CN108377439B - 音响装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种音响装置，能够适当地抑制高频时的共振波峰的尖锐化，且音响特性优异。音响装置的特征为，具备：框架，具有沿轴线方向贯通的环状开口部；振动板，经由挠性边缘部件安装于环状开口部，且被支承为能够沿轴线方向振动；以及驱动单元，在振动板的中心部与振动板连接，对振动板赋予沿轴线方向的驱动力，振动板的从轴线方向观察时的形状为具有绕轴线的旋转对称性的形状，振动板构成为具备具有取向分散构造的片材，由此，振动板的机械特性具有绕轴线的2次旋转对称性，其中，取向分散构造是通过具有形状各向异性的填料以其长轴沿预定的1个方向取向的状态分散在树脂内而形成的。

Description

音响装置

技术领域

本发明涉及音响特性、特别是高频的音响特性得到了改善的音响装置(扬声器)。

背景技术

对于音响装置(扬声器)，谋求能够尽可能忠实地再生原音，为了响应该要求，对振动板等扬声器的构成要素进行了各种各样的改良。

例如，专利文献1中公开了一种振动板，该振动板是将由具有高纵弹性模量的强化纤维和结合上述纤维的基体材料构成的复合材料片层叠多片而一体地结合的振动板，各复合材料片的强化纤维相对于振动板的振动方向而沿放射方向排列。在上述振动板中，具有高纵弹性模量的强化纤维分散于树脂等基体材料，因此能够得到密度小、比纵弹性模量(纵弹性模量/密度)变大、且具有宽频带的频率特性的振动板。

通过使用如专利文献1所公开的那样的振动板，能够得到像使用镁等轻金属的振动板那样的优异的特性，但是，若使用这样的比纵弹性模量大的材料，在振动板的形状对称性高的情况下，有时会呈现出在高频具有基于轴对称模式的尖锐的共振波峰(与其他频带相比而声压格外地变高的带域)的频率特性。作为对象高的振动板的形状的具体例，能够举出旋转对称的旋转角小的形状，其典型例是具有绕轴线的连续的旋转对称性的形状。上述形状是当从轴线方向观察时能够用中心轴一致的多个圆形来表现其形状的形状。绕轴线的旋转角无限小，具有连续的旋转对称性。

作为抑制这样的高频下的共振波峰的尖锐化的方法的一例，能够举出降低从轴线方向观察时的形状的对称性的方法，作为具体例，能够举出斜锥形的振动板或具有异形截面形状的振动板。

专利文献1：日本特公昭63－59638号公报

然而，斜锥形的振动板以及具有异形截面形状的振动板均形成为复杂的形状，因此难以制造、组装，会因偏心或呈异形截面形状而产生新的共振模式，若测定声压的频率依存性，有时会得到具有特征性的波峰或波谷(与其他频带相比声压格外地降低的带域)的波谱。

发明内容

本发明就是鉴于如上所述的现有技术的实际情况而完成的，其目的在于提供一种能够适当地抑制高频处的共振波峰的尖锐化、音响特性优异的音响装置。

为了解决上述课题而提供的本发明的一个方式涉及一种音响装置(扬声器)，其特征为，具备：框架，具有沿轴线方向贯通的环状开口部；振动板，经由挠性边缘部件安装于上述环状开口部，且被支承为能够沿上述轴线方向振动；以及驱动单元，在上述振动板的中心部与上述振动板连接，对上述振动板赋予沿上述轴线方向的驱动力，上述振动板的从上述轴线方向观察时的形状具有绕上述轴线的旋转对称性，上述振动板构成为具备具有取向分散构造的片材，由此，上述振动板的机械特性具有以包含上述填料的取向方向以及上述轴线的面作为对称面的面对称性，其中，上述取向分散构造是通过具有形状各向异性的填料以其长轴沿预定的1个方向取向的状态分散在树脂内而形成的。

如上所述，关于斜锥形的振动板或具有异形截面形状的振动板，通过使振动板的形状相比一般的形状(作为具体例能够举出绕上述的轴线具有连续的旋转对称性的形状)局部变更而使从轴线方向观察时的形状的对称性降低，能够抑制在高频时共振波峰尖锐化这一情况。通过局部地变更振动板的形状，振动板的形状绕轴线而具有局部的偏差。在驱动单元对具有这样的形状的振动板施加外力时，与振动板的形状的偏差相对应，由外力产生的振动板的变形也产生偏差。结果，在利用驱动单元使振动板振动时，在振动板上产生的振动的对称性降低，可期待共振频率变得分散，通过适当地产生共振频率的分散，能够抑制尖锐的共振波峰的产生。

