JP2003047089A - 電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数応答が平坦で、低周波領域から高
周波領域まで高調波歪の少ない音波放射を実現化した電
気音響変換器を提供する。 【解決手段】 振動方向から見た平面形状が長径と短径
を有し、音を放射する方向に凹凸状に連続的に湾曲して
おり、かつ、略中央部に、振動部の長手方向と直交する
如く溝部９を設けるとともに、振動板の外周部に沿って
帯状に形成された溝部３０を設けた非軸対称形の振動板
１と、溝部３０の外周部に沿って形成された帯状の内周
部が溝部３０の外周部に接続され、振動板を振動自在に
保持するエッジ２と、振動板に接続されるボイスコイル
５が巻回されたボイスコイルボビン４と、磁気回路６，
７，８と、エッジの外周部２a、磁気回路を保持するフ
レーム３とを具備し、ボイスコイルの長手方向に一端が
固定され、他端が磁気回路を保持するフレームに固定さ
れたフック型サスペンション１９をボイスコイルの両端
にそれぞれ設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、細幅（長）で、か
つ音質の優れた電気音響変換器としてのスピーカに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハイビジョンやワイドビジョン等
の普及により、テレビの画面は横長ののものが一般的に
なりつつある。しかし一方では、我が国の住宅事情か
ら、テレビセット全体として幅狭・薄型のものが望まれ
ている。このことは、テレビに限らず、一般のオーディ
オコンポにも云えることである。

【０００３】例えば、テレビ用のスピーカユニットは、
通常ブラウン管の両脇に取り付けられるため、テレビセ
ットの横幅を大きくする一因となっている。そのため、
従来からテレビ用には角型や楕円型等の幅の狭いスピー
カユニットが用いられてきた。

【０００４】ところが、ブラウン管の横長化により、ス
ピーカユニットの幅はますます狭くすることが求めら
れ、同時に画面の高画質化に対応した音声の高音質化が
要求されている。

【０００５】しかしながら、従来の細幅の振動板を長径
と短径を有するボイスコイルで駆動するスピーカでは、
振動系の支持をエッジにのみ依存しているため軸端方向
に横ぶれ現象が発生し、最低共振周波数付近からそれ以
下の周波数帯域の再生に限界があった。従来、このよう
な横ぶれ現象を防止するためには、ダンパーと呼ばれる
支持物をボイスコイルのボビン部分に備え、多点支持と
することにより解決していた。しかるに、薄型、細型の
スピーカには、前記したような部材を配置する場所が無
いため、後述するハイパスフィルターを併用し、低音部
を別のスピーカで補うことで解決したり、磁気回路を多
分割にし、それぞれにダンパーを取り付けるなどして解
決していたものであったが、構造が必然的に複雑になる
などの問題点があった。

【０００６】以下、上記した従来の細幅の電気音響変換
器２０の構成について、図１３〜図１５を参照して説明
する。

【０００７】図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ従来の
細幅の電気音響変換器２０の平面図、及びＡ-Ａ線断面
図である。図１３（ａ）、（ｂ）において、２１は、振
動方向から見た平面形状が、長径と短径を有し、音を放
射する方向に凹凸状に連続的に湾曲した形状を有する非
軸対称形の振動板である。この振動板２１の外周部には
エッジ２２が接合され、フレーム２３に保持されてい
る。

【０００８】振動板２１の外周部下端には、図１４に示
す如くのトラック型のボイスコイルボビン２４が固着さ
れている。このボイスコイルボビン２４の外周面には、
ボイスコイル２５が巻回されている。ボイスコイルボビ
ン２４は、後述する磁気回路の磁気空隙Ｇに釣り下げら
れ、音声信号電流と磁束により駆動力を発生する。前記
したフレーム２３は箱状に形成され、その側面の一部は
エッジ２２方向に沿った形状としてある。

