专利名称：电声换能设备耦合全对称磁场结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电声换能设备技术领域，具体涉及用于扬声器、耳机或话筒等电声设备中的耦合全对称磁场结构。
近数十年来，数码科技的兴起把人们带入了一个从未有过的美妙影音天地，促使人们对节目源的制作到音响器材的设计与改良提出了很高的要求。而扬声器、耳机和话筒是声频录、放系统的终端，也是整个声频系统最薄弱的环节。它们的电声指标往往比声频系统的其它环节几乎要低一个数量级，严重影响整套电声换能设备的鉴听放声效果。当前主要运用以下三类技术手段来改善扬声器放声指标①对扬声器本身结构和组成材料的改进；②运用电子电路补偿扬声器放声的某些不足；③运用特殊的箱体抑制或改善扬声器某些固有指标(但主要用于低频扬声器)。(参见①《音响技术》96年合订本5-28页标题“扬声器失真对音质的影响及其消除方法”、6-5页标准“德国CANTON音箱的有源低频失真修正”；②《音响技术》95合订本2-30页标题“音箱漫谈”、3-17页标题“音箱漫谈二”；③《无线电与电视》1997年版8期3-35页“介绍几种扬声器的新技术和新材料”，1997年版11期11-12页“扬声器设计新理念-松下SB-M10000扬声器系统”。)上述第一类技术的手段主要是①对磁路结构的改进。如全对称磁路配合长音圈以及很少采用的双磁体(外磁式)，主要改善扬声器放声时偶次谐波失真(表现在中频段和中低频段)；②对扬声器特定部位结构的改进。如法国FOCAL公司的“自由的机械振动”、丹麦皇冠的“抗谐振相位技术”、英国KEE公司、天朗公司的“同轴发声技术”等等；③运用新颖材料。如超强钕铁硼磁、新式复合振膜(防弹布、液晶聚合物、聚丙烯、金属振膜等等)。但以上技术手段都不能显著改善单只扬声器或扬声器箱的互调失真、瞬态失真、谐波失真、相位失真以及单只扬声器频响曲线中的许多凹谷，并且频率的指向性、设备的灵敏度仍然较差，仍存在高灵敏度与高音质相矛盾的情况。为此高级音箱的分频线路(主要为无源分频)变得十分复杂，并造成各扬声器间的相位极难控制一致，扬声器和音箱的制作成本大幅提高，对于正确重现音乐本质的音响设备普及推广造成重大的困难。中国专利ZL94213628公开了一种分体式超强扬声器，其磁体采用两片或两片以上的钕铁硼磁片，并配以相应的铁柱，均匀地环布于环形铁片和铁质托架之间。但这种结构仅适用于扬声器，并且仍然存在上述缺陷和不足。
扬声器、耳机、话筒基本原理及核心部分就是音圈在罐形磁路的极靴磁场中(或音圈固定，导磁极板振动)作随输入音圈电流波形变化相一致的活塞运动，这必须具备两个要素①音圈作活塞运动时极靴间隙两边缘磁通必须均匀；②罐形磁路的极靴间隙磁场是匀强磁场。而现有的磁场结构中存在两个问题一是磁钢的生产压制工艺造成磁钢两面密度不均，造成磁钢南北极磁场强度差异大，导致极靴间隙磁场为非匀强磁场，使音圈(或导磁极板)在离开平衡位置的两边位移量不一致；二是罐形磁路的两极导磁铁板的路径差异造成两极铁板的磁阻差异过大。而现在音圈通常由2层以上的线圈组成，由于磁隙间距很小，在非匀强磁场中内外层线圈的受力情况不一样，音圈所受磁场力是几层线圈的合力。这些原因造成扬声器、耳机、话筒较大的互调失真、瞬态失真、谐波失真、相位失真及频率指向性、灵敏度差等缺陷，并成为整个高保真音响系统中的瓶颈。
