TW202420843A - 雙間隙雙線圈驅動揚聲器 - Google Patents

Abstract

一雙間隙雙線圈驅動揚聲器包含：一振膜、一永久磁鐵、一導磁裝置其具有一導磁迴路，該導磁裝置與該永久磁鐵形成一磁通量迴路；其中該磁通量迴路具有兩個間隙，該兩個間隙所各別產生的磁場方向係被設置為相反方向；一音圈，具有纏繞固定於該音圈的一外表面上的兩個線圈，該音圈與該振膜連結；其中該兩個線圈分別一對一的被設置為容置於該兩個間隙中，當該兩個線圈被通電時，流經該兩個線圈的電流之電流方向係為相反，如此所述流經該兩個線圈的電流各別與該兩個間隙所各別產生的力為同方向的，使得該音圈產生一位移以推動該振膜，產生聲音。

Description

雙間隙雙線圈驅動揚聲器

一種揚聲器，尤指一種雙間隙雙線圈驅動揚聲器。

一般戶外使用的安全警示聲音所使用的頻率是在2000赫兹以下，如此較不易被大氣吸收，也較容易繞過車輛及建築物的阻擋，故可傳得較遠且較容易透入車輛內部，例如：適合救護車所使用的警笛，其安全警示聲音的頻率是介於2000赫兹與400赫兹之間，且於一固定週期中由2000赫兹連續降至400赫兹，再由400赫兹連續昇回2000赫兹。關於音量方面，救護車所使用的警笛必須能壓倒環境的噪音，因此也需有較大的輸出聲量。

有鑑於此，安裝安全警示揚聲器於有空間限制之處時，如車輛，對安全警示揚聲器的體積亦有所限制，所以如何兼顧安全警示揚聲器的輸出聲量與體積，也是本技術領域的持續努力重點之一。

為了解決上述問題，本發明提出一種雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其包含： 一振膜； 一永久磁鐵，具有一磁化強度； 一導磁裝置，具有一導磁迴路，該導磁裝置與該永久磁鐵形成一磁通量迴路；其中該磁通量迴路具有兩個間隙，該兩個間隙所各別產生的磁場方向係為相反方向； 一音圈，具有纏繞固定於該音圈的一外表面上的兩個線圈，該音圈的一端與該振膜連結；其中 該兩個線圈分別一對一的被設置為容置於該兩個間隙中，當該兩個線圈被通電時，該音圈產生一位移以推動該振膜，其中相對於該兩個間隙的一共同剖面，流經該兩個線圈的電流之電流方向係為相反。

較佳的，所述雙間隙雙線圈驅動揚聲器且進一步具有一U形聲音通道連接到外部，該雙間隙雙線圈驅動揚聲器所產生的聲音係經由該U形聲音通道傳至外部。

如上所述，本發明一種雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其具有一磁通量迴路，該磁通量迴路具有兩個間隙，可產生兩個磁場分別與一音圈上的兩個線圈交互作用以產生兩個同方向的力來推動振膜；故本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器不會因為具有兩個線圈而使體積顯著增大，而本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器的聲量卻可被顯著提升，且本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器還可延長聲音傳播的路徑長度以增進低頻聲音的共鳴，故本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器可達成本發明兼顧揚聲器的輸出聲量與體積之目的。

請參閱圖1~2，圖1~2分別顯示本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1的外觀及外觀分解圖。本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1包含一底板2、一頂殼3、一底殼4、一固定罩5、一電源線固定結構8、一螺絲9、一振膜11、一固定環框12、一導磁環21、一音圈22、一頂導磁片23、一永久磁鐵24、一底導磁片25及一固定底盤26。

該底板2為一L型板，該頂殼3與該底殼4疊合固設於該底板2的一表面上。該頂殼3具有一頂殼邊框31、一頂圓殼32及複數個連接柱33，該頂殼邊框31四面環設於該頂殼3的周緣，該頂圓殼32設置於該頂殼3的中間，該複數個連接柱33連接該頂殼邊框31與該頂圓殼32以支撐該頂圓殼32，在該頂殼邊框31與該頂圓殼32之間除了該複數個連接柱33之外，其餘皆是空隙34。該複數個連接柱33與該空隙34係對稱的分佈設置於該頂殼邊框31與該頂圓殼32之間。該頂圓殼32為一圓桶形殼體，具有開放的一容置空間36，用於直接覆蓋固容該固定罩5。該底殼4具有一底殼邊框41及一底面42，該底面42具有一中央圓孔(未圖示)，該中央圓孔係用於固嵌該固定底盤26。

