扬声器磁通量收集系统的制作方法

专利名称：扬声器磁通量收集系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于产生可听见的声音的扬声器，并且更具体地涉及用于扬 声器的磁通量收集系统。
背景技术：
转换器是将输入信号从一种形式转换成另 一种形式的装置。扬声器是转 换器的一个例子。扬声器将电信号转换成可听见的声音。扬声器包括振动膜、 音圈和磁体结构。所述音圏被连接到所述振动膜并且被布置在气隙内。所述 ;兹体结构在在所述》兹体结构和所述音圈之间的气隙内产生^f兹通量。流过所述 音圈的输入电流产生与所述气隙内的》兹场相互作用的感应石兹场。这可以使得 音圈移动，其进而使得振动膜移动或振动。结果是，产生声音。可以使用其
它结构例如支承圈(spider )、环绕体、框架等以形成扬声器。

发明内容
扬声器内的磁体结构可以包括至少两个磁体、磁体壳体、和磁通量收集 器。所述磁通量收集器减少由至少一个所述磁体产生的磁能的分散 (dispersion)。或者，所述磁通量收集器为磁能提供直接的、低磁阻的并且 受控的路径，以使磁能被引导到包括在所述扬声器内的气隙内。
所述磁通量收集器由导磁材料(铁磁体)构成。所述磁通量收集器可以 远离所述扬声器的;兹体壳体延伸并且与所述扬声器的;兹体壳体相连接。所述 扬声器可以包括一个或多个磁体，所述磁体在所述磁体壳体中被布置成预定 配置。所述磁通量收集器可以将磁能吸引和聚焦回到所述磁体壳体内并且到 达所述气隙内。所述磁通量收集器可以是与所述磁体壳体是一体的，与邻接 所述;兹体壳体的所述扬声器的框架是一体的，或者与所述;兹体壳体和所述框 架的组合是一体的。所述;兹体结构也可以包括由导^f兹材料构成的帽。所述帽 可以被布置为邻近其中一个磁体的磁极以朝着所述磁通量收集器引导磁能。
在一个例子中，扬声器可以由可分离地构成的第 一组件和第二组件制
7成。所述第一组件和所述第二组件各是所述扬声器的一部分。所述第一组件 可以包括磁体壳体和磁通量收集器。所述第二組件可以包括支撑框架和所述 扬声器的锥体。所述第一组件和第二组件可以被可拆卸地连接在一起以形成 所述扬声器。因此，所述第一组件或第二组件可以是可替换的零件。这样， 通过拆卸所述第一和第二组件、替换所述第一组件或第二组件中的一个、并 再利用所述第 一组件或所述第二组件中的另 一个以形成扬声器，所述第 一组 件或者所述第二组件可以由不同的第 一组件或第二组件替换。
在研究了下面的附图和详细的描述的基础上，本发明的其它系统、方法、 特征和益处对本领域技术人员而言将是，或者将变得是显而易见的。所有这 些附加的系统、方法、特征和益处都包含在这种描述内，在本发明的范围内， 并且受下面的权利要求的保护。


参考下面的附图和描述可以更好地理解本发明。附图中的部件不必须依 比例，而是将重点放在说明本发明的原理上。而且，在附图中，类似的附图 标记在不同的视图中始终表示相应的部分。
图1是包括磁通量收集器的示例性扬声器的平面图。
图2是图1的扬声器的侧剖视图。 图3是图1的扬声器的分解图。
图4是包含在图3的扬声器内的马达组件、磁体壳体和磁通量收集器的 分解图。
图5是示例性磁通量收集器和磁体壳体的平面图。 图6是图5的磁通量收集器和磁体壳体的侧剖视图。 图7是另一示例性磁通量收集器和磁体壳体的平面图。 图8是图7的磁通量收集器和磁体壳体的侧局部剖视图。 图9是6的扬声器的一部分，其中示出了磁通量线。 图IO也是图6的扬声器的一部分，其中示出了磁通量线。
具体实施例方式
图1是示例性扬声器100的平面图，所述扬声器100包括支撑框架102、 马达(motor)组件104、 ^磁通量收集器106和支承圏108。在图1中，所述扬声器IOO被示为大体卵形的形状。在其它实施例中，也可以使用不同几何
形状的扬声器形状，例如正方形、圆形、长方形等等。此外，被描述为包含 的或必须的部件。在其它实施例中，可以省略一些所描述的示例性部件，和
/或可以将其它部件应用在所述扬声器100内。
图2是沿着线2-2得到的图1的扬声器100的侧剖视图。在图1和2中， 所述扬声器100可以包括支撑框架102，电动机(motor)组件104，磁通量 收集器106和磁体壳体202。所述支撑框架102可以由任何刚性材料制成， 例如塑料、铝、钢、碳纤维、镁、或其它材料。所述马达组件104可以包括 第一中心销204、第一磁体206、第二磁体208、第一铁芯(core)帽210、 第二4失芯帽212,和第二中心销214。在其它实施例中，所述马达组件104 可以包括三个或更多个》兹体。额外地或可选地，可以省略所述中心销，和/ 或所述第二铁芯帽。
所述磁体壳体202可以由构造成包括基座和环绕壁的任何类型的导磁材 料(铁磁体)制成，所述基座和环绕壁限定中空腔。在一个实施例中，所述 磁体壳体202可以被称作壳罐(shellpot )。所述第一磁体206可以被布置为 至少部分地在所述中空腔内，与所述-兹体壳体202的基座相邻(contiguous ), 并且至少部分地被所述石兹体壳体202的壁围绕。可以通过将所述第一磁体 206与所述石兹体壳体202的所述基座固定地相连接的机械紧固件、粘结剂、 摩擦配合、或任何其它机构使所述第一磁体206与所述磁体壳体202的所述 基座相连接。所述第二磁体208可以被布置为邻近所述第一-兹体206，其中 所述第一铁芯帽210被布置在所述第一磁体206和所述第二;兹体208之间。 所述第二-兹体208可以至少部分地在所述》兹体壳体202的外面。
