磁铁的内、外侧所形成的磁场中。采用本实用新型的扬声器,其线性冲程大大增加,改善了扬声器的线性特性,降低了扬声器的失真度。而且,由于扬声器的音盆采用包含金属材料制成的多层薄膜材料压合而成,故有效地改善了扬声器的散热性能,使扬声器能长时间地工作于大功率状态,提高了扬声器的使用寿命。

Description

线性长冲程扬声器

本实用新型涉及扬声器，尤其涉及一种线性长冲程低音扬声器。

动圈式扬声器经过数十年的发展，由于其结构简单、易于制造、价格低廉和音响质量较佳等优点，已形成市场主流。随着当今影视音响技术的发展和进入数字化时代，扬声器的音响动态范围比之过去要大得多，尤其表现在低音和超低音方面，要求扬声器具备更高的冲击音压和更低的失真。而目前的动圈式扬声器由于其基本结构上的限制，未能满足这方面的要求。

图1示出传统的动圈式扬声器的基本结构。其环形磁铁1采用轴向充磁后，上端面(例如S极)的磁力线通过上夹板极片2、下端面(例如N极)的磁力线通过T形轭铁3的导引在空气磁隙6之间建立强力磁场。将绕上线圈4的音圈支架5置于磁隙6内，当信号电流流过音圈4时按弗来明左手定则切割磁场内的磁力线，音圈支架5产生垂直于磁场方向的上下驱动力，推动固定于音圈支架5上的音盆7运动发声。

目前，市场上优质低音扬声器的磁隙的磁通密度要求约达10,000高斯，而上夹板极片厚度一般设计为5mm至10mm之间。音圈的绕组宽度与上夹板极片厚度之间的关系对于扬声器的振动特性和失真产生了重要影响，图2a至2c示出了两者之间的几种关系。其中，图2a示出音圈绕组宽度t_v等于上夹板极片厚度t_p时的情况。由于磁场能量可以完全与音圈所产生的电力线产生作用力，因此，这种情况的电磁能利用率最高。但一旦音圈开始移动时，音圈的上下部分将脱离均匀磁场区而进入弱磁区。这样，由于音圈无法产生线性作用力而会产生大量非线性及互调失真，故此种设计实际上是不可行的。目前一般都设计成音圈绕组宽度小于或大于上夹板极片厚度的两种情况。

图2b示出音圈绕组宽度t_v小于上夹板极片厚度t_p的情况，此时仅有一部分磁场为音圈所利用。例如，上夹板极片的厚度为8mm，音圈绕组宽度为4mm。此种电磁能利用率为50％的设计可使得音圈在约±2mm间的小振动时具有较佳线性的低失真输出，但在较大驱动电流(声压)时仍会使得音圈逐渐进入非线性区而产生失真，因此，此种设计已很少采用。

图2c示出音圈绕组宽度t_v大于上夹板极片厚度t_p的情况，此时会使得音圈的头尾部分超出极片厚度而产生电力损耗。但是它使音圈在较大运动范围内都能保持在较好的线性状态。因此，目前市场上的低音扬声器大都采用这种设计。至于音圈绕组宽度究竟应该超出极片厚度多少，则根据厂商对线性冲程的要求而定。线性冲程(Xmax)越大固然可有较佳的音压冲程，但电磁能利用率会相对降低，故必须采用更大或更强力的磁铁来补偿损失，同时必须采用更耐热的音圈材料，从而使扬声器的整体成本增高。

线性冲程(Xmax)的简易计算如下：

Xmax＝±(t_v-t_p)/2

例如，某扬声器的上夹板极片厚度为5.8mm，音圈绕组宽度为9.5mm，则其线性冲程(Xmax)为±1.85mm(见图3)。而目前市场上低音扬声器的线性冲程(Xmax)能够达到±4mm的已可称为优质，此时，扬声器的电磁能利用率通常都已低于50％。

此外，传统的扬声器音盆采用纸、羊毛或塑料等材料制成，音圈支架与音盆的接合处采用胶合材料胶合而成。而扬声器例如低音扬声器在大功率下工作时，其音圈可能产生摄氏100度以上的高热，然而此高热却不能通过传统的音盆及时散发，故在长时间的大功率应用下，扬声器的音圈、音圈支架以及音圈支架与音盆的接合处容易因过热而损坏。

