JP2004336819A

JP2004336819A - スピーカ

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Publication number: JP2004336819A
Application number: JP2004218185A
Authority: JP
Inventors: Osamu Funahashi; 修舟橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2022-07-04
Also published as: JP3651481B2

Abstract

【課題】本発明はスピーカの高性能化を図ることを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために本発明は、振動板１７の外周を第１のエッジ１８を介してフレーム１９に連結し、ボイスコイル体１５の振動板１７より磁気回路９側にサスペンションホルダ２０の内周を連結し、このサスペンションホルダ２０の外周部分を第２のエッジ２１を介してフレーム１９に連結し、これら第１、第２のエッジ１８，２１は、これら第１、第２のエッジ１８，２１間を境にして略対称相似形状としたスピーカである。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカに関するものである。

従来のスピーカは図２１に示すような構成となっていた。

すなわち、この図２１に示すように、このスピーカは、磁気回路１と、この磁気回路１の磁気ギャップ２内に、少なくともそのコイル部３が可動自在に設けられたボイスコイル体４と、このボイスコイル体４の磁気ギャップ２外方部分に、その内周が連結された振動板５と、この振動板５の外周がエッジ６を介して連結されたフレーム７とを備えた構成となっていた。

すなわち、ボイスコイル体４のボイスコイル部３にオーディオアンプ等から出力された電気信号を入力することで、ボイスコイル体４が起振し、その起振力が振動板５に伝達され、振動板５が空気を振動させて電気信号を音声に変換する構成となっていた（例えば特許文献１）。
特開平１１−２７５６９０号公報

上記従来例においては、図２１に示すように、ボイスコイル体４のボイスコイル部３と振動板５内周固定部分との間にダンパー８の内周が固定され、このダンパー８の外周はフレーム７に固定されている。このダンパー８はエッジ６と共にサスペンションを構成し、ボイスコイル体４が可動時にローリングしないようにしている。また、このダンパー８は図２１に示すように複数の波形を組み合わせた形状にして、できるだけボイスコイル体４の可動負荷とならないような構成となっている。

しかし、近年のスピーカの高性能化においては、このダンパー８が存在することによって大きな問題が発生している。

すなわち、ボイスコイル体４が磁気回路１へ向かう挙動と、磁気回路１とは反対側へ向かう挙動においてダンパー８の可動負荷の非直線性や非対称性が大きく、これに起因する高調波ひずみが大きく発生すると同時にパワーリニアリティも悪化することになっていた。

図２２は従来のスピーカのパワーリニアリティ、スピーカ入力電力に対する振動板５の変位を示している。Ａは磁気回路１に向けた振動板５の振幅特性を示し、Ｂは磁気回路１とは反対方向の振動板５の振幅特性を示す。また、図２３には従来のスピーカの高調波ひずみ特性を示し、Ｃがスピーカの周波数特性、Ｄが第２高調波ひずみ特性、Ｅが第３高調波ひずみ特性である。

このような非直線性や非対称性に起因するパワーリニアリティ悪化や高調波ひずみ特性の課題を解決するため、各社とも、ダンパー８の非直線性や非対称性を解決するため種々の工夫をしているが、このダンパー８は上述のごとく、その可動負荷を少なくするように複数の波形を組み合わせて出来たものであるから、このダンパー８とエッジ６を組み合わせてサスペンションを構成する以上は、非直線性や非対称性を解決して高調波ひずみを低減させることが難しく、スピーカの高性能化が出来ていないのが現状である。そこで本発明は、スピーカの高性能化を図ることを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、磁気ギャップを有する磁気回路と、この磁気回路の前記磁気ギャップ内に少なくともそのコイル部が可動自在に設けられたボイスコイル体と、このボイスコイル体の磁気ギャップ外方部分に、その内周が連結された振動板と、この振動板の外周が第１のエッジを介して連結されたフレームとを備え、前記振動板より前記磁気回路側に、前記ボイスコイルを実質的に支えるサスペンションホルダを設け、このサスペンションホルダの外周部分は、第２のエッジを介して前記フレームに連結し、これら第１、第２のエッジは、これら第１、第２のエッジ間を境にして略対称相似形状としたものである。

