倒置式雙線圈換能器的制造方法
【技術領域】
[0001]本公開案大體涉及一種音頻換能器，且特定來說涉及低構型、輕重量、高功率音頻換能器的配置。
【背景技術】
[0002]電動換能器可用作揚聲器或用作揚聲器系統中的組件以將電信號變換為聲信號。各種類型的電動換能器的基本設計和組件是眾所周知的。
[0003]電動換能器通常包括機械、機電和磁性兀件以實現電輸入到聲輸出的轉換。舉例來說，換能器通常包括框架、提供氣隙上方的磁場的磁性電機組合件、音圈、具有外周邊和頂點的振膜，以及耦合在振膜的外周邊與框架的外周邊之間的懸浮系統。由線圈架支撐的音圈耦合到振膜的頂點使得流經音圈的電流致使音圈在氣隙中移動且也致使振膜移動。
[0004]電機組合件和音圈協作充當電磁換能器(也簡單稱為換能器、揚聲器或驅動器)。電機組合件通常包括磁體(通常為永久磁體)和相關聯鐵磁組件(例如極片、板、環等)，其以圍繞中心軸的圓柱形或環形對稱進行布置。然而，可使用產生靜磁場的任何裝置，包括不具有永久磁體的場線圈電機。此外，可使用其它磁體布置，例如正方形、賽道或其它不對稱配置。
[0005]取環形配置作為典型實例，電機組合件建立磁性回路，其中大部分磁通量導向環形(圓形或環形狀)氣隙(或“磁隙”)中，磁通量線具有相對于對稱軸的顯著徑向分量。音圈通常由導電線形成，所述導電線在音圈線圈架的下部部分周圍圓柱形纏繞若干匝，而音圈線圈架的上部部分附接到振膜。線圈架和所附接的音圈插入到磁性組合件的氣隙中使得音圈暴露于磁性電機組合件建立的靜(固定極性)磁場。音圈可連接到音頻放大器或待轉換為聲波的電信號的其它源。
[0006]在常規構造中，換能器的振膜(由于其形狀也稱為“椎體”)形成為直徑實質上大于音圈的椎體。在此類型的構造中，振膜包括響應于振動輸入的柔性或柔順材料。振膜通過一個或多個支撐但柔順懸浮構件懸浮使得允許振膜的柔性部分移動。在常見構造中，懸浮構件可包括稱為“圍繞物”的外部懸浮構件。所述圍繞物連接到振膜的外邊緣且從振膜向外延伸以將振膜連接到框架。支撐元件也可包括稱為“多腳架”的內懸浮件。多腳架通常連接到音圈且從音圈延伸到框架的下部部分；因此，將音圈連接到框架。以此方式，振膜通常通過直接連接到上面支撐音圈的線圈架而機械指弓丨到音圈。
[0007]在操作中，電信號作為交流電(AC)在大體垂直于磁體產生的磁通量線的方向的方向上經由音圈發射。交流電與磁氣隙中的恒定磁場交互。所述交互產生拉普拉斯力。此力表達為磁通量密度、鏈接到磁通量的音圈的匝的總長度以及流經音圈的電流的值的乘積。歸因于作用于定位在永久磁場上的線圈線上的拉普拉斯力，對應于傳達音頻信號的電信號的交流電致動音圈以在氣隙中來回往復運動，且對應地移動線圈(或線圈架)附接到的振膜。因此，往復運動的音圈致動振膜以同樣往復運動，且因此產生作為聲波經由適宜的流體媒介(例如，空氣)傳播的聲信號。流體媒介中與這些波相關聯的壓力差由聽眾解釋為聲音。聲波可由其瞬時譜和等級表征，且依據供應到音圈的電信號的特性而變。
[0008]因為音圈的材料具有電阻，所以流經音圈的一些電能轉換為熱能而非聲能。從音圈發出的熱可轉移到揚聲器的其它操作組件，例如磁性組合件和線圈架。電阻熱的產生出于若干原因是不利的。第一，電能到熱能的轉換造成換能器執行其既定用途(即，將電能轉換為用于產生聲信號的機械能)的效率的損失。第二，過多熱量可能損壞揚聲器的組件和/或使通常用于將各個組件附接在一起的粘合劑降級，且甚至可致使揚聲器停止運作。舉例來說，某些組件本身以及粘合劑和電互連(例如，接觸件、經焊接界面)的材料可融化、受到污染或以其它方式降級。
[0009]作為額外實例，音圈可與線圈架脫離且因此離開相對于驅動器的其它組件的適當位置，這不利地影響音圈與磁體組合件之間的適當電磁耦合以及音圈與振膜之間的機械耦合。并且，過多熱量將致使某些磁體消磁；舉例來說，不同等級的釹(Nd)磁體將在約80°C與200°C之間的溫度下消磁。因此，熱量的產生限制了揚聲器的功率處理能力和無失真音量以及其作為電-聲換能器的效率。當考慮經由音圈的電阻隨著溫度增加而增加時，此類問題加劇。即，音圈的電線變得越熱，其電阻就變得越高且其就產生更多熱量。
[0010]最常見形式的揚聲器在單一磁隙中使用單一音圈繞組。然而，揚聲器性能可通過使用多個線圈/多個間隙設計而增強。
[0011]雖然多線圈換能器可包括軸向彼此間隔開的兩個或多個單獨繞組以形成兩個或多個線圈，但可使用相同電線來形成線圈。多個音圈通常在線圈本身上或在揚聲器外部電連接在一起使得線圈一起工作以移動振膜。隨著兩個線圈提供用于驅動振膜的力，揚聲器的功率輸出可增加而不顯著增加大小和質量。多線圈揚聲器的最常見實施方式使用兩個音圈和兩個磁隙，然而額外音圈可除驅動椎體外還用于其它用途，例如限制過多沖程或提供指示線圈速率或位置的感測信號或其它功能。
