JP4998299B2 - Electrostatic speaker - Google Patents
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Description
本発明は、静電型スピーカに関する。 The present invention relates to an electrostatic speaker.
スピーカの分野においては、静電型スピーカと呼ばれるスピーカがある。静電型スピーカは、間隔を開けて向かい合う2枚の固定電極と、この2枚の固定電極の間に挿入された導電性を有するシート状の振動体とから構成されており、振動体に所定のバイアス電圧を印加しておき、固定電極に印加する電圧を変化させると、振動体に作用する静電力が変化し、これにより振動体が変位する。この印加電圧を入力される音響信号に応じて変化させれば、それに応じて振動体は変位を繰り返し(すなわち振動し)、音響信号に応じた再生波が振動体から発生する。
そして、このような静電型スピーカにおいては、特許文献1に記載されているように、2枚の固定電極として複数の孔を有するパンチングメタルを採用することも行われており、この構成においては、振動体で発生した音がパンチングメタルの孔を通り抜けてスピーカの外部へ放射される。
In the field of speakers, there are speakers called electrostatic speakers. The electrostatic speaker is composed of two fixed electrodes facing each other with a gap therebetween, and a conductive sheet-like vibrating body inserted between the two fixed electrodes. When the voltage applied to the fixed electrode is changed and the electrostatic force acting on the vibrating body is changed, the vibrating body is thereby displaced. If this applied voltage is changed according to the input acoustic signal, the vibrating body repeats displacement (that is, vibrates) accordingly, and a reproduction wave corresponding to the acoustic signal is generated from the vibrating body.
In such an electrostatic speaker, as described in Patent Document 1, a punching metal having a plurality of holes is employed as two fixed electrodes. In this configuration, The sound generated by the vibrating body passes through the hole in the punching metal and is radiated to the outside of the speaker.
ところで、パンチングメタルを固定電極として採用する場合、パンチングメタルの孔の径を大きくすると、パンチングメタルの表面において電極として作用する金属部分の面積が小さくなって振動体に作用する静電力も小さくなり、振動体の振幅が小さくなるという問題が生じる。
このため、パンチングメタルの固定電極においては、孔を有して音響透過性を確保しつつ、孔の径を小さくして電極としての面積を広くすることが好ましい。しかし、パンチングメタルは板状の金属板に金型で孔を抜くため、小さな孔を開けるには板厚が薄いほうが容易に孔を抜くことができるものの、固定電極が薄いと固定電極の剛性が小さくなり、固定電極と振動体との間の距離を一定に保つことが難しくなるという別の問題が生じてしまう。
By the way, when the punching metal is employed as the fixed electrode, if the diameter of the hole of the punching metal is increased, the area of the metal portion acting as the electrode on the surface of the punching metal is reduced, and the electrostatic force acting on the vibrating body is also reduced. There arises a problem that the amplitude of the vibrating body is reduced.
For this reason, in the fixed electrode of a punching metal, it is preferable to reduce the diameter of the hole and increase the area as an electrode while ensuring sound transmission by having a hole. However, punching metal punches holes in a plate-shaped metal plate with a mold, so it is easier to punch holes when the plate thickness is thinner to make small holes, but if the fixed electrode is thin, the rigidity of the fixed electrode is reduced. Another problem arises that the distance between the fixed electrode and the vibrating body becomes difficult to keep constant.
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、音響透過性と剛性とを持ちつつ、振動体の振幅を大きくすることを可能とする技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made under the above-described background, and an object of the present invention is to provide a technique capable of increasing the amplitude of a vibrating body while having sound permeability and rigidity.
上述した課題を解決するために本発明は、導電性と通気性とを有する三次元の網目構造の多孔体で形成された第1電極と、導電性と通気性とを有する三次元の網目構造の多孔体で形成され、前記第1電極に対向して離間配置された第2電極と、導電性を有し、前記第1電極と前記第2電極との間において前記第1電極および前記第2電極と離間して配置された振動体とを有する静電型スピーカを提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a first electrode formed of a porous body having a three-dimensional network structure having conductivity and air permeability, and a three-dimensional network structure having conductivity and air permeability. The second electrode is formed of a porous body and spaced apart from the first electrode, and has conductivity, and the first electrode and the first electrode are interposed between the first electrode and the second electrode. An electrostatic loudspeaker having two vibrators and a vibrating body that is spaced apart is provided.
