專利名稱：動磁鐵式揚聲器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動揚聲器中的動磁式揚聲器及其制造方法。
背景技術：
上述電動揚聲器的標準結構已知有動圈式揚聲器，其是將由磁鐵及扼鐵構成的磁路固定于框架，并且安裝固定有音圈的振動板，使其相對于框架可振動，向音圈供給音頻電流產(chǎn)生驅動力，由此使振動板相對于磁鐵振動而輸出聲音。通常，表示揚聲器特性的指標已知有，表示被供給的音頻電流中變換為聲音能量的比例的“效率”。對于上述現(xiàn)有的動圈式揚聲器的效率，例如在非專利文獻1的8. 4. 3的效率一節(jié)中進行了如下解釋。即，現(xiàn)有的動圈式揚聲器中，令振動板單側發(fā)射阻抗為Rs，磁通密度為B，音圈繞線長為1，聲音的角頻率為ω，音圈質量為m。，音圈以外的振動系統(tǒng)質量為md，振動板單側附加質量為Ms，音圈電阻為&時，其效率η如下式1所示。[式1]
2 RS(B 1 YV - ι oh、2 Xl 0 0
ojnm^m,!+ 2Ms)2re在式1中，由于音圈繞線長1還依賴于音圈質量m。，因此根據(jù)此式不能明確效率η 與音圈質量m。的關系。因而，令音圈密度為P。，音圈繞線截面積S，音圈導電率κ，并利用 m。= PcSl,re= 1/(κ S)關系，消去音圈繞線長1，則式1變換為下式2。[式2]
2 RsB2m κ, ^ ^V 二"^- , 二、g xl O O因此，將式2的效率η以音圈質量m。進行偏微分，當所得到的算式的值為零時得到最大效率，即，如式3所示，當音圈質量m。與音圈以外的振動系統(tǒng)質量md和振動板附加質量2MS的和相等時得到最大效率。[式3]m。= md+2Ms例如，舉實際口徑16cm左右的動圈式揚聲器的一例，m。= 2g、md = 5g、ms = 1. 7g 左右，比較這些值與式3可知，它們不滿足m。= md+2Ms，而是m。<md+2Ms。這是由于，若音圈質量m。變大，則磁極間隔變大，磁通密度B減少，因而為了彌補其減少必須使磁鐵變大。另外，在輸出高音時振動板分割振動，實質的md+2Ms的值減少。另外，除上述“效率”外，表示揚聲器特性的指標還有與音圈繞線長的大致二次方成比例的“音圈電感”。關于現(xiàn)有的動圈式揚聲器的音圈電感，在非專利文獻1的8. 4. 2的電氣阻抗特性和等價電路一節(jié)中圖示出一個例子。其中，若音圈的電阻^為大致8 Ω，在音頻電流的頻率IOkHz時，電感Ie約為0. 6mH。若假定該項中示例的揚聲器為一般的全頻揚聲器，則為了不妨礙至少IOkHz左右的高音的發(fā)聲，電感Ie應為0. 6mH左右以下。由于音圈的電阻re并不限于8 Ω，因此對于音圈的電感Ie的評價，不是使用其原始值，而是通過根據(jù)與電阻^的比定義的電時間常數(shù) (electrical time constant) τ e = le/re，或由電時間常數(shù)τ e導出的交叉頻率fc = 1/ (2 π τ6)來評價。在該例子中交叉頻率f。為大致2kHz。進而，在非專利文獻2中解釋了電動揚聲器中使用的永磁鐵磁路。電動揚聲器的其他結構已知有動磁式揚聲器，其是將上述動圈式揚聲器的磁路與音圈交換，將磁路固定于振動板并將音圈固定于框架。例如專利文獻1 3中記載了動磁式揚聲器。動磁式揚聲器的優(yōu)點是，不同于動圈式揚聲器，不是將音圈安裝在振動板上，因此不存在因音圈的細導線總是與振動板一起振動而折斷的問題。但非專利文獻3中，并未提及動磁式揚聲器，可見動磁式揚聲器并不普遍。