專利名稱：揚(yáng)聲器和揚(yáng)聲器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種揚(yáng)聲器和一種揚(yáng)聲器設(shè)備。
背景技術(shù)：
電動(dòng)揚(yáng)聲器、靜電揚(yáng)聲器、壓電揚(yáng)聲器、電磁場(chǎng)揚(yáng)聲器以及其 他類型的揚(yáng)聲器是傳統(tǒng)已知的。電動(dòng)揚(yáng)聲器(電動(dòng)式揚(yáng)聲器)根據(jù)振 板和振源的構(gòu)造被分類為動(dòng)圈式、帶式、布拉哈勒式、海爾式等，由 于它們基本上都被設(shè)計(jì)為通過(guò)電磁力驅(qū)動(dòng)振板并以相對(duì)簡(jiǎn)單的構(gòu)造 實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率，因此電動(dòng)揚(yáng)聲器被作為主流的揚(yáng)聲器。大多數(shù)的電 動(dòng)揚(yáng)聲器都是諸如錐形揚(yáng)聲器和球頂揚(yáng)聲器之類的動(dòng)圈式揚(yáng)聲器。
如圖16中所示，錐形揚(yáng)聲器包括圓錐形振板(錐形振板C)、 產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)錐形振板C的電磁力的音圈Vc和磁路Mc、將音圈Vc 保持在相對(duì)于磁路Mc中的間隙Gp來(lái)說(shuō)恒定的位置上的阻尼器D、對(duì) 耦接到音圈Vc末端的錐形振板C的外圍進(jìn)行支撐的邊緣E、以及將 上述組成部分耦接為一體的框架F。
為了驅(qū)動(dòng)錐形振板C，使電流按照音頻波形流過(guò)布置在磁路Mc 的間隙中的音圈Vc，從而使直接耦接到錐形振板C的音圈Vc在垂直 于磁力線的方向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在錐形揚(yáng)聲器中，阻尼器D和邊緣E用來(lái)將音圈Vc保持在振動(dòng) 中心。當(dāng)使用這樣的機(jī)械彈簧結(jié)構(gòu)來(lái)將音圈保持在振動(dòng)中心時(shí)，振板 C的振動(dòng)很大程度上取決于機(jī)械彈簧結(jié)構(gòu)的機(jī)械特性。因此，在聲音 的發(fā)射過(guò)程中引起隨頻率的變化，從而產(chǎn)生了問(wèn)題。另一個(gè)問(wèn)題是對(duì) 振板C振幅的增加有限制。
為了消除機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，已經(jīng)提出了下述技術(shù)。
在以下文件中公開(kāi)了一種通過(guò)使用空氣阻尼器代替機(jī)械支撐結(jié) 構(gòu)來(lái)解決問(wèn)題的方法。
Guy Lemarquand在2006年5月的第120次大會(huì)上發(fā)表的Audio Engineering Society Convention Paper 6846 中的文章 "New structure of loudspeaker"。
在日本專利公開(kāi)2001-186589中公開(kāi)了另一個(gè)技術(shù)，其中，針 對(duì)雙線圈結(jié)構(gòu)的每個(gè)線圈將偏流加到基于音頻信號(hào)的驅(qū)動(dòng)電流上，從 而調(diào)整振動(dòng)基準(zhǔn)位置。
在日本專利公開(kāi)11-164394中所公開(kāi)的又一個(gè)技術(shù)包括一個(gè)用 于向音圈施加制動(dòng)力的制動(dòng)線圈，當(dāng)每個(gè)音圈都處在固定位置上時(shí)， 該制動(dòng)線圈被布置在磁場(chǎng)外。在該技術(shù)中，通過(guò)傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整 振動(dòng)基準(zhǔn)位置。
在題為"New structure of loudspeaker"的文章所公開(kāi)的技 術(shù)中，空氣阻尼器的結(jié)構(gòu)決定了對(duì)應(yīng)于彈簧常數(shù)的機(jī)械特性，因此導(dǎo) 致了設(shè)計(jì)的自由度受限制的問(wèn)題。另外，還需要一個(gè)與其直徑相比體 積較大的空氣室。
在日本專利公開(kāi)2001-186589所公開(kāi)的技術(shù)中，將音頻信號(hào)提 供到線圈來(lái)將其保持在振動(dòng)中心位置。當(dāng)每個(gè)線圈都處在振動(dòng)中心位 置以外的位置上時(shí)，這些線圈就偏離了磁隙區(qū)域，這引起了磁場(chǎng)的使 用效率降低的問(wèn)題。其他問(wèn)題是，必須對(duì)線圈施加極性相反的偏壓流，
這導(dǎo)致了復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)電路，并且這些線圈很難再被用于預(yù)期目的以外 的其他任何目的(諸如運(yùn)動(dòng)反饋傳感器)。
