扬声器磁路的计算机仿真计算

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1、工艺·技术·应用扬声器磁路的计算机仿真计算黄平（电子科技大学微电子与固体电子学院，四川成都610054）摘要：用Ansys有限元软件对扬声器磁路进行计算机仿真计算。内磁式和外磁式两种扬声器磁路计算表明，要达到相同的气隙磁场，内磁式磁路可以减小永磁体的用量和漏磁场。因此，该仿真计算为扬声器磁路的计算和设计提供了理论依据，并且为扬声器磁路的进一步优化设计提供了一种计算方法。关键词：扬声器磁路；气隙磁场；有限元法中图分类号：TM144文献标识码：B文章编号：1001-3830(2008)02-0055-03TheComputerSimulationfortheSpeakerMag

2、neticCircuitHUANGPingSchoolofMicro-electronicsandSolid-electronics,UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina,Chengdu610054,ChinaAbstract:Ansysfiniteelementsoftwarewasusedforthecalculationofspeakermagneticcircuit.Thecalculationforbothinner-andouter-magnettypecircuitindicatedthatfort

3、hesamegapmagnetic-field,lessvolumeofmagnetisneededandleakfieldisreducedfortheinner-magnetcircuit.Sothesimulationcanprovidenotonlythetheoreticalbasisforthepeakermagnetic-circuit’scalculationanddesign,butalsoacalculationmethodforfurtheroptimumdesignofspeakermagneticcircuit.Keywords:speakerma

4、gnetcircuit;gapfield;finiteelementmethod1引言2扬声器磁路的有限元分析过程扬声器磁路是实际应用较为广泛的一种永磁2.1分析对象磁路，常用的扬声器磁路根据永磁体位置不同而分扬声器磁路分为如图1所示的内磁式和外磁为内磁式和外磁式两种形式。在扬声器磁路的设计式两种形式。中，常常需要计算气隙磁场的大小，以前有关磁路(a)设计的书籍中大多采用磁路的近似计算方法，计算出磁路的漏磁系数，然后经过多次修正，求出气隙磁场。在本文中，我用Ansys有限元软件对扬声器磁路进行了计算机仿真计算。Ansys是基于有限元算法的大型计算软件，其中的电磁场分析模块功

5、能十分强大。因此，通过用Ansys有限元计算软件对扬声器磁路的仿真计算，为扬声器磁路的设计提供(b)了理论依据，并且为扬声器磁路的进一步优化设计提供了一种计算方法。收稿日期：2007-05-08修回日期：2007-10-29基金项目：电子科技大学青年基金资助项目（10810301030JX05017）作者通信：E-mail:h_ping1@vip.sohu.com图1(a)内磁式和(b)外磁式扬声器磁路截面图磁性材料及器件2008年4月55(a)内磁式(b)外磁式图2扬声器磁路有限元模型在内磁式磁路中只有中心柱上有一块永磁体，该扬声器磁路气隙宽度为5mm，导磁回路宽磁路的其

6、余部分为软磁。而外磁式磁路中是磁路两度为15mm，永磁体截面为40mm×25mm，永磁材侧有两块永磁体，磁路的其余部分仍由软磁构成。料的磁导率为1.2，矫顽力µ0Hc=650mT，软磁材料以上图形为两种磁路的截面图，在扬声器磁路设计的磁导率为3000，而空气气隙中的磁导率为1。在中，我们需要知道的是要达到一定的气隙磁场，磁有限元模型的外边界上加上平行边界条件，其他的路各部分的几何尺寸和磁性材料的性能指标。边界为默认的垂直边界条件。并在当前载荷下进行2.2实体建模求解，可以得到内磁式扬声器磁路和外磁式扬声器由于扬声器磁路是轴对称的，因此可以将三维磁路截面的磁通量分布、磁感应强

7、度分布和磁场强问题简化为二维问题，只计算磁路截面的磁场分度分布。布。我们用PLANE53单元，并且输入各部分材料3仿真结果及分析的材料属性，将图1所示的实体模型划分为图2所示的有限元模型。内磁式和外磁式扬声器磁路截面磁通量、磁感2.3加载并求解应强度和磁场强度分布分别如图3、4、5所示。(a)内磁式(b)外磁式图3扬声器磁路截面磁通量分布(a)内磁式(b)外磁式图4扬声器磁路磁感应强度分布56JMagnMaterDevicesVol39No2(a)内磁式(b)外磁式图5扬声器磁路磁场强度分布从上面的计算可以看出，内