专利名称：螺旋磁场全频电声换能器的制作方法
技术领域：
本发明是一种电声或声电换能器。
背景技术：
理想的扬声器应当具有尽可能宽的频率响应范围，尽可能优良的离轴频率响应特性，尽可能低的频率幅度失真和频率相位失真，尽可能优良的瞬态反应特性，尽可能低的谐波失真，尽可能高的电声转换效率和声压灵敏度，尽可能平直的阻抗特性曲线，尽可能高的输出功率，尽可能小的体积或厚度。
目前，公知的扬声器按工作原理主要可以分为电动式扬声器、静电式扬声器、压电式扬声器。由于各种原因，它们并不能兼顾上述各种要求，其各自的特性为人所共知，这里不予累述。为方便下文对发明内容的解说，仅引述“等磁场带式扬声器”的结构、原理。
“等磁场带式扬声器”，又称“带式全面驱动型扬声器”或“平面振膜扬声器”，主要由一张矩形振膜和关于振膜所处的平面对称的两层磁体组成。每层磁体都由数根长度相同、呈栅栏状排成一排的直线形磁体条组成，其排列方式、磁极方向关于振膜所处的平面完全对称。其中每根磁体的两磁极分别位于其对着振膜的一面和背着振膜的一面；每一层中相邻的两磁体磁极的指向相反；如上所述，每两根关于振膜所处平面对称的一对磁体正对着的磁极同名。这样，在每两对相邻的磁体之间都形成了一个磁场方向与磁体条垂直、延伸方向与磁体条一致的“磁场区”。可以想见，每相邻的两个“磁场区”中磁场方向都相反。振膜上覆有与磁体条走向相同、恰好可使音频电流垂直于磁感应线地穿过上述各“磁场区”的导线(音圈)。每个“磁场区”中的音圈都由多根平行的导线组成，穿过同一“磁场区”的各导线中的电流方向总相同。通过各个“磁场区”中的导线间的串联或并联，最终引出正负极，以此使得此扬声器具有合适的阻抗值。一般“等磁场带式扬声器”两层磁体的外面还设有在磁体条之间开孔的导磁板或垂直于磁体条的导磁柱，以收敛外部磁场，增强内部磁场，同时加固扬声器的结构。有些“等磁场带式扬声器”还在振膜和磁体间设有透气膜(纱、纸等)制成的阻尼层，以改善其频幅特性。
对“等磁场带式扬声器”的其它介绍可参见人民邮电出版社在1987年7月出版的《音响技术问答》(城井府吉[日]著)上第179页对“带式全面驱动型扬声器”的论述及中国大陆实用新型专利——“带式高频扬声器的驱动器”(申请号01255346.8)。
“等磁场带式扬声器”有其固有缺陷。其振膜只能为条带形或矩形。要使振膜位于两排磁体中央，要么固定其垂直于磁体条走向的两条边，要么固定其四条边。固定其两条边时，另两边悬空，振膜振动发声时，其悬空的边缘处的声阻抗比中央要小，且会出现明显的“声短路”现象，限制了其对低音的重播能力。振膜四边全固定时，无“声短路”现象，但使得矩形振膜振动幅度稍大时各处张力不均匀，易出现局部不规则振动，不利于其降低失真。
综上所述，可知“等磁场带式扬声器”的条状磁体的排布形式可以抽象为两层关于一平面对称的平行线段列，且每层平行线段都在一个与此对称平面平行的平面内。
发明内容
本发明参照“等磁场带式扬声器”的基本结构，为电声换能器提供一种新技术，为扬声器技术达到或较已知的各种技术更全面地兼顾“背景技术”中论述的各项要求提供一种新的发展方向。作为扬声器其结构使之较公知的扬声器更易达到这些要求。作为传声器，该发明也提供了一种新结构原理的传声器。
该扬声器亦主要由一张振膜和关于振膜所在平面对称的两层磁体构成。这里将每一层磁体称为一个“磁体组件”。各“磁体组件”亦由数条条带状磁体构成。这些条带状磁体的布置形式可以抽象为由偶数条起点互相靠拢、扭转方向相同、依次互相包绕而互不相交的螺线或渐伸线组成的图形或该图形经拉伸变形得到的图形。
这里的“拉伸变形”是指一图形在单一方向上进行的伸长或缩短的拓扑变换，譬如，将一圆变为椭圆或田径运动场形或鸡蛋形的变形。
如上所述，各“磁体组件”中条状磁体条数为偶数，且依次互相包绕。
该扬声器每条磁体的两磁极都在其对着振膜和被着振膜的两面上，每个“磁体组件”中相邻的两条磁体的磁极指向都相反，即相邻磁体同面磁极异名。而两层磁体不论是磁体的形态，还是磁极的指向，都关于振膜所在的平面对称。如将关于振膜对称的两条磁体并称为一对磁体，则每相邻的两对磁体在振膜上构建出了位处这两对磁体之间的一长条形“磁场区”。可以想见，这一“磁场区”中的磁感应线总是垂直于磁体走向地从一对磁体指向另一对磁体。
由上所述，可见该扬声器中这样的“磁场区”的条数等于一个“磁体组件”中条状磁体的条数，也为偶数。不论这种扬声器有几条“磁场区”，这些“磁场区”都有一端连结或靠拢在一起。
由上所述，偶数条“磁场区”互相包绕，覆没了整张振膜。
该扬声器振膜的表面覆有金属箔形态的音圈，垂直于磁感应线地布置于每一条“磁场区”中。因为每对磁体两边的“磁场区”中磁场的方向都相反，所以只有在每两相邻的“磁场区”中的音圈都被通以反向电流时，整张振膜才能获得同向的驱动力。因为该扬声器中“磁场区”的条数为偶数，所以任两相邻的“磁场区”中都被通以反向电流的情形能够成立。
因为该扬声器的“磁场区”总有一端靠拢在一起，所以各“磁场区”中的导线(音圈)也有一端靠拢在一起。若将其靠拢在一起的一端称为“内端”，将其向外延伸的一端称为“外端”，则螺旋磁场全频电声换能器有如下两种接线方式一、各磁场区中的导线(音圈)的内端与内端、外端与外端分别按照其各自的电流流向相连接，使得各磁场区中的导线相串联或并联，最终在振膜的外围引出正负极；二、在各导线内端相靠拢处，安置有一柱形物，将振膜中心定位，各导线的内端从此柱形物上引出，外端从振膜外围引出，作为电极，各电极间按照其各自的电流流向相连接，最终引出正负极。此柱形物与磁体相连结，依靠磁体定位。这里将此柱形物称为“定位塞”。“定位塞”也可不引出电极，仅用来将振膜中心定位，而使导线接线方式与第一种情况相同。
