具有可动磁体的机电转换系统；包括所述系统和产生声波的可动构件的声扩散器技术方案

本发明专利技术涉及一种机电转换系统，该机电转换系统包括：固定支撑结构、相对于固定支撑结构可动的可动元件；至少一个励磁线圈；以及至少一个用于产生激励磁场的永久磁体。永久磁体与可动元件形成为一体，线圈与固定支撑结构形成为一体。另外，铁磁回路相对于该固定支撑结构被固定并与永久磁体相互配合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及ー种机电转换系统，该系统包括永久磁体结构和导电线圈，形成激励信号的可变电流在导电线圈中循环，从而引起线圈和永久磁体之间的相对运动。本专利技术还涉及ー种声扩散器，该声扩散器包括机电转换系统以控制振动膜的运动，振动膜在来自于放大器的电信号的控制下产生声波。
技术介绍
传统电动カ式转换系统通常使用的结构由两个基本部件构成磁体结构和可动部件，磁体结构与声扩散器的固定部件形成为一体，磁体结构产生所必须的激励静 态磁场；可动部件主要由线圈构成，线圈被重复产生的电信号激励，可动部件被牢固地约束到辐射振动膜上，该振动膜构成该系统的机械-声耦合元件。尽管这种结构被广泛使用，但是这种结构会受到可能会在实施过程中产生ー些重要的限制I)由线圈、振动膜和各机械限制元件形成的可动部件必须十分轻，否则会大大降低电-声转换效率；2)电-声转换器的可动部件(由线圈形成)必须电连接到线圈的供电系统中。该供电系统通常与和线圈分离的机械部件形成为一体。这通常通过柔性电连接件来实现，但是可动元件移动范围大的情况下柔性电连接件会承受机械应力，或者在激励电流大的情况下柔性电连接件会承受电应カ，或者柔性电连接件甚至同时承受这两种类型的应カ；3)需要保持磁路中的空气间隙的机械精度高，以防止可动线圈摩擦磁路的固定部件；4)由于磁感应强度的减小与空气间隙的尺寸紧密相关，因此增加耦联容许度以更松散地耦联相对运动的部件也是极其没有效果的；5)可动部件进行运动所需的电能基本消耗在可动线圈中，从而使得不能高效散热的机械强度小的部件承受了很高的热应カ；6)构成可动线圈的导线的质量会影响该系统的转换效率，因此导线不能太重并因为上述原因而不能消散大量能量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供ー种电动カ转换系统，可完全或部分地克服传统系统中的一个或更多个缺点。实际上，本专利技术实现了部件功能的转换，S卩，使用了可动部件作为磁性激励结构，并将电激励部件(即线圏)设置为与声扩散器的固定结构形成为一体。上述类型的解决办法已经是公知的，但是本专利技术的具体实施方式可获得相当高的转换效率，并可使用在高保真系统的音响装置中，并且可保证较高的机械强度。通常，公知类型的可动磁体系统不能保证空气间隙中的感应足以产生本专利技术的应用所需的足够大的力。最大的问题是由导电材料制成的励磁线圈通常是非铁磁性的。因此，带有固定线圈和可动磁体的公知系统不会在由电动カ转换系统的部件形成的磁路中得到低磁阻，因而需要大量磁性材料来増加循环磁通量。磁性材料量的増加是非常不利的因素，因为这会増加系统的可动质量。为此原因，带有固定线圈和可动磁体的系统还未被应用到高性能的声扩散器中。相反，本专利技术用于生产ー种固定励磁线圈，该固定励磁线圈是通过低损耗铁磁材料结合非磁性导电材料制成的。通过结合这两种材料并构建几何形状，可获得不会对可动的永久磁体的感应效率带来明显不利影响的固定励磁线圈，且该固定励磁线圈的电阻值可随意减小，从而与所需的尺寸和重量相适应。 实践中，根据ー个实施例，本专利技术提供了ー种电磁转换系统，该系统包括固定支撑结构、相对于所述固定结构能够运动的可动元件、至少ー个励磁线圈以及至少ー个用来产生激励磁场的永久磁体；其中所述可动元件与所述永久磁体形成为一体，励磁线圈与所述固定支撑结构形成为一体；其中，所述励磁线圈与铁磁回路相连接或所述励磁线圈自身形成相对于固定结构被固定的铁磁回路。