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1 日本專利第四36009號公報專利文獻2 日本專利第1223828號公報專利文獻3 日本專利第3421654號公報非專利文獻非專利文獻1 川村雅恭著《電聲工學概論》昭晃堂非專利文獻2 大川光吉著《永磁鐵磁路入門》總合電子出版社非專利文獻3 專利檢索指南 小型揚聲器技術 日本專利局http://WWW. jpo. go.jp/shiryou/s_sonota/pdf/pat_guidebook/hl9_12. pdf要實現(xiàn)具有上述優(yōu)點的動磁式揚聲器，主要有以下三個問題。第一個問題效率降低。在現(xiàn)有的動圈式揚聲器中，磁路的質量占揚聲器質量的大部分。例如，相對于口徑為 16cm左右的振動板，多使用大致400g以上的磁路。因此，在動磁式揚聲器中，并不是將動圈式揚聲器的磁路與音圈的安裝位置簡單地交換，由于產(chǎn)生振動的振動板及磁路的質量變大，因而加劇了與作為負荷的空氣的不匹配，效率非常低。所以，相對于所供給的音頻電流， 僅能輸出很小的聲音。為解決上述第一個問題，可以相對于動圈式揚聲器使磁路小型化、輕量化。但是， 若單純使磁路小型化，則難以利用扼鐵來收縮磁束，在使磁通密度足夠高的狀態(tài)下與音圈互連(interlinkage)，揚聲器效率降低。這是第二個問題。為了解決上述問題，提高電動揚聲器的效率，可以增大磁通密度B與音圈繞線長1 的乘積。因而，通過增加音圈繞線長1來補償磁路小型化和因其小型化導致的磁通密度B 的下降，但是，在采用該方法時，音圈的電感增加，難以輸出高音。這是第三個問題。從這樣的考慮出發(fā)，在專利文獻1中同時設置主振動板和用于輸出高音的另外的振動板，使其共用磁路。但是，該解決方法會使揚聲器的構造變得復雜，且揚聲器在振動方向上大型化。另外，專利文獻2公開的結構存在鐵芯10的結構復雜且在振動方向上大型化的問題。專利文獻3的結構中，會因運動磁鐵沒有進入固定線圈中，或進入的部分長度不足，而導致不能高效地驅動振動板的問題。如上所述，在現(xiàn)有技術中難以解決上述第一 第三個問題，實現(xiàn)動磁式揚聲器。尤其是難以實現(xiàn)構造簡潔且薄型的動磁式揚聲器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有鑒于上述課題，其目的在于提供一種動磁式揚聲器及其制造方法，其關于磁路質量提供定量方針，來提高效率。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的動磁式揚聲器其包含具有磁鐵和磁性體(例如，實施方式中的強磁體薄板4)的磁路的振動板，隨流過有音頻電流的音圈所產(chǎn)生的磁場，通過該磁路發(fā)生振動而產(chǎn)生聲波，其中，所述磁路的合計質量是附加質量與所述振動板的質量的合計質量的0.5 2.0倍。此時，優(yōu)選所述動磁式揚聲器具有框架，所述音圈分割為多個以降低電感，從而防止高音區(qū)域中音頻電流下降，且軸向一致地固定于所述框架的不同位置，所述振動板相對于所述框架，在所述音圈的軸向具有規(guī)定間隙，且能夠在所述音圈的軸向振動，所述多個磁路固定于所述振動板，與所述音圈對置。另外優(yōu)選為，所述音圈為螺線管線圈，所述磁鐵為柱狀，沿其長度方向磁化，且一側端面固定于所述磁性體而與所述磁性體磁連接，另一側端面插入所述音圈的中空部而與所述音圈磁結合。