JP2012175240A

JP2012175240A - 動電型エキサイタ

Info

Publication number: JP2012175240A
Application number: JP2011033123A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Mitsugi; 達也三次; Mutsuo Sekiya; 睦生関谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2011-02-18
Filing date: 2011-02-18
Publication date: 2012-09-10

Abstract

【課題】動電型エキサイタを取り付ける被振動体の振動特性が異なるものであっても、発生する音の音質を所望のものに近づけることができる動電型エキサイタを提供する。
【解決手段】アウターヨークと磁石とインナーヨークとを有し、磁気ギャップが形成された磁気回路部と、この磁気ギャップ内に配設したボイスコイルと、このボイスコイルが固定された振動板と、磁気回路部と振動板とを弾性的に連結する弾性体とを備えた動電型エキサイタにおいて、性体の振動運動を可変とする手段を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、テレビやパーソナルコンピュータなどの各種電子機器の薄型化を図るために活用されている薄型パネルスピーカに適用したり、電動移動体などに取り付けて報知音発生に応用したりする動電型エキサイタの構造に関するものである。

従来、薄型液晶テレビ、薄型プラズマテレビ、薄型パーソナルコンピュータ等の家電製品や産業用工作機械の各種モニタ機器などに搭載される薄型パネルスピーカには、動電型エキサイタが多く採用されている。すなわち、従来の動電型エキサイタは、椀形状のインナーヨーク、永久磁石、アウターヨーク、ボイスコイル、振動板、接着部材にて構成されており、インナーヨークとアウターヨーク側壁との空隙にボイスコイルが配設され、振動板はボイスコイルと一体的に固定されている。なお、永久磁石とインナーヨークとアウターヨークとで構成される磁気回路中のボイスコイルに所定信号からなる電流を流すことにより、ボイスコイルが軸方向に振動し、ボイスコイルが一体的に固定された振動板を励振することにより音波を発する。

例えば、特許文献１による動電型エキサイタは、インナーヨーク、マグネット、アウターヨークからなる磁気回路の軸方向端面に、発泡ウレタンなどの適宣な弾性を有する弾性保持体によって、ボイスコイルと一体的に固定された振動板からなる振動部材を貼着した構造となっている。

また、特許文献２による動電型エキサイタは、椀形状のアウターヨークと、このアウターヨークの内部に順次積み重ねられた板状のマグネット及びインナーヨークとから構成される磁気回路と、この磁気回路のアウターヨークの側壁の内周部とインナーヨークの外周部との間に形成される空隙内に配置されるボイスコイルと、磁気回路の前方においてボイスコイルを保持する振動板に相当するサブパネルとを備え、磁気回路の厚み方向重心近傍とサブパネルとを複数の円弧形状の帯状薄板弾性保持体により保持した構造となっている。

特許文献３においては、一端はアウターヨークに、他端は、固定部材に固定した第１のサスペンションと、一端は、ボイスコイルに、他端は、固定部材に固定した第２のサスペンションを用意して、周波数特性の改善を試みている。また、このサスペンションは、金属、樹脂、弾性部材、スポンジ、ゴムといった例が出されており、周波数特性を決定するためのばね係数は、予め決まったものであった。

特開平１０−２４３４９１号公報特開２００３−１４３６９０号公報特開２００５−３５４２９７号公報

従来の動電型エキサイタは、アウターヨーク、インナーヨーク、磁石で構成された磁気回路部とボイスコイルを含む固定部とが、弾性支持体によって支持されており、弾性支持体の素材によりばね係数が決定され、この弾性により、振動運動が決定されるため、音の周波数範囲が弾性支持体の素材により固定されてしまうことになる。

一方、最近、電気自動車やハイブリッド自動車など、電気モーターにより駆動される静粛性に優れた電動移動体において、その存在を報知するため、報知音を発することが提案されている。この報知音の発生に関し、動電型エキサイタを例えば電動移動体のボディーに取り付けて、電動移動体のボディーから報知音を発生させることが考えられる。このとき、電動移動体のボディーの振動特性は電動移動体毎、あるいはボディーの位置などにより様々な特性となっている。一方、動電型エキサイタの振動特性が固定されているため、発生する報知音の周波数特性が電動移動体のボディーの振動特性により左右されてしまうという問題があった。

