JP3262982B2 - 電気音響変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気信号を音響振動に
変換する電気音響変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気音響変換器は、図２０及び図
２１に示すように、振動板１００の前面側に共鳴室１０
２が形成され、この共鳴室１０２を形成する外装ケース
１０４には放音部１０６が形成されている。この放音部
１０６には、共鳴室１０２を外気に開放する放音孔１０
８が形成されている。振動板１００は、磁性体で形成さ
れており、その背面部に設置された支持手段を兼ねる円
筒形を成すマグネット１１０によって支持されている。
また、振動板１００の背面中央部には、磁気駆動部１２
０が設置されている。この磁気駆動部１２０は、電気信
号を磁気振動に変換することにより、振動板１００に機
械的な振動を生じさせるものであり、鉄芯１２２がマグ
ネット１１０と閉磁路を成すベース１２３に取り付けら
れ、この鉄芯１２２にはコイル１２４が巻回されてい
る。そして、コイル１２４の端部は、ベース１２３に絶
縁されて立設されたリード端子１２６、１２８に個別に
接続されている。リード端子１２６、１２８には、入力
信号として電気信号が加えられる。

【０００３】図２２は、図２０に示した電気音響変換器
の音圧の周波数特性（全体）、図２３はその電流の周波
数特性（全体）、図２４はその音圧の最大周波数近傍特
性、図２５は音圧最大周波数近傍の電流特性を示してい
る。図２４において、８００Ｈｚの近傍部Ｄには、チャ
タリングを示す波形変化は生じていない。また、図２６
は、図２１に示した電気音響変換器の音圧の周波数特性
（全体）、図２７はその電流の周波数特性（全体）であ
る。図２６において、Ｅ部は、比較的平坦な圧力変化を
示している。

【０００４】そして、図２０に示す電気音響変換器の例
では、振動板１００の中心軸Ｏ上に放音孔１０８が形成
されているが、その形成位置は、放音機能上、変更可能
である。近年、このような電気音響変換器を用いる携帯
電話機等の電子機器においては、小型、偏平化等の要請
等によって多様な設置箇所、即ち、放音すべき位置に対
応するため、放音孔１０８の位置を変更せざるを得ない
場合がある。

【０００５】そこで、このような要請に応えるために、
変則的な位置に放音孔１０８が形成される電気音響変換
器が提案されている。図２８及び図２９に示す電気音響
変換器は、放音孔１０８を外装ケース１０４の側面側に
形成した電気音響変換器、図３０は放音孔１０８を外装
ケース１０４の側壁面側に形成した電気音響変換器を示
している。このような放音孔１０８の位置設定は一例で
あり、外装ケース１０４の角部側に放音孔１０８を形成
することもあり得る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、振動板１０
０の中心軸Ｏから変位した位置に放音孔１０８を形成し
た電気音響変換器においては、放音孔１０８が振動板１
００の中心軸Ｏからずれていても、共鳴室１０２の共振
周波数は、放音孔１０８の径と長さにより調整すること
ができる。しかしながら、振動板１００の振動と放音孔
１０８の関係が希薄になり、その結果、放音孔１０８に
よる空気制動が低下するため、振動板１００の振動中心
ｏに放音孔１０８を備えた電気音響変換器とは異なった
音響特性を呈するようになる。電気音響変換器は、小型
化とともに大出力化、広帯域化及び高音質化が求められ
る傾向にあり、このような要請に応えるためには、共鳴
室１０２による音響負荷を振動系の振動増大時の空気制
動要素として活用することが行われている。

