特開 2024-100093 振動板、および電気音響変換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024100093

(43)【公開日】2024-07-26

(54)【発明の名称】振動板、および電気音響変換器

(51)【国際特許分類】

   H04R 7/12 20060101AFI20240719BHJP

   H04R 7/02 20060101ALI20240719BHJP

   H04R 31/00 20060101ALI20240719BHJP

   H04R 9/04 20060101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

H04R7/12 K

H04R7/02 D

H04R31/00 A

H04R9/04 105A

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023003820

(22)【出願日】2023-01-13

(71)【出願人】

【識別番号】322003857

【氏名又は名称】パナソニックオートモーティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】久世 光一

(72)【発明者】

【氏名】板野 哲士

(72)【発明者】

【氏名】上元 良一

【テーマコード（参考）】

5D012

5D016

【Ｆターム（参考）】

5D012CA04

5D012FA02

5D016AA09

5D016CA02

5D016EC06

5D016FA02

(57)【要約】      （修正有）

【課題】平坦な音圧周波数特性を実現する振動板及び振動板を備えた電気音響変換器を提供する。
【解決手段】振動板１００は、振動方向に沿う所定の基準軸の周りに並び、基準軸を含む面による断面形状が相互に異なる第一部分１１１と、第二部分１１２と、第三部分１１３と、を少なくとも備える。第一部分１１１の断面形状は、第一曲率半径の円弧であり、第二部分１１２の断面形状は、第一曲率半径とは異なる第二曲率半径の円弧であり、第三部分１１３の断面形状は、楕円の一部である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気音響変換器に備えられる振動板であって、
前記振動板は、
振動方向に沿う所定の基準軸の周りに並び、前記基準軸を含む面による断面形状が相互に異なる第一部分と、第二部分と、第三部分と、を少なくとも備え、
前記第一部分の断面形状は、
第一曲率半径の円弧であり、
前記第二部分の断面形状は、
前記第一曲率半径とは異なる第二曲率半径の円弧であり、
前記第三部分の断面形状は、
楕円の一部である
振動板。

【請求項2】

前記振動板は、
前記第一部分、前記第二部分、および前記第三部分と周方向において並ぶ第四部分とを備え、
前記第四部分の断面形状は、
楕円の一部である
請求項１に記載の振動板。

【請求項3】

前記第三部分の断面形状と前記第四部分の断面形状が異なる
請求項２に記載の振動板。

【請求項4】

前記振動板は、
前記第一部分と前記第三部分との間、および前記第二部分と前記第三部分との間の少なくとも一方を滑らかに接続する接続部を備える
請求項１または２に記載の振動板。

【請求項5】

前記接続部の前記第一部分と前記第三部分との境界線、および前記接続部の前記第二部分と前記第三部分との境界線の少なくとも一方は、平面視において平行に配置される
請求項４に記載の振動板。

【請求項6】

前記振動板は、
ボイスコイルと接続されるコーンネック部を備え、
前記コーンネック部の前記第一部分との境界の厚さは、前記コーンネック部の前記第三部分との境界の厚さと異なる
請求項１または２に記載の振動板。

【請求項7】

前記第三部分の外周縁部の厚さは、前記第一部分の外周縁部の厚さより厚い
請求項１または２に記載の振動板。

【請求項8】

前記振動板は、
化学繊維、およびパルプの少なくとも一方を含む材料を抄紙することにより形成される
請求項１または２に記載の振動板。

【請求項9】

前記振動板は、
強化材が混練された樹脂により形成される
請求項１または２に記載の振動板。

【請求項10】

前記振動板は、
シート、フィルム状の材料をプレス成形することにより形成される
請求項１または２に記載の振動板。

【請求項11】

振動板と、磁気回路と、前記磁気回路、および前記振動板を保持するフレームと、前記振動板に連結され前記磁気回路が有する磁気ギャップに配置されるボイスコイルと、を備える電気音響変換器であって、
前記振動板は、
周方向に並び、前記周方向に直交する面における断面形状が相互に異なる第一部分と、第二部分と、第三部分と、を少なくとも備え、
前記第一部分の断面形状は、
第一曲率半径の円弧であり、
前記第二部分の断面形状は、
前記第一曲率半径とは異なる第二曲率半径の円弧であり、
前記第三部分の断面形状は、
楕円の一部である
電気音響変換器。

