專利名稱：推推式多磁氣隙變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種諸如音頻揚聲器的電磁變換器，尤其涉及一種用于此類變換器的多磁氣隙的幾何結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
在該文獻中示有揚聲器的橫截面。由于揚聲器通常是關(guān)于一個軸線或是中心線圓柱型或是旋轉(zhuǎn)地對稱的，因此僅示出了給定揚聲器的任一面，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易知曉由此所代表的三維結(jié)構(gòu)。但讀者明白本發(fā)明并不限制為這樣的一種軸向?qū)ΨQ的實施方式。
圖1示出了本領(lǐng)域公知的傳統(tǒng)聲頻揚聲器10，所示揚聲器關(guān)于中線CL對稱。該揚聲器包括一個導(dǎo)磁極板12，該磁板12包括一個可以與極板的基部16連接或是一體構(gòu)成的磁極14。該磁極可以包括允許空氣流對馬達(dá)結(jié)構(gòu)進行冷卻并且對振動膜組件進行減壓的軸向孔18。環(huán)型永磁體20圍繞磁極，在兩者之間有一腔22。導(dǎo)磁頂板24圍繞磁極，在兩者之間有一磁氣隙26。典型的，磁氣隙26小于腔22。極板，磁體，以及頂板可以共同稱為磁鐵組件或馬達(dá)結(jié)構(gòu)。在該文獻中，粗的黑箭頭表示代表性的磁通流動的方向；本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解特別是當(dāng)提供有相反的相電氣輸入信號時，可以將磁體顛倒，這樣磁通將流向相反的方向，變換器正常工作。
導(dǎo)電音圈28剛性連接于一圓柱型線軸或是音圈框架30。該音圈懸掛在磁氣隙內(nèi)，以對連接至線軸的振動膜32提供機械力。當(dāng)交流電通過音圈時，音圈沿著揚聲器的軸線在氣隙內(nèi)向上向下運動，使得振動膜產(chǎn)生聲波。
框架34連接至磁鐵組件。具有兩個懸掛元件。阻尼器或機架36連接至線軸和框架，包圍物38連接至振動膜和框架。這兩個懸掛元件用于保持線軸和振動膜關(guān)于磁極集中并且排列，同時允許其軸向運動。防污帽40將組件密封，并且防止可能污染磁氣隙，并且由此妨礙揚聲器質(zhì)量或是工作的灰塵顆粒以及其他零散物質(zhì)的滲透。
如圖所示，當(dāng)音圈比磁氣隙高時(沿著軸線)，揚聲器被稱為“向上懸垂”的幾何結(jié)構(gòu)。另一方面，如果音圈比磁氣隙短，揚聲器是“向下懸垂”的幾何結(jié)構(gòu)。
如果音圈運動的足夠遠(yuǎn)，使得不同數(shù)量的音圈匝數(shù)存在于氣隙內(nèi)(例如，上懸音圈運動到足夠遠(yuǎn)使其一端進入氣隙內(nèi)，或是下懸音圈已經(jīng)運動到足夠遠(yuǎn)使得其一端已經(jīng)離開氣隙)，則揚聲器開始呈現(xiàn)非線性特性，并且其音質(zhì)會失真或是發(fā)生變化。當(dāng)在需要最大音圈行程的高音量處播放低頻聲音時，這個問題尤其麻煩。
解決這個問題的通常的辦法一直是使用高度上懸或是高度下懸的幾何結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)高等級的線性音圈行程。但是這些方法本身是具有限制的。高度上懸的馬達(dá)需要線圈長度增加，其又使得振動膜組件的整個運動量增加。在一些點處，該持續(xù)增加的量變得非常大，以至于達(dá)到固有機械設(shè)計的限制，這防礙了在偏移中進一步可控制的增加。同時，音圈塊的增加沒有隨之引起所利用的磁通的增加，這將降低變換器的整個效率。該效率是與BL平方成正比，與線圈量的平方成反比的。在高度下懸的幾何結(jié)構(gòu)中，還具有其他實際的限制，這是由于磁場面積的相對增加需要維持常量B通過磁間隙高度，以在不犧牲效率的情況下實現(xiàn)較高的線性偏移。不幸的是，磁通B的增加并不引起B(yǎng)L的增加，因此變換器的效率也不會增加。
