扬声器振板及其制造方法、和包括该扬声器振板的扬声器与流程

本发明涉及用于扬声器的振板(diaphragm)，具体涉及在圆顶部的周边处包括锥部的平衡圆顶型振板、包括振板的扬声器、以及用于制造扬声器振板的方法。

背景技术：

随着高分辨率音频的广泛使用，目前已经开发了能够减少高音范围(包括等于或高于20kHz的超高音范围)的音压频率特性的干扰的扬声器。通常，与基于树脂的振板相比，基于金属的振板展示出更高的刚度和更高的高音范围阈值频率，因此，适合于高音范围再现。在振板材料中，与铝和钛相比，镁或镁合金是对于高音范围再现最合适的金属材料，因为这种材料具有更低的比重,并且展示出更少的音压减小。

例如，日本第4152804号专利描述了一种圆顶型振板，其被构造为使得圆顶部和边缘与薄镁片一体形成，镁片以这种方式形成：镁基材料用不同的轧制量(rolling amount)来轧制若干次。

然而，因为镁的结晶结构是密排六方结构，所以镁是强塑性各向异性,并且更不易拉伸。出于这些原因，难以对镁或镁合金执行塑性加工。由此，这种材料可以被加工为如日本第4152804号专利中描述的圆顶型振板的简单形状，但难以将镁片弯曲成复杂形状，诸如在圆顶部的周边处包括锥部，且适合于高音范围的输出的平衡圆顶形。出于该原因，圆顶部和锥部在通常情况下，由镁或镁合金片材分开形成，并且用粘合剂结合在一起。这样，形成平衡圆顶型振板。在这种情况下，接合线沿着振板的圆顶部与锥部之间的边界形成。这导致这样的问题：由于粘合剂重量负荷，降低了音压级，因此，干扰了音压频率特性。而且，扬声器振板的圆顶部和锥部用粘合剂结合，这导致由于作业工序数量的增大而增加了制造成本的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供能够在降低制造成本的同时减少高音范围(包括超高音范围)的音压频率特性的干扰的扬声器振板、包括该扬声器振板的扬声器、以及用于制造扬声器振板的方法。

本发明的一个方面的扬声器振板是由扬声器主体借助边缘可振动支撑的扬声器振板。这种扬声器振板包括：突出的圆顶部，其形成在所述扬声器振板的中央部处；和环状的锥部，其从所述圆顶部的外周边缘在相对于所述圆顶部的所述突出方向倾斜的方向上延伸。所述圆顶部和所述锥部以无缝方式由用镁或镁合金制成的片材一体形成，并且所述锥部的外周端至少延伸到与所述圆顶部的所述最大突出位置大致相同的高度位置。用于附接筒状音圈线轴(voice coil bobbin)的环状台阶部沿着所述圆顶部与所述锥部之间的边界部设置。这里描述的“无缝方式”意味着，例如不包括圆顶部和锥部用粘合剂等结合的方式。而且，“大致相同的高度位置”不仅意味着圆顶部的最大突出位置和锥部的外周端的位置是相同的高度位置的情况，还意味着锥部的外周端的位置稍低于圆顶部的最大突出位置的情况。

在本发明的扬声器振板中，环状台阶部可以包括：接触面，其在与圆顶部的突出方向垂直的方向上延伸，以在所述音圈线轴的轴向方向上接触音圈线轴的端面；和引导面，其从接触面在与所述圆顶部的所述突出方向相反的方向上沿着所述音圈线轴的侧面延伸。

而且，在本发明的扬声器振板中，环状台阶部可以被形成为满足0.28a<b<2.5a的关系，其中，a表示所述接触面的在与所述圆顶部的所述突出方向垂直的方向上的宽度，并且b表示所述引导面的在所述圆顶部的所述突出方向上的高度。

本发明的扬声器振板可以包括：边缘，其被构造为可振动地支撑所述扬声器振板的所述圆顶部的所述外周端；和音圈，其附接到所述扬声器振板的所述台阶部。

本发明的另一方面的扬声器包括：根据任意上述构造的扬声器振板；框架，其被构造为借助所述边缘可振动地支撑所述扬声器振板；和磁路，其具有磁隙，所述音圈插入到所述磁隙中。

