WO2013176053A1 - ハイブリッドスピーカ - Google Patents

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WO2013176053A1
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magnet
yoke
magnets
diaphragm
frame
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Inventor
昌司 堀
亨 中林
保夫 榎戸
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株式会社エフ・ピー・エス
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    • H04R9/02—Details
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
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    • H04R9/04—Construction, mounting, or centering of coil
    • H04R9/046—Construction
    • H04R9/047—Construction in which the windings of the moving coil lay in the same plane

Definitions

  • the present invention is applied to a hybrid speaker that has both a speaker function that emits sound from a diaphragm and an actuator function that transmits vibration to the speaker substrate so that sound is simultaneously generated from the speaker substrate to which the speaker is attached.
  • the present invention relates to a hybrid speaker that is compact and can provide powerful high and medium low sounds.
  • a voice coil disposed so as to intersect, a diaphragm in which the voice coil is fixed to one surface, a frame that supports the diaphragm at a peripheral portion of the diaphragm, and that houses the magnet and the yoke
  • a diaphragm comprising: a speaker substrate to which the frame is fixed on a side of the frame opposite to the side supporting the diaphragm; and an elastic member provided between the speaker substrate and the yoke;
  • There is a composite speaker that generates sound from both the speaker substrate (WO2011 / 077770).
  • the diaphragm and the speaker substrate radiate treble and mid / low sounds, respectively, so that sound image localization is possible and rich mid / low frequency components are included.
  • An object of the present invention is to provide a hybrid loudspeaker that is capable of obtaining more powerful treble and middle bass than the composite loudspeaker described in Patent Document 1 and that is price competitive.
  • the invention according to claim 1 relates to a hybrid speaker, and has a first magnet arranged at a predetermined interval so that the south pole or the north pole faces the same side, and a volume smaller than that of the first magnet. Between the first magnets, one or a plurality of second magnets arranged in contact with each other so that the magnetic poles are opposite to the first magnets, and the first and second magnets are accommodated. And a magnetic circuit that forms a magnetic circuit with the first magnet, a magnetic circuit between the first magnet and the second magnet, and a magnetic circuit between the first magnet and the yoke.
  • a voice coil disposed so as to interlace with the diaphragm, a diaphragm in which the voice coil is fixed to one surface, and the diaphragm in a peripheral portion of a surface of the diaphragm on which the voice coil is fixed
  • the diaphragm is fixed side, characterized in that it comprises a yoke support member for elastically supported with respect to the frame the yoke in the opposite surface.
  • the first magnet and the second magnet having the first magnet and the second magnet having a volume smaller than that of the first magnet are arranged in a row so that the magnetic poles are opposite to each other.
  • the magnetic field generated between the first magnet and the second magnet is stronger than when the two magnets have the same volume and are spaced from each other.
  • the yoke is elastically supported on the surface of the frame opposite to the side on which the diaphragm is fixed, when a voice current is passed through the voice coil, the diaphragm not only vibrates, The yoke also vibrates, and the vibration plate and the yoke are in antiphase vibration.
  • the diaphragm is disposed in the opening of the frame so that the voice coil can be accommodated, and is fixed to the frame outside the opening of the frame. Therefore, when this frame is fixed to a speaker substrate having an opening corresponding to the frame opening, the inner portion of the frame opening of the diaphragm functions as a vibration plate having a size corresponding to the frame opening.
  • a portion of the diaphragm outside the frame opening functions as an actuator that vibrates the speaker substrate. Therefore, treble is radiated directly from the diaphragm, and mid-low sounds are powerful because the vibration of the yoke is reversed in phase by the yoke support member and transmitted to the substrate via the frame and diaphragm. High and medium bass can be obtained.
  • the yoke support member is a leaf spring having one end fixed to the yoke and the other end fixed to the frame.
  • the yoke support member is a leaf spring, it is easy to set the spring constant of the yoke support member, and the performance is stable.
  • the leaf spring is fixed to the yoke by being sandwiched between the leaf spring pressing member and the end of the yoke at one end.
  • the leaf spring pressing member is formed so as to protrude from the end of the yoke toward the other end of the leaf spring.
  • the leaf spring pressing member is formed so as to protrude from the end portion of the yoke toward the other end portion of the leaf spring.
  • the effective length of the leaf spring changes depending on whether it moves away from the plate, and when the yoke moves in the direction closer to the vibration plate, the effective length of the leaf spring becomes shorter and deformation of the leaf spring is suppressed.
  • the diaphragm since the diaphragm has a semi-stadium-like planar shape having a fifth to seventh-order curved contour, when it is vibrated by the diaphragm and the magnet, it vibrates irregularly with strong chaotic properties. Therefore, there is no degeneracy and the natural frequency distribution follows the Wigner distribution.
  • the performance of the spring is stable, and the surface on the vibration plate side is placed on the substrate.
  • the volume of the magnet can be reduced, a hybrid speaker that is inexpensive to manufacture is provided.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the hybrid speaker of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the hybrid speaker according to the first embodiment as viewed from the yoke side.
  • 3 is a cross-sectional view showing a cross section of the hybrid speaker of the first embodiment cut along a plane AA in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of the hybrid speaker according to the first embodiment as viewed from the diaphragm side.
  • FIG. 5 is a plan view of an example of the arrangement of the first and second magnets inside the yoke in the hybrid speaker of the first embodiment when viewed from below.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view showing the configuration of the hybrid speaker of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view of the hybrid speaker according to the first embodiment as viewed from the yoke side.
  • 3 is a cross-sectional view showing a cross section of the hybrid speaker of the first embodiment cut along a plane AA in FIG.
  • FIG. 4 is a
  • FIG. 6 is a plan view of another example of the arrangement of the first and second magnets inside the yoke in the hybrid speaker according to the first embodiment when viewed from below.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view showing the configuration of the hybrid speaker of the second embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view of the hybrid speaker of the second embodiment as viewed from the yoke side.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cross section of the hybrid speaker of the second embodiment cut along a plane AA in FIG.
  • FIG. 10 is a plan view of the hybrid speaker according to the second embodiment as viewed from the diaphragm side.
