扬声器的制作方法

1.本实用新型涉及电声换能器技术领域，特别涉及一种扬声器。


背景技术：

2.扬声器是生活中常见的电子设备，现有的扬声器主要分为动铁式与动圈式扬声器。动铁式扬声器通过磁化簧片，使簧片在磁场中振动，并通过连接杆带动振膜震动来发声。由于动铁式扬声器如此的结构设置，使其簧片振动频率较高时，容易产生机械共振，导致其高频响应随着频率的升高逐渐变差。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提供一种扬声器，旨在提高扬声器的高频响应。
4.为实现上述目的，本实用新型提出的扬声器，包括：
5.导体；
6.导线圈，所述导线圈围绕在所述导体周围；
7.振膜，所述振膜能跟随所述导体振动；
8.磁体，所述磁体产生的磁场作用于所述导体；以及
9.壳体，所述导体、所述导线圈、所述振膜和所述磁体均安装于所述壳体上。
10.可选地，所述导体的材料为磁导率大于或等于102b/h、电阻率大于或等于10-4
ω
·
m的铁磁性合金材料。
11.可选地，所述导体有一根，所述导体的一端与所述振膜相连接，连接点在所述振膜的质心处。
12.可选地，所述导体有多根，多根所述导体均与所述振膜连接。
13.可选地，所述导线圈有多个，每个导线圈围绕在一个所述导体上。
14.可选地，所述导线圈有一个，且多根所述导体均穿设于所述导线圈。
15.可选地，所述扬声器还包括传动杠杆，所述导体通过所述传动杠杆，带动所述振膜振动，所述传动杠杆的等效支点距离所述导体与所述传动杠杆的连接点较距离所述传动杠杆与所述振膜的连接点近。
16.可选地，所述扬声器还包括导向件，所述导向件固定连接在所述壳体上，所述导向件用于限制所述导体的运动，使所述导体沿所述导体的长度方向活动。
17.可选地，所述导向件包括第一导向件与第二导向件，所述第一导向件套接在所述导体靠近所述磁体的一侧，所述第二导向件套接在所述导体远离所述磁体的一侧。
18.可选地，所述导向件包括：
19.限位圈，所述限位圈套接在所述导体上；以及
20.限位圈支架，连接所述限位圈与所述壳体。
21.可选地，所述导线圈直接固定于所述壳体上或所述导线圈通过固定件间接固定在所述壳体上。
22.本实用新型技术方案通过采用导体代替动铁式扬声器中簧片的作用，使扬声器发出高频的声音时，没有机械共振，以此提高扬声器的高频响应。由于导体刚性大，不管是横波还是纵波在其中传播的速度都极大，而在簧片上传播的横波速度则远小于导体中横波的传播速度，所以在长度相近的情况下，导体中的横波的本征频率远高于簧片中的横波的本征频率，因此导体更不易在扬声器发出高频的声音时产生机械共振。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
24.图1为本实用新型扬声器一实施例的剖面结构示意图；
25.图2为本实用新型扬声器另一实施例的剖面结构示意图；其中，图2a所示为实际传动杠杆，图2b所示为将实际传动杠杆替换为等效传动杠后的结构；
26.图3为本实用新型扬声器的一导体布局实施例的示意图；
27.图4为本实用新型扬声器的另一导体布局实施例的示意图；
28.图5为本实用新型扬声器的一导向件结构实施例的示意图；
29.图6为本实用新型扬声器的另一导向件结构实施例的示意图。
30.附图标号说明：
31.标号名称标号名称10导体70导向件20导线圈71第一导向件30振膜72第二导向件40磁体73限位圈50壳体74限位圈支架60等效传动杠杆75气压平衡口61等效传动杠杆支点76避让孔80实际传动杠杆81实际传动杠杆支点
32.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