本实用新型的目的在于针对现有电声换能设备基础结构缺陷及其技术存在的上述不足，采用主磁钢加稳定校正磁钢形式，使罐形磁路的极靴间隙磁场为匀强磁场，从而可显著改善电声换能设备互调失真、瞬态失真、谐波失真、相位失真以及频率指向性和灵敏度，消除频响曲线中的凹谷并扩大有效频响范围的电声换能设备耦合全对磁场结构。
本实用新型在现有电声换能设备如扬声器、耳机或话筒中，对由主磁钢、音圈、铁板、T铁或连体铁罩形成的主磁场结构外与主磁钢对应设置至少两个稳定校正磁钢，所述稳定校正磁钢以主磁钢中心轴为中心呈中心对称、轴对称或近似对称放置，主磁钢与各稳定校正磁钢相接近端极性相同。
其中，一种结构是在主磁场结构底部与主磁钢相对的位置设有至少两个以主磁钢中心轴为中心且对称或近似对称放置的稳定校正磁钢，稳定校正磁钢至主磁钢中心轴距离的最大值为主磁钢内径值的60-125％，与主磁钢中心轴不重合的稳定校正磁钢至主磁钢中心轴距离的最小值为T铁柱蕊直径值的30-125％；单个稳定校正磁钢的中心也可与主磁钢中心轴重合，该稳定校正磁钢中心至其边沿的最大值小于与主磁钢中心轴不重合的稳定校正磁钢至主磁钢中心轴的最小距离。另一种结构形式是在主磁场结构底部与主磁钢相对设有至少两个以主磁钢中心轴为中心且对称或近似对称放置的稳定校正磁钢，所述稳定校正磁钢至主磁钢中心轴距离的最小值为主磁钢外径值的60-125％。上述稳定校正磁钢的总磁场强度是主磁钢低密度面磁场强度的1/2-1/11。
通常稳定校正磁钢粘接在主磁钢低密度面这端，可获得平直的频响特性曲线，但当电声换能设备的高、中、低音存在相位差时，也可将稳定校正磁钢粘接在主磁钢高密度面端，可极大提高低频瞬态指标。
本人曾于1998年9月5日和1999年4月17日分别就全耦合对称磁场结构申请了专利，专利申请号分别为98229472.7和99114798.7，该申请中稳定校正磁钢为实心或空心圆柱结构。本实用新型是在前者基础上的补充，改变稳定校正磁钢的结构，化整为零。
本实用新型具有以下优点1.在原有主磁场结构基础上外加至少两个以主磁钢中心轴为中心且对称或近似对称设置的稳定校正磁钢。这种结构可减少采用电阻率为零的钕铁硼磁体所产生的涡流。稳定校正磁钢的总磁场强度为主磁钢低密度面磁场强度的1/2-1/11，并通过对稳定校正磁钢至主磁钢中心轴的距离进行限定，从而加强了主磁钢同稳定校正磁钢的磁场密切耦合，使极靴间隙磁场为匀强磁场并有最佳的磁力线分布。对称或近似对称分布的稳定校正磁钢的重要作用有两方面一是稳定并校正T铁或连体铁罩对主磁场单极磁力线的传导，并有最佳的磁力线分布，显著降低它们因自身磁阻过大而对主磁场传导变小的影响。二是准确校正主磁钢单极磁场强度，使极靴间隙磁场为匀强磁场。这样能显著降低扬声器、耳机和话筒的瞬态失真、互调失真、相位失真或谐波失真，消除了它们频响曲线中凹谷，使之变得平直并扩大有效频响范围，从而使扬声器、耳机、话筒品质易于控制，并显著提高其电声性能指标、频率指向性和主磁钢磁场利用率，明显提高电声换能设备的灵敏度，能很好解决高灵敏度与高音质不相协调一致的问题，适合于大批量工业化生产。
2.电动式话筒采用此种结构形式后，各频率指向性得到极大改善，频段指向图形大致相当，能够达到优质电容式话筒的电声指标和音色，可大量用于录音棚等高要求的场合。
