Магнитная цепь, имеющая сдвоенный магнит, громкоговоритель и генерирующее колебания устройство с использованием такой магнитной цепи
Использование: для генерирования акустических колебаний. Сущность заключается в том, что магнитная цепь включает в себя магнитный зазор, имеющий небольшие магнитные потери и повышенную плотность магнитного потока, при этом на поверхностях ярм, обращенных друг к другу, может быть реализовано равномерное распределение магнитных силовых линий. Громкоговоритель включает в себя нижний и верхний магниты, которые расположены на заранее заданном расстоянии так, что обоюдно идентичные полярности находятся противоположно друг другу; первое ярмо, имеющее за одно целое петлевой участок контура циркуляции, продолжающийся от нижнего магнита до верхнего магнита, и протяженный участок, который вытянут перпендикулярно вверх от нижнего магнита; второе ярмо, которое присоединено между нижним и верхним магнитами и образует магнитный зазор между вторым ярмом и протяженным участком первого ярма; катушку, расположенную в магнитном зазоре и намотанную на бобину; корпус, который продолжается от первого ярма; колеблющуюся диафрагму, формирующую акустический сигнал в соответствии с сигналом возбуждения; демпфер, ограничивающий диапазон колебаний бобины катушки; центральный колпачок, закрывающий бобину катушки. Технический результат: улучшение характеристики линейности колебательной системы, повышение плотности магнитного потока в магнитном зазоре и исключение рассеяния магнитного потока на участке магнитного зазора, повышение допустимого уровня входного сигнала, повышение уровня звукового давления громкоговорителя за счет создания магнитной цепи, имеющей большую мощность, улучшение характеристики громкоговорителя в области очень низких частот, обеспечение теплоотвода от громкоговорителя, обеспечение низкого уровня шума и небольшой степени износа в генерирующем колебания устройстве. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к магнитной цепи, имеющей сдвоенный магнит, громкоговоритель, и к генерирующему колебания устройству с использованием магнитной цепи, а более конкретно, к магнитной цепи, имеющей сдвоенный магнит, громкоговорителю и к генерирующему колебания устройству с использованием магнитной цепи, в которой магнит P-типа и магнит F-типа включены в спаренную магнитную цепь, имеющую небольшие магнитные потери и повышенную плотность магнитного потока в магнитном зазоре, в результате чего реализуется равномерное распределение магнитных силовых линий на поверхностях ярм, обращенных друг к другу и образующих магнитный зазор, и поэтому достигаются высокая эффективность, большая выходная мощность и небольшие частотные искажения.
Уровень техники
В большинстве случаев акустические воспроизводящие устройства подразделяют на рупорные громкоговорители, системные громкоговорители, используемые в высококачественных системах воспроизведения, таких как компонентные системы, имеющие низкочастотный громкоговоритель, среднечастотный громкоговоритель и высокочастотный громкоговоритель, перекрывающие определенный частотный диапазон, громкоговорители общего применения, перекрывающие весь частотный диапазон с помощью одного компонента, микроминиатюрные громкоговорители, имеющие сверхлегкую и сверхтонкую конструкцию, которые используются в малогабаритном электронном оборудовании, таком как малогабаритные видеокамеры, называемые камкордерами, плееры walkmanTM, радиоприемники для подвижного терминала связи, миниатюрные телефоны, вставляемые в ушные раковины, и зуммеры, воспроизводящие только частоту части диапазона.
Обратимся к фигурам 1А и 1В, где показан обычный громкоговоритель общего применения, в котором единственный магнит 1 установлен на внешнем или внутреннем участке ярма 2. Бобина 5, на которой намотана звуковая катушка 4, расположена в магнитном зазоре G, образованном в магнитной цепи М, в которой верхняя пластина 3 установлена на магните 1. Кроме того, верхний участок бобины 5 прикреплен к колеблющейся диафрагме 7, которая по внешней окружности прикреплена к верхнему участку корпуса 6, а ее центральный участок вырезан по окружности, и демпфер 8 по внешней окружности прикреплен к нижнему участку корпуса 6. Кроме того, центральный колпачок 9, называемый пылезащитным колпачком, предназначенный для закрытия отверстия бобины 5, соединен с центральной частью колеблющейся диафрагмы 7.
В описанном выше громкоговорителе непеременный (постоянного тока) магнитный поток, образующийся в неподвижной магнитной цепи М, и переменный (переменного тока), вращающийся, магнитный поток взаимодействуют друг с другом в соответствии с правилом левой руки Флеминга, и колеблющаяся диафрагма 7 и звуковая катушка 4 совершают колебания вверх и вниз под действием сил притяжения и отталкивания, создаваемых взаимодействующими непеременным магнитным и вращающимся магнитным потоками, тем самым образуя звук, соответствующий сигналу возбуждения.
В случае магнитной цепи М, в которой магнитный зазор G образован между центральным полюсом ярма 2 и верхней пластиной 3, при использовании обычного единственного магнита 1 расположенные друг против друга поверхности ярма, которые образуют магнитный зазор G, являются относительно ограниченными и небольшими по величине, и на расположенных друг против друга поверхностях ярма не получается равномерная плотность магнитного потока.
То есть участки на расположенных друг против друга поверхностях ярма, которые находятся относительно недалеко от магнита 1, имеют высокую плотность магнитного потока по сравнению с участками на расположенных друг против друга поверхностях ярма, которые находятся относительно далеко от магнита 1. В результате этого силы притяжения и отталкивания, прикладываемые к звуковой катушке 4, которая введена в магнитный зазор G между расположенными друг против друга поверхностями ярма, создают неравномерность в соответствии с положением звуковой катушки 4.
Этот эффект оказывает влияние на колебания вверх и вниз бобины 5, на которой намотана звуковая катушка 4, при воспроизведении исходного звукового сигнала и поэтому во время воспроизведения исходного сигнала колеблющейся диафрагмой 7 возникают искажения.
