专利名称：双线圈双磁隙换能器的制作方法
技术领域：
本发明涉及机电换能器，特别涉及具有二个同轴等径磁隙和二个同轴等径线圈的具有电阻负载特性的换能器，属于电学的机电换能器领域。
背景技术：
已有技术中，本发明人的ZL00122197.3和PCT/CN00/00241国际专利提供了一种具有电阻负载特性、高灵敏度、高保真度、小体积、通风散热良好、具有长冲程和超长冲程、在永磁铁极面上不再使用粘结剂的双线圈双磁隙换能器，其不足之处是对如何以永磁铁二分之一轴向高度的X-X轴钱为水平对称轴，获得在磁性能方面上下对称的二组对称磁路这个关键技术缺乏明晰的解决方案。同时，有必要在几何尺寸和电性能方面对二组线圈电路的上下对称性以及以所述换能器上极板、下极板中央轴孔的中心轴线为垂直对称轴对二组磁路和二组线圈电路的左右对称性做出进一步的限定。此外，对于某些短冲程和中等冲程的换能器而言，上述发明专利的上极板和下极板等磁路结构也可以得到简化。
已有技术中，传统的平板扬声器等效为一个电感负载，所以在频率电阻响应曲线的高频段形成极大的上冲，使平板扬声器的高音频段电声还原品质明显劣化。此外，大面积的传统平板扬声器均采用多个驱动器推动平面发声板振动发声，由于在同一块平面发声板上使用的多个驱动器间的等效电感或等效电容存在一定的差异，当这样的多点驱动平板扬声器工作的时候，各个驱动器与音频信号输入电流之间就会产生不同相位差造成的不同步工况，使平板扬声器的保真度劣化。此外，传统平板扬声器采用内磁式动圈驱动器，受音圈直径所限，钕磁铁的几何尺寸不可能做得很大，所产生的电动推力较低，这也是造成平板扬声器灵敏度偏低的一个重要因素。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术的不足之处，提供若干种具有电阻负载特性、高保真度、高灵敏度、小体积、通风散热良好，能够适应短冲程、中等冲程、长冲程和超长冲程等各种需求的，以简单易行的技术方案构成在磁性能方面上下、左右对称的二组磁路和电性能方面上下、左右对称的二组线圈电路，使双磁隙双线圈换能器的频率阻抗和频率声压响应曲线更趋平直，磁路结构进一步简化。
本发明的另一个目的是克服已有技术的不足之处，提供具有电阻负载特性、钕磁铁体积不受音圈直径限制的强驱动功率单点或多点驱动平板扬声器，使平板扬声器由电感型负载转化为电阻型负载，大幅度提升平板扬声器的灵敏度和保真度，使平板扬声器的低频下限产生极大的下潜。
本发明的目的是这样实现的
一种双线圈双磁隙换能器，包括具有永磁铁的磁路及与之连结成一体的托架或框架，二个同轴等径的环形磁隙和一个插入磁隙的线圈骨架，其上平行缠绕彼此绝缘的电线并构成二个线圈，与线圈骨架和弹性阻尼板连结在一起的圆锥形或球顶形或平面形振膜或平面发声板，通过线圈骨架的活塞运动带动所述振膜或发声板振动发声，或者通过所述振膜检测声音的声压变化并在线圈中感应到相应的音频信号，所述磁路的上极板和下极板是设有中央轴孔的一块圆形平板，或者所述上极板和下极板是设有两个不同直径中央轴孔的一块内凹形圆形平板，所述上极板和下极板之间设有轴向充磁的稀土永磁铁，所述永磁铁的N极和S极极面具有均匀对称的表面场强或相等的磁力线数，具有足够大的体积和磁能积使所述环形磁隙内的磁感应强度达到过饱利状态的一块圆环形钕铁硼磁铁或一块以上等厚均布的扇形或圆片形或环片形钕铁硼磁铁，一个与所述上极板和下极板同轴安装的环筒状磁性体的外周面与所述上极板和下极板的中央轴孔垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴安装的二个线圈，规定二个线圈的绕向及流经线圈的电流方向，使所述线圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F，以所述上极板和下极板轴孔的中心轴线为垂直对称轴，以所述永磁铁二分之一轴向高度的等分线X-X轴线为水平对称轴，所述双线圈双磁隙换能器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