页眉喇叭设计 - 扬声器设计与制作分析1. 扬声器常用国家标准GB/T9396-1996 《扬声器主要性能测试方法》GB/T9397-1996 《直接辐射式电动扬声器通用规范》GB9400-88 《直接辐射式扬声器尺寸》 GB7313-87 《高保真扬声器系统最低性能要求及测量方法》GB12058-89 《扬声器听音试验》 2. 扬声器主要电声特性额定阻抗 Znom总品质因数 Qts等效容积 Vas共振频率 Fo1/24页眉额定正弦功率 Psin额定噪声功率 Pnom长期最大功率 Pmax额定频率范围 Fo-Fh平均声压级 SPL3. 扬声器主要零部件尺寸设计3.1 扬声器口径扬声器口径必须符合客户要求，若客户没有具体要求，则优先采用国家标准 GB9400-88《直接辐射式扬声器尺寸》 3.2 支架支架外形尺寸及安装尺寸应能满足客户需要，除此之外还需考虑鼓纸、弹波、华司等尺寸选择与配合问题，一般大功率低频率的扬声器要求支架有效高、底高、弹波接着径、华司铆接径等均较大3.3 磁体磁体尺寸优选常用系列值，具体尺寸需按性能要求确定2/24页眉常用铁氧体尺寸：32*18*6,35*18*6,40*19*8,45*22*8,50*22*8,55*25*8,60*25*8,60*32*8,65*32*10,70*32*10,80*40*15,90*40*15,100*45*18,100*60*20,110*60*20120*60*20,130*60*20,140*62*20,145*75*20,156*80*20,180*95*20,220*110*20常用标准：SJ/T10410-93 《永磁铁氧体材料》3.4 音圈音圈中孔尺寸优选常用系列值，具体尺寸 (如卷宽、线径 )需按性能要求确定，骨架高度还需考虑到与鼓纸、支架的配合。
常用音圈中孔尺寸：13.3 14.3 14.7 15.4 16.3 18.4 19.4 20.4 25.5 25.9 30.5 35.5 38.6 44.5 49.5 50.5 65.5 75.5 80.0 100.0 127.03.5 各种零件的尺寸配合3/24页眉支架、磁体、音圈等零件的主要尺寸确定后，其他零件的主要尺寸选择余地就受到限制，因为各种零件的尺寸必须相互配合，同时其性能参数也要相互配合支架与鼓纸鼓纸外缘与支架胶合面一般需大于 2 mm ( 微型扬声器不受此限制， 下同 )，鼓纸外径必须小于支架内径 1 mm 以上，鼓纸次外径不能小于支架次外径 3 mm 以上、也不能大于支架次外径 2 mm 以上，鼓纸有效高必须小于支架有效高 0.5 mm 以上支架与弹波弹波外缘与支架胶合面一般需大于 2 mm ，弹波外径必须小于支架的弹波接着径 0.5 mm 以上，弹波有效高必须小于支架有效高与鼓纸有效高的差值 0.5 mm 以上支架与华司配合尺寸主要取决于支架与华司的铆接工艺，总的要求铆接应牢固，内铆支架尤其要注意材料厚度音圈与鼓纸鼓纸中孔尺寸一般要大于音圈骨架外径 0.2~0.9 mm ，小口径、小音圈取值小些。
4/24页眉音圈与弹波弹波中孔尺寸一般大于音圈骨架外径 0.1~0.4 mm ，太大会漏胶、太小难装配音圈与 T 铁音圈中孔尺寸一般大于 T 铁中柱外径 0.3~0.6 mm ，小音圈取值相应小些音圈与华司华司中孔尺寸 (内铆的为铆后尺寸 )一般要大于音圈最大外径 (为绕线部位 ) 0.3~0.6 mm ，间隙太小容易碰圈、影响到装配合格率，间隙太大又会降低磁性能、从而导致灵敏度下降鼓纸与弹波鼓纸中孔与弹波中孔的距离，中小口径的扬声器以 0.5~2 mm 为佳，大口径可以加大到 2~5 mm ，距离大些定位效果会更好、更能承受大功率，只是鼓纸中心胶和弹波中心胶需分开打4. 