【０００９】フレーム２３の内側底面には、前記した後
述する如くの磁気回路が取付けられている。磁気回路
は、例えば鉄製のヨーク２６、例えばネオジウムよりな
るマグネット２７、例えば鉄製のポールピース２８で構
成され、図示しない治具によりフレーム２３の所定位置
に固定されている。なお、前記したマグネット２７、ポ
ールピース２８は、振動板２１の主振動部に対応する位
置に設けられているものである。

【００１０】ここで、振動板２１の具体的構成につき説
明する。この振動板２１は、前記した如く、振動方向か
ら見た平面形状が、長径と短径を有し、音を放射する方
向に凹凸状に連続的に湾曲した形状を有する非軸対称形
のものである。すなわち、２９ａを凸状部とし、これと
交互に連続している２９ｂを凹状部としたものである。
なお、それぞれの凹状部までの深さ方向の寸法Ｄは、ほ
ぼ同程度に形成されている。また、この振動板２１は、
ボイスコイル２５の発熱に耐え、かつ、振動板２１とし
ての機械的特性に優れたポリイミド（ＰＩ）フィルムに
よって構成されている。なお、２９ｃは、振動板２１の
略中央部に設けた凹状溝部である。

【００１１】ところで、振動板２１はその厚みが薄く軽
量であり、外周部に接合されたエッジ２２とボイスコイ
ルボビン２４に巻回されたボイスコイル２５によって構
成された振動系を強力な磁気回路で駆動するため、駆動
力が大きくなると、特に、低周波帯域で振動系がその短
径方向に横ぶれ振動を生じることで、磁気回路を構成す
る構成部品に接触してしまうため、高次高調波が増大し
たり異常音を発生するという問題点が発生した。この現
象を模式的に図１５（ａ），（ｂ）に示し、図１６にそ
の増大した２次歪、３次歪等の高調波歪を表した周波数
特性図をそれぞれ示す。

【００１２】従来は、このような問題を解決するため
に、図１７に示すように、ボイスコイル２５が巻回され
たボイスコイルボビン２４に数ヶ所のダンパー支持用の
梁３２を設けると共に、前記したヨーク２６等よりなる
磁気回路を分割することによって、この磁気回路背面に
ダンパー３１を設置したり、図１８に示すように、シス
テムをマルチウェイ構成にして、異常の原因となる低域
周波数が細型スピーカに入力されないように、ハイパス
フィルタを併用して低音用スピーカを別設するなどの方
法を採ることによって防止していた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
構成によれば、前記した如くの問題点は解消されるもの
ではあるが、図１７に示すように、磁気回路も前記した
ダンパー３１の数に合わせて分割しなければならないた
め、構造の複雑化を招き、磁束密度の低下と部品点数が
増加する等の問題があり、性能安定性の点、コストの点
等に改良の余地が残されていた。又、ハイパスフィルタ
を併用して複数のスピーカにより可聴周波数帯域をカバ
ーすることも、システムが複雑になる等の不利な点が生
じていた。

【００１４】そこで、本発明者等は、オリジナルの細型
スピーカの電気的性能は変えずにそのままとし、前記し
た問題点を解決する方策はないものかを鋭意検討した結
果、僅かな部品点数の増加で周波数応答が平坦で、且
つ、低周波領域から高周波領域まで高調波歪の少ない音
波放射の実現化が図れる電気音響変換器を案出したもの
であり、かかる新規な電気音響変換器を提供することを
目的にするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するためになされたものであり、請求項１に係る発
明は、振動方向から見た平面形状が長径と短径を有し、
音を放射する方向に凹凸状に連続的に湾曲しており、か
つ、略中央部に、振動部の長手方向と直交する如く溝部
９を設け、且つ、前記振動板の外周部に沿って帯状に形
成された溝部３０を設けた非軸対称形の振動板１と、前
記溝部３０の外周部に沿って帯状に形成され、この帯状
の内周部が前記溝部３０の外周部に接続され、前記振動
板１を振動自在に保持するエッジ２と、前記振動板１に
接続されるボイスコイルボビン４と、前記ボイスコイル
ボビン４の外周面に巻回されるボイスコイル５と、前記
ボイスコイル５に振動用の磁束を与える磁気回路６，
７，８と、前記エッジ２の外周部２a、前記磁気回路
６，７，８を保持するフレーム３とを具備し、前記ボイ
スコイル４の長手方向の端部に一端が固定され、他端が
前記磁気回路６，７，８を保持するフレーム３に固定さ
れたフック型サスペンション１９を前記ボイスコイル４
の両端にそれぞれ設けたことを特徴とする。

