JP5842692B2

JP5842692B2 - 電気音響変換装置

Info

Publication number: JP5842692B2
Application number: JP2012062641A
Authority: JP
Inventors: 波多野　亮; 亮波多野
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: JP2013197867A

Description

この発明は、ドーム型スピーカ装置等、ドーム型の振動板を有する電気音響装置に関する。

ドーム型スピーカ装置の振動板は、外力が加えられると、破損し、または変形して元の形状に戻らなくなる可能性がある。このように振動板の破損または変形が生じると、スピーカ装置の音響特性に影響を及ぼす。そこで、振動板に外力が加えられるのを防止するため、振動板の外側（表面側）に金網などの保護構造体を設置することが一般に行われる。しかし、振動板の外側に保護構造体を設置すると、振動板から放射される放射音が保護構造体によって遮られるので、スピーカ装置から放音される音の音響特性に少なからず影響を及ぼす。また、保護構造体に制約されて自由な外観デザインをスピーカ装置に施すことができない。そこで、保護構造体を振動板の内側に設置することで振動板に外力が印加されても振動板の破損等を防止する技術が特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示されているスピーカ装置は、ドーム形状の保護構造体を磁気回路のトッププレートに設けられた支持用の穴に嵌合固定した構造を有している。この特許文献１に開示された構造によれば、振動板に与えられる外力を振動板の内側に設置された保護構造体が支えることにより振動板の破損等を防止することができる。

特開２０１０−３４９８８号公報

しかし、特許文献１の構造では、磁気回路の中央に保護構造体を支持する嵌合穴を設けることが必要である。従って、この特許文献１の構造は、磁気回路の中央に空気抜きのための中心穴を必要とするスピーカ装置には適用することができない。

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、磁気回路の中央に空気抜きのための中心穴を有するドーム型スピーカ装置等に適用することができ、振動板を外力から保護することができる技術的手段を提供することを目的としている。

この発明は、ドーム形状の振動板と、中心穴を有し、前記振動板に作用する磁界を発生する磁気回路と、前記磁気回路と前記振動板の内表面との間の空間に収容され、前記振動板の内表面と空隙を挟んで対向するドーム形状の包絡面を有するメッシュ形状の保護構造体であって、外周端部が前記磁気回路の天面における前記中心穴の外側の領域に固定された保護構造体とを具備することを特徴とする電気音響変換装置を提供する。

この発明において、保護構造体は、その外周端部が磁気回路の天面における中心穴の外側の領域に固定される。従って、この発明は、磁気回路に空気抜きの中心穴を有する電気音響変換装置に適用することが可能である。そして、この発明によれば、振動板に外力が印加されたとき、振動板の内側に設置されている保護構造体が外力を支え振動板の変形量を少なくし、外力が印加されなくなったときに、振動板は元のドーム形状に戻る。これにより、外力が振動板に印加されたとしても振動板が破損されることおよび元の形状に戻らない変形がなされることを防止することができる。また、保護構造体は振動板の内側に設置されるため、自由に外観デザインを施すことができ、振動板からの直接放射音に影響を与えない。

この発明の一実施形態であるスピーカ装置１の構成を示す側面図である。同実施形態におけるスピーカ装置１の保護構造体４０を斜め上からみた斜視図である。同実施形態におけるスピーカ装置１について、保護構造体４０がない場合と保護構造体４０を設置した場合の音圧周波数特性および電気インピーダンス曲線を周波数軸を揃えて併記した図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態であるスピーカ装置１の構成を示す図である。なお、図１では、スピーカ装置１全体の構成の理解を容易にするために、保護構造体４０については側面図を示し、保護構造体４０以外の部分については断面図を示している。図１に示すように、スピーカ装置１は、振動体２０と、この振動体２０を駆動する磁力を発生する磁気回路１０と、振動体２０を保護する保護構造体４０と、振動体２０、磁気回路１０および保護構造体４０を支持するフレーム３０とを有する。

