专利名称：扬声器和扬声器设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种扬声器和一种扬声器设备。
背景技术：
电动扬声器、静电扬声器、压电扬声器、电磁场扬声器以及其 他类型的扬声器是传统已知的。电动扬声器(电动式扬声器)根据振 板和振源的构造被分类为动圈式、带式、布拉哈勒式、海尔式等，由 于它们基本上都被设计为通过电磁力驱动振板并以相对简单的构造 实现高转换效率，因此电动扬声器被作为主流的扬声器。大多数的电 动扬声器都是诸如锥形扬声器和球顶扬声器之类的动圈式扬声器。
如图16中所示，锥形扬声器包括圆锥形振板(锥形振板C)、 产生用于驱动锥形振板C的电磁力的音圈Vc和磁路Mc、将音圈Vc 保持在相对于磁路Mc中的间隙Gp来说恒定的位置上的阻尼器D、对 耦接到音圈Vc末端的锥形振板C的外围进行支撑的边缘E、以及将 上述组成部分耦接为一体的框架F。
为了驱动锥形振板C，使电流按照音频波形流过布置在磁路Mc 的间隙中的音圈Vc，从而使直接耦接到锥形振板C的音圈Vc在垂直 于磁力线的方向上往复运动。
在锥形扬声器中，阻尼器D和边缘E用来将音圈Vc保持在振动 中心。当使用这样的机械弹簧结构来将音圈保持在振动中心时，振板 C的振动很大程度上取决于机械弹簧结构的机械特性。因此，在声音 的发射过程中引起随频率的变化，从而产生了问题。另一个问题是对 振板C振幅的增加有限制。
为了消除机械支撑结构的问题，已经提出了下述技术。
在以下文件中公开了一种通过使用空气阻尼器代替机械支撑结 构来解决问题的方法。
Guy Lemarquand在2006年5月的第120次大会上发表的Audio Engineering Society Convention Paper 6846 中的文章 "New structure of loudspeaker"。
在日本专利公开2001-186589中公开了另一个技术，其中，针 对双线圈结构的每个线圈将偏流加到基于音频信号的驱动电流上，从 而调整振动基准位置。
在日本专利公开11-164394中所公开的又一个技术包括一个用 于向音圈施加制动力的制动线圈，当每个音圈都处在固定位置上时， 该制动线圈被布置在磁场外。在该技术中，通过传统机械结构来调整 振动基准位置。
在题为"New structure of loudspeaker"的文章所公开的技 术中，空气阻尼器的结构决定了对应于弹簧常数的机械特性，因此导 致了设计的自由度受限制的问题。另外，还需要一个与其直径相比体 积较大的空气室。
在日本专利公开2001-186589所公开的技术中，将音频信号提 供到线圈来将其保持在振动中心位置。当每个线圈都处在振动中心位 置以外的位置上时，这些线圈就偏离了磁隙区域，这引起了磁场的使 用效率降低的问题。其他问题是，必须对线圈施加极性相反的偏压流，
这导致了复杂的驱动电路，并且这些线圈很难再被用于预期目的以外 的其他任何目的(诸如运动反馈传感器)。
在日本专利公开11-164394所公开的技术中，当音圈处在振动 中心位置上时，制动线圈必须处在偏离磁场的位置上。在这种情况下， 无法获得用于实现无阻尼器结构的洛伦兹力。
发明内容
本发明提供一种扬声器，其能够对用来驱动音圈的弹簧特性进 行适当调整，并能够被大幅度地驱动，并且本发明提供了一种扬声器 设备。
