專利名稱：音圈骨架及使用該音圈骨架的揚聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種音圈骨架及使用該音圈骨架的揚聲器。
背景技術(shù)：
揚聲器是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的電子元件，應(yīng)用廣泛，如電話、移動通訊終端、計 算機、電視機、盒式磁帶、聲音設(shè)備和汽車等?，F(xiàn)有技術(shù)中的揚聲器大部分采用電動式揚聲器。電動式揚聲器通常包括一音圈、 一音圈骨架(Bobbin)、一磁場系統(tǒng)及一振動膜。所述音圈纏繞在音圈骨架一端的外圍。所 述音圈骨架與振動膜相連接。通過固定在音圈骨架上的音圈在磁場系統(tǒng)產(chǎn)生的磁場下的運 動，推動振動膜振動并發(fā)出聲波。揚聲器的音量是評價揚聲器優(yōu)劣的一個重要指標(biāo)。揚聲器的音量與輸入功率及電 聲轉(zhuǎn)換效率相關(guān)。當(dāng)輸入功率越大，電聲轉(zhuǎn)換效率越高，揚聲器發(fā)出的音量越大。然而，當(dāng) 輸入功率增大時，揚聲器中的元件如音圈骨架及與音圈骨架相連的振動膜易發(fā)生變形甚至 破裂，從而使發(fā)出的聲音產(chǎn)生失真。因此，揚聲器中各元件的強度是決定其額定功率的決定 因素。額定功率即不使揚聲器產(chǎn)生失真的輸入功率。另外，揚聲器的電聲轉(zhuǎn)換效率與揚聲 器中的元件的重量尤其是單位面積振動膜的重量以及推動振動膜振動的音圈骨架的重量 有關(guān)。單位面積振動膜的重量以及推動振動膜振動的音圈骨架的重量越輕，則使振動膜產(chǎn) 生振動所消耗的能量越小，揚聲器的電聲轉(zhuǎn)換效率越高，進而相同輸入功率產(chǎn)生的音量越 大。因此，推動振動膜振動發(fā)聲的音圈骨架的強度和重量是影響揚聲器的音量的一重要因 素。音圈骨架的重量與其厚度及密度相關(guān)。因此，音圈骨架的強度愈大，厚度及密度愈小， 則揚聲器的音量越大。一般來說，音圈骨架的比強度(強度和密度之比)愈大，厚度愈小， 則揚聲器的音量越大。現(xiàn)有的音圈骨架的材料通常采用紙、布、聚合物或者復(fù)合材料等。然而，現(xiàn)有的音 圈骨架受材料的比強度的限制，其輸入功率無法進一步提高。一般的微型揚聲器的輸入功 率僅為0. 3W 0. 5W。另一方面，現(xiàn)有的音圈骨架欲達到一定的比強度，在材料密度一定的 情況下，必然要求其具有較大的強度，從而使其具有較大的厚度，進而導(dǎo)致音圈骨架的重量 較大，使揚聲器的電聲轉(zhuǎn)換效率無法進一步提高。因此，為提高輸入功率及轉(zhuǎn)換效率，進而 提高揚聲器的音量，則需要進一步提高音圈骨架的比強度及降低音圈骨架的重量。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，確有必要提供一種音圈骨架及應(yīng)用該音圈骨架的揚聲器，該音圈骨架 具有較大的比強度且重量較輕?！N音圈骨架，其中，所述音圈骨架包括一紙基體以及分散于該紙基體中的多個 碳納米管。一種音圈骨架，其中，所述音圈骨架為一碳納米管紙圍成的一中空管狀結(jié)構(gòu)。一種揚聲器，其包括一音圈；一音圈骨架，所述音圈設(shè)置于該音圈骨架上；一振動膜；一定心支片，該定心支片設(shè)置于所述音圈與所述振動膜的結(jié)合部位；以及一磁場系 統(tǒng)，該磁場系統(tǒng)具有一磁場間隙，所述音圈骨架收容于所述磁場間隙中；其中，所述音圈骨 架包括一紙基體以及分散于該紙基體中的多個碳納米管。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的音圈骨架及使用該音圈骨架的揚聲器具有以下 優(yōu)點第一，由于碳納米管具有優(yōu)異的強度，故將碳納米管均勻分散于音圈骨架的基體中， 可提高了基體的比強度或在保持強度不變的條件下可以減小音圈骨架的厚度，從而減小音 圈骨架的重量。第二，由于碳納米管具有較小的密度，將碳納米管均勻分散于音圈骨架的基 體中，在維持甚至提高音圈骨架的強度的同時減小音圈骨架的重量，從而減小揚聲器的重 量，尤其在微型揚聲器中，該效果更加明顯。


