JP2002162971A - Method of optimizing spiral horn and optimized spiral horn - Google Patents
Method of optimizing spiral horn and optimized spiral hornInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車等の車両に
搭載される渦巻き形ホーンの最適化方法および最適化さ
れた渦巻き形ホーンの技術分野に属するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of optimizing a spiral horn mounted on a vehicle such as a passenger car and a technical field of an optimized spiral horn.
【0002】[0002]
【従来技術】今日、車両に搭載されるホーンのなかに、
音源(発音部)となるダイヤフラムを有したホーンコン
ポーネントと、渦巻き部となるカーリングとを組み合わ
せた渦巻き形ホーンがある。そしてこの様な渦巻き形ホ
ーンは、カーリングにおいて音が共鳴することになって
音色がまろやかで聞きごこちがよいものとなる。そして
このような渦巻き形ホーンでは、ホーンコンポーネント
から発音される音の周波数特性とカーリングでの共鳴周
波数の最適化が必要になる。2. Description of the Related Art Today, a horn mounted on a vehicle includes:
There is a spiral horn in which a horn component having a diaphragm serving as a sound source (sound generating unit) and curling serving as a spiral unit are combined. In such a spiral horn, the sound resonates in the curling, so that the tone is mellow and comfortable. In such a spiral horn, it is necessary to optimize the frequency characteristics of the sound emitted from the horn component and the resonance frequency in curling.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが従来、ホーン
コンポーネントから発音される音の周波数特性とカーリ
ングの共鳴周波数の関係を求めることは事実上不可能で
あって、ホーンコンポーネントとカーリングとの組み合
わせの決定は、試作、実験を繰返すトライ−アンド−エ
ラーを積み重ね、最後はこのあたりが最適ではないのか
という経験的な勘に頼らざるを得ないこともあって、開
発期間が長期化するだけでなく、大きさについてもどう
しても無駄なところがあって重く、大型になってしまう
という問題があり、ここに本発明の解決すべき課題があ
る。However, conventionally, it has been virtually impossible to determine the relationship between the frequency characteristics of the sound produced from the horn component and the resonance frequency of the curling, and the combination of the horn component and the curling is determined. Is a trial-and-error process that repeats prototypes and experiments, and in the end it is necessary to rely on empirical insights as to whether this area is not optimal. There is a problem that the size is inevitably wasteful and large, and there is a problem to be solved by the present invention.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の如き実
情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作
されたものであって、第一の発明は、ソレノイドの励磁
で吸引されるダイヤフラムを備えたホーンコンポーネン
トとカーリングとを組み合わせて構成される渦巻き形ホ
ーンの最適化を計るにあたり、ホーンコンポーネントに
ついてソレノイド電磁力を外力とする運動方程式として
定式化し、該運動方程式から得られるダイヤフラム系の
応答速度を音場解析の境界条件として解いてホーンコン
ポーネントの周波数特性を算出し、該算出した周波数特
性とカーリング系の共鳴周波数とをマッチングさせるこ
とで最適化するように構成したことを特徴とする渦巻き
形ホーンの最適化方法である。第二の発明は、ソレノイ
ドの励磁で吸引されるダイヤフラムを備えたホーンコン
ポーネントとカーリングとを組み合わせて構成される渦
巻き形ホーンであって、ホーンコンポーネントについて
ソレノイド電磁力を外力とする運動方程式として定式化
し、該運動方程式から得られるダイヤフラム系の応答速
度を音場解析の境界条件として解いてホーンコンポーネ
ントの周波数特性を算出し、該算出した周波数特性とカ
ーリング系の共鳴周波数とをマッチングさせたものであ
ることを特徴とする最適化された渦巻き形ホーンであ
る。そして本発明は、このようにすることによって、ホ
ーンコンポーネントとカーリングとの最適化が簡単にで
きることになって、開発期間の短縮化が計れるととも
に、ホーンの小型化が達成できる。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve these problems in view of the above situation, and the first invention is attracted by the excitation of a solenoid. In optimizing a spiral horn configured by combining a horn component with a diaphragm and curling, the horn component is formalized as a motion equation using a solenoid electromagnetic force as an external force, and a diaphragm system obtained from the motion equation is formulated. The frequency response of the horn component is calculated by solving the response speed as the boundary condition of the sound field analysis, and the calculated frequency characteristic is optimized by matching the resonance frequency of the curling system. This is an optimization method for a spiral horn. The second invention is a spiral horn configured by combining a horn component having a diaphragm attracted by excitation of a solenoid and a curling, and is formulated as a motion equation in which a solenoid electromagnetic force is applied to the horn component as an external force. The frequency response of the horn component is calculated by solving the response speed of the diaphragm system obtained from the equation of motion as the boundary condition of the sound field analysis, and the calculated frequency characteristics are matched with the resonance frequency of the curling system. An optimized spiral horn characterized in that: According to the present invention, the horn component and the curling can be easily optimized by doing in this way, so that the development period can be shortened and the horn can be downsized.