有一種混合方法，提供帶有在兩個相關(guān)磁間隙內(nèi)移動的一前一后兩個音圈的線軸，如Kobayahi申請的美國專利4,783,824和Shirakawa申請的美國專利5,740,265中所教導(dǎo)的。這些都是“推—拉”幾何結(jié)構(gòu)的，其中頂部磁氣隙之上的磁通在與越過底部磁氣隙的磁通相反的方向流動；這需要在相反方向上纏繞兩個線圈，并且在不增加整個線性偏移的情況下，需要兩倍的線圈長度和更長的線軸，所有的這些都會使生產(chǎn)成本增加而且只會帶來最小的收益。Kobayahi進一步教導(dǎo)如果通過音圈的電流是相反相的電流，則可將音圈在同一方向上纏繞。然而不幸的是，這需要每一線圈都要有自己專用的電氣輸入對，這將進一步增加變換器的復(fù)雜性和成本。
在現(xiàn)有技術(shù)的上懸揚聲器中，100％的磁氣隙在線性工作期間一直起作用。在現(xiàn)有技術(shù)的下垂揚聲器中，100％的音圈繞組在線性工作期間一直起作用的。
揚聲器通常分為外部磁鐵結(jié)構(gòu)(其中環(huán)型磁鐵圍繞磁極板)或是內(nèi)部磁鐵結(jié)構(gòu)(其中一個罩杯中容納有磁鐵)。磁極板和罩杯由于他們用于已經(jīng)穿越過磁氣隙的磁通的返回路經(jīng)，因此共同稱為磁返回路徑組件或是磁軛。
材料可以被分為磁材料或是非磁材料。非磁材料也可以稱為非導(dǎo)磁材料；例如鋁和石灰石就是非磁材料。磁材料可以分為硬磁材料和軟磁材料。硬磁材料也稱為永磁體，其可以不受外部影響產(chǎn)生磁場。軟磁材料是那些雖然不是永磁體，但是本身會被磁化并且產(chǎn)生與他們被放置在磁場中的位置相應(yīng)的磁通。軟磁材料包括諸如鋼和鐵之類的含鐵材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電磁變換器，其包括-一個具有軸線的磁軛；-磁耦合至磁軛的第一磁鐵；-第一板，磁耦合至與磁軛相對的第一磁鐵，并且在第一板和磁軛之間限定第一磁氣隙；-第一磁材料部件，連接至與第一磁鐵相對的第一板；-第二板，磁耦合至第一磁材料部件，并在第二板和磁軛之間限定第二磁氣隙；-一個振動膜；-一個連接至振動膜的線軸；-至少一個音圈連接至線軸，并且至少部分地位于至少一個磁氣隙內(nèi)；其中越過第一和第二磁氣隙的磁通相對于磁軛在第一相同的方向上。
本發(fā)明還提供一種電磁變換器，其包括-多個在磁鐵和板組件之間的磁氣隙和一個磁軛；-通過每一個相關(guān)磁氣隙的磁通相對于磁軛定向為相同的方向；-可移動地設(shè)置在至少一個磁氣隙內(nèi)的音圈組件。
本發(fā)明還提供一種音頻揚聲器的改進，該揚聲器具有磁軛，第一永磁體，其磁耦合至磁軛、連接至線軸的音圈的線軸和連接至線軸的振動膜，其中改進包括音圈通過第一磁氣隙運動，第一磁氣隙具有相對于磁軛在第一方向上流動的磁通；音圈通過第二磁氣隙運動，第二磁氣隙具有相對于磁軛在第一方向上流動的磁通。


由以下所給出的詳細(xì)描述和本發(fā)明實施例的附圖，可以更加全面地理解本發(fā)明，但是附圖和描述不是用于將本發(fā)明限制為所描述的特定的實施例，而只是用于示例和理解。
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的橫截面。
圖2A-C示出了根據(jù)本發(fā)明的揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的一個實施例，其具有一個音圈和兩個氣隙，磁通在同一方向上通過所述氣隙。