该扬声器的磁体组件及振膜依靠以上文中各“磁场区”相连接处为中心确定的两个圈状物结合为一个整体。这里将此圈状物称为“压圈”。“压圈”和磁体组件中各个磁体的外端牢固连结，成为一个“压圈-磁体组件”。两个“压圈-磁体组件”按照上文中磁体—振膜—磁体的位置关系夹持着振膜的边缘，使振膜能在两层磁体间振动。
当该扬声器的两电极被施加音频电压时，音圈中即有音频电流通过。而其音圈布置于各磁场区中，由上文中各磁场区磁场方向的特点可知，整张振膜上的导线(音圈)将受到同向的往复驱动力而带动振膜振动发声。
以上文字介绍了该扬声器的工作原理和其所需的核心部件及各部件间的构架形式。
下文论述该扬声器的有益效果。
因为该扬声器的振动体为一薄膜，而该薄膜上的导线(音圈)是金属箔形态的，故该扬声器具有远小于一般电动式扬声器的振动质量。而此振膜上亦不存在一般锥盆扬声器纸盆上高阻尼因数的折环。该扬声器的音圈不是螺线管形的，所以其自感系数和分布电容值几乎为零。因为该扬声器的磁场和音圈覆盖了整张振膜，故其发音时振膜各处受到的驱动力是均匀的。该扬声器磁路和音圈的构建形式决定了扬声器尺寸的扩大不会导致性能的恶化。因为该扬声器振膜的边缘都是固定的。所以当其安装于音箱面板上时，不会出现“声短路”现象。因为该扬声器振膜的边缘轮廓不包含直角等大曲率的线条，故振膜振动发音时，其各部位的张力较“等磁场带式扬声器”为均匀。该扬声器能通过调整各部位磁条间距和磁体在振膜垂直方向上的高度、厚度的方法调整振膜上各部位所受驱动力的大小。
该扬声器振动质量小，自身无自感系数和分布电容使得其能够具有较高的重放音频率上限，同时具有优良的瞬态反应特性，较一般锥盆、球顶扬声器为低的频率幅度失真和频率相位失真。又因为其振膜所受驱动力是均匀的，使得该扬声器能有较锥盆扬声器为低的谐波失真。因为该扬声器的发声面积可以做得很大，而又不会出现“声短路”现象，故该扬声器能够具有优良的低音重播能力。该扬声器振动质量小，振膜上不存在高阻尼因数的部分，使得该扬声器能具有较高的电声转换效率。又因为该扬声器的发声面积可以做得很大，所以，它至少在中高频域能够有较大的输出功率，并且在波长小于扬声器振膜尺寸的频带中，具有较高的声压灵敏度。因为该扬声器振动质量小，无自感系数和分布电容对其阻抗值的影响，所以该扬声器能够具有平直的阻抗特性曲线，而极利于音频功放的驱动。因为该扬声器外形为一平板状物，所以它可以较锥盆扬声器更广泛地运用于各种场合。
下文论述对该扬声器的多种改进方案。为方便论述，下文用“原扬声器”指代上述扬声器。
为了防止磁体组件在扬声器工作时自身发生振动而使声音劣化，解决其自身刚性不良的问题，这里提供第一种由“原扬声器”改进得到的扬声器。
在该扬声器与“原扬声器”不同之处在于，该扬声器各层磁体的外面连结有由硬磁材料或软磁材料制成的在磁体条之间开孔的导磁板或垂直于磁体条的导磁柱或其它形态的具导磁能力而透声的部件，以收敛外部磁场，增强内部磁场，同时加固扬声器的结构。此时将每层磁体与连结其外面的磁材并称一个“磁体组件”。此时，“压圈”可以仅与“磁体组件”中的导磁板或导磁柱的外围牢固连结，成为一个“压圈-磁体组件”。
该扬声器与“原扬声器”相比提高了磁体组件自身的刚性，遏制了扬声器发声时磁体自身可能发生的振动。同时起到减少磁场外泄、提高扬声器内部磁场强度的作用。
为了改善“原扬声器”的偏离轴向频率响应特性，这里提供第二种由“原扬声器”改进得到的扬声器。
“原扬声器”各部件都在一平面内布置，这里将其改为在一圆弧面内布置。这里的“圆弧面”是指一圆柱体侧面的一部分。整个扬声器中“磁体组件”—振膜—音圈—“磁体组件”的构架形式可以被认为是“原扬声器”整体经从平面到圆弧面的弹性形变而得到的。
该扬声器中振膜由原来的平面形变为圆弧面形，使得声波更易于水平扩散。所以说该扬声器较“原扬声器”改善了离轴频率响应特性。
“原扬声器”振膜上附着的金属材质的音圈的伸缩弹性显然不及振膜本身，这将限制整张振膜的顺服性。为了解决上述问题，这里提供第三种由“原扬声器”改进得到的扬声器。
该扬声器与“原扬声器”不同之处在于，其音圈由数列互相平行的箔条组成。这里称每根箔条为一列线，音圈则为此多列线组成的“线列”。由于音圈被分成了多条平行的箔条，故振膜整体的伸缩弹性受覆于其上的金属箔的影响要小于“原扬声器”。这使得该扬声器振膜的顺服性要优于“原扬声器”。由此降低了其谐振频率，这有助于该扬声器降低其频率幅度失真。
而当音圈中各列线的两极被分别引出时，则可以通过各列线间的串联并联，使得扬声器有合适的阻抗值。
为了改善“原扬声器”及上述第三种改进得到的扬声器工作时振膜上音圈覆盖区域振动的协同性，遏制各音圈在宽度方向上的分割振动，这里提供第四种改进得到的扬声器。
该扬声器与“原扬声器”不同之处在于，该扬声器振膜上音圈所覆盖到的区域上制作有一连列方向与音圈走向垂直，即与磁感应线方向一致，长度与音圈或“线列”的宽度相当，排布走向与音圈一致的凹凸折纹，这里称之为“音圈折纹”。该折纹使得带状的音圈或“线列”中的各列线只能处在一个平面内。
该扬声器改善了“原扬声器”振膜振动时音圈宽度方向上各处的协同性，遏制了其间可能出现的分割振动，降低了扬声器的谐波失真。
