CN1879447A - 高音用扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明的高音用扬声器具备将圆顶部、圆锥部及边缘部一体成型的半圆顶型的金属振动板。该振动板被设置成：圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度的差，相对于所述圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度之中大的一方的根部倾斜角度的比例在15％以下，且所述圆顶部的表面积与圆锥部的表面积的差，相对于所述圆顶部的表面积与圆锥部的表面积之中大的一方的面积的比例在15％以下。另外在圆顶部的根部的下侧设置有音圈嵌合部。

Description

高音用扬声器

技术领域

本发明涉及再生达到100kHz的超高音域的声音的高音用扬声器(也称为高频扬声器)。

背景技术

近年来，为了与DVD音响或超音频CD(SACD)等的高品位且超宽带的声源对应，不仅在组件类型(component type)的独立的扬声器系统，而且在低成本的小型立体声装置中，也需求一种能够再生达到100kHz的超高音域的高音用扬声器。

为了再生达到100kHz的超高音域，有一种方法是追加具有从10kHz或20kHz到100kHz的超高音域的超高音用扬声器(也称为超高频扬声器)。但是，由于在该方法中，成本上升了追加的超高音用扬声器那一部分，所以并不适用于所述的小型立体声装置。为了不增加成本来进行超高音域的再生，希望的是使用具有从数kHz到100kHz左右的再生带宽的高音用扬声器。

高音用扬声器的振动板有圆锥(cone)型与圆顶(dome)型。另外，也正在采用对圆锥型的振动板与圆顶型的振动板进行了组合的半圆顶型的振动板。专利文献1到4公开了进行超高音域的声音再生的高音用扬声器的现有例。在这些专利文献1到4所公开的扬声器都采用半圆顶型的振动板。将具有半圆顶型的振动板的扬声器称为半圆顶型扬声器。

以下，参考图12对半圆顶型的高音用扬声器进行说明，参考图13对圆顶型的高音用扬声器进行说明。

图12是第一现有例的典型的半圆顶型的高音用扬声器(以下，将“高音用扬声器”简单地省略记为“扬声器”)的剖面图。在图中，半圆顶型的振动板31具备圆顶部31a与包围圆顶部31a的圆锥部31c。圆锥部31c的外周经由边缘部31e被安装于框架34。圆顶部31a、圆锥部31c、及边缘部31e是通过树脂薄膜一体成型而构成的。在圆顶部31a与圆锥部31c的交界部31b安装有音圈32。框架34被安装于具有环状的磁体35的磁场部33。

振动板31的材质，例如是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，厚度为0.075mm。音圈32的直径大约是16mm，边缘部31e的外径大约是25mm。

图13是第二现有例的圆顶型的扬声器的剖面图，公称口径是25mm。在圆顶型的振动板41的外周设置有边缘部41e，边缘部41e的外周被安装于框架44。在振动板41的外周安装有音圈42。框架44被安装于具有环状的磁体45的磁场部43。振动板41，例如是由厚度为0.025mm的钛箔形成的，其直径大约是25mm。

图14表示所述第一以及第二现有例的扬声器的声压频率特性。实线的曲线a表示图12所示的第一现有例的扬声器的特性，虚线的曲线b表示图13所示的第二现有例的扬声器的特性。从图14可以判断出，与由曲线b表示的第二现有例的圆顶型的扬声器相比，由曲线a表示的第一现有例的半圆顶型的扬声器可以再生到高频率。上述差异的原因如非专利文献1的第158页以及第213页所记载的那样。由此，音圈的重量越轻，振动板的根部的斜度越大，振动板的整体高度越高，则高音域再生界限频率(第一次高音域共振频率)也越高。另外，振动板的材料的扬氏模量越大，则高音域再生界限频率也越高。

在相同直径的半圆顶型以及圆顶型的扬声器中，半圆顶型的扬声器能够在其结构上使音圈的直径小于圆顶型的扬声器的音圈的直径。其结果是半圆顶型的扬声器的音圈的重量比圆顶型的扬声器的音圈的重量大幅度变轻(第一条件)。一般来说，音圈的重量大约与直径的平方成比例。

在半圆顶型的振动板中，通过使用成形性好的树脂薄膜，能够提高振动板的高度(第二条件)。通过上述的第一以及第二条件，在具有半圆顶型的扬声器中，虽然通过用扬氏模量比金属小的树脂形成振动板，但与具有金属的圆顶型的振动板的扬声器相比，还是能够提高高音域再生界限频率。

如果比较相同直径的、图12所示的半圆顶型的扬声器与图13所示的圆顶型的扬声器，则半圆顶型的扬声器的音圈32的直径比圆顶型的扬声器的音圈42小。因此，半圆顶型的扬声器的磁场部33变成比圆顶型的扬声器的磁场部43小的小型，因此降低了成本。这也是近年来大多使用半圆顶型的扬声器的原因。

专利文献1：特开昭57-23392号公报

专利文献2：特开昭63-38398号公报

专利文献3：特开平05-236591号公报

专利文献4：实开平02-118393号公报

非专利文献1：《扬声器系统上》山本武夫编著P158,213

所述第一现有例的半圆顶型的振动板形状复杂。因此难以使钛箔等的金属板成型为正确的半圆顶型的形状。在冲压成型时经常出现褶皱或者断裂，由于成品率低所以成本变高。例如，如果尽可能地降低图12所示的振动板31的整体高度h，也能够防止所述的褶皱或断裂。但是要是降低了整体高度h，即使使用扬氏模量高的金属，也不能如所述那样提高高音域再生界限频率。因此目前一般是使用成形性好的树脂薄膜来制作半圆顶型的振动板。由于树脂的扬氏模量比金属的低，所以在使用了树脂的半圆顶型振动板的扬声器中，扩大高音域的再生频率带宽有界限。如图14的曲线a所示，50kHz左右为界限，就不能再生到100kHz的超高音域。

