扬声器各零部件的主要作用.doc

目前微型产品采用的有以下几种结构形式见图1-图4：   图1：内磁式磁路系统由磁蕊、磁铁和U杯组成特点是漏磁场较小图2：外磁式磁路系统由磁蕊、磁铁和T铁组成特点是漏磁场较大图3：复合外磁式磁路系统由三个磁蕊和二个磁铁组成特点是漏磁场较大图4：复合内、外磁式磁路系统由二个磁蕊、二个磁铁和T铁组成特点是用于二合一产品，内磁式用于受话器，漏磁场较小，用于扬声器的外磁式漏磁场较大它们的主要作用是提供给扬声器提供一个或二个均匀的缝隙磁场3.2 内磁式磁路系统    下图4.1是光讯Φ20的磁路设计情况                   图4.1 磁铁 – 内磁式磁路系统，它最大的优点是不漏磁（设计合理的情况下）过去磁体采用铝镍钴或钐钴磁体，因钴和镍是稀有金属，世界的存贮量都很低，所以很贵目前我们使用的钕铁硼磁体是当今性价比最好的磁体，它不含贵重金属，体积小，不易退磁它的缺点：居里点低310℃，工作温度≤80℃，加工时要冷却加工如果磁铁粘偏，想回拆是件很麻烦的事，加温后拆下的磁铁磁性能会降低钕铁硼磁体还有一个缺点是易生锈居里点-居里发现任何一种磁性材料，各有一定的温度，当高于这一温度时，磁性完全消失，这一温度叫居里点。

钕铁硼磁体及其它几种磁体的居里温度和工作温度见表1铁氧体钕铁硼铝镍钴钐钴居里温度工作温度居里温度工作温度居里温度工作温度居里温度工作温度450≤250310≤80　　850≤550800≤250表1钕铁硼磁体表面电镀层的要求执行稀土行业标准XB/T903-2002《烧结钕铁硼永磁材料 表面电镀层》，蓝白锌三价铬电镀层最小厚度为5μm，彩锌三价铬电镀层最小厚度为8μm，铜加镍电镀层最小厚度为12μm检验方法执行GB/T10125《人造气氛中的腐蚀试验 盐雾试验》使用的烧结钕铁硼永磁材料其特性：退磁曲线和磁体三参数Br（剩磁）、 Hc（矫顽力） (BH)max（磁能积）应符合供应商提供的供应商标准，如果供应商末提供标准的就要执行国标GB/T13560-2000《烧结钕铁硼永磁材料》对于来料检验，光讯采用特斯拉计测量磁体表面磁感应强度的方法磁蕊、U杯 – 采用导磁性能良好的优质碳素结构钢冷轧薄钢板，其性能符合GB/T 13237-1991《优质碳素结构钢冷轧薄钢板和钢带》这种低碳钢板有良好的机械性能、延伸性能及焊接性能强度较低，表面质量较好，一般用于冲压拉伸加工的零件如基架、U铁等扬声器基架等零件推荐选用国内钢板08及08F， spcc(JIS标准)进口钢板，其性能同国产的08及08F钢板。

T铁 -采用优质结构钢冷拉圆钢冷挤成型对磁蕊、U杯及T铁的检验及使用要严格按照图纸的要求并注意以下几点：（1） 磁蕊的平整度是否达到要求，中孔和边缘有无毛刺2） U杯的底面是否平整，内口是否有毛刺3） T铁芯轴是否有毛刺，下平面是否平整4） 电镀层是否达到要求，外观颜色，有无掉色及镀层脱落以上几点都直接影响产品质量和不良率另外，磁路系统的组装要注意打胶量，要严格执行工艺，胶量少了粘接不良，胶量过多会影响导磁，因为胶不导磁,相对磁导率μ=0,空气μ=1，低碳钢μ=3000~5000，纯铁μ=6000~9000第二要严格检验磁规的尺寸及外观，操作中要将磁规放到位相对磁导率 - 某种物质的磁导率μr与真空磁导率μo的比值即μ=μr/μo                 真空磁导率μo=4π×10-7亨/米目前充磁机有二种，一种：高强脉冲式充磁机，其原理是将市电升压整流后，对特制电容器进行快速充电储能然后控制电路触发抗冲击闸流管迅速对充磁工装放电，形成强大的脉冲磁场，充磁电压规定≥1800V, 采用的是高电压、小电流技术充钕铁硼磁体时我们采用此机型另一种充磁机采用的是低电压、大电流技术以上各种充磁机工作现场相对都比较安全。

