動磁式揚聲器的製作方法

2024-03-25 12:18:05

本發明涉及電聲產品技術領域，特別涉及一種能夠實現揚聲器與線性振動馬達功能的動磁式揚聲器。

背景技術：

揚聲器是可攜式電子設備的重要聲學部件，用於完成電信號與聲音信號之間的轉換，是一種能量轉換器件；線性振動馬達是馬達中的一種，也是可攜式電子設備的一個重要部件，用於實現振動提醒的功能。目前用於可攜式電子設備中的揚聲器多為動圈式揚聲器，動圈式揚聲器由於其原理的問題高頻瞬態響應較差，高頻性能低，難以滿足現在Hi-Fi(高保真)設備的性能要求。同時隨著可攜式電子設備體積的不斷小巧化，通常會將揚聲器與振動馬達封裝到一個殼體內，形成二合一的產品，以減少佔用空間，但是使用動圈式揚聲器製作二合一產品時只能做Z向馬達，即振動馬達的振動方向為豎向，這樣會使得產品的厚度較大，不能夠滿足超薄型可攜式電子設備的要求。

技術實現要素：

針對以上缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種動磁式揚聲器，此動磁式揚聲器高頻瞬態響應好，同時能夠實現線性振動馬達的功能，且厚度小，佔用空間小。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種動磁式揚聲器，包括殼體，所述殼體內收容有振膜以及與所述振膜平行設置的振子；所述振子包括音圈；所述振膜靠近所述振子的一側固定有驅動磁鐵，所述音圈通電後形成電磁鐵，與所述驅動磁鐵產生相互作用力驅動所述振膜振動發聲；所述振膜靠近所述振子的一側還固定有馬達磁鐵；所述音圈固定於盆架上，所述盆架的兩端分別固定有彈性支撐件；所述彈性支撐件具有沿水平方向的彈性形變空間；所述馬達磁鐵的磁感線切割所述音圈，推動所述振子沿水平方向振動。

其中，所述驅動磁鐵設有兩塊，所述馬達磁鐵位於兩所述驅動磁鐵之間；所述音圈設有兩個，分別與兩所述驅動磁鐵相對應設置；兩所述驅動磁鐵的磁化方向相反，兩所述音圈的通電電流方向相反。

其中，所述振子還包括設置在兩所述音圈之間與所述馬達磁鐵相對設置的對磁磁鐵，所述對磁磁鐵的磁化方向為豎向，且所述對磁磁鐵的磁化方向與所述馬達磁鐵的磁化方向相反。

其中，所述振膜包括位於邊緣的折環及固定在所述折環中部的振動板，所述驅動磁鐵和所述馬達磁鐵均固定在所述振動板上。

其中，兩所述音圈相遠離的一側各罩設有一導磁部件，兩所述導磁部件結構相同且相對設置，所述導磁部件的結構與所述音圈的結構相適配。

其中，兩所述音圈的中心各設置有一塊銜鐵，兩所述銜鐵分別與兩所述驅動磁鐵相對設置，所述銜鐵根據通過所述音圈的電流方向的變化而改變自身的磁化方向；所述銜鐵與所述音圈共同形成所述電磁鐵。

其中，所述音圈、所述銜鐵和所述對磁磁鐵均固定在所述盆架上，共同構成所述振子。

其中，所述殼體包括上下結合在一起的前蓋和外殼；所述振膜固定於所述前蓋上，所述前蓋的中部設有出聲孔；所述振子通過所述彈性支撐件安裝在所述外殼上。

其中，所述外殼的底部向所述外殼的兩端各伸出一固定部，用於電連接所述音圈與外部電路的FPCB的一端貼合在所述固定部上，所述FPCB位於所述外殼外側的部位貼合在所述固定部上。

其中，所述振膜的邊緣部的上側固定有墊環，所述墊環固定在所述前蓋頂部的內側。

其中，兩所述彈性支撐件結構相同且相對於所述振子的對角線對稱設置；所述彈性支撐件包括一端連接為一體的兩條彈性臂，所述彈性臂由扁平結構的線材製成，且所述線材在豎向上的寬度均大於其在橫向上的寬度；兩條所述彈性臂未相連接的一端分別與位於所述振子的橫向中心線同側的所述盆架和所述外殼固定連接。