【０００７】図２９及び図３０に示す電気音響変換器に
おいて、振動振幅を増大させると、音圧の周波数特性が
先鋭になったり、振動板１００の周辺部の支持部でチャ
タリングを起こすことがある。図３１は、図２９に示す
電気音響変換器の音圧の周波数特性（全体）、図３２は
その電流の周波数特性（全体）である。図３１におい
て、Ｆ部分は、音圧特性の先鋭化を示している。また、
図３３は、図３０に示す電気音響変換器の音圧の周波数
特性（全体）、図３４はその電流の周波数特性、図３５
はその最大周波数近傍特性、図３６はその音圧最大周波
数近傍の電流特性である。図３５において、８００Ｈｚ
の近傍部Ｇ、即ち、振幅最大時、振動板１００の周辺部
でチャタリングが生じていることを示している。このよ
うな現象を回避するには、振動板１００の条件も無視す
ることができない。振動板１００の径に比較し、その板
厚を薄くすると、チャタリングや分割振動により高次高
調波が増大し易くなることは否めない。

【０００８】このような現象及びその対策については、
例えば、実公昭５６−５２７１９号に開示されており、
この例では、共鳴室内に音響抵抗を増大させる対策が施
されている。このような対策は、上記現象を抑制する効
果があると考えられるが、共鳴室の容積を減少させて共
鳴効果を減退させるおそれがある。

【０００９】そこで、本発明は、共鳴室に共鳴に必要な
空間及び容積を確保しつつ、振動系に効率良く空気制動
を付与することにより、共鳴効果を維持したまま不要な
振動現象を抑制した電気音響変換器を提供することを目
的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の電気音響変換器
は、図１ないし図９に例示するように、外装ケース
（２）により形成されて振動板（３８）の振動に共鳴す
る共鳴室（５０）と、前記外装ケースの内壁面に前記振
動板に向かって突設され、前記振動板の中心軸を包囲す
る筒体からなる空気制動手段（円筒状リブ５６）と、前
記振動板の前記中心軸より変位した位置でかつ前記空気
制動手段で包囲される空間内に形成され、前記共鳴室を
外気に開放させる放音孔（５４）とを備え、前記空気制
動手段で包囲された前記空間内の空気が前記振動板の上
方への移動によって圧縮され、その反作用として前記振
動板の振動に制動を加えることを特徴とする。即ち、振
動板が上方に移動すると、空気制動手段で包囲された空
間内の空気が圧縮される結果、その反作用として振動板
の振動が制動を受けることになる。このため、共鳴室の
内部に空気制動手段が設けられ、この空気制動手段で包
囲される範囲を振動板の中心軸上より変位させた放音孔
側まで延長したので、空気制動効果とともに、リブ内の
音圧を変位している放音孔側に導いて外部に放出させる
ことができ、放音孔を振動板の中心軸上より変位させた
ことによる空気制動の低下を補償することができる。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
形態を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１及び図２は、本発明の電気音響変換器
の第１実施形態を示している。合成樹脂等で形成された
外装ケース２は、例えば円筒体を成し、一方を開口部
４、他方に天井面部６を備えている。この外装ケース２
の内部には、段部８を設けて第１の径大部１０、この径
大部１０には、傾斜段部１２を設けて第２の径大部１４
が形成されている。

【００１５】径大部１４側には、鉄等の磁性材料で形成
された円板状を成すベース部１６が取り付けられ、この
ベース部１６の中央には鉄芯１８の径小部２０が圧入、
加締め等の手段で固定されている。即ち、鉄芯１８とベ
ース部１６とは機械的及び磁気的に結合している。そし
て、鉄芯１８には合成樹脂等の絶縁材料で形成されたコ
イルボビン２２が装着されており、このコイルボビン２
２にはコイル２４が巻回されている。コイルボビン２２
の一方のフランジ２６の下面側に突出している一対の端
子保持部２８には、棒状を成す正負側のリード端子３
０、３２がコイルボビン２２とリード端子３０、３２と
のインサート成形等によって固定されている。そして、
各端子保持部２８はベース部１６に形成した透孔に貫通
させ、ベース部１６の背面側にリード端子３０、３２が
突出している。各リード端子３０、３２の基端部側には
コイル２４の端部が半田付け等の固定手段によって固定
されるとともに電気的に接続されている。ベース部１６
は、外装ケース２の開口部４の内側に嵌め込まれている
とともに、絶縁性接着剤３４により固着されている。

