JP4286408B2 - 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、スピーカやマイクロホンの如き電気音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカは振動板を有し、この振動板の外周はエッジを介し支持されているが、このエッジについても所望の音響特性を得るべく、形状、材質等種々の特性が要求されている。
【０００３】
スピーカとしては種々のタイプのものが存在するが、このうち図７はアップロール型のエッジを設けた従来のスピーカの縦断面図、図８は同従来のスピーカにおいて、振動板が前後方向に動いたときのアップロール型のエッジが排除する空気量の違いを示す説明図である。
【０００４】
図７に示すスピーカは、スピーカの底部１を構成するヨーク２と、このヨーク２の上面に取り付けられたマグネット３と、このマグネット３の上面に取り付けられたポールピース４と、前記ヨーク２とポールピース４間の磁気ギャップ内に保持されたボイスコイル５およびボイスコイルボビン６と、このボイスコイルボビン６の上端部に固着したドーム状の振動板７と、この振動板７の外周部に設けたアップロール型のエッジ８と、前記各部材を保持するフレーム９とを備えて構成されている。
【０００５】
前記スピーカでは、振動板７はその外周部がエッジ８によって振動可能に支持されている。この振動板７の支持部の入力に対する直線性は、振幅が増加するにつれて上下非対称となり、高調波歪の発生原因となっている。例えば、アップロール型のエッジの場合、図８に示すように、振動板７が前方および後方に同じ変位量だけ動いた場合でも、エッジ８が排除する空気量Ａ１およびＡ２は異なったものとなる。また、振動板７の変位量が増加する程、その差も大きくなる。
【０００６】
そして、弾性制御域ではスピーカの音圧は振動板７とエッジ８が排除する空気量の和に比例する。このため、振動板７の振幅が増加するにつれて前後の音圧差が増え、その結果、高調波歪が増加してしまう、という欠点があった。
【０００７】
上記欠点を改善した先行技術としては特許第２５６８７８６号が存在する。
【０００８】
図９は上記先行技術にかかるスピーカの平面図、図１０は同スピーカの振動板の部分拡大平面平面図を示す。
【０００９】
このスピーカ２０は、エッジ２１の長さ方向を複数個の片に分割し、隣合う分割片２２、２３の断面を上下対称な構造として、隣合う分割片２２と分割片２３との間を断面が徐々に連続して変化する連結部２４で接続し、エッジ２１の内周を振動板２５に、さらにエッジ２１の外周をフレーム２６に接合して構成している。
【００１０】
そして、上述のように、エッジ２１を複数個の分割片２２、２３に分割して隣合う分割片２２、２３を対称構造とすることにより、振動板２５の振幅とともにエッジ２１の１つの片より排除される空気と、その隣の１つの片より排除される空気との合成量はどの連結部２４に接続された両分割片２２、２３を考えても、電気信号を加えない時の中立点を境として上下振幅時に対して等しくなるようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動板２５は、図１１（ａ）に示すように、磁気回路２６中の磁気ギャップ２７に振動可能に置かれたボイスコイル２８を介して駆動されるが、磁気回路２６の磁気ギャップ２７の上方から下方にかけての磁束分布が均一ではない。
【００１２】
すなわち、この図１１（ａ）はヨーク２９の外周上にフェライトマグネット３０を配して構成した一般的な外磁型の磁気回路２６であり、プレート３１に破線で示したほぼ中央部のライン３２を基準とすると、磁気ギャップ２７の磁束分布３３は、図１１（ｂ）に示すように、上方部分の減衰が大きく、下方側に少ないため、ボイスコイル２８が上方に動いた時の駆動力Ｆは下方に動いた時の駆動力Ｆ′に比べ駆動力が小さく、アンバランスとなっている。なお、図１１（ａ）は外磁型の磁気回路２６の非直線性について説明したが、内磁型のものであっても同様である。
【００１３】
このため、先行技術のように、せっかくエッジ２１を複数個の片に分割して隣合う分割片２２、２３を対称構造としても、磁気回路２６の非直線性から、結局、理論通りの良好な音質を得ることはできない、という課題がある。
【００１４】
