几乎所有大量生产的音响和专业音响用的扬声器都包含有一个驱动器(激励器)、振膜(纸盆)组件和盆架。
就目前的铁氧体磁路系统而言,驱动器由前夹板(顶板)、磁极芯(导磁柱)、后夹板(底板)、铁氧体磁体和音圈等五个基本部分组成。铁氧体环形磁体夹在前、后夹板两者之间,前夹板、后夹板和磁极芯对磁体形成磁回路,磁体是轴向磁化的。音圈放置在驱动器内的磁场中,纸盆粘附在音圈线圈架上,磁路系统和纸盆组件两者均粘附到盆架上。
如果使用Aura系统——一种U.S.西海岸航空航天技术公司的方法,扬声器驱动系统可发生某些大的电磁结构上的变化。Aura系统的主要任务是作为电磁式线性激励器,对于几乎一米长的冲程它可产生半吨多的力!这种换能器适于在工业、科学实验和航空航天工业中作比例阀控制和精确定位等之用。目前,Aura正在使它的磁路结构用于扬声器制造厂家。
Aura系统的磁路结构已拥有专利权。这种独特的磁路能减少零部件、减轻重量、减少失真,比常规的磁路系统具有更大的能量,而且其杂散磁场还比屏蔽式扬声器低很多倍。
Aura系统的几何结构简单而精致。后夹板对中心磁极芯也起磁回路的作用,与常规的磁路系统不同,这是一个完整的磁回路结构,用一圆筒形的钕磁担当磁体和前夹板二者的作用。Aura几何结构中的磁极是径向的(即与常规的轴向极化的扬声器磁体成直角)。所以磁能的流向从磁极芯通过同心的筒形钕磁,越过气隙,而最后跟随筒形结构返回到磁极芯。这种几何结构具有一些显著的优点包括:与大振幅容量相适应的最佳线性;轻微的杂散磁场;改善了音圈的散热特性且有较高的灵敏度。由于磁路系统的线性,Aura的换能器设计可获得伺服扬声器的准确度。
在常规的扬声器中有70%以上的磁力是浪费的,这漏磁不仅无益,而且会导致扬声器频响的非线性和CRT的染色干扰。而此Aura结构的磁能是聚集的,故不需要电磁屏蔽。因为大部分磁能是用于驱动音圈而不是像常规扬声器那样浪费掉,所以它的高频特性较好。此径向极化的磁体排除了沿音圈长度方向上的磁通量梯度变化,可产生优良的线性,较低的失真,激励系统可减少零部件,故制造较简单。
用此几何结构所需的钕磁质量可取代常规驱动系统中比它重十多倍的铁氧体。新磁路的实际费用和等效的带屏蔽的铁氧体磁路系统的费用大致相同,但此Aura几何结构具有较高的效率,较小的失真及较大的振幅能力。另外Aura磁路结构比常规的屏蔽磁路结构约轻30%。在普通扬声器中,工程师们试图精确测量的Thiele-Small(泰勒—斯麦尔)参数并不是恒定的,而是随冲程位置的改变而改变。当音圈离开零交叉位置(静态位置)时,扬声器的Q值和其它很多参数都开始产生较大的偏移,这就是动态调制非线性的根源。在整个非常宽范围的振幅中,Aura结构可提供极为稳定的扬声器参数。
这种磁路结构的其它好处是在一个非常宽的气隙中具有很小的磁通密度差,因此不仅长音圈可适用,而且设计者可随意选用4层、8层、粗导线或大的纵横(尺寸)比的扁平线等音圈,无原磁路系统的严重磁通密度的损失。所有这些,总的来说意味着实现了以前难以实现的参数及较低的功率压缩,增强了低音响应,提高了灵敏度和增加了承受功率。
较轻的Aura扬声器驱动器可安装到现有扬声器的盆架上,或者盆架的尺寸可缩减。由于实际的驱动力明显增加超过了常规的结构,故扬声器设计者应保证盆架有足够的强度。以元器件市场上可买到的一个中等价格的 6″×9″天花板扬声器为例,一个10盎司铁氧体环形磁可用一个0.67盎司的钕磁Aura几何结构来代替。整个驱动系统可使用已由Aura认可的、预先用径向钕磁装好的由低碳钢所构成的回路结构。大多数成熟的磁路模态分析方案是磁体、钢材及特性参数的最佳效果。
应用此技术的产品开发范围从冲程非常长的18″超低音扬声器到3″卫星扬声器,低音扬声器无需用超低音扬声器来扩展低音频响。在WCES(美国冬季消费电子展)上,Aura sound展示了一个具有2″线性位移的18″超低音扬声器。Aura为它的用户开发的其它产品是高输出压缩驱动器的磁路结构;1″,1.5″,2.5″音圈低音扬声器的磁路结构等。虽然此技术仍处于推广的初期阶段,但此迹象已向我们展现了扬声器技术的新篇章。(邱永胜)