專利名稱：高音用揚聲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及再生達到100kHz的超高音域的聲音的高音用揚聲器(也稱為高頻揚聲器)。
背景技術：
近年來，為了與DVD音響或超音頻CD(SACD)等的高品位且超寬帶的聲源對應，不僅在組件類型(component type)的獨立的揚聲器系統，而且在低成本的小型立體聲裝置中，也需求一種能夠再生達到100kHz的超高音域的高音用揚聲器。
為了再生達到100kHz的超高音域，有一種方法是追加具有從10kHz或20kHz到100kHz的超高音域的超高音用揚聲器(也稱為超高頻揚聲器)。但是，由于在該方法中，成本上升了追加的超高音用揚聲器那一部分，所以并不適用于所述的小型立體聲裝置。為了不增加成本來進行超高音域的再生，希望的是使用具有從數kHz到100kHz左右的再生帶寬的高音用揚聲器。
高音用揚聲器的振動板有圓錐(cone)型與圓頂(dome)型。另外，也正在采用對圓錐型的振動板與圓頂型的振動板進行了組合的半圓頂型的振動板。專利文獻1到4公開了進行超高音域的聲音再生的高音用揚聲器的現有例。在這些專利文獻1到4所公開的揚聲器都采用半圓頂型的振動板。將具有半圓頂型的振動板的揚聲器稱為半圓頂型揚聲器。
以下，參考圖12對半圓頂型的高音用揚聲器進行說明，參考圖13對圓頂型的高音用揚聲器進行說明。
圖12是第一現有例的典型的半圓頂型的高音用揚聲器(以下，將“高音用揚聲器”簡單地省略記為“揚聲器”)的剖面圖。在圖中，半圓頂型的振動板31具備圓頂部31a與包圍圓頂部31a的圓錐部31c。圓錐部31c的外周經由邊緣部31e被安裝于框架34。圓頂部31a、圓錐部31c、及邊緣部31e是通過樹脂薄膜一體成型而構成的。在圓頂部31a與圓錐部31c的交界部31b安裝有音圈32?？蚣?4被安裝于具有環(huán)狀的磁體35的磁場部33。
振動板31的材質，例如是聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，厚度為0.075mm。音圈32的直徑大約是16mm，邊緣部31e的外徑大約是25mm。
圖13是第二現有例的圓頂型的揚聲器的剖面圖，公稱口徑是25mm。在圓頂型的振動板41的外周設置有邊緣部41e，邊緣部41e的外周被安裝于框架44。在振動板41的外周安裝有音圈42。框架44被安裝于具有環(huán)狀的磁體45的磁場部43。振動板41，例如是由厚度為0.025mm的鈦箔形成的，其直徑大約是25mm。
圖14表示所述第一以及第二現有例的揚聲器的聲壓頻率特性。實線的曲線a表示圖12所示的第一現有例的揚聲器的特性，虛線的曲線b表示圖13所示的第二現有例的揚聲器的特性。從圖14可以判斷出，與由曲線b表示的第二現有例的圓頂型的揚聲器相比，由曲線a表示的第一現有例的半圓頂型的揚聲器可以再生到高頻率。上述差異的原因如非專利文獻1的第158頁以及第213頁所記載的那樣。由此，音圈的重量越輕，振動板的根部的斜度越大，振動板的整體高度越高，則高音域再生界限頻率(第一次高音域共振頻率)也越高。另外，振動板的材料的揚氏模量越大，則高音域再生界限頻率也越高。
在相同直徑的半圓頂型以及圓頂型的揚聲器中，半圓頂型的揚聲器能夠在其結構上使音圈的直徑小于圓頂型的揚聲器的音圈的直徑。其結果是半圓頂型的揚聲器的音圈的重量比圓頂型的揚聲器的音圈的重量大幅度變輕(第一條件)。一般來說，音圈的重量大約與直徑的平方成比例。
在半圓頂型的振動板中，通過使用成形性好的樹脂薄膜，能夠提高振動板的高度(第二條件)。通過上述的第一以及第二條件，在具有半圓頂型的揚聲器中，雖然通過用揚氏模量比金屬小的樹脂形成振動板，但與具有金屬的圓頂型的振動板的揚聲器相比，還是能夠提高高音域再生界限頻率。
如果比較相同直徑的、圖12所示的半圓頂型的揚聲器與圖13所示的圓頂型的揚聲器，則半圓頂型的揚聲器的音圈32的直徑比圓頂型的揚聲器的音圈42小。因此，半圓頂型的揚聲器的磁場部33變成比圓頂型的揚聲器的磁場部43小的小型，因此降低了成本。這也是近年來大多使用半圓頂型的揚聲器的原因。
專利文獻1特開昭57-23392號公報專利文獻2特開昭63-38398號公報專利文獻3特開平05-236591號公報專利文獻4實開平02-118393號公報非專利文獻1《揚聲器系統上》山本武夫編著P158,213所述第一現有例的半圓頂型的振動板形狀復雜。因此難以使鈦箔等的金屬板成型為正確的半圓頂型的形狀。在沖壓成型時經常出現褶皺或者斷裂，由于成品率低所以成本變高。例如，如果盡可能地降低圖12所示的振動板31的整體高度h，也能夠防止所述的褶皺或斷裂。但是要是降低了整體高度h，即使使用揚氏模量高的金屬，也不能如所述那樣提高高音域再生界限頻率。因此目前一般是使用成形性好的樹脂薄膜來制作半圓頂型的振動板。由于樹脂的揚氏模量比金屬的低，所以在使用了樹脂的半圓頂型振動板的揚聲器中，擴大高音域的再生頻率帶寬有界限。如圖14的曲線a所示，50kHz左右為界限，就不能再生到100kHz的超高音域。
