JP3760826B2 - 電気音響変換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、細幅（長）で、かつ音質の優れた電気音響変換器としてのスピーカに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハイビジョンやワイドビジョン等の普及により、テレビの画面は横長ののものが一般的になりつつある。しかし一方では、我が国の住宅事情から、テレビセット全体として幅狭・薄型のものが望まれている。このことは、テレビに限らず、一般のオーディオコンポにも云えることである。
【０００３】
例えば、テレビ用のスピーカユニットは、通常ブラウン管の両脇に取り付けられるため、テレビセットの横幅を大きくする一因となっている。そのため、従来からテレビ用には角型や楕円型等の幅の狭いスピーカユニットが用いられてきた。ところが、ブラウン管の横長化により、スピーカユニットの幅はますます狭くすることが求められ、同時に画面の高画質化に対応した音声の高音質化が要求されている。
【０００４】
しかしながら、一般的な細幅構造のスピーカでは、細幅の振動板の中央部を一点で駆動することになるため、長軸方向の分割共振が励起されやすい。その結果中高音帯域では再生音圧周波数特性上にピークディップを生じ、音質の劣化を招いていた。
【０００５】
以下、上記した従来構成になる細幅の電気音響変換器について、図１１〜図１４を参照して説明する。
【０００６】
図１１（ａ）は、上記した従来構成になる細幅の電気音響変換器に用いられる振動板の平面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図１２は振動板等の分解斜視図、図１３は振動板の要部斜視図、図１４は図１１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【０００７】
図１１〜図１４において、振動板３１の長手方向の略中央部で、且つ、長手方向に略直交する方向の各溝部３８内には、上方より補強部材４０が挿入配置されており、この補強部材４０で振動板３１が支持されている。補強部材４０の材質は、振動板３１を支持できるものであれば良く、金属、樹脂、木等で構成される。又、補強部材４０は細長いロッド状に構成され、その下面側には一定間隔ごとに切欠部４１が形成されている。ボイルコイル３３はこの各切欠部４１内を通ることによって各主振動部３１ａの基底部分に巻回される。
【０００８】
前記構成において、マグネット３５によってボイルコイル３３周囲に磁界が発生し、ボイルコイル３３に駆動電流が流れるとボイルコイル３３に駆動電流に応じた電磁力が作用し、この電磁力で主振動部３１ａを主体として振動板３１が振動する。この振動に際して振動板３１の長手方向の中央部である溝部３８付近は補強部材４０で支持されているため、振動板３１の長手方向の中央部付近での分割振動が防止される。
【０００９】
また、各主振動部３１ａの上面は、外側に突出する形状（凸状）の略半円筒面３９ａと内側に窪む形状（凹状）の略半円筒面３９ｂとが長手方向に交互に連続的に配置される形状となっているので、長手方向に直交する方向の力に対して機械的強度（剛性）が強いことから、互いの境界部分が揃って振動せずに、一方が他方よりも大きく又は小さく振動をし始めようとする際に、相補的にこの振動成分の発生が未然に防止されるものでもある。
【００１０】
図１５は、上記した電気音響変換器の振動板３１を自由振動モードで振動させた場合の振動状態を示す図である。図１５に示す自由振動モードにおいて、溝部３８の周辺での分割振動が抑制されていることからも、実際に、振動板３１の長手方向の中央部付近での分割振動が押さえられていることが実証できる。
【００１１】