其中，所述盆架包括矩形板狀的底部，所述盆架底部的四個角部各設有一與所述盆架底部相垂直的安裝部，所述彈性臂的端部貼合固定在所述安裝部上。

採用了上述技術方案後，本發明的有益效果是：

由於本發明動磁式揚聲器包括殼體，殼體內收容有振膜和振子，振子包括音圈；振膜靠近振子的一側固定有驅動磁鐵和馬達磁鐵；音圈通電形成電磁鐵，與驅動磁鐵產生相互作用力驅動振膜發聲；音圈固定在盆架上，盆架的兩端分別固定有彈性支撐件；彈性支撐件具有沿水平方向的彈性形變空間；馬達磁鐵的磁感線切割音圈，推動振子沿水平方向振動。本發明的揚聲器為動磁式揚聲器，當音圈通過交變的音頻電流時，音圈會形成電磁鐵並與驅動磁鐵相互作用，由於音圈在豎直方向上是固定的，因此驅動磁鐵會上下振動，振膜隨著驅動磁鐵一同上下振動，從而策動空氣發聲，實現揚聲器的功能，將原有音圈切割磁感線產生的安培力變成了電磁鐵與永磁鐵之間的相互作用力，從原理上改善了動圈式揚聲器高頻瞬態響應不佳的情況，提升了高頻性能；當音圈通過交變的馬達電流時，馬達磁鐵的磁感線切割通電的音圈，音圈受到洛倫茲力的作用而產生X向的運動，從而實現振子的水平方向振動，即實現了馬達的振動功能。可見，本發明動磁式揚聲器高頻瞬態響應好，能夠滿足高保真設備的聲學性能要求，同時能夠實現線性振動馬達的功能，且厚度小，佔用的空間小。

由於驅動磁鐵設有兩塊，馬達磁鐵位於兩驅動磁鐵之間；音圈設有兩個，分別與兩驅動磁鐵相對應設置；兩驅動磁鐵的磁化方向相反，兩音圈的通電電流方向相反。設置兩塊驅動磁鐵和兩個音圈，可使得振膜受力更均勻，提高了振膜的振動穩定性和平衡性，防止振膜偏振。

由于振子還包括設置在兩音圈之間與馬達磁鐵相對設置的對磁磁鐵，對磁磁鐵的磁化方向為豎向，且對磁磁鐵的磁化方向與馬達磁鐵的磁化方向相反。對磁磁鐵能夠將馬達磁鐵的磁感線向兩側偏移，使其更多的通過兩個音圈，提升了振動馬達的工作效率，同時對磁磁鐵與馬達磁鐵相互排斥，能夠有效的防止驅動磁鐵與振子相吸附，起到了平衡振膜振動位置和振動空間的作用，提高了產品的穩定性和可靠性。

由於兩音圈的中心各設置有一塊銜鐵，兩銜鐵分別與兩驅動磁鐵相對設置，銜鐵根據通過音圈的電流方向的變化而改變自身的磁化方向。音圈通電時能夠將銜鐵磁化，音圈與銜鐵共同構成電磁鐵，增加了音圈產生的磁場強度，增強了與驅動磁鐵之間的作用力，能夠提高揚聲器的靈敏度。

由於兩音圈相遠離的一側各罩設有一導磁部件，導磁部件能夠將音圈產生的磁場向內聚攏，減少漏磁，能夠有效的提高磁場強度，能夠進一步的提高揚聲器的靈敏度。

由於兩彈性支撐件結構相同且相對于振子的對角線對稱設置；彈性支撐件包括一端連接為一體的兩條彈性臂，彈性臂由扁平結構的線材製成，且線材在豎向上的寬度均大於其在橫向上的寬度，此種結構的彈性支撐件佔用的振動空間小，且能夠增加彈性支撐件在豎向上的強度，可以更好的承擔振子的重量，提高振子振動的穩定性和平衡性，能夠防止振子在振動時發生偏振及產生噪音。

綜上所述，本發明動磁式揚聲器解決了現有技術中揚聲器和馬達二合一產品高頻瞬態響應差，厚度大等技術問題，本發明動磁式揚聲器的高頻瞬態響應好，同時厚度小，性能高，穩定性和可靠性高，能夠滿足高保真設備的性能要求。