在日本專利公開(kāi)11-164394所公開(kāi)的技術(shù)中，當(dāng)音圈處在振動(dòng) 中心位置上時(shí)，制動(dòng)線圈必須處在偏離磁場(chǎng)的位置上。在這種情況下， 無(wú)法獲得用于實(shí)現(xiàn)無(wú)阻尼器結(jié)構(gòu)的洛倫茲力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種揚(yáng)聲器，其能夠?qū)τ脕?lái)驅(qū)動(dòng)音圈的彈簧特性進(jìn) 行適當(dāng)調(diào)整，并能夠被大幅度地驅(qū)動(dòng)，并且本發(fā)明提供了一種揚(yáng)聲器 設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種揚(yáng)聲器，包括圓柱狀繞 線筒；適于支撐所述繞線筒使其在所述繞線筒的軸向上滑動(dòng)的支撐結(jié)
構(gòu)；具有磁鐵和磁路形成組件的磁路形成框架，該磁路形成組件與磁 鐵共同形成了圓柱狀磁隙，所述繞線筒與所述磁隙同軸布置，并且穿 過(guò)所述繞線筒內(nèi)部和外部的磁場(chǎng)形成在所述磁隙中；纏繞在所述繞線 筒上的控制線圈；以及第一線圈和第二線圈，它們分別纏繞在所述繞 線筒的一端和另一端上，而所述控制線圈被布置在所述第一線圈和第 二線圈之間，其中，將所述磁場(chǎng)形成為在所述控制線圈的一端和另一 端之間方向相反，并且形成所述磁場(chǎng)，使得當(dāng)恒定電流流過(guò)所述控制 線圈時(shí)，將洛倫茲力以強(qiáng)制所述繞線筒從預(yù)定位置滑動(dòng)回原位的方向 作用于所述控制線圈。
控制線圈可被布置在磁隙中間或被布置為使其兩端覆蓋其中的 磁場(chǎng)被形成為方向相反的磁隙。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種揚(yáng)聲器設(shè)備，包括根據(jù)本 發(fā)明第一方面的揚(yáng)聲器，以及適于向揚(yáng)聲器的控制線圈提供恒定電流 的電路。
該揚(yáng)聲器設(shè)備可包括輸出單元，其適于對(duì)向其提供的電流進(jìn)行 放大，并將放大后的電流以相反的方向提供給第一線圈和第二線圈。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的揚(yáng)聲器和揚(yáng)聲器設(shè)備，可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整用來(lái) 使包括繞線筒等的音圈被驅(qū)動(dòng)的彈簧特性，并可以實(shí)現(xiàn)大幅度的驅(qū) 動(dòng)。
本發(fā)明的更多特征可參考附圖通過(guò)以下對(duì)示例實(shí)施例及其變形 的描述而變得清楚。


圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的揚(yáng)聲器的剖面圖； 圖2是示出用于揚(yáng)聲器的供電電路的電路圖； 圖3是示出磁隙的放大示圖4是示出揚(yáng)聲器處在音圈偏離固定狀態(tài)的情況下的剖面圖； 圖5是示出磁隙處在音圈偏離狀態(tài)下的放大示圖； 圖6是提供到前后線圈的電流的曲線圖7是示出根據(jù)實(shí)施例第一變形的直流電源的一種形式的示圖;
圖8是示出第一變形中的直流電源的另一種形式的示圖9是示出根據(jù)實(shí)施例第二變形的一種形式的揚(yáng)聲器的剖面圖IO是示出根據(jù)第二變形的另一種形式的揚(yáng)聲器的剖面圖11是示出圖IO所示揚(yáng)聲器中的磁隙的放大示圖12是示出根據(jù)第二變形的又一種形式的揚(yáng)聲器的剖面圖13是示出圖12所示揚(yáng)聲器種的磁隙的放大示圖14是示出根據(jù)實(shí)施例第三變形提供有其中使用了磁性流體的
支撐結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器的剖面圖15是示出根據(jù)第三變形的另一種形式提供有其中使用了軸承
的支撐結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器的剖面圖16是示出傳統(tǒng)動(dòng)圈式揚(yáng)聲器的構(gòu)造的示圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參考示出了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖1示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的揚(yáng)聲器1在音圈3處于固定位 置(中心位置或基準(zhǔn)位置)狀態(tài)下的整體構(gòu)造。