圖1為本發(fā)明實施例提供的音圈骨架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的音圈骨架沿線II-II的剖面示意圖。圖3為本發(fā)明實施例提供的音圈骨架的制備方法流程圖。圖4為圖3中的抄紙步驟中采用的抄紙裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為應(yīng)用本發(fā)明實施例的音圈骨架的揚聲器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為圖5的揚聲器的剖視圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例提供的音圈骨架及使用該音圈骨架的揚聲器作 進一步的詳細(xì)說明。請參閱圖1及圖2，本發(fā)明實施例提供一種音圈骨架100。所述音圈骨架100為中 空管狀結(jié)構(gòu)。所述音圈骨架100的直徑與長度不限，可以根據(jù)實際需要制備。所述音圈骨 架100管壁的厚度可大于等于1微米且小于等于2毫米。所述音圈骨架100采用碳納米管 紙制作，該碳納米管紙包括一紙基體106以及分散于該紙基體106中的多個碳納米管108。所述紙基體106包括各種纖維材料以及添加材料。所述纖維材料可包括木纖維、 碳纖維、玻璃纖維、尼龍纖維、聚丙烯纖維、棉纖維以及竹纖維中的一種或多種。所述添加材 料可包括半纖維素、木素、樹脂、色素、果膠和灰分等物質(zhì)中的一種或多種。應(yīng)當(dāng)指出的是， 其他任何雖未記載于本申請的造紙用的纖維材料以及添加材料，采用本發(fā)明構(gòu)思用于音圈 骨架100的，皆應(yīng)在本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。所述碳納米管108均勻分散于紙基體106中。進一步，所述碳納米管108表面可 帶有功能團。該功能團包括羧基(-C00H)、羥基(-0H)、醛基(-CH0)以及氨基(-NH2)等中的 一種或多種。該功能團可以形成于碳納米管108管壁上?？梢岳斫猓摴δ軋F為親水性功 能團，使碳納米管108在泡料過程中可以更好地分散于紙漿中。所述碳納米管108可為單 壁碳納米管、雙壁碳納米管及多壁碳納米管中的一種或其任意組合。其中，所述單壁碳納米 管的直徑為0. 5納米 50納米，雙壁碳納米管的直徑為1. 0納米 50納米，多壁碳納米管 的直徑為1.5納米 50納米。所述碳納米管108的長度不限。優(yōu)選地，所述碳納米管108 的長度大于200微米。可以理解，采用長度大于200微米碳納米管108可以有效發(fā)揮碳納 米管108的增強作用，提高音圈骨架100的強度。本實施例中，所述碳納米管108的長度為200微米 900微米。所述紙基體106在整個音圈骨架100中的質(zhì)量百分比為10% 99.9%，所述碳納 米管108在整個音圈骨架100中的質(zhì)量百分比為0. 90%。優(yōu)選地，所述紙基體106 的質(zhì)量百分比為60% 90%。所述碳納米管108的質(zhì)量百分比為10% 40%。