根据本发明的所述另一方面的用于制造扬声器振板的方法是如下方法：其用于制造如下扬声器振板，该扬声器振板使用由镁或镁合金制成的片材来制造，且包括沿着圆顶部的外周边缘的锥部。这种方法包括如下步骤：圆顶预形成工序，在该圆顶预形成工序中以如下方式形成环状锥预形成部，即通过冲压，使由镁或镁合金制成的片材以预定突出高度突出若干次；锥预形成工序，在该锥预形成工序中以如下这种方式形成环状锥预形成部，即通过冲压，使所述片材在圆顶预形成部的外周处的部分在相对于所述圆顶预形成部的所述突出方向倾斜的方向上以预定弯曲量弯曲若干次；以及整形工序，该整形工序由如下各项构成：通过冲压将所述圆顶预形成部整形为所述圆顶部，将所述锥预形成部整形为所述锥部，所述锥部的外周端至少延伸到与所述圆顶部的所述最大突出位置大致相同的高度位置，并且沿着所述圆顶部与所述锥部之间的边界部环状台阶部，音圈线轴所附接到所述环状台阶部。

在本发明的用于扬声器振板的制造方法中，所述预定突出高度被设置为小于所述扬声器振板的所述圆顶部的所述最大突出高度，并且所述预定弯曲量可以被设置为小于所述扬声器振板的所述锥部的所述外周端的所述突出高度。

根据本发明的一个方面的扬声器振板，扬声器振板的圆顶部和锥部以无缝方式由镁或镁合金制成的片材一体形成，并且因此，可以减小包括超高音范围的高音范围的音压频率特性的干扰。进一步地，因为用粘合剂结合扬声器振板的圆顶部和锥部的结合工序是不必要的，所以可以减少作业工序的数量，因此，还可以降低制造成本。

根据本发明的另一个方面的扬声器，扬声器振板的圆顶部和锥部以无缝方式由镁或镁合金制成的片材一体形成，并且因此，可以减小包括超高音范围的高音范围的音压频率特性的干扰。进一步地，因为用粘合剂结合圆顶部和锥部是不必要的，所以可以降低制造成本。

根据本发明的又一个方面的扬声器振板制造方法，在以由镁或镁合金制成的片材以台阶方式突出的这种方式形成圆顶预形成部和锥预形成部之后，可以使圆顶部和锥部整形。由此，可以在减少片材的起皱和破坏的发生的同时，形成包括圆顶部和沿着圆顶部的外周边缘形成的锥部的扬声器振板。因此，可以制造能够减少包括超高音范围的高音范围的音压频率特性的干扰的扬声器振板。

附图说明

图1是包括本发明的实施方式的扬声器振板的扬声器的立体图；

图2是沿着图1的A-A线的纵截面图；

图3A是扬声器振板的平面图，并且图3B是沿着图3A的C-C线的纵截面图；

图4A是图2中例示的区域B的部分放大图，并且图4B是音圈线轴附接到振板的台阶部的状态的图；

图5是示出了经由(a)本发明的实施方式的振板、(b)第一比较例的振板、和(c)第二比较例的振板的有限元法获得的音压频率特性的曲线图；

图6A是第一变型例的振板的图，并且图6B是第二变型例的振板的图；

图7是示出了经由(a)本发明的实施方式的振板、(b)第一变型例的振板、和(c)第二变型例的振板的有限元法获得的音压频率特性的曲线图；

图8是用于制造本发明的实施方式的扬声器振板的方法的第一工序和第二工序的图；以及

图9是图8中扬声器振板制造方法中的第三工序至第五工序的图。

具体实施方式

下文中将参照附图详细描述本发明的实施方式。在这种描述中，具体形状、材料、数值、方向等是为了容易理解本发明的示例，并且可以根据用途、目的、规格等来可选地改变。而且，在包括多个实施方式和变型例等的情况下，初始假定可选地组合使用这些实施方式和变型例等的特征。

