音圈组件及扬声器的制作方法

本实用新型涉及电动扬声器技术领域，特别是涉及一种音圈组件及扬声器。

背景技术：

电动扬声器通常包括磁场系统和振动系统，振动系统包括音圈和振膜，音圈的一端与振膜相连接。音圈通常由一漆包线围设堆叠而成，并处于磁场环境，扬声器的运动源来自音圈。当音圈中导入电流时，音圈在磁场作用下切割磁力线产生机械力，沿轴向作活塞式运动，从而带动振膜作前后往复运动，进而推动周围空气运动，产生声波。

作为扬声器重要组件之一的音圈,是决定扬声器性能的关键部件，音圈的性能会影响扬声器的声压频率特性、效率、失真、承载功率、寿命以及瞬态特性等。影响音圈性能的因素包括制作音圈的材质、线圈绕法、音圈形状等。传统的音圈一般采用金属漆包线(铜线或铝线)卷绕而成，金属线的线径、圈数、长短会影响音圈的性能。金属线过短、圈数过少会降低电磁感应LVC而不能充分利用磁力BL而使其动力不足；金属线过长、圈数过多，阻抗RE值和音圈的质量会加大、降低电流；如果为了降低阻抗RE而加大线径，音圈的重量会继续加大进而会影响到扬声器的QES、QMS、QTS，这会导致更大的问题。另外，扬声器中热量主要来源于音圈，金属漆包线散热效果较差，散热不畅会引起音圈脱胶、短路或毁坏；音圈在运动过程中的非线性偏移会产生谐波失真、调失真，影响扬声器性能。

此外，音圈骨架作为音圈的支撑机构，也影响着扬声器的性能。现有的音圈骨架大多为圆形，采用纸筒、铝合金或玻纤布手工制作，工艺粗糙、工差较大、精度较低、装配不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型提供了一种音圈组件，包括音圈骨架和卷绕在所述音圈骨架上的音圈，所述音圈通过所述音圈骨架与振膜的底部相连接，所述音圈骨架的主体为中空的矩形筒状结构，所述音圈由单片体条带绕制而成，所述单片体条带卷绕在所述音圈骨架的外周上形成截面为矩形环状的所述音圈，所述音圈骨架的一端设有用于卷绕所述音圈的音圈安装部，所述音圈骨架的另一端设有与所述振膜的底部相连接的振膜连接部，所述音圈安装部的两端均设有限位部。

进一步地，所述矩形筒状结构的四边为曲线、所述矩形筒状结构的四角为圆角，所述音圈骨架的侧壁的四个立面为向外突出的微曲面，相邻的所述立面之间通过圆滑的曲面过渡，所述音圈的矩形截面的四角为圆角。

进一步地，所述音圈安装部上设有多个通孔，多个所述通孔均匀地排列在所述音圈安装部的环形侧壁上。

优选地，所述单片体条带为印制的柔性电路板或单面绝缘的金属箔带。

进一步地，所述柔性电路板包括贴合在所述音圈骨架上的绝缘体以及附着在所述绝缘体上的金属导体。

进一步地，设置有多个所述金属导体，并且多个所述金属导体沿所述音圈骨架的轴向方向纵向紧密排列。

进一步地，所述音圈的一端设有引线，所述引线的一端与所述音圈固定连接，所述引线的另一端为自由端，所述自由端与设置在所述振膜的底部的引线电路板连接。

进一步地，所述振膜还包括与所述振膜的所述底部的形状相匹配的振膜底盘，所述振膜底盘粘贴在所述振膜的所述底部，所述振膜底盘上设有与所述音圈骨架相连接的对接安装口以及与所述引线相连接的所述引线电路板。

优选地，所述音圈骨架采用耐高温材料并通过一体加工成型，所述耐高温材料包括耐高温注塑材料或轻质陶瓷材料。

本实用新型还提供了一种包括至少一个上述音圈组件的扬声器。

本实用新型的优点如下：

(1)本实用新型的音圈采用印制的柔性电路板或金属箔带卷绕而成，音圈耐高温、散热面积大且易加工成型，能够提升音圈的散热效果以及扬声器的功率，提升扬声器性能及使用寿命。

(2)本实用新型的音圈骨架耐高温、导热系数高、尺寸精密并通过模具加工一体成型，能够降低活塞运动的非线性并提高扬声器的声学性能；音圈骨架上设有散热孔，既能减轻音圈骨架的重量又能快速散热；另外，采用矩形结构的音圈骨架占用空间小，装配快捷方便，能够降低装配误差率。