关于本发明的一个方式所涉及的扬声器的振动板，并非使振动板的形状对称性降低，而是通过对构成振动板的部件的机械强度赋予各向异性而使振动板的振动的对称性降低。具体地说，构成振动板的片材具有取向分散构造，沿取向方向的方向的机械特性与正交于取向方向的方向的机械特性不同，因此，关于机械特性，具有绕轴线的旋转角为180度的2次旋转对称。因而，无需使振动板的形状的对称性降低就能够高效地使共振频率分散。因此，在本发明的一个实施方式所涉及的扬声器中，能够高效地抑制尖锐的共振波峰的产生。

在上述的音响装置(扬声器)中，优选形成为，上述振动板由无接缝的一片片材形成，具有高刚性区域和低刚性区域，且随着从上述高刚性区域趋向上述低刚性区域而弯曲刚性连续地变小，其中，在上述高刚性区域，上述填料的取向方向与从中心部朝向外周部的方向平行，欲将上述振动板的中心部与外周部之间折弯时的上述弯曲刚性高，在上述低刚性区域，上述填料的取向方向与从中心部朝向外周部的方向正交，欲将上述振动板的中心部与外周部之间折弯时的上述弯曲刚性低。

在上述的音响装置(扬声器)中，优选形成为，上述振动板的从上述轴线方向观察时的形状具有绕上述轴线的连续的旋转对称性。如上所述，具有绕轴线的连续的旋转对称性的形状是指当从轴线方向观察时能够用中心轴一致的多个圆形来表现其形状的形状。对于具有上述形状的振动板，通常容易具有绕轴线的各向同性的机械特性，因此容易产生共振波峰的尖锐化。然而，如上所述，关于本发明的一个方式所涉及的扬声器的振动板，由于构成扬声器的片材具有取向分散构造，因此，关于机械特性，具有绕轴线的旋转角为180度的2次旋转对称。因而，即便振动板的形状为绕轴线的对称性高的形状，在使振动板沿轴线方向振动时也难以产生尖锐的共振波峰。并且，上述的形状对称性高的振动板容易制造，并且，在与斜锥形的振动板或具有异形截面形状的振动板的对比中，关于声压的频率特性，难以产生因形状而导致的波峰或波谷。

在上述的音响装置(扬声器)中，优选形成为，上述振动板由无接缝的一片片材形成。若为无接缝的一片片材，则无需实施特殊的工艺就能够提高音响特性。

在上述的音响装置(扬声器)中，优选形成为，上述振动板是由在热塑性树脂内分散有上述填料的片材形成的真空成型品或者压空成型品。热塑性树脂容易处理，能够通过进行加热而进行真空成型或压空成型。真空成型或压空成型与注射成型等相比能够抑制模具费用，能够抑制制造成本。

发明效果

对于本发明的音响装置，作为构成振动板的片材使用具有取向分散构造的部件从而对机械特性赋予各向异性，由此，能够适当抑制高频时的共振波峰的尖锐化，音响特性优异。并且，通过使振动板的形状对称性如一般的振动板那样较高，由此难以产生因形状对称性低而导致的不良(在声压的频率特性中呈现出波峰或波谷)。因而，能够得到振动板形成为比较容易制造的形状、且音响特性优异的音响装置。