【００１６】請求項２に係る発明は、請求項１記載の電
気音響変換器において、前記フック型サスペンション１
９を、リード線兼用のフレキシブル基板４５より構成し
たことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施例を添
付図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施例
は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好まし
い種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下
の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限
り、これらの態様に限られるものではない。

【００１８】図１は、本発明になる電気音響変換器１０
の好ましい一実施例を示すもので、（ａ）は平面図、
（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＸ方向より見た側面
図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｅ）はＹ方向より見た
側面図、図２は、図１の電気音響変換器の主要部を構成
するボイスコイルの両端に設置されたフック型サスペン
ションの平面図、図３は、同、ボイスコイル側より見た
フック型サスペンションの使用状態拡大図、図４は、
同、フレーム側より見たフック型サスペンションの使用
状態拡大図、図５は、本発明になる電気音響変換器の周
波数特性図、図６は、ボイスコイルが巻回されたボイス
コイルボビンの斜視図、図７は、振動板の長手方向部分
の横断面図、図８は、ボイスコイルボビンとの接合後に
おける振動板の長手方向部分の横断面図、図９は、他の
実施例になる電気音響変換器１０Ａを示すもので、
（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＸ
方向より見た側面図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｅ）
はＹ方向より見た側面図、図１０は、図９に用いられる
サスペンションの平面図、図１１は、サスペンションの
厚さと最低共振周波数の変化を示す説明図、図１２は、
サスペンションの有無による低域性能比較を示す説明図
である。本発明の基本的構成は、前記した細幅の電気音
響変換器２０と同様構成であるが、念のため説明する。

【００１９】まず、図１を参照して、本発明になる電気
音響変換器１０を構成する振動板１の具体的構成につい
て説明する。

【００２０】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明に
なる細幅の電気音響変換器１０の正面図、Ａ-Ａ線断面
図、及び側面図である。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に
おいて、１は、振動方向から見た平面形状が、長径と短
径を有し、音を放射する方向に凹凸状に連続的に湾曲し
ており、かつ、略中央部、振動部の長手方向と直交する
如く溝部９を設け、且つ、前記振動板の外周部に沿って
帯状に形成された溝３０とを有する非軸対称形の振動板
である。この振動板１の外周部にはエッジ２が接合さ
れ、フレーム３に保持されている。

【００２１】振動板１の外周部下端には、図６に示す如
くのトラック型のボイスコイルボビン４が固着されてい
る。このボイスコイルボビン４の外周面には、ボイスコ
イル５が巻回されている。ボイスコイルボビン４は、前
記した従来と同様の磁気回路（図示せず）の磁気空隙Ｇ
に釣り下げられ、音声信号電流と磁束により駆動力を発
生する。

【００２２】フレーム３の内側には、前記した後述する
如くの磁気回路が取付けられている。磁気回路は、例え
ば鉄製のヨーク６、例えばネオジウムよりなるマグネッ
ト７、例えば鉄製のポールピース８で構成され、図示し
ない治具によりフレーム３の所定位置に固定されてい
る。なお、前記したマグネット７、ポールピース８は、
振動板１の主振動部に対応する位置に設けられているも
のである。

【００２３】ここで、振動板１の具体的構成につき説明
する。この振動板１は、前記した如く、振動方向から見
た平面形状が、長径と短径を有し、音を放射する方向に
凹凸状に連続的に湾曲しており、かつ、略中央部、振動
部の長手方向と直交する如く溝部９を設け、且つ、前記
振動板の外周部に沿って帯状に形成された溝部３０とを
有する非軸対称形の振動板である。すなわち、１１ａ、
１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを凸状部と
し、これと交互に連続している１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄを凹状部としたものである。なお、それぞれ
の凹状部までの深さ方向の寸法Ｄは、中央部を除き、ほ
ぼ同程度に形成されている。また、この振動板１は、ボ
イスコイル５の発熱に耐え、かつ、振動板１としての機
械的特性に優れたポリイミド（ＰＩ）フィルムによって
構成されている。

