內外雙磁中空磁芯式揚聲器的製作方法

2023-09-23 02:50:55 1

專利名稱：內外雙磁中空磁芯式揚聲器的製作方法
因電話機免提功能的方便、目前產銷廠商產銷的電話機基本上都帶免提功能，同時、為保密等不同需要又必需保留髮聲元器件即聽筒。傳統的免提功能主要是靠加裝發聲元器件揚聲器和相應的功率驅動放大器來實現，這就不可避免地增加了揚聲器及其重量和其所佔的面積與體積，同樣也不可避免地使整機體積、重量、可靠性(事實與經驗都反覆證明在其它條件相同的前提下、故障率往往總是與元器件數量的多寡成高度正相關)與設計及製造成本和難度相應增加，尤其是面對越來越小型化、超薄化、超輕化的發展與消費市場需求總趨勢，則更顯示出其市場競爭能力高低等至關重要性。聽筒相對於揚聲器而言一般都是阻抗很高、功率很小的發聲元器件，因此其很難代替揚聲器及其功能，且因阻抗高用線細而使其線圈的直流電阻很大、加上因高阻抗使輸出功率很低，這些因素加在一起使其耗能及發熱也就必然同樣很大，故其能量利用效率很低，尤其是對於廣泛使用、數量極其龐大的行動電話及其它聲訊設備而言，能量利用效率低就意味著必須加大發射和接收功率，這就不可避免地增加電磁輻射量、特別是對人體危害更大的電磁輻射強度；有一種廣為流傳和使用的所謂用耳(塞)機代替近身的聽筒來達到減小移動聲訊設備包括行動電話即手機在內的輻射量和強度及其對人體的危害程度，其實不然，這種做法只會加強而非削弱對人體及周邊環境的電磁汙染與危害，因為連接耳機的電線和耳機音圈繞組的電阻與它們之間、包括與本機之間的分布電容(量)之間互相組成了一個和/或多個新的相當於阻容耦和與感應式的電磁波中繼發射與接收器，即此時耳機及其聯線充當了加強傳播電磁輻射的天線、且比機載天線要長得多、鋪設的範圍也廣得多，這些因素的疊加就大大加強了電磁輻射的範圍和強度，危害自然就比近身耳機更大更廣；還有一種同樣廣為流傳和使用、甚至比增加耳機更廣泛的就是增加所謂的防輻射貼膜來達到削弱行動電話等聲訊設備的電磁輻射與危害目的，其實這也是一種難以真正能實現的錯誤傾向，因為許多權威檢測事實證明絕大多數所謂的防輻射貼膜或其它所謂的保護膜基本都不具備防輻射能力、很少甚至根本不能減輕任何輻射及其能量，退一步說、即便真能有效減輕輻射與危害、也是以犧牲發射和接收信號強度為代價的，因為能減輕輻射強度的手段無非主要是屏蔽電磁波，這就必然導致以加大發射和接收功率為代價來抵消保護膜對電磁波的屏蔽，不禁更加耗能、且因電磁輻射量和強度的增加也會正相關地增加對人體的電磁輻射量和強度即危害程度，還因功率的增加而使電池壽命大幅縮短、每次充電後使用的時間也大幅縮短，即便以提高方向性(無線電波方向性很強)來減少發射與接收功率以減少電磁危害與汙染和電池消耗，但這就使得無線聲訊設備方向性極強，通話質量如聲音忽大忽小、模糊不清、斷斷續續甚至通話故障如反覆斷線等使工作可靠性和其它性能大為降低，解決辦法仍然是加大功率，所以其危害結果基本相同，且這些因素還都會嚴重影響產品市場競爭能力和嚴重增加因電池報廢加快等而產生的環境汙染和使用成本的增加(手機電池一般都較貴，至少數十甚至上百元人民幣)；增加揚聲器因能相對於聽筒而言的遠距離無線接聽故能有效減小對人體貼身及周邊環境的電磁輻射與危害，但又有前述的諸如增加元器件及其體積、面積、重量、成本等不足問題。顯然，如能將聽筒的保密性和揚聲器的低輻射危害性結合在一起的創新發聲元器件及配以創新可(易)控驅動功放電路，則其不僅能有效克服上述現有技術和產品的系列缺點，且其系列重大優點尤以都必將最終體現於市場競爭力即市場份額等優勢都是顯而易見的。