請參閱圖3，圖3顯示本發明的固定罩5的仰視外觀。該固定罩5具有一環邊框51、一圓頂52及複數個連接條53，該環邊框51環設於該固定罩5的周緣，該圓頂52設置於該環邊框51之上，該複數個連接條53連接該環邊框51與該圓頂52以支撐該圓頂52，在該環邊框51與該圓頂52之間除了該複數個連接條53之外，其餘皆是空隙54。該複數個連接條53與該空隙54係對稱的分佈設置於該環邊框51與該圓頂52之間。該環邊框51為一圓環形殼體，該圓頂52為一圓蓋，該環邊框51與該圓頂52共同形成開放的一容置空間56，用於直接覆蓋固容該固定環框12、該導磁環21、該音圈22及部分該固定底盤26。

請參閱圖4~6，圖4顯示本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1的俯視圖，圖5~6顯示本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1的剖面圖，圖5為沿著剖面5-5的剖面圖，圖6為沿著剖面6-6的剖面圖。如圖5所示：該固定環框12、該導磁環21及該固定底盤26三者依序疊合於該固定罩5的容置空間56中，且該固定罩5的一內緣55係疊合於該固定環框12的一環面上，該固定環框12為中空的環體，該導磁環21為中空的圓環體，該固定底盤為圓盤體，如此依序疊合的該固定罩5、該固定環框12、該導磁環21及該固定底盤26四者形成一作動空間，用於容置該振膜11、該音圈22、該頂導磁片23、該永久磁鐵24、及該底導磁片25。該頂導磁片23、該永久磁鐵24、及該底導磁片25三者皆為圓盤體且依序疊合固設於該固定底盤26之上，其中該底導磁片25是以一螺絲9與該固定底盤26固定結合。該音圈22設置於該頂導磁片23、該永久磁鐵24、及該底導磁片25三者與該固定環框12及該導磁環21之間的一環形間隙中。

請參閱圖7，圖7顯示本發明雙間隙雙線圈驅動揚聲器的振膜11的側視剖面圖，該振膜11為圓碗形，由外至內依序具有一邊緣環部111、一波浪環部112及一中央碗部113，如圖6所示，該振膜11的該邊緣環部111係被壓固於該固定罩5的該內緣與該固定環框12的該環面二者之間，該振膜11的該波浪環部112及該中央碗部113二者交界處係與該音圈22的一上緣223接觸，且該振膜11的該波浪環部112及該中央碗部113二者的上方是該作動空間的一部分，因該振膜11的該波浪環部112係具有伸展彈性，故該振膜11被該音圈22推動時可以推動空氣以發出聲音。

該導磁環21具有一內環側，該導磁環2的內環側依序具有一第一凸環面211、一凹環面212及一第二凸環面213，即該第一凸環面211係接近該導磁環21的一端，該第二凸環面213係接近該導磁環21的另一端，而該凹環面212是介於該第一凸環面211及該第二凸環面211之間。該導磁環21的該第一凸環面211與該頂導磁片23之間的間隙稱為一第一環間隙214，該導磁環21的該第二凸環面213與該底導磁片25之間的間隙稱為一第二環間隙215。該音圈22是一圓筒殼體，該音圈22的外表面具有分開設置的一第一線圈221和一第二線圈222。該第一線圈221的位置係設置於該第一環間隙214中，亦即該第一線圈221直接面對該導磁環21的該第一凸環面211與該頂導磁片23，且該第二線圈222的位置設置於該第二環間隙215中，亦即該第二線圈222直接面對該導磁環21的該導磁環21的該第二凸環面213與該底導磁片25。

