JP3915448B2 - 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。
【０００４】
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。
【０００５】
しかしながら、従来の細幅の振動板を長径と短径を有するボイスコイルで駆動するスピーカでは、振動系の支持をエッジにのみ依存しているため軸端方向に横ぶれ現象が発生し、最低共振周波数付近からそれ以下の周波数帯域の再生に限界があった。従来、このような横ぶれ現象を防止するためには、ダンパーと呼ばれる支持物をボイスコイルのボビン部分に備え、多点支持とすることにより解決していた。しかるに、薄型、細型のスピーカには、前記したような部材を配置する場所が無いため、後述するハイパスフィルターを併用し、低音部を別のスピーカで補うことで解決したり、磁気回路を多分割にし、それぞれにダンパーを取り付けるなどして解決していたものであったが、構造が必然的に複雑になるなどの問題点があった。
【０００６】
以下、上記した従来の細幅の電気音響変換器２０の構成について、図１３〜図１５を参照して説明する。
【０００７】
図１３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ従来の細幅の電気音響変換器２０の平面図、及びＡ-Ａ線断面図である。図１３（ａ）、（ｂ）において、２１は、振動方向から見た平面形状が、長径と短径を有し、音を放射する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。
【０００８】
振動板２１の外周部下端には、図１４に示す如くのトラック型のボイスコイルボビン２４が固着されている。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ある。
【０００９】
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、例えば鉄製のヨーク２６、例えばネオジウムよりなるマグネット２７、例えば鉄製のポールピース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、前記したマグネット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。
【００１０】
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、振動方向から見た平面形状が、長径と短径を有し、音を放射する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。また、この振動板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）フィルムによって構成されている。なお、２９ｃは、振動板２１の略中央部に設けた凹状溝部である。
【００１１】
ところで、振動板２１はその厚みが薄く軽量であり、外周部に接合されたエッジ２２とボイスコイルボビン２４に巻回されたボイスコイル２５によって構成された振動系を強力な磁気回路で駆動するため、駆動力が大きくなると、特に、低周波帯域で振動系がその短径方向に横ぶれ振動を生じることで、磁気回路を構成する構成部品に接触してしまうため、高次高調波が増大したり異常音を発生するという問題点が発生した。この現象を模式的に図１５（ａ），（ｂ）に示し、図１６にその増大した２次歪、３次歪等の高調波歪を表した周波数特性図をそれぞれ示す。
【００１２】
従来は、このような問題を解決するために、図１７に示すように、ボイスコイル２５が巻回されたボイスコイルボビン２４に数ヶ所のダンパー支持用の梁３２を設けると共に、前記したヨーク２６等よりなる磁気回路を分割することによって、この磁気回路背面にダンパー３１を設置したり、図１８に示すように、システムをマルチウェイ構成にして、異常の原因となる低域周波数が細型スピーカに入力されないように、ハイパスフィルタを併用して低音用スピーカを別設するなどの方法を採ることによって防止していた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる構成によれば、前記した如くの問題点は解消されるものではあるが、図１７に示すように、磁気回路も前記したダンパー３１の数に合わせて分割しなければならないため、構造の複雑化を招き、磁束密度の低下と部品点数が増加する等の問題があり、性能安定性の点、コストの点等に改良の余地が残されていた。又、ハイパスフィルタを併用して複数のスピーカにより可聴周波数帯域をカバーすることも、システムが複雑になる等の不利な点が生じていた。
【００１４】
そこで、本発明者等は、オリジナルの細型スピーカの電気的性能は変えずにそのままとし、前記した問題点を解決する方策はないものかを鋭意検討した結果、僅かな部品点数の増加で周波数応答が平坦で、且つ、低周波領域から高周波領域まで高調波歪の少ない音波放射の実現化が図れる電気音響変換器を案出したものであり、かかる新規な電気音響変換器を提供することを目的にするものである。
【００１５】
