扬声器 喇叭基础知识及制作方法_GAOQS_XIHA道

扬声器 喇叭基础知识及制作方法_GAOQS_XIHA道 1 目 录 第一章 扬声器材料的认 识…….…………………………………..………………...…….3 第一节 部品材料的认识…….……………………………………………………………………3 一、扬声器材料的构 成 ……….…………………………………………………… ……………………3 一、支架………………………...…………………………………………………………..3 二、铁 片………………………...…………………………………………………………..5 三、铁心………………………...…………………………………………………………..7 四、磁 铁………………………...…………………………………………………………..9 五、磁液……………………...………………………………………………………19 六、后壳………………………...…………………………………………………………22 七、鼓纸………………………...…………………………………………………………23 八、垫 片………………...…………………………………………………………………28 九、弹波……………...……………………………………………………………………29 十、音 圈………………………...…………………………………………………………33 十一、防尘 盖……………………...…………………………………………………………40 十二、端子……………………...…………………………………………………………41 十三、锦丝线……………………...………………………………………………………42 十四、电线……………………...………………………………………………………42 十五、接着 剂……………………...………………………………………………………44 十六、分音器……………………...………………………………………………………46 第二章 扬声器简介………………..……...………………………………………………….47 一、扬声器的定 义………………..…...……………………………………………………….47 二、扬声器的分类………………..…...……………………………………………………….47 第三章 扬声器的性 能………………..…...……………………………………..………….51 一、扬声器的电气特性………………..…...…………………………………………………...51 1、阻抗………………..…...……………………..……………………………….……………...52 2、最低共振周波数或谐振频 率…...…..………………..………………………………...55 3、扬声器的Q 值…...…………..……………………………………………..……………...57 4、力的系统…...……………………..………………………………………………….……61 5、出力音压…...……………………..…………………………………………..…………...62 6、实际周波数带 域…...……………………..…………………………………………….....64 7、定格入力与最大入力…...……………………..…………………………………….……65 8、失真…...……………………..……………………………………………………….……65 9、指向 性...……………………..……………………………………………………..……..68 10、总磁通量与磁束密度..……….…..………………………………………………….….69 11、异常音与外 碰..…………..………………………………………………….…….…….70 12、极性与极性标示..……………………..……………………………………….………..71 13、信赖性..……………………..……………………………………….…………….…….72 _-------2 第四章 新机种的开发试 作………………..…...……………………………………..………….80 一、开发试作………………..…...…………………………………………………………………...80 第五章 量 产………………..…...………………………………………………………………..………….84 一、量 产………………..…...…………………………………………………...84 第六章 生产技 术………..…...………………………………………………………………..………….87 一、作业流程………………..…...…………………………………………………...87 _-------3 防尘盖音圈垫片鼓纸弹波铁片后壳磁铁铁心后磁铁锦丝线端子框第一章 扬声器材料的认识 第一节 各部品材料的认识 一、扬声器材料的构成 原材料的好坏很大程度上决定的产品品质同时直接决定了产品的成本。