组磁路以及在几何形状和电性能方面左右、上下对称的二组线圈电路，规定二个所述线圈串联连接后的绕向刚好相反，二个所述线圈的电线横截面积、匝数和电感量绝对值彼此相等，所述双线圈双磁隙换能器是一个具有电阻负载特性的换能器，一个非导磁刚性材料制成的托架粘结在所述下极板的外侧平面上并通过一组非导磁刚性材料制成的紧固件将所述环筒状磁性体、下极板、永磁铁和上极板连结成为一个整体，或者，所述上极板、永磁铁、下极板被嵌入安装在一个非导磁刚性材料制成的框架的敞口圆筒体内壁并通过框架轴心部位的内凸柱状体将所述环筒状磁性体与所述下极板、永磁铁、上极板连结成为一个整体。
所述永磁铁是一组等厚均布的环片形钕铁硼磁铁，在所述上极板和下极板上设有与所述永磁铁轴孔对应的穿透孔，一组非导磁刚性材料制成的紧件插入所述上极板、下极板的各个所述穿透孔和所述永磁铁的轴孔并将它们连结成为一个整体。
所述线圈骨架的顶部与一个非导磁刚性材料制成的圆环形耦合片粘结固定，一块所述平面发声板与所述圆环形耦合片的外侧水平面粘结固定，一块所述弹性阻尼板支承在所述上极板外侧平面上并将其与所述线圈骨架粘结固定，由此构成一个具有双线圈双磁隙的超强功率平板式电声换能器。
一个非导磁刚性材料制作的托架，其中央部位设有一个轴孔，所述轴孔的外侧设有一个环形内凸平台面，所述环形内凸平台面的外侧设有一个与所述环形磁隙对应的环形凹槽，所述环形凹槽的槽底设有三个以上均布的对流气孔，所述环形凹槽的外侧设有一个同轴的与所述下极板外侧平面粘结固定的环形托架安装平面，一个环筒状磁性体被一组非导磁材料制成的紧固件粘结固定在所述托架的所述圆环形内凸平台面上，所述环筒状磁性体的外周面与所述上极板和下极板中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，由此构成一个所述换能器的所述对称磁路。所述托架由工程塑料或铝合金制成。
一个非导磁刚性材料制成的框架，所述框架的腰部设有一个同轴的敞口圆筒体，所述敞口圆筒体的筒底内侧平面上设有一个与所述环形磁隙对应的环形凹槽，所述环形凹槽的槽底设有三个以上均布的对流气孔，所述环形凹槽的内侧和外侧分别设有二个同轴的环形平台面，居中的那个环形平台面的轴心部位设有一根非导磁刚性材料制作的内凸柱状体，将所述环筒状磁性体套装在所述内凸柱状体上，并将所述上极板、永磁铁、下极板嵌入安装在所述框架的敞口圆筒体内，所述环筒状磁性体的外周面与所述上极板和下极板中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，由此构成一个所述换能器的所述对称磁路。所述框架由工程塑料或铝合金制成。
与所述下极板外侧平面配合的所述托架或所述框架上还设有一个将所述非导磁刚性材料紧固件外凸部份嵌入其内的圆环形凹槽。
所述磁路的上极板和下极板是设有二个中央轴孔的内凹形圆形平板，其中一个轴孔的口径比另一个轴孔的口径小，口径小的那个轴孔紧靠所述上极板和下极板的外侧水平面，其垂直周面与所述环筒状磁性体的外周面构成二个同轴等径的所述环形磁隙。
图1示出了本发明实施例1的换能器驱动器纵剖面图。
图2示出了本发明实施例2的扬声器纵剖面图。
图3示出了本发明实施例3的平板扬声器纵剖面图。
图4示出了本发明实施例4的磁路A-A平剖面图。
图5示出了本发明实施例5的磁路A-A平剖面图。
图6示出了本发明实施例5的磁路局部纵剖面图。
图7示出了本发明环形磁隙与永磁铁磁能积和体积对应的B-H曲线图。
图8示出了本发明实施例6的内凹形圆形平板的纵剖面图。
本发明主要元件与标号对应关系如下上极板/下极板---103，203，303，403，503(A/B)；上极板外侧平面/下极板外侧平面---10300，20300，30300，40300，50300(A/B)；极面---100，200，300，400，500；框架---101，201，301，401，501；敞口圆筒体---1871，2871，3871，4871，5871；凹入部位配合面----133，233，333，433，533；永磁铁---102，202，302，402，502；对流散热气道----117，217，317，417，517；
