扬声器设计手册 - 各类扬声器设计室 - 声学楼论坛

第一章扬声器材料的认识

第一节各部品材料的认识

一、扬声器材料的构成

喇叭厂属材料组装型企业，故开发的关键就是原材料的选择。原材料的好坏很大程度上决定的产品品质，同时直接决定了产品的成本。因此产品开发设计是决定产品品和企业经济效益的关键环节，动圈式圆锥形外磁型扬声器主要材料包括：支架、铁片、铁心、磁铁（后磁铁）、后壳、鼓纸、垫片（背面垫片）、弹波、音圈、防尘盖、端子、锦丝线等十多种，见图1-1，

图 1-1

voice coil dust cap

边 edge/surround

背面垫片packing

lead wire
gasket

cone paper

terminal

damper washer

winding height卷幅

washer/plate

frame 音圈管bobbin

shield cover

音圈线VC.wire

magnet

气眼eyelet

yoke

adhesive接着剂 canel magnet

对这些材料了解越深，对开发越有帮助，要能开发成本低、性能好、作业方便的扬声器，除了需要很强的开发经验及严谨的工作态度外，还必须在原材料上下功夫，下面依次对上述原材料来做认识。

（一）、支架（FRAME）

亦称BASKET，是安装振动部分零件，磁气回路和其它零件的母体。小型SPK的支架都是钢板，材质为SPCC（S：STEEL钢铁 P：板钢 C：COLD冷锻 C：硬度区分）。钢板的材质厚度为0.5~1.2MM冲压成型，表面通常处理有五彩电镀，烤黑、电黑，加以防锈。大口径的磁气回路特别强劲笨重，钢板材质会使用1.0MM甚至更厚。但高级HI-FI SPK也有用铝铸的支架，此外用塑料成型的支架亦很多, 防水喇叭及头机最常用。塑料框的材质多为ABS或ABS加纤以增高耐热及强度。有些游艇上使用的塑料框的材质为ASA料，可以延长塑料框受紫外线照射而变颜色的时间。铁框材质的厚度除对SPK承受压力有影响外，同时对SPK的安装后能否承受一定的振动不致变形亦有影响。此外，SPK工作频繁振动时，支架可能会在某些频率产生共振而影响音质。

中高音SPK的支架多为密闭的，故也有音箱的性能。如有为中音时，通常要求有必要的内在容积及在振动的背面不产生定在波的形状，通常为了防止定在波的发生和调整FO与Qo值之需，要在支架内部填入吸音的材料。

开发设计选用支架时，应注意三点：

1. 平面度：鼓纸EDGE，弹波EDGE与框接着处需平坦，充分严密才安全。对于鼓纸EDGE为凹边时，还需考虑SPK工作振动时EDGE是否碰着框面。

2. 高度设配：结合弹波、鼓纸有效高来设计或选用合适之铁框，三点接着处鼓纸与弹波间需有少许空隙，一般为0.3~0.8MM为宜，过紧穿鼓纸后使颈部胶外分，与音圈不能很好接着，严重者使压鼓纸困难造成CI、B声、胴体翘高度不一、弹波下陷、A声不良机率增加等诸多不良。另外弹波面到底部的高度及内部空间，对于功率大，振幅大的SPK，若此高度不够，振动时弹波颈部会碰着铁片或铆接浮凸点，而造成一种类似AB不良的致命缺点。

3. 散热设计：扬声器工作时音圈产生的很高热量，热空气主要集中于弹波以下的腔内。若铁框底部和弹波之间的内部空间不够，令热量积累无法扩散，会增加音圈的老化速度而致使功率达不到，故开发设计时需周密考虑。可以使铁框的底部空间适当加大或在铁框的底部边缘设计为有孔型。如果是塑料框，铁片产生的过高温度会使塑料软化变形而产生不良。这时除框的底部边缘设计为有孔型外还要考虑塑料的耐热性而来选用材质，或在铁片和塑料框间增加隔热材料。

