JP2007318623A - 音響加振器およびこれを用いたスピーカ - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は自動車内装材や建築内装材などを振動させてスピーカとして機能させる音響加振器およびこれを用いたスピーカに関するものであり、音響加振器の能率、音質の改善を図るものである。
【解決手段】本発明の音響加振器は、フレーム９の開口に結合された弾性材からなるサスペンション５と、このサスペンション５に結合された磁気回路１の磁気ギャップに配置されたボイスコイル８を結合した振動子７とから構成し、前記フレーム９と振動子７間にこれらと圧接される弾性体１０を配置したものであり、弾性体１０を介在させることで、振動子の加振効率を向上させ、音響加振器の能率、音質の改善を図るものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、パネル材や自動車内装材、建築内装材などを振動させて音響再生を行うために用いる音響加振器およびこれを用いたスピーカに関するものである。
従来の音響加振器を図４の側断面図および図５の同機械系等価回路により説明する。
音響加振器は、磁気回路と振動体をバネ性のあるサスペンションで結合したもので、磁気回路と振動体が互いに吸引反発して動くことで振動を発生し、音響加振器を装着した振動部材を加振するものである。
図４によると、２１は磁気回路であり、ヨーク２２、マグネット２３、プレート２４により構成され、磁気ギャップ２１ａを形成するとともに、弾性板材から成るサスペンション２５に結合されている。
２６は、加振部２７、加振部２７に結合されたボイスコイル２８、加振部２７とサスペンション２５をつなぐフレーム部２９からなる振動体である。
以上のように構成された音響加振器は、ボイスコイル２８に電流を流すと前記磁気回路２１との間に吸引反発が起こり、前記振動体２６と前記磁気回路２１が振動して加振部２７が結合された振動部材（図示せず）を加振し、この振動部材を発音させるものである。
なお、図５は前記従来の音響加振器の機械系等価回路であり、ここでＦvaは磁気回路２１とボイスコイル２８により発生する駆動力、ＺeaはＦvaによる電磁制動抵抗、Ｍmaは磁気回路２１とサスペンション２５の一部の質量、Ｍf+vは加振部２７とボイスコイル２８とフレーム部２９とサスペンション２５の一部の質量、Ｃs1aはサスペンション２５の磁気回路２１に対するコンプライアンス、Ｒs1aはサスペンション２５の磁気回路２１に対する機械抵抗、Ｃs2aはサスペンション２５の振動体２６に対するコンプライアンス、Ｒs2aはサスペンション２５の振動体２６に対する機械抵抗、Ｖmaは磁気回路２１の振動速度、Ｖaは加振部２７の振動速度、Ｖfaはフレーム部２９の振動速度を示している。
この等価回路において明らかなように、振動部材を加振する加振部２７の振動速度Ｖaとフレーム部２９の振動速度Ｖfaはこれらが一体のものであるため、Ｖa＝Ｖfaとなる。
尚、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開昭６１−２１６９９号公報
以上の従来の音響加振器においては、その振動質量は、加振部２７とボイスコイル２８とフレーム部２９から成る振動体２６とサスペンション２５の一部の質量を含み、周波数が変っても一定である。このため、Ｆ0の周波数では直列共振により大きく振動するが、それ以外の周波数では、全ての振動質量が負荷となってエネルギーが消費され、振動が減衰する。特に高域周波数では負荷質量によるロスが大きく、振動の減衰も激しい。この結果、従来の音響加振器は低能率で再生帯域が狭いものが多く、再生音圧、音質に課題のあるものであった。
上記課題を解決するために、本発明の音響加振器は、磁気回路と、この磁気回路に結合されたサスペンションと、このサスペンションに結合されたフレームと、前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルと、このボイスコイルに結合される振動子を備えたものであって、この振動子と前記フレームとは弾性体により、上下動可能に結合した構成としたものであり、再生帯域の広域化が図れるとともに、振動の減衰を抑制した音響加振器の提供を可能とするものである。