図１６は、振動板３１の中央部における振幅の周波数応答特性の数値解析結果であり、実線Ａは上記した電気音響変換器の実施形態を、破線Ｂは他の従来例をそれぞれ示す。図１６に示すように、他の従来例では１３．５ｋＨｚ近傍以上の周波数での落ち込みがあるが、上記した電気音響変換器の実施形態では１０ｋＨｚ付近の高域のピークが押さえられると共に、１３．５ｋＨｚ近傍以上の周波数での落ち込みが改善されて１５ｋＨｚまで伸びていることがわかる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記構成の電気音響変換器においては、次のような問題点があった。すなわち、その点を図１７、図１８を参照して説明する。
【００１３】
前記した如く、振動板３１は、その長手方向の略中央部で、かつ、長手方向に直交する方向の各溝部３８内に補強部材４０を上方より挿入配置することにより、振動板３１の長手方向の中央部付近で、その分割振動を防止しているものである。しかるに、図１７より明らかな如く、溝部３８は、その深さ方向の寸法Ｈをかなり大なものとする必要がある。何故ならば、そのように構成していない場合、補強部材４０をそこに安定に保持することが出来ないからである。
【００１４】
一方で、溝部３８をこのように構成することは、他方で、新たな不具合を生じさせる。すなわち、製造工程上等の理由から、ボイスコイル３３が巻回されているボイスコイルボビン３４を、振動板３１の下方から挿入配置する場合、このボイスコイルボビン３４の上端３４ａが溝部３８の下端３８ａに当接してしまい、それを正規の位置に配置することが出来ないからである。
【００１５】
かかる点を考慮して、溝部３８の深さ方向の寸法を、ボイスコイルボビン３４の配置にとって障害とならない程度の深さとした場合には、振動板３１が中央付近で内側に窪んでしまうという前記した問題点を解決することはできない。
【００１６】
本発明は、かかる点に鑑みなされたものであり、振動板と、この振動板に接続されるボイスコイルボビンを新規な構成とすることにより、振動板の固有振動によって発生する長手方向の異常振動を抑制して、大入力に対しても異常のない音波放射の実現化を図った電気音響変換器を提供することをその目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる目的を達成するためになされたものであり、請求項１に係る発明は、
振動方向から見た振動面の平面形状が長手と短手を有し、前記振動面は前記長手方向に凹凸状に連続した湾曲部（１１ａ〜１１ｆ，１２ａ〜１２ｄ）を形成しており、かつ、前記湾曲部（１１ｃ，１１ｄ）と連設し前記長手方向の略中央部に、前記振動面の長手方向と直交する如く溝部９を一体的に設けた非軸対称形の振動板１と、
前記振動板１の外周部に沿って帯状に形成され、この帯状の内周部が前記振動板１の外周部に接続され、前記振動板１を振動自在に保持するエッジ２と、
巻線を施すフォーム部分が前記振動板１の長手方向に２分割されており、前記分割部分が接合されて梁１３を形成し、この梁１３が前記振動板１の溝部９の底部の裏面９ａに当接されるボイスコイルボビン４と、
前記ボイスコイルボビン４の外周面に巻回されるボイスコイル５と、
前記ボイスコイル５に振動用の磁束を与える磁気回路６，７，８と、
前記エッジ２の外周部、前記磁気回路６，７，８を保持するフレーム３とより構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の電気音響変換器１０であって、前記ボイスコイルボビン４を構成するフォーム部分をクラフト紙で形成してなり、このクラフト紙と、巻き線後にフォームの残部に張り合わせるクラフト紙よりなるバンド１５とは、パルプ繊維の並びが互いに直角方向となるように構成したことを特徴とする。
【００１９】
請求項３に係る発明は、請求項１記載の電気音響変換器１０であって、前記振動板１の溝部９の深さＦは、前記凹状部までの深さＤより大であって、凸状部の立ち上がり部Ｃと略同等としたことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２１】
まず、本発明になる電気音響変換器の具体的構成を説明する前に、細幅の電気音響変換器の基本的構成につき、図７〜図１０を参照して説明する。
【００２２】
