JP2005303775A - 音響変換器用振動板 - Google Patents

Abstract

【課題】 音響変換器用振動板エッジ部へのＶ字状溝の装備によって最低共振周波数Ｆ０を効果的に下げることができ、しかも、振動板本体上での音響特性に歪みの発生を抑えて、高品位な音響特性を得る。
【解決手段】 振動板本体３３の外周にロール型のエッジ部３５が一体形成され、このエッジ部３５には、複数本のＶ字状溝３７が振動板本体３３の外周縁に対して接線方向に形成される音響変換器用振動板３１において、各Ｖ字状溝３７は、両端位置をエッジ部３５の内周及び外周からそれぞれ離間させ、且つ、エッジ部３５のロール高さＨに対して、Ｖ字状溝３７の深さｈを（１／３）Ｈ≦ｈ≦（２／３）Ｈの範囲に設定することで、小さな駆動力でも振動板本体３３に十分な振幅を与えることが可能になり、最低共振周波数Ｆ０を効果的に下げることができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、音響変換器用振動板に関し、特に、円形の振動板本体の外周に縦断面形状がロール型のエッジ部が一体形成されると共に、このエッジ部には、複数本のＶ字状溝が前記振動板本体の外周縁に対して接線方向に沿って形成される音響変換器用振動板に関する。

音響変換器は、スピーカユニットのように外部から入力される電気信号を振動板の振動に変えることで音響に変換して出力するものと、逆に、マイクロホンユニットのように外部から入力される音響を振動板で受けて電気信号に変換して出力するものとに大別することができる。
図１及び図２は、スピーカユニットとして使用される音響変換器の従来例を示したものである。

ここに示したスピーカユニット１は、携帯ラジオなどに使用される小口径のユニットであり、その構造は、有底円筒型の支持ヨーク５の中央部に、マグネット６とセンターポール７が固定されている。マグネット６とセンターポール７は、センターポール７の外周面と支持ヨーク５の内周面との間にエアーギャップ８が形成されるように固定されている。そして、上記支持ヨーク５の開口端側に設けたフレーム４には、その外周縁のエッジ取付部４ａに振動板２の外周縁が固定されている。

振動板２は、円形の振動板本体２１の外周に縦断面形状がロール型のエッジ部２２が一体形成され、このエッジ部２２には、複数本のＶ字状溝２４が振動板本体２１の外周縁に対して接線方向に沿って形成されている。図示例の場合、Ｖ字状溝２４は、エッジ部２２の裏面側から形成されている。従って、エッジ部２２を前面外観は、断面Ｖ字状の突条が形成された形になっている。
また、振動板本体２１の外周の裏面側には、前記エアーギャップ８に遊嵌するボイスコイル３が接着固定されている。

以上のスピーカユニット１は、支持ヨーク５，マグネット６，センターポール７等によって構成される磁気回路がエアーギャップ８に磁束を集中させており、その磁束中に配置されたボイスコイル３に電気信号が入力されると、ボイスコイル３が入力された電気信号に応じた軸方向の振動を起こす。このボイスコイル３の振動によって振動板２が振幅駆動されて、音を発生する。

振動板２のエッジ部２２に装備したＶ字状溝２４は、補強用リブとして機能してエッジ部２２の強度を向上させると同時に、振動板本体２１の振幅に応じて溝幅を開閉する弾性変形を起こすことで、振動板本体２１の大きな振幅を容易にして、最低共振周波数Ｆ０を下げる手段として有効であることが知られている。
また、Ｖ字状溝２４は、振動板本体２１及びエッジ部２２の上に同心状に発生する共振波を分断し、いわゆる軸対称共振モードの共振による音質低下の防止にも有効である。

ところで、Ｖ字状溝２４は、溝の深さが浅すぎると、振動板本体２１の振幅に伴って溝幅が開閉しても、振動板の振幅方向に対する変位量が大きくとれないため、最低共振周波数Ｆ０を下げる手段としての効力が薄くなってしまう。
そこで、これまで、Ｖ字状溝２４の溝の深さを、エッジ部２２のロールの高さに対して、その１／３よりも深く設定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、多数のＶ字状溝２４を接近配置したことで、エッジ部２２が周方向には折れ曲がり易くなってしまうと、それによって振動板本体２１の振幅時に振動板本体２１に周方向の歪みが生じて、歪みが音質を低下させる原因となってしまう。
そこで、図１に示したように、隣接するＶ字状溝２４間に、周方向に延在する補強用Ｖ溝２５を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平１１−３１３３９１号公報 特開平９−２２４２９７号公報

ところが、本願発明者の研究によれば、振動板本体２１の外周に対して接線方向にエッジ部２２上に形成するＶ字状溝２４は、溝の深さが浅すぎると、振動板の振幅方向に対する変位量が大きくとれず、最低共振周波数Ｆ０を下げる手段としての効力が薄くなってしまうため、特許文献１のように、Ｖ字状溝２４の溝の深さを、エッジ部２２のロールの高さに対して、その１／３よりも深く設定することは、重要である。
しかし、それだけでは、十分でない。