本発明は、以上のような従来の動電型エキサイタの問題点を解消するためになされたもので、動電型エキサイタの振動の特性を可変にでき、動電型エキサイタを取り付ける被振動体の振動特性が異なるものであっても、発生する音の音質を所望のものに近づけることができる動電型エキサイタを提供することを目的とする。

この発明は、アウターヨークと磁石とインナーヨークとを有し、磁気ギャップが形成された磁気回路部と、この磁気ギャップ内に配設したボイスコイルと、このボイスコイルが固定された振動板と、磁気回路部と振動板とを弾性的に連結する弾性体とを備えた動電型エキサイタにおいて、性体の振動運動を可変とする手段を備えたものである。

この発明によれば、弾性体に蓄えられるエネルギーを変化させることで、動電型エキサイタの振動の周波数特性を可変にできるため、動電型エキサイタを取り付ける被振動体の振動特性が異なるものであっても、発生する音の周波数特性を所望のものに近づけることができる。

この発明の実施の形態１による動電型エキサイタの構成を示す、半分を断面とした半断面図である。この発明の実施の形態１による動電型エキサイタの構成の主要部を示す拡大断面図である。この発明の実施の形態１による動電型エキサイタの概略構成を示す平面図である。この発明の実施の形態１による動電型エキサイタの動作を説明するために用いる一般的な動電型エキサイタ構成の主要部を示す拡大断面図である。この発明の実施の形態１による動電型エキサイタの動作を説明するための静止状態の拡大断面図である。この発明の実施の形態１による動電型エキサイタの動作を説明するための動的な状態の拡大断面図である。この発明の実施の形態１による動電型エキサイタの動作を説明するための別の動的な状態の拡大断面図である。この発明の実施の形態２による動電型エキサイタの構成の主要部を示す拡大断面図である。この発明の実施の形態３による動電型エキサイタの構成の主要部を示す拡大断面図である。この発明の実施の形態４による動電型エキサイタの構成の主要部を示す拡大断面図である。この発明の実施の形態４による動電型エキサイタの別の構成の主要部を示す拡大断面図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による動電型エキサイタの構成を示す、半分を断面とした半断面図であり、図２は要部の拡大断面図、図３は平面図である。図１の半断面図は、図３のＡ−Ａ位置、すなわち左半分を断面とした図である。図１〜図３において、１は磁性体からなるインナーヨーク、２は希土類等からなるマグネット、３はお椀形状をした磁性体からなるアウターヨークである。アウターヨーク３のお椀形内底面軸方向にはマグネット２の軸方向片端面が接触し、また、マグネット２の軸方向他端面は磁性体からなるインナーヨーク１が接触している。アウターヨーク３とマグネット２、およびマグネット２とインナーヨーク１は夫々図示しない接着材にて接合されている。また、インナーヨーク１の径方向外周面とアウターヨーク３のお椀形状縁部内周壁面との間にギャップ(隙間)を持たせ、マグネット２、インナーヨーク１、およびアウターヨーク３で磁気回路部１００を構成している。

４はボビン４０に巻回されたボイスコイル、５は薄い平板状の振動板であり、ボイスコイル４は磁気回路部１００のギャップ部（隙間）に位置するよう配設され、ボイスコイル４が巻回されたボビン４０は振動板５によって一体的に保持されている。なお、アウターヨーク３は軸方向中央部外壁面に径方向に突出する鍔部３１を有し、振動板５は径方向端部に、アウターヨーク３の縁部３１に対面する鍔部５１を有している。振動板５が被振動体６に接触して取り付けられることにより、振動板５の振動が被振動体６に伝わって音が発生する。

