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研究生:黃朝宗
研究生(外文):Huang Chao Tsung
論文名稱:微型揚聲器磁迴路分析與失真特性探討驗證
論文名稱(外文):Magnetic Circuit Analysis and Distortion Experiment Verification of a Micro Speaker
指導教授:楊慶煜楊慶煜引用關係
指導教授(外文):Ching-yu Yang
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄應用科技大學
系所名稱:模具工程系碩士班
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:2007
畢業學年度:95
語文別:中文
論文頁數:50
中文關鍵詞:音圈磁間隙卷幅高度磁通密度磁束分佈失真
外文關鍵詞:voice coilvoice coil layersmagnetic gapwinding widthmagnetic flux densityflux distributiondistortion
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本文主要探討微型揚聲器不同音圈在磁間隙中的位置與音圈層數、卷幅高度等重要參數,再運用有限元素分析軟體加以模擬分析,並藉此求出其磁通密度與磁束分布,再以微型揚聲器之振動系統搭配磁學理論,進一步分析磁通分佈不均勻對微型揚聲器失真特性之影響程度,以及揚聲器機構及材料對磁通密度的影響,配合這些分析結果,再將微型揚聲器依照不同規格製作出成品,並實測出其特性性能,並與理論設計值做一比較驗證,對於日後研發新的揚聲器可提供參考的數據,並有助於改進現有微型揚聲器的性能




關鍵字:音圈、磁間隙、卷幅高度、磁通密度、磁束分佈、失真
Magnetic Circuit Analysis and Distortion Experiment Verification of a Micro Speaker



Student: Chao Tsung Husng Advisor: Ching-yu Yang


Department of Mold and Die Engineering
National Kaohsiung University of Applied Sciences


ABSTRACT

The study investigates the important parameters for the performance of a micro speaker. The parameter includes the position of the magnetic gap, the voice coil layer and the winding width in the different types of micro-speaker.
The finite element method commercial code FEMM is used to simulate and analyze the features of the micro-speaker in that the magnetic flux density and flux distribution is possible to predict. The distortion of the micro-speaker caused by the non-uniform flux distribution is analyzed based on the theories of vibration and magnetism. Moreover, it also unveils that the effects of mechanical structure and materials on the magnetic flux of a speaker.
According to the analysis results, the micro-speaker can be manufactured. As well, a comparison of the characteristic between the theoretical design value and the experimental value is made. The result shows that it can provide valuable data to improve the performance of the micro-speaker system and it contributes to develop a new speaker in the future.



Keyword:voice voice coil 、voice coil layers、 magnetic gap 、 winding width magnetic flux density 、 flux distribution、distortion
目 錄
摘要(中)I
摘要(英 II
致謝 IV
目錄 V
表目錄 VI
圖目錄 VIII
第一章 緒論 1
1.1 前言1
1.2 文獻回顧1
1.3 研究動機2
1.4 內容簡介2
第二章 研究內容4
2.1基本磁學理論4
2.2磁化曲線 8
2.3永磁材料退磁曲線與用途9
2.4失真理論10
2.4.1失真產生原理11
2.4.2諧波失真13
2.4.3檢測正弦失真曲線法14
第三章 磁氣迴路模擬與分析 15
3.1磁氣迴路結構15
3.2磁場分析15
3.2.1模擬類型與繪圖單元15
3.2.2分析流程示意18
3.2.3規格Ⅰ分析結果20
3.2.4規格Ⅱ分析結果22
3.2.5規格Ⅲ分析結果24
3.2.6規格Ⅳ分析結果26
3.2.7所有規格綜合比較28
第四章 微型揚聲器實作與檢測結果30
4.1實作流程30
4.2微型揚聲器零件之實作與單體組裝 31
4.2.1材料明細與實體示意31
4.3揚聲器之組裝說明32
4.4組裝製程的穩定性驗證32
4.4.1盆架磁間隙驗證33
4.4.2音膜音圈裝配同心度34
4.4.3盆架半成品表磁與磁間隙磁通量35
4.5檢測設備與標準37
4.6耳機單體的特性及其穩定性驗證38
4.6.1規格Ⅰ穩定性測試結果38
4.6.2規格Ⅱ穩定性測試結果39
4.6.3規格Ⅲ穩定性測試結果40
4.6.4規格Ⅳ穩定性測試結果41
4.7單體檢測之失真結果42
4.7.1不同音圈位置對失真結果42
4.7.2不同音圈捲幅對失真結果44
4.7.3各規格綜合比較46
4.7.4各規格彙整比較規格47
第五章結論48
5.1結論48
5.2未來發展方向48
參考文獻 50