附圖說明

圖1是本發明動磁式揚聲器的分解結構示意圖；

圖2是本發明動磁式揚聲器的剖視結構示意圖；

圖3是本發明動磁式揚聲器的揚聲器工作原理示意圖；

圖4是本發明動磁式揚聲器的馬達工作原理示意圖；

圖中：10、外殼，100、固定部，102、避讓孔，12、前蓋，120、出聲孔，20、振動板，22、折環，24、驅動磁鐵，26、馬達磁鐵，28、墊環，30、盆架，300、安裝部，32、導磁部件，34、音圈，36、銜鐵，38、對磁磁鐵，39、彈性支撐件，40、FPCB，50～58、箭頭，60～68、箭頭。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，進一步闡述本發明。

本說明書中涉及到的方位上均指發聲單元所處的方位，方位下均指振子所處的方位。本說明書中涉及到的內側指靠近動磁式揚聲器中心的一側，外側指遠離動磁式揚聲器中心的一側，本說明書中所涉及的X向是指水平方向，Z向是指豎直方向。

如圖1和圖2共同所示，一種動磁式揚聲器，為長方體結構，包括殼體及收容在殼體內的振膜和振子，振膜與振子平行設置。殼體包括上下結合在一起的前蓋12和外殼10，前蓋12為下端敞口的盒狀結構，外殼10為上端敞口的盒狀結構，前蓋12的敞口端扣合在外殼10的敞口端上。振膜水平固定安裝在前蓋12上，前蓋12的中部設有出聲孔120；振子通過兩彈性支撐件39懸置在前蓋12和外殼10圍成的空間內，兩彈性支撐件39與外殼10固定連接。

如圖1和圖2共同所示，振膜靠近振子的一側的中部固定有驅動磁鐵24和馬達磁鐵26，驅動磁鐵24和馬達磁鐵26的磁化方向均為豎向。本實施方式中振膜包括位於邊緣的折環22及固定在折環22中部的振動板20，驅動磁鐵24和馬達磁鐵26均固定在振動板20上，折環22的邊緣部的上側固定有墊環28，墊環28固定在前蓋12頂部的內側，從而將發聲單元固定在前蓋12上。振子包括音圈34，音圈34為扁平結構，水平固定在一盆架30上，兩彈性支撐件39分別固定連接在盆架30的兩端，彈性支撐件39的一端與盆架30固定連接，彈性支撐件39的另一端與外殼10固定連接，從而將振子懸置在前蓋12和外殼10圍成的空間內。音圈34通電後形成電磁鐵，與驅動磁鐵產生相互作用力驅動振膜振動發聲，馬達磁鐵26的磁感線切割音圈34，推動振子沿水平方向振動。

如圖1和圖2共同所示，本實施方式優選驅動磁鐵24設有兩塊，馬達磁鐵26位於兩驅動磁鐵24之間，同時音圈34也設有兩個，分別與兩個驅動磁鐵24相對應設置，兩驅動磁鐵24的磁化方向相反，兩音圈34的通電電流方向也相反，如圖3所示。兩驅動磁鐵24分別與兩音圈34的中心相對應，馬達磁鐵26同時與兩音圈34相靠近的一側相對應。

如圖1和圖2共同所示，本實施方式進一步的優選兩音圈34的中心位置各設有一塊銜鐵36，兩塊銜鐵36分別與兩塊驅動磁鐵24相對設置，兩銜鐵36分別根據通過相應音圈34的電流方向的變化而改變自身的磁化方向，兩銜鐵36分別與相應的音圈34構成了兩塊電磁鐵。兩音圈34相遠離的一側各罩設有一導磁部件32，兩導磁部件32結構相同且相對設置。導磁部件32的結構與音圈34位於中心線一側的結構相適配，即導磁部件32與半個音圈34的結構相適配，其僅罩設住音圈34的一半側表面和一半上表面，能夠將磁場向中心聚攏，減少漏磁。

如圖1和圖2共同所示，本實施方式進一步的優選振子還包括設置在兩音圈34之間的對磁磁鐵38，對磁磁鐵38也固定在盆架30上，對磁磁鐵38的磁化方向也為豎向，且對磁磁鐵38的磁化方向與馬達磁鐵26的磁化方向相反，如圖4所示。馬達磁鐵26在振子振動方向上的尺寸大於對磁磁鐵38在振子振動方向上的尺寸，且對磁磁鐵38與馬達磁鐵26的中心位置相對應。

