JP2003284187A - Plane speaker - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、平らな振動板を
有する平面スピーカに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 図８（Ａ）〜（Ｃ）に従来の平面スピ
ーカの一例を示す。図において、10は鉄板（強磁性金属
板）からなる平板状のヨーク、12はヨーク10の片面に磁
軸を垂直にして取り付けられた複数の永久磁石、14は振
動板である。永久磁石12はヨーク10の平面方向に所定の
間隔をおいて隣り同士で極性が反対になるように取り付
けられている。振動板14は、絶縁性ベースフィルム16の
両面（片面でも可）に、前記永久磁石12に対応させて渦
巻き状ボイスコイル18を形成したものである。全てのボ
イスコイル18は隣り合うボイスコイルの隣接辺に同じ向
きの電流が流れるように接続されている。26はボイスコ
イル18を押さえ付ける被膜である。ヨーク10には振動板
14の振動に伴って生じる空気圧の変動を調整するために
穴24が形成されている。振動板14はその周辺を弾力性の
ある保持部材28を介してヨーク周壁部10ａ上のヨーク棚
部10ｂと接合し、永久磁石12の磁極面から所望の距離を
保って可動状態で支持されている。また振動板14と永久
磁石12の間には、振動板14が永久磁石12の磁極面に接触
しないようにする緩衝シート30を介在させてある。なお
緩衝シート30は振動板14の振動を妨げないようにクッシ
ョン性の良好な材料で構成されたシート状のものであっ
てもよい。なお、Ｇは振動板14と緩衝シート30の間の隙
間、22は入力端子、32は絶縁板、34は外部端子、36は可
撓導体である。
【０００３】 上記のように構成された平面スピーカ
は、それぞれのボイスコイル18に電流が流れて、振動板
14がほぼ全面で駆動されるため、高い音圧が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】 しかし平面スピーカ
は、絶縁性ベースフィルム上に形成されたボイスコイル
が直接振動するため、長期間使用すると、ボイスコイル
に金属疲労が蓄積して、断線が発生しやすいという問題
がある。例えばボイスコイル18が図９のように配列され
た振動板14の場合は、振幅が最も大きくなる振動板14の
中心部ｃ点付近で、ボイスコイル18の金属疲労による断
線が生じやすい。金属疲労は金属材料の特定の箇所に繰
り返し応力がかかることで発生する。特にボイスコイル
の材料である銅やアルミは繰り返し応力を受けると疲労
破断が生じやすくなる。
【０００５】 本発明の目的は、振動板のボイスコイル
に金属疲労による断線が発生しにくい平面スピーカを提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 この目的を達成するた
め本発明は、平板状のヨークと、このヨークに取り付け
られた永久磁石と、絶縁性ベースフィルムの両面又は片
面に前記永久磁石に対応させて渦巻き状ボイスコイルを
設けた振動板と、この振動板が前記永久磁石に接触しな
いように保持する離隔部材とを備えた平面スピーカにお
いて、前記振動板のボイスコイルを、当該振動板の振動
モードのうち少なくとも１次振動モードの腹の稜線を横
切らないように配置したことを特徴とするものである。
【０００７】 図１（Ａ）は振動板14のモデルを示す。
このモデルは長方形の絶縁性ベースフィルム上に２×12
個のボイスコイルを配列した場合である。この振動板14
の１次振動モードは図１（Ｂ）のようになる。すなわ
ち、振動板14の中央部（振動の腹の頂部）が最大変位と
なる。このとき振動板14の中央を横切る点線ｘ1方向の
材料歪みが最大となる。また振動板14の２次振動モード
は図１（Ｃ）のようになる。この場合は材料歪みが最大
になる部分が点線ｘ21、ｘ22のように２箇所に現れる
が、歪みの大きさは１次振動モードの場合より小さい。
【０００８】 図２（Ａ）〜（Ｃ）は振動板14の１次振
動モードを模式図で示したものである。点線ｘ1が長方
形の振動板14の振動の短辺方向に沿う腹の稜線を示し、
点線ｙ1が振動板14の振動の長辺方向に沿う腹の稜線を
示す。同様に図３（Ａ）〜（Ｄ）は振動板14の２次振動
モードを模式図で示したものである。点線ｘ21、ｘ22が
振動板14の振動の短辺方向に沿う腹の稜線を示し、点線
ｙ2が振動板14の振動の長辺方向の腹の稜線を示す。い
ずれの振動モードの場合も、図４に示すように、振動の
腹の稜線が交わる部分ｃ1、ｃ21、ｃ22付近で、材料の
歪みが極大になる。したがってｃ1、ｃ21、ｃ22付近の
振動の腹の稜線（実線部分）を避けるようにボイスコイ
ルを配置すれば、ボイスコイルの金属疲労を軽減するこ
とができ、断線を発生しにくくすることが可能である。
なお３次以上の振動モードは、１次、２次の振動モード
に比べて振幅が小さく、ボイスコイルの金属疲労に影響
する度合はきわめて低いので、考慮する必要はない。
【０００９】 振動板のボイスコイルは、絶縁性ベース
フィルムに張った金属箔をパターンエッチングすること
により形成できる。また振動板のボイスコイルは絶縁性
ベースフィルムにアディティブ法によるパターンメッキ
により形成することもできる。
【００１０】 さらに振動板のボイスコイルは、銅細
線、銅クラッドアルミ細線又はアルミ細線を、粘着剤を
塗布した絶縁性ベースフィルムに布線することによって
も形成することができる。
【００１１】 さらに、振動板の１次振動モードにおけ
る、振動板の振動の節と節の距離に対する振動の腹の片
振幅は、５％以下にすることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施の形態を、
図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】〔実施形態１〕 図５は本発明の一実施形
態を示す。図５では振動板14のみを示したが、平面スピ