空腔----163，263，363，463，563；振膜(平向发声板)----106，206，306，406，506；弹性悬边----199，299，399，499 599；弹性阻尼板----141，241，341，441，541；防尘帽----105，205，305，405，505；线圈骨架----107，207，307，407，507；线圈----109，209，309，409，509；环形支承面----108，208，308，408，508；环形支承面----142，242，342，442，542；环形凹槽----135，235，335，435，535；环形凹槽----139，239，339，439，539；环形磁隙----110，210，310，410，510；内凸平台面----111，211，311，411，511；内凸柱状体----112，212，312，412，512；内凸柱状体环形配合面----11200，21200，31200，41200，51200；环筒状磁性体---113，213，313，413，513；托架---187，287，387，487，587；托架内凸平台面----1118，2118，3118，4118，5118；托架安装平面----1800，2800，3800，4800，5800；对流气孔---182，282，382，482，582；非导磁紧固件----1000，2000，3000，4000，5000；非导磁紧固件----1900，2900，3900，4900，5900；非导磁螺钉----180，280，380，480，580；非导磁螺钉----189，289,389，489，589；非导磁螺母----1894，2894，3894，4894，5894；非导磁螺母----183，283，383，483，583；非导磁垫圈---184，284，384，484，584；非导磁垫圈---1890，2890，3890，4890，5890；圆环形耦合片---179，279，379，479，579；粘结剂-----001
具体实施例方式
以下将结合附图对本发明作进一步阐述。
图2示出了本发明实施例2的扬声器纵剖面图。
良导磁材料制成的上极板203A和下极板203B是投影平面相等并对称设置的二块圆形平板，其中央部位设有一个轴孔，轴孔的中心轴线构成扬声器磁路、线圈电路和振动系统的垂直对称轴。上极板203A和下极板203B之间设有一块轴向充磁的圆环形钕铁硼磁铁202并相互匹配，粘结剂001将上极板203A、永磁铁202和下极板203B粘结成为一个磁路外芯。
采用铝合金或工程塑料等非导磁刚性材料制成的框架201，其腰部设有一个敞口圆筒体1871，其内径与上极板203A和下极板203B的直径相匹配，敞口圆筒体1871的底端轴心部位设有一根与中心轴线同轴的内凸柱状体212，内凸柱状体212的外侧设有一个同轴的环形内凸平台面211，内凸平台面211的外侧设有一个同轴的环形凹槽235，环形凹槽235的外侧延伸至敞口圆筒体1871的内壁垂直面并构成一个与下极板203B外侧平面相匹配的环形安装平面20300B。在下极板安装平面20300B上预先涂布粘结剂001，然后将已经粘结在一起的上极板203A、永磁铁202和下极板203B嵌入安装到所述敞口圆筒体内，调节其与内凸柱状体212保持同轴并在上极板203A、永磁铁202、下极板203B的垂直外周面与敞口圆筒体1871的内壁垂直面之间形成一个宽度为毫米级量纲的凹入部位配合面233，涂布在下极板203B外侧平面20300B和凹入部位配合面233上的粘结剂001将所述磁路外芯与框架粘结固定在垂直对称轴上。
