专利名称：音圈、其形成方法和用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新型的音圈、其形成方法和用途，该音圈尤其用于动圈式微型扬声器。
背景技术：
近年来，一些通讯设备的构造趋于小型化，例如，手机、对讲机等。由此，对小型化通讯设备中所使用的部件(例如，动圈式微型扬声器等)的性能和结构要求越来越高。就动圈式微型扬声器而言，其中所用的音圈是影响扬声器的灵敏度和音质的关键器件。
常规的音圈在动圈式微型扬声器中的使用情况如图1所示。动圈式微型扬声器主要由音圈1、振膜2、磁路系统3和外壳4等部件构成。在该动圈式微型扬声器中，振膜2通过粘合剂与音圈1结合在一起，音圈1被置于磁路系统3中。当音圈1中通入交流电时，音圈1在磁路系统3产生的磁场中受到驱动力而发生运动，音圈1的运动将带动与之相结合的振膜2也发生振动，由此发出声音。从图1中可以看出，振膜2和磁路系统3相间隔一距离s，通常为约0. 4毫米-1. 0毫米，以为振膜2连同音圈1的上下振动留有空间，避免振膜 2接触到磁路系统3。而且，在现有技术中，为了降低扬声器的谐振频率，通常将振膜的振动幅度提高，这使得振膜和磁路系统之间的距离通常设置地较大(相对于音圈的尺寸)。
常规的用于动圈式微型扬声器的音圈通常是由导线(例如，由铜形成)绕制而成， 形成在径向上(即，导线绕制的方向)具有多个导线层且在位于轴向上(即，与导线绕制垂直的方向)的每个导线层中具有多个导线圈的构造。如图2所示，示出常规的音圈1的部分截面剖视图，其中箭头表示各导线层的绕制顺序，该音圈10包括在径向上依次连续绕制的导线层11、12、13和14，已知的是，每个导线层中示出的圆状物表示导线的横截面，由此各层中圆状物的数量对应于各层中所具有的导线圈的数量，也即，导线层11中的导线圈的数量为15个，导线层12中的导线圈的数量为14个，导线层13中的导线圈的数量为14个， 导线层14中的导线圈的数量为14个，使得该音圈总体为相对于径向基本对称的结构。
然而，参考图1和图2，由于振膜2和磁路系统3之间的距离s设置得较大(相对于音圈的尺寸)，考虑到常规音圈相对于径向基本对称的结构，使得音圈1并没有位于磁路系统3产生的磁场的中间位置，而是偏向振膜2—方。这使得音圈在上下运动时，所受的磁场力不均衡，由此会产生严重的谐波失真，进而影响扬声器的灵敏度和音质。发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型的尤其用于动圈式微型扬声器的音圈，其能够在很大程度上减小谐波失真，提高动圈式微型扬声器的灵敏度和音质，并且具有很高的工作可靠性。
在一方面，本发明提供一种音圈(尤其用于动圈式微型扬声器)，其由一根导线——优选由铜、铜合金、铝或铝合金制成——连续绕制而成，在径向(即，导线绕制的方向)上具有多个导线层且在位于轴向(即，垂直于导线绕制的方向)上的每个导线层中具有多个导线圈，该音圈在径向方向上包括一个最内导线层；偶数个——优选为两个、四个或六个——中间导线层，该偶数个中间导线层的每一层中的导线圈的数量都比所述最内导线层中的导线圈的数量少；以及一个最外导线层，其包括第一部分和第二部分，其中，所述最外导线层的第一部分与所述偶数个中间导线层中最外侧的中间导线层大致齐平，来自所述最外导线层的第一部分的连续绕制的导线从所述偶数个中间导线层的外围紧密包围该偶数个中间导线层，直至所述最内导线层，然后沿所述最内导线层继续绕制所述最外导线层的第二部分，使所述最外导线层的第二部分与所述最内导线层大致齐平。
在本发明的音圈的一个优选实施方案中，该音圈一端的厚度与另一端的厚度比约为1 6至1 2。应理解，本文中音圈的“厚度”是指其在径向方向上的厚度，即，相当于音圈在径向方向上所包含的导线层的厚度，例如图4中所示音圈的一端的厚度为Tl，另一端的厚度为T2。