在上述第二种情况下，形成所述励磁线圈的电导线必须具有铁磁性质。优选地，电导线用来制造励磁线圈，ー种不同的铁磁材料用来制造固定的铁磁回路。在某些实施例中，铁磁材料可以是多层薄片或板的形式，它们至少部分地插在线匝之间。简言之，上述转换器或称为机电转换系统或称为电动カ转换系统的结构使励磁线圈的电阻值能随意降低，而不需要増加可动磁性材料量，也不需要降低作为该系统的可动元件的给定类型磁体的感应效能。 换句话说，通过本专利技术，相对于其他磁性參数(感应)和机械參数(可动质量)而言，可单独减小固定励磁线圈的磁阻。下面将具体介绍ー种系统，该系统用来将电能转换为机械能以产生可施加到可动部件上的作用力，并因而在如有必要时导致可动部件的受控于电信号的移动。还将具体描述该转换系统用于声音产生装置(即，例如声扩散器的马达)的应用。但是，应该理解也可相反地应用根据本专利技术的转换系统，即将作用力和位移转换成电能，并因而例如可制成位移或振动传感器，该传感器产生电信号，所述电信号是应用了所述传感器的构件的位移或作用在该构件上的机械应カ的函数。在某些应用中，也可使用该转换系统来产生有用的电能，即将机械能转换成电能以供存储或直接使用。根据本专利技术的某些实施例，设置有机械结构，在该机械结构中，由条式导线形成的基本上为矩形的绕组形成了固定励磁线圈，该条式导线包括以固定间距插入到线圈的线匝之间的铁磁元件，从而使得沿线圈卷绕轴线的磁导率较高。铁磁元件优选由优选平坦的多层薄片或板构成，所述薄片或板由铁磁材料制成，所述薄片或板优选设置在由导电材料制成的相邻线匝的直线连续部分之间。优选地，形成线圈的导线是条形，在这个意义上，导线的截面是矩形，其一条边比另一条边要长得多，较长的边平行于线圈的卷绕轴线(下面表述为Z轴)。在本专利技术的优选实施例中，电机或电磁转换系统通过以下方式组装沿Z轴叠置两个或更多个如前面限定的那样制造的矩形线圈，然后将它们串联或并联地电连接、或以单独被激励的方式将它们电连接。另外，ー个或更多个永久磁体被约束到可动元件，所述可动元件插在通过将线圈适当地相互隔开而形成的空间内部。在其它效果稍差的实施例中，可以设置与固定铁磁回路相联的单一线圈。为了形成完整的静态磁路，插入到线圈的线匝之间的所述板与磁路位于ー个线圈或多个线圈外侧的部分连接。磁路的这些部分又可以以公知方式由多组板形成，以防止或减少由大量铁磁材料中的润电流引起的损耗。在某些实施例中，可动元件包括至少两个磁性部分，即两个永久磁体，它们基本上为矩形。在某些实施例中，合适地构造磁体的形状以产生朝向磁阻最小的位置的回程力，下面将更详细地对此进行描述。对永久磁体进行定向以在闭合回路内建立磁通量的静态循环，所述闭合回路由插入到励磁线圈的线匝之间的板和磁路的设置在线圈外侧的部分形成，从而在线圈和空气间隙的外侧形成了回路的磁性闭合部分，所述空气间隙是通过插入到这些线圈的线匝之间的板在线圈之间形成的。 在铁磁结构内的可动元件处于磁平衡状态，由此使得朝向磁路的两个闭合元件的吸引力实质上完全相等。实际上，由于永久磁体设置在铁磁回路的两相对部分之间，因此磁体和回路中的铁磁体之间的吸引力是平衡的，并且可动元件保持悬浮，即“悬置”在相对的两线圈之间，在相対的两线圈之间，空气间隙形成在插入到线圈的线匝之间的板的突出边缘之间。优选地，某些实施例也提供了低摩擦片材，所述低摩擦片材设置在彼此相対的励磁线圈的表面上，所述表面面向可动元件。这样，尽管施加在可动元件上的磁力(该磁力平行于同轴且相对布置的线圈的Z轴)由于磁路的几何形状而在很大程度上是平衡的，但是，由于设置有所述片材，因此外力所引起的任何结构上的缺陷、误差或扰动都通过低摩擦连接方式承受，其中所述片材界定了空气间隙的空间，与一个磁体或多个磁体形成为一体的可动元件被容装在所述空间中并在所述空间中运动。