根据本发明的第一方面，提供了一种扬声器，包括圆柱状绕 线筒；适于支撑所述绕线筒使其在所述绕线筒的轴向上滑动的支撑结
构；具有磁铁和磁路形成组件的磁路形成框架，该磁路形成组件与磁 铁共同形成了圆柱状磁隙，所述绕线筒与所述磁隙同轴布置，并且穿 过所述绕线筒内部和外部的磁场形成在所述磁隙中；缠绕在所述绕线 筒上的控制线圈；以及第一线圈和第二线圈，它们分别缠绕在所述绕 线筒的一端和另一端上，而所述控制线圈被布置在所述第一线圈和第 二线圈之间，其中，将所述磁场形成为在所述控制线圈的一端和另一 端之间方向相反，并且形成所述磁场，使得当恒定电流流过所述控制 线圈时，将洛伦兹力以强制所述绕线筒从预定位置滑动回原位的方向 作用于所述控制线圈。
控制线圈可被布置在磁隙中间或被布置为使其两端覆盖其中的 磁场被形成为方向相反的磁隙。
根据本发明的第二方面，提供了一种扬声器设备，包括根据本 发明第一方面的扬声器，以及适于向扬声器的控制线圈提供恒定电流 的电路。
该扬声器设备可包括输出单元，其适于对向其提供的电流进行 放大，并将放大后的电流以相反的方向提供给第一线圈和第二线圈。
对于根据本发明的扬声器和扬声器设备，可以适当地调整用来 使包括绕线筒等的音圈被驱动的弹簧特性，并可以实现大幅度的驱 动。
本发明的更多特征可参考附图通过以下对示例实施例及其变形 的描述而变得清楚。
图1是根据本发明一个实施例的扬声器的剖面图； 图2是示出用于扬声器的供电电路的电路图； 图3是示出磁隙的放大示图4是示出扬声器处在音圈偏离固定状态的情况下的剖面图； 图5是示出磁隙处在音圈偏离状态下的放大示图； 图6是提供到前后线圈的电流的曲线图7是示出根据实施例第一变形的直流电源的一种形式的示图;
图8是示出第一变形中的直流电源的另一种形式的示图9是示出根据实施例第二变形的一种形式的扬声器的剖面图IO是示出根据第二变形的另一种形式的扬声器的剖面图11是示出图IO所示扬声器中的磁隙的放大示图12是示出根据第二变形的又一种形式的扬声器的剖面图13是示出图12所示扬声器种的磁隙的放大示图14是示出根据实施例第三变形提供有其中使用了磁性流体的
支撑结构的扬声器的剖面图15是示出根据第三变形的另一种形式提供有其中使用了轴承
的支撑结构的扬声器的剖面图16是示出传统动圈式扬声器的构造的示图。
具体实施例方式
下面将参考示出了本发明优选实施例的附图来详细描述本发明。
图1示出了本发明一个实施例的扬声器1在音圈3处于固定位 置(中心位置或基准位置)状态下的整体构造。
扬声器l包括磁轭2 (外壳)和音圈3，将音圈3布置为保持与 磁轭2接触的同时相对于磁轭2滑动。
首先，参考图l来描述磁轭2的构造。磁轭2包括内磁轭10和 外磁轭11。外磁轭11由诸如铁之类的磁性材料形成为圆柱形，该圆 柱形的底面lla布置在扬声器1的后侧(图1中的左侧)。内磁轭 10具有大体上为圆柱形的结构，并包括固定到外磁轭11的底面lla 上的保持部分12、与保持部分12相邻的后板13、与后板13相邻的 磁体14、以及与磁体14相邻的前板15。
磁体14由磁性保持不受外部磁场影响的永磁体形成。磁体14 在其前侧和后侧(图1中的右侧和左侧)被磁化成N极和S极。前板 15和后板13都是由顺磁材料形成的，该顺磁材料在被置于磁体14 的磁场中时在磁场方向上被磁体14磁化。在外磁轭11与前板15之 间和在外磁轭11与后板13之间形成了大体上为圆柱形的气隙。磁体