進一步優(yōu)選為，所述磁鐵的尺寸比為1以上，所述磁性體沿垂直于所述磁鐵的長度方向的平面擴展到所述音圈的輪廓外側。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的動磁式揚聲器的制造方法中，該動磁式揚聲器包含具有磁鐵和磁性體的磁路的振動板，隨流過有音頻電流的音圈所產(chǎn)生的磁場，通過該磁路發(fā)生振動而產(chǎn)生聲波，該制造方法包括使所述磁路的合計質量是附加質量與所述振動板的質量的合計質量的0. 5 2. 0倍的第一磁路制造工序；將所述音圈分割為多個，降低電感，防止高音區(qū)域上音頻電流下降的音圈制造工序；和將所述磁鐵形成為尺寸比1以上，且使所述磁性體沿垂直于所述磁鐵的長度方向的平面擴展到所述音圈的輪廓外側的第二磁路制造工序。發(fā)明效果本發(fā)明的動磁式揚聲器中，磁路的合計質量為附加質量和振動板質量的合計質量的0. 5 2. 0倍。通過基于如上所述關于磁路的質量的定量方針來構成動磁式揚聲器，能夠消除作為振動部分的振動板及磁路的質量與作為負荷的空氣的不匹配的問題，提高效率。 因此，本發(fā)明的動磁式揚聲器相對于所供給的音頻電流，能夠輸出可聽到的足夠大的聲音。而且，優(yōu)選音圈被分割為多個以降低電感，從而防止高音區(qū)域中音頻電流下降。如上所述，現(xiàn)有技術中，為了提高效率通過增加音圈繞線長1來增大磁通密度B與音圈繞線長 1的乘積，但此時不能避免電感增加，產(chǎn)生難以輸出高音的問題。相反，如上所述若將音圈分割為多個，則能夠維持磁通密度B與音圈繞線長1的乘積，并降低電感，因此，能夠防止在高音區(qū)域上因電感引起的音頻電流下降。另外，優(yōu)選磁鐵為柱狀，沿其長度方向磁化，且一側端面固定于磁性體而與磁性體磁連接，另一側端面插入音圈的中空部而與音圈磁結合。在向音圈6供給音頻電流時，在中心軸的中央部分處產(chǎn)生最強的磁場，在如上所述構成時，能夠使磁鐵磁極所在的開放端面位于產(chǎn)生最強磁場的區(qū)域。因此，通過對磁鐵作用最強磁場，能夠進一步提高動磁式揚聲器 10的效率。進而，優(yōu)選磁鐵的尺寸比為1以上，磁性體沿垂直于磁鐵的長度方向的平面擴展到音圈的輪廓外側。這樣，能夠利用磁性體充分地向外側誘導磁鐵的磁力線，因此，即使在例如音圈的外周端部也能夠使該被誘導的磁力線與音圈互連，產(chǎn)生較大的電磁力。本發(fā)明的動磁式揚聲器的制造方法包括，使磁路的合計質量是附加質量與振動板的質量的合計質量的0. 5 2. 0倍的第一磁路制造工序；將音圈分割為多個，降低電感，防止高音區(qū)域上音頻電流下降的音圈制造工序；和將磁鐵形成為尺寸比1以上，且使磁性體沿垂直于磁鐵的長度方向的平面擴展到音圈的輪廓外側的第二磁路制造工序。由于通過上述三個制造工序來制造動磁式揚聲器，因此能夠維持音圈的磁通密度，并降低電感，提高高音域的輸出，實現(xiàn)高效的動磁式揚聲器。


圖1是本發(fā)明的動磁式揚聲器的平面圖。圖2是圖1中II-II部分的剖面圖。圖3是表示上述動磁式揚聲器的效率和質量比β的關系的圖表。而且，質量比β =磁路質量/含附加質量的振動板質量。符號說明
1振動板
2彈性體
3框架
4強磁體薄板
5磁鐵
6音圈
7音圈插入孔
8音圈引線
9揚聲器輸入
10動磁式揚聲器
20固定支承部
30振動部
具體實施例方式下面，參照