ここで、アウターヨーク３と振動板５を締結する締結部１３は、アウターヨーク３の鍔部３１と振動板５の鍔部５１を貫通する支持ボルト９と、第一の弾性体構造部１２１と、第二の弾性体構造部１２２とにより構成される。第一の弾性体構造部１２１は、アウターヨーク３の鍔部３１と、支持ボルト９の頭の間に位置する第一の弾性体７を挟んだ弾性体押さえ板１１１と１１２と、第一の弾性体７に対して縮み方向に力を加えるネジ９１とで構成される。第二の弾性体構造部１２２は、アウターヨーク３の鍔部３１と振動板５の鍔部５１との間に位置する第二の弾性体８を挟んだ弾性体押さえ板１１３と１１４と、第二の弾性体８に対して縮み方向に力を加えるネジ９２とで構成される。また、支持ボルト９の片端はナット１０２によって、第一の弾性体構造部１２１、第二の弾性体構造部１２２、アウターヨーク３、振動板５を脱落しないように結合している。なお、弾性体押さえ板１１１、１１２、１１３、１１４は、支持ボルト９が貫通している。このような構成の締結部１３は、アウターヨーク３および振動版５の動きを一方向に固定する。第一の弾性体７および第二の弾性体８は、例えばゴムのような弾性材料により、中央に支持ボルト９が貫通できる貫通穴を有する円環部材で構成することができる。締結部１３を、例えば図３に示すように３か所、またはそれ以上の複数個所に設けてアウターヨーク３と振動板５とを結合している。

さらに、アウターヨーク３と振動板５の間をシールするＯリング１２が、アウターヨーク３の周囲に設けられ、アウターヨーク３と振動板５とで囲まれる内部に、外部からの水や埃の侵入を防止するようになっている。

次に、動作について説明する。まず、単純な構成として図４のような構成を考える。磁気回路部１００を構成するアウターヨーク３と、ボイスコイル４への通電により励振される振動板５とが、第一の弾性体７０及び第二の弾性体８０にて弾性支持されている。第一の弾性体７０及び第二の弾性体８０はネジ９５により同時に締め付けられている。この状態で、動電型エキサイタを駆動すると、アウターヨーク３に対して振動板５は相対的に変位するため、隙間３５は、アウターヨーク３と振動板５の動的な振幅変化分だけ増減する
。このとき、振動板５とアウターヨーク３とは第一の弾性体７０及び第二の弾性体８０の二つの弾性体を介して結合されているため、動電型エキサイタは、弾性体のばね係数に対応した共振周波数を有する。

質量Ｍを持つ物体が、ばね係数ｋを持つ弾性部（ばねやゴムなどで構成される弾性支持部）に繋がっている場合の、運動方程式は、

と表される。よって、距離の変位量ｘは、最大振幅Ａ、初期位相φを用いて

と表され、振動変位として表現される。この振動は、ボイスコイル４と磁気回路１００による振動変位に対し影響するため、音の特性、すなわち音質に影響を及ぼす。

図４に示すような動電型エキサイタの場合、質量を持つ物体が磁気回路部であり、第一の弾性体７０及び第二の弾性体８０の二つの弾性体が弾性部となり、共振周波数が、動電型エキサイタを用いた場合の音の周波数範囲を決定する。つまり、共振周波数の辺りが底となるフィルターを構成することになる。磁気回路部が、ばね係数ｋ１である第一の弾性体７０とばね係数ｋ２である第二の弾性体８０とに繋がっている場合の運動方程式は

と表される。よって、距離の変位量ｘは

と表され、振動変位として表現される。この振動は、ボイスコイル４と磁気回路１００による振動変位に対し影響するため、音質に影響を及ぼす。

次に、本発明の実施の形態１による動電型エキサイタの動作について図５〜図７を用いて説明する。図５〜図７は図２と同じ図であるが、第一の弾性体７、第二の弾性体８を等価的にバネで示している。また、実際に、弾性体７、弾性体８をゴムのような弾性体ではなく、バネとしても良い。図５は、ばね係数ｋ１の弾性体７に対してネジ９１によって、力Ｆ１を加え、また、ばね係数ｋ２の弾性体８に対して、ネジ９２によって、力Ｆ２を加えている状態を示している。また、ネジ９１により、弾性体７の最大距離ｘ１が制限され、ネジ９２により、弾性体８の最大距離ｘ２が制限されている。この状態で、図６に示すようにアウターヨーク３が変位し、弾性体８を縮める方向に距離ｘ動いた場合には、弾性体７は、ネジ９１によって距離制限されるためアウターヨークへの関与は無くなり、運動方程式は、

と表される。このように、弾性体７の影響は排除され、ネジ９２による力Ｆ２の影響が加わるので、力Ｆ２が加わらなかった場合に比べて、最大振幅と位相へ影響を与え、次のような式となる。

と表される。

また、図７に示すようにアウターヨーク３が変位し、弾性体７を縮める方向に距離ｘ動いた場合には、ネジ９２によって距離制限されるためアウターヨークへの関与は無くなり、運動方程式は、