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种线性度极佳的长冲程扬声器。

本实用新型的另一目的在于提供一种具有极佳散热效果的扬声器。

根据本实用新型的线性长冲程扬声器，包括环形磁铁、设置在环形磁铁外侧的导磁圆筒、设置在环形磁铁内侧的T形轭铁、音圈、用以支承音圈的音圈支架以及固定于音圈支架上的音盆，其中，所述环形磁铁为径向充磁，所述音圈设置在经由环形磁铁的内、外侧形成的磁场中。

进一步，所述环形磁铁包括内磁环和外磁环，所述音圈设置在经由内磁环的外侧与外磁环的内侧所形成的磁场中。

更进一步，所述音盆由多层薄膜材料压合而成，其中至少一层薄膜由金属材料制成；所述音圈支架与所述音盆的接合处采用焊接固定。

根据本实用新型的扬声器，由于音圈直接设置在经由环形磁铁的内、外侧所形成的磁场中，故而使扬声器的线性冲程大大增加，改善了扬声器的线性特性，降低了扬声器的失真度。而且，由于扬声器的音盆采用包含金属材料制成的多层薄膜材料压合而成，故有效地改善了扬声器的散热性能，使扬声器能长时间地工作于大功率状态，提高了扬声器的使用寿命。

通过以下结合附图和实施例的详细描述，本实用新型的进一步的目的、特征和优点将体现得更为明了。

图1是表示现有技术的扬声器的结构示意图；

图2a至2c是表示现有技术的扬声器中不同宽度的音圈绕组相对上夹板极片厚度的关系的示意图；

图3是表示一例现有技术的扬声器中上夹板极片厚度与音圈绕组宽度相互之间关系的曲线图；

图4是表示本实用新型的线性长冲程扬声器的第一个实施例的结构示意图；

图5是表示本实用新型的线性长冲程扬声器的第二个实施例的结构示意图。

图中各个部件的参照号表示如下：

1，10环形磁铁；2，上夹板极片；20，导磁圆筒；3，30 T形轭铁；4，40音圈；5，50音圈支架；6，13，空气磁隙；7，60 音盆；56音圈支架/音盆接合处；70音盆胶边；80 弹波；90外框架；101外磁环；102内磁环。

接下来参见图4，它表示本实用新型的线性长冲程扬声器的第一个实施例。其中，环形磁铁10由原来的轴向充磁改为径向充磁，为了便于加工，环形磁铁10例如可以由3段各自弧度为(2/3)π的磁铁(未图示)组成。本实用新型取消了传统扬声器中采用的上夹板极片2，而改用一个铁质导磁圆筒20套置在环形磁铁10的外侧面。该导磁圆筒20的下端面与一个T形轭铁30的底部的周缘相衔接，而T形轭铁30的圆柱部则设置在环形磁铁10的内侧中，由此构成一个闭合的磁回路。音圈40设置在经由环形磁铁10的内侧与外侧所形成的磁场内，即设置在经由环形磁铁10的内侧与T形轭铁30的圆柱部之间所形成的磁隙13中。也就是说，磁回路在环形磁铁10的内侧(图示为S极)与环形磁铁10的外侧(图示为N极)经由导磁圆筒20和T形轭铁30的导磁在空气磁隙13中建立一个相当均匀的磁场，而且，磁隙13的深度(也就是环形磁铁10的厚度)一般可选择在20mm至40mm之间，较传统扬声器的磁隙深度(一般为5至10mm)增大许多。同时取消了传统扬声器中的上夹板极片2。

本实施例中，音圈40的绕组宽度选择得比磁隙13的深度为小，这样，当音圈40置于磁场中心位置时，由于磁隙13的深度远较音圈40的绕组的宽度为大，音圈40在作长冲程运动时可始终与此均匀磁场产生线性的作用力。例如，一个采用30mm深度的磁隙13及12mm宽度的音圈40绕组的扬声器系统，此时电磁能利用率约为40％，但其线性冲程Xmax＝(30mm-12mm)/2，也就是高达±9mm，远较传统扬声器的线性冲程为大。因此，就同一口径的扬声器而言，本实用新型的线性长冲程扬声器比之传统的扬声器具有更大的线性动态冲程及更纯净的低失真音压。反之，在要求同样音压的情况下，可以选择较小口径的本实用新型的低音扬声器以获得与较大口径的传统扬声器所能达到的相同的音响效果。

