JPH02504691A - スピーカダイナミックヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 スピーカダイナミックヘッド 〔発明の分野〕 本発明はダイナミック型電気音響変換器に関し、ハニカム構造を有する平面型多 層振動板を備えるスピーカのダイナミックヘッドの設計に有用である。

〔背　景　技　術〕

良く知られるようにスピーカで広い周波数範囲を再現するためには、その放射部 品（振動板）は十分高い曲げ剛性を有せねばならない。もっとも適当な方法の一 つは、重量を目立フて増加させること無しに振動板の高い曲げ剛性を得られるよ うにハニカム間隔材の多層構造を使うことであり、これによりスピーカの広い動 作周波数域で十分満足した応答性が保証される。

スピーカのダイナミックヘッドの設計において、２つの平面覆いの間に固着され たハニカム間隔材を合わせた円形振動板が使われる。この間隔材は平行な方向に 延びた複数の曲げられたリボンで形成された６角形の穴より構成され、その側面 は振動板覆いに垂直になっている。リボンはそれぞれの側面で、隣接するリボン の側面との接触部分に固定される平行部分を有するように曲げられる。

振動板の平らな外形により、励振部品の縁をゼロシフト線（節線）の近傍に配置 することが可能になり、それゆえ再現される周波数域の高い周波数部分が広がる 。

もしハニカム間隔材の穴の形が正六角形に近いものなら、そのような間隔材は弾 性異方性を示す。いいかえると固着部分に平行な平面における曲げ剛性は直交面 におけるよりも大きくなる。これはそれぞれの穴で固着されたリボン部分で形成 される２つの面の存在に起因する。結果として逆相振動の部分を分離する円形振 動板の軸対称振動の第１モードの節線は、楕円形に近似した細長い形を有する。

さらに正六角形の穴にする製造上の離しさも考慮して、その楕円は歪んだ形にな る。これはその縁が周辺に沿う振動板の後側に固定された励振部品による振動板 の効果的励振をさまたげ、波形振幅の歪みの増大及びダイナミックヘッドの動作 範囲の減少になり、これらは特に高い周波数域で顕著になる。他の点では楕円に 沿う縁を有する励振部品の製造は非常に難しい技術的問題がある。

従来技術で知られるスピーカダイナミックヘッド構造（ＪＰ。

Ａ、　５７−１４６３９）は、ケースと２つの覆いの間に固定されたハニカム間 隔材を合わせた平面型振動板で構成される。ハニカム間隔材は前述のように複数 の曲がったリボンで作られる。振動板は弾力性のあるサスペンション手段でケー スに固定される。励振部品の一方の端は磁気システムのすき間に配置されたボイ スコイルのボビンにつながれ、もう一方の端は周辺に沿った縁を有し振動板の後 側に固定されている。この構造ではハニカム間隔材はその穴が正六角形とは異な る形を有するように配列される。たとえばリボンの固着部分に対して垂直な方向 における寸法をそれと直角な方向におけるより小さくすることである。その場合 固着部分に平行な平面とそれに垂直な平面におけるハニカム間隔材の曲げ剛性は 実質的に等しく、それゆえ節線は周辺部に近づき、これにより縁が周辺に沿った 励振部品による振動板のより効果的励振ができ、再現できる周波数域の高い周波 数部分を広げることになる。

しかし残念なことにそのような正六角形と異なる穴形ではハニカム間隔材の重量 が増加し、スピーカの応答性が悪くなる。更にハニカム間隔材のずれ応力場は一 様でなく、振動板の共振動作中にせん断歪を覆いに伝えることになる。これは間 隔材から振動板を引きはがすことになリスビー力のヘッド動作が故障する原因に なる。

更に既知のスピーカダイナミックヘッド構造（ＧＢ、　Ａ、　２０７４８１２） は２つの覆いの間に固着されたハニカム間隔材で、六角形の穴でできているもの を結合した円形平面型振動板で作られる。