  • FIG. 11 is a plan view of an example of the arrangement of the first and second magnets inside the yoke in the hybrid speaker according to the second embodiment when viewed from below.
  • FIG. 12 is a plan view of another example of the arrangement of the first and second magnets inside the yoke in the hybrid speaker according to the second embodiment when viewed from below.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a cross section of the hybrid speaker of Embodiment 3 cut along a plane along the longitudinal direction.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating another example of the hybrid speaker of the third embodiment.
  • FIG. 15 is an explanatory diagram showing an A-type magnet arrangement in which second magnets having the same volume (the same thickness and area) as the first magnet are arranged between the first magnets.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram showing a B-type magnet arrangement in which one second magnet having a smaller volume than the first magnet is arranged between the first magnets.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram showing a C-type magnet arrangement in which two second magnets having a smaller volume than the first magnet are arranged between the first magnets.
  • FIG. 18 is a graph showing the horizontal magnetic force of the portion X in FIGS. 15 to 17 in each of the A-type, B-type, and C-type magnet arrangements.
  • FIG. 19 is a graph showing the horizontal magnetic force of the Y portion in FIGS. 15 to 17 in each of the A-type, B-type, and C-type magnet arrangements.
  • the hybrid speaker 100 of Embodiment 1 has four first magnets 1 arranged in a straight line at equal intervals, and a volume smaller than that of the first magnet 1.
  • the second magnets 2 are arranged between the first magnets 1 in a straight line.
  • the first magnet 1 and the second magnet 2 are accommodated in a bowl-shaped yoke 4, and between the first magnet 1 and the second magnet 2 and between the first magnet 1 and the yoke.
  • a magnetic circuit is formed between Four voice coils 3 are arranged so as to intersect with the magnetic circuit, and the four voice coils 3 are fixed to one surface of the diaphragm 6.
  • the diaphragm 6 is fixed to the frame 5 at the periphery of the surface on which the voice coil 3 is fixed, and the yoke 4 is on the surface of the frame 5 opposite to the side on which the diaphragm 6 is fixed.
  • the frame 5 is elastically supported by a leaf spring 7 as a yoke support member.
  • the yoke 4 is formed of a ferromagnetic material and extends along the arrangement direction of the first magnet 1 and the second magnet 2. It is a bowl-shaped member.
  • the yoke 4 is supported by the frame 5 so that the opening faces downward in FIG. 1, in other words, the opening faces the diaphragm 6, and in other words, the bottom face faces upward in FIG. ing.
  • the first magnet 1 and the second magnet 2 are one first magnet 1 so that the second magnet 2 sandwiches the first magnet 1 therebetween.
  • the first magnet 1 is arranged so that the south pole faces downward
  • the second magnet 2 is arranged so that the north pole faces downward. Therefore, in a state where the yoke 4 is supported by the frame 5, the S pole of the first magnet 1 faces the voice coil 3.
  • the second magnets 2 are arranged one by one between the first magnets 1 as shown in FIG. May be.
  • the volume of the first magnet 1 and the volume of the second magnet 2 are 1/2 ⁇ v / V, where V is the volume of the first magnet 1 and v is the volume of the second magnet 2. It is preferable that ⁇ 1/5. Therefore, for example, when the length ⁇ width ⁇ thickness of the first magnet 1 is 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm, the length ⁇ width ⁇ thickness of the second magnet 2 is preferably about 5 mm ⁇ 5 mm ⁇ 3 mm. As shown in FIG. 6, when the second magnets 2 are arranged one by one between the first magnets 1, the length ⁇ width ⁇ thickness of the second magnet 2 is about 5 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm. Is preferred.
  • a rectangular opening 5 ⁇ / b> A for accommodating the yoke 4 is formed in the frame 5 along the arrangement direction of the first magnet 1 and the first magnet 2. . Both side edges of the opening 5A are bent upward to form a bent portion 5B.
  • the bent portion 5B has a function of increasing the rigidity of the frame 5.
  • the diaphragm 6 is fixed to the lower surface of the frame 5 so that the voice coil 3 is positioned inside the opening 5 ⁇ / b> A of the frame 5.
  • the vibration plate 6 may be fixed to the lower surface of the frame 5 by adhesion or a double-sided adhesive tape.
  • a suspension block 16 is fixed to the center of the short side of the upper surface of the frame 5 with screws 14.
  • the leaf spring 7 is fixed to the end of the yoke 4 at one end and is fixed to the suspension block 16 at the other end.
  • the other end of the leaf spring 7 is fixed to the upper surface of the suspension block 16 by a screw 12 while being sandwiched between the spacer 11 and the leaf spring pressing member 10.
  • reference numeral 15 denotes a lead wire for inputting a voice signal to the voice coil 3.
  • the diaphragm 6 has a planar shape substantially the same as the planar shape of the frame 5, and preferably covers the entire lower surface of the frame 5.
  • the voice coil 3 is fixed to the upper surface of the diaphragm 6 so as to face the first magnet 1, the windings of the voice coil 3 are the first magnet 1 and the second magnet. 2 and the magnetic field lines between the first magnet 1 and the yoke 4.
  • the first magnet 1 and the second magnet 2 having a volume smaller than that of the first magnet 1 are arranged in a straight line, and the second magnet 2 is 1 between the first magnets 1. Since the two or two are arranged, the first magnet 1 and the second magnet 2 are arranged between the first magnet 1 and the second magnet 2 with the same volume and spaced from each other. Compared with the case, the magnetic field lines are stronger.
  • FIG. 17 in which two second magnets 2 having a smaller volume than the first magnet 1 are arranged between the first magnets 1 show the results of measuring the horizontal magnetic force between the yoke 4 (x portion) and between the first magnet 1 and the second magnet 2 (y portion).
  • the vertical axis represents the horizontal magnetic force of the x portion and the y portion
  • the horizontal axis represents the distance (mm) from the center of the first magnet 1.
  • both the horizontal magnetic force between the first magnet 1 and the yoke 4 and the horizontal magnetic force between the first magnet 1 and the second magnet 2 are of the B method and the C method. It can be seen that the magnet arrangement shows a higher value than the A-type magnet arrangement. Moreover, the fall of the magnetic force of the edge part of the 1st magnet 1 is not seen.
