声换能器技术领域
示例性和非限制性实施例总体上涉及磁体系统，更具体地，涉及与线圈一起使用
的磁体系统。
背景技术
扬声器通常具有框架、磁体系统、线圈和隔膜。磁体系统连接到框架。隔膜连接到
框架和线圈。线圈被选择性地激励以相对于框架和磁体系统移动隔膜。
发明内容
以下发明内容仅意在示例性的。该发明内容不旨在限制权利要求的范围。
根据一个方面，在装置中提供一个示例性实施例，装置包括框架；可移动地位于装
置中的线圈；以及连接到框架的磁体系统，其中磁体系统包括至少一个磁体和连接到至少
一个磁体的至少一个极片，其中至少一个极片包括磁罐，并且其中磁罐的横截面长度和框
架的横截面长度在至少一个横截面位置中基本相同。
根据另一方面，提供了一种示例方法，包括提供磁罐；并且将框架与磁罐连接，其
中框架和磁罐在至少一个横截面位置上具有基本相同的横截面长度。
根据另一方面，在装置中提供一个示例实施例，装置包括框架；以及通过连接连接
到框架的磁罐，其中框架位于磁罐内部和磁罐外部，以使得该连接是框架与磁罐的互锁连
接。
根据另一方面，提供了一种示例方法，包括提供磁罐，其中磁罐包括内部容纳区
域；以及将框架嵌件模制到磁罐上，其中框架位于磁罐的外部并在内部容纳区域内，以将框
架和磁罐互锁。
附图说明
结合附图在以下的描述中解释前述方面和其他特征，其中：
图1是包括本文所描述特征的装置的示例性实施例的前视图；
图2是图1所示装置的后视图；
图3是示出图1所示装置的一些部件的图；
图4是图1至图3所示装置的扬声器的分解顶部透视图；
图5是图4所示的磁体系统和框架的俯视图；
图6是沿图5中的线6-6截取的横截面图；
图7是图5所示的磁体系统和框架的底部透视图；
图8是沿图5中的线8-8截取的横截面图；
图9是关于传统磁罐的模拟的结果；
图10是图4-8中的磁罐的类似于图9的模拟的结果；
图11是替代实施例的横截面图；
图12是替代实施例的横截面图；
图13是替代实施例的横截面图；
图14是替代实施例的分解透视图；
图15是替代实施例的局部横截面图；
图16是图15所示实施例的侧视图；
图17是替代实施例的局部横截面图；
图18是替代实施例的局部横截面图；以及
图19是示出示例方法的图。
具体实施方式
参见图1，示出了结合示例性实施例的特征的装置10的前视图。尽管将参照附图中
所示的示例性实施例来描述特征，但是应当理解，特征可以以实施例的许多替代形式来实
施。此外，可以使用任何合适的尺寸，形状或类型的元件或材料。
装置10可以是手持便携式装置，诸如包括例如电话应用的通信设备。在所示的示
例中，装置10是包括相机和相机应用的智能电话。装置10可以另外或替代地包括因特网浏
览器应用、视频记录器应用、音乐播放器和记录器应用、电子邮件应用、导航应用、游戏应用
和/或任何其它合适的电子设备应用。在替代示例性实施例中，装置可以不是智能手机。例
如，该装置可以是平板计算机，或手持游戏设备，或手机控制器；具有扬声器或扩音器的任
何设备。
还参考图2-3，在该示例性实施例中，装置10包括壳体12，触摸屏14，接收器16，发
射器18，控制器20，可充电电池26和照相机30。然而，所有这些特征对于实现下面描述的特
征是非必要的。控制器20可以包括至少一个处理器22，至少一个存储器24和软件28。壳体12
内的电子电路可以包括其上具有诸如控制器20的部件的至少一个印刷线路板(PWB)21。接
收器16和发射器18形成主通信系统，以允许装置10与无线电话系统(例如移动电话基站)通
信。
在该示例中，装置10包括位于装置的后侧13的相机30，前相机32，LED34和闪光灯
系统36。LED34和闪光灯系统36在设备的后侧也可见，并且提供给相机30。相机30、32，LED34