例如所 述紙基體106可以為木纖維與果膠，在整個音圈骨架100中的質(zhì)量百分比可為70 %，所述碳 納米管108在整個音圈骨架100中的質(zhì)量百分比可為30% ；所述紙基體106的材料為碳纖 維與樹脂，所述紙基體106在整個音圈骨架100中的質(zhì)量百分比可為80%，所述碳納米管 108在整個音圈骨架100中的質(zhì)量百分比可為20% ；所述紙基體106的材料為聚丙烯纖維 與果膠，所述紙基體106在整個音圈骨架100中的質(zhì)量百分比可為90%，所述碳納米管108 在整個音圈骨架100中的質(zhì)量百分比可為10 %。本實施例中，所述紙基體106為木纖維，所 述紙基體106在整個音圈骨架100中的質(zhì)量百分比為85%，所述碳納米管108在整個音圈 骨架100中的質(zhì)量百分比可為15%。所述音圈骨架100可以通過熱壓的方式直接形成或先制備一碳納米管紙，再將該 碳納米管紙卷成一中空管狀結(jié)構(gòu)。請參見圖3，本發(fā)明進一步提供一種所述音圈骨架100的制備方法，其具體包括以 下步驟步驟一打漿。將造紙用的纖維材料放入盛有水的打漿機內(nèi)，進行打漿細(xì)化得到紙漿。所述打漿 細(xì)化的時間可大于5小時。本實施例中，將20克的木纖維與1500克的水放入打漿機內(nèi)打 漿細(xì)化10小時。可以理解，打漿前還可以采用氫氧化鈉和硫化鈉混合液對纖維材料進行蒸 煮。在蒸煮過程中，因為藥液作用比較和緩，纖維不會受強烈侵蝕，故強韌有力，所制成的紙 的耐折、耐破和撕裂強度極好。進一步，本實施例中還可以將打漿細(xì)化后的紙漿放入一密閉容器內(nèi)施加一高壓， 然后瞬間打開密閉容器使其降至常壓，壓力急劇變化可以促使紙漿內(nèi)的纖維裂解細(xì)化。步驟二 泡料。將打漿細(xì)化后的紙漿放入一泡料池中，加入碳納米管以及添加材料后，浸泡一段 時間。所述碳納米管可以通過電弧放電法、激光蒸發(fā)法或者化學(xué)氣相沉積法等方法制 備。本實施例中，通過化學(xué)氣相沉積法生長碳納米管陣列，然后將該碳納米管陣列中的碳納 米管刮落。由于碳納米管陣列中的碳納米管定向排列而沒有相互纏繞，所以有利于碳納米 管在溶液中分散。本實施例中，將3. 53克的碳納米管粉末加入到打漿細(xì)化后的紙漿中浸泡 1天 3天。另外，在將碳納米管加入到漿料中之前，可進一步包括一對上述碳納米管提純的 步驟。所述提純碳納米管的方法包括以下步驟在空氣流中加熱碳納米管以除去無定型碳； 用濃酸浸泡該碳納米管以除去金屬催化劑以及反復(fù)洗滌過濾得到提純的碳納米管。本實施例中，將碳納米管放在350°C的爐中，在空氣流中加熱2小時以除去碳納米 管中殘留的無定型碳；將碳納米管浸泡在36%的濃鹽酸中約1天，除去碳納米管中殘留的 金屬催化劑；將鹽酸浸泡后的碳納米管進行離心分離；將分離所得的碳納米管沉淀物用去 離子水反復(fù)洗滌；再將洗滌后的碳納米管沉淀物經(jīng)由0. 2mm孔徑的聚四氟乙烯膜過濾，得到提純的碳納米管。提純的目的主要是除去碳納米管中殘留的無定型碳和金屬催化劑等雜質(zhì)。通過提 純，可以得到純凈的碳納米管。進一步，將碳納米管提純之后，還包括一對碳納米管功能化處理的步驟。所述對碳 納米管功能化處理的方法包括以下步驟將提純的碳納米管在強酸中回流以及清洗過濾得 到帶有功能團的碳納米管。所述強酸包括濃硫酸、濃硝酸或濃鹽酸中的一種或幾種。功能化處理的目的是使 碳納米管表面引入功能團。按上述功能化方法處理后的碳納米管，在管壁上引入親水性的 功能團。所述功能團包括羧基(-C00H)、羥基(-0H)、醛基(-CH0)以及氨基(-NH2)等中的 一種或多種。在碳納米管管壁上引入親水性的功能團后的碳納米管粉末在泡料過程中可更 均勻地分散于紙漿中。本實施例中，將提純后的碳納米管粉體放置于500ml圓底燒瓶中，量取150ml濃硫 酸和濃硝酸混合液(濃硫酸和濃硝酸的體積為3 1)倒入圓底燒瓶內(nèi)，回流反應(yīng)4小時 20小時。