CN107534814B - 扬声器装置、以及扬声器装置的音质改善方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供能够抑制在声音线圈工作时产生的涡电流的产生并提高音质的扬声器装置、以及扬声器装置的音质改善方法。扬声器装置(101)包括构成至少由声音线圈(119)、振动板(106)、框架(102)构成的振动体的振动体结构构件、以及构成至少由金属板(103)、磁轭(104)、磁铁(105)、中心磁极(112)构成的磁路的磁路结构构件。在磁路结构构件中的任意构件的外周卷绕绝缘镀膜导线(120)，将其一端与另一端进行连接，从而在绝缘镀膜导线(120)内流过电流，混合存在于磁路结构构件的表面，成为涡电流的产生原因的(+)电位以及(－)电位瞬间地成为相同电位，能够抑制涡电流的产生。因此，能够纠正涡电流所致的电流的失真，提高声音线圈(119)的响应性，提高扬声器装置(101)的音质。
Description
技术领域
本发明涉及扬声器装置、以及扬声器装置的音质改善方法。详细而言，涉及能够抑制在声音线圈工作时产生的涡电流的产生并提高音质的扬声器装置、以及扬声器装置的音质改善方法。
背景技术
扬声器装置在家庭用音响设备、车载用音响设备等中普及，并且在个人计算机、便携电话等移动终端中也被广泛采用。另外，近年来，包含人耳无法听到的可听区域外的频带的声音信息的高分辨率声源被关注，与这些高分辨率声源对应的扬声器装置的开发也盛行着。
这样的扬声器装置一般包括磁轭、磁铁、金属板(plate)以及中心磁极等磁路、声音线圈、振动板以及框架等振动体。而且，在扬声器装置动作时，由于在由磁铁形成的磁场之中的声音线圈中流过的电流的变化而声音线圈振动，进而，与该声音线圈连接的振动板振动，从而将声波辐射到外部。
然而，构成扬声器装置的磁路主要使用了具有高导磁性的铁等导电性材料。因此，已知当在声音线圈中流过电流时，由于从声音线圈产生的磁场，交流磁场横穿过磁路，在妨碍其变化的方向产生涡电流。
该涡电流使在声音线圈中流过的电流产生失真，所以妨碍声音线圈的响应性，并且有可能成为引起音质劣化的原因。
为了降低这样的、引起扬声器装置的音质劣化的涡电流，例如在专利文献1中，提出有由铁粉粘结件将构成磁路的磁轭的至少与磁铁接近的部分进行构成并降低涡电流的产生的技术。
具体而言，如图7所示，在磁铁305的内周面和磁轭304的外周面形成磁隙313，将声音线圈319***到该磁隙313，通过铁粉粘结件321构成磁轭304的面向磁隙313的部分。
铁粉粘结件321与通常的铁相比，体积电阻率高，电阻大，所以能够使声音线圈319周边部的电阻比其它部位相对大。因此，能够极力抑制在声音线圈319的周边部产生的涡电流，针对电信号的声音线圈319的响应性被改善，扬声器装置的音质被改善。
另外，在专利文献2中，公开有如下技术：不配置被认为是涡电流的产生的主要原因的、配置在被缠绕声音线圈的绕线管的内周侧的中心磁极，从而抑制涡电流的产生。
具体而言，如图8所示，在卷绕于由非磁性材料构成的绕线管418的声音线圈419的外周侧隔着微小的空隙配置有由磁性材料构成的环状的金属板403a、403b，在该金属板403a、403b间相同地配置有环形状的磁铁405。该磁铁405构成为其内径与金属板403a、403b相同，外径比金属板403a、403b大。由此，通过磁铁405的轴线方向两端面的磁通易于通过金属板403a、403b的内周面。因此，能够提高横穿过空隙的磁通量，所以即使不存在中心磁极，能够使足够的磁通通过声音线圈419，并且能够抑制由于存在中心磁极而产生的涡电流。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9－51597号公报