因此产品开发是决定产品品和企业经济效益的关键环节目前生产动圈式圆锥形外磁型扬声器主要材料包括支架、铁片、铁心、磁铁后磁铁、后壳、鼓纸、垫片背面垫片、弹波、音圈、防尘盖、端子、锦丝线等十多种见图1-1对这些材料了解越深对开发越有帮助要能开发成本低、性能好、作业方便的扬声器除了需要很强的开发经验及严谨的工作态度外还必须在原材料上下功夫下面依次对上述原材料来做认识。 一、支架FRAME 亦称BASKET是安装振动部分零件磁气回路和其它零件的母体。小型SPK的支架都是钢板材质为SPCCSSTEEL钢铁 P板钢 CCOLD冷锻 C硬度区分。钢板的材质厚度为0.51.2MM冲压成型表面通常处理有五彩电镀烤黑、电黑加以防锈。大口径的磁气回路特别强劲笨重钢板材质会使用1.0MM甚至更厚。但高级HI-FI SPK也有用铝铸的支架此外用塑料成型的支架亦很多 防水喇叭及头机最常用。塑料框的材质多为ABS或ABS加纤以增高耐热及强度。有些游艇上使用的塑料框的材质为ASA料可以延长塑料框受紫外线照射而变颜色的时间。铁框材质的厚度除对SPK承受压力有影响外同时对SPK的安装后能否承受一定的振动不致变形亦有影响。此外SPK工作频繁振动时支架可能会在某些频率产生共振而影响音质。 中高音SPK的支架多为密闭的故也有音箱的机能。如有为中音时通常有必要的内在容积及在振动的背面不产生定在波的形状通常为了防止定在波的发生和调整FO与Qo值之需要在支架内部填入吸音的材料。 图 1-1 voice coil dust cap 边 edge/surround 背面垫片packing lead wire gasket cone paper terminal damper washer winding height卷幅 washer/plate frame 音圈 管bobbin shield cover 音圈线VC.wire magnet 气眼eyelet yoke adhesive接着剂 canel magnet _-------4 开发设计选用支架时应注意三点 1. 平面度鼓纸EDGE弹波EDGE与框接着处需平坦充分严密才安全。对于鼓纸EDGE为凹边时还需考虑SPK工作振动时EDGE是否碰着框面。 2. 高度设配结合弹波、鼓纸有效高来设计或选用合适之铁框三点接着处鼓纸与弹波间需有少许空隙一般为0.30.8MM为宜过紧穿鼓纸后使颈部胶外分与音圈不能很好接着严重者使压鼓纸困难造成CI、B声、胴体翘高度不一、弹波下陷、A声不良机率增加等诸多不良。另外弹波面到底部的高度及内部空间对于功率大振幅大的SPK若此高度不够振动时弹波颈部会碰着铁片或铆接浮凸点而造成一种类似AB不良的致命缺点。 3. 散热设计扬声器工作时音圈产生的很高热量热空气主要集中于弹波以下的腔内。若铁框底部和弹波之间的内部空间不够令热量积累无法扩散会增加音圈的老化速度而致使功率达不到故开发设计时需周密考虑。可以使铁框的底部空间适当加大或在铁框的底部边缘设计为有孔型。如果是塑料框铁片产生的过高温度会使塑料软化变形而产生不良。这时除框的底部边缘设计为有孔型外还要考虑塑料的耐热性而来选用材质或在铁片和塑料框间增加隔热材料。 4. 表面处理检验 a 表面处理有电镀五彩电镀白锌烤黑及丝纹漆。 b 为了检查铁框表面处理后对接着剂是否能很好的粘合一般使用濡性试验来检测。五彩一般用37度作濡性试验严格的用38度作濡性试验。烤黑一般用33度作濡性试验。试验如果缩成一团则为NG。 c 电镀膜厚要求大于5um。 d 检验铁框是否耐候氧化生锈用盐 或8的盐水48H。 5. 铁框通用尺寸要求 铁框共通点尺寸公水喷雾试验进行检测。5 差表 端子孔 公差 全 高A 公 差 有效高B 公 差 铆 孔ΦC 对角 3.6×3.6 0.1/-0 全高?10 ?0.2 B?35 ?0.2 Φ2.2?0.1 ?0.1 2.2×2.2 ?0.1 10A?30 ?0.3 B35 ?0.3 Φ3.2?0.1 密闭4.8×4.8 ?0.1 30A?40 ?0.4 Φ4.3?0.1 铝铸螺丝孔 M3P0.5 A40 ?10取入整数 Φ5.3?0.1 铝铸螺丝孔 M4P0.7 Φ6.3?0.1 _--------5 二、铁片WASHER/PLATE 铁片又叫铁板、华司或上片在磁气回路中铁片与铁心都起了导磁作用它们能将磁铁的N极与S极通过回路集中到间隙使间隙产生较强的磁场而音圈的卷幅刚好位于间隙正中故铁片的内径、厚度非常重要。一般功率比较大或振动时冲击力大的扬声器铁片与铁框都是以铆接固定在他们的接合处再用胶补强以防止扬声器在工作时气流从铆接之间的缝隙内挤出产生气流声不良即漏风。如果磁气回路很重的扬声器一般使用铁片攻牙锁螺丝的形式。