14的磁场由从磁体14产生的磁通量形成，并被聚积到气隙中。下面
将该气隙称为磁隙。
由于按上述方式排布磁体14的N极和S极，所以在沿前板15 的圆周形成的磁隙中的磁场是从前板15指向外磁轭11，而在沿后板 13的圆周形成的磁隙中的磁场是从外磁轭11指向后板13(见图3)。
截面为三角形的滑动部分16形成在外磁轭11的内周面上以朝 向内磁轭10突出，滑动部分16以预定间隔沿外磁轭11的内周面的 圆周布置。换句话说，从外磁轭ll的轴看去，滑动部分16是放射状 地布置的。
音圈3包括绕线筒21、振板22、和线圈23到25。绕线筒21 形成为圆柱形，并与外磁轭11和前板15及后板13之间的圆柱形气 隙同轴地布置。因此，绕线筒21被装入外磁轭11与内磁轭10之间 的空隙中，并由滑动部分16支撑，从而在绕线筒21的轴向上运动。
由于外磁轭11在滑动部分16的突出尖端与绕线筒21接触，因 此绕线筒21在与外磁轭11保持接触的同时而使得滑动部分相对于绕 线筒21进行滑动时所产生的滑动阻力是非常小的，并且因此，运动 阻力可忽略不计。在本实施例中，绕线筒21的外围表面在绕线筒21 与滑动部分16的突出结构接触的区域内是光滑的(例如是平面)。
振板22是锥形振板，并被固定到圆柱状绕线筒21的前端。振 板22是由纸形成的，这样的纸包含有其中混合了诸如碳纤维之类的 各种纤维的木纸浆，或者包含有诸如铝之类的金属、或者陶瓷、或者 诸如聚丙烯之类的塑料。
线圈绕在绕线筒21上从而与绕线筒21形成整体。在本实施例 中，将三个线圈，即后线圈23、位置控制线圈24、以及前线圈25 绕在绕线筒21上。
在如图l所示音圈3处于基准位置时前线圈25的前端和后端位 置从前板15的前端和后端在轴向向内偏移了预定长度的情况下，使 前线圈25的线匝彼此靠近地绕在绕线筒21上。类似地，使后线圈 23的前端和后端位置从后板13的前端和后端在轴向向内偏移预定长 度并使后线圈23的线匝彼此靠近地绕在绕线筒21上。使位置控制线 圈24的线距彼此靠近地绕在绕线筒21上，并将位置控制线圈24布 置成使其覆盖磁体14的整个区域并覆盖前板15和后板13相同长度 的一部分。
下面将参考图2来描述用来向后线圈23、位置控制线圈24和前 线圈25提供电流的电路4。供电电路4包括放大器30，其具有输出 端子使得从该输出端子将音频信号提供到前线圈25和后线圈23。因 此将电流共同地提供到前线圈25和后线圈23。
供电电路4包括DC电源31，将给定量的直流电流从该DC电源 31提供到位置控制线圈24。 DC电源31是由诸如电池或用于将商业 电源转换成直流电的恒直流电路(例如，开关式稳压器)之类的供电 装置实现的。
图3示出了图1中虚线所包围区域(靠近磁隙)的放大比例示 图。在图3中，用带点圆圈或带十字圆圈示出了后线圈23、位置控 制线圈24、和前线圈25的每一匝的横截面。示出后线圈23的横截 面的带点圆圈表示将电流以从图3绘图纸由里向外流出的方向从放 大器30提供到后线圈23。而示出前线圈25的横截面的带十字圆圈 表示将电流以从绘图纸由外向里流入的方向提供到前线圈25。也就 是说，提供到后线圈23和前线圈25的电流波形相同但方向相反。将 直流电流以从绘图纸由里向外流出的方向从DC电源31提供到位置控 制线圈24。.