【0005】[0005]
【発明の実施の形態】次ぎに、本発明の実施の形態につ
いて説明する。図1において、1は渦巻き形ホーンであ
って、該渦巻き形ホーン1は、音源となるホーンコンポ
ーネント2と共鳴部となるカーリング3とを用いて構成
されるが、ホーンコンポーネント2は、ダイヤフラム
4、ケーシング5、ケーシング4に固定される固定鉄心
(励磁鉄心、ポール)6、該固定鉄心6を励磁する励磁
コイル(ソレノイド)7、ダイヤフラム4に固定される
可動鉄心(シャフト)8、ケーシング5側に固定される
固定接点9、可動鉄心8と一体的に移動して固定接点9
と接離(ON−OFF)する可動接点10等の各種部材
を用いて構成されていることは何れも従来通りである。
そしてホーンコンポーネント2は、電源投入された場合
に、接点9、10がON状態となっていることで励磁コ
イル7が励磁され、これに伴い可動鉄心8は、固定鉄心
6の電磁吸引力を受けて吸引されてダイヤフラム4が可
動鉄心8と共に固定鉄心6側に弾性変形する。すると可
動接点10が移動して接点9、10がOFF状態となっ
て励磁コイル7の励磁が解除され、ダイヤフラム4はそ
の弾性復元力によって元姿勢に復帰し、接点9、10が
再びON状態になることが繰返され、この繰返しに基づ
くダイヤフラム4の振動により吹鳴する。そして渦巻き
形ホーン1では、この吹鳴された音がカーリング3によ
って共鳴され、音圧が増幅されることになる。尚、渦巻
き形ホーン1は、カーリング3のない平形ホーンとは異
なり、鉄心6、8同志の接触がないものとして設定され
る。Next, embodiments of the present invention will be described. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a spiral horn. The spiral horn 1 is configured using a horn component 2 serving as a sound source and a curling 3 serving as a resonance unit. The horn component 2 includes a diaphragm 4, The casing 5, a fixed iron core (excitation iron core, pole) 6 fixed to the casing 4, an excitation coil (solenoid) 7 for exciting the fixed iron core 6, a movable iron core (shaft) 8 fixed to the diaphragm 4, The fixed contact 9 to be fixed and the fixed contact 9 which move integrally with the movable core 8
As in the related art, each member is configured using various members such as the movable contact 10 that comes into contact with and separates from (ON-OFF to) the same.
When the horn component 2 is powered on, the excitation coil 7 is excited by the contacts 9 and 10 being in the ON state, and accordingly, the movable core 8 receives the electromagnetic attraction of the fixed core 6. The diaphragm 4 is elastically deformed together with the movable core 8 toward the fixed core 6. Then, the movable contact 10 moves, the contacts 9 and 10 are turned off, the excitation of the exciting coil 7 is released, the diaphragm 4 returns to the original posture by the elastic restoring force, and the contacts 9 and 10 are turned on again. Are repeated, and the vibration is generated by the vibration of the diaphragm 4 based on the repetition. In the spiral horn 1, the blown sound is resonated by the curling 3, and the sound pressure is amplified. The spiral horn 1 is different from the flat horn without the curling 3 in that the cores 6 and 8 do not come into contact with each other.