【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、細長形状の振動板と、前記振動板の外周部に連接されたエッジと、前記エッジの外周部を支持するフレームと、前記振動板の一面側に、端面形状がトラック型の筒状であって、その一端面が固定されたボイスコイルボビンと、前記ボイスコイルボビンの前記一端面とは反対の端部側に巻回されたボイスコイルと、前記ボイスコイルの長手方向の中間部において前記ボイスコイルの内側と外側とに配置され、前記ボイスコイルに磁束を与える磁気回路と、を有する電気音響変換器であって、前記ボイスコイルの前記長手方向の両端部に、フック形状にされたフィルム状であって、その一端部側が前記ボイスコイルに固定されると共に、他端部側が前記フレームに固定されたサスペンションを、前記ボイスコイルの短手方向に沿うようにそれぞれ設けたことを特徴とする。
【００１６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の電気音響変換器において、前記フレームは、前記ボイスコイルの前記長手方向の前記両端部のそれぞれと対向する位置に入力端子を有し、前記サスペンションは、導電性を有するパターンを有し、前記入力端子と前記ボイスコイルとは、前記パターンを介して電気的に接続されてなることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施例は、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。
【００１８】
図１は、本発明になる電気音響変換器１０の好ましい一実施例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＸ方向より見た側面図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｅ）はＹ方向より見た側面図、図２は、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の両端に設置されたフック型サスペンションの平面図、図３は、同、ボイスコイル側より見たフック型サスペンションの使用状態拡大図、図４は、同、フレーム側より見たフック型サスペンションの使用状態拡大図、図５は、本発明になる電気音響変換器の周波数特性図、図６は、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７は、振動板の長手方向部分の横断面図、図８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部分の横断面図、図９は、他の実施例になる電気音響変換器１０Ａを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＸ方向より見た側面図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｅ）はＹ方向より見た側面図、図１０は、図９に用いられるサスペンションの平面図、図１１は、サスペンションの厚さと最低共振周波数の変化を示す説明図、図１２は、サスペンションの有無による低域性能比較を示す説明図である。本発明の基本的構成は、前記した細幅の電気音響変換器２０と同様構成であるが、念のため説明する。
【００１９】
まず、図１を参照して、本発明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。
【００２０】
図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明になる細幅の電気音響変換器１０の正面図、Ａ-Ａ線断面図、及び側面図である。図１（ａ），（ｂ），（ｃ）において、１は、振動方向から見た平面形状が、長径と短径を有し、音を放射する方向に凹凸状に連続的に湾曲しており、かつ、略中央部、振動部の長手方向と直交する如く溝部９を設け、且つ、前記振動板の外周部に沿って帯状に形成された溝３０と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。
【００２１】
振動板１の外周部下端には、図６に示す如くのトラック型のボイスコイルボビン４が固着されている。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、前記した従来と同様の磁気回路（図示せず）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。
【００２２】
フレーム３の内側には、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、例えば鉄製のヨーク６、例えばネオジウムよりなるマグネット７、例えば鉄製のポールピース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、前記したマグネット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。
【００２３】
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、振動方向から見た平面形状が、長径と短径を有し、音を放射する方向に凹凸状に連続的に湾曲しており、かつ、略中央部、振動部の長手方向と直交する如く溝部９を設け、且つ、前記振動板の外周部に沿って帯状に形成された溝部３０とを有する非軸対称形の振動板である。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。また、この振動板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）フィルムによって構成されている。
【００２４】