Для разрешения описанных выше проблем в публикации выложенной патентной заявки Кореи №2004-82462 предложена магнитная цепь для громкоговорителя, создающая магнитный поток с равномерным распределением. В публикации выложенной патентной заявки Кореи №2004-82462 несколько полюсных наконечников, имеющих соответственно различную магнитную проницаемость, расположены последовательно один над другим, то есть между двумя полюсными наконечниками образован участок пространства, чтобы тем самым увеличить число краев, на которых концентрируются магнитные силовые линии, и сделать равномерным распределение магнитных силовых линий. Поэтому прямолинейность движения звуковой катушки повышается.
Технический способ, раскрытый в публикации выложенной патентной заявки Кореи №2004-82462, обеспечивает эффект повышения прямолинейности движения звуковой катушки, но однако не исключает эффекта рассеяния магнитного потока, описываемого ниже и снижающего эффективность, и в способе отсутствуют предложения по совокупности мер для случая большого допустимого уровня входного сигнала при высокой выходной мощности и относительно цепи, повышающей плотность магнитного потока.
То есть, в случае магнитной цепи М обычного громкоговорителя, показанной на фигурах 1А и 1 В, несколько линий рассеяния магнитных сил, которые не проходят через магнитный зазор G, не влияют на взаимодействие со звуковой катушкой 4, но оказывают неблагоприятное влияние на периферийные устройства, такие как телевизионные приемники, установленные поблизости.
Одна из обычных конструкций, предназначенных для разрешения проблем рассеяния магнитного потока, раскрыта в публикации полезной модели Кореи №1990-11300. Аналогично громкоговорителю P-типа в громкоговорителе, имеющем конструкцию, обеспечивающую защиту от расхождения магнитного поля, раскрытом в публикации полезной модели Кореи №1990-11300, образована магнитная цепь, в которой верхние ярма соединены посредством крышки, поддерживающей магнит, в результате чего осуществляется распространение магнитного потока от полюсных наконечников к полюсу S через верхнее ярмо и крышку. Однако в такой магнитной цепи не достигается равномерное распределение магнитного потока в структуре расположенных друг против друга поверхностей ярма, образующих участок магнитного зазора, и поэтому не решается задача прямолинейности движения звуковой катушки.
Кроме того, в магнитной цепи, раскрытой в публикации полезной модели Кореи №1990-11300, использована конструкция, предотвращающая рассеяние магнитного потока, в которой пара кольцевых магнитов, имеющих идентичную полярность, установлена на верхнем и нижнем участках ярма против друг друга и поэтому рассеяние магнитного потока предотвращается силой отталкивания между идентичными полярностями в кольцевых магнитах. Однако трудно принудительно устанавливать магниты идентичной полярности, а два магнита, установленных в магнитной цепи, не повышают плотности магнитного потока в магнитном зазоре и при этом характеристики магнитов ухудшаются.
Между тем, диаметр и число витков катушки увеличивают, чтобы иметь большой допустимый уровень входного сигнала при высокой выходной мощности. Для должного перемещения катушки размер магнита увеличивают, так что плотность магнитного потока в магнитном зазоре повышается или вместо обычного ферритового материала в качестве магнитного материала используют материал, имеющий высокую плотность магнитного потока, такой как неодим (Nd).
Для этого случая применительно к громкоговорителям с магнитной силой, повышенной двумя магнитами, имеющими идентичные магнитные силы, технология изготовления малогабаритных и легких громкоговорителей раскрыта в публикации выложенной патентной заявки Кореи №2000-40796. В публикации выложенной патентной заявки Кореи №2000-40796 раскрыт громкоговоритель, имеющий магнитную цепь F-типа, в которой вспомогательный кольцевой магнит введен в обратном направлении по внешней окружности полюсных наконечников. Поэтому в целом размер громкоговорителя не увеличивается, но размер магнита существенно возрастает.Однако этим не обеспечивается достаточная плотность магнитного потока, соответствующая громкоговорителю с высокой выходной мощностью.
Кроме того, в случае использования большого кольцевого магнита из неодима (Nd) трудно осуществлять сборку других компонентов из-за их значительной магнитной силы. Поэтому, так же как и в большинстве случаев использования ферритовых магнитов, сначала осуществляют сборку компонентов, а затем большой кольцевой магнит намагничивают, используя дорогостоящее оборудование для намагничивания.
Кроме того, для случая очень низкочастотного громкоговорителя большой мощности (сабвуфера), имеющего колеблющуюся диафрагму большого диаметра, не представлена система точного регулирования вертикального перемещения колебательной системы при воспроизведении сигналов частот основного диапазона. Поэтому характеристика воспроизведения частот становится плохой или колеблющаяся диафрагма может быть повреждена. Кроме того, поскольку теплота, выделяющаяся из звуковой катушки и магнита, не поглощается соответствующим образом, характеристика низкочастотного громкоговорителя ухудшается.
Как описывалось выше, для магнитной цепи обычного громкоговорителя не решены задачи рассеяния магнитного потока, неравномерного распределения магнитного потока в магнитном зазоре и проблемы, относящиеся к высокой эффективности, высокой выходной мощности/большому входному сигналу и теплоизлучению.
Между тем, в тренажерном оборудовании известен вертикальный тренажер, который помогает выполнять упражнения аэробики и не оказывает вредного влияния на коленный сустав. В вибраторе известного обычного вертикального тренажера применена система с двигателем вращения. Чтобы пользователю было удобно выполнять упражнения аэробики, с помощью ротационного вертикального тренажера в соответствии с подходящим набором рабочих частот создают вибрацию только в области живота. Вследствие этого такие вертикальные тренажеры используют в медицине для пациентов с полнотой в области живота.