揚(yáng)聲器l包括磁軛2 (外殼)和音圈3，將音圈3布置為保持與 磁軛2接觸的同時(shí)相對(duì)于磁軛2滑動(dòng)。
首先，參考圖l來(lái)描述磁軛2的構(gòu)造。磁軛2包括內(nèi)磁軛10和 外磁軛11。外磁軛11由諸如鐵之類的磁性材料形成為圓柱形，該圓 柱形的底面lla布置在揚(yáng)聲器1的后側(cè)(圖1中的左側(cè))。內(nèi)磁軛 10具有大體上為圓柱形的結(jié)構(gòu)，并包括固定到外磁軛11的底面lla 上的保持部分12、與保持部分12相鄰的后板13、與后板13相鄰的 磁體14、以及與磁體14相鄰的前板15。
磁體14由磁性保持不受外部磁場(chǎng)影響的永磁體形成。磁體14 在其前側(cè)和后側(cè)(圖1中的右側(cè)和左側(cè))被磁化成N極和S極。前板 15和后板13都是由順磁材料形成的，該順磁材料在被置于磁體14 的磁場(chǎng)中時(shí)在磁場(chǎng)方向上被磁體14磁化。在外磁軛11與前板15之 間和在外磁軛11與后板13之間形成了大體上為圓柱形的氣隙。磁體
14的磁場(chǎng)由從磁體14產(chǎn)生的磁通量形成，并被聚積到氣隙中。下面
將該氣隙稱為磁隙。
由于按上述方式排布磁體14的N極和S極，所以在沿前板15 的圓周形成的磁隙中的磁場(chǎng)是從前板15指向外磁軛11，而在沿后板 13的圓周形成的磁隙中的磁場(chǎng)是從外磁軛11指向后板13(見(jiàn)圖3)。
截面為三角形的滑動(dòng)部分16形成在外磁軛11的內(nèi)周面上以朝 向內(nèi)磁軛10突出，滑動(dòng)部分16以預(yù)定間隔沿外磁軛11的內(nèi)周面的 圓周布置。換句話說(shuō)，從外磁軛ll的軸看去，滑動(dòng)部分16是放射狀 地布置的。
音圈3包括繞線筒21、振板22、和線圈23到25。繞線筒21 形成為圓柱形，并與外磁軛11和前板15及后板13之間的圓柱形氣 隙同軸地布置。因此，繞線筒21被裝入外磁軛11與內(nèi)磁軛10之間 的空隙中，并由滑動(dòng)部分16支撐，從而在繞線筒21的軸向上運(yùn)動(dòng)。
由于外磁軛11在滑動(dòng)部分16的突出尖端與繞線筒21接觸，因 此繞線筒21在與外磁軛11保持接觸的同時(shí)而使得滑動(dòng)部分相對(duì)于繞 線筒21進(jìn)行滑動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的滑動(dòng)阻力是非常小的，并且因此，運(yùn)動(dòng) 阻力可忽略不計(jì)。在本實(shí)施例中，繞線筒21的外圍表面在繞線筒21 與滑動(dòng)部分16的突出結(jié)構(gòu)接觸的區(qū)域內(nèi)是光滑的(例如是平面)。
振板22是錐形振板，并被固定到圓柱狀繞線筒21的前端。振 板22是由紙形成的，這樣的紙包含有其中混合了諸如碳纖維之類的 各種纖維的木紙漿，或者包含有諸如鋁之類的金屬、或者陶瓷、或者 諸如聚丙烯之類的塑料。
線圈繞在繞線筒21上從而與繞線筒21形成整體。在本實(shí)施例 中，將三個(gè)線圈，即后線圈23、位置控制線圈24、以及前線圈25 繞在繞線筒21上。
在如圖l所示音圈3處于基準(zhǔn)位置時(shí)前線圈25的前端和后端位 置從前板15的前端和后端在軸向向內(nèi)偏移了預(yù)定長(zhǎng)度的情況下，使 前線圈25的線匝彼此靠近地繞在繞線筒21上。類似地，使后線圈 23的前端和后端位置從后板13的前端和后端在軸向向內(nèi)偏移預(yù)定長(zhǎng) 度并使后線圈23的線匝彼此靠近地繞在繞線筒21上。使位置控制線 圈24的線距彼此靠近地繞在繞線筒21上，并將位置控制線圈24布 置成使其覆蓋磁體14的整個(gè)區(qū)域并覆蓋前板15和后板13相同長(zhǎng)度 的一部分。
下面將參考圖2來(lái)描述用來(lái)向后線圈23、位置控制線圈24和前 線圈25提供電流的電路4。供電電路4包括放大器30，其具有輸出 端子使得從該輸出端子將音頻信號(hào)提供到前線圈25和后線圈23。因 此將電流共同地提供到前線圈25和后線圈23。
供電電路4包括DC電源31，將給定量的直流電流從該DC電源 31提供到位置控制線圈24。 DC電源31是由諸如電池或用于將商業(yè) 電源轉(zhuǎn)換成直流電的恒直流電路(例如，開(kāi)關(guān)式穩(wěn)壓器)之類的供電 裝置實(shí)現(xiàn)的。
圖3示出了圖1中虛線所包圍區(qū)域(靠近磁隙)的放大比例示 圖。在圖3中，用帶點(diǎn)圓圈或帶十字圓圈示出了后線圈23、位置控 制線圈24、和前線圈25的每一匝的橫截面。示出后線圈23的橫截 面的帶點(diǎn)圓圈表示將電流以從圖3繪圖紙由里向外流出的方向從放 大器30提供到后線圈23。而示出前線圈25的橫截面的帶十字圓圈 表示將電流以從繪圖紙由外向里流入的方向提供到前線圈25。也就 是說(shuō)，提供到后線圈23和前線圈25的電流波形相同但方向相反。將 直流電流以從繪圖紙由里向外流出的方向從DC電源31提供到位置控 制線圈24。.
