專利名稱：環(huán)形磁鐵及其揚聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種徑向各向異性環(huán)形磁鐵及揚聲器，該環(huán)形磁鐵與現(xiàn)有環(huán)形磁鐵相比，空隙磁通密度分布的線性和/或峰值提高了，該揚聲器通過使用所述的徑向各向異性的環(huán)形磁鐵，提高了音圈推力的線性和/或峰值。
迄今為止，廣泛使用動圈式的揚聲器。所謂動圈式揚聲器是指由磁鐵和軛鐵形成產(chǎn)生音圈推力的磁隙，在使與振動系統(tǒng)結(jié)合的音圈可動地配置在該磁隙內(nèi)的同時，通過向上述音圈供給驅(qū)動電流使振動系統(tǒng)振動，從而得到聲音的揚聲器。
圖6是表示現(xiàn)有動圈式揚聲器主要部分斷面。在圖6中，由鋁鑄件等形成的支架1的基本為圓錐形上部架1a和基本為臂狀的下部架1b通過螺栓結(jié)合，在下部架1b的中央部上一體地形成圓筒狀的突出部1d，由等強鐵磁性材料形成的圓筒狀的內(nèi)軛鐵7固定在設(shè)置在突出部1d前端上的小直徑部1e的外周面上。在內(nèi)軛鐵7的外周面上以貼緊狀態(tài)固定著彼此反繞而成的2個音圈6a,6b,兩者在上下方向上有間隙。音圈6a,6b的外周面和分別被朝徑向(放射方向)磁化的環(huán)形磁鐵5a,5b的內(nèi)周面以極小的磁隙對著配置。預(yù)先磁化環(huán)形磁鐵5a，以使內(nèi)周側(cè)為N極，外周側(cè)為S極，并預(yù)先磁化環(huán)形磁鐵5b，以使內(nèi)周側(cè)為S極，外周側(cè)為N極。環(huán)形磁鐵5a,5b的外周面分別固定在圓筒狀的外軛鐵4的內(nèi)周面上。
用于圖6所示揚聲器上的環(huán)形磁鐵5a,5b是被徑向(放射方向)磁化的磁鐵，該揚聲器能夠在不附加特別的安全裝置的情況下防止在音圈內(nèi)流過過大電流時發(fā)生的過高振幅造成振動系統(tǒng)的損壞。對于動圈揚聲器，為了能在低音區(qū)得到與中音區(qū)及高音區(qū)同等的音壓，必須增大驅(qū)動電流和加大振動系統(tǒng)的行程。為了加大振動系統(tǒng)的行程，有效的手段是提高音圈推力的線性和/或峰值，這也是滿足最近對揚聲器小型化及高性能化的需要。
但是，若通過增大驅(qū)動電流來增加音圈推力，則必然會增大與驅(qū)動電流成正比的來自音圈的熱量。由此，就有必要在限制輸入音圈的的電功率的同時改善散熱性能以防止音圈升溫(燒損)。然而，增大音圈推力的措施在實用上很困難的。另外，若使用現(xiàn)有環(huán)形磁鐵5a,5b構(gòu)成動圈揚聲器，則與配置在磁隙內(nèi)可移動的音圈交鏈的有效空隙磁通密度分布的線性和/或峰值不夠高，這一點是大家都清楚的。
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種徑向各向異性的環(huán)形磁鐵，該徑向各向異性的環(huán)形磁鐵與現(xiàn)有的環(huán)形磁鐵相比，提高了空隙磁通密度分布的線性和/或峰值。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過使用這種徑向各向異性環(huán)形磁鐵使音圈推力的線性和/或峰值比現(xiàn)有的高的揚聲器。
上述目的是銳意研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)通過沿環(huán)形磁鐵的中心軸設(shè)置多個徑向各向異性區(qū)域，且在每個區(qū)域內(nèi)把徑向各向異性方向錯開，可以得到空隙磁通密度分布的線性和/或峰值提高的徑向各向異性環(huán)形磁鐵。