所述片材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.03.25 IT FI2010A0000501.一种机电转换系统,包括 -固定支撑结构， -相对于固定支撑结构能够运动的可动元件， -至少一个励磁线圈， -以及用于产生激励磁场的至少一个磁体； 其中，所述至少一个磁体与所述可动元件形成为一体，所述励磁线圈与固定支撑结构形成为一体；设置有与所述至少一个磁体相互配合的铁磁回路，所述铁磁回路相对于所述固定支撑结构被固定；其中，所述至少一个励磁线圈包括螺旋卷绕式导线，形成所述铁磁回路的一部分的大量铁磁材料被插入到所述线圈的线匝之间。2.—种机电转换系统,包括 -固定支撑结构， -相对于所述固定支撑结构能够运动的可动元件， -至少一个励磁线圈，所述励磁线圈与所述固定支撑结构形成为一体， -以及至少一个用于产生激励磁场的磁体，所述磁体与所述可动元件形成为一体； -铁磁回路，所述铁磁回路相对于所述固定支撑结构被固定，并与所述至少一个磁体相互配合； 其中，所述铁磁回路至少部分地由所述线圈形成，所述线圈由铁磁材料制成。3.根据权利要求I所述的系统，其特征在于所述导线形成多个线匝，铁磁材料板插入到这些线匝之间，从而形成了所述铁磁回路的一部分。4.根据前述一个或更多个权利要求所述的系统，其特征在于所述导线为具有矩形截面的条形形状，该矩形截面具有较大尺寸部分和较小尺寸部分，导线截面的较大尺寸部分平行于线圈的轴线，导线截面的较小尺寸部分垂直于线圈的轴线，卷绕所述条形导线以形成相互叠置并逐渐远离线圈的轴线的线匝。5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于所述铁磁材料板至少从线圈的第一表面突出，该第一表面垂直于线圈的轴线；所述铁磁材料板的突出部分与所述铁磁回路的设置在线圈外侧的部分相面接。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于铁磁回路的所述部分由并排布置的铁磁板形成，所述铁磁板相互平行并与插入到线圈的线匝之间的铁磁材料板基本上垂直。7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于插入到线圈的线匝之间的所述铁磁材料板从线圈的第二表面突出，该第二表面平行于所述第一表面。8.根据前述一个或更多个权利要求所述的系统，其特征在于所述至少一个磁体设置有磁极，其中的一个磁极面向所述至少一个线圈。9.根据前述一个或多个权利要求所述的系统，其特征在于所述可动元件与磁极彼此相反设置的两个永久磁体形成为一体。10.根据前述一个或更多个权利要求所述的系统，其特征在于该系统包括至少两个线圈，所述线圈彼此相对并且在线圈之间限定了用于容纳所述可动元件的空间，所述可动元件设置有所述至少一个磁体，该磁体具有面向所述线圈的相反的磁极。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于在所述线圈中的每个线圈中，铁磁材料板插入到线圈的线匝之间并从线圈的两个表面突出；插入到两线圈的线匝之间的相对的铁磁材料板在线圈之间限定了所述铁磁回路的空气间隙，该铁磁回路包括插入到两线圈中的铁磁材料板、以及铁磁回路在线圈外的部分，所述铁磁回路在线圈外的部分设置在线圈的与所述空气间隙相对的表面的外侧。12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于铁磁回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：克劳迪奥·拉斯特鲁奇，
申请(专利权)人：克劳迪奥·拉斯特鲁奇，
类型：
国别省市：