在图2中，所述第二磁体208几乎全部被布置在所述^兹体壳体202的外 面，使得由所述第二磁体208产生的大部分磁场未通过所述磁体壳体202而 被引导。所述第二铁芯帽212可以被布置为在所述第二磁体208的与所述第 一4失芯帽210相反的一侧上与所述第二-兹体208相邻地接触。所述第一和第 二不兹体206和208可以由能引起或^皮》兹化(charge )以产生》兹能的任何/磁材 料制成，例如铁、钴、镍、或聚合物。在图2中，所述第一磁体206作为主 磁体，所述第二磁体作为反磁(bucking)磁体。这样，所述第一和第二磁体 206和208的磁性是这样的，即所述第 一和第二磁体206和208的相同磁极被布置成在所述第一铁芯帽210的相反侧上彼此面对。
在图2的实施例的操作期间，所述第一磁体206的磁能通过所述磁体壳 体202和形成在所述马达组件104和所述》兹体壳体202之间的气隙220被充 分地引导以形成第一磁路。所述气隙220是所述磁体206和208的》兹能集中 的预定位置。^皮布置为邻近所述第二铁芯帽212的所述第二^兹体208 (反;兹 磁体)的顶部f兹极的磁能可大部分通过包括所述气隙220的空气传播以形成 第二磁路。因为空气的磁阻相对高，所以所述第二磁体208的磁能通过空气 的传播相对快速地减少了磁能的强度(level )。另一方面，所述磁通量收集 器106的磁阻是相对低的，并且由所述第二磁体208产生的磁能通过磁通量 收集器106被引导到所述气隙220中，而不是通过空气传播。这样，,兹通量 收集器106减少了所述第二磁体208的磁能通过空气传播的量，以使得供应 到所述气隙220中的磁能强度最大化。结果是，通过使用所述磁通量收集器 106,显著地增加了所述第二磁体208的对所述扬声器的操作有贡献的磁能 量。
所述马达组件104和所述》兹体壳体202可以-故对准成与所述扬声器100 的中心轴线216同心。通过粘结剂、机械紧固件、互锁零件或其它^U勾，所 述第一磁体206、所述第二磁体208、所述第一铁芯帽210和所述第二铁芯 帽212可以纟皮固定地保持在相对于彼此以及所述^兹体壳体202的相对位置 处。所述石兹通量收集器106也可以纟皮对准成与所述石兹体壳体202和/或所述扬 声器100的中心轴线216同心。
在图2中，所述磁体壳体202的基座、所述第一^兹体206、所述第二f兹 体208、所述第一铁芯帽210和所述第二铁芯帽212中的每一个都可以包括 孔以容纳所述第一和第二中心销204和214。可以沿着所述中心轴线216形 成所述孔。这样，通过由所述第一和第二中心销204和214形成的连接机构， 所述第一磁体206、所述第二;兹体208、所述第一铁芯帽210和所述第二铁 芯帽212可以被固定地连接在一起并且被固定地连接到所述磁体壳体202的 基座上。在其它实施例中，所述第一和第二中心销204和214可以是单个构 件，或者是将包含在马达组件104内的部件保持在合适的位置的任何其它结 构。而且，所述第一和第二中心销204和214可以是被形成为柱的单个构件。 在这种构造中，所述第一》兹体206和所述第二;兹体208的磁能可以与所述柱 结合使用以将所述第一磁体206、所述第二^兹体208、所述第一铁芯帽210
10和所述第二铁芯帽212保持在合适的位置。此外，或者可选地，也可以使用 偏离所述中心轴线的多个连接机构或柱以维持所述马达组件104的部件的相 对于彼此以及所述磁体壳体202的位置。
所述第 一和第二中心销204和214可以是提供一维持所述第一i兹体206、 所述第二磁体208、所述第一铁芯帽210和所述第二铁芯帽212的相对于彼 此以及所述磁体壳体202的位置的刚性保持件功能的任何结构。在图2中， 所述第一和第二中心销204和214是包括外凸缘的带螺紋的两件结构，所述 外凸缘被形成为接触所述磁体壳体202的基座和所述第二铁芯帽212。在一 个实施例中，处于相邻接触的所述第一磁体206、所述第二》兹体208、所述 第一铁芯帽210、和所述第二铁芯帽212的构造可以形成罐式多》兹体定子构 造。
音圈222可以通过所述支承圈208而被支撑在所述气隙220内并在所述 第一和第二磁体206和208所产生的磁场内。这样，所述音圏222承受所述 》兹体206和208的集中的；兹能。所述支承圈108可以包括中心开口 ，所述音 圈222在所述支承圈108的内周边处被连接到所述中心开口。所述支承圈108 可以在外周边处被连接到所述支撑框架102、所述磁通量收集器106、或所 述支撑框架102和所述磁通量收集器的组合。如同稍后将描述的那样，在图 2中，所述支承圈108与所述磁通量收集器106相连接。
通常，在操作过程中，来自供给电信号的放大器的电流驱动所述音圈 222，所述电信号代表由所述扬声器100转换的节目素材。所述音圈222可 以产生基于所述电信号的感应；兹场。感应》兹场与由所述第一-兹体206和所述 第二^兹体208产生的石兹场的相互作用可以-使得所述音圈222轴向地往复移 动，同时被所述支承圈108支撑和维持在所期望的往复移动范围内。所述音 圈222的往复移动产生代表由所述扬声器IOO转换的节目素材的声音。
所述磁通量收集器106可以由能够传导磁能的任何材料制成，例如钢。 所述;兹通量收集器106可以与所述^兹体壳体202相连接，或者可以作为单个 整体结构的一部分被一体地形成，所述单个整体结构包括所述f兹体壳体202 的至少一部分。所述;兹通量收集器106也可以与所述支撑框架102相连接。 在图2中，所述磁通量收集器106可以通过紧固件、例如机械螺钉224与所 述支撑框架102相连接。在其它实施例中，所述^f兹通量收集器106可以与支 撑框架102—体地形成，由所述支撑框架102包覆模制而成，被粘贴到所述支撑框架102上，被焊接到所述支撑框架102上，和/或通过一些形式的机械 连接、例如螺紋连接、卡扣配合和/或摩擦配合而被连接到所述支撑框架102 上。