ーカとしての他の構成は従来と同様である。この振動板
14は、絶縁性ベースフィルム16の両面に２×12個のボイ
スコイル18を配列したものである。ボイスコイル18は、
振動板14の１次振動モードの腹の稜線ｘ1とｙ1の交差点
ｃ1付近で、稜線ｘ1、ｙ1を横切らない（避ける）よう
に、かつ振動板14の２次振動モードの腹の稜線ｘ21、ｘ
22とｙ2の交差点ｃ21、ｃ22付近でも、稜線ｘ21、
ｘ22、ｙ2を横切らない（避ける）ように配置されてい
る。
【００１４】 ボイスコイル18の接続状態は、一方の入
力端子22Ａから入った電流が二つに分流し、２列のボイ
スコイル18の一端側から、それぞれ表面−裏面−裏面−
表面−表面−裏面−裏面の順で流れ、他端側で合流して
他方の入力端子22Ｂに戻るようになっている。
【００１５】〔実施例１〕 図５のような振動板14を用
いた平面スピーカを25個試作し、ＪＩＳ規格の連続負荷
試験を行ったところ、3000時間以上経ってもボイスコイ
ルの断線は発生しなかった。
【００１６】〔比較例１〕 これに対し図９のような振
動板14を用いた平面スピーカ25個について、同じ連続負
荷試験を行ったところ、500時間以内で半数にボイスコ
イルの断線が発生した。
【００１７】〔比較例２〕 また比較のため図６のよう
な振動板14を用いた平面スピーカについても同じ試験を
行った。図６の振動板14は、絶縁性ベースフィルム16の
両面に２×12個のボイスコイル18を配列したものである
が、ボイスコイル18を２×４個ずつの３つのブロック
Ｐ、Ｑ、Ｒに分け、各々のブロックに入力端子22Ａから
電流を供給し、他方の入力端子22Ｂに戻るするようにし
たものである。若干幅の広い配線パターン18ａが各ブロ
ックへ電流を供給する部分である。このような構成で
は、振動板14の１次振動モードの腹の稜線ｘ1とｙ1の交
差点ｃ1付近に配線パターン18ａの一部が位置すること
になる。試験の結果では、この平面スピーカの場合は、
500時間以内で約半数に、交差点ｃ1付近の配線パターン
18ａに断線が発生した。
【００１８】〔実施例２〕 振動板のサイズが25mm×13
5mmの長方形で、ボイスコイルが２×12個の配置、イン
ピーダンス６Ω、定格８Ｗの平面スピーカを試作し、各
種の電圧で矩形波を入力して連続負荷試験を行った。独
ポリテック社製ＰＳＶ−100スキャニングレーザードッ
プラー振動測定システムで、振動板の振動モード及び片
振幅（図２のＷ）を測定した。図１（B）の１次振動モ
ードは、ｆ0に相当する150Hzを入力したときに、図７に
示したように振動板全面が膨らんだ状態で観察された。
図２に示したように長方形の振動板においては、振動板
14の中央部が、１次振動モードの最大の片振幅となる。
【００１９】 連続負荷試験を行って、振動板14の短軸
の長さＬに対する片振幅の大きさＷの比率（W／Ｌ）を
比較したところ、この比率が５％（W＝１mm、L＝20mm以
下の場合は断線が認められなかった。上記の比率が５％
を超えると、振動板の歪みが激しくなり、異常な振動が
発生して、びりつき音が発生した。異常な振動状態で長
時間放置すると、ボイスコイルを１次及び２次振動モー
ドの腹の稜線を横切らないように配置した本発明の平面
スピーカにおいても、断線の発生が認められた。このよ
うな場合は、上記の比率が５％以下に収るように入力信
号の低周波数域をカットしたり、入力電圧を制御するこ
とで、長時間にわたり断線しない平面スピーカが得られ
る。
【００２０】〔その他の実施形態〕 以上の実施形態で
は、振動板の形が長方形の場合を説明したが、本発明は
これに限定されるものではなく、振動板の形が例えば正
方形や楕円形の場合にも同様に適用可能である。
【００２１】
【発明の効果】 以上説明したように本発明によれば、
振動板のボイスコイルに金属疲労による断線が発生しに
くい、長期信頼性の高い平面スピーカを提供することが
できる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a planar speaker having a flat diaphragm. 2. Description of the Related Art FIGS. 8A to 8C show an example of a conventional planar speaker. In the figure, 10 is a flat yoke made of an iron plate (ferromagnetic metal plate), 12 is a plurality of permanent magnets attached to one surface of the yoke 10 with their magnetic axes perpendicular, and 14 is a diaphragm. The permanent magnets 12 are attached at predetermined intervals in the plane direction of the yoke 10 so that adjacent magnets have opposite polarities. The diaphragm 14 is formed by forming spiral voice coils 18 on both sides (one side is also possible) of an insulating base film 16 so as to correspond to the permanent magnets 12. All voice coils 18 are connected so that currents in the same direction flow in adjacent sides of adjacent voice coils. Reference numeral 26 denotes a coating for pressing down the voice coil 18. Diaphragm on yoke 10
