振動型音頻驅動器的製作方法

2023-08-07 08:04:01 1

專利名稱：振動型音頻驅動器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及音響設備領域中的一種新型揚聲器技術，特別涉及利用 稀土超磁致伸縮材料在磁場作用下產生的伸縮特徵從而將音頻信號轉化成 機械振動的裝置。
背景技術：
我們知道，在目前的音響系統中，廣泛應用的是動圈式揚聲器，雖然經 過多年的發展和改進，仍然存在著頻帶窄、相位失真和分割振動等問題難以 克服，儘管可以通過音箱系統和分頻組合在一定程度上彌補，但是體積大、 成本高。並且，上述揚聲器大都採用紙、碳纖維等材料作為輻射面，只能在 空氣介質中使用，難以在水等其它介質中工作，環境適應性差，同時上述揚 聲器都具有指向性這一缺陷，難以做到聲場的均衡，這成為電聲領域進一步 發展的技術瓶頸。
70年代初期，美國依阿華大學通過對低頻聲納換能器的研發，發現了由 稀土Th-Dy與Fe形成的合金，在外部磁場作用下，產生巨大的應變(美國 專利USNo.4308474)。利用該材料在外部磁場下產生應變的原理，可以製成 驅動器、定位器、換能器等，並可以用於低頻聲換能器/驅動器，即低頻發聲 驅動器。80年代末期，由美國ETREMA公司將Tb-Dy-Fe合金投入生產， 由此展開了該材料的應用研究。MACHINE DESIGN, AUGUST 8, 1994， V66， N15, P.18雜誌公布了由美國ETREMA公司採用稀土超磁致伸縮材料 作為驅動元件的驅動器。該驅動器由稀土超磁致伸縮材料棒、驅動線圈、管 狀永磁體偏置磁場、預緊蝶簧，正T型運動導出杆、背部壓緊端蓋組成，由 前、後導磁片及管狀永磁體構成閉磁路環，採用後部壓緊端蓋來調節應變材 料預應力的大小。
中國專利ZL00207417.6公開了一種磁致伸縮振動發生器，即驅動器。 該驅動器主要用于振動或者發聲。驅動器核心部件為稀土超磁致伸縮材料， 其基本結構與MACHINE DESIGN, AUGUST 8 1994， V66, N15, P.18公開的結構相似，採用的是正T型運動輸出導杆，前壓蓋調節預應力的大小，但
釆用的是螺紋杆壓緊壓蓋的結構，由於沒有採用閉合磁路設計，存在漏磁和 驅動效率低的問題。
中國專利ZL00264745.1公開了 一種超^茲致伸縮材料揚聲器，它有上述 類似的稀土超磁致伸縮材料驅動器和安裝在正T型杆端的發聲輻射面板組 成，該專利中的驅動器採用的是與MACHINE DESIGN, AUGUST 8 1994， V66, N15, P.18公開的驅動器完全類似的結構，唯一不同的是沒有採用預 緊蝶簧，而是採用高強度橡膠。該結構同樣存在漏磁的問題。
中國專利ZL01208463.8公開了一種,茲致伸縮高保真平板揚聲器，由包 括稀土超》茲致伸縮材料的運動核心部件、由該材料驅動的驅動器和發音板組 成。該驅動器有運動放大機構，可以提高運動的幅度。該驅動器沒有閉合磁 路或者磁屏蔽結構，存在漏磁的問題。
中國專利申請92109581.3公開了 一種發聲裝置的驅動系統，其核心驅動 元件為稀土超磁致伸縮材料，為圓桶型。採用雙壓梁預緊結構，由一個以上 的驅動單元疊加起來，結構複雜，組裝工藝繁瑣，不適用於工業化生產。
中國專利ZL200620108620.8公開了一種附著型音頻換能器，由線圈、 線圈支架、稀土超^f茲致伸縮材料為核心驅動元件、永^磁片和頂帽組合成整體 定位，結構與ZL00207417.6類似，用彈性底座取代了預緊蝶簧。同時將數 字微型供放板、控制開關集成在整個機體內。彈性底座同時起到對稀土超磁 致伸縮材料施加預應力的作用，但是由於底座面積太大導致振動輸出力* 從而降低效率，同時由於供放電路和機體集成在一起會產生自幹擾噪音和散 熱困)^等問題。