以上のように本発明は、第１のエッジと第２のエッジによりサスペンションを構成させることで、サスペンションの非直線性及び非対称性の要因となるダンパーを排除するとともに、第１のエッジと第２のエッジはそれ自体の非対称性をキャンセルするように配置させたので、サスペンションの非直線性及び非対称性を根本的に選択することができ、これに起因するスピーカの高調波ひずみ低減とパワーリニアリティを向上させてスピーカの性能を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１のスピーカの断面図を示し、図１（ａ）において、９はリング状のマグネット１０、リング状のプレート１１、円板状のヨーク１２、円柱状のポール１３による磁気回路であり、プレート１１の内周とポール１３の外周間の磁気ギャップ１４にマグネット１０の磁束を集中させる。マグネット１０にはフェライト系や希土類コバルト系が、プレート１１及びヨーク１２、ポール１３には鉄が主な材料として用いられている。なお、図１では外磁型の例を示しているが内磁型の磁気回路も幅広く用いられている。１５は磁気回路９の磁気ギャップ１４内に少なくともそのコイル部１６が可動自在に設けられた円筒状のボイスコイル体であり、一般的には紙及び樹脂、アルミ等の金属を材料としたボビンの上に、銅線などのコイルを巻いて構成している。

１７はボイスコイル体１５の磁気ギャップ外方部分に、その内周が連結された逆円錐状の振動板であり、ボイスコイル体１５に起振された振動により実際に音を出すもので、高い剛性と内部損失を両立したパルプ及び樹脂が主な材料として用いられる。１８は振動板１７の外周に結合されたリング状の第１のエッジであり、振動板１７に可動負荷を加えないようにウレタン及びゴム、布などの材料が用いられる。１９は振動板１７の外周が第１のエッジ１８を介して連結された皿状のフレームであり、複雑な形状にも対応できるように鉄板プレス品や樹脂成型品及びアルミダイキャストなどの材料が用いられる。

２０はボイスコイル体１５の振動板１７より磁気回路９側に、その内周を連結したサスペンションホルダであり、高い剛性と内部損失を両立したパルプ及び樹脂が主な材料として用いられる。

また、サスペンションホルダ２０の内周と外周の間の中部が振動板１７の中部に接着剤等で結合されている。このため、振動板１７とサスペンションホルダ２０との位相がほぼ同位相となり、これら振動板１７とサスペンションホルダ２０の位相ずれに起因する中低音域の共振歪みを低減することが可能となるので、周波数特性の平坦化ができる。

２１はサスペンションホルダ２０の外周をフレーム１９に結合する第２のエッジであり、第１のエッジ１８と同様にサスペンションホルダ２０に可動負荷を加えないようにウレタン及びゴム、布などの材料が用いられる。第１のエッジ１８は磁気回路９とは反対方向に突出し、第２のエッジ２１は磁気回路９側に突出しているが、これら第１、第２のエッジ１８，２１間を境にして略対称相似形状となっている。

次に、図１（ｂ）に第２のエッジ２１とサスペンションホルダ２０との連結部分の拡大図を示す。第２のエッジ２１におけるサスペンションホルダ２０との連結部分は平面重合部２０Ａで連結されているので、この連結部分にかかる応力を分散させることができ、スピーカの耐入力性能をより向上させることができる。

また、ボイスコイル体１５とフレーム１９の間には従来のダンパーに代わってサスペンションホルダ２０と第２のエッジ２１によるサスペンションが設けられている。このサスペンションホルダ２０及び第２のエッジ２１は、第１のエッジ１８と共にサスペンションを構成し、ボイスコイル体１５が可動時にローリングしないように設けられているものである。

このため、第１のエッジ１８と第２のエッジ２１によりサスペンションを構成させることができ、サスペンションの非直線性及び非対称性の要因となるダンパーを排除することができる。また、第１のエッジ１８と第２のエッジ２１はそれ自体の非対称性をキャンセルするように略対称相似形状となっている。具体的には第１のエッジ１８と第２のエッジ２１の突出する方向が反対になるように対向配置されており、これにより図２のＡ，Ｂで示すパワーリニアリティの入力電力−振動板振幅特性のごとく、サスペンションの非直線性及び非対称性を根本的に解決することができる。

このため、図３のＤ，Ｅで示すスピーカの高調波ひずみ特性のごとく、サスペンションの非直線性及び非対称性に起因する高調波ひずみを低減することができ、スピーカの高性能化が実現できる。

図２は、本発明の実施の形態１のスピーカのパワーリニアリティであり、入力電力に対する振動板１７の振幅量を示している。Ａは磁気回路９側への入力電力−振動板振幅特性である。また、Ｂは磁気回路９と反対側への入力電力−振動板振幅特性である。

図３は、本発明の実施の形態１のスピーカの高調波ひずみ特性であり、出力音圧と高調波ひずみのダイナミックレンジが大きいほど、その高調波ひずみが少ないことを示す。Ｃがスピーカ特性で、Ｄが第２高調波ひずみ特性、Ｅが第３高調波ひずみ特性である。

