[发明专利]磁性马达系统

说明书

技术领域

本发明涉及磁性马达系统，例如，诸如可用于驱动扬声器中的音圈的磁性马达系统。

背景技术

电动式扬声器大体包括定位在由一个或更多个永磁体生成的磁场中的气隙中的音圈元件。音圈包括载流导体，在与磁场相互作用之后，该载流导体与磁场方向成直角移动。音圈连接于扬声器振膜，使得音圈的机械运动平移到振膜。通过改变通过音圈的电流，可以使音圈以不同的频率振荡，并且因此引起振膜产生不同频率的声音。

为了扬声器有效地操作，气隙中的磁场应为尽可能强的。从永磁体发出但无助于由音圈经历的场的通量被认为是泄漏。

为了保持高效率，必要的是保持通量泄漏最低。因此，典型地，扬声器采用铁磁引导部件来引导和/或集中从永磁体朝向气隙发出的磁通量线。

在一些系统中，附加的永磁体用于铁磁引导部件。其它系统依靠不是永磁体的铁磁材料来用作引导部件。

一般说来，可通过考虑在已经除去磁场之后引导部件的保留其磁性的能力来区分是永磁体的引导部件与不是永磁体的引导部件。永磁体在除去场之后将无限期地继续保留其磁能潜力。一旦磁化，则难以改变材料的磁能构造，或者实际上难以使其完全消磁。

除永磁体之外，还存在其它铁磁材料，一旦除去磁化力，则该铁磁材料仅保留它们磁性的较小部分，并且在随后暴露于其它磁场时容易改变该铁磁材料的磁能构造。在除去这种场之后铁磁材料停止保留其磁性潜力的情况下，该材料件不是永磁体。

还可讨论永磁体与这些其它类型的铁磁材料之间在磁阻方面的差异。材料的磁阻限定了材料对磁力线提供的反抗，这是因为这些线试图使它们自身分配到材料各处。一旦磁化，则永磁体将具有较高的磁阻，在某种意义上，其将反抗不与其自身的固有磁场对准的任何力线。与磁阻相反的是磁导率；磁导率限定磁力线使它们自身分布在它们的材料各处的容易程度。因此，一旦磁化，则永磁体将向不与其自身固有的磁场对准的磁场线显示较低磁导率，而显示低磁阻的其它铁磁材料将具有更高的磁导率。

US2009/0028375 Al提供了使用附加的永磁体来构建气隙两侧之间的闭合磁性环路的系统的实例。该文献提出了其中具有不同放置和极化方位的若干永磁体用于沿横跨气隙的环路导送磁通量线的结构。

这种系统遭受若干缺点。首先，永磁体典型地由稀土材料制成，该稀土材料既重又昂贵。因此，使用附加的永磁体来引导磁通量对磁性结构既具有成本含义，又具有重量含义。

第二，在以上描述的系统中，磁通量线在环路中的若干点处必须横跨沿与彼此不同的方向磁化的两个永磁体之间的界面。如以上讨论的，永磁体向不与它们固有的磁场对准的通量线提供较高磁阻。因此，在两个永磁体之间的界面处，磁场线被迫经受方向上的突然变化，以便前进到环路的下一部分。在这种突然变化出现的情况下，不可避免的是，磁通量中的至少一些将损失而泄漏。

作为使用永磁体的可选方案，自身不是永磁体的其它铁磁材料件可用于引导通量。图1示出了闭合磁路，其中，钢的U形轭1用于将磁通量从磁体3引导到其中放置了音圈元件7的气隙5，并且再次回到磁体。

钢部分(诸如，以上讨论的U形轭)不是永磁体；它们无助于磁体结构的磁场强度。也可以说，它们在磁体系统中是被动构件，在该磁体系统中，永磁体是能量源。钢部分可调整它们的磁性构造来适应从系统的其它部分(在该情况下，为永磁体3)发出的磁通量线，而不是具有它们自身的固有磁化方向。

图2示出了图1中示出的回路的磁路图示(注意，该类比不考虑铁磁材料的饱和度)。在图2中，Fm为磁动势，Rm为内部阻力(磁阻)，而气隙以Rg表示。由于钢轭具有比周围空气高的磁导率，故从(多个)永磁体发出的大部分磁通量通过轭来导送，而不是从系统泄漏出和远离气隙泄漏。实际上，钢轭用作低阻力的导管，用于将磁通量线从系统的一个部分导送到另一个部分。

通过提供图2中示出的类型的引导部件，可使磁通量线在环路中循环，而不必处理存在于永磁体之间的界面处的磁性环境中的突然变化。但是，如果永磁体的几何形状与引导部件的几何形状较弱地匹配，则可能的是，磁通量将不有效地耦合到引导部件中，并且作为替代，将从系统泄漏出，或者从捷径回到永磁体。在这种损失出现的情况下，它们减小了由音圈经历的总的场强度，从而引起扬声器的性能恶化。

一般说来，存在对开发在音圈的区中提供增强的磁场强度的磁性马达系统的持续需要。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种用于驱动扬声器音圈的磁性马达系统，永磁性马达系统具有：

第一部分和第二部分，