图1是包括本发明的实施方式的扬声器振板30的扬声器10的立体图。图2是沿着图1的A-A线的纵截面图。在图1和图2中，振板30的振动方向被例示为Z轴方向(突出方向)，并且垂直于这种振动方向的平面被例示为X-Y平面。在图2中，扬声器10的轴中心被例示为“CL”。如图1和图2例示，扬声器10是例如附接到耳机的电动扬声器(electrodynamic)，和大致平圆形电声换能器。扬声器10包括具有限定扬声器10的外形的框架12的扬声器主体11。通过使具有适当强度的材料成型为预定形状而形成的框架可以用作框架12。例如，树脂模制品可以用作框架12。扬声器10在框架12的内部空间中还包括振动系统部件(诸如振板30、边缘14和音圈16)以及磁路20。

首先，将描述除了振板30之外的部件。如图1例示，边缘14包括：辊部14a，其沿着振板30的外周端设置，并且被弯曲成弧形；以及凸缘部14b，其连续地连接到辊部14a的外周边缘。边缘14的辊部14a的内周端用诸如粘合剂这样的固定单元而被固定到振板30的外周端，并且可振动地支撑振板30。而且，在辊部14a处，槽F以等间距设置。另一方面，边缘14的凸缘部14b用诸如粘合剂这样的固定单元固定到附接于框架12的环状圈12a。使用热塑性弹性体树脂成型为具有挠性的预定形状的边缘可以用作边缘14。以下树脂可以用作热塑性弹性体树脂：聚氨酯基树脂、聚烯烃基树脂、聚酰胺基树脂、聚乙烯基树脂和聚苯乙烯基树脂。另选地，橡胶、泡沫橡胶、涂层布等可以用作边缘14的材料。

如图2例示，音圈16包括音圈线轴17和音圈线轴17周围卷绕的线圈18。音圈线轴17是形成为大致圆环形的绝缘筒状构件。例如，具有适当强度和耐热性的树脂膜可以用作薄绝缘体。各个线圈18以以下这种方式形式：具有绝缘涂层的导电线沿着音圈线轴17的圆环形外周面卷绕预定圈数。被形成为使得具有圆形截面的铜线用绝缘清漆覆盖的电线可以用作具有绝缘涂层的导电线。音圈16沿其轴向的上端部被固定到下述振板30。

如图2例示，磁路20包括大致圆环形磁体22、顶板24和轭26。在磁体22的上侧和下侧夹在顶板24与具有闭合底部的筒状轭26之间的状态下，磁体22以多层状态设置在筒状部12b(筒状部12b沿框架12的轴向设置在框架12的端部处)中。例如，以下材料可以用作磁体22的材料：铁氧体磁体；作为铝合金、镍合金和钴合金的磁钢基磁体；和含有钕的稀土磁体。在轭26中，在音圈线轴17周围卷绕的线圈18夹在轭26与顶板24之间的状态下，外周部26a向上延伸至面向顶板24的外周面的位置，并且磁隙SP形成在顶板24与轭26之间。上述音圈16被插入到磁隙SP中。顶板24形成为具有与磁体22相同的内径的大致圆环形。另一方面，具有与大致圆环形磁体22的内径相同尺寸的通孔H还设置在轭26的底部26b处。由此，音圈线轴17的内部空间与外部连通。因此，可以提高散热，并且可以调节低音输出特性。

随后，将参照图3A和图3B描述振板30的构造。图3A是振板30的平面图，并且图3B是沿着图3A的C-C线的纵截面图。

如图3A例示，平衡圆顶型振板30是平衡圆顶型振板，包括：圆顶部32，其沿Z轴方向突出形成在振板的中间部处；和环状的锥部34，其沿相对于Z轴方向倾斜的方向从圆顶部32的外周边缘延伸。而且，台阶部36优选地沿着振板30的圆顶部32与锥部34之间的边界部设置。圆顶部32可以形成为具有恒定曲度的平面形，可以由具有不同曲率的弯曲面限定，或可以形成为纺锤形。环状的锥部34可以由诸如被截去顶端的锥周面的曲面来限定，或可以由沿与圆顶部32的突出相同的方向突出为凸起形状的曲面来限定，或由沿相反方向下沉为凹形的曲面限定。