注意，圖3示意性示出了提供到后線圈23、位置控制線圈24 以及前線圈25的電流極性(方向)，但沒(méi)有精確地示出每個(gè)線圈線 匝的數(shù)量和繞線密度。穿過(guò)磁隙示出的箭頭表示了在磁隙中形成的磁 場(chǎng)的方向。
接下來(lái)將描述具有上述構(gòu)造的揚(yáng)聲器1的操作。 下面是對(duì)沒(méi)有將音頻信號(hào)提供到揚(yáng)聲器1時(shí)的揚(yáng)聲器1的操作 的描述。如上所述，即使在沒(méi)有提供音頻信號(hào)時(shí)，也總是向位置控制 線圈24提供直流電。當(dāng)如圖l所示音圈3處于基準(zhǔn)位置時(shí)，位置控 制線圈24的每個(gè)末端部分均穿過(guò)磁隙預(yù)定長(zhǎng)度。因此，由在磁隙中 形成的磁場(chǎng)產(chǎn)生的洛倫茲力總是作用在位置控制線圈24的兩個(gè)末端
部分上。下面描述了洛倫茲力的特征。
按照弗來(lái)明左手定則，每個(gè)洛倫茲力的方向是根據(jù)相關(guān)磁隙中
磁場(chǎng)的方向和穿過(guò)磁場(chǎng)的電流方向確定的。在位置控制線圈24的前
端位置處，洛倫茲力以向后的方向(在圖1中向左的方向)作用在線
圈24上。另一方面，在位置控制線圈24的后端位置處，洛倫茲力以 向前的方向作用在線圈24上。
由于對(duì)于線圈24的前端部分與后端部分來(lái)說(shuō)穿過(guò)磁隙的位置控 制線圈24的長(zhǎng)度相等，所以作用在這些部分上的洛倫茲力方向相反 但大小相同，并因此彼此平衡。
接下來(lái)描述在將音圈3稍稍向前或向后移動(dòng)時(shí)觀察到的洛倫茲 力。圖4示出了音圈3從基準(zhǔn)位置稍稍向前移動(dòng)，圖5示出了圖4 中用虛線包圍的區(qū)域(靠近磁隙)的放大比例的示圖。
在音圈3稍稍向前移動(dòng)的情況下，位置控制線圈24在前端部分 穿過(guò)磁隙的長(zhǎng)度比其在后端部分穿過(guò)磁隙的長(zhǎng)度要長(zhǎng)。由于作用在線 圈上的洛倫茲力與線圈穿過(guò)磁隙的長(zhǎng)度成比例，所以作用在位置控制 線圈24的前端部分的力(圖4中向左施加的力)大于作用在其后端 部分的力(圖4中向后施加的力)。因此，洛倫茲力的矢量和以向左 的方向作用，其與音圈3的移動(dòng)方向相反。
另一方面，在音圈3向后移動(dòng)的情況下，由于相同的原因，洛 倫茲力的和以與音圈3的移動(dòng)方向相反的方向(向前)而作用。
總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)音圈3從基準(zhǔn)位置無(wú)論向前還是向后移動(dòng)時(shí)，洛 倫茲力都以與音圈3的移動(dòng)方向相反的方向作用在整個(gè)位置控制線 圈24上。結(jié)果，將音圈3穩(wěn)定地保持在基準(zhǔn)位置上。
與流過(guò)位置控制線圈24的電流相對(duì)應(yīng)并以與音圈3的移動(dòng)方向 相反的方向作用的洛倫茲力將被稱作"電彈性力"。電彈性力將音圈 3穩(wěn)定地保持在基準(zhǔn)位置上。
下面將描述音頻信號(hào)被提供到揚(yáng)聲器1時(shí)的操作。在此情況下， 隨音頻信號(hào)而變化的波形的電流被提供到前線圈25和后線圈23。例 如，以800Hz正弦交流電的形式來(lái)提供一個(gè)表示了 800Hz音調(diào)(單音) 的音頻信號(hào)。前線圈25和后線圈23被纏繞在繞線筒21上從而垂直穿過(guò)磁隙中的磁場(chǎng)。因此，當(dāng)把電流提供到前線圈25和后線圈23
時(shí)，由于形成在磁隙中的磁場(chǎng)而產(chǎn)生了洛倫茲力。下面將描述洛倫茲
力如何驅(qū)動(dòng)音圈3。
例如，當(dāng)將具有圖6中所示波形的電流提供到前線圈25和后線 圈23時(shí)，在電流波形區(qū)段A中，電流以由外向內(nèi)流入繪圖紙的方向 流過(guò)前線圈25，而以由內(nèi)向外流出繪圖紙的方向流過(guò)后線圈23。流 過(guò)前線圈25和后線圈23的電流方向相反，而且形成在磁隙中并穿過(guò) 這些線圈的磁場(chǎng)的方向也彼此相反。因此，作用在前線圈和后線圈上 的洛倫茲力彼此方向相同。所以，兩個(gè)洛倫茲力都以向前的方向(圖 4中向右的方向)作用，結(jié)果音圈3被洛倫茲力以向前的方向驅(qū)動(dòng)。
在電流波形區(qū)段A中，將直流電提供到位置控制線圈24。由于 提供了直流電，因此隨著音圈3的移動(dòng)量而變化的洛倫茲力(電彈性 力)以與音圈3的移動(dòng)方向相反的方向作用?；谝纛l信號(hào)的驅(qū)動(dòng)力 與電彈性力的和作用在正在移動(dòng)的整個(gè)音圈3上。音圈3被移動(dòng)到基 于音頻信號(hào)的驅(qū)動(dòng)力與電彈性力相平衡的位置上。因此在電流波形區(qū) 段A中，音圈3被移動(dòng)到比基準(zhǔn)位置向前的位置上。