該音圈22的該第一線圈221與該第二線圈222二者皆用於導通電流，且該第一線圈221與該第二線圈222二者並聯，並經由一組電源線7連接至外部(如圖6所示)，請參閱圖8，圖8顯示本發明雙間隙雙線圈驅動揚聲器的電源線固定結構8，一電源線固定結構8係設置於該導磁環21的外表面，該組電源線7連接並聯的該第一線圈221與該第二線圈222二者，並固定於音圈22接近該上緣223處，然後該組電源線7穿過係該固定環框12的二個缺口並固定於該電源線固定結構8，然後該組電源線7再穿過底板2的缺口，延伸至本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1的外部(如圖6所示)。

在一實施例中，該頂導磁片23的中心還具有一圓孔231(如圖6所示)。

該永久磁鐵24可以是鐵氧體磁鐵(以氧化鐵為其主要成份的陶瓷材料)、鋁鎳鈷的鐵合金磁鐵、或稀土磁鐵(如釹鐵硼磁鐵及釤鈷磁鐵)，其中稀土磁鐵是磁力最強的永久磁鐵，該永久磁鐵24具有一磁化強度。

該導磁環21、該頂導磁片23與該底導磁片25都是由鐵磁性材質所構成的，如由鐵、鈷、鎳等過渡金屬和硼、碳、矽、磷或鋁等准金屬所組成具有高磁導率之非晶體鐵磁性合金，在低於其居禮點所對應的溫度下，該導磁環21、該頂導磁片23與該底導磁片25可輕易導通由該永久磁鐵24之該磁化強度所產生的磁通量，其導磁路徑係由該永久磁鐵24之N極產生磁通量(可朝向該頂導磁片23，但本發明不以此為限)，該磁通量被該頂導磁片23所吸收後，再經由該第一環間隙214傳至該導磁環21，然後再經由該第二環間隙215傳至該底導磁片25，最後再回到該永久磁鐵24之S極，因此該頂導磁片23、該第一環間隙214、該導磁環21、該第二環間隙215及該底導磁片25五者構成一導磁裝置，具有一導磁迴路，且該導磁裝置與該永久磁鐵24形成一磁通量迴路，其中該第一環間隙214和該第二環間隙215所各別所產生的磁場強度之和與空氣導磁率的乘積係相當於該永久磁鐵的磁化強度所產生的磁通量密度。該第一環間隙214與該第二環間隙215二者的寬度應為相同，如此，通過該第一環間隙214與該第二環間隙215二者的磁場方向相反且磁場大小相同；該第一線圈221與該第二線圈222二者的尺寸、材質、繞線方式與繞線圈數都可為相同，但本發明不以此為限，且該第一線圈221與該第二線圈222二者並聯，如此，通過該第一線圈221與該第二線圈222二者的電流大小可相同，但本發明不以此為限，同時，經由將通過該第一線圈221與該第二線圈222二者的電流方向設置為相反，例如在圖6中，圖6的紙面可被視為該第一環間隙214與該第二環間隙215的一共同剖面，在圖6的右側，若該第一線圈221的電流是流出紙面的，該第二線圈222的電流則須是流入紙面的，如此在圖6中的左側，該第一線圈221的電流須是流入紙面的，該第二線圈222的電流須是流出紙面的；故而由該第一線圈221與該第二線圈222二者分別與該第一環間隙214與該第二環間隙215的磁場交互作用而分別產生之推力，其大小及方向就可相同，但本發明不以此為限，且皆朝向該振膜11並使該音圈產生位移，進而推動該振膜11。

在一實施例中上述導磁路徑的N極與S極的方向可以反向，但是通過該第一線圈221與該第二線圈222二者的電流的方向也必須同時反向。

該導磁環21的該凹環面212與該頂導磁片23和該底導磁片25的距離都大於該第一環間隙214的寬度及該第二環間隙215的寬度，如此可使磁力線向該第一環間隙214及該第二環間隙215集中，可提升該第一環間隙214及該第二環間隙215中的磁場。

由上可知，本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1係以創新的磁迴路設計，使得單一個永久磁鐵獲得具有兩個可產生較強磁場的該第一環間隙214與該第二環間隙215，因此可分別在該第一環間隙214與該第二環間隙215設置對應的該第一線圈221與該第二線圈222等兩個線圈，可產生近乎雙倍的推力。相較於傳統閉路設計的揚聲器以單一個永久磁鐵獲得具有可產生較強磁場的單一個間隙，以及對應設置的單一個線圈，本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1在線圈相同的條件下，可以提高音壓4.6dB以上(亦即提高聲量)，且本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1也不會因為具有兩個線圈而使體積顯著增大。