圖3A-C示出了根據(jù)本發(fā)明的揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的第二個實施例，其具有兩個相同方向的磁通氣隙和一前一后兩個音圈。
圖4示出了揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的第三實施例，其具有三個氣隙和一個音圈。
圖5A-F示出了揚聲器的第四個實施例，其具有三個氣隙和一個單音圈。
圖6示出了揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的第五個實施例，其具有設(shè)置在磁鐵組件內(nèi)的冷卻裝置，帶有兩個氣隙和一個音圈。
圖7示出了揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的第六個實施例，其使用內(nèi)部磁鐵、兩個氣隙和一個音圈。
圖8示出了揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的第七個實施例，其具有組合的框架和散熱件。
圖9示出了揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的第八個實施例的頂視圖，其中頂部磁鐵由多個具有氣隙的較小磁鐵組成，在這些氣隙之間允許空氣流動以冷卻音圈。
圖10示出了揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的第九個實施例的橫截面，其使用作為初級磁鐵的外部環(huán)行磁鐵和用于頂部磁氣隙的內(nèi)部盤狀磁鐵的組合。
圖11示出了揚聲器幾何結(jié)構(gòu)的第十個實施例，其使用有作為初級磁鐵的內(nèi)部盤狀磁鐵和用于頂部磁氣隙的外部環(huán)型磁鐵。
具體實施例方式
本發(fā)明可以應(yīng)用在各種磁變換器中，這些磁變換器包括但是并不限制為音頻揚聲器、麥克風(fēng)、機械位置傳感器、啟動器(可以是線形馬達(dá))以及類似裝置。為了便于描述，本發(fā)明將參照音頻揚聲器實施例作出描述，但是應(yīng)該想到該描述是示例性的，而并不是限制性的。本發(fā)明在諸如低音喇叭這樣的高(大)偏移的應(yīng)用中，可證實是特別有用的，但是同樣也并不應(yīng)該認(rèn)為該應(yīng)用是限制性的。
本發(fā)明允許低于100％的氣隙和低于100％的音圈繞組同時使用。例如，本發(fā)明使得可以同時使用50％的音圈繞組和33％的磁氣隙，或者是66％的磁氣隙和33％的音圈繞組實現(xiàn)最佳線性偏移，其中音圈繞組和磁氣隙的好多種比率都是可以的，這使得設(shè)計者可以實現(xiàn)高頻偏移、低頻偏移、殼體體積、效率、線形偏移、成本、處理功率以及馬達(dá)尺寸之間的期望的平衡或組合。設(shè)計者現(xiàn)在可以實現(xiàn)比以前所使用的組合范圍更加寬泛的組合范圍。
圖2A描述了根據(jù)本發(fā)明的揚聲器50的一個實施例。該揚聲器包括極板12，該極板12包括有后板16和能與該后板16一體形成或是連接至后板16的極片14。在有些實施例中可以具有孔18，該孔延伸通過極板的長度，用于允許空氣響應(yīng)揚聲器風(fēng)箱的動作而流動。在有些實施例中，可以有益地采用帶有斜端52、54的孔18，其用于改進帶有更少量的紊亂的空氣動力行為，允許使用不會引起過量失真的較小的孔或口。如果孔太大，則會由于磁極內(nèi)剛量的降低導(dǎo)致的剛的磁飽合，而引起磁效率的降低。
磁鐵組件包括與現(xiàn)有技術(shù)相同的第一永磁體20、第一板24、第一磁氣隙26。本發(fā)明進一步包括磁材料部件56，在一些實施例中，該磁材料部件56可以是第二永磁體。與現(xiàn)有技術(shù)中的雙氣隙揚聲器不同，磁材料部件采用其磁通在與第一磁鐵相同方向上的部件，或換句話說，使得第一磁鐵20和磁材料部件56具有彼此相面對的相反的磁極。揚聲器進一步包括限定第二磁氣隙60的第二極板58。