附图说明

图1中，(a)是示意性地示出本发明的第一实施方式所涉及的扬声器的构造的截面图，(b)是示出该扬声器所具备的振动板的构造的从X1－X2方向观察的局部平面图。

图2是用于说明本实施方式所涉及的扬声器的振动板的构造的图，(a)是截面立体图，(b)是从X1－X2方向观察的平面图。

图3是将本发明的第一实施方式的变形例所涉及的扬声器的频率特性与其他构造的扬声器的频率特性一并示出的曲线图。

标记说明

1、1A、2、2A：扬声器

11：框架

11a：环状部

11b：切口孔

11c：支承部

11d：磁路安装部

12：振动板

D1：振动板12的取向方向

FB：填料

12a：挠性边缘部件

12b：振动板开口

13：防尘盖

14：磁路部

14a：中心柱部

14b：底板部

14c：磁铁

14d：顶板部

14e：磁隙

15：音圈

16：线圈骨架

17：减振器

具体实施方式

以下，参照附图对发明的实施方式进行说明。图1中，(a)是示出本发明的第一实施方式所涉及的扬声器的构造的截面图，(b)是示出该扬声器所具备的振动板的构造的从X1－X2方向观察的局部平面图。在该平面图中，在Y1－Y2方向的Y1侧呈现的形状和在Y1－Y2方向的Y2侧呈现的形状相同，因此仅示出Y2侧。图3以下的局部平面图也同样。图2是用于说明本实施方式所涉及的扬声器的振动板的构造的图，(a)是截面立体图，(b)是从X1－X2方向观察的平面图。截面立体图的截面是扬声器的振动板的截面积最大的面。

如图1所示，本发明的第一实施方式例所涉及的扬声器1在具有大致圆锥台状的形状的框架11安装有各种部件。框架11在外周缘侧具有圆环状的环状开口部11a以及从环状开口部11a延伸设置的辐条状的支承部11c。对于该支承部11c，在图中为了方便而用具有切口孔11b的虚线描绘。

在扬声器1中产生声压的振动板12在外周缘侧具备挠性边缘部件12a。经由该挠性边缘部件12a而安装于上述环状开口部11a，且被支承为能够沿轴线方向(图1中的X1－X2方向)振动。

振动板12具有大致圆锥台形状，且从轴线方向(X1－X2方向)观察时的外形为圆形。振动板12在外周缘侧具备挠性边缘部件12a，且经由该挠性边缘部件12a而安装于框架11的环状开口部11a。在图1所示的扬声器1中，具体地说，挠性边缘部件11a借助粘接剂粘接在框架12的环状开口部12a。通过以这种方式支承于框架11，振动板12形成为能够沿X1－X2方向振动。振动板12在沿轴线方向(X1－X2方向)观察时的中心部具有开口(振动板开口)12b。在该振动板开口12b的内周面，振动板12与后述的驱动单元的一部分即线圈骨架15连接。

以覆盖振动板开口12的方式，在振动板12的X1－X2方向上的X2侧设置有具有圆碗形状的形状的防尘盖13。防尘盖13是抑制异物在X1－X2方向上的X1侧从振动板开口12进入从而使线圈骨架15的动作不稳定化的部件。

在框架11的具有圆锥台形状的支承部11c的顶部(磁路安装部11d)安装有磁路部14。磁路部14具有柱状的中心柱部14a，中心柱部14a的中心轴朝向振动板的振动方向(轴线方向、(X1－X2方向))。在中心柱部14a的后方(X1－X2方向上的X1侧)的周围一体地设置有底板部14b，在底板部14b部的前侧(X1－X2方向上的X2侧)安装有环状的磁铁14c。在磁铁14c的前侧(X1－X2方向上的X2侧)安装有环状的顶板部14d。通过设置该磁铁14c，在中心柱部14a与顶板部14d之间形成有环状的磁隙14e。另外，底板部14b和顶板部14d形成磁轭部。

在振动板12的后侧(X1－X2方向上的X1侧)固定有筒状的线圈骨架15。如图1所示，线圈骨架15插入至位于振动板12的后侧(X1－X2方向上的X1侧)的磁路部14的磁隙14e。在线圈骨架15的插入至磁隙14e的部分的侧面卷绕有音圈16。根据在位于磁隙14e内的音圈16流过的电流而线圈骨架15在轴线方向(X1－X2方向)往复移动，由此，振动板12振动，从振动板12产生声压。

减振器17在轴线方向(X1－X2方向)上位于振动板12与磁路部14之间。减振器17的外周侧被支承于框架11的支承部11c，且在内周侧支承线圈骨架15。伴随着上述线圈骨架15的往复移动，不仅振动板12，减振器17也在轴线方向(X1－X2方向)往复移动。减振器17由弹性部件形成，具有当在音圈16中未流过电流的状态下借助弹性回复力使线圈骨架15返回中立位置的功能。

在具备这种结构的扬声器1中，如上所述，通过使音圈16中流过电流而使振动板12振动，能够在轴线方向X1(X1－X2方向)产生声压。理想的是音圈16中流过的电流的大小与所产生的声压的大小之间的比例系数在任意频率下均相等。然而，现实中，受到扬声器1的共振频率的影响等，声压的频率依存性在在特定的音域具有波峰(声压变高的带域)或波谷(声压变低的带域)。特别是在如图1所示的扬声器1那样振动板12形成为具有绕轴线(X1－X2方向的线)的连续的旋转对称性的形状的情况下、即从X1－X2方向观察时振动板形成为能够用中心一致的多个圆表示的形状的情况下，高频的共振波峰容易尖锐化。

