[发明专利]一种电磁驱动器的薄膜短路环

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁驱动器或扬声器的新型薄膜短路环和结构

背景技术

短路环也称法拉第环，是由高导电金属如铜、铝、银等制成的金属圆环。是电磁驱动器或扬声器及直线电机中一项已经广泛应用了许多年的成熟技术。早在1977年出版的山本武夫编著的扬声器领域中的经典著作《扬声器系统》中P118、P128和P150就有详细的介绍，而《Loudspeaker handbook》一书中也有详细地介绍。

传统观点中短路环的基本原理是起到一个音圈的变压器次级的作用，并且是短路的单匝次级线圈，目的是抵消音圈的电感，进而减低扬声器高频段的阻抗。

如图1所示，在工作频段的高端，扬声器的阻抗近乎一条上扬的直线，Z～Zmin+jωL。因此传统观点认为(文献1，山本武夫《扬声器系统》P128，国防工业出版社，ISBN978-7-118-06572-5，2010年中译本)：

“由于音圈的电感，从最低点开始，频率上升阻抗也随之上升。因此在高频段功率难以输入，声压级下降。为了防止阻抗的增加，可采用短路环的方法，这样还可以使失真得到改善，起到一举两得的作用。”

而在美国JBL公司在CN1298622A提出了一些降低失真的短路环的结构，如图2。并且指出，为了降低失真，铜的质量越重，降低失真的效果更有效(CN1298622A说明书P6L1和其附图4)，并且“起一般地降低谐波失真，并降低音圈电感的作用。”

而在美国专利US5381483中，对短路环的厚度给出了“2mm或以上的”明确教导，

而在US5815587中，说明书P1第6段，

“It has been found that the copper cylinders should have a considerable wall thickness in order to be really operative.”

而在同一专利P3第三段，明确给出了教导：“the advantages obtained are obtained when only the copper rings are made thick enough，i.e.with a thickness of several millimeters.”即短路环的改进效果当且仅当铜环足够厚，例如几个毫米厚才可获得。

发明内容

目前所有短路环的设计方案都是建基于：降低音圈电感---降低扬声器阻抗同时降低谐波失真这一传统思路的。这就使得短路环的厚度必须有足够厚度如几个毫米，以获得极低的直流电阻，加强“短路”的效果。目前使用的短路环加在磁间隙外的有几个毫米厚，套在T铁中柱上的铜帽式短路环也有0.3毫米厚。这些厚重的短路环质量大，成本高，许多时候影响扬声器的整体结构，安装困难。而铜帽式短路环的把磁间隙宽度几乎加大了一倍，严重降低了磁场强度，严重降低了扬声器的效率。并且为了抵消音圈电感，强调短路环要贴近音圈安装。

而本发明人研究后认为，传统的思路似有不妥，理由如下：

图1是典型的扬声器的阻抗与频响曲线示意图，可见在所谓的阻抗上升段，频响本来就是基本平坦的，也就是讲音圈电感并未影响或引致频响或声压级下降。如此来说如果采用传统设计的短路环，把音圈电感抵消，把阻抗曲线的上半部修正为图中虚线所示，则原本平坦的频响的上段会出现一个上扬，形成一段向上的斜线，如图1中的频响曲线上半部分的虚线所示。具体实例可以参考文献《扬声器系统设计手册》P5～6，尤其是图0.7和图0.8。本人认为这种提升，把平的频响变成上扬的斜线，不是性能改善而是性能劣化。因为使用该单元制作扬声器系统即音箱时，还不得不把这个上扬的曲线用分频电路修正回平坦，反而使得分频器复杂化，这种短路环“降低音圈电感-修正频响”是画蛇添足。可见短路环的传统设计在带来失真降低的优点之外还带来了影响频响，降低效率等缺点，并且体积大，成本高，也影响扬声器的结构，不易安装(许多短路环的相关发明都注意到了厚重的短路环影响扬声器整体结构的问题)。

本发明提出一种新的短路环设计思路，着眼于改善瞬态响应，而不改变电磁驱动器或扬声器的音圈电感和扬声器的阻抗、频响和谐波失真等基本性能。

根据高频变压器理论，影响瞬态响应或前沿上升时间的一个主要因素是铁芯的磁滞效应，而由铁磁学的理论可知，铁磁材料如铁等，内部磁场越强即越接近饱和状态(相当于给变压器铁芯加了一个很大的直流偏置磁场)，磁导率就越低，磁滞就越明显。