KR20030079712A - 스피커 설계 지원 장치, 방법 및 프로그램 - Google Patents

스피커 설계 지원 장치, 방법 및 프로그램 Download PDF

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Abstract

종래, 스피커의 설계를 하기 위해서는 몇번이고 반복해서 행해야 하므로 시간이 많이 걸렸다.
보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항, 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항 및 진동판을 설계하기 위한 필요 사항을 사용자가 입력하는 입력 수단(1), 그 입력 수단(1)에 의해 입력된 데이터에 기초해서 스피커의 특성을 연산에 의해 획득하는 연산 수단(2) 및 그 연산 수단(2)에 의해서 얻어진 결과를 표시하는 디스플레이(3)를 구비한다.

Description

스피커 설계 지원 장치, 방법 및 프로그램{Apparatus and Method for Supporting Speaker Design, and Program Therefor}
본 발명은, 보이스 코일이나 자기 회로 등으로 구성되는 스피커의 설계를 지원하는 스피커 설계 지원 장치 및 스피커 설계 지원 방법 등에 관한 것이다.
종래부터, 스피커는 오디오 기기 세트 등에 이용되어 왔지만, 최근에는 휴대 전화 등 여러가지 기기에도 이용되도록 되었다. 그런데, 예를 들어 휴대전화는 소형이나 고성능을 갖고 있는 것 등이 요구되고 있고, 휴대전화 메이커는 상기 소형 및 고성능 등의 특성을 갖춘 휴대전화를 제조하기 위해서, 휴대전화에 이용되는 스피커를 제조하는 메이커에 대해서, 크기나 음압이나 모드 패턴 등에 관하는 여러가지 조건(목표 사양)을 제시한다. 이에 따라서, 스피커 메이커는 그 조건(목표 사양)을 만족하는 스피커를 제조하는 것이다.
여기서, 스피커의 구성을 도 7을 이용해서 설명한다. 이 도 7에 도시하는 바와 같이 접시형상이며, 또한, 단면 コ자 형상인 요크(74)의 중앙부에, 원주 형상의 자석(73)이 상기 요크(74)의 측벽과 소정의 간격을 유지해서 배치되어 있고, 상기 자석(73)의 위에는 자기 플레이트(72)가 배치되어 있다. 그리고, 그 플레이트(72)와 요크(74) 사이의 간격에는, 스피커의 진동판(75)에 대해서 수직으로 설치된 보빈(76)이 삽입되어 있고, 그 보빈(76)에 대해서 코일(71)이 권회되어 있다. 상기 진동판(75)은, 중앙부의 진동판 본체(751)와, 그 주연부의 에지(752)로 구성되어 있고, 그 에지(752)가 케이싱체(77)에 고정되는 구성으로 되어 있다. 이 구성에 의해, 상기 자석(73), 플레이트(72) 및 요크(74)로 닫혀진 자기 회로가형성되고, 상기 간격을 두고 배치된 보빈(76)에 권회된 코일(71)에 음성 전류가 흐르면, 전자력에 의해, 진동판(75)이 진동하도록 되어 있다.
또한, 도 7에 도시하는 바와 같이 상기 케이싱체(77)에는 저 주파수 대역에 있어서의 진동판(75)의 진폭을 억제할 목적으로 창 구멍(77a)이 설치되어 있고, 그 창 구멍(77a)을 피복하는 음향 저항재(77b)가 케이싱체(77)의 배면측 외부에 설치되어 있다. 또한, 스피커 전면 측에는 진동판(75) 등을 보호하기 위한 프로텍터(78)가 배치되어 있다. 또한, 그 프로텍터(78)에는 다수의 관통 구멍이 설치되어 있다.
이와 같이, 스피커는 보이스 코일(71)과, 플레이트(72), 자석(73) 및 요크(74)로 구성되는 자기 회로와, 진동판(75)을 구비하고 있고, 이들 보이스 코일(71), 자기 회로 및 진동판(75)을 설계하는 것이 스피커를 설계하는 데에 있어서 중요하게 된다.
그리고, 설계자는 보이스 코일(71), 자기 회로 및 진동판(75)의 각 설계를 행한 후에 스피커를 시험 작동해서, 그 시험 작동한 스피커의 음압이나 모드 패턴 등이 상기 조건(목표 사양)을 만족하는가 여부를 평가한다.
여기서, 상기 조건(목표 사양)이 만족되고 있으면, 시험 작동한 스피커를 샘플로 해서 상기 휴대전화 메이커에 출시하고, 한편 상기 조건(목표 사양)을 만족시키고 있지 않으면, 다시 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판의 각 설계를 행하는 순서로 돌아가는 것이다.
그런데, 보이스 코일(71)은, 코일의 직경, 코일 선재의 재질이나 직경, 혹은 권회 방법이나 권회수 등에 의해서 특성이 달라진다. 그 때문에, 설계자는 소정의 특성을 갖는 보이스 코일(71)을 설계하는 경우, 코일의 직경, 코일 선재의 재질이나 직경, 혹은 코일 선재의 권회 방법이나 귄회수 등을 적절하게 결정할 필요가 있다. 그러나, 상기 코일의 직경이나 코일 선재의 재질이나 직경 등의 보이스 코일(71)을 설계하기 위한 각 필요 사항의 구체예는 복수로 고려되기 때문에, 상기 각 필요 사항의 구체적인 조합은 여러 종류가 있을 수 있다. 그 때문에, 상기 소정의 특성을 갖는 보이스 코일(71)을 설계하는 것이 용이하지 않아서, 단시간에 보이스 코일(71)의 설계를 행하는 것은 어렵다.
마찬가지로, 자기 회로에 관해서도, 그것을 구성하는 플레이트(72), 자석(73) 및 요크(74) 각각의 재질이나 크기에 따라, 자속 밀도 등의 특성은 달라지기 때문에, 설계자는 상기 자기 회로의 각 구성 부재의 재질이나 크기 등을 적절히 결정해야 한다. 따라서, 자기 회로에 관해서도, 단시간에 설계를 행하는 것은 어렵다. 진동판의 설계에 관해서도 마찬가지이다.
또한, 스피커의 특성은 보이스 코일의 형태, 자기 회로의 형태 및 진동판의 형태가 유기적으로 서로 관계해서 결정되기 때문에, 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판 각각의 설계가 종료했다고 해도, 스피커의 음압 등의 특성은 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판 등의 상호 관계를 검토하지 않으면 알 수 없다. 이 때문에, 설계에 기초해서 시험 작동한 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판을 조합시켜 스피커를 시험 작동하더라도, 그 시험 작동한 스피커가 휴대전화 메이커로부터 제시된 조건(목표 사양)을 만족하지 않는 경우도 있고, 오히려 이런 경우가 많다. 이렇게 하면, 새롭게 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판 각각을 다시 설계하고, 스피커를 다시 시험 작동해야 하다. 이와 같이, 통상은 스피커의 시험 작동을 복수회 행하기 때문에, 종래는 스피커를 설계하는데 예를 들어, 수주(數週)간이라는 상당히 장기의 시간이 필요했다.
또한, 설계자는 자신의 경험에 기초해서 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판각각의 설계를 행하고 있기 때문에, 미숙련자가 스피커의 설계를 하면, 숙련자가 설계하는 경우에 비교해서 더 긴 설계 시간을 필요로 하거나, 혹은 경우에 따라서는 설계 그 자체를 할 수 없었다.
그래서, 본 발명은 상술한 바와 같이 종래에서는 스피커의 설계를 단시간에서 행할 수 없다고 하는 과제를 고려해서, 단시간에 스피커의 설계를 행할 수 있는 스피커 설계 지원 장치 및 스피커 설계 지원 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결해서 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 스피커 설계 지원 장치는, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항, 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항 및 진동판을 설계하기 위한 필요 사항을 사용자가 입력하는 입력 수단과, 그 입력 수단에 입력된 데이터에 기초해서 스피커의 특성을 연산에 의해 획득하는 연산 수단과, 그 연산 수단에 의해서 얻어진 결과를 표시하는 표시 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 스피커 설계 지원 장치는 보이스 코일의 형태 및 자기 회로의 형태를 계산하는 전(前) 처리 수단과, 보이스 코일의 형태 및 자기 회로의 형태에 기초해서 자기 회로의 자속 밀도 분포를 얻는 자기 회로 설계 수단과, 보이스 코일의 형태, 자기 회로의 형태 및 자기 회로의 자속 밀도 분포에 기초해서, 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수와 유효 진동계 질량을 획득하는 중간 처리 수단과, 보이스 코일의 형태, 자기 회로의 형태, 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수 및 유효 진동계 질량에 기초해서 스피커의 등가 회로를 획득하는 등가 회로 설계 수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 스피커 설계 지원 장치를 이용함으로써, 스피커의 시험 작동 회수를 종래보다도 삭감할 수 있어, 단시간에 스피커의 설계를 행할 수 있게 된다. 더욱이, 미숙련자이더라도, 숙련자와 마찬가지로 단시간에 스피커의 설계를 행하는 것이 가능해진다. 또한, 상기 구성의 스피커 설계 지원 장치는, 범용성이 있는 퍼스널 컴퓨터로 실현 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 개략 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 상세 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 동작 설명도,
도 4는 본 발명의 실시예에 있어서의 자속 밀도 분포의 연산 결과의 일례를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 있어서의 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수의 연산 결과의 일례를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명의 실시예에 있어서의 스피커의 각종 주파수 특성을 얻기 위한 등가 회로의 일례를 나타내는 도면,
도 7은 스피커의 단면도,
도 8은 자기 회로의 영역을 나타내는 도면,
도 9는 자기 회로의 각 부위별 자속 밀도가 포화되어 있는지 여부를 판단하기 위한 데이터를 나타내는 도면,
도 10은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 구성도,
도 11은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 동작 설명도,
도 12는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치가 행하는 처리의 개요를 나타내는 도면,
도 13은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 자기 회로를 구성하는 각 부재의 설명도,
도 14는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 스피커의 진폭 주파수 특성을 나타내는 도면,
도 15는 본 발명의 실시예 2에 있어서의 스피커의 임피던스 주파수 특성을 나타내는 도면,
도 16은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 스피커의 음압(音壓)주파수특성을 나타내는 도면.
(부호의 설명)
1 : 입력 수단11 : 선택 수단
12 : 선택 수단13 : 선택 수단
2 : 연산 수단21 :진동판 연산 수단
22 : 코일 연산 수단23 : 자기 회로 연산 수단
24 : 자속 연산 수단25 : 힘 연산 수단
26 : 진동판면적 연산 수단27 : 연산 수단
28 : 지지계 연산 수단29 : 음향적 임피던스 연산 수단
30 : 등가 회로 연산 수단
31 : 각종 주파수 특성 연산 수단
3 :디스플레이4 : 기억 수단
5 : 판정 수단51 : 형상 판정 수단
52 : 자기 회로 특성 판정 수단
53 : 최종 판정 수단
6 : 데이터 작성 수단
61 : 자속 밀도 연산용 데이터 작성 수단
62 : 힘 연산용 데이터 작성 수단
63 : 유효 질량 연산용 데이터 작성 수단
101 : 입력 수단102 : 간이 진폭 계산 수단
103 : 전 처리 수단104 : 자기 회로 설계 수단
105 : 중간 처리 수단106 : 등가 회로 설계 수단
107 : 주파수 특성 계산 수단108 : 스피커 특성 계산 수단
109 : 출력 데이터 작성 수단115 : 전 처리 평가 수단
116 : 중간 처리 평가 수단117 : 최종 평가 수단
118 : 기억 수단119 : 디스플레이
이하에 본 발명의 실시예를 도면을 참조해서 설명한다.
(실시예 1)
이하에, 본 발명의 실시예 1에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 구성을, 그 동작과 함께 도면을 참조해서 설명한다.
도 1에, 본 실시예 1에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 개략 구성을 도시한다. 이 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시예 1의 스피커 설계 지원 장치는 입력 수단(1)과, 연산 수단(2)과, 디스플레이(3)와, 기억 수단(4)과, 판정 수단(5)과, 데이터 작성 수단(6)으로 구성되어 있다. 또한, 도 2에 본 실시예 1의 스피커설계 지원 장치의 상세한 구성을 나타낸다. 또한, 도 3에 본 실시예 1에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 동작 순서를 나타낸다.
우선, 스피커 메이커의 설계자 등의 스피커 설계 지원 장치의 사용자는, 예를 들어 휴대전화 메이커로부터 제시된 스피커에 관한 여러가지 조건(목표 사양)을 키보드 등의 입력 수단(1)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다. 예를 들어, 구경, 목표 두께, 목표 SPL(목표 음압), 측정 거리, 최저 공진 주파수(Fs), 정격 입력, 공칭 임피던스, 유효 진동 직경이라고 하는 조건(목표 사양)을 입력한다(단계 1:또한, 그 단계 1은 도 3에 있어서의 단계 1에 대응하고 있다. 이하 마찬가지이다). 또한 구체적으로는, 하기 표 1에 나타내는 바와 같은, 구경이 22mm, 목표 두께가 5mm, 목표 SPL (목표 음압)이 82dB, 측정 거리가 1m, 최저 공진 주파수(Fs)가 800 Hz, 정격 입력이 0.5W, 공칭 임피던스가 8Ω, 유효 진동 직경이 14.5mm인 조건(목표 사양)을 사용자는 입력 수단(1)에 의해 입력한다. 더욱이, 그 입력 수단(1)에 의해 입력되는 하기 표 1의 내용은 디스플레이(3)에 표시된다.
명칭 단위 값
구경 mm 22
목표 두께 mm 5
목표 SPL dB 82
측정 거리 m 1
최저 공진 주파수 Hz 800
정격 입력 W 0.5
공칭 임피던스 Ω 8
유효 진동 직경 mm 14.5
최대 진폭 mm
진폭 여유 mm
그런데, 스피커를 구성하는 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값을 알면, 상기 진동판이 스피커의 프로텍터와 접촉하는가 여부나, 상기 진동판과 함께진동하는 보이스 코일이 자기 회로에 접촉하는가 여부에 관해서 대략의 판단을 할 수 있다. 그래서, 상기한 바와 같이 조건(목표 사양)이 입력되면, 표시 수단으로서의 디스플레이(3)는, 기억 수단(4)에 기억되어 있는 하기 수학식 1 및 수학식 2에 나타내여지는 2개의 간이 진폭 계산식을 표시한다. 이들 2개의 간이 진폭 계산식 중 수학식 1은, 미리 정해진 기준의 진동판을 구비한 스피커에 대해서 상기 조건(목표 사양)을 만족시키려고 했을 때의, 상기 기준의 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유(이하, 설계 기준에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유라 함)를 획득하기 위한 계산식이며, 수학식 2의 간이 진폭 계산식은, 미리 정해진 워스트 케이스의 진동판을 구비한 스피커에 대해서, 상기 조건(목표 사양)을 만족시키려고 했을 때의 상기 워스트 케이스의 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유(이하, 워스트 케이스(소정의 조건 범위 내에서의 미리 정해진 최악의 경우)에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유라 함)을 얻기 위한 계산식이다.
(수학식 1)
최대 진폭 Xmax1=v/jω
진폭 여유 Xmgn1=Xmax1×안전 계수
V=2×r×p/ (ρ0×ω× a2)
r:스피커와 그로부터의 소리를 검출하는 수단과의 거리
p= 1O(SPL/20)×2×1O-5
ρ0:공기의 밀도
ω=2×π×fs
fs:주파수
a=유효 진동 직경/2
(수학식 2)
최대 진폭 Xmax2=v2/(jω×안전계수)
진폭 여유 Xmgn2=Xmax2+부품 조립 공차
v2=2×r×p/ (ρ0×ω×안전 계수×a2)
r:스피커와 그로부터 소리를 검출하는 수단과의 거리
p=10(SPL/20)×2×10-5
ρ0:공기의 밀도
ω=2×π×fs
fs:주파수
a=유효 진동 직경/2
그런데, 상기한 바와 같이 수학식 1 및 수학식 2로 표시되는 2개의 간이 진폭 계산식이 디스플레이(3)에 표시되면, 사용자는 설계 기준에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유를 알고자 할 때에는 수학식 1을 선택 수단(11)에 의해 선택하고(단계 2), 워스트 케이스에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유를 알고자 할 때에는 수학식2를 선택 수단(11)에 의해 선택한다(단계 2). 이와 같이 수학식 1 또는 수학식 2가 선택되면, 진동판 연산 수단(21)은, 상기 입력 수단(1)에 의해 입력된 데이터 중 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유를 연산하는데 필요한 데이터를 선택된 수학식 1또는 수학식 2에 대입해서 연산을 행하여, 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값을 획득하고(단계 3), 그 연산 결과를 상기 조건(목표 사양)과 함께 디스플레이(3)에 표시시킨다. 예를 들어, 수학식 1이 선택된 경우, 하기 표 2에 도시하는 바와 같이 최대 진폭이 0.45mm이고, 진폭 여유가 0.69mm이라는 결과가 얻어지고, 그 결과가 디스플레이(3)에 표시된다.