本発明においては、前記第1電極と前記第2電極においては、前記振動体に対向している面にある孔の大きさが、前記振動体に対向している面と反対側の面にある孔の大きさより小さくしてもよい。 In the present invention, in the first electrode and the second electrode, the size of the hole in the surface facing the vibrating body is on the surface opposite to the surface facing the vibrating body. You may make it smaller than the magnitude | size of a hole.
本発明によれば、音響透過性と剛性とを持ちつつ、振動体の振幅を大きくすることができる。 According to the present invention, it is possible to increase the amplitude of the vibrating body while having sound permeability and rigidity.
[実施形態の機械的構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ1の外観を模式的に示した図、図2は、静電型スピーカ1の断面図、図3は、静電型スピーカ1の分解斜視図である。
図に示したように、この静電型スピーカ1は、振動体10、振動体10を挟んで対向する電極20Uと電極20L、スペーサ30Uおよびスペーサ30Lを有している。なお、本実施形態においては、電極20U,20Lの構成は同じであり、スペーサ30U,30Lの構成は同じであるため、両者を区別する必要が特に無い場合は「L」および「U」の記載を省略する。また、図中の振動体、電極等の各構成要素の寸法は、構成要素の形状を容易に理解できるように実際の寸法とは異ならせてある。また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは図面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは図面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
[Mechanical Configuration of Embodiment]
FIG. 1 is a diagram schematically showing the appearance of an electrostatic speaker 1 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrostatic speaker 1, and FIG. It is a disassembled perspective view.
As shown in the figure, the electrostatic speaker 1 has a vibrating
(静電型スピーカ1の各部の構成)
振動体10は、例えば、PET(polyethylene terephthalate、ポリエチレンテレフタレート)、PP(polypropylene、ポリプロピレン)などのフィルムに、金属膜を蒸着あるいは導電性塗料を塗布したものであり、その厚さは、数μm〜数十μm程度の厚さとなっている。
(Configuration of each part of the electrostatic speaker 1)
The vibrating
スペーサ30は、絶縁体で形成されており、その形状は図3に示したように角管状となっている。なお、本実施形態においては、スペーサ30のX方向およびY方向の長さと、電極20のX方向およびY方向の長さは同じとなっている。また、スペーサ30Uとスペーサ30LのZ方向の高さは、いずれも同じとなっている。
The spacer 30 is formed of an insulator, and the shape thereof is a square tube as shown in FIG. In this embodiment, the length of the spacer 30 in the X direction and the Y direction is the same as the length of the electrode 20 in the X direction and the Y direction. Further, the heights of the
電極20は、スポンジのように三次元の立体的な網目構造を有する金属多孔体を矩形で所定の厚みの板状に加工したものである。本実施形態においては、電極20のX方向およびY方向の長さと、振動体10のX方向およびY方向の長さは同じとなっている。また、電極20形成する金属多孔体は、導電性と通気性(音響透過性)を有しており、振動体10に対向する裏面側にある孔の大きさは振動体10と反対側に向いている表面側にある孔の大きさより小さくなっている。
The electrode 20 is formed by processing a metal porous body having a three-dimensional three-dimensional network structure, such as a sponge, into a rectangular plate having a predetermined thickness. In the present embodiment, the length of the electrode 20 in the X direction and the Y direction is the same as the length of the