因此，为了进一步延伸半圆顶型扬声器的高音域再生频率带宽使之达到100kHz左右，就需要用扬氏模量高的金属来制作振动板。

金属的振动板的另一个问题是声压频率特性有较大的峰值或低谷(dip)。其原因是，作为金属的振动板的原材料所使用的金属箔的内部损失比树脂薄膜的内部损失小。内部损失小的金属箔的振动板的振动存在很多的共振模式，在声压频率特性上产生等级大且很多的峰值或低谷。这样的峰值或低谷对音质带来不良影响。

如上所述，由于使用半圆顶型的振动板来制作超高音域再生用的扬声器存在很多问题，所以现状是并没有被实用化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在高音域及超高音域具有良好声压频率特性，且价格便宜的高音用的扬声器。

本发明的高音用扬声器具备半圆顶型振动板，所述半圆顶振动板通过由金属薄板将圆顶部、在所述圆顶部的周围设置的圆锥部、以及在所述圆锥部的周围设置的边缘部一体成型而构成。在所述圆顶部与所述圆锥部的交界部结合有音圈。将所述圆顶部与所述圆锥部的边界处的、圆顶部的表面切线与垂直于所述音圈中心轴的基准面之间的角度定义为“圆顶部的根部倾斜角度”，将圆锥部表面的切线与所述基准面之间的角度定义为“圆顶部的根部倾斜角度”，此时，所述圆顶部的根部倾斜角度与所述圆锥部的根部倾斜角度的差，相对于所述圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度之中大的一方的根部倾斜角度的比例在15％以下。另外，所述圆顶部的表面积与圆锥部的表面积的差，相对于所述圆顶部的表面积与圆锥部的表面积之中大的一方的面积的比例在15％以下。

根据本发明，通过使振动板的圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度的差，相对于所述圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度之中大的一方的根部倾斜角度的比例在15％以下，在进行冲压成型的两个模具之间夹着振动板的板状的原材料来加压该振动板时，作用于原材料的张力在圆顶部侧与在圆锥部侧大致相等。因此，原材料在加压圆顶部与圆锥部的边界的模具的部分，不会相对于模具打滑而移动，圆顶部与圆锥部的边界附近的原材料不会产生褶皱或断裂。另外，通过使所述圆顶部的表面积与圆锥部的表面积的差，相对于所述圆顶部的表面积与圆锥部的表面积之中大的一方的面积的比例在15％以下，在冲压工序中，原材料用于形成圆顶部的伸展量的总和与用于形成圆锥部的伸展量的总和大致相等。因此原材料的整体大致均等地伸展。另外通过使圆顶部与圆锥部的各自的根部倾斜角度的差如前所述在15％以下，圆顶部与圆锥部的各自的根部的刚性也变得大致相同。其结果是音圈的驱动力均等地传递到圆顶部与圆锥部。因此，不会只在圆顶部或圆锥部的任一方出现强的共振模式，声压频率特性不会产生大的紊乱。

(发明效果)

根据本发明，使用金属的半圆顶型的振动板作为高音用扬声器的振动板，使振动板的圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度的差，相对于所述圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度之中大的一方的角度的比例在15％以下。另外，圆顶部的表面积与圆锥部的表面积的差，相对于所述圆顶部的表面积与圆锥部的表面积之中大的一方的面积的比例在15％以下。通过上述结构，能够在成为振动板的金属的薄板的成型时，避免褶皱或断裂的产生。由于使用杨氏模量高的金属来作为振动板的材料，所以能够提高高音域再生界限频率。

另外，通过上述结构，由于音圈的驱动力被均等地传递到振动板的圆顶部与圆锥部，所以不会只在圆顶部或圆锥部的一方出现强的共振模式。因此能够减少声压频率特性中的峰值或低谷，得到良好的声压频率特性。

附图说明

图1中，(a)是本发明的实施例1的高音用扬声器的俯视图，(b)是图1的(a)的Ib-Ib剖面图；

图2是本发明的实施例1的高音用扬声器所使用的振动板的冲压成型中的模具的剖面图；

图3是本发明的发明人在本发明的实验阶段制作的振动板的冲压成型中的模具的剖面图；

图4是本发明的发明人在本发明的实验阶段制作的其他振动板的冲压成型中的模具的剖面图；

图5是本发明的实施例1的高音用扬声器的声压频率特性图；

图6是使用了本发明的实验阶段的振动板的高音用扬声器的声压频率特性图；

图7是使用了本发明的实验阶段的其他振动板的高音用扬声器的声压频率特性图；

图8是本发明的实施例2的高音用扬声器的振动板的部分剖面图；

图9是本发明的实施例3的高音用扬声器的振动板的部分剖面图；

图10是本发明的实施例2的高音用扬声器的声压频率特性图；

图11是使用了本发明的实验阶段的又一的振动板的高音用扬声器的声压频率特性图；

图12是现有的高音用扬声器的剖面图；

图13是现有的其他高音用扬声器的剖面图；

图14是现有的高音用扬声器的声压频率特性图；

图中：1、11、21-振动板；1a、11a、16a、17a、21a-圆顶部；1b、11b、21b-第一交界部；1c、11c、16c、17c、21c-圆锥部；1d、11d、16d、17d、21d-第二交界部；1e、11e、16e、17e、21e-边缘部；1f、11f、21f-安装部；11g、21g-音圈嵌合部；2、12、22-音圈；3-磁场部；3a-磁极板；3b-磁体；3c-磁轭；4-框架；5-原材料；6-下侧模具；6a、7a-圆顶凸形部；6b、7b-第一交界部凹形部；7-上侧模具；6d、7d-第二交界部凸形部；7f-凸形平坦部。

