螺旋磁場全頻電聲換能器的製作方法
2023-05-14 02:26:01
專利名稱：螺旋磁場全頻電聲換能器的製作方法
技術領域：
本發明是一種電聲或聲電換能器。
背景技術：
理想的揚聲器應當具有儘可能寬的頻率響應範圍，儘可能優良的離軸頻率響應特性，儘可能低的頻率幅度失真和頻率相位失真，儘可能優良的瞬態反應特性，儘可能低的諧波失真，儘可能高的電聲轉換效率和聲壓靈敏度，儘可能平直的阻抗特性曲線，儘可能高的輸出功率，儘可能小的體積或厚度。
目前，公知的揚聲器按工作原理主要可以分為電動式揚聲器、靜電式揚聲器、壓電式揚聲器。由於各種原因，它們並不能兼顧上述各種要求，其各自的特性為人所共知，這裡不予累述。為方便下文對發明內容的解說，僅引述「等磁場帶式揚聲器」的結構、原理。
「等磁場帶式揚聲器」，又稱「帶式全面驅動型揚聲器」或「平面振膜揚聲器」，主要由一張矩形振膜和關于振膜所處的平面對稱的兩層磁體組成。每層磁體都由數根長度相同、呈柵欄狀排成一排的直線形磁體條組成，其排列方式、磁極方向關于振膜所處的平面完全對稱。其中每根磁體的兩磁極分別位於其對著振膜的一面和背著振膜的一面；每一層中相鄰的兩磁體磁極的指向相反；如上所述，每兩根關于振膜所處平面對稱的一對磁體正對著的磁極同名。這樣，在每兩對相鄰的磁體之間都形成了一個磁場方向與磁體條垂直、延伸方向與磁體條一致的「磁場區」。可以想見，每相鄰的兩個「磁場區」中磁場方向都相反。振膜上覆有與磁體條走向相同、恰好可使音頻電流垂直於磁感應線地穿過上述各「磁場區」的導線(音圈)。每個「磁場區」中的音圈都由多根平行的導線組成，穿過同一「磁場區」的各導線中的電流方向總相同。通過各個「磁場區」中的導線間的串聯或並聯，最終引出正負極，以此使得此揚聲器具有合適的阻抗值。一般「等磁場帶式揚聲器」兩層磁體的外面還設有在磁體條之間開孔的導磁板或垂直於磁體條的導磁柱，以收斂外部磁場，增強內部磁場，同時加固揚聲器的結構。有些「等磁場帶式揚聲器」還在振膜和磁體間設有透氣膜(紗、紙等)製成的阻尼層，以改善其頻幅特性。
對「等磁場帶式揚聲器」的其它介紹可參見人民郵電出版社在1987年7月出版的《音響技術問答》(城井府吉[日]著)上第179頁對「帶式全面驅動型揚聲器」的論述及中國大陸實用新型專利——「帶式高頻揚聲器的驅動器」(申請號01255346.8)。
「等磁場帶式揚聲器」有其固有缺陷。其振膜只能為條帶形或矩形。要使振膜位於兩排磁體中央，要麼固定其垂直於磁體條走向的兩條邊，要麼固定其四條邊。固定其兩條邊時，另兩邊懸空，振膜振動發聲時，其懸空的邊緣處的聲阻抗比中央要小，且會出現明顯的「聲短路」現象，限制了其對低音的重播能力。振膜四邊全固定時，無「聲短路」現象，但使得矩形振膜振動幅度稍大時各處張力不均勻，易出現局部不規則振動，不利於其降低失真。
綜上所述，可知「等磁場帶式揚聲器」的條狀磁體的排布形式可以抽象為兩層關於一平面對稱的平行線段列，且每層平行線段都在一個與此對稱平面平行的平面內。
發明內容
本發明參照「等磁場帶式揚聲器」的基本結構，為電聲換能器提供一種新技術，為揚聲器技術達到或較已知的各種技術更全面地兼顧「背景技術」中論述的各項要求提供一種新的發展方向。作為揚聲器其結構使之較公知的揚聲器更易達到這些要求。作為傳聲器，該發明也提供了一種新結構原理的傳聲器。
該揚聲器亦主要由一張振膜和關于振膜所在平面對稱的兩層磁體構成。這裡將每一層磁體稱為一個「磁體組件」。各「磁體組件」亦由數條條帶狀磁體構成。這些條帶狀磁體的布置形式可以抽象為由偶數條起點互相靠攏、扭轉方向相同、依次互相包繞而互不相交的螺線或漸伸線組成的圖形或該圖形經拉伸變形得到的圖形。
這裡的「拉伸變形」是指一圖形在單一方向上進行的伸長或縮短的拓撲變換，譬如，將一圓變為橢圓或田徑運動場形或雞蛋形的變形。
如上所述，各「磁體組件」中條狀磁體條數為偶數，且依次互相包繞。
該揚聲器每條磁體的兩磁極都在其對著振膜和被著振膜的兩面上，每個「磁體組件」中相鄰的兩條磁體的磁極指向都相反，即相鄰磁體同面磁極異名。而兩層磁體不論是磁體的形態，還是磁極的指向，都關于振膜所在的平面對稱。如將關于振膜對稱的兩條磁體並稱為一對磁體，則每相鄰的兩對磁體在振膜上構建出了位處這兩對磁體之間的一長條形「磁場區」。可以想見，這一「磁場區」中的磁感應線總是垂直於磁體走向地從一對磁體指向另一對磁體。
由上所述，可見該揚聲器中這樣的「磁場區」的條數等於一個「磁體組件」中條狀磁體的條數，也為偶數。不論這種揚聲器有幾條「磁場區」，這些「磁場區」都有一端連結或靠攏在一起。
由上所述，偶數條「磁場區」互相包繞，覆沒了整張振膜。
該揚聲器振膜的表面覆有金屬箔形態的音圈，垂直於磁感應線地布置於每一條「磁場區」中。因為每對磁體兩邊的「磁場區」中磁場的方向都相反，所以只有在每兩相鄰的「磁場區」中的音圈都被通以反向電流時，整張振膜才能獲得同向的驅動力。因為該揚聲器中「磁場區」的條數為偶數，所以任兩相鄰的「磁場區」中都被通以反向電流的情形能夠成立。
因為該揚聲器的「磁場區」總有一端靠攏在一起，所以各「磁場區」中的導線(音圈)也有一端靠攏在一起。若將其靠攏在一起的一端稱為「內端」，將其向外延伸的一端稱為「外端」，則螺旋磁場全頻電聲換能器有如下兩種接線方式一、各磁場區中的導線(音圈)的內端與內端、外端與外端分別按照其各自的電流流向相連接，使得各磁場區中的導線相串聯或並聯，最終在振膜的外圍引出正負極；二、在各導線內端相靠攏處，安置有一柱形物，將振膜中心定位，各導線的內端從此柱形物上引出，外端從振膜外圍引出，作為電極，各電極間按照其各自的電流流向相連接，最終引出正負極。此柱形物與磁體相連結，依靠磁體定位。這裡將此柱形物稱為「定位塞」。「定位塞」也可不引出電極，僅用來將振膜中心定位，而使導線接線方式與第一種情況相同。
