关于扬声器磁铁退磁问题的若干探讨

文献引用格式：张洪进.关于扬声器磁铁退磁问题的若干探讨[J].电声技术，2018,42(1):33-39.ZHANGHongjin.SeveralDiscussionsonDemagnetizationofLoudspeakerMagnet[J].Audioengineering,2018,42(1):3-39.中图分类号：TN643文献标志码：ADOI：10.16311/j.audioe.2018.01：006关于扬声器磁铁退磁问题的若干探讨张洪进(普瑞姆扬声器系统（深圳）有限公司，广东深圳5103)摘要:本文探讨了扬声器常用磁铁退磁的问题，介绍了钕铁硼磁铁高温退磁及铁氧体磁铁低温退磁的计算方法，分析了磁铁性能标准与实际产品性能差异的原因，提出了一些优化扬声器磁路系统设计的建议。关键词：扬声器;钕铁硼磁铁;铁氧体磁铁;退磁SeveralDiscussionsonDemagnetizationofLoudspeakerMagnetZHANGHongjin(PremiumSoundSolutions(Shenzhen)Co.,Ltd.,Shenzhen518034,China)Abstract：Thispaperdiscussesthedemagnetizationoncommonmagnetofloudspeaker,introducesthecalculationmethodofNdFeBmagnetdemagnetizationathightemperatureandFerritemagnetdemagnetizationatlowtemperature,analyzesthecausesofmagneticper­formancedifferencesbetweenthespecificationandtheactualmagnetproducts,andputsforwardsomesuggestionsforoptimizingloud­speakermagnetsystemdesign.Keywords：Loudspeaker；NdFeBMagnet；Ferritemagnet；Demagnetization1引言在扬声器设生产中，常常会遇到一声器磁铁的问题，退磁的种：一是路设合了，二是所用的磁铁性合了。扬声器常用的磁铁^铁铁与铁铁，的温度特性决定了钦铁铁会出现的铁铁会出现的。，有必种磁铁分别在会发生，以便在设期：风评估，避免出现设计失误延长开发期。时，磁铁成品的性会一定的，特别是带有电的磁铁如钦铁硼磁铁等，而铁铁电，但也会由于工不平整而出现，这种会造成供需方一致的结果。，有必铁性能及产品性的当的，从而为磁铁供方提供更的基础，也为工程师在模拟设路时提供有价值的。电声技iH投稿网址：钦铁硼磁铁高温退磁的探讨在扬声器钦铁路的设发中，有些工程是根铁供提供的磁铁耐温规及扬声器工作的温度铁铁的耐温等级，如表1。表1钕铁硼磁铁耐温等级GradeNMHSHUHEHAHTemp./°C80100120150180200230这是没有科学依据的，首先，这样选择磁铁耐温等会出现磁铁的现象，符合用要求，但是极容易造成资源的成本的上升;其次，在一设计的情况下，这样选铁等至也会出现的现象，造成设合用要求的后果。，铁铁作进一步的，为扬声器钦铁路设计提供更合理的理论。2.1钕铁硼磁铁高温退磁温度的计算们知道钦铁硼的Br与Hcj都是负的温度系33退磁温度的估算等。f-f+(2-Ps)xBr-uQ(ur+Pc)xHCJmru0(ur+Pc)xHcx/3-(2-Ds)xBrxa()(2-D)xBrx[l+ax(fm-f)]cU〇(Ur+Pc)x[l+f3x(Tm-Tr)](4)用公式出钦铁硼磁路系统的最高使用温度及出达到一度时所的Hcj值。