JP4189816B2 - 電気音響変換器 - Google Patents

Description

本発明は、電気音響変換器に係り、特に細幅（細長）形状のスピーカに関する。

例えば、テレビセットに搭載されるスピーカユニットは、最適な音響効果が得られるように、通常、画面の両脇に配置される。
一方、テレビセットは、その画面の大型化や横長化に伴い、セット外形をできるだけ小さくすることが市場要求となっており、スピーカユニットに対しても高音質を追求しつつその横幅を可能な限り小さくすることが求められている。
その要求に応えるべく、従来、角型や楕円型等の細幅構造のスピーカユニットが種々提供されてきた。
このような細幅構造のスピーカ一例として、特許文献１の従来の技術欄に記載されたものがある。

さらに、特許文献１に記載の発明は、一般的な細幅構造のスピーカで生じるピークディップによる音質劣化を解決するスピーカ（電気音響変換器）を提供するものである。
具体的には、細幅構造のスピーカは、細幅の振動板を、長径と短径とを有する細長形状のボイスコイル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、中高音帯域において再生音圧周波数特性上にピークディップを生じて音質の劣化を招いていた。

これを解決するために、上記文献に記載の発明における電気音響変換器は、振動板を囲む溝部の所定部分に補強剤を充填したものである（特許文献１の例えば段落番号００３５参照）。
これにより、従来、振動板に生じていた屈曲波の振動モード（特許文献１の図１４参照）が無くなり、その振動モードにより顕著に発生していた中高音帯域（６ｋＨｚ近傍）のピークディップ（図５参照）の発生が抑制されて良好な周波数特性を得ることができるものである。
特開２００２−３２５２９４号公報

しかしながら、上述の補強剤の充填は、以下の課題を有するものであった。
（ａ）補強剤を充填する作業工程及び工数が増加する。また、この工程及び工数の増加によりコストアップが生じる。また、補強剤自体によるコストアップも生じる。
（ｂ）補強剤の濃度調整や充填位置の調整を精度良く行う必要があり、作業が難しく煩雑である。
（ｃ）塗布量や位置のばらつきにより、量産において周波数特性のばらつきが生じる。従って、高音質の維持が容易ではない。

そこで、本願発明が解決すべき課題は、補強剤を充填せずにピークディップをなくし、コストアップにならず、容易な作業でばらつきのない高音質を安定して得ることができる電気音響変換器を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は手段として次の構成を有する。
即ち、略長丸形状の振動板であって、その短手方向の断面形状が略円弧状の凹部（１２Ａ〜１２Ｋ）及び凸部（１１Ａ〜１１Ｌ）を長手方向に交互に連続して形成して成る振動板（１）と、前記振動板（１）より大きい細長形状の外形を有し、その略中央に前記振動板（１）を配置して該振動板を支持するエッジと、前記振動板（１）を包囲する略枠状のフレームと、を備え、前記振動板（１）を、前記フレームに対して振動自由となるように前記エッジを介して支持して成る電気音響変換器において、
前記凹部（１２Ａ〜１２Ｋ）及び凸部（１１Ａ〜１１Ｌ）それぞれの、前記短手方向の幅（Ｗ）及び前記長手方向の長さ（Ｌ）を、比率αをＷ／Ｌとしたときに１．５≦α≦２．５となるよう形成して成ることを特徴とする電気音響変換器（１０）である。

本発明によれば、コストアップすることなくピークディップを無くし、ばらつきのない高音質を安定して得ることができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態を、好ましい実施例により図１〜図４を用いて説明する。
図１は、本発明の電気音響変換器の実施例を示す図であり、
図２は、本発明の電気音響変換器の実施例の要部を示す斜視図であり
図３は、本発明の電気音響変換器の実施例におけるボイスコイルを説明する斜視図であり、
図４は、本発明の電気音響変換器の実施例における周波数応答特性を示すグラフである。

まず、図１，図２を主に用いて具体的構成について説明する。
図１（ａ）はその平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線における半断面図である。
図２は、実施例の電気音響変換器の、振動板（エッジを含む）の斜視図である。この振動板は、図１に示す振動板とは後述する凹部及び凸部の数が異なる別の例を示している。
この電気音響変換器１０は、振動板１とエッジ２とフレーム３とを有して構成されており、詳細を以下に説明する。