該揚聲器的磁體組件及振膜依靠以上文中各「磁場區」相連接處為中心確定的兩個圈狀物結合為一個整體。這裡將此圈狀物稱為「壓圈」。「壓圈」和磁體組件中各個磁體的外端牢固連結，成為一個「壓圈-磁體組件」。兩個「壓圈-磁體組件」按照上文中磁體—振膜—磁體的位置關係夾持著振膜的邊緣，使振膜能在兩層磁體間振動。
當該揚聲器的兩電極被施加音頻電壓時，音圈中即有音頻電流通過。而其音圈布置於各磁場區中，由上文中各磁場區磁場方向的特點可知，整張振膜上的導線(音圈)將受到同向的往復驅動力而帶動振膜振動發聲。
以上文字介紹了該揚聲器的工作原理和其所需的核心部件及各部件間的構架形式。
下文論述該揚聲器的有益效果。
因為該揚聲器的振動體為一薄膜，而該薄膜上的導線(音圈)是金屬箔形態的，故該揚聲器具有遠小於一般電動式揚聲器的振動質量。而此振膜上亦不存在一般錐盆揚聲器紙盆上高阻尼因數的折環。該揚聲器的音圈不是螺線管形的，所以其自感係數和分布電容值幾乎為零。因為該揚聲器的磁場和音圈覆蓋了整張振膜，故其發音時振膜各處受到的驅動力是均勻的。該揚聲器磁路和音圈的構建形式決定了揚聲器尺寸的擴大不會導致性能的惡化。因為該揚聲器振膜的邊緣都是固定的。所以當其安裝於音箱面板上時，不會出現「聲短路」現象。因為該揚聲器振膜的邊緣輪廓不包含直角等大曲率的線條，故振膜振動發音時，其各部位的張力較「等磁場帶式揚聲器」為均勻。該揚聲器能通過調整各部位磁條間距和磁體在振膜垂直方向上的高度、厚度的方法調整振膜上各部位所受驅動力的大小。
該揚聲器振動質量小，自身無自感係數和分布電容使得其能夠具有較高的重放音頻率上限，同時具有優良的瞬態反應特性，較一般錐盆、球頂揚聲器為低的頻率幅度失真和頻率相位失真。又因為其振膜所受驅動力是均勻的，使得該揚聲器能有較錐盆揚聲器為低的諧波失真。因為該揚聲器的發聲面積可以做得很大，而又不會出現「聲短路」現象，故該揚聲器能夠具有優良的低音重播能力。該揚聲器振動質量小，振膜上不存在高阻尼因數的部分，使得該揚聲器能具有較高的電聲轉換效率。又因為該揚聲器的發聲面積可以做得很大，所以，它至少在中高頻域能夠有較大的輸出功率，並且在波長小於揚聲器振膜尺寸的頻帶中，具有較高的聲壓靈敏度。因為該揚聲器振動質量小，無自感係數和分布電容對其阻抗值的影響，所以該揚聲器能夠具有平直的阻抗特性曲線，而極利於音頻功放的驅動。因為該揚聲器外形為一平板狀物，所以它可以較錐盆揚聲器更廣泛地運用於各種場合。
下文論述對該揚聲器的多種改進方案。為方便論述，下文用「原揚聲器」指代上述揚聲器。
為了防止磁體組件在揚聲器工作時自身發生振動而使聲音劣化，解決其自身剛性不良的問題，這裡提供第一種由「原揚聲器」改進得到的揚聲器。
在該揚聲器與「原揚聲器」不同之處在於，該揚聲器各層磁體的外面連結有由硬磁材料或軟磁材料製成的在磁體條之間開孔的導磁板或垂直於磁體條的導磁柱或其它形態的具導磁能力而透聲的部件，以收斂外部磁場，增強內部磁場，同時加固揚聲器的結構。此時將每層磁體與連結其外面的磁材並稱一個「磁體組件」。此時，「壓圈」可以僅與「磁體組件」中的導磁板或導磁柱的外圍牢固連結，成為一個「壓圈-磁體組件」。
該揚聲器與「原揚聲器」相比提高了磁體組件自身的剛性，遏制了揚聲器發聲時磁體自身可能發生的振動。同時起到減少磁場外洩、提高揚聲器內部磁場強度的作用。
為了改善「原揚聲器」的偏離軸向頻率響應特性，這裡提供第二種由「原揚聲器」改進得到的揚聲器。
「原揚聲器」各部件都在一平面內布置，這裡將其改為在一圓弧面內布置。這裡的「圓弧面」是指一圓柱體側面的一部分。整個揚聲器中「磁體組件」—振膜—音圈—「磁體組件」的構架形式可以被認為是「原揚聲器」整體經從平面到圓弧面的彈性形變而得到的。
該揚聲器中振膜由原來的平面形變為圓弧面形，使得聲波更易於水平擴散。所以說該揚聲器較「原揚聲器」改善了離軸頻率響應特性。
「原揚聲器」振膜上附著的金屬材質的音圈的伸縮彈性顯然不及振膜本身，這將限制整張振膜的順服性。為了解決上述問題，這裡提供第三種由「原揚聲器」改進得到的揚聲器。
該揚聲器與「原揚聲器」不同之處在於，其音圈由數列互相平行的箔條組成。這裡稱每根箔條為一列線，音圈則為此多列線組成的「線列」。由於音圈被分成了多條平行的箔條，故振膜整體的伸縮彈性受覆於其上的金屬箔的影響要小於「原揚聲器」。這使得該揚聲器振膜的順服性要優於「原揚聲器」。由此降低了其諧振頻率，這有助於該揚聲器降低其頻率幅度失真。
而當音圈中各列線的兩極被分別引出時，則可以通過各列線間的串聯並聯，使得揚聲器有合適的阻抗值。
為了改善「原揚聲器」及上述第三種改進得到的揚聲器工作時振膜上音圈覆蓋區域振動的協同性，遏制各音圈在寬度方向上的分割振動，這裡提供第四種改進得到的揚聲器。
該揚聲器與「原揚聲器」不同之處在於，該揚聲器振膜上音圈所覆蓋到的區域上製作有一連列方向與音圈走向垂直，即與磁感應線方向一致，長度與音圈或「線列」的寬度相當，排布走向與音圈一致的凹凸折紋，這裡稱之為「音圈折紋」。該折紋使得帶狀的音圈或「線列」中的各列線只能處在一個平面內。