【００２４】３０は、前記した振動板１の外周部に沿っ
て帯状に形成された溝部である。また、この溝部３０の
深さは、後述する図７、図８より明らかな如く、ボイス
コイルボビン４の外周面に巻回されるボイスコイル５よ
りも浅くなるように、その幅は磁気ギャップ程度の大き
さとし、振動系の振幅によって磁気回路部分に接触する
ことの無いような寸法に設定してある。すなわち、この
溝部３０の位置は、成型用の金型によってその面精度等
が確保されている。

【００２５】次に、振動板１の外周部下端に固着されて
いるトラック型のボイスコイルボビン４の具体的構成に
ついて、図６〜図８を参照して説明する。図６より明ら
かな如く、ボイスコイルボビン４は、振動板１の振動方
向から見た平面形状が、長径と短径とを有する非軸対称
形であって、かつ、ボイスコイルボビン４の一部は、振
動板１の長径方向に関して、互いに平行な直線部分を有
している。５は、このボイスコイルボビン４に巻回され
ているボイスコイルである。

【００２６】また、ボイスコイルボビン４は、巻線を施
すフォーム部分が、振動板１の長径方向に沿って２分割
（４₁，４₂）されており、この分割部分が短長径方向に
関して平行になる如く接合することにより、補強部とし
ての梁１３が構成されるものである。なお、１５は、ボ
イスコイルボビン４の外周面に巻回され補強紙として用
いられるクラフト紙からなるバンドである。

【００２７】このように構成したボイスコイルボビン４
は、前記した如く溝部３０の内側寸法より小に形成して
あり、かつ、前記した如く溝部３０の深さを、ボイスコ
イルボビン４に巻回されているボイスコイル５の上方に
残される部分より小さく設定してあるので、治具を用い
ての組立て時、溝部３０の下端部３０ａに、例えば、下
方より挿入されるボイスコイルボビン４の上端部４ａが
当接した時、正規な取付け位置になるような寸法に設定
されているので、これを振動板１の下方より挿入配置し
た場合、その上端部４ａが、図１（ｂ）、図８に明示さ
れている如く溝部３０の内側下端部３０ａに当接されれ
ば、そこが正規な取付け位置となる。しかる後、溝部３
０内側とボイスコイルボビン４との間隙内に、例えば、
接着剤（図示せず）を充填することにより、両者は所定
の取付け位置に固定することが出来るものである。

【００２８】図２は図１の電気音響変換器の主要部を構
成するボイスコイルの両端に設置されたフック型サスペ
ンション１９の一例を示す平面図であり、これは低周波
帯域に於ける横ぶれ振動を防止するためのものである。

【００２９】このフック型サスペンション１９は、上側
取付け部４０、下側取付け部４２、これら上側取付け部
４０、下側取付け部４２との間に設けられた中間部４１
とより大略構成されている。なお、４３は、下側取付け
部４２に設けられた空間部である。

【００３０】図３は、同、ボイスコイル５側より見たフ
ック型サスペンション１９の使用状態を示す拡大図であ
り、図中４４は、ボイスコイル５と前記したフック型サ
スペンション１９の上側取付け部４０とを固定するため
の接着剤である。

【００３１】図４は、同、フレーム３側より見たフック
型サスペンション１９の使用状態を示す拡大図であり、
下側取付け部４２は、図示の如くフレーム３に接着剤４
４により固定されているものである。