图3是图1和2的示例性扬声器的分解透视图。在图3中，所述》兹通量 收集器106与所述马达组件104相连接。所述磁通量收集器106也通过连接 机构、例如紧固件302与所述支撑框架102相连接。图3也示出了可以与所 述支撑框架102相连接的锥体304、垫圈306、顶部衬垫308,和电连接器 310。在其它实施例中，可以省略所述垫圈306、和/或顶部4于垫308。所述锥 体304的中心顶点可以被连接到所述音圈222的靠近所述马达组件104的一 端。所述锥体304的外周边边缘可以被连接到所述环绕体314或其它合适结 构。所述环绕体314可以在外周边处被连接到所述支撑框架102。在其它实
架102相连接。所述支撑框架102也可以包括唇缘、凸耳、或其它机构316， 其可以被用来支撑将所述扬声器IOO安装在期望的位置中、例如在表面上或 在扬声器外壳内。所述支^^圈108，所述音圈222,所述锥体304,所述垫圈 306,所述顶部衬垫308和所述环绕体314可以被布置为与所述中心轴线216 同心。
所述电连接器310是用于将导线连接到所述扬声器100的端子的一个例 子。这种导线可以提供代表节目素材的电信号。所述电连接器310可以包括 连接到所述扬声器IOO的正连接点和负连接点。所述电连接器310也可以与 所述音圈222相连接。在图3中，所述电连接310是具有凸件和凹件的两件 式接插件。在其它实施例中，可以使用任何其它形式的电连接器，包括但不 限于，螺钉端子、焊接接头、巻边连接器、香蕉插头插座、和其它接头。
图4是马达组件104和磁通量收集器106的一个例子的分解透视图。在 图4中，所述i兹体壳体202和所述磁通量收集器106被一体地形成为单个整 体结构。例如，所述磁体壳体202和所述磁通量收集器106可以是单个机加 工零件。在其它实施例中，所述》兹体壳体202和所述石兹通量收集器106可以 是两件式锻造和机加工零件，或三件式锻造、机加工和沖压零件。在两件式 和三件式的实施例中，所述件可以通过焊接、螺紋连接、压配合、摩擦配合 或其它机构而4皮永久地连接以形成单个整体结构。在其它实施例中，所述石兹 体壳体202和磁通量收集器106可以是分离地制造的件，所述分离地制造的
12件在扬声器的组装过程期间被连接在一起。
在图2和4中，所述第一中心销204通过紧固件、例如机械螺钉402与 所述》兹体壳体202相连接。在其它实施例中，可以使用任何其它连接机构以 将所述第一中心销204固定地连接到所述磁体壳体202。在另外的其它实施 例中，所述第 一 中心销204可以与所述》兹体壳体202 —体地形成。
在图4中，所述第二中心销214可以被螺紋连接到所述第一中心销204 内以将所述磁体壳体202、所述第一磁体206、所述第一铁芯帽210、所述第 二i兹体208、和所述第二铁芯帽212固定地保持为与所述扬声器的中心轴线 216同心的相对于彼此的一定位置关系。在其它实施例中，可以使用任何其 它机构或材料、例如粘结剂以维持所述位置关系。
在一个实施例中，所述第 一中心销204可以形成柱，所述柱从所述-兹体 壳体202的基座延伸并穿过所述马达组件204,并且可以省略所述第二中心 销214。在这个实施例中，可以使用所述第一和第二磁体206和208的磁能 以将所述^兹体壳体202、所述第一^兹体206、所述第一铁芯帽210、所述第二 磁体208、和所述第二铁芯帽212固定地保持为相对于彼此的一定位置关系， 并且所述第一中心销204 (所述柱)可以将所述马达组件104维持为与所述 扬声器的所述中心轴线216同心。
所述第一和第二中心销204和214可以由不传导磁能的任何刚性材料、 例如黄铜、陶瓷、碳纤维、塑料、木头或玻璃制成。这样，所述第一和第二 磁体206和208的磁场不被引导通过所述第一和第二中心销204和214,但 是相反却被引导通过所述磁通量收集器106和所述磁体壳体202而到所述气 隙220内。
图5是与磁体壳体202 —体地形成的磁通量收集器106的一个实施例。 在图5中，所述^f兹通量收集器106是圆形的，并且为了示出的清楚未包括马 达组件。所述》兹通量收集器106包括是径向直径的内直径502，和是径向直 径的外直径504,它们都是大体上圆形的。在其它实施例中，其中所述磁通 量收集器106是卵形的、正方形的、长方形的、或任何其它形状，所述内和 外直径502和504可以是分别限定所述;兹通量收集器的内和外周边的相应的 形状。这样，如同在这里所使用的那样，无论所述磁通量收集器106的所述 内和外周边是什么形状，所述内直径502被定义为所述磁通量收集器106的 内周边，并且所述外直径504被定义为所述^f兹通量收集器106的外周边。所述义兹通量收集器106的所述本体在所述内直径502和所述外直径504 之间延伸。所述内直径502、所述外直径504和所述本体是与所述中心轴线 216同心的。所述内直径502限定中心孔，该中心孔形成为容纳所述i兹体壳 体202。因此，所述》兹通量收集器106的所述本体可以均匀地从所述》兹体壳 体202向外延伸到所述外直径504。在图5中，所述^F兹通量收集器106与所 述磁体壳体202相连接以形成单件式机加工部件，该单件式机加工部件形成 为单个整体结构。如同前面所讨论的那样，在其它实施例中，所述i兹通量收 集器106被分离地形成并且与分离地形成的磁体壳体202相连接的其它制造 配置是可能的。
图6是图5的磁通量收集器106和磁体壳体202的剖^见图。在图6中， 所述》兹通量收集器106和所述;兹体壳体202在所述》兹体壳体202的与所述-兹 体壳体202的所述基座相反侧的周边处连接在一起。在其它实施例中，所述 磁通量收集器106和磁体壳体202可以在沿着所述磁体壳体202的壁的任何 位置处连接在一起。无论所述磁通量收集器106和磁体壳体202在何处连接 在一起，所述-兹通量收集器106和所述磁体壳体202可以由能充分导磁的材 料制成，以将所述第一和第二磁体206和208的磁通量引导到所述气隙220 中，而没有磁性过饱和。