表 目 錄

表2-1各種材料相對導磁率7
表3-1音圈參數共用規格表17
表3-2音圈參數規格表17
表3-2音圈參數規格表(續)18
表4-1材料明細一覽表29
表4-2磁間隙量測數據32
表4-3同心度量測數據33
表4-4磁通量測數據34


圖 目 錄

圖2-1磁力線方向圖5
圖2-2磁性材料的磁滯曲線8
圖2-3磁化曲線8
圖2-4永磁材料的退磁曲線9
圖2-5 矯頑磁力曲線9
圖2-6 各種磁石退磁特性曲線10
圖2-7 失真產生原理11
圖2-8 氣隙部份的磁通分佈 12
圖2-9非線性特性引起的失真 12
圖2-10諧波失真檢測示意14
圖3-1內磁式磁路結構15
圖3-2磁路模擬流程16
圖3-3音圈尺寸參數示意17
圖3-4選擇分析問題示意18
圖3-5選擇軸對稱與單位示意18
圖3-6材料庫清單示意19
圖3-7分析模擬結構示意19
圖3-8網格切割示意20
圖3-9規格Ⅰ左線圈磁通分布20
圖3-10規格Ⅰ右線圈磁通分布21
圖3-11左右線圈磁通比對21
圖3-12磁力線比對22
圖3-13規格Ⅱ左線圈磁通22
圖3-14規格Ⅱ右線圈磁通22
圖3-15左右線圈磁通比對23
圖3-16磁力線比對24
圖3-17規格Ⅲ左線圈磁通24
圖3-18規格Ⅲ右線圈磁通25
圖3-19左右線圈磁通比對25
圖3-20磁力線分布26
圖3-21規格Ⅳ左線圈磁通26
圖3-22規格Ⅳ右線圈磁通27

圖3-23左右線圈磁通比對27
圖3-24磁力線分布28
圖3-25規格Ⅰ、Ⅱ 綜合比較28
圖3-26規格Ⅲ、Ⅳ 綜合比較29
圖4-1實作流程圖28
圖4-2實體爆炸圖29
圖4-3各式來料實體相片30
圖4-4三次元畫像量測機31
圖4-5量測手法與測試圖31
圖4-6磁間隙量測示意32
圖4-7音膜音圈同心量測示意32
圖4-8量測手法與測試圖
33圖4-9高斯計檢測示意34
圖4-10磁通機檢測示意35
圖4-11電聲分析儀設備與治具示意圖36
圖4-12規格Ⅰ阻抗曲線36
圖4-13規格Ⅰ頻響曲線37
圖4-14規格Ⅱ阻抗曲線37
圖4-15規格Ⅱ頻響曲線37
圖4-16規格Ⅲ阻抗曲線38
圖4-17規格Ⅲ頻響曲線39
圖4-18規格Ⅳ阻抗曲線39
圖4-19規格Ⅳ頻響曲線40
圖4-20規格Ⅰ失真線型40
圖4-21規格Ⅰ失真檢測曲線彙整41
圖4-22規格Ⅱ失真線型41
圖4-23規格Ⅱ失真檢測曲線彙整42
圖4-24規格Ⅲ失真線型42
圖4-25規格Ⅲ失真檢測曲線彙整43
圖4-26規格Ⅳ失真線型43
圖4-27規格Ⅳ失真檢測曲線彙整44
圖4-28規格ⅠⅡ綜合比較44
圖4-29規格ⅢⅣ綜合比較44
圖4-30全部規格彙整比較45
參考文獻
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[10] 王以真 編著,2006,實用揚聲器技術手冊,國防工業出版社
[11] 王以真 編著,2006,實用揚聲器工藝手冊,國防工業出版社
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