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华为新专利:扬声器磁路系统优化提升高音效果

华为新专利:扬声器磁路系统优化提升高音效果 声学楼论坛
2025-03-16
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2025年2月28日,华为公开了一项名为“扬声器及电子设备”的专利CN119545259A),技术方案聚焦于平面振膜扬声器的磁路系统优化,在不增加扬声器整体尺寸的情况下,显著提高高音效果。


平面振膜扬声器因轻薄特性广泛应用于移动设备,但传统设计依赖空气导磁,导致音圈区域磁感应强度不足,高频响应受限。华为在专利中指出,当磁体尺寸受限于设备小型化时,单纯增大磁体体积已无法满足音质需求。因此,重构磁路系统成为突破关键。

图1a 一种实施方式的结构示意图 图1b 沿A‑A处剖开的一种实施方式中的截面结构示意图
图2 图1b所示的电子设备的扬声器在一种实施方式的结构示意图

关键组件布局
根据专利文件,扬声器100包括壳体10、振动组件20、磁路组件30、电路板40以及支撑件50。其中,振动组件20可以包括振膜21和音圈22。磁路组件30可以包括第一磁体31、第二磁体32、第一上导磁体33、第二上导磁体34以及下导磁体35。其核心设计之一是在音圈内侧设置第一上导磁体。

图3 扬声器在一些实施方式中的分解结构示意图

图4是图2所示的扬声器沿B‑B处剖开的一种实施方式中的截面结构示意图 图5是图2所示的扬声器沿C‑C处剖开的一种实施方式中的部分截面结构示意图

图6 振膜与音圈的组装结构在一种视角下的结构示意图

第一磁体31位于第二磁体32的内侧,振膜21与第一、第二磁体相对且间隔设置,音圈22固定于振膜朝向第一磁体的表面,且音圈在第一方向(扬声器厚度方向)上的投影与部分第一磁体和 / 或部分第二磁体重叠。第一上导磁体33固定于第一磁体朝向振膜的表面,部分位于音圈内侧。这种布局使得第一上导磁体能够将第一磁体与第二磁体产生的磁场中的磁感线汇聚到音圈位置处,有效增大磁场的力因子,增强音圈位置处的磁感应强度,从而提高扬声器的效率,显著提升高音效果。

同时,第一上导磁体固定连接第一磁体,二者之间没有间隙,磁感线穿过第一磁体后可直接通过第一上导磁体导磁,进一步提升了导磁效率。

尺寸参数
进一步地,专利中还提到,第一上导磁体的宽度为第一宽度,要求大于或等于 0.5 毫米,这样的宽度便于将其固定在第一磁体表面;音圈22的内侧宽度为第二宽度,大于或等于 0.6 毫米,以容纳第一上导磁体,确保其汇聚磁感线的功能得以实现;且第一宽度与第二宽度的差值大于或等于 0.1 毫米,避免音圈在振动过程中与第一上导磁体碰撞,影响声学性能。
图7 音圈在一种实施方式中的俯视图

此外,音圈的内周侧壁与外周侧壁之间的距离(第三宽度)大于音圈的厚度,且音圈的缠绕平面与第一方向垂直,使音圈成为平面音圈,这有利于提升高音效果。

增设辅助导磁体

扬声器还包括第二上导磁体34,它固定于第二磁体32朝向振膜的表面,位于音圈背向第一上导磁体33的一侧。


图8是图3所示扬声器的第二上导磁体的结构示意图

第二上导磁体的设置进一步将磁场中的磁感线汇聚到音圈位置处,增大磁场力因子,增强磁感应强度,提高扬声器效率,改善输出音质。同时,音圈内外两侧均有导磁体,使磁场分布更为对称,提升了扬声器的声学性能。第二上导磁体与音圈之间的距离大于或等于 0.05 毫米,防止音圈振动时与之碰撞。

第二上导磁体具有缺口34a,音圈通过该缺口电连接至电源,并且第二上导磁体设有第一避让台阶,电路板部分位于台阶内,利用了第二上导磁体的厚度空间,提高了扬声器的空间利用率。

下导磁体增强磁场
下导磁体35的加入也是重要创新点。它固定连接第一磁体31背向振膜21的表面,和 / 或第二磁体32背向振膜的表面,进一步增强了磁路组件整体的磁场强度,增大磁场力因子,提升扬声器效率。

图9是图2所示的扬声器沿B‑B线处剖开的一种实施方案中的部分截面结构示意图


在同等磁场强度条件下,可使第一磁体和 / 或第二磁体的尺寸更小,有利于实现扬声器的小型化;或者在扬声器整体厚度不变的情况下,通过牺牲部分第一、第二磁体的厚度设置下导磁体,提升音圈位置处的磁感应强度和扬声器效率。

图10是图2所示的扬声器的音圈、第一磁体、第二磁体、第一上导磁体以及下导磁体的磁场分布简化示意图

振膜结构

振膜的设计同样经过优化。它包括第一振动部分21a和第二振动部分21b,第二振动部分呈环状,第一振动部分位于其内侧且固定连接。第一振动部分可包括第一平直部211和第一折环部212,第一折环部相对第一平直部朝远离第一磁体31的方向凸出;第二振动部分可包括第二平直部213和第二折环部214,第二折环部相对第二平直部朝远离第一磁体的方向凸出。这种弯折结构有利于提升振膜在振动方向上的位移,提升声学性能。

图11是图2所示的扬声器沿B‑B处剖开的一种实施方式中的部分截面结构示意图


壳体设计

扬声器的壳体10包括顶部11和框部12,框部固定连接顶部外周缘。顶部11包括第一部分113、第二部分114以及过渡部分115,在第一方向上,第一部分到振膜的距离大于第二部分到振膜的距离,第一部分设有出音孔11a

图12是扬声器与电子设备的内部器件在一些实施方式中的截面结构示意图


这种变高度壳体设计,一方面在不影响电子设备内部器件堆叠的同时,增大了扬声器的前腔体积;另一方面使出音孔更加靠近电子设备的出音嘴,使扬声器可以在高音频段创造额外的谐振峰,提升在高音频段的灵敏度,拓宽频宽,进一步提升高音效果。

总结
华为的这项专利创新性地在音圈内侧设置第一上导磁体,有效汇聚磁感线,增强音圈处磁感应强度,提升扬声器效率和高音效果。增设第二上导磁体和下导磁体,进一步增强磁场汇聚效果,使音圈内外磁场分布对称,提升整体效率,还为小型化设计提供可能。

在实际生产中,多个导磁体的设置以及复杂的结构设计,可能增加产品的生产工艺难度和制造成本,对生产设备和工艺水平提出更高要求。该专利技术应用于不同类型、尺寸的电子设备时,可能需要对技术进行针对性调整和优化,以适应多样化的产品需求。


内容来源:21dB声学人



【声明】内容源于网络
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“声学楼”创办于2005年,致力于促进声学领域技术交流与应用。历经多年发展,声学楼已从一个单纯声学工程师交流平台,成长为音频企业上下游多方参与音频技术专业论坛之一,每年还通过举办技术研讨会、年会等活动,搭建起与会的行业供需双方沟通的桥梁。
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