音圈

音圈

音圈(Voice Coil)直接的定義是通過音頻電流的線圈,是電動式揚聲器振動系統的重要組成部分,也可以說是揚聲器的心臟。音圈的性能會影響揚聲器的聲壓頻率特性,聲壓級,阻抗曲線、失真、瞬態特性、揚聲器參數、音質等,特別是關係揚聲器的承受功率和壽命。正像心臟疾病的致命因素一樣,揚聲器的損壞往往是從音圈開始的。

基本介紹

  • 中文名:音圈
  • 外文名:Voice Coil
  • 用途:切割磁力線產生機械振動
  • 主要材料:BOBBIN、漆包線、補強紙、錦絲線
  • 所在器材:揚聲器
結構和作用,音圈的結構,音圈的作用,音圈材料,BOBBIN,漆包線,補強紙,錦絲線,生產流程,計算公式,

結構和作用

音圈的結構

音圈中最常用的是帶骨架的音圈,如參考圖,它由以下部分組成
1、音圈骨架(BOBBIN)。它是支持線圈的骨架,通常由牛皮紙、石棉紙、Nomex、聚醯亞胺、鋁箔、銅箔、玻璃纖維等組成。
2、漆包線。通常由自融漆包線如漆包無氧銅線、銅包鋁線、純鋁線等組成。
3、補強紙。用來固定引線和增強音圈骨架剛性,通常由牛皮紙、萱花紙、Spunlace,Nomex和一些特殊的複合材料組成。
4、錦絲線。由一根或多根銅合金或者銀合金薄片纏繞,再用此多股絞合或編織而成,根據需要還可以加臘、防水、防靜電處理等。

音圈的作用

(1)當處在揚聲器磁場強度為B的磁隙中的音圈通以電流I時,音圈會受到一個電動力F=BLI(L為音圈長度),而受力方向按左手定則。
(2)在受力發生後,包括音圈的振動系統以速度V振動時,又會在音圈內部產生感應電壓BLV,其方向符合右手定則,和原來的電流方向相支。這時音圈是阻尼產生的起始作用者,又是阻尼的承受者。
音圈在喇叭揚聲器中的位置音圈在喇叭揚聲器中的位置
音圈在喇叭揚聲器中的位置音圈在喇叭揚聲器中的位置

音圈材料

BOBBIN

音圈的骨架是整個音圈的骨絡,擔負著把音圈產生的音源驅動力傳輸到振膜上成輻射擴散的責任,要求音圈骨架即輕,剛性又大,骨架內表面要平整光滑,經塗料處理後,還要耐高溫。
Kraft paper(牛皮紙)

牛皮紙是一種較堅韌的紙,早期揚聲器的音圈都用牛皮紙來做骨架,它可以用一張矩形紙或者螺旋紙圈成柱形而成,外表面塗上lock耐高溫絕緣膠,這種紙骨架適用於小口徑,小功率的揚聲器,牛皮紙音圈骨架具有如下優點:
⑴成本低。
⑵平整,不起毛刺。
成本低:在小口徑喇叭生產中,批量大,零部件的成本對揚聲器生產廠家的利潤影響
很大,紙質音圈具有成本低的優點,可以幫您降低小口徑喇叭的造價。
平整,不起毛刺:骨架起毛刺是紙質音圈的易犯的毛病,它影響音圈在磁隙中的運動使喇叭產生異音,使廢品增加。
Aluminum(鋁)
鋁是輕金屬,剛性大,重量輕,不易氧化的特點,在Hi-Fi和Hi-end揚聲器中普遍用鋁作音圈骨架。
⑴重量輕,剛性好。
⑵內表面平整光滑。
重量輕,剛性好:揚聲器發聲時音圈產生的電磁力驅動音圈和音盆一起振動,音圈的骨架越輕,振動系統的總重量部越輕,揚聲器的效率就越高,聲音越透撤。而重量輕,能有效提高您的揚音器的效率和音質,揚聲器是靠音圈骨架推動振膜(音盆)而振動發聲的,所以要求音圈骨架有足夠的剛性,保證您的揚聲器在大功率大動能範圍下仍然發出Hi-Fi靚聲。
內表面平整光滑:揚聲器的磁隙空間很小,音圈放在其中,音圈骨架的細小變形或起毛刺都會碰著磁路構件,產生異音。鋁音圈骨架切割非常精細,平滑,無毛刺,使您的揚聲器的音質絕對純正。
Nomex(石棉紙)
石棉是一種耐熱材料,不導電,也不導磁,成本較低,是做警報器,小口徑(3.5英寸或5英寸)或低音揚聲器的音圈骨架的良好材料。它有如下特點:
⑴表面光潔,平整。
⑵是非導體,內部不會產生磁場電氣淌流(votex)
表面光潔,平整:表面的光潔和平整程度是評價音圈品質的重要指標。
為非導體,內部不會產生磁場電氣淌流:金屬音圈骨架會產生淌流,這種淌流要消耗部份能量,使揚聲器的效率降低,而且會影響磁隙中的磁場使揚聲器的有效頻率範圍變小,石棉不是導體,能防止淌流產生的不良影響。
聚醯亞胺(Polyimide)
聚醯亞胺是綜合性能最佳的有機高分子材料之一,耐高溫達 400℃以上 ,長期使用溫度範圍-200~300℃,無明顯熔點,高絕緣性能,103 赫下介電常數4.0,介電損耗僅0.004~0.007,屬F至H級絕緣材料。