因此，為了進一步延伸半圓頂型揚聲器的高音域再生頻率帶寬使之達到100kHz左右，就需要用揚氏模量高的金屬來制作振動板。
金屬的振動板的另一個問題是聲壓頻率特性有較大的峰值或低谷(dip)。其原因是，作為金屬的振動板的原材料所使用的金屬箔的內部損失比樹脂薄膜的內部損失小。內部損失小的金屬箔的振動板的振動存在很多的共振模式，在聲壓頻率特性上產生等級大且很多的峰值或低谷。這樣的峰值或低谷對音質帶來不良影響。
如上所述，由于使用半圓頂型的振動板來制作超高音域再生用的揚聲器存在很多問題，所以現狀是并沒有被實用化。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種在高音域及超高音域具有良好聲壓頻率特性，且價格便宜的高音用的揚聲器。
本發(fā)明的高音用揚聲器具備半圓頂型振動板，所述半圓頂振動板通過由金屬薄板將圓頂部、在所述圓頂部的周圍設置的圓錐部、以及在所述圓錐部的周圍設置的邊緣部一體成型而構成。在所述圓頂部與所述圓錐部的交界部結合有音圈。將所述圓頂部與所述圓錐部的邊界處的、圓頂部的表面切線與垂直于所述音圈中心軸的基準面之間的角度定義為“圓頂部的根部傾斜角度”，將圓錐部表面的切線與所述基準面之間的角度定義為“圓頂部的根部傾斜角度”，此時，所述圓頂部的根部傾斜角度與所述圓錐部的根部傾斜角度的差，相對于所述圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度之中大的一方的根部傾斜角度的比例在15％以下。另外，所述圓頂部的表面積與圓錐部的表面積的差，相對于所述圓頂部的表面積與圓錐部的表面積之中大的一方的面積的比例在15％以下。
根據本發(fā)明，通過使振動板的圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度的差，相對于所述圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度之中大的一方的根部傾斜角度的比例在15％以下，在進行沖壓成型的兩個模具之間夾著振動板的板狀的原材料來加壓該振動板時，作用于原材料的張力在圓頂部側與在圓錐部側大致相等。因此，原材料在加壓圓頂部與圓錐部的邊界的模具的部分，不會相對于模具打滑而移動，圓頂部與圓錐部的邊界附近的原材料不會產生褶皺或斷裂。另外，通過使所述圓頂部的表面積與圓錐部的表面積的差，相對于所述圓頂部的表面積與圓錐部的表面積之中大的一方的面積的比例在15％以下，在沖壓工序中，原材料用于形成圓頂部的伸展量的總和與用于形成圓錐部的伸展量的總和大致相等。因此原材料的整體大致均等地伸展。另外通過使圓頂部與圓錐部的各自的根部傾斜角度的差如前所述在15％以下，圓頂部與圓錐部的各自的根部的剛性也變得大致相同。其結果是音圈的驅動力均等地傳遞到圓頂部與圓錐部。因此，不會只在圓頂部或圓錐部的任一方出現強的共振模式，聲壓頻率特性不會產生大的紊亂。
(發(fā)明效果)
根據本發(fā)明，使用金屬的半圓頂型的振動板作為高音用揚聲器的振動板，使振動板的圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度的差，相對于所述圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度之中大的一方的角度的比例在15％以下。另外，圓頂部的表面積與圓錐部的表面積的差，相對于所述圓頂部的表面積與圓錐部的表面積之中大的一方的面積的比例在15％以下。通過上述結構，能夠在成為振動板的金屬的薄板的成型時，避免褶皺或斷裂的產生。由于使用楊氏模量高的金屬來作為振動板的材料，所以能夠提高高音域再生界限頻率。
另外，通過上述結構，由于音圈的驅動力被均等地傳遞到振動板的圓頂部與圓錐部，所以不會只在圓頂部或圓錐部的一方出現強的共振模式。因此能夠減少聲壓頻率特性中的峰值或低谷，得到良好的聲壓頻率特性。


圖1中，(a)是本發(fā)明的實施例1的高音用揚聲器的俯視圖，(b)是圖1的(a)的Ib-Ib剖面圖；圖2是本發(fā)明的實施例1的高音用揚聲器所使用的振動板的沖壓成型中的模具的剖面圖；圖3是本發(fā)明的發(fā)明人在本發(fā)明的實驗階段制作的振動板的沖壓成型中的模具的剖面圖；圖4是本發(fā)明的發(fā)明人在本發(fā)明的實驗階段制作的其他振動板的沖壓成型中的模具的剖面圖；圖5是本發(fā)明的實施例1的高音用揚聲器的聲壓頻率特性圖；圖6是使用了本發(fā)明的實驗階段的振動板的高音用揚聲器的聲壓頻率特性圖；圖7是使用了本發(fā)明的實驗階段的其他振動板的高音用揚聲器的聲壓頻率特性圖；圖8是本發(fā)明的實施例2的高音用揚聲器的振動板的部分剖面圖；圖9是本發(fā)明的實施例3的高音用揚聲器的振動板的部分剖面圖；圖10是本發(fā)明的實施例2的高音用揚聲器的聲壓頻率特性圖；圖11是使用了本發(fā)明的實驗階段的又一的振動板的高音用揚聲器的聲壓頻率特性圖；圖12是現有的高音用揚聲器的剖面圖；圖13是現有的其他高音用揚聲器的剖面圖；圖14是現有的高音用揚聲器的聲壓頻率特性圖；圖中1、11、21-振動板；1a、11a、16a、17a、21a-圓頂部；1b、11b、21b-第一交界部；1c、11c、16c、17c、21c-圓錐部；1d、11d、16d、17d、21d-第二交界部；1e、11e、16e、17e、21e-邊緣部；1f、11f、21f-安裝部；11g、21g-音圈嵌合部；2、12、22-音圈；3-磁場部；3a-磁極板；3b-磁體；3c-磁軛；4-框架；5-原材料；6-下側模具；6a、7a-圓頂凸形部；6b、7b-第一交界部凹形部；7-上側模具；6d、7d-第二交界部凸形部；7f-凸形平坦部。