A hole 24 is formed to adjust the fluctuation of air pressure caused by the vibration of 14. The vibrating plate 14 has its periphery joined to the yoke shelf 10b on the yoke peripheral wall 10a via an elastic holding member 28, and is movably supported at a desired distance from the magnetic pole surface of the permanent magnet 12. I have. A buffer sheet 30 is interposed between the diaphragm 14 and the permanent magnet 12 to prevent the diaphragm 14 from contacting the magnetic pole surface of the permanent magnet 12. Note that the buffer sheet 30 may be a sheet made of a material having a good cushioning property so as not to hinder the vibration of the diaphragm 14. G is a gap between the diaphragm 14 and the buffer sheet 30, 22 is an input terminal, 32 is an insulating plate, 34 is an external terminal, and 36 is a flexible conductor. In the flat speaker configured as described above, current flows through each voice coil 18 and the diaphragm
Since 14 is driven on almost the entire surface, a high sound pressure can be obtained. However, in the case of a flat speaker, since the voice coil formed on the insulating base film directly vibrates, when used for a long period of time, metal fatigue accumulates in the voice coil and the wire breaks. Is liable to occur. For example, in the case where the voice coil 18 is the diaphragm 14 arranged as shown in FIG. 9, a disconnection due to metal fatigue of the voice coil 18 is likely to occur near the central point c of the diaphragm 14 where the amplitude is largest. Metal fatigue occurs when a stress is repeatedly applied to a specific portion of a metal material. In particular, when copper and aluminum, which are the materials of the voice coil, are repeatedly subjected to stress, fatigue fracture is likely to occur. An object of the present invention is to provide a flat speaker in which a voice coil of a diaphragm is less likely to be disconnected due to metal fatigue. Means for Solving the Problems To achieve this object, the present invention provides a flat yoke, a permanent magnet attached to the yoke, and the permanent magnet on both sides or one side of an insulating base film. In a flat speaker including a diaphragm provided with a spiral voice coil corresponding to the above, and a separating member for holding the diaphragm so as not to contact the permanent magnet, the voice coil of the diaphragm is replaced by the diaphragm The vibration modes are arranged so as not to cross the ridgeline of the antinode of at least the primary vibration mode. FIG. 1A shows a model of the diaphragm 14.