【００３２】次に、このように構成した電気音響変換器
１０の動作について説明する。前記構成において、マグ
ネット７によってボイルコイルボビン４周囲に磁界が発
生し、このボイルコイルボビン４に巻回されたボイルコ
イル５に駆動電流が流れると、前記したボイルコイルボ
ビン４に駆動電流に応じた電磁力が作用し、この電磁力
で主振動部１ａを主体として振動板１が振動する。この
振動に際して振動板１の振動部の周囲に設けた溝部３０
の下端部３０ａは、前記した如く、その面精度が確保さ
れており、かつ、ボイルコイルボビン４の上端部４ａと
比較的大きな接触面積で支持されているため、正確に駆
動力が伝達される。

【００３３】又、振動板１の上面は外側（音を放射する
方向）に突出する形状の略半円筒面の凸状部１１ａと、
これと連続しており、内側にくぼむ形状の略半円筒面の
凹状部１２ａ等とが長手方向に交互に配置される形状と
なっているので、相補的にこの部分の振動成分の発生が
未然に防止される。

【００３４】図５は、本発明になる電気音響変換器１０
において、ボイスコイル４の両端にフック型サスペンシ
ョン１９を設置した場合の音圧周波数特性と高調波歪み
の周波数特性図、図１６は、前記した従来構成になるボ
イスコイルの両端にフック型サスペンションを設置しな
い場合の音圧周波数特性と高調波歪みの周波数特性図で
ある。この両図より明らかな如く、ボイスコイルの両端
にフック型サスペンションを設置した場合は、横ぶれ振
動に起因して２０Ｈｚ〜１００Ｈｚに発生していた高調
波歪みが６〜１５ｄＢ減少することが実証されていて、
本発明の優位性が一見してわかるものである。

【００３５】また、図１２に示すように、入力の増大に
よってもこの性能が保たれることも検証されている。さ
らに、図１１には、サスペンション材料の厚さによる最
低共振周波数の変化を、サスペンションがない場合と比
較して示しているものである。これより、本実施例にな
るサスペンションの厚さは、０．０７５ｍｍのものが、
その最低共振周波数の変化よりよいことがわかるもので
ある。

【００３６】図９は、他の実施例になる電磁音響変換器
１０Ａを示すものであり、前記フック型サスペンション
の材質がポリイミドの中に銅製パターンが配置されたフ
レキシブル基板よりなり、例えば、このフレキシブル基
板内のパターンの一端がボイスコイルの電気入力部と連
結され、他端がスピーカーの入力端子の一方に固定され
るとともにフレキシブル基板の他方のパターンと連結
し、リード線の働きを兼ねるようにしたものである。な
お、この図９において、前記した実施例と同一部分は同
一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１０はフ
レキシブル基板によるサスペンション４５の一例を示す
平面図である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本請求項１に係る
発明によれば、振動方向から見た平面形状が長径と短径
を有し、音を放射する方向に凹凸状に連続的に湾曲して
おり、かつ、略中央部に、振動部の長手方向と直交する
如く溝部を設け、且つ、前記振動板の外周部に沿って帯
状に形成された溝部を設けた非軸対称形の振動板と、前
記溝部の外周部に沿って帯状に形成され、この帯状の内
周部が前記溝部の外周部に接続され、前記振動板を振動
自在に保持するエッジと、前記振動板に接続されるボイ
スコイルボビンと、前記ボイスコイルボビンの外周面に
巻回されるボイスコイルと、前記ボイスコイルに振動用
の磁束を与える磁気回路と、前記エッジの外周部及び前
記磁気回路を保持するフレームとを具備し、前記ボイス
コイルの長手方向の端部に一端が固定され、他端が前記
磁気回路を保持する前記フレームに固定されたフック型
サスペンションを、前記ボイスコイルのそれぞれ両端に
設けたことにより、低周波帯域の横ぶれ振動が抑制さ
れ、歪みのない音波再生が実現できるという効果があ
る。

【００３８】また、請求項２による発明によれば、請求
項１記載の電気音響変換器において、前記フック型サス
ペンションを、リード線兼用のフレキシブル基板より構
成したことにより、細型スピーカの構成をさらに単純化
し、性能の安定化をも図ることが出来るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電気音響変換器の好ましい一実施
例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断
面図、（ｃ）はＸ方向より見た側面図、（ｄ）はＢ−Ｂ
線断面図、（ｅ）はＹ方向より見た側面図断面図であ
る。