【請求項12】

前記振動板と前記フレームとの間に介在配置される環状のエッジを備え、
前記エッジは、
前記振動板の外周縁部の形状に沿った振動板接続部を備える
請求項１１に記載の電気音響変換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、振動板、および振動板を備えた電気音響変換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、平面視円形のコーン型の振動板は、円形振動板に近い共振モードを持ち、中高域の音圧周波数特性にピークディップが生じる。特許文献１には、周方向に並ぶ複数の扇形の部分であって相互に異なる断面形状を有する扇形の部分を備えた振動板により共振を分散させてピークディップを抑制する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開昭６３－１８１０９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、従来の振動板よりピークディップを抑えて平坦な音響特性を得るためには、断面形状が相互に異なる部分が周方向に並ぶ振動板について改善を要する。

【0005】

本開示は、従来の振動板を改善したものであって、より効果的に共振分散できる形状の振動板、および当該振動板を備えた電気音響変換器の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本開示の１つである振動板は、電気音響変換器に備えられる振動板であって、前記振動板は、振動方向に沿う所定の基準軸の周りに並び、前記基準軸を含む面による断面形状が相互に異なる第一部分と、第二部分と、第三部分と、を少なくとも備え、前記第一部分の断面形状は、第一曲率半径の円弧であり、前記第二部分の断面形状は、前記第一曲率半径とは異なる第二曲率半径の円弧であり、前記第三部分の断面形状は、楕円の一部である。

【0007】

上記目的を達成するために、本開示の１つである電気音響変換器は、振動板と、磁気回路と、前記磁気回路、および前記振動板を保持するフレームと、前記振動板に連結され前記磁気回路が有する磁気ギャップに配置されるボイスコイルと、を備える電気音響変換器であって、前記振動板は、周方向に並び、前記周方向に直交する面における断面形状が相互に異なる第一部分と、第二部分と、第三部分と、を少なくとも備え、前記第一部分の断面形状は、第一曲率半径の円弧であり、前記第二部分の断面形状は、前記第一曲率半径とは異なる第二曲率半径の円弧であり、前記第三部分の断面形状は、楕円の一部である。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、効果的な共振分散を確保し、ピークディップを抑えて平坦な音圧周波数特性を実現する振動板、および電気音響変換器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】エッジが取り付けられた状態の振動板を正面から示す平面図である。

【図2】図１中のＡ－Ａ線で切断した振動板、およびエッジを示す断面図である。

【図3】図１中のＢ－Ｂ線で切断した振動板、およびエッジを示す断面図である。

【図4】対応する基準軸を一致させて第一部分、第二部分、および第三部分の各断面を重ねて示す図である。

【図5】振動板を備えた電気音響変換器の一つであるスピーカー装置の断面図である。

【図6】従来形状の振動板を備えたスピーカー装置と本実施の形態の振動板を備えたスピーカー装置との音圧周波数特性の違いを示す図である。

【図7】振動板を備えたスピーカー装置が取り付けられた移動体の一つである自動車の断面図である。

【図8】振動板を備えたスピーカー装置が取り付けられた電子機器の１つであるミニコンポシステムを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示に係る振動板、および電気音響変換器の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本開示を説明するために一例を挙示するものであり、本開示を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。

【0011】

また、図面は、本開示を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。また、図中に示す場合があるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、図の説明のために任意に設定した直交座標を示している。つまりＺ軸は、鉛直方向に沿う軸とは限らず、Ｘ軸、Ｙ軸は、水平面内に存在するとは限らない。

【0012】

また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本開示に関する任意の構成要素として説明している。

【0013】

図１は、エッジ１１０が取り付けられた状態の振動板１００を正面から示す平面図である。図２は、図１中のＡ－Ａ線で切断した振動板１００、およびエッジ１１０を示す断面図である。図３は、図１中のＢ－Ｂ線で切断した振動板１００、およびエッジ１１０を示す断面図である。

【0014】

振動板１００は、スピーカー装置、マイクロフォンなどの電気音響変換器に備えられる部材であって、自身が震動することによって空気を震わせて音を発生させる、または空気の振動に基づき自身が振動する部材である。振動板１００は、第一部分１１１と、第二部分１１２と、第三部分１１３と、を少なくとも備え、本実施の形態の場合、第四部分１１４も備えている。