(3)本实用新型能够通过合理的控制音圈的电阻RE和电感LVC进而影响QES、QTS，增加其功率和效率η0、降低谐振频率fs，提升扬声器性能。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实用新型实施例提供的音圈组件的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的音圈的结构示意图(卷绕完成)；

图3为本实用新型实施例提供的音圈的结构示意图(未卷绕)；

图4为实用新型实施例提供的音圈骨架的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的音圈组件在振膜上的预装配示意图；

图6为本实用新型实施例提供的音圈组件与振膜的装配完成示意图；

图中附图标记如下：

10-音圈组件20-振膜

1-音圈2-音圈骨架

11-金属导体12-绝缘体

13-引线21-音圈安装部22-振膜连接部23-限位部

24-通孔25-立面

26-曲面201-振膜底盘

2011-安装口2012-引线电路板

221-凹槽

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

首先进行如下术语的解释以便于对本申请的理解：

(1)QES是指扬声器单元谐振频率处的电Q值，即音圈直流电阻RE和谐振频率fs处动生阻抗的比值。QES指明了音圈本身的电学品质，主要表现为直流电阻RE和电感LVC以及反电动势RES形成的电阻尼。

(2)QMS是指扬声器单元谐振频率处的机械Q值，即单元支撑系统的机械损耗阻抗RMS的等效电阻和谐振频率fs处动生阻抗的比值。QMS指明了音圈本身的质量以及悬置系统(包括音圈、振膜、定心支片和折环的悬空部分)的机械力阻RMS。

(3)QTS是指扬声器单元谐振频率处的总Q值，即QES和QMS的并联值，

根据公式QTS＝(QES×QMS)÷(QES+QMS)；该公式表明QTS受QES和QMS影响。

QES越低即电阻尼越小，输出功率N0和效率η0就越高，可以有效降低QTS；降低QMS虽然也可以有效降低QTS，但QMS并不是越低越好。QMS太低会造成欠阻尼而使扬声器的悬置系统太活跃而产生延时，即信号停止后悬置系统的衰减缓慢，仍然按照惯性力继续振动；QMS太高则会造成过阻尼(刚性过大或质量过重)而使扬声器的全部振动部分振动受限，影响效率η0和谐振频率fs。

图1至图6示出了根据本实用新型的实施方式提供的音圈组件的结构示意图。如图1至图6所示，音圈组件10包括音圈骨架2和卷绕在音圈骨架2上的音圈1，音圈1通过音圈骨架2与振膜20的底部相连接，音圈组件10与振膜20固定后悬设于磁隙中，音圈1在磁场作用下切割磁力线产生机械力，沿轴向作活塞式运动，从而带动振膜20作前后往复运动，进而推动周围空气运动，产生声波。

音圈骨架2的主体为中空的矩形筒状结构，音圈1由单片体条带绕制而成，单片体条带卷绕在音圈骨架2的外周上形成截面为矩形环状的音圈1，并且单片体条带可沿音圈骨架2的外周卷绕多层，音圈骨架2的一端设有用于卷绕音圈1的音圈安装部21，音圈骨架2的另一端设有与振膜20的底部相连接的振膜连接部22，并且音圈安装部21的两端均设有用于对音圈1进行限位的限位部211，其例如为沿音圈骨架2的外周周向布置的周向凸起，限位部211能够防止音圈1脱落。

具体实施中，单片体条带为耐高温的柔性导电材料，可采用印制的柔性电路板(FPC)或金属箔带。具体地，柔性电路板包括贴合在音圈骨架2上的绝缘体12以及附着在绝缘体(PI)12上的金属导体11，卷绕时绝缘体(PI)12紧贴在音圈骨架2上。金属箔带为单面绝缘的金属箔片，并且金属箔带绝缘的一面紧贴音圈骨架2，金属箔带可采用铜箔或铝箔。

如图2和图3所示，采用印制的柔性电路板卷绕时，可沿音圈骨架2的轴向方向纵向排列设置多个金属导体11(本实施例中为5个)。金属导体11平铺展开为细长的带状结构，在柔性电路板单片的纵向方向上，多个金属导体11排列紧密地附着于绝缘体(PI)12上，最终卷绕在音圈骨架2外周的音圈安装部21上形成音圈1，多个金属导体11之间存在一定的间隙。

单片体条带可沿音圈骨架2的外周缠绕多层，单层单片体条带的厚度约为15μm～35μm，卷绕成型后的厚度为0.6mm～1.2mm。采用片状结构卷绕的音圈1，可增加音圈长度，根据公式F＝BLI可知，音圈1受到的驱动力增加，能够提高声音转化效率，其中B为磁隙中的磁通密度、L为音圈长度、I为电流。由于单片体条带厚度薄、散热面积大，可以提高音圈1的散热效果，减少音圈1短路或毁坏的风险；同时，柔性单片体条带易卷绕加工，可以使其紧密地贴合在音圈骨架2上，提升扬声器的功率。

