JPH0630497A

JPH0630497A - 電気音響変換器

Info

Publication number: JPH0630497A
Application number: JP20732492A
Authority: JP
Inventors: Kazushi Suzuki; 和詞鈴木
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 1992-07-11
Filing date: 1992-07-11
Publication date: 1994-02-04

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化とともに、音圧特性を改善した電気音
響変換器を提供する。【構成】外装ケース（２）内に振動板（４）を設置
し、この振動板の前面側に共鳴室（６）、その背面側に
駆動電流によって励磁される電磁石（鉄心２４及びコイ
ル３０）とともに磁気回路を成すマグネット（１８）を
備えた駆動源（８）を設置し、この駆動源によって前記
振動板を振動させ、この振動板の振動音を前記共鳴室を
経て放音させる電気音響変換器であって、前記外装ケー
スにおける前記駆動源の占有体積を縮小するとともに前
記共鳴室の容積を拡大して成るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気信号を音響に変換
するブザー等の報音手段として用いられる電気音響変換
器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁コイルを駆動源とした電磁型
電気音響変換器は、例えば、図６に示すように、合成樹
脂で形成された円筒形を成す外装ケース２の内部に、そ
の中心軸と直交して振動板４が設置され、この振動板４
の前面部には共鳴室６、その背面側には振動板４に振動
を生じさせる駆動源８が設けられている。共鳴室６に
は、外装ケース２の振動板４と平行面を成す閉塞壁面に
円筒状を成す放音孔１０が形成されている。

【０００３】駆動源８は、端子１２、１４を通して外部
から与えられた駆動電流を受けて交番磁界を発生し、こ
の交番磁界の作用で振動板４に音響振動を生じさせる手
段である。この駆動源８によって励振される振動板４
は、帯磁可能な薄い金属板で形成されており、その中央
部には円盤状を成す磁片１６が取り付けられている。ま
た、振動板４は、外装ケース２の内部に内蔵されている
円筒状を成すマグネット１８の上面に着磁状態でエッジ
側を磁気的に固定されている。マグネット１８は外装ケ
ース２の背面部側を閉塞する帯磁可能な金属で形成され
たベース２０を以て外装ケース２の内部に強固に固定さ
れている。そして、ベース２０の背面部には端子１２、
１４を立設した基板２２が固定されており、この基板２
２及びベース２０の中央部にはマグネット１８の中心軸
上に鉄心２４が立設されている。鉄心２４は、円柱状を
成しており、その端面部と振動板４との間には、磁気的
な結合と振動を許容する空間を成す空隙２６が形成され
ている。鉄心２４にはコイルボビン２８を介してコイル
３０が巻回されており、このコイル３０には端子１２、
１４が接続され、この端子１２、１４を通して振動を生
じさせる入力電流として駆動電流が与えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この電気音
響変換器では、外装ケース２内に駆動源８が占める割合
が大きく、しかも、共鳴室６は所望の共振周波数ｆｖを
得るために必要な大きさが設定されている。このため、
共鳴室６を形成するとともに駆動源８を内蔵する外装ケ
ース２の容積が大きくなり、その小型化が望まれている
のである。

【０００５】また、従来の電気音響変換器では、温度に
よって音圧特性が大きく変化する欠点を有する。即ち、
その音圧特性の変化要因を挙げれば、次の通りである。ａ．駆動源８の中枢を成すコイル３０は銅線等を巻回し
たものであるため、高温時には内部抵抗が大きくなり、
その結果、電流が減少して発生磁界が低下し、振動板４
の駆動力が低下する。低温時にはこの逆となる。ｂ．高温時には、コイル３０を巻回した鉄心２４と磁力
的な関わりを持つマグネット１８の外形寸法が変化する
ため、磁気回路の一部を成す空隙２６が増加し、磁気効
率が悪化する。特に、マグネット１８にプラスチックマ
グネットを用いた場合には著しい。低温時には、この逆
に磁気効率が高くなる。ｃ．高温時にはマグネット１８の磁力が低下し、低温時
には磁力が増加する傾向がある。

【０００６】このため、高温時には、磁気駆動力の低下
によって音圧レベルが低下し、また、低温時には高温時
とは逆の要因で音圧レベルが上昇する。また、振動板４
の固有値としての共振周波数ｆｏは、高温時低下し、ま
た、低温時上昇する特性がある。また、共振周波数ｆｖ
では、温度によって外装ケース２の形状、寸法が変化す
るため、共振周波数ｆｖも温度に依存し、高温時には上
昇し、低温時には低下する特性を持っている。