以上のように構成された実施の形態１のスピーカについて、以下その動作について説明する。

ボイスコイル体１５のコイル部１６にオーディオアンプ等から出力された電気信号を入力することで、ボイスコイル体１５が起振し、その起振力が振動板１７に伝達され、振動板１７が空気を振動させて電気信号を音声に変換する。

（実施の形態２）
次に図４について説明する。図４は実施の形態２の断面図を示し、実施の形態１と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図４において、２７は振動板１７の内周と外周の間の中部に、その内周が平面重合部２７Ａで連結された円錐台状のサスペンションホルダであり、その外周は第２のエッジ２１を介してフレーム１９に連結されている。このため、サスペンションホルダ２７の大幅な軽量化が可能となり、このスピーカ自体の音響変換効率を向上することができる。

（実施の形態３）
次に図５について説明する。図５は実施の形態３の要部拡大断面図を示す。図５において、サスペンションホルダ２０の外周部分の先端はサスペンションホルダ２０と第２のエッジ２１がＬ字状の平面重合部２０Ｂで連結している。これにより、サスペンションホルダ２０と第２のエッジ２１との連結部分にかかる応力を分散させる効果が増大するため、スピーカの耐入力性能をより向上させることができる。

（実施の形態４）
次に図６について説明する。図６は実施の形態４の要部拡大断面図を示す。図６において、サスペンションホルダ２０の外周部分の先端はサスペンションホルダ２０と第２のエッジ２１がＬ字状の平面重合部２０Ｂで連結するとともに、サスペンションホルダ２０を曲折させながら延長したものである。これにより、サスペンションホルダ２０と第２のエッジ２１との連結部分にかかる応力を分散させる効果がさらに増大するため、スピーカの耐入力性能をより向上させることができる。

（実施の形態５）
次に図７について説明する。図７は実施の形態５の要部拡大断面図を示す。図７において、振動板１７の外周部分の先端をＬ字状に曲折させながら延長したものである。これにより、振動板１７と第１のエッジ１８との連結部分が強化され、この連結部分にかかる応力を分散させることができるため、スピーカの耐入力性能をより向上させることができる。

（実施の形態６）
次に図８について説明する。図８は実施の形態６の断面図を示し、実施の形態１〜５と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図８において、振動板１７の中部から第１のエッジ１８の間の部分にコルゲーションを設けてある。これにより、振動板１７の剛性が向上するため、スピーカの耐入力性能をより向上させることができる。

（実施の形態７）
次に図９について説明する。図９は実施の形態７の断面図を示し、実施の形態１〜６と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図９においては、サスペンションホルダ２０はボイスコイル体１５のボビンとともに熱伝導性の高い金属の材料で構成している。

このため、ボイスコイル体１５の発熱をこのボイスコイル体１５のボビンとサスペンションホルダ２０を介して効率良く空間へ放熱することが可能でボイスコイル体１５の温度上昇を抑えることができる。このため、高温で接着強度が低下する接着剤であってもボイスコイル体１５と、振動板１７及びサスペンションホルダ２０の接着強度を十分に確保することができるため、スピーカの耐入力性能を向上させることができる。

（実施の形態８）
次に図１０について説明する。図１０は実施の形態８の断面図を示し、実施の形態１〜７と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図１０においては、第１のエッジ１８は磁気回路９とは反対方向に突出する形状にし、第２のエッジ２１は磁気回路９に向けて突出する形状とした構成としている。

このため、第１のエッジ１８と第２のエッジ２１の位置関係が近接している場合においても、第１のエッジ１８と第２のエッジ２１の可動接触を避けることができるため、スピーカの振幅余裕を大きくとることで、最大音圧を大きくすることができる。

（実施の形態９）
次に図１１について説明する。図１１は実施の形態９の断面図を示し、実施の形態１〜８と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図１１においては、第１のエッジ２９は磁気回路９に向けて突出する形状とし、第２のエッジ３０は振動板１７に向けて突出する形状とした構成としている。

このため、第１のエッジ２９の前方にネットなどの音響開口部が近接している場合においても第１のエッジ２９と音響ネットの接触を避けることができるため、スピーカの振幅余裕を大きくとることで、最大音圧を大きくすることができる。

（実施の形態１０）
次に図１２について説明する。図１２は、実施の形態１０の断面図を示し、図１２においては、第１のエッジ１８と第２のエッジ２１の弾性率を略同等に設定した。