35.另外，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解
为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
36.本实用新型提出一种扬声器。
37.参照图1，在本实用新型实施例中，该扬声器包括：
38.导体10；
39.导线圈20，导线圈20围绕在导体10周围；
40.振膜30，振膜30能跟随导体10振动；
41.磁体40，磁体40产生的磁场作用于导体10；以及
42.壳体50，导体10、导线圈20、振膜30和磁体40均安装于壳体50上。
43.传统的动圈式扬声器，通过音圈驱动振膜振动，音圈即是一载流线圈，其在磁场中受力大小与其尺寸有关。在音圈中每一段导线与作用在其上的磁场强度关系都相同，且音圈上的电流恒定时，音圈越大，受到的合力越大(合力不为零的情况下)。所以传统的动圈式扬声器不能做太小，因为太小后，音圈没有足够的驱动力驱动振膜振动。但同时，若将音圈做得太大，因为音圈是直接固定在振膜上的，所以振膜也需要做大，于是总体质量就会增加，总的惯性也就增加了。由于扬声器需要发出不同的声音，因此音圈与振膜的振动状态随时改变，若惯性过大则会导致扬声器响应变差。
44.传统的动铁式扬声器通过磁化簧片，使簧片能在磁场中振动，以此带动振膜振动。一方面，簧片作为片状的结构，使沿其长度方向传播振动方向垂直其平面的横波速度较慢，因此该方向上横波的本征频率较低，使扬声器在播放高频声音时容易产生机械共振，导致失真；另一方面，动铁式扬声器因结构复杂，所以对加工精度要求很高，生产成本较高。
45.本实用新型如图1所示的实施例，通过在导线圈20上加载电信号，使导线圈20中的导体10磁化后，在磁体40产生的磁场中受力振动。通常地，导体10的材料采用高磁导率且高电阻率的材料，例如但不限于采用为磁导率大于或等于102b/h、电阻率大于或等于10-4
ω
·
m的铁磁性合金材料(例如硅钢、钕铁硼、铁氧体、钐钴、铝镍钴、铁铬钴等)；在高磁导率下，只需要一个很小的激励磁场，即可使导体10产生一个远高于激励磁场的感应磁场，而在高电阻率下，能避免工作过程中导体10的发热量过高，从而避免导体10出现高温现象。传统动圈式扬声器的音圈受到的力仅来自于音圈产生的磁场(与本方案实施例中导线圈20产生的磁场相仿)对磁体40的作用力的反作用力，而本技术方案实施例的导体10受到的力为导体10感应磁场对磁体40的作用力的反作用力。因此在相同的磁体40与激励磁场的情况下，导体10所受到的力是远大于音圈所受到的力的。所以本技术方案实施例可以做到比传统的动圈式扬声器更小的体积而不损失振膜30的驱动力。同时，若将本技术方案实施例做得比较大，也会因为驱动力更大，而可以降低更多惯性带来的影响，更利于保证扬声器的响应。
46.本实用新型如图1所示的实施例使用导体10作为振动源，垂直于导体10长度的任意方向上的刚性都能够获得保证，所以在导体10上传播的横波或纵波速度均较快，使得导体10任意方向上的本征频率均较簧片结构中，“沿其长度方向传播振动方向垂直其平面的横波”的本征频率大，所以本技术方案实施例播放高频声音时，更不易产生机械共振，高频
响应更好。另外，本技术方案实施例的结构更接近传统动圈式扬声器，所以结构简单，对加工精度要求较传统动铁式扬声器小，生产成本较低。
47.参照图1，可选地，导体10有一根，导体10的一端与振膜30相连接，连接点在振膜30的质心处。根据力学原理，任何作用于一个物体的力可以分解为一个过该物体质心的作用力与一个力偶，分解后的力的大小与原力大小相同方向相同；分解后的力偶为原力相对于质心的力偶。所以若一个力作用在物体上，若该力不过该物体的质心，则会对该物体产生转动效应。导体10与振膜30连接于振膜30的质心处，可以使导体10对振膜30的作用力均过振膜30质心，使振膜30在振动过程中不会有转动的趋势。这样的设置可以让尽可能多的能量用于使振膜30振动，进而带动空气振动产生声音，而不用浪费一部分能量使振膜30转动。