Впрочем, поскольку обычный вертикальный тренажер имеет эксцентрический груз на оси вращения двигателя вращения, а опорная плита совершает колебания вверх и вниз, когда эксцентрический груз вращается, серьезной проблемой становятся частичный износ подшипников из-за эксцентриситета и генерация большого шума.
Кроме того, поскольку в обычном вертикальном тренажере используется двигатель вращения, трудно получать достаточную силу вибрации.
Между тем, был предложен обычный вибратор с использованием магнитной цепи громкоговорителя с магнитом, предназначенный для генерирования колебаний в соответствии с сигналом звуковой частоты. Он является подходящим для того, чтобы пользователи ощущали трехмерную вибрацию в соответствии с сигналами звуковых частот, однако магнитная сила для возбуждения колеблющейся диафрагмы недостаточна для тренажера для аэробики. То есть, поскольку магнитная сила, создаваемая магнитным полем постоянного тока в случае использования постоянных магнитов не превышает 5000 Гс, что является обычным максимумом этой ограниченной величины, такой вибратор не подходит для механизма возбуждения колеблющейся диафрагмы, предназначенного для тренажера для аэробики.
В свете разрешения указанных выше проблем задача настоящего изобретения заключается в создании магнитной цепи, имеющей сдвоенный магнит, с высокой эффективностью и небольшими частотными искажениями, и громкоговорителя с использованием магнитной цепи, который включает в себя первую и вторую магнитные цепи, соответственно содержащие магнит F-типа и магнит P-типа, в результате чего улучшается линейность характеристики колебательной системы, то есть прямолинейность движения звуковой катушки, за счет реализации равномерного распределения магнитных силовых линий на расположенных друг против друга поверхностях ярм, образующих магнитный зазор в первой магнитной цепи, включающей в себя магнит F-типа, и предотвращается рассеяние магнитного потока на участке магнитного зазора с помощью петлеобразной второй магнитной цепи, включающей в себя магнит P-типа.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании магнитной цепи, имеющей сдвоенный магнит, с большой мощностью и высокой эффективностью и громкоговорителя радиального магнитного поля с использованием магнитной цепи, при этом в магнитной цепи используются неодимовые (Nd) магниты в виде магнита F-типа и магнита P-типа, в результате чего повышается плотность магнитного потока в магнитном зазоре и исключается рассеяние магнитного потока, происходящее из магнитного зазора в петлеобразной второй магнитной цепи.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании магнитной цепи, имеющей большую мощность, и громкоговорителя с использованием магнитной цепи, имеющего повышенный уровень звукового давления громкоговорителя, в котором плотность магнитного потока в магнитном зазоре повышена за счет сдвоенного магнита, при этом расположенные друг против друга участки двух ярм, образующие магнитный зазор, являются относительно более протяженными по сравнению с участками по известному уровню техники, число витков звуковой катушки, введенной в магнитный зазор, увеличено в достаточной степени для повышения допустимого уровня входного сигнала, в результате чего генерируются достаточные колебания в соответствии с входным сигналом без ограничения колебательной системой и без увеличения размера магнита.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании воспроизводящего низкие частоты громкоговорителя большой мощности, имеющего вертикальную направляющую, которая может с высокой точностью способствовать осуществлению вертикального перемещения бобины катушки в очень низкочастотном диапазоне.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании громкоговорителя, имеющего улучшенную характеристику в области очень низких частот, в котором масса колебательной системы повышена за счет бобины, звуковой катушки и вертикальной направляющей, чтобы тем самым снизить резонансную частоту (f0) в области очень низких частот.
Еще одна задача настоящего изобретения заключается в создании магнитной цепи для громкоговорителя, в которой использовано некоторое количество предварительно намагничиваемых распределенных магнитов, чтобы обеспечить возможность непосредственного намагничивания соответственно более легких и эффективных магнитов и использования недорогого оборудования для намагничивания по сравнению с оборудованием для обычного способа косвенного намагничивания, при котором собирают, а затем намагничивают магниты.
Дальнейшая задача настоящего изобретения заключается в создании конструкции громкоговорителя с использованием теплоотводящей структуры, которая может эффективно излучать значительную часть теплоты, выделяющейся в случае, когда допустимый уровень входного сигнала, подаваемого на звуковую катушку, является большим в громкоговорителе большой мощности.
Еще одна дальнейшая задача настоящего изобретения заключается в создании генерирующего колебания устройства, имеющего низкий уровень шума и небольшую степень износа, например износа за счет эксцентриситета в компонентах, при этом бобинная катушка, соединенная с колеблющейся диафрагмой, расположена в магнитном зазоре магнитной цепи с использованием двух неодимовых (Nd) магнитов, которые создают большую магнитную силу, а колеблющаяся диафрагма поддерживается вертикальной направляющей для осуществления точного вертикального перемещения.
Согласно первому объекту настоящего изобретения для решения указанной выше задачи настоящего изобретения предложен громкоговоритель, имеющий сдвоенный магнит, содержащий: нижний и верхний магниты, которые расположены на заранее заданном расстоянии так, что обоюдно идентичные полярности находятся противоположно друг другу, для формирования непеременного магнитного поля; первое ярмо, имеющее за одно целое петлевой участок контура циркуляции, продолжающийся от нижней поверхности нижнего магнита до верхней поверхности верхнего магнита, и протяженный участок, который вытянут перпендикулярно вверх при постоянном зазоре от нижней внутренней окружной поверхности нижнего магнита; второе ярмо, которое присоединено между нижним и верхним магнитами и внутренняя окружная поверхность которого образует магнитный зазор между вторым ярмом и протяженным участком первого ярма; катушку, которая формирует переменное магнитное поле, когда подается электрический сигнал возбуждения, и которая расположена в магнитном зазоре и намотана на бобину, так что перемещается вверх и вниз при взаимодействии с непеременным магнитным полем; корпус, который продолжается в радиальном направлении от верхней поверхности первого ярма; колеблющуюся диафрагму для формирования акустического сигнала в соответствии с сигналом возбуждения, при этом один конец колеблющейся диафрагмы прикреплен к бобине, а другой конец ее прикреплен к верхнему концу корпуса, и катушка может перемещаться вверх и вниз; демпфер для ограничения диапазона колебаний бобины, так что бобина колеблется в пределах заранее заданного диапазона колебаний; и центральный колпачок, предусмотренный на центральном участке колеблющейся диафрагмы, который закрывает бобину.