명칭 단위 값
구경 mm 22
목표 두께 mm 5
목표 SPL dB 82
측정 거리 m 1
최저 공진 주파수 Hz 800
정격 입력 W 0.5
공칭 임피던스 Ω 8
유효 진동 직경 mm 14.5
최대 진폭 mm 0.45
진폭 여유 mm 0.69
더욱이, 사용자는 수학식 1 및 수학식 2 쌍방을 선택해서, 설계 기준에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유와, 워스트 케이스에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유 중 어느쪽이든 디스플레이(3)에 표시시키도록 해도 된다.
이와 같이, 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값이 나타내면, 사용자는, 진동판이 스피커의 프로텍터와 접촉하는가 여부나, 진동판과 함께 진동하는 보이스 코일이 자기 회로에 접촉하는가 여부에 관해서 대략의 판단을 하는 것이 가능해진다.
다음으로, 사용자는 스피커를 구성하는 보이스 코일의 형태(예를 들어, 크기)를 제시하기 위한 명령과, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을, 상기 입력 수단(1)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다. 예를 들어, 하기 표 3에 나타내는 바와 같다, 공칭 직경이 8mm, 선재명이 동선, 선직경이 0.06mm, 선륜 최대 외경이 0.08mm, 층수가 2층, 보빈재가 종이, 보빈 두께가 50㎛, 보빈 여백이 0.1mm인 각 데이터를, 사용자는 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항의 일례로서 입력 수단(1)에 의해 입력한다. 또한, 그 입력 수단(1)에 의해 입력되는 데이터를 나타내는 하기 표 3의 내용은 디스플레이(3)에 표시된다.
명칭 단위 값
공칭 직경 mm 8
선재명 동선
선 직경 mm 0.06
선륜 최대 외경 mm 0.08
층수 층 2
보빈재 종이
보빈 두께 ㎛ 50
보빈 여백 mm 0.1
보빈 높이 mm
금실선 질량 mg
권회폭 mm
총 권회수 턴
선 길이 m
DCR(직류 저항) Ω
선륜 질량 mg
총 질량 mg
보이스 코일 최대 외경 mm
보이스 코일 임피던스 H
이렇게 하면, 코일 연산 수단(22)은, 상기 입력 수단(1)에 의해 입력된 보이스 코일의 형태를 연산하는데 필요한 데이터를, 기억 수단(4)에 기억되어 있는 복수의 코일 계산식에 각각 대입하고 연산을 행해서, 보이스 코일의 형태를 얻는다(단계 4).
여기서, 상기 복수의 코일 계산식은 예를 들어 하기 수학식 3 및 수학식 4로 표시되는 식이고, 이들 2개의 코일 계산식 중 수학식 3의 식은 보이스 코일 형태의 일례로서의 보빈의 높이(Hvc)를 얻기 위한 계산식이며, 수학식 4의 식은 권회폭(Wvc)을 얻기 위한 계산식이다.
(수학식 3)
보빈의 높이(Hvc)=최대 진폭(Xmax1)×안전 계수+권회폭(Wvc)+보빈 여백(Hbs)
(수학식 4)
권회폭(Wvc)= 선륜 최대 외경(Dwmax)×1층째의 권회수
그런데, 이 경우 코일 연산 수단(22)은 보이스 코일의 형태의 일례로서의 보빈의 높이(Hvc)나 권회폭(Wvc)이 각각 2.93mm, 1.84mm인 연산 결과를 얻어서, 이를 디스플레이(3)에 표시시킨다.
그런데, 사용자는 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을 복수 패턴 입력하고, 이들 복수 패턴 각각에 기초한 연산 결과를 비교 검토하는 일이 있다. 예를 들어, 상기 보빈의 높이(Hvc)나 권회폭(Wvc)을 산출하는 경우라면, 선륜 최대 외경(Dwmax)과, 1층째의 권회수와, 보빈 여백(Hbs)의 구체적인 수치의 조합을 3패턴 입력하는 것이다. 그 때, 상기 디스플레이(3)에는, 각 패턴별로 보빈의 높이(Hvc) 및 권회폭(Wvc)의 연산 결과가 표시된다. 그러면, 사용자는 상기 3패턴 중 어느 하나를 선택 수단(12)에 의해 선택해서(단계 5), 보이스 코일의 크기(형태의 일례)를 확정한다.
또한, 코일 연산 수단(22)은 입력 수단(1)에 의해 사용자가 입력한 「공칭직경이 8mm, 선재명이 동선, 선직경이 0.06mm, 선륜 최대 외경이 0.08mm, 층수가 2층이다」라고 하는 데이터로부터, 직류 저항(DCR:Re)의 값이 7.32Ω이며, 인덕턴스(Le)의 값이 0.0001H라고 하는 연산 결과를 얻는다. 이들 직류 저항(Re) 및 인덕턴스(Le)의 각 값은, 디스플레이(3)에 표시된다. 또한, 상기 직류 저항(Re) 및 인덕턴스(Le)의 각 값은, 후술하는 등가 회로(도 6 참조)의 전기 소자 부분의 저항치 및 코일의 인덕턴스 값으로서 이용된다.
또한, 코일 연산 수단(22)은, 입력 수단(1)에 의해 사용자가 입력한 보이스 코일의 형태를 연산하는데 필요한 데이터에 기초해서, 금실선 질량이 0.2mg, 총 권회수가 45턴, 선길이가 1.21m, 선륜 질량이 34.1mg, 총 질량이 37.34mg, 보이스 코일의 최대 외경이 8.69mm이라는 연산 결과도 얻는다.
이렇게 해서, 코일 연산 수단(22)이 연산에 의해 얻은 결과는, 하기 표 4에 나타내는 형식으로, 사용자가 입력한 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항과 함께, 디스플레이(3)에 표시된다.
명칭 단위 값
공칭 직경 mm 8
선재명 동선
선직경 mm 0.06
선륜 최대 외경 mm 0.08
층수 층 2
보빈재 종이
보빈 두께 ㎛ 50
보빈 여백 mm 0.1
보빈 높이 mm 2.93
금실선 질량 mg 0.2
권회폭 mm 1.84
총 권회수 턴 45
선 길이 m 1.21
DCR(직류 저항) Ω 7.32
선륜 질량 mg 34.1
총 질량 mg 37.34
보이스 코일 최대 외경 mm 8.69
보이스 코일 임피던스 H 0.0001
더욱이, 상기 코일의 선재의 선직경의 구체예는 기억 수단(4)에 기억되어 있고, 사용자는 그 기억 수단(4)에 기억되어 있는 구체예 중 어느 하나를 선택 수단(13)에 의해 선택해서, 그 선택된 구체예가, 사용자가 입력 수단(1)에 의해 입력한 데이터로 간주된다. 예를 들어, 기억 수단(4)에, 코일의 선재의 선직경으로서 0.04mm, 0.05mm, 0.06mm이라는 구체예가 기억되어 있고, 사용자가 선택 수단(13)에 의해「0.06mm」을 선택한 경우가 상기 예이고(표 3 등 참조), 그 「0.06mm」가, 사용자가 입력 수단(1)에 의해 입력한 코일의 선재의 선직경의 데이터로 간주되는 것이다. 단, 사용자는 기억 수단(4)에 기억되어 있는 구체예 이외의 데이터를, 입력 수단(1)에 의해 입력해도 된다
또한, 선재명의 구체예도 기억 수단(4)에 기억되어 있고, 사용자가 그 기억 수단(4)에 기억되어 있는 구체예 중 어느 하나를 선택 수단(13)에 의해 선택해서, 그 선택된 구체예를 입력 수단(1)에 의해 사용자가 입력한 선재명이라고 간주해도 된다.
다음으로, 사용자는 스피커를 구성하는 자기 회로의 크기(형태의 일례)를 제시하기 위한 명령과, 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항을, 상기 입력 수단(1)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다. 예를 들어, 하기 표 5에 나타내는 바와 같은, 플레이트 외경이 7.9mm, 플레이트 두께가 0.5mm, 플레이트 재질이 SS41, 자석 외경이 7.4mm, 자석 두께가 1.2mm, 자석 재질이 네오듐(BHmax=35), 요크 내경이 9mm, 요크 두께가 0.6mm, 요크재가 SS41라고 하는 각 데이터를, 사용자는 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항의 일례로서 입력 수단(1)에 의해 입력한다. 또한, 그 입력 수단(1)에 의해 입력되는 데이터를 나타내는 하기 표 5의 내용은 디스플레이(3)에 표시된다.
명칭 단위 값
플레이트 외경 mm 7.9
플레이트 두께 mm 0.5
플레이트 재질 SS41
자석 외경 mm 7.4
자석 두께 mm 1.2
자석 재질 네오듐(BHmax=35)
요크 외경 mm 9
요크 두께 mm 0.6
요크 높이 mm
요크재 SS41
이렇게 하면, 자기 회로 연산 수단(23)은 상기 입력 수단(1)에 의해 입력된 자기 회로의 크기를 연산하는데 필요한 데이터를, 기억 수단(4)에 기억되어 있는 회로 계산식에 대입해서 연산을 행하고, 자기 회로의 크기를 얻는다(단계 6).
여기서, 상기 회로 계산식은 예를 들어, 하기 수학식 5로 표시되는, 요크 높이(Hy)를 얻기 위한 식이다.
(수학식 5)
요크 높이(Hy)=플레이트 두께(Tp)+자석 두께(Tm)+요크 두께(Ty)
이렇게 해서 자기회로 연산 수단(23)에 의해서 얻어진 요크 높이(Hy)는, 하기 표 6에 나타내는 형식으로, 사용자가 입력한 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항과 함께, 디스플레이(3)에 표시된다.
명칭 단위 값
플레이트 외경 mm 7.9
플레이트 두께 mm 0.5
플레이트 재질 SS41
자석 외경 mm 7.4
자석 두께 mm 1.2
자석 재질 네오듐(BHmax=35)
요크 외경 mm 9
요크 두께 mm 0.6
요크 높이 mm 2.3
요크재 SS41
또한, 상기 설명으로서는, 보이스 코일의 계산 순서(단계 4) 및 패턴 선택 순서(단계 5) 후에 자기 회로의 계산 순서(단계 6)를 행한다고 했지만, 자기 회로의 계산 순서(단계 6) 후에 보이스 코일의 계산 순서(단계 4) 및 패턴 선택 순서(단계 5)를 행해도 된다.
그런데, 다음으로, 형상 판정 수단(51)은 상기 진동판 연산 수단(21)에 의해서 얻어진 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유와, 상기 코일 연산 수단(22)에 의해서 얻어진 보이스 코일의 형태(크기 등)와, 자기 회로 연산 수단(23)에 의해서 얻어진 자기 회로의 형태(크기 등)에 따라서, 후술하는 판정을 행한다(단계 7).
이 판정을 도 7을 이용해서 설명하면, 우선 제 1로, 보이스 코일(71)의 진동에 따라 진동판(75)이 진동했을 때에, 진동판 본체(751)와 자기 회로를 구성하는 플레이트(72)가 접촉하지 않는지 여부를, 형상 판정 수단(51)은 판정한다. 즉, 도7에 있어서의 플레이트(72)와 진동판 본체(751)의 거리(①)가, 진동판(75)이 진동했을 때에, 접촉하지 않는 거리로 되어있는지 여부를 판정한다.
제 2로, 보이스 코일(71)의 진동에 따라 진동판(75)이 진동했을 때에, 진동판 에지(752)와 요크(74)가 접촉하지 않는지 여부를, 형상 판정 수단(51)은 판정한다. 즉, 도 7에 있어서의 진동판 에지(752)와 요크(74)의 거리(②)가, 진동판(75)이 진동했을 때에, 접촉하지 않는 거리로 되어 있는지 여부를 판정한다.
제 3으로, 보이스 코일(71)이 진동했을 때에, 그 보이스 코일(71)의 진동 방향에 있어서, 보빈(76)과 요크(74)가 접촉하지 않는지 여부를, 형상 판정 수단(51)은 판정한다. 즉, 도 7에 있어서의 보빈(76)과 요크(74)의 거리(③)가, 보이스 코일(71)이 진동했을 때에, 접촉하지 않는 거리로 되어 있는지 여부를 판정한다. 또한 상기에서는, 보이스 코일(71)에 보빈(76)이 부착되어 있는 경우의 판정에 대해서 설명했지만, 보이스 코일(71)에 보빈(76)이 부착되어 있지 않은 경우, 보이스 코일(71)이 진동하고 있을 때에, 그 보이스 코일(71)의 진동 방향에 있어서, 보이스 코일(71)과 요크(74)가 접촉하지 않는지 여부를, 형상 판정 수단(51)은 판정한다.
또한 제 4로, 형상 판정 수단(51)은 보이스 코일(71)의 진동 방향과 직교하는 방향에 있어서, 보이스 코일(71)과 요크(74)가 접촉하지 않는지 여부를 판정한다. 즉, 도 7에 있어서의 보이스 코일(71)과 요크(74)의 거리(④)가, 접촉하지 않는 거리로 되어 있는지 여부를 판정한다.
더하여 제 5로, 도 7에서는 보빈(76)이 설치되어 있지만, 보이스 코일(71)과진동판(75)을 접속시키기 위해서 보빈(76)이 필요한지 여부를, 형상 판정 수단(51)은 판정한다.
이들 형상 판정 수단(51)에 의한 판정 결과는 디스플레이(3)에 표시된다. 이 때, 상기 제 1~제 5의 판정 항목에 있어서, 어느 하나라도 부정적인 판정 결과가 얻어진 경우, 스피커의 형상이 제한 범위 외에 있다고 해서, 경고가 디스플레이(3)에 표시된다(단계 8). 이 경우, 상기 보이스 코일의 계산 순서(단계 4)로 돌아간다. 즉, 사용자는 보이스 코일의 형태를 제시하기 위한 명령과, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을 다시 상기 입력 수단(1)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력하는 순서로 돌아가고, 상기 형상을 판정하는 순서(단계 7)를 다시 행한다.
예를 들어, 형상 판정 수단(51)에 의해서, 보이스 코일(71)의 진동 방향에 있어서 보빈(76:또는 보이스 코일(71))이 요크(74)에 접촉한다고 하는 판정 결과가 얻어진 경우, 디스플레이(3)에는 예를 들어, 「바닥이 닿았습니다」라는 경고가 표시된다. 이렇게 하면, 상기 보이스 코일의 계산 순서(단계 4)로 돌아가서, 사용자는 표 3에 나타낸 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항의 적어도 일부를 변경하고, 새로운 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을, 입력 수단(1)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다. 예를 들어, 하기 표 7에 도시하는 바와 같이 선직경 만을 0.06mm에서 0.052mm로 변경하는 것이다.
명칭 단위 값
공칭 직경 mm 8
선재명 동선
선 직경 mm 0.052
선륜 최대 외경 mm 0.08
층수 층 2
보빈재 종이
보빈 두께 ㎛ 50
보빈 여백 mm 0.1
보빈 높이 mm
금실선 질량 mg
권회폭 mm
총 권회수 턴
선 길이 m
DCR(직류 저항) Ω
선륜 질량 mg
총 질량 mg
보이스 코일 최대 외경 mm
보이스 코일 임피던스 H
이렇게 하면, 하기 표 8에 도시하는 바와 같이 코일 연산 수단(22)에 의해서, 보빈의 높이(Hvc)가, 2.93mm에서 2.29mm로 변경되었다고 하는, 연산 결과가 얻어진다.