  • the horizontal magnetic force (y portion) between the first magnet 1 and the second magnet 2 is 1 of the A-type magnet arrangement in the B-type and C-type magnet arrangements. Reach 5 times.
  • the hybrid speaker 100 when audio signals of the same magnitude are input to the voice coil 3, compared to the case where the first magnet 1 and the second magnet 2 have the same volume, although the volume of the magnet is significantly reduced, the diaphragm 6 vibrates with a larger amplitude.
  • FIGS. 18 and 19 comparing the B-type magnet arrangement with the C-type magnet arrangement, the horizontal magnetic force in the X direction and the Y direction is higher in the B-type magnet arrangement.
  • the arrangement of the first magnet 1 and the second magnet 2 can be further simplified in the B-type magnet arrangement compared to the C-type magnet arrangement.
  • the treble is directly from the diaphragm 6, and the mid-low is the diaphragm. 6 and the vibration transmitted to the substrate via the frame 5 are transmitted to the substrate, so that more powerful high and middle bass can be obtained.
  • a fibrous molded plate obtained by forming a fibrous material into a plate shape, a wood plate, a metal plate, a plastic plate, a foamed plastic plate, and a composite material thereof can be used.
  • the hybrid speaker 102 includes a bowl-shaped yoke 4 that accommodates alternately arranged first magnets 1 and second magnets, and a voice coil 3.
  • the vibration plate 6 fixed to one surface and the vibration plate 6 are fixed at the peripheral edge portion of the surface on the fixed side of the voice coil 3, and the yoke 4 is elastically connected via the leaf spring 7. It is the same as the hybrid speaker of Embodiment 1 in that the frame 5 is supported.
  • the yoke 4 is a bowl-shaped member made of a ferromagnetic material, and the opening faces the lower side in FIG. 7, in other words, the opening faces the diaphragm 6. Further, both ends are attached to the frame 5 via a leaf spring 7 at a leaf spring attachment portion 5C and a leaf spring attachment portion 5D.
  • the first magnet 1 and the second magnet 2 are alternately arranged in the yoke 4 so as to be in close contact with each other.
  • Positioning members 9 made of a non-magnetic material are disposed at both ends of a magnet array in which the first magnets 1 and the second magnets are alternately arranged. Accordingly, in the examples shown in FIGS. 7 to 11, the first magnet 1 has the south pole facing downward, in other words, the opening side of the yoke 4, and the second magnet 2 has the north pole facing downward, in other words. For example, they are arranged so as to face the opening side of the yoke 4. Therefore, in a state where the yoke 4 is supported by the frame 5, the S pole of the first magnet 1 faces the voice coil 3.
  • FIGS. 7 to 11 four first magnets 1 and three second magnets are arranged.
  • the numbers of the first magnets 1 and the second magnets 2 are shown in FIG.
  • the number shown in FIGS. 7 to 11 is not limited.
  • two second magnets 2 are arranged between the first magnets 1 as shown in FIG. Also good.
  • FIG. 12 when two second magnets 2 are arranged between the first magnets 1, the second magnets 2 are arranged in close contact with both sides of the first magnet 1. It is preferable to do.
  • the volume of the first magnet 1 and the volume of the second magnet 2 are 1/2 ⁇ v / V ⁇ 1 where V is the volume of the first magnet 1 and v is the volume of the second magnet 2. It is preferable that the relationship is / 5. Therefore, as shown in FIGS. 7 and 11, in the case of an arrangement in which one second magnet 2 is sandwiched between two first magnets 1, the second magnet 2 is a magnet.
  • the dimension and thickness along the longitudinal direction of the row are equal to those of the first magnet 1, and the width direction, that is, the dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the magnet row is smaller than that of the first magnet. preferable.
  • the length ⁇ width ⁇ thickness of the first magnet 1 is 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm
  • the length ⁇ width ⁇ thickness of the second magnet 2 is preferably about 5 mm ⁇ 10 mm ⁇ 3 mm.
  • the length ⁇ width ⁇ thickness of the first magnet 1 is 10 mm ⁇ 10 mm ⁇
  • the length ⁇ width ⁇ thickness of the second magnet 2 is preferably about 5 mm ⁇ 5 mm ⁇ 3 mm.
  • the frame 5 as a whole has a substantially rectangular planar shape with its vertices rounded, and a rectangular opening 5A for accommodating the yoke 4 is formed at the center. In addition to being formed, both side edges of the opening 5A are bent upward to form a bent portion 5B. On the other hand, a leaf spring attachment portion 5C and a leaf spring attachment portion 5D are formed in the center portion of the short side of the upper surface of the frame 5. Note that each side of the frame 5 does not necessarily have to be linear, and may have a curved shape that bulges outward.
  • the diaphragm 6 has a voice coil 3 on the surface of the frame 5 opposite to the side where the bent portion 5B, the leaf spring attachment portion 5C, and the leaf spring attachment portion 5D are formed. It is fixed so as to be located inside the opening 5A. Note that the vibration plate 6 may be fixed to the lower surface of the frame 5 by adhesion or a double-sided adhesive tape.
  • one end of the leaf spring 7 is fixed by a rivet 17 while being sandwiched between the end of the yoke 4 and the leaf spring pressing member 8.
  • the other end of the leaf spring 7 is fixed to the upper surface of the leaf spring attachment portions 5C and 5D by the rivets 12 while being sandwiched between the leaf spring attachment portions 5C and 5D and the leaf spring pressing member 10.
  • a cable bush 19 that prevents the lead wire 15 for inputting a voice signal to the voice coil 3 from being pulled out by pulling is fitted and fixed to the leaf spring mounting portion 5D.
  • the cable bush 19 is made of a nonmagnetic material such as plastic or synthetic rubber.
  • a flexible substrate 18 for connecting the lead wire 15 and the voice coil 3 is provided on the upper surface of the frame 5.
  • the vibration plate 6 is as described in the first embodiment.
  • the treble is directly from the diaphragm 6, and the mid-low is the diaphragm. 6 and the vibration transmitted to the substrate via the frame 5 are transmitted to the substrate, so that more powerful high and middle bass can be obtained.