3.这种结构形式对于各种档次音箱，可使其分频线路(无源分频)变得简单，大大降低音箱的设计及其生产成本，例如可用结构简单的平底T铁代替锥形T铁；新增设的稳定校正磁钢相当于增加了主磁钢的厚度，使单个音箱的功率增大，从而减少音箱的使用个数。
4.采用此种结构形式还易于控制音箱各扬声器的相位，使音箱放声的音场宽阔、音乐的细节以及透明度表现力增强、乐器和人声定位性好。
5.本耦合磁场结构形式允许扬声器主磁钢厚度进一步增大特别适用于生产长冲程大功率的家用和专业各种口径的低频扬声器，对于音箱小型化具有重大意义。
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
图1为扬声器耦合全对称磁场结构横截面结构图。
图2为本实用新型另一种结构的横截面结构图。
图3为图1所示结构图沿A-A线的剖视图。
图4为防磁式扬声器耦合全对称磁场结构。
图5为普通话筒耦合全对称磁场结构图。
图6为分体式扬声器耦合全对称磁扬结构图。
如图1所示，主磁钢3的低密度面底面粘接有与主磁钢3相对的四个实心圆柱稳定校正磁钢4。这些稳定校正磁钢4以主磁钢中心轴11为中心呈对称分布，其连线呈正方形。除实心圆柱形结构外，稳定校正磁钢也可是圆环、半圆环或其它任何形状。
除此以外，也可在主磁场结构底部设置一中心与主磁钢中心轴11重合的稳定校正磁钢4，如图2所示，该稳定校正磁钢4为实心圆柱结构，其半径小于周围六个中心未与主磁钢中心轴11重合且相对于主磁钢中心轴11呈轴对称设置的半圆环结构的稳定校正磁钢4至中心轴的最小距离。半圆环结构的稳定校正磁钢4至中心轴11距离的最大值等于主磁钢3内径值的80％。其总磁场强度是主磁钢3低密度面磁场强度的1/6。
图1沿A-A线的剖视图参见图3，主磁钢3的一端为N极铁板1，另一端为S极T铁2，N极铁板1与S极T铁2之间设音圈5。由于一般磁钢的N极和S极磁场均不对称，本主磁钢3的高密度面在上，为N极，低密度面在下为S极。主磁钢3的低密度面底面粘接有与主磁钢3相对的四个实心圆柱形稳定校正磁钢4。这四个稳定校正磁钢所构成的结构是以主磁钢中心轴11为中心的对称结构。主磁钢3与各稳定校正磁钢4相接近端同为S极。稳定校正磁钢4至主磁钢中心轴11的距离最大值为主磁钢3内径值的105％，最小值为S极T铁柱蕊10直径值的75％，使稳定校正磁钢4与主磁钢3密切耦合。稳定校正磁钢4的总磁场强度是主磁钢3低密度面磁场强度的1/8，在N极铁板1与S极T铁2之间形成极靴间隙匀强磁场9。本例中主磁钢也可是低密度面在上，为N极，高密度面在下，为S极，稳定校正磁钢的总磁场强度为主磁钢低密度面磁场强度的1/5。
如图4所示为防磁式扬声器耦合全对称磁场结构，磁屏蔽罩7内装有主磁钢3，主磁钢3一端为N极铁板1，另一端为S极T铁2，主磁钢3的高密度面在上，为N极，低密度面在下，为S极。N极铁板1与S极T铁2之间设音圈5，S极T体2另一面与主磁钢3对应设防磁磁钢8。两个半圆环形的稳定校正磁钢4粘接于主磁钢3低密度面底部，与主磁钢3相对，并以主磁钢中心轴11为中心呈近似对称分布，各稳定校正磁钢4与主磁钢3相近端同为S极。稳定校正磁钢4至主磁钢3中心轴11距离的最大值为主磁钢3内径值的90％，最小值等于T铁柱蕊直径的75％，使两者密切耦合。两个稳定校正磁钢4的总磁场强度是主磁钢低密度面磁场强度的1/7，在N极铁板1与S极T铁2之间形成极靴间隙匀强磁场9。本例中主磁钢也可是低密度面在上，为N极，高密度面在下，为S极，稳定校正磁钢的总磁场强度为主磁钢低密度面磁场强度的1/3。