专利文献2：日本特开平11－122694号公报
发明内容
但是，在专利文献1所记载的技术中，铁粉粘结件在铁粉中与环氧树脂、硬化剂、残余部分有机溶剂混合，在真空干燥炉中去除了有机溶剂之后，压缩成形为规定的形状，之后，经由对使环氧树脂加热硬化而成的物体进行电沉积涂覆的工序加工成磁轭。
因此，在制造铁粉粘结件时需要巨大的制造工时，并且材料成本也高，实现性低。另外，即使利用铁粉粘结件对中心磁极的与声音线圈接近的部分进行了加工，也无法完全消除在交流磁场横穿过中心磁极时产生的涡电流，针对扬声器装置的音质改善的效果被限定。
另一方面，在专利文献2所记载的技术中，不存在中心磁极，从而磁场相对变弱，并且即使不配置中心磁极，新设置的由磁性材料构成的环状金属板也成为涡电流的产生源，所以音质有可能会显著下降。另外，在专利文献2中，未公开有与涡电流的降低效果有关的客观的测量数据，其效果也不明确。
然而，公知涡电流在扬声器装置的构成磁路的部件的各部位产生(+)电位或者(－)电位。即，为了消除涡电流，要求使在构成磁路的各部位产生的(+)电位或者(－)电位瞬间地成为相同电位，但包括所述专利文献1以及专利文献2在内，在以往的技术中，关于使(+)电位或者(－)电位成为相同电位而消除涡电流的观点中的解决对策，没有任何公开。
本发明是鉴于以上的点而完成的，其目的在于提供能够抑制在声音线圈工作时产生的涡电流的产生并提高音质的扬声器装置、以及扬声器装置的音质改善方法。
为了达到上述目的，本发明的扬声器装置具备：框架，在中央部形成有大致圆形的开口部，朝向一面侧扩开；大致圆锥台状的振动板，外周边缘安装于所述框架，并且在中央部形成有大致圆形的开口部，朝向一面侧扩开；大致圆筒状的声音线圈绕线管，轴向的一端侧安装于所述振动板；声音线圈，卷绕于该声音线圈绕线管的外周面；环状的金属板，在中央部形成有大致圆形的开口部，安装于所述框架的所述开口部的周边；大致圆盘状的磁轭；大致圆筒状的中心磁极，向该磁轭的大致中央部的一面侧；磁铁，被所述金属板和所述磁轭夹持，并且在中央部形成有供所述中心磁极插通的大致圆形的开口部，在轴向的两端面具有磁极面；以及绝缘包覆导线，卷绕于所述磁铁的外周面的一部分，并且一端与另一端连接。
此处，具备卷绕于磁铁的外周面的一部分的绝缘镀膜导线，从而能够将混合存在于磁铁表面的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导线内。
另外，通过将绝缘镀膜导线的一端与另一端进行连接，从而电流从存在于绝缘镀膜导线内的(+)电位流到(－)电位而成为相同电位，所以能够瞬间地消除涡电流。因此，能够纠正涡电流所致的电流的失真，提高声音线圈的响应性，提高扬声器装置的音质。
另外，在将绝缘包覆导线卷绕于磁轭的外周面的一部分的情况下，能够将混合存在于磁轭表面上的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导线内。
另外，通过将绝缘镀膜导线的一端与另一端进行连接，从而电流从存在于绝缘镀膜导线内的(+)电位流到(－)电位而成为相同电位，所以能够瞬间地消除涡电流。因此，能够纠正涡电流所致的电流的失真，提高声音线圈的响应性，提高扬声器装置的音质。
另外，在将绝缘包覆导线卷绕于中心磁极的轴向上的外周面的一部分的情况下，能够将混合存在于中心磁极上的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导内。
