微型扬声器磁路设计

扬声器设计指导书1. 扬声器常用国家标准GB/T9396-1996 《扬声器主要性能测试方法》GB/T9397-1996 《直接辐射式电动扬声器通用规范》GB9400-88 《直接辐射式扬声器尺寸》GB7313-87 《高保真扬声器系统最低性能要求及测量方法》GB12058-89 《扬声器听音试验》2. 扬声器T/S参数:磁力系数BL额定阻抗Z n om电气品质因数Qes机械品质因数Qms总品质因数Q ts等效容积V as共振频率 F o额定正弦功率P sin额定噪功率P nom长期最大功率P max额定频率范围F-F ho平均声压级SPL3. 扬声器主要零部件尺寸设计3.1扬声器口径扬声器口径必须符合客户要求，若客户没有具体要求，则优先采用国家标准GB9400 《直接辐射式扬声器尺寸》。

3.2支架支架外形尺寸及安装尺寸应能满足客户需要，除此之外还需考虑鼓纸、弹波、华司等寸选择与配合问题，一般大功率低频率的扬声器要求支架有效高、底高、弹波接着径华司铆接径等均较大。

3.3磁体磁体尺寸优选常用系列值，具体尺寸需按性能要求确定。

常用铁氧体尺寸：32*18*6,35*18*6,40*19*8,45*22*8,50*22*8,55*25*8,60*25*8,60*32*8,65*32*10,70*32*10,80*40*15,90*40*15,100*45*18,100*60*20,110*60*20120*60*230*60*20,140*62*20,145*75*20,156*80*20,180*95*20,220*110*20常用标准：SJ/T10410-93 《永磁铁氧体材料》3.4音圈音圈中孔尺寸优选常用系列值，具体尺寸（如卷宽、线径）需按性能要求确定，骨架高还需考虑到与鼓纸、支架的配合。

常用音圈中孔尺寸：13.3 14.3 14.7 15.4 16.3 18.4 19.4 20.4 25.5 25.9 30.5 35.538.644.5 49.5 50.5 65.5 75.5 80.0 100.0 127.03.各种零件的尺寸配支架、磁体、音圈等零件的主要尺寸确定后，其它零件的主要尺寸选择余就受到限制，因为各种零件的尺寸必须相互配合，同时其性能参数也要相配合3.5. 支架与鼓鼓纸外缘与支架胶合面一般需大2 mm微型扬声器不受此限制，鼓纸外径必须小于支架内1m 以上，鼓纸次外径不能小支架次外3mm 以上、也不能大于支架次外2 mm以上，鼓有效高必须小于支架有效0.5 mm以上3.5. 支架与弹弹波外缘与支架胶合面一般需大2mm，弹波外径必须小于支的弹波接着0.5 mm以上弹波有效高必须小于支架有效高与鼓有效高的差0.5 mm以上3.5. 支架与华配合尺寸主要取决于支架与华司的铆接工艺，总的要求铆接应牢固内铆支架尤其要注意材料厚度学资学习网3.5. 音圈与鼓鼓纸中孔尺寸一般要大于音圈骨架外0.0.9 mm小口径小圈取值小些3.5. 音圈与弹弹波中孔尺寸一般大于音圈骨架外0.0.4 mm太大会漏胶小难装配3.5. 音圈音圈中孔尺寸一般大铁中柱外0.0.6 mm小音圈取值相小些3.5. 音圈与华华司中孔尺内铆的为铆后尺一般要大于音圈最大外为绕部)0.0.6 mm间隙太小容易碰圈影响到装配合格率间隙大又会降低磁性能、从而导致灵敏度下降3.5. 鼓纸与弹鼓纸中孔与弹波中孔的距离，中小口径的扬声器0.2 mm为佳，距离大些定位效果会更好、更能承mm5大口径可以加大到.4. 扬声器关键零部件的性能设计4.1磁路4.1.1磁路设计的目的与方法磁路设计的目的主要有两种：一是给定磁体规格（已知材料性能和尺寸），设计出磁路纟构，使其工作气隙磁感应密度B值为最大,B值的大gg小对扬声器的灵敏度及电气品质数Q影响很大；二是给定B值,ges设计出磁路结构，使所用磁体尺寸为最小，从而达至约成本的目的。

3扬声器各零部件的主要作用3.1 磁路系统结构：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。

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 ≤80850 ≤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》。