명칭 단위 값
공칭 직경 mm 8
선재명 동선
선 직경 mm 0.052
선륜 최대 외경 mm 0.08
층수 층 2
보빈재 종이
보빈 두께 ㎛ 50
보빈 여백 mm 0.1
보빈 높이 mm 2.29
금실선 질량 mg 0.15
권회폭 mm 1.03
총 권회수 턴 33
선 길이 m 0.88
DCR(직류 저항) Ω 7.13
선륜 질량 mg 18.97
총 질량 mg 21.5
보이스 코일 최대 외경 mm 8.65
보이스 코일 임피던스 H 0.0001
그 후, 형상 판정 수단(51)은, 상기 형상 판정을 다시 행한다(단계 7). 이경우, 보이스 코일(71)의 진동 방향에 있어서 보빈(76:또는 보이스 코일(71))은 요크(74)에 접촉하지 않는다고 하는 판정 결과를, 형상 판정 수단(51)은 얻는다. 또한, 상기 보이스 코일의 계산 순서(단계 4) 후에, 패턴 선택 순서(단계 5) 및 자기 회로의 계산 순서(단계 6)를 행해도 되고, 상기 보이스 코일의 계산 순서(단계 4) 후에, 패턴 선택 순서(단계 5) 및 자기 회로의 계산 순서(단계 6)를 행하지 않고, 상기 형상을 판정하는 순서(단계 7)를 행해도 된다. 결국, 형상 판정 수단(51)에 의한 판정 결과에 근거해서 경고가 디스플레이(3)에 표시되면, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항과 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항 중 한쪽 또는 쌍방의 적어도 일부를 변경해서, 상기 형상을 판정하는 순서(단계 7)를 행하면 된다.
그런데, 형상 판정 수단(51)에 의해서, 상기 제 1~제 5 판정 항목 모두에 있어서 긍정적인 판정 결과가 얻어진 경우, 그 취지의 정보가 디스플레이(3)에 표시되고, 다음의 자기 회로의 자속 밀도 분포를 계산하는 순서(단계 9)로 진행한다. 또한, 후술하는 자속 밀도 분포를 계산하는 순서(단계 9) 이후에는, 상술한 자기 회로의 계산 순서(단계 6)까지 얻어진 보이스 코일의 형태 및 자기 회로의 형태 및 별도로 주어지는 진동판의 형태 및 스피커의 음향계의 형태(예를 들어, 스피커를 지지하는 케이싱체의 형태)의 상호 관계와 등가인 관계를 갖는, 예를 들어 도 6에 나타내는 등가 회로를 이용해서 스피커의 음압 등의 주파수 특성을 평가하기 위한 준비 및 그 주파수 특성의 연산이나 평가 등을 행한다. 또한, 도 6에 나타내는 등가 회로는, 계산식의 일례로서 기억 수단(4)에 기억되어 있다.
그런데, 자속 밀도 분포를 계산하는 순서(단계 9)에 있어서, 자속 밀도 연산용 데이터 작성 수단(61)은, 상기 각 연산에 의해 얻어진 보이스 코일의 형상 및 자기 회로의 형상 등을 기초로 해서, 기억 수단(4)에 기억되어 있는 자속 밀도 계산식에 적용할 수 있는 보이스 코일의 형태 데이터 및 자기 회로의 형태 데이터를 생성한다.
이렇게 하면, 자속 연산 수단(24)은 상기 자속 밀도 연산용 데이터 작성 수단(61)에 의해서 생성된 보이스 코일의 형태 데이터 및 자기 회로의 형태 데이터를 상기 자속 밀도 계산식에 대입하고, 자기 회로의 자속 밀도 분포를 연산에 의해 얻는다(단계 9). 예를 들어, 도 4에 나타내는 것 같은, 보이스 코일의 코일부의 두께 방향의 중심축(도 7의 직선 L)에 있어서의 자속 밀도 분포가 연산 결과로서 얻어져서, 디스플레이(3)에 표시된다. 또한, 도 4에 있어서, 플러스 측은 플레이트(72:도 7 참조)의 두께의 중심을 지나는 수평면보다도 플레이트(72)의 두께의 상방향(스피커 전면 측)의 자속 밀도의 값을 나타내고, 마이너스 측은 상기 플레이트(72)의 두께의 중심을 지나는 수평면보다도 플레이트(72)의 두께의 하방향(스피커 배면 측)에 있어서의 자속 밀도의 값을 나타내고 있다. 이와 같이, 자속 연산 수단(24)이 행하는 연산에 의해, 자기 회로의 미리 정해진 부위별 자속 밀도의 크기를 알 수 있다. 예를 들어, 도 8에 나타내는 자기 회로를 구성하는 플레이트(72)의 부위(A)에 있어서의 자속 밀도의 크기를 알 수 있다. 또한, 자속 연산 수단(24)은, 연산에 의해서 얻어진 자석 부분의 자속 밀도 분포로부터 퍼미언스(permeance) 계수를 얻는다(단계 9).
다음으로, 힘 연산용 데이터 작성 수단(62)은 보이스 코일의 형태와, 자기회로의 형태와, 자기 회로의 자속 밀도 분포를 기초로 해서, 기억 수단(4)에 기억되어 있는 힘 계산식에 적용할 수 있는 보이스 코일의 형태 데이터, 자기 회로의 형태 데이터 및 자속 밀도 분포 데이터를 생성한다.
이렇게 하면, 힘 연산 수단(25)은, 상기 힘 연산용 데이터 작성 수단(62)에 의해서 생성된 보이스 코일의 형태 데이터, 자기 회로의 형태 데이터 및 자속 밀도 분포 데이터를 상기 힘 계산식에 대입해서, 보이스 코일에 작용하는 힘을 연산에 의해 얻는다(단계 10). 이 연산 결과는, 예를 들어 도 5에 나타내는 것 같은, 보이스 코일의 정지 위치로부터의 진동에 의한 이동량과, 보이스 코일의 코일부의 두께 방향의 중심점(도 7의 점 C)에 작용하는 힘계수(B1)의 값의 관계를 나타낸 것으로, 디스플레이(3)에 표시된다. 또한, 도 5에 있어서, 플러스측은 보이스 코일(71)이 진동판(75:도 7 참조) 측으로 이동했을 때의 상기 코일부의 두께 방향의 중심점(도 7의 점 C)에 작용하는 힘계수(B1)의 연산 결과를 나타내고, 마이너스측은 요크(74)측으로 이동했을 때의 상기 코일부의 두께 방향의 중심점(도 7의 점 C)에 작용하는 힘계수(B1)의 연산 결과를 나타내고 있다. 그런데, 도 5에 도시하는 바와 같이 보이스 코일에 작용하는 힘계수(B1)는, 보이스 코일의 정지 위치로부터의 진동에 의한 이동 거리에 의해서 변화되는 것이지만, 이는 보이스 코일에 입력되는 신호가 주기적 교류 신호이면, 보이스 코일에 작용하는 힘계수(B1)는 시간과 함께 주기적으로 변화되는 것을 의미한다. 그래서, 힘 연산 수단(25)은 상기 주기적으로 변화되는 보이스 코일에 작용하는 힘계수(B1)의 자승 평균치를 구해서, 그것을 실효 힘 계수로 한다(단계 11). 또한, 이 실효 힘 계수는 도 6에 나타내는등가 회로에 있어서의 결합 계수(B1)가 된다.
다음으로, 사용자는 진동판을 설계하기 위한 필요 사항으로서, 진동판 두께의 데이터와 진동판 비중의 데이터를, 입력 수단(1)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다. 예를 들어, 하기 표 9에 나타내는 것 같은, 진동판 두께가 30㎛이며, 진동판 비중이 1.3mg/mm3라고 하는 데이터를, 입력 수단(1)에 의해 입력한다. 또한, 하기 표 9의 내용은 디스플레이(3)에 표시된다.
명칭 단위 값
진동판 두께 ㎛ 30
진동판 비중 mg/mm3 1.3
유효 진동 면적 mm2
진동판 질량 mg
이렇게 하면, 유효 진동판 면적 연산 수단(26)은, 상기 입력 수단(1)에 입력된 조건(목표 사양) 중 하나의 유효 진동 직경(14.5mm;표 1 참조)으로부터, 유효 진동 면적(Sd)을 연산에 의해 구하는 것과 함께(단계 12), 그 구해진 유효 진동 면적(Sd)과, 상기 진동판 두께의 데이터 및 진동판 비중의 데이터에 따라서, 진동판의 질량을 구한다. 이들 유효 진동판 면적 연산 수단(26)이 구한 유효 진동 면적(Sd) 및 진동판의 질량은, 상기 진동판 두께의 데이터 및 진동판 비중의 데이터와 함께, 하기 표 10과 같은 형식으로 디스플레이(3)에 표시된다. 또한, 유효 진동 면적(Sd)은, 도 6에 나타내는 등가 회로에 있어서의 결합 계수(Sd)의 값이 된다. 또한, 유효 진동 면적(Sd) 및 진동판의 질량은, 상기 실효 힘 계수를 계산하는 순서(단계 11) 후에 계산하는 것으로 한정하는 일은 없다. 예를 들어, 최대 진폭 등을 계산하는 순서(단계 3) 후에 구해도 된다.
명칭 단위 값
진동판 두께 ㎛ 30
진동판 비중 mg/mm3 1.3
유효 진동 면적 mm2 165.13
진동판 질량 mg 6.44
그 후, 유효 질량 연산용 데이터 작성 수단(63)은, 보이스 코일의 형태와, 상기 유효 진동판 면적 연산 수단(26)이 구한 진동판의 질량과, 보이스 코일과 진동판을 접착하기 위한 접착제의 정보를 기초로 해서, 기억 수단(4)에 기억되어 있는 유효 진동계 질량 계산식에 적용할 수 있는 보이스 코일의 형태 데이터, 진동판의 형태 데이터 및 접착제의 데이터를 생성한다.
이렇게 하면, 질량 연산 수단(27)은 상기 유효 질량 연산용 데이터 작성 수단(63)에 의해서 생성된 보이스 코일의 형태 데이터, 진동판의 형태 데이터 및 접착제의 데이터를 상기 유효 진동계 질량 계산식에 대입해서, 보이스 코일 등의 스피커에 있어서의 진동계의 유효 질량을, 유효 진동계 질량(Mmd)으로서 연산에 의해 얻는다(단계 13). 그리고, 그 연산 결과는 디스플레이(3)에 표시된다. 또한, 유효 진동계 질량(Mmd)에는, 공기 등의 음향적 부하 질량은 포함되지 않는다.
다음으로, 자기 회로 특성 판정 수단(52)은 자속 연산 수단(24)에 의해서 얻어진 자기 회로의 각 부위별 자속 밀도와, 예를 들어 도 9에 나타내는 미리 기억 수단(4)에 기억되어 있는 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를 판단하기 위한 데이터를 비교해서, 상기 자기 회로의 각 부위별 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를판정한다(단계 14). 예를 들어 도 8에 나타내는 자기 회로를 구성하는 플레이트(72)의 부위(A)의 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를 판정한다. 또한, 자기 회로 특성 판정 수단(52)은, 자속 연산 수단(24)에 의해서 얻어진 퍼미언스 계수와, 미리 기억 수단(4)에 기억되어 있는 퍼미언스 계수에 따라서, 설계하고자 하는 자기 회로를 구성하는 자석의 온도 변화에 기인한 감자(減磁)가 발생할 가능성이 있는지 여부를 판정한다(단계 14). 이들 판정 결과는 디스플레이(3)에 표시된다.
이 때, 상기 자기 회로 중 어느 하나의 부위의 자속 밀도가 포화하고 있다고 판정된 경우나, 설계하고자 하는 자기 회로를 구성하는 자석의 온도 변화에 기인한 감자가 발생할 가능성이 있다고 판정된 경우, 경고가 디스플레이(3)에 표시되고, 보이스 코일의 계산 순서(단계 4)로 돌아간다. 이에 의해서, 사용자는, 보이스 코일의 형상을 제시하기 위한 명령과, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을 다시 상기 입력 수단(1)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력하는 단계로 돌아가서, 상기 유효 진동계 질량을 계산하는 순서(단계 13)까지를 반복하게 된다.
그리고, 상기 자기 회로 중 어느 부위의 자속 밀도도 포화하고 있지 않다고 판정되고, 또한 설계하고자 하는 자기 회로를 구성하는 자석의 온도 변화에 기인한 감자가 발생할 가능성이 없다고 판정된 경우, 지지(支持)계 연산 수단(28)은 상기 입력 수단(1)에 입력된 조건(목표 사양) 중 하나의 최저 공진 주파수(Fs)와, 상기 질량 연산 수단(27)에 의해 얻어진 상기 유효 진동계 질량(Mmd)에 근거한 Mms를, 기억 수단(4)에 기억되어 있는 컴플라이언스 계산식에 대입해서 연산을 행한다.그리고, 지지계 연산 수단(28)은, 진동판의 에지의 컴플라이언스(지지계의 스프링 정수:Cms)를 연산에 의해 얻어서(단계 15), 디스플레이(3)에 표시시킨다. 또한, 상기 컴플라이언스 계산식은 하기 수학식 6에 표시되는 식으로, 그 수학식 6에 있어서의「Mms」는, 상기 유효 진동계 질량(Mmd)에 음향적인 부하질량을 가한 것을 의미한다. 또한, 진동판의 에지의 컴플라이언스(Cms)는, 후술하는 도 6에 나타내는 등가 회로를 이용한 계산에 이용된다.
(수학식 6)
진동판 에지의 컴플라이언스(Cms)=1/(Mms×(2×π×Fs)2)
Mms:유효 진동계 질량(Mmd)에 음향적인 부하질량을 가한 것
Fs:최저 공진 주파수
그 후, 사용자는, 스피커의 케이싱체 등의 음향계의 데이터를 입력 수단(1)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다(단계 16). 상기 음향계의 데이터란, 예를 들어 케이싱체의 크기나, 그 케이싱체에 설치되어 있는 창 구멍의 형상이나, 그 창 구멍을 피복하는 음향 저항재의 형상이나, 스피커 전면측에 설치되는 프로텍터의 형상이나, 진동판이 물결판(波板) 형상인지 평판상인지 등의 형상에 관한 정보를 의미한다.
이렇게 하면, 음향적 임피던스 연산 수단(29)은, 상기 음향계의 데이터에 기초해서, 도 6에 나타내는 등가 회로에 있어서의 진동판 전면(前面)의 음향적 임피던스(Za1)와, 진동판 배면의 음향적 임피던스(Za2)를 연산에 의해 구한다.
예를 들어, 도 6에 도시하는 등가 회로의「Za1」라고 기술되어 있는 부분이 저항과 컴플라이언스와 음향적 질량(이너던스)으로 구성되어 있다면, 음향적 임피던스 연산 수단(29)은, 상기 저항, 컴플라이언스 및 음향적 질량으로 구성되는 부분의 전체 임피던스의 값을 얻는다.
다음으로, 등가 회로 연산 수단(30)은, 상기 각 연산에 의해 얻어진 각 요소의 값을 도 6에 나타내는 등가 회로가 대응하는 소자의 값으로 보고, 그 등가 회로의 전기계 부분의 회로에 있어서의 전류값 I 및 기계계의 회로 부분에 있어서의 속도 V를 연산에 의해 산출한다(단계 17). 또한, 도 6의 등가 회로의 Rms의 값은, 본 실시예 1의 스피커 설계 지원 장치를 사용하는 사용자가 자신의 경험상 알고 있는 값으로, 그 사용자가 입력 수단(1)에 의해 입력한 값이 이용된다. 또한, 전류값 I 및 속도 V는, 도 6의 등가 회로를 해석해서 얻어지지만, 이는 기전력과 역기전력의 상관 관계가 고려된 형태로 얻어진다.
그리고, 각종 주파수 특성 연산 수단(31)은, 상기 등가 회로 연산 수단(30)에 의해서 얻어진 속도 V를 하기의 수학식 7에 대입해서, 스피커를 구성하는 진동판의 진폭 주파수 특성을 연산에 의해 얻는다(단계 18). 또한, 각종 주파수 특성 연산 수단(31)은, 산출한 진동판의 진폭 주파수 특성의 최대 진폭에 소정의 값을 부가해서 진폭 여유를 산출한다(단계 19). 또한, 각종 주파수 특성 연산 수단(31)은 상기 등가 회로 연산 수단(30)에 의해서 얻어진 전류값 I를 하기의 수학식 8에 대입해서, 스피커의 임피던스 주파수 특성을 연산에 의해 얻는다(단계 20).