为了提高“原扬声器”中“音圈覆盖区”和“非音圈覆盖区”之间振动的协同性，遏制两者之间可能发生的分割振动，这里提供第五种改进得到的扬声器。
该扬声器与“原扬声器”的不同之处在于，该扬声器振膜在音圈所覆盖不到的区域，即磁体的投影区呈一连续的拱形向振膜的一面突起。这里称其为“拱形突起”。其走向与磁体走向一致。
该扬声器与“原扬声器”相比，改善了“音圈覆盖区”和“非音圈覆盖区”之间振动的协同性，遏制两者之间可能发生的分割振动，又使得振膜各处的张力均匀化，以此降低了该扬声器的谐波失真。同时，此举改善了振膜的顺服性，即减小了振膜位移的弹性系数，所以这也降低了振膜的谐振频率，减小了其频率幅度失真。
为了进一步改善振膜的顺服性，降低其谐振频率，这里提供第六种改进得到的扬声器。
该扬声器在振膜上沿压圈夹持振膜的边缘有一圈或数圈折纹，其形态与锥盆扬声器纸盆外沿上的压纹相同。这里称之为“边缘折纹”。
该扬声器与“原扬声器”相比，进一步改善了振膜的顺服性，降低了振膜的谐振频率，减小了其频率幅度失真。
当原扬声器中“偶数条”磁体的条数超过2时，各“磁场区”中音圈的“内端”相互连接处，即振膜中央处磁场强度较明显地小于“磁场区”中磁场强度，这使得该处振膜所受驱动力要小于“磁场区”直接覆盖的区域，进而导致振膜中央处的振动与其它部位同步性不佳。为了解决这个问题，这里提供第七种改进得到的扬声器。
该扬声器与“原扬声器”的不同之处在于，该扬声器振膜在各“磁场区”中的音圈的“内端”互相连接处呈一圆拱形向振膜的一面突起，其形态同公知的“球顶高音扬声器”振膜相似。这里称之为“中心突起”。该结构能有效的将其边缘处的驱动力传递至其顶部，机理同“球顶高音扬声器”振膜相同。
该扬声器与“原扬声器”相比，解决了其振膜上各“磁场区”中音圈的“内端”相互连接处所受驱动力不足的问题，遏制了该处与振膜四周之间可能发生的分割振动，由此进一步降低了扬声器的失真，改善了其音质。
为了进一步改善该扬声器的频幅特性，这里提供第八种改进得到的扬声器。该扬声器在振膜和磁体间设有透气膜(纱、纸等)制成的阻尼层，以吸收杂乱声波，降低频率幅度失真。
因为上述八种改进方案中的七个是针对不同部件或一部件的不同部位所作的，一个是针对整个扬声器的形态所作的，所以各方案中的两个或多个能够组合运用而互不影响改进效果的发挥。
本发明提供的扬声器及对其所作的第一至八种改进方案中所述结构还都符合声—电换能的要求，所以这些技术方案还都可以用作传声器。
图1是“等磁场带式扬声器”的原理图，也是“螺旋磁场全频电声换能器”的原理图。
图2是“螺旋磁场全频电声换能器”第一个实施例的立体图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是第一个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图5是假想将第一个实施例中一个“压圈—磁体组件”上的压圈、磁体及导磁板相互分离得到的构架图。
图6是第一个实施例中振膜上“音圈折纹”及“边缘折纹”的布局图。
图7是图2的B-B剖面局部放大图。
图8是第二个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图9是第二个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图10是第三个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图11是第三个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图12是第四个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图13是第四个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图14是第五个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图15是第五个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图16是第五个实施例沿其压圈的直径线剖为相等的两部分而得到的剖面图。
图17是第六个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图18是第六个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图19是第七个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图20是第七个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图21是第八个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图22是第八个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图23是第九个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图24是第九个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图25是第十个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图26是第十个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图27是第十个实施例中反映“中心突起”形态的剖切放大图。
