專利名稱：電磁式電聲換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電磁式電聲換能器，用于產(chǎn)生移動(dòng)電話等的呼叫聲。
背景技術(shù)：
參照?qǐng)D5說明目前的電磁式電聲換能器。該圖(a)是俯視圖，該圖(b)是剖面圖。
現(xiàn)有例中的電磁式電聲換能器包括第一振動(dòng)板100；固定在第一振動(dòng)板100中央的磁性體即第二振動(dòng)板101；配置在與第二振動(dòng)板101相對(duì)的位置的中心極103；卷繞在中心極103周圍的線圈104；位于線圈104外周的環(huán)狀樹脂磁鐵105；與中心極103相接或一體的軛106；在周圍支承第一振動(dòng)板100的圓筒形框體107。就前述結(jié)構(gòu)形成的電磁式電聲換能器說明其工作。在電流沒有流過線圈104的初始狀態(tài)中，由樹脂磁鐵105、第二振動(dòng)板101、中心極103、軛106形成磁路，第二振動(dòng)板101被吸引在樹脂磁鐵105和中心極103側(cè)，第一振動(dòng)板100產(chǎn)生變形并位移到與其彈力相等的地方。
其次，在線圈104流過交流電時(shí)，利用將線圈104作為磁通勢(shì)的磁路，產(chǎn)生交流磁場。該磁路內(nèi)的磁通密度由交流磁場的強(qiáng)度、和該磁路內(nèi)的磁阻決定。這時(shí)的磁阻大致是由第二振動(dòng)板101和中心極103之間的磁隙產(chǎn)生的磁阻、由第二振動(dòng)板101和樹脂磁鐵105之間的磁隙產(chǎn)生的磁阻、和樹脂磁鐵105的磁阻的合成磁阻。樹脂磁鐵105的相對(duì)導(dǎo)磁率，和空氣的一樣很低，大致是1，磁阻高。
利用該磁通密度的變化在第二振動(dòng)板101上產(chǎn)生交流驅(qū)動(dòng)力。其結(jié)果是利用由樹脂磁鐵105產(chǎn)生的靜吸引力、和由交流電產(chǎn)生的交流驅(qū)動(dòng)力的變化，第二振動(dòng)板101和被固定的第一振動(dòng)板100一起，從初始狀態(tài)變動(dòng)，其振動(dòng)作為聲音發(fā)射出來。
上述樹脂磁鐵105是由硬質(zhì)鐵氧體磁性材料和尼龍6、尼龍12之類的聚酰胺樹脂、低分子橡膠系列等形成的復(fù)合材料。也就是說，現(xiàn)有例的樹脂磁鐵105是采用硬質(zhì)磁性材料和樹脂的復(fù)合材料。
另外電磁式電聲換能器為了在移動(dòng)電話等上使用，必須體型小，且需要交流驅(qū)動(dòng)力的較高的聲壓，所以要提高第一振動(dòng)板100和第二振動(dòng)板101的機(jī)械共振系的諧振銳度Q，使其機(jī)械共振系的最低諧振頻率和再生頻率接近。
另外其機(jī)械共振系的最低諧振頻率由第一振動(dòng)板100和第二振動(dòng)板101的有效質(zhì)量和第一振動(dòng)板100的穩(wěn)定性決定，但是，該第一振動(dòng)板100的穩(wěn)定性，不僅受其材料的彈性模量、材料厚度的影響，還受由樹脂磁鐵105及中心極103的靜吸引力產(chǎn)生變形的形狀的影響。
在上述現(xiàn)有電磁式電聲換能器中，1為了根據(jù)再生頻率而改變機(jī)械系的最低諧振頻率，必須改變機(jī)械共振系的有效質(zhì)量和穩(wěn)定性，因此，為了改變第一振動(dòng)板100的材料厚度、及改變第二振動(dòng)板101材料厚度及改變直徑，或改變靜吸引力，必須改變第二振動(dòng)板101和中心極103之間的磁隙。上述第二振動(dòng)板101的材料厚度及直徑的變更等，使磁阻變化和有效質(zhì)量的變化、振動(dòng)方式的變化等、各種機(jī)械系參數(shù)的變化相互影響，變更到期望的特性很煩雜。