This model is 2x12 on a rectangular insulating base film
This is the case where voice coils are arranged. This diaphragm 14
Is as shown in FIG. 1 (B). That is, the central portion of the diaphragm 14 (the top of the antinode of vibration) has the maximum displacement. Dotted x 1 direction of the material strain across the center of this case the diaphragm 14 is maximized. The secondary vibration mode of the diaphragm 14 is as shown in FIG. In this case, the portion where the material distortion is maximum appears at two places as indicated by dotted lines x 21 and x 22 , but the magnitude of the distortion is smaller than in the case of the primary vibration mode. FIGS. 2A to 2C are schematic diagrams showing a primary vibration mode of the diaphragm 14. Dotted x 1 represents an edge line of the belly along the short side direction of the vibration of the rectangular diaphragm 14,
Dotted y 1 shows a ridge belly along the longitudinal direction of vibration of the diaphragm 14. 3A to 3D are schematic diagrams showing the secondary vibration mode of the diaphragm 14. FIG. Dotted x 21, x 22 represents the ridge belly along the short side direction of the vibration of the vibrating plate 14, the dotted line y 2 shows a ridge in the long side direction of the belly of the vibration of the vibrating plate 14. In any of the vibration modes, as shown in FIG. 4, the distortion of the material is maximized near the portions c 1 , c 21 , and c 22 where the ridge lines of the antinode of vibration intersect. Therefore, if the voice coil is arranged so as to avoid the ridge line (solid line portion) of the antinode of vibration near c 1 , c 21 , and c 22 , the metal fatigue of the voice coil can be reduced and disconnection is hardly generated. Is possible.
It should be noted that the third or higher order vibration mode has a smaller amplitude than the first and second order vibration modes and has a very low influence on the metal fatigue of the voice coil, so that it is not necessary to consider it. The voice coil of the diaphragm can be formed by pattern-etching a metal foil stretched on an insulating base film. The voice coil of the diaphragm can also be formed by pattern plating on an insulating base film by an additive method. [0010] Furthermore, the voice coil of the diaphragm can also be formed by laying a copper thin wire, a copper-clad aluminum thin wire or an aluminum thin wire on an insulating base film coated with an adhesive. Further, in the primary vibration mode of the diaphragm, it is preferable that the half amplitude of the antinode of the vibration with respect to the distance between the nodes of the vibration of the diaphragm is 5% or less. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described in detail with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. 5 shows an embodiment of the present invention. Although only the diaphragm 14 is shown in FIG. 5, other configurations as a planar speaker are the same as those of the conventional speaker. This diaphragm
Reference numeral 14 denotes an arrangement in which 2 × 12 voice coils 18 are arranged on both sides of an insulating base film 16. Voice coil 18
In the vicinity of the intersection c 1 of the ridge line x 1 and y 1 belly of the primary vibration mode of the vibrating plate 14, does not cross the ridge line x 1, y 1 (avoid) manner, and the belly of the secondary vibration mode of the vibrating plate 14 Ridge line x 21 , x
Even near the intersection c 21 , c 22 of 22 and y 2 , the ridge line x 21 ,
They are arranged so as not to cross (avoid) x 22 and y 2 . The connection state of the voice coil 18 is such that the current input from one input terminal 22 A is divided into two, and from one end side of the two rows of voice coils 18, respectively, front-back-back-