图28是第十一个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图29是第十一个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图30是第十二个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图31是第十二个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图32是第十三个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图33是第十三个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图34是第十四个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图35是第十四个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图36是第十五个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图37是第十五个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图38是第十六个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图39是第十六个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图40是第十七个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图41是第十七个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图42是第十八个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图43是第十八个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图44是第十九个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图45是第十九个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图46是第二十个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图47是第二十个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图48是第二十一个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图49是第二十一个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图50是第二十二个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图51是第二十二个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图52是第二十三个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图53是第二十三个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图54是第二十四个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图55是第二十四个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图56是第二十五个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图57是第二十五个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图58是第二十六个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图59是第二十六个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图60是第二十七个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图61是第二十七个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图62是第二十八个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图63是第二十八个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图64是第二十九个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图65是第二十九个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图66是第三十个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图67是第三十个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图68是第三十一个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图69是第三十一个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图70是第三十二个实施例假想其压圈和导磁板透明得到的正面垂直视图。
图71是第三十二个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图72是第三十三个实施例假想其压圈透明得到的正面垂直视图(导磁板未画出)。
图73是第三十四个实施例假想其压圈和导磁柱透明得到的正面垂直视图。
图74是第三十五个实施例沿中端剖切得到的剖面图。
图75是第三十六个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
图76是第三十七个实施例假想其压圈、导磁板和定位塞透明得到的正面垂直视图。
图77是第三十七个实施例各部件次第剖切后得到的立体图。
在所有说明书附图中，1.磁体，2.振膜，3.音圈(导线)，4.磁感应线，5.磁场区，6.压圈，7.导磁板，8.导磁柱，9.接线处，10.音圈折纹，11.拱形突起，12.边缘折纹，13.中心突起，14.定位塞，15.阻尼层。
具体实施例方式
下文解说螺旋磁场全频电声换能器优选的实施方案。
以钕铁硼合金等高性能磁材制造磁体；以钕铁硼合金或硅钢制造其导磁板或导磁柱，以整体铸造或胶粘的方式和磁体相连接；以聚脂薄膜(如kapton薄膜)制造其振膜；以塑料或铝合金制造其压圈，以整体注塑或铸造的方式使压圈、磁体组件成为一整体；以透气性良好的纱布或纱纸制造其阻尼层；以塑料或铝合金制造“定位塞”。
因为本发明提供的电声换能器及针对它的各改进方案中的两个或多个能够组合运用而互不影响改进效果的发挥，所以这里提供数个包含多项改进方案的电声换能器实施例。
“螺旋磁场全频电声换能器”第一个实施例中，如图4所示，磁体1的布置形式可以抽象为一圆的以其一直径的两端点为起点、关于圆心成中心对称的两条渐伸线。两层磁体关于振膜2所在的平面对称。振膜2为圆形，其上的音圈3中的每一列线以均匀的间距同该圆交叉，进入两压圈6的夹持面。磁体1的磁极位置、指向如图1所示。每个磁体1的外端一直伸入压圈6内部，使得导线3中与上述圆交叉处的各列线仍处在均匀的磁场中。导磁板7连接于磁体1的外表面，其外围亦延伸入压圈6的内部，并且在条状磁体1之间开孔。其正负极从压圈6上的开口，即接线处9接出。如图6、图7所示，振膜2上音圈3覆盖的区域上有“音圈折纹”10；音圈3覆盖不到的区域上有“拱形突起”11；振膜2被压圈6夹持的边缘处有“边缘折纹”12，“边缘折纹”12与“音圈折纹”10、“拱形突起”11相交时，以“边缘折纹”12覆盖后两者。该实施例的一层磁体1与振膜2间绷置有一张薄纱纸质的阻尼层15，胶粘于该层磁体内面，边缘与压圈6相接。
第二个实施例中，如图8所示，与实施例一不同之处在于磁体1伸出振膜2边界外时，不再按照圆的渐开线延伸，而是紧贴振膜2的轮廓延伸，同时宽度逐渐减小，既使与振膜2边界交叉处的各列线仍处在均匀的磁场中，又减少了磁材的使用量。
第三个实施例中，如图10所示，与实施例一不同之处在于磁体1仅刚刚伸出振膜2边界外。
第四个实施例中，如图12所示，与实施例一不同之处在于磁体1未伸出振膜2边界外，而仅延伸至振膜2轮廓处。
第五个实施例中，如图14所示，与实施例一不同之处在于磁体1未伸及振膜2边界，而仅位处振膜2中央位置。此时，磁体1仅依靠导磁板7固定位置。在有磁场覆盖的振膜2中央处的导线(音圈)3即以放射线形穿过无磁场覆盖的振膜2外围与压圈6夹持面内的导线连接。如图16所示，振膜2外围无磁场覆盖处呈一环状拱形向振膜2一面突起。如图15所示，振膜2外围无磁场覆盖处的导磁板上也有一系列开口，以供透声。
第六个实施例中，如图17所示，磁体1的布置形式可以抽象为一圆的以其一直径的两端点为起点、关于圆心成中心对称的两条渐伸线的变形线，以对称中心为极坐标原点时，两曲线间距随矢量增大而缩小。以对称中心为原点时其直角坐标方程为x＝r*cos(t)+t^a*sin(t)，y＝r*sin(t)-t^a*cos(t)，(其中r为基圆半径；t为弧度角；0＜a＜1)。本实施例中a＝0.7。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第七个实施例中，如图19所示，与实施例六不同之处在于磁体1未伸及振膜2边界，而仅位处振膜2中央位置。此时，磁体1仅依靠导磁板7固定位置。在有磁场覆盖的振膜2中央处的导线(音圈)3即以放射线形穿过无磁场覆盖的振膜2外围与压圈6夹持面内的导线连接。振膜2外围无磁场覆盖处呈一环状拱形向振膜一面突起。如图20所示，振膜2外围无磁场覆盖处的导磁板上也有一系列开口，以供透声。