В этом случае нижний магнит, протяженный участок первого ярма и второе ярмо образуют первую магнитную цепь, а нижний магнит, петлеобразный контур циркуляции первого ярма, верхний магнит и второе ярмо образуют вторую магнитную цепь. Кроме того, второе ярмо образует симметричную структуру, а структура ответвляется к нижней поверхности верхнего магнита и верхней поверхности нижнего магнита от внутренней окружной поверхности, образующей магнитный зазор.
Громкоговоритель содержит вертикальную направляющую, которая направляет бобину при осуществлении вертикального перемещения, при этом вертикальная направляющая содержит цилиндрическую направляющую втулку, поддерживаемую вертикально во внутренней центральной части протяженного участка первого ярма; и направляющий вал, верхняя сторона которого поддерживается верхней центральной частью бобины, а свободный конец нижней стороны которого введен в направляющую втулку.
Кроме того, громкоговоритель согласно настоящему изобретению дополнительно содержит теплоизлучающее устройство, которое введено между протяженным участком первого ярма и направляющей втулкой, для отвода теплоты, выделяющейся из катушки и магнитов.
В этом случае нижний и верхний магниты расположены так, что полюсы N находятся противоположно друг другу, соответственно, и образованы некоторым количеством распределенных дисков, изготовленных из неодима (Nd), что является выгодным с точки зрения большой выходной мощности и сборки.
Расположенные друг против друга поверхности между внешней окружной поверхностью протяженного участка первого ярма и внутренней окружной поверхностью второго ярма, которые образуют магнитный зазор, имеют в целом равномерное распределение магнитных силовых линий, в результате чего улучшается прямолинейность движения звуковой катушки.
Согласно еще одному объекту настоящего изобретения предложена магнитная цепь, имеющая сдвоенный магнит, содержащая: нижний и верхний магниты, которые расположены на заранее заданном расстоянии так, что полюсы N находятся противоположно друг другу, для формирования непеременного магнитного поля; первое ярмо, имеющее за одно целое петлевой участок контура циркуляции, продолжающийся от нижней поверхности нижнего магнита до верхней поверхности верхнего магнита, и протяженный участок, который вытянут перпендикулярно вверх при постоянном зазоре от нижней внутренней окружной поверхности нижнего магнита; и второе ярмо, которое присоединено между нижним и верхним магнитами и внутренняя окружная поверхность которого образует магнитный зазор между вторым ярмом и протяженным участком первого ярма, при этом расположенные друг против друга поверхности между внешней окружной поверхностью протяженного участка первого ярма и внутренней окружной поверхностью второго ярма, которые образуют магнитный зазор, имеют в целом равномерное распределение магнитных силовых линий.
Согласно еще одному объекту настоящего изобретения предложено генерирующее колебания устройство, содержащее: нижний и верхний магниты, которые расположены на заранее заданном расстоянии так, что их полюсы N находятся противоположно друг другу, для формирования непеременного магнитного поля; первое ярмо, имеющее за одно целое петлевой участок контура циркуляции, продолжающийся от нижней поверхности нижнего магнита до верхней поверхности верхнего магнита, и протяженный участок, который вытянут перпендикулярно вверх при постоянном зазоре от нижней внутренней окружной поверхности нижнего магнита; второе ярмо, которое присоединено между нижним и верхним магнитами и внутренняя окружная поверхность которого образует магнитный зазор между вторым ярмом и протяженным участком первого ярма; катушку возбуждения, которая формирует переменное магнитное поле при подаче электрического сигнала возбуждения, и которая расположена в магнитном зазоре и намотана на бобину, так что перемещается вверх и вниз в соответствии с взаимодействием с непеременным магнитным полем; цилиндрическую бобину, на которую намотана катушка возбуждения вокруг цилиндрического корпуса; колеблющуюся диафрагму, которая соединена с верхним концом бобины, совершающей колебания вверх и вниз; вертикальное направляющее устройство для направления бобины с целью осуществления вертикального перемещения, когда колеблющаяся диафрагма совершает колебания вверх и вниз.
Как описывалось выше, настоящим изобретением предоставляется магнитная цепь, имеющая высокую эффективность, большую выходную мощность и характеристику с небольшими частотными искажениями, и громкоговоритель с использованием магнитной цепи, имеющий повышенный уровень звукового давления громкоговорителя, в котором размер магнита повышен за счет использования сдвоенного магнита, плотность магнитного потока в магнитном зазоре увеличена благодаря первой и второй магнитным цепям с использованием распределенных неодимовых (Nd) магнитов, при этом расположенные против друг друга участки двух ярм, образующие магнитный зазор, являются относительно протяженными по сравнению с участками по известному уровню техники, а число витков звуковой катушки, введенной в магнитный зазор, увеличено в степени, достаточной для повышения допустимого уровня входного сигнала, в результате чего образуются достаточные колебания в соответствии с входным сигналом без ограничения колебательной системой. Согласно настоящему изобретению для первой и второй магнитной цепей использованы соответственно магнит F-типа и магнит P-типа, чтобы тем самым предотвратить рассеяние магнитного потока.