【０００７】図７は、従来の電気音響変換器における音
圧特性を示し、Ｔｓは２５℃下、Ｔ_Hは８５℃下、Ｔ_L
は−４０℃下の各音圧特性である。また、図８は、その
場合のコイル電流特性であって、Ｔｓは２５℃下、Ｔ_H
は８５℃下、Ｔ_Lは−４０℃下の各特性である。この場
合、再生周波数域ｆｗ（２ｋＨｚ〜３ｋＨｚ）におい
て、−４０℃と８５℃の温度変化における音圧変動は約
１０ｄＢである。

【０００８】このように、従来の電気音響変換器では、
温度によって音圧特性が変化し、聴感上、使用環境や季
節によって感知できる程度の変化を呈するという不都合
があった。

【０００９】そこで、本発明は、小型化とともに、音圧
特性を改善した電気音響変換器を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の電気音響
変換器は、外装ケース（２）内に振動板（４）を設置
し、この振動板の前面側に共鳴室（６）、その背面側に
駆動電流によって励磁される電磁石（鉄心２４及びコイ
ル３０）とともに磁気回路を成すマグネット（１８）を
備えた駆動源（８）を設置し、この駆動源によって前記
振動板を振動させ、この振動板の振動音を前記共鳴室を
経て放音させる電気音響変換器であって、前記外装ケー
スにおける前記駆動源の占有体積を縮小するとともに前
記共鳴室の容積を拡大して成ることを特徴とする。

【００１１】

【作用】このように外装ケース内の駆動源の占有体積の
縮小によって外装ケースの容積をその分だけ縮小でき、
電気音響変換器の小型化を図ることができる。

【００１２】また、外装ケース内の共鳴室の容積を拡大
すると、共鳴室の共振周波数ｆｖを従来より大幅に低下
させることができ、振動板の共振周波数ｆｏより低下さ
せることができる。

【００１３】ところで、共振周波数ｆｖは、高温時には
上昇し、低温時には低下する傾向を持っており、また、
共振周波数ｆｏは、高温時には低下し、低温時には上昇
する傾向を持っている。そして、高温時には磁気駆動力
の低下で音圧が低下し、高温時には音圧が上昇する傾向
がある。

【００１４】したがって、共振周波数ｆｖを共振周波数
ｆｏより低下させた場合、高温時には、共振周波数ｆｏ
が低下し、共振周波数ｆｖが増加することで、両者の周
波数間隔が狭まって音圧レベルを高め、その増加分で磁
気駆動力の低下による音圧レベルの低下を補償できる。
また、低温時には、共振周波数ｆｏが上昇し、共振周波
数ｆｖが低下して周波数間隔が拡大されるが、この周波
数変化による音圧レベルの低下が磁気駆動力の向上によ
る音圧レベルの増大と相殺され、音圧レベルの上昇が抑
制される。この結果、音圧特性の温度変化が補償され、
安定した音圧特性を得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例を参照し
て詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の電気音響変換器の音圧特
性の温度補償方法の一実施例を示している。この電気音
響変換器は、図６に示した電気音響変換器と同様の構造
を成しており、同一部分には同一符号を付してある。即
ち、外装ケース２は、合成樹脂で円筒形に形成され、そ
の内壁部には複数のリブ３を軸方向に設けるとともにこ
のリブ３の下側に中心軸と直交して振動板４が設置さ
れ、この振動板４の前面部には共鳴室６、その背面側に
振動板４の駆動手段である駆動源８が設けられている。
共鳴室６には、外装ケース２の振動板４と平行面を成す
閉塞壁面に円筒状を成す放音孔１０が形成されている。

【００１７】駆動源８には、端子１２、１４を通して外
部から駆動電流が与えられ、この駆動電流によって生じ
た交番磁界の作用で振動板４に音響振動を生じさせる。
この駆動源８によって励振される振動板４は、帯磁可能
な薄い金属板で形成されており、その中央部には円盤状
を成す磁片１６が取り付けられている。また、振動板４
は、外装ケース２の内部に内蔵されている円環状を成す
マグネット１８の上面に着磁状態でエッジ側が磁気的に
固定されている。マグネット１８は外装ケース２の背面
部側を閉塞する帯磁可能な金属で形成されたベース２０
を以て外装ケース２の内部に強固に固定されている。そ
して、ベース２０の背面部には端子１２、１４を立設し
た基板２２が固定されており、この基板２２及びベース
２０の中央部にはマグネット１８の中心軸上に鉄心２４
が立設されている。鉄心２４は、円柱状を成しており、
その端面部と振動板４との間には、磁気的な結合と振動
を許容する空間を成す空隙２６が形成されている。鉄心
２４にはコイルボビン２８を介してコイル３０が巻回さ
れており、このコイル３０には端子１２、１４が接続さ
れ、この端子１２、１４を通して振動を生じさせるため
の入力電流として駆動電流が与えられる。即ち、駆動源
８は、電磁石を成す鉄心２４及びコイル３０とともに磁
気回路を成すマグネット１８を備えている。