このため、第１のエッジ１８と第２のエッジ２１はそれ自体の持つ非直線性及び非対称性を正確にキャンセルすることが可能となり、サスペンションの非直線性及び非対称性を大きく解決することができ、これに起因するスピーカ装置の高調波ひずみやパワーリニアリティを大幅に低減させることができる。

（実施の形態１１）
次に図１３について説明する。図１３は実施の形態１１の断面図を示し、図１３においては、第１のエッジ１８と第２のエッジ２１をウレタンで形成した。

このため、第１、第２のエッジ１８，２１を有する本発明の実施の形態１１のスピーカにおいても振動系重量増加を少なく抑えることができ、振動系重量増加に伴うスピーカの能率低下を低く抑えることができる。

（実施の形態１２）
次に図１４について説明する。図１４は実施の形態１２の断面図を示し、図１４においては、サスペンションホルダ２０をパルプで形成した構成としている。

このため、弾性率と内部損失を確保した上で振動系の重量増加を少なく抑えることができ、振動系の重量増加に伴う、このスピーカの能率低下を抑えることができる。

（実施の形態１３）
次に図１５について説明する。図１５は実施の形態１３の断面図を示し、実施の形態１〜１２と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図１５においては、サスペンションホルダ２０はその外周端をフレーム１９内周端よりも磁気回路９側にして第２のエッジ２１を介してフレーム１９に連結した構成としている。

このため、第１のエッジ１８と第２のエッジ２１の支点間距離を可能な限り大きくとることができ、ボイスコイル体１５が可動時にローリングすることを最大限に防止することができる。

（実施の形態１４）
次に図１６について説明する。図１６は実施の形態１４の断面図を示し、実施の形態１〜１３と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図１６においては、ボイスコイル体１５とフレーム１９の間に防塵ネット３１を取り付けた構成としている。

このため、磁気回路９の磁気ギャップ１４内へ塵などが入るのを未然に防止することができる。

（実施の形態１５）
次に図１７について説明する。図１７は実施の形態１５のスピーカを背面から見た図を示し、実施の形態１〜１４と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図１７において、フレーム１９の内端は磁気回路９に連結し、このフレーム１９の内端側（底面側）に通気口３２を設け、この通気口３２部分に防塵ネット３３を設けた構成としている。

（実施の形態１６）
次に図１８について説明する。図１８は実施の形態１６のスピーカの一部切欠正面図を示し、実施の形態１と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図１８においては、サスペンションホルダ２０に開口部３４を設けた構成としている。

このため、サスペンションホルダ２０の音響出力が振動板１７に干渉してスピーカの音響特性が劣化するのを抑えることができる。

（実施の形態１７）
次に図１９について説明する。図１９は本発明の実施の形態１７の一部切欠正面図を示し、実施の形態１〜１６と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図１９においては、フレーム１９の第１のエッジ１８、第２のエッジ２１間部分に開口部３５を設けた構成としている。このため、振動板１７と、第１のエッジ１８、フレーム１９、第２のエッジ２１、サスペンションホルダ２０、ボイスコイル体１５で中間チャンバが形成されるのを防止することができる。つまりこの中間チャンバ形成によりサスペンションホルダ２０の音響出力が振動板１７に干渉してスピーカの音響特性が劣化するのを抑えることができるのである。

（実施の形態１８）
最後に図２０について説明する。図２０は実施の形態１８の断面図を示し、実施の形態１〜１７と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図２０において、３６は、本発明の実施の形態１〜１７のスピーカを取り付ける比較的容積の小さい密閉箱で、第１のエッジ１８より第２のエッジ２１の弾性率を大きく設定した構成としている。このため、比較的容積の小さい密閉箱３６に入れて使用する場合でも空気バネと前記第１のエッジ１８及び前記第２のエッジ２１でサスペンション特性を合わせ込み、非直線性及び非対称性を正確にキャンセルすることができ、スピーカの高調波ひずみ低減とパワーリニアリティを向上させることができる。

以上のように本発明は、第１のエッジと第２のエッジによりサスペンションを構成させることでサスペンションの非直線性及び非対称性の要因となるダンパーを排除するとともに、第１のエッジと第２のエッジはそれ自体の非対称性をキャンセルするように配置させたので、サスペンションの非直線性及び非対称性を根本的に解決することができ、これに起因するスピーカの高調波ひずみ低減とパワーリニアリティを向上させてスピーカの性能を向上させることができる。

