JP3560726B2

JP3560726B2 - 小型電気音響変換器

Info

Publication number: JP3560726B2
Application number: JP08981696A
Authority: JP
Inventors: 和茂田島; 能男今堀; 功伏見
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 1996-04-11
Filing date: 1996-04-11
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-04-11
Also published as: CN1169093A; JPH09284895A; KR970073219A; US5974157A; CN1143594C

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電気信号によって振動磁界を発生させて音響に変換する小型電気音響変換器に係わり、特に、共鳴空間の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型電気音響変換器は、携帯用無線機や電話機等の通信手段において、使用者に対する起呼音等の発音手段として使用されている。図２０は、従来の小型電気音響変換器を示している。
【０００３】
この小型電気音響変換器は、リード端子１０２、１０４に外部から加えられた電気信号で振動磁界を発生させ、音響に変換する。電気信号は、交流信号であって、通常は特定の周波数を持つ連続したパルス電流である。外装ケース１０６の内部には、リード端子１０２、１０４を通して加えられる電気信号を振動磁界に変換する振動磁界発生部１０８とともに、振動磁界発生部１０８で生じた振動磁界で振動する共鳴板１１０が内蔵されている。この振動磁界発生部１０８は、ベース１１２に立設した鉄芯１１４にコイル１１６が巻回されており、このコイル１１６の端部がリード端子１０２、１０４に接続されている。このコイル１１６の周囲には、マグネット１１８が設置されており、このマグネット１１８の静磁界が共鳴板１１０に作用している。共鳴板１１０は、磁性材料で形成されているから、マグネット１１８からの磁界によって一方向の吸引力を受けている。共鳴板１１０と鉄芯１１４との間にはギャップ１２０が形成されており、共鳴板１１０は振動磁界発生部１０８と一つの磁気回路を構成している。このような構造により、振動磁界が共鳴板１１０に作用すると、共鳴板１１０は振動を呈し、これが音響として発生する。
【０００４】
そして、共鳴板１１０の前面部には、外装ケース１０６によって包囲された空間部として共鳴室１２２が形成されている。この共鳴室１２２は、共鳴板１１０の振動に共鳴し、振動を音響に変換する機能を持っている。その音響は、外装ケース１０６に形成された放音孔１２４から外部に放出される。このように共鳴板１１０の前面部に形成された共鳴室１２２は、共鳴板１１０の前面空間を形成しているのに対し、共鳴板１１０の背面側の空間は背面空間と称される。これらが電気音響変換器の音圧特性等の音響特性に影響を与えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような小型電気音響変換器が持つ音響特性は、外装ケース１０６、共鳴板１１０等の構成要素が持つ特性、即ち、その材質や大きさ等に依存することは勿論であるが、共鳴室１２２のみに着目し、他の構成要素を共通にし、共鳴室１２２の大きさのみを変化させた場合、音圧や音色に著しい変化を生じることが確認されている。
【０００６】
そして、この小型電気音響変換器の利用分野は多岐に亘るものの、設置される機器の小型化に伴い、極めて窮屈な空間部への設置が余儀なくされ、しかも、音圧特性等、従来品以上のものが要求されているのが現状である。
【０００７】
そこで、本発明は、共鳴空間の容積拡大化及び容積調整の実現により、音響特性の改善を図った小型電気音響変換器を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型電気音響変換器は、図１ないし図１５に例示するように、共鳴板（１０）の前面部に形成される共鳴室（２４）に対し、補助的な空間である第２の共鳴室（２８）を形成し、両者を結合して共鳴容積の拡大化を実現したものである。即ち、この小型電気音響変換器は、電気信号によって得られる振動磁界により音響を発生する小型電気音響変換器であって、電気信号を振動磁界に変換する振動磁界発生手段（振動磁界発生部８）と、この振動磁界発生手段の磁気回路の一部を成すとともに、発生する振動磁界によって機械的な振動を生じる共鳴板（１０）と、この共鳴板の前面側に前記共鳴板と壁面部材を以て囲い込まれた空間部であって、前記共鳴板の振動を受けて音響を生じる第１の共鳴室（２４）と、この第１の共鳴室と連通して設けられた第２の共鳴室（２８）と、を備え、前記第１の共鳴室には外部に音響を放出させる放音孔を形成し、前記第２の共鳴室は、前記第１の共鳴室に対し放射方向に隣接して設置され、かつ、前記第１の共鳴室と連通する以外の部分は閉塞されていることを特徴とする。