【００１６】また、ベース部１６の上面部と外装ケース
２の段部８との間には、円環状を成すマグネット３６が
コイルボビン２２を包囲して設置されている。このマグ
ネット３６は、振動板３８を載置する支持手段としても
機能しており、そのための手段として支持段部４０が形
成されているとともに、振動板３８の背面側の振動空間
を確保するための凹部４２が形成されている。支持段部
４０には、磁性板からなる振動板３８の縁部が載置さ
れ、振動板３８は鉄芯１８の頂部との間にギャップ４４
が設けられて水平に支持されている。振動板３８の中心
部には、振動板３８の振動質量を高めるための磁片４６
が取り付けられている。したがって、マグネット３６、
ベース部１６、鉄芯１８及び振動板３８は、単一の閉磁
路を構成しており、振動板３８は、マグネット３６の磁
力に引き付けられて保持されている。また、ベース部１
６、コイル２４、鉄芯１８及びマグネット３６は、リー
ド端子３０、３２間に交流電流を流すことにより、振動
板３８に磁気振動を生じさせる磁気駆動部４８を構成し
ている。

【００１７】そして、振動板３８の上面部側には、外装
ケース２によって共鳴室５０が形成されている。この共
鳴室５０は、振動板３８の振動に共鳴する空間であっ
て、振動媒体は共鳴室５０内の空気である。振動板３８
は固有振動周波数を有するのに対し、共鳴室５０はその
内容積及び形状等によって決定される固有振動周波数を
持っている。

【００１８】この実施形態の共鳴室５０には、振動板３
８の中心軸Ｏより変位した位置に放音部５２が形成さ
れ、この放音部５２には、共鳴室５０を外気に開放する
放音孔５４が形成されている。このように振動板３８の
中心軸より変位した位置に放音孔５２を形成したことに
対し、振動板３８の中心軸に向かう外装ケース２の天井
面には、振動板３８の振動に対する空気制動低下を補償
する空気制動手段である筒体として円筒状リブ５６が形
成されている。この円筒状リブ５６は、従前の放音筒と
等価的な形態を成し、従前の放音筒と異なる点は外気に
開放される透孔を形成していない点である。即ち、円筒
状リブ５６で包囲された空間部５８は、振動板３８の中
心部に対向する閉空間を成している。

【００１９】以上の構成において、動作を説明する。リ
ード端子３０、３２に連続した矩形パルス列電流や正弦
波交流等の振動電流を流すと、その周波数に応じてコイ
ル２４には交番磁界が発生する。この交番磁界は、ギャ
ップ４４を通して磁片４６を持つ振動板３８に作用す
る。磁性板である振動板３８には、マグネット３６によ
る静磁界が作用しているが、この交番磁界が作用する
と、交番磁界と一方向性の磁力との相互作用により吸引
及び反発を生じ、振動板３８は上下に振動する。この振
動形態は、振動板３８の中心が最も振幅が大きく、その
周縁部に向かって振幅が小さくなる。振動板３８は薄い
磁性板であるから、この振動姿態は膜の振動として捉え
ることができる。これに対し、共鳴室５０の空気は、流
体であって、厳密には粘性を呈する。このような条件下
における振動板３８の振動及び共鳴室５０の共鳴動作を
見るとき、振動板３８の中心部の音圧が最も高く、その
周縁側に小さくなることは明らかであって、この実施形
態のように、振動板３８の中心部から周縁部側に放音部
５２を変位させた場合、その空気制動効果は、振動板３
８の中心軸Ｏに放音部を形成していた従来の場合に比較
して低下することは否めない。