It flows in the order of front-front-back-back-back, merges at the other end, and returns to the other input terminal 22B. Example 1 Twenty-five planar speakers using the diaphragm 14 as shown in FIG. 5 were prototyped and subjected to a continuous load test according to the JIS standard. Did not. Comparative Example 1 On the other hand, when the same continuous load test was performed on 25 planar speakers using the diaphragm 14 as shown in FIG. 9, half of the voice coils were disconnected within 500 hours. . Comparative Example 2 For comparison, the same test was performed on a planar speaker using a diaphragm 14 as shown in FIG. The diaphragm 14 shown in FIG. 6 has 2 × 12 voice coils 18 arranged on both sides of an insulating base film 16, and the voice coil 18 is composed of three blocks P, Q, R of 2 × 4 each. The current is supplied from the input terminal 22A to each block, and returns to the other input terminal 22B. The slightly wider wiring pattern 18a is a portion for supplying current to each block. In such a configuration, a portion of the ridge line x 1 and y 1 of intersection c 1 near to the wiring pattern 18a of the belly of the primary vibration mode of the vibrating plate 14 will be located. Test results show that for this flat speaker,
About half within 500 hours, around the intersection c 1 of the wiring pattern
Disconnection occurred at 18a. Embodiment 2 The size of the diaphragm is 25 mm × 13
A 5 mm rectangular flat speaker having an arrangement of 2 × 12 voice coils, an impedance of 6Ω, and a rating of 8 W was prototyped, and a continuous load test was performed by inputting rectangular waves at various voltages. The vibration mode and one-sided amplitude (W in FIG. 2) of the diaphragm were measured with a PSV-100 scanning laser Doppler vibration measurement system manufactured by Polytec, Germany. In the primary vibration mode of FIG. 1B, when 150 Hz corresponding to f 0 was input, the state was observed in which the entire surface of the diaphragm swelled as shown in FIG.
In the case of a rectangular diaphragm as shown in FIG.
The central part of 14 has the largest half amplitude of the primary vibration mode. A continuous load test was performed to compare the ratio (W / L) of the magnitude W of the one-sided amplitude to the length L of the short axis of the diaphragm 14. As a result, the ratio was 5% (W = 1 mm, L No disconnection was observed when the length was less than 20 mm.
Beyond the limit, the diaphragm became severely distorted, abnormal vibration occurred, and chattering noise was generated. If the voice coil is left for a long time in an abnormal vibration state, disconnection was observed in the flat speaker of the present invention in which the voice coil was arranged so as not to cross the ridges of the antinodes of the primary and secondary vibration modes. In such a case, a flat speaker that does not break for a long time can be obtained by cutting the low frequency range of the input signal or controlling the input voltage so that the ratio falls within 5% or less. [Other Embodiments] In the above embodiment, the case where the shape of the diaphragm is rectangular has been described. However, the present invention is not limited to this, and the shape of the diaphragm may be, for example, a square or an ellipse. The same applies to the case of. As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a long-term reliable flat speaker in which disconnection due to metal fatigue is less likely to occur in the voice coil of the diaphragm.