注意，图3示意性示出了提供到后线圈23、位置控制线圈24 以及前线圈25的电流极性(方向)，但没有精确地示出每个线圈线 匝的数量和绕线密度。穿过磁隙示出的箭头表示了在磁隙中形成的磁 场的方向。
接下来将描述具有上述构造的扬声器1的操作。 下面是对没有将音频信号提供到扬声器1时的扬声器1的操作 的描述。如上所述，即使在没有提供音频信号时，也总是向位置控制 线圈24提供直流电。当如图l所示音圈3处于基准位置时，位置控 制线圈24的每个末端部分均穿过磁隙预定长度。因此，由在磁隙中 形成的磁场产生的洛伦兹力总是作用在位置控制线圈24的两个末端
部分上。下面描述了洛伦兹力的特征。
按照弗来明左手定则，每个洛伦兹力的方向是根据相关磁隙中
磁场的方向和穿过磁场的电流方向确定的。在位置控制线圈24的前
端位置处，洛伦兹力以向后的方向(在图1中向左的方向)作用在线
圈24上。另一方面，在位置控制线圈24的后端位置处，洛伦兹力以 向前的方向作用在线圈24上。
由于对于线圈24的前端部分与后端部分来说穿过磁隙的位置控 制线圈24的长度相等，所以作用在这些部分上的洛伦兹力方向相反 但大小相同，并因此彼此平衡。
接下来描述在将音圈3稍稍向前或向后移动时观察到的洛伦兹 力。图4示出了音圈3从基准位置稍稍向前移动，图5示出了图4 中用虚线包围的区域(靠近磁隙)的放大比例的示图。
在音圈3稍稍向前移动的情况下，位置控制线圈24在前端部分 穿过磁隙的长度比其在后端部分穿过磁隙的长度要长。由于作用在线 圈上的洛伦兹力与线圈穿过磁隙的长度成比例，所以作用在位置控制 线圈24的前端部分的力(图4中向左施加的力)大于作用在其后端 部分的力(图4中向后施加的力)。因此，洛伦兹力的矢量和以向左 的方向作用，其与音圈3的移动方向相反。
另一方面，在音圈3向后移动的情况下，由于相同的原因，洛 伦兹力的和以与音圈3的移动方向相反的方向(向前)而作用。
总的来说，当音圈3从基准位置无论向前还是向后移动时，洛 伦兹力都以与音圈3的移动方向相反的方向作用在整个位置控制线 圈24上。结果，将音圈3稳定地保持在基准位置上。
与流过位置控制线圈24的电流相对应并以与音圈3的移动方向 相反的方向作用的洛伦兹力将被称作"电弹性力"。电弹性力将音圈 3稳定地保持在基准位置上。
下面将描述音频信号被提供到扬声器1时的操作。在此情况下， 随音频信号而变化的波形的电流被提供到前线圈25和后线圈23。例 如，以800Hz正弦交流电的形式来提供一个表示了 800Hz音调(单音) 的音频信号。前线圈25和后线圈23被缠绕在绕线筒21上从而垂直穿过磁隙中的磁场。因此，当把电流提供到前线圈25和后线圈23
时，由于形成在磁隙中的磁场而产生了洛伦兹力。下面将描述洛伦兹
力如何驱动音圈3。
例如，当将具有图6中所示波形的电流提供到前线圈25和后线 圈23时，在电流波形区段A中，电流以由外向内流入绘图纸的方向 流过前线圈25，而以由内向外流出绘图纸的方向流过后线圈23。流 过前线圈25和后线圈23的电流方向相反，而且形成在磁隙中并穿过 这些线圈的磁场的方向也彼此相反。因此，作用在前线圈和后线圈上 的洛伦兹力彼此方向相同。所以，两个洛伦兹力都以向前的方向(图 4中向右的方向)作用，结果音圈3被洛伦兹力以向前的方向驱动。
在电流波形区段A中，将直流电提供到位置控制线圈24。由于 提供了直流电，因此随着音圈3的移动量而变化的洛伦兹力(电弹性 力)以与音圈3的移动方向相反的方向作用。基于音频信号的驱动力 与电弹性力的和作用在正在移动的整个音圈3上。音圈3被移动到基 于音频信号的驱动力与电弹性力相平衡的位置上。因此在电流波形区 段A中，音圈3被移动到比基准位置向前的位置上。