これらの穴は上記の覆いに垂直な側面を有する曲った複数のリボンで形成されて いる。ハニカム間隔材を構成するこれらのリボンは、振動板の半径に沿って扇を 広げたように配列されたこと以外は上記の部品と同様の方法で固着され、その固 着部分が放射面になる。この配列では固着部分で形成され隣接面にあたるハニカ ム間隔材の穴の間隔は、振動板の周辺から中心に向う方向で減少する。このハニ カム間隔材は前述（ＪＰ、　Ａ、　５７−１４６３９）に比べてより良い弾性の 対称性を示し、これはその曲げ剛性がすべての放射方向で同じためである。

それゆえそのような間隔材を合わせた振動板の節線は周辺部の形に近似した形を しており、これにより周辺部に沿った縁を有し振動板の後に取り付けられた励振 部品の手段によるこの振動板のより効果的励振を保証する。このようなハニカム 間隔材を有するスピーカヘッドの再現可能周波数域の高周波数部分は広がる。し かしこれまで述べたような形状の穴を有するハニカム間隔材の重量は、リボンの 間の空間が減少し、特に振動板の中心部において減少するため増加し、これによ リスピー力の応答性が低下する。更にそのようなハニカム間隔材の製造は重大な 技術上の問題を伴うためそのような振動板を有するスピーカは限られた応用分野 で利用される。

更に既知のスピーカダイナミックヘッド（ＩＩｓ、　Ａ、　４４７２６０４）は ケースとそのケースに固定された弾性サスペンションに周辺が取り付けられた円 形平面型振動板を有し、この振動板は２つの覆の間に配列され、側面がその覆い に垂直な曲がったリボンで形成された六角形の穴で形成されたハニカム間隔材が 結合されている。各リボンはその側面が隣接するリボンの側面の接触部分に固着 される平行部分を有するように曲げられる。スピーカダイナミックヘッドは更に ケースに取り付けられた磁気システムの動作間隔に位置するボイスコイルと、２ つのパーツより成る励振部品を有する。励振部品の１つのパーツは、一つの端が ボイスコイルのボビンに固定され、もう一方の端は軸対称振動の第１モードの節 線帯で振動板の後に固定されている。そして励振部品のもう１つのパーツは、円 錐部分の内側に取り付けられ、１方の端がボイスコイルのボビンに取り付けられ もう一方の端は振動板の後側に取り付られた中空の円筒の様な形をしている。

このような２つの励振部品は振動板の剛性を高めることができ、これにより周波 数域を再現するスピーカヘッドの高周波部分を広げられる。

しかしこのような複合励磁部品を用いることは動的システムの重量を実質的に増 加させることになり、スピーカヘッドの応答性を低下させることになる。

〔発明の開示〕

本発明の主たる目的は、ハニカム間隔材を結合した円形平面振動板を有するスピ ーカダイナミックヘッドを提供することで、そのヘッドは多少の重量増加も無し にその弾性特性の対称性を改良するように作られ、・これによりスピーカヘッド の再現できる周波数域の高周波部分を広げるようにする。

この主目的の観点から、ケースと、このケースに固定された弾性サスペンション に周辺が取り付けられた円形平面型振動板で、２つの覆いの間に取り付けられ、 側面がこの覆いに垂直で六角形の穴を有するハニカム構造を形成するために隣接 リボンの側面との接触部分に固着される平行部分を有する曲げられたリボンで形 成されるハニカム間隔材を結合したものと、ケースに取り付けられた磁気システ ムの動作間隔中に配置されたボイスコイルのボビンに固定された端と、もう一方 の端が周辺に沿った縁を有し振動板の後で取り付けられる端を有する励振部品と を有するスピーカダイナミックヘッドにおいて本発明では、薄い壁状のひだの形 で形成され、−緒に固着されるハニカム間隔材のリボンの接触部分に平行な振動 板の直径に対して対称に振動板の表面に配置され、直径に対して垂直な方向に振 動板の中心を通って延びるリブを更に備える振動板にする。

