动圈式扬声器是电磁感应吗（动圈式扬声器利用电磁感应工作吗）

为什么喇叭要求使用磁铁 对于电磁力的使用，动圈式扬声器的内部构造探秘

是什么让动圈式扬声器发出声音？都有哪些不同的扬声器motor？

正如我在这篇文章中讨论的那样，在磁场中携带电流的导线将受到电磁力的影响。当电流垂直于磁场流动时，会产生该电流下能够产生的更大电磁力。 在动圈式扬声器中，导线线圈被置于磁体的缝隙中。磁场是放射状的，这意味着磁力线以径向方向穿过这个缝隙。

如图1所示，这意味着电流方向垂直于缝隙中的磁场方向（蓝色箭头）。

图1 - 通过扬声器motor中的音圈的磁通量

电磁力也与磁场强度，电流以及缝隙中的导线的长度成正比。对于给定的磁体，缝隙越宽，缝隙中的磁场强度越低。

，狭窄的空隙能够产生最强的磁场，但线圈必须在保持合适的间隙的情况下装入这个缝隙中，以防止其在移动时与缝隙的侧壁产生摩擦。 对于给定的导线尺寸，缝隙中导线的长度越长，线圈越厚，电阻越大，都会使电流减少。使用较粗的导线会降低电阻，但会增加线圈的厚度和质量，需要更宽的缝隙，会降低磁场强度。

在专业领域中使用的低音扬声器，大多数使用的线圈的缠绕长度要大于缝隙的厚度。如果线圈不移动幅度不大的话（线圈的末端穿过缝隙平面），就可以在线圈往复运动时保持缝隙间充满线圈。

如果线圈不移动幅度增大，并且线圈的末端穿过了缝隙平面，那么缝隙中的线圈匝数就会开始减少，也会减小缝隙中的线材长度，并使电磁力减小。 粗略地说，在线圈末端穿过缝隙之前，线圈的更大移动的距离称为Xmax（图2）。

图2在悬臂式线圈中，由几何尺寸决定的Xmax

接下来让我们讨论下关于磁路的问题它是如何制造出来的？更佳平衡点在哪里？最早期的一些动圈式扬声器使用场线圈来产生磁场。基本上，场线圈是由缠绕在极片上并传输DC电流的大线圈制成的电磁体。

有时候，场线圈被当做大型扼流圈来使用，能够使放大器的直流电压更加平滑。 20世纪30年代，一种名为Alnico（由铝，镍和钴制成）的新型磁性材料被发明出来，并很快成为提供静态磁场的主流材料。

Alnico提供了良好的能量/质量比，但1978年，在扎伊尔发生的内战造成了世界上唯一的商业钴矿被迫关闭。，在大多数产品中，铁氧体磁铁很快取代了Alnico。

铁氧体磁体是由铁和钡或锶的氧化物制成的陶瓷材料。它们相对便宜，它的能量/质量比相当的低，这意味着使用铁氧体磁体的扬声器通常比使用相同强度的铝镍钴磁体的扬声器来的更重。

1983年，住友、通用汽车和中国科学院获得了由钕，铁，硼和少量其他元素制成的非常坚固并且轻便的新型磁体的相关专利。

Neo磁铁相对于它们的质量来说拥有着“可怕的力量”，但最早期的neo磁铁在低温下会失去磁性，这成为了高功率扬声器的一个大问题。随后出现了更多的专利，涉及到了新磁铁的改进，用以增加其强度和耐高温性。由于这些改进及其高能量/质量比，neo在2000年左右成为了扬声器磁体更普遍的选择。

虽然Neo扬声器仍然非常受欢迎，近年来，Neo钕磁体中使用的钕和其他元件的价格上涨引起了相当大的关注，并将继续导致Neo扬声器的价格上涨，这种状况会在接下来的几年中一直持续，直到稀土矿恢复生产或者新的稀土矿开始运行。