Кроме того, согласно настоящему изобретению магниту F-типа и магниту P-типа с идентичными характеристиками придан симметричный вид на нижнем и верхнем участках второго ярма с симметричной структурой, в результате чего реализуется равномерное распределение магнитных силовых линий на расположенных друг против друга поверхностях ярм, образующих магнитный зазор, и повышается линейность характеристики колебательной системы, а для снижения до минимума рассеяния магнитного потока на участке магнитного зазора и для достижения высокой эффективности и получения характеристики с малыми частотными искажениями дополнительно введена вторая петлевая магнитная цепь.
Кроме того, согласно настоящему изобретению увеличена масса колебательной системы, в результате чего снижается резонансная частота (f0) в низкочастотном диапазоне. Согласно настоящему изобретению также предусмотрена вертикальная направляющая для бобины катушки, чтобы направлять бобину при осуществлении линейного перемещения в вертикальном направлении без частичного износа с левой и правой стороны даже в случае, когда на звуковую катушку подается большой входной сигнал, а колеблющаяся диафрагма совершает значительные колебания вверх и вниз, и вследствие этого исключается эффект искажений.
Кроме того, настоящим изобретением предоставляется вертикальный тренажер для аэробики или промышленный вибратор, шум и износ компонентов которого небольшой в случае, когда магнитная цепь согласно настоящему изобретению применяется в генерирующем колебания устройстве.
Следовательно, настоящим изобретением предоставляется генерирующее колебания устройство для вертикального тренажера, обеспечивающее достаточную силу вертикального перемещения и имеющее малый уровень шума и небольшую степень износа компонентов, в котором колеблющаяся диафрагма, соединенная с бобиной катушкой, приводится в движение вверх и вниз магнитной цепью с использованием сдвоенных магнитов, создающих большую магнитную силу.
Описание чертежей
Указанные выше задачи и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными из подробного описания предпочтительных вариантов осуществления его, сделанного со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1А - разрез, иллюстрирующий в целом конструкцию громкоговорителя F-типа общего применения;
фиг.1 В - разрез, иллюстрирующий магнитную цепь громкоговорителя P-типа общего применения;
фиг.2 - разрез, иллюстрирующий высокоэффективный громкоговоритель с большой выходной мощностью, имеющий сдвоенный магнит, согласно настоящему изобретению; и
фиг.3 - разрез по X-X на фиг.2.
Ниже со ссылками на сопровождающие чертежи будут описаны магнитная цепь и громкоговоритель с использованием магнитной цепи согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения. В нижеследующем варианте осуществления одинаковыми позициями обозначены аналогичные элементы.
На фиг.2 показан разрез высокоэффективного громкоговорителя с большой выходной мощностью, имеющего сдвоенный магнит, согласно настоящему изобретению. На фиг.3 показан разрез по линии X-X на фиг.2.
Обратимся к фиг.2 и 3, на которых громкоговоритель, имеющий сдвоенный магнит, согласно варианту осуществления настоящего изобретения включает в себя первую и вторую магнитные цепи М1 и М2, которые содержат соответственно магнит 11а F-типа (при этом магнит расположен снаружи магнитной цепи) и магнит 11b P-типа (при этом магнит расположен внутри магнитной цепи), в результате чего реализуется равномерное распределение магнитных силовых линий на расположенных против друг друга поверхностях ярм 12 и 13, образующих магнитный зазор G в первой магнитной цепи М1, включающей в себя магнит 11а F-типа, и предотвращается рассеяние магнитного потока на участке магнитного зазора посредством петлеобразной второй магнитной цепи М2, включающей в себя магнит 11b P-типа, при этом с целью возбуждения колеблющейся диафрагмы 17 бобина 15, на которую намотана звуковая катушка 14, введена в магнитный зазор G, образованный в первой магнитной цепи М1.
В магните 11а F-типа и магните 11b P-типа, показанных на фиг.3, которые создают магнитные силы для соответственно первой и второй магнитных цепей М1 и М2, использован неодим (Nd), имеющий плотность магнитного потока, превышающую более чем в 11,5 раз плотность магнитного потока ферритового магнитного материала. В данном случае из неодимового (Nd) магнитного материала образуют отдельные дисковидные элементы и затем сильно намагничивают их способом непосредственного намагничивания.
Таким образом, поскольку в настоящем изобретении используют предварительно непосредственно намагничиваемый неодимовый (Nd) магнит, имеющий большую магнитную силу, недорогое оборудование для непосредственного намагничивания может быть использовано вместо дорогостоящего намагничивающего оборудования для способа косвенного намагничивания, в результате чего снижаются капитальные затраты на оборудование. Кроме того, благодаря использованию способа непосредственного намагничивания сокращается продолжительность намагничивания.
Кроме того, в процессе сборки магнитов некоторое количество отдельных элементов прикрепляют к ярмам 12 и 13 с помощью клея. Поэтому при сборке магнитов в один кольцевой магнит в том случае, когда компонуют магниты идентичной полярности, отсутствует проблема притяжения других компонентов, обусловленная большой силой притяжения или большой силой отталкивания.
Конечно, также можно применять магниты, в которых использованы кольцевые ферритовые или другие магнитные материалы и которые скомпонованы в виде магнитов 11а и 11b и после этого намагничены.
Первая магнитная цепь М1 включает в себя магнит 11а F-типа, протяженный участок 12b, который вытянут вверх по форме полюсного наконечника на определенном расстоянии от внутренней окружности первого ярма 12, которое расположено на нижнем участке магнита 11а F-типа, и второго ярма 13, которое расположено на верхнем участке магнита 11а F-типа, и образует магнитный зазор G между расположенными друг против друга поверхностями протяженного участка 12b по форме полюсного наконечника и второго ярма 13. Вторая магнитная цепь М2 включает в себя второе ярмо 13, магнит 11b P-типа, который расположен на верхней поверхности второго ярма 13 с идентичной полярностью (например, с полярностью полюса S) и петлеобразный участок 12 с контура циркуляции, который продолжается от верхнего конца магнита 11b P-типа до нижнего конца магнита 11а F-типа.