也就是說，按照本發(fā)明的一實施例的徑向各向異性環(huán)形磁鐵的特征在于由中心軸與徑向各向異性方向構(gòu)成的角度是高于89°的至少一個第一徑向各向異性區(qū)域和中心軸與徑向各向異性方向構(gòu)成的角度是低于89°但高于40°的至少一個第二徑向各向異性區(qū)域構(gòu)成。為了提高上述環(huán)形磁鐵的內(nèi)周面?zhèn)然蛲庵苊鎮(zhèn)鹊目障洞磐芏确植嫉木€性和/或峰值，而使上述第一和第二徑向各向異性區(qū)域沿上述中心軸形成。
按照本發(fā)明的另一實施例的徑向各向異性環(huán)形磁鐵的特征在于由中心軸與徑向各向異性方向構(gòu)成的角度是低于89°但高于40°的的多個徑向各向異性區(qū)域構(gòu)成，且為提高環(huán)形磁鐵的內(nèi)周面?zhèn)然蛲庵苊鎮(zhèn)鹊目障洞磐芏确植嫉木€性和/或峰值，而使多個徑向各向異性區(qū)域沿上述中心軸形成。
根據(jù)上述的實用觀點，上述環(huán)形磁鐵最好是由以R2T14B型金屬間化合物(R是含有Y的稀土元素的至少一種，必含有Nd、Dy和Pr的至少一種，T是Fe或Fe和Co。)為主相的R-T-B系永久磁鐵組成。
本發(fā)明還提供使用上述環(huán)形磁鐵構(gòu)成的揚聲器。
附圖的簡要說明

圖1(A)是表示本發(fā)明一實施例的環(huán)形磁鐵的斷面圖。
圖1(B)是表示中心軸與徑向各向異性方向構(gòu)成的角度θ的概略圖。
圖2是表示本發(fā)明另一實施例的環(huán)形磁鐵另一例的斷面圖。
圖3是表示現(xiàn)有環(huán)形磁鐵的斷面圖。
圖4(A)是按照本發(fā)明一實施例的揚聲器的主要部分的斷面圖。
圖4(B)是圖4(A)的揚聲器的主要部分放大圖。
圖5是表示空隙磁通密度分布與距磁空隙中心的距離的關(guān)系的曲線。
圖6是表示現(xiàn)有揚聲器主要部分的斷面圖。
優(yōu)選的實施例的說明[1]環(huán)形磁鐵(A)磁鐵組成(1)R-T-B系燒結(jié)磁鐵構(gòu)成本發(fā)明環(huán)形磁的R-T-B系燒結(jié)磁鐵最好具有以由R2T14B型金屬間化合物組成的主相，并具有下述組成若把主要成分的R-B-T總計為100重量％，則其中的R是27-34重量％(R是含有Y的稀土元素的至少一種)，B是0.5～2重量％，其余部分基本上是T(T是Fe或Fe和Co)和不可避免的雜質(zhì)。
從實用觀點出發(fā)，R優(yōu)選Nd、Dy和Pr的至少一種。R的含量優(yōu)選27-34重量％。若R未足27％重量，則矯頑力iHc大大降低，另外超過34％重量，則剩磁通密度Br大大降低。
B的優(yōu)選含量是0.5～2重量％。如B的含量不足0.5重量％，則不易得到耐用的iHc，而超過2重量％，則Br大大降低。B的更優(yōu)選含量是0.8～1.5重量％。
為了改善磁特性，最好還適量含有Nd,Al,Co,Ga及Cu的至少一種。
Nb的含有量最好選擇在0.1～2重量％范圍。通過添加Nb，在燒結(jié)過程中，將會生成Nb的硼化物，抑制結(jié)晶粒的異常成長。Nb含有量不足0.1重量％時，無法起到添加效果，而超過2重量％，則生成的Nb的硼化物量過多，使Br大大降低。
Al的含有量最好選擇在0.02～2重量％范圍。Al含有量不足0.02重量％時，無法起到添加效果，而超過2重量％，使則Br急劇下降。
Co的含有量最好選擇在0.3～5重量％范圍。Co含有量不足0.3重量％時，不能得到提高居里點及Ni鍍層密著性的效果，而超過2重量％，則Br和iHc大大降低。
Ga的含有量最好選擇在0.01～0.5重量％范圍。Ga含有量不足0.01重量％時，不能確認iHc效果提高，而超過0.5重量％，則Br顯著降低。
Cu的含有量最好選擇在0.01～1重量％范圍。Cu的微量就能帶來iHc的提高，若Cu含有量超過1重量％，添加量達到飽和。另一方面，Cu的含有量不足0.01重量％時，不能得到顯著的添加效果。