包括線軸或管、振動膜、機架、圍繞物以及防污蓋的框架和振動膜組件基本上與現(xiàn)有技術(shù)相同。音圈、第一板、第二磁鐵以及第二板可以有益地形成為這樣的大小，即使得音圈從一個板的中間部延伸至另一個板的中間。音圈的高度Tvc可以有益地基本上等于第二板的高度Tp(在很多情況下，應(yīng)該等于第一板的高度，這樣使得兩個氣隙的高度相同)加上第二磁鐵的高度Tm。為了進入非線性反應(yīng)區(qū)域，音圈應(yīng)該必須運行足夠遠(yuǎn)使得它的底端進入頂部第二氣隙，或者是使得它的頂端進入底部第一氣隙的位置。這使得音圈具有一個等于頂部頂板高度(厚度)Tp加上頂部磁氣隙間的兩倍的空間高度Tm的峰到峰線性偏移。在一個優(yōu)選構(gòu)造中，兩個板厚度相同，并且第二磁鐵56應(yīng)該與至少一個板的厚度相同。
磁鐵、板、極板、極片的相對尺寸應(yīng)該根據(jù)具體應(yīng)用的特定需求來確定，并且最好是在可以應(yīng)用本發(fā)明教導(dǎo)的普通揚聲器技術(shù)設(shè)計人員的能力范圍之內(nèi)。例如，往往是底部磁鐵必須要比頂部磁鐵更大(或扼要的說法是更結(jié)實)，以使通過兩個氣隙的磁通相同，這是由于兩磁鐵間的下板分流一部分底部磁通，直接進入頂部磁鐵而不通過第一氣隙。
圖2B和2C描述了音圈分別在線形偏移區(qū)域內(nèi)的最大伸展和縮回點處的圖2A的實施例。讀者應(yīng)該注意在圖2A-2C中，相當(dāng)于有一個氣隙起作用(圖2B中頂部氣隙的100％，圖2A中每個氣隙的50％，圖2C中底部氣隙的100％)，和一整個磁氣隙高度的音圈繞組起作用。在線形偏移的一些給定點處，整個磁氣隙的50％起作用，音圈的相應(yīng)高度等于Tvc減去Tm。
圖3描述了根據(jù)本發(fā)明揚聲器幾何結(jié)構(gòu)70的第二實施例，其與第一實施例相同，除了包括有兩個音圈72、74。理想的，這兩個音圈高度相同，并且從一個音圈的中間到另一個音圈的中間的距離應(yīng)該等于兩個氣隙之間的距離(或換句話說，等于在兩個板之間的磁材料部件的厚度)。在使用具有最佳線性的最佳構(gòu)造中，兩個板之間的間隔以及其中的每個板應(yīng)該是相同的厚度，該厚度應(yīng)該與一個音圈的高度Tvc加上音圈之間的距離Ts相等，這樣當(dāng)例如上音圈在偏移過程中，剛剛開始退出頂部磁氣隙的頂部時，下音圈則剛剛開始進入頂部磁氣隙。
圖3A-C描述了最佳實施例，其中每一音圈的高度Tvc是距離H，每一磁氣隙的高度Tp1、Tp2是距離2H，磁氣隙之間的距離Tm是長度2H。注意Ts＝H＝Tvc。該幾何結(jié)構(gòu)給出了一個7H的峰到峰線性偏移，在一末端，下音圈的頂端與頂部磁氣隙的頂部齊平，在另一末端，上音圈的底端與底部磁氣隙的底部齊平。
在一個實施例中，在相同方向上纏繞音圈，并且在同一磁極上給這些音圈施加電信號。在另一實施例中，在相反方向上纏繞音圈，并且使其接受來自相反磁極的電信號。
可替換的，極板可以采用槽66，音圈線軸可以在其最大向下偏移處延伸入該槽內(nèi)，這可以防止線軸打擊極板，該線軸打擊極板現(xiàn)象會損壞聲音并可能損壞線軸或音圈和或其它元件。在Tanabe等人的美國專利US5,715,324中給出了該教導(dǎo)。
在一種模式中，極片可以采用基本上與氣隙之間的墊片或磁鐵相對的槽78，在頂部磁氣隙之上的槽80，在底部磁氣隙之下的槽82，以進一步通過將更多的磁通集中在氣隙中，以及在每一氣隙的端部之上和之下建立對稱的打擊區(qū)域而進一步提高線形特性。
讀者應(yīng)該注意，在圖3A-C中，全部音圈繞組的50％在磁氣隙內(nèi)起作用，全部磁氣隙的25％在變換器的線形工作期間被使用。