ここで、この金属多孔体の製造方法の一例を説明する。まず、金属粉末、バインダ(接合剤)および水を混練してスラリー(slurry)を作成する。次に、作成したスラリーを三次元の立体的な網目構造を有し所定の厚みで板状の発泡ウレタンに染みこませ、発泡ウレタンの網目構造の枝表面にスラリーの膜を形成する。ここで、スラリーについてバインダや水の量を調整して粘度や硬化するまでの時間を調整しておくことにより、染みこませられたスラリーが発泡ウレタンの表面側から裏面側へ移動しつつ硬化し、表面側と裏面側とで枝に付着したスラリーの膜厚が異なることとなる。なお、スラリーの膜厚を表面側と裏面側とで替える方法としては、スラリーを発泡ウレタン全体に染みこませて乾燥させた後、中央より裏面側についてスラリーを再度染みこませ、中央より裏面側についてスラリーの層を重ねることにより裏面側のスラリーの膜厚を厚くするようにしてもよい。 Here, an example of the manufacturing method of this metal porous body is demonstrated. First, a metal powder, a binder (bonding agent), and water are kneaded to create a slurry. Next, the prepared slurry is impregnated into plate-like foamed urethane having a three-dimensional three-dimensional network structure with a predetermined thickness to form a slurry film on the branch surface of the foamed urethane network structure. Here, by adjusting the amount of binder and water for the slurry and adjusting the viscosity and time to cure, the impregnated slurry is cured while moving from the front side to the back side of the urethane foam. The film thickness of the slurry attached to the branch is different between the front surface side and the back surface side. In addition, as a method of changing the film thickness of the slurry between the front side and the back side, after the slurry is infiltrated into the entire urethane foam and dried, the slurry is again infiltrated from the center to the back side, and the back side from the center. The thickness of the slurry on the back surface side may be increased by overlapping the slurry layers.
そして、スラリーが乾燥した後、スラリーの膜ができた発泡ウレタンを焼成して発泡ウレタンとバインダを除去すると、スラリーに含まれていた金属が発泡ウレタンの形に焼結する。
このように製造された金属多孔体においては、スラリーの膜厚は表面側より裏面側のほうが厚くなっているため、金属多孔体の網目構造を形成する枝は、中心側から裏面に向かうにつれて太くなっており、中心側から表面に向かうにつれて細くなっている。そして、裏面側においては枝が太いため多孔体の孔の大きさが小さくなっている一方、表面側においては枝が裏面側より細いため多孔体の孔が裏面側より大きくなっている。
Then, after the slurry is dried, the foamed urethane formed in the slurry film is fired to remove the foamed urethane and the binder, and the metal contained in the slurry is sintered into the form of the urethane foam.
In the metal porous body manufactured in this way, the thickness of the slurry is thicker on the back side than on the front side, so that the branches forming the network structure of the metal porous body become thicker from the center side toward the back side. It becomes thinner from the center side toward the surface. And since the branch is thick on the back side, the pore size of the porous body is small. On the front side, the branch is narrower than the back side, so the hole of the porous body is larger than the back side.
(静電型スピーカ1の全体構成)
静電型スピーカ1を組み立てる際には、電極20Lの周縁部にスペーサ30Lが固着され、スペーサ30Lの上に振動体10の周縁部が固着される。なお、振動体10は、張力が掛かけられた状態でスペーサ30Lに固着される。そして、振動体10の周縁部の上にスペーサ30Uが固着され、スペーサ30Uの上に電極20Uの周縁部が固着される。
この構成においては、電極20U,20Lは、振動体10を挟んで対向するようにスペーサ30U,30Lに固定され、振動体10は、電極20Uと電極20Lとの空間内において、電極20に垂直なZ方向に振動可能に支持される。
(Overall configuration of electrostatic speaker 1)
When the electrostatic speaker 1 is assembled, the
In this configuration, the
[実施形態の電気的構成]
次に、静電型スピーカ1の電気的構成について説明する。図2に示したように、静電型スピーカ1は変圧器50、外部から音響信号が入力される入力部60、振動体10に対して直流バイアスを与えるバイアス電源70とを備えている。そしてバイアス電源70は、振動体10と、変圧器50の出力側の中点に接続されており、電極20Uは変圧器50の出力側の端子に接続され、電極20Lは変圧器50の出力側のもう一方の端子に接続されている。この構成においては、入力部60に音響信号が入力されると入力された音響信号に応じた電圧が電極20および振動体10にそれぞれ印加される。
[Electrical Configuration of Embodiment]