具体实施方式

以下，对本发明的高音用扬声器的最佳实施方式进行说明。

本发明的高音用扬声器具备以下所示的金属制的半圆顶型的振动板。关于该振动板，在圆顶部的外周具有圆锥部，圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度的差，相对于所述圆顶部的根部倾斜角度和圆锥部的根部倾斜角度之中大的一方的根部倾斜角度的比例在15％以下。另外，圆顶部的表面积与圆锥部的表面积的差，相对于所述圆顶部的表面积和圆锥部的表面积之中大的一方的面积的比例在15％以下。如果形成这样的结构，则在使用金属的振动板的原材料即金属箔来冲压成型时，在成型冲压机的模具内部的圆顶部与圆锥部的交界部，金属箔不会错位移动。因此，冲压成型中在模具内部，圆顶部与圆锥部的各自的金属箔均等地伸展，各自的全伸展量大致相等。因此，即使在振动板的整体高度高的情况下，在成型时也不会产生断裂或褶皱，能够得到希望的形状的金属制的半圆顶型的振动板。由于能够用杨氏模量高的金属材料来构成半圆顶型振动板，所以能够提高高音域再生界限频率从而能够实现超高音域的再生。

通过使圆顶部与圆锥部的各自的表面积的差，相对于所述圆顶部的表面积和圆锥部的表面积之中大的一方的面积的比例在15％以下，能够使圆顶部与圆锥部的金属箔均等伸展。其结果是圆顶部与圆锥部的边界附近的各自的根部的刚性(stiffness)大致相等。因此，音圈的驱动力均等地传递到振动板的圆顶部与圆锥部。由此不会只在圆顶部或圆锥部的一方出现强的共振模式，能够得到声压频率特性的峰值或低谷少的良好的声压频率特性。

在本发明的其他实施方式中，在圆顶部的根部的下部设置有包围圆顶部的筒状的音圈嵌合部。音圈嵌合部和圆顶部的合计表面积与圆锥部的表面积的差，相对于所述合计表面积与所述圆锥部的表面积之中大的一方的表面积的比例在15％以下。另外音圈嵌合部的高度相对于音圈直径的比例在5％以下。通过该结构，除了上述的效果之外，振动板与音圈的粘接结合变得容易，能够提高高音用扬声器的量产性。

在本发明的又一的实施方式中，在圆锥部的根部的下部设置有包围圆锥部的筒状的音圈嵌合部。音圈嵌合部和圆锥部的合计表面积与圆顶部的表面积的差，相对于所述合计表面积与所述圆顶部的表面积之中大的一方的表面积的比例在15％以下。另外音圈嵌合部的高度相对于音圈直径的比例在5％以下。通过该结构，除了上述的效果之外，振动板与音圈的粘接结合变得容易，能够提高高音用扬声器的量产性。

对本发明的高音用扬声器的合适的实施例，参考图1至图7进行说明。

实施例1

参考图1至图7说明本发明的实施例1的扬声器。

图1的(a)是本发明的具有实施例1的半圆顶型的振动板的高音用扬声器的俯视图，图1的(b)是(a)的Ib-Ib剖面图。该高音用扬声器(以下，仅称为“扬声器”)的公称口径为25mm。

在图1的(a)及(b)中，振动板1具有：圆形的圆顶部1a、形成于圆顶部1a的外周的圆锥部1c、形成于圆锥部1c的外周的边缘部1e、以及形成于边缘部1e的外周的安装部1f。圆顶部1a、圆锥部1c、边缘部1e、及安装部1f是由金属的薄板(金属箔)的一体成型而构成的。在圆顶部1a与圆锥部1c之间的第一交界部1b安装有音圈2。用安装部1f将振动板1安装于磁场部3的框架4。磁场部3具有公知的结构，将环状的磁体3b设置于磁场板3a与磁轭3c之间。圆锥部1c形成在第一交界部1b与圆锥部1c的顶部即第二交界部1d之间。从第二交界部1d到安装部1f的边缘部1e具有平滑地下降的斜度。

本实施例1的振动板1的规格如下。振动板1的原材料是厚度为0.025mm的钛箔。圆顶部1a的直径是16.5mm，音圈2的直径也是16.5mm。第二交界部1d的直径为23mm，边缘部1e的外径是25mm。圆顶部1a的根部倾斜角度θ1为28度，圆锥部1c的根部倾斜角度θ2为30度，它们的差为2度。2度相对于30度的比例为6.7％。

圆顶部1a的全高h1为2.1mm，圆顶部1a的曲率半径为17.5mm。圆锥部1c的全高h2为1.5mm，比圆顶部1a的全高h1低。圆顶部1a的表面积为2.27cm²，圆锥部1c的表面积为2.33cm²，两者的表面积几乎相同。

上述的规格是从发明人进行了多次试作实验，在钛箔的振动板1的成型中确认了不会产生断裂或者褶皱的结果得到的。根据上述的规格能够比较容易地得到本发明的半圆顶型的振动板1。