【0006】このような渦巻き形ホーン1の音圧(SP
L:Sound PressureLevel)、吹鳴
時の可動鉄心8の振動、そして該可動鉄心8をホワイト
加振したときのシャフトの応答性について、一般に市販
される渦巻き形ホーン1について実測したものを図2
(A)〜(C)に示す。まずホーン音圧(SPL)が図
示された図2(A)のものから、渦巻き形ホーン1のピ
ーク音圧というものは、一次の周波数の整数倍次数成分
で発生していることが確認され、そしてこの一次の周波
数は、磁気回路となる接点9、10のON−OFFのタ
イミングで発生しており、これが渦巻き形ホーン1の音
色を決定する基本周波数(400Hz(ヘルツ))とな
ることが確認される。一方、可動鉄心8の振動である
が、吹鳴時の振動(Velocity)とホワイト加振
したときの応答性(Acceleration)とが各
図示される図2(B)(C)をみたときに、両者には大
きな相違があることが認められ、このことから吹鳴時の
可動鉄心8の振動は、該可動鉄心8自体の構造共振とは
異なり、外力の応答によるものと推測される。そうした
ときにこの外力というものは、可動鉄心8が固定鉄心6
に近づくために働く励磁コイル7の電磁吸引力、つまり
ソレノイド電磁力ということになり、この結果から、渦
巻き形ホーン1のホーン音圧の基本周波数の整数倍次数
成分とホーンコンポーネント2がもつ振動周波数特性と
は同じであることが確認される。The sound pressure of such a spiral horn 1 (SP
L: Sound Pressure Level, vibration of the movable core 8 at the time of sounding, and the response of the shaft when the movable core 8 was vibrated in white are shown in FIG. 2 by actually measuring a commercially available spiral horn 1.
(A) to (C). First, from the horn sound pressure (SPL) shown in FIG. 2A, it is confirmed that the peak sound pressure of the spiral horn 1 is generated by an integral multiple order component of the primary frequency. This primary frequency is generated at the timing of turning on and off the contacts 9 and 10 serving as the magnetic circuit, and it is confirmed that this is the fundamental frequency (400 Hz (Hertz)) that determines the tone of the spiral horn 1. Is done. On the other hand, regarding the vibration of the movable core 8, when the vibration at the time of sounding (Velocity) and the response (Acceleration) at the time of white excitation are shown in FIGS. It is recognized that the vibration of the movable core 8 at the time of blowing is different from the structural resonance of the movable core 8 itself and is due to the response of an external force. In such a case, the external force is such that the movable core 8 is
The electromagnetic attraction force of the exciting coil 7 acting to approach the above, that is, the solenoid electromagnetic force. From this result, an integral multiple order component of the fundamental frequency of the horn sound pressure of the spiral horn 1 and the vibration frequency of the horn component 2 It is confirmed that the characteristics are the same.
【0007】そしてこのことは、ホーンコンポーネント
2について、図3(A)に示されるようにダイヤフラム
4と可動鉄心8とを一体化したものとし、これを一質点
系の運動方程式で定式化できると推論する。そこでい
ま、ダイヤフラム4と可動鉄心8(以下「ダイヤフラム
系」という)について、図3(B)に示すようにスプリ
ング(等価バネ係数:k)とダッシュポット(材料によ
る固有係数:c)を並列に組み合わせたケルビン模型
(フォークト模型)で示したときに、電磁力による外力
f(t)は、This means that the horn component 2 is made by integrating the diaphragm 4 and the movable core 8 as shown in FIG. 3 (A), and this can be formulated by a one-mass system of motion equation. Infer. Therefore, as shown in FIG. 3B, a spring (equivalent spring coefficient: k) and a dash pot (equivalent coefficient by material: c) are connected in parallel to the diaphragm 4 and the movable iron core 8 (hereinafter referred to as "diaphragm system"). When shown in the combined Kelvin model (Valkt model), the external force f (t) due to the electromagnetic force is
【式1】 で表される式(1)の運動方程式となる。ここでmはダ
イヤフラム系、即ちダイヤフラム4と可動鉄心8との質
量、またkは等価バネ係数であってこれは有限要素法に
より求められる。つまり、ダイヤフラム系の荷重をfs
t、ダイヤフラム系が電磁吸引されたときの変位量をU
stとしたときに、 k=fst/Ust として求められる。そしてこの場合の外力f(t)は前
述したソレノイド電磁力であり、電流とこの電磁力とが
線形関係にあるとして電圧(V)、抵抗(R)、インダ
クタンス(L)をパラメータとすると図3(C)に示さ
れるように時間(Time)と電流(Current)
の関係が、同図(D)に示されるようにギャップ距離
(Gap Distance)と電磁力(Electr
omagnetic Force)の関係があり、この
ことから、(Equation 1) Is the equation of motion of equation (1). Here, m is the mass of the diaphragm system, that is, the mass of the diaphragm 4 and the movable core 8, and k is the equivalent spring coefficient, which can be obtained by the finite element method. In other words, the load of the diaphragm system is fs
t, the displacement amount when the diaphragm system is electromagnetically attracted is represented by U
When st, k is obtained as k = fst / Ust. The external force f (t) in this case is the above-mentioned solenoid electromagnetic force. If the current and the electromagnetic force are in a linear relationship, and the voltage (V), the resistance (R), and the inductance (L) are used as parameters, FIG. As shown in (C), time (Time) and current (Current)
(D), the gap distance (Gap Distance) and the electromagnetic force (Electr) as shown in FIG.