本發明就是為解決現有技術和產品的系列問題而設計的出於一個總的發明目的的內外雙磁中空磁芯式揚聲器，現將原理、方案和主要優點繼續介紹如後。本發明以其直接利用聽筒及其所擁有的位置、體積、面積、重量，並革除定圈及振動膜片和鐵芯、分別改以直接發聲的振動膜片一體化但線圈圈數很少即動圈和強磁永磁合金代替，以改變聽筒靠線徑極細圈數很多而電阻較大、耗能及產熱均較多的定圈先產生電磁場並磁化鐵芯、再由磁化後的鐵芯產生的吸、推力來吸、放振動膜片間接發聲的工作原理與模式；因動圈運動空間大且一體化失真小而音質更加逼真和靈敏度更高、圈數少而易增大線徑故電阻能耗及發熱更小，但其卻能承受和輸出很大音頻功率，不僅解決了聽筒及其定圈諸如功率小、能耗高、聲音易失真尤其是聲音較大時因振動膜運動空間極其有限而引起的嚴重失真甚至嘶啞難聽的嚴重雜音等所有難題，還因採用強磁永磁合金及其具有的超強磁性和同樣強大的磁保留能力而只需要很少磁性材料就可獲得強大永久磁力，使本發明產品可以極其容易地做得很小、很輕、很薄但其音質、功率和靈敏度卻很優異，從而解決了現有產品亟待解決的小型、超薄、超輕、大功率和高音質、高靈敏度等系列難題，全面圓滿實現了出於一個總的發明構思的本發明及發明目的。
附圖
及工作原理和優點說明對照附圖Y為揚聲器；V為Y的磁體；Q1和Q2為Y的兩個彼此獨立的動(音)圈，其中Q1為內型動圈(簡稱內圈，Q2相似簡稱)，B為加固Q1而特別設計的底板層，Q2為外圈；X為中空磁芯、分別為Q1和Q2的內磁極；Z為Y的振動膜即發聲體；P為Z的固定支架兼Q1、Q2磁極即外磁極；Q1線圈M的雙組繞組分別為FF』和GG』；Q2的線圈N的雙組繞組分別為HH』和II』。
對照附圖進一步介紹結構、功用及創新優點揚聲器Y因採用永磁性強磁材料，所以其磁體V做得很薄、磁芯X也做成中空式，這就大大減輕了重量和體積；另外，因磁芯為內和外二組磁級且為中空式、故可任意選用內或外磁芯層及其對應的空間用作安放動圈Q1和Q2及其的活動空間，尤其是兼用時可因同時置放二個音圈而二次利用永久磁力提高輸出功率和二個音圈及其在振動膜上的對應位置的不同而利於音量與音質調控，還可進一步利用內、外型動圈的內部空間將內型動圈的兩個繞組都製作在動圈的內壁上和將外型動圈在內、外壁上各布一個繞組(這樣設計同時還有系列其它優點、見後述)，這就又省去了動圈及其活動本應另佔的很多空間而使揚聲器更加小型化；再者，本發明動圈繞組即線圈一改傳統單線單繞單組串聯為雙線同向間繞雙組且既能單用又可串聯或並聯等多種用法與用途的獨立繞組即獨立線圈，使每組線圈的內、外徑及重量和有效(即產生和切割磁力線)線長與出力大小及均勻度和電阻(包括直流電阻和交流阻抗)等與音量和增加輸出功率並減小失真即提高音質(見後述)密切相關的系列重要指標與數據都同時做到高度一致，而這些正是傳統音圈的重大缺點和所望塵莫及的，如其單一線圈的直流電阻及其能耗(直流電阻因直接耗能而減少輸出功率並發熱、甚至燒毀音圈的事也時有發生、並非罕見，相對而言交流電阻即阻抗一般不耗能也不發熱)僅為傳統串聯音圈的1/2、當只需要小音量時無論是在聽筒或免提狀態下都可只任用一組音圈以減小音量和節電以延長電池使用時間與壽命，當需要較大音量時並聯音圈直流電阻僅為傳統串聯音圈的1/4、這些是因為兩個獨立線圈的每一個的圈數和直流電阻僅為其串聯線圈的1/2，同時又因並聯相當於加大了一倍線徑、其直流電阻得以再減半，當需要極低音量時也可串聯，由此可見其適應性、適用性和包(兼)容性很寬很強，優點的確較多也重要，因為這些正是多數聲訊工具的主要功能和使用價值之所在；第四，因膨脹不僅使線圈直徑加大且方向也向外，將磁芯設計成中空磁芯和將動圈設計成內圈及其相應的內層繞組，特別是本發明內圈因線圈附著在音圈骨架內壁上、可藉助無繞組的音圈外壁的保護作用而很難與磁芯發生磨擦、除非磨擦嚴重到外壁都被磨穿的程度、而這種可能性即發生的概率是很小的，另外