專利名稱：一種直接驅動球頂式揚聲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種球頂式揚聲器的結構改進。
背景技術：
現(xiàn)有的球頂式揚聲器，其結構如圖l所示，包括由T形鐵件(7)、環(huán)形永久磁鋼(6)、 環(huán)形導磁鐵片(5)構成揚聲器的磁路結構，球頂狀的音膜(1)，折環(huán)(2)，骨架(4)和音 圈(3)。其球頂狀的音膜可以為內(nèi)凹或外凸，裝配于揚聲器的中央，是揚聲器的發(fā)聲部分， 所用材質可以有織物布料，PU塑料薄膜等軟質材料，也可以用鈹、鋁、鈦、鉆石、陶瓷等材 質的硬性薄殼材料，并且分別叫做軟球頂揚聲器和硬球頂揚聲器。音膜的外緣是折環(huán)， 一般 是半圓型的，向上凸和向下凹都有，折環(huán)是提供垂直方向振動的順性和振幅的，同時也提供 橫向的"定芯"作用，防止音膜與音圈出現(xiàn)橫向位移，折環(huán)一般以布、塑膠等柔性材料制成， 軟球頂揚聲器通常折環(huán)與球頂為同一材料，熱定型而成一體化球頂與折環(huán)，硬球頂則是折環(huán) 膠合在球頂?shù)倪吘墶Ｒ羧σ凿X、紙、CAPTON等作為骨架，骨架的下半部繞音圈，音圈骨架 頂部固定在音膜上球頂與折環(huán)的連接處，即球頂?shù)倪吘?，音圈骨架一方面是音圈的支撐，?是音圈與音膜的連接件，并傳遞驅動力。普通球頂揚聲器的這種音膜與音圈的結構，由于球 頂與折環(huán)及其連接處都在磁路結構的上面，而音圈卻在磁路中，音圈音膜之間有一定的距離， 而且為了保證揚聲器有一定的振幅，這個距離還不能太小。就必然要有一個音圈骨架或者類 似的部件來連接音圈與音膜。當音圈流過電信號時在磁場作用下產(chǎn)生驅動力，該力通過音圈 骨架向上傳遞到音膜上，驅動音膜上下振動而發(fā)聲，這樣從聲學力學分析上就存在三個元件 ①音膜，②有一定剛性的力傳導臂(音圈骨架)，③力源(音圈)，是"間接驅動"。故此，由 于三個元件產(chǎn)生的共振和力源(音圈)的電感使得整個振動系統(tǒng)處于欠阻尼狀態(tài)，整個揚聲器 的阻抗曲線如圖9所示，存在明顯的共振峰。并且由于音圈骨架的有限剛性，使得高頻振動 無法從線圈傳遞到振膜，從而限制了高頻帶寬。加強音圈骨架剛性又會帶來總等效振動質量 的增加，據(jù)分析，對28芯軟球頂揚聲器來說，總等效振動質量約為0.45克，其中音膜的等 效質量加上兩側同振的空氣質量約為0.15克左右，其余0.3克都是無用的(對于發(fā)聲來說) 音圈及音圈骨架的質量，音圈骨架質量以28芯的鋁骨架計約為nDXhXdX2.7克/cm^:r X2. 8X0. 5X0. 01X2. 7^0. 12克，尚未計入骨架上耐熱涂覆及與線圈膠合所用膠水的質量。 這樣大的總等效振動質量限制高頻帶寬，也限制了效率。而且音圈骨架的有限剛性也損害瞬 態(tài)特性。