由于本实用新型的线性长冲程扬声器的工作动态范围和驱动电流增大，故传统的动圈式扬声器的音圈、音盆结构不能最佳地发挥其效用。因此，本实用新型的扬声器采用具有良好导热/散热性能的金属材料(如铝、铜等)制作音圈支架50。而音盆60则采用多层薄膜材料(例如两层)压合而成，其中至少一层薄膜由金属材料(例如铝、铜等)制成。音盆60与音圈支架50之间的接合处56例如通过焊接接合，以利于导热。由于音盆60与外界空气的接触面积大，故采用上述构造的音盆60能及时将音圈40上产生的高热散发到空中，使得音圈40能长时间处于大功率工作状态而不致因高温而损坏，延长了扬声器的使用寿命。

此外，由于取消了传统扬声器中采用的上夹板极片，没有了上夹板极片的聚磁作用，本实用新型的扬声器的磁隙的磁场密度较传统扬声器的为低，这是由磁铁本身的表面磁密度所决定的。为了提高电磁能效率，可以适当增加磁铁重量或采用强力磁性材料构成的双磁环回路。

图5表示本实用新型的第二个实施例的线性长冲程扬声器的局部结构示意图。其中，环形磁铁10包括外磁环101和内磁环102。外磁环101和内磁环102例如采用铝镍钴(Alnico)或钕铁硼(NdFeB)等高磁材料，这样，可以由较薄的内磁环102和外磁环101建立一个均匀但更强力的磁场，使得发声效率大幅度提高。图5所示本实用新型的第二个实施例的扬声器的其它部件与图4所示的相同，故这里不再重复描述。

为了配合本实用新型的线性长冲程扬声器的新颖结构，扬声器的其它部件，诸如音盆胶边70、弹波(或称定位支片)80、外框架90及悬挂支承系统等也应作出适当的改进，以应付扬声器的强力振动。但这些改进均属于本领域一般技术人员的普通常识，这里不再详述。

本实用新型的上述构思尤其适合工作于低音频段的扬声器系统，但同样也适合工作于其它频段的扬声器系统。根据本实用新型的构思，本领域的普通技术人员还可对此作出其它各种变换和修改，但它们均属于本实用新型的范围。

Claims

1.一种线性长冲程扬声器，包括环形磁铁、设置在环形磁铁外侧的导磁圆筒、设置在环形磁铁内侧的T形轭铁、音圈、用以支承音圈的音圈支架以及固定于音圈支架上的音盆，其特征在于，所述环形磁铁为径向充磁，所述音圈设置在经由环形磁铁的内、外侧形成的磁场中。

2.如权利要求1所述的扬声器，其特征在于所述环形磁铁由3段各自弧度为(2/3)π的磁铁组成。

3.如权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述环形磁铁包括内磁环和外磁环，所述音圈设置在内磁环的外侧与外磁环的内侧之间。

4.如权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于进一步包括设置在环形磁铁外侧面的导磁圆筒和设置在环形磁铁内侧面的T形轭铁，所述导磁圆筒的一端面与所述T形轭铁的底部周缘相衔接。

5.如权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述音圈的绕组宽度小于所述环形磁铁的厚度。

6.如权利要求5所述的扬声器，其特征在于，所述音圈的绕组宽度为所述环形磁铁的厚度的40％至60％。

7.如权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述音圈支架由金属材料制成。

8.如权利要求7所述的扬声器，其特征在于，所述音盆由多层薄膜材料压合而成，其中至少一层薄膜由金属材料制成。

9.如权利要求8所述的扬声器，其特征在于，所述音圈支架与所述音盆的接合处采用焊接固定。

10.如权利要求1或2所述的扬声器，其特征在于，所述环形磁铁的厚度为20mm至40mm。