另外，通过将绝缘镀膜导线的一端与另一端进行连接，从而电流从存在于绝缘镀膜导线内的(+)电位流到(－)电位而成为相同电位，所以能够瞬间地消除涡电流。因此，能够纠正涡电流所致的电流的失真，提高声音线圈的响应性，提高扬声器装置的音质。
另外，在将绝缘包覆导线卷绕于金属板的外周面的一部分的情况下，能够将混合存在于金属板上的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导内。
另外，通过将绝缘镀膜导线的一端与另一端进行连接，从而电流从存在于绝缘镀膜导线内的(+)电位流到(－)电位而成为相同电位，所以能够瞬间地消除涡电流。因此，能够纠正涡电流所致的电流的失真，提高声音线圈的响应性，提高扬声器装置的音质。
为了达到上述目的，本发明的扬声器装置具备：振动体结构构件，构成至少由声音线圈、振动板、框架构成的振动体；磁路结构构件，构成至少由磁轭、磁铁、中心磁极、金属板构成的磁路；以及绝缘包覆导线，卷绕于该磁路结构构件中的至少1个构件的外周面，并且一端与另一端连接。
此处，具备卷绕于由磁轭、磁铁、中心磁极、金属板构成的磁路结构构件中的至少1个构件的外周面的绝缘镀膜导线，从而能够将混合存在于磁轭、磁铁、中心磁极、金属板中的任意构件的表面上的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导线内。
另外，通过将绝缘镀膜导线的一端与另一端进行连接，从而电流从存在于卷绕于由磁轭、磁铁、中心磁极、金属板构成的磁气结构构件中的任意构件的绝缘镀膜导线内的(+)电位流到(－)电位而成为相同电位，所以能够瞬间地消除涡电流。因此，能够纠正涡电流所致的电流的失真，提高声音线圈的响应性，提高扬声器装置的音质
为了达到上述目的，本发明的扬声器装置的音质改善方法具备在构成至少由磁轭、磁铁、中心磁极、金属板构成的磁路的磁路结构构件中的至少1个构件的外周面卷绕绝缘包覆导线的工序、以及将所述绝缘包覆导线的一端与另一端进行连接的工序。
此处，具有在构成由磁轭、磁铁、中心磁极、金属板构成的磁路的磁路结构构件中的至少1个构件的外周面卷绕绝缘包覆导线的工序，从而能够将混合存在于磁轭、磁铁、中心磁极中的任意构件的表面上的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导线内。
另外，具有将绝缘包覆导线的一端与另一端进行连接的工序，从而电流从存在于卷绕于由磁轭、磁铁、中心磁极、金属板构成的磁路结构构件中的任意构件的绝缘镀膜导线内的(+)电位流到(－)电位而成为相同电位，所以能够瞬间地消除涡电流。因此，能够纠正涡电流所致的电流的失真，提高声音线圈的响应性，提高扬声器装置的音质
本发明的扬声器装置、以及扬声器装置的音质改善方法能够抑制在声音线圈工作时产生的涡电流的产生，提高音质。
附图说明
图1是本发明的实施方式的扬声器装置的剖面图。
图2是本发明的实施方式的扬声器装置的外观立体图。
图3是示出在电压测定时输入的电信号(电压)的曲线图。
图4是示出将绝缘镀膜导线卷绕于磁铁的外周的情况下的电信号的测量结果的曲线图。
图5是示出将绝缘镀膜导线卷绕于磁铁的外周以及磁轭的情况下的电信号的测量结果的曲线图。
图6是本发明的第2实施方式的扬声器装置的剖面图。
图7是示出以往技术的图。
图8是示出以往技术的图。
符号说明
101、201：扬声器装置；102：框架；103、203、403a、403b：金属板；104、204、304：磁轭；105、205、305、405：磁铁；106：振动板；107：开口部；108：框架底部；109：架桥部；110：输入端子；111：磁轭底部；112、212：中心磁极；113、313：磁隙；114：振动部；115：边缘部；116：安装部件；117：声音线圈绕线管；118、418：绕线管；119、219、319、419：声音线圈；120、220：绝缘镀膜导线；321：铁粉粘结件。