第八个实施例中，如图21所示，磁体1的布置形式可以抽象为一圆的以其一直径的两端点为起点、关于圆心成中心对称的两条渐伸线的变形线，以对称中心为极坐标原点时，两曲线间距随矢量增大而增大。以对称中心为原点时其直角坐标方程为x＝r*cos(t)+t^a*sin(t)，y＝r*sin(t)-t^a*cos(t)，(其中r为基圆半径；t为弧度角；a＞1)。本实施例中a＝1.3。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第九个实施例中，如图23所示，与实施例八不同之处在于磁体1伸出振膜2边界外时，不再按照兹曲线延伸，而是紧贴振膜2的轮廓延伸，同时宽度逐渐减小，既使与振膜2边界交叉处的各列线仍处在均匀的磁场中，又减少了磁材的使用量。
第十个实施例中，如图25所示，磁体1的布置形式可以抽象为一圆的以其四个平分点为起点、展开方向相同的四条渐伸线。磁体1的磁极位置、指向如图1所示。如图27所示，在此基圆中，振膜2上设有以此基圆直径为直径的“中心突起”13。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第十一个实施例中，如图28所示，磁体1的布置形式可以抽象为一圆的以其四个平分点为起点、展开方向相同、关于圆心成中心对称的四条渐伸线的变形线，以对称中心为极坐标原点时，两曲线间距随矢量增大而缩小。以对称中心为原点时其直角坐标方程为x＝r*cos(t)+t^a*sin(t)，y＝r*sin(t)-t^a*cos(t)，(其中r为基圆半径；t为弧度角；0＜a＜1)。本实施例中a＝0.8。在此基圆中，振膜2上设有以此基圆直径为直径的“中心突起”13。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第十二个实施例中，如图30所示，磁体1的布置形式可以抽象为一圆的以其四个平分点为起点、展开方向相同、关于圆心成中心对称的四条渐伸线的变形线，以对称中心为极坐标原点时，两曲线间距随矢量增大而增大。以对称中心为原点时其直角坐标方程为x＝r*cos(t)+t^a*sin(t)，y＝r*sin(t)-t^a*cos(t)，(其中r为基圆半径；t为弧度角；a＞1)。本实施例中a＝1.3。在此基圆中，振膜2上设有以此基圆直径为直径的“中心突起”13。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第十三个实施例中，如图32所示，磁体1的布置形式可以抽象为一圆的以其六个平分点为起点、展开方向相同的六条渐伸线。磁体1的磁极位置、指向如图1所示。在此基圆中，振膜2上设有以此基圆直径为直径的“中心突起”13。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第十四个实施例中，如图34所示，音圈3的布置形式可以抽象为一圆的以其一直径的两端点为起点、关于圆心成中心对称的两条渐伸线及其两起点的连线。音圈3的宽度处处相等。磁体1布置于音圈3布置后留下的圆的渐伸线形的空间中。每个磁体1的外端一直伸入压圈6内部，使得音圈3中与上述圆交叉处的各列线仍处在均匀的磁场中。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第十五个实施例中，如图36所示，与实施例十四不同之处在于磁体1伸出振膜2边界外时，不再按照圆的渐开线延伸，而是紧贴振膜2的轮廓延伸，同时宽度逐渐减小，既使与振膜2边界交叉处的各列线仍处在均匀的磁场中，又减少了磁材的使用量。
第十六个实施例中，如图38所示，与实施例十四不同之处在于磁体1仅刚刚伸出振膜2边界外。
第十七个实施例中，如图40所示，与实施例十四不同之处在于磁体1未伸出振膜2边界外，而仅延伸至振膜2轮廓处。
第十八个实施例中，如图42所示，与实施例十四不同之处在于磁体1未伸及振膜2边界，而仅位处振膜中央位置。此时，磁体1仅依靠导磁板7固定位置。在有磁场覆盖的振膜2中央处的导线(音圈)3即以放射线形穿过无磁场覆盖的振膜外围与压圈6夹持面内的导线连接。振膜2外围无磁场覆盖处呈一环状拱形向振膜一面突起。如图43所示，振膜2外围无磁场覆盖处的导磁板上也有一系列开口，以供透声。
第十九个实施例中，如图44所示，磁体1的布置形式可以抽象为起点相同、关于起点成中心对称的两条等速螺线(以起点为圆心的一圆内部分除去)。磁体1的磁极位置、指向如图1所示。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第二十个实施例中，如图46所示，磁体1的布置形式可以抽象为起点相同、关于起点成中心对称的两条等速螺线的变形线(以起点为圆心的一圆内部分除去)，以对称中心为极坐标原点时，两曲线间距随矢量增大而缩小。以对称中心为原点时其极坐标方程为r＝n*t^a，(其中n为常数；t为弧度角；0＜a＜1)。本实施例中a＝0.7。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第二十一个实施例中，如图48所示，与实施例二十不同之处在于磁体1未伸及振膜2边界，而仅位处振膜中央位置。此时，磁体1仅依靠导磁板7固定位置。在有磁场覆盖的振膜2中央处的导线(音圈)3即以放射线形穿过无磁场覆盖的振膜外围与压圈6夹持面内的导线连接。振膜2外围无磁场覆盖处呈一环状拱形向振膜一面突起。如图49所示，振膜2外围无磁场覆盖处的导磁板上也有一系列开口，以供透声。
