专利名称：用于扬声器的磁体组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种磁体组件，例如用于电磁致动器，特别是移动线圈致动器或者换能器(transducer)。这样的致动器特别地用于驱动扬声器。
背景技术：
所知典型的音圈致动器包括一线圈组件和一磁体组件。磁体组件包括磁通量传导材料的内、外磁轭，两者一起限定了一气隙，线圈组件在该气隙中悬移。径向取向的磁体夹在内、外磁轭之间，使得第一磁极的第一面与内磁轭相邻，而第二相对磁极的第二面与外磁轭相邻的。例如，使用如GB 670027所示的径向取向的磁体。
这样的致动器可能存在大量磁通量从该径向磁体泄漏的问题。这使得该致动器不适合于一些应用，特别是那些将致动器靠近使用阴极射线管的显示器安装的应用中。进而，由于大量磁通量从气隙转移(diverted)，需要增加磁体组件的尺寸以保证在气隙中有足够的通量密度而产生线圈的必要移动。
发明内容
一方面，本发明是一种磁体组件，其具有磁通量传导材料的内、外磁轭，两者一起限定了一环形气隙，并且一径向取向的磁体夹在内、外磁轭之间，使得第一磁极的第一面与内磁轭接触，而第二相对磁极的第二面与外磁轭接触，其特征在于磁体组件的一轴向取向的磁体形成部分，并且其中所述径向取向的磁体是环形的并且具有相对轴向端，该内、外磁轭是环形的并且一起包围径向取向的磁体的一个轴向端以限定所述气隙，并且其中所述轴向取向的磁体与该径向取向磁体的另一个轴向端相邻设置，由此，该内、外磁轭和该轴向取向的磁体一起减小了从该磁体组件的磁通量泄漏。
该磁体组件可包括一屏蔽件，其安装到该轴向取向的磁体以及该内外磁轭的至少一个、以提供磁通量从该轴向取向的磁体到该至少一个磁轭的路径。在一个实施例中，该轴向取向的磁体接触内磁轭，而该屏蔽件接触外磁轭。该屏蔽件可为杯形的，并且这可使得磁轭之一具有减小的长度。第二轴向取向的磁体可安装在该磁体组件的与第一轴向取向的磁体相对的端部。
内磁轭可具有从气隙逐渐变细的截面。
内、外磁轭可设置有与气隙相邻的倒角(chamfer)以将气隙内产生的磁场聚集。
与外磁轭的截面面积相比内磁轭可具有截面面积使得内、外磁轭中的磁通量传导材料的体积大致相等。
另一方面，本发明是一种致动器，包括线圈组件；磁体组件，其具有磁通量传导材料的内、外磁轭，两者一起限定了一个环形气隙，在该气隙中设置该线圈组件，以及径向取向的磁体，其夹在内、外磁轭之间使得第一磁极的第一面与内磁轭相邻，而第二相对磁极的第二面与外磁轭相邻；以及一悬置件，其在线圈组件和磁体组件之间连接，用于支持线圈组件在该气隙内轴向移动，其特征在于磁体组件的一径向取向的磁体形成部分，并且其中所述径向取向的磁体是环形的并且具有相对的轴向端，并且该内、外磁轭是环形的并且一起包围径向取向的磁体的一个轴向端以限定该气隙，并且其中该轴向取向的磁体与该径向取向磁体的另一个径向端相邻设置，由此，该内、外磁轭和该轴向取向的磁体一起减小了从该磁体组件磁通量泄漏。
再一方面，本发明是一种扬声器，包括声音辐射器和如上所述的致动器，该致动器安装到该声音辐射器以驱动该声音辐射器以产生声音输出。
致动器可通过在组件的其余部分完成后添加轴向取向的磁体或多个磁体而制得。可以通过冲压制得屏蔽件(shield)并且可在外磁轭内形成凹部使得在屏蔽件上相应的凸部可在制造中位于该凹部内。径向磁体可由多个，例如四个径向部分构成。磁体组件以及致动器的部件可通过粘合装置固定在一起。