３０は、前記した振動板１の外周部に沿って帯状に形成された溝部である。また、この溝部３０の深さは、後述する図７、図８より明らかな如く、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よりも浅くなるように、その幅は磁気ギャップ程度の大きさとし、振動系の振幅によって磁気回路部分に接触することの無いような寸法に設定してある。すなわち、この溝部３０の位置は、成型用の金型によってその面精度等が確保されている。
【００２５】
次に、振動板１の外周部下端に固着されているトラック型のボイスコイルボビン４の具体的構成について、図６〜図８を参照して説明する。図６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、長径と短径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の長径方向に関して、互いに平行な直線部分を有している。５は、このボイスコイルボビン４に巻回されているボイスコイルである。
【００２６】
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の長径方向に沿って２分割（４₁，４₂）されており、この分割部分が短長径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、１５は、ボイスコイルボビン４の外周面に巻回され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る。
【００２７】
このように構成したボイスコイルボビン４は、前記した如く溝部３０の内側寸法より小に形成してあり、かつ、前記した如く溝部３０の深さを、ボイスコイルボビン４に巻回されているボイスコイル５の上方に残される部分より小さく設定してあるので、治具を用いての組立て時、溝部３０の下端部３０ａに、例えば、下方より挿入されるボイスコイルボビン４の上端部４ａが当接した時、正規な取付け位置になるような寸法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した場合、その上端部４ａが、図１（ｂ）、図８に明示されている如く溝部３０の内側下端部３０ａに当接されれば、そこが正規な取付け位置となる。しかる後、溝部３０内側とボイスコイルボビン４との間隙内に、例えば、接着剤（図示せず）を充填することにより、両者は所定の取付け位置に固定することが出来るものである。
【００２８】
図２は図１の電気音響変換器の主要部を構成するボイスコイルの両端に設置されたフック型サスペンション１９の一例を示す平面図であり、これは低周波帯域に於ける横ぶれ振動を防止するためのものである。
【００２９】
このフック型サスペンション１９は、上側取付け部４０、下側取付け部４２、これら上側取付け部４０、下側取付け部４２との間に設けられた中間部４１とより大略構成されている。なお、４３は、下側取付け部４２に設けられた空間部である。
【００３０】
図３は、同、ボイスコイル５側より見たフック型サスペンション１９の使用状態を示す拡大図であり、図中４４は、ボイスコイル５と前記したフック型サスペンション１９の上側取付け部４０とを固定するための接着剤である。
【００３１】
図４は、同、フレーム３側より見たフック型サスペンション１９の使用状態を示す拡大図であり、下側取付け部４２は、図示の如くフレーム３に接着剤４４により固定されているものである。
【００３２】
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によってボイスコイルボビン４周囲に磁界が発生し、このボイスコイルボビン４に巻回されたボイスコイル５に駆動電流が流れると、前記したボイスコイルボビン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の振動部の周囲に設けた溝部３０の下端部３０ａは、前記した如く、その面精度が確保されており、かつ、ボイスコイルボビン４の上端部４ａと比較的大きな接触面積で支持されているため、正確に駆動力が伝達される。
【００３３】
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の凸状部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の凹状部１２ａ等とが長手方向に交互に配置される形状となっているので、相補的にこの部分の振動成分の発生が未然に防止される。
【００３４】
図５は、本発明になる電気音響変換器１０において、ボイスコイル４の両端にフック型サスペンション１９を設置した場合の音圧周波数特性と高調波歪みの周波数特性図、図１６は、前記した従来構成になるボイスコイルの両端にフック型サスペンションを設置しない場合の音圧周波数特性と高調波歪みの周波数特性図である。この両図より明らかな如く、ボイスコイルの両端にフック型サスペンションを設置した場合は、横ぶれ振動に起因して２０Ｈｚ〜１００Ｈｚに発生していた高調波歪みが６〜１５ｄＢ減少することが実証されていて、本発明の優位性が一見してわかるものである。
【００３５】
また、図１２に示すように、入力の増大によってもこの性能が保たれることも検証されている。さらに、図１１には、サスペンション材料の厚さによる最低共振周波数の変化を、サスペンションがない場合と比較して示しているものである。これより、本実施例になるサスペンションの厚さは、０．０７５ｍｍのものが、その最低共振周波数の変化よりよいことがわかるものである。
【００３６】