と表される。このように、弾性体８の影響は排除され、ネジ９１による力Ｆ１の影響が加わるので、力Ｆ１が加わらなかった場合に比べて、最大振幅と位相へ影響を与え、次のような式となる。

と表される。

以上のように、構造による運動の振動変位として表現される。この構造による振動変位は、ボイスコイル４と磁気回路１００による振動変位に対し影響するため、音の特性に影響を及ぼすこととなるため、ネジ９１、ネジ９２により、音質の調整が可能である。

例えば、電動移動体の報知音を発生するための発音器として、電動移動体のボンネット裏側に本実施の形態１による動電型エキサイタを取付け、ボンネットの板を被振動板６としたとき、動電型エキサイタのネジ９１や９２を調整して、報知音の音質を調整する。別の種類の電動移動体において、同一設計の動電型エキサイタを電動移動体のボンネット裏側に取り付けて、当該ボンネットの板を被振動板６としたときは、ボンネットの振動特性が異なるため、発生する音が異なる音質の報知音となるが、動電型エキサイタのネジ９１や９２により、所望の音質に近い音質となるよう調整することができる。このように、同一設計の動電型エキサイタを、様々な被振動板に取付けても、ネジ９１や９２の調整のみで、所望の音質に近い音質の音を報知音として発生させることができる。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による動電型エキサイタの構成を示す、主要部の拡大断面図である。図８において、図１〜図３と同一符号は同一または相当する部分を示す。
本実施の形態２では、図８に示すように、第一の弾性体構造部１２１が弾性体７とダンパー１４１、第二の弾性体構造部１２２が弾性体８とダンパー１４２から構成されている。

図８に示すようなダンパーを構成された場合の運動方程式は、ダンパー１４１の粘性係数Ｄ１、ダンパー１４２の粘性係数Ｄ２を用いて、

と表される。Ｄ＝Ｄ１−Ｄ２、ｋ＝ｋ１−ｋ２として、変位ｘを表現すると、

と表される。ただし、λ１、λ２はそれぞれ、

このように、構造による運動の振動変位として表現される。図８の構造の動電型エキサイタによる振動変位は、ボイスコイル４と磁気回路１００による振動変位に対し影響するため、音の周波数に影響を及ぼすこととなるため、ダンパー１４１、１４２の例えば容積を調整することにより、音質の調整が可能である。

実施の形態３．
図９は、この発明の実施の形態３による動電型エキサイタの構成を示す、主要部の拡大断面図である。図９において、図１〜図３と同一符号は同一または相当する部分を示す。本実施の形態３では、図９に示すように、アウターヨーク３と振動板５の間をシールするＯリング１２８が、アウターヨーク３の鍔３１とこのアウターヨークの鍔３１に対向する振動板の鍔５１との間に設けられている。ここで、Ｏリング１２８はゴムなどの弾性材料で形成されている。

以上のように構成された、本発明の実施の形態３による動電型エキサイタは、磁気回路を構成するアウターヨーク３と、ボイスコイル４への通電により励振される振動板５とが、弾性材料で形成されたＯリング１２８及び第一の弾性体７にて弾性支持されている。

ネジ９１を締め付けることにより、第一の弾性体７が縮められる。Ｏリング１２８は、アウターヨーク３と振動板５をシールして、磁気回路１００への水の侵入を防ぐ必要があるため可変構造をとらない。このため、Ｏリング１２８を縮める方向には、Ｏリング１２８のばね係数ｋ２のみが関与する運動方程式で、第一の弾性体７を縮める方向には、Ｏリング１２８のばね係数ｋ２と第一の弾性体７のばね係数ｋ１とネジ９１による力Ｆ１による運動方程式となる。この様にして、本実施の形態３による動電型エキサイタも、実施の形態１と同様、ネジ９１の調整により、音の特性を調整することができる。例えば、電動移動体の報知音の発生器に本実施の形態３による動電型エキサイタを用いれば、異なる電動移動体や異なる位置に動電型エキサイタを取り付けた場合でも、ネジ９1の調整により、所望の音質に近い音質の報知音を発生することができる。また、Ｏリング１２８が、弾性支持体を兼ねているため、実施の形態１の動電型エキサイタに比較して部品点数が少なくできるという効果もある。