在本发明的音圈的一个优选实施方案中，所述偶数个中间导线层的每一层中的导线圈的数量与所述最内导线层中的导线圈的数量比约为1 2至1 4。
在本发明的音圈的一个优选实施方案中，该音圈还包括至少一个额外的导线层， 其邻近于与所述最外导线层的第二部分绕制，且优选具有2-4个的导线圈。
另一方面，本发明提供了一种形成音圈的方法，其中该音圈在径向上具有多个导线层且在位于轴向上的每个导线层中具有多个导线圈，该方法包括提供一根用于连续绕制该音圈的导线，优选由铜、铜合金、铝或铝合金制成；绕制一个最内导线层；依次绕制偶数个一优选为两个、四个或六个一中间导线层，该偶数个中间导线层的每一层中的导向圈的数量都比所述最内导线层中的导线圈的数量少；绕制一个最外导线层，其包括第一部分和第二部分，其中该最外导线层的第一部分绕制为与所述偶数个中间导线层中最外侧的中间导线层大致齐平；接着，使来自所述最外导线层的第一部分的连续绕制的导线从所述偶数个中间导线层的外围紧密包围该偶数个中间导线层，直至所述最内导线层；沿所述最内导线层继续绕制所述最外导线层的第二部分，使得所述最外导线层的第二部分绕制为与所述最内导线层大致齐平。
在本发明的方法的一个优选实施方案中，该音圈一端的厚度与另一端的厚度比约为 1 6 至 1 2。
在本发明的方法的一个优选实施方案中，所述偶数个中间导线层的每一层中的导线圈的数量与所述最内导线层中的导线圈的数量比约为1 2至1 4。
在本发明的方法的一个优选实施方案中，还包括邻近于所述最外导线层的第二部分绕制至少一个额外的导线层，优选地，该至少一个额外的导线层中的导线圈的数量为2-4 个。
在本发明的上述实施方案中，所述导线的外围包覆有厚度为大约0. 01-0. 05mm的绝缘层。
在本发明的上述实施方案中，所述导线的直径为大约0.04-0. 12毫米，优选为 0. 06-0. 10 毫米。
本发明还提供了一种振动组件，其包括一个如上所述的音圈和一个振膜，其中该振膜通过粘结剂与该音圈的厚度小的一端结合。
本发明还提供了一种动圈式微型扬声器，其包括如上所述的音圈。
参考以下附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。应理解，附图中示出的本发明的示例性实施方案并不限制本发明的范围，而仅是示意性的，且附图中的各个部件或部分未必按照比例绘制，其中
图1是常规动圈式微型扬声器的结构的总体示意性剖视图2是用于动圈式微型扬声器的常规音圈的示意性部分截面剖视图3是在动圈式微型扬声器中采用图2中的常规音圈时产生总谐波失真的测试图4是根据本发明一个实施方案的用于动圈式微型扬声器的音圈的示意性部分截面剖视图5是根据本发明的一个实施方案的音圈在厚度小的一端具有优选设置的额外的导线层的示意性部分截面剖面图6是在动圈式微型扬声器中使用根据本发明的一个实施方案的音圈的总体示意性剖视图7是在动圈式微型扬声器中使用根据本发明的一个实施方案的音圈时的总谐波失真的测试图；以及
图8至图11是本发明音圈的各种变型的示意性部分截面剖视图。 具体实施方案