Ｖ字状溝２４の溝の深さが深過ぎた場合、振動板の振幅方向に対する変位量を大きくすることはできるが、大きく変位した後の復元性が低下したり、或いは、補強リブとしての機能が強く出過ぎて、ボイスコイル３の駆動力が大きくないと、振動板本体２１に適正な振幅を付与できなくなってしまうという問題が生じる。
従って、エッジ部２２に装備するＶ字状溝２４の溝の深さは、深くなり過ぎないように、最適の深さの基準を作ることが、今後の重要な課題となっている。

また、従来の振動板２の場合、エッジ部２２に装備されるＶ字状溝２４は、端部が振動板本体２１の外周に到達しているため、Ｖ字状溝２４の変形に伴って、Ｖ字状溝２４から振動板本体２１の外周にダイレクトに歪み伝達されて、振動板本体２１上に音質を低下させる歪みが生じ易いという問題もあった。

本発明が解決しようとする課題としては、上述した従来技術において生じる、エッジ部に装備するＶ字状溝の溝の深さが深すぎるために振動板の駆動が困難になるという問題、エッジ部に装備するＶ字状溝の変形が振動板本体に歪みを発生させる原因となってしまうという問題がそれぞれ一例として挙げられる。

請求項１に記載の音響変換器用振動板は、円形の振動板本体の外周に縦断面形状がロール型のエッジ部が一体形成され、このエッジ部には、複数本のＶ字状溝が前記振動板本体の外周縁に対して接線方向に沿って形成される音響変換器用振動板であって、各Ｖ字状溝は、両端位置がエッジ部の内周及び外周からそれぞれ所定距離だけ離間するように長さが設定され、且つ、前記エッジ部のロール高さＨに対して、前記Ｖ字状溝の深さｈを（１／３）Ｈ≦ｈ≦（２／３）Ｈの範囲に設定したことを特徴とする。

以下、本発明に係る音響変換器用振動板の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図３及び図４は本発明に係る音響変換器用振動板の一実施の形態を示したもので、図３は本発明の一実施の形態の音響変換器用振動板の正面図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

この一実施の形態の音響変換器用振動板３１は、携帯ラジオなどに使用される小口径のスピーカユニット等に使用されるものである。
この音響変換器用振動板３１は、円形の振動板本体３３の外周に縦断面形状がロール型のエッジ部３５を一体形成したもので、このエッジ部３５には、複数本のＶ字状溝３７が振動板本体３３の外周縁に対して略接線方向に沿って形成されている。

本実施の形態の場合、振動板本体３３とエッジ部３５は、例えばポリプロピレン・ポリカーボネイト等の合成樹脂フィルムのプレス成形によって一体形成される。また、エッジ部３５上のＶ字状溝３７もプレス成形によって形成される。
本実施の形態の場合、振動板本体３３の形状は、前面側に凸のドーム状であり、エッジ部３５は振動板本体３３と同様に前面側に凸のロール型である。

エッジ部３５の裏面側の内周縁には略円筒状のボイスコイル３９が接着剤により固定される。
エッジ部３５の外周縁は、図示はしていないが、平坦なフランジ部とされ、この平坦なフランジ部が、スピーカユニットのフレームのエッジ取付け部に固定される。

エッジ部３５に形成する各Ｖ字状溝３７は、図３に示すように、両端位置がエッジ部３５の内周及び外周からそれぞれ所定距離Ｓ１，Ｓ２だけ離間するように長さＬが設定されている。
また、図４に示すように、エッジ部３５のロール高さＨに対して、Ｖ字状溝３７の深さｈを（１／３）Ｈ≦ｈ≦（２／３）Ｈの範囲に設定している。

以上に説明した音響変換器用振動板３１では、エッジ部３５に装備するＶ字状溝３７の溝の深さｈが、浅過ぎることも深過ぎることもない最適範囲に維持できる。
即ち、Ｖ字状溝３７の溝の深さが浅過ぎるために振動板の振幅方向に対する変位量が不足することがなく、また、Ｖ字状溝３７の溝の深さが深過ぎるために補強リブとしての機能が強く出過ぎて、振動板本体３３の振幅に大きな駆動力が必要となるという問題も生じない。

従って、ボイスコイル３９の駆動力を大きくせずとも振動板本体３３の大きな振幅を実現することができて、Ｖ字状溝３７の装備によって最低共振周波数Ｆ０を効果的に下げることができる。
しかも、図３にも示したように、Ｖ字状溝３７の端部が振動板本体３３の外周縁に到達していないため、振幅時のＶ字状溝３７の変形によってＶ字状溝３７から振動板本体３３に歪みが伝達されることがなく、振動板本体３３上での音響特性に歪みの発生を抑えて、高品位な音響特性を得ることができる。

更に、本実施の形態の場合、振動板本体３３が、より広角な範囲に音響特性を発揮し得るドーム型としているため、小径の振動板でも、指向性が広く、高能率な音響特性を確保することができ、携帯電話やヘッドホン等に組み込む小型の音響変換器に使用することで、これらの小型の音響変換器の指向性や低音域の音響特性を向上させることができる。