磁気回路１０は、ヨーク１１、磁石１２、トッププレート１３およびアウタープレート１４を有する。ヨーク１１は、底面部１１ａ、側面部１１ｂ、上面部１１ｃからなる一体成型された金属体である。磁石１２は、円筒形をなしており、ヨーク１１の底面に固定されている。トッププレート１３は、金属製の平板であり、磁石１２の天面に固定されている。また、アウタープレート１４も金属製の平板であり、ヨーク１１の上面部１１ｃ上に固定されている。そして、ヨーク１１、磁石１２およびトッププレート１３を同心同径の中心穴Ｈが貫通している。この中心穴Ｈは、スピーカ装置１の内部（振動板２１と磁気回路１０に囲まれた部分）の空気を外部へ抜くために設けられている。そして、トッププレート１３とアウタープレート１４との間には磁気ギャップが形成されている。

振動体２０は、振動板２１、エッジ２２、ボイスコイルボビン２３、ボイスコイル２４を有する。振動板２１は、綿、絹、化繊などの布類にフェノール樹脂を塗布して形成したソフトドーム型の振動板である。この振動体２０の外周端部はエッジ２２を介してフレーム３０に支持される。振動板２１とエッジ２２は一体として形成されても良い。振動板２１のドーム外周端部にはボイスコイルボビン２３が接合されている。ボイスコイルボビン２３にはボイスコイル２４が巻かれ、トッププレート１３とアウタープレート１４の間に設けられた磁気ギャップに挿入されている。ボイスコイル２４にはスピーカ装置１の外部から音声信号が通電される。これによりボイスコイル２４と磁気ギャップの間に振動板２１を振動させる駆動力が発生する。

図２は、本実施形態における保護構造体４０を斜め上からみた斜視図である。図２に示すように、保護構造体４０は、ドーム中心部４２からドーム外周端部４１へ向かう複数の径方向部４３とドーム中心部４２を共通の中心とする同心円をなす複数の円周方向部４４とからなるメッシュ形状を有しており、一体成型されている。保護構造体４０のドーム形状の曲率は、振動板２１のドーム形状の曲率とほぼ同様（あるいは保護構造体４０のドーム形状の曲率が振動板２１のドーム形状の曲率より僅かに大きい）である。なお、保護構造体４０の形成材料は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ＰＳ（ポリスチレン）などの剛性と耐熱に優れる合成樹脂やアルミ等の金属（非磁性体）が好適である。

そして、保護構造体４０は、振動板２１の内表面よりもひとまわり小さなドーム形状の包絡面を有しており、図１に示すように、振動板２１の内表面と磁気回路１０のトッププレート１３との間の空間内に収容されている。そして、保護構造体４０は、振動板２１の内表面と空隙を挟んで対向している。また、保護構造体４０は、そのドーム中心部４２を振動板２１の中心に位置させた状態で、ドーム外周端部４１がトッププレート１３の天面の中心穴Ｈの外側の領域に接着材等により固定されている。

保護構造体４０と振動板２１の間隔は、振動板２１の振動に影響を及ぼさないように振動板２１の振動の最大振幅よりも大きいことが好ましい。また、保護構造体４０と振動板２１の間隔は、外力により振動板２１のドーム形状が変形した場合でも、外力が開放されたとき元のドーム形状に戻る（自己復元）ことができるように極力小さいことが好ましい。これらを考慮して本実施形態では、保護構造体４０と振動板２１の間隔を３ｍｍとした。

保護構造体４０のメッシュ形状の開口部４５の開口寸法を決定するに当たって、振動板２１に対して外力を及ぼす可能性のある物体の大きさを考慮する必要がある。より具体的には、ユーザが指で振動板２１を押すことにより振動板２１に外力が印加されることを想定し、指先の寸法よりメッシュ形状の開口寸法を小さくする必要がある。それとともに、保護構造体４０が振動板２１のドーム形状内の空気の流れを抑制し保護構造体４０を設置したことがスピーカ装置１の音響特性に影響を及ぼすということがないようにメッシュ形状の開口部４５の開口寸法を決定する必要がある。本実施形態では、以上の点を考慮して、開口率は約６０％とし、体積占有率は約６．５％とした。ここで、開口率は、保護構造体４０の包絡面の面積に対するメッシュ形状の開口部４５の開口面積が占める割合であり、体積占有率は、振動板２１の内表面とトッププレート１３との間の空間の体積に対する保護構造体４０の体積が占める割合である。このように、保護構造体４０をメッシュ形状としその構造を詳細に設計することで、振動板２１のドーム形状内の空気の流れを抑制することなく、外力に対する剛性を確保することができる。