實用新型內容
本實用新型提供了一種新型的振動型音頻驅動器，解決了上述現有技術 中因沒有閉合磁路或者磁屏蔽結構而存在漏磁的問題、驅動效率低的問題以 及由於供放電路和機體集成在一起會產生自幹擾噪音和散熱困難等問題。
為了克服上述現有技術中的問題，本實用新型提供一種振動型音頻驅動 器，其包括配重體、振動部件、設置有振動蓋、彈性墊和鎖緊端蓋的振動傳 出裝置。所述配重體大體上呈圓柱形的主體，由諸如鐵等的導磁材料製成， 沿圓柱形主體的縱向中心軸線形成縱向的圓柱形內腔；振動部件安裝在配重體的圓柱形內腔中，所述振動部件包括》茲致伸縮材料柱，所述》茲致伸縮材料 柱可由稀土超磁致伸縮材料製成、在縱向上設置在磁致伸縮材料柱兩端並形 成固定磁場的永磁體，所述永磁體可由釹鐵硼磁鋼製成、圍繞磁致伸縮材料 柱的線圈支架、纏繞在線圏支架上而導入音頻電信號形成交變磁場的線圈， 所述振動部件在工作狀態下在所述圓柱形內腔沿縱向振動，所述線圈與外部
的音頻信號源相連；振動傳出裝置包括由非導磁材料製成的振動蓋和鎖緊端 蓋，所述振動蓋與所述圓柱形內腔配合限定所述振動部件的振動空間，並由 所述振動部件帶動而同步振動，鎖緊端蓋將振動蓋支承配合在所述配重體 上，所述振動蓋具有可與硬質的外部表面接觸的振動端面，將振動部件產生 的振動傳遞到所述外部表面。
所述配重體的圓柱形內腔可以包括同軸心的第 一 圓柱形內腔和第二圓 柱形內腔，振動部件容納在第一圓柱形內腔和第二圓柱形內腔中，所述振動 蓋的外圓周配合在所述第二圓柱形內腔中使振動蓋可以在其中相對運動，所 述振動傳出裝置的鎖緊端蓋與所述配重體連接，鎖緊端蓋的中心具有通孔， 所述振動蓋穿過通孔從所述鎖緊端蓋向外突出其振動端面。在所述配重體中 還設置橫向的線圈接頭導出孔，所述線圈的接頭通過該導出孔與外部音頻信 號源相連，該導出孔與第一圓柱形內腔連通，所述配重體一端的圓柱外表面 上具有鎖緊螺紋，配重體的頂部上有用於組裝的組裝螺釘孔。因為配重體由 具有良好導磁性能的導磁材料製成，所以可以實現屏蔽磁場而不漏磁，並因 此增強了磁通量。
所述振動蓋可具有與第一圓柱形內腔和第二圓柱形內腔同軸心的第三 圓柱形內腔，所述第三圓柱形內腔與第 一 圓柱形內腔和第二圓柱形內腔一起 形成限定所述振動部件的振動空間。
所述振動蓋還可以包括凸緣部分，在凸緣部分和所述鎖緊端蓋之間設置 彈性墊，所述彈性墊具有緩沖作用，可以充分的保護稀土材料不受剛性壓力、 扭力的損傷，並且在振動部件因為-茲致伸縮材料收縮時為振動蓋提供彈性回 復力。振動蓋從所述鎖緊端蓋向外突出的振動端面上設置有緩衝墊。
所述振動部件的兩端可分別設置有第 一定位突起和第二定位突舉，所述 第一定位突起與形成在配重體的頂部中心的第一定位孔配合，所述第二定位 突起與形成在所述振動蓋朝向振動內腔的端面中心的第二定位孔配合，從而 使得所述振動部件保持在振動內腔的軸線上振動。所述第一定位突起和第二定位突起中的每一個包括圓錐形頂尖和圓柱部分，圓柱部分的底面上設置有 沉孔，振動部件兩端的永》茲體的一端插入所述沉孔並且粘著固定在所述沉孔中。
所述振動部件的》茲致伸縮材料柱可以包括兩段，在所述兩段》茲致伸縮材 料柱之間包括一個永磁體，所述永磁體由釹鐵硼磁鋼製成，所述磁致伸縮材 料柱由稀土超磁致伸縮材料製成。已經通過大量試驗證明了這種三個永磁體 與兩段磁致伸縮材料交替設置的結構能夠最大限度的體現稀土超磁致伸縮 材料的》茲變特性。
