第一節(jié) 國內(nèi)汽車電子喇叭產(chǎn)品 技術(shù)工藝 研發(fā)動態(tài)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)固態(tài)電子有限責(zé)任公司于2009年收購了全球第二大汽車用機(jī)械喇叭制造企業(yè)Cedasa公司的全部5條生產(chǎn)線——這是黑龍江省首家收購海外生產(chǎn)線的企業(yè)。

位于西班牙的Cedasa公司年生產(chǎn)喇叭2000萬只，受金融危機(jī)影響，企業(yè)出現(xiàn)經(jīng)營問題，于去年宣布破產(chǎn)。哈工大固態(tài)電子公司隨后于2009年10月出資2000萬元，將其5條世界最先進(jìn)的機(jī)械喇叭、繼電器生產(chǎn)線全部收購。此前，作為年產(chǎn)電子嗽叭占國內(nèi)市場份額80%的科技型企業(yè)，哈工大固態(tài)電子未規(guī)模涉足機(jī)械喇叭生產(chǎn)領(lǐng)域。

哈工大固態(tài)電子借收購Cedasa公司生產(chǎn)線進(jìn)軍機(jī)械喇叭生產(chǎn)領(lǐng)域，將使企業(yè)具備年產(chǎn)電子喇叭、機(jī)械喇叭3000萬只的生產(chǎn)能力，成為世界上僅次于意大利菲拉姆公司（年產(chǎn)喇叭4000萬只）的全球第二大汽車?yán)壬a(chǎn)企業(yè)。

第二節(jié) 國外汽車電子喇叭產(chǎn)品 技術(shù)工藝 研發(fā)動態(tài)

1、機(jī)械觸點(diǎn)式汽車電喇叭

機(jī)械觸點(diǎn)式汽車電喇叭是最早出現(xiàn)的喇叭類型，又稱第一代汽車電喇叭。雖然經(jīng)過多次在材料、參數(shù)上的改進(jìn)，但其總體工作原理和組成結(jié)構(gòu)沒有重大變化。目前機(jī)械觸點(diǎn)式汽車?yán)犬a(chǎn)品仍然是主要類型，約占汽車電喇叭市場70％的份額。動鐵芯的振動和簧片的彈性恢復(fù)力使觸點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行分?jǐn)?、閉合動作，實(shí)現(xiàn)喇叭驅(qū)動線圈的回路周期性通斷。也就是說機(jī)械觸點(diǎn)式汽車?yán)瓤孔陨磉\(yùn)動實(shí)現(xiàn)驅(qū)動線圈回路的周期通斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)周期性電磁吸力的閉環(huán)控制。

機(jī)械觸點(diǎn)式汽車?yán)冉Y(jié)構(gòu)簡圖



機(jī)械觸點(diǎn)式汽車?yán)入娐吩韴D

線圈通電產(chǎn)生的磁場經(jīng)由動鐵芯、膜片、殼體、靜鐵芯、工作氣隙閉合，在動靜鐵芯間的工作氣隙處產(chǎn)生電磁吸力。

2、定頻電子喇叭

近幾年，隨著電子器件制造成本的降低，定頻電子喇叭產(chǎn)品發(fā)展迅猛，目前占有汽車電喇叭市場約25％的份額。

定頻電子喇叭與機(jī)械觸點(diǎn)式汽車?yán)鹊闹饕獏^(qū)別在于驅(qū)動線圈供電的通斷方式不同。定頻電子喇叭沒有觸點(diǎn)系統(tǒng)，取而代之的是一個(gè)控制喇叭線圈通斷電的電路板。

定頻電子喇叭結(jié)構(gòu)簡圖

定頻電子喇叭采用三極管或場效應(yīng)管代替機(jī)械觸點(diǎn)作為線圈通斷電的開關(guān)。工作時(shí)電子開關(guān)的通斷由脈沖發(fā)生電路控制。一般將電子開關(guān)與振蕩脈沖發(fā)生電路共同設(shè)計(jì)在月牙形電路板上，嵌套安裝在喇叭殼體之內(nèi)。