如图3B例示，振板30的锥部34延伸到与振板30的圆顶部32的最大突出位置大致相同高度的位置。由此，圆顶部32的最大突出位置的高度P和锥部34的外周端的高度Q可以大致彼此相同。而且，“大致相同高度”不仅意味着圆顶部32的最大突出位置的高度P和锥部34的外周端的高度Q彼此相同的情况，还意味着外周端的高度Q稍低于圆顶部32的高度P的情况。而且，振板30的锥部34的外周端的高度Q可以高于圆顶部32的最大突出位置的高度P。

振板30的圆顶部32和锥部34以由镁或镁合金制成的片材通过如后面所述的冲压而弯曲的这种方式来形成。由此，圆顶部32和锥部34以无缝方式一体形成。在本实施方式中，“无缝方式”意味着例如不进行用粘合剂等的结合。

接着，将参照图4A和图4B来描述振板30的台阶部36的构造。图4A是图2中例示的区域B的部分放大图，并且图4B是音圈线轴17附接到振板30的台阶部36的状态的图。如图4A例示，振板30的台阶部36包括与X-Y平面大致平行的接触面36a；和与Z轴方向大致平行的引导面36b。台阶部36的接触面36a是一表面，音圈线轴17沿其轴向的上端面与该表面接触固定。引导面36b相对于接触面36a设置在内径侧上，以接近地面向音圈线轴17的内周面。

如图4B例示，在音圈线轴17附接到振板30时，在振板30放置在下侧上的状态下，诸如环氧树脂这样的粘合剂BN涂敷于振板30的台阶部36，然后，音圈线轴17的上端在沿着台阶部36的引导面36a的同时，与接触面36a接触地结合和固定。因为音圈线轴17的上端如上所述接触接触面36a，所以可以防止音圈线轴17的结合位置的移位。由此，可以防止因音圈线轴17的结合位置的位移而引起的振板30的音压频率特性的变化。而且，因为台阶部36设置在振板30处，所以可以容易地涂敷粘合剂BN，并且可以提高结合过程中的可作业性。

如图4A例示，优选地进行设置，使得满足由以下表达式(1)指示的关系：

0.28a<b<2.5a....(1)

其中，接触面36a沿X方向的宽度是“a”，并且引导面36b沿Z方向的宽度是“b”。

在本实施方式中，例如，a是0.25mm，并且b是0.25mm。而且，形成第一比较例的振板，使得振板30的台阶部36的接触面36a的宽度a是1mm，并且引导面36b的高度b是0.28mm(b＝0.28a)，并且其他构造与振板30的相同。类似地，第二比较例的振板被构造为使得接触面的宽度a是0.25mm，并且引导面的高度b是0.625mm(b＝2.5a)。

图5是示出了经由(a)本实施方式的振板30、(b)第一比较例的振板、和(c)第二比较例的振板的有限元法的音压频率特性的模拟结果的曲线图。

如图5所示，可以看出，甚至在等于或大于10kHz的高音范围中，与第一比较例和第二比较例的振板相比，本实施方式的振板30示出更小的峰和谷(peaks and dips)，并且减小了音压频率特性的干扰。另一方面，在第一比较例的振板中，台阶部36的接触面36a的宽度a长于台阶部36的引导面36b，并且因此，粘合剂BN在接触面36a上薄薄地展开。出于该原因，音圈线轴17与台阶部36之间的结合弱，并且由于音圈线轴17与台阶部36之间的结合强度不足，所以高音范围中容易造成峰和谷。在第二比较例的振板中，台阶部36的引导面36b的高度b极其长于台阶部36的接触面36a的宽度a，因此引导面36b与音圈线轴17之间的结合强度非常大。出于该原因，容易在高音范围中造成振板的振动的干扰，并且峰和谷变大。这导致更大的音压频率特性的干扰。另一方面，根据本实施方式的振板30，具有足够厚度的粘合剂BN可以粘合到接触面36a，并且足够的结合强度可以通过固化粘合剂BN(音圈线轴17的上端插入到该粘合剂BN)而获得。而且，因为引导面36b的长度是合适的，所以与音圈线轴17的结合强度不是非常高，并且还可以减小高音范围中的音压频率特性的干扰。

随后，将参照图6A和图6B来描述振板30的台阶部36的第一变型例和第二变型例。图6A是作为第一变型例的振板42的台阶部44的部分放大图，并且图6B是作为第二变型例的振板45的台阶部46的部分放大图。