【００２０】そこで、振動板３８の中心軸Ｏ上には、空
気制動手段として円筒状リブ５６が形成されており、こ
の円筒状リブ５６で包囲された空間５８の空気は振動板
３８の最大振幅部分、即ち、最大音圧部分に対して空気
制動（エアダンパ）として機能する。即ち、振動板３８
が上方に移動すると、円筒状リブ５６内の空気が圧縮さ
れることになり、その反作用として振動板３８の振動に
制動が加えられる。このような制動効果は、振動板３８
の振動振幅が大きい程、即ち、振動板３８の周縁部にチ
ャタリングを生じさせるような過大な振幅時に高くな
り、小振幅時には低下する。放音部５２の形成位置によ
る空気制動の低下は円筒状リブ５６による空気制動効果
によって補償されるのである。また、このような空気制
動効果は、振幅が過大な周波数帯域に作用するので、周
波数特性の偏り、即ち、音圧特性の先鋭化を抑制でき、
音圧特性の平坦化が期待できる。

【００２１】そして、このような円筒状リブ５６の形成
は、外部に放音をしないものの、空気制動機能としては
従来の放音部の気体粘性による音響抵抗と等価的に機能
している。即ち、この円筒状リブ５６の形成により、従
来の放音部が備えていた放音効果と空気制動効果の内、
空気制動効果のみを達成し、外部への放音効果は中心部
より変位した放音部５２及び放音孔５４で達成すること
としたものである。したがって、このような空気制動手
段を別に設置したことにより、放音のみを行う放音孔５
４の形成位置の自由度が高められることになる。

【００２２】次に、図３及び図４は、本発明の電気音響
変換器の第２実施形態を示している。この実施形態の電
気音響変換器は、外装ケース２の壁部に肉厚部６０が形
成され、この肉厚部６０に振動板３８の中心軸Ｏと直交
方向に放音孔５４を形成し、振動板３８の中心軸部に
は、第１実施形態と同様に空気制動手段としての円筒状
リブ５６を形成したものである。このように放音孔５４
を形成しても、第１実施形態である電気音響変換器と同
様の効果が期待できる。

【００２３】次に、図５及び図６は、本発明の電気音響
変換器の第３実施形態を示している。この実施形態の電
気音響変換器は、第１実施形態の円筒状リブ５６を放音
部５２側に延長させて放音部５２と合体させたものであ
る。詳述すれば、振動板３８の中心軸を包囲する長円筒
を成す円筒状リブ５６を形成し、放音孔５４を振動板３
８の中心軸Ｏより変位した位置に設定したものである。

【００２４】このような長円状を成す円筒状リブ５６を
中心軸から変位した放音孔５４側に形成しても、リブが
導波路として機能し、中心軸上の圧力を放音孔へ伝える
ため、第１実施形態の電気音響変換器と同様に放音孔５
４の位置的な変位による空気制動効果の低下を補償する
ことができ、放音孔５４の位置的な自由度を向上させる
ことができるとともに、第１実施形態のように二つの筒
体を突出させる必要がない点で外装ケース２の加工性を
高めることができる。

【００２５】次に、図７及び図８は、本発明の電気音響
変換器の第４実施形態を示している。この実施形態の電
気音響変換器は、外装ケース２の壁部に肉厚部６０が形
成され、この肉厚部５４に振動板３８の中心軸Ｏと直交
方向に放音孔５４を形成したものであり、この放音孔５
４に対応して第３実施形態の電気音響変換器と同様に長
円状を成す円筒状リブ５６を振動板３８の中心軸部及び
放音孔５４を包囲する範囲に形成したものである。この
ように形成しても、第３実施形態の電気音響変換器と同
様の効果が期待できる。

【００２６】次に、図９は、本発明の電気音響変換器の
第５実施形態を示している。この電気音響変換器では、
外装ケース２を蓋部２Ａと円筒状を成す胴部２Ｂとに分
離して形成して偏平化し、胴部２Ｂの内壁部に支持段部
６２を形成して振動板３８の縁部を載せて振動板３８を
支持させ、胴部２Ｂの内部に円環状を成すマグネット３
６を設置したものである。そして、蓋部２Ａには、振動
板３８の中心軸Ｏより変位した位置に放音孔５４が形成
され、中心軸Ｏを包囲する範囲に円筒状リブ５６が形成
されている。また、この実施形態の場合、ベース部１６
の背面部には基板６４が設置され、この基板６４にリー
ド端子３０、３２が取り付けられている。