通过示例并结合附图示意性地说明本发明。附图中图1是显示磁场的磁通线(contour)的现有技术致动器的截面图；图2是根据本发明的致动器的第一实施例的截面图；图3是根据本发明的致动器的第二实施例的截面图；图4是本发明的致动器的第三实施例的截面图；
图5是比较磁场强度模量Bmod与图1和3的致动器的垂直位置的图；图6是根据本发明的致动器的第四实施例的截面图；图7a和7b分别是图2的致动器的部分截面透视图；图8是包括图2的致动器的弯曲波板形扬声器的截面图；及图9是包括图2的致动器的活塞式锥形扬声器的截面图。
具体实施例方式
在每个实施例中，致动器围绕中心轴16对称。
图1显示了现有技术的致动器1，其包括具有内磁轭2、外磁轭3和环形磁体46的磁体组件，以及包括绕在线圈框架14上的电流传导线圈6的线圈组件13。内磁轭2和外磁轭3由磁通量传导材料(例如钢)构成并且大致为环形。内外磁轭2和3同轴安装并且两者以致动器的中心轴16为中心。
磁体46夹在内磁轭2和外磁轭3之间，两者延伸超过磁体46以在内外磁轭2和3之间限定一环形气隙5。磁体46是径向磁化的(取向的)。由此磁体具有面对内磁轭2的第一磁极(例如N)的第一面7，以及面对外磁轭3的第二相对磁极(例如S)的第二面8。磁通线30显示从磁体组件4的底部泄漏的磁通量。
内磁轭2的截面在磁体的底部28附近变细为小尺寸26并且离开气隙5。线圈6可移动地悬置在间隙中使得在线圈6中的电流在大致垂直于径向磁通量的方向在线圈6上产生洛仑兹力。线圈6响应于这样的磁力而位移。下面参考图8和9示例性地说明用于悬置线圈6的各种已知装置。
图2与图7a和7b显示了本发明的致动器1的第一实施例并且其包括具有内磁轭2，外磁轭3，夹着环形磁体46的磁体组件4，以及包括绕在线圈框架14上的电流传导线圈6的线圈组件13。内磁轭2和外磁轭3由磁通量传导材料(例如钢)构成，同轴并且两者以致动器的中心轴16为中心。
磁体46是径向磁化的，并且被夹在内磁轭2和外磁轭3之间，并且磁轭延伸超过磁体45以在内外磁轭2和3之间限定一气隙。由此磁体具有面对内磁轭2的第一磁极(例如N)的第一面7，以及面对外磁轭3的第二相反磁极(例如S)的第二面8。
与图1的现有技术不同，内磁轭2具有恒定的截面。内磁轭2的下部轴端或者底部62设置成与对应的径向取向的磁体46的下部轴端或者底部28齐平，并且内、外直径与内磁轭底部62相似的轴向取向的环形磁体42对着内磁轭2的底部62安装。
磁通量传导材料的环形盘状屏蔽件60对着轴向磁体42安装并且与外磁轭3的下部轴端邻接，如图2所示，外磁轭3轴向长于内磁轭。屏蔽件60的内径与内磁轭的内径相似，由此磁体组件的中心是通的。如图2的磁通量线所示，轴向磁体42和屏蔽件60一起在磁体组件4的底部控制磁通量以减小或者阻止磁通泄漏，与图1的现有技术的致动器相比。
线圈6可移动地悬置在间隙中使得在线圈6中的电流在大致垂直于径向磁通量的方向上在线圈6上产生洛仑兹力。线圈6响应于这样的磁力而位移。下面参考图8和9示例性地说明用于悬置线圈6的各种已知装置。
应注意的是图，7a，7b的致动器是由具有最小机加工需求的简单部件制成的。内、外磁轭2和3都是没有倒角或者圆边的大体柱体。屏蔽件60是宽度与外磁轭3相同并且与外磁轭3相连的环形盘。在屏蔽件60上没有圆边并且由屏蔽件60所限定的腔61的体积小。径向取向的磁体46包括例如钕的四个部分，它们绕着内磁轭2等间隔设置并且形成大体柱状的磁体。通过简化致动器设计使得只需要金属零件的简单车削(turning)，可降低制造复杂性和成本。简化的设计具有与图1的没有屏蔽的现有技术相同的气隙的磁场强度和力，但是径向取向的磁体体积减小35％并且重量减小5％。