考试序列号项目名称：平板压电扬声器设计课程名称：大学物理实验学院：机电工程学院专业班级：2011级机械类（创新实验班）组员：曾劲松曾俊贤陈集辉陈思豪梁荣光联系方式：任课教师：钟老师2012年11月08日平板压电扬声器设计方案一、便携式产品的发展趋势随着便携式消费电子的发展，人们对便携式电子设备小型轻薄的要求越来越高，陶瓷压电扬声器以其超轻、超薄、高效、无需大音腔等特点逐渐被众多便携式消费类电子产品所青睐。

便携式消费产品向着超薄轻小的方向发展!；怎样做到外形纤薄!，并且延长单次充电电池使用时间已成为各类消费产品的主要设计考虑。

这样的系统需求对单个电子元器件提出了更薄、更小、更省电的要求。

因此，为了迎合市场的需要，我们决定做一个结构简单，形状规则，占用空间小，实用的平板压电扬声器。

二、陶瓷压电扬声器的基本特点与动圈式扬声器相比，压电扬声器的振膜是被粘接在它上面的压电材料带动产生弯曲的，因此振膜的外形几乎没有限制；而动圈式扬声器的振膜或纸盆通常都是圆形或者椭圆形的，这样常会限制产品的外形设计。

所有的动圈式扬声器都必须有一个磁铁以驱动音圈，这样就增加了扬声器的总体高度及重量。

但是陶瓷压电扬声器却无需磁铁驱动，这样就可以达到一种很薄的外形从而降低终端产品的高度。

面对设计小巧的手机和越来越薄的电脑，动圈式扬声器成为制造商能否生产出超薄产品的制约因素。

陶瓷压电扬声器能以超薄、紧凑的封装提供极具竞争力的声压电平；具有取代传统的动圈式扬声器的巨大潜力。

陶瓷压电和动圈式扬声器的主要区别如表下所示：驱动陶瓷压电扬声器的放大器电路有与驱动传统动圈式扬声器不同的输出驱动要求。

陶瓷压电扬声器的结构要求放大器驱动大电容负载，并在较高的频率下输出更大的电流，同时保持高输出电压。

传统动圈式扬声器的效率很容易计算。

音频线圈绕组可以近似为固定电阻与一个大电感串联。

如果已知扬声器电阻，可用欧姆定律计算负载功率2P I R =或P VI=。

教你看懂扬声器的构造图作为音箱最基本的组成部分，扬声器单元（简称单元）对于普通读者来说是既简单又复杂的。

为什么这么说呢？因为单元的工作原理似乎很简单，往复运动的振膜不停的振动，带动空气形成声波，似乎就这么简单。

不过本文也没有让您一下子就能肉眼辨别单元好坏的妙方，只能先为大家揭秘这么个看似简单的单元，内部究竟是个什么样，各部件有何功能等等。

惠威M200MKIII原木豪华版扬声器的爆炸图（分解图）：惠威M200MKIII原木豪华版:低音单元爆炸图将单元按照中轴及大致的装配顺序进行分解排列的说明图被行业人士称为爆炸图，上图便是典型的扬声器爆炸图。

锥形扬声器的特点及其内部组成：锥形扬声器是我们最常的扬声器类型，它的结构相对简单、容易生产，而且本身不需要大的空间，这些原因令其价格便宜，可以大量普及。

其次，这类扬声器可以做到性能优良，在中频段可以获得均匀的频率响应，因此能够满足大部分普通消费者的常规听感需求。

最后，这类扬声器已有几十年的发展史，而其工艺、材料也在不断改进，性能与时俱进，这也令这两款扬声器能够获得成为主流的持续的原动力。

惠威M200MKIII原木豪华版:低音单元锥形扬声器的结构可以分为三个部分：1、振动系统包括振膜、音圈、定型支片、防尘罩2、磁路系统包括导磁上板、导磁柱、导磁下板、磁体等3、辅助系统包括盆架、压边、接线架、相位塞等下面我们将为大家逐一介绍锥形扬声器内部的主要部件。

最新扬声器内部解构：惠威M200MKIII原木豪华版:低音单元爆炸图具体到上图，根据序号，他们分别是：1.防磁罩、2&4.磁体、3.导磁下板、5.导磁上板、6.盆架、7.定心支片（弹拨）、8.音圈、9.振膜+折环、10.防尘帽。

振膜：电动式扬声器，当外加音频信号时，音圈推动振膜振动，而振膜则推动空气，产生声波。

常见的锥盆有三种形式：直线式锥盆振膜、指数式锥盆振膜和抛物线式锥盆振膜。

振膜在振动频率较高时，会出现分割振动，在振膜锥形斜面上增加褶皱可以改变分割振动的状态，如果设计得当，可以改善单元的高频特性，还可以增加振膜的强度及阻尼。

微型扬声器知识讲义编著整理：游少林随着通信事业的发展，近几年以来我国通讯终端产品产量增长很快。

扬声器越来越趋向微型化，而微型扬声器体积小，质量轻，所以在性能设计上有很大的局限性，设计一款优秀的微型扬声器，给消费者带来优质的听觉享受，是我们电声工程师孜孜不倦的追求。