所述鎖緊端蓋與所述配重體的連接可以通過所述鎖緊端蓋上的螺紋與 所述配重體上的鎖緊螺紋的嚙合實現的，在所述鎖緊端蓋的中心具有通孔， 所述振動蓋穿過通孔從所述鎖緊端蓋向外突出。
另外，所述第一定位突起、第二定位突起、振動蓋和鎖緊端蓋可均由鋁 製成。
上述振動傳出裝置的結構避免了組裝時螺紋鎖緊過程中因為剛性接觸 導致所述振動部件同時扭動使稀土超;茲致伸縮材料受損。同時這種結構使振 動傳出點更加集中，避免了整個底部大面積振動從而提升振動效率。
所述線圈支架的中部呈圓柱形，支架兩端具有向外突出的凸緣， 一通孔 沿線圈支架的中心軸線貫穿線圈支架，在線圏支架中部的外部表面的整個長 度上纏繞有一層或多層線圈，所述線圏支架容納著兩賴J磁致伸縮材料柱和兩 段》茲致伸縮材料柱之間的永磁體，振動部件兩端的永磁體的 一端伸入線圈支
架，線圏支架7由耐高溫絕緣材料製成。本實用新型中的線圈支架解決了工 業化生產過程中的生產效率問題，明確地說就是避免了如果直接在所述振動 部件上纏繞線圈必須事先用膠水粘接好，由於粘接面薄厚不一致容易導致整 體長度無法精密控制以及在纏繞線圈的過程中由於側向受力容易導致稀土 超^f茲致伸縮材料受損的缺陷。
在本實用新型的一種優選方式中，採用了一種優選的平面附著方式，所 述振動型音頻驅動器可通過設置在振動蓋底部上的吸盤吸附在幾乎任何硬 質鏡平面上，所述吸盤包括吸盤;^緊裝置、吸盤壓力蓋和吸盤底部真空橡膠 墊，通過鬆緊裝置的鬆緊調節可以達到吸盤底部真空橡膠墊與被吸附表面處 於放鬆或者吸附狀態，在吸附狀態下可以達到讓所吸附表面發聲的效果。同 時，吸盤的吸附力取代了部分配重體的預製壓力，因此可以充分縮小配重體。本實用新型配合外部AV功放使用，並且與固體硬質平面介質接觸使用。 本振動型音頻驅動器可以與大型固體剛性表面結合形成振動發聲系統， 所述的大型固體剛性表面包括但不局限於室內桌面、幕牆、門、天花板、地 板、室外廣告牌、展覽拒臺、車、船可體等。固體硬質平面介質的材質選自 木質、金屬、玻璃、硬塑料、陶瓷、石質材料、人造複合材料中任意一種或 其組合。
本實用新型的振動型音頻驅動器將音頻信號通過AV功率放大器在 線圏中產生交變磁場，使線圈中的稀土超磁致伸縮材料在磁場作用下產 生伸縮形變，從而將音頻信號轉化成振動信號，並通過頂部的配重體壓力， 藉助附著於任何硬質平面將振動信號還原成音頻信號，達到驅動硬質平 面發出聲音的效果。所述振動型音頻驅動器包括由導磁材料製成的配重體、 振動部件和振動傳出裝置。本實用新型的振動型音頻驅動器的音頻無指向 性、可以穿透硬質平面、輸出功率大、頻響範圍寬、體積小、便於攜帶， 可以作為音頻設備的外接設備。


本實用新型的特點、優勢將會通過結合以下附圖所做的說明而更加清 楚，其中
圖1是示出才艮據本實用新型第 一 實施例的振動型音頻驅動器的總體裝配 分解示意圖2是示出根據本實用新型第 一實施例的振動型音頻驅動器的剖視圖； 圖3是示出根據本實用新型第二實施例的具有吸盤的振動型音頻驅動器 的剖3見圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進行詳細說明。
圖1是示出根據本實用新型第 一實施例的振動型音頻驅動器的總體裝配 分解示意圖，其示出了配重體1、振動部件19、包括振動蓋9、，彈性墊10 和鎖緊端蓋11的振動傳出裝置。
圖2是示出根據本實用新型第 一實施例的振動型音頻驅動器的剖視圖， 其中振動型音頻驅動器包括配重體1、振動部件19、具有振動蓋9、彈性墊IO和鎖緊端蓋11的振動傳出裝置。