另一方面，當(dāng)電流方向如圖6的電流波形區(qū)段B中為負(fù)方向時(shí)， 作用在前線圈25和后線圈23上的洛倫茲力不同于區(qū)段A中而是以向 后的方向(圖4中向左的方向)施加。隨著音圈3的移動(dòng)，電彈性力 以與音圈的移動(dòng)方向相反的方向(向前)而施加。結(jié)果，音圈3移動(dòng) 到比基準(zhǔn)位置向后的位置上。
由于提供到前線圈25和后線圈23上的電流基于音頻波形，所 以電流值會(huì)振蕩。針對(duì)電流波形區(qū)段A、 B描述的動(dòng)作交替重復(fù)，因 此，音圈3按照音頻信號(hào)的波形而往復(fù)(振動(dòng))。隨著音圈3的振動(dòng)， 振板22也與音圈3 —道振動(dòng)，從而聲音按照音頻信號(hào)的波形而被發(fā) 射。
如上所述，當(dāng)未提供音頻信號(hào)時(shí)，通過(guò)作用在位置控制線圈24 上的電彈性力而將音圈3穩(wěn)定地保持在基準(zhǔn)位置上。當(dāng)提供了音頻信 號(hào)時(shí)，由基于音頻信號(hào)的驅(qū)動(dòng)力和位置控制線圈24所產(chǎn)生的電彈性 力來(lái)使音圈3按照音頻信號(hào)的波形而振動(dòng)。
為了支撐音圈或?yàn)榱嗽O(shè)置振動(dòng)基準(zhǔn)位置，按照傳統(tǒng)方式使用了 諸如邊緣或支架之類的機(jī)械支撐部件。在此情況下，由于支撐部件的 材料或形狀的原因引起了音圈振動(dòng)受限和對(duì)音圈施加了不期望的力 的問(wèn)題。另一方面，根據(jù)本實(shí)施例的技術(shù)，音圈可在振動(dòng)基準(zhǔn)位置上 被支撐并可在發(fā)聲時(shí)在基準(zhǔn)位置附近振動(dòng)，而無(wú)需使用支撐部件，從 而可以解決上述問(wèn)題。
以上描述了本發(fā)明的實(shí)施例。本發(fā)明還能夠以下述各種方式來(lái) 執(zhí)行。以下提到的方式可以以各種組合來(lái)實(shí)施。 (第一變形)
在本實(shí)施例中，已經(jīng)描述了用來(lái)產(chǎn)生電彈性力的示例結(jié)構(gòu)。然 而，可以通過(guò)改變位置控制線圈24的繞線方式、或控制直流值、或 控制磁隙中的磁場(chǎng)來(lái)控制電彈性力。
具體地講，位置控制線圈24繞在繞線筒21上的繞線密度可如 下述第一變形中的方式1A、 1B那樣來(lái)進(jìn)行調(diào)整。
(IA) 可以增加均勻地纏繞在繞線筒21上的位置控制線圈24 的繞線密度。在此情況下，由音圈3的移動(dòng)產(chǎn)生的電彈性力隨著繞線 密度的增加而變大。另一方面，如果減小繞線密度，則電彈性力變小。
(IB) 可以局部地增加纏繞在繞線筒21上的位置控制線圈24 的繞線密度。在此情況下，能夠以隨著音圈3的移動(dòng)而變化的方式來(lái) 控制電彈性力。例如，在使位置控制線圈24的繞線密度在靠近繞線 寬度的中心處較高而在繞線寬度的兩端部分處較低的情況下，電彈性 力隨著音圈3的移動(dòng)增加而變大，從而使音圈3難以移動(dòng)。
可如下述第一變形的方式1C到1E那樣改變提供到位置控制線 圈24的直流電的值。
(IC) 如果將提供到位置控制線圈24的直流電設(shè)置成一個(gè)大值， 則電彈性力變大。另一方面，如果將直流電設(shè)置得較小，則電彈性力 變小。
(ID) 可將提供到位置控制線圈24的直流電設(shè)置成對(duì)于不同類 型的音樂(lè)片段或?qū)τ诓煌愋偷囊繇懣臻g而不同的值，從而可以發(fā)出 與環(huán)境相適應(yīng)的音響特性的聲音。例如，在圖7所示可變輸出DC電
源32的輸出值之中，可通過(guò)開(kāi)關(guān)SW1到SWn來(lái)選擇期望的輸出值。 可選的是，如圖8所示，放大器30可具有輸出控制信號(hào)的附加功能， 以指示DC電源32按照該控制信號(hào)來(lái)改變輸出值。在此情況下，可為 放大器30提供一個(gè)選擇開(kāi)關(guān)，通過(guò)該選擇開(kāi)關(guān)可以改變控制信號(hào)的 內(nèi)容?？蛇x的是，放大器30可具有根據(jù)對(duì)音頻信號(hào)的分析結(jié)果或根 據(jù)來(lái)自音頻信號(hào)輸出設(shè)備(外部設(shè)備)的信號(hào)來(lái)識(shí)別音樂(lè)片段的類型 (例如，根據(jù)音域檢測(cè)或節(jié)拍檢測(cè)來(lái)通過(guò)處理識(shí)別流派)或音響空間 的類型的功能，并且按照識(shí)別出的音樂(lè)片段或音響空間類型來(lái)輸出控 制信號(hào)。
(1E)為了改變磁隙中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，可替換磁體14，或者可以 改變磁隙間的距離或磁隙的數(shù)量。
按照上述示例的描述，用戶可以設(shè)置所期望形式的電彈性力。 通過(guò)以上對(duì)彈性特性的電設(shè)置，有可能實(shí)現(xiàn)機(jī)械支撐部件很難實(shí)現(xiàn)的 音響效果。
