用于扬声器组件的电磁驱动单元 本发明涉及电磁驱动单元，尤其设计用于扬声器组件，该驱动单元包括一个磁体部分和一个用于与该磁体部分磁性作用的驱动线圈部分，该线圈部分沿着移动轴线相对于磁体部分是可移动的，该磁体部分包括两个永磁体和一个中间磁极元件，当沿着线圈部分的移动轴线观看时，该中间磁极元件夹在永磁体之间，中间磁极元件具有磁性上朝向线圈部分的极面。
本发明还涉及具有框架、隔板和上述类型驱动单元的扬声器组件。
JP-A 2001 78293公开了排斥磁路类型的平面扬声器组件，它具有一个电磁驱动单元，该单元包括磁性装置和用间隙围绕磁性装置的音圈。磁性装置包括两个相反磁化的永磁体，把一个放置在另一个之上，还包括放置在这些磁体之间的磁性板。音圈与磁性板的外部圆周部分相对放置。隔板粘附在音圈的内边缘并通过悬浮装置固定在框架地外边缘。
已知扬声器的优越性在于其很小的高度。然而，已知扬声器的驱动单元的效率相对较低，这是由于与应用的磁性装置有关的相对较长磁通路径造成的，或换句话说是由于磁性装置的磁阻相对较高造成的。由于该缺点，已知扬声器只有有限的应用范围。
本发明的一个目的是提高前言所述类型的电磁驱动单元的效率。
该目的通过根据本发明的驱动单元实现，该驱动单元包括磁体部分和能与该磁体部分磁性作用的线圈部分，该线圈部分沿着移动轴线相对于磁体部分是可移动的，磁体部分包括两个永磁体和中间磁极元件，当沿着线圈部分的移动轴线观看时，该中间磁极元件夹在永磁体之间，中间磁极元件具有磁性上朝向线圈部分内面的极面，其中磁体部分还包括两个外部磁极元件，永磁体和中间磁极元件夹在外部磁极元件之间，该外部磁极元件具有磁性上朝向线圈部分外面的极面。
由于两个外部磁极元件的存在，磁体部分外部的磁通路径可以做得相对较短，而且磁通漏磁比上述现有技术的扬声器的情况少。换句话说，更多的磁通可以从永磁体传输到线圈部分，其结果是较低的磁阻，因此带来较高的效率。为清楚起见，注意线圈部分包括一个线圈，它通常被称为音圈。
在根据本发明的驱动单元的一个实施例中，线圈部分位于两个磁极元件之间。在线圈部分的磁通密度也通过这种方式得到提高，以及因此效率也提高了。
在根据本发明的驱动单元的一个实际实施例中，线圈部分包括一个圆柱线圈，该线圈的线圈轴线平行于线圈部分的移动轴线延伸，或与线圈部分的移动轴线重合。
在根据本发明的驱动单元的另一个实际实施例中，两个永磁体在平行于线圈部分的移动轴线的方向上被磁化，一个磁体的磁化方向与另一个磁体的磁化方向相反。
在另一个实施例中，磁极元件，即中间磁极元件和外部磁极元件由软磁材料构成。优选的是铁磁材料。
根据本发明的驱动单元的一个有吸引力的实施例，其特性在于外部磁极元件的极面由朝向线圈部分倾斜的，尤其是朝向线圈倾斜的边缘部分构成。在本实施例中，磁体部分外部的磁通路径进一步缩短，并且线圈的磁通密度进一步提高。
一种进一步改进根据本发明的驱动单元的方法表明，当沿着线圈部分的移动轴线观看时，中间磁极元件极面的径向尺寸从永磁体向中间磁极元件的中央部分增加。在本文中，中间磁极元件的极面基本上是凸面。
本发明的另一个目的是提供具有广泛应用范围的扬声器系统。