【０００９】
このように第１の共鳴室に対して音道で連結した第２の共鳴室を設けたことにより、共鳴空間の容積の拡大とともに、第２の共鳴室の容積に応じて全体の共鳴容積を調整することが可能となり、第２の共鳴室の音響特性が第１の共鳴室の音響特性に加わって、音響特性の改善が図られる。
【００１１】
また、本発明の小型電気音響変換器において、第２の共鳴室は、前記第１の共鳴室とは異なる共振特性を備えたことを特徴とする。第１の共鳴室に対して第２の共鳴室の特性的な位置づけの問題である。第２の共鳴室の共振特性を第１の共鳴室のそれと異ならせることにより、互いの共振特性を補完し合う結果、所望の音圧特性や音色を実現できる。
【００１３】
そして、本発明の小型電気音響変換器において、第２の共鳴室は、前記第１の共鳴室に隣接して１又は２以上の空間部を形成し、この空間部と前記第１の共鳴室とを選択的に連接して構成させてなることを特徴とする。これは、第１の共鳴室を固定的に考え、第２の共鳴室の形成及び容積を任意としたものである。このように構成する結果、外観形状に格別な形状変化を来すことなく、製造段階、調整段階で共鳴空間の容積や特性を設定できることになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、小型電気音響変換器の実施の形態を示している。各小型電気音響変換器において、外装ケース２は、上ケース４と下ケース６を接合して形成されており、下ケース６側には、振動磁界発生手段としての振動磁界発生部８及び共鳴板１０が設置されている。この振動磁界発生部８は、図示していないリード端子に加えられる電気信号を振動磁界に変換する手段であって、ベース１２、鉄芯１４、コイル１６及びマグネット１８を備えている。共鳴板１０は、磁性材料で形成され、下ケース６の支持段部２０にその周縁部が支持されている。この共鳴板１０の中心部には、質量を増強する錘としての磁片２２が取り付けられている。そして、共鳴板１０の上面部には、共鳴板１０、上ケース４及び下ケース６によって囲い込まれた空間部を以て第１の共鳴室２４が構成されている。この共鳴室２４は、上ケース４の天井部側に形成された放音孔２６を以て外気に開放されており、共鳴室２４で発生した音響が放音孔２６を通して外部に放出される。
【００１６】
そして、図１の（Ａ）に示す小型電気音響変換器では、上ケース４及び下ケース６を以て第１の共鳴室２４に隣接して第２の共鳴室２８が形成されている。この第２の共鳴室２８と第１の共鳴室２４とは、両者を仕切る壁面部材３０に細管としての透孔３２が形成され、この透孔３２を以て第１及び第２の共鳴室２４、２８が連通されている。
【００１７】
また、図１の（Ｂ）に示す小型電気音響変換器では、上ケース４側の位置に第２の共鳴室２８が形成されている。この場合、第１及び第２の共鳴室２４、２８は、上ケース４側の壁面部材３０に形成された透孔３２を以て連通している。
【００１８】
そして、図１の（Ｃ）に示す小型電気音響変換器は、下ケース６側に第２の共鳴室２８が形成されている。この場合、第１及び第２の共鳴室２４、２８は、下ケース６側の壁面部材３０に形成された透孔３２を以て連通している。
【００１９】
このような第１の共鳴室２４とともに第２の共鳴室２８を形成した場合の作用について説明する。
【００２０】
共鳴室２４に共鳴室２８を付加したことにより、電気音響変換器における全体の共鳴空間の容積を拡大することができ、音圧特性の向上を図ることができる。その場合、一つの共鳴室２４に対して複数の共鳴室２８を形成し、複数の共鳴室２８の内のいくつかのものを接着剤等を充填することにより、共鳴室２４に付加される共鳴室２８の数を調整し、電気音響変換器に共鳴空間として作用する容積を調整することができる。即ち、共鳴室２８を共鳴空間の調整に使用し、その結果、固有共振周波数の変更や調整を行うことができ、所望の音響特性を持つ電気音響変換器が得られる。
【００２１】
また、共鳴室２４に結合する共鳴室２８の共振周波数を任意に変更し、共鳴室２４のそれと異なる共振周波数を設定することができる。この共振周波数の設定形態は、共鳴室２８の空間形状や容積、個数の他、共鳴室２４と共鳴室２８との結合形態等で任意に設定することができる。即ち、透孔３２の容積を共鳴室２４及び共鳴室２８の容積より少なく設定すれば、共鳴室２４及び共鳴室２８にそれぞれ固有の共振周波数を持たせることができる。
【００２２】