具体实施方式
以下，参照附图，说明与扬声器装置、以及扬声器装置的音质改善方法有关的本发明的实施方式，供理解本发明。
首先，使用图1，说明应用了本发明的实施方式的扬声器装置101的整体结构。扬声器装置101通过发音输出来自未图示的再生装置的声音数据，是主要由框架102、金属板103、磁轭104、磁铁105、振动板106、声音线圈绕线管117构成的外磁型的动态扬声器。
框架102在底面的大致中央部形成圆形的开口部107，具有呈朝向一面侧开口的圆筒形状的框架底部108。在该框架底部108的外周边缘，设置成架桥部109以辐射状在先端侧相互扩开的状态。另外，在框架102安装有输入端子110，该输入端子110被供作为电信号的声音数据输入。
另外，在框架102一体地设置有构成磁路的金属板103以及磁轭104。金属板103例如由磁性材料形成为大致环状，利用粘接部件等公知的安装单元安装于框架102的底面。
磁轭104例如与金属板103相同地由磁性材料构成，大致圆板上的磁轭底部111与该磁轭底部111的大致中央部处的一面侧的大致圆筒状的中心磁极112一体地构成。而且，在中心磁极112的外周与金属板103的内周之间，形成有作为规定的隙间的磁隙113。
此处，中心磁极112未必需要与磁轭底部111一体地构成。例如，也可以是磁轭底部111与中心磁极112分别分开地构成，利用粘接部件等公知的安装单元安装于磁轭底部111的大致中央部。
磁铁105为大致环状，是在轴向的两端面形成有N极以及S极的磁性极的铁氧体磁铁。该磁铁105由金属板103和磁轭底部111夹持，在贯通中心磁极112的状态下，例如利用粘接部件等公知的安装单元进行安装。由此，中心磁极112的外周面与金属板103的内周面成为以不同的磁极对置的状态，与磁铁105一起构成磁路。
此处，磁铁105未必需要为铁氧体磁铁。例如，还能够采用铝镍钴磁铁、钕磁铁等来代替铁氧体磁铁。
振动板106为纸制，具有朝向一面侧扩开的圆锥形形状的振动部114。该振动部114的外周边缘设置有边缘部115，该边缘部115的外周边缘经由安装部件116安装于框架102。
此处，振动板106未必需要为圆锥形形状。例如，能够根据其用途采用圆顶型、平面型等各种形状。
另外，振动板106未必需要为纸制。例如，能够根据其用途采用金属制、树脂制等各种材料。
声音线圈绕线管117一体地设置于振动板106。该声音线圈绕线管117具备大致圆筒形状的绕线管118，在该绕线管118的轴向的一端侧的外周面卷绕有声音线圈119，该声音线圈119在铜线的表面镀膜形成有绝缘层。
在如以上那样的扬声器装置中，当将电流输入到声音线圈119时，根据弗莱明(Fleming)的左手的法则，在磁隙113内驱动力(洛伦兹力)作用于声音线圈119，使振动板116在扬声器装置101的轴向振动，辐射声波。另外，在构成磁路的金属板103、磁铁105、磁轭104、中心磁极112不断混合存在(+)电位或者(－)电位。而且，由于该声音线圈119的振动而引起磁变动，存在于磁路上的(+)电位或者(－)电位作为涡电流流过磁路。此时，根据弗莱明的法则，力在阻碍振动板116的振动方向的方向、即与扬声器装置101的轴向垂直的方向作用。
因此，在本实施方式中，在构成磁路的磁铁105的轴向的外周，卷绕有作为被绝缘性物质镀膜的磁导线的绝缘镀膜导线120。该绝缘镀膜导线120例如直径为0.8cm，将匝数N设为70匝。