(수학식 7)
진폭 주파수 특성 X= V/(jω)
(수학식 8)
임피던스 주파수 특성 Z=E/I
더욱이, 상기 각종 주파수 특성 연산 수단(31)은, 도 6에 나타내는 등가 회로의「Za1」이라고 기술되어 있는 부분의 미리 정해진 소자, 예를 들어 컴플라이언스의 양단에 걸리는 전압값을 진동판 전면의 음압 주파수 특성으로서 얻는다(단계 21). 마찬가지로, 각종 주파수 특성 연산 수단(31)은, 도 6에 나타내는 등가 회로의「Za2」이라고 기술되어 있는 부분의 미리 정해진 소자, 예를 들어 컴플라이언스의 양단에 걸리는 전압값을, 진동판 배면의 음압 주파수 특성으로서 얻는다(단계 21). 또한, 상기 미리 정해진 소자는, 예를 들어 본 실시예 1의 스피커 설계 지원 장치에 의해서 설계되는 스피커가 이용되는 장소에 의해서 결정된다.
그리고, 최종 판정 수단(53)은 상기 각종 주파수 특성 연산 수단(31)에 의해서 얻어진 음압 주파수 특성이, 상기 조건(목표 사양)중 목표 SPL(목표 음압)를 만족시키는가 여부를 판정한다(단계 22). 또한, 최종 판정 수단(53)은, 상기 각종 주파수 특성 연산 수단(31)에 의해서 얻어진 진동판의 진폭 주파수 특성에 기초해서 결정되는 스피커의 두께가, 상기 조건(목표 사양) 중 목표 두께를 만족하는가 여부를 판정한다(단계 22). 이들 판정 결과는 디스플레이(3)에 표시된다.
이 때, 상기 각 연산 결과가 상기 조건(목표 사양)을 만족하지 않는 경우,경고가 디스플레이(3)에 표시된다(단계 23). 이렇게 하면, 보이스 코일의 계산 순서(단계 4) 또는 음향계의 형상을 입력하는 순서(단계 16)로 돌아가서, 그 이후의 순서를 반복한다. 예를 들어 상기 연산에 의해서 얻어진 음압값이 상기 목표 SPL(목표 음압)보다 낮은 값인 경우, 진동계의 유효 질량을 가볍게 하면 음압이 높아지기 때문에, 보이스 코일의 질량을 가볍게 하기 위한 계산을 행하는 순서(단계 4)로 돌아간다. 또한, 예를 들어 상기 연산에 의해서 얻어진 진동판의 진폭 주파수 특성에 기초해서 결정되는 스피커의 두께가 상기 목표 두께보다 지나치게 두꺼운 경우, 케이싱체에 설치되는 창 구멍의 직경을 크게 하면 진동판의 진폭값이 작게 되어, 스피커의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 창 구멍의 직경을 크게 하기 위한 데이터를 입력하는 순서(단계 16)로 돌아간다.
그리고, 상기 각 연산 결과가 상기 조건(목표 사양)을 만족하고 있다고 하는 판정 결과가 얻어진 경우, 그 취지의 정보가 디스플레이(3)에 표시되며 스피커의 설계를 종료하고, 설계 사양서를 프린트 아웃한다(단계 24). 또한, 이 설계 사양서에는, 상기 각종 주파수 특성 연산 수단(31)에 의해서 얻어진 스피커의 임피던스 주파수 특성도 포함된다. 그것은, 스피커의 Q값을 아는데에 있어서의 단서가 되는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 실시예 1의 스피커 설계 지원 장치를 이용하면, 스피커의 설계회수가 종래보다도 줄어서, 소정의 조건(목표 사양)을 만족하는 스피커를 단시간에 설계하는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 실시예 1에서는 음압 계산식, 진동판 진폭 계산식 및 임피던스계산식의 일례로서 도 6에 나타내는 등가 회로를 이용했지만, 그 등가 회로는 복수 존재하고 있어도 된다. 예를 들어, 음향계 회로 등에 대해서 각종 보정이 고려된 등가 회로가 복수 존재하고 있어도 된다. 그리고, 사용자가 이들 복수의 등가 회로 중 어느 하나를 선택하도록 해도 된다.
또한, 상술한 실시예 1에서는, 스피커 설계 지원 장치가 자기 회로 특성 판정 수단(52)을 갖추고 있고, 그 자기 회로 특성 판정 수단(52)이 자속 연산 수단(24)에 의해서 얻어진 자기 회로의 각 부위별 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를 판단하는 것으로 했다. 또한, 상기 자기 회로 특성 판정 수단(52)이 자속 연산 수단(24)에 의해서 얻어진 퍼미언스 계수에 기초해서, 설계하고자 하는 자기 회로를 구성하는 자석의 온도 변화에 기인한 감자가 발생할 가능성이 있는가 여부를 판정하는 것으로 했다. 그러나, 스피커 설계 지원 장치는 자기 회로 특성 판정 수단(52)을 구비하고 있는 것으로 한정하지 않는다. 자기 회로 특성 판정 수단(52)이 스피커 설계 지원 장치에 설치되어 있지 않은 경우에는, 상술한 자기 회로 특성 판정 수단(52)이 행하는 판정을 사용자가 행한다. 또는, 상기 자기 회로의 각부위별 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를 판정하는 항목과, 퍼미언스 계수에 기초해서 자석의 온도 변화에 기인한 감자가 발생할 가능성이 있는가 여부를 판정하는 항목의 두개의 판정 항목 중 한쪽을 사용자가 판정하고, 다른쪽을 상기 자기 회로 특성 판정 수단(52)이 판정하는 것으로 해도 된다.
또한, 상술한 실시예 1에 있어서의 자속 연산 수단(24), 음향적 임피던스 연산 수단(29), 등가 회로 연산 수단(30) 및 각종 주파수 특성 연산 수단(31) 모두또는 일부는, 범용되고 있는 소프트웨어를 이용해서 해당하는 연산을 행하는 수단이여도 된다.
(실시예 2)
이하에, 본 발명의 실시예 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 구성을, 그 동작과 함께 도면을 참조해서 설명한다.
도 10에 본 실시예 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 개략 구성을 나타낸다. 도 11에 본 실시예 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 동작 순서를 나타낸다. 또한, 도 12에 본 실시예 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치가 행하는 처리의 개요를 나타낸다.
그런데, 도 10에 도시하는 바와 같이, 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치는 입력 수단(101)과, 간이 진폭 계산 수단(102)과, 전 처리 수단(103)과, 자기 회로 설계 수단(104)과, 중간 처리 수단(105)과, 등가 회로 설계 수단(106)과, 주파수 특성 계산 수단(107)과, 스피커 특성 계산 수단(108)과, 출력 데이터 작성 수단(109)과, 전 처리 평가 수단(115)과, 중간 처리 평가 수단(116)과, 최종 평가 수단(117)과, 기억 수단(118)과, 디스플레이(119)로 구성되어 있다.
우선, 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치의 사용자는, 예를 들어 휴대전화 메이커로부터 제시된 스피커에 관한 여러가지 조건(목표 사양)을, 키보드 등으로 구성된 입력 수단(101)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다. 예를 들어, 구경, 목표 두께, 목표 SPL(목표 음압), 측정 거리(스피커와 그로부터의 소리를 검출하는 수단의 거리 r),최저 공진 주파수(Fs), 정격 입력, 공칭 임피던스, 유효 진동 직경 등의 조건(목표 사양)을 입력한다(단계 101). 구체적으로는, 하기 표 11에 나타내는 바와 같은, 구경이 22mm, 목표 두께가 5mm, 목표 SPL (목표 음압)이 82dB, 측정 거리가 1m, 최저 공진 주파수(Fs)가 800Hz, 정격 입력이 0.5W, 공칭 임피던스가 8Ω, 유효 진동 직경이 14.5mm이라는 조건(목표 사양)을, 사용자는 입력 수단(101)에 의해 입력한다. 또한, 그 입력 수단(101)에 의해 입력되는 하기 표 11의 내용은 디스플레이(119)에 표시된다.
명칭 단위 값
구경 mm 22
목표 두께 mm 5
목표 SPL dB 82
측정 거리 m 1
최저 공진 주파수 Hz 800
정격 입력 W 0.5
공칭 임피던스 Ω 8
유효 진동 직경 mm 14.5
최대 진폭 mm
진폭 여유 mm
그런데, 상기 실시예 1에서도 설명했지만, 스피커를 구성하는 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값을 알면, 상기 진동판이 스피커의 프로텍터와 접촉하는가 여부나, 상기 진동판과 함께 진동하는 보이스 코일이 자기 회로에 접촉하는가 여부에 관해서 대략의 판단을 할 수 있다. 그래서, 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치는, 간이 진폭 계산 수단(102)에 있어서, 스피커를 구성하는 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값을 구하는 간이 진폭 연산을 우선 행한다. 이하, 그 간이 진폭 연산을 설명한다.
그런데, 상기와 같이 조건(목표 사양)이 입력되면, 디스플레이(119)는 기억 수단(118)에 기억되어 있는 간이 진폭 계산식 데이터 베이스(DB1:도 12 참조)내의하기 수학식 1 및 수학식 2로 나타내여지는 2개의 간이 진폭 계산식을 표시한다. 이들 2개의 간이 진폭 계산식은, 상기 실시예 1에서 설명한 식으로, 수학식 1은 설계 기준에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유를 얻기 위한 계산식이며, 수학식 2는 워스트 케이스(소정의 조건범위 내에서의 미리 정해진 최악의 경우)에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유를 얻기 위한 계산식이다.
최대 진폭 Xmax1=v/jω
진폭 여유 Xmgn1=Xmax1×안전 계수
V=2×r×p/ (ρ0×ω× a2)
r:스피커와 그로부터의 소리를 검출하는 수단과의 거리
p= 1O(SPL/20)×2×1O-5
ρ0:공기의 밀도
ω=2×π×fs
fs:주파수
a=유효 진동 직경/2
최대 진폭 Xmax2=v2/(jω×안전계수)
진폭 여유 Xmgn2=Xmax2+부품 조립 공차
v2=2×r×p/(ρ0×ω×안전 계수×a2)
r:스피커와 그부터의 소리를 검출하는 수단과의 거리
p=10(SPL/20)×2×10-5
ρ0:공기의 밀도
ω=2×π×fs
fs:주파수
a=유효 진동 직경/2
이와 같이, 수학식 1 및 수학식 2로 표시되는 2개의 간이 진폭 계산식이 디스플레이(119)에 표시되어 있으면, 사용자는 설계 기준에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유를 알고자 할 때에는 수학식 1을 선택 수단(111)에 의해 선택하고(단계 102), 워스트 케이스에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유를 알고자 할 때에는 수학식 2를 선택 수단(111)에 의해 선택한다(단계 102). 이와 같이 수학식 1 또는 수학식 2가 선택되면, 간이 진폭 계산 수단(102)은 상기 입력 수단(101)에 의해 입력된 데이터 중 간이 진폭 연산을 행하는 데 필요한 데이터와, 선택된 수학식 1 또는 수학식 2를 이용해서, 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값을 얻고(단계 103), 그 연산 결과를 상기 조건(목표 사양)과 함께 디스플레이(119)에 표시시킨다. 예를 들어, 수학식 1이 선택된 경우, 하기 표 12에 도시하는 바와 같이 최대 진폭이 0.45mm이고, 진폭 여유가 0.69mm이라는 연산 결과가 얻어지면, 그 연산 결과가 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 상기 연산 결과(하기 표 12의 내용)는, 도 12에 나타내는 간이 진폭 파일(F-1)에 수집되어 기억 수단(118)에 저장된다.
명칭 단위 값
구경 mm 22
목표 두께 mm 5
목표 SPL dB 82
측정 거리 m 1
최저 공진 주파수 Hz 800
정격 입력 W 0.5
공칭 임피던스 Ω 8
유효 진동 직경 mm 14.5
최대 진폭 mm 0.45
진폭 여유 mm 0.69
또한, 사용자는 수학식 1 및 수학식 2 쌍방을 선택해서, 설계 기준에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유와, 워스트 케이스에 있어서의 최대 진폭 및 진폭 여유 중 하나를 디스플레이(119)에 표시시키도록 해도 된다.
이와 같이, 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값이 표시되면, 사용자는, 진동판이 스피커의 프로텍터와 접촉하는가 여부나, 진동판과 함께 진동하는 보이스 코일이 자기 회로에 접촉하는가 여부에 관해서 대략의 판단을 하는 것이 가능해진다.
다음으로, 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치는, 전 처리 수단(103)에 있어서, 스피커를 구성하는 자기 회로의 자속 밀도 분포 등을 구하기 위한 데이터를 생성하는 이하의 연산 처리를 행한다.
우선, 사용자는, 스피커를 구성하는 보이스 코일의 형태(예를 들어, 크기)를 제시하기 위한 명령과, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항의 일부를, 상기 입력 수단(101)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다(단계 104). 또한, 사용자는, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항 중 나머지를, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 전 처리 연산용 데이터 베이스(DB2:도 12 참조) 중에서 상기 입력 수단(101)내의 선택 수단(111)을 이용해서 선택한다(단계 104).
예를 들어, 사용자는, 상기 전 처리 연산용 데이터 베이스(DB2) 중, 공칭 직경으로서 하기 표 13에 나타내는 10mm, 11mm, 12mm,…중에서 어느 하나를 선택한다. 이렇게 하면, 그 선택된 공칭 직경이 기재되어 있는 행의 다른 사항의 수치도 더불어 선택된다. 예를 들어 공칭 직경으로서「1Omm」를 사용자가 선택하면, 보이스 코일의 실제 내경(보빈 내경)으로서 10.5mm이, 그 내경 공차로서 O.1mm이 선택된다. 또한, 자기 회로를 구성하는 플레이트의 외경으로서 9.5mm이, 자기 회로를 구성하는 요크의 내경으로서 12.0mm이 보이스 코일과 진동판을 접착시키기 위한 접착제의 질량으로서 4.0mg가 각각 선택된다. 여기서는, 이하의 설명의 편의상, 사용자는, 공칭 직경으로서「1Omm」를 선택한 것으로 한다. 또한, 상기 공칭 직경은 보이스 코일의 내경의 개략값을 의미한다.
공칭 직경 DB
공칭 직경(mm) 보빈 내경(mm) 내경 공차(mm) 플레이트 외경(mm) 요크 내경(mm) 접착제 질량(mg)
Φ10 10.5 0.1 9.5 12.0 4.0
Φ10 11.5 0.1 10.5 13.0 5.0
Φ12 12.5 0.1 11.5 14.0 6.0
... ... ... ... ... ...
또한, 사용자는, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 상기 전 처리 연산용 데이터 베이스(DB2) 중 선재명으로서 하기 표 14에 나타내는 "동선 1", "동선 2", "동선 3"… 중 어느 하나를 선택한다. 이렇게 하면, 그 선택된 선재명이 기재되어 있는 행의 다른 사항의 수치도 더불어 선택된다. 예를 들어 선재명으로서「동선 2」를 사용자가 선택하면, 선직경으로서 0.060mm이, 선륜 최대 외경으로서 0.065mm이 선택된다. 또한, 비 저항으로서 35.0가 비질량으로서 0.02가 선택된다. 여기서는, 이하의 설명의 편의상, 사용자는 선재명으로서「동선 2」를 선택한 것으로 한다.
선재 DB
선재명 선직경(mm) 선륜 최대 외경(mm) 비저항 비질량
동선 1 0.050 0.055 40.0 0.01
동선 2 0.060 0.065 35.0 0.02
동선 3 0.070 0.070 30.0 0.03
... ... ... ... ...
또한, 사용자는, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 상기 전 처리 연산용 데이터 베이스(DB2) 중 보빈재명으로서 하기 표 15에 나타내는 "보빈리스", "수지 1", "금속 1",…중에서 어느 하나를 선택한다. 이렇게 하면, 그 선택된 보빈재명이 기재되어 있는 행의 다른 사항의 수치도 더불어 선택된다. 예를 들어 보빈재명으로서「 수지 1」을 사용자가 선택하면, 비중으로서 하기 표 15에 있어서의 보빈재명「수지 1」이 기재되어 있는 행의 0.5가 더불어 선택된다. 여기서는, 이하 설명의 편의상, 사용자는, 보빈재명으로서「수지 1」을 선택한 것으로 한다. 또한, 하기 표 15에 있어서의 보빈재명 열의 "보빈리스"는, 보빈을 이용하지 않고 진동판과 보이스 코일을 직접 접합하는 경우에 대응하고 있다.
보빈재 DB
보빈재명 비중
보빈리스 0
수지 1 0.5
금속 1 3
... ...
더욱이, 사용자는 층수가 2층, 보빈 두께가 50㎛, 보빈 여백이 0.1mm인 각 데이터를, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항의 일부로서 입력 수단(101)에 의해 입력한다.