和闪光灯系统36连接到控制器20，使得控制器20可以控制它们的操作。在替代示例性实施
例中，后侧可以包括多于一个相机，和/或前侧可以包括多于一个相机。装置10包括被提供
为麦克风38的声换能器。在替代示例中，装置可以包括多于一个麦克风。装置10包括被提供
为听筒40的声换能器和被提供为扬声器42的声换能器。可以提供多于或少于一个扬声器。
还参考图4-8，扩音器42是如上所述的声换能器。声换能器42包括磁体系统43、线
圈44和连接到线圈44的隔膜45。磁体系统43包括永磁体46和两个极片48、49。在替代实施例
中，磁体可以是电磁体。在替代示例中，可以提供多于一个的永磁体和多于两个的极片。在
所示的示例中，隔膜45的外周边连接到具有前盖51的框架50。组件42可以安装到装置10的
底架或框架件上。磁体46和极片48、49形成区域54用于移入线圈44。
极片是由用于引导由磁体产生的磁场的高磁导率材料构成的结构。极片附接到并
且在某种意义上扩展磁体的磁极；因此得名。磁通将沿着为其提供最小量的阻力(或者，更
准确地说是最小量的磁阻)的路径行进。磁路中的钢部件向磁通提供低磁阻路径。这个事实
允许使用钢极片捕获磁通并将其集中(或仅仅将其重新定向)到所关注的点。
磁通的集中可以通过使钢变细来实现。然而，必须注意的是，随着钢极片的极区域
减小，钢中的磁通密度将增加(如果穿过钢部件的总磁通保持恒定)。钢极片还可用于使有
效体积上的场均匀化。
由于磁体难以制成可能需要的复杂形状并且因此是昂贵的，因此需要极片。极片
与永磁体和电磁体一起使用。在电磁体的情况下，一个或多个极片简单地扩展磁芯，并且甚
至可以被认为是磁芯的一部分，特别是如果它们由相同的材料制成。传统的极片材料是如
软铁的μ金属。虽然仍经常使用永磁体，但软铁受到涡流的影响，这使得它不太适合与电磁
体一起使用，并且当磁体被交流激励时是特别低效的。根据应用，极片采取许多形状和形
式。传统的动态扩音器具有独特的环形磁体和极片结构，其用于将磁通集中在线圈上。
对于扩音器42，当流过线圈44的电流改变方向时，线圈的极性方向反转。这改变了
线圈44和永磁体/极片46、48、49之间的磁力，使线圈44和附接的隔膜45在间隙54中来回移
动。
由线圈44形成的电磁体定位在由永磁体46和极片48、49产生的恒定磁场中。电磁
体和永磁体如任何两个磁体那样彼此相互作用。电磁体的正端被永磁场的负极吸引，电磁
体的负极被永磁体的负极排斥。当电磁体的极性方向切换时，排斥和吸引的方向也切换。以
这种方式，交流电流恒定地反转线圈和永磁体之间的磁力。这就像活塞一样快速地来回推
动线圈44。
当线圈44移动时，其推动和拉动隔膜45。这使得在隔膜前面的空气振动，产生声
波。电音频信号也可以被解释为波。代表原始声波的该波的频率和幅值决定了线圈移动的
速率和距离。进而，这又确定了由隔膜产生的声波的频率和幅值。
本文所描述的特征可用于引入改进的结构，在与传统微型扬声器相同的尺寸下该
改进的结构提供更好的功率处理能力、灵敏度和鲁棒性。随着消费电子越来越流行，用于消
费电子产品(例如智能手机，平板电脑等)中的微型扬声器的要求也越来越苛刻。较大的灵
敏度和高功率处理能力是吸引人的点。传统的扬声器结构将越来越成为增加灵敏度和功率
处理能力的瓶颈。
传统的微型扬声器结构由塑料框架和传统的磁体系统组成。传统的磁体系统由磁
体、磁罐、顶板、线圈、膜、前盖和接触片簧组成。磁体系统通常通过接合处的胶组装到框架
中。在这种结构中，框架将限制暴露于空气的金属区域；这通常是整个扬声器的主要冷却部
分。例如，采用13x18毫米的扬声器，冷却面积的大小通常为13x8毫米左右。此外，当施加过
大的力时，塑料框架和磁体系统之间的胶可以移动；导致在装置翻滚或自由落下(例如当智