第二十二个实施例中，如图50所示，磁体1的布置形式可以抽象为起点相同、关于起点成中心对称的两条等速螺线的变形线(以起点为圆心的一圆内部分除去)，以对称中心为极坐标原点时，两曲线间距随矢量增大而增大。以对称中心为原点时其极坐标方程为r＝n*t^a，(其中n为常数；t为弧度角；a＞1)。本实施例中a＝1.3。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第二十三个实施例中，如图52所示，磁体1的布置形式可以抽象为起点相同、关于起点成中心对称、展开方向相同的四条等速螺线(以起点为圆心的一圆内部分除去)。磁体1的磁极位置、指向如图1所示。振膜2上设有以上述圆直径为直径的“中心突起”13。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第二十四个实施例中，如图54所示，磁体1的布置形式可以抽象为起点相同、起点处相邻切线互成60度、展开方向相同的六条等速螺线(以起点为圆心的一圆内部分除去)。磁体1的磁极位置、指向如图1所示。振膜2上设有以上述圆直径为直径的”中心突起”13。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第二十五个实施例中，如图56所示，音圈3的布置形式可以抽象为起点相同、关于起点成中心对称的两条等速螺线。音圈3的宽度处处相等。磁体1布置于音圈3布置后留下的空间中。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第二十六个实施例中，如图58所示，与实施例二十五不同之处在于磁体1伸出振膜2边界外时，不再按照预定曲线延伸，而是紧贴振膜2的轮廓延伸，同时宽度逐渐减小，既使与振膜2边界交叉处的各列线仍处在均匀的磁场中，又减少了磁材的使用量。
第二十七个实施例中，如图60所示，与实施例二十五不同之处在于磁体1仅刚刚伸出振膜2边界外。
第二十八个实施例中，如图62所示，与实施例二十五不同之处在于磁体1未伸出振膜2边界外，而仅延伸至振膜轮廓处。
第二十九个实施例中，如图64所示，与实施例二十五不同之处在于磁体1未伸及振膜2边界，而仅位处振膜中央位置。此时，磁体1仅依靠导磁板7固定位置。在有磁场覆盖的振膜2中央处的导线(音圈)3即以放射线形穿过无磁场覆盖的振膜外围与压圈6夹持面内的导线连接。振膜2外围无磁场覆盖处呈一环状拱形向振膜一面突起。如图65所示，振膜外围无磁场覆盖处的导磁板上也有一系列开口，以供透声。
第三十个实施例中，如图66所示，音圈3的布置形式可以抽象为起点相同、关于起点成中心对称、展开方向相同、而以起点为圆心的一圆内部分实际被除去的四条等速螺线，其中央部分按图示方式连接。磁体1布置于音圈3布置后留下的空间中。每个磁体1的外端一直伸入压圈6内部，使得音圈3中与上述圆交叉处的各列线仍处在均匀的磁场中。振膜2上设有以上述圆直径为直径的“中心突起”13。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第三十一个实施例中，如图68所示，磁体1的布置形式可以抽象为一线段的以其两端点为起点、关于线段中点成中心对称的两渐开线，又称“二心渐伸螺线”。磁体1的磁极位置、指向如图1所示。导磁板7连接于磁体1的外表面，其外围亦延伸入压圈6的内部，并且在条状磁体1之间开孔。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第三十二个实施例中，如图71所示，与实施例三十一不同之处在于其磁体1外表面设置的不是导磁板，而是纵横连结的导磁柱8。
第三十三个实施例中，如图72所示，磁体1的布置形式可以抽象为一正方形的以其四顶点为起点、展开方向相同的四条渐伸线。磁体1的磁极位置、指向如图1所示。在此假想的正方形中，振膜2上设有以此正方形边长为直径的”中心突起”13。该实施例还运用了“发明内容”中所述的第四、五、六、八种改进方案。
第三十四个实施例中，如图73所示，整个扬声器可以被认为是由第三十二个实施例在图70中的B-B处经拉伸得到的。
第三十五个实施例中，如图74所示，整个扬声器各组件的构架形式可以被认为是由第三十四个实施例以与图70中D-D线平行的一直线为轴经整体弯曲变形得到的。此“弯曲变形”即指一正方形面变为一圆心角为60度的圆弧面的变形。
第三十六个实施例中，如图75所示，与实施例三十不同之处在于在各磁体1内端处，有两个以不相邻磁体内端到内端距离为直径的圆柱体一一“定位塞”14，分别位于实施例两面，与磁体1和导磁板7连结，夹持振膜2，将振膜2中心定位。
第三十七个实施例中，如图76、77所示，与实施例三十六不同之处在于各音圈内端直接从定位塞14上引出电极。
由于上述一系列实施例间显而易见的相似性和规律性，下面引列一表格，系统阐述其它实施例的实施方式