48.参照图3和图4，可选地，导体10有多根，多根导体10均与振膜30连接。当需要将本实用新型实施例做成大型扬声器时，如图3所示的只有一根导体10的设置可能无法带动整个振膜30充分震动，另外，一根导体10对于较大的振膜30驱动力也是有限的。此时可以如图4所示的设置多根导体10。每根导体10在相同的磁场磁化下都有相同的驱动力，所以导体10越多，驱动力越大。并且多根导体10并不分布于中心，而是分散分布，可以使驱动力直接作用于振膜30多处，使振膜30充分振动。导体10的条数不是按照图4所示的仅限于四条，而是可以根据需要，增加或减少条数。同时，多条导体10的在如图3和图4所示的俯视图中，导体10总体的几何中心可与振膜30的质心重合，达到避免振膜30转动的效果。
49.可选地，导线圈有多个，每个导线圈围绕在一个导体上。如此设置后，导线圈内的磁场分布体积最小。磁场中是有能量的，根据电磁学理论，该能量密度大小为磁感应强度矢量与磁场强度矢量的标量积的二分之一。而能量的大小为该能量密度对磁场分布空间的积分。所以导线圈对导体产生相同的激励磁场时，激励磁场分布越大，则导线圈所需要输入的能量就越多，所需功率就越大。使一个导线圈围绕一根导体，可以使激励磁场分布空间最小化，以降低本技术方案实施例所需的能量。
50.参照图4，可选地，导线圈20有一个，且多根所述导体10均穿设于所述导线圈20。当有多个导体10时，多个导体10应同时被同样的驱动力驱动，否则会导致不同的波在振膜30上相互干涉引发失真。当导体10均匀分布与导线圈20中时，每一个导体10天然地会受到相同的激励磁场，所以会产生相同的感应磁场，最后也会受到一个相同的驱动力。这样使导体10的同步性更好，不容易产生失真。
51.参考图2，进一步地，所述扬声器还包括传动杠杆，导体10通过传动杠杆，带动振膜30振动，传动杠杆的等效支点距离导体10与传动杠杆的连接点较距离传动杠杆与振膜30的连接点近。所谓等效支点，是指将实际传动杠杆80与导体10以及振膜30连接的两端用一直杠杆连接，该直杠杆为等效杠杆(如图2a所示为实际传动杠杆80，如图2b所示为将实际传动杠杆80替换为等效传动杠60后的结构)，等效支点是等效杠杆上的支点，等效支点应满足如下的几何条件：在实际杠杆作用时，导体10有一大小为d1的位移，引起振膜30与实际杠杆连接点有一大小为d2的位移，那么当等效杠杆作用时，导体10有相同大小为d1的位移，振膜30与等效杠杆连接点就会有一大小为d2的位移。扬声器作为电声换能装置，本质是将电能转化为声能。扬声器的输入能量是输入电流与输入电压的积对时间的积分。当输入信号不变时，单位时间内输入扬声器的能量是一定的，该能量不可避免地因为电阻而有一部分转化成热能耗散掉，但大部分能量用于供导体10与振膜30的振动。振动物体的能量本质上是动
能，动能与物体质量和运动速度有关，易得，对于导体10与振膜30，振动频率越高，振动幅度越大，其在一个振动周期内的最大速度就越大。平均动能为瞬时动能对时间的积分再对时间取平均值，易得，对于同样的振动形式，一个振动周期内的最大速度越大，平均动能就越大。对于扬声器，除了空气振动所需的能量，其余的机械振动所需的能量均是浪费的。但对于扬声器，其需要发出不同频率的声音，所以不能通过降低导体10与振膜30的振动频率来减少扬声器浪费的能量。导体10为了获得驱动力也不可能无下限地做轻以减少浪费的能量。