该目的由根据本发明的扬声器组件实现，该组件包括框架、隔板和包括磁体部分和驱动线圈部分的电磁驱动单元，驱动线圈部分能够与磁体部分磁性作用，线圈部分沿着移动轴线相对于磁体部分是可移动的，当沿着线圈部分的移动轴线观看时，磁体部分包括两个永磁体和一个夹在永磁体之间的中间磁极元件，中间磁极元件具有磁性上朝向线圈部分内面的极面，其中磁体部分还包括两个外部磁极元件，永磁体和中间磁极元件夹在外部磁极元件之间，该外部磁极元件具有磁性上朝向线圈部分外面的极面。已经证明与现有技术的装置相比，在根据本发明的扬声器组件中采用的驱动单元既提高了最大驱动力又提高了驱动力的-3dB值。已经知道，驱动力的-3dB值是驱动单元线性度的特征值。上述特性和上述效果提供了构造平的以及重量轻的高功率扬声器组件的可能性。这种组件适合于结合在浅外壳中，尤其是在汽车领域，在该领域中除了受限的可用内建空间之外，重量也起到了重要作用。
在根据本发明的扬声器组件的一个实际实施例中，隔板固定在线圈部分的在两个外部磁极元件之间延伸的区域上。优选地，隔板在相对于线圈部分的移动轴线基本上是径向的方向上从线圈部分延伸。
值得注意，根据本发明的驱动单元，尽管预定是用于扬声器组件，但也可以用于其它应用中。正是由于这个原因，本发明还涉及适用于广泛应用领域的电磁驱动单元，并且具有如权利要求书中定义的相同特性。
参考权利要求，注意，如权利要求书中定义的不同的特性特征可以组合出现。
本发明的上述的和其它方面将参考在下文借助于非限制性的实例描述的实施例得到阐述并变得明白。
在图中：
图1是纵向剖面图，示意性地显示了根据本发明的驱动单元的一个实施例；
图2是关于图1中所示实施例的图，绘制作为驱动单元线圈部分位置的函数的驱动单元的驱动力；
图3是纵向剖面图，示意性地显示了不具有两个外部磁极元件的驱动单元；
图4是类似于图2的图，但是关于图3所示的驱动单元；以及
图5是纵向剖面图，示意性地显示了根据本发明的扬声器组件的一个实施例。
在图1中描述的根据本发明的电磁驱动单元包括磁体部分1和线圈部分21。磁体部分1包括两个永磁体11和12，该永磁体由侧如NdFeB的硬磁材料构成，并如图中字母S(南极)和N(北极)所示被相反地磁化。磁体11和12可以是圆柱体。磁体部分1还包括一个中间磁极元件13，该元件由例如低碳钢、软铁的铁磁材料构成，并放置在磁体11和12之间并且与之接触。中间元件13可以是圆形体。另外，磁体部分1包括两个由例如低碳钢、软铁的铁磁材料构成的外部磁极元件14和15，设置该外部磁极元件14和15使得磁体11和12和中间磁极元件13的组件夹在两个外部元件14和15之间。外部元件14和15可以是圆盘形体。
在中间元件13周围延伸的线圈部分21是可移动支撑的，因此可以沿着移动轴线23移动。在本例中，线圈部分21依附于隔板31上，该隔板可移动地悬挂在扬声器组件的框架中，但是其它本身已知的支撑或承载装置也可能用于支撑或承载线圈部分21。
在本例中线圈部分21包括圆柱线圈，圆柱线圈的线圈轴线与移动轴线23重合。中间磁极元件13具有极面113，极面113朝向线圈部分21的内面21a，并且在本例中，沿着移动轴线23观看，极面113的径向尺寸从磁体11和12向极面的中央部分113b增加。两个外部磁极元件14和15每个分别具有极面114和115，磁性上朝向线圈部分21的外极面21b。极面114和115分别由边缘部分14a和15a构成，它们朝向线圈部分21倾斜。由于外部磁极元件，线圈的排列在具有磁通密度(见图中的磁通线B)的区域中延伸，该区域的磁通密度高于已知设备的相应区域的磁通密度。在根据本发明的驱动单元的使用期间，线圈部分2的线圈电连接到电流源。
当电流流过线圈时，由于线圈部分21和磁体部分1之间的磁性作用，在其中一个移动方向上产生驱动力，在图中由字母F示意性示出。