この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、磁束分布による振動板の上下の駆動力のアンバランスを振動板のエッジ形状によりキャンセルすることで、主として偶数次高調波歪を減少できるので、良好な音質が得られる。かつ上記先行技術に比し、適度な形状剛性を得ることができ、小型、薄型対応も可能とした電気音響変換器を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、振動面１４に対して、エッジ１０のロール１５を構成する上ロール形状１６及び下ロール形状１７を周方向１３に交互に等間隔に形成するとともに、前記上ロール形状１６と下ロール形状１７とは前記エッジ１０の振動面１４とのなす角度α（α＝４０°〜９０°）の平面１８で接続され、前記平面１８は前記ロール１５の内周１１を形成する曲線のほぼ接線方向１２に形成され、かつ前記上下ロール形状１６、１７は磁気回路によりもたらされる上下駆動力の差を打ち消すべく、上下動時に異なるスティフネスを得られるよう異なる曲線形状とすることにより、上記目的を達成している。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明では、振動板の外周に設けられるエッジの上ロール（アップロール）形状と下ロール（ダウンロール）形状を、磁気回路の非直線性に起因する上下駆動力のアンバランスをキャンセルすべく非対称に形成したものである。
【００１７】
【実施例】
図１（ａ）は本発明の一実施例にかかる電気音響変換器の振動板の平面図、（ｂ）は振動板の形状をわかり易くするための一部分の断面を示す。また図２は図１中Ａ−Ａ線断面図を示す。
【００１８】
これらの図中７は振動板であり、その外周にはエッジ１０が設けられ、このエッジ１０の内周１１に対するほぼ接線方向１２に沿い、かつエッジ１０の周方向１３に等間隔をおいて複数のロール１５が形成されている。
【００１９】
前記ロール１５は、上ロール形状１６と下ロール形状１７との各ロール部を上下に組み合わせて形成されている。すなわち、エッジ１０の周方向１３に隣合うロール１５を、上ロール形状１６と下ロール形状１７とを互い違いに配置して形成している。しかして、この実施例では、各ロール１５の上ロール形状１６と下ロール形状１７とは、エッジ１０の振動面１４とのなす角度α（α＝４０°〜９０°）の平面１８で接続されている。本発明ではこの上下のロール部を接ぐ平面１８がロール１５の内周１１を形成する曲線のほぼ接線方向１２に形成されている。また、詳しくは後述するように、上ロール形状１６と下ロール形状１７との形状を若干異ならせたことに特徴を有している。
【００２０】
また、上下ロール形状１６、１７相互の形状を異ならせたことに加え、上述のように、上下ロール形状１６、１７を接続する面を平面１８にて構成することにより、適度な形状剛性が得られるようにしている。
【００２２】
図３は上ロール形状１６の断面図、図４は下ロール形状１７の断面図、図５は図１中ａ−ａ′線断面図を示す。
【００２３】
本発明では、図３に示すように、上ロール形状１６のほぼ中央から外側にかけての湾曲部分ａを、図４に示す下ロール形状１７の対応部分の形状に比べ、外側上方に向って膨らませた曲線形状とし、相互に非対称の形状としている。すなわち、本発明では、上ロール形状１６とこれと隣接する下ロール形状１７とが排除する空気量の和はほぼ等しくしつつ、上ロール形状１６の形状の外周の曲線を外側に膨らませ、下ロール形状１７の形状の内周側を外側に膨らませることで下動時の抵抗分を増している。
【００２４】
なお、その他、図３中１６ａは上ロール形状１６の外周部下面に設けられた補強材、図４中１７ａは下ロール形状１７の内周部下面に設けられた補強材である。
【００２５】
図６は、上記振動板７、エッジ１０を組込んだスピーカの一例の断面図である。図中１はヨーク２にてなるスピーカの底部、３はヨーク２上のマグネット、４はマグネット３の上部に設けられたプレート、５はプレート４の外周面とヨーク２の内周面間の磁気ギャップ中に設けられたボイスコイル、６はボイスコイルボビン、９はエッジ１０の外周部が固定されるフレームである。
【００２６】
次に、本発明の作用について説明する。
【００２７】
上述のように、上ロール形状１６のほぼ中央から外側にかけてを膨らませた形状とすると、下動時に抵抗が増大する。磁気ギャップの磁束分布の状態は、内磁型の磁気回路であっても一般的に図１１（ｂ）で説明したように、上方部分の方が磁束の減衰が大きいため、上方向への駆動力の方が下方向の駆動力より小さい。
【００２８】
図１２は磁気回路２６におけるボイスコイル５の入力−変位特性を示す。図１３は本発明のエッジ１０の荷重−変位特性、図１４は図１１（ａ）に示した磁気回路２６と図１３に示した荷重−変位特性を有する本発明のエッジ１０とを組合わせたときのボイスコイル５の入力に対する振動板７の変位特性を示す。