(第二變形)
在本實(shí)施例中，通過(guò)在音圈3上纏繞線圈24來(lái)將位置控制線圈 24穩(wěn)定地保持在基準(zhǔn)位置，從而線圈24穿過(guò)磁隙的長(zhǎng)度對(duì)于其兩端 是相等的。然而，纏繞位置控制線圈24的方式以及提供直流電的方 式并不限于那些實(shí)施例?？赏ㄟ^(guò)以下第二變形的方式2A到2C來(lái)將位 置控制線圈24穩(wěn)定地保持在基準(zhǔn)位置上。
(2A)例如，位置控制線圈24可在前板15的后端與后板13的 前端之間纏繞寬度擴(kuò)展，從而如圖9中所示，線圈24不覆蓋任何一 個(gè)磁隙。在此情況下，在圖9中由虛線圍繞的區(qū)域內(nèi)使電流以由內(nèi)向 外流出繪圖紙的方向流過(guò)位置控制線圈24。當(dāng)音圈3位于基準(zhǔn)位置 時(shí)，位置控制線圈24未穿過(guò)任何一個(gè)磁隙，因此未對(duì)音圈3施加洛 倫茲力。當(dāng)音圈3向前移動(dòng)時(shí)，位置控制線圈24的前端穿過(guò)磁隙。 結(jié)果，洛倫茲力作用在位置控制線圈24穿過(guò)磁隙的那個(gè)位置上，并 且對(duì)音圈3施加了以與音圈3的移動(dòng)方向相反的方向(向后)施加的 力。當(dāng)音圈3向后移動(dòng)時(shí)，將向前方向的洛倫茲力施加到音圈3。以 第二變形的方式2A來(lái)將音圈3穩(wěn)定地保持在如本實(shí)施例中所述的基
準(zhǔn)位置上。
(2B)如圖IO所示，可以提供兩個(gè)位置控制線圈24 (用不同的 數(shù)字24B、 24F。特別地，可將位置控制線圈24F纏繞在音圈3上以 使得線圈24F的兩端相對(duì)于沿前板15的圓周形成的磁隙的兩端向前 移位，而纏繞另一位置控制線圈24B以使得其兩端相對(duì)于沿后板13 的圓周形成的磁隙的兩端向后移位。在此情況下，DC電源31可適于 向位置控制線圈24提供在圖IO中由虛線圍繞的區(qū)域內(nèi)以由外向內(nèi)流 入繪圖紙的方向流過(guò)的直流電。
當(dāng)音圈3處在圖IO所示的基準(zhǔn)位置上時(shí)，盡管省略了具體描述， 但很明顯作用在位置控制線圈24B、 24F上的洛倫茲力的矢量和等于 零。
下面描述作用在向前移動(dòng)的音圈3上的洛倫茲力。圖ll示出了 位置控制線圈24B、24F與當(dāng)圖10中所示音圈3正向前移動(dòng)時(shí)觀察到 的磁隙之間的位置關(guān)系。在圖11中省略了對(duì)前線圈25和后線圈23 的圖示。
此時(shí)，向前的洛倫茲力作用在位置控制線圈24F上，向后的洛 倫茲力作用在位置控制線圈24B上。由于位置控制線圈24B穿過(guò)磁隙 的長(zhǎng)度大于位置控制線圈24F穿過(guò)另一磁隙的長(zhǎng)度，因此作用在線圈 24B上的洛倫茲力大于作用在線圈24F上的洛倫茲力。結(jié)果，作用在 位置控制線圈24上的洛倫茲力的矢量和以與音圈3的移動(dòng)方向相反 的方向(圖11中向左的方向)而施加。
雖然省略了描述，但當(dāng)音圈3向后移動(dòng)時(shí)，以與音圈的移動(dòng)方 向相反的方向(向前)施加洛倫茲力。
如上所述，在第二變形的方式2B中也將音圈3穩(wěn)定地保持在基 準(zhǔn)位置上。
(2C)如圖12所示，可提供兩個(gè)位置控制線圈24 (它們用參考 數(shù)字24b、 24f來(lái)區(qū)分)。位置控制線圈24f在一個(gè)與沿著前板15 的圓周所形成的磁隙的前端相比向后偏離了預(yù)定長(zhǎng)度的位置到一個(gè) 與該磁隙的后端相比向后偏離了的位置之間纏繞在音圈3上。位置控 制線圈24b可與位置控制線圈24f對(duì)稱纏繞。在這種情況下，在圖 12中由虛線圍繞的區(qū)域B中以由內(nèi)向外流出繪圖紙的方向?qū)⒅绷麟?br> 提供到位置控制線圈24。
雖然省略了描述，但在圖12中當(dāng)音圈3處在基準(zhǔn)位置上時(shí)，作 用在位置控制線圈24b、 24f上的洛倫茲力的和為零。
下面是對(duì)作用在向前移動(dòng)的音圈3上的洛倫茲力的描述。圖13 示出了當(dāng)圖12所示音圈3向前移動(dòng)時(shí)位置控制線圈24與磁隙之間的 位置關(guān)系。在圖13中省略了對(duì)前線圈25和后線圈23的圖示。
當(dāng)音圈3向前移動(dòng)時(shí)，向后的洛倫茲力作用在位置控制線圈24F 上并且向前的洛倫茲力作用在位置控制線圈24b上。由于穿過(guò)磁隙的 線圈24f的長(zhǎng)度大于穿過(guò)另一磁隙的線圈24b的長(zhǎng)度，所以作用在線 圈24f上的洛倫茲力大于作用在線圈24b上的洛倫茲力。結(jié)果，作用 在位置控制線圈24上的洛倫茲力的矢量和的方向(圖12和13中向 左的方向)與音圈3的移動(dòng)方向相反。
雖然省略了描述，但當(dāng)音圈3向后移動(dòng)時(shí)，洛倫茲力的矢量和 以與音圈的移動(dòng)方向相反的方向(向前)而被施加。