該揚聲器改善了「原揚聲器」振膜振動時音圈寬度方向上各處的協同性，遏制了其間可能出現的分割振動，降低了揚聲器的諧波失真。
為了提高「原揚聲器」中「音圈覆蓋區」和「非音圈覆蓋區」之間振動的協同性，遏制兩者之間可能發生的分割振動，這裡提供第五種改進得到的揚聲器。
該揚聲器與「原揚聲器」的不同之處在於，該揚聲器振膜在音圈所覆蓋不到的區域，即磁體的投影區呈一連續的拱形向振膜的一面突起。這裡稱其為「拱形突起」。其走向與磁體走向一致。
該揚聲器與「原揚聲器」相比，改善了「音圈覆蓋區」和「非音圈覆蓋區」之間振動的協同性，遏制兩者之間可能發生的分割振動，又使得振膜各處的張力均勻化，以此降低了該揚聲器的諧波失真。同時，此舉改善了振膜的順服性，即減小了振膜位移的彈性係數，所以這也降低了振膜的諧振頻率，減小了其頻率幅度失真。
為了進一步改善振膜的順服性，降低其諧振頻率，這裡提供第六種改進得到的揚聲器。
該揚聲器在振膜上沿壓圈夾持振膜的邊緣有一圈或數圈折紋，其形態與錐盆揚聲器紙盆外沿上的壓紋相同。這裡稱之為「邊緣折紋」。
該揚聲器與「原揚聲器」相比，進一步改善了振膜的順服性，降低了振膜的諧振頻率，減小了其頻率幅度失真。
當原揚聲器中「偶數條」磁體的條數超過2時，各「磁場區」中音圈的「內端」相互連接處，即振膜中央處磁場強度較明顯地小於「磁場區」中磁場強度，這使得該處振膜所受驅動力要小於「磁場區」直接覆蓋的區域，進而導致振膜中央處的振動與其它部位同步性不佳。為了解決這個問題，這裡提供第七種改進得到的揚聲器。
該揚聲器與「原揚聲器」的不同之處在於，該揚聲器振膜在各「磁場區」中的音圈的「內端」互相連接處呈一圓拱形向振膜的一面突起，其形態同公知的「球頂高音揚聲器」振膜相似。這裡稱之為「中心突起」。該結構能有效的將其邊緣處的驅動力傳遞至其頂部，機理同「球頂高音揚聲器」振膜相同。
該揚聲器與「原揚聲器」相比，解決了其振膜上各「磁場區」中音圈的「內端」相互連接處所受驅動力不足的問題，遏制了該處與振膜四周之間可能發生的分割振動，由此進一步降低了揚聲器的失真，改善了其音質。
為了進一步改善該揚聲器的頻幅特性，這裡提供第八種改進得到的揚聲器。該揚聲器在振膜和磁體間設有透氣膜(紗、紙等)製成的阻尼層，以吸收雜亂聲波，降低頻率幅度失真。
因為上述八種改進方案中的七個是針對不同部件或一部件的不同部位所作的，一個是針對整個揚聲器的形態所作的，所以各方案中的兩個或多個能夠組合運用而互不影響改進效果的發揮。
本發明提供的揚聲器及對其所作的第一至八種改進方案中所述結構還都符合聲—電換能的要求，所以這些技術方案還都可以用作傳聲器。
圖1是「等磁場帶式揚聲器」的原理圖，也是「螺旋磁場全頻電聲換能器」的原理圖。
圖2是「螺旋磁場全頻電聲換能器」第一個實施例的立體圖。
圖3是圖2的A-A剖視圖。
圖4是第一個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖5是假想將第一個實施例中一個「壓圈—磁體組件」上的壓圈、磁體及導磁板相互分離得到的構架圖。
圖6是第一個實施例中振膜上「音圈折紋」及「邊緣折紋」的布局圖。
圖7是圖2的B-B剖面局部放大圖。
圖8是第二個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖9是第二個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖10是第三個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖11是第三個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖12是第四個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖13是第四個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖14是第五個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖15是第五個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖16是第五個實施例沿其壓圈的直徑線剖為相等的兩部分而得到的剖面圖。
圖17是第六個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖18是第六個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖19是第七個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖20是第七個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖21是第八個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖22是第八個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖23是第九個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖24是第九個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖25是第十個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖26是第十個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖27是第十個實施例中反映「中心突起」形態的剖切放大圖。
