JP2006129278A - スピーカユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成で、スピーカボックスを大型化することなく、最低共振周波数ｆ０が低く、かつ、高い最大音圧の得られるスピーカを構成することが可能なスピーカユニットを提供する。
【解決手段】 スピーカユニット２０ａでは、フレーム２０１の内側にリング状支持板２６０の介在させ、このリング状支持板２６０により振動板２３０を支持する構成を採っている。このため、振動板２３０およびスピーカボックス１０の大きさを変えずにフレーム２０１の内径を大きくして、フレーム２０１内に収容するダンパ２５０ａの径を大きくし、課題を解決することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種音響機器に使用されるスピーカユニットに関する。

図４は従来のスピーカの構成を示す断面図である。このスピーカは、スピーカボックス１０と、このスピーカボックス１０内に収容されたスピーカユニット２０とを有している。スピーカユニット２０の構成は、次の通りである。まず、フレーム２０１は、スピーカユニット２０全体をスピーカボックス１０に固定するためのトレイ状の部材であり、側壁面が階段状に成形されており、底面中央に開口部を有している。このフレーム２０１は、スピーカボックス１０の前面のバッフル板１１に設けられた開口部に収容され、周辺部分が開口部の縁に固定されている。フレーム２０１の底面裏側には、積層固定された上部プレート２１１、永久磁石２１２および下部プレート２１３がある。そして、上部プレート２１１は、フレーム２０１の底面裏側に固定されている。永久磁石２１２および上部プレート２１１は、リング形状を有している。下部プレート２１３は、中央にセンターポール２１３ａが起立しており、このセンターポール２１３ａは、永久磁石２１２、上部プレート２１１およびフレーム２０１の各々の中央開口部を順次貫通し、スピーカ前方に向けて突出している。

ボイスコイル２２０は、中空円筒状の部材であり、センターポール２１３ａを内側に収容している。このボイスコイル２２０の下部には、駆動電流が通電される巻き線２２０ａが設けられており、この巻き線２２０ａは上部プレート２１１とセンターポール２１３ａとの間の磁気ギャップ内に位置している。振動板２３０は、中央に孔の空いたコーン形状の部材である。この振動板２３０の中央の孔の内周縁部は、ボイスコイル２２０の頂上付近の周辺部に固定されており、振動板２３０の外周縁部は、エッジ２４０を介し、フレーム２０１に接続されている。ダンパ２５０は、合成樹脂を含浸させた布を同心円の波形に成形してなるものであり、その中央に孔を有している。そして、ダンパ２５０は、その中央の孔の内周縁部はボイスコイル２２０の外周部に固定されており、外周縁部がフレーム２０１に固定されている。このダンパ２５０は、ボイスコイル２２０の運動方向を軸方向に規制する役割を担っている。なお、スピーカ前方から見た振動板２３０、フレーム２０１およびダンパ２５０の形状は例えば円形である。

このような構成において、ボイスコイル２２０の巻き線２２０ａに駆動電流が通電されると、この駆動電流の極性の変化に応じて、ボイスコイル２２０がピストン運動し、振動板２３０が振動する。この結果、振動板２３０の表面に空気の粗密波が生じ、これが音波となってスピーカ前方に伝播する。

以上述べたスピーカユニット２０は、大雑把に捉えると、図５に示すような共振回路によりモデリングすることができる。この図において、インダクタンスｍは、振動板２３０、ボイスコイル２２０などの振動系の慣性量に相当し、キャパシタｓは、スティフネス、すなわち、振動板２３０やダンパ２５０などの弾性によって振動系にもたらされる復元力に相当する。そして、抵抗ｒは、振動系に与えられる空気摩擦抵抗などの機械抵抗に相当する。電圧Ｖは、巻き線２２０ａへの通電により発生される駆動力に相当する。そして、スピーカユニット２０の出力特性を決定する重要な要素である最低共振周波数ｆ０は、次式により与えられる。
ｆ０＝（１／２π）√（ｓ／ｍ） （１）

スピーカユニット２０を図４に示すような密閉型のスピーカボックス１０に取り付けた場合、スピーカボックス１０内の空気が振動系に復元力を与えるため、等価回路は、図５において、この空気による復元力に相当するキャパシタをキャパシタｓに直列接続した構成となる。このため、スピーカの最低共振周波数ｆ０はスピーカボックス１０のない場合よりも高くなる。