  • a fiber molded plate obtained by forming a fibrous material into a plate shape, a wood plate, a metal plate, a plastic plate, a foamed plastic plate, a composite material thereof, and the like. Can be used.
  • one end of the leaf spring 7 is fixed to the yoke 4 with the rivet 17 instead of the screw 13. Further, the other end of the leaf spring 7 is fixed by fixing the leaf spring mounting portions 5C and 5D formed on the frame 5 with rivets 17 instead of using the screws 12. Therefore, it is possible to prevent the slack between the leaf spring 7 and the yoke 4 and the frame 5 even after long-term use.
  • the leaf spring pressing member 8 on the side that sandwiches one end of the leaf spring 7 with the yoke 4 is connected to the leaf spring from the end of the yoke 4. 7, in other words, projecting toward the end fixed to the frame 5 via the suspension block 16.
  • the leaf spring fixing portion 5C and the leaf spring fixing portion 5D are formed on the upper surface of the frame 5, and the other end portion of the leaf spring 7 is formed by the leaf spring holding member 10, the leaf spring fixing portion 5C, and the leaf spring fixing portion 5D. It is good also as a structure fixed with the rivet 17 in the clamped state.
  • the plate spring restraining member 8 is configured to protrude from the end of the yoke 4 toward the other end of the plate spring 7. . Therefore, the deformation of the leaf spring in the direction in which the yoke 4 moves upward in FIGS. 13 and 14 is not hindered by the leaf spring pressing member 8, but the leaf spring 7 is in the direction in which the yoke 4 is close to the diaphragm 6. Is suppressed by the leaf spring pressing member 8.

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Abstract

　Ｓ極またはＮ極が同一側を向くように、所定の間隔で配列された第１の磁石１と、第１の磁石１よりも小さな体積を有すると共に、第１の磁石１の間に、第１の磁石１とは磁極が反対になるように１個または複数個接触配列された第２の磁石２と、第１の磁石１および第２の磁石２が収容されたヨーク４と、第１の磁石１とヨーク４との間の前記磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイル３と、ボイスコイル３が一方の面に固定された振動板６と、ボイスコイル３が固定された側の面の周縁部において振動板６が固定されたフレーム５と、フレーム５における振動板６が固定された側とは反対側の面においてヨーク４をフレーム５に対して弾性的に支持する板ばね７と、を備えるハイブリッドスピーカである。

Description

ハイブリッドスピーカ
　本発明は、振動板から音声を発するスピーカ機能と、スピーカが取り付けられるスピーカ基板からも同時に音声を発生するように、スピーカ基板に振動を伝達するアクチュエータ機能と、を併せ持つハイブリッドスピーカにかかり、特に、コンパクトでありながら、迫力のある高音および中低音の得られるハイブリッドスピーカに関する。
　所定の間隔で配列された複数の磁石と、前記磁石との間に磁気ギャップを有する磁気回路を形成するヨークと、前記磁石と磁石との間、前記磁石とヨークとの間の磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイルと、前記ボイスコイルが一方の面に固定された振動板と、前記振動板の周縁部において前記振動板を支持するとともに、前記磁石およびヨークを収容するフレームと、前記フレームにおける前記振動板を支持する側とは反対の側において前記フレームが固定されるスピーカ基板と、前記スピーカ基板と前記ヨークとの間に設けられた弾性部材と、を備える振動板とスピーカ基板との双方から音声を発生するようにした複合スピーカがある（ＷＯ２０１１／０７７７７０明細書）。
　特許文献１に記載の複合スピーカにおいては、振動板とスピーカ基板とは夫々高音と中低音とを放射するので、音像定位が可能で豊かな中低音成分を有する。
　しかしながら、近年、前記複合スピーカよりも効率に優れ、製造コストを低くしたハイブリッドスピーカが要求されるようになってきた。
　本発明は、特許文献１に記載の複合スピーカよりも更に迫力のある高音と中低音とが得られ、且つ価格競争力のあるハイブリッドスピーカの提供を目的とする。