图3显示了根据本发明的致动器，其与图2非常相似，只是内磁轭远离气隙逐渐变细。
如图3所示，径向取向的磁体42控制磁通量从径向取向的磁体46的底部28朝向气隙中的音圈6。由此，径向取向的磁体42可作为控制磁体(steeringmagnet)并且虽然磁体46被缩短，气隙中的磁场强度没有损失。
图4显示与图3非常相似的致动器，但是其中内外磁轭2和3具有相同的轴向长度。在这种情况下，屏蔽件60是环状杯形，其连接到轴向取向的磁体42的底部以及外磁轭3的底部，以在外磁轭3的底部和径向取向磁体46处限定中空腔61。这样，磁体组件的整体重量可减小。
如上实施例中，轴向取向磁体42控制磁通量从内磁轭2的底部62朝向气隙。屏蔽件60提供磁通量从轴向磁体42到外磁轭3的一路径或者返回路径。这将增加由轴向取向磁体42所产生的磁场的控制。
可使用标准技术计算或者估算致动器的磁场强度B1(Tm)，名义力
(nominal force)以及B12/Re(Ns/m)的值，并且列出如下。为了计算，线圈为82匝并具有16欧姆的电阻值。
由此，两个实施例具有气隙中的磁场强度和名义力的相当的值。
在图3和4的两个实施例中，致动器的总体长度和重量大致与图1的对应的致动器的总体长度和重量相等。虽然主要的径向取向磁体的长度已经减小，但是在驱动点(即在气隙)获得相似级别的磁场强度。在两个实施例中，磁通泄漏减小，并且由此提供更有效的致动器。
在图3和4的两个实施例中，与气隙相邻，内磁轭2设置有倒角9和10，并且外磁轭3设置有倒角11和12，以便在气隙内聚集由径向取向磁体产生的磁场。由此，可建立更有效的磁体结构。磁气隙5的上、下边的倒角角度使得产生的磁通向量在径向方向叠加并聚集。
在图5中比较现有技术的换能器和根据本发明的换能器的磁通泄漏。在图5中，磁场强度的模量(Bmod)沿着平行于致动器轴并且与致动器轴相距50mm的线测得。该线通过致动器延伸并且在致动器外侧两个方向上大约50mm。细线64显示了未屏蔽的换能器的Bmod值，而粗线68显示了根据本发明的换能器的值。
在图5中，对于根据本发明的换能器，磁场更恒定，显示为磁通泄漏极大减小。产生泄漏的杂散磁场(stray field)大致强度减半。然而，整个磁场强度减小很少。
在图6中显示的致动器与图2的致动器非常相似，只是第二轴向取向磁体78安装在内磁轭2的与第一轴向取向磁体42相对的面。两个磁体42和78是盘形磁体。第二磁体78进一步有助于减小杂散磁场，由此磁通线大致包括在全部磁体组件内。第二磁体78有时称为抵消磁体(bucking magnet)。
图8显示了图2的致动器1应用于弯曲波板形扬声器中，例如WO97/09842中所公开并且已知为分布模式扬声器。扬声器包括一声音辐射器，该辐射器为板21的形式，该板21通过轻的塑性接合环17机械连接到线圈架14。板21支撑在壳体24中。外磁轭3与壳体24的后表面22相连，由此致动器接地于壳体上。弹性悬置件15连接在内磁轭2和线圈架14之间以在其零偏流位置悬置线圈6。标出致动器轴16。
图9显示图2的致动器1应用于活塞式锥形扬声器中。该扬声器包括一声音辐射器，为锥体19的形式，该锥体19通过粘合连接机械连接到线圈6以及线圈架14。锥体19通过弹性悬置环绕件20支撑在底盘18中。致动器1也通过将外磁轭3连接到底盘的后表面上而接地于底盘18上。弹性可扩展的悬置件，已知如三脚架22在底盘18和线圈架14之间连接以在其零偏流位置悬置线圈6。锥体和弹性悬置件的设置是已知的。