最低共振周波数ｆ０は、スピーカの出力特性を決定する重要なパラメータの１つである。低域での再生能力に優れたスピーカを構成するためには、この最低共振周波数ｆ０を低くする必要がある。従来、スピーカの最低共振周波数ｆ０を低くするための技術として次のようなものがあった。まず、第１の従来技術は、振動系の慣性量を大きくすることにより最低共振周波数ｆ０を低くする、というものである。第２の従来技術は、ダンパの径を大きくして、スティフネスを低くすることにより最低共振周波数ｆ０を低くする、というものである。第３の従来技術は、ダンパの材質や樹脂の含浸量などを変更してダンパを軟らかくし、スティフネスを低くすることにより最低共振周波数ｆ０を低くする、というものである。第４の従来技術は、面積が大きなシートを折り返したような特殊形状のダンパを使用し、スティフネスを低くすることにより最低共振周波数ｆ０を低くする、というものである。なお、第４の従来技術については例えば特許文献１に開示されている。
特開平１０−９４０８９号公報

しかしながら、上記第１の従来技術により最低共振周波数ｆ０を低くしようとすると、振動系の慣性量の増大に伴って、電気信号である駆動信号を振動板の振動に変換する能率が下がるため、最低共振周波数ｆ０での最大音圧を大きくすることが困難になるという問題があった。また、上記第２の従来技術により最低共振周波数ｆ０を低くしようとすると、スピーカ全体の大型化を招くという問題があった。その理由は次の通りである。まず、スピーカの組み立て工程では、フレーム内側にダンパを配置し、その後、フレーム内側のダンパの上方に振動板を配置する。このため、振動板の径は、ダンパと同じかそれ以上にせざると得ない。一方、スピーカにおいて適正な音響特性を得るためには振動板の径とスピーカボックスの容積とが一定の関係を保つ必要がある。従って、最低共振周波数ｆ０を下げるためにダンパの径を大きくする場合には、それに合わせて振動板の径も大きくし、この振動板の径に合わせてスピーカボックスの容積も大きくしなければならないのである。また、上記第３の従来技術により最低共振周波数ｆ０を低くしようとすると、ダンパの強度が不足し、ボイスコイルの振動が不安定になるとともに耐久性が低下するという問題があった。そして、上記第４の従来技術により最低共振周波数ｆ０を低くしようとすると、ダンパを特殊な形状に加工するためにコストが嵩み、スピーカが高価なものになってしまうという問題があった。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、スピーカボックスを大型化することなく、最低共振周波数ｆ０が低く、かつ、高い最大音圧の得られるスピーカを構成することが可能なスピーカユニットを提供することを目的とする。

この発明は、開口部を有するフレームと、前記フレーム内に収容され、駆動信号に応じて振動する可動部と、前記フレーム内に収容され、前記可動部の振動方向を規制するダンパと、開口部を有し、外周縁部が前記フレームの開口部に固定されたリング状支持板と、前記可動部の外周部と前記リング状支持板の開口部の内周縁部とにより支持された振動板とを具備することを特徴とするスピーカユニットを提供する。
かかる発明によれば、振動板とフレームとの間にリング状支持板を介在させ、このリング状支持板を介して振動板がフレームに固定される構成を採っているため、振動板を大きくすることなく、フレームを大きくし、フレーム内に収容されるダンパを大きくすることができる。従って、スピーカボックスを大きくすることなく、ダンパを大きくし、スピーカの最低共振周波数ｆ０を下げ、低音域における最大音圧を大きくすることができる。

＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態であるスピーカユニット２０ａを用いたスピーカの構成を示す断面図である。このスピーカの特徴は、前掲図４におけるスピーカボックス１０と振動板２３０とをそのまま維持し、その一方においてダンパ２５０をより径の大きなダンパ２５０ａに置き換えた点にある。このようなダンパの大径化を行うため、本実施形態に係るスピーカユニット２０ａでは、フレーム２０１がより径の大きなフレーム２０１ａに置き換えられるとともに、このフレーム２０１ａの前方開口部にリング状支持板２６０が固定されている。そして、振動板２３０の外周縁部は、エッジ２４０を介し、このリング状支持板２６０の内周縁部に接続されている。

