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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:許財維
研究生(外文):Hsu Trai Wei
論文名稱:微型喇叭之研製
論文名稱(外文):Tthe Design and Fabricarion of a Small Size Loudspeaker
指導教授:金大仁金大仁引用關係
指導教授(外文):Professor Tai-Yan Kam
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:機械工程系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:75
中文關鍵詞:喇叭激震器有限元素分析懸邊振膜漏磁聲壓
外文關鍵詞:loudspeakerexciterfinite elementsuspensiondiaphragmflux leakageSPL
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本文研究並設計一微型喇叭,其中包含一動圈式激震器、懸邊、及振膜。在動圈式的激震器中,主要包含有音圈及磁體二個部分,磁體部分將焦點放在內磁式的磁體,將磁體的結構細分出來,探討磁體中氣隙磁場的變化趨勢及其漏磁狀況。當喇叭在發聲時,此時音圈因為受力而上下來回振動,本文將探討此動態時的受力狀況及其振幅。由於喇叭的尺寸小,為使激震器具有較大的推力及效率,而使喇叭發出較大的音量,本文在理論部分利用有限單元方法研究激震器磁體的磁力分布,探討氣隙磁場與磁體尺寸參數間的關係,以磁力線圖來探討磁體之漏磁狀況;並以迴歸方法,找到一個關於漏磁係數及氣隙磁通密度的方程式。然後將喇叭系統化成單一自由度的模型,探討喇叭之振幅及激震器出力的上下限。最後從聲壓曲線之觀點,來探討喇叭的特性。
This paper is focused on the design and fabrication of a small loudspeakers with moving coil type exciter, suspension, and diaphragm. A moving coil type exciter includes a voice coil and a magnet center-mount assembly. We analyze the magnetic flux distribution and flux leakage inside the exciter by subdividing the magnet assembly construction. When the loudspeaker is working, the diaphram is vibrating by the output force of exciter. We analyze the output force and the amplitude at this time. Because of the output volume of sound from the loudspeaker is directly proportional to the output force from the exciter, and the output force of the exciter depends on the flux density in the air gap of the magnet assembly of the exciter. In this thesis we analyze the flux distribution in the air gap of the magnet assembly of the exciter using a 2-D finite element model. Then we analyze the amplitude of the loudspeaker, and the output force limit of the exciter using a one degree of freedom vibration system. Several loudspeakers composed of a exciter, a diaphragm, and suspension are made. The loudspeaker performance are conducted by measuring their SPL curves for comparison.
中文摘要…………………………………………………………………i
英文摘要 ………………………………………………………………ii
目錄……………………………………………………………………iii
表目錄……………………………………………………………………v
圖目錄 …………………………………………………………………vi
第一章 緒論 ………………………………………………………1
1-1 前言 ………………………………………………………1
1-2 文獻回顧 …………………………………………………1
1-3 研究方向 …………………………………………………2
第二章 基本理論 ………………………………………………………4
2-1 磁場理論 …………………………………………………4
2-2 迴歸原理 …………………………………………………6
第三章 激震器分析 ……………………………………………………8
3-1 磁場分析……………………………………………………8
3-1-1 材料常數 ……………………………………………8
3-1-2 相關假設 ……………………………………………8
3-1-3 二維有限單元分析 …………………………………9
3-2 力及位移分析 ……………………………………………12
3-3 聲壓參數分析 ……………………………………………13
第四章 喇叭之設計……………………………………………………16
4-1 振膜 ………………………………………………………16
4-2 激震器 ……………………………………………………17
4-3 懸邊 ………………………………………………………19
第五章 喇叭之製作與測試 ………………………………………… 21
5-1 零件製作 …………………………………………………21
5-2 喇叭組裝 …………………………………………………22
5-3 實驗設備………………………………………………… 23
5-4 實驗程序………………………………………………… 23
5-4 結果討論………………………………………………… 24
第六章 結論與未來研究方向…………………………………………26
6-1 結論 ………………………………………………………26
6-2 未來研究方向 ……………………………………………28
參考文獻 ………………………………………………………………29
表目錄
表一 材料常數…………………………………………………………31
表二 振動系統參數……………………………………………………31
表三 喇叭參數對聲壓之影響…………………………………………32
表四 輸入迴歸方程式之修正係數pq ………………………………33
表五 迴歸方程式之輸出係數…………………………………………34
表六 發泡振膜平板之材質比例………………………………………35
圖目錄
圖一 動圈式激震器……………………………………………………36
圖二 激震器工作原理…………………………………………………37
圖三 理想磁路…………………………………………………………38
圖四 內磁式與外磁式磁體……………………………………………39
圖五 內磁式磁體之尺寸參數…………………………………………39
圖六 磁場分析流程圖…………………………………………………40
圖七 有限元素分割示意圖……………………………………………41
圖八 有限元素收斂情況………………………………………………42
圖九 尺寸參數D之氣隙磁場變化趨勢………………………………43
圖十 尺寸參數D之磁場分布圖………………………………………44
圖十一 尺寸參數g之氣隙磁場變化趨勢……………………………45
圖十二 尺寸參數g之磁場分布圖……………………………………46
圖十三 尺寸參數t之氣隙磁場變化趨勢……………………………47
圖十四 尺寸參數t之磁場分布圖……………………………………48
圖十五 尺寸參數h0之氣隙磁場變化趨勢……………………………49
圖十六 尺寸參數h0之磁場分布圖……………………………………50
圖十七 尺寸參數h1之氣隙磁場變化趨勢……………………………51
圖十八 尺寸參數h1之磁場分布圖……………………………………52
圖十九 喇叭之單自由度振動系統……………………………………53
圖二十 喇叭振動系統之位移量………………………………………54
圖二十一 激震器輸出力量之上下限…………………………………54
圖二十二 平板喇叭系統模型…………………………………………55
圖二十三 板密度參數之聲壓圖………………………………………56
圖二十四 板厚度參數之聲壓圖………………………………………56
圖二十五 板剛性參數之聲壓圖………………………………………57
圖二十六 板蒲松比之聲壓圖…………………………………………57
圖二十七 板面積長寬比之聲壓圖……………………………………58
圖二十八 激震器力量之聲壓圖………………………………………58
圖二十九 懸邊阻尼之聲壓圖…………………………………………59
圖三十 懸邊勁度之聲壓圖……………………………………………59
圖三十一 不同h0參數下的氣隙磁場分布……………………………60
圖三十二 音圈線圈纏繞方式…………………………………………61
圖三十三 激震器音圈及磁體搭配圖…………………………………62
圖三十四 修正係懸係數pq之分布圖 ………………………………63
圖三十五 懸邊斷面及材質……………………………………………64
圖三十六 微型平板喇叭零件拆解圖…………………………………65
圖三十七 弧形懸邊模具………………………………………………66
圖三十八 頻率響應實驗設備…………………………………………67
圖三十九 珍珠板喇叭聲壓圖…………………………………………68
圖四十 發泡板喇叭聲壓圖……………………………………………68
圖四十一 平面形懸邊A之喇叭聲壓圖………………………………69
圖四十二 平面形懸邊B之喇叭聲壓圖………………………………69
圖四十三 弧形懸邊B之喇叭聲壓圖…………………………………70
圖四十四 弧形懸邊C之喇叭聲壓圖…………………………………70
圖四十五 喇叭設計圖…………………………………………………71
圖四十六 喇叭聲壓圖…………………………………………………72
圖四十七 密封性影響比較圖…………………………………………73
圖四十八 障板示意圖…………………………………………………74
圖四十九 障板影響比較圖……………………………………………75
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