的是，由于Br与Hcj的温度都有一定的变化范围呈现出非线性，而磁铁J-H曲线的方形度Ds随温度的呈现出下降趋势，果会大的影响。如图3所示为实测N42H的Hcj在度下就存在比较明显的非线性，而图4所示为N42H在度下Ds值的变化，故估的公式也只能作为一个设。在必要时件允许的情况下，在所度下的曲线则更为准确可靠。图3N42HBr与Hcj买则的温度特性式中最为关键的影响因素就是磁路的率Pc，在《扬声器磁路率的及其影响因素分析》[]一文中已有详细介绍Pc的方法及影响因素。但是不少工程师电声技iH投稿网址：所示，已有相关工程师根据钦铁硼磁铁Br与Hcj的温度及得的磁铁性：出在工作负载线Pc上磁铁度Tm的公式以及达到温度Tm时所需矫顽力Hcj的公式[]，如式（1)与式(2)。T-fu(ur+Pc)XHq~(2~D)xBrm=r+u(ur+Pc)xHcxl(3\-(2-D)xBrxlal(lH-(2-D)xBrx[1-1a\x(Tm-Tr)]cu〇(u+Pc)x[1-l\Mx(Tm-Tr)](式中，u〇为真空磁导率，u为磁体回复磁导率，Pc为率，Hc为矫顽力，Br为剩磁，a为剩磁平均温度，，为矫顽力平均温度，=Hk/Hq，为J-H曲线的方形度，H]^-J-H曲线上/=0.9Br时所对应的H值。笔者将式一下，去掉式中温度系数的绝号，得到（3)、(4)两式，则可适用于不用磁性材料度的，比如用于铁：低温34数，故其Br与Hcj随温度的升高都是下降的，当达到一定的会出现不可逆的，图1是N42HBr与Hcj理论的温度特性。n扬声器与传声器哪麵_______________/j|^udioEngineeringE/v^'LrHE/vylfuH0〇0〇0□»»ooo.r画誦60JA80如l.lo.dEm仍铁单体的率陌生，甚至会错误地把磁铁单体的率作为磁路的率来选铁的等级。，有必一铁单率的义，以路的：磁率有更好的另^2.2钕铁铁单体计算及意义们知道钦铁硼磁铁单体的磁导率只与形状与几何尺寸有关，比如图5为常用的沿轴向圆形片状的钦铁硼磁铁，其Pc值可由式(5)得到。凡=槡(香）x(香+L)⑶(了）式中，^为直径A为长度，可见，沿轴向：圆形片状的单铁八值只与直径度有关。设长径比^=L/D，则由式（5)可以得到凡与长径比^的关系式(6)，见图6。Pc=4ux槡槡+0.25(6)由式(6)可以得到单体磁铁Pc值与长径比u的关系图2.2.2，，铁厂是径比u=0.7，单铁Pc=2时类磁铁的性能参数的，磁铁厂提供的等是基于u=0.的得到的，测试的对象只是磁铁单体坯件。如果磁铁单体的长径比u小于0.7,则其单体的性是达不到的等级的，图7为某大型磁铁厂N35SH在Pc值下的性能，可以看出，磁铁单体的性铁单体Pc值的影响是很大的。铁单率的意义更在于磁铁供铁性的，是方铁生产一测量的方法，而在磁铁应用方用磁铁单体的磁导率就几乎义了。在扬声器磁路系统中，磁铁单体的Pc值与长径比是很小的，能达到U=0.7的情况。是由于磁路中使用了空气来说率的低碳钢，使得部的率得到了大幅的提高，从而提高了磁铁的平。故在路的设发中，我们要关心不是铁单的率，是路中铁的磁导率。图8为一高音扬声器磁铁单体磁导率与路率，可，路的平是于磁铁单体的，设发中错把铁单体的率作为磁路的负载线来选择铁的等。电声技iH投稿网址：|n扬声器与传声器⑥Mdtepci阌fedcr⑥pfe⑥[rod4墜麵//1^udiotngi/ieermgun12ftitiSysbDemagnetiztrtgF^ld,H图8钦铁硼磁铁单体与磁路系统Pc值2.3设计案例过前面的分析探讨，现举一例来说明钦铁硼磁铁如等级以达到使用的要求。如图9所示为一高音扬声器磁路，预用钦铁硼N42H磁铁，通过模拟，很容易得到率Pc=1.52,通过式（1)或者式（3)计算得到度为140°C，而在曲线图上也可以看到在150°C以下，如图10所示，两种方得到的度十分接近。