2由于機(jī)械共振系的諧振銳度Q高，所以對(duì)于最低諧振頻率的聲壓的判定系數(shù)非常高，由于磁隙的微小變化和振動(dòng)板材料厚度的微小變化，使聲壓的偏差很大。
但是為使諧振銳度Q降低，必須使振動(dòng)系質(zhì)量輕量化或驅(qū)動(dòng)力(功率系數(shù))增加，但是振動(dòng)系質(zhì)量的輕量化，會(huì)使磁性體即第二振動(dòng)板101體積變小，所以形成磁飽和和磁阻的增加，使功率系數(shù)下降。
另外為了使功率系數(shù)增加，就必須增加直流磁通密度或增加交流磁通密度，為了增加直流磁通，就必須使磁鐵的磁場能量增大和將振動(dòng)板大型化等，會(huì)帶來尺寸的大型化與振動(dòng)系質(zhì)量的增加。
為了增加交流磁通，就必須使磁阻下降，但是目前的樹脂磁鐵105導(dǎo)磁率低，磁阻降低是困難的，另外可以考慮使磁隙變小，但振動(dòng)板的振幅界限就變小了。
因此，為了獲得所需特性的電磁式電聲換能器必須解決上述的復(fù)雜狀況。
發(fā)明的概述本發(fā)明是為了解決上述問題而開發(fā)的，其目的在于，提供一種電磁式電聲換能器，可低成本調(diào)節(jié)機(jī)械系的最低諧振頻率，并且具有高聲壓且聲壓波動(dòng)小。
本發(fā)明的第一方面的電磁式電聲換能器包括第一振動(dòng)板；第二振動(dòng)板，由固定在該第一振動(dòng)板中央的比上述第一振動(dòng)板小的磁性體形成；中心極，與該第二振動(dòng)板中央相對(duì)，通過磁隙設(shè)置在下方；卷繞在該中心極周圍的線圈；環(huán)狀的樹脂磁鐵；連接在上述中心極、及上述線圈和上述樹脂磁鐵下部而配置的軛。這里，上述樹脂磁鐵的磁性粉末由硬磁性體粉末材料及軟磁性體粉末材料組成，利用其配合比例，調(diào)節(jié)磁通密度和導(dǎo)磁率，可以很容易地進(jìn)行最低諧振頻率和聲壓的設(shè)定。
本發(fā)明的第二方面，利用注射成型對(duì)第一方面的樹脂磁鐵進(jìn)行磁場定向成型，在磁化樹脂磁鐵內(nèi)的硬磁性材料時(shí)，提高磁場能量，并且和軟磁性材料配合，制作高磁通密度、高導(dǎo)磁率的樹脂磁鐵。
本發(fā)明的第三方面，使第一方面的樹脂磁鐵中的硬磁性材料，由鐵氧體類磁性材料及稀土類磁性材料共同組成。由鐵氧體及稀土類磁性材料共同組成樹脂磁鐵，可以獲得更高的磁通密度，提供更優(yōu)良的電磁式電聲換能器。
本發(fā)明的第四方面，在第一實(shí)施例的樹脂磁鐵中，總磁性體重量占樹脂磁鐵重量的85％～92％，可以制造成型性及磁特性優(yōu)良的樹脂磁鐵，其結(jié)果可提供優(yōu)良的電磁式電聲換能器。
本發(fā)明的第五方面，在第一方面的電磁式電聲換能器的樹脂磁鐵上面，配置了環(huán)狀磁性板，該環(huán)狀磁性板的內(nèi)徑比第二振動(dòng)板外徑小。利用該結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步降低磁阻，所以能夠獲得更高的磁通密度，其結(jié)果是，可以提高軟磁性材料的配合比例，擴(kuò)大最低諧振頻率和聲壓的調(diào)節(jié)范圍。
本發(fā)明的第六方面的電磁式電聲換能器，在第一方面到第五方面所述的電磁式電聲換能器的樹脂磁鐵中，軟磁性材料的重量比例占15％～30％，采用具有實(shí)用的磁通密度和高導(dǎo)磁率的優(yōu)良的磁鐵。
