JPH05219591A - 電気力学的変換器に用いられる、可動コイルを備えた振動板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気力学的変換器に用いられる、可動コイル
を備えた振動板において、振動板の振動特性が、高い周
波数で電気力学的変換器のほぼ不変の感度を生ぜしめ、
かつ電気力学的変換器の周波数特性曲線における波状の
変動をも減少させるようにする。 【構成】 ドーム部２に、外側に向かって開いた円錐台
形のカラー６が装着されており、前記カラーの円形の縁
部７が前記ドーム部２と機械的に固く結合されていて、
可動コイル５の直径Ｄ_sよりも小さな直径Ｄ_kを有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気力学的変換器に用
いられる、可動コイルを備えた振動板であって、該振動
板が中央にドーム部を有しており、該ドーム部に続い
て、例えばエンボス加工により成形されたビード状の区
域が振動板周縁部に向かって設けられている形式のもの
に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような形式の振動板は音響発生器お
よび音響受信器に効果的に使用されている。理想的なケ
ースでは、前記の形式の振動板はピストン運動の振動特
性を有し、これによりゼロ次の球面放射器の振動特性と
非常に似た振動特性が得られる。従ってこのような形式
の振動板を製造する際には特に次の点に留意しなければ
ならない。すなわち、このような理想のケースにできる
だけ近づけるためには振動板の材料や形状を特に選択し
なければならないのである。

【０００３】経験によれば、可動コイルの質量を伴う振
動板の振動特性は、２０ｋＨｚまでの比較的高い周波数
およびそれを越えた周波数範囲では、次のような状態に
ある。すなわち、周波数が大きくなるにつれて、電気力
学的変換器の感度が徐々に低下し、このような周波数範
囲では、周波数特性曲線中に周期的な変動が認められ
る。約５ｋＨｚから上方８ｋＨｚまでの上昇する周波数
では、音響的に有効な振動板面積が徐々に小さくなって
しまうように観察者には感じられる。このような現象は
オーストリア国特許第３８２２８１号明細書にすでに記
載されている。

【０００４】比較的高い周波数での振動板の振動特性の
悪化は、周知のように、振動板内の曲げ振動に起因する
定在波によって生ぜしめられる効果の増加に起因してい
る。コーン振動板におけるこのような固有振動に、いか
にして対処すればよいかはドイツ連邦共和国特許公告公
報第１０９２０６１号に詳述されている。

【０００５】従来、前記形式の振動板を備えた電気力学
的変換器においてこのような不都合は、高い周波数で生
じる感度ロスをヘルムホルツ共鳴器を用いて極力補償す
ることによって回避されてきた。このためには電気力学
的変換器の所期の周波数特性曲線が実際に得られるよう
に、前記共鳴器の固有共振周波数と品質とが選択されな
ければならない。しかしながらこのようにしても常に成
果が上がるとは限らない。それというのは前記共鳴器の
帯域幅と品質とを、最適な補償に必要な程度に設定する
ことは、いかなるケースにおいてもできるわけではない
からである。妥協を甘受するか、あるいは２チャネルシ
ステムを使用するようにしなければならない。

【０００６】比較的高い周波数および高周波数における
振動板の振動特性を改善するための別の提案は、イギリ
ス国特許第５９６８６９号明細書に開示されている。こ
の提案によれば、補強材料を用いて振動板をサンドウィ
ッチ状に積層したり、あるいは補強作用のあるエンボス
加工部を適当なパターンで振動板に設けることが推奨さ
れている。このような改善手段は振動板の形状に厳しく
拘束されており、あらゆる振動板に任意に適用出来るわ
けではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、冒頭で述べた形式の振動板を改良して、振動板
の振動特性が、高い周波数において電気力学的変換器の
ほぼ不変の感度を生ぜしめ、電気力学的変換器の周波数
特性曲線における波状の変動をも減少させるような振動
板を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、ドーム部に、外側に向かって開い
た円錐台形のカラーが装着されており、該カラーが、有
利には振動板と同じ材料から成っており、前記カラーの
円形の縁部が前記ドーム部と機械的に固く結合されてい
て、可動コイルの直径よりも小さな直径を有しているよ
うにした。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、円錐形のカラーの固い
機械的な結合は、カラー周縁部の内側のドーム部面にお
ける定在波を減衰させ、さらにカラー面自体により、振
動板の振動に音響的に有効な表面積を拡大させる作用を
有している。円錐形のカラーの直径が可動コイルの直径
と同じであると、電気力学的変換器の周波数特性曲線に
は何の変化も生じないことが実験で示されている。した
がって、カラーの直径を可動コイルの直径よりも小さく
設定し、それにより効果的な結果が得られることは本発
明の非常に重要な特徴である。このカラーの直径は、伝
搬範囲の達成すべき周波数上限値に非常に大きな影響を
及ぼす。直径を小さくすると、より高い限界周波数を得
ることが出来る。実際の使用ケースでは、最適な直径
は、電気力学的変換器の周波数特性曲線に課せられた条
件により決定される。カラーの高さは付加的に放射面の
大きさを規定するが、この高さは出来るだけ低く保持さ
れることが望ましい。こうすることにより、このカラー
に生じるかもしれない曲げ振動を阻止し、質量が大きく
なりすぎるのを回避することが出来る。したがって、付
随して現われる原則的な感度低下は許容しうる範囲に留
まるし、通常は、例えば１ｄＢの損失を越えることはな
い。