扬声器关键零部件的性能设计4.1 磁路磁路设计的目的与方法5/24页眉磁路设计的目的主要有两种：一是给定磁体规格 (已知材料性能和尺寸 ), 设计出磁路结构 ,使其工作气隙磁感应密度Bg 值为最大 ,Bg 值的大小对扬声器的灵敏度及电气品质因数 Qes 影响很大；二是给定 Bg 值,设计出磁路结构 , 使所用磁体尺寸为最小 ,从而达到节约成本的目的磁路设计的方法有多种，这里采用的是经验公式法磁路设计基本公式Kf*Bg*Sg = Bd*Sm (1)Kr*Hg*Lg = Hd*Lm (2)相关说明如下 :Bg: 工作气隙中的磁感应密度Bd: 磁体内部的磁感应密度Sg: 工作气隙截面积Sm: 磁体截面积Kf: 漏磁系数 (总磁通与工作气隙磁通之比 )6/24页眉Hg: 工作气隙中的磁场强度Hd: 磁体内部的磁场强度Lg: 工作气隙宽度Lm: 磁体高度Kr: 漏磁阻系数 (总磁阻与工作气隙磁阻之比 )这里所有单位均采用国际单位制 ,即千克、米、秒制。
一些参数的选取与设定对于内磁结构的磁路 :Kr = 1.1~1.5Kf = 1.8~2.5导磁板厚度 :Tp = 5*Lg导磁板直径 :Dp = 4.1*Tp对于外磁结构的磁路 :7/24页眉Kr = 1.1~1.5Kf = 2.0~4.0华司厚度 :Tp = 5*Lg中柱外径 :Dp = 4.3*Tp华司外径 = 磁体外径 -磁体厚度 /2Sg = π *(Dp+Lg)*TpBg =o* Hg (3)o = 4 π *10-7 H/m 为真空磁导率 .根据磁体材料退磁曲线和最大磁能积曲线 ,可以确定最佳工作点的 Bd 和 Hd 值,在此工作点 ,磁体体积最小 (给定 Bg值时 ), 工作气隙中的磁感应密度最大 (给定磁体尺寸时 )8/24页眉Bg2 = (o*Sm*Lm*Bd*Hd)/(Kr*Kf*Sg*Lg) (4)磁路设计的验证选择了一种磁路结构后，验证很方便，只需将磁路充磁，测量其工作气隙中的磁感应密度 Bg 就行磁感应密度 Bg 的测量方法有两种 : 一是用带超薄霍尔探头的特斯拉计 (高斯计 )直接测量；二是用带标准线圈的韦伯表(磁通表 )测量磁通 φ,然后换算成磁感应密度 , Bg = φ/S,这里的 S 为标准线圈在磁场中切割磁力线的有效面积。
4.2 音圈音圈主要参数设计9/24页眉音圈的直流电阻 Re 一般要预先设定，或按额定阻抗 Znom 确定 :Znom =(1.05~1.10)* Re音圈的直径 Dvc 根据磁路结构确定，同时要考虑功率见大功率大口径扬声器的音圈卷宽及华司厚度均需较大根据导线的电阻率或电阻系数及所需直流电阻 ,可以很容易地算出音圈线长 Lvc=Re/ 电阻系数，则绕线圈数 n = Lvc/[ π *(Dvc+2*骨架厚度 + 层数 * 线径 )] ，卷宽 Tvc=n*1.03* 线径 / 层数，此处线径指导线的最大外径音圈材料性能与选择音圈骨架材料常见的有牛皮纸 (Kraft Paper) 、杜拉铝 (Aluminium Duralumin) 、NOMEX、TIL、KAPTON 等10/24页眉主要特性如下：牛皮纸 (Kraft Paper)采用最高连续工作温度 180 oC 的电缆纸 (牛皮纸 )，其特点为质轻、绝缘好、价格低廉其厚度有：0.03 0.05 0.07 0.10 0.13 0.17杜拉铝 (Aluminium Duralumin)采用加以表面硬化及清洁处理的合金铝箔，最高连续工作温度 200 oC，具有耐高温、强度高等特点。
铝箔有黑、白两种，黑色铝箔更具有绝缘性能佳、传热快等优点其厚度有：11/24页眉0.03 0.04 0.05 0.07 0.08 0.10 0.12NOMEX采用芳香族聚酰亚胺制成箔膜， 最高工作温度 300 oC ，具有绝缘、质轻、耐高温、粘接力强等优点用它制成的扬声器音色柔和圆润、悦耳动听其厚度有：0.03 0.05 0.08 0.12TIL采用玻璃纤维为基材，上面加聚酰亚胺合成，最高连续工作温度 230 oC，其特点为耐高温、材料强度高、刚性好、不易变形KAPTON12/24页眉采用聚酰亚胺箔膜， 最高连续工作温度 220 oC，具有绝缘、质轻、强度高、耐高温、不易燃烧等特点 KAPTON 有褐色、黑色两种，黑色 KAPTON还有散热快、表面硬度高等优点 导线材料常见的有 LOCK线、 SV 线、 CCAW（铜包铝线）、扁线等，其主要特性如下：LOCK线使用温度。