平面串聯磁路和採用該磁路的電－機－聲換能器的製作方法
2023-07-21 18:14:06
專利名稱：平面串聯磁路和採用該磁路的電－機－聲換能器的製作方法
技術領域：
本發明涉及微型磁路設計以及採用該磁路的電—機—聲換能器，該換能器特別適用於微型、小型電子產品。
背景技術：
GPRS，CDMA，GSM手機、IP電話微型終端設備、發聲詞典、筆記本電腦、掌上計算機(PDA)、可攜式液晶顯示TV、微型發射和接收裝置(transceiver)和電子玩具等新穎電子產品的多功能、微型化、低能耗是目前的研究方向和發展趨勢。
電磁型換能裝置的換能效率比較高，但其電聲性能已難以滿足新穎手機、甚至電話機的要求，使用了100多年的電磁型換能器，從上個世紀九十年代初起，不得不悄悄退出其歷史舞臺，而被換能效率不太高、但電聲性能優良、製造工藝技術也較為簡單的電動型換能器全面取代。
眾所周知，電動型換能器通常由磁路、振動體、附件等組成，傳統的電動型磁路有兩種基本結構，一種叫外磁磁路，如圖1所示，通常由T形鐵2、環形磁體4、環形導磁板1以及T形鐵2的T形頭與環形導磁板1的間隙3構成磁路。由該磁路及伸入間隙3的通電導線或線圈7及振動體5、蓋板6及附件8組成電—機—聲換能裝置，如圖2所示。
另一種傳統的電動型磁路叫做內磁磁路，如圖3所示，通常由導磁鐵碗9、磁體10、極板11以及導磁鐵碗9的突起邊沿與極板11的間隙12構成磁路。由該磁路及伸入間隙12中的通電導線或線圈13及振動體15、蓋板14及附件17組成電—機—聲換能裝置，如圖4所示。
由電磁學原理知道，磁場對伸入磁間隙中的通電導線或線圈的驅動力與磁場強度成正比，磁場強度越強，導線或線圈受到的驅動力也就越大；反之，導線或線圈在磁間隙中運動，磁間隙中的磁場強度越強，導線或線圈兩端產生的電動勢也就越高。換言之，在同等條件下，磁場強度越強，電—機—聲換能器的轉換效率就越高。
由於外磁磁路的漏磁較大，它的使用範圍受到了極大的限制；內磁磁路的磁體比較小，對磁體的物理性能有較高的要求，長期以來，磁路的設計雖有變化，總體上一直未能突破這二種方式。
兩種磁路的磁體佔有空間比相對說來均較低，這對空間比較寬鬆的環境不是什麼問題，隨著資訊時代的快步到來，新穎電子產品迅猛發展，對多功能、微型化、低能耗手機、IP終端設備等來說，不僅需要電、機、聲換能器的電聲性能優良，更迫切需要其換能效率高-即靈敏度高、耗電少、且體積小。當然，使用高性能的磁體、或增大磁體的尺寸可以提高換能器的靈敏度。但由於磁體性能的提高是有限的，近十年來，高性能釹鐵硼磁體的磁能積大約已從30(MGOe)提高了40(MGOe)，仍遠遠滿足不了微型電、機、聲換能器小尺寸、高靈敏度的需要。磁體的尺寸要適應微型化的要求，不僅不能加大，還需大大約縮小。以目前最流行的CDMA、GPRS、GSM手機為例，這些新潮手機均以美妙的和弦、音樂、歌曲取代過去的蜂鳴聲，以高靈敏度、寬頻帶電動型揚聲器取代了沿用多年的蜂鳴器。由於手機越做越小，留給電聲器件的空間非常有限，這類手機目前使用的揚聲器或受話器的尺寸大致為直徑φ10--φ15毫米，厚度2.8--3.5毫米。這麼小的揚聲器或受話器，為確保優良的電氣、電聲性能，在揚聲器或受話器上還必須設置聲學調節孔、腔體、阻尼、防漏磁等等。所以，無論使用外磁、或內磁結構，因受空間和結構的制約，精心設計的普通電動內磁型或外磁型磁路，還是顯得力不從心，其換能效率仍然滿足不了微型手機的高效率、低能耗的要求，普通內磁型或外磁型的電動型換能器，特別是揚聲器的靈敏度，已滿足不了上述要求。由此可見，微型、符合綠色環保要求的電子產品，已十分迫切需要設計出一種新穎高效、微型電動換能器磁路。