omagnetic Force), and from this,
【式2】 となる。この式(2)によって磁気回路の電流による電
磁吸引力、つまり外力f(t)の詳細が求められる。こ
こで、係数αは可動鉄心8の静止位置での単位電流あた
りの電磁力で、これは静磁場解析により求めた。そして
このようにすることにより、ホーンコンポーネント2の
運動方程式の各係数が得られ、これを積分することによ
りダイヤフラム系の応答速度が求められる。時間積分に
は、速度、加速度を次式のように定めた中心差分法を用
いた。(Equation 2) Becomes From the equation (2), the details of the electromagnetic attraction by the current of the magnetic circuit, that is, the external force f (t) are obtained. Here, the coefficient α is the electromagnetic force per unit current at the stationary position of the movable iron core 8, which was obtained by static magnetic field analysis. By doing so, each coefficient of the equation of motion of the horn component 2 is obtained, and the response speed of the diaphragm system is obtained by integrating the coefficients. For the time integration, a central difference method in which the velocity and acceleration were determined as in the following equation was used.
【式3】 これらの式(3)(4)を式(1)に代入すると、次式
(5)を得る。(Equation 3) By substituting these equations (3) and (4) into equation (1), the following equation (5) is obtained.
【式4】 この式(5)は、磁気回路のスイッチングの関係を示す
もので、現在・過去の時間の変位(右式)というもの
が、未来の時間の変位(左式)と等しい関係になってい
ることを意味している。そしてこの式(5)に、電源が
入っていない初期状態を時間0、変位0とし、任意の時
間Δtの増分を与えることで、過去から未来の状態が計
算できることになり、この計算された未来の状態をさら
に式(5)の過去の部分に代入すると、さらに先の未来
の状態(可動鉄心8の変位)が求められ、これを繰り返
すことにより時間間隔Δtごとのダイヤフラムの応答を
求めることができる(図3(E))。さらにまた、磁気
回路のスイッチによるON−OFFのアルゴリズムも導
入する。そしてここにおいて電流がONからOFFとな
る(I=0)ときの可動鉄心8のポイントギャップ(U
pg:固定鉄心6とのあいだのギャップ)を設定したと
きに、図4に示すように、電流がOFFになるときの可
動鉄心8と固定鉄心6とのあいだのギャップUは次ぎの
条件によって制御される。I=0 at U≦Up
g(Equation 4) This equation (5) shows the switching relationship of the magnetic circuit, and the displacement of the present time and the past time (right formula) is equal to the displacement of the future time (left formula). Means In this equation (5), the initial state in which the power is not turned on is set to time 0 and displacement 0, and an arbitrary time Δt increment is given, so that a future state can be calculated from the past, and the calculated future state can be calculated. Is further substituted into the past part of the equation (5), a further future state (displacement of the movable core 8) is obtained, and by repeating this, the response of the diaphragm at each time interval Δt can be obtained. (FIG. 3E). Furthermore, an ON-OFF algorithm using a switch of the magnetic circuit is also introduced. Here, the point gap (U) of the movable iron core 8 when the current changes from ON to OFF (I = 0)
pg: the gap between the fixed core 6), as shown in FIG. 4, the gap U between the movable core 8 and the fixed core 6 when the current is turned off is controlled by the following condition. Is done. I = 0 at U ≦ Up
g
【0008】そしてこれらの条件で与えられた電磁力
(ElectromagneticForce)と可動
鉄心8の応答変位(Displacement)の解の
結果を図5に、この応答結果をフーリエ変換したものを
図6に示す。そしてこの場合に、図5の上図は電磁力を
表しているが、これは、式(2)から判るように指数的
に立上がり、それに吸引されている可動鉄心8の変位が
指定された位置、つまり前述した電流がONからOFF
になる位置に来たときに電磁力が0になっていることが
図示され、電磁回路のスイッチをON−OFFさせた場
合の電磁力がノコギリ波形として再現されている。そし
て図5の下図はその電磁吸引力に引かれた可動鉄心8の