图5中，主磁钢3一端为N极铁板1，另一端为S极连体铁罩6，音圈5置于N极铁板1与S极连体铁罩6之间。本主磁钢的低密度面在上，为N极，高密度面在下，为S极。在主磁钢3的高密度面的S极连体铁罩6另一面与主磁钢3相对设置有以主磁钢中心轴11为中心且对称放置的两个实心圆柱稳定校正磁钢4，主磁钢3与稳定校正磁钢4相近端极性同为S极。稳定校正磁钢4至主磁钢3中心轴11的距离的最小值等于主磁钢3的外径值，其最大值等于S极连体铁罩6圆环的外径值，使两者密切耦合。两个稳定校正磁钢的总磁场强度是主磁钢磁场强度的1/4，从而达到主磁钢N、S极磁场强度平衡，这样在N极铁板1与S极连体铁罩6之间形成极靴间隙匀强磁场9。该例中主磁钢也可是高密度面在上，为N极，低密度面在下，为S极，稳定校正磁钢总磁场强度为主磁钢低密度面磁场强度的1/5。
耳机的耦合全对称磁场结构与话筒相同。
此外，也可用至少两个对称设置的磁钢代替现有的单个空心圆柱形结构的主磁钢，如图6所示。图中主磁钢3由以中心轴11为中心且对称分布的多个实心圆柱结构的磁钢构成，在主磁场结构底部与主磁钢相应位置设置稳定校正磁钢3，该稳定校正磁钢4以中心轴11为中心呈对称或近似对称分布。稳定校正磁钢4至中心轴11的距离及总磁场强度均满足前述要求。
权利要求1.电声换能设备耦合全对称磁场结构，包括由主磁钢、音圈、铁板、T铁或连体铁罩形成的主磁场结构，其特征在于主磁场结构外与主磁钢对应设置至少两个稳定校正磁钢，所述稳定校正磁钢以主磁钢中心轴为中心呈对称或近似对称设置，主磁钢与各稳定校正磁钢相接近端极性相同，主磁钢与稳定校正磁钢的磁场密切耦合。
2.根据权利要求1所述的电声换能设备耦合全对称磁场结构，其特征在于主磁场结构底部与主磁钢相对的位置设有至少两个以主磁钢中心轴为中心且对称或近似对称放置的稳定校正磁钢，稳定校正磁钢至主磁钢中心轴距离的最大值为主磁钢内径值的60-125％，与主磁钢中心轴不重合的稳定校正磁钢至主磁钢中心轴距离的最小值为T铁柱蕊直径值的30-125％；单个稳定校正磁钢的中心也可与主磁钢中心轴重合，该稳定校正磁钢中心至其边沿的最大值小于与主磁钢中心轴不重合的稳定校正磁钢至主磁钢中心轴的最小距离。
3.根据权利要求1所述的电声换能设备耦合全对称磁场结构，其特征在于主磁场结构底部与主磁钢相对设有至少两个以主磁钢中心轴为中心且对称或近似对称放置的稳定校正磁钢，所述稳定校正磁钢至主磁钢中心轴距离的最小值为主磁钢外径值的60-125％。
4.根据权利要求2或3所述的电声换能设备耦合全对称磁场结构，其特征在于稳定校正磁钢的总磁场强度是主磁钢低密度面磁场强度的1/2-1/11。
专利摘要本实用新型涉及电声设备中的耦合全对称磁场结构,包括由主磁钢、音圈、铁板、T铁或连体铁罩形成的主磁场结构,主磁场结构外与主磁钢对应设置至少两个以主磁钢中心轴为中心呈对称或近似对称分布的稳定校正磁钢,使主磁钢与稳定校正磁钢的磁场密切耦合。能显著改善电声换能设备互调失真、瞬态失真、谐波失真、相位失真,扩大有效频响并消除频响曲线中的凹谷,显著提高电声换能设备的品质。
文档编号H04R11/00GK2387688SQ9923181
公开日2000年7月12日 申请日期1999年6月7日 优先权日1999年6月7日
发明者吴红兵 申请人:吴红兵