JP2010124045A - 平面スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】分割された振動系のそれぞれが同一の振動をするようにテープを貼り、固有振動の抑制効果を向上させて異音の発生を抑え、さらに平坦な周波数特性を得る。
【解決手段】帯状の異なる磁極が一定の間隔をおいて形成された板状の永久磁石２０と、永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分の対向する位置に配置される導体１２を形成した振動板１０と、振動板の表面を分割するように貼り付けられるテープ１３と、永久磁石、振動板及びテープを支持するフレーム３０と、を備える平面スピーカ１において、振動板上の仮想分割点を設定し、仮想分割点及び振動板の長手方向両端により区切られる各仮想分割区間において、テープが貼り付けられていない状態で振動板の振動による変位時の曲線と静止時の線分とで挟まれる各仮想領域と各仮想分割区間に貼り付けられるテープの質量との比率をそれぞれ一定にした。
【選択図】図１

Description

この発明は、平面スピーカに関するものである。

平面スピーカは、リアマグネット（背面永久磁石板）及びフロントマグネット（前面永久磁石板）と、これらを覆うケースとを備えている。これらの永久磁石板は、帯状の異なる磁極が、一定の間隔をおいて交互に形成されたものである。
また、振動板には、永久磁石板の異なる磁極同士の間隙部分のいわゆる着磁ニュートラルゾーンと称される部分に対向する位置に、蛇行形状の導体パターンからなるボイスコイルが形成されている。
そして、振動板に形成されたボイスコイルに電流（音声信号）が流れると、ボイスコイルとシートマグネット（永久磁石板）の多極着磁パターンが電磁的に作用し、フレミングの左手の法則に従い、フレキシブル基板（振動板）が音声振動を発生し、発生した音声振動は、永久磁石板とケースとに開けられた音放射穴を通り外部に放射される（特許文献１参照）。
フレキシブル基板状の振動板は、コーン型やドーム型搭載の剛性のある振動板と違って柔軟な構造であることが多い。このような振動板は膜状の振動体になり、低い周波数から固有振動が起こり特有のモード（振動板面で不均一な変位分布を持つ状態）で振動することになる。例えば、最低次の１次共振での変位は、中央部が最大で外周部の固定端に行くにしたがって変位が減少していく分布となる。
この対策として、変位を抑えるために振動板面に制振用テープの貼り付けやコーティングが施されることがあった。振動板を分割するように幅の狭い制振用テープを筐体構造に接合することにより、部分的に振動系の長さを短くでき、固有振動の抑制や、振幅を小さくして振動板が永久磁石板に触れるのを防ぐといった効果がある。このような制振用テープは等間隔に貼り付けられたり、コーティングにしても振動板面にほぼ均一に塗られるので、振動板に対しても均一な負荷状態となる。

特許第３１９２３７２号公報

上記のように制振用テープを貼ることで、振動板を分割して振動を抑えることができる。しかし実際には、振動板上にモード（変位分布）が発生すると、例えば、１次モードで振動の場合、端に比べて中心部の稼動範囲は大きくなる。そのため均等に制振用テープを貼り付けた場合、中心部の制振用テープにかかる力が端の制振用テープよりも大きくなってしまい、固有振動の抑制効果が減少し、部分的に振幅が大きくなり、振動板が永久磁石板に触れて異音が発生するなどの問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、分割された振動系のそれぞれが同一の振動をするように制振用テープを貼り付け、固有振動の抑制効果を向上させて異音の発生を抑え、さらに平坦な周波数特性である平面スピーカを得ることを目的とする。

この発明に係る平面スピーカは、帯状の異なる磁極が一定の間隔をおいて形成された板状の永久磁石と、永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分の対向する位置に配置される導体を形成した振動板と、振動板の表面を分割するように貼り付けられるテープと、永久磁石、振動板及びテープを支持するフレームと、を備える平面スピーカにおいて、振動板上の仮想分割点を設定し、仮想分割点及び振動板の長手方向両端により区切られる各仮想分割区間において、テープが貼り付けられていない状態で振動板の振動による変位時の曲線と静止時の線分とで挟まれる各仮想領域と各仮想分割区間に貼り付けられるテープの質量との比率をそれぞれ一定にしたものである。