本發(fā)明第一實施方式的動磁式揚聲器10。為了便于說明，定義各附圖中所示箭頭方向為前后、左右、以及上下。首先，參照圖1和圖2說明動磁式揚聲器10的結構。以下說明的動磁式揚聲器10 是本發(fā)明適用于全音域揚聲器，即全頻揚聲器的例子，但本發(fā)明不限于此，也可以適用于高音域，即高頻揚聲器，或適用于低音域，即低頻揚聲器。動磁式揚聲器10具有環(huán)狀的固定支承部20，和安裝于該固定支承部20前側的圓盤狀振動部30。而且，固定支承部20和振動部30的形狀并不限于上述形狀，也可以是其他形狀。固定支承部20具有形成為環(huán)狀的框架3、四個螺線管型音圈6、音圈引線8。在框架3上形成有前后貫通的四個音圈插入孔7。音圈6的內(nèi)徑形大于后述的磁鐵5的外徑。在各音圈插入孔7中分別埋入一個音圈6，且使其中心軸朝向前后方向，并粘結固定于音圈插入孔7。利用該結構，能夠使從音圈6的前后向插入的磁鐵5沿音圈6的中心軸前后振動。另外，埋入框架3的四個音圈6利用埋設于框架3后側表面的未圖示的槽中的音圈引線8串聯(lián)連接。音圈引線8的端部被引出到外部成為揚聲器輸入9，該揚聲器輸入9與未圖示的外部音頻電流輸出裝置電連接。利用該結構，通過音圈引線8向四個音圈6供給同一音頻電流。振動部30具有圓盤狀的振動板1，粘接于上述振動板1的邊緣附近的彈性體2，與上述彈性體2鄰接設置的強磁體薄板4和磁鐵5。在以下的說明中，將強磁體薄板4和磁鐵 5統(tǒng)稱為磁路。而且，如圖1和圖2所示，分別對應于上述四個音圈6，使用四個彈性體2、強磁體薄板4和磁鐵5。振動板1可由各種材料形成，但為了提高動磁式揚聲器10的效率，優(yōu)選使用盡可能輕質且振動時不變形的材質形成。如圖2所示，彈性體2使用能夠彈性形變的材料形成為圓筒狀，可使用例如樹脂制的管。由振動板1和框架3前后夾持該彈性體2并與之粘接，即，振動板1經(jīng)彈性體2安裝于框架3。使與該彈性體2的直徑對應的厚度為，當振動板1處于靜止狀態(tài)時，磁鐵5的開放端面位于音圈6中心軸的前后方向的中央部。該磁鐵5的開放端面是圖2中磁鐵5的后側端面。而且，彈性體2能夠使用用于通常的揚聲器的可自由變形的所謂折環(huán)(edge)。強磁體薄板4為圓盤狀，其直徑大于音圈6的外徑。另外，強磁體薄板4前后厚度優(yōu)選為磁束不會從固定有磁鐵5的面的相反側泄露的厚度。對于這一點，強磁體薄板4的前后厚度越厚越好，但是考慮到要形成輕質的振動部30，若使其非常厚并不現(xiàn)實，需要選取最佳值。如上所述形成的強磁體薄板4粘接固定于振動板1的后側表面，且在振動板1的邊緣附近與彈性體2鄰接。磁鐵5形成為圓柱狀，沿圖2前后方向所示的軸向被磁化，由前后高度/直徑表示的尺寸比大致為1。使該磁鐵5的前側端面的中心與強磁體薄板4的中心一致地，將磁鐵5 搭載在強磁體薄板4上并粘接固定。如上所述形成的四個強磁體薄板4和四個磁鐵5的合計質量設定為與振動板1的質量大致相同。在本實施方式中，以振動板1大致為5g，一個強磁體薄板4大致為0. 5g，一個磁鐵5大致為0. 75g的情況為例。在此，與強磁體薄板4和磁鐵5同樣地隨振動板1 一起振動的部件還有彈性體2， 但是由于彈性體2并非整體在振動，因而可以忽略彈性體2的質量。并且，磁鐵5并不限定為上述尺寸比大致為1的結構，例如也可以是尺寸比為1以上。利用上述結構，對磁鐵5和與上述磁鐵5固定的振動板1定位，使其能夠沿音圈6的中心軸前后振動。以上，對動磁式揚聲器10的結構進行了說明。下面，說明本發(fā)明的動磁式揚聲器 10的動作。當經(jīng)揚聲器輸入9從外部供給音頻電流時，該音頻電流經(jīng)由音圈引線8輸入到各音圈6。在音圈6中，產(chǎn)生與輸入的音頻電流相應的磁場，利用該磁場對強磁體薄板4和磁鐵5作用電磁力。由此，強磁體薄板4、磁鐵5和振動板1 一體地前后振動產(chǎn)生聲波。當振動板1向前方位移時，彈性體2保持與振動板1和框架3粘接的狀態(tài)而前后伸展，對振動板 1作用向后方的恢復力，以使振動板1回到圖2所示的靜止位置。