所述配重體1大體上呈圓柱形的主體，由諸如鐵等的導磁材料製成，沿 圓柱形主體的縱向中心軸線形成同軸心的第一圓柱形內腔16和第二圓柱形
內腔17，第一圓柱形內腔和第二圓柱形內腔可以具有相同或不同的直徑，它 們共同形成圓柱形內腔。在所述配重體中還設置橫向的線圈接頭導出孔8, 所述線圈6的接頭通過該導出孔與外部音頻信號源相連，該導出孔與第一圓 柱形內腔連通，所述配重體一端的圓柱外表面上具有鎖緊螺紋，配重體的頂 部上有用於組裝的組裝螺釘孔2。
所述振動部件19容納在第一圓柱形內腔和第二圓柱形內腔中，其包括 磁致伸縮材料柱5,在縱向上設置在磁致伸縮材料柱兩端並形成固定磁場的 永》茲體4，圍繞一磁致伸縮材料柱的線圈支架7，纏繞在支架上而導入音頻電 信號形成交變^f茲場的線圏6，所述振動部件19在工作狀態下在所述圓柱形內 腔沿縱向振動，所述線圈與外部的音頻信號源相連。
所述振動傳出裝置包括由非導磁材料製成的振動蓋9和鎖緊端蓋11 ，所 述振動蓋與所述圓柱形內腔配合限定所述振動部件的振動空間，並由所述振 動部件帶動而同步振動，鎖緊端蓋11將振動蓋9支承配合在所述配重體1
上，所述振動蓋具有可與硬質的外部表面接觸的振動端面，將振動部件產生 的振動傳遞到所述外部表面。
所述振動蓋9的外圓周配合在所述第二圓柱形內腔中使振動蓋可以在其 中相對運動，所述振動傳出裝置的鎖緊端蓋與所述配重體連接，鎖緊端蓋的 中心具有通孔，所述振動蓋穿過通孔從所述鎖緊端蓋向外突出其振動端面。 所述振動蓋還可以具有與第一圓柱形內腔和第二圓柱形內腔同軸心的第三 圓柱形內腔18，所述第三圓柱形內腔18、第一圓柱形內腔16和第二圓柱形 內腔17 —起形成限定所述振動部件的振動空間。
所述振動蓋還可以包括凸緣部分，在凸緣部分和所述鎖緊端蓋之間設置 彈性墊IO。在振動過程中，彈性墊IO為振動蓋在振動部件收縮時提供彈性 回復力。此外，彈性墊10具有緩沖作用，可以充分的保護稀土材料不受剛 性壓力、扭力的損傷。
振動蓋從所述鎖緊端蓋向外突出的振動端面上可設置緩沖墊12，用於緩 衝振動斷端面與所接觸的硬質表面之間的接觸。
所述振動部件19的兩端可分別設置有第一定位突起20和第二定位突起21,所述第一定位突起與形成在配重體1的頂部中心的第一定位孔22配合， 所述第二定位突起與形成在所述振動蓋朝向振動內腔的端面中心的第二定 位孔23配合，從而使得所述振動部件保持在振動內腔的軸線上振動，所述 第一定位突起和第二定位突起中的每一個包括圓錐形頂尖和圓柱部分，圓柱 部分的底面上設置有沉孔(未示出)，振動部件兩端的永磁體的一端插入所 述沉孔並且粘著固定在所述沉孔中。
所述振動部件的,茲致伸縮材料柱5可以是兩段的，在兩段;茲致伸縮材料 柱之間包括一個永磁體4,所述磁致伸縮材料柱由稀土超義茲致伸縮材料製成， 所述^茲致伸縮材料柱也可以是一段的，兩個永磁體4在縱向上設置在-茲致伸 縮材料柱兩端並形成固定磁場，所述7Jof茲體可由釹4失硼石茲鋼製成。
所述線圈支架7的中部呈圓柱形，支架兩端具有向外突出的凸緣， 一通 孔沿線圈支架的中心軸線貫穿線圏支架，在線圈支架中部的外部表面的整個 長度上纏繞有一層或多層線圏6，所述線圈支架的通孔容納著兩段磁致伸縮 材料柱和兩段》茲致伸縮材料柱之間的永》茲體，振動部件兩端的永磁體的一端 伸入線圈支架。線圈支架由耐高溫絕緣材料製成。與外部的音頻信號源相連 的線圈纏繞在線圈支架上從而導入音頻電信號以形成交變》茲場，所述振動部 件在工作狀態下在所述圓柱形內腔沿縱向振動。
另外，所述第一定位突起20、第二定位突起21、振動蓋9和鎖緊端蓋 11可由金屬一類的非導^f茲材料製成，例如鋁。