具體實施例方式
以下，對本發(fā)明的高音用揚聲器的最佳實施方式進行說明。
本發(fā)明的高音用揚聲器具備以下所示的金屬制的半圓頂型的振動板。關于該振動板，在圓頂部的外周具有圓錐部，圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度的差，相對于所述圓頂部的根部傾斜角度和圓錐部的根部傾斜角度之中大的一方的根部傾斜角度的比例在15％以下。另外，圓頂部的表面積與圓錐部的表面積的差，相對于所述圓頂部的表面積和圓錐部的表面積之中大的一方的面積的比例在15％以下。如果形成這樣的結構，則在使用金屬的振動板的原材料即金屬箔來沖壓成型時，在成型沖壓機的模具內部的圓頂部與圓錐部的交界部，金屬箔不會錯位移動。因此，沖壓成型中在模具內部，圓頂部與圓錐部的各自的金屬箔均等地伸展，各自的全伸展量大致相等。因此，即使在振動板的整體高度高的情況下，在成型時也不會產生斷裂或褶皺，能夠得到希望的形狀的金屬制的半圓頂型的振動板。由于能夠用楊氏模量高的金屬材料來構成半圓頂型振動板，所以能夠提高高音域再生界限頻率從而能夠實現超高音域的再生。
通過使圓頂部與圓錐部的各自的表面積的差，相對于所述圓頂部的表面積和圓錐部的表面積之中大的一方的面積的比例在15％以下，能夠使圓頂部與圓錐部的金屬箔均等伸展。其結果是圓頂部與圓錐部的邊界附近的各自的根部的剛性(stiffness)大致相等。因此，音圈的驅動力均等地傳遞到振動板的圓頂部與圓錐部。由此不會只在圓頂部或圓錐部的一方出現強的共振模式，能夠得到聲壓頻率特性的峰值或低谷少的良好的聲壓頻率特性。
在本發(fā)明的其他實施方式中，在圓頂部的根部的下部設置有包圍圓頂部的筒狀的音圈嵌合部。音圈嵌合部和圓頂部的合計表面積與圓錐部的表面積的差，相對于所述合計表面積與所述圓錐部的表面積之中大的一方的表面積的比例在15％以下。另外音圈嵌合部的高度相對于音圈直徑的比例在5％以下。通過該結構，除了上述的效果之外，振動板與音圈的粘接結合變得容易，能夠提高高音用揚聲器的量產性。
在本發(fā)明的又一的實施方式中，在圓錐部的根部的下部設置有包圍圓錐部的筒狀的音圈嵌合部。音圈嵌合部和圓錐部的合計表面積與圓頂部的表面積的差，相對于所述合計表面積與所述圓頂部的表面積之中大的一方的表面積的比例在15％以下。另外音圈嵌合部的高度相對于音圈直徑的比例在5％以下。通過該結構，除了上述的效果之外，振動板與音圈的粘接結合變得容易，能夠提高高音用揚聲器的量產性。
對本發(fā)明的高音用揚聲器的合適的實施例，參考圖1至圖7進行說明。
實施例1參考圖1至圖7說明本發(fā)明的實施例1的揚聲器。
圖1的(a)是本發(fā)明的具有實施例1的半圓頂型的振動板的高音用揚聲器的俯視圖，圖1的(b)是(a)的Ib-Ib剖面圖。該高音用揚聲器(以下，僅稱為“揚聲器”)的公稱口徑為25mm。
在圖1的(a)及(b)中，振動板1具有圓形的圓頂部1a、形成于圓頂部1a的外周的圓錐部1c、形成于圓錐部1c的外周的邊緣部1e、以及形成于邊緣部1e的外周的安裝部1f。圓頂部1a、圓錐部1c、邊緣部1e、及安裝部1f是由金屬的薄板(金屬箔)的一體成型而構成的。在圓頂部1a與圓錐部1c之間的第一交界部1b安裝有音圈2。用安裝部1f將振動板1安裝于磁場部3的框架4。磁場部3具有公知的結構，將環(huán)狀的磁體3b設置于磁場板3a與磁軛3c之間。圓錐部1c形成在第一交界部1b與圓錐部1c的頂部即第二交界部1d之間。從第二交界部1d到安裝部1f的邊緣部1e具有平滑地下降的斜度。
本實施例1的振動板1的規(guī)格如下。振動板1的原材料是厚度為0.025mm的鈦箔。圓頂部1a的直徑是16.5mm，音圈2的直徑也是16.5mm。第二交界部1d的直徑為23mm，邊緣部1e的外徑是25mm。圓頂部1a的根部傾斜角度θ1為28度，圓錐部1c的根部傾斜角度θ2為30度，它們的差為2度。2度相對于30度的比例為6.7％。
圓頂部1a的全高h1為2.1mm，圓頂部1a的曲率半徑為17.5mm。圓錐部1c的全高h2為1.5mm，比圓頂部1a的全高h1低。圓頂部1a的表面積為2.27cm2，圓錐部1c的表面積為2.33cm2，兩者的表面積幾乎相同。
上述的規(guī)格是從發(fā)明人進行了多次試作實驗，在鈦箔的振動板1的成型中確認了不會產生斷裂或者褶皺的結果得到的。根據上述的規(guī)格能夠比較容易地得到本發(fā)明的半圓頂型的振動板1。