（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の実施の形態１のスピーカの断面図本発明の実施の形態１のスピーカのパワーリニアリティを示す特性図本発明の実施の形態１のスピーカの高調波ひずみ特性を示す特性図本発明の実施の形態２のスピーカの断面図本発明の実施の形態３のスピーカの要部拡大断面図本発明の実施の形態４のスピーカの要部拡大断面図本発明の実施の形態５のスピーカの要部拡大断面図本発明の実施の形態６のスピーカの断面図本発明の実施の形態７のスピーカの断面図本発明の実施の形態８のスピーカの断面図本発明の実施の形態９のスピーカの断面図本発明の実施の形態１０のスピーカの断面図本発明の実施の形態１１のスピーカの断面図本発明の実施の形態１２のスピーカの断面図本発明の実施の形態１３のスピーカの断面図本発明の実施の形態１４のスピーカの断面図本発明の実施の形態１５のスピーカの背面図本発明の実施の形態１６のスピーカの一部切欠正面図本発明の実施の形態１７のスピーカの一部切欠正面図本発明の実施の形態１８のスピーカの断面図従来のスピーカの断面図従来のスピーカのパワーリニアリティを示す特性図従来のスピーカの高調波ひずみ特性を示す特性図

符号の説明

９磁気回路
１０マグネット
１１プレート
１２ヨーク
１３ポール
１４磁気ギャップ
１５ボイスコイル体
１６コイル部
１７，２６振動板
１８，２９第１のエッジ
１９フレーム
２０，２７サスペンションホルダ
２０Ａ，２０Ｂ，２７Ａ平面重合部
２１，３０第２のエッジ
３１，３３防塵ネット
３２通気口
３４，３５開口部

Claims

磁気ギャップを有する磁気回路と、この磁気回路の前記磁気ギャップ内に少なくともそのコイル部が可動自在に設けられたボイスコイル体と、このボイスコイル体の磁気ギャップ外方部分に、その内周部分が連結された振動板と、この振動板の外周部分が第１のエッジを介して連結されたフレームとを備え、前記振動板より前記磁気回路側に、前記ボイスコイルを実質的に支えるサスペンションホルダを設け、このサスペンションホルダの外周部分は、第２のエッジを介して前記フレームに連結し、これら第１、第２のエッジは、これら第１、第２のエッジ間を境にしてほぼ対称相似形状としたスピーカ。
サスペンションホルダの内周部分は、ボイスコイルの振動板内周連結部分より磁気回路側に連結した請求項１に記載のスピーカ。
第１のエッジは磁気回路とは反対方向に突出する形状にし、第２のエッジは磁気回路に向けて突出する形状とした請求項１または２に記載のスピーカ。
第１のエッジは磁気回路に向けて突出する形状とし、第２のエッジは振動板に向けて突出する形状とした請求項１または２に記載のスピーカ。
第１のエッジと第２のエッジの弾性率を略同等に設定した請求項３または４に記載のスピーカ。
第１のエッジと第２のエッジをウレタンで形成した請求項５に記載のスピーカ。
サスペンションホルダをパルプで形成した請求項６に記載のスピーカ。
サスペンションホルダの外周側を、フレーム内端よりも磁気回路側にて第２のエッジを介してフレームに連結した請求項３〜５のいずれか一つに記載のスピーカ。
磁気ギャップを有する磁気回路と、この磁気回路の前記磁気ギャップ内に少なくともそのコイル部が可動自在に設けられたボイスコイル体と、このボイスコイル体の磁気ギャップ外方部分に、その内周部分が連結された振動板と、この振動板の外周が第１のエッジを介して連結されたフレームとを備え、前記振動板の中部にサスペンションホルダの内周を連結し、このサスペンションホルダの外周部分を、第２のエッジを介して前記フレームに連結し、前記第１、第２のエッジは、これら第１、第２のエッジを境にしてほぼ対称相似形状としたスピーカ。
第１のエッジは磁気回路とは反対方向に突出する形状にし、第２のエッジは磁気回路に向けて突出する形状とした請求項９に記載のスピーカ。
第１のエッジは磁気回路に向けて突出する形状とし、第２のエッジは振動板に向けて突出する形状とした請求項９に記載のスピーカ。
第１のエッジと第２のエッジの弾性率を略同等に設定した請求項１０または１１に記載のスピーカ。
第１のエッジと第２のエッジをウレタンで形成した請求項１２に記載のスピーカ。
サスペンションホルダをパルプで形成した請求項１２に記載のスピーカ。
サスペンションホルダの外周側を、フレーム内端よりも磁気回路側にて第２のエッジを介してフレームに連結した請求項１０〜１２のいずれか一つに記載のスピーカ。