Петлеобразный участок 12 с контура циркуляции образует первое ярмо 12, составляющее единое целое с протяженным участком 12b. Кроме того, второе ярмо 13 прямолинейно отходит соответственно к верхней поверхности первого магнита 11а и нижней поверхности второго магнита 11b от противоположной поверхности 13а, образующей магнитный зазор G, и оказывается вытянутым симметрично, в результате чего создается путь магнитных силовых линий.
В результате этого, поскольку первый и второй магниты 11а и 11b идентичных размеров и полярностей симметрично расположены на верхнем и нижнем участках второго ярма 13, то, что касается первой и второй магнитных цепей М1 и М2, соответственно, магнитные силовые линии, выходящие из протяженного участка 12b первого ярма 12, не отклоняются в какую-либо одну сторону верхнего и нижнего участков второго ярма 13, а поворачивают обратно к первому и второму магнитам 11а и 11b через второе ярмо 13. В соответствии с этим на расположенных друг против друга поверхностях ярм 12 и 13 реализуется равномерное распределение магнитных силовых линий и достигается линейная чувствительность колебательной системы, то есть повышается прямолинейность движения звуковой катушки, в результате чего ослабляется эффект искажения очень низких частот.
Кроме того, поскольку второе ярмо 13, образующее южный магнитный полюс, окружено первым ярмом 12, образующим северный магнитный полюс, и первым и вторым магнитами 11а и 11b, эффект рассеяния магнитного потока ослабляется, а движущая сила, действующая на колебательную систему, усиливается, в результате чего повышается магнитная эффективность.
Бобина 15, на которой намотана звуковая катушка 14, введена в магнитный зазор G в первой магнитной цепи М1. Бобина 15 соединена с нижним участком конической, колеблющейся диафрагмы 17. Верхний участок колеблющейся диафрагмы 17 прикреплен к верхнему участку корпуса 16. Кроме того, центральный колпачок 19 прикреплен к нижнему центральному участку колеблющейся диафрагмы 17. Для ограничения колебаний бобины по ширине к боковой стороне бобины 15 присоединен демпфер 18.
При этом центральная часть протяженного участка 12b первого ярма 12, имеющего вид полюсного наконечника, является незаполненной. Теплоизлучающая трубка 20 с хорошей удельной теплопроводностью, выполненная, например, из алюминия (Al), введена в центральную часть протяженного участка 12b первого ярма 12, имеющего вид полюсного наконечника, для быстрого отвода теплоты, выделяющейся из звуковой катушки 14, магнитов 11а и 11b и ярма 12, способом воздушного охлаждения.
В дополнение к функции теплоизлучения теплоизлучающая трубка 20 выполняет функцию поддержания вертикальной направляющей 23, описываемой ниже, и сведения к минимуму магнитной силы, прикладываемой от протяженного участка 12b первого ярма 12, образующего полюс N для внутренней вертикальной направляющей 23, и при этом побуждает магнитные силовые линии концентрироваться к магнитному зазору G.
Вертикальная направляющая 23 предусмотрена в центральной части теплоизлучающей трубки 20, и она имеет цилиндрическую направляющую втулку 21 и направляющий вал 22, нижний участок которого введен в центральную часть направляющей втулки 21, а верхний участок поддерживается верхней частью бобины 15 через посредство фиксированной пластины 22а, в результате чего осуществляется точное колебательное перемещение бобины 15 вверх и вниз.
Кроме того, в случае когда громкоговоритель изготавливают как сверхбольшой низкочастотный громкоговоритель (сабвуфер) размером от 18 до 24 дюймов, бобину 15 образуют, например, способом литья под давлением с утолщением на участке, который соединяется с фиксированной пластиной 22а на направляющем валу 22, и более тонким на цилиндрическом участке, на котором наматывается звуковая катушка 14 с учетом протяженности магнитного зазора G. Кроме того, участок, на котором наматывается катушка 14, может быть выполнен углубленным. В этом случае обмотку катушки 14 делают четырехслойной, вследствие чего допустимый уровень входного сигнала может быть повышен.
Кроме того, бобина может быть выполнена из металлического материала, такого как алюминий или латунь. В том случае, когда бобину изготавливают небольшого размера, ее можно выполнить из пленки.
К тому же, когда громкоговоритель изготавливают небольшого размера, вертикальную направляющую 23 можно исключить.
Поскольку в настоящем изобретении вертикальная направляющая 23 предусмотрена, бобина 15 направляется так, что линейное перемещение в вертикальном направлении осуществляется без частичного износа слева и справа даже в случае, когда на катушку 14 подается большой входной сигнал, и поэтому колеблющаяся диафрагма 17 совершает значительные колебания вверх и вниз.
Согласно настоящему изобретению имеется магнитный зазор между расположенными против друг друга поверхностями 13а первого и второго ярм 12 и 13 и предпочтительно, чтобы протяженность магнитного зазора G была достаточной для перекрытия диапазона колебаний звуковой катушки 14, которая введена в него, с тем, чтобы магнитная сила эффективно прикладывалась к катушке, совершающей колебания вверх и вниз.
Ниже будут подробно описаны функции громкоговорителя со сдвоенным магнитом, имеющего описанную выше конструкцию.
Согласно настоящему изобретению размер магнитов увеличен за счет использования двух магнитов 11а и 11b. Отдельные элементы магнита из неодима (Nd), намагничиваемые способом непосредственного намагничивания, используют в качестве магнитов 11а и 11b F-типа и Р-типа, чтобы тем самым образовать первую и вторую магнитные цепи M1 и М2. В соответствии с этим повышается плотность магнитного потока в зазоре G, а сила воздействия на катушку 14 возрастает. К тому же, расположенные друг против друга участки двух ярм 12 и 13, образующие магнитный зазор G, являются относительно протяженными по сравнению с участками из известного уровня техники, а число витков звуковой катушки 14, которая введена в магнитный зазор G, является достаточно большим для увеличения допустимого уровня входного сигнала. В результате этого эффективность преобразования громкоговорителя, то есть уровень звукового давления, возрастает, так что колебательная система может колебаться в достаточной степени без всякого ограничения в соответствии с входным сигналом.