圖5是使用了本實施例1的振動板1的揚聲器的聲壓頻率特性的圖。如圖5所示，再生下限頻率大約是1.5kHz。雖然最高再生頻率只測定到100kHz，但推定為可以超過該值。與圖14的現有例的揚聲器的高音域特性相比較可以判斷，使用了本實施例1的振動板1的揚聲器，大的峰值或低谷也少，具有良好的超高音域再生能力。
參考圖2、圖3、圖4、圖6以及圖7，對能夠得到本實施例1的振動板1的理由以及得到振動板1的所述的規(guī)格的過程進行詳細說明。
圖2是對本實施例1的振動板1進行成型的沖壓加工的模具15的剖面圖，圖3及圖4分別是發(fā)明人在實驗中使用的眾多模具之中兩個例子的模具16、17的剖面圖。而且，從圖2到圖4中，為了能看清圖而沒有在剖面上施加剖面線。在從圖2到圖4中，沖壓模具15～17分別具有下側模具6與上側模具7。模具15～17被安裝于省略了圖示的沖壓機上，在下側模具6與上側模具7之間夾有原材料5即金屬箔(鈦箔等)來加壓。由此，能夠得到對應于模具形狀的加工物。
在模具15～17中，在各自的一個模具的面上形成有以下所列舉的凸形部與凹形部。在下側模具6上，在中央部形成有圓頂凸形部6a，在其外周形成有第一交界部凹形部6b。在第一交界部凹形部6b的外周形成有第二交界部凸形部6d。在上側模具7上，在中央部形成有凹形部7a，在其外周形成有第一交界部凸形部7b。在第一交界部凸形部7b的外周形成有第二交界部凹形部7d。在上側模具7的最外周部，形成有在頂部具有平面的凸形平坦部7f。
在圖2的模具15中，設定下側模具6的第一交界部凹形部6b與上側模具的第一交界部凸形部7b，使得已完成的振動板1的圓頂部1a的根部傾斜角度θ1與圓錐部1c的根部傾斜角度θ2大致相同。通過使角度θ1與θ2大致相同，在將平板狀的原材料5夾在模具15的下側模具6與上側模具7之間來加壓時，作用于原材料5的張力在圓頂部1a側與圓錐部1c側大致相同。因此，原材料5在第一交界部凹形部6b與第一交界部凸形部7b的位置不會錯位移動。所謂“錯位移動”是指原材料5在模具的表面一邊打滑一邊移動。在沖壓工序中，褶皺或斷裂的產生，大多是由于原材料5在模具15中錯位移動而造成的，如上述那樣只要原材料5不錯位移動就不會產生褶皺或者斷裂。
在本實施例1的振動板1中，圓頂部1a的表面積與圓錐部1c的表面積大致相等。因此，在沖壓工序中，原材料5用于形成圓頂部1a的伸展量的總和與用于形成圓錐部1c的伸展量的總和大致相等。由于原材料5的整體大致均等地延伸，所以成形性好。由于成形性好，所以沒有必要將成型工序分成多個工步(數個工步)，在兩個工步中就能夠充分成型。通過減少工步數，能削減模具的費用及成型時間，實現削減振動板1的成本。
參考圖3對由模具16進行的成型進行詳細說明。模具16如下形成由該模具16成型的振動板的圓頂部16a的根部傾斜角度θ1為46度，圓錐部16c的根部傾斜角度θ2為29度，從而使得角度θ1比角度θ2大約大了17度。這樣如果角度θ1比角度θ2大，則在閉合下側模具16與上側模具17來對原材料5加壓的過程中，施加于成為圓頂部16a的原材料5的張力，變得比施加于成為圓錐部16c的原材料5的張力大。因此，原材料5在第一交界部凹形部6b以及第一交界部凸形部7b之間向圓頂部16a錯位移動。其結果是在成型后的振動板的圓頂部16a上產生褶皺。如果錯位移動量多，則原材料會在圓頂部16a與圓錐部16c的交界部斷裂。
接著參考圖4，對由模具17進行的成型進行說明。模具17如下形成由該模具17成型的振動板的圓頂部17a的根部傾斜角度θ1為24度，圓錐部17c的根部傾斜角度θ2為42度，從而使得角度θ1比角度θ2大約小了18度。這樣如果角度θ1比角度θ2小，則在閉合下側模具6與上側模具7來對原材料5加壓的過程中，施加于成為圓錐部17c的原材料的張力變得比施加于成為圓頂部17a的原材料的張力大。因此，原材料5在第一交界部凹形部6b以及第一交界部凸形部7b之間向圓錐部17c錯位移動。其結果是在成型后的振動板的圓錐部17c上產生褶皺。如果錯位移動量多，則原材料會在圓頂部17a與圓錐部17c的交界部斷裂。
對于模具16以及17，在關閉下側模具6與上側模具7的過程中，如果第一交界部凹形部6b以及第一交界部凸形部7b對原材料5加壓，則摩擦力作用于第一交界部凹形部6b以及第一交界部凸形部7b與原材料5之間。因此，如果所述角度θ1與所述角度θ2的差小到某一程度，則即使施加于例如圓頂部16a與圓錐部16c的各自的原材料5的張力有一個差，原材料也不會產生錯位移動。根據發(fā)明人的各種實驗，可以判斷出只要角度θ1與角度θ2的差相對于它們兩者中較大的一方的比例在大約10％以下，則完全不會產生錯位移動。另外，如果所述比例大約在15％以下，則可以判斷為幾乎不發(fā)生錯位移動。因此在本實施例中，只要所述圓頂部16a的根部傾斜角度θ1與所述圓錐部16c的根部傾斜角度θ2的差，相對于所述圓頂部16a的根部傾斜角度θ1與圓錐部16c的根部傾斜角度θ2之中較大一方的根部傾斜角度的比例在15％以下，就不會有在沖壓成型時在原材料5上產生褶皺或斷裂的擔心，能夠以高的成品率來制作振動板1。