一个良导磁材料制成的环筒状磁性体213具有均匀对称的壁厚并与上述磁路外芯的高度相匹配，其内径略大于内凸柱状体212的外径并由此构成一个宽度为毫米级量纲的内凸柱状体环形配合面21200(未曾标出)。在环筒状磁性体213的内侧面和框架201的内凸平台面211上预先涂布粘结剂001，然后将其套装在内凸柱状体212上并保持与垂直对称轴线同轴，所有的元件水平面和安装平面与垂直对称轴线垂直相交。环筒状磁性体213的外周面与上极板203A、下极板203B的轴孔垂直周面之间构成二个所述的同轴等径环形磁隙210A和210B。
永磁铁202是一块材质均匀的圆环形钕铁硼磁铁，轴向充磁后的极性如本图所示。以永磁铁202二分之一轴向高度的等分线X-X轴线为水平对称轴并以所述中心轴线为垂直对称轴，由此构成几何形状上下、左右对称的两组对称磁路。以图2扬声器中央轴线的左侧磁路为例永磁磁力线经由元件202N极→203A→210A→209A→210A→213→210B→209B→210B→203B→202S极而构成闭合磁路。由此可见，上磁隙210A中永磁磁力线由左向右穿越磁隙中的线圈209A，下磁隙210B中永磁磁力线由右侧穿越磁隙中的线圈209B，上下二个磁隙中的磁力线方向刚好相差180度相位角。因此，从振膜方向视入时，只要规定二个线圈209A和209B的绕向相反，例如线圈209A为顺时针绕向而线圈209B为反时针绕向，根据电学的洛仑兹力原理，当上述二个线圈接通音频电流的同一工作瞬间，线圈209A产生的电动力FA与线圈209B产生的电动力FB的方向相同，扬声器线圈的电动力F＝FA+FB。当音频电流反相时，电动力FA、FB的方向也相反，此时扬声器电动力F＝FA+FB的方程式保持不变，只是合力F的方向相反而已。
一个圆筒状线圈骨架207，其上平行绕制二个串联连接的线圈209A和209B，线圈的间距和线圈的高度与所述环形磁隙相匹配。一个弹性阻尼板241和一个锥形振膜206与线圈骨架207粘结在一起，振膜206的弹性悬边299与弹性阻尼板241分别粘结在框架201的环形支承面242和环形支承面208上。环形凹槽210的深度为扬声器的线圈骨架207提供足够的下行空间，这时，环形凹槽235的宽度应该与环形磁隙210A210B相匹配，其深度则与线圈骨架207的轴向冲程相匹配。由图2可见，防尘帽205、环形磁隙210和环形凹槽235之间形成一个狭小的空腔263，为了使空腔263内的空气不致对线圈的活塞运动产生有害的空气阻尼，必需在环形凹槽235上设置三个以上均布的对流气孔282。此外，当振膜206和弹性阻尼板241作活塞运动时，对流气孔282还可以将线圈在工作过程中产生的热量及时地排放出来，同时满足了线圈的通风散热要求。
由上述可见，本实施例线圈电路最简单的接线方式是将线圈209A与线圈209B反向并联连接，这时，扬声器的等效电感因线圈并联工作而降低二分之一，其频率阻抗响应曲线与传统的单线圈扬声器相比已经得到了明显的改进。
本实施例的最佳实施方式规定二个串联连接的线圈209A和线圈209B具有相等的电线横截面积、相等的线圈匝数n和相等的线圈电感量绝对值L＝|209A|＝|209B|，因此，二个所述线圈具有相等的轴向高度。有效地控制这二个线圈与所述轴孔中心线的同轴精度以及与环形磁隙的上下对称精度，我们就可以获得以所述永磁铁二分之一轴向高度的等分线X-X轴线为水平对称轴、以上极板和下极板轴孔的中心轴线为垂直对称轴、在几何形状和电性能方面上下、左右对称的二组线圈电路。在二组几何形状和磁性能方面上下、左右对称的对称磁路的匹配下，线圈209A和线圈209B的电感量在工作过程中因为具有180度相位角而相互抵消，本实施例扬声器是具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的一种双线圈双磁隙换能器。