参考图4，示出一种根据本发明的一个实施方案的尤其用于动圈式微型扬声器的音圈10。该音圈10由一根导线(例如，铜、铜合金、铝或铝合金)连续绕制而成，在径向(即， 导线绕制的方向)上具有多个导线层且在位于轴向(即，垂直于导线绕制的方向)上的每个导线层中具有多个导线圈，已知的是，每个导线层中示出的圆状物表示导线的横截面，由此各层中圆状物的数量对应于各层中所具有的导线圈的数量。具体地，该音圈10在径向方向上包括一个最内导线层101 ；两个(可以为偶数个，在本实例中为两个)中间导线层102 和103，中间导线层101、102中的导线圈的数量比所述最内导线层101中的导线圈的数量少；以及一个最外导线层104，其包括第一部分104’和第二部分104”;其中，所述最外导线层104的第一部分104’与所述中间导线层102、103中最外侧的中间导线层103齐平，接着来自所述最外导线层104的第一部分104’的连续绕制的导线从所述中间导线层102、103 的外围紧密包围该中间导线层102、103，直至所述最内导线层101，然后沿所述最内导线层 101继续绕制最外导线层104的第二部分104”，使最外导线层104的第二部分104”绕制为与所述最内导线层101齐平。
在本发明的一个优选实施方案中，该音圈一端的厚度与另一端的厚度比约为 1 6至1 2。在图4示出的实例中，该音圈10的一端的厚度(如图中所示的Tl)与另一端的厚度(如图中所示的T2)比为1 2。
在本发明的一个优选实施方案中，所述偶数个中间导线层的每一层中的导线圈的数量与所述最内导线层中的导线圈的数量比约为1 2至1 4。在图4示出的实例中，中间导线层102中的导线圈与最内导线层101中的导线圈之间的数量比为7 15，中间导线层103中的导线圈与最内导线层101中的导线圈之间的数量比为1 2.5。
在本发明的一个优选实施方案中，该音圈包括至少一个额外的导线层，其邻近于所述最外导线层的第二部分绕制。如图5所示的音圈10’，与图4中所示的音圈10不同之处在于，该音圈10’包括一个邻近于最外导线层104的第二部分104”绕制的额外的导线层 105。该额外的导线层105能够增大音圈厚度小的一端的横截面，使得该音圈能够更牢固地附接至扬声器中的振膜，提高工作上的可靠性。应理解，还可以绕制多于一个的额外的导线层。
优选地，该至少一个额外的导线层中的导线圈的数量为2-4个。在图5示出的优选实例中，该额外的导线层105中的导线圈的数量为2个。
下面参考图4来说明本发明所提供的一种形成音圈的方法，其中该音圈在径向上具有多个导线层且在位于轴向上的每个导线层中具有多个导线圈。该方法包括提供一根用于连续绕制该音圈的导线，优选由铜、铜合金、铝或铝合金制成；绕制一个最内导线层 101 ；依次绕制两个一可以为偶数个，本实例中为两个一中间导线层102、103，中间导线层102、103中的导向圈的数量比所述最内导线层101中的导线圈的数量少；绕制一个最外导线层104，其包括第一部分104’和第二部分104”，其中该最外导线层104的第一部分 104’绕制为与所述中间导线层102和103中最外侧的中间导线层103齐平；接着，使来自所述最外导线层104的第一部分104’的连续绕制的导线从所述中间导线层102和103的外围紧密包围中间导线层102和103，直至所述最内导线层101 ；沿所述最内导线层101继续绕制最外导线层104的第二部分104”，使得最外导线层104的第二部分104”绕制为与所述最内导线层101齐平。
在本发明所述方法的一个优选实施方案中，该音圈一端的厚度与另一端的厚度比约为1 6至1 2。在图4示出的实例中，该音圈10的一端的厚度与另一端的厚度比为 1 2。
在本发明所述方法的一个优选实施方案中，所述偶数个中间导线层的每一层中的导线圈的数量与所述最内导线层中的导线圈的数量比约为1 2至1 4。在图4示出的实例中，中间导线层102中的导线圈与最内导线层101中的导线圈之间的数量比为7 15， 中间导线层103中的导线圈与最内导线层101中的导线圈之间的数量比为1 2.5。