Кроме того, согласно настоящему изобретению магнит 11а F-типа и магнит 11b Р-типа образованы с идентичными характеристиками и симметрично на нижнем и верхнем участках второго ярма 13 симметричной структуры, в результате чего реализуется равномерное распределение магнитных силовых линий на расположенных против друг друга поверхностях 13а ярм, образующих магнитный зазор, и улучшается линейность характеристики, то есть прямолинейность движения звуковой катушки колебательной системы, и, кроме того, добавлена вторая магнитная цепь М2 петлевого типа для снижения до минимума рассеяния магнитного потока на участке магнитного зазора и для получения высокой эффективности и характеристики с небольшими частотными искажениями.
К тому же, резонансная частота (f0) на очень низких частотах понижается, поскольку масса колебательной системы возрастает. Согласно настоящему изобретению массу колебательной системы увеличивают, чтобы тем самым понизить резонансную частоту (f0) в области низких частот и улучшить характеристику в области очень низких частот, при этом колебательную систему образуют с помощью соединительной структуры бобины 15, которую выполняют более толстой на участке, где поддерживается фиксированная пластина 22а, с добавлением колеблющейся диафрагмы 17 и центрального колпачка 19, многослойной звуковой катушки 14, вертикальной направляющей 23.
В случае применения настоящего изобретения к очень низкочастотному громкоговорителю (сабвуферу) максимальная номинальная мощность, то есть пиковое значение в ваттах, может достигать десятков тысяч ватт (10000 Вт).
К тому же, колеблющаяся диафрагма 17, центральный колпачок 19 и корпус 16 отдалены от структуры громкоговорителя, а верхняя поверхность бобины 15 значительно увеличена. В этом случае пластинчатая колеблющаяся диафрагма закреплена на верхнем участке бобины 15, в результате чего образуется генерирующее колебания устройство.
При этом генерирующее колебания устройство работает с использованием того же самого принципа возбуждения, на основе которого работает громкоговоритель. То есть, когда синусоидальный сигнал возбуждения, полярность которого периодически изменяется, подается на катушку 14, переменное вращающееся поле катушки 14 возбуждения и постоянное магнитное поле в магнитном зазоре G взаимодействуют друг с другом и катушка 14 возбуждения, намотанная на бобину 15, совершает колебания вверх и вниз в магнитном зазоре G. В результате этого колеблющаяся диафрагма также совершает колебания вверх и вниз.
Кроме того, когда по меньшей мере три вертикальные направляющие и устройство поглощения колебаний добавлены к колеблющейся диафрагме на внешнем участке генерирующего колебания устройства, то, когда колеблющаяся диафрагма совершает колебания вверх и вниз, колеблющаяся диафрагма может совершать линейное перемещение в вертикальном направлении без частичного отклонения от соосности влево и вправо.
Генерирующее колебания устройство представляет собой тренажер для занятий аэробикой без фрикционных и ударных элементов. Поэтому генерирующее колебания устройство характеризуется небольшим шумом и малой степенью износа компонентов, такого как частичный износ, в результате чего значительно повышается срок службы устройства.
Поэтому генерирующее колебания устройство может быть применено в промышленных устройствах, таких как вспомогательное устройство для физической обработки, сепаратор твердой и жидкой фаз, который отделяет твердую фазу от жидкой, сортировочная машина, зерномоечная машина в различных формах в соответствии с добавлением схемы возбуждения катушки, а также тренажер для занятий аэробикой.
Кроме того, поскольку в настоящем изобретении используется некоторое количество заранее намагничиваемых отдельных магнитов, то может быть осуществлено непосредственное намагничивание. В соответствии с этим может быть достигнута высокая эффективность магнитов и может быть использовано недорогое оборудование для намагничивания по сравнению с обычным оборудованием для намагничивания косвенным способом.
Выше описаны особенно предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения. Однако настоящее изобретение не ограничено указанными выше вариантами осуществления, и специалист в данной области техники может разработать различные модификации и варианты без отступления от сущности настоящего изобретения. Поэтому защищаемый объем настоящего изобретения не ограничен подробным описанием его, а определяется формулой изобретения, приведенной ниже, и технической сущностью настоящего изобретения.
Промышленная применимость
Как описывалось выше, настоящее изобретение может быть применено в магнитной цепи и громкоговорителе с использованием магнитной цепи. Кроме того, настоящее изобретение может быть применено в генерирующем колебания устройстве, которое может быть использовано в промышленных устройствах, таких как вспомогательное устройство для физической обработки, сепаратор твердой и жидкой фаз, который отделяет твердую фазу от жидкой, сортировочная машина, зерномоечная машина в различных формах в соответствии с добавлением схемы возбуждения катушки, а также тренажер для занятий аэробикой.
1. Громкоговоритель со сдвоенным магнитом, содержащий:
нижний и верхний магниты, которые расположены на заранее заданном расстоянии так, что обоюдно идентичные полярности находятся противоположно друг другу, для формирования непеременного магнитного поля;
первое ярмо, имеющее за одно целое петлевой участок контура циркуляции, продолжающийся от нижней поверхности нижнего магнита до верхней поверхности верхнего магнита, и протяженный участок, который вытянут перпендикулярно вверх при постоянном зазоре от нижней внутренней окружной поверхности нижнего магнита;
второе ярмо, которое присоединено между нижним и верхним магнитами и внутренняя окружная поверхность которого образует магнитный зазор между вторым ярмом и протяженным участком первого ярма;
катушку, которая формирует переменное магнитное поле при подаче электрического сигнала возбуждения и которая расположена в магнитном зазоре и намотана на бобине, так что перемещается вверх и вниз в соответствии с взаимодействием с непеременным магнитным полем;
корпус, который продолжается в радиальном направлении от верхней поверхности первого ярма;
колеблющуюся диафрагму для формирования акустического сигнала в соответствии с сигналом возбуждения, при этом один конец колеблющейся диафрагмы прикреплен к бобине, и другой конец ее прикреплен к верхнему концу корпуса, причем катушка перемещается вверх и вниз;
демпфер для ограничения диапазона колебаний бобины, так что бобина колеблется в пределах заранее заданного диапазона колебаний; и
центральный колпачок, предусмотренный на центральном участке колеблющейся диафрагмы, который закрывает бобину.