对扬声器充磁时应注意充磁机的极性要保证T铁芯上面和内磁式磁蕊上面是N极当电压一定时反复充磁对B值没有影响，当将充磁电压升高时，再次充磁B值也会升高，但是如果磁体已达到磁饱合，电压升高B值也不会升高对于扬声器的充磁我们要求是闭路充磁，就是要组装成磁路系统后充磁，这样磁铁才能充饱和但是对于需要二块磁铁的双磁路系统，有一块磁铁就要开路充磁，开路充磁磁铁是充不饱和的所以一定要严格生产工艺，应该闭路充磁的决不能开路充磁以上讲的是磁路系统结构及相关的问题对于磁铁、基架、磁蕊和T铁 的进料检验还有待我们不断的改进，比如对磁体的检验还有更好的方法是用磁通计测量磁体的磁通量，方法即简单又严格扬声器磁路系统使用的是Y-358(A B)胶，是丙烯酸系胶水重叠方式涂胶，合拢后转动2-3圈，接触定位固化对打胶的比例、数量要严格控制影响粘接质量的几个因素：（1）磁体的密度，（2）环境温度，（3）T铁、磁蕊的电镀质量及平整度（4）操作工艺一般说来，环境温度越高固化速度越快，如果环境湿度高或粘接件潮湿，对粘接质量都不利说明二点：根据磁路第一方程：K B S =B S式中： K —漏磁系数       B —气隙磁通密度（磁感应强度）       S —气隙截面积       B —工作点磁感应强度（磁通密度）       S —磁体的截面积所以S 磁体截面积加大，B 气隙磁通密度增大。

根据磁路第二方程：K H L =H L   式中： K —磁阻系数          H —气隙磁场强度          L —气隙宽度          H —磁体内的磁场强度          L —磁体高度 因为磁路总磁势：F = H L所以L 磁体高度的增加，F 磁势增加， H 气隙磁场强度增加 3.3 外磁式磁路系统   图4.2是外磁式磁路设计情况                                         图4.2磁体 — 现在使用的外磁磁体都属于烧结永磁铁氧体（陶瓷型磁体），是国内外扬声器中用量最大的一种永磁体，，它的价格便宜，耐氧化，耐腐蚀，缺点是易碎，磁体内外园尺寸不好加工，上下面可以磨加工，内外园公差大磁体的生产工艺很难控制，不同的工厂，不同的批量，尺寸及磁性能都有差异，所以我们一定要做好磁体的进厂检验目前为提高扬声器的B值，并降低由于B不均匀产生的失真，对外磁式磁路结构有了不少的改进见图5（a-e）a-将T铁做成工字形，此方法可以降低失真b-加高T铁的高度，此方法可以降低失真c-磁饱和法，将T铁芯做成凹芯，可以提高产品的灵敏度，降低失真d-将T铁轴芯和磁蕊内侧改用磁导率更好的材料，如破莫合金，以提高产品的灵敏度，降低失真。

e-加上铜制的短路环以提高产品中高频的灵敏度，降低失真图5对于外磁式的装配应该注意不要将磁体装偏，当T铁上有定位尺寸时就没有装偏的问题，但是如果没有定位尺寸，流水线上就要增加一个磁体定位的工序外磁式磁路可以加温回拆磁铁如果有裂口和缺边现象要退回供应商，不得装入磁路系统 3.4磁流体对扬声器性能的影响磁流体是把氧化铁(Fe2O3、Fe3O4)的微粒（平均粒度~100A）均匀分布在溶剂中形成的液体，靠表面活性剂的作用，保持稳固的胶体状态其基本结构如图6图6磁流体中磁性微粒表现为超顺磁特性：即在外磁场作用下，立即显示磁性，一旦外磁场撤去，又立即恢复为无磁性状态磁流体的物理性能主要是：粘度、饱和磁化强度、磁微粒尺度、载液的饱和蒸汽压等为了延长使用寿命，磁流体的一个关键参数是载液的蒸发问题，国外多数采用壬二酸二辛酯作载液，据报导，在音圈温度为100℃的条件下，扬声器在额定功率下正常使用可以保持5年核工业部八所生产的SJ系列磁流体产品饱和磁化强度为130~240高斯、粘度为60~500厘泊的镍质二酯基磁流体对于低频扬声器使用磁流体，由于f0点较低，振幅大，磁流体的飞溅问题就会出现，产生飞溅的原因不仅是由于音圈的高速运动，更重要的是由于磁流体是优良密封材料，把它注入磁隙后，把磁路的腔体与大气隔开，当纸盆（密闭的防尘罩）向后运动时，控体体积变小，腔内压力增大，如果这种压力大到超过了磁场对磁流体的引力，那么就会导致磁流体的向外飞溅。

