倒置式双线圈换能器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开案大体涉及一种音频换能器，且特定来说涉及低构型、轻重量、高功率音频换能器的配置。
【背景技术】
[0002]电动换能器可用作扬声器或用作扬声器系统中的组件以将电信号变换为声信号。各种类型的电动换能器的基本设计和组件是众所周知的。
[0003]电动换能器通常包括机械、机电和磁性兀件以实现电输入到声输出的转换。举例来说，换能器通常包括框架、提供气隙上方的磁场的磁性电机组合件、音圈、具有外周边和顶点的振膜，以及耦合在振膜的外周边与框架的外周边之间的悬浮系统。由线圈架支撑的音圈耦合到振膜的顶点使得流经音圈的电流致使音圈在气隙中移动且也致使振膜移动。
[0004]电机组合件和音圈协作充当电磁换能器(也简单称为换能器、扬声器或驱动器)。电机组合件通常包括磁体(通常为永久磁体)和相关联铁磁组件(例如极片、板、环等)，其以围绕中心轴的圆柱形或环形对称进行布置。然而，可使用产生静磁场的任何装置，包括不具有永久磁体的场线圈电机。此外，可使用其它磁体布置，例如正方形、赛道或其它不对称配置。
[0005]取环形配置作为典型实例，电机组合件建立磁性回路，其中大部分磁通量导向环形(圆形或环形状)气隙(或“磁隙”)中，磁通量线具有相对于对称轴的显著径向分量。音圈通常由导电线形成，所述导电线在音圈线圈架的下部部分周围圆柱形缠绕若干匝，而音圈线圈架的上部部分附接到振膜。线圈架和所附接的音圈插入到磁性组合件的气隙中使得音圈暴露于磁性电机组合件建立的静(固定极性)磁场。音圈可连接到音频放大器或待转换为声波的电信号的其它源。
[0006]在常规构造中，换能器的振膜(由于其形状也称为“椎体”)形成为直径实质上大于音圈的椎体。在此类型的构造中，振膜包括响应于振动输入的柔性或柔顺材料。振膜通过一个或多个支撑但柔顺悬浮构件悬浮使得允许振膜的柔性部分移动。在常见构造中，悬浮构件可包括称为“围绕物”的外部悬浮构件。所述围绕物连接到振膜的外边缘且从振膜向外延伸以将振膜连接到框架。支撑元件也可包括称为“多脚架”的内悬浮件。多脚架通常连接到音圈且从音圈延伸到框架的下部部分；因此，将音圈连接到框架。以此方式，振膜通常通过直接连接到上面支撑音圈的线圈架而机械指弓丨到音圈。
[0007]在操作中，电信号作为交流电(AC)在大体垂直于磁体产生的磁通量线的方向的方向上经由音圈发射。交流电与磁气隙中的恒定磁场交互。所述交互产生拉普拉斯力。此力表达为磁通量密度、链接到磁通量的音圈的匝的总长度以及流经音圈的电流的值的乘积。归因于作用于定位在永久磁场上的线圈线上的拉普拉斯力，对应于传达音频信号的电信号的交流电致动音圈以在气隙中来回往复运动，且对应地移动线圈(或线圈架)附接到的振膜。因此，往复运动的音圈致动振膜以同样往复运动，且因此产生作为声波经由适宜的流体媒介(例如，空气)传播的声信号。流体媒介中与这些波相关联的压力差由听众解释为声音。声波可由其瞬时谱和等级表征，且依据供应到音圈的电信号的特性而变。
[0008]因为音圈的材料具有电阻，所以流经音圈的一些电能转换为热能而非声能。从音圈发出的热可转移到扬声器的其它操作组件，例如磁性组合件和线圈架。电阻热的产生出于若干原因是不利的。第一，电能到热能的转换造成换能器执行其既定用途(即，将电能转换为用于产生声信号的机械能)的效率的损失。第二，过多热量可能损坏扬声器的组件和/或使通常用于将各个组件附接在一起的粘合剂降级，且甚至可致使扬声器停止运作。举例来说，某些组件本身以及粘合剂和电互连(例如，接触件、经焊接界面)的材料可融化、受到污染或以其它方式降级。
[0009]作为额外实例，音圈可与线圈架脱离且因此离开相对于驱动器的其它组件的适当位置，这不利地影响音圈与磁体组合件之间的适当电磁耦合以及音圈与振膜之间的机械耦合。并且，过多热量将致使某些磁体消磁；举例来说，不同等级的钕(Nd)磁体将在约80°C与200°C之间的温度下消磁。因此，热量的产生限制了扬声器的功率处理能力和无失真音量以及其作为电-声换能器的效率。当考虑经由音圈的电阻随着温度增加而增加时，此类问题加剧。即，音圈的电线变得越热，其电阻就变得越高且其就产生更多热量。
[0010]最常见形式的扬声器在单一磁隙中使用单一音圈绕组。然而，扬声器性能可通过使用多个线圈/多个间隙设计而增强。
[0011]虽然多线圈换能器可包括轴向彼此间隔开的两个或多个单独绕组以形成两个或多个线圈，但可使用相同电线来形成线圈。多个音圈通常在线圈本身上或在扬声器外部电连接在一起使得线圈一起工作以移动振膜。随着两个线圈提供用于驱动振膜的力，扬声器的功率输出可增加而不显著增加大小和质量。多线圈扬声器的最常见实施方式使用两个音圈和两个磁隙，然而额外音圈可除驱动椎体外还用于其它用途，例如限制过多冲程或提供指示线圈速率或位置的感测信号或其它功能。