图5是使用了本实施例1的振动板1的扬声器的声压频率特性的图。如图5所示，再生下限频率大约是1.5kHz。虽然最高再生频率只测定到100kHz，但推定为可以超过该值。与图14的现有例的扬声器的高音域特性相比较可以判断，使用了本实施例1的振动板1的扬声器，大的峰值或低谷也少，具有良好的超高音域再生能力。

参考图2、图3、图4、图6以及图7，对能够得到本实施例1的振动板1的理由以及得到振动板1的所述的规格的过程进行详细说明。

图2是对本实施例1的振动板1进行成型的冲压加工的模具15的剖面图，图3及图4分别是发明人在实验中使用的众多模具之中两个例子的模具16、17的剖面图。而且，从图2到图4中，为了能看清图而没有在剖面上施加剖面线。在从图2到图4中，冲压模具15～17分别具有下侧模具6与上侧模具7。模具15～17被安装于省略了图示的冲压机上，在下侧模具6与上侧模具7之间夹有原材料5即金属箔(钛箔等)来加压。由此，能够得到对应于模具形状的加工物。

在模具15～17中，在各自的一个模具的面上形成有以下所列举的凸形部与凹形部。在下侧模具6上，在中央部形成有圆顶凸形部6a，在其外周形成有第一交界部凹形部6b。在第一交界部凹形部6b的外周形成有第二交界部凸形部6d。在上侧模具7上，在中央部形成有凹形部7a，在其外周形成有第一交界部凸形部7b。在第一交界部凸形部7b的外周形成有第二交界部凹形部7d。在上侧模具7的最外周部，形成有在顶部具有平面的凸形平坦部7f。

在图2的模具15中，设定下侧模具6的第一交界部凹形部6b与上侧模具的第一交界部凸形部7b，使得已完成的振动板1的圆顶部1a的根部倾斜角度θ1与圆锥部1c的根部倾斜角度θ2大致相同。通过使角度θ1与θ2大致相同，在将平板状的原材料5夹在模具15的下侧模具6与上侧模具7之间来加压时，作用于原材料5的张力在圆顶部1a侧与圆锥部1c侧大致相同。因此，原材料5在第一交界部凹形部6b与第一交界部凸形部7b的位置不会错位移动。所谓“错位移动”是指原材料5在模具的表面一边打滑一边移动。在冲压工序中，褶皱或断裂的产生，大多是由于原材料5在模具15中错位移动而造成的，如上述那样只要原材料5不错位移动就不会产生褶皱或者断裂。

在本实施例1的振动板1中，圆顶部1a的表面积与圆锥部1c的表面积大致相等。因此，在冲压工序中，原材料5用于形成圆顶部1a的伸展量的总和与用于形成圆锥部1c的伸展量的总和大致相等。由于原材料5的整体大致均等地延伸，所以成形性好。由于成形性好，所以没有必要将成型工序分成多个工步(数个工步)，在两个工步中就能够充分成型。通过减少工步数，能削减模具的费用及成型时间，实现削减振动板1的成本。

参考图3对由模具16进行的成型进行详细说明。模具16如下形成：由该模具16成型的振动板的圆顶部16a的根部倾斜角度θ1为46度，圆锥部16c的根部倾斜角度θ2为29度，从而使得角度θ1比角度θ2大约大了17度。这样如果角度θ1比角度θ2大，则在闭合下侧模具16与上侧模具17来对原材料5加压的过程中，施加于成为圆顶部16a的原材料5的张力，变得比施加于成为圆锥部16c的原材料5的张力大。因此，原材料5在第一交界部凹形部6b以及第一交界部凸形部7b之间向圆顶部16a错位移动。其结果是在成型后的振动板的圆顶部16a上产生褶皱。如果错位移动量多，则原材料会在圆顶部16a与圆锥部16c的交界部断裂。

接着参考图4，对由模具17进行的成型进行说明。模具17如下形成：由该模具17成型的振动板的圆顶部17a的根部倾斜角度θ1为24度，圆锥部17c的根部倾斜角度θ2为42度，从而使得角度θ1比角度θ2大约小了18度。这样如果角度θ1比角度θ2小，则在闭合下侧模具6与上侧模具7来对原材料5加压的过程中，施加于成为圆锥部17c的原材料的张力变得比施加于成为圆顶部17a的原材料的张力大。因此，原材料5在第一交界部凹形部6b以及第一交界部凸形部7b之间向圆锥部17c错位移动。其结果是在成型后的振动板的圆锥部17c上产生褶皱。如果错位移动量多，则原材料会在圆顶部17a与圆锥部17c的交界部断裂。

对于模具16以及17，在关闭下侧模具6与上侧模具7的过程中，如果第一交界部凹形部6b以及第一交界部凸形部7b对原材料5加压，则摩擦力作用于第一交界部凹形部6b以及第一交界部凸形部7b与原材料5之间。因此，如果所述角度θ1与所述角度θ2的差小到某一程度，则即使施加于例如圆顶部16a与圆锥部16c的各自的原材料5的张力有一个差，原材料也不会产生错位移动。根据发明人的各种实验，可以判断出：只要角度θ1与角度θ2的差相对于它们两者中较大的一方的比例在大约10％以下，则完全不会产生错位移动。另外，如果所述比例大约在15％以下，则可以判断为几乎不发生错位移动。因此在本实施例中，只要所述圆顶部16a的根部倾斜角度θ1与所述圆锥部16c的根部倾斜角度θ2的差，相对于所述圆顶部16a的根部倾斜角度θ1与圆锥部16c的根部倾斜角度θ2之中较大一方的根部倾斜角度的比例在15％以下，就不会有在冲压成型时在原材料5上产生褶皱或断裂的担心，能够以高的成品率来制作振动板1。