發明內容
本發明提供了一種平面串聯磁路，該磁路的磁間隙中的磁場強度強，換能效率高。
本發明提供了一種採用上述平面串聯磁路的電—機—聲換能器，該換能器換能效率高，功能多、體積小。
本發明的平面串聯磁路，包括由導磁板、導磁板上部疊置的第一磁體、第一極板組成第一磁場形成部；與第一磁場形成部共用的導磁板、導磁板上疊置的第二磁體、第二極板組成第二磁場形成部；第二磁場形成部設置於第一磁場形成部的外圍並設有規定的磁間隙；第一磁體與第二磁體極性相反。
所述的第二磁體的截面形狀為中空形，第二極板的截面形狀與第二磁體相配合。
所述的第二磁體的截面形狀為環形、方形、多邊形中的任何一種。
一種採用上述平面串聯磁路的電—機—聲換能器，包括導磁板，導磁板上帶有蓋板，由導磁板、導磁板上部疊置的第一磁體、第一極板組成第一磁場形成部；與第一磁場形成部共用的導磁板、導磁板上疊置的第二磁體、第二極板組成第二磁場形成部；第二磁場形成部設置於第一磁場形成部的外圍並設有規定的磁間隙；第一磁體與第二磁體極性相反；導磁板上設有振動膜，振動膜上帶有伸入磁間隙的線圈，線圈引出的導線與附件的接線板相連接。
所述的導磁板平面設置，或呈碗狀。
所述的第一極板的高度與第二極板的高度在同一層面上。
平面串聯磁路構成的磁路工作原理如圖6所示第一磁體的N極發出的磁力線，通過極板穿過磁間隙，經過第二極板到達第二磁體的S極，由第二磁體的N極發出的磁力線通過導磁板，到達第一磁體的S極，通過極板穿過磁間隙。第一磁場形成部的磁力線與第二磁場形成部的磁力線迭加，並形成如圖所示的閉合磁路。
本發明的磁路比普通外磁磁路的漏磁小。因為平面串聯磁路的兩個磁體極性相反，一個磁體的N極與另一個磁體的S極通過導磁板、極板相互吸引，共同構成閉合磁路，磁通不易發散，故漏磁比較小。同時本發明的第一磁體和第二磁體由於極性相反，所發出的磁力線，相互迭加，增強了磁間隙中的磁場強度，為提高電—機—聲換能器的轉換效率奠定了基礎。
平面串聯磁路電—機—聲換能器的基本工作原理是當接線板兩端輸入交流電信號時，交流電信號由引出導線導入，在線圈中流動，線圈就會受到磁場的作用力，從而帶動振動板產生振動、發出聲音。反之，振動板受到振動或聲音的激勵時，與之相連的線圈在磁場中隨之運動，線圈切割磁力線產生感應電動勢，輸到接線板兩端，這樣就完成了機、電、聲或機、電之間的相互轉換。由於本發明磁間隙之中的磁場是由第一磁體和第二磁體發出的磁力線迭加而成，因而其磁場強度大大加強。在相同條件下，產生的驅動力或聲音會更大，或者產生感應電動勢更高。也就是說，本發明換能器的轉換效率比傳統換能器的效率高。
本發明磁路是內磁型和外磁型磁路的結合，充分利用空間，提高了磁體的估空比，故大大提高了磁路的效率，從而提高應用該平面串聯磁路的電、機、聲換能裝置的轉換效率，也就是說提高了靈敏度。本發明具體的效果是1.本發明的磁路設計緊湊，體積小，磁間隙內磁場強度高。
2.採用本發明平面串聯磁路製作的電—機—聲換能器件，與外形基本相當的現有微型電—機—聲換能器相比，其發聲效率要高3-6dB，耗能要省50％-70％以上。
3.採用本發明平面串聯磁路製作的電—機—聲換能器件，可節省空間或縮小其體積。