图3是将本发明的第一实施方式的变形例所涉及的扬声器的频率特性与其他构造的扬声器的频率特性一并示出的曲线图。在图3中用灰色的虚线示出的曲线图是示出具有图1所示的形状、且振动板的机械特性绕轴线(X1－X2方向的线)为各向同性的、即形状以及机械特性绕轴线(X1－X2方向的线)具有连续的旋转对称性的扬声器(以下也称作“参照用扬声器”)的频率特性的曲线图。如图3所示，在大致5kHz处能够确认到声压局部变高的波峰。该波峰是基于振动板的共振的波峰。

以降低这样的共振波峰的强度为目的，本发明的一个实施方式所涉及的扬声器1的振动板12如图2所示由具有取向分散构造的片材构成，上述取向分散构造是通过具有形状各向异性的填料FB以其长轴沿预定的1个方向(具体地说，是沿Y1－Y2方向的方向即取向方向D1)取向的状态分散在树脂内而形成的。

这样，振动板12由具有取向分散构造的片材构成，由此，与不含填料FB的情况相比，能够实现提高各自的机械特性这一效果。结果，能够提高振动板12的机械特性。

作为具有形状各向异性的填料FB，能够例示出碳纤维、碳纳米管等碳素系材料、玻璃纤维等氧化物系材料等。填料FB的长度是任意的。作为不受限定的例子，能够举出0.01mm～10mm的范围，从处理性优异的观点等出发，有时优选为0.1mm～数mm的范围。填料FB中的最长轴长相对于最短轴长之比即纵横尺寸比是任意的。填料FB的纵横尺寸比有时优选为5以上。片材所含的树脂的种类并无限定。作为不受限定的例子，能够举出聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃；聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯；6，6－尼龙等聚酰胺；聚氯乙烯；聚酰亚胺等。

关于片材的制造方法，只要能够适当地具有取向分散构造即可，是任意的。作为片材的制造方法的具体例，能够举出挤出成型、展开法、吹塑成型等。有时优选片材包含填料，其分散取向性高、面内均匀性高，在该情况下，片材优选为挤出成型品。通过使片材为挤出成型品，作为振动板12的构成材料的片材的均匀性提高，有时容易得到品质的均匀性优异的扬声器1。

能够具备这样的片材而形成振动板12。振动板12的制造方法并无限定。典型地是使用具备排气孔的模具对片材进行成型的真空成型或者压空成型。通过在真空成型等时对片材进行加热，有时成型性提高。

由于片材如上所述具有取向分散构造，因此机械特性具有各向异性。具体地说，沿取向方向D1的方向的机械特性和正交于取向方向D1的方向的机械特性不同。通常，纵弹性模量、固有频率在沿取向方向D1的方向相对较高，拉伸延展度在正交于取向方向D1的方向较高。

这样，关于具备片材而形成的振动板12，由于片材具有分散取向构造，因此，与由未分散有填料的片材形成的振动板相比，机械特性、尤其是纵弹性模量提高。并且，基于片材的机械特性的各向异性，关于作为振动板12的机械特性，也在沿片材的取向方向D1的方向和正交于该取向方向D2的方向不同。结果，振动板12的机械特性具有绕轴线(X1－X2方向的线)的旋转角为180度的2次旋转对称。因而，关于本发明的一个实施方式所涉及的片1的振动板12，对于其形状，虽然绕轴线(X1－X2方向的线)具有连续的旋转对称性，但作为机械特性具有2次旋转对称性。在旋转对称中，2次旋转对称的对称性最低。因此，在使振动板12振动时，在声压的频率特性中高频的共振波峰难以尖锐化。

换言之，振动板12具有高刚性区域和低刚性区域，且随着从高刚性区域趋向低刚性区域而其弯曲刚性连续地变小，在高刚性区域，填料的取向方向与从中心部朝向外周部的方向平行，欲将振动板的中心部和外周部之间折弯时的弯曲刚性高，在低刚性区域，填料的取向方向与从中心部朝向外周部的方向正交，欲将振动板的中心部与外周部之间折弯时的弯曲刚性低。由此，形成为高频的共振波峰连续地分散的状态。