在图4所示的模具17中，下侧模具6的圆顶凸形部6a与上侧模具7的圆顶凹形部7a的曲率半径，比图2所示的本实施例1的模具15的圆顶凸形部6a与圆顶凹形部7a的曲率半径大。因此，成型后的振动板的圆顶部17a的全高，比由模具15成型的本实施例的振动板1的圆顶部1a的全高低。对于模具17，由于圆顶凸形部6a与上侧模具7的圆顶凹形部7a的曲率半径大，所以在闭合下侧模具6与上侧模具7的过程中，首先第一交界部凸形部7b与平板状的原材料5接触，在进一步闭合两者之后，圆顶凸形部6a与原材料5接触。因此，即使角度θ1与角度θ2大至相同，也可以判断为在第一交界部凸形部7b产生了一些错位移动。由于该错位移动，有时在圆顶部17a会出现褶皱。从这种情况可以判断出圆顶部的全高是某种程度越高越好。根据发明人的实验，圆顶部的全高(h1)最好是圆锥部的全高(h2)的大约0.8倍以上。

如图2以及图3所示，在圆顶部的全高(h1)比圆锥部的全高(h2)高很多且角度θ1与角度θ2大至相同的情况下，在闭合下侧模具6与上侧模具7的过程中，在第二交界部凸形部6d与原材料5接触之前，第一交界部凸形部7b与平板状的原材料5接触。因此，圆顶部16a侧与圆锥部16c侧的原材料的伸展量不会变得均等，在圆顶部16a容易出现褶皱。为了防止这种情况，判断为：最好使圆顶部16a的全高为圆锥部16c的全高的大约两倍以下。

图6示出的是使用利用图3所示的模具16而成型的振动板的扬声器的声压频率特性。该扬声器的规格如下。公称口径是25mm，音圈的直径与圆顶部16a的直径大致相同、为16.5mm。圆顶部16a的根部倾斜角度θ1与圆锥部16c的根部倾斜角度θ2大致相等，圆锥部16c的表面积比圆顶部16a的表面积小。

圆顶部16a的表面积为2.3cm²，圆顶部16a的全高为2.3mm。圆顶部16a的曲率半径为16mm。圆锥部16c的表面积为1.7cm²，圆锥部16c的全高为1.3mm。圆顶部16a的表面积是圆锥部16c的表面积的大约1.35倍。圆顶部16a的根部倾斜角度θ1与圆锥部16c的根部倾斜角度θ2都是31度。圆锥部16c与边缘部16e的交界部的直径为21.5mm，边缘部16e的外径为23.5mm。

图6的实线的曲线a是使用了如下的振动板的扬声器的声压频率特性，关于该振动板，虽然圆顶部16a的根部倾斜角度θ1与圆锥部16c的根部倾斜角度θ2相同，但是圆锥部16c的表面积比圆顶部16a的表面积大。该扬声器的圆顶部16a的表面积为2.26cm²，圆顶部16a的全高为2.0mm，圆顶部16a的曲率半径为18mm。圆锥部16c的表面积为3.2cm²，圆锥部16c的全高为1.3mm。圆锥部16c的表面积是圆顶部16a的表面积的大约1.42倍。圆顶部16a的根部倾斜角度θ1为27.3度，圆锥部16c的根部倾斜角度θ2为30度。圆锥部16c与边缘部16e的第二交界部16d的直径为25mm，边缘部16e的外径为27mm。

如果圆顶部16a的表面积比圆锥部16c的表面积大很多，则圆顶部16a的质量也比圆锥部16c的质量大很多。因此，音圈2的驱动力更多地被分配给质量大的圆顶部16a一方。由于圆顶部16a的放射面积比圆锥部16c的放射面积大，所以圆顶部16a的共振模式在声压频率特性被很强地表现出来。如图6的实线的曲线a所示，产生了很大的共振峰值与在比其低的频率处产生大的低谷。

在圆锥部16c的表面积比圆顶部16a的表面积大的情况下，圆锥部16c的质量变得也比圆顶部16a大。因此，音圈2的驱动力更多地被分配给圆锥部16c一方。由于圆锥部16c的放射面积比圆顶部16a的放射面积大，所以圆锥部16c的共振模式在声压频率特性被很强地表现出来。如图6的虚线的曲线b所示，与曲线a相比，共振峰值的频率变低，在比其高的频率处产生大的低谷。

在圆顶部16a的根部倾斜角度θ1与圆锥部16c的根部倾斜角度θ2的差较大的情况下，由于圆顶部16a与圆锥部16c的根部的刚性(stiffness)的差变大，所以声压频率特性的紊乱有进一步变大的倾向。

在本实施例1的扬声器中，圆顶部1a的根部倾斜角度θ1与圆锥部1c的根部倾斜角度θ2大致相等，且圆顶部1a的表面积与圆锥部1c的表面积大致相等。由此圆顶部1a与圆锥部1c的质量变得大致相等，同时圆顶部1a与圆锥部1c各自的根部的刚性也变得大致相等。其结果是音圈2的驱动力被均等分配到振动板1的圆顶部1a与圆锥部1c。因此，只是很强地表现出圆顶部1a或圆锥部1c的任一方的共振模式，声压频率特性变成没有大的紊乱，能够得到如图5所示的良好的声压频率特性。

