磁路分析阶段性总结报告-2-2010-6-18.docVIP

磁路分析阶段性总结报告（1） 金向锋，2010-6-18 扬声器设计方法 扬声器CAE项目实现的目标 仿真分析：通过准确仿真计算扬声器各性能参数，代替扬声器设计过程中重复更改部件参数、试样和测试的过程； 设计应用：在仿真准确的基础上，通过分析，总结扬声器各物理参数及结构对扬声器各性能参数的影响，优化扬声器的设计。 扬声器磁路分析的结果 在扬声器CAE项目中，主要分为振动与声学分析和磁路分析，本分析只涉及磁路分析。 磁路分析的结果为： 扬声器磁路的磁通密度分布云图； 扬声器BL值随音圈振幅变化的曲线； 扬声器阻抗曲线； 扬声器磁路失真； 扬声器磁路分析流程 见磁路分析流程图 扬声器磁路分析的结果 扬声器磁路的磁通密度分布云图； 通过对扬声器磁路进行静磁分析，得出扬声器磁路的磁通密度分布云图。图1中磁通密度的大小跟颜色一一对应，从图中可以方便的查看磁路中导磁体各个位置的磁通密度，分析导磁体的磁饱和情况，以分析磁路设计的合理性。 图 1 扬声器磁路的磁通分布 扬声器BL值随音圈振幅变化的曲线 在输入1A的直流电时，通过分析音圈在不同位置的洛仑磁力，得出BL值随音圈振幅变化的曲线。BL值为扬声器的力因子，图2显示音圈振幅在 －10～10时计算的BL值。在磁路设计过程中，总是确保音圈在上下振动过程中，BL值尽可能的保持恒定，以减少扬声器磁路的失真。 图 2 BL值随音圈振幅的变化 扬声器阻抗曲线 通过耦合扬声器磁路和振动系统，对扬声器进行整体的谐响应分析，得到扬声器阻抗随频率变化的关系。在结构固定的情况下，磁钢、音圈以及振膜的材料参数会对阻抗曲线产生很大的影响，会在第7部分详细介绍。 图 3 扬声器阻抗曲线 扬声器磁路失真； 磁路的失真是通过在FLUX中进行时域仿真得出。在仿真分析中，磁路的参数和ANSYS计算的音圈振动位移、速度都未经过实际的验证，目前只能说是可以实现这方面的分析，达到满意的结果会需要大量的验证以及调整。图4中2、3分别代表2阶和3阶失真，结果为在相同输入情况下两次分析的结果对比。 图 4 扬声器2阶、3阶失真曲线 磁路分析中存在的问题 目前磁路分析中只能做不同磁路相对的对比分析，主要存在的问题是：磁钢性能和导磁体的导磁性能未经过实际的对比测试；仿真分析的结果也未经过与实际样品的对比验证； 阻抗曲线可以在频域和时域中分别求出，在频域中求解时，假设音圈在振动过程中BL值保持不变，这种方法求解过程相对简单，仿真结果未与实际的结果进行验证，如果这种方法不够准确，则需要在时域耦合磁、电和结构进行求解； 扬声器磁路失真的仿真分析，需要在振膜的振动分析和磁路分析相对正确的结果上进行分析。因此，现阶段，磁路失真的仿真结果没太大的参考意义； 在COMSOL分析中，未能耦合磁、电和结构进行仿真，因此未能实现阻抗曲线（时域分析）和磁路失真的分析。 各材料因素对扬声器阻抗曲线的影响 磁钢的剩余磁通密度(Br)对阻抗曲线的影响 改变磁钢的剩余磁通密度，其他条件不变，阻抗曲线随剩余磁通密度变化的规律如图5所示，随着剩余磁通密度的增大，共振频率处阻抗值变大。 图 5 磁钢的剩余磁通密度对阻抗曲线的影响 音圈匝数对阻抗曲线的影响 改变音圈匝数，其他条件不变，阻抗曲线随音圈匝数变化的规律如图6所示，随着匝数的增大，共振频率处阻抗值变大。 图 6 音圈匝数对阻抗曲线的影响 振膜杨氏模量对阻抗曲线的影响 改变振膜杨氏模量，其他条件不变，阻抗曲线随杨氏模量变化的规律如图7所示，随着杨氏模量的增大，共振频率处阻抗值变小，并且阻抗曲线向右移动。 图 7 振膜杨氏模量对阻抗曲线的影响 振膜泊松比对阻抗曲线的影响 改变振膜泊松比，其他条件不变，阻抗曲线随泊松比变化的规律如图8所示，随着泊松比的增大，共振频率处阻抗值变小。 图 8 振膜泊松比对阻抗曲线的影响 振膜密度对阻抗曲线的影响 改变振膜密度，其他条件不变，阻抗曲线随振膜密度变化的规律如图9所示，随着密度的增大，阻抗曲线向左移动。 图 9 振膜密度对阻抗曲线的影响 工作总结 应用软件 分析的内容及主要工作 分析的模型 存在的问题 第一阶段 ANSYS 分析磁通密度的分布，并与FEMM等进行对比验证 磁钢和导磁体 未能在ANSYS实现电磁与结构直接耦合的运动分析。 第二阶段 FLUX (电磁分析软件) 实现磁通密度分布、BL值随音圈振幅的变化曲线、阻抗曲线（时域）和磁路的失真 磁钢、导磁体和音圈 跟结构部分的耦合只是通过弹簧系数耦合，FLUX只是一个专门的电磁分析软件，并未包含结构部分。 第三阶段 COMSOL （多物理场耦合软件） 实现磁通密度分布、阻抗曲线（频域） 磁钢、导磁体、音圈和振膜 现阶段，在COMSOL中，还未找到耦合磁、电和结构的方法