如上所述，當音圈6輸入音頻電流并產(chǎn)生磁場時，音圈6在其中心軸的中央部分處產(chǎn)生最強磁場，以該位置為中心，使形成磁鐵5磁極的開放端面前后振動。因此，能夠提高動磁式揚聲器10的效率。在現(xiàn)有的動圈式揚聲器中，是在振動側安裝音圈，由音圈產(chǎn)生的焦耳熱很難高效地散熱。與此不同，在應用了本發(fā)明的動磁式揚聲器10中，由音圈6產(chǎn)生的焦耳熱能夠傳導到包圍音圈6的外周并相互粘結的框架3上從而散熱，因此，能夠防止使音圈6置于高溫。 進而，通過使用導熱率高的材料形成框架3，能夠進一步高效地向框架3導熱并散熱。另外，在現(xiàn)有的動圈式揚聲器中，如背景技術所述，存在細導線斷線的危險，但在動磁式揚聲器10中不會發(fā)生這樣的問題，降低斷線導致的故障確保穩(wěn)定工作。而且，在現(xiàn)有的動圈式揚聲器中，需要較大的磁鐵，但在動磁式揚聲器10中，磁路構成小型化，實現(xiàn)資源節(jié)約，這一點上對環(huán)境有益。以上，對動磁式揚聲器10的動作進行了說明。下面詳細說明本發(fā)明的動磁式揚聲器10的三個特征結構。首先，說明動磁式揚聲器10的第一特征結構。以下將要敘述的第一特征結構是， 磁路包括上述強磁體薄板4和磁鐵5，下面一并說明該結構所具有的效果。在動磁式揚聲器10中所使用的磁鐵5，如上所述為尺寸比1以上的柱狀磁鐵，因此，根據(jù)非專利文獻2的2. 3. 1中單體磁鐵一項的說明，能夠得到3以上的磁導系數(shù)。其結果是，若使用剩磁IT的稀土類磁鐵，則在動作點能夠得到0. 7T以上的磁通密度。但表面磁通密度要比此更低。在動磁式揚聲器10中，難以根據(jù)有關質量的條件來使用大型的強磁體薄板4來充分收縮磁束，因而如上所述適宜使用該形狀，能夠利用磁鐵5單體得到高磁通密度。另外，動磁式揚聲器10中的振動板1的最大振幅，在結構上受限于磁鐵5的前后高度左右，但通過使用同體積且前后高度大、尺寸比為1以上的磁鐵5，能夠確保充分的最大振幅。進而，動磁式揚聲器10的磁路構成為單體磁鐵5加上作為扼鐵的強磁體薄板4，因此能夠得到更高的磁通密度。另外，在動磁式揚聲器10中，在由磁路產(chǎn)生的磁力線中，僅有向著磁鐵5的徑向放射狀延伸的部分與音圈6互連，并產(chǎn)生沿圖2前后方向的軸向上的電磁力。因此，從效率的觀點出發(fā)，期望強磁體薄板4的形狀能夠產(chǎn)生更多的朝向磁鐵5的徑向的磁力線，產(chǎn)生大的電磁力?？紤]到該點，在動磁式揚聲器10中，使強磁體薄板4的直徑比音圈6的外徑大。由此，能夠充分的向磁鐵5的徑向誘導磁力線，因而，即使在音圈6的外周端部，也能夠使該被誘導的充分的磁力線與音圈6互連，產(chǎn)生大的電磁力。進而，在動磁式揚聲器10中，由于強磁體薄板4形成為薄板狀，因而在將該強磁體薄板4固定于振動板1時，在磁鐵5周圍沒有向前后方向突起的構造。所以能夠使框架3 和音圈6密集地配置于磁鐵5周圍的空間。另外，如上所述，是將音圈6埋入框架3，但由于強磁體薄板4形成為薄板狀，因而在振動板1振動時，不存在框架3與強磁體薄板4相干涉的問題。因此，能夠將框架3形成為平板狀，能夠容易地使動磁式揚聲器10整體在振動方向的前后向上實現(xiàn)薄型化。