該回流反應(yīng)過程使碳納米管表面帶有官能團。然后，將反應(yīng)后的液體倒入水中， 再經(jīng)濾紙過濾后得到一碳納米管濾餅。最后，用去離子水將該碳納米管濾餅洗至PH值為中 性，得到羧基化的碳納米管。步驟三抄紙。將浸泡后的紙漿通過抄紙工序打撈至金屬模具或配置于金屬模具的篩網(wǎng)上，排除 水分，堆積材料，形成碳納米管紙預(yù)制體。然后將該碳納米管紙預(yù)制體自然晾干或烘干，得 到一碳納米管紙。請參見圖4，本實施例中，將浸泡后的紙漿200裝入一計量槽202內(nèi)。通過供給管 204將紙漿200引入一抄紙槽206內(nèi)。通過第一控制閥208可以控制進入抄紙槽206內(nèi)紙 漿200的量，從而控制碳納米管紙預(yù)制體的厚度。向抄紙槽206內(nèi)加入適量的水稀釋紙漿 200，并攪拌均勻。通過稀釋可以使紙漿200分散更均勻，并在之后的步驟中均勻沉積在抄 紙模具214上。打開第二控制閥210，使水通過排列水管212排出抄紙槽206，同時使紙漿 200沉積在抄紙槽206內(nèi)的抄紙模具214上?？梢岳斫?，本實施例中可以將稀釋好的紙漿 200直接裝入一計量槽202內(nèi)，然后通過第一控制閥208控制，使一定量的紙漿200進入抄 紙槽206內(nèi)?？梢岳斫?，本實施例中還可以將紙漿200用水稀釋后裝入一容器(圖未示)中，將 一抄紙網(wǎng)(圖未示)放入該容器中再取出，從而使紙漿200沉積于該抄紙網(wǎng)上以形成碳納 米管紙預(yù)制體。進一步，本實施例可以通過熱壓工序?qū)⑻技{米管紙預(yù)制體加熱加壓，使剩下的水 分蒸發(fā)，得到一碳納米管紙。本實施例中，將碳納米管紙預(yù)制體加熱至100°C 200°C范圍 內(nèi)，并施加一 1000牛頓 6000牛頓的壓力保持10秒 100秒，得到一碳納米管紙。步驟四成型。將該碳納米管紙卷成中空管狀結(jié)構(gòu)。本實施例中，先提供一圓柱體，然后將一碳納 米管紙環(huán)繞設(shè)置于該圓柱體上。所述碳納米管紙可多層環(huán)繞設(shè)置于該圓柱體上，此時，可以 在相鄰兩層碳納米管紙之間涂敷粘結(jié)劑以使相鄰兩層碳納米管紙牢固結(jié)合?？梢岳斫?，本 實施例中，也可以通過選擇抄紙模具214經(jīng)過熱壓成型的工序直接制備音圈骨架100。
步驟五后續(xù)處理。進一步，通過沖裁工序裁剪得到具有預(yù)定尺寸的音圈骨架100。請參見圖5及圖6，本發(fā)明實施例進一步提供一應(yīng)用該音圈骨架100的揚聲器10。 該揚聲器10包括一支架110、一磁路系統(tǒng)120、一音圈130、一定心支片140、一振動膜150及 一音圈骨架100。所述支架110固定于所述磁路系統(tǒng)120。所述音圈130設(shè)置在靠近所述 音圈骨架100 —端的外表面，且收容于所述磁路系統(tǒng)120。所述振動膜150或定心支片140 的一端固定于所述支架110，另一端固定在音圈骨架100上。所述支架110可為一錐體結(jié)構(gòu)，其具有一中心孔111用于套設(shè)所述磁路系統(tǒng)120， 使該支架110與磁路系統(tǒng)120相對固定。所述磁路系統(tǒng)120包括一導(dǎo)磁下板121、一導(dǎo)磁上板122、一磁體123及一導(dǎo)磁芯 柱124，所述磁體123相對的兩端分別由同心設(shè)置的導(dǎo)磁下板121及導(dǎo)磁上板122所夾持。 所述導(dǎo)磁上板122及磁體123均為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)磁上板122及磁體123在所述磁路系 統(tǒng)中圍成一柱形空間。