Glass Fiber(玻璃纖維),也稱TIL

玻璃纖維是剛性很強的非導體材料,耐熱性能很好,所選用優質玻璃纖維為音圈骨架,外表塗上耐高溫的SV膠,是製造Hi-Fi和Hi-end揚聲器的出色材料。玻璃纖維的優點是:
⑴為非導體,無電氣淌流的不良影響
⑵耐熱性能好。
⑶剛性好。
為非導體,無電氣淌流的不良影響:導體音圈骨架的不足之處是當音圈有交流電信號通過時會在金屬骨架內產生磁場電氣淌流(votex),造成能量損耗,而且會影響磁路系統。玻璃纖維不是導體,不會有磁場電氣淌流(votex)的影響,可以展寬揚聲器的有效頻率範圍。
耐熱性能好:玻璃纖維是耐熱材料,玻璃纖維音圈骨架外表上塗有耐高溫的SV膠,在大功率情況下不會燒壞膠水,也不會因發熱而變形,耐熱性能非常出色。
剛性大:玻璃纖維音圈骨架剛性很大,表面不易產生傷痕和摺痕,也不會起毛刺,能使音圈永遠保持平整,光潔,使用玻璃纖維音圈可使揚聲器裝配更方便,效率更高,揚聲器的品質最好。
Duralumin(杜拉鋁)
杜拉鋁是一種鋁合金材料,重量很輕,剛性很大,是製造高音頻揚聲器音圈的很好材料,它有如下優點:
⑴重量輕,剛性強。
⑵外表平整,內表面光滑。
⑶耐高溫。
重量輕,剛性強:為了能有效地輻射高頻聲波,要求高音揚音器振膜很輕,音圈也要求很輕,杜拉鋁比重很輕,做成的音圈重量很小,有利於您展寬高頻段的範圍。
外表平整,內表面光滑:揚聲器磁隙很小,音圈放在其中要求規整,無毛刺。
耐高溫:加信號後揚聲器音圈要發熱,載入功率越大,發熱越多,現代揚音器都追求大功率,要求音能耐高溫。
Anodized Aluminal(陽極電鍍鋁)
陽極電鍍鋁是在鋁質基片上一層保護層而成,它具有鋁質輕,剛性大的優點,另外,由於鍍上保護層,不易氧化,是製造Hi-end揚聲器的很好材料,有黑和銀白兩種顏色,黑色有助於吸收周圍的熱輻射。它的優點是:
⑴重量輕,剛性強。
⑵耐高溫,不易氧化。
⑶表面平整,無毛刺,可吸收熱輻射。
重量輕,剛性強:為了提高和擴寬頻帶,在揚音器的振動系統中要求音圈也與音盆一樣即輕,剛性又要強,陽極電鍍鋁就有這個優點,選用我們的陽極電鍍鋁音圈,能提高您的揚聲器的效率,拓寬您的揚聲器的有效頻率範圍。
耐高溫,不易氧化:大功率是Hi-Fi揚聲器的重要指標之一,揚聲器在承受大功率的情況下音圈溫度較高。陽極電鍍鋁音圈骨架外表層塗有耐高溫的絕緣材料(SV)膠能耐250度的高溫,而且在鋁基片上鍍有保護層能抗氧化,使您的Hi-end揚聲器的音質保持恆久不變。
表面平整,無毛刺:陽極電鍍鋁音圈骨架用先進工藝切割,保證表平整不變形無毛刺。