図７（ａ），（ｂ）は、それぞれ基本的構成になる細幅の電気音響変換器２０の正面図、及びＡ-Ａ線断面図である。図７（ａ），（ｂ）において、２１は、振動方向から見た平面形状が、長手と短手を有し、前記振動面は前記長手方向に凹凸状に連続的に湾曲した形状を有する非軸対称形の振動板である。この振動板２１の外周部にはエッジ２２が接合され、フレーム２３に保持されている。
【００２３】
図８に示す如くのトラック型のボイスコイルボビン２４は、振動板２１の裏面に、例えば、接着剤によって固着されている。このボイスコイルボビン２４の外周面には、ボイスコイル２５が巻回されている。ボイスコイルボビン２４は、後述する磁気回路の磁気空隙Ｇに釣り下げられ、音声信号電流と磁束により駆動力を発生する。前記したフレーム２３は、箱状に形成され、その側面の一部は、エッジ２２方向に沿った形状としている。
【００２４】
フレーム２３の内側底面には、前記した後述する如くの磁気回路が取付けられている。磁気回路は、鉄製のヨーク２６、マグネット２７、ポールピース２８で構成され、図示しない治具によりフレーム２３の所定位置に固定されている。なお、マグネット２７、ポールピース２８は、振動板２１の主振動部に対応する位置に設けられているものである。
【００２５】
ここで、振動板２１の具体的構成につき説明する。この振動板２１は、前記した如く、振動方向から見た振動面の平面形状が長手と短手を有し、前記振動面は前記長手方向に凹凸状に連続した湾曲部を形成しており、かつ、前記湾曲部と連設し前記長手方向の略中央部に、前記振動面の長手方向と直交する如く溝部を一体的に設けた非軸対称形の形状を有するものである。すなわち、２９ａを凸状部とし、これと交互に連続して設けられている２９ｂを凹状部としたものである。なお、それぞれの凹状部までの深さ方向の寸法Ｄは、ほぼ同程度に形成されている。
【００２６】
また、２９ｃは、振動板２１の略中央部に設けられ、前記した凸状部２９ａ、凸状部２９ａと連設している凹状溝部である。また、凸状部２９ａ、凹状部２９ｂ、凹状溝部２９ｃからなる振動板２１は、ボイスコイル２５の発熱に耐え、かつ、振動板２１としての機械的特性に優れたポリイミド（ＰＩ）フィルムによって一体的に形成されている。
【００２７】
ところで、振動板２１はその厚みが大きい場合、それだけ重量が増し強力な磁気回路を構成する必要があるため、厚みは出来るだけ薄い方が好ましい。しかしながら、一般的に振動板２１は、その厚みを薄くした場合、強度が低下し、図９に示すように中央付近で内側に窪んでしまうという現象が発生する。
【００２８】
この現象は、ボイスコイルボビン２４にも同様な方向に変形を生じさせ、その長手方向中央部が、振動板２１の変形によってポールピース２８に接触し、異常音の原因となったり、図１０に示すように、その中高音帯域での音圧周波数特性上に歪み（２次歪、３次歪等の高調波歪）を発生させる原因となっていた。そしてその変形は、２ボルト入力の時、ボイスコイルボビン２４の長手方向中央部の、長手方向と直角な方向に発生する変位は、０．５ｍｍに達してしまう場合がある。
【００２９】
そこで、本発明は、かかる点を改良し、細幅（長）構造でありながら、分割共振が起こりにくく、平坦な特性が得られるようにした音質の優れた電気音響変換器を案出したものである。
【００３０】
（実施例）
図１は、本発明になる電気音響変換器の好ましい一実施例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はその断面図、図２は、図１の電気音響変換器の主要部を構成する振動板の斜視図、図３は、同、ボイスコイルが巻回されたボイスコイルボビンの斜視図、図４は、振動板の長手方向中央部の横断面図、図５は、ボイスコイルボビンとの接合後における振動板の長手方向中央部の横断面図、図６は、本発明になる電気音響変換器の周波数特性図である。
【００３１】
まず、図１、図２を参照して、本実施例になる電気音響変換器１０を構成する振動板１の具体的構成について説明する。
【００３２】