在本发明所述方法的一个优选实施方案中，还包括邻近于所述最外导线层的第二部分绕制至少一个额外的导线层。如图5所示，该方法还包括邻近于最外导线层104的第二部分104”(未标记)绕制的一个额外的导线层105。该额外的导线层105能够增大音圈 10’厚度小的一端的横截面，使得该音圈10’能够更稳固地附接至扬声器中的振膜，提高工作上的可靠性。
在本发明方法的一个优选实施方案中，该至少一个额外的导线层中的导线圈的数量为2-4个。在图5示出的优选实例中，该额外的导线层105中的导线圈的数量为2个。
在本发明的上述实施方案中，所述导线的外围包覆有厚度为大约0. 01毫米-0. 05 毫米的绝缘层。
在本发明的上述实施方案中，所述导线的直径为大约0.04-0. 12毫米，优选为 0. 06毫米-0. 10毫米。
为了说明本发明的优势，对采用本发明的音圈的动圈式微型扬声器进行总谐波失真测试。在该总谐波失真测试中，动圈式微型扬声器的主体尺寸为14mmXllmmX5mm(长X 宽X高)，其中所采用的音圈的总体平均直径为6mm。具体地，该测试的音圈参照图4中所示的音圈结构。具体而言，测试的音圈由一根铜线(用作导线，直径为0.06毫米，且其外围包覆有厚度为0.01mm的绝缘层)绕制而成，共具有4层，分别为一个最内导线层(其具有15个导线圈)，两个中间导线层(分别具有6个导线圈和7个导线圈)，一个最外导线层 (共具有14个导线圈)，其包括第一部分(7个导线圈，与两个中间导线层中最外侧的中间导线层齐平)和第二部分(7个导线圈，与所述最内导线层齐平)，其中来自所述最外导线层的第一部分的连续绕制的导线从所述两个中间导线层的外围紧密包围该两个中间导线层， 直至最内导线层，并且该中间导线层中各自的导线圈的数量都比最内导线层中的导线圈的数量少(数量比为7 15和1 2.5)；将该音圈厚度小的一端(厚度为Tl的一端，其中两端的厚度比为1 2)用粘合剂(型号为AD475，购自德路工业粘合材料公司)粘接至扬声器中的振膜，其中音圈10、振膜20、磁路系统30和外壳40的总体构造如图6所示，且振膜20和磁路系统30之间的距离si为0. 5mm。接着，向采用本发明音圈的微型扬声器施加一个交流电信号，用声学分析仪对扬声器产生的声音进行分析并绘制总谐波失真曲线；其中，所施加的正弦交流电信号的功率为600mw，频率在200Hz至2000Hz的范围内，扫频时间为3秒，扫频次数为2次。参考图7所绘制的图表，X轴表示频率(单位Hz)，Y轴表示总谐波失真比例(THD% )，实线LlO表示该动圈式微型扬声器的总谐波失真所要求的控制线， 实线L10’表示在动圈式微型扬声器中使用图4中的音圈10时的实际总谐波失真曲线；可以看出，实际谐波失真曲线在总体上明显低于控制线约6.7%，尤其在大约900Hz至IlOOHz 的频率(即，在振动组件的共振频率附近)时，实际谐波失真曲线比控制线低约5%，这使得扬声器的灵敏度大大提高且音质更好。
然而，对于采用大致如图2所示的现有技术中的音圈的微型扬声器，进行了同等测试条件下的总谐波失真测试。参考图3所绘制的图表，X轴表示频率(单位Hz)，Y轴表示总谐波失真比例(THD% )，图中的实线Ll表示该动圈式微型扬声器的总谐波失真所要求的控制线，实线Li’则为使用图2中常规音圈的扬声器的实际总谐波失真曲线；可以看出， 实际谐波失真曲线总体上很接近于控制线，尤其在大约900Hz至IlOOHz的频率(即，在振动组件的共振频率附近)时，实际谐波失真曲线几乎超过对应的控制线，这严重影响了扬声器的灵敏度和音质。
另一方面，还对本发明的音圈进行了可靠性测试。在该可靠性测试中，检测100 个带有上述总谐波失真测试中所采用的音圈的微型扬声器，对这些扬声器施加粉红噪声信号，并运行500小时，功率为600毫瓦；随后，由技术人员对这些扬声器中的音圈的工作状态做出检测。已发现，在这100个采用本发明音圈的微型扬声器中，音圈没有出现任何工作上的故障，与振膜粘接牢固且自身也没有散开，具有很高的可靠性。
