（四）磁铁（MAGNET）
1．要了解磁铁，先必须掌握磁场的有关知识。磁体周围存在磁场，磁体之间的相互作用力是通过磁场发生的，磁场和电场一样是一种物质。磁场有方向，磁力线在磁场中任意一点，小磁针北极的受力方向亦即小磁针静止时，北极所指的方向就是那上点的磁场方向。直线电流的磁力线方向与电流之间的关系可用安培定则（也叫右手螺旋定则）来判定（见图1-7）。 通电螺线管外部的磁力线和条形磁铁外部的磁力线相似，也是从北极出来进入南极的，其内部亦有磁场，内部磁力线与螺管的轴线平行，方向由南极指向北极，并和外部磁力线连接形成一些闭合曲线。通电螺线管磁力线方向与电流之间的关系亦可用安培定则来判定（见图1-8），在磁场中，垂直于磁场的通电导受到的磁场的作用力，跟电流的强度I和导线的长度L的乘积IL的比值，叫通电导线所在处的磁感应强度。
用B表示磁感应强度，则B=F/IL ? B单位是特斯拉，国际单位是T ? 1特=1牛/安米，磁力线的疏密反映了磁感应强度的大小。 图1-7 A、磁力线分布 图1-8 B、安培定则 穿过某一面积的磁力线条数就叫做穿过这个面积的磁通量，磁通量常称为磁通，它的符号是φ。穿过垂直于磁感应强度方向单位面积的磁力线条数等于磁感应强度B。故在匀强磁场中，垂直于磁感应强度面积S的磁通量φ=BS，如果平面不与磁场垂直，就应作出它在垂直于磁场方向上的投影平面。在国际单位制中，磁通量的单位是韦帕，简称韦，国际单位是Wb，1韦=1特 ? 1米，从φ=BS可知B=φ/S，这表明磁感应强试等于单位面积的磁通量。故常把磁感应强度叫做磁通密度，并且用韦/米
2
I作单位。1特=1韦/米2=1牛/安?米，磁场对电流的作用力
F=BILsin(θ：BL)，通常把通电导线在磁场中所受的作用力叫安培力，安培力的方向可用左手定则来判定。
2、 电动型扬声器工作原理：当垂直于磁场的导体有电流的话，导体就会在垂直于磁场及电流的方向上受到力作用，这个力的方向可用佛来明左手定则判定（见图1-9）。有了这些知识，对电动型扬声器的工作原理就能容易描述，在扬声器的磁气回路的间隙有一个各处同性的环状磁
场，线圈的卷巾就位于这个间隙内，当外界的信号电流发生改变时，根据佛来明左手定则，线圈就会随着电流的大小和方向受力运动，推动与音圈连在一起的鼓纸向外辐射声音。（见图1-10）。
图1-9佛来明左手定则（Fleming’s rule）
图1-10扬声器的工作原理
鼓纸运动方向
鼓纸
磁场方向
S S
电流方向I 1、 磁气回路
当音圈导电而振动时，对线圈以直角供给直流磁通（供给磁场）的部分，就叫磁气回路。 ① 永久磁石
永久磁石大致分为Alnico系永久磁石、Ferrite系永久磁石及稀希土类钴系永久磁石三种。 Ⅰ）Alnico系永久磁石
Alnico系永久磁石的构成是以铁（Fe）、铝（AL）、镍（Ni）、钴（Co）为主要成份另加少量的铜（Cu）和钛（Ti）等。故其名称也是取其主要成分的符号而成。其制造是以铸造为主，也有少许锻造的Alnico磁石，但不作制造SPK之用。 Ⅱ）Ferrite系永久磁石
早先SPK用的磁石，几乎全部是Alnico，而Ferrite系磁石大都数用在SPK以外，如Core之用，约在二十年前开始用于SPK之后，随电视机喇叭因顾虑漏磁的影响之外，其它大型SPK几乎全部使用Ferrite系磁石了。特别是前几年，全世界钴拉地萨伊（比属刚果）发生战争之后，钴的价格猛跳数倍，而且来源不易，故小口径的SPK亦大都换用Ferrite磁石。
Ferrite系磁石是以氧化钡与氧化二铁的混合粉末经Press成型，在高热炉内烧结而成，材料比Alnico便宜很多而且来源稳定，保磁力（HC）大，对外部磁场的安全性亦佳。磁气回路的形态概为外磁式，但最近亦有内磁式的研究设计了。 Ⅲ）稀土类钴系永久磁石
它是把稀土类金属和钴的化合物所制成的稀土类钴的永久磁石。这种磁石的最大特点是性能上所显示的物理量，所谓最大能量积（Maximun Energy Prodoct代号是“BHmax”）约为Alnico磁石的2~3倍，故小的体积可以获得大的能量，随着超薄型喇叭的问世，尤其前两年Walk Man型收录机的流行，稀土类钴永久磁石更见大行其道了，最近又有塑料稀土类钴（Medmax）的出现，成型容易价格亦低，它的成份是铉（SM）、钴（CO）及塑料粘结而成，比稀土类钴永久磁石便宜一半。电磁型及永久磁石型造成磁通的方法见图1-11。 ② 磁气回路的组成