近年來在硬球頂揚聲器中出現(xiàn)了一種將音圈骨架與音膜一體化的新設計，它在普通金屬 硬球頂?shù)倪吘壪蛳卵由炝艘欢螆A筒狀，起到音圈骨架的作用，在其下部可以繞線圈形成音圈， 再安裝上折環(huán)，裝配到揚聲器的磁路結構中。該種設計是把音圈骨架與音膜連接為一體，這樣避免了音圈骨架與音膜的膠合問題。 一是工藝簡省，二是避免了膠合劑的剛性、耐熱性、 持久性等問題，有其明顯的優(yōu)點。缺點是音膜成型時，沖壓模具的延伸量大了不少，模具難 度大了，而且對音膜材質的延展性要求也提高了，工藝生產(chǎn)上容易產(chǎn)生音膜沖壓時破裂變形 等問題。而且在這種音膜上繞線比之標準化生產(chǎn)的音圈可能難度要大些。而且該設計除了把 骨架與硬球頂連在一起而外，并無其它變化，球頂與折環(huán)及其連接處依然都在磁間隙的上面， 線圈在磁場中。產(chǎn)生的驅動力仍然需要經(jīng)過一段力臂才傳遞到音膜上的該連接處，依然是"間 接驅動"。其各方面性能指標與普通硬球頂揚聲器相仿，只是因為音圈骨架與音膜一體化后， 散熱會好一些，功率承受會大點，安裝時簡單一點。
在CN1222049A文件中公開了一種改進的球頂形揚聲器，這是一種具有U型環(huán)狀音圈架 的薄型球頂式揚聲器，它的磁路系統(tǒng)與普通球頂式揚聲器完全相同，其音膜也有一圓凸頂狀 球頂及相連的折環(huán)(在CN1222049A中稱為"邊緣阻尼器")。不同之處在于，在兩者連接處， 向下延伸多出一個U型環(huán)狀槽溝，被稱為"環(huán)形音圈架"，繞制好的音圈放入此槽內(nèi)，再灌 膠填充固定，其優(yōu)點是安裝方便，并且音圈與球頂?shù)倪B接強度較高。但由于其線圈是在音膜 的下方，它與磁場作用產(chǎn)生的力，仍然要由U型環(huán)狀音圈架的上半部分傳遞到音膜上，這上 半部分U型環(huán)狀音圈架的作用就是一個傳遞力的力臂，仍然起音圈骨架的作用，依然是"間 接驅動"。這種結構還存在以下局限
一是音膜的加工難度大了，因為這種狹窄的深槽的熱定型較為復雜，并且要保證內(nèi)外徑 及深度的精度，對于許多材質如織物或金屬薄膜等或許是難于實現(xiàn)的， 一般只能采用高分子 樹脂薄膜來熱定型實施該技術，這將對揚聲器的性能產(chǎn)生了限制。
二是音圈被膠和環(huán)形音圈架包裹在中間，不利于音圈的散熱。因此，大功率使用時音圈 溫度過高而燒毀的風險大大提高。對于一般揚聲器來說，往往要有10 20W的功率承受，音 圈處的溫度往往會達到20(TC或更高，對于這種不利于散熱的結構來說，音圈溫度還會更高 一些，而高分子樹脂薄膜的音膜材料一般使用溫度僅在IO(TC左右，這就限定這種結構只適 用于一些小功率的使用場合，如應用在CN1222049A中所述的便攜式電話的受話器等對功率 要求低而要求結構緊湊的場合。
三是對折環(huán)形狀的限制。由于其折環(huán)下是磁極板，為了保證揚聲器有足夠的振幅，其只 能是采用凸折環(huán)的形狀，如果是反凹的折環(huán)，那環(huán)狀音圈架的深度要加大許多，其間要多填 充許多膠，質量的增加會帶來無法承受的靈敏度下降和高頻響應劣化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種真正將音膜和音圈一體化，用音圈直接驅動音膜振動發(fā)聲的直 接驅動球頂式揚聲器。
實現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術方案，包括有可以產(chǎn)生一個圓環(huán)帶形徑向永久磁場的揚聲器磁 路結構，和，具有凸球頂狀音膜及其相連的折環(huán)(包括凹折環(huán)、凸折環(huán)或其他形式的折環(huán))， 其特征是在該凸球頂音膜與折環(huán)的連接處的音膜面上直接形成線繞音圈，所說的凸球頂狀音 膜與折環(huán)的連接處及該連接處的音圈均位于所說的磁路結構的圓環(huán)帶形的徑向永久磁場或其