然而，如果上述音圈的最外导线层的第一部分的连续绕制的导线没有从中间导线层的外围紧密包围该中间导线层，并且最外导线层的第二部分没有绕制为与最内导线层齐平，则在对100个这样的音圈进行上述可靠性测试时，技术人员发现，在同等的实验条件下，有25个音圈出现散裂现象，这严重影响了音圈的工作可靠性。
总体来说，使用本发明的音圈能够在很大程度上减小总谐波失真，提高扬声器的灵敏度和音质，并且由于结构上的特征，本发明的音圈具有很高的工作可靠性。
应当理解的是，上述图4中的示例性实施方案公开了本发明音圈的基本方案。在一种具体的实施方案中，在所述最内层之内，还可以有“更为内侧”的若干导线层，并且是由同一根导线绕制；在这样的方案中，先行绕制的若干个“更为内侧”的导线层，然后再继续绕制如上所述的本发明的基本方案。因此，这些方案都应在本发明的范围内。同理，在一种具体的实施方案中，在所述最外层之外，还可以有“更为外侧”的若干导线层，并且是由同一根导线绕制；在这样的方案中，绕制完如上所述的本发明的基本方案后，可以紧挨着最外导线层继续绕制“更为外侧”的导线层。还应理解，上述两种情况的实施方案也可以组合，并且所有这些情况的变型都落在本发明的范围内。
也就是说，本发明的音圈不应限于上文所述的实施方案，而是可以具有各种变型。 例如，参见图8至图11，分别示出本发明音圈的各种示例性变型。例如，在图8中，该音圈具有一个最内导线层101a、四个中间导线层和一个最外导线层106a，其中最外导线层106a包括第一部分106a，和第二部分106a”，所述最外导线层106a的第一部分106a， 与四个中间导线层中最外侧的中间导线层10 大致齐平，来自所述最外导线层106a的第一部分106a’的连续绕制的导线从四个中间导线层的外围紧密包围该四个中间导线层，直至所述最内导线层101a，然后沿所述最内导线层IOla继续绕制所述最外导线层106a的第二部分106a”，使所述最外导线层106a的第二部分106a”与所述最内导线层IOla大致齐平；在图9中，该音圈具有一个最内导线层101b、两个中间导线层102b-10;3b和两个外侧导线层104b-105b(相当于一个最外导线层和一个如上所述“更为外侧”的导线层)；在图 10中，该音圈具有两个内侧导线层101c-102c(相当于一个最内层和一个如上所述“更为内侧”的导线层)、四个中间导线层103c-106c和一个最外导线层107c ；在图11中，该音圈具有一个最内导线层101d、四个中间导线层102d-105d和两个外侧导线层106d-107d(相当于一个最外导线层和一个如上所述“更为外侧”的导线层)。
应理解，在上文公开的本发明的教导下，本领域内技术人员还可以容易地想到多种改进或变型。然而，在不偏离本发明的实质精神的情况下，任何对于本发明的改进、变型或修改，都旨在被包括在由本发明所附的权利要求所限定的保护范围之内。
权利要求
1.一种音圈，其由一根导线——优选由铜、铜合金、铝或铝合金制成——连续绕制而成，在径向上具有多个导线层且在位于轴向上的每个导线层中具有多个导线圈，其特征在于，该音圈在径向方向上包括一个最内导线层；偶数个——优选为两个、四个或六个——中间导线层，该偶数个中间导线层的每一层中的导线圈的数量都比所述最内导线层中的导线圈的数量少；以及一个最外导线层，其包括第一部分和第二部分；其中，所述最外导线层的第一部分与所述偶数个中间导线层中最外侧的中间导线层齐平，来自所述最外导线层的第一部分的连续绕制的导线从所述偶数个中间导线层的外围紧密包围该偶数个中间导线层，直至所述最内导线层，然后沿所述最内导线层继续绕制所述最外导线层的第二部分，使所述最外导线层的第二部分与所述最内导线层齐平。