此处，绝缘镀膜导线120未必需要卷绕于磁铁105的轴向的外周。也可以卷绕于构成磁路的任意构件、例如中心磁极112、磁轭104、金属板103中的任意1个、或者所有的构件。但是，为了在磁性最强的磁铁105上混合存在更多的(+)电位以及(－)电位，在磁铁105的外周卷绕绝缘镀膜导线120，从而能够将更多的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导线120内，所以涡电流的消除效果也增加。
另外，绝缘镀膜导线120的匝数未必需要为70匝。例如，能够如50匝、100匝那样根据卷绕的对象构件的大小适当地变更。其中，匝数N越大，绝缘镀膜导线120的表面积越大，能够将更多的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导线120内，所以涡电流的消除效果也增加。
绝缘镀膜导线120的一端和另一端为未被绝缘性物质镀膜而导线露出的状态，例如通过焊接等电连接该一端和另一端。这样，通过将绝缘镀膜导线120的一端与另一端彼此进行连接，从而存在于绝缘镀膜导线120内的(+)电位以及(－)电位瞬间地成为相同电位，能够消除涡电流。
此处，为了确认本发明的效果，关于在所述实施方式中将绝缘镀膜导线120的一端与另一端进行了连接的情况和断开的情况下的电流值进行了基于示波器的测量。此外，用于测定的扬声器装置以及试验条件等如下。
(扬声器装置的规格)
制造商名：SIEMENS
型号：C98233－A9803－A1
整个范围用：25cm同轴型单元
低范围用：25cm圆锥型
高范围用：9cm圆锥型
阻抗：15Ω
频率特性：60Hz～16kHz
效率：98dB/1W
(测量场所)
福冈县工业技术中心机械电子研究所(福冈县北九州市八幡西区则松3－6－1)
(试验条件)
绝缘镀膜导线120的匝数(N)：70匝
绝缘镀膜导线120的卷绕位置：磁铁105的外周
此外，在电流值的测量，在绝缘镀膜线120的外周卷绕未图示的测量用绝缘镀膜线，将该测量用绝缘镀膜线的一端和另一端连接于示波器的输入端子，从而测量出在绝缘镀膜线120中流过的电流。
图4(a)示出在以上的试验条件之下将具有如图3所示的波形的测定用交流电压输入到声音线圈119时的、使绝缘镀膜导线120的一端和另一端彼此断开的情况下的流过测定对象部位(磁铁105的外周)的电流波形。另外，图4(b)示出将绝缘镀膜导线120的一端和另一端彼此进行了连接的情况下的流过测定对象部(磁铁105的外周)的电流波形。此外，在图4(a)以及图4(b)中，分别与测定用电压的施加相伴地对在测定对象部位流过的电流波形进行了电压变换，扫描时间为2ms/div。
此处，将存在于绝缘镀膜导线120内的(+)电位与(－)电位相加而得到的合计成为整体的电压，但如图4(a)所示，在将绝缘镀膜导线120的一端与另一端进行了连接的状态下，为存在于绝缘镀膜导线120内的(+)电位和(－)电位混合存在的状态，所以受到与声音线圈119的驱动相伴的磁场的变动，产生涡电流，被测量的最大电流成为大的值。
另外，图5是在将绝缘镀膜导线120卷绕于磁铁105的外周以及磁轭104的外周的每一个的情况下将图3所示的测定用交流电压输入到声音线圈119时的测定对象部位的基于示波器的电流值的测量结果。
此外，图5(a)示出连接卷绕于磁铁105的绝缘镀膜导线120的一端和卷绕于磁轭104的绝缘镀膜导线120的另一端、并接合卷绕于磁铁105的绝缘镀膜导线120的另一端、和卷绕于磁轭104的绝缘镀膜导线120的一端的情况下的流过测定对象部位的电流波形。