铆接或锁螺丝可以承受大冲击力一般破坏试验都可承受。一般铆接浮凸点或螺丝孔有46个。塑料框和铝铸框不能铆接一般以螺丝锁紧结合处同样以胶补强螺丝锁紧后需在螺丝头与框底结合处点胶以防止SPK频繁振动而松弛至脱落。有些塑料框在注射成型时铁片就成型于其中可以降低成本许多小型SPK铁片通过内铆固定于铁片框上与框体形成一个整体不需再铆接加工结合处一般也需全周补强防止因铆合不牢而脱落。故内铆式要还应中孔径精确内铆式的弱点是不能承受破坏试验不能承受太大的冲击力仅适合于磁铁外径在Φ45mm以下的扬声器。优点是扬声器生产作业时方便省时可适当降低扬声器的成本。铁片的材质为SPHCSSTEEL钢铁 P板钢 HHOLD热锻 C硬度区分一般表面五彩电镀或镀锌。 开发设计选用铁片时根据SPK的用途客户要求的性能来设计或选用铁片铁片的内径是扬声器磁气回路间隙的外围而线圈就在间隙内振动故铁片的厚度与内径非常重要一般低音扬声器振幅大振动系统重这就要求磁气回路强劲有力铁片厚度此时不能太薄弱强振动的扬声器发热快且温度高磁场幅度较宽散热快周波数特性衰减快同时还可 降低低音谐振Fo有利于低音。相反铁片薄时间隙磁束尖锐散热慢适合高音振幅小之类型选用但必须了解的是铁片导磁象水管一样当磁力到一定程度铁片的导磁性能饱和即使磁铁再加大磁力再加强铁片的导磁性能不会再加强尤其是铁片厚度小者导磁更容易饱和。 铁片的尺寸要求如下 6. 铁片外径尺寸要求 ? 扬声器无后壳时铁片外径尺寸一般比磁铁外径小一个等级如磁铁外径为E70时铁片外径为E65超过E120以上的磁铁铁片外径可以比磁铁外径小10mm。公差要求不?呛苎细衲芄淮锏健?四舍五入保留到小数点后面一位数即可甚至可以最大放宽到?2。当铁片为内磁扬声器使用时铁片相当于是铁心的中柱那幺外径的公差就为铁心中柱的公差要求即0-0.04 ? 扬声器有加附后壳当磁铁外径lt100mm时铁片外径尺寸一般比磁铁外径大一个等级如磁铁外径为E70时铁片外径为E75。当然也有特殊状况如需考虑装配要求需减小后壳外径的磁铁外径为E45铁片外径为E46.5。公差要求也比较严格与后壳需科学的配合一般要求为0-0.4或? 0.2。 7. 铁片内径尺寸要求 铁片的内径公差范围一般见下表 _-------6 一般铁片内径公差表 音圈直径 内径基准 内径公差 厚度公 有磁液0.5 一般?5 t E 16E20 VC最大外径0.50.7 E 25 差 E 13E 14 VC最大外径0.35 VC最大外径0.60.8 E 30E 32 VC最大外径0.70.8 E 35E 38 VC最大外径0.750.9 0.04/-0 E 50以上 VC最大外径0.81.1 0.05/-0 但最小限度为? 0.2 3 铁片浮凸点高公差 铆接固定型铁片浮凸点之尺寸比较重要尺寸不严谨时会使铆接不牢固做成SP松动或掉头还有浮凸点承受不了铆接压力而下陷者。设浮凸点高度为F浮凸点直径为E铁片 t 厚度为T则铁片浮凸点高公差要求如下表所示。 铁片浮凸点高度公差表 铁片厚度浮凸点直径 E E 浮凸点高及公差 h 浮凸点的个数 E E 2 h 1.5 ? 0.1 34 t lt3 E E 3 h 1.6 ? 0.1 34 E E 3 h 1.6 ? 0.1 34 t 3 E E 4 h 2.0 ? 0.1 4 3lt t lt 5 E E 4 h 2.3 ? 0.2 4 E E 4 h 2.5 ? 0.3 46 E E 5 h 2.8 ? 0.3 46 E E 6 h 3.0 ? 0.3 5?t?6 攻牙M56 46 E E6 h 3? 0.3 46 t ?8 攻牙M6 46 为了使浮凸点不致在铆接时承受不了压力而下陷浮凸点下空做成拱桥式较为理想见图1-2。浮凸点与框底孔的配合也要适当否则会造成难于套入或太弛易偏位、脱落等情形。 图1-2 或_-------7 三、铁心YOKE 铁心又名T铁在磁气加路中起导磁作用。铁心实际上应称为轭英文Yoke根据其形状可分为U形轭与T形两种由下图1-3我们可以了解到轭在磁气回路中的作用带斜线部分为磁铁。 图1-3 开发设计选用铁片时根据扬声器的用途、功率、性能要求不同而异铁心中心径是扬声器磁气回路间隙的内缘而线圈就在间隙内振动故铁心中心径尺寸至关重要。铁心中柱高、铁片厚度、音圈卷幅等对振幅大的扬声器是否产生AB不良都有影响。如果磁铁与铁片厚都固定扬声器不能承常受应有的功率振动碰底这就必须采用冲沟或车沟形式的铁心以底板背凸形式来补赏底板的厚度但在设计冲沟铁心时必须注意以下三点 1、 冲沟不能太深太尖锐见图1-4图中A为冲沟斜面D不能太陡沟底C亦需保持一定宽度否则铁心冲压模会承受不了容易爆裂。 2、 维持底板固有厚度即冲沟后沟底部厚度斜面B之厚度最少维持有底板T之厚度否则会影响导磁性能。当然比T厚更好。如C很狭窄底部厚度稍有出入影响不大可以忽略。 