铁心、铁片和磁铁结合构成了磁气回路（磁路），但小型SPK使用圆形轭时就不需铁片了，铁心和铁片的作用是在形成磁极的同时，把发生于永久磁石的磁通量（磁束）导向磁隙（GAP）之内，用电气回路作比喻，这就是导入电流的导线，故最重要的是将发自永久磁石的磁通量非常有效的导入磁隙内，而且通过铁心与铁片的磁通量决定于其材质和断面（厚度），如果材质不佳和断面厚度不够时，则导入磁隙内的磁通量少，泄漏的磁通量就多。 ③ 扬声器磁气回路
SPK有内磁式Alnico Type和外磁式Ferrite Type两种，SPK的磁气回路包括永磁体（即磁铁，磁石或磁钢）铁片，铁心和工作气隙，而在气隙中利用永磁体所提供的磁能。永磁体的作用是在气隙中主生永恒磁场。磁气回路设计的根本目的就在于设计一种磁路结构，以体积最小，价格最廉的磁铁，在气隙中产生既定的磁感应强度，而单位体积的永磁体向外空间所发出的能量与它的磁能积（BHX）是成正比的。如图1-12（a）的永磁体，其磁滞回路的第二象限部分称为该磁体的去磁曲线，曲线上的各点则相应于不同的去磁情况，亦即不同的气隙长度lg，如图1-12（b）所示，如果磁路是闭合的，则相当于该磁体处于B的情况，此时磁感应强度是最大的，且等于Br，但此时没有可供利用磁能的气隙，因此全部能量集中于磁体内部，磁体向外界不输出任何能量，能量曲线中w=0，w=0之第二个极限情况相当于A点，此时H=HC，B=0；在该点磁体也不向外界空间输出能量，因为B=0，如果磁体处于D点的情况，则磁体能量的一部分即发射给外界空间，且其值正比于磁能积BH×图1-12 ADBdBHd。
BrlgHcHdOWmaxW（a） （b）
为了更好地利用永磁体，必须适当选择退磁曲线上的工作点，使得该点的工作条件相当于磁体的能量输出，或者说使得该点所对应的磁能积达到最大值（Bm×Hm）max，则此点即为最佳工作点。图（b）中D点，其所对应的磁能积（BH×Hd）达到最大，其输出能量也最大，因此描述磁体性能指针，除剩余磁感应强度Br，矫顽力Hc以外，还有最大磁能积（Bm×Hm）max的值。
只要适当设计永磁铁的尺寸，就可以使永磁铁的工作处于最佳状态。目前使用的永磁体材料三类型Alnico系Ferrite系和稀土类钴系，它们的去磁曲线如图1-13，图中Alnico系特点是Br大（Bm×Hm）max大，而矫顽力则相对比较小，用这种材料做成永磁体，截面可以做得较小，但厚度必须较大，在内磁结构多采用这种材料。稀土类钴系材不仅有大的磁能积，而且有大的矫顽力，因此可以做成小而薄的永磁体。薄型SPK能常采用钐钴磁钢，锦钴铜铁等到稀土磁性材料作为永磁体材料。
图1-13
5．磁铁的特性参数及基本公差 目前SPK所使用的主磁铁为DH型，牌号主要为Y25、Y30、 Y35，三种。各牌号特性参数见表1-5
下表中单位互换关系式为：
表1-5 Ferrite磁铁特性参数表
牌号 Y20 Y25 Y30 Y35 Br 3700 ± 100GS 370 ± 10MT 3800 ± 100GS 380 ± 10MT 3900 ± 100GS 390 ± 10MT 4000 ± 100GS Hcb 1700～2010oe 135.5～160KA/m2 2010 ～2380oe 160～189.7KA/m2 2220 ± 200oe 177 ± 16KA/m2 2400～2600oe (BH)m 2.9±0.3Mgoe 23.1KJ/m3 3.2±0.3Mgoe 25.5KJ/m3 3.5±0.2Mgoe 30.3～33.4KJ/m3 4.0±0.2Mgoe Ba Ba SI SI 231K500 H1BAlnicoFerriteNdFeB400 ± 10MT 191.3～207.2A/m2 30.3KJ/m3 1 GS=0.1MT 1Oe=0.0797KA/m 1MGOe=7.97KJ/m3 1MT=10GS 1KA/m =12.57oe 1KJ/m3=0.1257MGoe