因此只能通过降低导体10的振动幅度来减少扬声器浪费的能量。但是根据线性弹性波的传播特点，线性弹性波的平均能流密度完全取决于线性弹性波的振幅，因此为了使更多的电能转化为声能，应该让导体10的振幅尽量小，振膜30的振幅尽量大。如图2a所示，设置了一个实际传动杠杆80，其实际传动杠杆支点81，有一如图2b所示的等效传动杠杆支点61，等效传动杠杆支点61相比于其与振膜30的连接点，更靠近其与导体10的连接点，所以从几何上看，等效传动杠60可以使导体10一个小位移，即可带来振膜30的一个大位移，通过等效传动杠杆支点61的定义，可以得出，实际传动杠杆80的设置可以达到使导体10振幅尽量小，振膜30振幅尽量大的功能。
52.参考图1、图5和图6，进一步地，所述扬声器还包括导向件70，导向件70固定连接在壳体50上，导向件70用于限制导体10的运动，使导体10沿导体10的长度方向活动。导体10直接连接在振膜30或传动杠杆上，增设导向件70使其运动更加稳定，避免其不沿其长度方向运动而导致扬声器内部结构损坏。导向件70可是一块具有一定厚度的板，边缘固定在壳体50上，中间挖有让位孔，让位孔套接在导体10上，通过板的厚度，阻止导体10的转动。导向件70也可以是一个支架，支架一端连接在壳体50上，另一端连接具有一定厚度的环，环套接在导体10上，通过环的厚度阻止导体10的转动。
53.参照图1、图5和图6，可选地，导向件70分两件，分别为第一导向件71与第二导向件72，第一导向件71套接在导体10靠近磁体40的一侧，第二导向件72套接在导体10远离磁体40的一侧，也即处于第一导向件71的对侧。如前所述，根据力学原理，任何作用于一个物体的力可以分解为一个过该物体质心的作用力与一个力偶，分解后的力的大小与原力大小相同方向相同；分解后的力偶为原力相对于质心的力偶。那么如果大小相同的力作用在一个物体上时，距离其质心越远，分解后的力偶越大，转动效果越强。但反之，若限位点距离质心越远，阻碍物体转动的效果就越强，所以导向件70分两件，均设置于靠近导体10的两侧，这样使限位点更多的远离导体10质心，限位效果更好。但同时导向件70不设置在导体10的端部，因为导体10在其长度方向上有运动，若导向件70设置在导体10端部，会导致导体10振动时，会脱离导向件70，使导向件70失去作用。
54.参照图1、图5和图6，可选地，导向件70包括：
55.限位圈73，限位圈73套接在导体10上；以及
56.限位圈支架74，连接限位圈73与壳体50，保持限位圈73与壳体50的相对位置不变。
57.如图5所示，由于扬声器带动振膜30振动时，气压会有变化，所以不能让振膜30、壳体50和导向件70围合成密闭空间。所以采用框架结构，最大程度使振膜30、壳体50和导向件70不能围合成密闭空间。但同时也可以采用图6所示的盘装结构，但是需要在盘上挖取气压平衡口75与避让孔76，气压平衡口75使振膜30、壳体50和导向件70不能围合成密闭空间，避让孔76套接在导体10上，起到导向的作用。
58.可选地，导线圈直接固定于壳体上或导线圈通过固定件间接固定在壳体上。由于导线圈在扬声器发声过程中是静止的，所以它可以直接固定在壳体上。但在有多个导线圈分别围绕在多个导体上时，多个导线圈要尽量贴紧导体，所以不能直接固定在壳体上，此时可以为导线圈独立设计固定支架，支架一端固定在壳体上，另一端固定在导线圈上，起到固定导线圈的作用。也可以使第一导向件与第二导向件从两侧夹紧导线圈，由于第一导向件与第二导向件本身就是固定在壳体上的，导线圈与第一导向件或第二导向件的相对位置固定后即间接固定在了壳体上。
59.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。