Next, the electrical configuration of the electrostatic speaker 1 will be described. As shown in FIG. 2, the electrostatic speaker 1 includes a transformer 50, an input unit 60 to which an acoustic signal is input from the outside, and a
印加電圧によって電極20Uと電極20Lとの間に電位差が生じると、振動体10にはどちらかの電極20の側へ引き寄せられるような静電力が働く。すなわち、振動体10は音響信号に応じて同図のZ方向に変位し(撓み)、その変位方向が逐次変わることによって振動となり、その振動状態(振動数、振幅、位相)に応じた音が振動体10から発生する。発生した音は、電極20U,20Lを通り抜けて静電型スピーカ1の外部に放射される。
When a potential difference is generated between the
本実施形態においては、振動体10を振動させるための電極20として金属多孔体を採用しており、音響透過性を確保する孔の大きさが電極表面において小さく、電極としての面積が広くなっている。
また、電極20は孔が電極20全体に分布しているため高い通気性を有し音響透過性がよい。
また、電極20においては、裏面の金属部分の面積が振動体10を駆動する静電力に影響し、孔の大きさが大きくなるにつれ振動体の振幅が小さくなるが、本実施形態では、電極20は多数の孔があるものの、裏面側においては網目構造の枝が太く孔の大きさが表面側の孔の大きさより小さくなっており、裏面の金属部分の面積を大きくとれているため、高い音響透過性を有しつつ、振動体10の振幅が小さくなることがない。
また、本実施形態では、多孔体である電極20において、表面側では多孔体を形成する枝の太さが裏面側より細く裏面側より孔の大きさが大きい。
このように、本実施形態では表面側の枝の太さが細く、多孔体の枝の太さを全体で同じにして裏面側の孔の大きさを小さくした場合と比較すると、多孔体を形成する金属の量が少なくなるため、静電型スピーカ1の質量を軽くすることができる。
また、本実施形態においては、電極20において小さな孔を形成するに際し、パンチングメタルのように電極20の厚みを薄くする必要がないため、電極の剛性を大きくすることができ、固定電極と振動体との間の距離を一定に保つことができる。
In the present embodiment, a metal porous body is adopted as the electrode 20 for vibrating the vibrating
In addition, since the holes of the electrode 20 are distributed throughout the electrode 20, the electrode 20 has high air permeability and good sound transmission.
In the electrode 20, the area of the metal part on the back surface affects the electrostatic force that drives the vibrating
Moreover, in this embodiment, in the electrode 20 which is a porous body, the thickness of the branch which forms a porous body is thinner on the front surface side, and the size of the hole is larger than that on the back surface side.
Thus, in this embodiment, the thickness of the branch on the front surface side is thin, and compared with the case where the thickness of the hole on the back side is reduced by making the thickness of the branch of the porous body the same overall, the porous body is formed. Since the amount of metal to be reduced is reduced, the mass of the electrostatic speaker 1 can be reduced.
Further, in the present embodiment, when forming a small hole in the electrode 20, it is not necessary to reduce the thickness of the electrode 20 unlike punching metal, so that the rigidity of the electrode can be increased, and the fixed electrode and the vibrating body The distance between can be kept constant.
[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can implement with another various form. For example, the present invention may be implemented by modifying the above-described embodiment as follows.
上述した実施形態の電極20においては、裏面側と表面側とで金属多孔体の孔の大きさが異なっているが、表面側と裏面側とで孔の大きさを同じにしてもよい。 In the electrode 20 of the above-described embodiment, the size of the hole of the metal porous body is different on the back surface side and the front surface side, but the size of the hole may be the same on the front surface side and the back surface side.
