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文本内容:
磁路分析阶段性总结报告
(1)金向锋,2010-6-
181、扬声器设计方法
2、扬声器CAE项目实现的目标
1.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;
2.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
3、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
1.扬声器磁路的磁通密度分布云图;
2.扬声器BL值随音圈振幅变化的曲线;
3.扬声器阻抗曲线;
4.扬声器磁路失真;
4、扬声器磁路分析流程见磁路分析流程图
5、扬声器磁路分析的结果
1.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
2.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2BL值随音圈振幅的变化
3.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
4.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
6、磁路分析中存在的问题
1.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;
2.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;
3.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;
4.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
7、各材料因素对扬声器阻抗曲线的影响
1.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
2.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
3.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__图7振膜杨氏模量对阻抗曲线的影响
4.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
5.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__图9振膜密度对阻抗曲线的影响
8、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、电和结构的方法扬声器设计合格扬声器试样小批量生产是否扬声器设计CAE仿真分析扬声器试样是否小批量生产合格经验式设计方法应用CAE的设计方法输入F(t)I(t)I(f)F(f)FFTT/S参数阻抗曲线磁路失真曲线BL值磁场B值磁路装配图磁钢、导磁材料参数外部激励__及音圈材料参数振膜及音圈设计图振膜材料参数音圈设计图瞬态分析(这部分未实现)静态分析谐响应分析阻抗曲线T/S参数洛仑磁力磁路分析流程图数据处理CAE模拟仿真分析输出FFTCOMSOL多物理场耦合软件。