在图5和6中，所述^t通量收集器106包括多个安装凸缘508。所述安 装凸缘可以是能将所述磁通量收集器106连接到所述支撑框架102 (图1 ) 的任何机构或构件。所述安装凸缘508可以被布置为紧接所述外直径504。 可选地，所述安装凸缘508可以位于所述磁通量收集器106的本体的其它位 置处。在图5和6中，每个所述安装凸缘508包括孔510。所述孔510可以 被形成为容纳紧固件，例如机械螺钉。在其它实施例中，任何其它形式的安 装机构，例如卡箍、卡扣、或其它机构可以与所述安装凸缘508 —起使用以 将所述^t通量收集器106和所述支撑框架102固定地连接在一起。这样，所 述^f兹通量收集器106可作为结构构件以固定地维持所述^兹体壳体202的相对 于所述支撑框架102的位置。在一个实施例中，所述^f兹通量收集器106可以 是维持所述磁体壳体202的相对于所述支撑框架102的固定位置的仅有的结 构构件。
所述石兹通量收集器106也包括多个通风孔512和支^^圈平台514。所述 通风孔512穿过所述磁通量收集器106以提供气流。在所述扬声器100的操作期间当所述音圈往复移动时，所述气流允许所述支承圏108自由地移动。 所述通风孔512的大小和位置可以被-没置为当所述音圈222在所述气隙220 内往复移动时使施加在所述支承圏108上的气压或真空压力最小。所述支承 圈平台514可以提供连接机构，例如接收粘结剂的平坦表面，以将所述支承 圈108 (图2 )固定地连接到所述^t通量收集器106。如图2和3中所示，所 述支承圈108可以在所述支承圈108的外周边处被连接到所述支承圈平台 514。所述支承圏108可以通过粘结剂例如胶水、通过机械机构例如夹具、 和/或通过保持机构例如狭槽或沟槽而与所述支承圈平台514相连接。
在制造过程中，可以在所述^f兹通量收集器106与所述支撑框架102 (图 1)相连接之前或之后使所述支承圏108与所述支承圈平台514相连接。所 述支承圈平台514可以支撑并且固定地维持所述支承圈108的所述外周边的 位置。因此，所述支承圏108可以支撑并约束所述音圈222,以不^5U又相对 于所述^f兹通量收集器106、而且相对于所述支撑框架102和与所述^兹通量收 集器106刚性地连接的所述-兹体壳体202轴向地往复移动。
这样，扬声器100的所述^兹体壳体202和所述^兹通量收集器106作为所 述扬声器组件的结构的第一半件而^^皮利用。所述^f兹体壳体202和一磁通量收集 器106支撑所述扬声器100的所述支承圈108、所述音圈222和所述马达组 件104。这样，所述磁体壳体202和磁通量收集器106的组合维持所述扬声 器100的所述支承圈108、所述音圈222、和所述马达组件104的位置关系， 同时也提供用于在所述马达组件内的所述》兹体的》兹通量的通道。所述》兹通量 收集器106可以通过紧固件，例如螺栓、螺钉或其它紧固件，或者通过将所 述磁通量收集器106包覆模制到所述支撑框架102的塑料模具内而被连接到 所述扬声器组件的第二半件，以形成完整的组件。
与传统的扬声器结构相比，使用所述支承圈平台514支撑所述支承圈 108有利地减少了所述组装式扬声器100的总深度。在一个实施例中，能将 所述扬声器IOO的总深度减小几毫米。取决于扬声器的大小，所减少的扬声 器的深度可能是不同的。此外，通过使支承圈108与所述支承圈平台514相 连接，可以获得显著的制造益处。例如，所述支承圈108可以作为代表所述 扬声器組件的所述第一半件的分离的组件的一部分而被制造，所述扬声器组 件的所述第一半件包括所述马达组件104和所述^f兹通量收集器106，同时， 所述锥体304、支撑框架102等可以作为所述扬声器组件的所述第二半件而被分离地制造。这样，当所述磁通量收集器106与所述支撑框架102相连接 时，完成了所述扬声器100的组装。包括所述锥体304和支撑框架102的所 述组件可以作为可替换的部分而被供给，4吏得所述支^^圏108、所述马达组 件104、和所述》兹通量收集器106组件可以被重复利用。
图7是与磁体壳体202相连接的磁通量收集器106的另 一实施例。图8 是局部剖视图，示出了图7的磁通量收集器106和磁体壳体202的横截面。 在图7和8中，所述》兹通量收集器106和所述;兹体壳体202被形成为被连接 在一起的三个分离件(三件式结构)。在另一实施例中，可以使用两件式结 构，其中所述磁体壳体202可以锻压或机加工而成，并且所述磁通量收集器 106可以是冲压件。类似于图5和图6的实施例，所述》兹通量收集器106可 以包括通风孔512以在所述支承圈108往复移动时允许空气流动。
所述磁通量收集器106也可以被包覆模制。例如，塑料支撑框架102可 以在塑料模具内模制而成。所述磁通量收集器106可以在所述模制处理之前 被插入到所述塑料模具内，使得形成所述支撑框架102的液态塑料将在固化 之前包裹所述磁通量收集器106的一部分。因此，当所述模制过程完成时， 所述^f兹通量收集器106将被固定地安装到所述支撑框架102上。在这种情况 下，所述^f兹通量收集器106可以包括多个形成在所述^t通量收集器106内的 保持孔702。当所述液态塑料进入所述塑料模具时，所述塑料可以流过所述 保持孔702并且形成一充满所述保持孔702并且覆盖所述》兹通量收集器106 的径向边缘的单个整体塑料结构。
在另一实施例中，所述^f兹通量收集器106可以被成形为形成在所述支撑 框架102内/上的导;兹棒、例如钢棒。在这个实施例中，如同在传统的扬声器 中那样，所述支撑框架102可以直接与所述磁体壳体202相连接。然而，当 所述支撑框架102被连接到所述石兹体壳体202时，为了形成磁通量可以流过 的通道，所述导磁棒可以与所述支撑框架102相连接以接触所述-兹体壳体 202。所述导磁棒可以从外部连接到所述支撑框架102上，例如通过机械连 接、粘结剂、紧固件等。可选地，所述导磁棒可以被包覆模制到所述支撑框 架102内以提供足够的磁通量携带能力。如果所述导磁棒被包覆模制，每个 所述导-兹棒的至少一部分可以包括保持孔。此外，为了在各个所述导-兹流动 路径和所述磁体壳体202之间形成导磁流动路径，所述导磁棒的一部分可以 不由塑料包覆模制而成。在其它实施例中，被用来形成所述支撑框架的塑料可以包括分散在整个塑料内的导磁颗粒，以形成穿过所述支撑框架102的导 磁路径。