상술한 바와 같이 해서 사용자가 선택 및 입력한 내용은, 하기 표 16과 같이 정리되어서 디스플레이(119)에 표시된다.
명칭 단위 값
공칭 직경 mm 8
선재명 동선 2
선직경 mm 0.060
선륜 최대 외경 mm 0.065
층수 층 2
보빈재 수지 1
보빈 두께 ㎛ 50
보빈 여백 mm 0.1
보빈 높이 mm
금실선 질량 mg
권회폭 mm
총 권회수 턴
선 길이 m
DCR(직류 저항) Ω
선륜 질량 mg
총 질량 mg
보이스 코일 최대 외경 mm
보이스 코일 임피던스 H
이렇게 하면, 전 처리 수단(103)은, 상기 입력 수단(101)에 의해 입력된 보이스 코일의 형태를 연산하는데 필요한 데이터와, 상기 전 처리 연산용 데이터 베이스(DB2) 중에서 선택된 보이스 코일의 형태를 연산하는데 필요한 데이터를, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 복수의 코일 계산식 각각에 대입해서 연산을 행하여, 보이스 코일의 형태를 얻는다(단계 105).
여기서, 상기 복수의 코일 계산식은 예를 들어 하기 수학식 3 및 수학식 4로 표시된 식이고, 이들 2개의 코일 계산식 중 수학식 3의 식은 보이스 코일의 형태의 일례로서의 보빈의 높이(Hvc)를 얻기 위한 계산식이며, 수학식 4의 식은 권회폭(Wvc)을 얻기 위한 계산식이다. 또한, 이들 수학식 3 및 수학식 4는 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같은 것이다.
보빈의 높이(Hvc)=최대 진폭(Xmax1)×안전 계수+권회폭(Wvc)+보빈 여백(Hbs)
권회폭(Wvc)=선륜 최대 외경(Dwmax)×1층째의 권회수
그런데, 이 경우 전 처리 수단(103)은 보이스 코일의 형태의 일례로서의 보빈의 높이(Hvc)나 권회폭(Wvc)이 각각 3.0mm, 2.0mm이라고 하는 연산 결과를 얻어서, 이것을 디스플레이(119)에 표시시킨다.
그런데, 사용자는, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을 복수 패턴 입력하고, 이들 복수 패턴에 각각 기초한 연산 결과를 비교 검토하는 일이 있다. 예를 들어, 상기 보빈의 높이(Hvc)나 권회폭(Wvc)을 산출하는 경우면, 예를 들어 선재명으로서 "동선 2"의 그 외에 상기 표 14에 나타내는 "동선 1"을 선택함과 함께, 1층째의 권회수 및 보빈 여백(Hbs)의 수치로서 상기 이외의 것을 선택하고, 합계로3패턴을 입력하는 것이다. 이 때, 상기 디스플레이(119)에는 각 패턴별로 보빈의 높이(Hvc) 및 권회폭(Wvc)의 연산 결과가 표시된다. 그리고, 사용자는, 상기 3패턴 중 어느 하나를 선택 수단(111)에 의해 선택해서(단계 106), 보이스 코일의 크기(형태의 일례)를 확정한다. 여기서는, 이하 설명의 편의상, 상기 표 16에 나타낸 내용이 선택된 것으로 한다.
또한, 전 처리 수단(103)은, 사용자가 선택 및 입력한 「공칭 직경이 10mm,선재명이 동선 2, 선직경이 0.060mm, 선륜 최대 외경이 0.065mm, 층수가 2층이다」라고 하는 데이터로부터, 직류 저항(DCR:Re)의 값이 8.5Ω이며, 인덕턴스(Le)의 값이 0.0001H라고 하는 연산 결과를 얻는다. 이들 직류 저항(Re) 및 인덕턴스(Le)의 각 값은 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 상기 직류 저항(Re) 및 인덕턴스(Le)의 각 값은, 후술하는 등가 회로(도 6 참조)의 소정의 전기 소자의 저항치 및 코일의 인덕턴스 값으로서 이용된다. 또한, 도 6에 나타내는 등가 회로는, 도 12에 나타내는 등가 회로 파일(F-8)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장되고 있다.
또한, 전 처리 수단(103)은, 사용자가 선택 및 입력한 보이스 코일의 형태를 연산하는데 필요한 데이터에 기초해서, 금실선 질량이 0.2mg, 총 권회수가 45턴, 선길이가 1.2m, 선륜 질량이 34mg, 총질량이 37mg, 보이스 코일의 최대 외경이 8.7mm라고 하는 연산 결과도 얻는다.
이렇게 해서, 전 처리 수단(103)이 연산에 의해 얻은 결과는, 하기 표 17에 나타내는 형식으로 사용자가 선택 및 입력한 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항과 함께 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 하기 표 17의 연산 결과는, 전 처리 결과 파일(F-2:도 12 참조)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장된다.
명칭 단위 값
공칭 직경 mm 8
선재명 동선 2
선직경 mm 0.060
선륜 최대 외경 mm 0.065
층수 층 2
보빈재 수지 1
보빈 두께 ㎛ 50
보빈 여백 mm 0.1
보빈 높이 mm 3.0
금실선 질량 mg 0.2
권회폭 mm 2.0
총 권회수 턴 45
선 길이 m 1.2
DCR(직류 저항) Ω 8.5
선륜 질량 mg 34
총 질량 mg 37
보이스 코일 최대 외경 mm 8.7
보이스 코일 임피던스 H 0.0001
다음으로, 사용자는, 스피커를 구성하는 자기 회로의 크기(형태의 일례)를 제시하기 위한 명령과, 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항의 일부를, 상기 입력 수단(101)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다(단계 107). 또한, 사용자는, 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항의 나머지를, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 상기 전 처리 연산용 데이터 베이스(DB2:도 12 참조) 중에서 상기 입력 수단(101)내의 선택 수단(111)을 이용해서 선택한다(단계 107).
예를 들어, 사용자는, 하기 표 18에 나타내는 것 같은, 플레이트 외경이 7.9mm, 플레이트 두께가 0.5mm, 자석 외경이 7.4mm, 자석 두께가 1.2mm, 요크 내경이 9mm, 요크 두께가 0.6mm이라고 하는 각 데이터를, 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항의 일부로서 입력 수단(101)에 의해 입력한다.
명칭 단위 값
플레이트 외경 mm 7.9
플레이트 두께 mm 0.5
자석 외경 mm 7.4
자석 두께 mm 1.2
요크 내경 mm 9
요크 두께 mm 0.6
요크 높이 mm
또한, 사용자는, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 상기 전 처리 연산용 데이터 베이스(DB2) 중 플레이트 및 요크재의 재료명으로서 하기 표 19에 나타내는 " 금속 1", "금속 2",… 중에서 어느 하나를 선택한다. 여기서는 설명의 편의상, 「금속 1」을 선택하는 것으로 한다. 또한, 하기 표 19 중 자속 밀도(B) 및 자계강도(H)는, 플레이트 및 요크재의 물성을 특정하는 것이다.
재료명 자속 밀도(B) 자계(H)
금속 1 240.0 0.6
320.0 0.8
330.0 0.9
... ...
금속 2 495.0 0.6
... ... ...
더욱이, 사용자는, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 상기 전 처리 연산용 데이터 베이스(DB2) 중 자석의 재료명으로서 하기 표 20에 나타내는 "자석 1", "자석 2",…중에서 어느 하나를 선택한다. 여기서는 설명의 편의상, 「자석 1」을 선택하는 것으로 한다. 또한, 하기 표 20 중 자속 밀도(B) 및 자계강도(H)는 상기 표 19에 있어서의 그것들과 같은 의미를 갖는다.
자석재명 자속 밀도(B) 자계(H)
자석 1 -10000 0
0 1
자석 2 -20000 0
0 2
... ... ...
상술한 바와 같이 해서 사용자가 입력 또는 선택한 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항의 내용은, 하기 표 21과 같이 정리되어 디스플레이(119)에 표시된다.
명칭 단위 값
플레이트 외경 mm 7.9
플레이트 두께 mm 0.5
플레이트 재질 금속1
자석 외경 mm 7.4
자석 두께 mm 1.2
플레이트 재질 자석 1
요크 내경 mm 9
요크 두께 mm 0.6
요크 높이 mm
요크재 금속 1
이렇게 하면, 전 처리 수단(103)은, 상기 입력 수단(101)에 의해 입력된 자기 회로의 크기를 연산하는데 필요한 데이터와, 상기 전 처리 연산용 데이터 베이스(DB2) 중에서 선택된 자기 회로의 형태를 연산하는데 필요한 데이터를, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 자기 회로 계산식에 대입해서 연산을 행하여, 자기 회로의 크기를 얻는다(단계 108).
여기서, 상기 자기 회로 계산식은 예를 들어 하기 수학식 5로 표시되는, 요크 높이(Hy)를 얻기 위한 식이다.
요크 높이(Hy)=플레이트 두께(Tp)+자석 두께(Tm)+요크 두께(Ty)
상기 수학식 5를 이용해서 전 처리 수단(103)에 의해서 얻어진 요크 높이(Hy)는 하기 표 22에 나타내는 형식으로, 사용자가 입력 또는 선택한 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항과 함께 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 하기 표 22의 연산 결과는, 전 처리 결과 파일(F-2:도 12 참조)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장된다.
명칭 단위 값
플레이트 외경 mm 7.9
플레이트 두께 mm 0.5
플레이트 재질 금속1
자석 외경 mm 7.4
자석 두께 mm 1.2
플레이트 재질 자석 1
요크 내경 mm 9
요크 두께 mm 0.6
요크 높이 mm 2.3
요크재 금속 1
다음으로, 전 처리 평가 수단(115)은, 상기 간이 진폭 계산 수단(102)에 의해서 얻어진 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유와, 상기 전 처리 수단(103)에 의해서 얻어진 보이스 코일의 형태(크기 등) 및 자기 회로의 형태(크기 등)에 따라서, 후술하는 다섯 개의 판정 항목에 대해서 판정을 행한다(단계 109).
그 판정을 도 7을 이용해서 설명하면, 우선 제 1로, 보이스 코일(71)의 진동에 따라 진동판(75)이 진동했을 때에, 진동판 본체(751)와 자기 회로를 구성하는 플레이트(72)가 접촉하지 않는지 여부를, 전 처리 평가 수단(115)은 판정한다. 즉, 도 7에 있어서의 플레이트(72)와 진동판 본체(751)의 거리(1)가, 진동판(75)이 진동했을 때에 접촉하지 않는 거리로 되어 있는지 여부를 판정한다.
제 2로, 보이스 코일(71)의 진동에 따라 진동판(75)이 진동했을 때에, 진동판 에지(752)와 요크(74)가 접촉하지 않는지 여부를, 전 처리 평가 수단(115)은 판정한다. 즉, 도 7에 있어서의 진동판 에지(752)와 요크(74)의 거리(2)가, 진동판(75)이 진동했을 때에 접촉하지 않는 거리로 되어 있는지 여부를 판정한다.
제 3으로, 보이스 코일(71)이 진동했을 때에, 그 보이스 코일(71)의 진동 방향에 있어서, 보빈(76)과 요크(74)가 접촉하지 않는지 여부를, 전 처리 평가 수단(115)은 판정한다. 즉, 도 7에 있어서의 보빈(76)과 요크(74)의 거리(3)가 보이스 코일(71)이 진동하고 있을 때에, 접촉하지 않는 거리로 되어 있는지 여부를 판정한다. 또 상기에서는, 보이스 코일(71)에 보빈(76)이 부착되어 있는 경우의 판정에 대해서 설명했지만, 보이스 코일(71)에 보빈(76)이 부착되어 있지 않은 경우, 보이스 코일(71)이 진동했을 때에, 그 보이스 코일(71)의 진동 방향에 있어서 보이스 코일(71)과 요크(74)가 접촉하지 않는지 여부를, 전 처리 평가 수단(115)은 판정한다.
또한 제 4로, 전 처리 평가 수단(115)은, 보이스 코일(71)의 진동 방향과 직교하는 방향에 있어서, 보이스 코일(71)과 요크(74)가 접촉하지 않는지 여부를 판정한다. 즉, 도 7에 있어서의 보이스 코일(71)과 요크(74)의 거리(4)가 접촉하지 않는 거리로 되어 있는지 여부를 판정한다.
더하여 제 5로, 도 7에서는 보빈(76)이 설치되어 있지만, 보이스 코일(71)과 진동판(75)을 접속시키기 위해서 보빈(76)이 필요한지 여부를, 전 처리 평가 수단(115)은 판정한다.
이들 전 처리 평가 수단(115)에 의한 판정 결과는, 디스플레이(119)에 표시된다. 이 때, 상기 제 1~제 5의 판정 항목에 있어서, 어느 하나 하나라도 부정적인 판정 결과가 얻어진 경우, 스피커의 형상이 제한 범위 외에 있다고 해서, 경고가 디스플레이(119)에 표시된다(단계 110). 이 경우, 사용자는 보이스 코일의 형태를 제시하기 위한 명령과, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을 상기 입력 수단(101)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력하는 순서(단계 104)로 돌아가서, 상기 형상을 판정하는 순서(단계 109)를 다시 행한다.
예를 들어, 전 처리 평가 수단(115)에 의해서, 보이스 코일(71)의 진동 방향에서 보빈(76:또는 보이스 코일(71)이 요크(74)에 접촉한다고 하는 판정 결과가 얻어진 경우, 디스플레이(119)에는 예를 들어, 「바닥이 닿았습니다」라고 하는 경고가 표시된다. 이렇게 하면, 사용자는, 표 16에 나타낸 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항 중 적어도 일부를 변경해서, 새로운 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을 입력 수단(101)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다. 예를 들어, 하기 표 23에 도시하는 바와 같이 선재명으로서「동선 1」을 다시 선택하고, 선직경을「0.060mm」에서 「0.050mm」로 변경하는 것이다.
명칭 단위 값
공칭 직경 mm 10
선재명 동선 1
선직경 mm 0.050
선륜 최대 외경 mm 0.055
층수 층 2
보빈재 수지 1
보빈 두께 ㎛ 50
보빈 여백 mm 0.1
보빈 높이 mm
금실선 질량 mg
권회폭 mm
총 권회수 턴
선 길이 m
DCR(직류 저항) Ω
선륜 질량 mg
총 질량 mg
보이스 코일 최대 외경 mm
보이스 코일 임피던스 H
이와 같이 데이터의 일부가 변경되면, 하기 표 24에 도시하는 바와 같이 전 처리 수단(103)에 의해서, 보빈의 높이(Hvc)가, 3.0mm에서 2.5mm로 변경되었다고 하는 연산 결과가 얻어진다.
명칭 단위 값
공칭 직경 mm 10
선재명 동선 1
선직경 mm 0.050
선륜 최대 외경 mm 0.055
층수 층 2
보빈재 수지 1
보빈 두께 ㎛ 50
보빈 여백 mm 0.1
보빈 높이 mm 2.5
금실선 질량 mg 0.2
권회폭 mm 1.0
총 권회수 턴 33
선 길이 m 0.9
DCR(직류 저항) Ω 7.1
선륜 질량 mg 19
총 질량 mg 22
보이스 코일 최대 외경 mm 8.6
보이스 코일 임피던스 H 0.0001
그 후, 전 처리 평가 수단(115)은, 상기 형상 판정을 다시 행한다(단계109). 이 경우, 보이스 코일(71)의 진동 방향에 있어서 보빈(76:또는 보이스 코일(71)은 요크(74)에 접촉하지 않는다고 하는 판정 결과를, 전 처리 평가 수단(115)은 얻는다.
그런데, 전 처리 평가 수단(115)에 의해서, 상기 제 1~제 5의 판정 항목 모두에 있어서 긍정적인 판정 결과가 얻어진 경우, 그 취지의 정보가 디스플레이(119)에 표시된다. 또한 그 때, 상기 전 처리 결과 파일(F-2:도 12 참조)내의 상기 표 17에 나타내는 연산 결과가, 상기 표 24에 나타내는 연산 결과에 오버 라이트된다.
다음으로, 사용자는, 진동판을 설계하기 위한 필요 사항으로서 진동판 두께의 데이터와 진동판 비중의 데이터를 입력 수단(101)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다. 예를 들어, 하기 표 25에 나타내는 바와 같은, 진동판 두께가 30㎛이며, 진동판 비중이 1.3mg/mm3라고 하는 데이터를, 입력 수단(101)에 의해 입력한다. 또한, 하기 표 25의 내용은 디스플레이(119)에 표시된다.