上表中，最左列指示实施例中磁体或音圈布置所参照的线形，其中J表示磁体按照圆的渐开线布置；JA表示磁体按照圆的渐开线向外延伸时逐渐扩张的变形线布置；JC表示磁体按照圆的渐开线向外延伸时逐渐收缩的变形线布置；D表示磁体按照等速螺线布置；DA表示磁体按照等速螺线向外延伸时逐渐扩张的变形线布置；DC表示磁体按照等速螺线向外延伸时逐渐收缩的变形线布置；JX表示音圈按照圆的渐开线布置，且起点处相连；DX表示音圈按照等速螺线布置；X2表示磁体按照二心渐伸螺线布置；X4表示磁体按照正方形的渐开线布置；X6表示磁体按照正六边形的渐开线布置；YDC表示实施例整体呈运动场形；YDCW型由YDC型实施例经“弯曲变形”得到；拉丁字母后面的数字表示该实施例一个“磁体组件”中磁体条的条数；括号中的数字表示在兹曲线方程中a的值。
上表中，最上行表示实施例中由磁体与压圈的位置关系决定的该实施例的形式，其中“外全”表示磁体按预定曲线延伸至压圈外，使振膜边缘处导线仍处于均匀的磁场中；“外折”表示磁体伸出振膜边界外时，不再按照预定曲线延伸，而是紧贴振膜轮廓延伸，同时宽度逐渐减小；“边外”表示磁体仅刚刚伸出振膜边界外；“边内”表示磁体未伸出振膜边界外，而仅延伸至振膜轮廓处；“中缩”表示磁体未伸及振膜边界，而仅位处振膜中央位置，磁体仅依靠导磁件固定位置。
“螺旋磁场全频电声换能器”中磁体布置形式并不局限于上述实施例中所举曲线，各种曲线亦可在各段接合运用，凡符合“发明内容”中之描述者皆适用；一个磁体组件中磁体条数也不局限与6条，凡偶数者皆适用；磁体与压圈位置关系也不局限于上述五种情况，介于此五种情况间的位置关系皆可行；各实施例中压圈上用作接线的开口仅为示意性接线处，更为理想的接线方式是直接在压圈上安置接线柱或直接从两压圈夹面将电极用导线引出。
权利要求
1.一种电声换能器，特征为由一张振膜和关于振膜所在平面对称的两层条带状磁体、两个圈状物构成，其中每层磁体的布置形式都可以抽象为由偶数条起点互相靠拢、扭转方向相同、依次互相包绕而互不相交的螺线或渐伸线所组成的图形或该图形经拉伸变形所得到的图形；每条磁体的两磁极都在其对着振膜和被着振膜的两面上；同层相邻磁体同面磁极异名；两层磁体的磁极指向也关于振膜所在平面对称；振膜的表面覆有金属箔形态的音圈，垂直于磁感应线地布置于每一条磁场区中；接线方式有如下两种一、各磁场区中的音圈的内端与内端、外端与外端分别按照其各自的电流流向要求相连接，最终在振膜的外围引出该电声换能器的正负极；二、在各导线内端相靠拢处，安置有一柱形物，将振膜中心定位，此柱形物与磁体相连结，依靠磁体定位，称为“定位塞”，各导线的内端从定位塞上引出，外端从振膜外围引出，作为电极，各电极间按照其各自的电流流向要求相连接，最终引出正负极，定位塞也可不引出电极，仅用来将振膜中心定位，而使导线接线方式与第一种相同；两层磁体及振膜依靠“圈状物”结合为一个整体，每层磁体中各个磁体的外端都和一个圈状物牢固连结，成为一个“压圈-磁体组件”；两个“压圈-磁体组件”内表面对内表面，按照磁体-振膜-磁体的位置关系夹持着振膜的边缘。
2.一种电声换能器，具有权利要求1中所述全部特征，同时各层磁体的外面连结有由硬磁材料或软磁材料制成的在磁体条之间开孔的导磁板或垂直于磁体条的导磁柱或其它形态的具导磁能力而透声的部件；此时，“压圈”可仅与磁体组件中导磁板或导磁柱的外围连结，而成为一个“压圈-磁体组件”，“定位塞”可仅与磁体组件中导磁板或导磁柱的中心连结。
3.一种电声换能器，具有权利要求1中所述全部特征，同时其各部件在一圆弧面内布置。
4.一种电声换能器，具有权利要求1中所述全部特征，同时其音圈由数列互相平行的箔条组成。
5.一种电声换能器，具有权利要求1中所述全部特征，同时振膜上音圈所覆盖到的区域上制作有一连列方向与磁感应线方向一致，长度与音圈或“线列”的宽度相当，排布走向与音圈一致的凹凸折纹。
6.一种电声换能器，具有权利要求1中所述全部特征，同时其振膜在音圈所覆盖不到的区域呈一连续的拱形向振膜的一面突起。
7.一种电声换能器，具有权利要求1中所述全部特征，同时振膜上沿压圈夹持振膜的边缘有一圈或数圈折纹，其形态与公知的锥盆扬声器纸盆外沿上的压纹相同。
8.一种电声换能器，具有权利要求1中所述全部特征，同时此电声换能器振膜在其各磁场区中的音圈的内端相互连接处呈一圆拱形向振膜的一面突起。
9.一种电声换能器，具有权利要求1中所述全部特征，同时此电声换能器在振膜和磁体间设有阻尼层。
10.权利要求1至9中所述技术方案都可以用以制造传声器。
全文摘要
螺旋磁场全频电声换能器。提供一种新结构的电声换能器。构建磁场的方式与等磁场带式扬声器相似，但磁体布置形式由关于振膜对称的两层平行线段列变为关于振膜对称的两层由偶数条依次互相包绕而互不相交的螺线或渐伸线组成的图形或该图形经拉伸变形得到的图形。由此构建出形如此图形的磁场区，使其在具有等磁场带式扬声器的优点的同时振膜无大曲率边缘、振动时各处张力均匀，无声短路现象。本发明还提供该电声换能器的八种改进方案，以进一步增宽频响范围，降低频幅失真、相位失真，提高灵敏度，改善离轴频响特性。且各方案中的两个或多个能够组合运用而互不影响改进效果的发挥。其技术方案还可用以制造传声器。
文档编号H04R9/00GK1582062SQ0315270
公开日2005年2月16日 申请日期2003年8月8日 优先权日2003年8月8日
发明者沈扬飞 申请人:沈扬飞