実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４による動電型エキサイタの構成を示す、主要部の拡大断面図である。図１０において、図１〜図３と同一符号は同一または相当する部分を示す。図１０に示すように、実施の形態１における第一の弾性体構造部１２１の可変機構を省略し、第二の弾性体構造部１２２による可変機構のみを有するものである。

また、図１１は、この発明の実施の形態４による別の動電型エキサイタの構成を示す、主要部の拡大断面図である。図１１において、図１〜図３と同一符号は同一または相当する部分を示す。図１１に示すように、実施の形態１における第二の弾性体構造部１２２の可変機構を省略し、第一の弾性体構造部１２１による可変機構のみを有するものである。

以上のように構成された、本発明の実施の形態３による動電型エキサイタは、磁気回路１００を構成するアウターヨーク３と、ボイスコイル４への通電により励振される振動板５とが、ばねで形成された第一の弾性体７１及び第二の弾性体８１にて弾性支持されている。

このため、可変機構を持たない方向に縮めたときには、可変機構のない弾性体のばね係数ｋｘ（図１０では、ｋ１、図１１ではｋ２）のみが関与する運動方程式で、可変機構を持つ方向に縮めたときには、可変機構のない弾性体のばね係数ｋｘと可変機構を持つばね係数ｋｙ（図１０ではｋ２、図１１ではｋ１）とネジ（図１０ではネジ９２、図１１ではネジ９１）による力Ｆによる運動方程式となる。この様にして、本実施の形態４による動電型エキサイタも、実施の形態１と同様、ネジ９１もしくは９２の調整により、音の特性を調整することができる。例えば、電動移動体の報知音の発生器に本実施の形態４による動電型エキサイタによれば、異なる電動移動体や異なる位置に動電型エキサイタを取り付けた場合でも、ネジ９1もしくは９２の調整により、所望の音質に近い音質の報知音を発
生することができる。

１：インナーヨーク２：マグネット
３：アウターヨーク４：ボイスコイル
５：振動板６：被振動体
７、７１：第一の弾性体８、８１：第二の弾性体
９、９１、９２：ネジ１２、１２８：Ｏリング
１３：締結部３１：インナーヨークの鍔
５１：振動板の鍔１００：磁気回路部
１２１：第一の弾性体構造部１２２：第二の弾性体構造部
１４１、１４２：ダンパー

Claims

アウターヨークと磁石とインナーヨークとを有し、磁気ギャップが形成された磁気回路部と、この磁気ギャップ内に配設したボイスコイルと、このボイスコイルが固定された振動板と、前記磁気回路部と前記振動板とを弾性的に連結する弾性体とを備えた動電型エキサイタにおいて、前記弾性体の振動運動を可変とする手段を備えたことを特徴とする動電型エキサイタ。
前記磁気回路部と前記振動板との間に設けられた第一の弾性体と、前記磁気回路部の前記第一の弾性体が設けられた側と反対側に設けられた第二の弾性体と、前記第一の弾性体と前記第二の弾性体とをそれぞれ独立に圧縮または伸長する手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の動電型エキサイタ。
前記磁気回路部と前記振動板との間に設けられた第一の弾性体と、前記磁気回路部の前記第一の弾性体が設けられた側と反対側に設けられた第二の弾性体と、前記第一の弾性体または前記第二の弾性体のいずれか一方を独立に伸張または収縮する手段と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の動電型エキサイタ。
前記磁気回路部と前記振動板との間に設けられた第一の弾性体と、前記磁気回路部の前記第一の弾性体が設けられた側と反対側に設けられた第二の弾性体と、前記第一の弾性体と前記第二の弾性体のそれぞれにダンパーを備えたことを特徴とする請求項１に記載の動電型エキサイタ。
前記磁気回路部と前記振動板との間に設けられた第一の弾性体と、前記磁気回路部の前記第一の弾性体が設けられた側と反対側に設けられた第二の弾性体と、前記第一の弾性体と前記第二の弾性体とのいずれか一方を伸張収縮するように設置し、他方の弾性体にダンパーを備えたことを特徴とする請求項１に記載の動電型エキサイタ。
独立に伸長または収縮する手段を設けない側の弾性体を、磁気回路部と振動板の間の隙間をシールするＯリングとしたことを特徴とする請求項３に記載の動電型エキサイタ。