次に、図２、図３、図４及び図５は、小型電気音響変換器の一実施形態を示し、図２は小型電気音響変換器の一部を切り欠いて示した平面図、図３は小型電気音響変換器の背面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【００２３】
外装ケース２は、上ケース４と下ケース６を接合したものであって、上ケース４及び下ケース６は樹脂を以て形成したものである。この外装ケース２の外観形状は、小型電気音響変換器の設置空間に対応した形状として直方体である。
【００２４】
この外装ケース２の内部には、円筒形を成す壁面部材として、上ケース４及び下ケース６に同径の円筒形を成す立壁部４０が形成されている。下ケース６側の立壁部４０で包囲された空間部内には、電気信号を振動磁界に変換する振動磁界発生部８が内蔵されており、その一部を成すポールピース１１が下ケース６の樹脂成形によって固定されており、このポールピース１１は、板状を成すベース１２の中央に鉄芯１４を立設したものである。鉄芯１４にはコイル１６が巻回され、その周囲部にはベース１２と密着して磁気回路を成すマグネット１８が固定されている。このマグネット１８は、立壁部４０の内壁面から突出する複数の突部４２を以て位置決めされている。コイル１６の両端は、下ケース６の外壁面に形成されたリード端子４４、４６、４８、５０に半田付け等の接続手段によって接続されている。
【００２５】
下ケース６の立壁部４０には、支持段部２０が形成されており、この支持段部２０には、円形を成す共鳴板１０が設置されている。この共鳴板１０は、磁性板であって、鉄芯１４及びマグネット１８と閉磁路を成すとともに、マグネット１８の磁力によって固定されている。鉄芯１４と共鳴板１０との間にはギャップ５２が形成されている。
【００２６】
また、共鳴板１０の上面側には、上ケース４の天井部５４、立壁部４０及び共鳴板１０で包囲された第１の共鳴室２４が形成され、上ケース４の天井部５４には放音孔２６が形成されている。
【００２７】
そして、立壁部４０と上ケース４及び下ケース６の外壁との間には、第２の共鳴室として複数の共鳴室２８が形成されている。この実施形態では、四角形を成す外装ケース２に円筒形を成す立壁部４０を形成したことにより、角部の４箇所に共鳴室２８が形成されている。各共鳴室２８と共鳴室２４とは細管を成す透孔３２を以て連結されている。即ち、共鳴板１０の上面に形成された一つの共鳴室２４に対して４つの共鳴室２８が放射状に形成されている。
【００２８】
また、第１及び第２の共鳴室２４、２８間の連結には、図６及び図７に示すように、上ケース４の立壁部４０及び下ケース６の立壁部４０の接合部に半円形を成す切欠き５６、５８を形成し、この切欠き５６、５８により、立壁部４０に円形の透孔３２を形成する。この場合、共鳴室２８は、図８に示すように、透孔３２を細管とした上ケース４及び下ケース６に跨がる空間を形成し、透孔３２を以て共鳴室２４と結合される。
【００２９】
このように共鳴室２４に対して第２の共鳴空間ともいうべき共鳴室２８を形成し、両者を結合したことにより、小型電気音響変換器の設置空間が矩形である場合、外装ケース２はその空間に合わせた矩形形状を成しているため、その空間内に収まりが良く、確実に固定される。そして、主たる共鳴室２４は、その一片を直径とする円筒状を成し、僅かに立壁部４０による容積の犠牲はあるにしても、第２の共鳴室２８によって共鳴空間の容積を広く取ることができる。この結果、音圧特性を改善でき、従来と同様の実装容積率を以て音響特性の改善を図ることができる。
【００３０】
また、第２の共鳴室２８の形態及び共鳴室２４、２８間の連結は、図９ないし図１１に示すように、上ケース４の角部に下ケース６を結合するための支持突部６０を立設し、下ケース６側の立壁部４０の中間部を延長し、その両側を上ケース４側で切欠き部６２、６４とし、この切欠き部６２、６４を以て細管として共鳴室２４、２８間を連通させてもよい。この場合、図１１に示すように、上ケース４側の空間部は細管として機能し、下ケース６側に第２の共鳴室２８が形成される。
【００３１】
また、上記実施形態では、上ケース４の天井部５４に放音孔２６を形成したが、図１２及び図１３に示すように、天井部５４を共鳴室２４の閉塞面とし、その側部に放音孔２６を形成することにより、外装ケース２の側面部側から放音を行うようにしてもよい。このようにしても、上記実施形態と同様の音響特性が得られる。
【００３２】
また、上記実施形態では、第１の共鳴室２４側に放音孔２６を形成したが、図１４及び図１５に示すように、第２の共鳴室２８側に放音孔２６を形成してもよい。このようにすれば、上記実施形態と同様の音響特性が得られるとともに、外装ケース２を拡大させることなく、外装ケース２の側面部側に放音孔２６を形成することができ、その結果、電気音響変換器の偏平化とともに、実装面積の狭小化を図ることができる。
【００３３】