圖4描述了根據(jù)本發(fā)明的揚聲器幾何結(jié)構(gòu)90的第三實施例。該揚聲器包括極板12、第一磁鐵20、第一板24、磁材料部件56、第二板58以及其他與第一實施例基本相同的元件。該揚聲器進一步包括用于限定第三磁氣隙96的頂部磁材料部件92和第三板94。通過包括有三個或更多的氣隙，可使音圈的整個線形偏移更大。通過使用相同厚度的板，和相同厚度的磁鐵(如果使用單線圈，則板的厚度可以相同也可以不同)，并且通過使磁鐵以及板具有適當(dāng)?shù)某叽?，可以使磁通密度基本上相同地通過每一間隙，這將導(dǎo)致在音圈線性行程的整個范圍上具有最佳的線性。最好在已經(jīng)知曉先前內(nèi)容的那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的技術(shù)范圍內(nèi)進行特定厚度和直徑的選擇，在此不再作詳細(xì)描述。
圖5A-F描述了與圖4相同的揚聲器幾何結(jié)構(gòu)100的第四實施例。該揚聲器包括極板12、初級磁鐵20、第一間隙板24、磁材料部件56、第二間隙板58、磁材料部件92、第三間隙板94、線軸30以及其余的框架組件(未示出)。如圖所示，揚聲器進一步包括從頂部磁氣隙的中間延伸至底部磁氣隙的中間的音圈102。如果初級磁鐵對于整個音圈行程的空間不夠厚的話，揚聲器可以選擇性地包括有導(dǎo)磁墊片104。
該構(gòu)造相當(dāng)于兩個磁氣隙的全部的66％在整個線形偏移中起作用。在圖5A中，中間磁氣隙起作用，頂部磁氣隙和底部磁氣隙中各有一半起作用。圖5B描述了在其最大偏移的線形偏移位置處的振動膜組件，其中音圈的底部與中間磁氣隙的底部齊平；頂部和中間磁氣隙起作用，底部磁氣隙不起作用。
隨著音圈繼續(xù)向外延伸，中間磁氣隙逐步地不起作用。但是，由于頂部磁氣隙仍然起作用，因此揚聲器不會立即呈現(xiàn)高度失真。取而代之的是，整個氣隙(頂部的)保持全部起作用，直到到達(dá)圖5C中所示的位置，在此處音圈的底部碰到頂部磁氣隙的底部。僅在此點之后，隨著音圈繼續(xù)向外延伸，揚聲器的電子馬達(dá)驅(qū)動才向零減弱，在圖5D所示點處，音圈的底部已經(jīng)離開頂部磁氣隙的頂端。
從圖5A所示的中間位置開始在另一個方向上運動，圖5E描述了線形偏移的另一端，此處音圈的頂部碰到中間磁氣隙的頂部。然后，隨著音圈繼續(xù)縮回，中間磁氣隙逐步不起作用，但是底部磁氣隙仍然保持全都起作用，直到到達(dá)圖5F所示位置，此處音圈的頂部碰到底部磁氣隙的頂部。隨著音圈繼續(xù)縮回，當(dāng)音圈完全離開底部磁氣隙時，揚聲器電機驅(qū)動將成為零。圖5F清楚地證明了底部磁鐵和極板之間的墊片的作用，其是用于在底部磁氣隙和極板之間提供充足的空間，使得音圈和線軸不會擊打極板。
該幾何結(jié)構(gòu)可在一個延伸的動態(tài)范圍上提供良好的音質(zhì)，這是由于它的步進作用引起的，在該作用中有效地存在有兩個等級的線性偏移中間行程區(qū)域，其中兩個磁氣隙起作用，和在該中心區(qū)域的一端的外部區(qū)域，其中一個磁氣隙起作用。
圖6描述了根據(jù)本發(fā)明的揚聲器幾何結(jié)構(gòu)110的第五個實施例。該揚聲器包括與第一實施例相同的極板12、第一磁鐵20、第一板24、振動膜組件。該揚聲器進一步包括由非導(dǎo)磁以及理想地高度導(dǎo)熱的材料，諸如鋁制成的散熱板112。該散熱板可以有利地設(shè)置有一個散熱部分114，在一些實施例中，該散熱部分114的厚度Ths可以基本上大于散熱板的中間厚度Tsp。在此實施例中，散熱版的全部直徑應(yīng)該基本上大于周圍部件的直徑，以使其具有用于較厚散熱板的周界的適當(dāng)空間。雖然在該橫截面圖中并沒有示出，但是散熱板還可以包括用于增加表面面積和提供熱傳導(dǎo)的軸向或徑向槽或散熱片。