另一方面，当电流方向如图6的电流波形区段B中为负方向时， 作用在前线圈25和后线圈23上的洛伦兹力不同于区段A中而是以向 后的方向(图4中向左的方向)施加。随着音圈3的移动，电弹性力 以与音圈的移动方向相反的方向(向前)而施加。结果，音圈3移动 到比基准位置向后的位置上。
由于提供到前线圈25和后线圈23上的电流基于音频波形，所 以电流值会振荡。针对电流波形区段A、 B描述的动作交替重复，因 此，音圈3按照音频信号的波形而往复(振动)。随着音圈3的振动， 振板22也与音圈3 —道振动，从而声音按照音频信号的波形而被发 射。
如上所述，当未提供音频信号时，通过作用在位置控制线圈24 上的电弹性力而将音圈3稳定地保持在基准位置上。当提供了音频信 号时，由基于音频信号的驱动力和位置控制线圈24所产生的电弹性 力来使音圈3按照音频信号的波形而振动。
为了支撑音圈或为了设置振动基准位置，按照传统方式使用了 诸如边缘或支架之类的机械支撑部件。在此情况下，由于支撑部件的 材料或形状的原因引起了音圈振动受限和对音圈施加了不期望的力 的问题。另一方面，根据本实施例的技术，音圈可在振动基准位置上 被支撑并可在发声时在基准位置附近振动，而无需使用支撑部件，从 而可以解决上述问题。
以上描述了本发明的实施例。本发明还能够以下述各种方式来 执行。以下提到的方式可以以各种组合来实施。 (第一变形)
在本实施例中，已经描述了用来产生电弹性力的示例结构。然 而，可以通过改变位置控制线圈24的绕线方式、或控制直流值、或 控制磁隙中的磁场来控制电弹性力。
具体地讲，位置控制线圈24绕在绕线筒21上的绕线密度可如 下述第一变形中的方式1A、 1B那样来进行调整。
(IA) 可以增加均匀地缠绕在绕线筒21上的位置控制线圈24 的绕线密度。在此情况下，由音圈3的移动产生的电弹性力随着绕线 密度的增加而变大。另一方面，如果减小绕线密度，则电弹性力变小。
(IB) 可以局部地增加缠绕在绕线筒21上的位置控制线圈24 的绕线密度。在此情况下，能够以随着音圈3的移动而变化的方式来 控制电弹性力。例如，在使位置控制线圈24的绕线密度在靠近绕线 宽度的中心处较高而在绕线宽度的两端部分处较低的情况下，电弹性 力随着音圈3的移动增加而变大，从而使音圈3难以移动。
可如下述第一变形的方式1C到1E那样改变提供到位置控制线 圈24的直流电的值。
(IC) 如果将提供到位置控制线圈24的直流电设置成一个大值， 则电弹性力变大。另一方面，如果将直流电设置得较小，则电弹性力 变小。
(ID) 可将提供到位置控制线圈24的直流电设置成对于不同类 型的音乐片段或对于不同类型的音响空间而不同的值，从而可以发出 与环境相适应的音响特性的声音。例如，在图7所示可变输出DC电
源32的输出值之中，可通过开关SW1到SWn来选择期望的输出值。 可选的是，如图8所示，放大器30可具有输出控制信号的附加功能， 以指示DC电源32按照该控制信号来改变输出值。在此情况下，可为 放大器30提供一个选择开关，通过该选择开关可以改变控制信号的 内容。可选的是，放大器30可具有根据对音频信号的分析结果或根 据来自音频信号输出设备(外部设备)的信号来识别音乐片段的类型 (例如，根据音域检测或节拍检测来通过处理识别流派)或音响空间 的类型的功能，并且按照识别出的音乐片段或音响空间类型来输出控 制信号。
(1E)为了改变磁隙中的磁场强度，可替换磁体14，或者可以 改变磁隙间的距离或磁隙的数量。