由于上极板203A、下极板203B、永磁铁202、环筒状磁性体213、环形磁隙210A和210B的加工装配过程中的都存在形位公差，特别是很难控制上极板、下极板和永磁铁之间两层粘结剂的厚度完全相等，因此，本发明在原发明专利ZL00122197.3的基础上又提供了一个新的技术方案必需在永磁铁的制造和充磁过程中确保永磁铁202的N极极面和S极极面具有均匀对称的表面场强或相等的磁力线数，使永磁铁202具有足够大的体积和磁能积BH，让环形磁隙210A和210B内的磁感应强度B达到过饱和状态。例如，对环形磁隙210内的某一假想点而言，当上极板203A与永磁铁202的粘结剂厚度由δ1增加为δ2时，由于永磁铁的体积和磁能积足够大，其提供的能量足以保证该点的磁感应强度B仍然处于饱和状态。具体情况请参见图7所示，拐点1显不所述环形磁隙内该假想点的(磁通密度/磁场强度)已经达到饱和状态，而点2及点3均处于过饱和状态当永磁铁的体积和磁能积较点1再度增加时，X轴的磁场强度H虽然得到较大幅度的增长，但与之对应的Y轴磁通密度因B-H曲线已经进入水平线段(如点2)或B值的变化值增量小得可以忽略不计，如图7B-H曲线略微上翘的虚线段点3所示。这样，我们虽然“浪费”了一点点钕铁硼磁铁或过量的磁能积BH值，但由此可以十分简单地解决换能器磁路加工装配过程中形位公差和粘结剂厚度不等造成的换能器技术性能劣化问题，使扬声器获得上下、左右对称的二组对称磁路和二组对称线圈电路，换能器的频率阻抗和频率声压响应曲线(尤其是15～20KHz高音频段)更趋平直。
图1示出了本发明实施例1的换能器驱动器纵剖面图。
与图2所示实施例2不同的是采用工程塑料或铝合金等非导磁刚性材料制成的托架187，其轴心部位设有一个轴孔，轴孔的轴线构成换能器磁路、线圈电路和振动系统的中心轴线。轴孔的外侧设有一个同轴的圆环形托架内凸平台面1118，其外径与所述环筒状磁性体113的外径相匹配，托架内凸平台面1118的外侧设有一个同轴的环形凹槽135，其外径与上极板103A和下极板103B的轴孔内径相匹配，其内径与环筒状磁性体113相匹配，环形凹槽135的外侧设有一个同轴的圆环形托架安装平面1800，其外径与下极板103B的直径相匹配，其内径与下极板103B的轴孔直径相匹配。
一个良导磁材料制成的环筒状磁性体113，具有均匀对称的壁厚并与所述磁路外芯的高度相匹配，在环筒状磁性体113的上端面安装一个非导磁垫圈184，一根非导磁螺钉180穿过非导磁垫圈184和环筒状磁性体113并通过非导磁螺母183和粘结剂001将环筒状磁性体113的下端面固定粘结在托架187的内凸平台面1118的轴心部位并与中心轴线同轴。在托架安装平面1800上预先涂布粘结剂001，将已经粘结在一起的所述磁路外芯粘结固定在托架安装平面1800上，调节磁路外芯和环筒状磁性体113使与中心轴线同轴，同时使其与永磁铁的X---X轴线保持必需的上下对称精度，环筒状磁性体113的外周面与上极板103A、下极板103B的轴孔垂直周面之间构成换能器的二个同轴等径的环形磁隙110A和110B。
由图1可见，安装振膜106、弹性阻尼板141、弹性悬边199和音圈骨架107等振动系统的换能器框架在本实施例中省略未绘，它可以使用粘结剂粘结固定在上极板103A的外侧平面10300A上。当然也可以将振膜和配套夹板直接安装固定在上极板外侧平台面10300A上，例如传统的球顶高音扬声器振膜及其配套框架那样。
除上述外，本实施例的结构、工作原理与图2的说明内容完全相同而不再重复，详情请参阅说明书列出的相应元件与标号对应关系并结合图1、图2予以阐述。
图3示出了本发明实施例3的平板扬声器纵剖面图。
与图2所示的框架201不同，实施例3示出的框架301是一种只有敞口圆筒体3871而没有向外延伸的锥形盆的一种框架方案。由图可见，所述磁路外芯(上极板303A、水磁铁302、下极板303B)刚好嵌进敞口圆筒体3871，其上极板外侧平面30300A刚好与敞口圆筒体3871的上端部平齐。环筒状磁性体313套装在框架301的内凸柱状体312上。一个音圈骨架307插入环形磁隙310A和310B，音圈骨架307的顶部与一个非导磁刚性材料例如工程塑料制成的传统圆环形耦合片379粘结固定，一块弹性阻尼板341粘结定位在上极板外侧平面30300A上，其另一个支承面与音圈骨架307粘结固定。一块平面发声板作为振膜379与圆环形耦合片379的外侧平面粘结固定，由此构成一种具有电阻负载特性的平板扬声器。除上述外，本实施例3的结构、工作原理与图2的说明内容完全相同而不再重复，详情请参照说明书列出的相应元件与标号对应关系并结合图3、图2予以阐述。