該揚聲器進一步包括第二板116和第二磁鐵118。在此構(gòu)造中，第二磁鐵定向為與第一磁鐵相對，這樣通過兩個氣隙的磁通是同一方向上的，而使得使用單音圈或多音圈產(chǎn)生相同的電磁極性。
圖7描述了揚聲器幾何結(jié)構(gòu)120的第六個實施例，其使用內(nèi)部磁鐵和板，沒有使用外部環(huán)行磁鐵和板。典型的，其是采用釹鐵硼磁鐵或其他稀土磁鐵的對稱結(jié)構(gòu)。在該實施例中，磁路返回路徑通過磁軛或罩杯122的外圍而不通過極片。在該罩杯內(nèi)封裝有內(nèi)部磁鐵24，限定第一磁氣隙128的第一板126，可以是一永磁體或僅僅是一鐵墊片的磁材料部件130，和限定第二磁氣隙134的第二板132。線軸可以設(shè)置有一個或多個產(chǎn)生相同極性并且大小與以上述音圈相同的音圈。在最佳情況下，磁鐵或墊片130可以形成為這樣的大小，即使得通過頂部磁氣隙的磁通基本上與通過底部磁氣隙的磁通相等。在一些實施例中，磁鐵或墊片130可以是環(huán)形的。在一些實施例中，頂部磁鐵與底部磁鐵直徑相同，但是其是由弱磁材料制成的。
在一些實施例中，可以設(shè)置有(未示出)通過罩杯和/或板和/或磁鐵的孔，以當(dāng)音圈和振動膜處于重載時刻時，提供用于冷卻和給組件減壓的空氣流。在一些實施例中，這可以采用一個位于內(nèi)部環(huán)型磁鐵構(gòu)造內(nèi)的中心孔實現(xiàn)。
圖8描述了本發(fā)明的第七個實施例，其與圖2和圖6的相同。該揚聲器140包括與先前實施例相同的極板12、初級磁鐵20、第一磁氣隙板24、第二磁氣隙板58。頂部磁鐵142具有放大的內(nèi)直徑，用于容納組合的框架和散熱件144。該散熱框架144由諸如鋁之類的非導(dǎo)磁材料制成，并且包括放置在第一板和頂部磁鐵之間的部分146，放置在頂部磁材料部件的放大內(nèi)直徑之內(nèi)的部分148，使得該散熱件的放大的表面積暴露于架在兩個磁氣隙之間的音圈部分，和用作支撐振動膜組件的框架的部分150。在一些實施例中，散熱部分148的內(nèi)表面基本上與兩個板的內(nèi)直徑對齊，或是由兩個板的內(nèi)直徑少量凹進。
圖9描述了一個替換實施例，其可以選擇性地與此處教導(dǎo)的其他原理組合使用。所示部分馬達(dá)組件160為頂視圖。從該頂視圖中，可看到帶有空氣通孔18的極片14。當(dāng)從上看時，可以看到線軸30和音圈28的橫截面。底部初級磁鐵20可見且圍繞極片設(shè)置。第一板24在極片周圍放置，并且導(dǎo)磁地耦合至底部磁鐵。在圖中沒有示出第二板，這樣讀者能夠看到在馬達(dá)的軸線周圍放置的多個頂部磁材料部件162?？臻g164存在于相鄰的上磁材料組件之間，由于允許空氣流流進和流出馬達(dá)結(jié)構(gòu)，以改進冷卻。在一些實施例中，馬達(dá)結(jié)構(gòu)可以包括一個用于防止外部顆粒通過頂部磁鐵間的空間進入馬達(dá)內(nèi)的屏幕或網(wǎng)格(未示出)。頂部磁鐵162具有如此排列的磁極，使得例如它的北極面對頁面外。有技術(shù)知識的讀者知道頂部磁鐵不必為圓盤狀，其可以是帶有或不帶有孔的其他形狀，采用這些形狀可以提供不同的優(yōu)點。例如，使用一組楔形磁鐵可以提供增加的表面積和增加的通過頂部磁氣隙的磁通(未示出)。
在根據(jù)本發(fā)明中所教導(dǎo)的原理的揚聲器的單音圈實施例中，整個線性偏移基本上等于((NG-K+1)*HS)+((NS-K+1)*HG)其中K是音圈能夠具有的一次起作用的磁氣隙的數(shù)量，NG是磁氣隙的數(shù)量，NS是磁氣隙之間的間隔的數(shù)量(或換句話說NG-1)，HG是磁氣隙的高度，HS是相鄰磁氣隙之間的間隔的高度，只要K小于NG。