【００１０】本発明による手段によって達成される効果
は、円錐形のカラーの構造と、このカラーと、振動板ド
ーム部との機械的な固い結合とによってのみ得られるも
のである。円錐形のカラーが、振動板を取り囲む媒体に
対して、振動板を音響的により良好に適合させることが
出来るであろうという考えは妥当ではない。それという
のは、考慮すべき周波数範囲については、既存のドーム
部直径において空気造波抵抗に対してすでに適合が行な
われているからである。カラーの開角は伝搬すべき最高
周波数にわずかな影響を及ぼすだけで、重要なのは、こ
の開角によって達せられた振動板表面の増大だけであ
る。本発明の手段によって得られる大きな利点は次の通
りである。すなわちこれまで必ず必要であったヘルムホ
ルツ共鳴器が不要となり、ひいては電気力学的変換器を
保護するケーシングの構造的な構成の点で大きな独立性
が生じるわけである。

【００１１】本発明の有利な構成では、円錐台形のカラ
ーが、振動板の材料とは異なる材料、例えば金属箔や
紙、あるいはこれに類するものから成っている。

【００１２】本発明の効果を改善するために、そして定
在波と、振動板質量に付加的に生じるカラーの質量とに
対してより有効に対処するために、円錐台形のカラーを
金属箔あるいは紙を使用によって形成すると有利であ
る。

【００１３】本発明の別の有利な構成では、円錐台形の
カラーの、円形に載着した縁部が、接着または超音波溶
接、またはこれに類する形式でドーム部と機械的に固く
結合されている。ドーム部に載着されたカラーの固い結
合は、高周波数の振動時にカラーの固有振動を生ぜしめ
ることなくカラーをドーム部の運動に追従して同じ運動
を実施するためにも絶対に必要である。さらに、ドーム
部の円形の固定区域は曲げ振動に対する不連続線を強い
て形成することが望ましい。この不連続線はカラーとド
ーム部との円形の結合部の内側の領域内の曲げ振動を排
除する。このためには、カラーとドーム部との固い機械
的な結合が必要である。この結合は、とりわけ接着また
は超音波溶接によって行なわれる。しかし、例えば熱可
塑性の材料を用いた溶着あるいはホットシールのような
他の形式での結合も考えられる。

【００１４】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく
説明する。

【００１５】図１には電気力学的変換器に用いられる、
有利には円筒形の可動コイル５を備えた、従来公知の振
動板１が示されている。この振動板は中央にドーム部２
を有しており、このドーム部２に続いて、ビード状で、
有利には環状の区域３が振動板周縁部４に向かって設け
られている。本発明によればドーム部２には外側に向か
って開いた円錐台形のカラー６が、固く機械的な結合に
より、円形の縁部７に沿って装着されている。カラー６
の直径Ｄ_kは可動コイル５の直径Ｄ_sよりも小さく形成さ
れている。カラーの高さＨは付加的な放射面の大きさを
規定している。