명칭 단위 값
진동판 두께 ㎛ 30
진동판 비중 mg/mm3 1.3
유효 진동 면적 mm2
진동판 질량 mg
이렇게 하면, 전 처리 수단(103)은 입력 수단(101)에 의해 입력된 상기 조건(목표 사양) 중 하나의 유효 진동 직경(14.5mm; 표 11 참조)으로부터, 유효 진동 면적(Sd)을 연산에 의해 구함과 함께(단계 111), 그 구한 유효 진동 면적(Sd)과, 상기 진동판 두께의 데이터 및 진동판 비중의 데이터에 기초해서, 진동판의 질량을 구한다. 이들 요청된 유효 진동 면적(Sd) 및 진동판의 질량은, 하기 표 26에 도시하는 바와 같이, 상기 진동판 두께의 데이터 및 진동판 비중의 데이터와 함께, 상기 전 처리 결과 파일(F-2:도 12 참조)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장된다. 또한, 하기 표 26에 나타내는 상기 유효 진동 면적(Sd) 및 진동판의 질량과, 상기 진동판 두께의 데이터 및 진동판 비중의 데이터는 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 유효 진동 면적(Sd)은, 도 6에 나타내는 등가 회로에 있어서의 결합 계수(Sd)의 값이 된다.
명칭 단위 값
진동판 두께 ㎛ 30
진동판 비중 mg/mm3 1.3
유효 진동 면적 mm2 165.13
진동판 질량 mg 6.44
이와 같이, 전 처리 결과 파일(F-2:도 12 참조)에는 상기 표 24, 표 22 및 표 26의 내용이 파일링된다.
다음으로, 전 처리 수단(103)은, 도 13에 나타내는 자기 회로를 구성하는 각 부재의 각 영역의 데이터(이하, 절점(節点) 데이터 및 요소 데이터라 한다)를 작성한다(단계 112). 또한, 도 13은 자기 회로의 한 단면의 중앙부에서 측부까지를 나타내고 있다.
이하에, 자기 회로의 구성에 대해서 도 13을 이용해서 설명한다. 이 도 13에 도시하는 바와 같이 자기 회로는 복수의 영역으로 구성되어 있다. 그리고, 예를 들어 영역(F)에 착안하면, 그 영역(F)은 직사각형이며 4개의 모서리부가 존재하지만, 이들 4개의 모서리부에는, 각각 부호 P15, P16, P17, P18이 미리 붙여져 있다. 마찬가지로 영역(G)에 착안하면, 그 영역(G)도 직사각형이며 4개의 모서리부가 존재해서, 이들 4개의 모서리부에도, 각각 부호 P17, P18, P19, P20이 미리 붙여져 있다. 또한, P15와 P17을 잇는 선분 P15-P17과, P17과 P19를 잇는 선분 P17-P19의 길이의 비가 미리 정의되어 있다. 예를 들어, 선분 P15-P17과 선분 P17-P19의 길이의 비가, 2:3으로 미리 정의되어 있다. 상기 부호나 미리 정의되어 있는 사항은, 기억 수단(118)에 미리 기억되어 있다.
이와 같이, 자기 회로를 도 13과 같이 나타내었을 때의 각 영역의 각 모서리부의 부호 및 각 이웃하는 2개의 모서리부의 길이의 비가 미리 정해져 있다고 하는 조건하에서, 전 처리 수단(103)은 하기 표 27에 도시하는 바와 같이 상기 절점 데이터 및 요소 데이터를 작성하고, 이들을 형상 파일(F-3:도 12 참조)에 정리해서 기억 수단(118)에 저장한다.
다음으로, 상기 표 27을 상술한다. 우선 「요소」에 대해서 이지만, 처음의「EL」은 요소명을 나타내고 있다. 다음으로, 「EL」의 오른쪽에 기재되어 있는 문자"A"~"F"는 요소 번호를 뜻하고 있다. 즉, 도 13에 있어서의 자기 회로가 대응하는 각 영역"A"~"F"을 나타내고 있다. 다음으로, 이들 각 요소 번호의 오른쪽에 기재되어 있는 숫자는, 그 숫자가 기재되어 있는 행의 영역의 재료가 갖는 물성 번호를 뜻하고 있다. 또한, 그 물성 번호의 오른쪽으로 기재되어 있는 4개의 숫자는, 각 영역의 모서리부를 나타내는 절점 번호이다. 예를 들어 도 13에 있어서의 자기 회로의 영역(F)을 예로 들어 설명하면, 요소 번호(F)의 행에 기재되어 있는 P15, P16, P17 및 P18 각각은, 도 13에 있어서의 영역(F)의 모서리부를 나타내는 P15, P16, P 17 및 P18 각각을 뜻하고 있다. 또한, 상기 물성 번호는 사용자가 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항을 선택하는 순서(단계 107)에 있어서 선택한 플레이트, 요크 및 자석 각각에 미리 배당된 숫자가 이용된다. 이들 물성 번호와, 플레이트, 요크 및 자석 각각이 갖는 물성과의 대응 관계는 기억 수단(118)에 미리 기억되어 있다.
다음으로, 「절점」에 대해서 설명한다. 처음의「NM」은 절점명이며, 각 요소를 구성하는 절점을 뜻하고 있다. 그 「NM」의 오른쪽의 숫자는 도 13에 있어서의 자기 회로의 각 영역 "A"~"F"의 각 모서리부를 나타내는 절점번호이며, 순차적으로 붙여져 있다. 그리고, 그 열의 오른쪽의 2열에는, 상기 각 절점의 좌표 위치를 나타내는 x좌표 및 y좌표가 순서대로 기재되어 있다. 일례로서, 도 13에 있어서의 자기 회로의 영역(F) 및 영역(G)에 대해서 설명하면, 영역(F)의 절점 P 15는, x좌표가 6, y좌표가 5라는 위치에 위치하고 있는 것을 의미하고 있다. 또한, 도 13에 있어서의 영역(F)의 절점 P 17은, x좌표가 6, y좌표가 3이라는 위치에 위치하고 있는 것을 의미하고 있다. 또한, 영역(G)의 절점(P19)은, x좌표가 6, y좌표가 0이라는 위치에 위치하고 있는 것을 뜻하고 있다. 또한, 도 13의 각 영역의 절점에는 좌표가 붙어있다.
또한, 표 27에 나타내는 「NS」에 대해서 설명한다. 그 「NS」는 절점명이고, 보이스 코일이 위치하는 공간에 있어서의 자속 밀도의 계산 위치를 나타내는 명칭이며, 구체적으로는 플레이트와 요크 사이에 위치하는 보이스 코일의, 코일부의 두께 방향의 중심축(도 7 및 도 13의 직선 L)상의 각 위치 좌표명을 나타내고 있다. 다음으로, 「NS」의 오른쪽에 기재되어 있는 숫자는 절점 번호를 뜻하고 있다. 즉, 상기 보이스 코일의 코일부의 두께 방향의 중심축(L)을 구성하는 복수의 점의 각 위치의 번호를 각각 나타내고 있다. 예를 들어 상기 중심축(L)의 위에서(진동판과 접하는 부분측에서), 소정의 간격(예를 들어, 선륜 최대 외형의 1/2)을 두고 순서대로 번호가 붙여져 있는 것이다. 다음으로, 이들 각 번호의 오른쪽에 기재되어 있는 숫자는, 상기 각 절점 번호 위치의 x좌표 및 y좌표를 의미하고 있다.
상술한 바와 같이, 하기 전 처리 수단(103)이 형상 파일(F-3:도 12 참조)을 작성해서 기억 수단(118)에 저장하면, 상기 전 처리 수단(103)은, 다음으로 자기 회로의 자속 밀도 분포를 계산시키기 위한 조건 파일(F-4:도 12 참조)을 작성한다(단계 113). 그 조건 파일(F-4)의 내용은, 표 28에 기재되어 있다.
여기서, 표 28에 기재되어 있는 조건 파일(F-4)의 내용에 대해서 상술한다. 그 조건 파일(F-4)은, 자기 회로 설계 수단(104)에 대해서, 자기 회로가 도 13의 y축을 축으로 하는 대칭 형상인 것을 상정해서, 상기 자기 회로의 자속 밀도 분포를 계산하기 위한 명령와, 상기 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항을 입력 또는 선택하는 순서(단계 107)에서 선택된, 자기 회로를 구성하는 플레이트, 요크 및 자석의 재료 데이터로 구성된다.
다음으로, 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치는, 자기 회로 설계 수단(104)에 있어서, 스피커를 구성하는 자기 회로의 자속 밀도 분포 등을 구하는 이하의 연산 처리를 행한다.
그런데 상술한 바와 같이, 형상 파일(F-3) 및 조건 파일(F-4)이 작성되면, 자기 회로 설계 수단(104)은, 상기 형상 파일(F-3) 및 조건 파일(F-4)에 기초해서, 자기 회로가 도 13의 y축을 축으로 하는 회전 대칭체인 것을 상정해서 상기 자기 회로의 자속 밀도 분포를 계산한다(단계 114). 이렇게 하면, 하기 표 29에 나타내는 바와 같은, 보이스 코일의 코일부의 두께 방향의 중심축(도 7 및 도 13의 직선 L)위의 각 점에서의 자속 밀도의 연산 결과가 얻어진다. 그 얻어진 자속 밀도의 분포 결과는, 자기 회로 연산 결과 파일(F-5:도 12 참조)에 파일링되고 기억 수단(118)에 저장되어, 그 후 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 상기 자속 밀도의 분포 결과는, 도 4에 도시하는 바와 같이 그래프화되어 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 도 4에 관해서는 상기 실시예 1에 있어서 설명했기 때문에, 본 실시예 2에서는 상세한 설명을 생략한다.
또한, 자기 회로 설계 수단(104)은, 상술한 바와 같이 보이스 코일의 코일부의 두께 방향의 중심축상의 각 점에서의 자속 밀도를 계산함과 함께, 자기 회로의미리 정해진 부위별 자속 밀도의 크기도 계산한다. 그 계산에 의해, 자기 회로의 미리 정해진 부위별 자속 밀도의 크기를 알 수 있다. 예를 들어, 도 8에 나타내는 자기 회로를 구성하는 플레이트(72)의 영역(A)에서의 자속 밀도의 크기를 알 수 있다. 또한, 상기 자기 회로의 미리 정해진 부위별 자속 밀도의 크기의 계산 결과도, 자기 회로 연산 결과 파일(F-5:도 12 참조)에 파일링되고 기억 수단(118)에 저장된다.
또한, 자기 회로 설계 수단(104)은, 연산에 의해서 얻어진 자석 부분의 자속 밀도 분포로부터 퍼미언스 계수를 얻는다(단계 114). 그 퍼미언스 계수는 상기 자속 밀도 분포와 함께, 자기 회로 연산 결과 파일(F-5:도 12 참조)에 파일링되고 기억 수단(118)에 저장된다.
다음으로, 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치는, 중간 처리 수단(105)에 있어서, 스피커의 각종 주파수 특성 연산의 전 단계에서 행하는 등가 회로 계산을 하기 위한 데이터를 생성하는 이하의 연산 처리를 행한다.
그런데, 중간 처리 수단(105)은, 상기 자기 회로 연산 결과 파일(F-5:도 12 참조)에 파일링된 자기 회로의 자속 밀도의 분포 결과를 기억 수단(118)에 기억되어 있는 힘 계산식에 대입해서, 보이스 코일에 작용하는 힘을 연산한다(단계 115). 그 연산에 의해, 하기 표 30에 나타내는 바와 같은, 보이스 코일의 정지 위치로부터의 진동에 의한 이동량과, 보이스 코일의 코일부의 두께 방향의 중심점(도 7의 점 C)에 작용하는 힘계수(B1)의 값의 관계가 얻어진다. 그 얻어진 관계(하기 표 30에 나타내는 내용)은, 힘계수 연산 결과 파일(F-6:도 12 참조)에 파일링되어 기억 수단(118)에 저장되고, 그 후 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 상기 보이스 코일의 정지 위치로부터의 진동에 의한 이동량과, 보이스 코일의 코일부의 두께 방향의 중심점(도 7의 점 C)에 작용하는 힘계수(B1)의 값의 관계(하기 표 30에 나타내는 내용)은, 도 5에 도시하는 바와 같이 그래프화되어 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 도 5에 관해서는 상기 실시예 1에 있어서 설명했기 때문에 본 실시예 2에서는 상세한 설명을 생략한다.
그런데, 상기 실시예 1에 있어서 설명한 바와 같이, 보이스 코일에 입력되는 신호가 주기적 교류 신호이면, 보이스 코일에 작용하는 힘계수(B1)는 시간과 함께 주기적으로 변화된다. 그래서, 중간 처리 수단(105)은 상기 주기적으로 변화되는 보이스 코일에 작용하는 힘계수(B1)의 자승 평균치를 구하고, 그것을 실효 힘 계수로 한다(단계 116). 그리고, 중간 처리 수단(105)은 상기 실효 힘 계수를 상기 중간 처리 결과 파일(F-6:도 12 참조)에 파일해서 기억 수단(118)에 저장한다. 또한, 상기 실효 힘 계수는, 도 6에 나타내는 등가 회로에 있어서의 결합 계수(B1)가 된다.
다음으로, 중간 처리 수단(105)은, 보이스 코일의 형태와 상기 전 처리 결과 파일(F-2:도 12 참조)에 파일링된 진동판의 질량과, 보이스 코일과 진동판을 접착하기 위한 접착제의 정보를 기초로 해서, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 유효 진동계 질량 계산식에 적용할 수 있는 보이스 코일의 형태 데이터, 진동판의 형태 데이터 및 접착제의 데이터를 생성한다.
그 후, 중간 처리 수단(105)은 생성한 보이스 코일의 형태 데이터, 진동판의 형태 데이터 및 접착제의 데이터를 상기 유효 진동계 질량 계산식에 대입해서, 보이스 코일 등의 스피커에 있어서의 진동계의 유효 질량을, 유효 진동계 질량(Mmd)으로서 연산에 의해 얻는다(단계 117). 그리고, 중간 처리 수단(105)은, 그 유효 진동계 질량(Mmd)을 상기 중간 처리 결과 파일(F-7:도 12 참조)에 파일링해서 기억 수단(118)에 저장한다. 또한, 상기 유효 진동계 질량(Mmd)은 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 유효 진동계 질량(Mmd)에는, 공기 등의 음향적 부하 질량은 포함되지 않는다.
다음으로, 중간 처리 평가 수단(116)은, 자기 회로 설계 수단(104)에 의해서 얻어진 자기 회로의 각 부위별 자속 밀도와, 예를 들어 도 9에 나타내는 미리 기억 수단(118)에 기억되어 있는 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를 판단하기 위한 데이터를 비교해서, 상기 자기 회로의 각 부위별로, 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를 판정한다(단계 118). 예를 들어 도 8에 나타내는 자기 회로를 구성하는 플레이트(72)의 영역(A)의 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를 판정한다. 또한, 중간 처리 평가 수단(116)은, 상기 자기 회로 연산 결과 파일(F-5:도 12 참조)에 파일링된 퍼미언스 계수와, 미리 기억 수단(118)에 기억되어 있는 기준 퍼미언스 계수에 기초해서, 설계하고자 하는 자기 회로를 구성하는 자석에, 온도 변화에 기인해서 감자가 발생할 가능성이 있는가 여부를 판정한다(단계 118). 그들 판정 결과는 디스플레이(119)에 표시된다.
그 때, 상기 자기 회로 중 어느 한 부위의 자속 밀도가 포화하고 있다고 판정된 경우나, 설계하고자 하는 자기 회로를 구성하는 자석에 온도 변화에 기인해서 감자가 발생할 가능성이 있다고 판정된 경우, 경고가 디스플레이(119)에 표시되고, 사용자는, 보이스 코일의 형상을 제시하기 위한 명령과 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을, 상기 입력 수단(101)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력하는 순서(단계 104)로 돌아가서, 상기 유효 진동계 질량을 계산하는 순서(단계 117)까지를 반복한다.