圖3是示出根據本實用新型第二實施例的具有吸盤的振動型音頻驅動器 的剖視圖。在圖2實施例的基礎上，本實施例增加了一種平面附著方式，所 述振動型音頻驅動器可通過設置在振動蓋底部上的吸盤吸附在幾乎任何硬 質鏡平面上，所述吸盤包括吸盤鬆緊裝置13、吸盤壓力蓋14和吸盤底部真 空橡膠墊15,通過鬆緊裝置的鬆緊調節可以達到吸盤底部真空橡膠墊與被吸 附表面處於放鬆或者吸附狀態，在吸附狀態下可以達到讓所吸附表面發聲的 效果。同時，吸盤的吸附力取代了部分配重體的預製壓力，因此可以充分縮 小配重體。
儘管已經參照本實用新型的實施例對其進行了描述，但是任何談及上 側、下側，上部、中部、下部或者頂部與底部以及水平與豎直、或者任何其 它相對於一個部件來4又述另一個部件的用語，除特別說明的以外，其目的都 是為了方便描述本實用新型，而並不意圖將本實用新型或其部件限制於任何一個位置或空間取向。附圖中的部件的所有大小可以隨可能的設計和所計劃 的對實施例的使用來變化，而不背離本實用新型的範圍。
本領域的技術人員可以理解，在不背離本實用新型範圍的情況下，可以
對本實用新型做出各種改變，並且可以以等同物來替代其元件。另外，可以 對本實用新型的教導做出很多變形來適應特定的條件或材料，而不背離本實
用新型的實質範圍。因此，本實用新型並不限於作為實施本實用新型的最佳 模式而被公開的具體實施例，本實用新型應該包括落入所附權利要求範圍中 的所有實施例。
權利要求1.一種振動型音頻驅動器，其特徵在於，包括配重體，其由導磁材料製成，所述配重體具有縱向延伸的圓柱形內腔；振動部件，其安裝在配重體的圓柱形內腔中，所述振動部件包括磁致伸縮材料柱，在縱向上設置在磁致伸縮材料柱兩端並形成固定磁場的永磁體，圍繞磁致伸縮材料柱的線圈支架，纏繞在支架上而導入音頻電信號形成交變磁場的線圈，所述振動部件在工作狀態下在所述圓柱形內腔沿縱向振動，所所述線圈與外部的音頻信號源相連；振動傳出裝置，其包括由非導磁材料製成的振動蓋和鎖緊端蓋，所述振動蓋與所述圓柱形內腔配合限定所述振動部件的振動空間，並由所述振動部件帶動而同步振動，鎖緊端蓋將振動蓋支承配合在所述配重體上，所述振動蓋具有可與硬質的外部表面接觸的振動端面，將振動部件產生的振動傳遞到所述外部表面。
2. 如權利要求1所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，所述配重體 的圓柱形內腔包括同軸心的第一圓柱形內腔和第二圓柱形內腔，所述振動蓋 的外圓周配合在所述第二圓柱形內腔中使振動蓋可以在其中相對運動，所述 振動傳出裝置的鎖緊端蓋與所述配重體連接，鎖緊端蓋的中心具有通孔，所 述振動蓋穿過通孔從所述鎖緊端蓋向外突出其振動端面。
3. 如權利要求2所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，所述振動蓋 具有與第一圓柱形內腔和第二圓柱形內腔同軸心的第三圓柱形內腔，所述第三圓柱形內腔與第 一 圓柱形內腔和第二圓柱形內腔一起形成限定所述振動部件的振動空間。
4. 如權利要求2所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，所述振動蓋包 括凸緣部分，在凸緣部分和所述鎖緊端蓋之間設置彈性墊。
5. 如權利要求2所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，所述振動部 件的兩端分別設置有第一定位突起和第二定位突起，所述第一定位突起與形 成在配重體的頂部中心的第 一定位孔配合，所述第二定位突起與形^在所述 振動蓋朝向振動內腔的端面中心的第二定位孔配合，從而使得所述振動部件 保持在振動內腔的軸線上振動。