2.根据权利要求1所述的音圈，其特征在于，该音圈一端的厚度与另一端的厚度比为 1 6 至 1 2。
3.根据权利要求1所述的音圈，其特征在于，所述偶数个中间导线层的每一层中的导线圈的数量与所述最内导线层中的导线圈的数量比为1 2至1 4。
4.根据权利要求1所述的音圈，其特征在于，该音圈还包括至少一个额外的导线层，其邻近于所述最外导线层的第二部分绕制，且优选具有2-4个的导线圈。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的音圈，其特征在于，所述导线的外围包覆有厚度为0. 01毫米至0. 05毫米的绝缘层，特别地，所述导线的直径为0. 04毫米至0. 12毫米，优选为0. 06毫米至0. 10毫米。
6.一种形成音圈的方法，其中该音圈在径向上具有多个导线层且在位于轴向上的每个导线层中具有多个导线圈，该方法包括提供一根用于连续绕制该音圈的导线，优选由铜、铜合金、铝或铝合金制成；绕制一个最内导线层；依次绕制偶数个——优选为两个、四个或六个——中间导线层，该偶数个中间导线层的每一层中的导向圈的数量都比所述最内导线层中的导线圈的数量少；绕制一个最外导线层，其中该最外导线层包括第一部分和第二部分，该最外导线层的第一部分绕制为与所述偶数个中间导线层中最外侧的中间导线层齐平；使来自所述最外导线层的第一部分的连续绕制的导线从所述偶数个中间导线层的外围紧密包围该偶数个中间导线层，直至所述最内导线层；沿所述最内导线层继续绕制所述最外导线层的第二部分，使得所述最外导线层的第二部分绕制为与所述最内导线层齐平。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，该音圈一端的厚度与另一端的厚度比为 1 6 至 1 2。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述偶数个中间导线层的每一层中的导线圈的数量与所述最内导线层中的导线圈的数量比为1 2至1 4。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括邻近于所述最外导线层的第二部分绕制至少一个额外的导线层，优选地，该至少一个额外的导线层中的导线圈的数量为2-4 个。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的音圈，其特征在于，所述导线的外围包覆有厚度为0. 01毫米至0. 05毫米的绝缘层，特别地，所述导线的直径为0. 04毫米至0. 12毫米，优选为0. 06毫米至0. 10毫米。
全文摘要
一种尤其在动圈式微型扬声器中使用的音圈及其制法和用途，由一根导线连续绕制而成，在径向上具有多个导线层且在位于轴向上的每个导线层中具有多个导线圈，在径向方向上包括一个最内导线层；偶数个中间导线层，每一个中间导线层的导线圈数量都比所述最内导线层的导线圈数量少；以及一个最外导线层，包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述偶数个中间导线层中最外侧的中间导线层齐平，来自所述第一部分的导线从所述偶数个中间导线层的外围紧密包围该偶数个中间导线层，直至所述最内导线层，然后沿所述最内导线层继续绕制所述最外导线层的第二部分，使所述第二部分与所述最内导线层齐平。
文档编号H04R9/04GK102523545SQ20111044504
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者王冰, 邓鸿滨 申请人:楼氏电子(北京)有限公司