以上の本発明の音響加振器は、磁気回路と、この磁気回路に結合されたサスペンションと、このサスペンションに結合されたフレームと、前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルと、このボイスコイルに結合される振動子を備えたものであって、この振動子と前記フレームとは弾性体により上下動可能に結合した構成とすることにより、従来にない高能率と高音質を実現するものである。
以下、本発明の一実施の形態を図１〜図３により説明する。
（実施の形態１）
以下、本発明の音響加振器を図１の一実施の形態の音響加振器の側断面図および図２の機械系の等価回路図により説明する。
同図によると、１は磁気回路であり、ヨーク２上にマグネット３およびプレート４を接着結合して形成したものであり、両端に開口を設けたフレーム９の一方端側に弾性金属薄板からなるサスペンション５を介して結合されているものである。
６は振動部であり、振動子７および一端がこの振動子７に接着結合され、他端側に前記磁気回路の磁気ギャップ１ａ内に配置されるコイル部８ａを設けたボイスコイル８とで構成されるものである。
１０はゴム等により形成される弾性体であり、前記フレーム９の内壁に設けた凹部９ａと前記振動子７に設けられた前記凹部９ａに対応する凹部７ａ間に配置されると共に、前記フレーム９と前記振動子７に圧接されることで、前記フレーム９と前記振動子７を弾性体１０を介した結合状態としている。
本実施の形態の音響加振器と従来技術の音響加振器とを同条件で音響加振器の前記振動子７、２７側を板状の振動部材１２に結合（結合手段は接着によっても、振動子７、２７にネジ穴を設けて振動部材１２とをネジ止めしても良く、振動子７、２７の振動が振動部材１２に伝達される既知の固定手段を適宜採用すればよい。）し、夫々ボイスコイル８、２８に電気音響信号を入力したところ、本実施の形態の音響加振器を用いた方が、再生音圧が約６ｄＢ向上することが確認されると共に、再生帯域も広くなることが確認された。
図２は上述の音響加振器の機械系の等価回路図であり、Ｆvは磁気回路１とボイスコイル８により発生する駆動力を、ＺeはＦvによる電磁制動抵抗を、Ｍmは磁気回路１とサスペンション５の一部の質量を、Ｍvは振動子７とボイスコイル８と弾性体１０の一部の質量を、Ｍfはフレーム９とサスペンション５の一部と弾性体１０の一部の質量を、Ｃs1はサスペンション５の磁気回路１に対するコンプライアンスを、Ｒs1はサスペンション５の磁気回路１に対する機械抵抗を、Ｃs2はサスペンション５の振動部６に対するコンプライアンスを、Ｒs2はサスペンション５の振動部６に対する機械抵抗を、Ｃgは弾性体１０のコンプライアンスを、Ｒgは弾性体１０の機械抵抗を、Ｖmは磁気回路１の振動速度を、Ｖは振動子７の振動速度を、Ｖfはフレーム９の振動速度を、Ｖgは弾性体１０の振動速度を示している。
ここで、図５の従来の音響加振器の機械系等価回路と本実施の形態の音響加振器の機械系等価回路を比較すると、弾性体１０のコンプライアンスＣgおよび機械抵抗Ｒgがサスペンション５の振動部６に対するコンプライアンスＣs2、同機械抵抗Ｒs2およびフレーム９とサスペンション５の一部と弾性体１０の一部の質量Ｍfに並列に設けられ、振動子７の振動速度Ｖがフレーム９の振動速度Ｖfと弾性体１０の振動速度Ｖgの和（Ｖ＝Ｖf＋Ｖg）で表され、従来のものより弾性体１０を設けたことで、振動子７の振動速度が向上し、加振効率が向上し、振動部材を振動させたときの再生音圧が向上すると共に、弾性体１０のコンプライアンスＣgの適宜の設定によって高域の振動も向上し、再生帯域も広がることが、等価回路上からも確認される。
これは、周波数によって振動子７がフレーム９と独立した振動をすることであり、結果としてより軽い振動質量を持つことと等価である。ここで弾性体１０のコンプライアンスＣgが大きいほど弾性体１０の振動速度Ｖgは広帯域で大きくなるが、振動子７の支持が不安定になるため弾性体１０のコンプライアンスＣgには適値が存在する。
また、本実施の形態では、振動子７とフレーム９にそれぞれ弾性体１０の位置決めの凹部（７ａ、９ａ）を設けると共に、振動子７とフレーム９の隙間より、弾性体１０の断面長を適度に大きくしている。これによって振動子７が確実に弾性体１０の圧接によって支持され、ボイスコイル８の磁気回路１の中での動作も安定する。なお、弾性体１０の材質は車載環境などを考慮し、安定した物性で耐熱性の高いものが望ましく、例えばシリコンゴム系などが考えられる。
