[发明专利]一种环状海尔贝克磁阵列扬声器

说明书

本发明公开了一种环状海尔贝克磁阵列扬声器，该扬声器包括：振动盆、连接于振动盆的音圈和环绕设置在音圈外部的环状磁体，所述环状磁体由同轴、轴向隔开或密接、周向错开预设角度的两个环状海尔贝克磁阵列构成。该扬声器的磁系统由于采用环状海尔贝克磁阵列，磁力线几乎全部位于磁系统中心的圆柱形空腔内，外部几乎为零；因而：一方面，其磁系统不需要导磁板或T铁，因其磁力线无需导引即集中在所需要的区域；另一方面，磁感应强度会比常规扬声器提高约1．4倍，扬声器灵敏度会相应提高。

技术领域

本发明涉及扬声器技术领域，具体涉及一种环状海尔贝克磁阵列扬声器。

背景技术

海尔贝克阵列(Halbach Array、Halbach permanent magnet)是一种磁体结构。1979年美国学者Klaus Halbach做电子加速实验时发现了这种特殊的永磁铁结构并逐步完善，最终形成了所谓的“Halbach”磁铁。它是工程上的近似理想结构，它利用特殊的磁体单元的排列，增强单位方向上的场强，目标是用最少量的磁体产生最强的磁场。这种阵列完全由稀土永磁材料构成，通过将不同充磁方向的永磁体按照一定规律排列，能够在磁体一侧汇聚磁力线，而在另一侧削弱磁力线，从而获得比较理想的单边磁场。这在工程上有非常重要的意义，海尔贝克阵列以出色的磁场分布特性，被广泛应用于工业领域。

图1-1所示是一个单一磁铁，北极全部向上，从图中可以看出磁场的强度均匀位于磁铁的底部和顶部。图1-2所示是一个海尔贝克阵列，从图中可以看出磁铁顶部的磁场较高，而底部则相对薄弱。通常，同等体量下海尔贝克阵列磁铁组的强侧表面磁场强度约为传统单颗磁铁的√2倍(约1.4倍)，尤其在磁铁充磁方向厚度在4～16mm时。

直线型是最基础的Halbach阵列组成形式，这种阵列磁体可视为一种径向阵列与切向阵列的结合，如图2-1和图2-2所示是两种不同排列形式的Halbach阵列。直线型Halbach阵列目前主要应用于直线电机、磁悬浮列车之中。

发明内容

本发明的目的是提供一种环状海尔贝克磁阵列扬声器，用于提高扬声器的性能。

为实现该发明目的，本发明提供的一种环状海尔贝克磁阵列扬声器，包括：振动盆、连接于振动盆的音圈和环绕设置在音圈外部的环状磁体，所述环状磁体由同轴、轴向隔开或密接、周向错开预设角度的两个环状海尔贝克磁阵列构成。

其中，所述音圈是截面为正多边形的旋转对称结构，同轴设置在所述环状海尔贝克磁阵列中心形成的圆柱形空腔内；所述音圈在被施加音频信号时，在所述环状海尔贝克磁阵列的作用下产生沿轴线方向的运动，带动所述振动盆振动发声。

一种可能的实现方式中，所述环状海尔贝克磁阵列由若干块磁体单元按照磁极方向依次偏转90度的方式同心环绕围合组成，其中任一个第一磁体单元和与其最接近的一个第二磁体单元的间隔角度为π/2，第一磁体单元是指N极指向圆心的磁体单元，第二磁体单元是指S极指向圆心的磁体单元。所述环状磁体是由两个环状海尔贝克磁阵列构成的O-θ磁钢，其中，O表示两个环状海尔贝克磁阵列同轴，θ表示两个环状海尔贝克磁阵列周向错开的角度，θ＝π/2。

该实现方式中，所述音圈是截面为正方形的六面体结构，包括一六面体骨架和缠绕在该六面体骨架上、相串接的两个线圈，所述六面体骨架的上表面的正方形的4个顶点记为ABCD，下表面的正方形的4个顶点记为EFGH，所述两个线圈包括缠绕方向为ABFGCDHEA的第一线圈和缠绕方向为CBFEADHGC的第二线圈，其中，AB＝BC＝CD＝DA＝a，EF＝FG＝GH＝HE＝a，AE＝BF＝CG＝DH＝b。

该实现方式中，两个环状海尔贝克磁阵列包括位于上方的第一环状海尔贝克磁阵列和位于下方的第二环状海尔贝克磁阵列；所述音圈的上表面工作在所述第一环状海尔贝克磁阵列的磁场中，下表面工作在所述第二环状海尔贝克磁阵列的磁场中；所述第一线圈的电流方向是ABFGCDHE，所述第二线圈的电流方向是CBFEADHG。