本实施例1的扬声器的振动板1，如果与现在市场上正在销售的一般的扬声器的振动板相比，具有曲率半径大且高度h1低浅的形状。在振动板1的形状浅的情况下，圆顶部1a与圆锥部1c的共振模式并不互相完全独立。从驱动部即音圈2来看，圆顶部1a的共振模式与圆锥部1c的共振模式具有成为互相颠倒的模式的倾向。因此在圆顶部1a与圆锥部1c的表面积以及质量大致相等的情况下，各自的共振的峰值或低谷互相抵消，声压频率特性有变得平滑的倾向。

根据发明人的实验，如果圆顶部1a的表面积与圆锥部1c的表面积的差、或各自的质量的差相对于两者中表面积或质量大的一方的比例在15％左右以内，则就可以避免大的峰值或低谷的发生。对此参考图7进行详细说明。

图7是本发明的发明人的实验阶段的扬声器的声压频率特性。

在图7中，粗实线的曲线a是本实施例1的扬声器的声压频率特性。细实线的曲线b是在本实施例1的振动板1中，圆顶部的根部倾斜角度θ1为29度，圆锥部的根部倾斜角度θ2为29.5度。另外，圆顶部1a的表面积为2.2cm²，圆锥部1c的表面积为1.92cm²。即，是使用了圆顶部1a的表面积是圆锥部1c的表面积的大约1.5倍的振动板的扬声器的声压频率特性。

虚线的曲线c是，在本实施例1的振动板1中，圆顶部1a的表面积为2.2cm²，圆锥部1c的表面积为2.52cm²，使用了圆锥部1c的表面积比圆顶部1a的表面积大约大15％的大的振动板的扬声器的声压频率特性。

与图6的曲线b相比，从图7的曲线c可以看出20kHz附近的大的峰值大幅度降低。另外将图7的曲线c与最优选的图7的曲线a相比较，则可以看出峰值的变化在3dB以内。另外将图7的曲线b与图6的曲线a相比较，则可以看出25kHz附近的大的低谷大幅度降低。另外即使与图7的曲线a相比较也可以看出低谷收缩在大约3dB以内。即，如果圆顶部1a的表面积与圆锥部1c的表面积的差，相对于两者中较大的一方的表面积的比例在大约15％以内，则可以避免大的峰值或低谷的产生。

而且，圆顶部1a与圆锥部1c的振动板1的厚度一定，圆顶部1a与圆锥部1c的质量与其表面积成比例。在振动板1的厚度不均匀的情况下，最好将圆顶部1a与圆锥部1c的表面积设计成：圆顶部1a与圆锥部1c的质量的差相对于两者中较大的一方的质量的比例在大约15％以内。

如上述说明，根据本实施例1，能够实现具有可以在超高音域再生的良好声压频率特性的低价的扬声器。

虽然在实施例1的扬声器中使用了钛箔作为半圆顶型的振动板的原材料，但是也可以使用铍、铝、铝合金的硬铝、镁合金、铜、黄铜等的薄板(箔)。

另外，虽然在实施例1中振动板的圆顶部的形状为球面，但是即使是椭圆面炮弹形面等的非球面，也能够得到本发明的效果。

实施例2

参考图8说明本发明的实施例2的扬声器。图8是本实施例2的扬声器的振动板11的右半部分的剖面图，没有图示的左半部分相对于中心线C对称。

在图8中，半圆顶型的振动板11具有：圆形的圆顶部11a、于圆顶部11a的外周形成的圆筒状的音圈嵌合部11g、以及于音圈嵌合部11g的外周形成的圆锥部11c。圆锥部11c经过圆锥部11c的顶部即第二交界部11d与边缘部11e相连。在边缘部11e的外周形成有安装部11f。圆顶部11a、音圈嵌合部11g、圆锥部11c、边缘部11e以及安装部11f是通过钛箔的一体成型而构成的。音圈嵌合部11g的高度为0.4mm，其前端部11i形成半径为0.2mm左右的曲面(R)，使得在冲压成型的过程中不会断裂。另外，音圈嵌合部11g的内周部11h从前端部11i朝向圆顶部11a形成有直径缓慢变小的锥面形状。通过具有该锥面形状，能够防止在冲压成型时原材料断裂，并且在组装时，能够使向音圈嵌合部11g的内周部11h插入音圈12的绕线框(bobbin)12a的作业变得容易。

实施例2的扬声器的公称口径为25mm。振动板1的原材料是厚度为0.025mm的钛箔。圆顶部11a的外径(第一交界部11b的直径)为17mm，圆锥部11c与边缘部11e之间的第二交界部11d的直径为24mm。边缘部11e的外径为26mm。振动板11的圆顶部11a的根部倾斜角度θ1为28度，圆锥部11c的根部倾斜角度θ2为30度，两者大致相等。圆顶部11a的根部的直径为16.6mm。圆顶部11a的全高h1为2.1mm，其曲率半径为17.6mm。圆锥部11c的全高h2为1.5mm。

音圈12的绕线框12a的直径为16.5mm，将上方的绕线框12a插入音圈嵌合部11g的内周部11h。插入后在第一交界部11b以及内周部11h涂抹粘接剂，将绕线框12a固定于振动板11。通过在第一交界部11b也涂抹粘接剂，不会出现交界部11b的形成曲面的部分的刚性下降而使高音域的声压频率特性恶化的情况。在本实施例2的扬声器的振动板11中，音圈嵌合部11g的表面积为0.27cm²，圆顶部11a的表面积为2.31cm²，圆锥部11c的表面积为2.45cm²。音圈嵌合部11g与圆顶部11a的合计表面积为2.58cm²，与圆锥部11c的表面积大致相等。