在作為環(huán)形磁鐵總量為100重量％時的不可避免的雜質(zhì)量中，氧優(yōu)選的是在0.6重量％以下，更優(yōu)選的是在0.3重量％以下，優(yōu)選的是0.2重量％以下，碳優(yōu)選的是在0.2重量％以下，更優(yōu)選的是0.1重量％以下，氮是在0.08重量％以下，氫是0.02重量％以下，Ca優(yōu)選的是在0.2重量％以下，更優(yōu)選的是在0.05重量％以下，最優(yōu)選的是0.02重量％以下。
(2)其它磁鐵另外，用SmCo5或Sm2TM17(TM由Co,Fe,Cu和M組成，M是從Zr/Hf/Ti和V構(gòu)成的一組中選擇的至少一種)為主相的永久磁鐵來構(gòu)成本發(fā)明的環(huán)形磁鐵也是有效的。
即使用鉛酸鹽型鐵氧體磁鐵構(gòu)成本發(fā)明環(huán)形磁鐵也是有效的。這種鐵氧體磁鐵具有如下式所示的基本組成(A1-xR’x)O.n[(Fe1-yMy)2O3](原子比率)(A是Sr和/或Ba,R’是含有Y的稀土元素的至少一種，必含La,M是Co或Co和Zn,x,y和n分別是滿足0.01≤x≤0.04,0.005≤y≤0.04及5.0≤n≤6.4的數(shù)字)。
由R-T-B系溫?zé)峒庸ご盆F構(gòu)成本發(fā)明環(huán)形磁鐵也是有效的，R-T-B系溫?zé)峒庸ご盆F是以R”2T14B型金屬間化合物(R”是含有Y的稀土類元素的至少一種，R”中所占的Nd是50原子％以上。)為主相(平均結(jié)晶粒徑0.01～0.5μm)的微結(jié)晶合金，通過溫?zé)峒庸べx予徑向各向異性。
(B)構(gòu)造(1)第一環(huán)形磁鐵圖1所示的第一環(huán)形磁鐵以體積比區(qū)域16a區(qū)域17區(qū)域16b=5～40∶90～20∶5～40。
本發(fā)明的環(huán)形磁鐵，其軸向全長L及內(nèi)徑尺寸Di,L=1～150mm，且Di=5～100mm較為理想，L=5～100mm，且Di=10～100mm更好。若Di＜5mm，則工業(yè)生產(chǎn)上難以提供良好的徑向各向異性。另外，Di＞150mm的環(huán)形磁鐵與近期小型化的要求不一致。若L＜1mm的環(huán)形磁鐵磁特性將大大降低，L＞150mm的環(huán)形磁鐵與近期小型化的要求不一致。
(2)第二環(huán)形磁鐵圖2所示的第二環(huán)形磁鐵以體積比區(qū)域22a區(qū)域22b=5～95∶95～5。揚聲器圖4(A)是表示本發(fā)明揚聲器50一例的主要部分斷面圖。在揚聲器50中，在支架51的底部形成突出部51a，用粘接劑將具有開口部54的中空圓筒狀強磁性軛鐵52(例如SS40制)的內(nèi)周面52a粘接固定到支架51的突出部51a的外周面上。而用粘接劑將按實施例1制作的環(huán)形磁鐵11的磁化后部件固定在軛鐵52的面朝開口部54的側(cè)面52B上。音圈55對著環(huán)形磁鐵11的N極面配置，音圈55繞在與振動膜相連的繞線管56上。音圈55在由環(huán)形磁鐵11和軛鐵52形成的磁隙57內(nèi)沿上下方向可自由地移動，由音圈55的推力使振動系統(tǒng)振動，得到聲音。
下面參照實施例詳細說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。