在图8中，所述三件式结构包括作为第一件的磁通量收集器106，并且 所述磁体壳体202包括所述第二和第三件。具体而言，所述第二件是所述》兹 体壳体202的形成中空壳体802的壁，并且所述第三件是所述磁体壳体202 的形成基座板804的所述基座。所述中空壳体802可以包括开口端。所述基 座板804可以被形成为安装在所述中空壳体802的其中一个开口端内。所述 中空壳体802可以包括凸缘806，所述凸缘806允许所述基座板804延伸一 预定距离进入到形成在所述中空壳体802中的腔808内。所述凸缘806可以 围绕所述中空壳体802的内表面的至少一部分并且形成所述基座板804可以 搁置在其上的搁板。所述基座板804可以通过焊接、胶水、摩擦配合、 一个 或多个紧固件、或将所述中空壳体802和所述基座板804固定地连接在一起 的任何其它连接机构而与所述中空壳体802相连接。在图8中，所述基座板 804包括被形成为容纳所述中心销204 (图2 )的中心孔810和容纳所述紧 固件、例如机械螺钉402 (图4)的多个邻近孔812。在其它实施例中，在所 述基座板804内可以不包括孔，包括较少的孔或者包括另外的孔。
在图8中，示出了用于将所述磁通量收集器106连接到所述磁体壳体202 的用键固定(stake on) 814式的示例性连接机构。所述;兹体壳体202包括肩 部816。所述肩部816可以同心地围绕所述》兹体壳体202并且与所述^兹体壳 体202—体地形成，或者是通过焊接、胶水、压配合、或其它连接机构而与 所述磁体壳体202相连接的分离的结构。
在制造过程中，通过将所述》兹体壳体202插入到同心地形成在所述;兹通 量收集器106内的中心孔内而形成所述用^fe固定814。所述-兹体壳体202可 以被插入到所述磁通量收集器106内直到所述磁通量收集器的紧邻所述磁通 量收集器106的所述内直径的部分搁置在所述肩部816上。所述中空壳体802 的延伸穿过所述磁体壳体内的所述孔的部分可以被向下弯曲到所述磁通量 收集器106的所述本体上，以将所述^F兹通量收集器106的所述部分压在所述 肩部804和中空壳体802的所述弯曲部分之间。这样，所述》兹通量收集器106 可以-故固定地保持在相对于所述》兹体壳体202的适当位置处。在其它实施例 中，其它形式的连接机构是可能的，如同前面所讨论的那样。在包覆模制和 连接(如果需要)之后，所述磁通量收集器106和所述》兹体壳体202的组合可以与所述支撑框架102 (图1 )机械地相连接。
图9是图2的扬声器100的一部分的剖侧视图，包括所述磁体壳体202 和磁通量收集器106,其中为了清楚去除掉了所述支撑框架102和所述支承 圈108。在图9中，在由所述磁体206和208产生的磁场内所包含的磁通量 的路径的示例性模型被示为多条磁通量线。
用主》兹通量线902示出了所述第 一》兹体206的磁通量。所述主》兹通量线 示出所述第一磁体206的所述磁通量通过所述磁体壳体202被引导到所述 气隙220中并且然后引导到所述第一铁芯帽210。所述气隙220被形成在所 述磁体壳体202和所述马达组件104之间，以将所述》兹体206和208的磁通 量集中在相对于所述音圈222 (图2)的预定位置处。
用反》兹》兹通量线卯4示出了所述第二;兹体208的磁通量。第一反磁磁通 量线904a，从所述第二铁芯帽212出来并穿过空气传播直到它到达所述^兹通 量收集器106的外直径或外周边。所述第一反;兹》兹通量线904a^^皮所述导》兹 的磁通量收集器106接收，并且被引导到形成在所述磁体壳体202与所述磁 体206和/或208之间的所述气隙220中。类似地，其它反石兹;兹通量线 904b-904f在沿着所述磁通量收集器106的所述本体的长度的不同点或不同 直径处进入所述磁通量收集器106，并且通过所述磁体壳体202而被引导到 所述气隙220中。
所述第一和第二磁体206和208的磁通量被集中在所述气隙220内，紧 邻所述音圈的预定位置。在图9中，所述预定位置邻近所述第一铁芯帽210, 使得所述第一和第二;兹体206和208两者的大部分磁通量(基本上是所有的 磁通量)也被引导通过所述第一铁芯帽210。然而，所述第一,兹体206的一 些石兹通量可以仅仅被引导通过所述》兹体壳体202，并且所述第二》兹体208的 一些;兹通量可以不被引导通过所述磁通量收集器106。
在图9中，所述-兹通量收集器106在紧邻所述内直径502 (图5)的近 端910处与所述^兹体壳体202相连接，并且以一确定角度远离所述》兹体壳体 202延伸到紧邻所述;兹通量收集器106的所述外直径的远端912。所述确定 角度在所述第二磁体208和所述磁通量收集器106之间形成空隙区域，所述 支承圈108可以与所述音圈222 (图2 ) —起在不接触所述^f兹通量收集器106 或所述石兹体壳体202的情况下在所述空隙区域内往复移动。这样，所述确定 角度可以是形成足够允许所述支承圈108和音圈222在不接触所述^f兹通量收集器106，或包含在所述扬声器100内的任何其它结构的情况下移动的空气 间隔的任何角度。