同樣在第二變形的方式2C中將音圈3穩(wěn)定地保持在基準(zhǔn)位置上。
在第二變形方式2A到2C的任意一種方式中，當(dāng)音圈3處在基 準(zhǔn)位置上時(shí)，沒(méi)有洛倫茲力作用在被提供有直流電的位置控制線圈 24上。即使有洛倫茲力作用在線圈24上，這些洛倫茲力的矢量和也 等于零。當(dāng)音圈3從基準(zhǔn)位置稍稍向前或向后移動(dòng)時(shí)，位置控制線圈 24穿過(guò)沿前板15和后板13的圓周所形成的磁隙的部分發(fā)生了變化， 并且作用在位置控制線圈24上的洛倫茲力以與音圈3的移動(dòng)方向相 反的方向而被施加。因此，將音圈3穩(wěn)定地保持在基準(zhǔn)位置上。
如上所述，有各種纏繞位置控制線圈24和提供直流電的方式。 然而，將直流電提供給位置控制線圈24就足以使得在音圈3處于基 準(zhǔn)位置時(shí)作用在線圈24上的洛倫茲力的矢量和等于零，并使得在音 圈3向前或向后移動(dòng)時(shí)作用在位置控制線圈24上的洛倫茲力的矢量 和以與音圈3的移動(dòng)方向相反的方向作用。 (第三變形)
在本實(shí)施例中，提供有突出結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)部分16來(lái)作為用于支撐 音圈3在外磁軛11內(nèi)滑動(dòng)的支撐結(jié)構(gòu)。然而，支撐結(jié)構(gòu)不限于本實(shí)
施例。以下是關(guān)于第三變形的方式3A到3C的描述，其中示出了支撐 結(jié)構(gòu)的示例。
(3A)使用磁流體的支撐結(jié)構(gòu)
圖14示出了具有使用了磁流體的支撐結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器1的橫截 面。磁流體包括一種介質(zhì)溶液，其中懸浮著其表面用界面活性劑處理 過(guò)的纖細(xì)磁粉。
外磁軛11在其內(nèi)周面上形成有一個(gè)由磁體形成的凹槽結(jié)構(gòu)18。 灌入凹槽結(jié)構(gòu)18的凹口內(nèi)的磁流體19以流動(dòng)性被保持在凹口內(nèi)。
繞線筒21由非磁性材料形成并具有光滑表面。將繞線筒21裝 配到外磁軛11的內(nèi)周面上，使得繞線筒21處在其外周面通過(guò)磁流體 19保持在外磁軛11內(nèi)部的狀態(tài)下。也就是說(shuō)，音圈3被磁流體19 以浮動(dòng)狀態(tài)保持。當(dāng)如實(shí)施例中所述音圈3發(fā)生振動(dòng)時(shí)，磁流體19 被凹槽結(jié)構(gòu)18的磁體磁吸引，并仍被保持在凹槽結(jié)構(gòu)18的凹口內(nèi)。
如上所述，由于音圈3經(jīng)磁流體19保持在外磁軛11的內(nèi)部， 所以當(dāng)音圈3在外磁軛11中振動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的接觸阻力可被抑制為很 小。在相對(duì)滑動(dòng)時(shí)外磁軛11與音圈3并未直接接觸，因此不會(huì)引起 它們之間接觸部分的磨損。
應(yīng)當(dāng)注意，可以改變磁流體19的抗流動(dòng)性，從而調(diào)整音圈3與 外磁軛11之間的阻力。這樣，可通過(guò)改變界面活性劑和/或用作生產(chǎn) 磁流體19的介質(zhì)流體的化學(xué)組成來(lái)調(diào)整磁流體的特性。 (3B)使用軸承的支撐結(jié)構(gòu)
圖15示出了具有使用了軸承的支撐結(jié)構(gòu)的揚(yáng)聲器1的橫截面。 外磁軛11在其內(nèi)周面上提供有傳統(tǒng)的球軸承結(jié)構(gòu)17。例如通過(guò) 鍍金屬而將繞線筒21的外周面處理光滑，并且將繞線筒21裝配到置 于外磁軛11內(nèi)部的軸承結(jié)構(gòu)17上，從而繞線筒21經(jīng)球軸承結(jié)構(gòu)17 保持在外磁軛ll內(nèi)部。當(dāng)如實(shí)施例中所述音圈3振動(dòng)時(shí)，音圈3相 對(duì)磁軛2光滑地滑動(dòng)。外磁軛11與音圈3被布置成通過(guò)球軸承結(jié)構(gòu) 17彼此直接接觸，從而可以減小諸如其間接觸部分的磨損之類的問(wèn)題。
(3C)具有阻尼器的支撐結(jié)構(gòu) 根據(jù)第三變形的方式3C的揚(yáng)聲器除了揚(yáng)聲器邊緣的機(jī)械特性之 外在構(gòu)造上與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器相同。
傳統(tǒng)揚(yáng)聲器包括由纖維、聚氨酯泡沬或其他材料構(gòu)成的邊緣。
在第三變形的方式3C中，即使音圈3被由這樣的材料構(gòu)成的支撐部 件來(lái)保持，也可使用彈性相當(dāng)?shù)偷闹尾考?。例如，支撐部件可以?度較薄或者可由低強(qiáng)度的材料制成。使用這樣的支撐部件，可防止支 撐部件的彈性特性極大地影響音圈3的驅(qū)動(dòng)。 (第四變形)