4.採用本發明平面串聯磁路製作的電—機—聲換能器件，其結構設計有更大的靈活性，例如線圈的大小、安裝膜片或板上的位置有更多的選擇，有利於設計換能器的頻率特性、展寬頻帶、改善性能。
5.採用本發明平面串聯磁路可降低對磁體物理性能如磁能積(BH)、矯頑力(Hc)的要求。
6.採用本發明平面串聯磁路，工作間隙可以加大，以利於提高產品合格率、提高承受功率。
7.採用本發明平面串聯磁路，可以省略導磁極板，節省材料、降低高度。
圖1是傳統的外磁磁路示意圖；圖2是採用傳統外磁磁路的電—機—聲轉換器基本結構示意圖；圖3是傳統的內磁磁路示意圖；
圖4是採用傳統內磁磁路的電—機—聲轉換器基本結構示意圖；圖5是本發明平面串聯磁路示意圖；圖6是本發明平面串聯磁路的原理圖；圖7是本發明電—機—聲換能器的結構剖面示意圖；具體實施方式
如圖5，本發明的平面串聯磁路，由導磁板18、導磁板18上部疊置的第一磁體32、第一極板31組成第一磁場形成部30；與第一磁場形成部30共用的導磁板18、導磁板18上疊置的第二磁體21、第二極板22組成第二磁場形成部20；第二磁場形成部20設置於第一磁場形成部30的外圍並設有規定的磁間隙23；第一磁體32與第二磁體21極性相反。
第二磁體21的截面形狀為中空形，如環形、方形、多邊形等，第二極板22的截面形狀與第二磁體21相配合，大小相當，疊置在第二磁體21上。
如圖7，一種採用上述平面串聯磁路的電—機—聲換能器，包括導磁板18，導磁板18上帶有蓋板26，由導磁板18、導磁板18上部疊置的第一磁體32、第一極板31組成第一磁場形成部30；與第一磁場形成部30共用的導磁板18、導磁板18上疊置的第二磁體21、第二極板22組成第二磁場形成部20；第二磁場形成部20設置於第一磁場形成部30的外圍並設有規定的磁間隙23；第一磁體32與第二磁體21極性相反；導磁板18上設有振動膜25，振動膜25上帶有伸入磁間隙23的線圈24，線圈24引出的導線與附件27的接線板28相連接。
該電—機—聲換能器可用於製作的各種電、機或機、電轉換裝置，電、聲或聲、電轉換裝置如振動子、工具等。
該電—機—聲換能器可用於製作的各種電、機、聲轉換裝置，送、受話器、揚聲器、耳機、傳聲器、蜂鳴器等。
導磁板18可按實際需要設計各種形狀，如平面的、碗狀的等。當導磁板18呈碗狀時，可增強轉換裝置的防抗幹擾性。
第一極板31與第二極板22的高度可按實際需要設計，當第一極板31的高度與第二極板22的高度在同一層面上時，轉換裝置的轉換靈敏度最高。
根據本發明的平面串聯磁路及電—機—聲換能器製成揚聲器，進行測試，測試數據如下(一)φ15毫米，厚度3.5毫米揚聲器的磁路A.與普通內磁磁路作比較。實測普通內磁磁路的磁通量為2.18×10-2mwb/匝，實測得平面串聯磁路的磁通量為3.55×10-2mwb/匝，比普通內磁磁路的磁通量提高了62.8％，即採用本發明平面串聯磁路的揚聲器，比相同尺寸的普通內磁磁路揚聲器的靈敏度要提高4.2dB，能耗將降低62.8％.
B.與普通外磁磁路作比較。實測普通外磁磁路的磁通量為2.34×10-2mwb/匝，實測得平面串聯磁路的磁通量為3.49×10-2mwb/匝，比普通內磁磁路的磁通量提高了49.1％，即採用本發明平面串聯磁路的揚聲器，比相同尺寸的普通內磁磁路揚聲器的靈敏度要提高3dB，能耗將降低49.1％.