振板42、45与振板30的区别仅在于台阶部44、46的构造，因此，下面将只描述振板42、45的台阶部44、46的构造。

如图6A例示，振板42的台阶部44包括接触面44a，其接触音圈线轴17的上端面；和引导面44b，其相对于接触面44a设置在外侧上。接触面44a与X-Y平面大致平行形成。引导面44b与Z轴方向大致平行形成，并且被设置为接近地面向音圈线轴17的外周面。

如图6B例示，振板45的台阶部46包括：接触面46a，其接触音圈线轴17的上端面，并且与X-Y平面大致平行；和引导面46b、46c，它们从接触面46a的两端与接触面46a大致垂直地连续延伸。根据该构造，音圈线轴17的上端被夹在两个引导面46b、46c之间，因此，音圈线轴17更难以从结合位置位移。

图7是示出了经由(a)上述实施方式的振板30、(b)第一变型例的振板42、和(c)第二变型例的振板45的有限元法的音压频率特性的模拟结果的曲线图。

如图7所示，可以看出，与上述实施方式的振板30相同，甚至在等于或大于10kHz的高音范围中，振板42、45示出更小的峰和谷，并且减小了音压频率特性的干扰。

根据上述实施方式的扬声器10，扬声器振板30的圆顶部32和锥部34以无缝方式由镁或镁合金制成的片材一体形成，并且因此，可以减小包括等于或高于20kHz的超高音范围的高音范围中的音压频率特性的干扰。而且，甚至在平衡圆顶型扬声器振板的情况下，圆顶部32和锥部34不必用粘合剂结合在一起，因此，可以降低制造成本，而没有将圆顶部32和锥部34结合在一起的麻烦。

随后，将参照图8和图9来描述用于制造上述振板30的方法。镁金属的结晶结构是密排六方结构。由此，由于与诸如铝这样的其他金属相比更强的塑性各向异性，镁金属不太可能拉伸，并且难以对镁金属执行塑性加工。出于这些原因，非常困难的是，形成这样的平衡圆顶型扬声器振板：其被构造为使得圆顶部和锥部以无缝方式由片材(片材由镁或镁合金制成)一体形成，并且锥部的外周端至少延伸到与圆顶部的最大突出位置大致相同的高度位置。要注意的是，可以用下制造方法实现这种振板。图8是用于制造根据上述实施方式的振板30的方法的第一工序和第二工序的图。图9是在用于制造振板30的方法中图8的工序之后的第三工序至第五工序的图。在图8和图9中，为各个工序例示了穿过在第一模型与第二模型之间所夹有的片材BL的轴中心CL的截面形状。

如图8例示，首先制备由镁或镁合金制成的片材BL。片材BL的厚度在上述实施方式中是45μm，但可以等于或小于1mm。而且，例如，镁合金AZ31可以用作片材BL。

在第一工序(圆顶预形成工序)中，片材BL如图8例示地被夹在第一模型51(第一模型51在其中央部具有突起51a，突起51a突出为圆顶形或锥形)与第二模型52(第二模型52具有对应于突起51a的凹部52a)之间。然后，片材BL的中央部沿Z轴方向突出预定突出高度α，从而形成圆顶预形成部62。此时，第一模型51和第二模型52被预加热至200℃至240℃。这允许片材BL容易塑性变形。在以下工序，各个模型类似地被加热。

第一工序中第一模型51和第二模型52引起的片材BL的突出高度α可以被设置为相对于振板30的圆顶部32的最大突出位置的高度P(参见图3B)满足以下表达式(2)至(4)。在以下表达式中，“t”表示片材BL的厚度。

0.4P≤α<P(100μm≤t≤1mm)...(2)

0.5P≤α≤0.95P(50μm≤t<100μm)...(3)

0.6P≤α≤0.9P(t<50μm)...(4)

根据上述表达式(2)至(4)设置突出高度α，使得片材BL可以逐渐塑性变形。由此，可以减少片材BL的起皱和破坏的发生。

与第一工序相同，片材BL在第二工序(圆顶预形成工序)中被夹在第一模型53与第二模型54之间(第一模型53具有突起53a，第二模型54具有与突起53a对应的凹部54a)，并且片材BL的圆顶预形成部62沿Z轴方向以预定突出高度β突出。与上述第一工序中的突出高度α相同，突出高度β可以根据上述表达式(2)至(4)来设置。另选地，第二工序中的突出高度α可以被设置为大于第一工序中的突出高度α。这样，圆顶预形成部62可以以更台阶状的方式加工，因此，不太能造成片材BL的起皱和破坏。