本發(fā)明第七方面提供一種電磁式電聲換能器，它包括第一振動(dòng)板；第二振動(dòng)板，由固定在該第一振動(dòng)板中央的比上述第一振動(dòng)板小的磁性體形成；中心極，與該第二振動(dòng)板中央相對(duì)，介由磁隙設(shè)置在下方；卷繞在該中心極外周的線圈；配置在該線圈外側(cè)的環(huán)狀磁鐵；與上述中心極、上述線圈、和上述磁鐵的下部相連接而配置的軛；環(huán)狀磁性板，配置在上述磁鐵上面，其內(nèi)徑比第二振動(dòng)板外徑小、并且使從所述第二振動(dòng)板來的磁通大致垂直大進(jìn)入。磁鐵的磁通形成通過軛、中心極、第二振動(dòng)板、磁性板而回到磁鐵的磁路，通過磁性板，使磁阻減小，磁通密度提高，使朝向第二振動(dòng)板的吸引力基本達(dá)到最大，提高磁效率。
附圖的簡單說明如下

圖1是本發(fā)明的電磁式電聲換能器一實(shí)施例的剖面圖，圖2是成形在本發(fā)明的電磁式電聲換能器上使用的樹脂磁鐵成形裝置的剖面圖，圖3是與在樹脂磁鐵的軟磁性材料的配合比例相對(duì)應(yīng)的樹脂磁鐵磁場能量、電感、最低諧振頻率的變化特性圖，圖4是本發(fā)明的電磁式電聲換能器的展開例的剖面圖，圖5是現(xiàn)有電磁式電聲換能器的俯視圖(a)及剖面圖(b)。
用于實(shí)施發(fā)明的最佳形式以下用圖1-圖4說明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的電磁式電聲換能器的剖面圖，圖2是樹脂磁鐵成型裝置剖面圖，該樹脂磁鐵是本發(fā)明一實(shí)施例的電磁式電聲換能器的主要部分，圖3是與樹脂磁鐵的軟、硬磁性材料的配合比例相對(duì)應(yīng)的樹脂磁鐵磁場能量、電感、最低諧振頻率的變化特性圖，圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中的電磁式電聲換能器的剖面圖。
本發(fā)明的實(shí)施例與現(xiàn)有技術(shù)的不同點(diǎn)在于樹脂磁鐵的結(jié)構(gòu)和磁性板，以下說明該不同點(diǎn)。
如圖1所示，樹脂磁鐵11是將軟磁性材料和硬磁性材料配合，利用樹脂成型一體化，通過磁化而形成的。
另外，硬磁性材料一般來說是不易受外界磁場的影響的磁性材料，作為本實(shí)施例采用Sr(鍶)鐵氧體。鐵氧體類磁性粉體在進(jìn)行后述的磁場定向注射成型時(shí)，可以提高磁通密度。
軟磁性材料一般來說是容易受外界磁場影響的磁性材料，在本實(shí)施例中采用Mg、Zn鐵氧體。Mg、Zn鐵氧體以數(shù)μm的粒徑尺寸，可得到復(fù)合化容易、并且導(dǎo)磁率高的軟磁性材料。
作為成形樹脂，尼龍6及尼龍12等聚酰胺樹脂在磁場定向注射成型時(shí)，具有高的定向效率，所以被采用。
另外，在將總磁性粉體的重量比設(shè)定為85％～92％，剩余部分采用成型樹脂時(shí)，從成型性和磁特性考慮是適當(dāng)?shù)摹?br> 標(biāo)號(hào)14是磁性板，通過在樹脂磁鐵11上嵌入成型，與樹脂磁鐵11配置為一體。由圖1也可明白，該磁性板14的內(nèi)徑小于第二振動(dòng)板101的外徑。