[0012]许多多线圈/多间隙设计与常规单线圈设计相比能够每换能器质量产生更多功率输出且耗散更多热量。举例来说，双线圈设计与许多单线圈配置相比提供更大线圈表面积，且因此表面上能够以较大热传递速率耗散较大量的热。使表面积和线圈绕组的匝数加倍的双线圈设计可增加(例如，几乎加倍)线圈耗散热量的能力。
[0013]虽然多线圈/多间隙构造与单间隙设计相比具有若干优点，包括较高功率处理、减少的失真、减少的电感和延长的频率响应，但双线圈/双间隙扬声器存在至少三个特定缺点。第一，双线圈驱动器的所要优点是其能够在较大功率输出下操作，因此在较大功率输出下操作双线圈换能器同时也会致使双线圈换能器产生更多热量。因此，双线圈设计中固有的改进的热耗散可被较多热量产生抵消。可存在归因于紧凑电机和磁体与发热音圈的接近度的过热磁体的问题。举例来说，与单线圈换能器相比，许多双线圈换能器(且更一般来说多线圈换能器)中的适当热耗散归因于必须在热源(主要是音圈)与周围环境之间穿过的较长热路径而一直是一个问题。
[0014]第二，较长双音圈和电机结构增加扬声器的总深度，且这可限制在具有有限可用空间的应用中的可用性。
[0015]第三，较长双音圈在扬声器的极端背部是悬臂式的，距悬浮元件很远。在此位置中，音圈容易在磁隙中径向摇晃或摆动，从而可能撞击磁体结构。具有较深构型的额外缺点需要扬声器外壳内部较大空间。
[0016]因此，需要一种提供增加的功率处理的紧凑多音圈/多间隙换能器构造，以及用于在换能器和含有换能器的装置(例如，扬声器等)的操作期间从导电线圈结构和磁性结构快速移除大量热的构件。
【发明内容】
[0017]提供一种双线圈电磁换能器，其具有低构型构造、增加的热功率处理能力和改进的动态稳定性。在一个实施方式中，换能器可包括绕换能器的中心区安置的音圈，和从中心区大体向外延伸的可移动振膜(具有柔性悬浮部分)。振膜包括附接到音圈的内边缘，和凹表面。换能器也包括安置在凹表面前方的至少一个磁体组合件，其中所述至少一个磁体组合件界定绕中心区安置的至少两个磁隙。
[0018]在另一实施方式中，换能器可包括:篮，其绕中心轴安置；振膜，其包括相对于中心轴可往复移动的柔性振膜部分，其中振膜耦合到篮以界定振膜的背部表面与篮之间的外壳；至少一个磁体组合件，其安置在外壳外部且与振膜轴向间隔，所述磁体组合件具有绕中心轴环状安置的至少第一和第二磁隙；以及导电线圈，其与振膜机械连通，所述线圈包括彼此轴向间隔的至少第一线圈和第二线圈，其中第一线圈至少部分安置在第一磁隙中且第二线圈至少部分安置在第二磁隙中。
[0019]在又一实施方式中，换能器可包括:中心毂，其绕换能器的中心轴安置；至少一个磁体组合件，其耦合到中心毂，所述至少一个磁体组合件界定绕中心轴环状安置的至少两个磁隙；音圈，其绕所述至少一个磁体组合件安置，所述音圈定位在所述至少两个磁隙内；以及振膜，其从中心区大体向外延伸且包括附接到音圈的内边缘。振膜可与绕中心区安置的篮耦合，其中所述篮与振膜的背部表面形成外壳。在此实施方式中，所述至少一个磁体组合件安置在外壳外部以实现从所述至少一个磁体组合件向周围空气进行热耗散。
[0020]也提供一种用于冷却电磁换能器的方法。所述方法包括:向换能器提供具有经由其中心形成的端口的至少一个磁体组合件、包括彼此轴向间隔开的至少第一线圈和第二线圈的线圈以及线圈缠绕所围绕的线圈架，其中所述第一线圈至少部分安置在第一磁隙中且所述第二线圈至少部分安置在第二磁隙中，其中所述线圈架包括定位在所述至少一个磁体组合件下方的闭合端帽；以及经由第一线圈和第二线圈传递电信号以致使线圈架振荡。随着线圈架振荡，端帽将所述至少一个磁体组合件与所述端帽之间的空间内的热空气经由端口泵送到周围空气以通过对流使换能器冷却。
[0021]本领域的技术人员在检查以下图式和详细描述后将了解本公开案的其它装置、设备、系统、方法、特征和优点。希望所有此类额外系统、方法、特征和优点包括在此描述内且受所附权利要求书保护。
【附图说明】
[0022]可通过参看以下图式更好地理解本公开案。图式中的组件不一定按比例绘制，而是强调说明本公开案的原理。在图中，相同参考数字贯穿不同视图表示对应零件。
[0023]图1说明本公开案的换能器的实施方式的一个实例的透视图。
[0024]图2是图1的换能器的横截面正视图。
[0025]图3是图1的换能器的磁体组合件的分解横截面图。
[0026]图4是说明图1的换能器的