由于这种平板扬声器采用了外磁式结构，钕铁硼永磁铁302的体积不受音圈直径的限制，所以可以为平板扬声器提供超强功率的驱动单元，大幅度提升平板扬声器的灵敏度SPL，使平板扬声器的低频端下潜到60Hz左右。其次，按照图3所示的实施方式，我们还可以在同一块平面发声板上安装2～6个甚至更多的驱动单元，由此构成一种多点驱动的大型平板扬声器(省略未绘)。
众所周知，传统多点驱动的大型平板扬声器采用2～6个甚至更多的内磁式驱动单元，这种驱动器具有二块磁铁、一个磁隙和一个音圈。受音圈直径所限，钕铁硼磁铁的体积不可能做得很大，因此，提供的驱动功率十分有限。其次，传统平板扬声器具有电感负载特性。安装在同一块平面发声板上的2～6个内磁式传统驱动器，因为加工、装配过程的离散性而获得不同的等效电感或等效阻抗，从而在输入音频电流的时候，每个驱动器产生的电动力F之间也会产生不同的相位延滞(或相位差)，这也是传统大型平板扬声器失真度偏高的一个原因。
如果使用本实施例示出的方式使平板扬声器由电感型负载特性转化为电阻型负载特性，同一块平面发声板上的各个驱动器，因为具有电阻负载特性而使得各个驱动器的电动力与输入音频电流信号同步或基本同步，平板扬声器的保真度和电声还原品质可以得到明显的改善。
图4示出了本发明实施例4的磁路A-A平剖面图。
仍以图2及其说明为参照例，实施例4采用轴向充磁的8块等厚均布的圆片形钕铁硼磁铁代替图1所示的一块圆片形钕铁硼磁铁。它们被粘结剂001粘结固定在上极板403A和下极板403B之间。环筒状磁性体413被一组非导磁紧固件4000安装定位在托架487的内凸平台面4118上，由于受A-A视图的影响，图4只示出了非导磁螺钉480。在二块相邻的圆片形钕铁硼永磁铁402之间留有适当的对流散热气道417，除上述外，本实施例的结构、工作原理与图2、图1的说明内容完全相同而不再重复，详情请参阅说明书列出的相应元件与标号对应关系并结合图2及图1予以阐述。
图5示出了本发明实施例5的磁路A-A平剖面图。
实施例4采用轴向充磁的8块等厚均布的环片形钕铁硼磁铁代替图1所示的一块圆环形钕铁硼磁铁。在上极板503A和下极板503B的对应部位设有8个均布的与8块环片形钕铁硼磁铁轴孔对应的穿透孔，每个穿透孔内设有一组非导磁紧固件5900，8组这样的紧固件将上极板503A、永磁铁502和下极板503B连结成为一个所述磁路外芯。由图5可见，环筒状磁性体513被套装在所述框架501的内凸柱状体512上。在二块相邻的环片形钕铁硼永磁铁402之间留有适当的对流散热气道517，除上述外，本实施例的结构、工作原理与图2的说明内容完全相同而不再重复，详情请参阅说明书列出的相应元件与标号对应关系并结合图2及图4予以阐述。
图6示出了本发明实施例5的磁路局部纵剖面图。
这是本发明实施例5中一组非导磁紧固件与上极板、永磁铁、下极板等元件的纵剖面图。永磁铁502是轴向充磁的环片形钕铁硼磁铁，非导磁紧固件5900由非导磁垫圈5890、非导磁螺钉589、非导磁螺母5894组成。上极板503A、永磁铁502、下极板503B具有直径相等并对应布置的穿透孔，非导磁螺钉589从穿透孔穿过并借助非导磁垫圈5890和非导磁螺钉589将上极板503A、永磁铁502、下极板503B连结固定为一个磁路外芯。环筒状磁性体513套装在框架501的内凸柱状体512上，由于非导磁紧固件5900的一部分外凸在下极板外侧平面50300B之下，因此在环形凹槽535的外侧必须增设一个环形凹槽539，其宽度与深度与8组非导磁紧固件5900相匹配。除上述外，本实施例的结构、工作原理与图2、图5的说明内容完全相同而不再重复，详情请参阅说明书列出的相应元件与标号对应关系并结合图2及图5予以阐述。
图8示出了本发明实施例6的内凹形圆形平板的纵剖面图。