按照上述示例的描述，用户可以设置所期望形式的电弹性力。 通过以上对弹性特性的电设置，有可能实现机械支撑部件很难实现的 音响效果。
(第二变形)
在本实施例中，通过在音圈3上缠绕线圈24来将位置控制线圈 24稳定地保持在基准位置，从而线圈24穿过磁隙的长度对于其两端 是相等的。然而，缠绕位置控制线圈24的方式以及提供直流电的方 式并不限于那些实施例。可通过以下第二变形的方式2A到2C来将位 置控制线圈24稳定地保持在基准位置上。
(2A)例如，位置控制线圈24可在前板15的后端与后板13的 前端之间缠绕宽度扩展，从而如图9中所示，线圈24不覆盖任何一 个磁隙。在此情况下，在图9中由虚线围绕的区域内使电流以由内向 外流出绘图纸的方向流过位置控制线圈24。当音圈3位于基准位置 时，位置控制线圈24未穿过任何一个磁隙，因此未对音圈3施加洛 伦兹力。当音圈3向前移动时，位置控制线圈24的前端穿过磁隙。 结果，洛伦兹力作用在位置控制线圈24穿过磁隙的那个位置上，并 且对音圈3施加了以与音圈3的移动方向相反的方向(向后)施加的 力。当音圈3向后移动时，将向前方向的洛伦兹力施加到音圈3。以 第二变形的方式2A来将音圈3稳定地保持在如本实施例中所述的基
准位置上。
(2B)如图IO所示，可以提供两个位置控制线圈24 (用不同的 数字24B、 24F。特别地，可将位置控制线圈24F缠绕在音圈3上以 使得线圈24F的两端相对于沿前板15的圆周形成的磁隙的两端向前 移位，而缠绕另一位置控制线圈24B以使得其两端相对于沿后板13 的圆周形成的磁隙的两端向后移位。在此情况下，DC电源31可适于 向位置控制线圈24提供在图IO中由虚线围绕的区域内以由外向内流 入绘图纸的方向流过的直流电。
当音圈3处在图IO所示的基准位置上时，尽管省略了具体描述， 但很明显作用在位置控制线圈24B、 24F上的洛伦兹力的矢量和等于 零。
下面描述作用在向前移动的音圈3上的洛伦兹力。图ll示出了 位置控制线圈24B、24F与当图10中所示音圈3正向前移动时观察到 的磁隙之间的位置关系。在图11中省略了对前线圈25和后线圈23 的图示。
此时，向前的洛伦兹力作用在位置控制线圈24F上，向后的洛 伦兹力作用在位置控制线圈24B上。由于位置控制线圈24B穿过磁隙 的长度大于位置控制线圈24F穿过另一磁隙的长度，因此作用在线圈 24B上的洛伦兹力大于作用在线圈24F上的洛伦兹力。结果，作用在 位置控制线圈24上的洛伦兹力的矢量和以与音圈3的移动方向相反 的方向(图11中向左的方向)而施加。
虽然省略了描述，但当音圈3向后移动时，以与音圈的移动方 向相反的方向(向前)施加洛伦兹力。
如上所述，在第二变形的方式2B中也将音圈3稳定地保持在基 准位置上。
(2C)如图12所示，可提供两个位置控制线圈24 (它们用参考 数字24b、 24f来区分)。位置控制线圈24f在一个与沿着前板15 的圆周所形成的磁隙的前端相比向后偏离了预定长度的位置到一个 与该磁隙的后端相比向后偏离了的位置之间缠绕在音圈3上。位置控 制线圈24b可与位置控制线圈24f对称缠绕。在这种情况下，在图 12中由虚线围绕的区域B中以由内向外流出绘图纸的方向将直流电
提供到位置控制线圈24。
虽然省略了描述，但在图12中当音圈3处在基准位置上时，作 用在位置控制线圈24b、 24f上的洛伦兹力的和为零。
下面是对作用在向前移动的音圈3上的洛伦兹力的描述。图13 示出了当图12所示音圈3向前移动时位置控制线圈24与磁隙之间的 位置关系。在图13中省略了对前线圈25和后线圈23的图示。