この発明によれば、振動板上の仮想分割点を設定し、仮想分割点及び振動板の長手方向両端により区切られる各仮想分割区間において、テープが貼り付けられていない状態で振動板の振動による変位時の曲線と静止時の線分とで挟まれる各仮想領域と各仮想分割区間に貼り付けられるテープの質量との比率をそれぞれ一定にしたので、固有振動によって部分的に振幅が大きくなることを抑え、振動板が永久磁石に触れることにより発生する異音を抑制することができる。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る平面スピーカ１の構成を示す図である。図１（ａ）は、この発明の実施の形態１に係る平面スピーカ１の構成を示す断面図であり、図１（ｂ）は、この発明の実施の形態１に係る平面スピーカ１の上部磁気回路（上側永久磁石２０及び上側フレーム３０ａ）を取り去ったときの振動板１０面を示した平面図である。

平面スピーカ１は、図１（ａ）に示すように、振動板１０、永久磁石２０及びフレーム３０を備え、永久磁石２０とフレーム３０により磁気回路が構成されている。フレームは上側フレーム３０ａ及び下側フレーム３０ｂにより構成される。

振動板１０は、図１（ｂ）に示すように、薄い高分子樹脂シートからなる基材１１と、基材１１の両面に蛇行形状の導体パターンに形成された導体１２とで構成されている。蛇行形状の導体パターンからなる導体１２は金属箔のプレスやエッチングなどにより形成されるものである。

テープ１３は、高耐熱性の不織テープであり、振動板１０の短手方向の幅よりも長いものである。このテープ１３は、図１（ｂ）に示すように、振動板１０の長手方向を分割するように接着剤などで複数枚接着されている。また、振動板１０の短手方向の両辺から突出したテープ１３の長手方向両端はフレーム３０に挟み込まれるようにして支持される。

永久磁石２０は、一定の間隔をおいて極性を交互に異なるように替えて着磁させた板状の永久磁石であり、振動膜１０に対向して上下に配置される。このように配置される永久磁石２０は、図１（ａ）に示すように、フレーム３０に接着剤等で接着され固定されている。

フレーム３０は、例えば鉄などの金属からなる上側フレーム３０ａと下側フレーム３０ｂとを合わせたことにより内部に空洞が形成される筐体構造であり、形成された空洞にテープ１３が接着された振動膜１０及び永久磁石２０が収納される。また、図示はしていないが、フレーム３０には、オーディオ信号の駆動電流を供給するための入力端子が設けられている。

ここで、振動板１０に形成された導体１２と永久磁石２０との関係は、フレーム３０に固定した永久磁石２０の異なる磁極の対向する位置に導体１２が配置されるように形成されている。
また、図１（ａ）に示すように、上側フレーム３０ａ及び下側フレーム３０ｂには、振動板１０が振動したときに外部に音波を放出させるための円形の放音孔３１ａ，３１ｂが形成されている。放音孔３１ａ，３１ｂは、振動板１０に形成された導体１２の長手方向の直線部分に沿って、一定の間隔で複数設けられている。
この発明の実施の形態１に係る平面スピーカ１は以上のように構成されている。

上記のような構成では、振動膜１０に形成された導体１２の直線部分を振動膜１０に沿って横切るような向きに隣り合う異なる永久磁石２０間の磁路が通ることになる。従って、振動膜１０に形成される導体１２へ電流が供給されると、導体１２と永久磁石２０とが電磁的に結合し、フレミングの左手の法則に従う電磁力が振動板１０の厚み方向に発生し、振動板１０が厚み方向に振動する。この振動板１０が厚み方向に振動することによって発生した音波は、永久磁石２０及びフレーム３０に成形した放音孔３１ａ，３１ｂを通って外部に放出される。

次に、振動板１０を分割するように表面に貼り付けられるテープ１３の貼り付け間隔について説明する。
テープ１３は、図１（ｂ）に示すように、振動板１０の長手方向を分割するように貼り付けられている。ここで貼り付けられるテープ１３の短手方向の幅は貼り付け位置に関係なく一定である。
図２は、テープ１３が貼り付けられていない状態での振動板１０の静止時及び１次モードでの振動時の変位曲線を示した図である。振動板１０は空気体積に比例した反力を受けるものと仮定し、図２に示す振動時の変位曲線と静止時直線とで挟まれる範囲について、面積が全て等しくなる（Ｓ１＝Ｓ２＝Ｓ３）ように振動板１０上での分割点を決定する。そして、分割された振動板１０の各分割区間の中心位置をテープ１３の貼り付け位置とする。