次に、以上説明したスピーカ装置１において保護構造体４０がない場合の音圧周波数特性ＦＲＱ１および電気インピーダンスＩＭＰ１と保護構造体４０を設置した場合の音圧周波数特性ＦＲＱ２および電気インピーダンスＩＭＰ２の測定結果を示す。図３は、音圧周波数特性ＦＲＱ１、ＦＲＱ２および電気インピーダンスＩＭＰ１、ＩＭＰ２を周波数軸を共通にして併記した図である。横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は、音圧周波数特性はｄＢ、電気インピーダンスはΩである。図３から明らかなように、保護構造体４０がない場合と保護構造体４０を設置した場合とで、音圧周波数特性および電気インピーダンスはそれぞれほぼ一致している。このため、本実施形態の保護構造体４０を振動板２１の内側に設置してもスピーカ装置１の音響特性に影響はない。

以上説明した本実施形態によれば、外力がドーム形状の振動板２１に与えられると、保護構造体４０が外力を支え、振動板２１は保護構造体４０より内側に変形せず外力が印加されなくなったときに元のドーム形状に戻る。このため、外力による振動板２１が破損されることおよび元の形状に戻らない変形がなされることを防止することができる。

また、本実施形態では、保護構造体４０の外周端部４１が固定された磁気回路１０のトッププレート１３が保護構造体４０全体を支持する。従って、磁気回路１０が中心に空気を抜くための穴を有していても、この磁気回路１０により保護構造体４０を支持することができる。そして、保護構造体４０は、磁気回路１０と振動板２１の間の空気を十分移動させることができる開口率および体積占有率を有しているため、スピーカ装置１の音響特性に影響を及ぼすことはない。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記実施形態では、ソフトドーム型スピーカ装置に保護構造体４０を適用した。しかし、振動板２１がアルミニウム、チタン、ベリリウムなどの金属材料などからなるハードドーム型スピーカ装置に上記実施形態の保護構造体４０を適用しても良い。このとき、振動板２１の振幅および材料を考慮して、振動板２１と保護構造体４０の間隔を決定することが好ましい。

（２）上記実施形態では、スピーカ装置に保護構造体４０を適用する態様について説明したが、振動板の振動を電気信号に変換するマイクに対し、同様な保護構造体４０を振動板を保護するために適用しても良い。

１…スピーカ装置、１０…磁気回路、１１…ヨーク、１２…磁石、１３…トッププレート、１４…アウタープレート、２０…振動体、２１…振動板、２２…エッジ、２３…ボイスコイルボビン、２４…ボイスコイル、３０…フレーム、４０…保護構造体、４１…ドーム外周端部、４２…ドーム中心部、４３…径方向部、４４…円周方向部、４５…開口部、Ｈ…中心穴。

Claims

ドーム形状の振動板と、
中心穴を有し、前記振動板に作用する磁界を発生する磁気回路と、
前記磁気回路と前記振動板の内表面との間の空間に収容され、前記振動板の内表面と空隙を挟んで対向するドーム形状の包絡面を有するメッシュ形状の保護構造体であって、その外周端部が前記磁気回路の天面における前記中心穴の外側の領域に固定された保護構造体と
を具備することを特徴とする電気音響変換装置。
前記保護構造体のメッシュ形状の開口部は指先が通過しない開口寸法であることを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換装置。
前記保護構造体は、合成樹脂からなることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１の請求項に記載の電気音響変換装置。
前記振動板は、ソフトドーム型振動板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載の電気音響変換装置。