C.漏磁情況測試 在不額外增加磁屏蔽的情況下，實測得普通外磁磁路T鐵面的漏磁為95.1mT，實測得尺寸大小基本相當的四隻普通內磁磁路背面的漏磁在25.8到69.2mT之間，而實測得平面串聯磁路背面的漏磁為42mT，可見其漏磁遠遠低於普通外磁磁路，與漏磁較小的普通內磁磁路基本相當。
(二)φ13毫米，厚度2.8毫米受話器的磁路普通內磁磁路的磁通量實測為1.17×10-2mwb/匝。平面串聯磁路的磁通量為1.17×10-2mwb/匝，為普通內磁磁路的1.84倍，也就是說，φ13毫米，厚度2.8毫米的平面串聯磁路受話器，比相同尺寸的普通內磁磁路受話器的靈敏度要提高5.3dB。
本發明實施例僅僅公開了一種串聯磁體構成的平面的對稱的磁路的最優化方案，本領域的普通的技術熟練人員會認識到，在本發明原理基礎上，可作某些修改。
權利要求
1.一種平面串聯磁路，包括由導磁板(18)、導磁板(18)上部疊置的第一磁體(32)、第一極板(31)組成第一磁場形成部(30)；與第一磁場形成部(30)共用的導磁板(18)、導磁板(18)上疊置的第二磁體(21)、第二極板(22)組成第二磁場形成部(20)；第二磁場形成部(20)設置於第一磁場形成部(30)的外圍並設有規定的磁間隙(23)；第一磁體(32)與第二磁體(21)極性相反。
2.按權利要求1所述的平面串聯磁路，其特徵在於所述的第二磁體(21)的截面形狀為中空形，第二極板(22)的截面形狀與第二磁體(21)相配合。
3.按權利要求1所述的平面串聯磁路，其特徵在於所述的第二磁體(21)的截面形狀為環形、方形、多邊形中的任何一種。
4.一種採用權利要求1所述的平面串聯磁路製作的電—機—聲換能器，包括導磁板(18)，導磁板(18)上帶有蓋板(26)，其特徵在於由導磁板(18)、導磁板(18)上部疊置的第一磁體(32)、第一極板(31)組成第一磁場形成部(30)；與第一磁場形成部(30)共用的導磁板(18)、導磁板(18)上疊置的第二磁體(21)、第二極板(22)組成第二磁場形成部(20)；第二磁場形成部(20)設置於第一磁場形成部(30)的外圍並設有規定的磁間隙(23)；第一磁體(32)與第二磁體(21)極性相反；導磁板(18)上設有振動膜(25)，振動膜(25)上帶有伸入磁間隙(23)的線圈(24)，線圈(24)引出的導線與附件(27)的接線板(28)相連接。
5.根據權利要求4所述的電—機—聲換能器，其特徵在於所述的導磁板(18)為平面設置。
6.根據權利要求4所述的電—機—聲換能器，其特徵在於所述的導磁板(18)呈碗狀。
7.根據權利要求4所述的電—機—聲換能器，其特徵在於所述的第一極板(31)的高度與第二極板(22)的高度在同一平面上。
全文摘要
本發明公開了一種平面串聯磁路及採用該磁路的電—機—聲換能器，平面串聯磁路包括由導磁板、導磁板上部疊置的第一磁體、第一極板組成第一磁場形成部；與第一磁場形成部共用的導磁板、導磁板上疊置的第二磁體、第二極板組成第二磁場形成部；第二磁場形成部設置於第一磁場形成部的外圍並設有規定的磁間隙；第一磁體與第二磁體極性相反。由該磁路及伸入間隙的通電導線或線圈及振動膜、蓋板及附件組成電—機—聲換能裝置。該磁路的第一磁場形成部與第二磁場形成部所發出的磁力線相迭加，磁間隙中的磁場強度強，效率高。採用該磁路的電—機—聲換能器，如揚聲器、受話器等，換能效率高，功能多、體積小，特別適用於微型、小型電子產品。
文檔編號H04R9/02GK1446024SQ0311501
公開日2003年10月1日 申請日期2003年1月20日 優先權日2003年1月20日
發明者王興榮 申請人:王興榮