　請求項１に記載の発明はハイブリッドスピーカに関し、Ｓ極またはＮ極が同一側を向くように、所定の間隔で配列された第１の磁石と、前記第１の磁石よりも小さな体積を有すると共に、前記第１の磁石の間に、前記第１の磁石とは磁極が反対になるように１個または複数個接触配列された第２の磁石と、前記第１および第２の磁石が収容されると共に、前記第１の磁石との間に磁気回路を形成するヨークと、前記第１の磁石と前記第２の磁石との間、および前記第１の磁石と前記ヨークとの間の磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイルと、前記ボイスコイルが一方の面に固定された振動板と、前記振動板におけるボイスコイルが固定された側の面の周縁部において前記振動板が固定されたフレームと、前記フレームにおける前記振動板が固定された側とは反対側の面において前記ヨークを前記フレームに対して弾性的に支持するヨーク支持部材と、を備えることを特徴とする。
　前記ハイブリッドスピーカにおいては、第１の磁石と、第１の磁石よりも体積の小さな第２の磁石とを磁極が反対になるように一列に配列した構成とすることにより、第１の磁石と第２の磁石とが同一の体積を有し、間隔をおいて配置した場合と比較して、第１の磁石と第２の磁石との間に生じる磁場が強くなる。
　したがって、同じ強さの音声電流をボイスコイルに流した場合には、振動板を駆動させる力がより大きくなる。
　また、ヨークは、フレームの振動板が固定された側とは反対側の面に弾性的に支持されているから、ボイスコイルに音声電流を流すと、振動板が振動するだけでなく、磁石とヨークも振動し、振動板とヨークとが逆位相の振動となる。振動板は、フレームの開口部に、ボイスコイルが収まるように配置され、フレームの開口部の外側でフレームに固定されている。したがって、フレーム開口部に相当する開口部を有するスピーカ基板にこのフレームを固定すると、振動板のフレーム開口部の内側部分は、フレーム開口部に相当する大きさの振動版として機能する。振動板におけるフレーム開口部よりも外側の部分は、スピーカ基板を振動させるアクチュエータとして機能する。したがって、高音は振動板から直接放射され、中低音は、振動板の振動に加えてヨークの振動がヨーク支持部材によって位相が反転され、フレーム、振動板を介して基板に伝達されるから、迫力のある高音と中低音とが得られる。
　請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のハイブリッドスピーカにおいて前記ヨーク支持部材が、一端がヨークに、他端がフレームに固定された板ばねであることを特徴とする。
　前記ハイブリッドスピーカにおいては、ヨーク支持部材が板ばねであるから、ヨーク支持部材のばね定数の設定が容易であり、性能も安定する。
　請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のハイブリッドスピーカにおいて、前記板ばねが、一端において板ばね押え部材と前記ヨークの端部とで挟持されることによってヨークに固定されると共に、前記板ばね押え部材が、前記ヨークの端部から前記板ばねの他端部に向かって突出するように形成されていることを特徴とする。
　前記ハイブリッドスピーカにおいては、板ばね押え部材が、ヨークの端部から板ばねの他端部に向かって突出するように形成されているから、ヨークが振動板に近接する方向に動く場合と、振動板から離れる方向に動く場合とで板ばねの有効長さが変化し、ヨークが振動版に近接する方向に動く場合には、板バネの有効長さが短くなり、板バネの変形が抑制される。
　これにより、大きな音声信号がボイスコイルに入力された場合においても、磁石がボイスコイルに当って異音が発生することが防止される。また、ボイスコイルと第１および第２の磁石との間のエアギャップをより小さくできるから、同一の大きさの音声信号が入力された場合においてより大きな音圧が得られる。
　請求項４に記載の発明は、請求項１～３の何れか１項に記載のハイブリッドスピーカにおいて、前記振動板が　中心点を原点とするｘｙ座標上において下記の式：
　　　　　　　　　　　　ｒｉ＝｜ｘ｜ｉ＋｜ｙ｜ｉ
　　　　　　　　　（ｒは半径、ｉは５～７の整数である。）
で表される高次数曲線形の平面形状を有することを特徴とする。
　前記ハイブリッドスピーカにおいては、振動板は、５～７次曲線状の輪郭を有するセミスタジアム状の平面形状を有するから、振動板および磁石によって加振されるとカオス性の強い不規則な振動をするので、縮退が存在せず、固有周波数分布はウィグナー分布に従う。
　したがって、振動板が上記平面形状以外の平面形状を有する場合と比較して中低音だけでなく高音も忠実に再生できるハイブリッドスピーカが提供される。
　以上説明したように本発明によれば、ばねの性能が安定し、振動版側の面を基板に載置することによって、特許文献１に記載の複合スピーカよりも更に迫力のある高音と中低音とが得られるとともに、磁石の体積を減らせるので製造コストが安価なハイブリッドスピーカが提供される。
図１は、実施形態１のハイブリッドスピーカの構成を示す分解斜視図である。 図２は、実施形態１のハイブリッドスピーカをヨークの側から見た平面図である。 図３は、実施形態１のハイブリッドスピーカを図２における平面Ａ－Ａに沿って切断した断面を示す断面図である。 図４は、実施形態１のハイブリッドスピーカを振動板の側から見た平面図である。 図５は、実施形態１のハイブリッドスピーカにおいて第１および第２の磁石のヨーク内部における配列の一例について下方から見た平面図である。 図６は、実施形態１のハイブリッドスピーカにおいて第１および第２の磁石がヨーク内部における配列の他の例について下方から見た平面図である。 図７は、実施形態２のハイブリッドスピーカの構成を示す分解斜視図である。 図８は、実施形態２のハイブリッドスピーカをヨークの側から見た平面図である。 図９は、実施形態２のハイブリッドスピーカを図２における平面Ａ－Ａに沿って切断した断面を示す断面図である。 図１０は、実施形態２のハイブリッドスピーカを振動板の側から見た平面図である。 図１１は、実施形態２のハイブリッドスピーカにおいて第１および第２の磁石のヨーク内部における配列の一例について下方から見た平面図である。 図１２は、実施形態２のハイブリッドスピーカにおいて第１および第２の磁石がヨーク内部における配列の他の例について下方から見た平面図である。 図１３は、実施形態３のハイブリッドスピーカを長手方向に沿った平面で切断した断面を示す断面図である。 図１４は、実施形態３のハイブリッドスピーカの別の例を示す断面図である。 図１５は、第１の磁石の間に、第１の磁石と同一の体積（同一の厚みおよび面積）を有する第２の磁石を配列したＡ方式の磁石配列を示す説明図である。 図１６は、第１の磁石の間に、第１の磁石よりも体積の小さな第２の磁石を１個配列したＢ方式の磁石配列を示す説明図である。 図１７は、第１の磁石の間に、第１の磁石よりも体積の小さな第２の磁石を２個配列したＣ方式の磁石配列を示す説明図である。 図１８は、Ａ方式、Ｂ方式、およびＣ方式の磁石配列の夫々における図１５～図１７におけるＸ部分の水平磁力を示すグラフである。 図１９は、Ａ方式、Ｂ方式、およびＣ方式の磁石配列の夫々における図１５～図１７におけるＹ部分の水平磁力を示すグラフである。