在圖4所示的模具17中，下側模具6的圓頂凸形部6a與上側模具7的圓頂凹形部7a的曲率半徑，比圖2所示的本實施例1的模具15的圓頂凸形部6a與圓頂凹形部7a的曲率半徑大。因此，成型后的振動板的圓頂部17a的全高，比由模具15成型的本實施例的振動板1的圓頂部1a的全高低。對于模具17，由于圓頂凸形部6a與上側模具7的圓頂凹形部7a的曲率半徑大，所以在閉合下側模具6與上側模具7的過程中，首先第一交界部凸形部7b與平板狀的原材料5接觸，在進一步閉合兩者之后，圓頂凸形部6a與原材料5接觸。因此，即使角度θ1與角度θ2大至相同，也可以判斷為在第一交界部凸形部7b產生了一些錯位移動。由于該錯位移動，有時在圓頂部17a會出現褶皺。從這種情況可以判斷出圓頂部的全高是某種程度越高越好。根據發(fā)明人的實驗，圓頂部的全高(h1)最好是圓錐部的全高(h2)的大約0.8倍以上。
如圖2以及圖3所示，在圓頂部的全高(h1)比圓錐部的全高(h2)高很多且角度θ1與角度θ2大至相同的情況下，在閉合下側模具6與上側模具7的過程中，在第二交界部凸形部6d與原材料5接觸之前，第一交界部凸形部7b與平板狀的原材料5接觸。因此，圓頂部16a側與圓錐部16c側的原材料的伸展量不會變得均等，在圓頂部16a容易出現褶皺。為了防止這種情況，判斷為最好使圓頂部16a的全高為圓錐部16c的全高的大約兩倍以下。
圖6示出的是使用利用圖3所示的模具16而成型的振動板的揚聲器的聲壓頻率特性。該揚聲器的規(guī)格如下。公稱口徑是25mm，音圈的直徑與圓頂部16a的直徑大致相同、為16.5mm。圓頂部16a的根部傾斜角度θ1與圓錐部16c的根部傾斜角度θ2大致相等，圓錐部16c的表面積比圓頂部16a的表面積小。
圓頂部16a的表面積為2.3cm2，圓頂部16a的全高為2.3mm。圓頂部16a的曲率半徑為16mm。圓錐部16c的表面積為1.7cm2，圓錐部16c的全高為1.3mm。圓頂部16a的表面積是圓錐部16c的表面積的大約1.35倍。圓頂部16a的根部傾斜角度θ1與圓錐部16c的根部傾斜角度θ2都是31度。圓錐部16c與邊緣部16e的交界部的直徑為21.5mm，邊緣部16e的外徑為23.5mm。
圖6的實線的曲線a是使用了如下的振動板的揚聲器的聲壓頻率特性，關于該振動板，雖然圓頂部16a的根部傾斜角度θ1與圓錐部16c的根部傾斜角度θ2相同，但是圓錐部16c的表面積比圓頂部16a的表面積大。該揚聲器的圓頂部16a的表面積為2.26cm2，圓頂部16a的全高為2.0mm，圓頂部16a的曲率半徑為18mm。圓錐部16c的表面積為3.2cm2，圓錐部16c的全高為1.3mm。圓錐部16c的表面積是圓頂部16a的表面積的大約1.42倍。圓頂部16a的根部傾斜角度θ1為27.3度，圓錐部16c的根部傾斜角度θ2為30度。圓錐部16c與邊緣部16e的第二交界部16d的直徑為25mm，邊緣部16e的外徑為27mm。
如果圓頂部16a的表面積比圓錐部16c的表面積大很多，則圓頂部16a的質量也比圓錐部16c的質量大很多。因此，音圈2的驅動力更多地被分配給質量大的圓頂部16a一方。由于圓頂部16a的放射面積比圓錐部16c的放射面積大，所以圓頂部16a的共振模式在聲壓頻率特性被很強地表現出來。如圖6的實線的曲線a所示，產生了很大的共振峰值與在比其低的頻率處產生大的低谷。
在圓錐部16c的表面積比圓頂部16a的表面積大的情況下，圓錐部16c的質量變得也比圓頂部16a大。因此，音圈2的驅動力更多地被分配給圓錐部16c一方。由于圓錐部16c的放射面積比圓頂部16a的放射面積大，所以圓錐部16c的共振模式在聲壓頻率特性被很強地表現出來。如圖6的虛線的曲線b所示，與曲線a相比，共振峰值的頻率變低，在比其高的頻率處產生大的低谷。
在圓頂部16a的根部傾斜角度θ1與圓錐部16c的根部傾斜角度θ2的差較大的情況下，由于圓頂部16a與圓錐部16c的根部的剛性(stiffness)的差變大，所以聲壓頻率特性的紊亂有進一步變大的傾向。
在本實施例1的揚聲器中，圓頂部1a的根部傾斜角度θ1與圓錐部1c的根部傾斜角度θ2大致相等，且圓頂部1a的表面積與圓錐部1c的表面積大致相等。由此圓頂部1a與圓錐部1c的質量變得大致相等，同時圓頂部1a與圓錐部1c各自的根部的剛性也變得大致相等。其結果是音圈2的驅動力被均等分配到振動板1的圓頂部1a與圓錐部1c。因此，只是很強地表現出圓頂部1a或圓錐部1c的任一方的共振模式，聲壓頻率特性變成沒有大的紊亂，能夠得到如圖5所示的良好的聲壓頻率特性。
本實施例1的揚聲器的振動板1，如果與現在市場上正在銷售的一般的揚聲器的振動板相比，具有曲率半徑大且高度h1低淺的形狀。在振動板1的形狀淺的情況下，圓頂部1a與圓錐部1c的共振模式并不互相完全獨立。從驅動部即音圈2來看，圓頂部1a的共振模式與圓錐部1c的共振模式具有成為互相顛倒的模式的傾向。因此在圓頂部1a與圓錐部1c的表面積以及質量大致相等的情況下，各自的共振的峰值或低谷互相抵消，聲壓頻率特性有變得平滑的傾向。