图2的图示出了在激励期间由图1描述的驱动单元产生的驱动力F，作为线圈部分21相对于磁体部分1的位置的函数。驱动力F用沿着水平轴的牛顿(N)表示。如图1描述，线圈部分在其中间位置周围的位置用沿着垂直轴的毫米(mm)表示。从图中可以得出，本例中的驱动力F的最大值为5.5N，以及在-3dB值处线圈部分的位移x是2*6.5mm＝13mm(是0.707*最大值)。
为了显示根据本发明的驱动单元的惊人效果，将在图1描述的实施例和图3描述的实施例之间进行比较。
图3描述的驱动单元包括磁体部分51，该磁体部分由两个与图1实施例中磁体11和12相同的永磁体61和62，以及与图1实施例中磁极元件13相同的中间磁极元件63构成，中间磁极元件63夹在两个磁体61和62之间。驱动单元还包括与图1实施例中的线圈部分21相同的线圈部分71，并且用于与磁体部分51磁性作用。线圈部分21沿着其线圈轴线73相对于磁体部分51是可移动的。驱动单元安装在框架80上，框架80由铝制成，作为安装和冷却机身。由永磁体61和62产生的磁通线由字母H表示。
图4中的图显示了当线圈部分71的线圈被激励时，由图3所示的驱动单元产生的驱动力FR，作为线圈部分71相对于磁体部分51的位置的函数。驱动力FR由沿水平轴的牛顿(N)来表示。对应于线圈部分围绕其中间位置的位移xR的线圈部分的位置(如图3所示)，用沿垂直轴的毫米(mm)来表示。从图中可以得出，驱动力FR的最大值为3.9N。在-3dB值处线圈部分的位移xR是2×5＝10mm。
对图2和图4的图的比较得出，在激励线圈部分的线圈期间，图1的实施例产生的最大机械力(即驱动力)比图3的驱动单元产生的高。最大驱动力大约提高40％。而且，图1的实施例中，作为线圈部分位置的函数的驱动力的线性度得到提高，正如从-3dB处开始显示的。线性度大约提高30％。这两种提高都是由于在根据本发明的驱动单元中采用外部磁极元件从而改善对磁通的引导而造成的，这并不是不可能的，因为所描述的这两个驱动单元中的所有其它的基本方面都是相同的。外部磁极元件降低了磁通的漏磁成分，所以更多的磁通可以被链接到线圈部分的线圈中去。
根据图5中所示的本发明的扬声器组件的实施例，包括框架或者底盘202，隔板31，和图1所示的电磁驱动单元。这个驱动单元，这里由300表示，附着在框架202上。框架202可以被安装在内建空间或扬声器盒或外壳的壁400上。隔板31的内侧被固定在驱动单元300的线圈部分21，它的外侧利用适应的安装轮缘206连接到框架202上，例如用聚亚安酯或橡胶之类的柔性材料形成的Ω(omega)形边缘。在本实施例中，隔板31相对于框架202通过一个在专利申请WO 99/66763中公开的悬浮装置310被悬挂在线圈部分21和轮缘206中间的某个位置，该专利申请通过引用并入本文。装置310包括一组围绕着移动轴线23放置的片簧312。每个片簧312都被构造成具有两个弹簧部分312a和312b的一个弯曲的片簧。片簧的一侧被固定地连接到固定壳体上，在本例中即外部元件14，片簧的另一侧连接到隔板31。值得注意除了悬浮装置310之外，还可以替换地使用其他任何合适的悬浮装置，例如由波纹状纺织品构成的传统的脚架装置(spider device)。
更进一步要注意，在该实施例中作为活塞的隔板31可能具有任何适合的形状。除了像所示的结构化隔板主体之外，例如，可以使用完全平坦的隔板。图5所示的扬声器组件可以被保护格栅314覆盖。
正如以上所注意的，除了那些被描述的实施例以外的实施例也是可能的；因此本发明不限于这里通过例子所公开的实施例。本发明还涉及包括具有根据本发明的扬声器组件的外壳的扬声器单元。