次に、本発明の小型電気音響変換器の音響特性について説明する。
図２ないし図５に示す小型電気音響変換器の４つの共鳴室２８の全てを利用する場合（ａ）、その内の１つを閉じて他の３個を利用する場合（ｂ）、その内の２つを閉じて他の２個を利用する場合（ｃ）、その内の３つを閉じて他の１個を利用する場合（ｄ）、全ての共鳴室２８を閉じ、共鳴室２４のみを共鳴空間とした場合（ｅ）の５つの形態に共通の入力を与えた場合の音響特性について測定した。図１６は音圧−周波数特性（全体）、図１７は電流−周波数特性（全体）である。また、図１８は最大音圧が得られる周波数近傍を拡大して示した音圧−周波数特性、図１９は最大音圧が得られる周波数近傍を拡大して示した電流−周波数特性である。その結果、各特性ａ〜ｅは、前記ケースａ〜ｅに対応している。なお、ｆｏは共鳴板１０の固有共振周波数、ｆｖは共鳴空間の固有共振周波数である。
【００３４】
これらの特性から明らかなように、第１の共鳴室２４に対して第２の共鳴室２８が加わることにより、音圧特性が変化していることが判る。そこで、音圧特性の調整は第２の共鳴室２８の容積の設定やその個数により行うことができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、次のような効果が得られる。
ａ．第１の共鳴室に対して第２の共鳴室を付加することにより、電気音響変換器の共鳴空間の容積を拡大して共鳴効果を高めることができるとともに、第１の共鳴室の形状や容積に変更を加えることなく、第２の共鳴室を以て全体の共鳴空間の容積調整を行うことができる。
ｂ．外装ケースの外観形状を共通にして共鳴空間の形態を任意に設定でき、小型で共鳴空間の拡大を図ることができる。
ｃ．外装ケースの外観形状を共通にして音圧特性や音色等の音響特性の変更が可能になり、製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の小型電気音響変換器の実施形態を示す断面図である。
【図２】小型電気音響変換器の一部を切欠いた平面図である。
【図３】小型電気音響変換器の背面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】小型電気音響変換器における第２の共鳴室の形態及び細管の形成を示す分解斜視図である。
【図７】小型電気音響変換器における第２の共鳴室及び細管部分を示す斜視図である。
【図８】第２の共鳴室の一例を示す斜視図である。
【図９】小型電気音響変換器における第２の共鳴室の形態及び細管の形成を示す分解斜視図である。
【図１０】小型電気音響変換器における第２の共鳴室及び細管部分を示す斜視図である。
【図１１】第２の共鳴室の一例を示す斜視図である。
【図１２】小型電気音響変換器の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図１３】図１２に示す小型電気音響変換器と直交方向に切断した小型電気音響変換器の縦断面図である。
【図１４】小型電気音響変換器の他の実施形態を示す側面図である。
【図１５】図１４に示す小型電気音響変換器の一部を切欠いて示した平面図である。
【図１６】本発明に係る小型電気音響変換器の音圧周波数特性を示す図である。
【図１７】本発明に係る小型電気音響変換器の電流周波数特性を示す図である。
【図１８】本発明に係る小型電気音響変換器の最大音圧部分の音圧周波数特性を示す図である。
【図１９】本発明に係る小型電気音響変換器の最大音圧部分の電流周波数特性を示す図である。
【図２０】従来の小型電気音響変換器を示す縦断面図である。
【符号の説明】
８振動磁界発生部（振動磁界発生手段）
１０共鳴板
２４第１の共鳴室
２６放音孔
２８第２の共鳴室

Claims

電気信号によって得られる振動磁界により音響を発生する小型電気音響変換器であって、
電気信号を振動磁界に変換する振動磁界発生手段と、
この振動磁界発生手段の磁気回路の一部を成すとともに、発生する振動磁界によって機械的な振動を生じる共鳴板と、
この共鳴板の前面側に前記共鳴板と壁面部材を以て囲い込まれた空間部であって、前記共鳴板の振動を受けて音響を生じる第１の共鳴室と、
この第１の共鳴室と連通して設けられた第２の共鳴室と、を備え、
前記第１の共鳴室には外部に音響を放出させる放音孔を形成し、前記第２の共鳴室は、前記第１の共鳴室に対し放射方向に隣接して設置され、かつ、前記第１の共鳴室と連通する以外の部分は閉塞されていることを特徴とする小型電気音響変換器。
前記第２の共鳴室は、前記第１の共鳴室とは異なる共振特性を備えたことを特徴とする請求項１記載の小型電気音響変換器。
前記第２の共鳴室は、前記第１の共鳴室に隣接して１又は２以上の空間部を形成し、この空間部と前記第１の共鳴室とを選択的に連接して構成させてなることを特徴とする請求項１記載の小型電気音響変換器。