【図２】図１の電気音響変換器の主要部を構成するボイ
スコイルの両端に設置されたフック型サスペンションの
平面図である。

【図３】同、ボイスコイル側より見たフック型サスペン
ションの使用状態拡大図である。

【図４】同、フレーム側より見たフック型サスペンショ
ンの使用状態拡大図である。

【図５】本発明になる電気音響変換器の周波数特性図で
ある。

【図６】ボイスコイルが巻回されたボイスコイルボビン
の斜視図である。

【図７】振動板の長手方向部分の横断面図である。

【図８】ボイスコイルボビンとの接合後における振動板
の長手方向部分の横断面図である。

【図９】他の実施例になる電気音響変換器１０Ａを示す
もので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、
（ｃ）はＸ方向より見た側面図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面
図、（ｅ）はＹ方向より見た側面図である。

【図１０】図９に用いられるサスペンションの平面図で
ある。

【図１１】サスペンションの厚さと最低共振周波数の変
化を示す説明図である。

【図１２】サスペンションの有無による低域性能比較を
示す説明図である。

【図１３】従来の電気音響変換器の説明図である。

【図１４】従来の電気音響変換器の主要部を構成するボ
イスコイルが巻回されたボイスコイルボビンの斜視図で
ある。

【図１５】従来の電気音響変換器にあって、低周波帯域
で振動系がその短径方向に横ぶれ振動を生じる状態を示
す側面図である。

【図１６】図１３における電気音響変換器の周波数特性
図である。

【図１７】従来の電気音響変換器に用いられるボイスコ
イルが巻回された他のボイスコイルボビンの斜視図であ
る。

【図１８】従来のスピーカ構成の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 振動板 ２ エッジ ２ａ 外周部 ３ フレーム ４ ボイスコイルボビン ５ ボイスコイル ６ ヨーク ７ マグネット ８ ポールピース ９ 細溝部 １０ 電気音響変換器 １１ 凸状部 １２ 凹状部 １３ 梁 １５ バンド １６ 突出部 １７ 接続端子 １８ リード線 １９ フック型サスペンション ２０ 電気音響変換器 ２１ 振動板 ２２ エッジ ２３ フレーム ２４ トラック型ボイスコイルボビン ２５ ボイスコイル ２６ ヨーク ２７ マグネット ２８ ポールピース ２９ａ 凸状部 ２９ｂ 凹状部 ２９ｃ 凹状溝部 ３１ ダンパー ３２ 連結部材 ３３ 補強梁 ４５ サスペンション Ｄ 凸状部と凹状部の深さ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】振動方向から見た平面形状が長径と短径を
   有し、音を放射する方向に凹凸状に連続的に湾曲してお
   り、かつ、略中央部に、振動部の長手方向と直交する如
   く溝部を設け、且つ、前記振動板の外周部に沿って帯状
   に形成された溝部を設けた非軸対称形の振動板と、 前記溝部の外周部に沿って帯状に形成され、この帯状の
   内周部が前記溝部の外周部に接続され、前記振動板を振
   動自在に保持するエッジと、 前記振動板に接続されるボイスコイルボビンと、 前記ボイスコイルボビンの外周面に巻回されるボイスコ
   イルと、 前記ボイスコイルに振動用の磁束を与える磁気回路と、 前記エッジの外周部及び前記磁気回路を保持するフレー
   ムとを具備し、 前記ボイスコイルの長手方向の端部に一端が固定され、
   他端が前記磁気回路を保持する前記フレームに固定され
   たフック型サスペンションを、前記ボイスコイルのそれ
   ぞれ両端に設けたことを特徴とする電気音響変換器。
2. 【請求項２】前記フック型サスペンションを、リード線
   兼用のフレキシブル基板より構成したことを特徴とする
   請求項１記載の電気音響変換器。