由于进入所述磁通量收集器106的反磁磁通量线904的数量的增加，更 靠近所述近端910的磁通量的数量增加。因此，所述磁通量收集器106的磁 通量携带能力在最接近所述i兹体壳体202的地方可以是最大的。所述f兹通量 收集器106的磁通量携带能力在更靠近所述远端912的地方可以是较低的。 这样，所述,兹通量收集器106的厚度可以逐渐减小，在紧邻所述;兹通量收集 器106的所述内直径的地方是最厚的，并且在紧邻所述》兹通量收集器106的 所述外直径的地方是最薄的。在图9中，示出了其中一个所述通风孔512。 因为在所述通风孔512附近具有较少的导磁材料，在所述i兹通量收集器106 内被引导的所述磁通量的密度相应地增加。除了所述^f兹通量收集器106之外， 所述支撑框架102也可以由4失石兹体材料制成，以能引导来自所述马达组件 104 (图1)的-兹通量。可选地，或此外，铁石兹体栅可以与所述扬声器100 一起使用以能额外地？ 1导所述磁通量。所述铁磁体栅可以是与所述中心轴线 216 (图2)同心的，并且可以提供在所述锥体304 (图3 )之上的隔板以保 护所述锥体不遭受外部物体的损坏和/或在所述扬声器100之上提供引人注 目的盖。至少来自所述第二磁体208的-兹场的杂散(stray )的磁通量可以通 过所述支撑框架102和/或所述栅被指引或引导到所述气隙220 (图2)中。 此外，所述支撑框架102和/或所述栅的铁磁体材料可以为布置所述扬声器的 外面，邻近所述第一和第二磁体206和208的部件提供磁屏蔽，使得使所述 第一和第二磁体206和208的磁场在这种部件上的影响最小。此外，或可选 地，所述支撑框架102和/或所述栅可以由高导热材料制成以增加所述扬声器 100的散热。
在另一实施例中，可以增加所述第二铁芯帽212 (图2)的厚度。所述 铁芯帽212的所述增加的厚度可以是连接到所述第二铁芯帽212的铁磁体延 伸构件的形式。可选地，所述第二铁芯帽212可以由额外的材料制成以增加 所述厚度，或者多个铁芯帽可以被堆叠在一起以提供增加的厚度。所述第二 铁芯帽212的厚度的增加可足以形成到所述支撑框架102和/或所述栅的一个 或多个导磁通道，以能充分地将所述磁通量引导到所述气隙220 (图2)中。 如果所述第二铁芯帽212的延伸部分也由高导热材料制成，则也可以提高所 述扬声器的散热。图IO是图2的扬声器的一部分的另一横截面，包括所述磁体壳体202 和磁通量收集器106,其中为了清楚去除掉了所述支撑框架102和所述支承 圏108。在图10中，以横截面示出了所述^f兹通量收集器106，该横截面在所 述通风孔512 (图5)以进一步示出所述磁通量收集器106的厚度是逐渐 减小的，在所述近端160附近最厚并且朝着所述远端162逐渐地变得更薄， 其与在所述磁通量收集器106内的磁通量线的数量的减少相一致。在图10 中，所述逐渐减小是均匀的逐渐减小，在其它实施例中，所述逐渐减小可以 是曲线式逐渐减小、阶梯式逐渐减小、或其它非线性式逐渐减小。在其它实 施例中，所述厚度在所述近端910和所述远端912之间可以是均匀的。
在图9和10中，所述磁通量收集器106的磁通量携带能力可以足以将 通过所述;兹通量收集器106的所述磁通量密度(测量单位为特斯拉，T)维 持在确定的量或维持在低于确定的量。所述磁通量收集器106的磁通量携带 能力受到所述磁通量收集器106的直径表面面积和/或横截面面积的影响。所 述直径表面面积和/或所述横截面面积越大，在不超过所期望的特斯拉的量的 磁通量密度的情况下，流过所述磁通量收集器106的磁通量越多。因此，孔 512的数量、所述磁通量收集器106的大小、制成所述磁通量收集器106的 材料的导磁性、和形成所述磁通量收集器106的材料的厚度可以改变所述》兹 通量携带能力。
在一个实施例中，所述磁通量收集器106的所述磁通量密度的期望量是 大约2T或更少。在另一实施例中，所述磁通量收集器106的所述磁通量密 度可以被维持在从大约1T到大约2T的范围内。在再一实施方式中，所述^兹 通量收集器106的所述磁通量密度可以被维持为小于大约2.2T。
可以在所述磁通量收集器106的确定的外直径(所述远端912)和所述 石兹通量收集器106的确定的内直径(所述近端910)之间的任何直径点(P) 处确定所述磁通量收集器106的直径表面面积。这样，考虑到形成在所述-兹 通量收集器106内的所述孔512,包含在所述^F兹通量收集器106的结构内的 其它材料、和/或通过选^f奪不包括任何其它变化(variable)的直径点(p)的 所述》兹通量收集器106的所述直径表面内的该任何其它变化，可以确定形成 所述磁通量收集器106并维持少于所期望的特斯拉量所需要的材料、例如钢 的最小量。在一个实施例中，可以通过下面的等式确定在所述近端910和变 化、例如一圆形排的孔512之间的任何直径点(p)处的所述直径表面面积'一 ((3;cA/orf)—<SPorf) L ' U尸。"八45乂 」 等戈l
其中，Mod是所述第二磁体208的外直径，Fdp是所述磁通量收集器106在 所述直径点(p)处的直径，SPod是在所述^f兹通量收集器106的所述近端910 处的所述i兹体壳体外直径，且Me是在所述第二i兹体208的单位为兆高斯x 奥斯特(Mega Gauss x 0ersted ) (MgO)的;兹能积(magnet energy product )。
所述磁通量收集器106内的所述磁通量的强度可以基于所述马达组件 104的构造。具体而言，由所述磁体206和208产生的所述磁场的强度、所 述磁体206和208的相对于所述-兹体壳体202和/所述》兹通量收集器106的位 置，所述磁体壳体202和所述磁通量收集器106相连接的点，和/或所述磁体 壳体202和/或所述-兹体206和208的直径。确定所述磁通量收集器106在所
述近端160处维持小于最优特斯拉量的最小厚度(T^ide)的一个示例性公式
可以是
她tf 、 r她
、24.6 J 八45 j 等式2
可以选择所述磁通量收集器106的所述外直径以使将磁能引导到所述磁 体壳体202的效率最优化。在一个实施例中，所述^f兹通量收集器106的所述 外直径可以是所述第二^f兹体208的外侧直径的大约三倍。在另 一实施方式中， 当所述^f兹通量收集器106的所述外直径小于或等于所述第二》兹体208的所述 外直径的三倍时，为了维持小于所述最优量的特斯拉，例如2T，在所述外 直径处的所述磁通量收集器106的最小厚度(T。utside)可以是