圖28是第十一個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖29是第十一個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖30是第十二個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖31是第十二個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖32是第十三個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖33是第十三個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖34是第十四個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖35是第十四個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖36是第十五個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖37是第十五個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖38是第十六個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖39是第十六個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖40是第十七個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖41是第十七個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖42是第十八個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖43是第十八個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖44是第十九個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖45是第十九個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖46是第二十個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖47是第二十個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖48是第二十一個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖49是第二十一個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖50是第二十二個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖51是第二十二個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖52是第二十三個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖53是第二十三個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖54是第二十四個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖55是第二十四個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖56是第二十五個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖57是第二十五個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖58是第二十六個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖59是第二十六個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖60是第二十七個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖61是第二十七個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖62是第二十八個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖63是第二十八個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖64是第二十九個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖65是第二十九個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖66是第三十個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖67是第三十個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖68是第三十一個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖69是第三十一個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖70是第三十二個實施例假想其壓圈和導磁板透明得到的正面垂直視圖。
圖71是第三十二個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖72是第三十三個實施例假想其壓圈透明得到的正面垂直視圖(導磁板未畫出)。
圖73是第三十四個實施例假想其壓圈和導磁柱透明得到的正面垂直視圖。
圖74是第三十五個實施例沿中端剖切得到的剖面圖。
圖75是第三十六個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
圖76是第三十七個實施例假想其壓圈、導磁板和定位塞透明得到的正面垂直視圖。
圖77是第三十七個實施例各部件次第剖切後得到的立體圖。
在所有說明書附圖中，1.磁體，2.振膜，3.音圈(導線)，4.磁感應線，5.磁場區，6.壓圈，7.導磁板，8.導磁柱，9.接線處，10.音圈折紋，11.拱形突起，12.邊緣折紋，13.中心突起，14.定位塞，15.阻尼層。
具體實施例方式
下文解說螺旋磁場全頻電聲換能器優選的實施方案。
以釹鐵硼合金等高性能磁材製造磁體；以釹鐵硼合金或矽鋼製造其導磁板或導磁柱，以整體鑄造或膠粘的方式和磁體相連接；以聚脂薄膜(如kapton薄膜)製造其振膜；以塑料或鋁合金製造其壓圈，以整體注塑或鑄造的方式使壓圈、磁體組件成為一整體；以透氣性良好的紗布或紗紙製造其阻尼層；以塑料或鋁合金製造「定位塞」。
因為本發明提供的電聲換能器及針對它的各改進方案中的兩個或多個能夠組合運用而互不影響改進效果的發揮，所以這裡提供數個包含多項改進方案的電聲換能器實施例。
「螺旋磁場全頻電聲換能器」第一個實施例中，如圖4所示，磁體1的布置形式可以抽象為一圓的以其一直徑的兩端點為起點、關於圓心成中心對稱的兩條漸伸線。兩層磁體關于振膜2所在的平面對稱。振膜2為圓形，其上的音圈3中的每一列線以均勻的間距同該圓交叉，進入兩壓圈6的夾持面。磁體1的磁極位置、指向如圖1所示。每個磁體1的外端一直伸入壓圈6內部，使得導線3中與上述圓交叉處的各列線仍處在均勻的磁場中。導磁板7連接於磁體1的外表面，其外圍亦延伸入壓圈6的內部，並且在條狀磁體1之間開孔。其正負極從壓圈6上的開口，即接線處9接出。如圖6、圖7所示，振膜2上音圈3覆蓋的區域上有「音圈折紋」10；音圈3覆蓋不到的區域上有「拱形突起」11；振膜2被壓圈6夾持的邊緣處有「邊緣折紋」12，「邊緣折紋」12與「音圈折紋」10、「拱形突起」11相交時，以「邊緣折紋」12覆蓋後兩者。該實施例的一層磁體1與振膜2間繃置有一張薄紗紙質的阻尼層15，膠粘於該層磁體內面，邊緣與壓圈6相接。
第二個實施例中，如圖8所示，與實施例一不同之處在於磁體1伸出振膜2邊界外時，不再按照圓的漸開線延伸，而是緊貼振膜2的輪廓延伸，同時寬度逐漸減小，既使與振膜2邊界交叉處的各列線仍處在均勻的磁場中，又減少了磁材的使用量。
第三個實施例中，如圖10所示，與實施例一不同之處在於磁體1僅剛剛伸出振膜2邊界外。
第四個實施例中，如圖12所示，與實施例一不同之處在於磁體1未伸出振膜2邊界外，而僅延伸至振膜2輪廓處。
第五個實施例中，如圖14所示，與實施例一不同之處在於磁體1未伸及振膜2邊界，而僅位處振膜2中央位置。此時，磁體1僅依靠導磁板7固定位置。在有磁場覆蓋的振膜2中央處的導線(音圈)3即以放射線形穿過無磁場覆蓋的振膜2外圍與壓圈6夾持面內的導線連接。如圖16所示，振膜2外圍無磁場覆蓋處呈一環狀拱形向振膜2一面突起。如圖15所示，振膜2外圍無磁場覆蓋處的導磁板上也有一系列開口，以供透聲。
第六個實施例中，如圖17所示，磁體1的布置形式可以抽象為一圓的以其一直徑的兩端點為起點、關於圓心成中心對稱的兩條漸伸線的變形線，以對稱中心為極坐標原點時，兩曲線間距隨矢量增大而縮小。以對稱中心為原點時其直角坐標方程為x＝r*cos(t)+t^a*sin(t)，y＝r*sin(t)-t^a*cos(t)，(其中r為基圓半徑；t為弧度角；0＜a＜1)。本實施例中a＝0.7。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第七個實施例中，如圖19所示，與實施例六不同之處在於磁體1未伸及振膜2邊界，而僅位處振膜2中央位置。此時，磁體1僅依靠導磁板7固定位置。在有磁場覆蓋的振膜2中央處的導線(音圈)3即以放射線形穿過無磁場覆蓋的振膜2外圍與壓圈6夾持面內的導線連接。振膜2外圍無磁場覆蓋處呈一環狀拱形向振膜一面突起。如圖20所示，振膜2外圍無磁場覆蓋處的導磁板上也有一系列開口，以供透聲。