【００１８】この電気音響変換器は、駆動源８の偏平化
が図られるとともに、共鳴室６の容積が大きく設定され
ている。即ち、駆動源８の偏平化は外装ケース２の縮小
化と共鳴室６の容積の拡大化に寄与し、共鳴室６の容積
の拡大は共振周波数ｆｖの低減に寄与している。即ち、
この電気音響変換器における共鳴室６の共振周波数ｆｖ
は、

【００１９】

【数１】

【００２０】で決定される。式（１）はヘルムホルツの
関係式であり、Ｖは共鳴室６の容積、Ｄは放音孔１０の
径、Ｌは放音孔１０の長さ、Ｃは音速（約344000ｍｍ／
sec ）である。この電気音響変換器では、共鳴室６の容
積の拡大化で、共振周波数ｆｖは振動板４側の共振周波
数ｆｏより低く設定されている。振動板４の固有値とし
ての共振周波数ｆｏは、振動板４の材質及び形状、磁片
１６の質量、空隙２６の大きさ、マグネット１８の磁
力、振動板４の背面空間３２の大きさ、鉄心２４の径等
の物理的な諸要素によって決定される。

【００２１】また、この電気音響変換器と図６に示した
従来の電気音響変換器との形状を比較すると、図２に示
すように、外装ケース２の口径（＝ａ）を同一に設定さ
れているが、外装ケース２の高さｂ₁は低く、外装ケー
ス２内の共鳴室６の容積の比率、即ち、高さｃ₁は高く
設定されている。そして、マグネット１８の高さｄ₁は
低く設定し、その内径ｅ₁は大きく設定されている。ｂ
₂、ｃ₂、ｄ₂、ｅ₂は、従来の電気音響変換器の対応
箇所を示しており、その大小関係は、ｂ₁＜ｂ₂、ｃ₁
＞ｃ₂、ｄ₁＜ｄ₂、ｅ₁＞ｅ₂である。この電気音響
変換器では、外装ケース２内の駆動源８の占有体積の低
減化とともに共鳴室６の容積の拡大化が図られ、従来の
電気音響変換器に比較して大幅な小型化と、共振周波数
ｆｖの大幅な低下が実現されている。

【００２２】そして、共振周波数ｆｖ、ｆｏがｆｏ＞ｆ
ｖに設定された場合、図３に示すような音圧特性が得ら
れる。即ち、常温時（＝Ｔｓ）の共振周波数ｆｖは、高
温時（＝Ｔ_H）には上昇してｆｖ_H（＞ｆｖ）となり、
低温時（＝Ｔ_L）には低下してｆｖ_L（＜ｆｖ）とな
る。また、常温時（＝Ｔｓ）の共振周波数ｆｏは、高温
時には低下してｆｏ_H（＜ｆｏ）となり、低温時には上
昇してｆｏ_L（＞ｆｏ）となる。高温時（＝Ｔ_H）、共
振周波数ｆｖがｆｖ_H（＞ｆｖ）、共振周波数ｆｏがｆ
ｏ_H（＜ｆｏ）となると、共振周波数ｆｏ、ｆｖは近づ
き両者の周波数間隔ｆｏｖ_Hは常温時の周波数間隔ｆｏ
ｖより小さくなる。

【００２３】このとき、前記ａ、ｂ、ｃの要因から磁気
駆動力の低下によって音圧レベルが低下するが、共振周
波数ｆｏ、ｆｖの増減により、両者の周波数間隔はｆｏ
ｖ_Hとなり、周波数間隔ｆｏｖより縮小すること（ｆｏ
ｖ＞ｆｏｖ_H）から、特性上、音圧が増強される。即
ち、周波数間隔の縮小による音圧の増強分と磁気駆動力
の低下による音圧の低下分とが相殺し合うことから、従
来のような著しい音圧の低下が抑制されることになる。

