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1、 扬声器设计指导书文件编号 文件版号 生效日期 文件页数 文 件 名 称:扬 声 器 设 计 指 导 书文 件 编 号 文 件 版 本: V1.0生 效 日 期 第 1 页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T/S参数：磁力系数 BL额定阻抗 Znom电气品质因数 Qes机械品质因数 Qms总品质因数 Qts等效容积 Vas共振频率 Fo额定正弦功率 Psi
2、n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 SPL拟 定 审 核批 准 文 件 名 称:扬 声 器 设 计 指 导 书文 件 编 号 文 件 版 本: V1.0生 效 日 期 第 2 页3. 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
3、体尺寸需按性能要求确定。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
4、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 80.0 100.0 127.0拟 定 审 核批 准 文 件 名 称:扬 声 器 设 计 指 导 书文 件 编 号 文 件 版 本: V1.0生 效 日 期 第 3 页3.5 各种零件的尺寸配合支架、磁体、音圈等零件的主要尺寸确定后，其它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。3.5.1 支架与鼓纸鼓纸外缘与支架胶合面一般需大于2 mm
5、(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。3.5.2 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。3.5.3 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。3.5.4 音圈与鼓纸鼓纸中孔尺寸一般要大于音圈骨架外径 0.20.9 mm ，小口径、小音圈取
6、值小些。3.5.5 音圈与弹波弹波中孔尺寸一般大于音圈骨架外径 0.10.4 mm ，太大会漏胶、太小难装配。3.5.6 音圈与T铁音圈中孔尺寸一般大于T铁中柱外径 0.30.6 mm ，小音圈取值相应小些。3.5.7 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) 0.30.6 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。3.5.8 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 0.52 mm 为佳，大口径可以加大到 25 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。
7、拟 定 审 核批 准 文 件 名 称:扬 声 器 设 计 指 导 书文 件 编 号 文 件 版 本: V1.0生 效 日 期 第 4 页4. 扬声器关键零部件的性能设计4.1 磁路4.1.1 磁路设计的目的与方法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。4.1.2 磁路设计基本公式Kf*Bg*Sg = Bd*Sm (1)Kr*Hg*Lg =
8、 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)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。拟 定 审 核批 准 文 件 名 称:扬 声 器 设 计 指 导 书文 件 编 号 文 件 版 本: V1.0生 效 日 期 第 5 页4.1.3 一些参数的选取与设定对于内磁结构的磁路:Kr = 1.11.5Kf = 1.82.5导磁板厚
9、度:Tp = 5*Lg导磁板直径:Dp = 4.1*Tp对于外磁结构的磁路:Kr = 1.11.5Kf = 2.04.0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 =*(Dp+Lg)*TpBg =o* Hg (3)o = 4*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)。Bg2 = (o*Sm*Lm*Bd*Hd)/(Kr*Kf*Sg*Lg) (4)4.1.4 磁路设计的验证选择了一种磁路结构后，
10、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,然后换算成磁感应密度, Bg =/S,这里的S为标准线圈在磁场中切割磁力线的有效面积。拟 定 审 核批 准 文 件 名 称:扬 声 器 设 计 指 导 书文 件 编 号 文 件 版 本: V1.0生 效 日 期 第 6 页4.2 音圈4.2.1 音圈主要参数设计音圈的直流电阻Re一般要预先设定，或按额定阻抗Znom确定:Znom =(1.051.10)* Re音圈的直径Dvc根据磁路结构确定，同时要考虑功
11、率承受能力以及扬声器的灵敏度、品质因数等电声参数。音圈直径太小,则其功率承受能力必然有限,因为线径决定了其允许通过的电流大小,同时T铁中柱太小又影响到其散热能力；音圈直径太大,则导致其质量加重,同时Bg值下降,从而导致灵敏度降低,并且增加了材料成本。音圈的卷宽Tvc亦需根据磁路结构确定, 同时也要考虑功率承受能力以及扬声器的灵敏度、品质因数、最大振幅、失真等电声参数。一般低音单元均采取长音圈结构,即音圈卷宽Tvc=(1.43.0)*Tp,则有最大线性振幅Xmax=(Tvc-Tp)/2=(0.21.0)*Tp,可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
12、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/*(Dvc+2*骨架厚度+层次*线径)，卷宽Tvc=n*1.03*线径/层数，此处线径指导线的最大外径。4.2.2 音圈材料性能与选择4.2.2.1音圈骨架材料常见的有牛皮纸(Kraft Paper)、杜拉铝(Aluminium Duralumin)、NOMEX、TIL、KAPTON等。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 Du
13、ralumin)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：0.03 0.04 0.05 0.07 0.08 0.10 0.12拟 定 审 核批 准 文 件 名 称:扬 声 器 设 计 指 导 书文 件 编 号 文 件 版 本: V1.0 第 7 页NOMEX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。KAPTON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。4.2.2.2 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线使用温度在140 oC，为溶剂型，一般用于小型低功