在本實(shí)施例中，放大器30和DC電源31與揚(yáng)聲器1分開(kāi)制造。 然而，可將揚(yáng)聲器1和DC電源31結(jié)合在一起并集成到共同的揚(yáng)聲器 箱等中。在這種情況下，可將DC電源31置于放大器30內(nèi)。也就是 說(shuō)，可將恒DC電源結(jié)合到放大器30的電路中。 (第五變形)
在本實(shí)施例中描述的滑動(dòng)部分16被提供在外磁軛11的內(nèi)周面 上。然而，還可將滑動(dòng)部分16提供在繞線筒21的外周面上。
權(quán)利要求
1.一種揚(yáng)聲器，包括圓柱狀繞線筒；支撐結(jié)構(gòu)，其適于支撐所述繞線筒使其在所述繞線筒的軸向上滑動(dòng)；磁路形成框架，其具有磁鐵和磁路形成組件，該磁路形成組件與磁鐵共同形成了圓柱狀磁隙，所述繞線筒與所述磁隙同軸布置，并且穿過(guò)所述繞線筒內(nèi)部和外部的磁場(chǎng)形成在所述磁隙中；控制線圈，其纏繞在所述繞線筒上；以及第一線圈和第二線圈，它們分別纏繞在所述繞線筒的一端和另一端上，而所述控制線圈被布置在所述第一線圈和第二線圈之間，其中，將所述磁場(chǎng)形成為在所述控制線圈的一端和另一端之間方向相反，并且形成所述磁場(chǎng)，使得當(dāng)恒定電流流過(guò)所述控制線圈時(shí)，將洛倫茲力以強(qiáng)制所述繞線筒從預(yù)定位置滑動(dòng)回原位的方向作用于所述控制線圈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器，其中所述控制線圈被布置在 其中的磁場(chǎng)被形成為方向相反的兩個(gè)磁隙之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚(yáng)聲器，其中所述控制線圈被布置成 使其兩端覆蓋其中的磁場(chǎng)被形成為方向相反的兩個(gè)磁隙。
4. 一種揚(yáng)聲器設(shè)備，包括揚(yáng)聲器，其具有圓柱狀繞線筒和纏繞在該繞線筒上的控制線圈；以及電路，其適于為所述控制線圈提供恒定電流，其中，所述揚(yáng)聲器包括支撐結(jié)構(gòu)，其適于支撐所述繞線筒使 其在所述繞線筒的軸向上滑動(dòng)；磁路形成框架，其具有磁鐵和磁路形 成組件，該磁路形成組件與磁鐵共同形成了圓柱狀磁隙，所述繞線筒 與所述磁隙同軸布置，并且穿過(guò)所述繞線筒內(nèi)部和外部的磁場(chǎng)形成在 所述磁隙中；以及第一線圈和第二線圈，它們分別纏繞在所述繞線筒 的一端和另一端上，而所述控制線圈被布置在所述第一線圈和第二線 圈之間，將所述磁場(chǎng)形成為在所述控制線圈的一端和另一端之間方向相 反，并且形成所述磁場(chǎng)，使得當(dāng)恒定電流流過(guò)所述控制線圈時(shí)，將洛倫 茲力以強(qiáng)制所述繞線筒從預(yù)定位置滑動(dòng)回原位的方向作用于所述控 制線圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的揚(yáng)聲器設(shè)備，其中所述控制線圈被布 置在其中的磁場(chǎng)被形成為方向相反的兩個(gè)磁隙之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的揚(yáng)聲器設(shè)備，其中所述控制線圈被布置成使其兩端覆蓋其中的磁場(chǎng)被形成為方向相反的兩個(gè)磁隙。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的揚(yáng)聲器設(shè)備，還包括輸出單元，其適于對(duì)向其提供的電流進(jìn)行放大，并將放大后的 電流以相反的方向提供給所述第一線圈和第二線圈。
全文摘要
一種揚(yáng)聲器和揚(yáng)聲器設(shè)備，該揚(yáng)聲器能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整用來(lái)驅(qū)動(dòng)音圈的特性并能夠以較大振幅來(lái)被驅(qū)動(dòng)。當(dāng)纏繞著繞線筒的位置控制線圈處在基準(zhǔn)位置上時(shí)，線圈的兩端都穿過(guò)了形成在外磁軛和內(nèi)磁軛之間的磁隙預(yù)定的長(zhǎng)度，并且作用在前端和后端的洛倫茲力平衡。當(dāng)音圈向前或向后移動(dòng)時(shí)，被控制線圈的前端和后端穿過(guò)的磁隙的長(zhǎng)度彼此不同，并且作用在位置控制線圈上的洛倫茲力的矢量和與音圈的移動(dòng)方向相反，從而將音圈穩(wěn)定地保持在基準(zhǔn)位置上。
文檔編號(hào)H04R9/02GK101355826SQ200810133288
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月26日
發(fā)明者橋本誠(chéng)一, 藤森潤(rùn)一 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社