図９は、他の実施例になる電磁音響変換器１０Ａを示すものであり、前記フック型サスペンションの材質がポリイミドの中に銅製パターンが配置されたフレキシブル基板よりなり、例えば、このフレキシブル基板内のパターンの一端がボイスコイルの電気入力部と連結され、他端がスピーカーの入力端子の一方に固定されるとともにフレキシブル基板の他方のパターンと連結し、リード線の働きを兼ねるようにしたものである。なお、この図９において、前記した実施例と同一部分は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。図１０はフレキシブル基板によるサスペンション４５の一例を示す平面図である。
【００３７】
【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、低周波帯域の横ぶれ振動が抑制され、歪みのない音波再生が実現できるという効果がある。
【００３８】
また、請求項２に係る発明によれば、細長スピーカの構成をさらに単純化し、性能の安定化をも図ることが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電気音響変換器の好ましい一実施例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＸ方向より見た側面図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｅ）はＹ方向より見た側面図断面図である。
【図２】図１の電気音響変換器の主要部を構成するボイスコイルの両端に設置されたフック型サスペンションの平面図である。
【図３】同、ボイスコイル側より見たフック型サスペンションの使用状態拡大図である。
【図４】同、フレーム側より見たフック型サスペンションの使用状態拡大図である。
【図５】本発明になる電気音響変換器の周波数特性図である。
【図６】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７】振動板の長手方向部分の横断面図である。
【図８】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部分の横断面図である。
【図９】他の実施例になる電気音響変換器１０Ａを示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はＸ方向より見た側面図、（ｄ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｅ）はＹ方向より見た側面図である。
【図１０】図９に用いられるサスペンションの平面図である。
【図１１】サスペンションの厚さと最低共振周波数の変化を示す説明図である。
【図１２】サスペンションの有無による低域性能比較を示す説明図である。
【図１３】従来の電気音響変換器の説明図である。
【図１４】従来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１５】従来の電気音響変換器にあって、低周波帯域で振動系がその短径方向に横ぶれ振動を生じる状態を示す側面図である。
【図１６】図１３における電気音響変換器の周波数特性図である。
【図１７】従来の電気音響変換器に用いられるボイスコイルが巻回された他のボイスコイルボビンの斜視図である。
【図１８】従来のスピーカ構成の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 振動板
２ エッジ
２ａ 外周部
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 細溝部
１０ 電気音響変換器
１１ 凸状部
１２ 凹状部
１３ 梁
１５ バンド
１６ 突出部
１７ 接続端子
１８ リード線
１９ フック型サスペンション
２０ 電気音響変換器
２１ 振動板
２２ エッジ
２３ フレーム
２４ トラック型ボイスコイルボビン
２５ ボイスコイル
２６ ヨーク
２７ マグネット
２８ ポールピース
２９ａ 凸状部
２９ｂ 凹状部
２９ｃ 凹状溝部
３１ ダンパー
３２ 連結部材
３３ 補強梁
４５ サスペンション
Ｄ 凸状部と凹状部の深さ

Claims (2)

1. 細長形状の振動板と、
   前記振動板の外周部に連接されたエッジと、
   前記エッジの外周部を支持するフレームと、
   前記振動板の一面側に、端面形状がトラック型の筒状であって、その一端面が固定されたボイスコイルボビンと、
   前記ボイスコイルボビンの前記一端面とは反対の端部側に巻回されたボイスコイルと、
   前記ボイスコイルの長手方向の中間部において前記ボイスコイルの内側と外側とに配置され、前記ボイスコイルに磁束を与える磁気回路と、
   を有する電気音響変換器であって、
   前記ボイスコイルの前記長手方向の両端部に、フック形状にされたフィルム状であって、その一端部側が前記ボイスコイルに固定されると共に、他端部側が前記フレームに固定されたサスペンションを、前記ボイスコイルの短手方向に沿うようにそれぞれ設けたことを特徴とする電気音響変換器。
2. 前記フレームは、前記ボイスコイルの前記長手方向の前記両端部のそれぞれと対向する位置に入力端子を有し、
   前記サスペンションは、導電性を有するパターンを有し、
   前記入力端子と前記ボイスコイルとは、前記パターンを介して電気的に接続されてなることを特徴とする、請求項１記載の電気音響変換器。

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