これらの図においてＵＰが上動時、ＤＯＷＮが下動時である。図１４から明らかなように、本発明では、磁気ギャップ中のボイスコイル５を介し振動板７とともにエッジ１０が上下方向へ駆動されるとき、上ロール形状１６及び下ロール形状１７に磁気回路の非直線性を改善する範囲で形成した膨らみ形状により異なる変位特性をもたせ、磁束分布の非対称による上下方向への駆動力の差を小さくさせたものである。
【００２９】
すなわち、本発明では、上ロール形状１６と下ロール形状１７とは、エッジ１０が上下に振動する場合、それぞれ排除する空気量をほぼ等しくし、空気の非対称性に起因する高調波歪を低減しつつ、磁気回路の非直線性に起因する上下駆動力のアンバランスは上ロール形状１６と、下ロール形状１７とは若干異なる形状とし、上下駆動力のアンバランスを打ち消し、主として偶数次高調波歪を減らすことで、良好な音質が得られるようにしている。
【００３０】
上記の実施例では、上ロール形状１６とこれと周方向において隣接する下ロール形状１７との非対称性を上ロール形状１６及び下ロール形状１７に膨らみをもたせ形状を変えることにより実現したが、その他の手段として、例えば次の（１）〜（３）が考えられ、そのように構成しても同様の作用効果を得ることができる。
（１） 上ロール形状１６と下ロール形状１７との半径を変える。
（２） 両者の高さを変える。
（３） 相互のロール中心を外周側、内周側へとズラす。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、磁気回路の非直線性によるボイスコイルの上下駆動力のアンバランスを上ロール形状１６、下ロール形状１７の相互の形状を異なるものとし、磁気回路の設計の自由度を損ねることなく、高調波歪の少ないスピーカを得ることができる。
【００３２】
また、これと組合せて、上、下ロール形状１６、１７を周方向において接続する面を平面１８にて構成させることにより、適度な形状剛性を得ることができ、小型、薄型対応が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は本発明の一実施例にかかるエッジを有する振動板の平面図、（ｂ）はエッジのある部分の形状の状態を示す概略断面説明図である。
【図２】 図１中Ａ−Ａ′線断面図を示す。
【図３】 図１中の上ロール形状の断面図を示す。
【図４】 同図１中の上ロール形状と周方向において隣接して対応して形成された下ロール形状の断面図を示す。
【図５】 図１中ａ−ａ′線断面図を示す。
【図６】 本発明の実施例の振動板、エッジが組込まれたスピーカの縦断面図を示す。
【図７】 従来例のスピーカの平面図を示す。
【図８】 同上の動作説明図を示す。
【図９】 本発明の前提となる先行技術のスピーカの平面図を示す。
【図１０】 同上のスピーカのエッジ部分の拡大説明図を示す。
【図１１】 （ａ）は磁気回路の説明図、（ｂ）は磁気回路の磁束分布を示す。
【図１２】 磁気回路におけるボイスコイルの入力−変位特性を示す。
【図１３】 本発明の一実施例に用いられるエッジの荷重−変位特性を示す。
【図１４】 図１１（ａ）に示した磁気回路と図１３に示す荷重−変位特性を持つエッジとを組合せた時の入力に対する本発明に用いられる振動板の変位特性を示す。
【符号の説明】
７ 振動板
１０ エッジ
１１ エッジの内周
１２ エッジの内周に対する接線方向
１３ エッジの周方向
１４ エッジの振動面
１５ ロール
１６ 上ロール形状
１７ 下ロール形状
１８ 上ロール形状と下ロール形状とを接続している平面
α 振動面と上・下ロール形状接続用の平面とのなす角度
ａ 湾曲部分

Claims (1)

1. 振動面（１４）に対して、エッジ（１０）のロール（１５）を構成する上ロール形状（１６）及び下ロール形状（１７）を周方向（１３）に交互に等間隔に形成するとともに、前記上ロール形状（１６）と下ロール形状（１７）とは前記エッジ（１０）の振動面（１４）とのなす角度α（α＝４０°〜９０°）の平面（１８）で接続され、前記平面（１８）は前記ロール（１５）の内周（１１）を形成する曲線のほぼ接線方向（１２）に形成され、かつ前記上下ロール形状（１６、１７）は磁気回路によりもたらされる上下駆動力の差を打ち消すべく、上下動時に異なるスティフネスを得られるよう異なる曲線形状に形成したことを特徴とする電気音響変換機。

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