このような配列で、−緒に固着されるリボンの部分に垂直な平面におけるハニカ ム振動板の曲げ剛性は大きくなり、これらの部分に平行な平面での値に近ずく。

その結果振動板の弾性特性の対称性が高められ、そして振動板の軸対称共振の第 １モードの節線は周辺部に近くなり、これにより励振部品による振動板のより効 果的励振が可能になる。それゆえスピーカヘッドの再現できる周波数域の高周波 部分が広げられる。

リブは薄い壁状のひだの形で作られるため、振動板重量舎は極小量の増加であり 、スピーカヘッドの応答性はこのようなリブの存在に影響されない。

このようなリブは振動板の製造を簡単にするため、たとえばスタンピングにより 、覆いと一体に作ることが可能である。

本発明の他の実施例では上述の問題は、ケースと、このケースに固定された弾性 サスペンションに周辺が取り付けられた円形平面型振動板で、２つの覆いの間に 取り付けられ、側面がその覆いに垂直で六角形の穴を有するハニカム構造を形成 するために隣接するリボンの側面との接触部分に固定される平行部分を有する曲 げられたリボンで形成されるハニカム間隔材を結合したものと、ケースに固定さ れた磁気システムの動作間隔中に取り付けられたボイスコイルのボビンに固定さ れた端と、もう一方が周辺に沿った縁を有し振動板の後で取り付けられる励振部 品とを備えるスピーカダイナミックヘッドにおいて本発明では、薄い壁状のひだ の形で作られ、振動板の直径のうちで一方は一緒に固着されるリボンの接触部分 に平行でありもう一方はこの部分に垂直である直径に対して対称になるように振 動板の表面の中央部の外側に配置され、−緒に固着される接触部分に垂直な直径 と４５°の角度でこの直径の異なる側に延びる２つの直径で決められるセクター 内にあり、各リブのある同一セクター内における振動板の半径の１つに平行であ る複数のリブを更に有する振動板とすることでも解決される。

この場合振動板の弾性特性の対称性が改善され、節線は更に周辺部に近すき、こ れによりスピーカヘッドの再現できる周波数域の高周波部分は１本のリブを用い た実施例に比べて更に改善される。

いくつかのリブを使う構造ではその長さを振動板半径の０．５から０．７にする と良い。

リブの高さは振動板の厚さの１．５から２．５倍が望ましい。

更にリブの幅はその高さの０．１から０．２以内が望ましい。

〔図面の簡単な説明〕

本発明は付属の図面と一緒に以下の実施例の詳細な説明により一層良く理解され るであろう。図において、第１図は本発明のスピーカダイナミックヘッドで１つ のリブを有するものの断面図、 第２図は第１図のスピーカの振動板の上面図、第３図は第２図の■−■の線に沿 った断面の拡大図、第４図は本発明のスピーカ振動板でいくつかのリブを有する ものの上面図、 第５図は第４図の■−■の線に沿った断面の拡大図、第６図はいくつかの放射状 リブを有するスピーカ振動板の上面図、そして 第７図は放射状リブを有する振動板を備えるスピーカヘッドの振幅−周波数特性 とリブが無い類似のヘッドの特性を説明する図である。

〔発明を実現する最良の形式〕

スピーカダイナミックヘッド（第１図）はケース１と円形平面型振動板２を有し 、この振動板はその周辺部の回りが、外縁がケース１に固定されるリングの形を した弾性サスペンション３に取り付けられる。振動板２はたとえば２つの円形で 平らな覆い５の間にのり付けして取り付けたハニカム間隔材４を結合する。ハニ カム間隔材４は曲がったリボン７によって形成される六角形の穴６（第２図）で 構成され、そのリボンの側面は覆い５　（第３図）に垂直でこのハニカム間隔材 ４　（第２図）の穴６０面を形成する。リボン７は覆い５と同様にアルミニウム 箔又は薄いシート材から製造できる。それぞれのリボン７（第２図）の側面には 、２つの平行な面で互いに違いに配列され、向き合い同じ面になる２つの隣接す るリボン７の接触する平行部分に固着される部分７ａと、リボン７の固着される 部分７ａを結びこの部分に対し異なる方向に曲がった他の部分７ｂがある。各穴 ６には一緒に固着された隣接するリボンの部分７ａで形成される一組の対向する 面とこれらのリボンの曲がった部分７ｂで形成される２組の対向する面がある。