【0015】

第一部分１１１、第二部分１１２、第三部分１１３、および第四部分１１４は、振動方向（図中Ｚ軸方向）に沿う所定の基準軸３００（図２、図３参照）の周りに並んでいる。第一部分１１１、第二部分１１２、および第三部分１１３は、基準軸３００を含む面（例えば図１中のＡ－Ａ線断面、Ｂ－Ｂ線断面）による断面形状が相互に異なる部分である。第三部分１１３、および第四部分１１４は、基準軸３００を含む面による断面形状が同じである。

【0016】

本実施の形態の場合、平面視、つまり基準軸３００の方向から見た状態の振動板１００の形状は、円形であり、第一部分１１１、第二部分１１２、第三部分１１３、および第四部分１１４の平面視における形状は、扇形で同一である。平面視における振動板１００の直径は約１００ｍｍである。また、第一部分１１１、第二部分１１２、第三部分１１３、および第四部分１１４の平面視における面積も同一である。なお、第一部分１１１、第二部分１１２、第三部分１１３、および第四部分１１４のそれぞれの境界には接続部１１５（詳細は後述）が設けられているため、第一部分１１１、第二部分１１２、第三部分１１３、および第四部分１１４の平面視における形状は、完全な扇形ではない。

【0017】

第一部分１１１と第二部分１１２との間には第三部分１１３と第四部分１１４とが配置されている。第一部分１１１と第二部分１１２とは隣り合っていない。第三部分１１３と第四部分１１４は隣り合っていない。

【0018】

図２に示すように、第一部分１１１の基準軸３００を含む断面の形状は、第一曲率半径Ｒ１の単一の円弧である。基準軸３００を含むいずれの断面で第一部分１１１を切断しても断面形状は、相互に同一である。つまり、第一部分１１１は、基準軸３００周りの回転体の一部である。

【0019】

第二部分１１２の基準軸３００を含む断面の形状は、第二曲率半径Ｒ２の単一の円弧である。基準軸３００を含むいずれの断面で第二部分１１２を切断しても断面形状は、相互に同一である。つまり、第二部分１１２は、基準軸３００周りの回転体の一部である。本実施の形態の場合、第一曲率半径Ｒ１＞第二曲率半径Ｒ２となっている。本実施の形態の場合、第一曲率半径Ｒ１＞＝第二曲率半径Ｒ２×１．５となっており、具体的には第一曲率半径Ｒ１＝３００ｍｍ、第二曲率半径Ｒ２＝２００ｍｍである。

【0020】

図３に示すように、第三部分１１３、および第四部分１１４の断面形状は、楕円の一部である。本実施の形態の場合、第三部分１１３、および第四部分１１４の断面形状は、長軸、および短軸で楕円を切断した場合の４分の１の部分、または４分の１の部分のさらに一部である。基準軸３００を含むいずれの断面で第三部分１１３、および第四部分１１４を切断しても断面形状は、相互に同一である。つまり、第三部分１１３、および第四部分１１４は、基準軸３００周りの回転体の一部である。

【0021】

図４は、対応する基準軸３００を一致させて第一部分１１１、第二部分１１２、および第三部分１１３を重ねて示す図である。本実施の形態の場合、図４に示すように、対応する基準軸３００を一致させて第一部分１１１、第二部分１１２、および第三部分１１３（第四部分１１４も同様）を重ねた場合、第一部分１１１、第二部分１１２、および第三部分１１３の両端部以外は、相互に重なる部分が存在しない。また、第三部分１１３は、第一部分１１１、および第二部分１１２より膨らんだ状態であり、第一部分１１１は、第二部分１１２、および第三部分１１３より膨らみが小さい状態である。第二部分１１２は、第一部分１１１と第二部分１１２との間に配置されている。

【0022】

接続部１１５は、断面形状が異なる振動板１００の隣り合う部分を接続する部分であり、振動板１００の一部を構成している。本実施の形態の場合、接続部１１５は、第一部分１１１と第三部分１１３との間、第三部分１１３と第二部分１１２との間、第二部分１１２と第四部分１１４との間、および第四部分１１４と第一部分１１１との間を滑らかに接続している。

【0023】

本実施の形態の場合、接続部１１５の第一部分１１１と第三部分１１３との境界線、接続部１１５の第三部分１１３と第二部分１１２との境界線、接続部１１５の第二部分１１２と第四部分１１４との境界線、および接続部１１５の第四部分１１４と第一部分１１１との境界線は、平面視において平行に配置されている。