図１（ａ），（ｂ）は、本実施例になる細幅の電気音響変換器１０の正面図、及びＡ-Ａ線断面図、図２は、図１の電気音響変換器の主要部を構成する振動板の斜視図である。図１（ａ），（ｂ）において、１は、振動方向から見た振動面の平面形状が、長手と短手を有し、前記振動面は前記長手方向に凹凸状に連続した湾曲部を形成した形状を有する非軸対称形の振動板である。この振動板１の外周部にはエッジ２が接合され、フレーム３に保持されている。
【００３３】
図３に示す如くのトラック型のボイスコイルボビン４は、振動板１の裏面に、例えば、接着剤によって固着されている。このボイスコイルボビン４の外周面には、ボイスコイル５が巻回されている。ボイスコイルボビン４は、後述する磁気回路の磁気空隙Ｇに釣り下げられ、音声信号電流と磁束により駆動力を発生する。前記したフレーム３は、箱状に形成され、その側面の一部は、エッジ２方向に沿った形状としている。
【００３４】
フレーム３の内側底面には、前記した後述する如くの磁気回路が取付けられている。磁気回路は、鉄製のヨーク６、マグネット７、ポールピース８で構成され、図示しない治具によりフレーム３の所定位置に固定されている。なお、マグネット７、ポールピース８は、振動板１の主振動部に対応する位置に設けられているものである。
【００３５】
ここで、振動板１の具体的構成につき説明する。この振動板１は、前記した如く、振動方向から見た振動面の平面形状が、長手と短手を有し、前記振動面は前記長手方向に凹凸状に連続した湾曲部を形成した非軸対称形の形状を有するものである。すなわち、１１ａ、１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを凸状部とし、これと交互に連続して設けられている１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを凹状部としたものである。なお、それぞれの凹状部までの深さ方向の寸法Ｄは、中央部を除き、ほぼ同程度に形成されている。
【００３６】
また、９は、前記した凹凸状に連続した湾曲部１１ａ〜１１ｆ、１２ａ〜１２ｄと連設した振動板１の略中央部に、振動面の長手方向と直交する如く一体的に設けられた溝部である。なお、この溝部９の深さ方向の寸法Ｆは、前記凹状部までの深さＤより大であって、凸状部の立ち上がり部である振動板１の肩部１４の寸法Ｃと略同程度に設定してある。なお、９ａは、この溝部９の底部の裏面である。
【００３７】
また、凸状部１１ａ〜１１ｆ、凹状部１２ａ〜１２ｄ、溝部９からなる振動板１は、ボイスコイル５の発熱に耐え、かつ、振動板１としての機械的特性に優れたポリイミド（ＰＩ）フィルムによって一体的に形成されている。
【００３８】
次に、振動板１の裏面に、例えば、接着剤によって固着されているボイスコイルボビン４の具体的構成について、図３〜図５を参照して説明する。図３より明らかな如く、ボイスコイルボビン４は、振動板１の振動方向から見た平面形状が、長手と短手とを有する非軸対称形であって、かつ、ボイスコイルボビン４の一部は、振動板１の長手方向に関して、互いに平行な直線部分を有している。
【００３９】
また、ボイスコイルボビン４は、巻線を施すフォーム部分が、振動板１の長手方向に２分割４₁、４₂されており、分割部分が、短手方向に関して平行になる如く接合することにより、補強部としての梁１３が構成されるものである。なお、この梁１３は、後記する如く振動板１の溝部９の底部の裏面９ａに当接されるものである。
【００４０】
また、１５は、ボイスコイルボビン４の外周面に巻回される補強紙として用いられるクラフト紙からなるバンドであり、これを巻回しない場合は、図１９に示す如く、ボイスコイルボビン４が変形してしまい、そのまま使用することができなくなるからである。かかる意味からいって、この補強紙は必須のものといえる。
【００４１】
なお、フォーム部分をクラフト紙で構成する場合は、次の点に注意する必要がある。すなわち、巻き線後にフォーム部分の残部（巻き線されていない部分）に張り合わされるバンドとしてのクラフト紙と、フォーム部分を構成するクラフト紙とは、パルプ繊維の並びが互いに直角方向となるように形成されている必要があるからである。何故ならば、仮にそのように形成されていない場合は、図２０に示される如く、ボイスコイルボビン４が変形してしまい、そのまま使用することができなくなるからである。