漆包線

一般音圈使用的漆包線為自融性漆包線,自融性漆包線為雙層漆膜,以聚胺酯或聚酯或其它種類之絕緣漆膜,外覆熱塑性或熱固性樹脂之融著漆膜,烤在導體表面。各種不同的絕緣漆膜及融著漆膜互相搭配,可組合成不同類型的自融漆包線。
導體部分一般有無氧銅、銅包鋁、純鋁:
1、銅線導體的直焊性及耐蝕性較佳,缺點是密度大、繞成音圈後質量相對較大。
2、銅包鋁線的導體是以鋁為主體、外包覆銅之複合材料,同時具有鋁的質輕和銅的直焊性及耐蝕性。
3、純鋁線導體的重量大約只有銅線之30%,有效減輕線圈的重量。而導電率是銅之61%以上,在同樣的導體電阻下,其重量大概是銅的一半。因而可提高喇叭的工作效率,高頻也能得到一定的擴展。
絕緣漆膜
漆包線名稱
絕緣漆膜
耐熱等級
UL認可
直焊性
特點
1LOCK
UE
B(130℃)
MW75C
Y
焊錫溫度:360~380℃
泛用於聚胺酯漆包銅線
1 SFBSVW
SFB
F(155℃)
MW26C
Y
焊錫溫度:380~400℃
F級可焊漆包銅線
1 PESVW
PE
F(155℃)
MW5C
N
一般用途的聚酯漆包銅線
優良的耐溶劑性
1 SFFSVW
SFF
F(155℃)
MW79C
Y
焊錫溫度:390~410℃
F級可焊聚胺酯漆包銅線
1 EISVW
EI
200℃
MW74C
N
UL 認可TI(200℃)
被廣泛使用在耐熱的電子儀器設備上
1 EIAISVW
EIAI
200℃
MW35C MW73C
N
雙層絕緣漆膜,在EI外層加上AI
良好的耐冷媒性及耐磨耗性
1AISVW
AI
(220℃)
MW81C
N
耐熱等級提高到220℃
耐磨耗性、耐熱性和耐冷媒性均高於EIW
1APISV2W
AIPI
(220~240℃)
-
N
耐熱等級220~240℃
耐磨耗性、耐熱性和耐冷媒性均高於EIW
1 PISV2W
PI
(240℃)
-
N
耐熱等級提高到240℃以上
有機材料中耐熱性最高的線材
導線根據形狀有圓線和扁平線兩種,圓形線用途最為廣泛,扁平線製造困難,價格高。但是銅線占有率高,因而效率高,揚聲器高頻特性得以延展。
扁線音圈作為一種先進技術,最初用在低音揚聲器上,後來高音揚聲器也普遍採用,鋁線和銅線均有。扁線占空係數高,磁空隙利用率高,旨在提高靈敏度。根據測試,在同一磁路中,扁線音圈比圓線音圈可提高靈敏度約1dB。

補強紙

常用補強紙由牛皮紙、萱花紙、Spunlace、Nomex等組成。

錦絲線

錦絲線又叫導線,他的作用是連線音圈與端子,使電流導入音圈,錦絲線的導體材料一般是由銅,純銅,錫銅,鎘銅,銀銅合金等或表面鍍錫而成,鍍銀與鍍錫在性能上也有差異:
a,鍍銀:較不易氧化,焊錫容易,外觀漂亮,但價錢昂貴,是高檔品。
b,鍍錫:較易氧化,焊錫較難,但很便宜。
錦絲線在構造方面一般有三種:
a,包線:有1.2.4.6層,其外徑小,用於小口徑的SPK;
b,絞線:定型較差,易分叉,作業性較差;
c,編織線:定型較好,較硬,不易分叉,作業性好

生產流程

接導線音圈
前製程
套骨架(BOBBIN)作業=>卷繞線作業=>整線作業=>貼補強紙作業=>塗膠作業=>中間檢查作業=>熱處理(烘烤)作業
後製程
剝離作業1=>剝離作業2=>錦絲線定位作業=>錦絲線焊接作業=>塗藍膠作業=>退模作業=>沖孔作業=>放大檢查=>DCR及極性檢測作業

計算公式

1.音圈圈數=(直流電阻(DCR)*1000000)/(pi() * 音圈內徑)/線材電阻/千米(OKM)
2.音圈卷幅=(圈數/音圈層數)*漆包線外徑*卷幅乘積(根據不同的繞線方式有不同的乘積)
3.音圈最大外徑=線徑的最大外徑*2*音圈層數+2*BOBBIN厚度+音圈內徑+係數

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