なお、以上の本実施の形態においては、弾性体１０を例えば、シリコン系ゴムとして説明したが、シリコン系ゴムにこだわるものでなく、シリコン系ゴムも含め、ゴム硬度２０°〜６０°内で選択することで、弾性体１０のコンプライアンスとして最適なものの設定が可能となる。
また、弾性体１０には硬化後も弾性を有する接着剤を用いることも可能である。フレーム９と振動子７間に前記接着剤を塗布または充填することで弾性体を形成することも可能である。
適度な粘性を有し、安定した物性と耐熱性に優れたものとして、このような接着剤としては例えばシリコンゴム系のものの採用が有効であり、固体としての弾性体と比較して、材料コストの削減が期待できるものである。
図３は図１の一実施の形態の展開例の音響加振器の側断面図であり、図１の一実施の形態の音響加振器と同一部分には同一番号を付与し、説明を省略して説明すると、図１の実施の形態の音響加振器との相違点は、図１の実施の形態の音響加振器の振動子７とフレーム９間は弾性体１０を介した結合としたものであるのに対し、更に、振動子７とフレーム９間の弾性体１０上に、振動子７とフレーム９を橋絡するように接着剤１１を塗布または充填したことである。これにより振動子７の支持がより安定すると共に、動作時の信頼性も向上するものである。
なお、接着剤１１の材質は硬化状態で弾性を有すると共に、硬化後も安定した特性で且つ耐熱性の高いものが望ましく、シリコンゴム系の接着剤が適している。
なお、以上のように構成された音響加振器は、前述の如く振動子７を振動部材である平板パネル１２に結合して、音響加振器のボイスコイル８に外部からの音響信号を入力し、これに基づく音響加振器の振動により、振動部材である平板パネル１２を振動・発音させるスピーカとなるものである。
本発明の音響加振器は、振動部材と結合して用いることで、平面パネルスピーカをはじめとして天井や壁面を発音体とする車載用、住居用音響機器に幅広く使用されるものである。
本発明の一実施の形態の音響加振器の側断面図 同機械系等価回路図 本発明の一実施の形態の応用展開例の音響加振器の側断面図 従来の音響加振器の側断面図 同機械系等価回路図
符号の説明
１ 磁気回路
２ ヨーク
３ マグネット
４ プレート
５ サスペンション
６ 振動部
７ 振動子
７ａ 凹部
８ ボイスコイル
９ フレーム
９ａ 凹部
１０ 弾性体
１１ 接着剤
１２ 平板パネル
Ｃs1 サスペンション５の磁気回路１に対するコンプライアンス
Ｒs1 サスペンション５の磁気回路１に対する機械抵抗
Ｃs2 サスペンション５の振動部６に対するコンプライアンス
Ｒs2 サスペンション５の振動部６に対する機械抵抗
Ｃg 弾性体１０のコンプライアンス
Ｒg 弾性体１０の機械抵抗
Ｖm 磁気回路１の振動速度
Ｖ 振動子７の振動速度
Ｖf フレーム９の振動速度
Ｖg 弾性体１０の振動速度
Ｆv 磁気回路１とボイスコイル８により発生する駆動力
Ｚe Ｆvによる電磁制動抵抗
Ｍm 磁気回路１とサスペンション５の一部の質量
Ｍv 振動子７とボイスコイル８と弾性体１０の一部の質量
Ｍf フレーム９とサスペンション５の一部と弾性体１０の一部の質量

Claims (6)

  1. 両端に開口を設けたフレームと、一方の開口側に結合されたサスペンションによって前記フレーム内に上下動自在に支持された磁気回路と、この磁気回路の磁気ギャップ内に一端が配置され、他端が前記フレームの他端側に配置された振動子に結合されたボイスコイルとで構成された音響加振器であって、前記振動子と前記フレームの間に前記振動子と前記フレーム夫々に圧接する弾性体を設けた音響加振器。
  2. 振動子とフレームの夫々弾性体が圧接される位置に位置決め用凹部を設けた請求項１に記載の音響加振器。
  3. 弾性体はゴムからなり、そのゴム硬度は２０°以上で且つ６０°以下である請求項１に記載の音響加振器。
  4. 弾性体が硬化後も弾性を有する接着剤である請求項１または請求項２または請求項３に記載の音響加振器。
  5. 少なくともフレームと弾性体または振動子と弾性体間に硬化後も弾性を有する接着剤を塗布した請求項１または請求項２または請求項３に記載の音響加振器。
  6. 少なくとも請求項１または請求項２または請求項３または請求項４または請求項５に記載のいずれかの音響加振器と、前記音響加振器の振動子に結合された振動部材を有するスピーカ。
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