本実施形態によれば、このようにフレーム２０１の内側にリング状支持板２６０の介在させ、このリング状支持板２６０により振動板２３０を支持する構成を採っているため、振動板２３０およびスピーカボックス１０の大きさを変えずにフレーム２０１の内径を大きくし、フレーム２０１内に収容するダンパ２５０ａの径を大きくすることができる。従って、本実施形態によれば、スピーカボックス１０を大型化することなく、ダンパ２５０ａの径を大きくし、振動系の復元力を発生させるスティフネス、すなわち、弾性力を減らし、最低共振周波数ｆ０を低くすることができ、これにより低音再生帯域を広げることができる。また、本実施形態によれば、ダンパ２５０ａの径を大きくすることにより、可動部たるボイスコイル２２０の振動可能範囲を広げ、低域における最大音圧を大きくすることができる。また、このようにボイスコイルの振動可能範囲を広げることができるため、通常のスピーカと比較し、同じ駆動信号を与えた場合における再生音波形の歪みを小さくすることができる。

＜第２実施形態＞
図２はこの発明の第２実施形態に係るスピーカユニット２０ｂの構成を示す断面図である。このスピーカユニット２０ｂと上記第１実施形態におけるスピーカユニット２０ａとの相違点は次の通りである。まず、上記第１実施形態では、振動板２３０の外周縁部を支持するリング状支持板として平板状のものが用いられたが、本実施形態ではホーン状のリング状支持板２６０ｂが用いられている。また、このホーン状のリング状支持板２６０ｂを収容することができるように、フレーム２０１ａに代えて、開口部が広げられたフレーム２０１ｂが用いられている。

本実施形態においても、スピーカボックス１０を大型化することなくダンパ２５０ａを大径化することができ、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態によれば、振動板２３０を支えるリング状支持板２６０ｂがホーン状なので、このリング状支持板２６０ｂが高音域の再生音をスピーカ前方に案内するガイドとして機能し、高音域の再生音の指向性制御が容易になるという効果が得られる。

＜第３実施形態＞
図３はこの発明の第３実施形態に係るスピーカユニット２０ｃの構成を示す断面図である。上記第１実施形態におけるスピーカユニット２０ａでは、１枚のダンパ２５０ａが用いられたが、本実施形態では２枚のダンパ２５０ａ１および２５０ａ２が用いられている。さらに詳述すると、本実施形態では、リング２５０Ｒの内側にリング形状のダンパ２５０ａ１および２５０ａ２が相互に離間した状態で張設されており、リング２５０Ｒは、フレーム２０１ａの内壁に形成された段部に固定されている。そして、上記第１実施形態と同様、ダンパ２５０ａ１および２５０ａ２の中央開口部の内周縁部はボイスコイル２２０の外周に固定されている。

本実施形態においては、２枚のダンパ２５０ａ１および２５０ａ２がボイスコイル２２０の振動方向を規制するので、ボイスコイル２２０の振動の安定性が増すという効果が得られる。また、このようにダンパを２枚重ねにして用いると、振動系に作用するスティフネスが高くなるが、それでも本実施形態ではダンパの径を大きくすることができるので、従来のスピーカにおいてダンパを２枚重ねにして使用した場合に比して、最低共振周波数ｆ０を下げ、かつ、低音域での最大音圧を大きくすることができる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を幾つか挙げたが、本発明はこれらに変形を加えた態様でも実施され得る。例えば上記各実施形態においてスピーカユニットにおいて、スピーカ前方から見た振動板、フレームおよびダンパの形状は円形である。しかしながら、これらのスピーカユニットの構成部材は円形である必要はなく、楕円または長円であってもよい。

この発明の第１実施形態であるスピーカの構成を示す断面図である。 この発明の第２施形態であるスピーカの構成を示す断面図である。 この発明の第３施形態であるスピーカの構成を示す断面図である。 従来のスピーカの構成を示す断面図である。 同スピーカの等価回路の構成を示す回路図である。

符号の説明

２０ａ，２０ｂ，２０ｃ……スピーカユニット、２０１ａ，２０１ｂ……フレーム、２２０……ボイスコイル、２５０ａ，２５０ａ１，２５０ａ２……ダンパ、２３０……振動板、２６０，２６０ｂ……リング状支持板。

Claims (2)

1. 開口部を有するフレームと、
   前記フレーム内に収容され、駆動信号に応じて振動する可動部と、
   前記フレーム内に収容され、前記可動部の振動方向を規制するダンパと、
   開口部を有し、外周縁部が前記フレームの開口部に固定されたリング状支持板と、
   前記可動部の外周部と前記リング状支持板の開口部の内周縁部とにより支持された振動板と
   を具備することを特徴とするスピーカユニット。
2. 前記リング状支持板がホーン形状を有することを特徴とする請求項１に記載のスピーカユニット。

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