振動板１０が１次モードで振動する場合、テープ１３を貼り付ける前の振動板１０では、振動板１０の中心部での変位は大きく、フレーム３０に支持される振動板１０の長手方向両端に近づくにつれて変位は小さくなる。従って、図１に示すように、力の多くかかる振動板１０の中心部付近に貼付されるテープ１３の貼り付け間隔は狭く設定し、かかる力の小さい振動板１０の長手方向両端付近に貼付されるテープ１３の貼り付け間隔は広く設定する。このようにテープ１３貼り付け間隔を振動板１０の貼り付け位置での加わる力の大きさに応じて変更することにより、それぞれの位置に貼付されるテープ１３にかかる力を均一にすることができる。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る平面スピーカ１では、振動板１０上の仮想分割点を設定し、仮想分割点及び振動板１０の長手方向両端により区切られる各仮想分割区間において、テープ１３が貼り付けられていない状態で振動板１０の振動による変位時の曲線と静止時の線分とで挟まれる各仮想領域と各仮想分割区間に貼り付けられるテープ１３の質量との比率をそれぞれ一定にするために、テープ１３の短手方向の幅を一定にして、テープ１３の貼り付け間隔を調整するように構成したので、振動板１０が押し出す体積がテープ１３により分割されたそれぞれの区間で一定になり、同駆動力において同振幅が得られ、平坦な周波数特性を得ることができる。

実施の形態２．
上記実施の形態１に係る平面スピーカ１は、振動板１０を分割するテープ１３の貼り付け間隔を変更し、それぞれのテープ１３に加わる質量に対する負荷が一定になるようにしたものについて示したが、この発明の実施の形態２に係る平面スピーカ１では、テープ１３の貼り付け間隔は一定にし、各貼り付け位置での振動板１０の振幅の大きさに応じて、テープ１３の幅を調整することにより、振動板１０の各分割位置に貼り付けられるテープ１３に加わる質量に対する負荷が均等になるように構成した。なお、実施の形態１に係る平面スピーカ１と同様の構成については、図中においても同じ番号で示すものとし、その説明を省略する。

図３は、この発明の実施の形態２に係る平面スピーカ１の構成を示す図である。図３（ａ）は、この発明の実施の形態２に係る平面スピーカ１の構成を示す断面図であり、図３（ｂ）は、この発明の実施の形態２に係る平面スピーカ１の上側磁気回路（上側永久磁石２０及び上側フレーム３０ａ）を取り去ったときの振動板１０面を示した平面図である。
図４は、テープ１３が貼り付けられていない振動板１０の静止時及び１次モードでの振動時の変位曲線を示した図であるである。

図４に示すように、分割された各区間で、振動板１０の静止時の直線と振動時の変位曲線とで挟まれる面積をそれぞれＳ４，Ｓ５，Ｓ６とする。図４では左右対称に分割区間を設定している。また、この各分割区間の中心位置に貼付されるテープ１３の幅をそれぞれｍ４、ｍ５、ｍ６とする。振動板１０は空気体積に比例した反力を受けるものと仮定し、各分割区間に貼り付けられるテープ１３の受ける質量対する負荷が一定になるように、分割された面積（Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６）とその区間に貼付されるテープ１３の幅（ｍ４，ｍ５，ｍ６）との比率がそれぞれ等しくなる（ｍ４／Ｓ４＝ｍ５／Ｓ５＝ｍ６／Ｓ６）ようにテープ１３の幅を設定する。

振動板１０が１次モードで振動する場合、テープ１３を貼り付ける前の振動板１０では、振動板１０の中心部での変位は大きく、フレーム３０に支持される振動板１０の長手方向両端に近づくにつれて変位は小さくなる。従って、図３に示すように、力の多くかかる振動膜１０の中心部付近に貼付されるテープ１３の幅は広く設定し、かかる力の小さい振動膜１０の長手方向両端付近に貼付されるテープ１３の幅は狭く設定する。このようにテープ１３幅を振動板１０の貼り付け位置での加わる力の大きさに応じて変更することにより、それぞれの位置に貼付されるテープ１３にかかる力を均一にすることができる。