なお、以上の本実施の形態の作用効果を確認するために、上記実施の形態の音響変換器用振動板３１に準じた構成の実施例と、比較例１，２の音響変換器用振動板について、振動板本体上に発生する歪みの周波数特性への影響度、最低共振周波数Ｆ０等を比較測定した。

比較例１は、振動板本体及びエッジ部の内外径、Ｖ字状溝の長さＬ等を本発明の実施例のものと同一にした。ただし、エッジ部に形成するＶ字状溝の溝の深さは、上記の実施の形態の設定範囲外にした。
また比較例２の場合は、比較例１におけるＶ字状溝を、従来のようにＶ字状溝の端部が振動板本体の外周に到達する長さに変更した構成とした。

以上の実施例及び比較例１，２に対する比較測定の結果、上記実施の形態で示したように、Ｖ字状溝３７の端部が振動板本体３３の外周に到達しないように所定の離間距離Ｓ１を確保することが、歪みの発生防止に大きく貢献していることが確認できた。
また、Ｖ字状溝３７の深さｈを（１／３）Ｈ≦ｈ≦（２／３）Ｈの範囲に規制することが、最低共振周波数Ｆ０を下げることに極めて有効であることが、確認できた。
また、本願発明者の研究によれば、Ｖ字状溝３７の深さｈは、より好ましくは、エッジ部３５のロール高さＨに対してその１／２程度に設定すると、最低共振周波数Ｆ０の降下に更に効果的であることが確認できた。

なお、本発明に係る音響変換器用振動板における振動板本体の形状は、上記実施の形態に示したドーム型に限らない。例えば、振動板本体をコーン型とすることも可能である。
しかし、小径の音響変換器への使用で、広角の指向性が求められるような場合には、ドーム型とすると良い。

また、音響変換器用振動板の材質は、上記実施の形態に示したポリプロピレン・ポリカーボネイトに限らない。また、振動板本体とエッジ部とで材質を相異させることも考えられる。

また、本発明に係る振動板は、上記実施の形態で示したスピーカユニットへの利用に限らず、マイクロホンユニットへの利用も可能である。

以上詳述したように、本発明に係る実施の形態の音響変換器用振動板３１は、円形の振動板本体３３の外周に縦断面形状がロール型のエッジ部３５が一体形成され、このエッジ部３５には、複数本のＶ字状溝３７が振動板本体３３の外周縁に対して接線方向に沿って形成される音響変換器用振動板３１であり、各Ｖ字状溝３７は、両端位置がエッジ部３５の内周及び外周からそれぞれ所定距離だけ離間するように長さが設定され、且つ、エッジ部３５のロール高さＨに対して、Ｖ字状溝３７の深さｈを（１／３）Ｈ≦ｈ≦（２／３）Ｈの範囲に設定したものである。
このため、上記音響変換器用振動板３１は、エッジ部３５に装備するＶ字状溝３７の溝の深さが、浅過ぎることも深過ぎることもない最適範囲に維持できる。
即ち、Ｖ字状溝３７の溝の深さが浅過ぎるために音響変換器用振動板３１の振幅方向に対する変位量が不足することがなく、また、Ｖ字状溝３７の溝の深さが深過ぎるために補強リブとしての機能が強く出過ぎて、振動板本体３３の振幅に大きな駆動力が必要となるという問題も生じない。
従って、ボイスコイルの駆動力を大きくせずとも振動板本体３３の大きな振幅を実現することができて、Ｖ字状溝の装備によって最低共振周波数Ｆ０を効果的に下げることができる。
しかも、Ｖ字状溝３７の端部が振動板本体３３の外周縁に到達していないため、振幅時のＶ字状溝３７の変形によってＶ字状溝３７から振動板本体３３に歪みが伝達されることがなく、振動板本体３３上での音響特性に歪みの発生を抑えて、高品位な音響特性を得ることができる。

従来の音響変換器用振動板を使用したスピーカユニットの正面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明に係る音響変換器用振動板の一実施の形態の正面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

３１ 音響変換器用振動板
３３ 振動板本体
３５ エッジ部
３７ Ｖ字状溝
Ｈ エッジ部のロールの高さ
ｈ Ｖ字状溝の溝の深さ

Claims (2)

1. 円形の振動板本体の外周に縦断面形状がロール型のエッジ部が一体形成され、このエッジ部には、複数本のＶ字状溝が前記振動板本体の外周縁に対して接線方向に沿って形成される音響変換器用振動板であって、
   各Ｖ字状溝は、両端位置がエッジ部の内周及び外周からそれぞれ所定距離だけ離間するように長さが設定され、且つ、前記エッジ部のロール高さＨに対して、前記Ｖ字状溝の深さｈを（１／３）Ｈ≦ｈ≦（２／３）Ｈの範囲に設定したことを特徴とする音響変換器用振動板。
2. 前記振動板本体の形状をドーム状としたことを特徴とする請求項１に記載の音響変換器用振動板。
   

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