所以必须在产品结构上进行改造，使被密封的的气体有自由的出气孔，消除压力差，克服磁流体的飞溅磁流体加入扬声器的磁隙后对扬声器所产生的影响如下1)  磁流体对音圈热传导的影响目前扬声器最突出的矛盾是音圈的散热问题众所周知，电动式扬声器的电声转换效率只有1%左右，即有98%以上的电能在通过音圈时变成了热能和其它能量消耗掉，因为：输入扬声器的电功率=辐射声功率+音圈产生的热功率+维持机械振动消耗功率单靠热辐射和空气的导热是困难的，因此限制了扬声器功率的进一步提高空气的导热率为5×10-5cal/cm.sec.deg,而磁流体的导热率为3×10-4cal/cm.sec.deg，为空气导热率的六倍因此当磁隙中充满了磁流体后，音圈上的热量由空气导热变成了磁流体导热，大大提高了导热率，降低了音圈的温升，从而提高了扬声器的承受功率利用公式（1）可以计算出音圈温度的变化                     Rt1 = Rt0［1+α（t1 -t0）］      (1)式中：      Rt1  — 达到热平衡时的电阻值Rt0  ——  未加电信号时的音圈电阻值α  —  铜导线的温度系数        α= 4.33×10-3/℃t1   ——   达到热平衡时的音圈温度t0  —  未加电信号时的音圈温度(2)  磁流体对扬声器共振频率f0的影响在磁流体注入磁隙后，使沉浸在磁流体中的音圈产生一个向上的“浮力”，这种“浮力”的作用等效于扬声器振动系统质量的减少，因此造成扬声器f0上升。

    (3) 磁流体对扬声器Qts值的影响在磁流体注入磁隙后，由于磁场对颗粒的作用，使磁流体的表观粘度最高可提高四倍，所以对音圈的振动会产生明显的粘滞阻尼作用，使扬声器的等效机械Qts值会大幅度下降  (4) 磁流体对扬声器灵敏度的影响      在磁流体注入磁隙后，不会提高气隙的磁通密度，因为磁流体的导磁率一般只有1~1.05磁流体增加了粘滞力阻，对扬声器的灵敏度略有下降的趋势  (5) 磁流体对音圈的运动起到定心的作用     球顶形扬声器加入磁流体后大大提高了承受功率，降低了失真减小了Qts使产品能很好的与低音单元搭接对于磁流体的操作工艺过去是一个难题，生产无法控制用量的一致性，现在国内外都有磁液点胶机了，国内的精度差些，日本已有高精度磁液点胶机，也就是说只要肯花钱，0.003g±10%的精度都可以保证的3.5 振动系统   振动系统 – 主要包括音圈、振膜、弹波、防尘帽3.5.1音圈   音圈是扬声器的心脏，是承受电功率的部件当处于磁缝中的音圈输入交流信号时，音圈就产生推动力，推动纸盆产生声音，由于音圈在很小的环形磁隙中工作，所以它应具有足够的刚度、精度和耐热强度，尽量不受温度和湿度的影响。

我们都知道扬声器的转换效率很低只有1%，低效率的产品也只有0.2%,也就是有98%以上的能量转化为热能和其他一些能量消耗掉，只有太少的能量转化为声能所以音圈在工作中会很快发热，功率越大的扬声器产生的热量越大，对音圈的耐热性要求也越高扬声器的电声转换效率：是辐射声功率和输入电功率之比，效率主要取决于磁通密度、音圈的质量、音圈的密度与电阻率的乘积、膜片的质量和面积 ，音圈的温度，有几种因素是互相关连的而。