【００４２】
これは、パルプ繊維の並びが互いに直角方向となるように形成されていない場合は、クラフト紙の含水率に起因して、変形が生じてしまうものと思われるからである。
【００４３】
このように、巻線を施すフォーム部分が、振動板１の長手方向に沿って２分割されており、分割部分が、短手方向に関して平行になる如く接合することにより、補強部としての梁１３が構成されるようにしたボイスコイルボビン４は、前記した如く溝部９の深さ方向の寸法Ｆが、前記凹状部までの深さＤより大であって、凸状部の立ち上がり部である振動板１の肩部１４の寸法Ｃと略同程度に設定されているので、これを振動板１の下方より挿入配置する場合にも、図１（ｂ）、図４、図５に明示されている如くの正規の位置である、溝部９の底部の裏面９ａに梁１３が当接された状態で固定することが出来るものである。なお、好ましくは、裏面９ａと梁１３とを接着剤によって接着する。
【００４４】
次に、このように構成した電気音響変換器１０の動作について説明する。
前記構成において、マグネット７によってボイルコイルボビン４周囲に磁界が発生し、このボイルコイルボビン４に巻回されたボイルコイル５に駆動電流が流れると、前記したボイルコイルボビン４に駆動電流に応じた電磁力が作用し、この電磁力で主振動部１ａを主体として振動板１が振動する。この振動に際して振動板１の長手方向の中央部である溝部９付近は、溝部９の底部の裏面９ａに補強部としての梁１３が当接しこの溝部９を支持しているため、振動板１の長手方向の中央部付近で内側にくぼむ現象は発生せず、すなわち、分割振動が防止されるものである。
【００４５】
又、振動板１の上面は外側（音を放射する方向）に突出する形状の略半円筒面１１ａと、これと連続しており、内側にくぼむ形状の略半円筒面１２ａ等とが長手方向に交互に連続して一体的に配置される形状となっているので、相補的にこの部分における振動成分の発生が未然に防止される。
【００４６】
図６は、本発明になる電気音響変換器１０における音圧周波数特性と高調波歪みの周波数特性図である。この図６より明らかな如く、振動板１中央部のくぼみ振動に起因して５００Ｈｚ〜１ｋＨｚに発生していた２次、３次高調波が大きく減少していることが実証されている。本実施例になる電気音響変換器１０に、２ボルトの入力を加えた場合、ボイスコイルボビン４の長手方向中央部の、長手方向に直角な方向に発生する変位、すなわち、振動板１の略中央部に発生する振動の振動板長手方向に直角な振幅(変位)は、従来の０．５ｍｍから０．０６ｍｍに減少した。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本請求項１に係る発明によれば、振動方向から見た振動面の平面形状が長手と短手を有し、前記振動面は前記長手方向に凹凸状に連続した湾曲部を形成しており、かつ、前記湾曲部と連設し前記長手方向の略中央部に、前記振動面の長手方向と直交する如く溝部を一体的に設けた非軸対称形の振動板と、前記振動板の外周部に沿って帯状に形成され、この帯状の内周部が前記振動板の外周部に接続され、前記振動板を振動自在に保持するエッジと、巻線を施すフォーム部分が前記振動板の長手方向に２分割されており、その分割部分が接合されて梁を形成し、この梁が前記振動板の溝部の底部の裏面に当接されるボイスコイルボビンと、前記ボイスコイルボビンの外周面に巻回されるボイスコイルと、前記ボイスコイルに振動用の磁束を与える磁気回路と、前記エッジの外周部、前記磁気回路を保持するフレームとより構成したことにより、振動板中央部のくぼみ振動が防止され、歪みのない音波再生が実現できるという効果がある。
【００４８】
本請求項２に係る発明によれば、請求項１記載の電気音響変換器であって、前記ボイスコイルボビンを構成するフォーム部分をクラフト紙で形成してなり、このクラフト紙と、巻き線後にフォームの残部に張り合わせるクラフト紙よりなるバンドとは、パルプ繊維の並びが互いに直角方向となるよう構成したことにより、振動板中央部のくぼみ振動が防止され、より歪みのない音波再生が実現できるという効果がある。
【００４９】