一 ((3义M^)-湿)
， f胁rf , L 24.6
U湿J 145
等式3
其中，Fod是所述》兹通量收集器106的所述外直径。应当指出，因为等式3 被用来确定维持小于[ ]所期望的量的特斯拉的最小的可接收的值，如果所述 外直径(Fod)大于所述第二^f兹体208的所述直径的三倍，等式3将产生负 数，并且因此不提供有效的结果。基于同样的原因，当在所述直径点(p) 处的所述磁通量收集器106的所述直径(Fdp)被选择为大于所述第二磁体 208的所述直径的三倍时，等式1将类似地产生不是有效的结果的负数。
被形成为所述》兹通量收集器106的超过最优范围的一部分、例如所述^兹通量收集器106的额外的厚度和/或加长(extended)的外直径的任何材料对 于作为用于磁能的有效通道的所述磁通量106的性能来说不是有害的，但是 能增加材料成本、重量和大小。此外，包括更少材料的磁通量收集器106仍 将提供益处，但是提供的益处小于如果所述厚度和直径表面面积是至少在如 同等式l-3所确定的优化性能的最小量。更进一步地，取决于构成所述^P兹通 量收集器106的材料，等式1-3中的常数1.55可以改变。在等式1-3的实施 例中，所述;兹通量收集器106由1010钢制成。
这样，通过改变所述义兹通量收集器106的所述直径表面面积和/或厚度， 可以将所述磁通量收集器106的磁通量密度维持在低于预定的所期望的量。 在一个例子中，所述磁通量收集器106的厚度可以被选择为在大约lmm到 大约4mm之间的厚度范围内。
所述磁通量收集器106的厚度也可以是逐渐减小，在所述近端910附近 是最厚的并且朝着所述远端912逐渐地变得更薄，其与所述磁通量收集器 106内的朝着所述远端912的磁通量线的数量的减少相一致。在一个实施例 中，所述近端910可以大于1.2mm厚，例如2.4mm厚。在图9中，也示出 了其中一个孔512,如同在前面所讨论的那样。为了避免所述^兹能可以通过 其流动的所述磁通量收集器106内的材料量的过多地减少，所述孔512可以 远离所述近端910,间隔开一确定距离地被形成在所述石兹通量收集器106内。 如同前面所讨论的那样，如果形成所述》兹通量收集器106的材料的面积变得 少于某一量，那么所述磁通量密度可能增加为超过所预定阈值，例如2T。 因此，为了获得所述磁通量收集器106的表面面积更大和在所述^f兹通量收集 器106内流动的磁通量的更少的线的益处，孑L512可以被有利地远离所述近 端910地间隔开。
与在图9和10内所示出的^t通量线相比，在没有所述石兹通量收集器106 的情况下，所述第二磁体208的所述磁通量线的路径将是长得多并且在穿过 空气的传播要多得多。因为所述磁体的磁能穿过更多的空气传播，那么较少 的磁能可用于与所述音圈相互作用。这样，由于磁能较低，当与图9和10 的实施例相比时，需要来自所述电信号的更大的能量以在所述锥体304 (图 3)内产生类似量的移动。换句话说，使用^f兹通量收集器106可以减少驱动 所述扬声器所需要的功率量，以产生类似于不包括所述磁通量收集器106的 扬声器的量的可听见的声音。尽管已经描述了本发明的各种实施方式，对本领域普通技术人员而言显 然地，在本发明的范围内可以有更多的实施方式和应用。因此，本发明不是 限定性的，除非依据附属的权利要求和它们的等同描述。
权利要求
1.一种扬声器，包括多个磁体，所述多个磁体被配置在马达组件内以各自产生磁通量；磁体壳体，所述磁体壳体被配置成至少部分地围绕至少一个所述磁体，所述磁体壳体是导磁材料；和磁通量收集器，所述磁通量收集器与所述磁体壳体相连接并且远离所述磁体壳体向外延伸；其中所述磁通量收集器是导磁材料，被配置成接收至少一个所述磁体的磁通量并将其引导到形成在所述磁体壳体和所述马达组件之间的气隙。
2. 如权利要求1所述的扬声器，其中所述磁体壳体被布置为与所述扬声器的 中心轴线同心，并且所述-兹通量收集器^C布置为与所述^兹体壳体以及所述扬 声器的中心轴线同心。
3. 如权利要求1所述的扬声器，进一步包括支撑框架；锥体，所述锥体与所述支撑框架相连接；和音圈，所述音圈与所述锥体相连接并且^t布置为紧邻所述^t体；其中所述磁通量收集器的远端连接到所述支撑框架并且所述磁通量收集器的近端与所述-兹体壳体相连接，并且所述》兹通量收集器可作为结构构件以维持所述;兹体壳体相对于所述支撑框架的位置。
4. 如权利要求1所述的扬声器，其中所述磁通量收集器作为单个整体结构的 一部分与所述磁体壳体一体地形成。
5. 如权利要求1所述的扬声器，进一步包括支撑框架；锥体，所述锥体连接到所述支撑框架；音圈，所述音圈与所述锥体相连接并且被布置为紧邻所述磁体；和 支承圈，所述支承圈在内周边处与所述音圈相连接，并且在外周边处与 所述磁通量收集器相连接，所述磁通量收集器也与所述支撑框架相连接。
6. 如权利要求1所述的扬声器，其中所述多个磁体包括第一磁体和第二i兹 体，其中所述第一磁体至少部分地被所述磁体壳体围绕并且所述第二磁体在 所述f兹体壳体的外侧，并且其中所述第一》兹体的第一;兹通量通过所述》兹体壳 体而被引导到所述气隙，并且所述第二磁体的第二磁通量通过所述磁通量收 集器而被引导到所述气隙。
7. 如权利要求1所述的扬声器，其中所述磁通量收集器包括与支承圈相连接 的支承圈平台，所述支承圈与布置在所述气隙内的音圈相连接，其中所述支 承圏与所述支承圈平台刚性地相连接并且被构造成允许所述音圈沿着所述 扬声器的中心轴线轴向地往复移动，其中所述i兹通量收集器被布置为邻近所 述支承圈并且包括多个形成在所述磁通量收集器内的通风孔，当所述音圈往 复移动时所述通风孔可用于提供到所述支承圈的空气流。
8. 如权利要求1所述的扬声器，其中所述磁通量收集器包括多个导磁棒。