圖10描述了使用混合幾何結(jié)構(gòu)的雙間隙揚聲器170的第九實施例。該揚聲器包括極板172，初級磁鐵20，該初級磁鐵是外部環(huán)形磁鐵。該環(huán)形外部頂板174磁耦合至初級磁鐵，并且在環(huán)形外部頂板與極板的極片之間限定底部磁氣隙。內(nèi)部頂部磁鐵130可以是一個盤形磁鐵，其磁耦合至極片的頂部，并且它的磁極關(guān)于揚聲器的軸線定向為與初級磁鐵的磁極相對。內(nèi)部頂板126磁耦合至內(nèi)部頂部磁鐵。頂部磁氣隙178限定在環(huán)形外部頂板和內(nèi)部頂板之間。通過兩個磁氣隙的磁通相對于極片或磁路返回路徑部件位于相同方向上。音圈28與線軸30組件支撐在磁氣隙內(nèi)。
圖11描述了使用不同的混合幾何結(jié)構(gòu)的雙間隙揚聲器180的第十實施例。該揚聲器包括一罩杯，該罩杯可以包括后板182和側(cè)壁184，或者它可以是單片電路結(jié)構(gòu)。可以是盤狀磁鐵的內(nèi)部磁鐵124是初級磁鐵，并且磁耦合至罩杯。可以替換地被認(rèn)為是極片的延伸了的內(nèi)部頂板部件186，磁耦合至初級磁鐵。外部環(huán)形頂部磁鐵56磁耦合至罩杯，可選擇地在非導(dǎo)磁散熱件188之上，并且具有關(guān)于揚聲器的軸線，定向為與初級內(nèi)部磁鐵的磁極相對的磁極。外部頂板58磁耦合至外部頂部磁鐵。極片186限定了它本身與杯罩之間的底部磁氣隙和它本身與外部頂板之間的頂部磁氣隙?？蛇x擇的，極片可以采用用于減少其重量，并且改進電機結(jié)構(gòu)的冷卻的孔190。在一些實施例中，此孔可以延伸通過極片，內(nèi)部初級磁鐵(其隨后是環(huán)形磁鐵)和罩杯。音圈與線軸30組件支撐在磁氣隙內(nèi)。
總結(jié)參照說明書中的“一實施例”、“一個實施例”、“一些實施例”或“其它實施例”，意指結(jié)合實施例進行了描述的特定特征，結(jié)構(gòu)，或是特性包括在至少一些實施例中，但不必包括在本發(fā)明的所有實施例中。各種表示“一實施例”“一個實施例”或“一些實施例”不必全部都指同一個實施例。
如果說明書指出“可以”“可能”或是“能夠”包括一元件，特征，結(jié)構(gòu)或是特性，則表示不一定必須包括那些特定的元件，特征，結(jié)構(gòu)或是特性。如果說明書或是權(quán)利要求中指出“一”元件，則并不意味著只有一個元件。如果說明書或權(quán)利要求指出“一附加”元件，則并不排除具有多于一個的附加元件。
在權(quán)利要求中，短語“磁耦合至”意指“有磁聯(lián)系”或換句話說“在磁通電路中”，并且不“通過磁吸方式進行磁聯(lián)接”。在權(quán)利要求中，短語“氣隙”意指“通過其集中磁通的間隙”，并且不限制為該氣隙實際上填充有空氣的情況，在一些應(yīng)用中，該間隙能夠填充有任何合適的氣體或諸如磁液體之類的液體，或甚至可以是在真空下。
當(dāng)一個元件被描述為與另一個元件“相鄰”時，不應(yīng)該解釋為指在這兩個元件之間絕對沒有任何東西，而僅僅是指他們所示的順序上。
可以使用許多種方式組合在不同的附圖中示出的幾個特征，并且不應(yīng)該解釋為是對其中進行描述和圖示的特定實施例的限制。
已經(jīng)享有本公開內(nèi)容的利益的技術(shù)人員了解，可在本發(fā)明范圍之內(nèi)作出前述描述和附圖的其他各種變形。