月牙形電路板

3、隨頻電子喇叭

該種喇叭的機(jī)械結(jié)構(gòu)與定頻電子喇叭完全相同。在電路結(jié)構(gòu)上和線圈周期通電的控制原理上有了重大突破。隨頻電子喇叭采用一個(gè)聲音傳感器(比如駐極體麥克)作為喇叭發(fā)聲聲級的反饋環(huán)節(jié)。

隨頻電子喇叭電路原理圖

聲音傳感器將喇叭的聲級信號反饋給振蕩信號發(fā)生電路，根據(jù)喇叭實(shí)際發(fā)聲結(jié)果動態(tài)調(diào)整輸出頻率，使輸出頻率盡可能接近機(jī)械系統(tǒng)的固有頻率，以保持喇叭始終工作在最佳諧振狀態(tài)。因此，隨頻電子喇叭克服了定頻電子喇叭環(huán)境適應(yīng)能力差的缺點(diǎn)，同時(shí)具有電壽命長，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)在于增加了反饋環(huán)節(jié)形成閉環(huán)控制，導(dǎo)致電路成本較定頻喇叭增加，同時(shí)元器件的增加使電路失效可能性增大。目前隨頻電子喇叭在一些高端領(lǐng)域具有一定市場占有率，同時(shí)隨著電子技術(shù)的發(fā)展使其具有較好發(fā)展前景。

第三節(jié) 近年國內(nèi)外汽車電子喇叭 技術(shù)工藝 研發(fā)成果回顧

汽車電喇叭是涉及安全性的電器元件，其可靠性一直是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。一個(gè)產(chǎn)品盡管性能指標(biāo)很高，但若可靠性不高的話，就不能算是質(zhì)量好的產(chǎn)品。因此，進(jìn)行汽車?yán)犬a(chǎn)品的可靠性 研究 與應(yīng)用工作具有十分重要的意義。汽車電喇叭是集成了機(jī)、電、磁、熱、力、流體等多學(xué)科交叉的低壓電器產(chǎn)品，根據(jù)其特點(diǎn)，提高可靠性可以從以下幾個(gè)方面展開 研究 。

1、虛擬樣機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

長期以來，汽車?yán)鹊拈_發(fā)主要依靠反復(fù)制作樣機(jī)和試驗(yàn)，這種傳統(tǒng)的方法不但使開發(fā)周期很長，并且樣機(jī)制作和試驗(yàn)都要花費(fèi)很高的成本。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展，一方面使人們可利用交互式圖形技術(shù)在計(jì)算機(jī)屏幕上建立一個(gè)三維的可視樣機(jī)，并通過精確的仿真技術(shù)使該樣機(jī)具有和實(shí)際樣機(jī)同樣的性能；另一方面還可通過交互手段，改變樣機(jī)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使樣機(jī)滿足預(yù)定的技術(shù)條件，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。這種新技術(shù)就是虛擬樣機(jī)技術(shù)，它可代替周期長、費(fèi)錢又費(fèi)力的傳統(tǒng)方法。

當(dāng)前，許多 研究 機(jī)構(gòu)應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)獲得理想的成果。西安交通大學(xué)在計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)商用軟件包二次開發(fā)的基礎(chǔ)上針對斷路器滅弧室結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用磁流體動力學(xué)(MHD)理論建立了三維電弧仿真模型。仿真計(jì)算結(jié)果描述了電弧弧柱收縮、等離子體噴流和電弧形態(tài)等相關(guān)現(xiàn)象，與電弧運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常符合，驗(yàn)證了仿真模型的合理性。文獻(xiàn)介紹了基于虛擬樣機(jī)技術(shù)的交流接觸器的磁系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化，取得了良好的效果。江蘇大學(xué)應(yīng)用虛擬樣機(jī)技術(shù)對低壓斷路器合閘過程中的彈跳過程進(jìn)行了動態(tài)仿真，通過對合閘碰撞過程進(jìn)行受力和運(yùn)動 分析 ，找出了影響觸頭彈跳的幾個(gè)主要影響參數(shù)，并對觸頭系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。這些應(yīng)用成功案例均為汽車?yán)犬a(chǎn)品可靠性的提高提供了重要參考。