6. 如權利要求4所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，所述第一定位突起和第二定位突起包括圓錐形頂尖。6. 如權利要求1所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，所述振動蓋的 振動端面從所述鎖緊端蓋向外突出的端面上設置緩衝墊。
7. 如權利要求1所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，所述振動部件 的磁致伸縮材料柱包括兩段，在所述兩段》茲致伸縮材料柱之間還包括一個永 磁體。
8. 如權利要求1所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，在所述配重體 中設置與圓柱形內腔相通的橫向的線圏接頭導出孑L，所述線圏的接頭通過該 線圈接頭導出孔與外部音頻信號源相連。
9. 如權利要求1所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，所述鎖緊端 蓋與所述配重體通過螺紋連接。
10. 如權利要求1所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，還包括設置 在振動蓋從所述鎖緊端蓋向外突出的端面上的吸盤，使所述振動型音頻驅動 器吸附在硬質表面上。
11. 如權利要求10所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，所述吸盤 包括吸盤^^緊裝置、吸盤壓力蓋和吸盤底部真空橡膠墊，通過吸盤;^緊裝置 的鬆緊調節達到吸盤底部真空橡膠墊與被吸附表面處於放鬆或者吸附狀態。
12. 如權利要求1所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於，線圏支架由 耐高溫絕緣材料製成。
13. 如權利要求1至12其中之一所述的振動型音頻驅動器，其特徵在 於，所述7Ja茲體由4女《失硼i茲鋼製成。
14. 如權利要求1至12其中之一所述的振動型音頻驅動器，其特徵在 於，所述配重體的導磁材料是鐵。
15. 如權利要求1至12其中之一所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於， 所述,茲致伸縮材料柱由稀土超》茲致伸縮材料製成。
16. 如權利要求1至12其中之一所述的振動型音頻驅動器，其特徵在於， 所述第一定位突起、第二定位突起、振動蓋和鎖緊端蓋均由鋁製成。
專利摘要本實用新型涉及一種振動型音頻驅動器，它將音頻信號通過AV功率放大器在線圈中產生交變磁場，使線圈中的稀土超磁致伸縮材料在磁場作用下產生伸縮形變，從而將音頻信號轉化成振動信號，並通過頂部的配重體壓力，藉助附著於任何硬質平面將振動信號還原成音頻信號，達到驅動硬質平面發出聲音的效果。所述振動型音頻驅動器包括由導磁材料製成的配重體、振動部件、振動蓋、彈性墊和鎖緊端蓋。本實用新型的振動型音頻驅動器的音頻無指向性、可以穿透硬質平面、輸出功率大、頻響範圍寬、體積小、便於攜帶，可以作為音頻設備的外接設備。
文檔編號H04R15/00GK201134928SQ20072030627
公開日2008年10月15日 申請日期2007年12月28日 優先權日2007年12月28日
發明者張昕尉 申請人:幻響神州(北京)科技有限公司