第二工序中的冲压次数不限于一次，并且可以执行冲压若干次。在第二工序中执行若干次冲压的情况下，每当执行冲压时，可以改变突出高度β。要注意的是，突出高度β可以与第一工序中的突出高度α相同。

在第三工序(锥预形成工序)中，片材BL如图9例示，被夹在第一模型55与第二模型56之间，第一模型55具有圆顶形突起55a和沿着突起55a的外周边缘的大致圆环状锥形突起55b，第二模型56具有对应于突起55a的凹部56a和对应于锥整形部55b的锥整形部56b。第一模型55的突起55a可以具有与第二工序中的第一模型53的突起53a相同的形状。这样，片材BL在圆顶预形成部62的外周处的部分沿与圆顶预形成部62的突出方向相同的方向弯曲预定弯曲量γ，从而形成锥预形成部64。与第一工序中的突出高度α相同，预定弯曲量γ可以被设置为，相对于振板30的锥部34的外周端的高度Q(参见图3B)满足以下表达式(5)至(7)。

0.4Q≤γ<Q(100μm≤t≤1mm)...(5)

0.5Q≤γ≤0.95Q(50μm≤t<100μm)...(6)

0.6Q≤γ≤0.9Q(t<50μm)...(7)

在第四工序(锥预形成工序)中，片材BL与第三工序相同，夹在第一模型57与第二模型58之间，第一模型57具有突起57和锥整形部57b，第二模型58具有对应于突起57a的凹部58a和锥整形部58b。这样，片材BL的锥预形成部64沿Z轴方向进一步弯曲预定弯曲量为ζ。预定弯曲量ζ可以被设置为，与第三工序中的预定弯曲量γ相同。这样，片材BL的锥预形成部64可以以台阶方式弯曲和加工。与上述第二工序相同，第四工序中的预定弯曲量ζ可以被设置为，大于第三工序中的预定弯曲量γ。进一步地，第四工序中的冲压次数不限于一次，并且片材BL的锥预形成部64可以以执行若干次冲压的这种方式弯曲。

在第五工序(整形工序)中，在以下状态下执行冲压：片材BL如图9例示被夹在第一模型59与第二模型61之间，第一模型59具有与振板30的圆顶部32大致相同的截面形状的突起59a并具有与锥部34大致相同的截面形状的锥整形部59b，第二模型61具有对应于突起59a的凹部61a和对应于锥整形部59b的锥整形部61b。而且，具有与振板30的环状台阶部36相同截面形状的台阶整形部59c可以设置在第一模型59的突起59a与锥整形部59b之间的边界部处。而且，对应于台阶整形部59c的台阶整形部61c可以设置在第二模型61的凹部61a与锥整形部61b之间的边界部处。在这种情况下，台阶部36可以沿着振板30的圆顶部32与锥部34之间的边界形成。

以上述方式，振板30的圆顶部32和锥部34可以从片材BL的圆顶预形成部62和锥预形成部64分别形成。随后，去除片材BL在锥部34周围的不需要的部分，并且完成振板30的制造。

根据用于制造上述实施方式的扬声器振板30的方法，由镁或镁合金制成的片材BL以台阶方式突出，以形成圆顶预形成部62和锥预形成部64，然后，整形为圆顶部32和锥部34。由此，在可以降低片材BL的起皱和破坏的发生的同时，可以使圆顶部32和锥部34整形为，使得锥部34的外周端至少延伸到与圆顶部32的最大突出位置大致相同的高度位置。由此，在可以降低片材BL的起皱和破坏的发生的同时，扬声器振板可以被形成为，使得锥部34沿着圆顶部32及其外周边缘形成。因此，可以制造能够减小包括超高音范围的高音范围中的音压频率特性的干扰的扬声器振板。

要注意的是，本发明不限于上述实施方式及其变型例，并且各种修改和改变可以在本发明的权利要求的内容的范围及其等同范围内进行。