4. 表面处理检验：

a．
表面处理有电镀五彩，电镀白锌，烤黑及丝纹漆。

b．为了检查铁框表面处理后对接着剂是否能很好的粘合，一般使用濡性试验来检测。五彩一般用37度作濡性试验，严格的用38度作濡性试验。烤黑一般用33度作濡性试验。试验如果缩成一团则为NG。

c．
电镀膜厚要求大于5um。

d．检验铁框是否耐候氧化生锈，用盐水喷雾试验进行检测。5%或8%的盐水48H。

5. 铁框通用尺寸要求：

铁框共通点尺寸公差表

端子孔

公差

全高A

公差

有效高B

公差

铆孔ΦC

对角

3.6×3.6

+0.1/-0

全高≤10

±0.2

B≤35

±0.2

Φ2.2±0.1

±0.1

2.2×2.2

±0.1

10＜A≤30

±0.3

B＞35

±0.3

Φ3.2±0.1

密闭4.8×4.8

±0.1

30＜A≤40

±0.4

Φ4.3±0.1

铝铸螺丝孔

M3P0.5

A＞40

±10%取入整数

Φ5.3±0.1

铝铸螺丝孔

M4P0.7

Φ6.3±0.1

（二）、铁片（WASHER/PLATE）

铁片又叫铁板、华司或上片，在磁气回路中，铁片与铁心都起了导磁作用，它们能将磁铁的N极与S极通过回路集中到间隙，使间隙产生较强的磁场，而音圈的卷幅刚好位于间隙正中，故铁片的内径、厚度非常重要。一般功率比较大，或振动时冲击力大的扬声器，铁片与铁框都是以铆接固定在他们的接合处再用胶补强，以防止扬声器在工作时气流从铆接之间的缝隙内挤出,产生气流

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声不良即漏风。如果磁气回路很重的扬声器，一般使用铁片攻牙锁螺丝的形式。铆接或锁螺丝可以承受大冲击力，一般破坏试验都可承受。一般铆接浮凸点或螺丝孔有4～6个。塑料框和铝铸框不能铆接，一般以螺丝锁紧，结合处同样以胶补强，螺丝锁紧后，需在螺丝头与框底结合处点胶，以防止SPK频繁振动而松弛至脱落。有些塑料框在注射成型时，铁片就成型于其中，可以降低成本，许多小型SPK铁片通过内铆固定于铁片框上，与框体形成一个整体，不需再铆接加工，结合处一般也需全周补强，防止因铆合不牢而脱落。故内铆式要还应中孔径精确，内铆式的弱点是不能承受破坏试验，不能承受太大的冲击力，仅适合于磁铁外径在Φ45mm以下的扬声器。优点是扬声器生产作业时方便省时，可适当降低扬声器的成本。铁片的材质为SPHC（S：STEEL钢铁 P：板钢 H：HOLD热锻 C：硬度区分），一般表面五彩电镀或镀锌。

开发设计选用铁片时，根据SPK的用途客户要求的性能来设计或选用铁片，铁片的内径是扬声器磁气回路间隙的外围，而线圈就在间隙内振动，故铁片的厚度与内径非常重要，一般低音扬声器振幅大，振动系统重，这就要求磁气回路强劲有力，铁片厚度此时不能太薄弱。强振动的扬声器发热快且温度高，磁场幅度较宽，散热快，周波数特性衰减快，同时还可降低低音谐振Fo有利于低音。相反铁片薄时，间隙磁束尖锐，散热慢，适合高音振幅小之类型选用，但必须了解的是铁片导磁象水管一样，当磁力到一定程度，铁片的导磁性能饱和，即使磁铁再加大，磁力再加强，铁片的导磁性能不会再加强，尤其是铁片厚度小者，导磁更容易饱和。