還在音圈底部做一個約0.1-1mm可薄可厚的底板層B以增強支撐力，加上音圈頂部與振動膜直接牢固膠接甚至將內、外型音圈與振動膜直接做成一體化而有力抗變形，這些也是本發明才可能具有的系列重要獨特優點，故可有效防止常見的傳統雙層磁極構成的磁縫式實芯磁芯揚聲器因動圈線圈長期運動及發熱或受潮膨脹變形及因碰撞或固定雙層磁極的緊固物如鏍絲釘或粘結劑如膠鬆動使雙層磁極產生位移、使線圈與磁芯磨擦而音小失真及當線圈絕緣層(因漆包線漆層很薄及受熱軟化或變性如附著力下降甚至破裂等而很易很快)被磁芯磨破後產生的強大噪音]或兼用空間活動式，不僅有效防止了變形和位移及其不良後果，還有效減輕了重量和/或體積、並高效(尤其是內外兼用式可兩次利用並轉換永久磁力為發聲動力)利用了內部磁場力和磁力線密度遠高於外部、磁感應強度也遠高於外部的磁場特性，這就使動圈即使是僅通以弱電而僅能產生較弱的交變磁場與磁力、但其在與永磁體產生的強大恆定永久磁力相互作用(同極性磁力相斥、異極性磁力相引)時、也會因強大永久磁力對其產生同樣強大的吸、斥力而得到顯著增大(等同於放大)的作用力，從而加大了動圈的活動能量、使其推動與之粘接為一體的振動膜即發聲體Z的能量也同步增長，亦即較小交變磁場(力)可藉助於較強的永久磁力、僅需以消耗較小的發聲功率為代價就可很容易地將部分永久磁力的力量也轉換成發聲所需消耗的部分能量即推動音圈和振動膜運(振)動的動能並由此而進一步轉換成為推動空氣運(振)動的動能即發聲的聲能，從而可用較小的輸入功率也可獲得較大音量，亦即增加了動圈的輸出功率，也就是說較小的交變磁力可被較強的永久磁力所放大、故可用較小的輸入功率獲得較大的輸出功率而可使本發明揚聲器及其功率驅動電路及相應的元器件進一步輕薄小型和高品質化、消耗的電能和發熱量根據能量守恆定律原理也因輸出功率的增大而更小，從而大幅減少收、發功率及發熱量和電池及其電能消耗與環境汙染和使用成本，如因僅需較小的發聲輸入功率、就使得僅需很小的音頻輸入信號就可達到通話目的、相當於提高了整機靈敏度和通話質量如減小通話方向性和斷線等，這就可使發射與接收功率都可雙向減少、意味著無論是發射站及其發射設備的數量與發射功率還是接收設備即與之對應的移動聲訊接收設備的收發功率都能雙向減少；中圈和外圈的繞組做成內、外各一單層線圈，不僅與內型動圈一樣可加固音圈以減少音圈的變形，還因內、外層線圈對音圈內、外壁的緊固及附著力方向正好相反而互相抵消，而且當音圈通電工作時因線圈分割成內、外單層，每層產熱少(僅為雙層的1/2)且因散熱(內層加外層)面積的成倍增加而散熱快，故散熱效果好，另外、因其內層線圈與外圈受熱膨脹的方向一致即向外，故內圈膨脹所需的空間恰好可用外圈膨脹擴大的縫隙來提供，而且當音圈斷電停止工作和產熱時，其內、外線圈冷卻收縮的方向也一致即都向內，故內圈收縮騰出的空間恰好可用於外圈收縮所需要的內部空間，這些因素都保障了音圈內、外部的熱脹冷縮係數和程度高度一致，換句話說就是同時且全面高質量地做到了發熱少、散熱快、不變型，這系列優點也是傳統即外向雙層音圈所不具備的，如音圈的變形、繞組的鬆散甚或脫落乃至燒毀多數都主要是因雙層重疊繞組的發熱快、散熱慢、音圈與繞組及相互之間熱脹冷縮係數和受力不均所致；揚聲器Y的振動膜Z和音圈Q1、Q2的固定支(託)架P做成與磁鐵同寬並平行，且因其與磁鐵同寬並平行、又是用與磁鐵即中空磁芯相同的永磁材料做成而同具強大永久性磁力，故兼用作外磁極並強化作用於動圈的永久磁力與功效、而且無論是對內圈和/或外圈尤其是外圈的磁力強化效果都極其顯著而進一步使揚聲器輕薄小型化，從而使揚聲器的整體體積和重量減到最低限度，這些有利因素都進一步更加有效地減少整機尤其是大規模產銷使用的手機的體積、重量、發熱量與能源消耗及環境汙染和使用成本，如延長電池壽命和減少發射站數量與(發射功率)規模及發射與接收設備的收、發功率等造成的對人體的電磁危害及廢電池數量等環境汙染、以及減少電池能源消耗量並延長電池待機時間與提高市場競爭能力(輕薄小型化是根本標誌、而低發熱量又是輕薄小型的根本前提)等系列重大優勢。