因此，樹脂磁鐵11的磁通形成通過軛106、中心極103、第二振動(dòng)板101、磁性板14回到樹脂磁鐵11的磁路，通過磁性板14，能夠降低磁阻，提高磁通密度。另外，雖然磁性板14的內(nèi)徑比第二振動(dòng)板101的外徑小，但如果該內(nèi)經(jīng)過小，則第二振動(dòng)板101和磁性板14之間的磁路就會(huì)擴(kuò)散，或者，嚴(yán)重時(shí)，中心極103和磁性板14之間的磁路變得不可忽視，向中心極103吸引第二振動(dòng)板101的磁力減弱。因此，該磁性板14的內(nèi)徑設(shè)定為第二振動(dòng)板101和磁性板14之間的磁通不擴(kuò)散而大致形成垂直的位置(朝向第二振動(dòng)板101的吸引力大致最大的位置)。
另外，磁性板14利用嵌入成型，與樹脂磁鐵11一體化，所以通過框體107，確定與第二振動(dòng)板101的位置關(guān)系，制造上的偏差也很小，向第二振動(dòng)板101的吸引力穩(wěn)定，結(jié)果是，也具有抑制電磁式電聲換能器聲壓的不穩(wěn)定的效果。
其次，圖2是制作樹脂磁鐵11的成型裝置，成型金屬模具5在厚度方向具有使磁特性定向的磁性材料3和非磁性材料4，定向用樹脂磁鐵2配置在該成型金屬模具5內(nèi)，在其腔6充填由樹脂、硬磁性粉體、軟磁性粉體構(gòu)成的配合材料，并進(jìn)行加熱、注射成型，得到樹脂磁鐵。(這時(shí)，如上所述，磁性板14裝入金屬模具5內(nèi)而一體成型)。
圖3是表示作為樹脂磁鐵11的軟磁性材料的Mg、Zn鐵氧體，其配合比例變化時(shí)的樹脂磁鐵磁場能量變化、電感變化、最低諧振頻率變化的圖。另外，由于樹脂磁鐵的導(dǎo)磁率難于直接測(cè)定，故將導(dǎo)磁率用電感代替(具有電感增加時(shí)導(dǎo)磁率增加，電感減少時(shí)導(dǎo)磁率也減少的傾向)。由本圖可知，通過增加軟磁性材料配合比例，樹脂磁鐵磁場能量(BHmax)減少，最低諧振頻率(f0)降低，電感增加(磁阻減小，導(dǎo)磁率增加)。
另外，電磁式電聲換能器是小型的，大小約為12mm見方，再生頻率的目標(biāo)值是2.5KHz～3.5KHz，因此使用上也可確認(rèn)，軟磁性材料占樹脂磁鐵11的配合比例為15％～30％。
即，可判明，軟磁性材料的配合比例不足15％時(shí)，不能得到充分的導(dǎo)磁率；而超過30％時(shí)，磁通密度降低，最低諧振頻率也變得過低。
因此，通過使軟磁性材料的比例變化，可使靜吸引力連續(xù)變化，能容易地改變最低諧振頻率。另外，利用軟磁性材料的配合，可以提高樹脂磁鐵11的導(dǎo)磁率，降低樹脂磁鐵11的磁阻，因此可以提高相對(duì)于交流磁場的磁通密度，提高作用于振動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)力。
另外，通過進(jìn)一步設(shè)置磁性板14，可減小磁阻，提高磁通密度，實(shí)現(xiàn)聲音高音化。
圖4是本實(shí)施例的展開例，與圖1的電磁式電聲換能器同樣采用將硬磁性材料及軟磁性材料配合而成的樹脂磁鐵11a，不同點(diǎn)是不具有磁性板14。與圖1的電磁式電聲換能器相比，由于沒有磁性板14，就沒有希望減小第二振動(dòng)板101與樹脂磁鐵之間的磁阻，但是通過硬磁性材料及軟磁性材料配合形成的樹脂磁鐵11a，最低諧振頻率的設(shè)定容易，且可以謀求高音化，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)低成本化。
另外在上述實(shí)施例中，是說明硬磁性(粉體)材料使用了Sr鐵氧化的情況，但是通過采用稀土類磁性材料與Sr鐵氧體的共存組成，與單獨(dú)利用Sr鐵氧體相比，可以得到高磁通密度的樹脂磁鐵。另外作為稀土類磁性材料，采用Nd-Fe-B(釹-鐵-硼)磁性材料等的納米復(fù)合材料。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，本發(fā)明可以提供一種電磁式電聲換能器，樹脂磁鐵的磁性體材料由硬磁性材料和軟磁性材及樹脂復(fù)合化而成，具有高導(dǎo)磁率，根據(jù)軟磁性材料配合比例不同，磁通密度可連續(xù)改變，最低諧振頻率的設(shè)定容易，而且具有高聲壓，高壓波動(dòng)小。