9. 一种扬声器，包括马达组件，所述马达组件包括第一》兹体和第二石兹体，所述第一石兹体和所 述第二磁体中的每个被配置成产生磁通量；/磁体壳体，所述;兹体壳体被配置成围绕所述第一;兹体的至少一部分并且 将所述第一磁体的第一磁通量引导到在所述磁体壳体和所述马达组件之间 形成的气隙中；支撑框架；和磁通量收集器，所述磁通量收集器连接在所述磁体壳体和所述支撑框架 之间，所述磁通量收集器被配置成接收所述第二磁体的第二磁通量并将所述 第二磁体的第二磁通量？ 1导通过所述磁体壳体到所述气隙。
10. 如权利要求9所述的扬声器，其中所述磁通量收集器包括形成中心孔的 内直径和形成所述》兹通量收集器的周边的外直径，所述内直径和所述外直径 与所述扬声器的中心轴线同心。
11. 如权利要求10所述的扬声器，其中所述磁通量收集器的所述外直径是所述第二f兹体的外直径的大约三倍。
12. 如权利要求9所述的扬声器，其中由所述磁通量收集器引导的所述第二 磁通量的磁通量密度大于或者等于大约1.0特斯拉并且小于或等于大约2.2 特斯拉。
13. 如权利要求9所述的扬声器，其中所述磁通量收集器的厚度在紧邻所述 磁体壳体的第 一厚度和远离所述磁体壳体地间隔开的第二厚度之间逐渐变 小，其中所述第一厚度大于所述第二厚度。
14. 如权利要求13所述的扬声器，其中所述磁通量收集器的所述厚度被配置 成在所述第一厚度和所述第二厚度之间以一定速率逐渐减小，所述速率将所 述磁通量收集器内的磁通量密度维持在低于预定量的通量密度。
15. —种被配置成接收并引导扬声器内的磁通量的磁通量收集器，所述扬声 器包括支撑框架，被配置成各自产生磁通量的第一磁体和第二磁体，以及被 配置成围绕所述第一磁体的至少一部分的磁体壳体，所述磁通量收集器包 括在内直径和外直径之间延伸的本体； 所述外直径被配置成与所述支撑框架相连接； 所述内直径被配置成与所述^兹体壳体相连接；并且 其中所述本体的厚度在所述内直径和所述外直径之间逐渐减小，使得所 述本体在所述内直径附近比在所述外直径附近更厚。
16. 如权利要求15所述的磁通量收集器，其中所述内直径形成孔，所述孔可 用以接收所述磁体壳体的至少一部分。
17. 如权利要求15所述的磁通量收集器，其中所述本体包括多个通风孔，所 述通风孔在所述内直径和所述外直径之间穿过所述本体。
18.如权利要求15所述的磁通量收集器，其中所述本体的厚度被配置成将所 述磁通量收集器在所述内直径和所述外直径之间的磁通量密度维持为大于 或等于大约1.0特斯拉并且小于或等于大约2.2特斯拉。
19.如权利要求15所述的磁通量收集器，其中所述本体的紧邻所述内直径的 最小厚度(Tinside)由下式决定<formula>formula see original document page 5</formula>其中，Mod是所述第二磁体的第二磁体外直径，SPod包括所述i兹体壳体的紧邻所述本体的所述内直径的壳体外侧直径，并且Me包括。磁能积，单位为兆高斯x奥斯特(MgO )。
20.如权利要求15所述的磁通量收集器，其中紧邻所述外直径的所述本体最 小厚度(T。utside)由下式决定((3;tMorf)-S/W)'<formula>formula see original document page 5</formula>其中，Mod是所述第二^f兹体的第二石兹体外直径，SPod包括所述》兹体壳体的紧邻所述本体外直径的壳体外直径，Me包括J兹能积，单位为兆高斯x奥斯特(MgO),且Fod包括所述本体的外直径。
21.如权利要求15所述的磁通量收集器，其中所述外直径包括大于大约 1.2mm的厚度，并且所述内直径包括小于或等于大约4mm的厚度。
22. —种组装扬声器的方法，包括以下步骤构造所述扬声器的第一组件，所述第一组件包括磁体壳体，所述磁体壳 体至少部分地围绕包括在马达组件内的多个;兹体中的至少 一个，所述》兹体可 用以各自产生》兹通量，所述第一组件也包括磁通量收集器，所述;兹体壳体和 所述;兹通量收集器各自被配置成接收所述;兹体的^兹通量并且将所述》兹体的 磁通量引导到形成在所述磁体壳体和所述马达组件之间的气隙；构造所述扬声器的第二组件，所述第二组件包括支撑框架和连接到所述支撑框架的锥体；和连接所述第 一组件和第二组件。
23. 如权利要求22所述的方法，进一步包括如下步骤用替换组件替换所述第二组件，所述替换组件包括替换支撑框架和连接 到所述替换支撑框架的替换锥体。
24. 如权利要求22所述的方法，其中连接所述第一组件和所述第二组件进一 步包括用螺紋紧固件将所述第一组件紧固到所述第二组件，将所述第一组件 焊接到所述第二组件，和用卡扣配合或摩擦配合将所述第 一组件紧固到所述 第二组件中的至少一个。
25. —种用扬声器产生声音的方法，包括用包括在马达组件内的第 一磁体产生第 一磁通量，其中所述第 一磁体至 少部分地被导石兹的义兹体壳体围绕；用包括在所述马达组件内的第二^f兹体产生第二;兹通量，其中所述第二》兹 体至少部分地位于所述磁体壳体的外面；用所述磁体壳体接收所述第 一磁通量；用磁通量收集器接收所述第二磁通量，所述磁通量收集器与所述磁体壳 体相连接，使得所述^f兹通量收集器远离所述磁体壳体延伸，所述磁通量收集 器是导^f兹的；和用所述磁通量收集器和所述磁体壳体将所述第一磁通量和所述第二磁 通量引导到形成在所述;兹体壳体和所述马达组件之间的气隙。
全文摘要
通过减少从声源到产生声音所需要的能量，扬声器结构表现出改进的效率。所述扬声器包括磁体壳体、至少两个磁体和磁通量收集器。所述磁通量收集器与所述磁体壳体相连接并且远离所述磁体壳体延伸。所述磁体产生的磁通量被所述磁通量收集器和所述磁体壳体接收并被引导到包括在所述扬声器内的气隙，以使得在所述气隙内的磁体的磁能的有效性最大化。
文档编号H04R9/02GK101663902SQ200880012961
公开日2010年3月3日 申请日期2008年2月20日 优先权日2007年2月22日
发明者埃里克·罗伊斯, 本尼·达诺维 申请人:哈曼国际工业有限公司