【0024】

振動板１００は、第一部分１１１、第二部分１１２、第三部分１１３、第四部分１１４、およびそれぞれの間を接続する接続部１１５が一体に形成されてなるものである。平面視において振動板１００の中心には、ボイスコイル１３１（図５参照）と接続される貫通孔１１６が設けられている。振動板１００は、貫通孔１１６の周縁にボイスコイル１３１との接続を強化するための筒状のコーンネック部１１７を備えている。コーンネック部１１７の管軸は、基準軸３００と一致している。第一部分１１１、第二部分１１２、第三部分１１３、第四部分１１４、および接続部１１５は、いずれもコーンネック部１１７と一体に接続されており、コーンネック部１１７の第一部分１１１との境界の厚さは、コーンネック部１１７の第三部分１１３との境界の厚さと異なっている。本実施の形態の場合、コーンネック部１１７の内周面は円筒形状であり、コーンネック部１１７と各部分との境界の厚さの違いは、円筒の内周面から外側に突出する厚さの違いに基づく。コーンネック部１１７の内周を円筒とすることによりボイスコイル１３１との強固な接続を確保し、コーンネック部１１７の外周の凹凸形状により各部分の断面形状の違いを吸収している。

【0025】

平面視における振動板１００の外周縁部１１８は、第二部分１１２、第三部分１１３、第四部分１１４、および接続部１１５と一体に接続されている。外周縁部１１８は、エッジ１１０と接続される部分である。外周縁部１１８のエッジ１１０と接続される面は、円錐台形状である。第三部分１１３（第四部分１１４も同様）に対応する外周縁部１１８の厚さは、第一部分１１１に対応する外周縁部１１８の厚さより厚い。各部分に対応する外周縁部１１８の厚さの違いは、エッジ１１０から遠ざかる方向に突出する厚さの違いに基づく。エッジ１１０に接続される外周縁部１１８の面を円錐台形状とすることによりエッジ１１０との強固な接続を確保し、外周縁部１１８の凹凸形状により各部分の断面形状の違いを吸収している。

【0026】

振動板１００を構成する材料は、限定されるものではない。例えば、振動板１００は、ポリエステル繊維などの化学繊維、およびパルプの少なくとも一方を抄紙することにより形成されてもよく、強化材が混練された樹脂により形成されても構わない。

【0027】

図５は、振動板１００を備えた電気音響変換器の一つであるスピーカー装置１２０の断面図である。図５に示すように、スピーカー装置１２０は、振動板１００と、磁気回路１２４と、磁気回路１２４、および振動板１００を保持するフレームと、振動板１００に連結され磁気回路１２４が有する磁気ギャップに配置されるボイスコイル１３１と、を備えている。

【0028】

本実施の形態の場合、スピーカー装置１２０が備える磁気回路１２４は、着磁されたマグネット１２１を上部プレート１２２およびヨーク１２３により挟み込んで形成される内磁型の磁気回路１２４である。

【0029】

磁気回路１２４のヨーク１２３は、フレーム１２６に結合されている。フレーム１２６の周縁部１２７には、振動板１００の外周縁部１１８とフレーム１２６とを接続する環状のエッジ１１０が接着されている。振動板１００の中心部は、ボイスコイル体１２９の一端と結合される。ボイスコイル体１２９の他端は、磁気回路１２４の磁気ギャップ１２５にはまり込むように配置されている。なお本実施の形態の場合、ボイスコイル体１２９として、ボイスコイル１３１とボイスコイル１３１が巻き付けられるボビン１３２とを備えたものを例示したが、ボビン１３２を備えないボイスコイル体１２９でもかまわない。

【0030】

なお、内磁型の磁気回路１２４を有するスピーカー装置１２０について説明したが、これに限定されず、外磁型の磁気回路１２４を有するスピーカー装置１２０に振動板１００を適用してもよい。

【0031】

図６は、従来形状の振動板を備えたスピーカー装置と本実施の形態の振動板１００を備えたスピーカー装置１２０との音圧周波数特性の違いを示す図である。図６に示すように、従来の振動板を備えたスピーカー装置による音圧周波数特性には、例えば３ｋＨｚ、４ｋＨｚ近傍に顕著なピークディップが存在する。一方、実施の形態に係る振動板１００を備えたスピーカー装置１２０によれば、効果的に共振分散を実現してピークディップを抑え、特に３ｋＨｚ、４ｋＨｚ近傍において平坦な音響特性を得ることができる。