以上のように、この発明の実施の形態２に係る平面スピーカ１では、振動板１０上の仮想分割点を設定し、仮想分割点及び振動板１０の長手方向両端により区切られる各仮想分割区間において、テープ１３が貼り付けられていない状態で振動板１０の振動による変位時の曲線と静止時の線分とで挟まれる各仮想領域と各仮想分割区間に貼り付けられるテープ１３の質量との比率をそれぞれ一定にするため、テープ１３の貼り付け間隔を一定にして、テープ１３の短手方向の幅を調整するように構成したので、振動板１０が押し出す体積がテープ１３により分割されたそれぞれの区間で一定になり、同駆動力において同振幅が得られ、平坦な周波数特性を得ることができる。

なお、この発明の実施の形態１，２では、振動板１０に貼付されるテープ１３は不織テープを用いているが、これに限られるものではなく、振動板１０の振動に影響のない軽量のアセテートテープ、布テープ、紙テープなどを用いてもよい。また、これらのテープ１３は、少なくとも通電時に高温になる導体１２に接触する部分が耐熱性の高い素材であることが好ましい。

また、この発明の実施の形態１では、６枚のテープ１３を用いて振動板１０を分割して説明したが、これに限られるものではなく、振動膜１０の振幅の大きさに応じて貼り付けられるテープ１３の枚数は変更されるものである。

この発明の実施の形態１に係る平面スピーカの構成を示す図である。 テープ１３が貼り付けられていない振動板１０の静止時及び１次モードでの振動時の変位曲線を示した図である。 この発明の実施の形態２に係る平面スピーカの構成を示す図である。 テープ１３が貼り付けられていない振動板１０の静止時及び１次モードでの振動時の変位曲線を示した図である。

符号の説明

１ 平面スピーカ、１０ 振動板、１１ 基材、１２ 導体、１３ テープ、２０ 永久磁石、３０ フレーム、３０ａ 上側フレーム、３０ｂ 下側フレーム、３１ａ，３１ｂ 放音孔。

Claims (3)

1. 帯状の異なる磁極が一定の間隔をおいて形成された板状の永久磁石と、
   上記永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分の対向する位置に配置される導体を形成した振動板と、
   上記振動板の表面を分割するように貼り付けられるテープと、
   上記永久磁石、上記振動板及び上記テープを支持するフレームと、
   を備える平面スピーカにおいて、
   上記振動板上の仮想分割点を設定し、仮想分割点及び上記振動板の長手方向両端により区切られる各仮想分割区間において、上記テープが貼り付けられていない状態で上記振動板の振動による変位時の曲線と静止時の線分とで挟まれる各仮想領域と各仮想分割区間に貼り付けられる上記テープの質量との比率をそれぞれ一定にしたことを特徴とする平面スピーカ。
2. 帯状の異なる磁極が一定の間隔をおいて形成された板状の永久磁石と、
   上記永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分の対向する位置に配置される導体を形成した振動板と、
   上記振動板の表面を分割するに貼り付けられるテープと、
   上記永久磁石、上記振動板及び上記テープを支持するフレームと、
   を備える平面スピーカにおいて、
   上記テープの短手方向の幅は一定にし、上記テープが貼り付けられていない状態で上記振動板の振動による変位時の曲線と静止時の線分とで挟まれる面積を均等に分割する上記振動板上の分割点を決定し、その分割点及び上記振動板の長手方向両端により区切られる各分割区間の中心位置を上記テープの貼り付け位置としたことを特徴とする平面スピーカ。
3. 帯状の異なる磁極が一定の間隔をおいて形成された板状の永久磁石と、
   上記永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分の対向する位置に配置される導体を形成した振動板と、
   上記振動板の表面を分割するように貼り付けられるテープと、
   上記永久磁石、上記振動板及び上記テープを支持するフレームと、
   を備える平面スピーカにおいて、
   上記テープの貼り付け間隔は一定にし、隣り合う上記テープとの中間位置及び上記振動板の長手方向両端で区切られる各分割区間において、上記テープが貼り付けられていない状態で上記振動板の振動による変位時の曲線と静止時の線分とで挟まれる面積と各分割区間に貼り付けられる上記テープの質量との比率が一定になる上記テープの幅としたことを特徴とする平面スピーカ。

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