電極20を形成する際には、金属多孔体をX方向やY方向、Z方向などにプレス加工することにより電極20表面の孔の大きさやZ方向の厚み、形状などを調整してもよい。電極20は三次元の立体的な網目構造の金属多孔体で空間が多いため、単純な板材の金属と比較してプレス加工を容易に行うことができる。なお、電極20の形状を加工する場合、上記実施形態の形状に限定されずデザインの観点から種々の形状にプレス加工してもよい。 When forming the electrode 20, the size of the hole on the surface of the electrode 20, the thickness in the Z direction, the shape, and the like may be adjusted by pressing the metal porous body in the X direction, the Y direction, or the Z direction. Since the electrode 20 is a three-dimensional three-dimensional metallic porous metal body and has a large space, it can be easily pressed as compared with a simple plate metal. In addition, when processing the shape of the electrode 20, it is not limited to the shape of the said embodiment, You may press-work into various shapes from a design viewpoint.
静電型スピーカ1においては、振動体10の周縁部はスペーサ30に挟まれて固定されており、振動体10の振幅は、スペーサ30から遠い中央部分ほど大きく、スペーサ30に近づくにつれて小さくなる。そして振動体10の振幅が中央部分と周縁部分とで異なると、静電型スピーカ1から出力される音の放射特性(指向特性)に影響を与えることとなる。
In the electrostatic speaker 1, the periphery of the vibrating
出力される音の放射特性を制御するには、電極20から振動体10までの距離を中央部分と周縁部分とで異ならせ、振動体10に作用する静電力の大きさを中央部分と周縁部分とで異ならせて振動体10の振幅を制御することで、放射特性を制御する方法がある。
この方法をとる場合、プレス加工により電極20の裏面側を曲面に加工し、電極20の中央部分から周縁に向かうにつれて電極20の厚みが変化するようにしてもよい。この構成の電極20を使用した場合、電極20から振動体10までの距離が中央部分と周縁部分とで異なることとなる。すると、電極20の厚みが均一である場合と比較して、振動体10の周縁部に作用する静電力の大きさおよび振動体10の振幅が異なることとなり、静電型スピーカ1から出力される音の放射特性が電極20の厚みが均一である場合と異なることとなる。
なお、この構成の電極20の形状としては、裏面側を凸レンズ状の曲面に加工し、中央部分が厚く周縁部分に向かうにつれて厚みが薄くなる形状がある。
In order to control the radiation characteristics of the output sound, the distance from the electrode 20 to the vibrating
When this method is adopted, the back surface side of the electrode 20 may be processed into a curved surface by press working so that the thickness of the electrode 20 changes from the central portion toward the periphery. When the electrode 20 having this configuration is used, the distance from the electrode 20 to the vibrating
In addition, as a shape of the electrode 20 of this configuration, there is a shape in which the back side is processed into a convex lens-like curved surface, and the central portion is thick and the thickness is reduced toward the peripheral portion.
1・・・静電型スピーカ、10・・・振動体、20,20U,20L・・・電極、30,30U,30L・・・スペーサ、50・・・変圧器、60・・・入力部、70・・・バイアス電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrostatic type speaker, 10 ... Vibrating body, 20, 20U, 20L ... Electrode, 30, 30U, 30L ... Spacer, 50 ... Transformer, 60 ... Input part, 70 ... Bias power supply
Claims (2)
導電性と通気性とを有する三次元の網目構造の多孔体で形成され、前記第1電極に対向して離間配置された第2電極と、
導電性を有し、前記第1電極と前記第2電極との間において前記第1電極および前記第2電極と離間して配置された振動体と
を有する静電型スピーカ。 A first electrode formed of a porous body having a three-dimensional network structure having conductivity and air permeability;
A second electrode formed of a porous body having a three-dimensional network structure having electrical conductivity and air permeability, and spaced apart from the first electrode;
An electrostatic speaker having conductivity and a vibrating body disposed between the first electrode and the second electrode and spaced apart from the first electrode and the second electrode.
を特徴とする請求項1に記載の静電型スピーカ。 In the first electrode and the second electrode, the size of the hole on the surface facing the vibrating body is smaller than the size of the hole on the surface opposite to the surface facing the vibrating body. The electrostatic speaker according to claim 1.
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