１．実施形態１
　以下、本発明のハイブリッドスピーカの一例について図面を参照して詳細に説明する。
＜構成＞
　実施形態１のハイブリッドスピーカ１００は、図１～図５に示すように、等間隔で一直線上に配列された４個の第１の磁石１と、第１の磁石１よりも小さな体積を有し、第１の磁石１の間に一直線上に２個ずつ配列された第２の磁石２とを有する。第１の磁石１および第２の磁石２は、樋状のヨーク４の内部に収容されているとともに、第１の磁石１と第２の磁石２との間、および第１の磁石１とヨーク４との間に磁気回路を形成する。また、前記磁気回路と錯交するように４個のボイスコイル３が配設されているとともに、この４個のボイスコイル３は、振動板６の一方の面に固定されている。振動板６は、ボイスコイル３が固定された側の面の周縁部においてフレーム５に固定されているとともに、ヨーク４は、フレーム５における振動板６が固定された側とは反対側の面において、ヨーク支持部材としての板ばね７によって、フレーム５に対して弾性的に支持されている。
　図１～図３、および図５、図６に示すように、ヨーク４は、強磁性体で形成されているとともに、第１の磁石１および第２の磁石２の配列方向に沿って延在する樋状の部材である。そして、ヨーク４は、開口部が図１における下方を向くように、言い換えれば開口部が振動板６に対向するように、更に言い換えれば底面が図１における上方を向くようにフレーム５に支持されている。
　図５に示すように、ヨーク４内部においては、第１の磁石１と第２の磁石２とは、第２の磁石２が第１の磁石１を間に挟むように、１個の第１の磁石１に対して２個ずつ配列されているとともに、第１の磁石１はＳ極が下方を向き、第２の磁石２はＮ極が下方を向くように配列されている。したがって、ヨーク４がフレーム５に支持された状態において、第１の磁石１のＳ極がボイスコイル３に相対向する。なお、第２の磁石２を、第１の磁石１を挟むように２個配列する代わりに、図６に示すように第１の磁石１の間に第２の磁石２を１個ずつ配列してもよい。
　また、第１の磁石１の体積と第２の磁石２の体積とは、第１の磁石１の体積をＶとし、第２の磁石２の体積をｖとすると、１／２≧ｖ／Ｖ≧１／５の関係にあることが好ましい。したがって、たとえば、第１の磁石１の縦×横×厚さが１０ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍの場合、第２の磁石２の縦×横×厚さは５ｍｍ×５ｍｍ×３ｍｍ程度が好ましい。なお、図６に示すように、第１の磁石１の間に第２の磁石２を１個ずつ配列する場合は、第２の磁石２の縦×横×厚さは５ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍ程度が好ましい。
　図１～図３に示すように、フレーム５には、ヨーク４を収容するための長方形状の開口部５Ａが第１の磁石１および第１の磁石２の配列方向に沿って形成されている。開口部５Ａの両側縁部は上方に屈曲されて屈曲部５Ｂとされている。屈曲部５Ｂは、フレーム５の剛性を高める機能を有する。一方、振動板６は、フレーム５の下側の面に、ボイスコイル３がフレーム５の開口部５Ａの内側に位置するように固定されている。なお、振動板６のフレーム５の下面への固定は接着によってもよく、また、両面粘着テープによってもよい。
　フレーム５の上側の面における短辺中央部にはサスペンションブロック１６が螺子１４によって固定されている。板ばね７は、一端部においてヨーク４の端部に固定され、他端部においてサスペンションブロック１６に固定されている。板ばね７の他端部は、スペーサ１１と板ばね押え部材１０とで挟持された状態で、螺子１２によってサスペンションブロック１６の上面に固定されている。なお図２において、１５は、ボイスコイル３に音声信号を入力するためのリード線である。
　振動板６は、図４に示すようにフレーム５の平面形状とほぼ同一の平面形状とされ、フレーム５の下面全体を覆う形態とする方がよい。この場合、振動板６およびフレーム５の平面形状は、中心点を原点とするｘｙ座標上において下記の式：
　　　　　　　　　　　　ｒｉ＝｜ｘ｜ｉ＋｜ｙ｜ｉ
　　　　　　　　　（ｒは半径、ｉは５～７の整数である。）
で表される高次数曲線形であれば、振動板６およびフレーム５の平面形状が５～７次の高次数曲線形でない場合と比較して中低音と同様に高音も忠実に再生できるから好ましい。
＜作用＞
　以下、ハイブリッドスピーカ１００の作用について説明する。
　前述のように、ヨーク４の内部には、第１の磁石１のＳ極と第２の磁石２のＮ極とが振動板６に相対向するように配列されているから、第１の磁石１から第２の磁石２に向かって磁力線が発生する。また、第１の磁石１とヨーク４との間にも磁力線が発生する。
　ここで、ボイスコイル３は第１の磁石１に相対向するように振動板６における上側の面に固定されているから、ボイスコイル３の巻線は、第１の磁石１と第２の磁石２との間の磁力線、および第１の磁石１とヨーク４との間の磁力線と錯交する。
　したがって、ボイスコイル３に音声信号を入力すると、ボイスコイル３に変動磁界が発生し、この変動磁界が、第１の磁石１から第２の磁石２に向かう磁力線、および第１の磁石１とヨーク４との間の磁力線と相互作用して振動板６が振動する。
　ここで、第１の磁石１と第１の磁石１よりも体積の小さな第２の磁石２とが一直線上に配列されているとともに、第２の磁石２は第１の磁石１の間に１個または２個配列されているから、第１の磁石１と第２の磁石２との間には、第１の磁石１と第２の磁石２とが同一の体積で間隔をあけて配置される場合と比較してより強い磁力線が発生する。