第八個實施例中，如圖21所示，磁體1的布置形式可以抽象為一圓的以其一直徑的兩端點為起點、關於圓心成中心對稱的兩條漸伸線的變形線，以對稱中心為極坐標原點時，兩曲線間距隨矢量增大而增大。以對稱中心為原點時其直角坐標方程為x＝r*cos(t)+t^a*sin(t)，y＝r*sin(t)-t^a*cos(t)，(其中r為基圓半徑；t為弧度角；a＞1)。本實施例中a＝1.3。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第九個實施例中，如圖23所示，與實施例八不同之處在於磁體1伸出振膜2邊界外時，不再按照茲曲線延伸，而是緊貼振膜2的輪廓延伸，同時寬度逐漸減小，既使與振膜2邊界交叉處的各列線仍處在均勻的磁場中，又減少了磁材的使用量。
第十個實施例中，如圖25所示，磁體1的布置形式可以抽象為一圓的以其四個平分點為起點、展開方向相同的四條漸伸線。磁體1的磁極位置、指向如圖1所示。如圖27所示，在此基圓中，振膜2上設有以此基圓直徑為直徑的「中心突起」13。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第十一個實施例中，如圖28所示，磁體1的布置形式可以抽象為一圓的以其四個平分點為起點、展開方向相同、關於圓心成中心對稱的四條漸伸線的變形線，以對稱中心為極坐標原點時，兩曲線間距隨矢量增大而縮小。以對稱中心為原點時其直角坐標方程為x＝r*cos(t)+t^a*sin(t)，y＝r*sin(t)-t^a*cos(t)，(其中r為基圓半徑；t為弧度角；0＜a＜1)。本實施例中a＝0.8。在此基圓中，振膜2上設有以此基圓直徑為直徑的「中心突起」13。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第十二個實施例中，如圖30所示，磁體1的布置形式可以抽象為一圓的以其四個平分點為起點、展開方向相同、關於圓心成中心對稱的四條漸伸線的變形線，以對稱中心為極坐標原點時，兩曲線間距隨矢量增大而增大。以對稱中心為原點時其直角坐標方程為x＝r*cos(t)+t^a*sin(t)，y＝r*sin(t)-t^a*cos(t)，(其中r為基圓半徑；t為弧度角；a＞1)。本實施例中a＝1.3。在此基圓中，振膜2上設有以此基圓直徑為直徑的「中心突起」13。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第十三個實施例中，如圖32所示，磁體1的布置形式可以抽象為一圓的以其六個平分點為起點、展開方向相同的六條漸伸線。磁體1的磁極位置、指向如圖1所示。在此基圓中，振膜2上設有以此基圓直徑為直徑的「中心突起」13。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第十四個實施例中，如圖34所示，音圈3的布置形式可以抽象為一圓的以其一直徑的兩端點為起點、關於圓心成中心對稱的兩條漸伸線及其兩起點的連線。音圈3的寬度處處相等。磁體1布置於音圈3布置後留下的圓的漸伸線形的空間中。每個磁體1的外端一直伸入壓圈6內部，使得音圈3中與上述圓交叉處的各列線仍處在均勻的磁場中。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第十五個實施例中，如圖36所示，與實施例十四不同之處在於磁體1伸出振膜2邊界外時，不再按照圓的漸開線延伸，而是緊貼振膜2的輪廓延伸，同時寬度逐漸減小，既使與振膜2邊界交叉處的各列線仍處在均勻的磁場中，又減少了磁材的使用量。
第十六個實施例中，如圖38所示，與實施例十四不同之處在於磁體1僅剛剛伸出振膜2邊界外。
第十七個實施例中，如圖40所示，與實施例十四不同之處在於磁體1未伸出振膜2邊界外，而僅延伸至振膜2輪廓處。
第十八個實施例中，如圖42所示，與實施例十四不同之處在於磁體1未伸及振膜2邊界，而僅位處振膜中央位置。此時，磁體1僅依靠導磁板7固定位置。在有磁場覆蓋的振膜2中央處的導線(音圈)3即以放射線形穿過無磁場覆蓋的振膜外圍與壓圈6夾持面內的導線連接。振膜2外圍無磁場覆蓋處呈一環狀拱形向振膜一面突起。如圖43所示，振膜2外圍無磁場覆蓋處的導磁板上也有一系列開口，以供透聲。
第十九個實施例中，如圖44所示，磁體1的布置形式可以抽象為起點相同、關於起點成中心對稱的兩條等速螺線(以起點為圓心的一圓內部分除去)。磁體1的磁極位置、指向如圖1所示。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第二十個實施例中，如圖46所示，磁體1的布置形式可以抽象為起點相同、關於起點成中心對稱的兩條等速螺線的變形線(以起點為圓心的一圓內部分除去)，以對稱中心為極坐標原點時，兩曲線間距隨矢量增大而縮小。以對稱中心為原點時其極坐標方程為r＝n*t^a，(其中n為常數；t為弧度角；0＜a＜1)。本實施例中a＝0.7。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第二十一個實施例中，如圖48所示，與實施例二十不同之處在於磁體1未伸及振膜2邊界，而僅位處振膜中央位置。此時，磁體1僅依靠導磁板7固定位置。在有磁場覆蓋的振膜2中央處的導線(音圈)3即以放射線形穿過無磁場覆蓋的振膜外圍與壓圈6夾持面內的導線連接。振膜2外圍無磁場覆蓋處呈一環狀拱形向振膜一面突起。如圖49所示，振膜2外圍無磁場覆蓋處的導磁板上也有一系列開口，以供透聲。