[0012]許多多線圈/多間隙設計與常規單線圈設計相比能夠每換能器質量產生更多功率輸出且耗散更多熱量。舉例來說，雙線圈設計與許多單線圈配置相比提供更大線圈表面積，且因此表面上能夠以較大熱傳遞速率耗散較大量的熱。使表面積和線圈繞組的匝數加倍的雙線圈設計可增加(例如，幾乎加倍)線圈耗散熱量的能力。
[0013]雖然多線圈/多間隙構造與單間隙設計相比具有若干優點，包括較高功率處理、減少的失真、減少的電感和延長的頻率響應，但雙線圈/雙間隙揚聲器存在至少三個特定缺點。第一，雙線圈驅動器的所要優點是其能夠在較大功率輸出下操作，因此在較大功率輸出下操作雙線圈換能器同時也會致使雙線圈換能器產生更多熱量。因此，雙線圈設計中固有的改進的熱耗散可被較多熱量產生抵消。可存在歸因于緊湊電機和磁體與發熱音圈的接近度的過熱磁體的問題。舉例來說，與單線圈換能器相比，許多雙線圈換能器(且更一般來說多線圈換能器)中的適當熱耗散歸因于必須在熱源(主要是音圈)與周圍環境之間穿過的較長熱路徑而一直是一個問題。
[0014]第二，較長雙音圈和電機結構增加揚聲器的總深度，且這可限制在具有有限可用空間的應用中的可用性。
[0015]第三，較長雙音圈在揚聲器的極端背部是懸臂式的，距懸浮元件很遠。在此位置中，音圈容易在磁隙中徑向搖晃或擺動，從而可能撞擊磁體結構。具有較深構型的額外缺點需要揚聲器外殼內部較大空間。
[0016]因此，需要一種提供增加的功率處理的緊湊多音圈/多間隙換能器構造，以及用于在換能器和含有換能器的裝置(例如，揚聲器等)的操作期間從導電線圈結構和磁性結構快速移除大量熱的構件。
【發明內容】
[0017]提供一種雙線圈電磁換能器，其具有低構型構造、增加的熱功率處理能力和改進的動態穩定性。在一個實施方式中，換能器可包括繞換能器的中心區安置的音圈，和從中心區大體向外延伸的可移動振膜(具有柔性懸浮部分)。振膜包括附接到音圈的內邊緣，和凹表面。換能器也包括安置在凹表面前方的至少一個磁體組合件，其中所述至少一個磁體組合件界定繞中心區安置的至少兩個磁隙。
[0018]在另一實施方式中，換能器可包括:籃，其繞中心軸安置；振膜，其包括相對于中心軸可往復移動的柔性振膜部分，其中振膜耦合到籃以界定振膜的背部表面與籃之間的外殼；至少一個磁體組合件，其安置在外殼外部且與振膜軸向間隔，所述磁體組合件具有繞中心軸環狀安置的至少第一和第二磁隙；以及導電線圈，其與振膜機械連通，所述線圈包括彼此軸向間隔的至少第一線圈和第二線圈，其中第一線圈至少部分安置在第一磁隙中且第二線圈至少部分安置在第二磁隙中。
[0019]在又一實施方式中，換能器可包括:中心轂，其繞換能器的中心軸安置；至少一個磁體組合件，其耦合到中心轂，所述至少一個磁體組合件界定繞中心軸環狀安置的至少兩個磁隙；音圈，其繞所述至少一個磁體組合件安置，所述音圈定位在所述至少兩個磁隙內；以及振膜，其從中心區大體向外延伸且包括附接到音圈的內邊緣。振膜可與繞中心區安置的籃耦合，其中所述籃與振膜的背部表面形成外殼。在此實施方式中，所述至少一個磁體組合件安置在外殼外部以實現從所述至少一個磁體組合件向周圍空氣進行熱耗散。
[0020]也提供一種用于冷卻電磁換能器的方法。所述方法包括:向換能器提供具有經由其中心形成的端口的至少一個磁體組合件、包括彼此軸向間隔開的至少第一線圈和第二線圈的線圈以及線圈纏繞所圍繞的線圈架，其中所述第一線圈至少部分安置在第一磁隙中且所述第二線圈至少部分安置在第二磁隙中，其中所述線圈架包括定位在所述至少一個磁體組合件下方的閉合端帽；以及經由第一線圈和第二線圈傳遞電信號以致使線圈架振蕩。隨著線圈架振蕩，端帽將所述至少一個磁體組合件與所述端帽之間的空間內的熱空氣經由端口泵送到周圍空氣以通過對流使換能器冷卻。
[0021]本領域的技術人員在檢查以下圖式和詳細描述后將了解本公開案的其它裝置、設備、系統、方法、特征和優點。希望所有此類額外系統、方法、特征和優點包括在此描述內且受所附權利要求書保護。
【附圖說明】
[0022]可通過參看以下圖式更好地理解本公開案。圖式中的組件不一定按比例繪制，而是強調說明本公開案的原理。在圖中，相同參考數字貫穿不同視圖表示對應零件。
[0023]圖1說明本公開案的換能器的實施方式的一個實例的透視圖。
[0024]圖2是圖1的換能器的橫截面正視圖。
[0025]圖3是圖1的換能器的磁體組合件的分解橫截面圖。
[0026]圖4是說明圖1的換能器的