所述導(dǎo)磁芯柱124容置于所述柱形空間，其自所述導(dǎo)磁下板121往 導(dǎo)磁上板122延伸而出且與所述磁體123形成一環(huán)形磁場間隙125用于容置所述音圈130。 所述磁路系統(tǒng)120靠近所述導(dǎo)磁上板122的一端套設(shè)并固定于所述中心孔111。所述設(shè)置在音圈骨架100上的音圈130容置于所述磁場間隙125中，其為揚聲器 10的驅(qū)動單元，該音圈130為較細(xì)的導(dǎo)線在所述音圈骨架100上繞制而形成，優(yōu)選地，所述 導(dǎo)線可為漆包線。當(dāng)所述音圈130接收到音頻電信號時，該音圈130產(chǎn)生隨音頻電信號的 強度變化而變化的磁場，此變化的磁場與磁場空隙121中的由磁路系統(tǒng)120產(chǎn)生的磁場之 間發(fā)生相互作用，迫使該音圈130產(chǎn)生振動。所述音圈骨架100為中空柱形結(jié)構(gòu)，其與所述導(dǎo)磁芯柱124同心設(shè)置且間隔套設(shè) 在所述導(dǎo)磁芯柱124上。所述音圈骨架100可收容于所述磁場間隙125中。該音圈骨架 100的外表面與所述音圈130固接，且其遠(yuǎn)離所述磁路系統(tǒng)120的一端固結(jié)在所述振動膜 150的中心位置，從而當(dāng)所述音圈骨架100隨音圈130振動時，帶動所述振動膜150振動，從 而使所述振動膜150周圍的空氣運動，產(chǎn)生聲波。所述振動膜150為所述揚聲器10的發(fā)聲單元。該振動膜150的形狀不限，與其具 體應(yīng)用有關(guān)，如當(dāng)所述振動膜150應(yīng)用于大型揚聲器10時，該振動膜150可為一空心圓錐 體結(jié)構(gòu)；當(dāng)所述振動膜150應(yīng)用于微型揚聲器10時，該振動膜150可為一圓片狀結(jié)構(gòu)。所 述振動膜150的頂端與所述音圈骨架100通過粘結(jié)的方式固結(jié)，其另一端的外緣與所述支 架110活動連接。本實施例中，該振動膜150為一空心圓錐體結(jié)構(gòu)。所述定心支片140為一波浪形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，其由多個同心圓環(huán)組成。該定心支片140 的內(nèi)緣套設(shè)在所述音圈骨架100上，用于支持所述音圈骨架100，該定心支片140的外緣固 定在所述定心支架Iio靠近所述中心孔111的一端。該定心支片140具有較大的彈性及強 度，從而使所述音圈130在所述磁場空隙125中自由地上下移動而不做橫向移動，避免該音 圈130與磁路系統(tǒng)110碰觸。由于所述定心支片140其設(shè)置于所述磁場空隙125的上方， 還具有防止灰塵進入該磁場空隙125的作用?？梢岳斫猓瑧?yīng)用所述音圈骨架100的揚聲器10并不限于上述結(jié)構(gòu)，所述音圈骨架 100也可應(yīng)用于采用平面振動膜的微型揚聲器中。本發(fā)明實施例提供的音圈骨架及使用該音圈骨架的揚聲器具有以下優(yōu)點第一，由于碳納米管具有優(yōu)異的強度，故將碳納米管均勻分散于音圈骨架的基體中，可提高了基 體的比強度或在保持強度不變的條件下可以減小音圈骨架的厚度，從而減小音圈骨架的重 量。第二，由于碳納米管具有較小的密度，將碳納米管均勻分散于音圈骨架的基體中，在維 持甚至提高音圈骨架的強度的同時減小音圈骨架的重量，從而減小揚聲器的重量，尤其在 微型揚聲器中，該效果更加明顯。第三，由于碳納米管具有良好的耐濕性及耐燃性能，將碳 納米管均勻分散于音圈骨架的基體中，使本發(fā)明提供的音圈骨架也具有良好的耐濕性及耐 燃性。 另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化，這些依據(jù)本發(fā)明精神 所做的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種音圈骨架，其特征在于，所述音圈骨架包括一紙基體以及分散于該紙基體中的多個碳納米管。