权利要求
1.一种磁体组件，其具有磁通量传导材料的内、外磁轭，两者一起限定了一环形气隙，以及一径向取向的磁体，其夹在所述内、外磁轭之间，使得第一磁极的第一面与所述内磁轭接触，而第二相反磁极的第二面与所述外磁轭接触，其特征在于，磁体组件的轴向取向的磁体形成部分，并且其中所述径向取向的磁体是环形的并且具有相对轴向端，所述内、外磁轭是环形的并且一起包围径向取向的磁体的一个轴向端以限定一气隙，并且其中所述轴向取向的磁体设置在所述径向取向磁体的另一个轴向端附近，由此，所述内、外磁轭和所述轴向取向的磁体一起减小了从所述磁体组件磁通泄漏。
2.如权利要求1所述的磁体组件，其中所述磁体组件包括一屏蔽件，其安装到所述轴向取向的磁体以及所述内外磁轭的至少一个上，以提供磁通量从所述轴向取向的磁体到所述至少一个磁轭的路径。
3.如权利要求2所述的磁体组件，其中所述轴向取向的磁体接触所述内磁轭，而所述屏蔽件接触所述外磁轭。
4.如权利要求2或3所述的磁体组件，其中所述屏蔽件为杯形。
5.如上述权利要求中任一项所述的磁体组件，其中包括第二径向取向的磁体，其安装在所述磁体组件的与所述第一径向取向的磁体相对的端部。
6.如上述权利要求中任一项所述的磁体组件，其中所述内磁轭具有从所述气隙逐渐变细的截面。
7.如上述权利要求中任一项所述的磁体组件，其中所述内、外磁轭在所述气隙附近设置有倒角以将气隙内产生的磁场聚集。
8.如上述权利要求中任一项所述的磁体组件，其中所述内、外磁轭设置成使得在内外磁轭中的磁通量传导材料的体积大致相等。
9.一种致动器，其包括一线圈组件；一磁体组件，其具有磁通量传导材料的内、外磁轭，这两者一起限定了气隙，在所述气隙中设置所述线圈组件，以及一径向取向的磁体，其夹在内、外磁轭之间，使得第一磁极的第一面与所述内磁轭相邻、而第二相对磁极的第二面与所述外磁轭相邻；以及一悬置件，其连接在所述线圈组件和所述磁体组件之间，用于支持所述线圈组件在所述气隙内轴向移动，其特征在于，所述磁体组件的轴向取向的磁体形成部分，其中所述径向取向的磁体是环形的并且具有相对的轴向端，并且所述内、外磁轭是环形的，并且一起包围径向取向的磁体的一个轴向端以限定气隙，并且所述轴向取向的磁体与所述径向取向磁体的另一个径向端相邻设置，由此所述内、外磁轭和所述轴向取向的磁体一起减小了从所述磁体组件磁通泄漏。
10.一种扬声器，包括声音辐射器和如权利要求9所述的致动器，所述致动器安装到所述声音辐射器上以驱动所述声音辐射器以产生声音输出。
全文摘要
本发明公开了一种磁体组件，其具有磁通量传导材料的内、外磁轭，两者一起限定了环形气隙，以及一径向取向的磁体，其夹在所述内外磁轭之间，使得第一磁极的第一面与所述内磁轭接触，而第二相对磁极的第二面与所述外磁轭接触，其特征在于所述磁体组件的轴向取向的磁体形成部分，并且其中该径向取向的磁体是环形的并具有相对轴向端，该内外磁轭是环形的并一起包围径向取向的磁体的一个轴向端以限定该气隙，并且其中该轴向取向的磁体与该径向取向磁体的另一个轴向端相邻设置，由此该内外磁轭和该轴向取向的磁体减小从该磁体组件磁通泄漏。本发明是一种包括上述磁体组件的移动线圈致动器或者一种结合该致动器的扬声器。
文档编号H04R9/02GK1703931SQ200380100840
公开日2005年11月30日 申请日期2003年10月9日 优先权日2002年10月10日
发明者班克·格雷厄姆 申请人:新型转换器有限公司