另外，在動磁式揚聲器10中，能夠利用強磁體薄板4向磁鐵5的徑向充分誘導磁力線，因此與現(xiàn)有的結構相比，即使設定大的磁鐵5與音圈6的間隙時，也能夠確保充分的效率。如上所述，在設定大的磁鐵5與音圈6的間隙時，容易進行動磁式揚聲器10的維護操作。以上，對動磁式揚聲器10的第一特征結構進行了說明。下面說明動磁式揚聲器10 的第二特征結構。下述第二特征結構是，使磁路的合計質量為，附加質量與振動板1的質量的合計質量的0. 5倍以上 2. 0倍以下，其中附加質量為隨著振動板1振動而一起振動的空氣的質量，下面一并說明該結構所具有的效果。在本實施方式中設定為1.0倍。而且，所謂附加質量為，與振動板1接觸的大致半球區(qū)域的空氣質量，是與振動板1的半徑的立方成比例的量。首先，由于固定于振動板1上的并非音圈而是磁路，因此，在式1中，應將音圈質量 m。替換為磁路質量mm。通過該替換，則由式4表示動磁式揚聲器10的效率η。[式4]
權利要求
1.一種動磁式揚聲器，其中，包含具有磁鐵和磁性體的磁路的振動板，隨流過有音頻電流的音圈所產(chǎn)生的磁場，通過該磁路發(fā)生振動而產(chǎn)生聲波，其特征在于所述磁路的合計質量是附加質量與所述振動板的質量的合計質量的0. 5 2. 0倍。
2.如權利要求1所述的動磁式揚聲器，其特征在于所述動磁式揚聲器具有框架，所述音圈分割為多個以降低電感，從而防止高音區(qū)域中音頻電流下降，且軸向一致地固定于所述框架的不同位置，所述振動板相對于所述框架，在所述音圈的軸向具有規(guī)定間隙，且能夠在所述音圈的軸向振動，所述多個磁路固定于所述振動板，與所述音圈對置。
3.如權利要求1或2所述的動磁式揚聲器，其特征在于所述音圈為螺線管線圈，所述磁鐵為柱狀，沿其長度方向磁化，且一側端面固定于所述磁性體而與所述磁性體磁連接，另一側端面插入所述音圈的中空部而與所述音圈磁結合。
4.如權利要求1 3中任一項所述的動磁式揚聲器，其特征在于所述磁鐵的尺寸比為1以上，所述磁性體沿垂直于所述磁鐵的長度方向的平面擴展到所述音圈的輪廓外側。
5.一種動磁式揚聲器的制造方法，在該動磁式揚聲器中，包含具有磁鐵和磁性體的磁路的振動板，隨流過有音頻電流的音圈所產(chǎn)生的磁場，通過該磁路發(fā)生振動而產(chǎn)生聲波，該方法的特征在于，包括使所述磁路的合計質量是附加質量與所述振動板的質量的合計質量的0. 5 2. 0倍的第一磁路制造工序；將所述音圈分割為多個，降低電感，防止高音區(qū)域上音頻電流下降的音圈制造工序；和將所述磁鐵形成為尺寸比1以上，且使所述磁性體沿垂直于所述磁鐵的長度方向的平面擴展到所述音圈的輪廓外側的第二磁路制造工序。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種薄型的動磁式揚聲器，其關于磁路的質量提供定量方針，維持音圈的磁通密度并抑制電感增加。在該動磁式揚聲器(10)中，具有由磁鐵(5)和磁性體(4)構成的磁路的振動板(1)借助該磁路，在流過有音頻電流的音圈(6)所產(chǎn)生的磁場的作用下振動而產(chǎn)生聲波，其中，磁路的合計質量附加質量與振動板(1)的質量的合計質量的0.5～2.0倍。另外，音圈(6)分割為多個降低電感，防止高音域中音頻電流下降。
文檔編號H04R31/00GK102204278SQ201080002958
公開日2011年9月28日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權日2009年7月27日
發(fā)明者中井重之 申請人:中井重之