另外，图5(b)示出接合卷绕于磁铁105的绝缘镀膜导线120的一端和另一端、并接合卷绕于磁轭104的绝缘镀膜导线120的一端和另一端的情况下的流过测定对象部位的电流波形。关于测量结果，与图4同样地，与测定用电压的施加相伴地对在测定对象部位流过的电流波形进行了电压变换，扫描时间为200μs/div。
如图5所示，除了将绝缘镀膜导线120施加于磁铁105的外周之外，还卷绕于磁轭104，从而能够确认与图4(a)相比，被测量的最大电流成为更小的值，显著地显现涡电流的消除效果。
如以上那样，在作为构成磁路的构件之一的磁铁105的外周卷绕绝缘镀膜导线120，从而能够将磁铁105的表面上的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导线120内，并且通过连接所卷绕的绝缘镀膜导线120的一端和另一端，从而能够使存在于绝缘镀膜导线120内的(+)电位和(－)电位瞬间地成为相同电位，抑制涡电流的产生。
接下来，使用图6说明本发明的第2实施方式。此外关于与所述第1实施方式共同的部分，省略其详细的说明。
如图6所示，在第2实施方式中，将本发明应用于内磁型的扬声器装置201。即，在第2实施方式中的扬声器装置201中，在磁轭204的底部大致中央附近安装有磁铁205，另外，在该磁铁205的和与磁轭204的底部的安装面相反的方向的面设置有中心磁极212。
在磁轭204的端面部，金属板203与中心磁极212空出一定的隙间而设置。这些磁轭204、中心磁极212、金属板203由磁性材料构成，与磁铁205一起构成磁路。
在这样构成的内磁型的扬声器装置201中，也例如如图6所示，在构成磁路的磁轭204的外周的一部分卷绕绝缘镀膜导线220，从而能够将混合存在于磁轭204的表面的(+)电位和(－)电位关入到绝缘镀膜导线220内。另外，通过连接绝缘镀膜导线220的一端和另一端，从而电流从存在于绝缘镀膜导线220内的(+)电位流到(－)电位而成为相同电位，所以能够瞬间地消除涡电流，能够纠正涡电流所致的电流的失真，提高声音线圈219的响应性，提高扬声器装置201的音质。
此处，绝缘镀膜导线220未必需要仅卷绕于磁轭204的外周。只要为构成磁路的构件，则也可以与第1实施方式同样地，例如卷绕于磁铁205、中心磁极212、金属板203中的任意构件或者所有的构件。
如以上那样，应用了本发明的扬声器装置、以及扬声器装置的音质改善方法能够抑制在声音线圈工作时产生的涡电流的产生，提高音质。
Claims (3)
1.一种扬声器装置，具备：
框架，在中央部形成有大致圆形的开口部，朝向一面侧扩开；
大致圆锥台状的振动板，外周边缘安装于所述框架，并且在中央部形成有大致圆形的开口部，朝向一面侧扩开；
大致圆筒状的声音线圈绕线管，轴向的一端侧安装于所述振动板；
声音线圈，卷绕于该声音线圈绕线管的外周面；
环状的金属板，在中央部形成大致圆形的开口部，安装于所述框架的所述开口部的周边；
大致圆盘状的磁轭；
大致圆筒状的中心磁极，配置于该磁轭的磁轭底部的大致中央部，朝向所述金属板向所述磁轭底部的一面侧突出；
磁铁，被所述金属板和所述磁轭夹持，并且在中央部形成有供所述中心磁极插通的大致圆形的开口部，在轴向的两端面具有磁极面；以及
绝缘包覆导线，至少分别卷绕于所述磁轭的外周面以及所述磁铁的外周面，并且覆盖与所述磁轭底部的所述一面侧相对的相反侧的面，一端与另一端电连接。
2.根据权利要求1所述的扬声器装置，其中，所述绝缘包覆导线卷绕于所述中心磁极的轴向上的外周面的一部分。
3.根据权利要求1或者2所述的扬声器装置，其中，所述绝缘包覆导线卷绕于所述金属板的外周面的一部分。
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