그리고, 상기 자기 회로 중 어느 부위의 자속 밀도도 포화하지 않고 있다고 판정되고, 또한 설계하고자 하는 자기 회로를 구성하는 자석에 온도 변화에 기인해서 감자가 발생할 가능성이 없다고 판정된 경우, 중간 처리 수단(105)은 입력 수단(101)에 입력된 조건(목표 사양) 중 하나인 최저 공진 주파수(Fs)와, 상술한 바와 같이 해서 얻어진 유효 진동계 질량(Mmd)에 근거하는 Mms를, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 컴플라이언스 계산식에 대입해서 연산을 행한다. 그리고, 중간 처리 수단(105)은, 진동판의 에지의 컴플라이언스(지지계의 스프링 정수:Cms)를 연산에 의해 얻는다(단계 119). 그 컴플라이언스(Cms)는, 상기 중간 처리 결과 파일(F-7:도 12 참조)에 파일링되어 기억 수단(118)에 저장됨과 함께,디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 상기 컴플라이언스 계산식은 하기 수학식 6으로 표시되는 식으로, 그 수학식 6에 있어서의 「Mms」는, 상기 유효 진동계 질량(Mmd)에 음향적인 부하 질량을 가한 것을 의미한다. 또한, 진동판의 에지의 컴플라이언스(Cms)는, 도 6에 나타내는 등가 회로를 이용한 계산에 이용된다.
진동판 에지의 컴플라이언스(Cms)=1/(Mms×(2×π×Fs)2)
Mms:유효 진동계 질량(Mmd)에 음향적인 부하 질량을 더한 것
Fs:최저 공진 주파수
그 후, 사용자는 스피커의 케이싱체 등의 음향계의 데이터를 입력 수단(101)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력한다(단계 120). 상기 음향계의 데이터란 예를 들어, 케이싱체의 크기나 그 케이싱체에 설치되어 있는 창 구멍의 형상(창 구멍의 직경이나 폭 등)이나, 그 창 구멍을 피복하는 음향 저항재의 형상이나, 스피커전면측에 설치되는 프로텍터의 형상(프로텍터에 설치되어 있는 구멍의 직경이나 폭 등)이나, 진동판이 물결판 형상인가 평판상인가 등의 형상에 관한 정보를 의미한다.
이렇게 하면, 중간 처리 수단(105)은 상기 음향계의 데이터에 근거함과 함께, 기억 수단(118)에 기억되어 있는 보정 데이터 베이스(DB3) 중, 하기 표 31에 나타내는 공기의 밀도, 음속의 값 및 보정 계수를 이용해서 진동판 전면 및 진동판 배면의 음향적 임피던스를 연산에 의해 구한다. 또한, 연산에 이용되는 보정 계수는, 예를 들어 하기 표 31에 나타내는 제 1 보정 계수, 제 2 보정 계수,…중에서 사용자에 의해서 선택된다.
입력항목 값 항목 설명
ρ 1.1871 공기의 밀도(kg/m3)
c 343.3 음속(m/s)
제 1 보정 계수 0.9 보정 계수
제 2 보정 계수 0.7 보정 계수
... ... ...
도 6에 나타내는 등가 회로를 예로 들어 설명하면, 중간 처리 수단(105)은 상기 도 6의 등가 회로에 있어서의 진동판 전면의 음향적 임피던스(Za1)와, 진동판배면의 음향적 임피던스(Za2)를 연산에 의해 구한다. 여기서, 도 6에 나타내는 등가 회로의「Za1」라고 기술되어 있는 부분이, 예를 들어 저항과 컴플라이언스와 음향적 질량(이너던스)으로 구성되어 있다면, 중간 처리 수단(105)은 상기 저항, 컴플라이언스 및 음향적 질량으로 구성되는 부분의 전체의 임피던스의 값을, 진동판 전면의 음향적 임피던스(Za1)로서 얻는다.
이렇게 해서 얻어진 진동판 전면 및 진동판 배면의 음향적 임피던스의 연산 결과는, 상기 중간 처리 결과 파일(F-7:도 12 참조)에 파일되어 기억 수단(118)에 저장됨과 함께, 디스플레이(119)에 표시된다.
다음으로, 사용자는 도 6의 등가 회로의 저항(Rms)의 값으로서, 사용자가 자신의 경험상 알고 있는 값을, 또는 사용자가 기대하는 스피커의 기계계 Qms값으로부터 역산되는 값을 입력 수단(101)에 의해 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치에 입력한다. 그 입력된 값은, 상기 중간 처리 결과 파일(F-7:도 12 참조)에 파일되어 기억 수단(118)에 저장된다.
그 후, 중간 처리 수단(105)은 상기 전 처리 결과 파일(F-2에 파일되어 있는 직류 저항(DCR:Re)의 값과, 인덕턴스(Le)의 값과, 유효 진동 면적(Sd)을 상기 중간 처리 결과 파일(F-7)에 복사하고 파일링해서, 기억 수단(118)에 저장한다.
이렇게 해서, 하기 표 32에 도시하는 바와 같이 상기 중간 처리 결과 파일(F-7)에, 직류 저항(DCR:Re)의 값, 인덕턴스(Le)의 값, 결합 계수(B1)의 값, 인덕턴스(Mmd)의 값, 콘덴서(Cms)의 값, 저항(Rms)의 값, 결합 계수(Sd)의 값, 진동판 전면의 음향적 임피던스(Za1)의 값 및 진동판 배면의 음향적 임피던스(Za2)의 값이 파일된다.
명칭 기호 단위 값
보이스 코일의 직류 저항 Re Ω 27.00
보이스 코일의 인덕턴스 Le H 0.015
힘계수(결합 계수) Bl Tm 0.70
유효 진동계 질량 Mmd g 0.02
지지계의 기계 컴플라이언스 Cms m/N 0.01
지지계의 기계 저항 Rms Kg/s 0.01
유효 진동 면적(결합 계수) Sd m2 0.24
진동판 전면의 음향 임피던스 Za1 Pa·s/m3 1.05E+07
진동판 배면의 음향 임피던스 Za2 Pa·s/m3 1.00E+06
다음으로, 스피커의 각종 주파수 특성을 연산하기 위해서 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치는, 등가 회로 설계 수단(106)에 있어서 상기 중간 처리 결과 파일(F-7)에 파일되어 있는 각 데이터를 이용해서 등가 회로에 관한 소정의 값을구하는 이하의 연산을 행한다.
등가 회로 설계 수단(106)은, 상기 중간 처리 결과 파일(F-7)에 파일링되어 있는 각 값을, 도 6에 나타내는 등가 회로가 대응하는 소자의 값으로 간주해서, 상기 등가 회로의 교류 전원의 주파수를 미리 정해진 범위내에서 변화시키고, 각 주파수별로 상기 등가 회로의 전기계 회로를 흐르는 전류값 I 및 기계계의 회로를 흐르는 전류값 V를 연산에 의해 산출한다(단계 121). 또한 이하에서는, 기계계의 회로를 흐르는 전류값 V를 진동판의 속도 V로 한다. 또한, 전류값 I 및 속도 V는, 도 6의 등가 회로를 풀어서 얻어지지만, 그것은 기전력과 역기전력의 상관 관계가 고려된 형태로 얻어진다.
다음으로, 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치는 등가 회로 설계 수단(106)에 있어서, 스피커의 각종 주파수 특성을 구하는 이하의 연산을 행한다.
주파수 특성 계산 수단(107)은, 상기 연산에 의해서 얻어진 속도 V를 하기의 수학식 7에 대입해서, 미리 정해진 주파수 대역(예를 들어, 가청 주파수 대역)의 각 주파수에 있어서의, 스피커를 구성하는 진동판의 진동을 연산한다(단계 122). 그 연산에 의해, 하기 표 33에 도시하는 바와 같이 각 주파수에 있어서의 진동판의 진폭값(진폭 주파수 특성의 데이터)이 얻어지고, 그 진폭 주파수 특성의 데이터는 진폭 파일(F-9:도 12 참조)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장된다. 또한, 상기 진폭 주파수 특성의 데이터는, 도 14에 나타내는 형식으로 그래프화되어 디스플레이(11g)에 표시된다.
진폭 주파수 특성 X=V/(jω)
또한, 주파수 특성 계산 수단(107)은 상기 연산에 의해서 얻은 전류값 I를 하기의 수학식 8에 대입해서, 미리 정해진 주파수 대역(예를 들어, 가청 주파수 대역)의 각 주파수에 있어서의 스피커의 임피던스를 연산한다(단계 123). 즉, 스피커의 임피던스 주파수 특성을 연산한다. 이렇게 하면, 하기 표 34에 도시하는 바와 같이 각 주파수에 있어서의 임피던스값(임피던스 주파수 특성의 데이터)가 얻어지고, 그 임피던스 주파수 특성의 데이터는, Z임피던스 파일(F-10:도 12 참조)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장된다. 또한, 상기 임피던스 주파수 특성의 데이터는, 도 15에 나타내는 형식으로 그래프화되어 디스플레이(119)에 표시된다.
임피던스 주파수 특성 Z=E/I
또한, 주파수 특성 계산 수단(107)은, 도 6에 나타내는 등가 회로의「Za1」이라고 기술되어 있는 부분의 미리 정해진 소자, 예를 들어 컴플라이언스 양단에 걸리는 전압값을, 미리 정해진 주파수 대역(예를 들어, 가청 주파수 대역)의 각 주파수별로 얻어서, 상기 미리 정해진 소자의 양단에 걸리는 각 주파수에 있어서의 전압값을, 대응하는 각 주파수에 있어서의 진동판 전면의 음압으로 하는 음압 주파수 특성을 얻는다(단계 124).
마찬가지로, 주파수 특성 계산 수단(107)은, 도 6에 나타내는 등가 회로의「Za2」라고 기술되어 있는 부분의 미리 정해진 소자, 예를 들어 컴플라이언스의 양단에 걸리는 전압값을 주파수별로 얻어서, 상기 미리 정해진 소자의 양단에 걸리는 각 주파수에 있어서의 전압값을 대응하는 각 주파수에 있어서의 진동판 배면의 음압으로 하는 음압 주파수 특성을 얻는다(단계 124).
이들 진동판 전면 및 후면의 음압 주파수 특성의 연산 결과는, 음압 파일(F-11:도 12 참조)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장된다. 또한, 상기 음압 주파수 특성의 연산 결과는, 하기 표 35에 도시하는 바와 같이, 주파수와 음압이 각 주파수별로 구별되어 얻어진다. 또한, 상기 음압 주파수 특성은, 예를 들어 도 16에 나타내는 형식으로 그래프화되어 디스플레이(119)에 표시된다. 또한, 상기 미리 정해진 소자는, 예를 들어 본 실시예의 스피커 설계 지원 장치에 의해서 설계되는 스피커가 이용되는 장소에 의해 결정된다.
다음으로, 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치는, 스피커 특성 계산 수단(108)에 있어서, 주파수 특성 계산 수단(107)에 의해서 얻어진 연산 결과를 이용해서 스피커의 각종 특성을 연산한다.
스피커 특성 계산 수단(108)은, 우선 상기 진폭 파일(F-9:도 12 참조)에 수집되어 있는 주파수별로 얻어진 진동판의 진폭값 중 최대인 것을, 최대 진폭으로 한다(단계 125). 그 최대 진폭의 값은, 스피커 특성 파일(F-12:도 12 참조)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장된다. 또한, 스피커 특성 계산 수단(108)은 상기 최대 진폭의 값에 소정의 값을 부가해서 진폭 여유를 산출한다(단계 126). 그 진폭 여유의 연산 결과도, 상기 스피커 특성 파일(F-12)에 수집되어서 기억수단(118)에 저장된다.
또한, 스피커 특성 계산 수단(108)은, 상기 음압 파일(F-11:도 12 참조)에 수집되어 있는 각 주파수에 있어서의 진동판 전면의 음압 중 미리 정해진 복수의 주파수에 있어서의 음압을 취해서, 이들 취해진 음압의 평균치를 연산하고, 그것을 SPL(음압)로 한다(단계 127). 이 얻어진 SPL은, 상기 스피커 특성 파일(F-12)에 수집되어 기억 수단(118)에 저장된다.
또한, 스피커 특성 계산 수단(108)은 상기 Z임피던스 파일(F-10:도 12 참조)에 수집되어 있는 임피던스 중 사용자가 조건(목표 사양)을 입력하는 순서(단계 101)에 있어서 입력한 최저 공진 주파수(Fs:표 11 참조)에 있어서의 임피던스를 이용해서, 상기 최저 공진 주파수(Fs)에서의 스피커의 Q값을 연산한다(단계 128). 그 얻어진 Q값은, 상기 스피커 특성 파일(F-12)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장된다. 이와 같이 Q값을 기억 수단(118)에 저장해서, 스피커 특성 계산 수단(108)은 스피커 특성 연산을 종료한다.
이렇게 하면, 최종 평가 수단(117)은, 상기 스피커 특성 계산 수단(108)에 의해서 얻어진 SPL(음압)이, 상기 조건(목표 사양) 중 목표 SPL(목표 음압)을 만족하는가 여부를 판정한다(단계 129). 또한, 최종 평가 수단(117)은 상기 스피커 특성 계산 수단(108)에 의해서 얻어진 최대 진폭 및 진폭 여유에 기초해서 결정되는 스피커의 두께가 상기 조건(목표 사양) 중 목표 두께를 만족하는가 여부를 판정한다(단계 129). 이들 판정 결과는 디스플레이(119)에 표시된다.
이 때, 상기 각 연산 결과가 상기 조건(목표 사양)을 만족하지 않고 있는 경우, 경고가 디스플레이(119)에 표시된다(단계 130). 이 경우, 보이스 코일의 형태를 제시하기 위한 명령과 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을, 다시 상기 입력 수단(101)에 의해 스피커 설계 지원 장치에 입력하는 순서(단계 104)로 돌아가서, 전 처리 수단(103)에 전 처리를 다시 행하게 하던지, 또는 음향계의 형상을 입력하는 순서(단계 120)로 돌아가서, 중간 처리 수단(105)에 소정의 처리를 행하게 해서, 그 이후의 순서를 반복한다. 예를 들어, 상기 연산에 의해서 얻어진 SPL(음압값)가 상기 목표 SPL(목표 음압)보다 낮은 값인 경우, 진동계의 유효 질량을 가볍게 하면 음압이 높아지기 때문에, 보이스 코일의 질량을 가볍게 하기 위한 계산을 행하는 순서(단계 104)로 돌아간다. 또한 예를 들어 상기 연산에 의해서 얻어진 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유에 기초해서 결정되는 스피커의 두께가 상기 목표 두께보다 지나치게 두꺼운 경우, 케이싱체에 설치되는 창 구멍의 직경을 크게 하면 진동판의 진폭값이 작게 되어, 스피커의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 창 구멍의 직경을 크게 하기 위한 데이터를 입력하는 순서(단계 120)로 돌아간다.
그리고, 상기 각 연산 결과가 상기 조건(목표 사양)을 만족하고 있다고 하는 판정 결과가 얻어진 경우, 그 취지의 정보가 디스플레이(119)에 표시되고, 스피커의 설계는 종료한다. 그리고, 출력 데이터 작성 수단(109)이 간이 진폭 파일(F-1)로부터 스피커 특성 파일(F-12)에 파일되어 있는 복수의 데이터 중에서, 설계 사양서에 기재해야 할, 미리 정해진 사항의 데이터를 취해서, 하기 표 36에 나타내는 출력해야 할 설계 사양서 데이터를 작성하고, 출력 파일(F-13)에 수집되어서 기억 수단(118)에 저장한다. 그리고, 출력파일(F-13)내의 데이터가 설계 사양서로서 프린트 아웃된다(단계 131).
명칭 기호 단위 값
SPL평균을 위한 제 1 주파수 Hz 1000
SPL평균을 위한 제 2 주파수 Hz 1500
…
SPL dB 108.00
최대 진폭 mm 0.2
진폭 여유 mm 0.32
유효 진동 직경 dD mm 0.36
유효 진동 면적 Sd m2 0.24
보이스 코일의 직류 저항 Re Ω 27.00
최저 공진 주파수 Hz 385.00
최저 공진 주파수에 있어서의 임피던스 Ω 35.00
힘계수 Bl Tm 0.07
유효 진동계 질량 Mmd g 0.02
지지계의 기계 컴플라이언스 Cms m/N 0.01
지지계의 기계 저항 Rms Kg/s 0.01
토탈 Q 2.08
구경 mm 10.00
두께 mm 2.68
상술한 바와 같이, 본 실시예 2의 스피커 설계 지원 장치를 이용하면, 스피커의 설계 회수가 종래보다도 줄어서, 소정의 조건(목표 사양)을 만족하는 스피커를 단시간에 설계하는 것이 가능해진다.