根據發(fā)明人的實驗，如果圓頂部1a的表面積與圓錐部1c的表面積的差、或各自的質量的差相對于兩者中表面積或質量大的一方的比例在15％左右以內，則就可以避免大的峰值或低谷的發(fā)生。對此參考圖7進行詳細說明。
圖7是本發(fā)明的發(fā)明人的實驗階段的揚聲器的聲壓頻率特性。
在圖7中，粗實線的曲線a是本實施例1的揚聲器的聲壓頻率特性。細實線的曲線b是在本實施例1的振動板1中，圓頂部的根部傾斜角度θ1為29度，圓錐部的根部傾斜角度θ2為29.5度。另外，圓頂部1a的表面積為2.2cm2，圓錐部1c的表面積為1.92cm2。即，是使用了圓頂部1a的表面積是圓錐部1c的表面積的大約1.5倍的振動板的揚聲器的聲壓頻率特性。
虛線的曲線c是，在本實施例1的振動板1中，圓頂部1a的表面積為2.2cm2，圓錐部1c的表面積為2.52cm2，使用了圓錐部1c的表面積比圓頂部1a的表面積大約大15％的大的振動板的揚聲器的聲壓頻率特性。
與圖6的曲線b相比，從圖7的曲線c可以看出20kHz附近的大的峰值大幅度降低。另外將圖7的曲線c與最優(yōu)選的圖7的曲線a相比較，則可以看出峰值的變化在3dB以內。另外將圖7的曲線b與圖6的曲線a相比較，則可以看出25kHz附近的大的低谷大幅度降低。另外即使與圖7的曲線a相比較也可以看出低谷收縮在大約3dB以內。即，如果圓頂部1a的表面積與圓錐部1c的表面積的差，相對于兩者中較大的一方的表面積的比例在大約15％以內，則可以避免大的峰值或低谷的產生。
而且，圓頂部1a與圓錐部1c的振動板1的厚度一定，圓頂部1a與圓錐部1c的質量與其表面積成比例。在振動板1的厚度不均勻的情況下，最好將圓頂部1a與圓錐部1c的表面積設計成圓頂部1a與圓錐部1c的質量的差相對于兩者中較大的一方的質量的比例在大約15％以內。
如上述說明，根據本實施例1，能夠實現具有可以在超高音域再生的良好聲壓頻率特性的低價的揚聲器。
雖然在實施例1的揚聲器中使用了鈦箔作為半圓頂型的振動板的原材料，但是也可以使用鈹、鋁、鋁合金的硬鋁、鎂合金、銅、黃銅等的薄板(箔)。
另外，雖然在實施例1中振動板的圓頂部的形狀為球面，但是即使是橢圓面炮彈形面等的非球面，也能夠得到本發(fā)明的效果。
實施例2參考圖8說明本發(fā)明的實施例2的揚聲器。圖8是本實施例2的揚聲器的振動板11的右半部分的剖面圖，沒有圖示的左半部分相對于中心線C對稱。
在圖8中，半圓頂型的振動板11具有圓形的圓頂部11a、于圓頂部11a的外周形成的圓筒狀的音圈嵌合部11g、以及于音圈嵌合部11g的外周形成的圓錐部11c。圓錐部11c經過圓錐部11c的頂部即第二交界部11d與邊緣部11e相連。在邊緣部11e的外周形成有安裝部11f。圓頂部11a、音圈嵌合部11g、圓錐部11c、邊緣部11e以及安裝部11f是通過鈦箔的一體成型而構成的。音圈嵌合部11g的高度為0.4mm，其前端部11i形成半徑為0.2mm左右的曲面(R)，使得在沖壓成型的過程中不會斷裂。另外，音圈嵌合部11g的內周部11h從前端部11i朝向圓頂部11a形成有直徑緩慢變小的錐面形狀。通過具有該錐面形狀，能夠防止在沖壓成型時原材料斷裂，并且在組裝時，能夠使向音圈嵌合部11g的內周部11h插入音圈12的繞線框(bobbin)12a的作業(yè)變得容易。
實施例2的揚聲器的公稱口徑為25mm。振動板1的原材料是厚度為0.025mm的鈦箔。圓頂部11a的外徑(第一交界部11b的直徑)為17mm，圓錐部11c與邊緣部11e之間的第二交界部11d的直徑為24mm。邊緣部11e的外徑為26mm。振動板11的圓頂部11a的根部傾斜角度θ1為28度，圓錐部11c的根部傾斜角度θ2為30度，兩者大致相等。圓頂部11a的根部的直徑為16.6mm。圓頂部11a的全高h1為2.1mm，其曲率半徑為17.6mm。圓錐部11c的全高h2為1.5mm。
音圈12的繞線框12a的直徑為16.5mm，將上方的繞線框12a插入音圈嵌合部11g的內周部11h。插入后在第一交界部11b以及內周部11h涂抹粘接劑，將繞線框12a固定于振動板11。通過在第一交界部11b也涂抹粘接劑，不會出現交界部11b的形成曲面的部分的剛性下降而使高音域的聲壓頻率特性惡化的情況。在本實施例2的揚聲器的振動板11中，音圈嵌合部11g的表面積為0.27cm2，圓頂部11a的表面積為2.31cm2，圓錐部11c的表面積為2.45cm2。音圈嵌合部11g與圓頂部11a的合計表面積為2.58cm2，與圓錐部11c的表面積大致相等。
在本實施例2的振動板11中，為了使音圈12的安裝操作變得容易，在圓頂部11a的外周設置有音圈嵌合部11g，由于音圈嵌合部11g的高度(0.4mm)與音圈12的直徑(16.5mm)相比是極小的值，所以音圈嵌合部11g帶給振動板11的成型時的成形性的影響小到可以忽略。為了保證振動板11的良好的成型性，需要使音圈嵌合部11g的高度h3在圓頂部11a的直徑的5％以下。如果高度h3比其大，則原材料5在音圈嵌合部11的附近就容易斷裂。
如上所述根據本實施例2，與所述實施例1的振動板1同樣地，在使用了鈦箔作為原材料的沖壓成型中不會產生褶皺或斷裂，能夠容易地對半圓頂型的振動板11進行成型。