實施例及本發明工作原理與優點補充說明對照附圖，揚聲器Y因採用永磁性強磁材料、所以其磁體V和磁芯X均做得很薄、一般0.2-0.5cm甚至更(超)薄即足夠，磁芯X做成中空式並將動(音)圈Q1和/或Q2懸空安放在磁芯的最上方即磁極處、動圈壁以與磁芯壁保持0.1-0.2mm間歇為宜，因為只有磁極處的磁力線最集中、密度最大故磁力最強大，安放的深度以音圈繞組中部平面與磁芯最上端平面基本齊平、以保障音圈無論上下運動時都可最大限度地切割磁力線而產生最大的推動振動膜同步運動即振動的動力、從而獲得最大音頻輸出功率即最大音量，振動膜的形狀可以是凹型、凸型、平面型、圓型、矩型或其它任何形狀或其組合形狀均可，本實施例為進一步節約空間採用平面型，但這並不是說本發明只能採用平面形。
本發明還有以下系列重大優點由於本發明揚聲器的音圈為獨立雙繞組，各繞組間可通過部分或全部單用、串聯、並聯或組合使用而廣闊改變阻抗及功率，因此可兼作聽筒；且有超薄、超輕、超小型化(可做得比聽筒耳機還小還輕還薄很多)及高靈敏度、高功效和高輸出功率與音質優美、失真小等系列重大創新與優勢，這些優點為實現和滿足產品輕薄小型化、尤其是音質悅耳優美及消費者的隨時需要和愛好而任意自由選擇通話和音樂欣賞方式等諸多決定市場份額的關鍵使用性能及消費需求方面提供了極大方便與競爭能力，如利於糾正諸如用量極大的行動電話中流行的所謂耳(塞)機等減輕輻射及對使用者的危害等錯誤傾向，因使用耳機不僅麻煩不方便、且因耳機連線相當於並延長了輻射線實為增加了輻射和危害性。
本發明集上述系列重大優點於一體，故具良好應用與市場前景，如除上所述及的手機等要求輕薄小型低能耗低發熱量應用領域外，在諸如與手機同具龐大市場的筆記本電腦、發聲電子詞典等輕薄小型高音質電子領域及其產品中的應用也同樣廣闊。
權利要求
1.內外雙磁中空磁芯式揚聲器，由振動膜、振動膜固定支架、強磁性合金永久磁體、中空磁芯和二個音圈組成。
2.權利要求1所述內外雙磁中空磁芯式揚聲器，其特徵是振動膜固定支架兼作外磁極。
3.權利要求1所述內外雙磁中空磁芯式揚聲器，其特徵是中空磁芯內部和外部並用各放置一個雙繞組動圈。
4.權利要求1所述內外雙磁中空磁芯式揚聲器，其特徵是雙繞組動圈雙線同向間繞、相互獨立。
5.權利要求1所述內外雙磁中空磁芯式揚聲器，其特徵是雙繞組動圈分為內和外二個。
6.權利要求5所述雙繞組動圈，其特徵是內型雙繞組動圈繞組固定在動圈內壁上，外型雙繞組動圈繞組為分別固定一個單層繞組在動圈內、外壁上。
7.權利要求6所述內型雙繞組動圈，其特徵是有底板層。
全文摘要
內外雙磁中空磁芯式揚聲器，由振動膜、振動膜固定支架、強磁性合金永久磁體、中空磁芯和雙磁極及其對應的二個音圈組成，振動膜固定支架兼作外磁極，中空磁芯內部和外部單用或並用放置雙線同向間繞、相互獨立的雙繞組音圈，雙繞組音圈分為內、外二個，內型雙繞組動圈繞組固定在動圈內壁上、並有底板層，外型雙繞組動圈繞組為分別固定一個單層繞組在動圈內、外壁上，具有超薄、超輕、超小型化及高靈敏度、高功效和高輸出功率與音質優美、失真小等優點，可廣泛應用在輕薄小型的行動電話、筆記本電腦、發聲電子詞典及高級音響設備等高音質電子領域及其產品中。
文檔編號H04R9/06GK1812646SQ200510136489
公開日2006年8月2日 申請日期2005年12月29日 優先權日2005年12月29日
發明者顏懷偉, 顏懷瑋 申請人:顏懷偉