【0032】

本実施の形態に係るスピーカー装置１２０によれば、振動板１００の共振を効果的に分散させて、中高域の音圧周波数特性が平坦なスピーカーを得ることができる。また、スピーカーの高域限界周波数を拡張することができ、高忠実再生が可能で明瞭度の高い音質を実現することができる。

【0033】

なお、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本開示の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本開示の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本開示に含まれる。

【0034】

例えば、第三部分１１３の断面形状と第四部分１１４の断面形状が同じ場合を実施の形態として説明したが、第三部分１１３の断面形状と第四部分１１４の断面形状は、異なっていても構わない。つまり第四部分１１４は、楕円の一部で無くとも良く、任意の形状を採用することができる。

【0035】

また、振動板１００とフレームとの間に介在配置される環状のエッジ１１０は、振動板１００の外周縁部の形状に沿った、つまり振動板１００の各部分の断面形状の違いに従った形状の振動板接続部を備えても構わない。

【0036】

また、平面視において振動板１００を、平面上９０°間隔で四等分した場合を説明したが、各部分は等分でなくともよい。また、振動板１００を断面形状が異なる三つの部分としてもよく、５以上の部分にしても構わない。

【0037】

また、振動板１００を備えた電気音響変換器は、移動体に備えられてもよい。図７は、振動板１００を備えたスピーカー装置１２０が取り付けられた移動体の一つである自動車１４０の断面図である。自動車１４０は、振動板１００を備えたスピーカー装置１２０をリアトレイの他、フロントパネル、ピラー、ドアなどに備えている。スピーカー装置１２０は、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用される。自動車１４０は、駆動手段１４１を備え、スピーカー装置１２０を収容する筐体として機能する車体１４２とともにスピーカー装置１２０を移動させる。

【0038】

また、振動板１００を備えたスピーカー装置１２０は、図８に示すような電子機器に備えられても構わない。図８は、振動板１００を備えたスピーカー装置１２０の別利用例を示す図である。振動板１００を備えたスピーカー装置１２０を備える電子機器の一つとしてオーディオ用のミニコンポシステム１５０を例示し説明する。

【0039】

ミニコンポシステム１５０は、二つのエンクロジャー１５１にスピーカー装置１２０がそれぞれ二つ組込まれている。また、ミニコンポシステム１５０は、スピーカー装置１２０に入力する電気信号の増幅回路を含むアンプ１５２と、アンプ１５２に入力されるソースを出力するチューナー１５３や、ＣＤプレーヤー１５４を備えている。オーディオ用のミニコンポシステムであるミニコンポシステム１５０は、チューナー１５３やＣＤプレーヤー１５４から入力される音楽信号などをアンプ１５２により増幅し、増幅された信号に基づきスピーカー装置１２０から音が放出される。なお、電子機器としては、ミニコンポシステム１５０の他、自動車用のオーディオシステムや持ち運び可能なポータブルオーディオ機器、液晶テレビや有機ＥＬディスプレイテレビ等の映像機器、携帯電話等の情報通信機器、コンピュータ関連機器等を例示することができる。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本開示にかかる振動板、および、電気音響変換器によれば映像音響機器や情報通信機器等の電子機器、自動車等の移動体などに適用できる。

【符号の説明】

【0041】

１００ 振動板
１１０ エッジ
１１１ 第一部分
１１２ 第二部分
１１３ 第三部分
１１４ 第四部分
１１５ 接続部
１１６ 貫通孔
１１７ コーンネック部
１１８ 外周縁部
１２０ スピーカー装置
１２１ マグネット
１２２ 上部プレート
１２３ ヨーク
１２４ 磁気回路
１２５ 磁気ギャップ
１２６ フレーム
１２７ 周縁部
１２９ ボイスコイル体
１３１ ボイスコイル
１３２ ボビン
１４０ 自動車
１４１ 駆動手段
１４２ 車体
１５０ ミニコンポシステム
１５１ エンクロジャー
１５２ アンプ
１５３ チューナー
１５４ プレーヤー
３００ 基準軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】