能电话掉落时)之后的可靠性问题。作为使用胶或粘合剂的替代，或者作为使用胶/粘合剂
的补充，可以使用其它技术来连接塑料框架和磁体系统。然而，包括塑料框架和磁体系统的
组件在施加过大的力时仍然可能变形。此外，传统的磁体系统没有太多的空间来提高BL值。
如本文所述的特征可以用于新的微型扬声器结构设计，其中在设计期间提供磁罐
的灵活半径优化，以及塑料框架与磁罐的新的连接。这可以用于以BL优化提供改善的灵敏
度，以具有扩大的热冷却面积提供改善的功率处理能力，以及用磁罐和塑料框架之间的新
的连接提供良好的可靠性。
BL由磁隙54中的磁通密度(B)和间隙中的线圈导线的长度确定。较高的BL通常意
味着扬声器将具有相对较高的灵敏度(效率)。这并不一定意味着所有具有较高BL的扬声器
都将产生较高的声压等级(SPL)。通常，具有非常高的BL的扬声器具有较小的Xmax(Xmax＝
线圈长度减去间隙高度)。
在一个示例性实施例中，例如采用13×18mm的微型扬声器，使用如本文所描述的
特征可以为扬声器提供比传统设计大200～300％的金属热冷却面积，其提供更大的功率处
理能力。此外，磁通密度(B)值可以比具有相同磁体尺寸、相同顶板和相同磁隙的传统设计
高出22％。例如，它可以将平均灵敏度增加约1.7dB。它还可以提高扬声器的可靠性，特别是
在磁体系统和塑料框的接合部分。
参考附图，磁体系统43具有设置为磁罐的第一极片48。与具有相同尺寸的框架和
磁体的传统磁罐相比，该磁罐较大。磁罐48具有基部56和从基部56延伸的四个侧部58a，
58b，59a，59b。在所示的示例中，侧部58-59各自弯曲约180度。然而，在替代示例中，多于或
少于四个侧部可以弯曲超过90度。
通过这种设计，磁罐48可以基本上与传统塑料框架的轮廓或占用面积F一样大。以
13×18mm的扬声器作为示例，暴露于空气的作为冷却部分的磁罐48的金属面积可以增加到
228mm2。这是传统设计的220％；增加了120％。
根据傅里叶定律：
由于相同的材料，温度梯度或多或少相同。总表面越大，可以传导到空气中的热量
越多。与传统的微型扬声器设计相比，新结构具有更大的暴露于空气的面积；这可以传导更
多的热量。这意味着，在给定的时间t，对于传统设计，假设：
●Q1是可以将线圈保持在120摄氏度的热量，
●Q2是从线圈和膜逸出的热量，
●Q3是从磁体系统逸出的热量。
●Q4是传递到声音的能量。
●总功率将为(Q1+Q2+Q3+Q4)/t。
●新结构约为(Q1+Q2+2*Q3+Q4)/t。因此，该设
计可以将功率处理能力(PHC)提高Q3/t。
由于金属磁罐占据框架50的底侧的大部分区域，所以一对螺旋弹簧60可以用于线
圈引线62的电引线连接，而不是传统的片簧。
与具有相同尺寸磁隙的传统设计相比，新罐设计还将改善磁隙54下的磁场强度。
BL值主要通过磁罐的半径优化来提高。传统的设计具有非常小的半径，这将导致巨大的损
失。在新结构48中，侧部58-59处的弯曲部的半径可以设计得非常平滑；这可以帮助B值减小
的更慢。随着这种变化，使用基于示例3D模型的ANSYS仿真结果，BL值平均高出大约22％；相
同的顶板和相同的磁隙基于不同的位置。平均来说，使用相同的语音膜系统它可以将灵敏
度提高约1.7dB。对于传统设计的ANSYS仿真结果如图9所示，图10示出了针对使用磁罐48的
设计的结果。新磁罐48的横截面长度68'大于具有相同尺寸的占用面积的塑料框架的传统
磁罐的横截面长度68。
利用新的磁罐设计，框架到磁罐的组装可以包括使用嵌件金属注入或嵌件成型而
不是仅使用胶。这种类型的组装方法将在磁罐48和塑料框架50之间提供更坚固的连接，因
为框架可以一体地模制在磁罐48上。由于侧部58-59的每个都具有大于90度的弯曲，每个侧