2. Громкоговоритель по п.1, в котором второе ярмо образует симметричную структуру, а структура ответвляется к нижней поверхности верхнего магнита и верхней поверхности нижнего магнита от внутренней окружной поверхности, образующей магнитный зазор.
3. Громкоговоритель по п.1, дополнительно содержащий вертикальное направляющее устройство, которое направляет бобину при осуществлении вертикального перемещения.
4. Громкоговоритель по п.3, в котором бобина образована из обращенной чашеобразной структуры, а вертикальное направляющее устройство содержит цилиндрическую направляющую втулку, поддерживаемую вертикально во внутренней центральной части протяженного участка первого ярма; и направляющий вал, верхняя сторона которого поддерживается верхней центральной частью бобины, а свободный конец нижней стороны которого введен в направляющую втулку.
5. Громкоговоритель по п.4, дополнительно содержащий теплоизлучающее устройство, которое введено между протяженным участком первого ярма и направляющей втулкой, для отвода теплоты, выделяющейся из катушки и магнитов.
6. Громкоговоритель по любому из пп.1-5, в котором нижний и верхний магниты расположены так, что полюсы N находятся противоположно друг другу, соответственно, и образованы некоторым количеством распределенных дисков, изготовленных из неодима (Nd).
7. Громкоговоритель по любому одному из пп.1-5, в котором нижний и верхний магниты имеют одинаковые размеры с тем, чтобы формировались одинаковые непеременные магнитные поля, так что расположенные напротив друг друга поверхности между внешней окружной поверхностью протяженного участка первого ярма и внутренней окружной поверхностью второго ярма, которые образуют магнитный зазор, имеют в целом равномерное распределение магнитных силовых линий.
8. Магнитная цепь со сдвоенным магнитом, содержащая:
нижний и верхний магниты, которые расположены на заранее заданном расстоянии так, что полюсы N находятся противоположно друг другу, для формирования непеременного магнитного поля;
первое ярмо, имеющее за одно целое петлевой участок контура циркуляции, продолжающийся от нижней поверхности нижнего магнита до верхней поверхности верхнего магнита, и протяженный участок, который вытянут перпендикулярно вверх при постоянном зазоре от нижней внутренней окружной поверхности нижнего магнита; и
второе ярмо, которое присоединено между нижним и верхним магнитами и внутренняя окружная поверхность которого образует магнитный зазор между вторым ярмом и протяженным участком первого ярма,
при этом расположенные напротив друг друга поверхности между внешней окружной поверхностью протяженного участка первого ярма и внутренней окружной поверхностью второго ярма, которые образуют магнитный зазор, имеют в целом равномерное распределение магнитных силовых линий.
9. Магнитная цепь по п.8, в которой нижний и верхний магниты имеют одинаковые размеры с тем, чтобы формировались одинаковые непеременные магнитные поля.
10. Генерирующее колебания устройство, содержащее:
нижний и верхний магниты, которые расположены на заранее заданном расстоянии так, что полюсы N находятся противоположно друг другу, для формирования непеременного магнитного поля;
первое ярмо, имеющее за одно целое петлевой участок контура циркуляции, продолжающийся от нижней поверхности нижнего магнита до верхней поверхности верхнего магнита, и протяженный участок, который вытянут перпендикулярно вверх при постоянном зазоре от нижней внутренней окружной поверхности нижнего магнита;
второе ярмо, которое присоединено между нижним и верхним магнитами и внутренняя окружная поверхность которого образует магнитный зазор между вторым ярмом и протяженным участком первого ярма;
катушку возбуждения, которая формирует переменное магнитное поле, когда подается электрический сигнал возбуждения и которая расположена в магнитном зазоре и намотана на бобине, так что перемещается вверх и вниз в соответствии с взаимодействием с непеременным магнитным полем;
цилиндрическую бобину, на которой намотана катушка возбуждения вокруг цилиндрического стержня;
колеблющуюся диафрагму, которая соединена с верхним концом бобины, совершающей колебания вверх и вниз; и
вертикальное направляющее устройство для направления бобины для осуществления вертикального перемещения, когда колеблющаяся диафрагма совершает колебания вверх и вниз.
11. Генерирующее колебания устройство по п.10, в котором вертикальное направляющее устройство содержит цилиндрическую направляющую втулку, поддерживаемую вертикально во внутренней центральной части протяженного участка первого ярма; и направляющий вал, верхняя сторона которого поддерживается верхней центральной частью бобины, а свободный конец нижней стороны которого введен в направляющую втулку.
12. Генерирующее колебания устройство по п.10, в котором нижний и верхний магниты расположены так, что полюсы N находятся противоположно друг другу и изготовлены из некоторого количества распределенных дисков из неодима (Nd).
13. Генерирующее колебания устройство по п.10, в котором нижний и верхний магниты имеют одинаковые размеры с тем, чтобы формировались одинаковые непеременные магнитные поля, так что расположенные напротив друг друга поверхности между внешней окружной поверхностью протяженного участка первого ярма и внутренней окружной поверхностью второго ярма, которые образуют магнитный зазор, имеют в целом равномерное распределение силовых магнитных линий.