【図面の簡単な説明】
【図１】 （Ａ）は平面スピーカの振動板のモデルを示
す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の振動板の１次振動モードを
示す斜視図、（Ｃ）は同じく２次振動モードを示す斜視
図。
【図２】 平面スピーカの振動板の１次振動モードを、
（Ａ）は上から、（Ｂ）は前から、（Ｃ）は横から見た
模式図。
【図３】 平面スピーカの振動板の２次振動モードを、
（Ａ）は上から、（Ｂ）は前から、（Ｃ）は右横から、
（Ｄ）は左横から見た模式図。
【図４】 平面スピーカの振動板の、１次振動モード及
び２次振動モードの振動の腹の稜線の位置を示す説明
図。
【図５】 本発明の平面スピーカに用いる振動板の一実
施形態を示す（Ａ）は表面図、（Ｂ）は裏面図。
【図６】 平面スピーカの振動板の比較例を示す（Ａ）
は表面図、（Ｂ）は裏面図。
【図７】 スキャニングレーザードップラー振動測定に
よる振動板の変位測定結果を示すグラフ。
【図８】 平面スピーカの一般的な構造を示す、（Ａ）
は平面図、（Ｂ）は垂直断面図、（Ｃ）は水平断面図。
【図９】 従来の平面スピーカに用いる振動板の一例を
示す表面図。
【符号の説明】
10：ヨーク
12：永久磁石
14：振動板
16：絶縁性ベースフィルム
18：ボイスコイル
22Ａ、22Ｂ：入力端子
ｘ1、ｙ1：１次振動モードの腹の稜線
ｘ21、ｘ22、ｙ2：２次振動モードの腹の稜線
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1A is a perspective view showing a model of a diaphragm of a planar speaker, FIG. 1B is a perspective view showing a primary vibration mode of the diaphragm of FIG. 7 is a perspective view showing a secondary vibration mode. FIG. 2 shows a primary vibration mode of a diaphragm of a flat speaker,
(A) is a schematic view seen from above, (B) is seen from the front, and (C) is a schematic view seen from the side. FIG. 3 shows a secondary vibration mode of a diaphragm of a flat speaker.
(A) from the top, (B) from the front, (C) from the right side,
(D) is a schematic diagram viewed from the left side. FIG. 4 is an explanatory diagram showing positions of ridgelines of antinodes of vibrations of the vibration plate of the planar speaker in the primary vibration mode and the secondary vibration mode. FIGS. 5A and 5B are a front view and a rear view, respectively, showing one embodiment of a diaphragm used for the flat speaker of the present invention. FIG. 6 shows a comparative example of a diaphragm of a flat speaker (A).
Is a front view, and (B) is a back view. FIG. 7 is a graph showing a displacement measurement result of a diaphragm by scanning laser Doppler vibration measurement. 8A shows a general structure of a planar speaker, FIG.
Is a plan view, (B) is a vertical sectional view, and (C) is a horizontal sectional view. FIG. 9 is a front view showing an example of a diaphragm used for a conventional flat speaker. [EXPLANATION OF SYMBOLS] 10: yoke 12: permanent magnet 14: diaphragm 16: insulating base film 18: a voice coil 22A, 22B: input x 1, y 1: 1 ridgeline x 21 belly-order vibration mode, x 22 , y 2 : ridge line of antinode of secondary vibration mode
Claims (1)
取り付けられた永久磁石（12）と、絶縁性ベースフィル
ム（16）の両面又は片面に前記永久磁石に対応させて渦
巻き状ボイスコイル（18）を設けた振動板（14）と、こ
の振動板が前記永久磁石に接触しないように保持する離
隔部材（24）とを備えた平面スピーカにおいて、 前記振動板（14）のボイスコイル（18）を、当該振動板
の振動モードのうち少なくとも１次振動モードの腹の稜
線（ｘ1、ｙ1）を横切らないように配置したことを特徴
とする平面スピーカ。Claims: 1. A flat yoke (10), a permanent magnet (12) attached to the yoke, and an insulative base film (16) corresponding to the permanent magnet on both sides or one side thereof. A flat speaker including a diaphragm (14) provided with a spiral voice coil (18) and a separating member (24) for holding the diaphragm so as not to contact the permanent magnet. a voice coil (18) of 14), flat speaker, characterized in that arranged so as not to cross the ridge line (x 1, y 1) at least one vibration mode antinode of the vibration mode of the vibrating plate.
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