変位軌跡が示されている。さらに図6の上図は電磁吸引
力をフーリエ変換したものが図示されているが、これか
ら、ソレノイド電磁力(Electromagneti
c Force)のスイッチングによってできた波形
が、基本周波数とその整数倍の成分を持っていることが
わかる。また、図6の下図は、音場解析ということから
変位ではなく可動鉄心8の応答速度(Responce
Velocity)についてフーリエ変換した結果が
示されるが、これについても周波数特性があることが確
認される。そしてこの応答速度を境界条件として音場解
析をすると、渦巻き形ホーンの音圧が求められる。図7
にその解析フローを示す。尚、ここにおいて音場解析
は、境界要素法による音場解析ソフトを用いた。FIG. 5 shows the result of a solution of the electromagnetic force (Electromagnetic Force) and the response displacement (Displacement) of the movable core 8 given under these conditions, and FIG. 6 shows the result of the Fourier transform of the response result. In this case, the upper diagram in FIG. 5 shows the electromagnetic force, which rises exponentially as can be seen from the equation (2), and the displacement of the movable core 8 attracted to the position is specified. In other words, the above-mentioned current changes from ON to OFF
It is shown that the electromagnetic force becomes 0 when the position of the electromagnetic circuit becomes zero, and the electromagnetic force when the switch of the electromagnetic circuit is turned on and off is reproduced as a sawtooth waveform. The lower diagram of FIG. 5 shows the displacement trajectory of the movable core 8 which is pulled by the electromagnetic attraction. Further, the upper diagram of FIG. 6 shows the result of Fourier transform of the electromagnetic attraction force. From this, the solenoid electromagnetic force (Electromagneti) is shown.
It can be seen that the waveform formed by the switching of c Force) has a fundamental frequency and a component that is an integral multiple of the fundamental frequency. In addition, the lower diagram of FIG. 6 is not a displacement but a response speed (Response) of the movable core 8 because of sound field analysis.
The result of Fourier transform for (Velocity) is shown, and it is also confirmed that this also has frequency characteristics. When sound field analysis is performed using the response speed as a boundary condition, the sound pressure of the spiral horn is obtained. FIG.
Shows the analysis flow. Here, the sound field analysis used sound field analysis software based on the boundary element method.
【0009】つぎに、カーリング3の共鳴周波数を実際
に確認するため、カーリング3について、ダイヤフラム
4を単位振動で強制振動させたときの音圧を求め、これ
を図8に示した。ここにおいて縦軸は音圧を振動で除し
た数値(つまり単位振動あたりの音圧)で音響伝達関数
(Acostic Transfer Functio
n:ATS)と定義する。そしてこの図8から明らかな
ように、カーリングの共鳴周波数は、前述したホーンコ
ンポーネントのように基本周波数(400Hz)の整数
倍とはなっていないことが確認される。Next, in order to actually confirm the resonance frequency of the curling 3, the sound pressure of the curling 3 when the diaphragm 4 is forcibly vibrated at the unit vibration is shown in FIG. Here, the vertical axis represents a sound transfer function (Acoustic Transfer Function) as a numerical value obtained by dividing sound pressure by vibration (that is, sound pressure per unit vibration).
n: ATS). As is apparent from FIG. 8, it is confirmed that the resonance frequency of the curling is not an integral multiple of the fundamental frequency (400 Hz) as in the horn component described above.