또한, 상술한 실시예 2에서는, 기억 수단(118)내의 등가 회로 파일(F-8:도 12 참조)에는 도 6에 나타내는 등가 회로가 수집되어 있고, 등가 회로 설계 수단(106)은, 도 6에 나타내는 등가 회로에 대해서 소정의 연산을 행한다고 했다. 그러나, 상기 등가 회로 파일(F-8)에는, 예를 들어 도 6에 나타내는 등가 회로를 포함하는 복수의 등가 회로가 수집되어 있고, 사용자가 그 복수의 등가 회로 중 어느 하나를 선택하고, 등가 회로 설계 수단(106)은 사용자에 의해서 선택된 등가 회로에 대해서, 상술한 실시예 2에서 설명한 바와 같이 소정의 연산을 행하는 것으로해도 된다.
또한, 상술한 실시예 2에서는, 스피커 설계 지원 장치의 중간 처리 평가 수단(116)이, 자기 회로 설계 수단(104)에 의해서 얻어진 자기 회로의 각 부위별 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를 판단하는 것으로 했다. 또한, 상기 중간 처리 평가 수단(116)이 자기 회로 설계 수단(104)에 의해서 얻어진 퍼미언스 계수에 기초해서, 설계하고자 하는 자기 회로를 구성하는 자석에, 온도 변화에 기인해서 감자가 발생할 가능성이 있는가 여부를 판정하는 것으로 했다. 그러나, 상기 자기 회로의 각 부위별 자속 밀도가 포화하고 있는가 여부를 판정하는 항목과, 퍼미언스 계수에 기초해서 자석에, 온도 변화에 기인해서 감자가 발생할 가능성이 있는가 여부를 판정하는 항목의 두개의 판정 항목 중 한쪽 또는 쌍방을 사용자가 판정하는 것으로 해도 된다.
또한, 상술한 실시예 2에서는, 보이스 코일을 설계하기 위한 필요 사항을 선택하는 순서(단계 104) 및 자기 회로를 설계하기 위한 필요 사항을 선택하는 순서(단계 107)에서, 사용자는 기억 수단(118)에 기억되어 있는 표 13, 표 14, 표 15, 표 19 및 표 20 각각 내의 어느 하나의 선택 사항을 선택하는 것으로 했다. 그런데, 사용자는 상기 표 13, 표 14, 표 15, 표 19 및 표 20 각각에 기재되어 있는 선택 사항을 변경하거나, 추가하거나 하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 실시예 2에서는, 출력파일(F-13)의 내용이 설계 사양서로서 프린트 아웃된다고 했지만, 간이 진폭 파일(F-1)로부터 스피커 특성 파일(F-12) 등의 기억 수단(118)에 저장되어 있는 데이터 전부 또는 일부 내용이, 사용자의 지시에의해 또는 자동적으로 프린트 아웃되어도 된다.
또한, 상술한 실시예 2에 있어서의 자기 회로 설계 수단(104) 및 /또는 등가 회로 설계 수단(106)은, 범용되고 있는 소프트웨어를 이용해서 해당하는 연산을 행하는 수단이여도 된다.
또한, 상술한 실시예 1 및 2에서는, 스피커 설계 지원 장치는 보이스 코일과 자기 회로와 진동판을 적어도 구비한 스피커를 설계할 때에 이용하는 것으로 했지만, 예를 들어 휴대전화의 수화 유닛 등에 이용되는 수신기를 설계할 때에 이용하는 것도 가능하다. 결국, 본 발명의 스피커 설계 지원 장치는 보이스 코일과 자기 회로와 진동판을 적어도 구비한, 소리를 출력하는 장치를 설계할 때에 이용할 수 있다.
또한, 상술한 실시예 1 및 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치의 각 구성 요소는, 하드웨어로 구성되어 있어도 되고, 소프트웨어로 구성되어 있어도 된다.
또한, 상술한 실시예 1 및 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치 전부 또는 일부 구성 요소로서 컴퓨터를 기능시키기 위한 프로그램을 소정의 컴퓨터에 적용하고, 그 컴퓨터에서, 상술한 실시예 1 및 2에 있어서의 스피커 설계 지원 장치 전부 또는 일부 구성요소의 기능을 실현하는 것도 가능하다. 또한, 상기 프로그램의 실시 형태의 구체예에서는, CD-ROM 등의 기록 매체에 상기 프로그램을 기록하는 것이나, 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 양도하는 것이나, 인터넷 등에 있어서의 통신 수단으로 상기 프로그램을 통신하는 것 등이 포함된다. 또한, 컴퓨터에 상기 프로그램을 인스톨하는 것도 포함된다.
이상 설명한 것으로부터 자명한 바와 같이, 본 발명은 단시간에 스피커의 설계를 행할 수 있는 스피커 설계 지원 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 스피커 설계 지원 장치를 이용하면, 스피커의 시험 작동 회수를 종래보다도 삭감할 수 있음과 함께, 미숙련자라도 숙련자와 마찬가지로 스피커를 설계하는 것이 가능하게 된다.

Claims (36)

  1. 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판을 구비한 스피커의 설계를 지원하는 스피커 설계 지원 장치로서, 상기 장치는
    보이스 코일, 자기 회로 및 진동판의 설계 데이터를 입력하기 위한 입력 수단,
    상기 입력된 설계 데이터에 기초해서 스피커의 특성을 연산하는 연산 수단, 및
    그 연산의 결과를 표시하는 표시 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 연산 수단은
    보이스 코일의 설계 데이터에 기초해서 보이스 코일의 형태를 연산하는 코일 연산 수단,
    자기 회로의 설계 데이터에 기초해서 자기 회로의 형태를 연산하는 자기 회로 연산 수단, 및
    진동판의 설계 데이터에 기초해서 진동판의 형태를 연산하는 진동판 연산 수단을 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 설계 데이터의 구체예를 복수 기억하고 있는 구체예기억 수단을 구비하고,
    상기 입력 수단은 상기 구체예 기억 수단에 기억되어 있는 구체예 중 어느 하나를 선택하기 위한 선택 수단을 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 입력된 설계 데이터에 기초해서 스피커의 특성을 연산하기 위한 계산식을 기억한 계산식 기억 수단을 구비하고,
    상기 연산 수단은 상기 계산식을 이용해서 스피커의 특성을 연산하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 계산식은 진동판의 설계 데이터에 기초해서 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값을 연산하기 위한 진폭 계산식을 포함한 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 계산식은 상기 진폭 계산식을 복수 포함하고, 이들 중 하나는, 소정의 조건 범위 내에서의 미리 정해진 최악의 경우에 있어서의 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유를 연산하기 위한 계산식인 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 적어도 하나의코일 계산식을 이용해서, 보이스 코일의 설계 데이터에 기초하여 보이스 코일의 형태를 연산하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 적어도 하나의 회로 계산식을 이용해서, 자기 회로의 설계 데이터에 기초하여 자기 회로의 형태를 연산하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  9. 제 4 항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 적어도 하나의 코일 계산식을 이용해서, 보이스 코일의 설계 데이터에 기초하여 보이스 코일의 형태를 연산하고, 상기 계산식에 포함된 적어도 하나의 회로 계산식을 이용해서, 자기 회로의 설계 데이터에 기초하여 자기 회로의 형태를 연산하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 코일 계산식 및 상기 회로 계산식을 이용함으로써 얻어진 보이스 코일의 형태 및 자기 회로의 형태를 기초로 한 자속 밀도 연산용 데이터를 생성하는 자속 밀도 연산용 데이터 생성 수단을 더 구비하고,
    상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 자속 밀도 계산식을 이용해서, 상기 자속 밀도 연산용 데이터에 기초하여 자기 회로의 자속 밀도 분포를 연산하는 자속 연산 수단을 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태 및 상기 자속 밀도 분포를 기초로 한 힘 연산용 데이터를 생성하는 힘 연산용 데이터 생성 수단을 더 구비하고,
    상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 힘 계산식을 이용해서, 상기 힘 연산용 데이터에 기초하여 보이스 코일에 작용하는 힘을 연산하는 힘 연산 수단을 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 보이스 코일의 형태 및 진동판의 형태를 기초로 한 유효 질량 연산용 데이터를 생성하는 유효 질량 연산용 데이터 생성 수단을 더 구비하고,
    상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 유효 진동계 질량 계산식을 이용해서, 상기 유효 질량 연산용 데이터에 기초하여 보이스 코일을 포함한 유효 진동계 질량을 연산하는 질량 연산 수단을 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 음압 계산식을 이용해서, 상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태, 상기 보이스 코일에 작용하는 힘 및 상기 유효 진동계 질량에 기초하여 스피커의 음압 주파수 특성을 연산하는 음압 연산 수단을 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 진동판 진폭 계산식을 이용해서, 상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태, 상기 보이스 코일에 작용하는 힘 및 상기 유효 진동계 질량에 기초하여 진동판의 진폭 주파수 특성을 연산하는 진폭 연산 수단을 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 진폭 연산 수단은 상기 진동판의 진폭 주파수 특성에 기초해서, 진동판의 진폭 여유도 연산하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 임피던스 계산식을 이용해서, 상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태, 상기 보이스 코일에 작용하는 힘 및 상기 유효 진동계 질량에 기초하여 스피커의 임피던스 주파수 특성을 연산하는 임피던스 연산 수단을 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  17. 제 12 항에 있어서, 상기 연산 수단은 상기 계산식에 포함된 음압 계산식, 진동판 진폭 계산식 및 임피던스 계산식을 이용해서, 상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태, 상기 보이스 코일에 작용하는 힘 및 상기 유효 진동계 질량에 기초하여 스피커의 음압 주파수 특성, 진동판의 진폭 주파수 특성 및 스피커의임피던스 주파수 특성을 연산하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 음압 계산식, 상기 진동판 진폭 계산식 및 상기 임피던스 계산식은 보이스 코일의 형태, 자기 회로의 형태, 진동판의 형태 및 스피커의 음향계의 형태의 상호 관계와 등가인 관계를 갖는 등가 회로를 나타내는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 연산 수단은 복수 준비된 등가 회로 중에서 선택된 등가 회로를 이용해서 연산을 행하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  20. 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판을 구비한 스피커의 설계를 지원하는 스피커 설계 지원 장치로서, 상기 장치는
    보이스 코일 및 자기 회로의 형태를 계산하는 전 처리 수단,
    상기 보이스 코일 및 상기 자기 회로의 형태에 기초해서, 자기 회로의 자속 밀도 분포를 얻는 자기 회로 설계 수단,
    상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태 및 상기 자기 회로의 자속 밀도 분포에 기초해서, 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수와 유효 진동계 질량을 얻는 중간 처리 수단, 및
    상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태, 상기 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수 및 상기 유효 진동계 질량에 기초해서, 스피커의 등가 회로를 얻는등가 회로 설계 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 진동판의 설계 데이터에 기초해서, 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값을 계산하는 간이 진폭 계산 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  22. 제 20 항에 있어서, 상기 전 처리 수단은 보이스 코일의 설계 데이터에 기초해서, 보이스 코일의 형태를 계산하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 전 처리 수단은 자기 회로의 설계 데이터에 기초해서 자기 회로의 형태를 계산하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 자기 회로 설계 수단은 소정의 자속 밀도 계산식을 이용해서, 상기 전 처리 수단에 의해서 얻어진 보이스 코일 및 자기 회로의 형태에 기초하여 자기 회로의 자속 밀도 분포를 얻는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 전 처리 수단에 의해서 얻어진 보이스 코일 및 자기 회로의 형태로서의, 상기 보이스 코일 및 상기 자기 회로를 구성하는 각 구성 부위의 위치 좌표가수집된 형상 파일, 및
    상기 자기 회로를 구성하는 각 구성 부위의 재료 데이터 및 상기 자기 회로가 중심축에 대해서 회전 대칭체라고 하는 정보에 기초해서, 상기 형상파일에 수집된 상기 각 구성 부위의 위치 좌표를 이용하여 상기 자기 회로의 자속 밀도 분포를 계산시키기 위한 명령이 수집된 조건 파일을 기억하는 파일 기억 수단을 구비하고,
    상기 자기 회로 설계 수단은 상기 형상 파일 및 조건 파일에 기초해서, 자기 회로의 자속 밀도 분포를 얻는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  26. 제 20 항에 있어서, 상기 중간 처리 수단은 소정의 힘 계산식을 이용해서, 상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태 및 상기 자기 회로의 자속 밀도 분포에 기초하여 상기 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수를 얻는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  27. 제 20 항에 있어서, 상기 중간 처리 수단은 소정의 유효 진동계 질량 계산식을 이용해서, 상기 보이스 코일의 형태, 상기 진동판의 형태에 기초하여 상기 보이스 코일을 포함한 유효 진동계 질량을 얻는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  28. 제 20 항에 있어서, 상기 등가 회로 설계 수단은 계산에 의해서 얻은 상기 등가 회로를 이용해서, 스피커의 음압 주파수 특성, 진동판의 진폭 주파수 특성 및진폭 여유, 및 스피커의 임피던스 주파수 특성 중 적어도 하나를 얻는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  29. 제 20 항에 있어서, 보이스 코일 및 자기 회로 중 적어도 한쪽의 형태를 계산하기 위한 데이터의 선택 사항을 복수 기억하고 있는 선택 사항 기억 수단과, 상기 선택 사항 기억 수단에 기억되어 있는 선택 사항 중 하나를 선택하기 위한 선택 수단을 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 장치.
  30. 제 1 항에 기재된 스피커 설계 지원 장치에 의해 설계된 것을 특징으로 하는 스피커.
  31. 적어도 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판을 구비한 스피커의 설계를 지원하는 스피커 설계 지원 방법으로서,
    보이스 코일, 자기 회로 및 진동판의 설계 데이터를 입력하는 입력 단계,
    입력된 설계 데이터에 기초해서 스피커의 특성을 연산하는 연산 단계, 및
    그 연산의 결과를 표시하는 표시 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 방법.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 연산 단계에 있어서, 진폭 계산식을 이용해서, 진동판의 설계 데이터에 기초하여 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값을연산하는 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 방법.
  33. 적어도 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판을 구비한 스피커의 설계를 지원하는 스피커 설계 지원 방법으로서,
    보이스 코일 및 자기 회로의 형태를 계산하는 전 처리 단계,
    상기 보이스 코일 및 상기 자기 회로의 형태에 기초해서 자기 회로의 자속 밀도 분포를 얻는 자기 회로 설계 단계,
    상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태 및 상기 자기 회로의 자속 밀도 분포에 기초해서 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수와 유효 진동계 질량을 얻는 중간 처리 단계, 및
    상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태, 상기 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수 및 상기 유효 진동계 질량에 기초해서 스피커의 등가 회로를 얻는 등가 회로 설계 단계를 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 방법.
  34. 제 33 항에 있어서, 상기 진동판의 설계 데이터에 기초해서, 진동판의 최대 진폭 및 진폭 여유의 대략의 값을 계산하는 간이 진폭 계산 단계를 가진 것을 특징으로 하는 스피커 설계 지원 방법.
  35. 적어도 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판을 구비한 스피커의 설계를 지원하는 프로그램으로서,
    보이스 코일, 자기 회로 및 진동판의 설계 데이터를 입력하기 위한 입력 수단,
    입력된 설계 데이터에 기초해서 스피커의 특성을 연산하는 연산 수단, 및
    그 연산의 결과를 표시하는 표시 수단으로서 컴퓨터를 기능시키기 위한 것인 것을 특징으로 하는 프로그램.
  36. 적어도 보이스 코일, 자기 회로 및 진동판을 구비한 스피커의 설계를 지원하는 프로그램으로서,
    보이스 코일 및 자기 회로의 형태를 계산하는 전 처리 수단,
    상기 보이스 코일 및 상기 자기 회로의 형태에 기초해서 자기 회로의 자속 밀도 분포를 얻는 자기 회로 설계 수단,
    상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태 및 상기 자기 회로의 자속 밀도 분포에 기초해서, 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수 및 유효 진동계 질량을 얻는 중간 처리 수단, 및
    상기 보이스 코일의 형태, 상기 자기 회로의 형태, 상기 보이스 코일에 작용하는 힘의 계수 및 상기 유효 진동계 질량에 기초해서 스피커의 등가 회로를 얻는 등가 회로 설계 수단으로서 컴퓨터를 기능시키기 위한 것인 것을 특징으로 하는 프로그램.
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