實施例1將Nd,Dy,B及Fe的總重量計為100％，把以30.5％Nd-1.5％Dy-1.1％B-其余為Fe(重量％)為主要成分的合金粗粉在惰性氣氛中，用噴射粉末機粉碎成微粉，制作成平均粒徑4.3μm的微粉。把這些粉末填放到模具內(nèi)(圖中未示出)，進行如下的熱處理邊施加對應(yīng)于圖1的徑向取向的磁場，邊壓縮成形。在約7X10-2pa(約5x10-4托)的真空中把得到的成形體于1100°下加熱2小時進行燒結(jié)，然后冷卻到室溫。接著，在Ar氣氛中于900°下加熱2小時后冷卻到600°，接著，在600°下加熱2小時后冷卻到室溫。把得到的燒結(jié)體加工成規(guī)定的環(huán)形，之后，通過電極沉積使熱固性環(huán)氧樹脂以平均16μm的厚度沉積在表面上，得到外徑Do37mm，內(nèi)徑Di28mm，軸向厚度L8mm的環(huán)形磁鐵11。
環(huán)形磁鐵11磁化后，利用TOSCA(ベクタ-フィ-ルド株式會社制)，以實測值為基礎(chǔ)分析徑向各向異性的賦予情況。根據(jù)結(jié)果，關(guān)于中心軸15和磁力線12、13、14構(gòu)成的角度θ，得到表1的結(jié)果。此外，根據(jù)磁場分析的結(jié)果，如圖1(a)所示，環(huán)形磁鐵11由40°≤θ＜89°徑向各向異性區(qū)域16a、θ＞89°的徑向各向異性區(qū)域17和40°≤θ＜89°的徑向各向異性區(qū)域16b構(gòu)成，且各徑向各向異性區(qū)域的體積比率是16a∶17∶16b=25∶50∶25。
如圖1(b)所示，角度θ是中心軸向15和磁力線構(gòu)成的角度中的銳角，由在各徑向各向異性區(qū)域中的平均值表示。在圖1(a)所示，18是區(qū)域16a與區(qū)域17的邊界，19是區(qū)域17與區(qū)域16b的邊界。另外，根據(jù)上述磁場解析結(jié)果，示范性地示出區(qū)域16a的平均磁力線12的方向。并且，分別示范性地示出區(qū)域17的平均磁力線13的方向，區(qū)域16b的平均磁力線14的方向。
實施例2除把壓縮成形時的施加磁場作為對應(yīng)圖2的徑向取向磁場之外，其它與實施例1的一樣，制作出環(huán)形磁鐵，并進行評價。根據(jù)磁場解析結(jié)果，如表1所示那樣，本實施例的環(huán)形磁鐵具有圖2所示的徑向各向異性區(qū)域，這一點可以清楚看出。
比較例1除把壓縮成形時的施加磁場作為對應(yīng)圖3的徑向取向磁場之外，其它與實施例1的一樣，制作出環(huán)形磁鐵，并進行評價。根據(jù)磁場解析結(jié)果，如表1所示那樣，比較例1的環(huán)形磁鐵具有圖3概略地示出的徑向各向異性區(qū)域，這一點可以清楚看出。
表1
θ平均值實施例3對于圖4(a)所示的揚聲器50，如圖4(b)所示，測定從磁隙57的中心位置O開始向上下移動時磁隙57中的空隙磁通密度。在將環(huán)形磁鐵11沿軸向分割成2部分的中心線60的延長線上具有中心位置O。測定結(jié)果示在圖5中。
實施例4除使用于實施例2中制作的環(huán)形磁鐵不同之外，其它與實施例3一樣，制作揚聲器，從該揚聲器磁隙的中心位置測定上下方向的空隙磁通密度分布。結(jié)果示在圖5中。
比較例2除了使用于比較例1中制作的環(huán)形磁鐵以外，其它的與實施例3一樣，制作比較例2的揚聲器，從該揚聲器磁隙的中心位置開始測定上下方向的空隙磁通密度分布。結(jié)果示在圖5中。
根據(jù)圖5，通過把使用實施例1的環(huán)形磁鐵的實施例3揚聲器與使用比較例1的環(huán)形磁鐵的比較例2的揚聲器相比，可以發(fā)現(xiàn)空隙磁通密度分布的線性和峰值明顯提高。此外，根據(jù)實施例3的揚聲器及比較例2的揚聲器的音圈推力的測定結(jié)果，可以確認與圖5的空隙磁通密度分布的差成正比的音圈推力明顯變差。
另外，根據(jù)圖5，通過把用實施例2的環(huán)形磁鐵的實施例4的揚聲器與比較例2的揚聲器相比，可以發(fā)現(xiàn)空隙磁通密度的線性變差，但峰值顯著提高。且根據(jù)實施例4的揚聲器及比較例2的揚聲器的推力測定結(jié)果，可以確認與圖5的空隙磁通密度分布的差成正比的音圈推力明顯變差。