【００２７】このように、マグネット３６と外装ケース
２の胴部２Ｂとマグネット３６を別部材で構成し、蓋部
２Ａには放音筒を形成することなく、放音孔５４のみを
形成した形態の電気音響変換器においても、振動板３８
の中心軸上に空気制動手段である円筒状リブ５６を形成
しても、前記実施形態と同様の効果が期待できる。

【００２８】なお、実施形態では、空気制動手段として
円筒状リブ５６を形成した電気音響変換器について説明
したが、空気制動手段の外形的な形態は円筒状に限定さ
れるものではなく、角筒状等、円筒又は長円筒等以外の
形態でもよい。

【００２９】次に、本発明の電気音響変換器における特
性について説明する。

【００３０】各特性は、一定温度（例えば２０°Ｃ）に
おいて、電圧をパラメータ（１Ｖ、３Ｖ、５Ｖ、７Ｖ）
としたパルス電圧の周波数を連続的に変更し、電気音響
変換器が発生する音響を音圧計で測定し、電圧のパラメ
ータを変更することにより（例えば、４Ｖ、５Ｖ、６
Ｖ）、電流値を測定したものである。

【００３１】図１０は、図３に示した電気音響変換器の
音圧の周波数特性、図１１はその電流の周波数特性、図
１２はその音圧の最大周波数近傍特性、図１３は音圧最
大周波数近傍の電流特性である。図１２において、Ａ部
分の特性がなだらかなとなり、チャタリングの発生はな
い。図１４は、図７に示した電気音響変換器の音圧の周
波数特性、図１５はその電流の周波数特性、図１６はそ
の音圧の最大周波数近傍特性、図１７は音圧最大周波数
近傍の電流特性を示している。図１６において、Ｂ部分
の特性はなだらかとなっており、チャタリングの発生は
皆無である。図１８は、図９に示した電気音響変換器の
音圧の周波数特性（全体）、図１９はその電流の周波数
特性（全体）である。図１８において、Ｃ部の特性はピ
ークの抑制が図られている。

【００３２】このような結果から明らかなように、電気
音響変換器において、振動板３８の中心軸Ｏから変位さ
せて放音部５２及び放音孔５４を形成しても、円筒状リ
ブ５６を形成することによって空気制動効果が得られる
ため、振動板３８の中心軸Ｏに放音部１０６及び放音孔
１０８を形成した場合と同様の音圧特性が得られ、空気
制動効果が補償される。特に、図３０に示す電気音響変
換器についての特性（図３５）から明らかなように、単
に、放音孔１０８を振動板１００の中心軸Ｏより変位さ
せた場合には、チャタリングによる異常振動が生じるの
に対し、上記実施形態における電気音響変換器ではその
ような不都合は生じない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載さ
れた本発明によれば、次のような効果が得られる。 ａ．振動板の上方移動の際、空気制動手段で包囲された
空間内の空気を圧縮させ、その反作用として振動板の振
動を制動できるので、空気制動の低下を補償でき、振動
板の中心軸上から放音孔を変位させた場合にも空気制動
の低下を来すことがなく、空気制動手段の包囲された空
間内で放音孔の位置を自由に設定することができる。 ｂ．振動板の振幅に比例して空気制動効果を高めること
ができるので、過大振幅動作や共振現象を抑制でき、音
圧急変時のうなり音や変調音等の異常音の発生を抑制で
きる。 ｃ．特定振幅以上に対して空気制動を加えることができ
るので、音圧の周波数特性の平坦化を図ることができ
る。ｄ．空気制動手段で包囲された空間内に放音孔を形成し
たので、共鳴室の効果を低下させることなく、振動板の
中心軸上から放音孔を変位させた場合の空気制動の低下
を補償することができる。

【００３４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気音響変換器の第１実施形態を示す
縦断面図である。