本实施例中，磁路的上极板和下极板是设有二个中央轴孔的内凹形圆形平板，其中一个轴孔的口径D2比另一个轴孔的口径D1小，口径小的那个轴孔紧靠所述上极板和下极板的外侧水平面，其垂直周面与所述环筒状磁性体的外周面之间构成二个同轴等径的所述环形磁隙。
由图8可见，用这种内凹形圆形平板取代实施例3以外的上述几个实施例中已经介绍过的圆形平板，就可以制作成功具有“短磁隙和长音圈”的长冲程或超长冲程双线圈双磁隙换能器。
反过来说，如果在上述实施例(实施例3除外)中将已经介绍过的各种圆形平板改为与水磁铁厚度相比显得更厚的超厚型圆形平板并配套轴向高度更短的换能器线圈，我们同样可以制作成功具有“长磁隙和短音圈”的长冲程或超长冲程双线圈双磁隙换能器。
最后需要指出的是利用图1至图8示出的所有磁路结构型式、不同的永磁铁、不同的框架和托架结构和不同的换能器线圈连接方案，可以排列组合成各种不同类型的双线圈双磁隙换能器。本发明虽然无法将所有这些实施例一一枚举出来，但是，不管将本发明的上述技术特征如何排列组合甚至做出这样或那样的局部修改，它们的总体技术方案和设计核心内容都无法超越本发明权利要求和本说明书已经提出的覆盖范围。
本发明具有以下主要优点1、高灵敏度。在口径、材质和振动系统质量相当的前提下，较传统扬声器的效率提高了2～16倍左右。
2、高保真度。可以制作具有电阻负载特性或近似于电阻负载特性的各类电声换能器，例如，配合适当的锥形振膜后就可以制作成功2～6英寸口径的同轴共点全频带扬声器。
3、可以方便地组合实施短冲程、中等冲程、长冲程或超长冲程的各类机电换能器。
4、体积小巧、结构简单、性价比高、很容易实施规模化生产。
权利要求
1.一种双线圈双磁隙换能器，包括具有永磁铁的磁路及与之连结成一体的托架或框架，二个同轴等径的环形磁隙和一个插入磁隙的线圈骨架，其上平行缠绕彼此绝缘的电线并构成二个线圈，与线圈骨架和弹性阻尼板连结在一起的圆锥形或球顶形或平面形振膜或平面发声板，通过线圈骨架的活塞运动带动所述振膜或发声板振动发声，或者通过所述振膜检测声音的声压变化并在线圈中感应到相应的音频信号，其特征在于所述磁路的上极板和下极板是设有中央轴孔的一块圆形平板，或者是设有两个中央轴孔的一块油形平板，所述上极板和下极板之间设有轴向充磁的稀土永磁铁，所述永磁铁的N极和S极极面具有均匀对称的表面场强或相等的磁力线数，具有足够大的体积和磁能积使所述环形磁隙内的磁感应强度达到过饱和状态的一块圆环形钕铁硼磁铁或一块以上等厚均布的扇形或圆片形或环片形钕铁硼磁铁，一个与所述上极板和下极板同轴安装的环筒状磁性体的外周面与所述上极板和下极板的中央轴孔垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，在所述环形磁隙内插入同轴安装的二个线圈，规定二个线圈的绕向及流经线圈的电流方向，使所述线圈在同一工作瞬间产生同一方向的电动力F，以所述上极板和下极板轴孔的中心轴线为垂直对称轴，以所述永磁铁二分之一轴向高度的等分线X-X轴线为水平对称轴，所述双线圈双磁隙换能器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组磁路以及在几何形状和电性能方而左右、上下对称的二组线圈电路，规定二个所述线圈串联连接后的绕向刚好相反，二个所述线圈的电线横截面积、匝数和电感量绝对信彼此相等，所述双线圈双磁隙换能器是一个具有电阻负载特性的换能器，一个非导磁刚性材料制成的托架粘结在所述下极板的外侧平面上并通过一组非导磁刚性材料制成的紧固件将所述环筒状磁性体、下极板、永磁铁和上极板连结成为一个整体，或者，所述上极板、永磁铁、下极板被嵌入安装在一个非导磁刚性材料制成的框架的敞口圆筒体内壁并通过框架轴心部位的内凸柱状体将所述环筒状磁性体与所述下极板、永磁铁、上极板连结成为一个整体。
2.按照权利要求1规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于所述永磁铁是一组等厚均布的环片形钕铁硼磁铁，在所述上极板和下极板上设有与所述永磁铁轴孔对应的穿透孔，一组非导磁刚性材料制成的紧固件插入所述上极板、下极板的各个所述穿透孔和所述永磁铁的轴孔并将它们连结成为一个整体。