承上，一控制單元(未圖式)可施加電流於並聯的該第一線圈221與該第二線圈222二者，以使該第一線圈221與該第二線圈222二者都產生推力，以推動該音圈22的整體由一起始位置向該振膜11的方向移動，使該音圈22的該上緣223推動該振膜11的該波浪環部112及該中央碗部113二者交界處，使該振膜11的該中央碗部113鼓動空氣產生聲音，然後該控制單元關閉施加於該第一線圈221與該第二線圈222二者的電流，使得該音圈22整體被具有伸展彈性的該振膜11彈回至該起始位置，如此即可完成一次對該振膜11的推動，產生一次聲音。若在1秒內重複上述對該振膜11的推動K次，則可產生主頻率為K的聲音。同時當該第一線圈221與該第二線圈222二者產生的推力愈大時，鼓動該振膜11所產生的聲音就會愈大。

在一實施例中，該第一線圈221與該第二線圈222二者為串聯，請參照圖6，圖6的紙面可被視為該第一環間隙214與該第二環間隙215的一共同剖面，在本實施例中，相對於該兩個間隙的該共同剖面，通過該第一線圈221與該第二線圈222二者的電流方向係被設置為相反，由該第一線圈221與該第二線圈222二者分別與該第一環間隙214與該第二環間隙215的磁場交互作用而分別產生之推力，其大小及方向就可相同，且皆朝向該振膜11並使該音圈產生位移，進而推動該振膜11。

在一實施例中，該音圈22的該上緣223與該振膜11的該波浪環部112及該中央碗部113二者交界處固連在一起，以增進對聲音的控制，但本發明不以此為限。

當該振膜11鼓動空氣產生聲音後，該聲音會從該固定罩5的連接條53旁邊的空隙54傳到該固定罩5之外，進入到該頂圓殼32的該容置空間36中，然後再由該頂圓殼32的底部進入到該頂殼3的複數個連接柱33旁邊的空隙34傳到該頂殼3之外，如此該聲音係如圖6中的流線所示，以類似U形的路徑傳送，但本發明不以此為限，因此延長了該振膜11所產生的聲音在本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1內部傳播的路徑長度，可有效的增加低頻聲音的共鳴，使本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器1的聲音較不易被大氣吸收，較容易繞過車輛及建築物的阻擋，可傳得較遠且較容易透入車輛內部。

綜上，在本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器不會因為具有兩個線圈而使體積顯著增大，而本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器的聲量卻可被顯著提升，且本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器還可延長聲音傳播的路徑長度以增進低頻聲音的共鳴，故本發明的雙間隙雙線圈驅動揚聲器可達成本發明兼顧揚聲器的輸出聲量與體積之目的。

1:雙間隙雙線圈驅動揚聲器 2:底板 3:頂殼 31:頂殼邊框 32:頂圓殼 33:連接柱 34:空隙 36:容置空間 4:底殼 41:底殼邊框 42:底面 5:固定罩 51:環邊框 52:圓頂 53:連接條 54:空隙 55:內緣 56:容置空間 8:電源線固定結構 9:螺絲 11:振膜 111:邊緣環部 112:波浪環部 113:中央碗部 12:固定環框 21:導磁環 211:第一凸環面 212:凹環面 213:第二凸環面 214:第一環間隙 215:第二環間隙 22:音圈 221:第一線圈 222:第二線圈 223:上緣 23:頂導磁片 231:孔 24:永久磁鐵 25:底導磁片 26:固定底盤

圖1係本發明雙間隙雙線圈驅動揚聲器的外觀示意圖。 圖2係本發明雙間隙雙線圈驅動揚聲器的外觀分解圖。 圖3顯示本發明的一固定罩的仰視外觀示意圖。 圖4係本發明雙間隙雙線圈驅動揚聲器的俯視圖。 圖5係本發明雙間隙雙線圈驅動揚聲器的剖面圖。 圖6係本發明雙間隙雙線圈驅動揚聲器的另一剖面圖。 圖7係本發明雙間隙雙線圈驅動揚聲器的一振膜其側視剖面圖。 圖8係本發明雙間隙雙線圈驅動揚聲器的一電源線固定結構之外觀示意圖。