【0010】そこで両者のマッチングを計るシミュレー
ションをすることになるが、り、そのときのオーバーオ
ール音圧が最大値を示せば最適な条件になると推論でき
る。そこで、ホーンコンポーネント2についてさらに基
本振動数が450、475、500Hzのものを想定
し、同じようにして運動方程式を解いたときの応答速度
を算出し、その算出結果を前述したカーリング3の音響
伝達関数に対応させてみたところ、450、500Hz
の応答速度の周波数特性はカーリング3の共鳴周波数と
一致していないのに対し、475Hzのホーンコンポー
ネント2のものは、2次、3次の共鳴周波数でマッチン
グしていることが確認された(図9に450、475H
zのホーンコンポーネントの場合の対応グラフを示
す)。そしてこのようにマッチングしている475Hz
のホーンコンポーネントと430、500Hzのマッチ
ングしていないホーンコンポーネントについて、オーバ
ーオール音圧(Overall)で評価した結果を図1
0に示す。ここでホーンの音源は、磁気回路の基本周波
数とその整数倍成分であるので、音響伝達関数と音源の
応答振動(応答速度)を用いてオーバーオール音圧で評
価ができる。因みに、オーバーオール音圧は、音源振動
と音響伝達関数との積を、基本周波数の整数倍成分の総
和として定義される。つまり、 オーバーオール音圧=Σ(「音源振動」×「音響伝達関
数」) となる。そしてこのように評価した場合に、475Hz
のホーンコンポーネントのものが最もオーバーオール音
圧が高いことが確認された。Then, a simulation for matching the two is performed. However, if the overall sound pressure at that time shows the maximum value, it can be inferred that the optimum condition is obtained. Therefore, assuming that the horn component 2 has a fundamental frequency of 450, 475, and 500 Hz, the response speed when solving the equation of motion is calculated in the same manner, and the calculation result is used as the acoustic transmission of the curling 3 described above. 450, 500Hz
It was confirmed that the frequency characteristic of the response speed of the horn component 2 of 475 Hz did not match the resonance frequency of the curling 3, whereas the resonance characteristic of the horn component 2 of 475 Hz matched at the second and third resonance frequencies (FIG. 450 to 475H for 9
A corresponding graph is shown for a horn component of z). And 475Hz matching like this
FIG. 1 shows the results of evaluation of the horn component having no matching at 430 and 500 Hz using the overall sound pressure (Overall).
0 is shown. Here, the sound source of the horn is a fundamental frequency of the magnetic circuit and an integral multiple of the fundamental frequency, so that the overall sound pressure can be evaluated using the acoustic transfer function and the response vibration (response speed) of the sound source. Incidentally, the overall sound pressure is defined as a sum of a product of a sound source vibration and an acoustic transfer function, which is an integral multiple of a fundamental frequency. That is, overall sound pressure = Σ (“vibration of sound source” × “acoustic transfer function”). And when evaluated in this way, 475 Hz
It was confirmed that the horn component had the highest overall sound pressure.
【0011】このことから前述した各振動数を基本振動
数としたホーンコンポーネントを実際に作成(基本振動
数の調整)し、前述したシミュレーション解析の結果と
一致するか否かについて検討した。その結果を同じく図
10に示す。この様に、実際に作成したホーンコンポー
ネントの場合も、475Hzのものが最も高いオーバー
オール音圧を持っていることが認められ、シミュレーシ
ョン解析の結果と一致していることが確認された。この
ことは、前述したシミュレーション解析の方法が有効で
あることを意味している。From the above, a horn component having each of the above-described frequencies as the basic frequency was actually created (adjustment of the basic frequency), and it was examined whether or not the horn component coincided with the result of the above-described simulation analysis. The results are also shown in FIG. As described above, in the case of the actually produced horn component, it was confirmed that the one with 475 Hz had the highest overall sound pressure, and it was confirmed that the result was consistent with the result of the simulation analysis. This means that the above-described simulation analysis method is effective.