事實上，本發(fā)明并不限定為以上所描述的具體內(nèi)容，而是在以下包括了任何改進的權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電磁變換器，包括一個具有軸線的磁軛；磁耦合至磁軛的第一磁鐵；第一板，磁耦合至與磁軛相對的第一磁鐵，并且在第一板和磁軛之間限定第一磁氣隙；第一磁材料部件，連接至與第一磁鐵相對的第一板；第二板，磁耦合至第一磁材料部件，并在第二板和磁軛之間限定第二磁氣隙；一個振動膜；一個連接至振動膜的線軸；至少一個音圈連接至線軸，并且至少部分地位于至少一個磁氣隙內(nèi)；其中越過第一和第二磁氣隙的磁通相對于磁軛在第一相同的方向上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的變換器，進一步包括一個連接在第一板和第二板之間的非導(dǎo)磁散熱件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的變換器，其中散熱件包括一個基本上向內(nèi)延伸至一個磁氣隙的第一部分；一個向外延伸用于形成電磁變換器的框架的第二部分；其中振動膜和線軸中的至少一個從框架處懸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電磁變換器，其中散熱件進一步包括一個從第一部分軸向延伸的第三部分；其中第一磁材料部件具有允許其圍繞散熱件的第三部分安裝的內(nèi)部直徑。
5.一種電磁變換器，包括多個在磁鐵和板組件之間的磁氣隙和一個磁軛；通過每一個相關(guān)磁氣隙的磁通相對于磁軛定向為相同的方向；可移動地設(shè)置在至少一個磁氣隙內(nèi)的一個音圈組件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的電磁變換器，其中磁鐵和板組件包括與磁軛相鄰設(shè)置的第一磁鐵；與第一磁鐵相鄰設(shè)置的第一導(dǎo)磁板；與第一板相鄰設(shè)置的第一磁材料部件；以及與第一磁材料部件相鄰設(shè)置的第二導(dǎo)磁板，與第一板相對。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電磁變換器，進一步包括一個框架，以及一個與音圈組件和框架連接的振動膜。
8.一種音頻揚聲器的改進，該揚聲器具有磁軛，磁耦合至磁軛的第一永磁體、線軸、連接至線軸的音圈和連接至線軸的振動膜，其中改進包括音圈通過第一磁氣隙運動，第一磁氣隙具有相對于磁軛在第一方向上流動的磁通；音圈通過第二磁氣隙運動，第二磁氣隙具有相對于磁軛在第一方向上流動的磁通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的音頻揚聲器的改進，進一步包括與磁軛一起限定第一磁氣隙的第一板；與磁軛一起限定第二磁氣隙的第二板；連接在第一和第二板之間、用于分隔第一和第二磁氣隙的的磁材料部件；連接在第一和第二板之間的非導(dǎo)磁散熱件；該散熱件形成音頻揚聲器的框架，以及線軸和振動膜中的至少一個從框架懸出；
10.根據(jù)權(quán)利要求8的音頻揚聲器的改進，進一步包括基本上從第一磁氣隙的中間延伸至第二磁氣隙的中間的音圈。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的音頻揚聲器的改進，進一步包括第二音圈連接至線軸的一個位置，使得當(dāng)?shù)谝灰羧Φ囊欢嘶旧衔挥诘谝粴庀兜闹虚g時，第二音圈的一端基本上位于第二磁氣隙的中間的位置處。
全文摘要
一種諸如音頻揚聲器這樣的變換器，具有推一推幾何結(jié)構(gòu)，其中有兩個或更多個氣隙，磁通以相同的方向越過這些氣隙。如果具有多于一個的音圈，則音圈可以通過在相同方向上圍繞線軸纏繞，或是通過在相反方向上纏繞而產(chǎn)生相同的電磁磁極和具有分隔的，相反極性的電氣連接。變換器在一個較長偏移上呈現(xiàn)出高線性。
文檔編號H04R9/06GK1509119SQ200310123160
公開日2004年6月30日 申請日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月5日
發(fā)明者E·M·斯蒂爾斯, E M 斯蒂爾斯 申請人:斯特普技術(shù)公司