ケース１　（第１図）の外側の表面で振動板２の反対側に磁気システムが取り付 けられており、この磁気システムはフランジ９と１０の間に止められた環状マグ ネット８と円柱コア１１を有する。フランジ１０はケース１の外側表面に取り付 けられている。コア１１の一方の端はフランジ９に留められ環状マグネット８の 穴の中に入っている。マグネット８のフランジ９と１０の内側表面とコア１１の 外側表面の間には、ボイスコイル１３を支持する円柱状ボビン１２が位置する磁 気システムの動作間隔がある。このボビン１２の外側表面には心出しワッシャ１ ４が取り付けられ、このワッシャの外縁はケース１の内側の表面に取り付けられ ている。ダイナミックヘッドは更に円錐形の励振部品１５を有している。この部 品１５の一方（広がる方）の端の縁は周辺部に沿い、振動板の逆相共振の部分を 分離する節線に近接するように振動板の外側に取り付けられ、この部品１５のも う一方（狭くなる方）の端の縁はボイスコイル１３のボビン１２に留められてい る。

本発明の一つの実施例では、振動板２の表面にリブ１６　（第１図、第２図）が あり、このリブは一緒に固着されるリボン。

７０部分７ａに平行な振動板の直径１７に対して対称に配置され、直径１７に垂 直な直径１８に沿って振動板２の中心を通っている。このリブ１６は３角形の断 面（第３図）の薄い壁状のひだの形に作られ、断面が台形や長方形のリブも適当 に使用できる。リブ１６はこのような振動板の製造を簡単にするためたとえばス タンピング等により振動板の覆い５と一体に作られる。一方リブが振動板の中心 部を通るということはスピーカの再現できる周波数域の高周波部分を広げる量に 制限が生じる。

第４図から第６図で説明されるもう一つの実施例では、振動板表面に複数のリブ がある。たとえば第４図は４つのリブ１９が、−緒に固着されるリボン７（第２ 図）の部分７ａに平行な直径１７とこの直径１７に垂直な直径１Ｂ（第４図）に 対し対称に中心部の外側に配置された振動板２を示している。リブ１９はり１１ ６（第２図と第３図）と同様に断面が３角形の薄い壁状のひだの形に作られるが 、たとえば貼り付け（第５図）によって振動板２の覆い５に取り付けられた部材 として作られる。前述のように、リブ１９は断面が台形又は長方形で良い。

第２図の構造の場合より実行するのは難しくなるがリブ１９は覆い５と一体に作 ることも可能である。

リブ１９（第４図）は、直径１８とこれに対し４５°で直径１８の両側に延びる 直径２０と２１で決まるセクターに配置される。各リブ１９はリブと同じセクタ ーにある振動板２の半径の一つと平行で、これらの半径は第４図において破線で 示される。

第６図に示すように振動板２には、間隔材のリボンの固着部分に平行な直径１７ とこの直径に垂直な直径１８に対して対称に、中心部の外側に配置された６個の リブ２２がある。リブ２２を振動板２に取り付けして製造するのは第４図と第５ 図のリブで説明したのと同じである。これらのリブは上述のように位置した直径 １８．２０と２１で決まるセクターに近似しており、４つの両端のリブは放射方 向に延び、２つの中央のリブは直径１８に沿っている。

又は２つのリブを第６図の直径１８に沿った中央のリブ２２のように配置しても 良い。

本発明のスピーカダイナミックヘッドの動作は次の通りである。ボイスコイル１ ３（第１図）は音声周波数の交流電気信号を供給され、これによりマグネット８ の磁場にあるこのコイルが共振動作され、励振部品１５を媒介して振動板２に伝 えられる。低周波数では振動板２は全体が共振し、周波数が上がるにしたがって 、振動板は表面において節線で分けられる逆相共振部分を生じる曲げ変形を受け ることになる。