当音圈3向前移动时，向后的洛伦兹力作用在位置控制线圈24F 上并且向前的洛伦兹力作用在位置控制线圈24b上。由于穿过磁隙的 线圈24f的长度大于穿过另一磁隙的线圈24b的长度，所以作用在线 圈24f上的洛伦兹力大于作用在线圈24b上的洛伦兹力。结果，作用 在位置控制线圈24上的洛伦兹力的矢量和的方向(图12和13中向 左的方向)与音圈3的移动方向相反。
虽然省略了描述，但当音圈3向后移动时，洛伦兹力的矢量和 以与音圈的移动方向相反的方向(向前)而被施加。
同样在第二变形的方式2C中将音圈3稳定地保持在基准位置上。
在第二变形方式2A到2C的任意一种方式中，当音圈3处在基 准位置上时，没有洛伦兹力作用在被提供有直流电的位置控制线圈 24上。即使有洛伦兹力作用在线圈24上，这些洛伦兹力的矢量和也 等于零。当音圈3从基准位置稍稍向前或向后移动时，位置控制线圈 24穿过沿前板15和后板13的圆周所形成的磁隙的部分发生了变化， 并且作用在位置控制线圈24上的洛伦兹力以与音圈3的移动方向相 反的方向而被施加。因此，将音圈3稳定地保持在基准位置上。
如上所述，有各种缠绕位置控制线圈24和提供直流电的方式。 然而，将直流电提供给位置控制线圈24就足以使得在音圈3处于基 准位置时作用在线圈24上的洛伦兹力的矢量和等于零，并使得在音 圈3向前或向后移动时作用在位置控制线圈24上的洛伦兹力的矢量 和以与音圈3的移动方向相反的方向作用。 (第三变形)
在本实施例中，提供有突出结构的滑动部分16来作为用于支撑 音圈3在外磁轭11内滑动的支撑结构。然而，支撑结构不限于本实
施例。以下是关于第三变形的方式3A到3C的描述，其中示出了支撑 结构的示例。
(3A)使用磁流体的支撑结构
图14示出了具有使用了磁流体的支撑结构的扬声器1的横截 面。磁流体包括一种介质溶液，其中悬浮着其表面用界面活性剂处理 过的纤细磁粉。
外磁轭11在其内周面上形成有一个由磁体形成的凹槽结构18。 灌入凹槽结构18的凹口内的磁流体19以流动性被保持在凹口内。
绕线筒21由非磁性材料形成并具有光滑表面。将绕线筒21装 配到外磁轭11的内周面上，使得绕线筒21处在其外周面通过磁流体 19保持在外磁轭11内部的状态下。也就是说，音圈3被磁流体19 以浮动状态保持。当如实施例中所述音圈3发生振动时，磁流体19 被凹槽结构18的磁体磁吸引，并仍被保持在凹槽结构18的凹口内。
如上所述，由于音圈3经磁流体19保持在外磁轭11的内部， 所以当音圈3在外磁轭11中振动时所产生的接触阻力可被抑制为很 小。在相对滑动时外磁轭11与音圈3并未直接接触，因此不会引起 它们之间接触部分的磨损。
应当注意，可以改变磁流体19的抗流动性，从而调整音圈3与 外磁轭11之间的阻力。这样，可通过改变界面活性剂和/或用作生产 磁流体19的介质流体的化学组成来调整磁流体的特性。 (3B)使用轴承的支撑结构
图15示出了具有使用了轴承的支撑结构的扬声器1的横截面。 外磁轭11在其内周面上提供有传统的球轴承结构17。例如通过 镀金属而将绕线筒21的外周面处理光滑，并且将绕线筒21装配到置 于外磁轭11内部的轴承结构17上，从而绕线筒21经球轴承结构17 保持在外磁轭ll内部。当如实施例中所述音圈3振动时，音圈3相 对磁轭2光滑地滑动。外磁轭11与音圈3被布置成通过球轴承结构 17彼此直接接触，从而可以减小诸如其间接触部分的磨损之类的问题。
(3C)具有阻尼器的支撑结构 根据第三变形的方式3C的扬声器除了扬声器边缘的机械特性之 外在构造上与传统扬声器相同。
传统扬声器包括由纤维、聚氨酯泡沬或其他材料构成的边缘。