本請求項３に係る発明によれば、請求項１記載の電気音響変換器であって、前記振動板の溝部の深さは、前記凹部までの深さより大であって、凸部の立ち上がり部と略同等としたことにより、振動板中央部のくぼみ振動が防止され、更に歪みのない音波再生が実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気音響変換器の一実施例を示す説明図である。
【図２】図１の電気音響変換器の主要部を構成する振動板の斜視図である。
【図３】図１の電気音響変換器の主要部を構成するボイスコイルが巻回されたボイスコイルボビンの斜視図である。
【図４】振動板の長手方向中央部の横断面図である。
【図５】ボイスコイルボビンとの接合後における振動板の長手方向中央部の横断面図である。
【図６】本発明になる電気音響変換器の周波数特性図である。
【図７】細幅の電気音響変換器の基本的構成を示す説明図である。
【図８】図７の細幅の電気音響変換器に用いられたボイスコイルボビンの説明図である。
【図９】図７の細幅の電気音響変換器に用いられた振動板中央部のくぼみ振動の説明図である。
【図１０】図７の細幅の電気音響変換器の周波数特性図である。
【図１１】従来の電気音響変換器に用いられた振動板の説明図である。
【図１２】従来の電気音響変換器に用いられた振動板等の分解斜視図である。
【図１３】従来の電気音響変換器に用いられた振動板の要部斜視図である。
【図１４】従来の電気音響変換器に用いられた振動板の一部線断面図である。
【図１５】従来の電気音響変換器の振動板を自由振動モードで振動させた場合の振動状態を示す図である。
【図１６】従来の電気音響変換器に用いられた、振動板の中央部における振幅の周波数応答特性の数値解析結果を示す説明図である。
【図１７】従来の電気音響変換器に用いられた、振動板とボイスコイル等の関係を示す断面図である。
【図１８】従来の電気音響変換器に用いられた、振動板とボイスコイル等の関係を示す中央溝部分における横断面図である。
【図１９】ボイスコイルボビンが変形した具体例を示す斜視図である。
【図２０】ボイスコイルボビン変形した他の具体例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 振動板
２ エッジ
３ フレーム
４ ボイスコイルボビン
５ ボイスコイル
６ ヨーク
７ マグネット
８ ポールピース
９ 溝部
９ａ 溝部の底部の裏面
１０、２０ 電気音響変換器
１１ 凸状部
１２ 凹状部
１３ 梁（補強部）
１５ バンド

Claims (3)

1. 振動方向から見た振動面の平面形状が長手と短手を有し、前記振動面は前記長手方向に凹凸状に連続した湾曲部を形成しており、かつ、前記湾曲部と連設し前記長手方向の略中央部に、前記振動面の長手方向と直交する如く溝部を一体的に設けた非軸対称形の振動板と、
   前記振動板の外周部に沿って帯状に形成され、この帯状の内周部が前記振動板の外周部に接続され、前記振動板を振動自在に保持するエッジと、
   巻線を施すフォーム部分が前記振動板の長手方向に２分割されており、前記分割部分が接合されて梁を形成し、この梁が前記振動板の溝部の底部の裏面に当接されるボイスコイルボビンと、
   前記ボイスコイルボビンの外周面に巻回されるボイスコイルと、
   前記ボイスコイルに振動用の磁束を与える磁気回路と、
   前記エッジの外周部、前記磁気回路を保持するフレームとより構成したことを特徴とする電気音響変換器。
2. 請求項１記載の電気音響変換器であって、前記ボイスコイルボビンを構成するフォーム部分をクラフト紙で形成してなり、このクラフト紙と、巻き線後にフォームの残部に張り合わせるクラフト紙によるバンドとは、パルプ繊維の並びが互いに直角方向となるように構成したことを特徴とする電気音響変換器。
3. 請求項１記載の電気音響変換器であって、前記振動板の溝部の深さは、前記凹状部までの深さより大であって、凸状部の立ち上がり部と略同等としたことを特徴とする電気音響変換器。

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