ハニカム間隔材の製造形体も考店して、リブ無しで作られた振動板２は前述のよ うに弾性の異方性があり、すなわちハニカム間隔材を形成するリボン７（第２図 ）の固着される部分７ａに平行な平面における曲げ剛性は、−緒に固着されるそ の部分に垂直な平面での曲げ剛性より大きい。このため節線の輪郭は歪んだ楕円 の形になり、周辺部と沿う励振部品１５の縁と一致せず、本質的に振動板２の励 振効果を損じることになる。

上記の条件に対比して、振動板２０表面に備わったリブ１６の使用は第２図でも 言及したように、リブ１６が振動板２の曲げ剛性をその近傍で上げるように働く ため、曲げ剛性の低い直径１７の方向における振動板２０弾性対称性を改善する 。その結果軸対称共振の第１モードの逆相共振の部分を分離する節線は周辺部に 近くなり、これにより部品１５の縁が節線とより一致するようになるため部品１ ５による振動板２の励振効率が上がる。よってスピーカヘッドの周波数域は更に 高周波に延びることになる。

低い曲げ剛性領域である直径１８．２０と２１によって囲まれるセクターに配置 される数個のリブ１９（第４図）又はリブ２２（第６図）により、間隔材を構成 するリボンの固着部分に垂直な平面における振動板２の曲げ剛性が更に増加し、 したがって振動板２０弾性対称性を増すことが可能になる。そして節線は周辺に 更に近すき、縁が周辺に沿う励振部品１５による振動板２のより一層の効果的励 振になり、よって再現できるスピーカヘッド周波数域の高周波部分への延長がで きる。

数個のリブを用いる場合、その数は前述のスピーカ応答性を保証できるという観 点から、振動板２の全体重量の許容できる増加をもとに決められる。リブは２つ の実施例でも述べたが、薄い壁状のひだの形に作られるためその存在は振動板２ の重量全体に極小量の増加をもたらすだけであり、その感度には実際上影響しな い。

実験の結果明らかになったことであるが、数個のリブの近傍における振動板２の 満足できる剛性、すなわち弾性対称性は、直径１７と１８に対して対称に、直径 １８とこの直径１８に対し４５°傾いた直径２０と２１で決まるセクター内に配 置され、リブ（第４図）のあるセクター内の振動板の直径の１つに平行か又は放 射方向（第５図）に延びたリブがある場合のみ得られる。

複数個のリブを用いる場合、その長さは軸対称共振の第１モードの節線が通る領 域をこれらのリブが覆うように選ばれ、これにより前述の振動板の剛性が振動板 ２の中心を占めることなく重量も増加することなく得られる。これは高周波数で は効果的共振を示すのは振動板の主として中央部であり、結果的に重量の増加は 高周波域でのスピーカの応答性を変えることになるためである。

発明者が実験的にわかったことでは、リブの長さは振動板の半径の０．５から０ ．７の範囲にするのが望ましく、短かいリブは振動板の剛性を十分には増加でき ず、長いリブは振動板の中央部における過度の重量増加となる。

リブの高さは望ましくは必要な振動板の剛性が得られるようにする。しかし一方 高さの上限は音の歪みを生じるような安定性低下が起きないようにすることが望 ましい。実験的には最適な高さは振動板の厚さの１．５から２．５倍の範囲に限 られた。同様の理由でベースでのリブの幅は高さの０．１から０．２の範囲が望 ましい最適値であった。