2、動態(tài)特性測試系統(tǒng)平臺的研制

用試驗(yàn)的方法實(shí)現(xiàn)動態(tài)特性的獲取是提高汽車電喇叭可靠性的重要手段。汽車?yán)鹊慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)是動鐵芯帶動膜片振動，因此，動鐵芯的位移、速度、加速度和振動頻率的測量非常重要，同時(shí)觸點(diǎn)的振動特性的測量也是提高可靠性的必要條件。若采用速度傳感器和加速度傳感器來測量動鐵芯在運(yùn)動過程中的速度和加速度，在振動部分添加額外的引線則會對動鐵芯物體的振動特性產(chǎn)生影響，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。同時(shí)由于振動頻率較高(一般為300 Hz～500Hz)，實(shí)現(xiàn)起來比較困難。因此可以引入測量運(yùn)動特性的非接觸式方法。

目前普遍采用的方法主要有激光干涉法、CCD攝像法和電子散斑干涉法等。激光干涉法可以測量很高的振動頻率(可以達(dá)到幾十兆赫茲以上)，其應(yīng)用的原理為多普勒頻移原理。電子散斑干涉法(E-1eetronic Speckle Pattern Interferometry，ESPI)也是利用多普勒原理使發(fā)生頻移的反射光(或散射光)與原頻率的光束發(fā)生干涉，最后通過圖像處理和相應(yīng)的算法得出物體的振動特征。

CCD攝像法通過測量被檢測物體的像或空間頻譜來測量被檢測物體的某些特征參數(shù)。CCD應(yīng)用廣泛，測量精度能達(dá)到微米級，能夠測量的頻率一般不超過1000Hz，適合汽車?yán)日駝犹匦约半娀〉臏y量。

第四節(jié) 未來汽車電子喇叭國內(nèi)外 技術(shù)工藝 研發(fā)趨勢 分析

由于汽車受到行駛的顛簸、發(fā)動機(jī)的振動以及溫度、濕度的影響，喇叭應(yīng)具有特殊嚴(yán)酷環(huán)境條件下可靠工作的能力。同時(shí)隨著現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展，汽車裝備不斷增加的趨勢又使得喇叭的安裝空間越來越小。因此長壽命、耐振動沖擊、密封性、小型化、低能耗等已成為汽車?yán)刃碌募夹g(shù)發(fā)展方向。

第五節(jié) 汽車電子喇叭產(chǎn)品同類替代 技術(shù)工藝 發(fā)展

混合式機(jī)電喇叭機(jī)械結(jié)構(gòu)較機(jī)械觸點(diǎn)式喇叭增加一月牙形電路板用于安裝電子開關(guān)。

混合式機(jī)電喇叭結(jié)構(gòu)原理圖

混合式機(jī)電喇叭采用電子開關(guān)控制線圈回路的通斷，而用機(jī)械觸點(diǎn)的開合代替脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生電子開關(guān)的驅(qū)動脈沖。這樣，線圈回路由于采用了電子開關(guān)，所以具有電子喇叭長壽命的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，利用受動鐵芯驅(qū)動的機(jī)械觸點(diǎn)產(chǎn)生控制電子開關(guān)的驅(qū)動脈沖，由于機(jī)械觸點(diǎn)分?jǐn)嗟碾娏鳂O小，開關(guān)時(shí)不會產(chǎn)生電弧，大大提高了機(jī)械觸點(diǎn)的電壽命。周期電磁吸力的頻率最終是由動鐵芯驅(qū)動機(jī)械觸點(diǎn)的頻率決定，因此，它具有機(jī)械觸點(diǎn)式喇叭的環(huán)境適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn)?；旌鲜綑C(jī)電喇叭同時(shí)具有機(jī)械觸點(diǎn)式環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)和電子式喇叭電壽命長的優(yōu)點(diǎn)，而且機(jī)械結(jié)構(gòu)和控制電路均比較簡單，因此具備很大發(fā)展?jié)摿?，是目前汽車?yán)鹊陌l(fā)展方向。

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