如圖1和圖2共同所示，盆架30包括矩形的底部，底部的四個角部各設有一與底部相垂直且向上延伸的安裝部300。兩音圈34、兩銜鐵36和對磁磁鐵38均固定在盆架30的底部上，共同構成振子，彈性支撐件39的端部固定在安裝部300上。

如圖1和圖2共同所示，兩彈性支撐件39結構相同。彈性支撐件39包括兩條彈性臂，兩條彈性臂均由扁平結構的線材製成，且線材在豎向上的寬度均大於其在橫向上的寬度，兩條彈性臂位於同側的端部連接為一體，且兩條彈性臂之間夾有一定角度，本實施方式優選該角度為銳角，兩條彈性臂未相連接的端部分別與盆架30的安裝部300和外殼10固定連接，且與盆架30和外殼10之間的連接點均位于振子振動方向上的中心線的同側。兩彈性支撐件39相對于振子的對角線對稱設置，即兩個彈性支撐件39分別與位於盆架30底部的同一對角線上的兩個安裝部300貼合固定連接在一起。

如圖1和圖2共同所示，外殼10的底部向外殼10的兩端各伸出一固定部100，位於該兩端的外殼側壁的下端各設有一水平延伸的避讓孔102，用於分別電連接兩音圈34與外部電路的兩FPCB(柔性印刷線路板)40分別從兩避讓孔102處穿過，FPCB40與音圈34電連接的一端貼合固定在位於側壁內側的外殼底部上，FPCB40位於外殼10外側的部位(與外部電路電連接的一端)貼合固定在固定部100上。

如圖3和圖4共同所示，本發明動磁式揚聲器的工作原理如下：

圖3所示的為揚聲器的工作原理，發聲單元的振動方向為豎直方向，圖示中⊙和代表音圈34內的電流方向，⊙表示電流方向垂直於紙面向外，表示電流方向垂直於紙面向內。設定位於左側的驅動磁鐵24的上端為S極，下端為N極，位於右側的驅動磁鐵24的上端為N極，下端為S極。兩個音圈34的電流方向如圖所示，根據右手定則，此時位於左側的音圈34產生的是向上的磁場，如箭頭52所示，則位於該音圈34中心的銜鐵36的上端為N極，與位於左側的驅動磁鐵24相排斥，位於左側的驅動磁鐵24的運動方向向上，如箭頭56所示；此時位於右側的音圈34產生向下的磁場，如箭頭50所示，則位於該音圈34中心的銜鐵36的上端為S極，與位於右側的驅動磁鐵24相排斥，位於右側的驅動磁鐵24也向上運動，如箭頭54所示，從而振膜向上運動，如箭頭58所示。當兩音圈34內通過的電流換向時，振膜將向下運動，從而實現振動發聲。

圖4所示的為馬達的工作原理，振子的振動方向為水平方向，設定馬達磁鐵26的上端為S極，下端為N極，則對磁磁鐵38的上端為N極，下端為S極，馬達磁鐵26與對磁磁鐵38的磁場方向分別如箭頭62和60所示，對磁磁鐵38將馬達磁鐵26的磁感線分向兩側，更多的穿過兩音圈34，如箭頭64和66所示，根據左手定則，此時位於左側的音圈34受到的洛倫茲力可分解為向左和向上的兩個力，位於右側的音圈34受到的洛倫茲力可分解為向左和向下的兩個力，其中向上和向下的兩個力相互抵消，則整個振子會向左運動，如箭頭68所示。即便向上和向下的兩力不等，不能完全抵消，則振子在彈性支撐件39的固定下也不會在豎直方向上發生位移，只能夠在水平方向上發生位移。當兩音圈34內通過的電流換向時，振子將向右運動，從而實現線性的水平方向的振動。

由於揚聲器與振動馬達的F0(諧振頻率)相差較大，在工作的過程中，可以通過調整音圈的輸入電流信號控制產品工作在揚聲器模式還是振動馬達模式，甚至是揚聲器與振動馬達同時工作，這樣將揚聲器與振動馬達組合在一起，在維持性能不變的情況下大大提高了可攜式電子產品的空間利用率。

本發明不局限於上述具體的實施方式，本領域的普通技術人員從上述構思出發，不經過創造性的勞動，所做出的種種變換，均落在本發明的保護範圍之內。