1. 铁片外径尺寸要求：

①．扬声器无后壳时，铁片外径尺寸一般比磁铁外径小一个等级，如磁铁外径为E70时，铁片外径为E65，超过E120以上的磁铁，铁片外径可以比磁铁外径小10mm。公差要求不是很严格，能够达到±1%，四舍五入保留到小数点后面一位数即可，甚至可以最大放宽到±2%。当铁片为内磁扬声器使用时，铁片相当于是铁心的中柱，那么外径的公差就为铁心中柱的公差要求，即+0，-0.04

②．扬声器有加附后壳，当磁铁外径<100mm时，铁片外径尺寸一般比磁铁外径大一个等级，如磁铁外径为E70时，铁片外径为E75。当然也有特殊状况如需考虑装配要求需减小后壳外径的，磁铁外径为E45，铁片外径为E46.5。公差要求也比较严格，与后壳需科学的配合，一般要求为+0，-0.4，或± 0.2。

2. 铁片内径尺寸要求：

铁片的内径公差范围一般见下表：

一般铁片内径公差表

音圈直径	内径基准	内径公差	厚度公差
E 13～E 14	VC最大外径+0.35(有磁液)～0.5	+0.04/-0	一般±5% t
E 16～E20	VC最大外径+0.5～0.7		但最小限度为± 0.2
E 25	VC最大外径+0.6～0.8
E 30～E 32	VC最大外径+0.7～0.8
E 35～E 38	VC最大外径+0.75～0.9
E 50以上	VC最大外径+0.8～1.1	+0.05/-0

3．铁片浮凸点高公差

铆接固定型铁片浮凸点之尺寸比较重要，尺寸不严谨时，会使铆接不牢固，做成SP松动或掉头，还有浮凸点承受不了铆接压力而下陷者。设浮凸点高度为F，浮凸点直径为E，铁片厚度为T，则铁片浮凸点高公差要求如下表所示。

铁片浮凸点高度公差表

铁片厚度 t

浮凸点直径 E E

浮凸点高及公差 h

浮凸点的个数

t <3

E E = 2

h =1.5 ± 0.1

3～4

E E = 3

h =1.6 ± 0.1

3～4

t =3

E E = 3

h =1.6 ± 0.1

3～4

E E = 4

h =2.0 ± 0.1

3< t < 5

E E = 4

h =2.3 ± 0.2

5≤t≤6

E E = 4

h =2.5 ± 0.3

4～6

E E = 5

h =2.8 ± 0.3

4～6

E E = 6

h =3.0 ± 0.3

攻牙M5～6

4～6

t ≥8

E E=6

h =3± 0.3

4～6

攻牙M6

4～6

为了使浮凸点不致在铆接时承受不了压力而下陷，浮凸点下空做成拱桥式较为理想，见图1-2。浮凸点与框底孔的配合也要适当，否则会造成难于套入或太弛易偏位、脱落等情形。

图1-2

（三）、铁心（YOKE）

铁心又名T铁，在磁气加路中起导磁作用。铁心实际上应称为轭，英文Yoke，根据其形状可分为U形轭与T形两种，由下图1-3我们可以了解到轭在磁气回路中的作用（带斜线部分为磁铁）。

图1-3

开发设计选用铁片时，根据扬声器的用途、功率、性能要求不同而异，铁心中心径是扬声器磁气回路间隙的内缘，而线圈就在间隙内振动，故铁心中心径尺寸至关重要。铁心中柱高、铁片厚度、音圈卷幅等对振幅大的扬声器是否产生AB不良都有影响。如果磁铁与铁片厚都固定，扬声器不能承常受应有的功率，振动碰底，这就必须采用冲沟或车沟形式的铁心，以底板背凸形式来补赏底板的厚度，但在设计冲沟铁心时必须注意以下三点：

冲沟不能太深太尖锐（见图1-4），图中A为冲沟，斜面D不能太陡，沟底C亦需保持一定宽

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