【００１６】カラー６を有する振動板１の本発明の構成
は、高い周波数において、電気力学的変換器のための周
波数特性曲線を著しく改善する。図２には従来公知の周
波数特性曲線が示されている。この周波数特性曲線は、
高い周波数の範囲では感度が徐々に低下するという特徴
を有している。この場合周期的な波状の曲線が、振動板
に形成された定在波の影響を明確に示している。本発明
による手段によって、高い周波数において、電気力学的
変換器の周波数特性曲線の目覚ましい改善がもたらされ
る。このような改善は感度が不変であるということから
だけではなく、定在波により招かれる作用が低減するこ
とからも認めることが出来る。

【００１７】このような目覚ましい改善は図４に示され
ており、この図４で、曲線ａは従来の振動板を備えた電
気力学的変換器の周波数特性曲線を再度示しており、曲
線ｂおよび曲線ｃは、本発明による振動板を備えた電気
力学的変換器の周波数特性曲線を示している。カラー６
がドーム部２上に載着している縁の直径Ｄ_kは伝搬範囲
の達成すべき周波数上限値のために重要である。このこ
とが曲線ｂおよび曲線ｃによって明瞭に示されている。
はっきりと際立たせられている。すでに述べたように、
カラーの縁の直径をより小さくした方が、周波数のより
高い方の範囲を拡大することができる。このことは曲線
ｃから認めることが出来る。さらに曲線ｂおよび曲線ｃ
を見れば判るように、高い周波数の範囲で特性曲線を上
昇させるためにもはやヘルムホルツ共鳴器を用いる必要
はない。

【００１８】最後に、図３には、可動コイルの半径とカ
ラーの半径とが同一の大きさに形成された構成を示し
た。すでに述べたように、このような構成では著しい効
果は得られない。それというのは、振動板の放射面が拡
大されるにもかかわらず、このような放射面の拡大効果
に比して、定在波によって引き起こされる消去作用が勝
っているからである。定在波のための励振の中心として
みなさなければならないのは、振動板の、可動コイルが
振動板と固く接着された領域である。カラーを振動板に
このように配置すると、図２に示したような、電気力学
的変換器のための周波数特性曲線が生じてしまう。本発
明によれば、図示の実施例に限らず、たとえば楕円形ま
たは方形の縁部を有する振動板のような、円形以外の別
の形状の振動板も考えられる。同じく可動コイルに関し
ても、必ずしも円形の横断面を有する円筒形のものであ
る必要はなく、楕円形または方形の横断面を有するコイ
ルも考えられる。今述べたような構成の実施例は容易に
推考できるため特に図示しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による振動板、つまり可動コイルよりも
小さな直径を有するカラーを備えた振動板の縦断面図で
ある。

【図２】従来公知の振動板を備えた電気力学的変換器の
周波数特性を示す曲線図である。

【図３】可動コイルの直径と等しい直径を有するカラー
を備えた振動板の縦断面図である。

【図４】本発明による振動板を備えた電気力学的変換器
の周波数特性を示す曲線図である。

【符号の説明】

１ 振動板、 ２ ドーム部、 ３ 区域、 ４ 振動
板周縁部、 ５ 可動コイル、 ６ カラー、 ７ 縁
部、 Ｄ_k 直径、 Ｄ_s 直径、 Ｈ 高さ、ａ 曲
線、 ｂ 曲線、 ｃ 曲線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気力学的変換器に用いられる、可動コ
   イルを備えた振動板であって、該振動板が中央にドーム
   部を有しており、該ドーム部に続いて、ビード状の区域
   が振動板周縁部に向かって設けられている形式のものに
   おいて、前記ドーム部（２）に、外側に向かって開いた
   円錐台形のカラー（６）が装着されており、前記カラー
   の円形の縁部（７）が前記ドーム部（２）と機械的に固
   く結合されていて、前記可動コイル（５）の直径
   （Ｄ_s）よりも小さな直径（Ｄ_k）を有していることを特
   徴とする、電気力学的変換器に用いられる、可動コイル
   を備えた振動板。
2. 【請求項２】 円錐台形の前記カラー（６）が、前記振
   動板の材料とは異なる材料から成っている、請求項１記
   載の振動板。
3. 【請求項３】 円錐台形の前記カラー（６）が、円形に
   載着された前記縁部（７）に、接着または超音波溶接、
   またはこれに類するものによって前記ドーム部（２）と
   機械的に固く結合されている、請求項１または２記載の
   振動板。