得扬声器磁铁工作最大温度为130°C左右，于140°C，但仍然存在一定的风险。因此，设，实测磁铁单路在的情况如图1所示，可以看出，磁路在140°C时产生的，基本符合使用要求，选用N42H等级的磁铁是合理的。铁单体在80°C了，因为磁铁单体的率只的0.212，故度理所当然的达不到u=0.7时的120°C。图9高音扬声器磁路系统图10高音扬声器磁路系统工作点362018年第42卷第1期电声技iH投稿网址：实测磁铁单体与磁路系统高温退磁本节小结：(1)在设计开发中，不能简单地根据钦铁硼磁铁的取磁铁的牌号，需要j合用要求铁的等级；(2)同样地，不要错误的根铁铁单体的率铁的度，而是要根路的率铁的度。3铁氧体磁铁低温退磁的探讨在扬声器的设发中，铁铁的低温退磁情况比，主要得益于用比较大的尺寸，从比的率。但是对于中的副磁以及使用比较小尺寸的时由于率，也会的可能。作为，仍然是值得去分的。3.1铁氧体磁铁低温退磁温度的计算们知道，铁Hcjj的温度，故其在居范围会产生可逆的，但在一定的会产生不可逆的。铁量也比难，所幸的是，铁都用得比较厚率容易产生了，而产生的是副磁或合理的磁路设Pc值比较小时才会出现。遇到这种情况也可以利用式（3))，或用作图的方法得到的曲线来评的风险。图12为某铁Br与Hcj的温度特性，由于铁氧体没有电，比近线性，故利用公式得到比的结果了。图1则为利用得的曲线作图估算，也是可以的，但不如利用公式方便。电声技iH投稿网址：扬声器与传声器⑥Mdtepci阌fedcr⑥pfe⑥[rod4墜麵//1^udiotngi/ieermg3.2设计案例图14为一高音铁氧体磁路系统，由于使用比较小的磁体且Pc值较小，担心其会出现低温退磁，故对其进行退磁风险分析。此高音要求低温最低到-40°C，而利用公式（3)计算得到其低温退磁温度为-66°C，仍然有一定的余量。因没有铁氧体的低温退磁曲线，最保守且准确的做法仍然是实测验证，图1是铁氧体磁铁单体与磁路系统的低温退磁情况，可以看出，该磁路系统在-60°C时有将近5%的退磁，在-40°C时退磁是小于5%的，仍是符合使用要求的，而磁铁单体则在0C时就开始出现比较明显的了。图14铁氧体磁路系统图本节小结：扬声器铁氧体磁路系统中，出现低温退磁的情况比较少见，但在带副磁或者使用Pc值比较小的磁体时，评估低温退磁的风险仍然是很有必要的，评估方铁铁基本类似。4永磁材料磁性能测量问题探讨在扬声器设计与生产中，常常会遇到磁铁性能不达标的情况，轻则只是灵敏度下降了，重则甚至会出现试验退磁等问题。究其原因，除了部分的确M2018年第42卷第1期是磁铁厂商使用了不达标的材料外，还有很大一部分是由于供方铁性的造成了磁铁成品的不达标，比如坯体性能达标但成性达标，特别是带的磁性材料，如钦铁硼等。对此，中国计量科学研究院磁性测量实验室任林博士在《关于永磁材料性测量问题说明》一文中作了比的。这里借用其文中，结合实测案说性材料性：准与实际产品性能差异的原因，以及在设计开发中如何避免设计与实际出现较大偏差，提供一些建议等。4.1永磁材料内禀磁特性测量标准永磁材料内禀磁特性测量执行标准有国际标准（IEC60404-5)以及中国标准（GB3217-92)，标准要求测量必须（1)闭磁路；（2)直流；（3)均匀磁场这三个条件下测出的磁性参数（Br，Hcb，Hcj，（BH)max)才是准确的。永磁材料的牌号就是根据这种的测量义的，且测量使用不带电镀的标准坯件（11=；1/0=0.7)。而带镀层的磁铁如钦铁硼成品，因镀层一般为性物质，已不满合磁路的测量要求了，量的结果^于块的测量值。带电的铁氧体磁铁，也会由于表面的不平整或者尺寸的公差大等原因带来不准确的测量结果。因此，在评估磁铁的性能时也要考虑这些因素的影响才能避免不必要的争议。图16〜18分别为N42H磁铁半成品（无电镀）与成品（有电镀）的Br，Hcj，BH(Max)的差异。可以看出，径比的磁铁单电镀时量