磁間隙中。在其球頂與折環(huán)的連接處的音膜面上所直接形成的線繞音圈，工藝上可以是以包 覆絕緣層的導線(如漆包線)，直接在該連接處繞制而成，也可以是預先繞好的線圈直接固定 在該連接處，特別地是當選用的音膜為織物音膜時，該線圈可以是采用包覆絕緣層的導線在 該連接處以類似縫紉的方式編織而成，進一步加強音膜與音圈的一體化。
所述的可以產(chǎn)生一個圓環(huán)形徑向永久磁場的揚聲器磁路結構，可以是一個由T形鐵件或 U形鐵碗、環(huán)形永久磁鋼、環(huán)形導磁鐵片構成的傳統(tǒng)揚聲器的磁路結構，也可以是由一片磁 極板和兩片磁鋼構成，兩片磁鋼的同名磁極分別與磁極板的上下面結合，形成一個在磁極板 的側面附近會聚的徑向磁場的揚聲器的磁路結構。
本發(fā)明的基本構思，是把平膜音圈帶式揚聲器的直接驅動原理，與球頂式揚聲器線繞音 圈的特點相結合，形成一種采用線繞音圈的，音膜材質可以較大范圍選取的直接驅動式揚聲 器，使之兼有平膜式的直接驅動頻響寬的優(yōu)點，與球頂式的音膜選材自由，音色優(yōu)美及其線 繞音圈的體積小、效率高、磁場均勻性好的優(yōu)點。
相對于傳統(tǒng)球頂揚聲器，本發(fā)明技術方案的有益技術效果如下
在本發(fā)明的技術方案中，球頂?shù)倪吘壴诖砰g隙或磁路的磁場中與折環(huán)平滑的連接，而在 該連接處的音膜面上直接形成線繞音圈。這樣驅動源與振動部分合為一體，而且省掉了中間 連接件——音圈骨架，在聲學力學分析上就僅剩下音膜+音圈，并且一體化了，化三為二，又 合二為一，實現(xiàn)了 "直接驅動"。從而大大降低了振動質量，改善了低頻時的阻尼，使得整個 振動系統(tǒng)處于"過阻尼"狀態(tài)，這樣就不存在低頻共振峰，其阻抗曲線如圖io所示意，近乎 一條直線。
由于驅動力直接產(chǎn)生并作用于振動發(fā)聲件上，故此可以改善瞬態(tài)反應與高端頻響，而且
由于化繁為簡，省掉音圈骨架，總等效振動質量約為0.3克左右。也可以提高上限頻率和效 率。用同樣的音膜制造的普通球頂揚聲器高頻上限在25KHz，而制成直接驅動式球頂揚聲器， 高頻帶寬達到40KHz。而且音圈位置外移(相對于傳統(tǒng)的球頂式揚聲器)到了揚聲器表面的 相對開放的空間，利于散熱；音圈隨音膜一起振動，也可形成有效的"自動風冷散熱"，即輸 入功率越大、音圈發(fā)熱越大、音膜振幅越大、流經(jīng)音圈并散到外界的空氣越多、散熱越好。 由于其基本結構和工藝與傳統(tǒng)球頂揚聲器相仿，故其音色風格也相同。這樣既拓寬了頻響上 限和改善了瞬態(tài)響應和功率承受，又保持了傳統(tǒng)球頂揚聲器的音色。
相對于將音圈骨架與音膜一體化的硬球頂揚聲器來說，本發(fā)明設計的直接驅動硬球頂式 揚聲器，球頂與折環(huán)是穿過磁間隙或磁路的磁場來平滑連接的，連接處在磁間隙或磁路的磁 場中并且在該處直接裝配音圈，且音圈與音膜的接觸是一個面而不是傳統(tǒng)設計的一條線，音 圈產(chǎn)生的力直接驅動音膜，無需任何力傳導件，是"直接驅動"。從而解決了驅動力仍然需要 經(jīng)過一段力臂才傳遞到音膜上而產(chǎn)生的問題，同時由于消除了力臂的重量，有效地改善揚聲 器的高頻響應特性。