第７図は本発明に従って製作された放射状の堅いリブを有するスピーカヘッドの 振幅−周波数特性を示す図である。曲線２３は４つの放射状の堅いリブを有する スピーカヘッドの振幅−周波数応答を示し、曲線２４は２つのリブだけを用いた 場合を表わす。ここには更に参考曲線として、類似しているが硬いリブのないス ピーカヘッドの振幅−周波数応答も示されている（曲線２５）。曲線を比較して ２つの放射状の硬いリブを有する振動板を使用したスピーカヘッドは、リブの無 い振動板を有するヘッドに比べて、高周波部分に延びた周波数域を示しており、 ４つのリブを使用した場合はこの周波数域が更に高周波まで延びるようになって いる。

〔産業上の応用〕

本発明は高品質マルチバンド音響網の低中周波数スピーカヘッドに有用で、それ と同時にポータプルラジオ装置用広帯域スピーカヘッドとしても使用できる。

国際調査報告

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．ケース（１）と、 該ケース（１）に固定された弾性サスペンション（３）に周辺が取り付けられた 円形平面型振動板（２）で、２つの覆い（５）の間に取り付けられ、側面が該覆 い（５）に垂直で六角形の穴（６）を有するハニカム構造を形成するために隣接 するリボン（７）の側面との接触部分（７ａ）に固着される平行部分（７ａ）を 有する曲げられたリボン（７）で形成されるハニカム間隔材（４）を結合したも のと、ケース（１）に取り付けられた磁気システムの動作間隔中に配置されたボ イスコイル（１３）のポビン（１２）に固定された端と、もう一方が周辺に沿う 縁を有し振動板（２）の後で取り付けられる端を有する励振部品（１５）とを具 備するスピーカダイナミックヘッドにおいて、 薄い壁状のひだの形で形成され、一緒に固着されるハニカム間隔材（４）のリボ ン（７）の該接触部分（７ａ）に平行な該振動板の直径（１７）に対して対称に 振動板（２）の表面に配置され、該直径（１７）に対して垂直な方向に該振動板 の中心を通って延びるリブ（１６）を具備する振動板（２）であることを特徴と するスピーカダイナミックヘッド。
2. ２．ケース（１）と、 該ケース（１）に固定された弾性サスペンション（３）に周辺が取り付けられた 円形平面型振動板（２）で、２つの覆い（５）の間に取り付けられ、側面が該覆 い（５）に垂直で六角形の穴（６）を有するハニカム構造を形成するように隣接 するリボン（７）の側面との接触部分（７ａ）に固着される平行部分（７ａ）を 有する曲げられたリボン（７）で形成されるハニカム間隔材（４）を結合したも のと、ケース（１）に固定された磁気システムの動作間隔中に配置されたボイス コイル（１３）のボビン（１２）に固定された端と、もう一方が周辺に沿った縁 を有し振動板（２）の後で取り付けられる端を有する励振部品（１５）とを具備 するスピーカダイナミックヘッドにおいて、 薄い壁状のひだの形で形成され、振動板（２）の直径（１７，１８）に対して対 称に中央部の外側の表面に配置され、該直径の一方は一緒に取り付けられるリボ ン（７）の該接触部分（７ａ）に平行でもう一方はこの部分（７ａ）に垂直であ り、一緒に固着される該部分（７ａ）に垂直な直径（１８）と４５°の角度でそ の異なる側に延びる２つの直径（２０，２１）の１つで決まるセクター内に配置 され、各リブ（１９）はそれぞれのリブ（１９）のある同一のセクター内におけ る振動板（２）の半径（２０，２１）の１つに平行である複数のリブ（１９）を 具備する振動板（２）であることを特徴とするスピーカダイナミックヘッド。
3. ３．該リブ（１９）のそれぞれの長さは振動板（２）の半径の０．５から０．７ の範囲であることを特徴とする請求項の２に記載のスピーカダイナミックヘッド 。
4. ４．該リブのそれぞれの高さは振動板（２）の厚さの１．５倍から２．５倍の範 囲であることを特徴とする請求項の１，２及び３のいずれかに記載のスピーカダ イナミックヘッド。
5. ５．ベースにおける該リブのそれぞれの幅はリブの高さの０．１から０．２の範 囲であることを特徴とする請求項の１，２，３又は４のいずれかに記載のスピー カダイナミックヘッド。