【００２４】また、低温時（＝Ｔ_L）、共振周波数ｆｖ
がｆｖ_L（＜ｆｖ）、共振周波数ｆｏがｆｏ_L（＞ｆ
ｏ）となると、共振周波数ｆｏ、ｆｖはその増減によっ
て離れ、両者の周波数間隔ｆｏｖ_Lは常温時の周波数間
隔ｆｏｖより大きくなる。

【００２５】このとき、前記ａ、ｂ、ｃの要因から磁気
駆動力が高くなる結果、音圧が上昇することになる。共
振周波数ｆｏ、ｆｖは増減によって、両者の周波数間隔
はｆｏｖ_Lとなり、周波数間隔ｆｏｖより拡大する（ｆ
ｏｖ＜ｆｏｖ_L）ことから、特性上、音圧が低下する。
この周波数間隔の拡大による音圧の低下分と磁気駆動力
の上昇による音圧の増強分とが相殺し合うことから、従
来のような著しい音圧の上昇が抑制される。

【００２６】このように共振周波数ｆｖを低下させて常
温時の共振周波数ｆｏより低くできると、その結果、音
圧の温度変化が補償され、再生周波数域での音圧特性の
温度変化を無視できる程度に小さくすることができる。

【００２７】次に、実施例の電気音響変換器と従来の電
気音響変換器を実測値で比較すると、実施例の電気音響
変換器では、ｃ₁＝４．８ｍｍ、ｄ₁＝３．２ｍｍ、従
来の電気音響変換器では、ｃ₂＝３．７ｍｍ、ｄ₂＝６
ｍｍであり、ｃ₁、ｄ₁又はｃ₂、ｄ₂の各比率は
ｃ₁：ｄ₁≒３：２、ｃ₂：ｄ₂≒２：３となってい
る。即ち、外装ケース２の高さはｂ₂＝１４ｍｍからｂ
₁＝１２ｍｍと小型化され、共鳴室６の容積及び背面空
間３２の容積は表１に示す通りである。

【００２８】

【表１】

【００２９】このように実施例の電気音響変換器の共鳴
室６の容積は従来の５２０ｍｍ³から６６０ｍｍ³へと
拡大化され、また、振動板４の背面空間３２の容積と共
鳴室６の容積の比率は、従来のものでは約１：１．５で
あったのに対し、実施例では約１：３．５に拡大されて
いる。この結果、実施例では外装ケース２の小型化とと
もにｆｏ＞ｆｖなる関係が実現され、温度による特性変
化が著しいプラスチックマグネットを用いたにもかかわ
らず、音圧の温度特性が安定した小型の電気音響変換器
が実現できた。

【００３０】そして、図４は、ｆｏ＞ｆｖの関係を設定
した電気音響変換器における音圧特性、図５は、そのコ
イル電流特性を示している。温度をＴ_L＝−４０℃、Ｔ
ｓ＝２５℃、Ｔ_H＝８５℃に設定した場合、再生周波数
域ｆｗ（＝１．７ｋＨｚ〜２．２ｋＨｚ）の音圧特性の
温度変化は１ｄＢ程度の無視できる程度の変化に抑制さ
れ、音圧特性の温度変化が補償されていることが判る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
外装ケース内の駆動源の占める割合を低減させるととも
に共鳴室を大きく設定したので、小型化とともに、温度
による音圧特性の変化が補償されて音圧特性の安定化を
図ることができ、例えば、温度による特性変化が著しい
プラスチックマグネットを用いた場合にも音圧特性の安
定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気音響変換器の一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】図１に示した電気音響変換器と従来の電気音響
変換器との寸法比較を示す断面図である。

【図３】図１に示した電気音響変換器の音圧特性の温度
変化を示す図である。

【図４】図１に示した電気音響変換器によって得られた
音圧特性である。

【図５】図１に示した電気音響変換器によって得られた
コイル電流特性である。

【図６】従来の電気音響変換器の構造を示す縦断面図で
ある。

【図７】従来の電気音響変換器によって得られた音圧特
性である。

【図８】従来の電気音響変換器によって得られたコイル
電流特性である。

【符号の説明】

２外装ケース４振動板６共鳴室８駆動源１８マグネット２４鉄心３０コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外装ケース内に振動板を設置し、この振
動板の前面側に共鳴室、その背面側に駆動電流によって
励磁される電磁石とともに磁気回路を成すマグネットを
備えた駆動源を設置し、この駆動源によって前記振動板
を振動させ、この振動板の振動音を前記共鳴室を経て放
音させる電気音響変換器であって、前記外装ケースにおける前記駆動源の占有体積を縮小す
るとともに前記共鳴室の容積を拡大して成ることを特徴
とする電気音響変換器。