【図２】図１に示した電気音響変換器のII−II線断面図
である。

【図３】本発明の電気音響変換器の第２実施形態を示す
縦断面図である。

【図４】図３に示した電気音響変換器のIV−IV線断面図
である。

【図５】本発明の電気音響変換器の第３実施形態を示す
縦断面図である。

【図６】図５に示した電気音響変換器のVI−VI線断面図
である。

【図７】本発明の電気音響変換器の第４実施形態を示す
縦断面図である。

【図８】図７に示した電気音響変換器のVIII−VIII線断
面図である。

【図９】本発明の電気音響変換器の第５実施形態を示す
縦断面図である。

【図１０】図３に示す電気音響変換器の音圧の周波数特
性（全体）を示す図である。

【図１１】図３に示す電気音響変換器の電流の周波数特
性（全体）を示す図である。

【図１２】図３に示す電気音響変換器の最大周波数近傍
特性を示す図である。

【図１３】図３に示す電気音響変換器の音圧最大周波数
近傍の電流特性を示す図である。

【図１４】図７に示す電気音響変換器の音圧の周波数特
性（全体）を示す図である。

【図１５】図７に示す電気音響変換器の電流の周波数特
性（全体）を示す図である。

【図１６】図７に示す電気音響変換器の最大周波数近傍
特性を示す図である。

【図１７】図７に示す電気音響変換器の音圧最大周波数
近傍の電流特性を示す図である。

【図１８】図９に示す電気音響変換器の音圧の周波数特
性（全体）を示す図である。

【図１９】図９に示す電気音響変換器の電流の周波数特
性（全体）を示す図である。

【図２０】従来の電気音響変換器を示す縦断面図であ
る。

【図２１】従来の電気音響変換器を示す縦断面図であ
る。

【図２２】図２０に示す電気音響変換器の音圧の周波数
特性（全体）を示す図である。

【図２３】図２０に示す電気音響変換器の電流の周波数
特性（全体）を示す図である。

【図２４】図２０に示す電気音響変換器の最大周波数近
傍特性を示す図である。

【図２５】図２０に示す電気音響変換器の音圧最大周波
数近傍の電流特性を示す図である。

【図２６】図２１に示す電気音響変換器の音圧の周波数
特性（全体）を示す図である。

【図２７】図２１に示す電気音響変換器の電流の周波数
特性（全体）を示す図である。

【図２８】従来の電気音響変換器を示す縦断面図であ
る。

【図２９】従来の電気音響変換器を示す縦断面図であ
る。

【図３０】従来の電気音響変換器を示す縦断面図であ
る。

【図３１】図２９に示す電気音響変換器の音圧の周波数
特性（全体）を示す図である。

【図３２】図２９に示す電気音響変換器の電流の周波数
特性（全体）を示す図である。

【図３３】図３０に示す電気音響変換器の音圧の周波数
特性（全体）を示す図である。

【図３４】図３０に示す電気音響変換器の電流の周波数
特性（全体）を示す図である。

【図３５】図３０に示す電気音響変換器の最大周波数近
傍特性を示す図である。

【図３６】図３０に示す電気音響変換器の音圧最大周波
数近傍の電流特性を示す図である。

【符号の説明】

３８ 振動板 ５０ 共鳴室 ５２ 放音部 ５４ 放音孔 ５６ 円筒状リブ（空気制動手段）

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外装ケースにより形成されて振動板の振
   動に共鳴する共鳴室と、 前 記外装ケースの内壁面に前記振動板に向かって突設さ
   れ、前記振動板の中心軸を包囲する筒体からなる空気制
   動手段と、前記振動板の前記中心軸より変位した位置でかつ前記空
   気制動手段で包囲される空間内に形成され、前記共鳴室
   を外気に開放させる放音孔と、 を備え、前記空気制動手段で包囲された前記空間内の空
   気が前記振動板の上方への移動によって圧縮され、その
   反作用として前記振動板の振動に制動を加えることを特
   徴とする電気音響変換器。