另外，音圈1的一侧的边缘设有引线13，引线13的一端与音圈1固定连接，引线13包括内引线和外引线，内引线为输入端、外引线为输出端，内引线和外引线从音圈1的同一侧分别紧贴音圈骨架2的内壁和外壁并在凹槽221处会合引出；引线13的另一端为自由端，与设置在振膜20底部的引线电路板2012连接，通过引线电路板2012可以使多个音圈1之间以多种电路连接模式(串联、并联、串并联综合模式)相互连接，有效匹配不同的电阻RE和电感LVC。引线13一般采用与音圈本体相同的柔性电路板或单面绝缘的金属导体，并且引线13与音圈1可以为一体式结构。

引线13从音圈1的一端的端面处分别紧贴音圈骨架2的内壁和外壁延伸，在凹槽221处会合引出，并将引线13卡紧固定在凹槽221与振膜底盘201的连接处，可以减少音圈1在振动时产生的散线、断线现象，提高引线13的使用寿命，保证音圈品质。

为实现快速散热，在音圈骨架2的音圈安装部21上设有多个通孔24，通孔24为散热孔，多个通孔24均匀地排列在音圈安装部21的环形侧壁上，能够将音圈1产生的热量快速散出并减少音圈骨架2的重量。通孔24的形状可以为方形、矩形、圆形以及椭圆形等，本实用新型不具体限定。

音圈骨架2的振膜连接部22设有与振膜20的底部相连接的凹槽221，通过凹槽221能够将音圈1与音圈骨架2快速精确地装配在振膜20上，降低装配误差，并且引线13的自由端由凹槽221引出，引线13连接牢固、不易断裂，提高了引线13的使用寿命。振膜连接部22增大了与振膜20的结合面积，提高了音圈骨架2与振膜20的粘接强度，有效提升了振动系统的稳定性，改善了扬声器的声学性能。

音圈骨架2的矩形筒状结构的四边为曲线、四角为圆角，四个立面25为向外突出(呈抛物状)的微曲面并与四个圆角曲面26相切过渡。立面25采用微曲面并通过曲面26过渡能够提高音圈1与音圈骨架2的外周面的贴合度，同时也能够为音圈1提供圆弧状的并与四个圆角相切的边角；将音圈骨架2的边角设置为圆角结构，能够避免音圈碰撞磁路，提高音圈品质。由于音圈骨架2为矩形筒状结构，音圈1卷绕成型后形成矩形环状结构，矩形环状结构包括长方形结构或正方形结构，并且矩形环状结构的四角也均为圆角。其他实施方式中，四个立面25也可以为平面。

音圈骨架2采用耐高温材料并一体加工成型，例如可采用耐高温注塑材料或氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)等轻质陶瓷材料，上述这些材料质量轻刚性好、导热系数高、散热效果佳，长期工作后，音圈骨架2不易变形，可以提升扬声器引擎的性能。

具体实施中，由于振膜20较薄，为防止振膜20变形，可在振膜20的底部设有与其形状相匹配的振膜底盘201，振膜底盘201粘贴在振膜20的底部，振膜底盘201上设有与音圈骨架2相连接的对接安装口2011，振膜底盘201的中心处设有与音圈引线13相连接的引线电路板2012。对振膜底盘201进行精确设计，设置有与音圈1和音圈骨架2相对应的对接安装口2011，能够更加精准的定位，降低装配误差，并且装配快捷方便。音圈1的精确定位能够减少磁力的分布不均、减少因碰撞磁路造成的音圈1损坏以及减少音圈1的非线性运动，减少谐波失真、互调失真。另外，多音圈组件的扬声器中，随着音圈1数量的增多，其准确定位的要求也越复杂，精度要求也越严格。确定了多个音圈1在振膜20的底部的排列方式及位置布局，就确定了引擎组件在盆架底部的映射(投影)位置，实现扬声器的精确装配。

采用矩形筒状的音圈骨架2，占用面积小，能够减小音圈骨架2的重量。在振膜20的底部设置有多个尺寸较小的音圈骨架2与音圈1配合形成多音圈组件，将多个音圈组件10组合连接，能够提高音圈1的可控度。通过增减音圈组件10的数量或者将多个音圈1串、并联来改变音圈1的直流电阻RE和电感LVC进而合理的控制QES、QTS，不但可以增加扬声器效率η0还可以降低谐振频率fs，提高扬声器的声学性能。

本实用新型还提供了一种包括至少一个上述音圈组件的扬声器。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。