部58-59形成面向内部的凹部64。这些凹部64至少部分地由框架50的材料在66处填充。框架
50的材料还位于侧部58-59的外侧。框架50的材料在磁罐48内部和外部的位置将框架50固
定地互锁到磁罐48上。
总的组装顺序也可以由于塑料注射模具而改变。通常，传统的方式是先将磁罐，磁
铁和顶板组装成子组件，然后将子组件组装到塑料框架上，例如通过将磁罐粘在塑料框架
的容纳孔内。另一方面，通过将框架注射模制到磁罐上，新的磁罐48可以位于注射模具中，
然后框架在模具中注射成型；磁罐成为塑料模具的一部分。在塑料框架50已经形成为磁罐
之后，磁体和顶板可以被组装到金属罐48上。
传统微型扬声器结构的磁罐与塑料框架之间的接合强度取决于胶；其剪切力总是
相对弱。在传统设计中，塑料框架是支架，并且磁体系统作为子组件通过支架中的通孔内的
周边胶附着物组装到支架中。在传统设计中该连接几乎不允许向磁罐施加力；否则会产生
子组件从塑料支架的轴向偏移。在如图4-8中的示例所示的新结构中，磁体系统43成为塑料
框架50的支架。可以施加任何不超过前盖51的极限的力。由于成形/连接的嵌件金属注入过
程，在磁罐和塑料框架之间不需要胶。接合强度取决于形成框架50的塑料的强度；这比胶高
得多。可选地，可以在磁罐上设计通孔70，以使塑料延伸穿过侧壁，从而增强可靠性，如图11
所示的示例所说明的。
新结构的磁隙在X，Y方向上可以与传统设计相同。但是，这不是必要的。间隙54的
尺寸可以更大或更小。极板49的中心和弯曲的磁罐48的中心可以在Z方向上对齐到相同的
表面以最大化BL值，也可以稍微偏移以改善B场的对称性。对于X，Y边界，它可以取决于如何
优化弯曲侧壁的磁罐半径以获得最大BL值。不必要与上述相同的值。上面使用了13×18mm
的示例。然而，这仅仅是示例并且不应被认为是限制性的。本文所述的特征可以与小的，更
大的或其它不同的尺寸一起使用。它可以更小，具有甚至更高的灵敏度，在磁罐的侧壁处具
有良好优化的半径。有时弯曲可能不是半径。它可以是滑动表面；取决于如何优化磁场的B
值。通常，更大、更平滑的半径将有助于增加BL值。图12-13示出了具有不同形状侧壁的磁罐
48'、48”的示例和在那些侧壁上的相应的一体模制的塑料框架50'、50”的示例。
另一个示例性实施例在图14中示出。在该实施例中，磁罐48”'的仅两个侧壁59a、
59b弯曲大于90度。另两个侧壁58c、58d仅弯曲90度；类似于传统的磁罐侧壁。其可具有比图
4-8所示的实施例更少的冷却面积和BL值，但它仍然比传统的结构更好。这种混合设计特别
适合于诸如6×15mm的当前的听筒，因为它们具有比短侧壁长得多的侧壁。这种设计可以使
用在侧壁58c、58d的横向侧部连接到框架50”'的传统片簧触点61。
本文所描述的特征可用于提供具有改进的BL值、较大的冷却面积和较强的鲁棒性
的新结构。本文所描述的特征可用于提供新的结构，其可以在磁罐上适应任何力100，而在
塑料框架和磁罐之间没有位移(参见图6)。
还参考图15-16，示出了说明嵌件模制连接的另一个实施例。在该示例中，框架50
被模制到磁罐中的互锁袋72中。还参考图17，示出了说明嵌件模制连接的另一个实施例。在
该示例中，磁罐的侧壁的外侧具有容纳区域74，框架被模制到该区域中。还参考图18，示出
了说明嵌件模制连接的另一个实施例。在该示例中，磁罐的侧壁的外侧具有不同形状的容
纳区域76，框架被模制到该区域中。这些仅仅是一些示例。其他替代示例可以具有其他形状
和大小的互锁连接。
在一种类型的示例性实施例中，装置可以包括框架；可移动地连接到所述框架的
线圈；以及连接到框架的磁体系统，其中磁体系统包括至少一个磁体和连接到磁体的极片，