第二十二個實施例中，如圖50所示，磁體1的布置形式可以抽象為起點相同、關於起點成中心對稱的兩條等速螺線的變形線(以起點為圓心的一圓內部分除去)，以對稱中心為極坐標原點時，兩曲線間距隨矢量增大而增大。以對稱中心為原點時其極坐標方程為r＝n*t^a，(其中n為常數；t為弧度角；a＞1)。本實施例中a＝1.3。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第二十三個實施例中，如圖52所示，磁體1的布置形式可以抽象為起點相同、關於起點成中心對稱、展開方向相同的四條等速螺線(以起點為圓心的一圓內部分除去)。磁體1的磁極位置、指向如圖1所示。振膜2上設有以上述圓直徑為直徑的「中心突起」13。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第二十四個實施例中，如圖54所示，磁體1的布置形式可以抽象為起點相同、起點處相鄰切線互成60度、展開方向相同的六條等速螺線(以起點為圓心的一圓內部分除去)。磁體1的磁極位置、指向如圖1所示。振膜2上設有以上述圓直徑為直徑的」中心突起」13。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第二十五個實施例中，如圖56所示，音圈3的布置形式可以抽象為起點相同、關於起點成中心對稱的兩條等速螺線。音圈3的寬度處處相等。磁體1布置於音圈3布置後留下的空間中。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第二十六個實施例中，如圖58所示，與實施例二十五不同之處在於磁體1伸出振膜2邊界外時，不再按照預定曲線延伸，而是緊貼振膜2的輪廓延伸，同時寬度逐漸減小，既使與振膜2邊界交叉處的各列線仍處在均勻的磁場中，又減少了磁材的使用量。
第二十七個實施例中，如圖60所示，與實施例二十五不同之處在於磁體1僅剛剛伸出振膜2邊界外。
第二十八個實施例中，如圖62所示，與實施例二十五不同之處在於磁體1未伸出振膜2邊界外，而僅延伸至振膜輪廓處。
第二十九個實施例中，如圖64所示，與實施例二十五不同之處在於磁體1未伸及振膜2邊界，而僅位處振膜中央位置。此時，磁體1僅依靠導磁板7固定位置。在有磁場覆蓋的振膜2中央處的導線(音圈)3即以放射線形穿過無磁場覆蓋的振膜外圍與壓圈6夾持面內的導線連接。振膜2外圍無磁場覆蓋處呈一環狀拱形向振膜一面突起。如圖65所示，振膜外圍無磁場覆蓋處的導磁板上也有一系列開口，以供透聲。
第三十個實施例中，如圖66所示，音圈3的布置形式可以抽象為起點相同、關於起點成中心對稱、展開方向相同、而以起點為圓心的一圓內部分實際被除去的四條等速螺線，其中央部分按圖示方式連接。磁體1布置於音圈3布置後留下的空間中。每個磁體1的外端一直伸入壓圈6內部，使得音圈3中與上述圓交叉處的各列線仍處在均勻的磁場中。振膜2上設有以上述圓直徑為直徑的「中心突起」13。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第三十一個實施例中，如圖68所示，磁體1的布置形式可以抽象為一線段的以其兩端點為起點、關於線段中點成中心對稱的兩漸開線，又稱「二心漸伸螺線」。磁體1的磁極位置、指向如圖1所示。導磁板7連接於磁體1的外表面，其外圍亦延伸入壓圈6的內部，並且在條狀磁體1之間開孔。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第三十二個實施例中，如圖71所示，與實施例三十一不同之處在於其磁體1外表面設置的不是導磁板，而是縱橫連結的導磁柱8。
第三十三個實施例中，如圖72所示，磁體1的布置形式可以抽象為一正方形的以其四頂點為起點、展開方向相同的四條漸伸線。磁體1的磁極位置、指向如圖1所示。在此假想的正方形中，振膜2上設有以此正方形邊長為直徑的」中心突起」13。該實施例還運用了「發明內容」中所述的第四、五、六、八種改進方案。
第三十四個實施例中，如圖73所示，整個揚聲器可以被認為是由第三十二個實施例在圖70中的B-B處經拉伸得到的。
第三十五個實施例中，如圖74所示，整個揚聲器各組件的構架形式可以被認為是由第三十四個實施例以與圖70中D-D線平行的一直線為軸經整體彎曲變形得到的。此「彎曲變形」即指一正方形面變為一圓心角為60度的圓弧面的變形。
第三十六個實施例中，如圖75所示，與實施例三十不同之處在於在各磁體1內端處，有兩個以不相鄰磁體內端到內端距離為直徑的圓柱體一一「定位塞」14，分別位於實施例兩面，與磁體1和導磁板7連結，夾持振膜2，將振膜2中心定位。
第三十七個實施例中，如圖76、77所示，與實施例三十六不同之處在於各音圈內端直接從定位塞14上引出電極。
由於上述一系列實施例間顯而易見的相似性和規律性，下面引列一表格，系統闡述其它實施例的實施方式