2.如權(quán)利要求1所述的音圈骨架，其特征在于，所述紙基體包括纖維材料以及添加材料。
3.如權(quán)利要求2所述的音圈骨架，其特征在于，所述纖維材料包括木纖維、碳纖維、玻 璃纖維、尼龍纖維、聚丙烯纖維、棉纖維以及竹纖維中的一種或多種。
4.如權(quán)利要求2所述的音圈骨架，其特征在于，所述添加材料包括半纖維素、木素、樹 脂、色素、果膠和灰分中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求1所述的音圈骨架，其特征在于，所述紙基體在整個音圈骨架中的質(zhì)量 百分比為10% 99. 9%o
6.如權(quán)利要求5所述的音圈骨架，其特征在于，所述紙基體在整個音圈骨架中的質(zhì)量 百分比為60% 90%。
7.如權(quán)利要求1所述的音圈骨架，其特征在于，所述碳納米管可為單壁碳納米管、雙壁 碳納米管及多壁碳納米管中的一種或其任意組合。
8.如權(quán)利要求1所述的音圈骨架，其特征在于，所述碳納米管的長度大于200微米。
9.如權(quán)利要求1所述的音圈骨架，其特征在于，所述碳納米管在整個音圈骨架中的質(zhì) 量百分比為0. 90%。
10.如權(quán)利要求9所述的音圈骨架，其特征在于，所述碳納米管在整個音圈骨架中的質(zhì) 量百分比為10% 40%。
11.如權(quán)利要求1所述的音圈骨架，其特征在于，所述碳納米管表面帶有功能團，且該 功能團包括羧基、羥基、醛基以及氨基中的一種或多種。
12.如權(quán)利要求1所述的音圈骨架，其特征在于，所述音圈骨架為一中空管狀結(jié)構(gòu)。
13.一種音圈骨架，其特征在于，所述音圈骨架為一碳納米管紙圍成的一中空管狀結(jié)構(gòu)。
14.如權(quán)利要求13所述的音圈骨架，其特征在于，所述碳納米管紙包括一紙基體以及 分散于該紙基體中的多個碳納米管。
15.一種揚聲器，其包括一音圈；一音圈骨架，所述音圈設(shè)置于該音圈骨架上； 一振動膜；一定心支片，該定心支片設(shè)置于所述音圈與所述振動膜的結(jié)合部位；以及 一磁場系統(tǒng)，該磁場系統(tǒng)具有一磁場間隙，所述音圈骨架收容于所述磁場間隙中； 其特征在于，所述音圈骨架包括一紙基體以及分散于該紙基體中的多個碳納米管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種音圈骨架及使用該音圈骨架的揚聲器。所述音圈骨架包括一紙基體以及分散于該紙基體中的多個碳納米管。所述揚聲器包括一音圈；一音圈骨架，所述音圈設(shè)置于該音圈骨架上；一振動膜；一定心支片，該定心支片設(shè)置于所述音圈與所述振動膜的結(jié)合部位；以及一磁場系統(tǒng)，該磁場系統(tǒng)具有一磁場間隙，所述音圈骨架收容于所述磁場間隙中；其中，所述音圈骨架包括一紙基體以及分散于該紙基體中的多個碳納米管。
文檔編號H04R9/06GK101998210SQ20091010931
公開日2011年3月30日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月11日
發(fā)明者劉亮, 王佳平 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司