【0012】このように、本発明を実施した場合に、一
つのカーリングが設定されていたときに、このカーリン
グに最適なホーンコンポーネントの基本周波数を設定を
することができる。そしてこのことは逆に、ホーンコン
ポーネントが設定されている場合に、そのホーンコンポ
ーネントに最適なカーリングの共鳴周波数の設定ができ
る、つまり、例えば「A(ラ)」の音(時報の音)であ
る440Hzのホーンコンポーネントを設定したい場合
に、この基本周波数を持つホーンコンポーネントについ
て運動方程式としてモデル化し、その応答速度を音場解
析の境界条件として算出し、該て算出した応答速度の周
波数特性にマッチングする共鳴周波数を持つカーリング
を作成することで、両者が最適化された渦巻き形ホーン
の設定ができることになり、このようにシミュレーショ
ン解析をすることで設計時間の短縮が計れると共に、カ
ーリングについて共鳴特性を高めるため敢えて大型化す
る必要がなく、渦巻き形ホーンの小型化も達成できるこ
とになる。As described above, when the present invention is implemented, when one curling is set, the fundamental frequency of the horn component optimal for the curling can be set. Conversely, when a horn component is set, the optimum curling resonance frequency for the horn component can be set, that is, for example, a sound of “A (la)” (sound of a time signal). When it is desired to set a horn component of 440 Hz, a horn component having this fundamental frequency is modeled as a motion equation, its response speed is calculated as a boundary condition for sound field analysis, and matching is performed with the frequency characteristics of the calculated response speed. By creating a curling with a resonance frequency, it is possible to set a spiral horn that is optimized for both, and in such a simulation analysis, it is possible to shorten the design time and improve the resonance characteristics of the curling Therefore, there is no need to increase the size of the spiral horn. So that can also be achieved.
【図1】渦巻き形ホーンの断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a spiral horn.
【図2】(A)は渦巻き形ホーン1の音圧、(B)は吹
鳴時の可動鉄心の振動、(C)は可動鉄心をホワイト加
振したときのシャフトの応答性を示すグラフ図である。2A is a graph showing the sound pressure of the spiral horn 1, FIG. 2B is a graph showing the vibration of the movable core during blowing, and FIG. 2C is a graph showing the response of the shaft when the movable core is vibrated in white. is there.
【図3】(A)はダイヤフラムの斜視図、側面図、
(B)はダイヤフラム系のケルビン模型を示す説明図、
(C)は電磁回路の説明図、(D)はギャップと電磁力
との関係を示すグラフ図、(E)は時間間隔Δtごとの
ダイヤフラム系の応答状態を示すグラフ図である。FIG. 3A is a perspective view, a side view, and the like of a diaphragm;
(B) is an explanatory view showing a Kelvin model of a diaphragm system,
(C) is an explanatory diagram of the electromagnetic circuit, (D) is a graph showing the relationship between the gap and the electromagnetic force, and (E) is a graph showing the response state of the diaphragm system at each time interval Δt.
【図4】電流がON−OFFするときの可動鉄心と固定
鉄心とのあいだのギャップ状態を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a gap state between a movable iron core and a fixed iron core when current is turned on and off.
【図5】電磁力と可動鉄心の応答変位の解の結果を示
し、上図は電磁吸引力の変化状態を示し、下図はその電
磁吸引力に引かれた可動鉄心の変位軌跡が示されたグラ
フ図である。FIG. 5 shows the results of the solution of the electromagnetic force and the response displacement of the movable core. The upper figure shows the change state of the electromagnetic attraction force, and the lower figure shows the displacement trajectory of the movable core drawn by the electromagnetic attraction force. FIG.
【図6】上図は電磁吸引力をフーリエ変換したもの、下
図は、可動鉄心の応答速度についてフーリエ変換したも
ののグラフ図である。FIG. 6 is a graph showing an electromagnetic attraction force obtained by performing a Fourier transform, and a lower diagram is a graph obtained by performing a Fourier transform on a response speed of a movable iron core.
【図7】渦巻き形ホーンのシミュレーションの解析手順
を示すフロー図である。FIG. 7 is a flowchart showing an analysis procedure of a simulation of a spiral horn.
【図8】カーリングの共鳴周波数特性とダイヤフラム系
の音響伝達関数と関係を示したグラフ図である。FIG. 8 is a graph showing a relationship between a resonance frequency characteristic of curling and an acoustic transfer function of a diaphragm system.
【図9】基本周波数が450、475Hzの各ホーンコ
ンポーネントとカーリングの共鳴周波数との関係を示し
たグラフ図である。FIG. 9 is a graph showing a relationship between horn components having fundamental frequencies of 450 and 475 Hz and curling resonance frequencies.
【図10】基本周波数が430、475、500Hzの
渦巻き形ホーンについてのオーバーオール音圧について
のシミュレーション値と実験値とを示したグラフ図であ
る。FIG. 10 is a graph showing simulation values and experimental values for overall sound pressure of spiral horns having fundamental frequencies of 430, 475, and 500 Hz.