在本实施例2的振动板11中，为了使音圈12的安装操作变得容易，在圆顶部11a的外周设置有音圈嵌合部11g，由于音圈嵌合部11g的高度(0.4mm)与音圈12的直径(16.5mm)相比是极小的值，所以音圈嵌合部11g带给振动板11的成型时的成形性的影响小到可以忽略。为了保证振动板11的良好的成型性，需要使音圈嵌合部11g的高度h3在圆顶部11a的直径的5％以下。如果高度h3比其大，则原材料5在音圈嵌合部11的附近就容易断裂。

如上所述根据本实施例2，与所述实施例1的振动板1同样地，在使用了钛箔作为原材料的冲压成型中不会产生褶皱或断裂，能够容易地对半圆顶型的振动板11进行成型。

在本实施例2的振动板11中，通过在圆顶部11a的外周设置音圈嵌合部11g，可以得到以下的效果。即，在将音圈12的绕线框12a安装于振动板11时，通过将绕线框12a插入音圈嵌合部11g，可以可靠地保持绕线框12a。因此组装操作极为容易，难以引起错位等组装时的问题，量产性良好。另外由于不需要组装用的夹具等，所以降低了制造成本。音圈嵌合部11g在高度0.4mm的范围与绕线框12a粘结。因此可以得到高粘结强度，提高扬声器的可靠性。

图10示出了本实施例2的扬声器的声压频率特性。如果与表示所述实施例1的扬声器的声压频率特性的图5进行比较，则图10中的峰值或低谷稍微多一些，但是高音域再生界限频率超过了100kHz，能够得到良好的声压频率特性。

为了实现设置了本实施例2的扬声器的音圈嵌合部11g的振动板11，发明人进行了各种实验，得到了圆顶部11a、圆锥部11b、以及音圈嵌合部11g的最佳规格。以下详细说明该过程。

在图8中，Sa表示圆顶部11a的表面积，Sc表示圆锥部11c的表面积、Sg表示音圈嵌合部11g的表面积。发明人制作了具有上述面积Sa、Sc及Sg的关系是分别用下式(1)、(2)及(3)表示的三种实验用振动板11的扬声器，研究声压频率特性。

Sa+Sg＜Sc                       (1)

Sa+Sg＞Sc(Sa≈Sc)               (2)

Sa+Sg≈Sc                    (3)

振动板11都是厚度为0.025mm的钛箔。圆顶部11a与音圈嵌合部的尺寸都与本实施例2相同。圆顶部11a的根部倾斜角度为28度，与圆锥部的根部倾斜角度30度大致相等。

图11是使用了所述三种的实验用振动板的扬声器的声压频率特性。虚线的曲线a是使用了具有式(1)所示的关系的振动板11的扬声器的声压频率特性。面积Sg为0.27cm²，面积Sa为2.31cm²，面积Sc为3.2cm²，面积和(Sa+Sg)为2.58cm²。面积Sc大约比面积和(Sa+Sg)大24％。在使用了该振动板的扬声器中，如图11的曲线a所示，在20kHz附近产生峰值，比图5的声压频率特性差。

图11的细实线的曲线b是面积Sa与Sc大致相等且具有式(2)所示的关系的情况。面积Sa为2.31cm²，以及面积Sc为2.2cm²，面积Sa、Sg的和(Sa+Sg)为2.58cm²。面积Sc大约比面积和(Sa+Sg)少15％。在该例中，虽然在25kHz附近产生小的低谷，但是在20kHz附近的大的峰值消失。虽然是稍微接近于图5所示的本实施例2的声压频率特性的允许范围，但还不能说是最好的。

图11的粗实线的曲线c具有式(3)的关系的、是本实施例2的振动板11的情况，能够得到良好的声压频率特性。由于用粘接剂将音圈嵌合部11g和音圈12的绕线框12a固定在一起，所以音圈嵌合部11g和音圈12一体动作。从该点出发，发明人认为没有必要将最初音圈嵌合部11g的表面积加到圆顶部12a的表面积上。但是各种实验的结果，由于振动板11的原材料的钛箔通过粘接剂杨氏模量显著提高，所以音圈嵌合部11g不会作为音圈12的一部分来动作，而是作为圆顶部11a的一部分来动作。从该点出发可以判断出，如果设定成在圆顶部11a的表面积上加上音圈嵌合部11g的表面积的合计表面积、与圆锥部11c的表面积大致相等，就能得到最佳的效果。如果圆顶部11a的表面积与音圈嵌合部11g的表面积的合计表面积、和圆锥部11c的表面积的差，相对于两者之中较大的表面积的比例在大约15％以内，则就能够得到如图11所示的那样的峰值或低谷较少的声压频率特性。

在图8所示的本实施例2的振动板11中，虽然第一交界部11b位于圆顶部11a与音圈嵌合部11g之间，但也可以使第一交界部11b形成曲面，使得圆顶部11a与音圈嵌合部11g由曲面相连。在使第一交界部11b形成曲面时，从振动板11的成形性这点出发，该曲率半径越大越好。但是如果该曲率半径太大，在将音圈12安装于音圈嵌合部11g的工序中，就有音圈12的定位精度下降的担心。为了正确定位就需要夹具且操作时间变长，生产率下降。因此，所述曲率半径优选为0.2mm以下。