图1-4 铁心中柱亦有打凹槽的优点有二点一是减少铁心重量降低成本二是使磁气回路中间隙磁场分布更均匀有助于减少谐波失真。但柱孔不能随意设计必须注意不能影响其性能若该SPK的铁心厚度为t则EA - EB?2t但有多个机种使用该铁心时必须以最厚之t为基准否则会影响磁束密度见图1-5。有些扬声器为了设计散热加大扬声器的功率铁心中柱会设计为通孔通孔的尺寸也不能过大若图1-5中EB为通孔则亦尽量遵循EA - EB?2t。图1-5中如果铁心中柱的R角大相当于间隙少许加大。R角过小容易击伤而造成中柱不平SPK A声不良。一般E20以下这R0.50.6E2025为R0.60.8E 25以上R0.81.2。铁心之底部定位孔规格皆为E 6×60?×3.7?0.2。详细标注见图1-6定位孔不符规格时SPK生产在旋转台上旋转不正中使注胶无法达到标准位置。铁心通孔一般要求如下表。 SNSSSNSNSTBADC_-------8 RBARmax1.560Rmax0.863.7 0.2铁心通孔一般要求表 中柱径B 一般通孔尺寸 中柱径B 一般通孔尺寸 中柱径B 一般通孔尺寸 E13 E5 E25 E8E12 E50 E20E25 E14 E30 E60 E20E38 E16 E5E6 E32 E10E15 E63 E25E38 E19 E35 E10E20 E75 E35 E20 E6E10 E38 E15E20 ※如果通孔是为了穿入螺丝不在此列 图1-5 EA 图1- 6 底孔 EC EB E H 底孔 铁心公差要求如下表 外径A 公差 中柱径B 公 差 部 位 公 差 ?E36 ?0.4 E13 E13-0.04-0.09 ?4 ?0.2 3660 ?0.6 E14 E14-0.04-0.09 57 ?0.3 6176 ?0.8 E16 E16-0.04-0.09 厚度T ?8 ?0.4 77110 ?1.0 E19 E19-0.04-0.09 有效高H ?0.2 111174 ?1.2 E20 E20-0.07-0.12 底 孔 E6×60?×3.7?0.2 175以上 ?1.5 E25 E25-0.07-0.12 台阶高E E0.5/0.5-0 E30 E30-0.09-0.14 磁铁内径 公 差 E32 E32-0.09-0.14 18 17.4?0.2 E35 E35-0.09-0.14 22 21.2?0.2 E38 E37.95 0-0.05 25 24.2?0.2 E50 E48.85 0-0.05 32 31?0.2 E60 E60 -0.12-0.18 40 39?0.2 E63 E63 0-0.05 60 59 0-0.5 E75 E74.8 0-0.06 75 73.5 0-0.5 EC 90 88.50-0.5 _-------9 四磁铁MAGNET 1 要了解磁铁先必须掌握磁场的有关知识。磁体周围存在磁场磁体之间的相互作用力是通过磁场发生的磁场和电场一样是一种物质。磁场有方向磁力线在磁场中任意一点小磁针北极的受力方向亦即小磁针静止时北极所指的方向就是那上点的磁场方向。直线电流的磁力线方向与电流之间的关系可用安培定则也叫右手螺旋定则来判定见图1-7。 通电螺线管外部的磁力线和条形磁铁外部的磁力线相似也是从北极出来进入南极的其内部亦有磁场内部磁力线与螺管的轴线平行方向由南极指向北极并和外部磁力线连接形成一些闭合曲线。通电螺线管磁力线方向与电流之间的关系亦可用安培定则来判定见图1-8在磁场中垂直于磁场的通电导受到的磁场的作用力跟电流的强度I和导线的长度L的乘积IL的比值叫通电导线所在处的磁感应强度。 用B表示磁感应强度则BF/IL amp B单位是特斯拉国际单位是T amp 1特1牛/安米磁力线的疏密反映了磁感应强度的大小。 图1-7 A、磁力线分布 图1-8 B、安培定则 穿过某一面积的磁力线条数就叫做穿过这个面积积的磁通量磁通量常称为磁通它的符号是φ。穿过垂直于磁感应强度方向单位面积的磁力线条数等于磁感应强度B。故在匀强磁场中垂直于磁感应强度面积S的磁通量φBS如果平面不与磁场垂直就应作出它在垂直于磁场方向上的投影平面。在国际单位制中磁通量的单位是韦帕简称韦国际单位是Wb1韦1特 amp 1米从φBS可知Bφ/S这表明磁感应强试等于单位面积的磁通量。故常把磁感应强度叫做磁通密度并且用韦/米2作单位。1特1韦/米21牛/安amp米磁场对电流的作用力FBILsinθBL通常把通电导线在磁场中所受的作用力叫安培力安培力的方向可用左手定则来判定。 2、 电动型扬声器工作原理当垂直于磁场的导体有电流的话导体就会在垂直于磁场及电流的方向上受到力作用这个力的方向可用佛来明左手定则判定见图1-9。有了这些知识对电动型扬声器的工作原理就能容易描述在扬声器的磁气回路的间隙有一个各处同性的环状磁场线圈的卷巾就位于这个间隙内当外界的信号电流发生改变时根据佛来明左手定则线.