図１（ａ），（ｂ）及び図２において、振動板１は、長径と短径とを有し、平行に対向する長辺とその端部を連結する略円弧状部とからなる長丸状の部材である。
エッジ２は、振動板１の外周部（後述するフランジ部１Ｂ）と接合され、その振動板１をフレーム３に対して振動自在に保持する部材であり、振動板１に相応する部分を開口し一部に凹凸を有する枠状部材である。
フレーム３は、各部材を支持する略枠状の支持体であり、長手及び短手の枠部とエッジ２の外周とが接合され、このエッジ２を支持するものである。

振動板１の下面側には、図３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、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。

フレーム３の内側には磁気回路が取付けられている。
この磁気回路は、鉄からなるコ字状のヨーク６と、そのヨーク６の内側に固定されたマグネット７と、このマグネット７の先端に、振動板１の主振動部（概ね凹部凸部が設けられている範囲）１Ａに対向するように設けられたポールピース８とから構成されている。

次に、振動板１について詳述する。
振動板１は、上述のように、長径と短径とを有し、長辺が平行に対向する略長丸状の部材であって、凹凸形状を備えた主振動部１Ａとその周囲に形成されたフランジ部１Ｂとを備えている。
この振動板１は、ボイスコイル５の動作時の発熱に耐えるように、また、振動板としての機械的特性が優れていることからポリイミド（ＰＩ）フィルムにより形成されている。

主振動部１Ａには、振動方向Ｖに凹凸とされ、短径方向の断面形状が略円弧形状の凹部及び凸部が、長径方向に連続して形成されている。即ち、交互に連続した凸部１１Ａ〜１１Ｌと凹部１２Ａ〜１２Ｋとが形成されている。

次に、溝部２３について説明する。振動板１の主振動部１Ａの外周部（トラック）に沿って帯状に形成された溝である。この溝部２３の深さは、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の位置よりも浅く形成される。
また、溝部２３の幅Ｗｍは、磁気ギャップＧｐ程度とし、振動系の振動によって磁気回路部分に接触することがないように設定してある。
そして、この溝部２３は金型によって成形され、必要な面精度が十分に確保されている。

振動板１の下面側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３を用いて説明する。
当図に示すように、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ように形成されている。また、その一部は、振動板１の長径方向において互いに平行な直線部分を有している。
この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、この分割部分が短径方向に接合され、補強部としての梁１３が形成されている。
一方、ボイスコイルボビン４の外周面には、補強紙として用いられるクラフト紙からなるバンド１５が巻回されている。
そして、このバンド１５の外周面にボイスコイル５が巻回されている。

このように構成したボイスコイルボビン４は、溝部２３の内側の寸法より小さく形成してある。
また、ボイスコイル５と溝部２３とが接触しないように溝部深さが設定されている。

さて、本願発明は、特に振動板１に特徴があるので、以下に詳述する。
上述した実施例の振動板１においては、凹部及び凸部のそれぞれの長手方向長さＬと、それぞれの短手方向長さ（幅）Ｗとの比率αを１．０≦α（ただし、α＝Ｗ／Ｌ）としてある。
この長手方向長さＬは、中央の凹部１２Ｆ及びその両隣の凸部１１Ｇ，１１Ｆ以外の各凹部１２Ａ〜１２Ｋと各凸部１１Ａ〜１１Ｌとにおいては等しく設定した寸法である。

本発明者らは、このようにＷとＬの比率を設定して形成することで、ピークディップの発生を効果的に抑制することができることを見いだした。
そして、この比率αの最も望ましい数値範囲は、１．５〜２．５であり、比率αをこの数値範囲にすることでピークディップの発生を完全に無くすことができる。

図４は、比率αをその範囲の中央値である２．０とした場合の周波数応答特性を示している。具体的には、Ｗ＝７ｍｍ，Ｌ＝３．５ｍｍとしている。
当図で明らかなように、周波数応答特性にピークディップが生じていないので高音質を得ることができる。

長手方向長さＬは、すべての凹部及び凸部において等しくすることがもちろん好ましいが、主振動部１Ａの長さＬＡ，上述の比率α及び凸部と凹部の数の関係から等しくできない場合は、上述のように、長手方向中央の凹部（凸部）やその両隣の凸部（凹部）の長手方向長さを変えて寸法を設定することにより、周波数応答特性にほとんど影響を与えることなくピークディップを無くすことができる。また、この効果は、αの値にのみ依存し、主振動部１Ａの長さＬＡや、凹部と凸部の凹凸の程度に影響を受けるものではない。

ピークディップを抑制する効果がある場合を○、無くす効果がある場合を◎、ピークディップの抑制効果が無い場合を×として、α値と上述した効果との関係について表１に示す。