　ヨーク４の内部に、第１の磁石の間に、第１の磁石１と同一の厚みおよび面積、即ち同一の体積を有する第２の磁石２を配列した図１５に示すＡ方式の磁石配列、ヨーク４の内部に、第１の磁石１の間に、第１の磁石１よりも体積の小さな第２の磁石２を１個配列した図１６に示すＢ方式の磁石配列、およびヨーク４の内部に、第１の磁石１の間に、第１の磁石１よりも体積の小さな第２の磁石２を２個配列した図１７に示すＣ方式の磁石配列の夫々について、第１の磁石１とヨーク４との間（ｘ部分）および第１の磁石１と第２の磁石２との間（ｙ部分）の水平磁力を測定した結果を図１８および図１９に示す。ここで、図１８および図１９において、縦軸はｘ部分およびｙ部分の水平磁力を、横軸は第１の磁石１の中心からの距離（ｍｍ）を示す。
　図１８および図１９から、第１の磁石１とヨーク４との間の水平磁力、および第１の磁石１と第２の磁石２との間の水平磁力の何れも、Ｂ方式およびＣ方式の磁石配列が、Ａ方式の磁石配列よりも高い値を示すことが判る。また、第１の磁石１の端部の磁力の低下も見られない。特に、図１９に示すように、第１の磁石１と第２の磁石２との間の水平磁力（ｙ部分）は、Ｂ方式およびＣ方式の磁石配列においては、Ａ方式の磁石配列の１．５倍に達する。
　したがって、ハイブリッドスピーカ１００においては、同一の大きさの音声信号をボイスコイル３に入力した場合においては、第１の磁石１と第２の磁石２とが同一の体積を有する場合と比較して、磁石の体積を大幅に減じたにも拘らず、振動板６がより大きな振幅で振動する。
　なお、図１８および図１９において、Ｂ方式の磁石配列とＣ方式の磁石配列とを比較すると、Ｘ方向およびＹ方向の何れの水平磁力もＢ方式の磁石配列の方が高い。また、Ｂ方式の磁石配列の方が、Ｃ方式の磁石配列と比較して第１の磁石１および第２の磁石２の配列をより簡略化できる。
　ボイスコイル３に音声信号を入力すると、振動板６が振動するだけでなく、磁石とヨーク４も振動板６とは逆の位相で振動する。一方、ヨーク４は両端に固定された板ばね７およびサスペンションブロック１６を介してフレーム５に弾性的に支持されているから、ヨーク４の振動の位相は回転され、振動板６の振動の位相と同相でフレーム５を振動させる。
　したがって、フレーム５における振動板６を固定した側の面を、フレーム５の開口部５Ａに対応した開口部を有する基板上に載置すると、高音は振動板６から直接に、中低音は振動板６の振動とフレーム５を介して基板に伝達された振動との相乗効果で基板に伝達されるから、より迫力のある高音および中低音が得られる。
　なお、基板としては、繊維質の材料を板状に成形した繊維質成形板、木材の板、金属板、プラスチック板、発泡プラスチック板、およびそれらの複合材料などが使用できる。
２．実施形態２
　以下、本発明のハイブリッドスピーカの他の例について説明する。
＜構成＞
　図７～図１１に示すように、実施形態２のハイブリッドスピーカ１０２は、交互に配置された第１の磁石１と第２の磁石とを内部に収容する樋状のヨーク４と、ボイスコイル３が一方の面に固定された振動板６と、振動版６が、ボイスコイル３の固定された側の面における周縁部において固定されているとともに、ヨーク４が板ばね７を介して弾性的に支持されているフレーム５、とを備える点で実施形態１のハイブリッドスピーカと共通である。
　図７に示すように、ヨーク４は、強磁性体から形成された樋状の部材であって、開口部が図７における下方を向くように、言い換えれば開口部が振動板６に対向するように、両端部において、板ばね７を介して板ばね取付部５Ｃおよび板ばね取付部５Ｄにおいてフレーム５に取り付けられている。
　図７および図１１に示すように、ヨーク４内部には、第１の磁石１と第２の磁石２とが互に密着するように、且つ交互に配列されている。第１の磁石１と第２の磁石とが交互に配列された磁石列の両端には、非磁性体からなる位置決め部材９が配置されている。したがって、図７～図１１に示す例では、第１の磁石１はＳ極が下方を向き、言い換えればヨーク４の開口部側を向き、第２の磁石２はＮ極が下方を向き、言い換えればヨーク４の開口部側を向くように配列されている。したがって、ヨーク４がフレーム５に支持された状態において、第１の磁石１のＳ極がボイスコイル３に相対向する。なお、図７～図１１に示す例では、第１の磁石１が４個、第２の磁石が３個配列されているが、第１の磁石１および第２の磁石２の個数は、図７～図１１に示す個数には限定されない。また、第２の磁石２を第１の磁石１の間に１個ずつ配列する代わりに、図１２に示すように第１の磁石１の間に第２の磁石２を２個ずつ配列してもよい。但し、図１２に示すように、第１の磁石１の間に第２の磁石２を２個ずつ配列する場合には、第１の磁石１の両側に第２の磁石２を密着させて配置することが好ましい。
　第１の磁石１の体積と第２の磁石２の体積とは、第１の磁石１の体積をＶとし、第２の磁石２の体積をｖとすると、１／２≧ｖ／Ｖ≧１／５の関係にあることが好ましい。したがって、図７及び図１１に示すように、２個の第１の磁石１の間に１個の第２の磁石２が挟まれるような配列の場合には、第２の磁石２は、磁石列の長手方向に沿った寸法および厚さが第１の磁石１と等しく、幅方向、即ち磁石列の長手方向に直交する方向の寸法が第１の磁石よりも小さな寸法とされていることが好ましい。したがって、たとえば、第１の磁石１の縦×横×厚さが１０ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍの場合、第２の磁石２の縦×横×厚さは５ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍ程度が好ましい。
　なお、図１２に示すように、第１の磁石１の間に第２の磁石２を２個ずつ配列する場合は、たとえば、第１の磁石１の縦×横×厚さが１０ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍの場合、第２の磁石２の縦×横×厚さは５ｍｍ×５ｍｍ×３ｍｍ程度が好ましい。
　図７～図９に示すように、フレーム５は全体として各頂点が丸められた略長方形状の平面形状を有し、中心部には、ヨーク４を収容するための長方形状の開口部５Ａが形成されているとともに、開口部５Ａの両側縁部は上方に屈曲されて屈曲部５Ｂとされている。一方、フレーム５の上側の面における短辺中央部には、板ばね取付部５Ｃ、板ばね取付部５Ｄが形成されている。なお、フレーム５の各辺は直線状である必要は必ずしもなく、外側に向かって膨出した曲線状であってもよい。
　振動板６は、フレーム５における屈曲部５Ｂ、板ばね取付部５Ｃ、および板ばね取付部５Ｄが形成された側とは反対側の面、即ち下側の面に、ボイスコイル３がフレーム５の開口部５Ａの内側に位置するように固定されている。なお、振動板６のフレーム５の下面への固定は接着によってもよく、また、両面粘着テープによってもよい。