其中极片包括磁罐，并且其中磁罐的横截面长度和框架的横截面长度至少在一个横截面位
置上基本相同。
线圈可以通过隔膜可移动地间接连接到框架。线圈和膜组件被配置为产生声音。
如果膜连接到塑料框架，则线圈可以保持在膜的下面，并且不直接连接到塑料框架。线圈附
接到膜，使得其可以基于永磁体和产生的磁场的组合相互作用移动膜以产生声音。框架可
以通过框架到磁罐上的嵌件模制形成来连接到磁罐。因此，利用将框架嵌件模制形成在磁
罐上，框架和磁罐可以被设计为单个部件；将一个构件一体地形成在另一个构件上。磁罐和
框架可以包括在至少两个正交横截面位置上基本相同的横截面长度。磁罐的至少两个侧部
可以具有大于90度的弯曲。磁罐的至少两个侧部可以具有凹部，并且其中框架的一部分位
于凹部中，以使框架与磁罐互锁。磁罐的至少两个侧部可以在其中具有孔，其中框架延伸穿
过孔以使框架与磁罐互锁。磁罐的平行于膜的最长尺寸可以与膜的最长尺寸至少相同或更
长。在一些实施例中，清楚的是，磁罐在基于换能器横截面的X和Y方向上比膜长。磁罐的高
度也可以与磁体高度基本相同。根据新的换能器，罐的总表面可以在所有X，Y，Z方向上扩
展。
一种示例性方法可以包括提供磁罐；以及将框架与磁罐连接，其中框架和磁罐在
至少一个横截面位置上具有基本相同的横截面长度。将框架连接到磁罐可以包括将框架嵌
件模制到磁罐上。将框架连接到磁罐可以包括将框架的一部分定位在磁罐的容纳区域内，
以形成框架在磁罐上的互锁连接。将框架连接到磁罐可包括将框架的一部分插入穿过孔，
该孔穿过磁罐的至少两个侧部。提供磁罐可以包括为磁罐提供至少两个具有大于90度的向
内弯曲的侧部。连接框架与磁罐可以提供至少两个正交的横截面位置，其中框架和磁罐在
至少两个正交的横截面位置上具有相应的基本相同的横截面长度。
可以以装置提供一个示例性实施例，装置包括框架；以及通过连接连接到框架的
磁罐，其中框架位于磁罐内部和磁罐外部，使得该连接是框架与磁罐之间的互锁连接。
在一种类型的示例性实施例中，磁罐的横截面长度和框架的横截面长度在至少一
个横截面位置处可以是基本相同的。然而，在替代的示例性实施例中，磁罐的横截面长度和
框架的横截面长度在至少一个横截面位置处可以不是基本相同的。框架可以相对于磁罐更
大或更小，例如如果由例如膜片尺寸所需要的。此外，基于半径优化，在截面中磁罐可以比
框架短。框架可以通过框架到磁罐上的嵌件模制形成而连接到磁罐。磁罐和框架可以包括
在至少两个正交横截面位置处基本相同的横截面长度。磁罐的至少两个侧部可以具有大于
90度的弯曲。磁罐的至少两个侧部可以在其中具有孔，其中框架延伸穿过孔以使框架与磁
罐互锁。
一种示例性方法可以包括提供磁罐，其中磁罐包括内部容纳区域；以及将框架嵌
件模制到磁罐上，其中框架位于磁罐的外部并在内部容纳区域内，以使框架与磁罐互锁。
可以在装置中提供一个示例性实施例，装置包括框架；磁罐；以及用于将框架连接
到磁罐的装置，其包括框架被嵌件模制到磁罐上以提供框架与磁罐的互锁连接。
在一个示例性实施例中，磁罐的平行于膜的最长尺寸至少与膜/隔膜的最长尺寸
相同或更长。在一些实施例中，磁罐在基于换能器横截面的X和Y方向上都比膜长。磁罐的高
度也可以朝向磁体的大致相同的高度延伸。与传统的磁罐相比，罐的总表面可以在所有方
向X，Y，Z上扩展。
还参考图19，一种示例性方法可以包括提供如方框80所示的磁罐，如框82所示将
塑料框架嵌件模制到磁罐上，然后如框84所示将磁体连接到磁罐。
应当理解，先前的描述为仅为示例性的。本领域技术人员可以设计各种替代和修
改。例如，各个从属权利要求中所述的特征可以以任何合适的组合方式彼此组合。另外，来
自上述不同实施例的特征可以选择性地组合成新的实施例。因此，该描述旨在包括落入所
附权利要求的范围内的所有这样的替代、修改和变化。