在图3中，本发明的一个实施方式所涉及的扬声器1的频率特性用实线表示。如图3所示，在灰色的虚线的曲线图(参照用扬声器的频率特性)中，在能够明确地确认到波峰的5kHz左右的带域无法确认到强波峰。

在图3中，为了进行对比，示出基本形状与本发明的一个实施方式所涉及的扬声器1相同但具有斜锥形的振动板的扬声器的频率特性(黑色的虚线)、和具有异形截面形状的振动板的扬声器的频率特性(黑色的细点线)。并且，异形截面形状的振动板的外形是专利文献2那样的设置有S字形的棱线的形状，是绕轴线(X1－X2方向的线)8次旋转对称的形状。

在为具有斜锥形的振动板的扬声器的情况下，波谷在5kHz左右产生。认为这是因具有偏心的形状的振动板的滚动(rolling)而导致的。在为具有异形截面形状的振动板的扬声器的情况下，虽然与参照用扬声器的情况相比强度稍低、但在5kHz能够确认到强波峰。认为这是由于振动板绕轴线(X1－X2方向的线)依然具有对称性高的形状。

上面对本实施方式及其应用例进行了说明，但本发明并不限定于这些例子。例如，关于针对上述的各实施方式或者其应用例而本领域技术人员适当地进行构成要素的追加、删除、设计变更后的实施方式、将各实施方式的特征适当组合而得的实施方式，只要具备本发明的主旨，就包含于本发明的范围。

例如，振动板12也可以是具有上述的取向分散构造的片材和外装片的层叠构造体的成型品。通过具有外装片能够提高振动板的外观设计性，但振动板的重量增加，由此，有时会导致音响特性降低(例如高频时的声压降低)。

Claims (5)

1.一种音响装置，其特征在于，具备：

框架，具有沿轴线方向贯通的环状开口部；

振动板，经由挠性边缘部件安装于上述环状开口部，且被支承为能够沿上述轴线方向振动；以及

驱动单元，在上述振动板的中心部与上述振动板连接，对上述振动板赋予沿上述轴线方向的驱动力，

上述振动板的从上述轴线方向观察时的形状为具有绕上述轴线的旋转对称性的形状，

上述振动板构成为具备具有取向分散构造的片材，由此，上述振动板的机械特性具有绕上述轴线的2次旋转对称性，其中，上述取向分散构造是通过具有形状各向异性的填料以其长轴沿预定的1个方向取向的状态分散在树脂内而形成的，

上述振动板由无接缝的一片片材形成，具有高刚性区域和低刚性区域，且随着从上述高刚性区域趋向上述低刚性区域而弯曲刚性连续地变小。

2.根据权利要求1所述的音响装置，其特征在于，

上述振动板的从上述轴线方向观察时的形状具有绕上述轴线的连续的旋转对称性。

3.根据权利要求1所述的音响装置，其特征在于，

上述振动板是由在热塑性树脂内分散有上述填料的片材形成的真空成型品或者压空成型品。

4.一种音响装置，其特征在于，具备：

框架，具有沿轴线方向贯通的环状开口部；

振动板，经由挠性边缘部件安装于上述环状开口部，且被支承为能够沿上述轴线方向振动；以及

驱动单元，在上述振动板的中心部与上述振动板连接，对上述振动板赋予沿上述轴线方向的驱动力，

上述振动板的从上述轴线方向观察时的形状为具有绕上述轴线的旋转对称性的形状，

上述振动板由具有取向分散构造的无接缝的一片片材形成，具有高刚性区域和低刚性区域，且随着从上述高刚性区域趋向上述低刚性区域而弯曲刚性连续地变小，其中，上述取向分散构造是通过具有形状各向异性的填料以其长轴沿预定的1个方向取向的状态分散在树脂内而形成的，在上述高刚性区域，上述填料的取向方向与从中心部朝向外周部的方向平行，欲将上述振动板的中心部与外周部之间折弯时的上述弯曲刚性高，在上述低刚性区域，上述填料的取向方向与从中心部朝向外周部的方向正交，欲将上述振动板的中心部与外周部之间折弯时的上述弯曲刚性低。

5.根据权利要求4所述的音响装置，其特征在于，

上述振动板是由在热塑性树脂内分散有上述填料的片材形成的真空成型品或者压空成型品。

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