上表中，最左列指示實施例中磁體或音圈布置所參照的線形，其中J表示磁體按照圓的漸開線布置；JA表示磁體按照圓的漸開線向外延伸時逐漸擴張的變形線布置；JC表示磁體按照圓的漸開線向外延伸時逐漸收縮的變形線布置；D表示磁體按照等速螺線布置；DA表示磁體按照等速螺線向外延伸時逐漸擴張的變形線布置；DC表示磁體按照等速螺線向外延伸時逐漸收縮的變形線布置；JX表示音圈按照圓的漸開線布置，且起點處相連；DX表示音圈按照等速螺線布置；X2表示磁體按照二心漸伸螺線布置；X4表示磁體按照正方形的漸開線布置；X6表示磁體按照正六邊形的漸開線布置；YDC表示實施例整體呈運動場形；YDCW型由YDC型實施例經「彎曲變形」得到；拉丁字母後面的數字表示該實施例一個「磁體組件」中磁體條的條數；括號中的數字表示在茲曲線方程中a的值。
上表中，最上行表示實施例中由磁體與壓圈的位置關係決定的該實施例的形式，其中「外全」表示磁體按預定曲線延伸至壓圈外，使振膜邊緣處導線仍處於均勻的磁場中；「外折」表示磁體伸出振膜邊界外時，不再按照預定曲線延伸，而是緊貼振膜輪廓延伸，同時寬度逐漸減小；「邊外」表示磁體僅剛剛伸出振膜邊界外；「邊內」表示磁體未伸出振膜邊界外，而僅延伸至振膜輪廓處；「中縮」表示磁體未伸及振膜邊界，而僅位處振膜中央位置，磁體僅依靠導磁件固定位置。
「螺旋磁場全頻電聲換能器」中磁體布置形式並不局限於上述實施例中所舉曲線，各種曲線亦可在各段接合運用，凡符合「發明內容」中之描述者皆適用；一個磁體組件中磁體條數也不局限與6條，凡偶數者皆適用；磁體與壓圈位置關係也不局限於上述五種情況，介於此五種情況間的位置關係皆可行；各實施例中壓圈上用作接線的開口僅為示意性接線處，更為理想的接線方式是直接在壓圈上安置接線柱或直接從兩壓圈夾面將電極用導線引出。
權利要求
1.一種電聲換能器，特徵為由一張振膜和關于振膜所在平面對稱的兩層條帶狀磁體、兩個圈狀物構成，其中每層磁體的布置形式都可以抽象為由偶數條起點互相靠攏、扭轉方向相同、依次互相包繞而互不相交的螺線或漸伸線所組成的圖形或該圖形經拉伸變形所得到的圖形；每條磁體的兩磁極都在其對著振膜和被著振膜的兩面上；同層相鄰磁體同面磁極異名；兩層磁體的磁極指向也關于振膜所在平面對稱；振膜的表面覆有金屬箔形態的音圈，垂直於磁感應線地布置於每一條磁場區中；接線方式有如下兩種一、各磁場區中的音圈的內端與內端、外端與外端分別按照其各自的電流流向要求相連接，最終在振膜的外圍引出該電聲換能器的正負極；二、在各導線內端相靠攏處，安置有一柱形物，將振膜中心定位，此柱形物與磁體相連結，依靠磁體定位，稱為「定位塞」，各導線的內端從定位塞上引出，外端從振膜外圍引出，作為電極，各電極間按照其各自的電流流向要求相連接，最終引出正負極，定位塞也可不引出電極，僅用來將振膜中心定位，而使導線接線方式與第一種相同；兩層磁體及振膜依靠「圈狀物」結合為一個整體，每層磁體中各個磁體的外端都和一個圈狀物牢固連結，成為一個「壓圈-磁體組件」；兩個「壓圈-磁體組件」內表面對內表面，按照磁體-振膜-磁體的位置關係夾持著振膜的邊緣。
2.一種電聲換能器，具有權利要求1中所述全部特徵，同時各層磁體的外面連結有由硬磁材料或軟磁材料製成的在磁體條之間開孔的導磁板或垂直於磁體條的導磁柱或其它形態的具導磁能力而透聲的部件；此時，「壓圈」可僅與磁體組件中導磁板或導磁柱的外圍連結，而成為一個「壓圈-磁體組件」，「定位塞」可僅與磁體組件中導磁板或導磁柱的中心連結。
3.一種電聲換能器，具有權利要求1中所述全部特徵，同時其各部件在一圓弧面內布置。
4.一種電聲換能器，具有權利要求1中所述全部特徵，同時其音圈由數列互相平行的箔條組成。
5.一種電聲換能器，具有權利要求1中所述全部特徵，同時振膜上音圈所覆蓋到的區域上製作有一連列方向與磁感應線方向一致，長度與音圈或「線列」的寬度相當，排布走向與音圈一致的凹凸折紋。
6.一種電聲換能器，具有權利要求1中所述全部特徵，同時其振膜在音圈所覆蓋不到的區域呈一連續的拱形向振膜的一面突起。
7.一種電聲換能器，具有權利要求1中所述全部特徵，同時振膜上沿壓圈夾持振膜的邊緣有一圈或數圈折紋，其形態與公知的錐盆揚聲器紙盆外沿上的壓紋相同。
8.一種電聲換能器，具有權利要求1中所述全部特徵，同時此電聲換能器振膜在其各磁場區中的音圈的內端相互連接處呈一圓拱形向振膜的一面突起。
9.一種電聲換能器，具有權利要求1中所述全部特徵，同時此電聲換能器在振膜和磁體間設有阻尼層。
10.權利要求1至9中所述技術方案都可以用以製造傳聲器。
全文摘要
螺旋磁場全頻電聲換能器。提供一種新結構的電聲換能器。構建磁場的方式與等磁場帶式揚聲器相似，但磁體布置形式由關于振膜對稱的兩層平行線段列變為關于振膜對稱的兩層由偶數條依次互相包繞而互不相交的螺線或漸伸線組成的圖形或該圖形經拉伸變形得到的圖形。由此構建出形如此圖形的磁場區，使其在具有等磁場帶式揚聲器的優點的同時振膜無大曲率邊緣、振動時各處張力均勻，無聲短路現象。本發明還提供該電聲換能器的八種改進方案，以進一步增寬頻響範圍，降低頻幅失真、相位失真，提高靈敏度，改善離軸頻響特性。且各方案中的兩個或多個能夠組合運用而互不影響改進效果的發揮。其技術方案還可用以製造傳聲器。
文檔編號H04R9/00GK1582062SQ0315270
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月8日 優先權日2003年8月8日
發明者沈揚飛 申請人:沈揚飛