　図７～図９に示すように、板ばね７の一端部は、ヨーク４の端部と板ばね押え部材８とによって挟持された状態でリベット１７によって固定されている。一方、板ばね７の他端部は、板ばね取付部５Ｃ、５Ｄと板ばね押え部材１０とで挟持された状態でリベット１２によって板ばね取付部５Ｃ、５Ｄの上面に固定されている。なお、板ばね取付部５Ｄには、ボイスコイル３に音声信号を入力するためのリード線１５が引っ張りによって抜け落ちるのを防止するケーブルブッシュ１９が嵌合、固定されている。ケーブルブッシュ１９はプラスチックや合成ゴムなどの非磁性体からなる。また、フレーム５の上面には、リード線１５とボイスコイル３とを接続するフレキシブル基板１８が設けられている。
　振動版６については、実施形態１のところで説明したとおりである。
＜作用＞
　ヨークの内部に第１の磁石１および第２の磁石２を配置したことによる磁力増強効果については実施形態１の「＜作用＞」の欄で説明したとおりである。
　ハイブリッドスピーカ１０２において、ボイスコイル３に音声信号を入力すると、振動板６が振動するだけでなく、磁石とヨーク４も振動板６とは逆の位相で振動する。一方、ヨーク４は両端に固定された板ばね７を介してフレーム５の板ばね取付部５Ｃおよび板ばね取付部５Ｄに弾性的に支持されているから、ヨーク４の振動の位相は回転され、振動板６の振動の位相と同相でフレーム５を振動させる。
　したがって、フレーム５における振動板６を固定した側の面を、フレーム５の開口部５Ａに対応した開口部を有する基板上に載置すると、高音は振動板６から直接に、中低音は振動板６の振動とフレーム５を介して基板に伝達された振動との相乗効果で基板に伝達されるから、より迫力のある高音および中低音が得られる。
　基板としては、実施形態１のハイブリッドスピーカ１００と同様、繊維質の材料を板状に成形した繊維質成形板、木材の板、金属板、プラスチック板、発泡プラスチック板、およびそれらの複合材料などが使用できる。
　また、実施形態２のハイブリッドスピーカ１０２においては、板ばね７の一端部のヨーク４への固定をねじ１３ではなく、リベット１７で行っている。また、板ばね７の他端部の固定もねじ１２による代わりに、フレーム５に形成した板ばね取付部５Ｃ，５Ｄにリベット１７で固定することにより行っている。したがって、長期間にわたる使用後においても板ばね７とヨーク４およびフレーム５との間に弛みが生じることが防止される。
３．実施形態３
　以下、本発明のハイブリッドスピーカの更に別の例について図１３を参照して説明する。図１３における符号のうち、図１～図６と同一のものは、特に断らない限り、前記符号が図１～図６において示すのと同様の構成要素を示す。
　図１３に示すように、実施形態３に係るハイブリッドスピーカ１０４においては、板ばね７の一端をヨーク４との間で挟持する側の板ばね押え部材８が、ヨーク４の端部から、板ばね７の他端側、言い換えればサスペンションブロック１６を介してフレーム５に固定される側の端部に向かって突出した構成とされている。
　なお、図１３に示すように、板ばね７の他端部を、サスペンションブロック１６と板ばね押え部材１０とで挟持された状態でねじ１２で固定した構成とする代わりに、図１４に示すように、フレーム５の上面に板ばね固定部５Ｃおよび板ばね固定部５Ｄを形成し、板ばね７の他端部を、板ばね抑え部材１０と板ばね固定部５Ｃ、板ばね固定部５Ｄとで挟持された状態でリベット１７で固定した構成としてもよい。
　図１３及び図１４に示すように、実施形態３に係るハイブリッドスピーカ１０４においては、板ばね抑え部材８がヨーク４の端部から板ばね７の他端部に向かって突出した構成とされている。したがって、ヨーク４が図１３および図１４における上方へ移動する方向の板ばねの変形は板ばね押え部材８で妨げられることはないが、ヨーク４が振動板６に近接する方向においては板ばね７の変形は、板ばね押え部材８によって抑制される。
　これにより、大きな音声信号がボイスコイル３に入力された場合においても、磁石がボイスコイル３に当って異音が発生することが防止される。また、ボイスコイル３と第１の磁石１および第２の磁石２との間のエアギャップをより小さくできるから、同一の大きさの音声信号が入力された場合においてより大きな音圧が得られる。
　　１ 第１の磁石
　　２ 第２の磁石
　　３ ボイスコイル
　　４ ヨーク
　　５ フレーム
　　６ 振動板
　　７ 板ばね
　　８ 板ばね押え部材
１００ ハイブリッドスピーカ
１０２ ハイブリッドスピーカ
１０４ ハイブリッドスピーカ

Claims (4)

  1. 　Ｓ極またはＮ極が同一側を向くように、所定の間隔で配列された第１の磁石と、
    　前記第１の磁石よりも小さな体積を有すると共に、前記第１の磁石の間に、前記第１の磁石とは磁極が反対になるように１個または複数個接触配列された第２の磁石と、
    　前記第１および第２の磁石が収容されると共に、前記第１の磁石との間に磁気回路を形成するヨークと、
    　前記第１の磁石および第２の磁石との間、および前記第１の磁石と前記ヨークとの間の磁気回路と錯交するように配設されたボイスコイルと、
    　前記ボイスコイルが一方の面に固定された振動板と、
    　前記振動板におけるボイスコイルが固定された側の面の周縁部において前記振動板が固定されたフレームと、
    　前記フレームにおける前記振動板が固定された側とは反対側の面において前記ヨークを前記フレームに対して弾性的に支持するヨーク支持部材と、
    を備えるハイブリッドスピーカ。
  2. 　前記ヨーク支持部材は、一端がヨークに、他端がフレームに固定された板ばねである請求項１に記載のハイブリッドスピーカ。
  3. 　前記板ばねは、一端において板ばね押え部材と前記ヨークの端部とで挟持されることによってヨークに固定されると共に、
    　前記板ばね押え部材は、前記ヨークの端部から前記板ばねの他端部に向かって突出するように形成されている
    請求項２に記載のハイブリッドスピーカ。
  4. 　前記振動板は　中心点を原点とするｘｙ座標上において下記の式：
    　　　　　　　　　　　　ｒｉ＝｜ｘ｜ｉ＋｜ｙ｜ｉ
    　　　　　　　　　（ｒは半径、ｉは５～７の整数である。）
    で表される高次数曲線形の平面形状を有する請求項１～３の何れか１項に記載のハイブリッドスピーカ。
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