在第三变形的方式3C中，即使音圈3被由这样的材料构成的支撑部 件来保持，也可使用弹性相当低的支撑部件。例如，支撑部件可以厚 度较薄或者可由低强度的材料制成。使用这样的支撑部件，可防止支 撑部件的弹性特性极大地影响音圈3的驱动。 (第四变形)
在本实施例中，放大器30和DC电源31与扬声器1分开制造。 然而，可将扬声器1和DC电源31结合在一起并集成到共同的扬声器 箱等中。在这种情况下，可将DC电源31置于放大器30内。也就是 说，可将恒DC电源结合到放大器30的电路中。 (第五变形)
在本实施例中描述的滑动部分16被提供在外磁轭11的内周面 上。然而，还可将滑动部分16提供在绕线筒21的外周面上。
权利要求
1.一种扬声器，包括圆柱状绕线筒；支撑结构，其适于支撑所述绕线筒使其在所述绕线筒的轴向上滑动；磁路形成框架，其具有磁铁和磁路形成组件，该磁路形成组件与磁铁共同形成了圆柱状磁隙，所述绕线筒与所述磁隙同轴布置，并且穿过所述绕线筒内部和外部的磁场形成在所述磁隙中；控制线圈，其缠绕在所述绕线筒上；以及第一线圈和第二线圈，它们分别缠绕在所述绕线筒的一端和另一端上，而所述控制线圈被布置在所述第一线圈和第二线圈之间，其中，将所述磁场形成为在所述控制线圈的一端和另一端之间方向相反，并且形成所述磁场，使得当恒定电流流过所述控制线圈时，将洛伦兹力以强制所述绕线筒从预定位置滑动回原位的方向作用于所述控制线圈。
2. 根据权利要求1所述的扬声器，其中所述控制线圈被布置在 其中的磁场被形成为方向相反的两个磁隙之间。
3. 根据权利要求1所述的扬声器，其中所述控制线圈被布置成 使其两端覆盖其中的磁场被形成为方向相反的两个磁隙。
4. 一种扬声器设备，包括扬声器，其具有圆柱状绕线筒和缠绕在该绕线筒上的控制线圈；以及电路，其适于为所述控制线圈提供恒定电流，其中，所述扬声器包括支撑结构，其适于支撑所述绕线筒使 其在所述绕线筒的轴向上滑动；磁路形成框架，其具有磁铁和磁路形 成组件，该磁路形成组件与磁铁共同形成了圆柱状磁隙，所述绕线筒 与所述磁隙同轴布置，并且穿过所述绕线筒内部和外部的磁场形成在 所述磁隙中；以及第一线圈和第二线圈，它们分别缠绕在所述绕线筒 的一端和另一端上，而所述控制线圈被布置在所述第一线圈和第二线 圈之间，将所述磁场形成为在所述控制线圈的一端和另一端之间方向相 反，并且形成所述磁场，使得当恒定电流流过所述控制线圈时，将洛伦 兹力以强制所述绕线筒从预定位置滑动回原位的方向作用于所述控 制线圈。
5. 根据权利要求4所述的扬声器设备，其中所述控制线圈被布 置在其中的磁场被形成为方向相反的两个磁隙之间。
6. 根据权利要求4所述的扬声器设备，其中所述控制线圈被布置成使其两端覆盖其中的磁场被形成为方向相反的两个磁隙。
7. 根据权利要求4所述的扬声器设备，还包括输出单元，其适于对向其提供的电流进行放大，并将放大后的 电流以相反的方向提供给所述第一线圈和第二线圈。
全文摘要
一种扬声器和扬声器设备，该扬声器能够适当地调整用来驱动音圈的特性并能够以较大振幅来被驱动。当缠绕着绕线筒的位置控制线圈处在基准位置上时，线圈的两端都穿过了形成在外磁轭和内磁轭之间的磁隙预定的长度，并且作用在前端和后端的洛伦兹力平衡。当音圈向前或向后移动时，被控制线圈的前端和后端穿过的磁隙的长度彼此不同，并且作用在位置控制线圈上的洛伦兹力的矢量和与音圈的移动方向相反，从而将音圈稳定地保持在基准位置上。
文档编号H04R9/02GK101355826SQ200810133288
公开日2009年1月28日 申请日期2008年7月25日 优先权日2007年7月26日
发明者桥本诚一, 藤森润一 申请人:雅马哈株式会社