本發(fā)明與環(huán)形音圈架式球頂揚聲器比較，具有以下有益技術效果
相對于具有U型環(huán)狀音圈架的球頂揚聲器，本發(fā)明的設計可以說不存在任何形式的音圈 架或音圈骨架來連接音膜并傳遞驅動力，是磁場與音膜面上固定的線圈作用產(chǎn)生驅動力，并 直接驅動音膜振動發(fā)聲，這與環(huán)形音圈架式設計的"間接驅動"相比，還有以下優(yōu)點 一是 散熱好，功率承受大。這是由于本發(fā)明將音圈固定在開放的空間里，與外界空氣直接接觸， 工作時其上流過的氣流形成自動風冷散熱，功率承受要大過傳統(tǒng)設計。而"環(huán)形音圈架式" 由于音圈仍然位于相對封閉的內(nèi)部，并且還完全包裹在一層膠和一層薄膜形成的"保溫層" 內(nèi)，其散熱效果要差于音圈無包裹的傳統(tǒng)式球頂設計，更差于本發(fā)明方案的設計。二是由于 沒有音圈架的質量，基于上述同樣的理由，揚聲器的靈敏度和高頻響應都得到提高。三是本 發(fā)明方案可以選用任何材料，與傳統(tǒng)式球頂揚聲器相同，織物、高分子樹脂薄膜、金屬、陶 瓷等任何傳統(tǒng)的球頂式音膜材料都可以使用本發(fā)明技術。四是本發(fā)明方案可以采用繞好的音 圈安裝在音膜的邊緣，也可以是直接在該處繞制音圈，甚至可以在織物音膜的球頂?shù)倪吘壷?接編織形成音圈，易于加工。
綜合來說，本發(fā)明方案對比于"環(huán)形音圈架式"設計具有"直接驅動"，加工易，限制 少，散熱好，功率大，質量輕，效率高，高頻響應好的優(yōu)點。


圖1是傳統(tǒng)球頂式揚聲器的結構示意圖； 圖2是圖1中音圈部位放大顯示圖3是本發(fā)明的直接驅動球頂式揚聲器一實施例的結構示意圖； 圖4是圖3中的音圈部位放大顯示圖5是本發(fā)明的直接驅動球頂式揚聲器的直接繞制式音圈的結構示意圖； 圖6是圖5的A部放大圖7是本發(fā)明的直接驅動球頂式揚聲器的編織式線繞音圈的結構示意圖； 圖8是本發(fā)明的直接驅動球頂式揚聲器另一實施例的結構示意圖； 圖9是傳統(tǒng)球頂式揚聲器的阻抗特性；
圖io是本發(fā)明的直接驅動球頂式揚聲器的阻抗特性。
具體實施方案
實施例一
本直接驅動球頂式揚聲器實施例的結構如圖3所示，包括由T形鐵件7、環(huán)形永久磁鋼6、 環(huán)形導磁鐵片5構成揚聲器的磁路結構，具有凸球頂狀音膜1及其相連的凹折環(huán)2，在該凸 球頂音膜1與凹折環(huán)2的連接處的音膜面上直接形成線繞音圈3 (如圖4所示)，所述的凸球 頂音膜1是使用傳統(tǒng)的球頂式揚聲器同樣的28芯絲質(或稱為織物)球頂音膜，其中間是一個 凸球頂，外邊是反凹的半圓形折環(huán)2，材料是布質并經(jīng)樹脂處理后熱壓定型而成。凸球頂音 膜1與凹折環(huán)2連接處的直徑約28毫米，并且在該處有一拐角，在該處以0.06毫米直徑的
漆包線繞13匝三層線圈，線圈的軸向高度約為l毫米，徑向厚度約為0.3毫米(如圖5、圖 6所示)。然后裝入圖中的由環(huán)形導磁鐵片(華司)5、 T形鐵件(T鐵)7、和環(huán)形釹鐵硼磁 鋼6組成的磁路中，充磁并引線安裝端子后，即可得到阻抗為8Q，頻響為lKHz 40KHz的 直接驅動式球頂高音揚聲器。如果使用大一些的球頂如75毫米球頂，用稍粗一些的線繞制線 圈，就可以得到直接驅動式球頂中音揚聲器。 實施例二