權(quán)利要求
1.一種電磁式電聲換能器，包括第一振動(dòng)板；第二振動(dòng)板，由固定在該第一振動(dòng)板中央的比所述第一振動(dòng)板小的磁性體形成；中心極，通過磁隙設(shè)置在該第二振動(dòng)板中央下方；卷繞在該中心極周圍的線圈；環(huán)狀的樹脂磁鐵；連接在所述中心極及所述線圈和所述樹脂磁鐵下部而配置的軛，其中，所述樹脂磁鐵，由硬磁性體粉末材料及軟磁性體粉末材料組成，利用其配合比例的不同，調(diào)節(jié)磁通密度和導(dǎo)磁率，可以很容易地進(jìn)行最低諧振頻率和聲壓的設(shè)定。
2.如權(quán)力要求書1所述的電磁式電聲換能器，其中，樹脂磁鐵是利用注射成形而磁場定向成形的。
3.如權(quán)力要求書1所述的電磁式電聲換能器，其中，樹脂磁鐵的硬磁鐵材料是鐵氧體系磁性材料與稀土類磁性材料共存而組成的。
4.如權(quán)力要求書1所述的電磁式電聲換能器，其中，樹脂磁鐵的總磁性粉體的重量比例占85％～92％。
5.如權(quán)力要求書1～4任一項(xiàng)所述的電磁式電聲換能器，其中，在樹脂磁鐵上面配置了環(huán)狀磁性板，該環(huán)狀磁性板具有比第二振動(dòng)板的外經(jīng)小的內(nèi)徑。
6.權(quán)力要求書1～5任一項(xiàng)所述的電磁式電聲換能器，其中，樹脂磁鐵的軟磁性粉體材料的重量比例占15％～30％。
7.一種電磁式電聲換能器，配置有第一振動(dòng)板；第二振動(dòng)板，由固定在該第一振動(dòng)板中央的比第一振動(dòng)板小的磁性板組成；中心極，通過磁隙設(shè)置在第二振動(dòng)板的中央下方；卷繞在該中心極周圍的線圈；配置在該線圈外側(cè)的環(huán)狀磁鐵；連接在所述中心極與所述線圈及所述磁鐵的下部而配置的軛；環(huán)狀磁性板，配置在所述磁鐵的上面，具有比第二振動(dòng)板的外徑小而且使從所述第二振動(dòng)板來的磁通大致垂直進(jìn)入的內(nèi)徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電磁式電聲換能器,用于產(chǎn)生移動(dòng)電話等的呼叫聲。由硬磁性材料和軟磁性材料形成樹脂磁鐵11,可利用軟磁性材料配合比例的不同,改變磁隙內(nèi)的磁通密度,很容易地設(shè)定最低諧振頻率,同時(shí)通過該軟磁性材料提高樹脂磁鐵11的導(dǎo)磁率,實(shí)現(xiàn)高的磁通密度、小型化,并可提高作用于振動(dòng)板的驅(qū)動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)高聲壓化。
文檔編號(hào)G10K9/13GK1321294SQ00801805
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2000年9月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月7日
發(fā)明者安藤公洋, 榎本光高, 鈴村政毅, 見永勝比古, 佐伯周二, 薄木佐和子 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社