根据电声前辈们积累下来的精华结合本人对微型扬声器的实践经验，编写了本讲义。

不妥之处敬请各位批评指正。

一． 微型扬声器的结构主要由这几部分组成（盆架，磁钢，极片，音膜，音圈，前盖，接线板，阻尼布等）耳机喇叭结构如下图：外径为15mm手机喇叭结构如下图：外径为20mm手机受话器结构如下图：外径为11*7mm ，高为2.6，外磁式。

二 微型扬声器的发声原理1 应用的基本原理-------电，磁，力带有电流的导线切割磁力线，会受到磁场的作用力。

导线在磁场中的受力方向符合左手定律。

作用力大小F=BLI （B 为磁感应强度，L 为导线长度，I 为电流）2微型扬声器的发声原理A 扬声器的磁路系统构成环形磁间隙，其间布满均匀磁场（磁感应强度的大小与方向处处相同的磁场）。

B. 扬声器的振动系统由导线绕成的环形音圈和与之相连的振膜。

C. 音圈被馈入信号电压后，产生电流，音圈切割磁力线，产生作用力，带动振膜一起上下运动，振膜策动 空气发出相应的声音。

D. 整个过程为：电—力---声的转换。

3 馈入信号与发出声音的对应A. 磁场恒定，音圈受到的电动力随着电流强度和方向的变化而变化，B. 音圈在磁间隙中来回振动，其振动周期等于输入电流周期，振动的幅度则正比于各瞬时作用的电流强弱。

B.音圈有规则的带动振膜一起振动，策动空气发出与馈入信号相对应的声音。

三 微型扬声器磁路的设计1.1磁场的产生A ，安培分子电流假设：在原子、分子等物质微粒内部，存在一种环形电流——分子电流，分子电流使每个物质微粒都成为微小的磁体，它的两极相当于两个磁极。

B ，磁场的产生：从宏观上看，磁场是由磁体或电流产生的；从微观上看，磁场是由运动电荷产生的。

微型扬声器磁路设计1．有限元法在磁路设计中的应用扬声器的磁路设计软件Femm ， 我们已经初步的掌握了它的使用方法，由于对Femm 的使用,使我们的很多想法变成了现实，磁路中磁缝隙的磁场分布情况清晰可见，磁路中每一点都可以读出一个准确的磁感应强度B 值，极大地提高了分析效率，从而可以更快捷地实现了磁路的优化设计。

对于此软件我们还要继续的去研究，进一步的发挥它的作用。

Femm 就是利用有限元法将磁场的求解归于对磁矢势的求解。

磁矢势A 定义如下：B=▽×A (1)式中：B — 磁感应强度 （单位：特斯拉-T ） ▽× — 表示对A 求旋度。

由此定义，并根据斯托克斯公式可得csA dlB ds φ⋅=⋅=⎰⎰ (2)式中：φ — 磁通量 （单位：伟伯-b W ）这样就把B 和φ的计算变成对有限元网格每一个节点处磁矢势A 的计算。

分析的→ → → →在模拟设计阶段，我们要利用麦克斯韦方程和磁路的有关定律进行分析计算，要想计算出空间每一点的信息，计算繁杂、耗时而且不现实。

Femm 的使用，便扬声器的磁路设计上升到一个新的高度。

但是，任何设计软件都是要人来操作的，软件中也要填入一些经验数值，这就是下面要讲的第二个问题： 2．磁阻系数r 和漏磁系数f图1中，设a=b(U 杯厚度=磁蕊厚度)，磁缝隙中的2B 可采用公式（3）速算出 1122S B S B = （3） 式中： 1S — 磁体圆周的表面积 1B — 测量出的磁体的磁通量 2S — 磁蕊侧面的表面积2B — 待求的磁缝隙中的磁通量然后将求出的2B ×70%,也就是减掉30%的漏磁，这个数值就是此磁路的近似算法。

图1这个算法开始我们是在忽略了漏磁和内阻的情况下得到的，因为磁体的总磁通量和总磁通势不能全部供献给利用的气隙，而是有一部分漏磁和有一部分磁势损失，所以引入磁阻系数r 和漏磁系数f 。

漏磁的分布情况我们都很清楚，内磁式主要是磁隙中上下的漏磁，如果U 杯的厚度不够，也会产生漏磁。