实施例3

参考图9说明本发明的实施例3的扬声器。图9是本实施例3的扬声器(公称口径25mm)的振动板21的右半部分的剖面图，左半部分相对于中心线C对称而省略了图示。本实施例3的振动板21是半圆顶型，具有圆顶部21a、圆锥部21c、边缘部21e以及安装部21f。在圆顶部21a与圆锥部21c之间的第一交界部21b，在圆锥部21c的根部的下侧设置有音圈嵌合部21g。

振动板21的规格如下所述。振动板21的原材料是厚度为0.025mm的钛箔。第一交界部21b的直径为16.2mm，音圈22的直径为16.5mm。圆锥部21c与边缘部21e之间的第二交界部21d的直径为22.5mm。边缘部21e的外径为24.5mm。

圆顶部21a的根部倾斜角度θ1为28.5度，圆锥部21c的根部倾斜角度θ2为27度，大致相等。圆顶部21a的表面积为2.2cm²，音圈嵌合部21g的表面积为0.27cm²，圆锥部21c的表面积为2.05cm²。圆锥部21c与音圈嵌合部21g的合计表面积为2.32cm²。

在本实施例3中，圆锥部21c和音圈嵌合部21g的合计表面积、与圆顶部21a的表面积大致相等。圆顶部21a的全高h1为2.05mm，圆顶部21a的曲率半径为17mm。圆锥部21c的全高h2为1.35mm。第一交界部21b处的圆顶部21a的外周部21i是曲率半径大约为0.2mm的曲面(R)。音圈嵌合部21g的高度h3为0.4mm。该音圈嵌合部的高度h3在音圈嵌合部的直径的5％以下，从振动板的成形性的观点出发是优选的。圆锥部21c的根部的直径为16.4mm。音圈嵌合部21g形成为：从图的下方朝向上方直径缓慢变小的锥面形状。将音圈嵌合部21g的外周面嵌入音圈22的绕线框22a，通过粘接音圈22被安装于振动板21。在音圈嵌合部21g的外周面与绕线框22a的外周面之间填充粘接剂。

在本实施例3中，通过上述那样设定振动板21的规格，通过钛箔的原材料的冲压加工对振动板21进行成型时，原材料不会产生褶皱或者断裂。另外本实施例3的扬声器的声压频率特性，变得与图10所示的所述实施例2的声压频率特性大致相同，可以得到良好的声压频率特性。如果圆锥部21c的表面积和音圈嵌合部21g的表面积的合计表面积、与圆顶部21a的表面积的差，相对于两者之中较大的表面积的比例在大约在15％，就能够得到大的峰值或低谷少的声压频率特性。

由于本实施例3的振动板21具有音圈嵌合部21g，所以安装音圈22向振动板21的安装工序变得容易。从成形性的观点出发，圆顶部21a的外周部21i的曲面半径越大越好。但是如果曲率半径变大，则在安装音圈22时，在绕线框22a的内周面与音圈嵌合部21g的外周面之间产生间隙。如果不用粘接剂将该间隙填充得没有缝隙，则有高音域的声压频率特性恶化的担心，所以组装时需要注意。如果完全进行粘接则绕线框22a完全被固定于振动板21而不会有问题。

工业实用性

本发明可以用于再生超高音域的高音用扬声器。

Claims (9)

1.一种高音用扬声器，具备：

半圆顶型振动板，其通过由金属薄板将圆顶部、在所述圆顶部的周围设置的圆锥部、以及在所述圆锥部的周围设置的边缘部一体成型而构成；

音圈，其结合于所述圆顶部与所述圆锥部的交界部；和

磁场部，其根据流过所述音圈的电流，对所述音圈施加电磁驱动力，

所述圆顶部与所述圆锥部的边界处的、圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度的差，相对于所述圆顶部的根部倾斜角度与圆锥部的根部倾斜角度之中大的一方的根部倾斜角度的比例在15％以下，且所述圆顶部的表面积与圆锥部的表面积的差，相对于所述圆顶部的表面积与圆锥部的表面积之中大的一方的面积的比例在15％以下。

2.根据权利要求1所述的高音用扬声器，其特征在于，

所述圆顶部的根部倾斜角度与所述圆锥部的根部倾斜角度大致相等。

3.根据权利要求1所述的高音用扬声器，其特征在于，

所述圆顶部的表面积与所述圆锥部的表面积大致相等。

4.根据权利要求1所述的高音用扬声器，其特征在于，

所述振动板，在所述圆顶部与圆锥部的交界部，具有形成为圆筒状的音圈嵌合部，所述音圈嵌合部具有与所述音圈的中心轴相同的中心轴。

5.根据权利要求3所述的高音用扬声器，其特征在于，

所述音圈嵌合部的高度，相对于所述音圈嵌合部的直径的比例在5％以下。

6.根据权利要求4所述的高音用扬声器，其特征在于，

在从圆顶部的外周，与圆顶部的突出方向相反的方向上，形成所述音圈嵌合部。

7.根据权利要求4所述的高音用扬声器，其特征在于，

在从圆锥部的外周，与圆锥部的突出方向相反的方向上，形成所述音圈嵌合部。

8.根据权利要求6所述的高音用扬声器，其特征在于，

所述圆顶部的表面积和所述音圈嵌合部的表面积的合计表面积与所述圆锥部的表面积的差，相对于所述合计表面积与所述圆锥部的表面积之中大的一方的表面积的比例在15％以下。

9.根据权利要求7所述的高音用扬声器，其特征在于，

所述圆锥部的表面积和所述音圈嵌合部的表面积的合计表面积与所述圆顶部的表面积的差，相对于所述合计表面积与所述圆顶部的表面积之中大的一方的表面积的比例在15％以下。

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