钐钴磁体的强度和价格也非常高（虽然不如钕磁体），并且可以在非常高的温度下无损地运行。

接下来我们讨论一下关于线圈的问题。它们是如何制造的？它们是由什么原料制造的？为什么使用这些材料？，由于线圈是用来导电的，所以它应该由具有高导电率的材料制成。

目前更流行的导体是铜和铝。实际上，银才是具有更高电导率的金属，银的价格太贵不适合用在扬声器制造中。在相同的体积下，铝的导电率比铜的导电率低，在相同的重量下，铝的导电率比铜的导电率更高。所以在线圈的重量比较敏感的产品中，需要将线圈的质量保持在最小值，这时候通常会使用铝。

一些制造商会直接使用裸铝，铝暴露在空气中几乎会立即形成一层绝缘的氧化物层。这种氧化物涂层实际上可以用作绝缘层，不需要用珐琅涂覆导线，这也会造成更难以通过焊接的方式进行连接。

出于这个原因，许多制造商使用铜包铝线，它比裸铝稍重，并且更容易处理。

最常见的线圈结构被称为双层线圈。在这种结构中，金属丝（通常来讲横截面是圆形）从顶部开始缠绕在圆柱形的纸线轴或者塑料线轴上，并向下缠绕到线圈的底部。在线圈底部，导线的缠绕被转向，并且被缠绕在之一层的上面，成为第二层导线，就这样一直缠绕回线圈的顶部。

这种缠绕结构的一大优点是，引线的两端都留在绕组的顶部。他们被连接到柔性金属箔铅材料，由这种材料将电流传输到安装在扬声器框架上的终端中。

四层线圈与双层线圈相同，只是又多缠绕了两层，先向下缠绕到底部再缠绕回来。自然地，可以以这种方式缠绕出任何偶数层的线圈，但实际上，很少有四层以上的线圈。四层线圈通常用于低音扬声器或超低音扬声器中，在这种扬声器中较大得线圈质量不会造成伤害。

在双层和四层线圈中，铜是最常用的导体，如果需要减少线圈质量，也可以使用铜包铝或者铝来 线圈。任何以横截面为圆形的导线缠绕 成的线圈都会在线圈之间形成空隙。对于给定的导线横截面积和层数来说，这中空隙会增加线圈的厚度。

方形或矩形横截面的导线可以消除这些空隙，由此减小线圈的厚度，能够在更窄的缝隙中产生更高的磁场强度。，这些优点是以缠绕线圈更困难，线圈更昂贵做为代价的。

大多数这种类型的线圈会使用一层矩形导线，缠绕在其薄边上，如Slinky，通常称为“边缘缠绕”线圈。对于单层线圈，导线的一端被留在了绕组的底部，通常通过线筒中的裂缝向上返回到线圈的内部。

图3左侧是扁平线圈，右侧是圆形线圈

由于匝间胶合面积的增加，与多层线圈厚度相同的边缘缠绕线圈通常会更硬。由于费用昂贵，通常仅在对高磁场强度和低质量有较高要求的情况下，才会使用边缘缠绕线圈，例如压缩驱动器，通常使用铝或铜包铝作为材料。

虽然不能够产生驱动力，但必须通过线筒才能将力传递到膜片或者锥体，除非是那种将线圈与膜片直接连接的少量的无线筒设备。

选择线筒材料的参考项包括质量，刚度和热特性等。

纸张具有良好的刚度/质量比并且非常便宜，但不能用于高功率的产品，因为它不能很好地承受较大的热量。由于其理想的声学特性，纸张通常被用于低功率到中等功率的电吉他音箱中。

Nomex是一种合成纸制材料，它可以承受更大的热量，并且只比普通纸张稍贵地点。一种叫做聚酰亚胺的非常耐高温的材料，由于它的刚度/质量比以及能够承受超过7000华氏度的高温的能力，而成为了线筒材料非常流行的选择。

铝是另一种能够承受很高温度的绕线管材料，但在某些情况下，其高导热性可能会将高温传递给在音盆/支架以及他们之间连接处所使用的粘合剂，这些部分无法承受这样的高温。玻璃纤维是另一种能够被用来当做线筒的材料。

motor强度，线圈质量，足够的间隙以实现高功率下的可靠运行，Xmax等特性之间必须做出许多权衡取舍。扬声器设计师的艺术是将不同的motor构造，锥体和其他组件加以组合，以提供期望的结果。

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