上述した最も望ましい構成において凹部と凸部とを繋ぐ部分の傾斜が急峻であってその長手方向長さが十分小さければ、以下のように凹部及び凸部の数Ｎを設定することができる。
凹部及び凸部それぞれの短手方向幅（主振動部１Ａの幅）：Ｗ
凹部及び凸部ぞれぞれの長手方向長さ：Ｌ
比率α＝Ｗ／Ｌ （１．５≦α≦２．５）
主振動部１Ａの長さ：ＬＡ
凸部の数：Ｎｔ （Ｎｔは自然数）
凹部の数：Ｎｏ （Ｎｏは自然数）
凹部及び凸部の数：Ｎ （Ｎ＝Ｎｔ＋Ｎｏ）
とすれば、
Ｎ≒ＬＡ／Ｌ＝ＬＡ／（Ｗ／α）
＝α＊ＬＡ／Ｗ （ただし、１．５≦α≦２．５）…（１）
である。
この（１）式のように数Ｎを設定することで、周波数応答特性におけるピークディップを無くして高音質を得ることができる。

また、これは、（１）式を簡単にした、
１．５＊ＬＡ／Ｗ≦Ｎ≦２．５＊ＬＡ／Ｗ （ただし、Ｎは自然数）…（２）
を満たすＮが存在するように各値を設定して振動板１を形成することと同じ意味である。
即ち、凹部及び凸部それぞれの短手方向の幅をＷとし、主振動部１Ａの前記長手方向の長さをＬＡとし、凹部及び凸部の合計数をＮとしたときに、主振動部を、 １．５＊ＬＡ／Ｗ≦Ｎ≦２．５＊ＬＡ／Ｗ （ただし、Ｎは自然数）を満たす幅Ｗ及び長さＬＡで形成するものである。

次に、上述した電気音響変換器１０における動作について説明する。
ボイルコイルボビン４の周囲には、マグネット７により磁界が発生しているので、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、この駆動電流に応じた電磁力がボイルコイルボビン４に作用し、主振動部１Ａを主体として振動板１を振動させる。

この動作において、溝部２３の面精度は、上述したように良好に確保されており、振動板１はボイスコイルボビン４の上端部４ａにより確実に支持されているので、ボイスコイルボビン４に作用する駆動力は忠実に振動板１に伝達される。

一方、振動板１の上面は、上述したように、外側（音を放射する方向）に突出する凸形状の略半円筒面１１Ａ〜１１Ｌと内側にくぼむ凹形状の略半円筒面１２Ａ〜１２Ｋとが、長手方向に連続して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固有振動成分（音を劣化させる成分）の発生が未然に防止される。
そして、振動板１は、上述した形状に形成されているので、ピークディップを生じることない音響特性が得られる。

本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。

本発明の電気音響変換器の実施例を示す図である。 本発明の電気音響変換器の実施例の要部を示す斜視図である。 本発明の電気音響変換器の実施例におけるボイスコイルを説明する斜視図である。 本発明の電気音響変換器の実施例における周波数応答特性を示すグラフである。 従来の周波数応答特性を示すグラフである。 従来の振動板の振動モードを説明する図である。

符号の説明

１ 振動板
１Ａ 主振動部
１Ｂ フランジ部
２ エッジ
３ フレーム
４ ボイスコイルボビン
４ａ 上端部
５ ボイスコイル
６ ヨーク
７ マグネット
８ ポールピース
１０ 電気音響変換器
１１Ａ〜１１Ｌ 凸部
１２Ａ〜１２Ｋ 凹部
１５ バンド
２３ 溝部
Ｇ 磁気空隙
Ｇｐ 磁気ギャップ
Ｌ，ＬＡ 長さ
Ｗ，Ｗｍ 幅
α 比率

Claims (1)

1. 略長丸形状の振動板であって、その短手方向の断面形状が略円弧状の凹部及び凸部を長手方向に交互に連続して形成して成る振動板と、
   前記振動板より大きい細長形状の外形を有し、その略中央に前記振動板を配置して該振動板を支持するエッジと、
   前記振動板を包囲する略枠状のフレームと、を備え、
   前記振動板を、前記フレームに対して振動自由となるように前記エッジを介して支持して成る電気音響変換器において、
   前記凹部及び凸部それぞれの、前記短手方向の幅Ｗ及び前記長手方向の長さＬを、比率αをＷ／Ｌとしたときに１．５≦α≦２．５となるよう形成して成ることを特徴とする電気音響変換器。