在本實施例2的振動板11中，通過在圓頂部11a的外周設置音圈嵌合部11g，可以得到以下的效果。即，在將音圈12的繞線框12a安裝于振動板11時，通過將繞線框12a插入音圈嵌合部11g，可以可靠地保持繞線框12a。因此組裝操作極為容易，難以引起錯位等組裝時的問題，量產性良好。另外由于不需要組裝用的夾具等，所以降低了制造成本。音圈嵌合部11g在高度0.4mm的范圍與繞線框12a粘結。因此可以得到高粘結強度，提高揚聲器的可靠性。
圖10示出了本實施例2的揚聲器的聲壓頻率特性。如果與表示所述實施例1的揚聲器的聲壓頻率特性的圖5進行比較，則圖10中的峰值或低谷稍微多一些，但是高音域再生界限頻率超過了100kHz，能夠得到良好的聲壓頻率特性。
為了實現設置了本實施例2的揚聲器的音圈嵌合部11g的振動板11，發(fā)明人進行了各種實驗，得到了圓頂部11a、圓錐部11b、以及音圈嵌合部11g的最佳規(guī)格。以下詳細說明該過程。
在圖8中，Sa表示圓頂部11a的表面積，Sc表示圓錐部11c的表面積、Sg表示音圈嵌合部11g的表面積。發(fā)明人制作了具有上述面積Sa、Sc及Sg的關系是分別用下式(1)、(2)及(3)表示的三種實驗用振動板11的揚聲器，研究聲壓頻率特性。
Sa+Sg＜Sc (1)Sa+Sg＞Sc(Sa≈Sc) (2)
Sa+Sg≈Sc(3)振動板11都是厚度為0.025mm的鈦箔。圓頂部11a與音圈嵌合部的尺寸都與本實施例2相同。圓頂部11a的根部傾斜角度為28度，與圓錐部的根部傾斜角度30度大致相等。
圖11是使用了所述三種的實驗用振動板的揚聲器的聲壓頻率特性。虛線的曲線a是使用了具有式(1)所示的關系的振動板11的揚聲器的聲壓頻率特性。面積Sg為0.27cm2，面積Sa為2.31cm2，面積Sc為3.2cm2，面積和(Sa+Sg)為2.58cm2。面積Sc大約比面積和(Sa+Sg)大24％。在使用了該振動板的揚聲器中，如圖11的曲線a所示，在20kHz附近產生峰值，比圖5的聲壓頻率特性差。
圖11的細實線的曲線b是面積Sa與Sc大致相等且具有式(2)所示的關系的情況。面積Sa為2.31cm2，以及面積Sc為2.2cm2，面積Sa、Sg的和(Sa+Sg)為2.58cm2。面積Sc大約比面積和(Sa+Sg)少15％。在該例中，雖然在25kHz附近產生小的低谷，但是在20kHz附近的大的峰值消失。雖然是稍微接近于圖5所示的本實施例2的聲壓頻率特性的允許范圍，但還不能說是最好的。
圖11的粗實線的曲線c具有式(3)的關系的、是本實施例2的振動板11的情況，能夠得到良好的聲壓頻率特性。由于用粘接劑將音圈嵌合部11g和音圈12的繞線框12a固定在一起，所以音圈嵌合部11g和音圈12一體動作。從該點出發(fā)，發(fā)明人認為沒有必要將最初音圈嵌合部11g的表面積加到圓頂部12a的表面積上。但是各種實驗的結果，由于振動板11的原材料的鈦箔通過粘接劑楊氏模量顯著提高，所以音圈嵌合部11g不會作為音圈12的一部分來動作，而是作為圓頂部11a的一部分來動作。從該點出發(fā)可以判斷出，如果設定成在圓頂部11a的表面積上加上音圈嵌合部11g的表面積的合計表面積、與圓錐部11c的表面積大致相等，就能得到最佳的效果。如果圓頂部11a的表面積與音圈嵌合部11g的表面積的合計表面積、和圓錐部11c的表面積的差，相對于兩者之中較大的表面積的比例在大約15％以內，則就能夠得到如圖11所示的那樣的峰值或低谷較少的聲壓頻率特性。
在圖8所示的本實施例2的振動板11中，雖然第一交界部11b位于圓頂部11a與音圈嵌合部11g之間，但也可以使第一交界部11b形成曲面，使得圓頂部11a與音圈嵌合部11g由曲面相連。在使第一交界部11b形成曲面時，從振動板11的成形性這點出發(fā)，該曲率半徑越大越好。但是如果該曲率半徑太大，在將音圈12安裝于音圈嵌合部11g的工序中，就有音圈12的定位精度下降的擔心。為了正確定位就需要夾具且操作時間變長，生產率下降。因此，所述曲率半徑優(yōu)選為0.2mm以下。
實施例3參考圖9說明本發(fā)明的實施例3的揚聲器。圖9是本實施例3的揚聲器(公稱口徑25mm)的振動板21的右半部分的剖面圖，左半部分相對于中心線C對稱而省略了圖示。本實施例3的振動板21是半圓頂型，具有圓頂部21a、圓錐部21c、邊緣部21e以及安裝部21f。在圓頂部21a與圓錐部21c之間的第一交界部21b，在圓錐部21c的根部的下側設置有音圈嵌合部21g。
振動板21的規(guī)格如下所述。振動板21的原材料是厚度為0.025mm的鈦箔。第一交界部21b的直徑為16.2mm，音圈22的直徑為16.5mm。圓錐部21c與邊緣部21e之間的第二交界部21d的直徑為22.5mm。邊緣部21e的外徑為24.5mm。
圓頂部21a的根部傾斜角度θ1為28.5度，圓錐部21c的根部傾斜角度θ2為27度，大致相等。圓頂部21a的表面積為2.2cm2，音圈嵌合部21g的表面積為0.27cm2，圓錐部21c的表面積為2.05cm2。圓錐部21c與音圈嵌合部21g的合計表面積為2.32cm2。