1:雙間隙雙線圈驅動揚聲器

2:底板

3:頂殼

31:頂殼邊框

32:頂圓殼

33:連接柱

34:空隙

4:底殼

41:底殼邊框

Claims (10)

1. 一種雙間隙雙線圈驅動揚聲器，包含： 一振膜； 一永久磁鐵，具有一磁化強度； 一導磁裝置，具有一導磁迴路，該導磁裝置與該永久磁鐵形成一磁通量迴路；其中該磁通量迴路具有兩個間隙，該兩個間隙所各別產生的磁場方向係為相反方向； 一音圈，具有纏繞固定於該音圈的一外表面上的兩個線圈，該音圈的一端與該振膜連結；其中 該兩個線圈分別一對一的容置於該兩個間隙中；當該兩個線圈被通電時，該音圈產生一位移以推動該振膜，其中相對於該兩個間隙的一共同剖面，流經該兩個線圈的電流之電流方向係為相反。
2. 如請求項1所述之雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其中該導磁裝置包含： 一導磁環具有一內環側，該內環側上依序設置有一第一凸環面、一凹環面及一第二凸環面，該第一凸環面係接近該導磁環的一端，該第二凸環面係接近該導磁環的另一端，該凹環面是介於該第一凸環面及該第二凸環面之間； 一頂導磁片及一底導磁片被設置於該導磁環中，該導磁環的該第一凸環面與該頂導磁片之間形成一第一環間隙，該導磁環的該第二凸環面與該底導磁片之間形成一第二環間隙，該第一環間隙和該第二環間隙該構成該兩個間隙。
3. 如請求項2所述之雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其中 該永久磁鐵係被設置於該頂導磁片及該底導磁片之間，該音圈係被容置於該頂導磁片、該永久磁鐵、該底導磁片三者與該導磁環之間。
4. 如請求項1所述之雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其中 該振膜為圓碗形，該振膜由外至內依序具有一邊緣環部、一波浪環部及一中央碗部，該波浪環部呈現波浪狀且具有伸展彈性，該中央碗部呈現碗狀，該波浪環部和該中央碗部二者交界處係與該音圈的該端連結。
5. 如請求項4所述之雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其中該雙間隙雙線圈驅動揚聲器還包含： 一固定罩，具有一環邊框及一圓頂，該固定罩的該環邊框及該圓頂之間具有複數個對外的空隙，該固定罩的另一端開放；及 一固定環框，係為一環體；其中 該固定罩的該環邊框及該圓頂形成一容置空間，可依序容置該振膜、該固定環框以及該導磁裝置、該音圈、該永久磁鐵。
6. 如請求項5所述之雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其中該固定罩的該環邊框與該固定環框二者夾固該振膜的該邊緣環部。
7. 如請求項6所述之雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其中該雙間隙雙線圈驅動揚聲器還包含： 一頂殼，該頂殼具有一頂殼邊框及一頂圓殼，該頂殼邊框設置於該頂殼的周緣，該頂圓殼設置於該頂殼的中間，該頂圓殼係為中空的圓桶形狀，該頂圓殼的一端為封閉的，該頂圓殼的另一端為開放的，該頂圓殼與該頂殼邊框之間形成一空間，該頂圓殼封閉的該一端與該頂殼邊框之間具有複數個對外的空隙。
8. 如請求項7所述之雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其中該振膜所產生的聲音係經由該固定罩的複數個對外的空隙傳到該頂圓殼封閉的該一端，再傳到該頂圓殼開放的該另一端，再傳到該頂圓殼與該頂殼邊框之間形成的該空間，再沿著該頂圓殼的一外側傳到該頂殼複數個對外的空隙。
9. 如請求項1所述之雙間隙雙線圈驅動揚聲器，其中該兩個間隙各別所產生的磁場強度之和與空氣導磁率的乘積係相當於該永久磁鐵的該磁化強度所產生的磁通量密度。
10. 一種揚聲器，其包含如請求項1~8之雙間隙雙線圈驅動揚聲器，且進一步具有一U形聲音通道連接到外部。

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