雖然上述實施例示出了內(nèi)周面?zhèn)鹊目障洞磐芏确植急韧庵苊鎮(zhèn)鹊目障洞磐芏确植几叩膹较蚋飨虍愋原h(huán)形磁鐵，但是在外周面?zhèn)鹊目障洞磐芏确植急葍?nèi)周面?zhèn)鹊目障洞磐芏确植几叩膹较蚋飨虍愋原h(huán)形磁鐵的情況下，也能夠得到與上述實施例相同的效果。
雖然在上述實施例中，記載了使用一個環(huán)形磁鐵情況，但也可以用2個環(huán)形磁鐵構(gòu)成揚聲器。雖然上述實施例記載了揚聲器上使用環(huán)形磁鐵的情況，但若把本發(fā)明的環(huán)形磁鐵應(yīng)用于音圈電機或直線電機上，則可構(gòu)成性能高于現(xiàn)有產(chǎn)品的裝置。
通過上述的詳細描述，根據(jù)本發(fā)明，能夠提供與現(xiàn)有環(huán)形磁鐵相比空隙磁通密度分布的線性和/或峰值提高的徑向各向異性環(huán)形磁鐵以及音圈推力的線性和/或峰值比現(xiàn)有技術(shù)高的揚聲器。
權(quán)利要求
1．一種環(huán)形磁鐵，其特征在于各向異性環(huán)形磁鐵由中心軸與徑向各向異性方向構(gòu)成的角度是高于89°的至少一個第一徑向各向異性區(qū)域和中心軸與徑向各向異性方向構(gòu)成的角度是低于89°但高于40°的至少一個第二徑向各向異性區(qū)域構(gòu)成，為了提高上述環(huán)形磁鐵的內(nèi)周面?zhèn)然蛲庵苊鎮(zhèn)鹊目障洞磐芏确植嫉木€性和/或峰值，而使上述第一和第二徑向各向異性區(qū)域沿上述中心軸形成。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形磁鐵，其特征在于上述環(huán)形磁鐵是由以R2T14B型金屬間化合物(R是含有Y的稀土元素的至少一種，必含有Nd、Dy和Pr中的至少一種，T是Fe或Fe和Co。)為主相的R-T-B系永久磁鐵構(gòu)成。
3．一種揚聲器，其特征在于該揚聲器由權(quán)利要求1或2所述的環(huán)形磁鐵構(gòu)成。
4．一種環(huán)形磁鐵，其特征在于由中心軸和徑與各向異性方向構(gòu)成的角度是低于89°但高于40°的多個徑向各向異性區(qū)域構(gòu)成，為了提高環(huán)形磁鐵的內(nèi)周面?zhèn)然蛲庵苊鎮(zhèn)鹊目障洞磐芏确植嫉木€性和/或峰值，而使多個徑向各向異性區(qū)域沿上述中心軸形成。
5．根據(jù)權(quán)利要求4所述的環(huán)形磁鐵，其特征在于上述環(huán)形磁鐵是由以R2T14B型金屬間化合物(R是含有Y的稀土元素的至少一種，必含有Nd、Dy和Pr中的至少一種，T是Fe或Fe和Co。)為主相的R-T-B系永久磁鐵構(gòu)成。
6．一種揚聲器，其特征在于該揚聲器由權(quán)利要求4或5所述的環(huán)形磁鐵構(gòu)成。
全文摘要
一種提高了空隙磁通密度分布的線性及/或峰值的徑向各向異性環(huán)形磁鐵,其特征在于:該環(huán)形磁鐵由中心軸與徑向各向異性方向構(gòu)成的角度是高于89°的至少一個第一徑向各向異性區(qū)域和中心軸與徑向各向異性方向構(gòu)成的角度是低于89°但高于40°的至少一個第二徑向各向異性區(qū)域構(gòu)成,為了提高上述環(huán)形磁鐵的內(nèi)周面?zhèn)然蛲庵苊鎮(zhèn)鹊目障洞磐芏确植嫉木€性和/或峰值,而使上述第一及第二徑向各向異性區(qū)域沿上述中心軸形成。
文檔編號H04R9/02GK1310457SQ0013764
公開日2001年8月29日 申請日期2000年12月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月16日
發(fā)明者清水元治, 大長啟之 申請人:日立金屬株式會社