在本實施例3中，圓錐部21c和音圈嵌合部21g的合計表面積、與圓頂部21a的表面積大致相等。圓頂部21a的全高h1為2.05mm，圓頂部21a的曲率半徑為17mm。圓錐部21c的全高h2為1.35mm。第一交界部21b處的圓頂部21a的外周部21i是曲率半徑大約為0.2mm的曲面(R)。音圈嵌合部21g的高度h3為0.4mm。該音圈嵌合部的高度h3在音圈嵌合部的直徑的5％以下，從振動板的成形性的觀點出發(fā)是優(yōu)選的。圓錐部21c的根部的直徑為16.4mm。音圈嵌合部21g形成為從圖的下方朝向上方直徑緩慢變小的錐面形狀。將音圈嵌合部21g的外周面嵌入音圈22的繞線框22a，通過粘接音圈22被安裝于振動板21。在音圈嵌合部21g的外周面與繞線框22a的外周面之間填充粘接劑。
在本實施例3中，通過上述那樣設定振動板21的規(guī)格，通過鈦箔的原材料的沖壓加工對振動板21進行成型時，原材料不會產生褶皺或者斷裂。另外本實施例3的揚聲器的聲壓頻率特性，變得與圖10所示的所述實施例2的聲壓頻率特性大致相同，可以得到良好的聲壓頻率特性。如果圓錐部21c的表面積和音圈嵌合部21g的表面積的合計表面積、與圓頂部21a的表面積的差，相對于兩者之中較大的表面積的比例在大約在15％，就能夠得到大的峰值或低谷少的聲壓頻率特性。
由于本實施例3的振動板21具有音圈嵌合部21g，所以安裝音圈22向振動板21的安裝工序變得容易。從成形性的觀點出發(fā)，圓頂部21a的外周部21i的曲面半徑越大越好。但是如果曲率半徑變大，則在安裝音圈22時，在繞線框22a的內周面與音圈嵌合部21g的外周面之間產生間隙。如果不用粘接劑將該間隙填充得沒有縫隙，則有高音域的聲壓頻率特性惡化的擔心，所以組裝時需要注意。如果完全進行粘接則繞線框22a完全被固定于振動板21而不會有問題。
工業(yè)實用性本發(fā)明可以用于再生超高音域的高音用揚聲器。
權利要求
1.一種高音用揚聲器，具備半圓頂型振動板，其通過由金屬薄板將圓頂部、在所述圓頂部的周圍設置的圓錐部、以及在所述圓錐部的周圍設置的邊緣部一體成型而構成；音圈，其結合于所述圓頂部與所述圓錐部的交界部；和磁場部，其根據流過所述音圈的電流，對所述音圈施加電磁驅動力，所述圓頂部與所述圓錐部的邊界處的、圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度的差，相對于所述圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度之中大的一方的根部傾斜角度的比例在15％以下，且所述圓頂部的表面積與圓錐部的表面積的差，相對于所述圓頂部的表面積與圓錐部的表面積之中大的一方的面積的比例在15％以下。
2.根據權利要求1所述的高音用揚聲器，其特征在于，所述圓頂部的根部傾斜角度與所述圓錐部的根部傾斜角度大致相等。
3.根據權利要求1所述的高音用揚聲器，其特征在于，所述圓頂部的表面積與所述圓錐部的表面積大致相等。
4.根據權利要求1所述的高音用揚聲器，其特征在于，所述振動板，在所述圓頂部與圓錐部的交界部，具有形成為圓筒狀的音圈嵌合部，所述音圈嵌合部具有與所述音圈的中心軸相同的中心軸。
5.根據權利要求3所述的高音用揚聲器，其特征在于，所述音圈嵌合部的高度，相對于所述音圈嵌合部的直徑的比例在5％以下。
6.根據權利要求4所述的高音用揚聲器，其特征在于，在從圓頂部的外周，與圓頂部的突出方向相反的方向上，形成所述音圈嵌合部。
7.根據權利要求4所述的高音用揚聲器，其特征在于，在從圓錐部的外周，與圓錐部的突出方向相反的方向上，形成所述音圈嵌合部。
8.根據權利要求6所述的高音用揚聲器，其特征在于，所述圓頂部的表面積和所述音圈嵌合部的表面積的合計表面積與所述圓錐部的表面積的差，相對于所述合計表面積與所述圓錐部的表面積之中大的一方的表面積的比例在15％以下。
9.根據權利要求7所述的高音用揚聲器，其特征在于，所述圓錐部的表面積和所述音圈嵌合部的表面積的合計表面積與所述圓頂部的表面積的差，相對于所述合計表面積與所述圓頂部的表面積之中大的一方的表面積的比例在15％以下。
全文摘要
本發(fā)明的高音用揚聲器具備將圓頂部、圓錐部及邊緣部一體成型的半圓頂型的金屬振動板。該振動板被設置成圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度的差，相對于所述圓頂部的根部傾斜角度與圓錐部的根部傾斜角度之中大的一方的根部傾斜角度的比例在15％以下，且所述圓頂部的表面積與圓錐部的表面積的差，相對于所述圓頂部的表面積與圓錐部的表面積之中大的一方的面積的比例在15％以下。另外在圓頂部的根部的下側設置有音圈嵌合部。
文檔編號H04R7/12GK1879447SQ20048003345
公開日2006年12月13日 申請日期2004年11月11日 優(yōu)先權日2003年11月13日
發(fā)明者田中祥司, 湯淺孝文, 鈴木隆司, 山崎裕子, 下川床八千代 申請人:松下電器產業(yè)株式會社