本直接驅動球頂式揚聲器實施例的磁路結構與實施例一基本相同，并具有基本相同的凸 球頂狀音膜1及其相連的凹折環(huán)2，在該凸球頂音膜1與凹折環(huán)2的連接處的音膜面上直接 形成線繞音圈3，所述的線繞音圈3是在織物球頂音膜1上上編織進五根0.06毫米直徑的漆 包線構成編織式線繞音圈(如圖7所示)。
實施例三
本直接驅動球頂式揚聲器實施例的結構如圖8所示，包括由一片磁極板9和兩片磁鋼(上 磁鋼8和下磁鋼10)構成的磁路結構，上磁鋼8和下磁鋼10的同名磁極分別與磁極板的上 下面結合，形成一個在磁極板的側面附近會聚的徑向磁場的揚聲器的磁路。在下磁鋼的下面 設置有一鐵質平板ll，用以加強磁場，減少漏磁，整個磁路結構裝配在支架12上，由此， 在磁極板9的側面附近形成一個會聚的徑向磁場。還具有凸球頂狀音膜1及其相連的凹折環(huán) 2，該凸球頂音膜1與凹折環(huán)2的連接處的音膜面安裝固定一線繞音圈3，該線繞音圈3用預 先繞好的線圈直接固定在該處，所述的凸球頂音膜1是使用傳統(tǒng)的球頂式揚聲器同樣的28芯 絲質(或稱為織物)球頂音膜，其中間是一個凸球頂，外邊是半圓形的凹折環(huán)2，材料是布質并 經(jīng)樹脂處理后熱壓定型而成。所述的凹折環(huán)2安裝固定于支架12上，線繞音圈3則置于磁極 板9的側面外周。
權利要求
1.一種直接驅動球頂式揚聲器，具有凸球頂狀音膜(1)及其相連的折環(huán)(2)，和一個產(chǎn)生有圓環(huán)帶形徑向永久磁場的磁路結構，其特征是在該凸球頂音膜(1)與折環(huán)(2)的連接處的音膜面上直接形成線繞音圈(3)，所說的凸球頂狀音膜(1)與折環(huán)(2)的連接處及該連接處的音圈(3)均位于所說的磁路結構的圓環(huán)帶形的徑向永久磁場或其磁間隙中。
2、 根據(jù)權利要求1所述的直接驅動球頂式揚聲器，其特征在于所述的音圈(3)用包覆 絕緣層的導線直接在音膜面上繞制而成。
3、 根據(jù)權利要求1所述的直接驅動球頂式揚聲器，其特征在于所述的音圈(3)由包覆 絕緣層的導線以類似縫紉的方式編織在織物音膜上。
4、 根據(jù)權利要求1所述的直接驅動球頂式揚聲器，其特征在于所述的音圈(3)由預先 繞制好的線圈安裝固定在音膜面上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直接驅動球頂式揚聲器，本揚聲器包括有可以產(chǎn)生一個圓環(huán)帶形徑向永久磁場的揚聲器磁路結構，和，具有凸球頂狀音膜及其相連的折環(huán)，本發(fā)明的特點是在音膜球頂與折環(huán)連接處的音膜面上，直接形成線繞音圈，工藝上該音圈可以是以包覆絕緣層的導線，直接在該連接處繞制而成，也可以是預先繞好的線圈直接固定在該連接處，特別地是當選用的音膜為織物音膜時，該線圈可以是采用包覆絕緣層的導線在該連接處以類似縫紉的方式編織而成，進一步加強音膜與音圈的一體化。本揚聲器兼有平膜式的直接驅動頻響寬，球頂式的音膜選材自由，音色優(yōu)美及其線繞音圈的體積小、效率高、磁場均勻性好的優(yōu)點。
文檔編號H04R9/06GK101374370SQ20071002982
公開日2009年2月25日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權日2007年8月21日
發(fā)明者張百良 申請人:張百良