1 渦巻き形ホーン 2 ホーンコンポーネント 3 ダイヤフラム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spiral horn 2 Horn component 3 Diaphragm
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 正一 群馬県桐生市広沢町一丁目二六八一番地 株式会社ミツバ内 (72)発明者 中山 清文 群馬県桐生市広沢町一丁目二六八一番地 株式会社ミツバ内 (72)発明者 五十嵐 和夫 群馬県桐生市広沢町一丁目二六八一番地 株式会社ミツバ内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Shoichi Matsumoto, Inventor 1-268, Hirosawa-cho, Kiryu-shi, Gunma 1st place Mitsuba Co., Ltd. Ichibanchi Mitsuba Co., Ltd. (72) Inventor Kazuo Igarashi 1-268 Hirosawacho, Kiryu-shi, Gunma
Claims (2)
ラムを備えたホーンコンポーネントとカーリングとを組
み合わせて構成される渦巻き形ホーンの最適化を計るに
あたり、ホーンコンポーネントについてソレノイド電磁
力を外力とする運動方程式として定式化し、該運動方程
式から得られるダイヤフラム系の応答速度を音場解析の
境界条件として解いてホーンコンポーネントの周波数特
性を算出し、該算出した周波数特性とカーリング系の共
鳴周波数とをマッチングさせることで最適化するように
構成したことを特徴とする渦巻き形ホーンの最適化方
法。In order to optimize a spiral horn configured by combining a horn component having a diaphragm attracted by excitation of a solenoid and a curling, a kinetic equation using a solenoid electromagnetic force as an external force is applied to the horn component. By formulating, solving the response speed of the diaphragm system obtained from the equation of motion as a boundary condition of the sound field analysis, calculating the frequency characteristics of the horn component, and matching the calculated frequency characteristics with the resonance frequency of the curling system. A method for optimizing a spiral horn, characterized in that it is configured to optimize.
ラムを備えたホーンコンポーネントとカーリングとを組
み合わせて構成される渦巻き形ホーンであって、ホーン
コンポーネントについてソレノイド電磁力を外力とする
運動方程式として定式化し、該運動方程式から得られる
ダイヤフラム系の応答速度を音場解析の境界条件として
解いてホーンコンポーネントの周波数特性を算出し、該
算出した周波数特性とカーリング系の共鳴周波数とをマ
ッチングさせたものであることを特徴とする最適化され
た渦巻き形ホーン。2. A spiral horn configured by combining a horn component having a diaphragm attracted by excitation of a solenoid and a curling, wherein the horn component is formulated as a motion equation using an electromagnetic force of a solenoid as an external force, The frequency response of the horn component is calculated by solving the response speed of the diaphragm system obtained from the equation of motion as a boundary condition for sound field analysis, and the calculated frequency characteristics are matched with the resonance frequency of the curling system. Optimized spiral horn characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000361096A JP2002162971A (en) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | Method of optimizing spiral horn and optimized spiral horn |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2000361096A JP2002162971A (en) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | Method of optimizing spiral horn and optimized spiral horn |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002162971A true JP2002162971A (en) | 2002-06-07 |
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ID=18832582
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|---|---|---|---|
| JP2000361096A Pending JP2002162971A (en) | 2000-11-28 | 2000-11-28 | Method of optimizing spiral horn and optimized spiral horn |
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|---|---|
| JP (1) | JP2002162971A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009031308A1 (en) * | 2007-09-07 | 2009-03-12 | Mitsuba Corporation | Electric horn |
| JP2009122272A (en) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Hamanako Denso Co Ltd | Electric horn |
| US8737660B2 (en) | 2007-09-07 | 2014-05-27 | Mitsuba Corporation | Electric horn |
-
2000
- 2000-11-28 JP JP2000361096A patent/JP2002162971A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009031308A1 (en) * | 2007-09-07 | 2009-03-12 | Mitsuba Corporation | Electric horn |
| US8737660B2 (en) | 2007-09-07 | 2014-05-27 | Mitsuba Corporation | Electric horn |
| JP2009122272A (en) * | 2007-11-13 | 2009-06-04 | Hamanako Denso Co Ltd | Electric horn |
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