3.按照权利要求1规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于所述线圈骨架的顶部与一个非导磁刚性材料制成的圆环形耦合片粘结固定，一块所述平面发声板与所述圆环形耦合片的外侧水平面粘结固定，一块所述弹性阻尼板支承在所述上极板外侧平面上并将其与所述线圈骨架粘结同定，由此构成一个具有双线圈双磁隙的超强功率平板式电声换能器。
4.按照权利要求1规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于一个非导磁刚性材料制作的托架，其中央部位设有一个轴孔，所述轴孔的外侧设有一个环形内凸平台面，所述环形内凸平台面的外侧设有一个与所述环形磁隙对应的环形凹槽，所述环形凹槽的槽底设有三个以上均布的对流气孔，所述环形凹槽的外侧设有一个同轴的与所述下极板外侧平面粘结固定的环形托架安装平面，一个环筒状磁性体被一组非导磁材料制成的紧固件粘结固定在所述托架的所述圆环形内凸平台面上，所述环筒状磁性体的外周面与所述上极板和下极板中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，由此构成一个所述换能器的所述对称磁路。
5.按照权利要求4规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于所述托架由工程塑料或铝合金制成。
6.按照权利要求1规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于一个非导磁刚性材料制成的框架，所述框架的腰部设有一个同轴的敞口圆筒体，所述敞口圆筒体的筒底内侧平面上设有一个与所述环形磁隙对应的环形凹槽，所述环形凹槽的槽底设有三个以上均布的对流气孔，所述环形凹槽的内侧和外侧分别设有二个同轴的环形平台面，居中的那个环形平台面的轴心部位设有一根非导磁刚性材料制作的内凸柱状体，将所述环筒状磁性体套装在所述内凸柱状体上，并将所述上极板、永磁铁、下极板嵌入安装在所述框架的敞口圆筒体内，所述环筒状磁性体的外周面与所述上极板和下极板中央轴孔的垂直周面之间构成二个同轴等径的环形磁隙，由此构成一个所述换能器的所述对称磁路。
7.按照权利要求6规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于所述框架由工程塑料或铝合金制成。
8.按照权利要求1、2、4或6规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于与所述下极板外侧平面配合的所述托架或所述框架上还设有一个将所述非导磁刚性材料紧固件外凸部份嵌入其内的圆环形凹槽。
9.按照权利要求1、2、4或6规定的双线圈双磁隙换能器，其特征在于所述磁路的上极板和下极板是设有二个中央轴孔的内凹形圆形平板，其中一个轴孔的口径比另一个轴孔的口径小，口径小的那个轴孔紧靠所述上极板和下极板的外侧水平面，其垂直周面与所述环筒状磁性体的外周面构成二个同轴等径的所述环形磁隙。
全文摘要
双线圈双磁隙换能器，上、下极板是设有轴孔的圆形平板，将一块或一块以上等厚均布的钕铁硼磁铁夹持在内。轴孔的垂直周面与环筒状磁性体的外周面构成二个环形磁隙。规定永磁铁的上下极面具有均匀对称的表面场强或相等的磁力线数和足够大的体积、磁能积，环形磁隙内的磁感应强度达到过饱和状态；规定所述换能器具有在几何形状和磁性能方面左右、上下对称的二组磁路以及在几何形状和电性能方面左右、上下对称的二组线圈电路；二个线圈的绕向和电流方向使线圈产生同一方向的电动力且二个线圈的电感量及匝数相等，所述换能器具有电阻负载特性。
文档编号H04R9/06GK101026901SQ20061002031
公开日2007年8月29日 申请日期2006年2月20日 优先权日2006年2月20日
发明者张凡 申请人:张凡