JP2007189269A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁石の体積が大きくて電磁吸引力が大きく、小型のスピーカ装置を提供する。
【解決手段】スピーカ装置ＳＰは、軸方向に着磁した円柱形磁石１Ａと、円柱形磁石１Ａと同心に配置されて内周面が円柱形磁石１Ａの外周面に当接し、径方向に着磁した第１の円筒形磁石１Ｂと、円柱形磁石１Ａと同心に配置されて内周面が第１の円筒形磁石１Ｂの外周面に当接し、軸方向に着磁した第２の円筒形磁石１Ｃと、円柱形磁石１Ａと同心に円柱形磁石１Ａの一端面側に配置した鉄等の円柱形磁性体２ａおよび円筒形磁性体２ｂと、円柱形磁石１Ａと同心に円柱形磁石１Ａの他端面側に配置した鉄等の円柱形磁性体３と、円柱形磁性体２ａ−円筒形磁性体２ｂ間に円柱形磁石１Ａと同心に形成したギャップ８と、ギャップ８に配置したボイスコイル４と、ボビン５を介してボイスコイル４の変位に伴って振動する振動板６と、合成樹脂で形成されたケース７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁石とボイスコイルとを備えたスピーカ装置に関するものである。

従来、スピーカの磁気回路として、図８に示すように、中心に配置した円柱形磁石１０１と、周囲に配置した円筒形磁石１０２と、円柱形磁性体１０３と、円筒形磁性体１０４と、樹脂ケース１０５とで構成されたものがあり、円柱形磁石１０１と円筒形磁石１０２とは軸方向に各々着磁されるとともに、互いの着磁方向は反対にしている。そして、ボイスコイル（図示なし）は、円柱形磁性体１０３と円筒形磁性体１０４との間に設けられたギャップ１０６内に配置される。（例えば、特許文献１参照）
特開２００２−２７５９０号公報（段落番号［００１０］〜［００１９］、図１，図２）

図８に示す従来の磁気回路では、ボイスコイルの内周側と外周側とで別々に構成した円柱形磁石１０１と円筒形磁石１０２との間には空隙１０７が存在するため、磁石の体積が小さくなり、磁石内の磁束密度が低いものであった。したがって、ボイスコイルを配置する２つの磁石間のギャップ１０６での電磁吸引力が小さくなり、出力効率が低く、大型化の要因となっていた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁石の体積が大きくて電磁吸引力が大きく、小型のスピーカ装置を提供することにある。

請求項１の発明は、軸方向の一端側を第１の極、他端側を第２の極に着磁した柱形磁石と、柱形磁石と同心に配置されて内周面が柱形磁石の外周面に当接し、軸方向と直交する径方向の内周側を第１の極、外周側を第２の極に着磁した第１の筒形磁石と、柱形磁石と同心に配置されて内周面が第１の筒形磁石の外周面に当接し、軸方向の他端側を第１の極、一端側を第２の極に着磁した第２の筒形磁石と、前記柱形磁石、第１，第２の筒形磁石の両端面上に各々設けた磁性体と、前記柱形磁石、第１，第２の筒形磁石の一端面上に設けた前記磁性体に柱形磁石と同心に形成したギャップと、前記ギャップに配置したボイスコイルと、前記ボイスコイルの変位に伴って振動する振動板とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、従来の２つの磁石間に存在した空隙には径方向に着磁した第１の筒形磁石が存在するので、磁石の体積が大きくなって磁気エネルギーも増加し、ボイスコイルと鎖交する磁束数が増加する。したがって、ボイスコイルに作用する電磁吸引力が増加するので、出力効率が向上し、小型化を図ることができる。

さらに、径方向に着磁した第１の筒形磁石がない場合、磁束が磁石表面でループを形成するため、ボイスコイルに鎖交しない磁束が増加し、ボイスコイルと鎖交する磁束数が減少する。しかし、本スピーカ装置では、径方向に着磁した第１の筒形磁石によって、磁束の経路はボイスコイルの周囲を大回りするように形成されるので、ボイスコイルに鎖交しない磁束が減少して、ボイスコイルの鎖交磁束数が増加する。したがって、ボイスコイルに作用する電磁吸引力が増加して、出力効率のさらなる向上を実現している。

請求項２の発明は、請求項１において、前記一方の磁性体から前記柱形磁石を介して前記他方の磁性体まで貫通した挿通孔を設け、前記振動板は前記挿通穴を介して外部へ連通することを特徴とする。

この発明によれば、振動板の振動による空気の流れを挿通孔を介して排気でき、振動時の気圧変化による振動板のストレスを低減させている。

請求項３の発明は、請求項１または２において、前記柱形磁石、第１，第２の筒形磁石、磁性体は非磁性体のケース内に収納されて、前記第２の筒形磁石、磁性体の外周面はケースの内面に当接し、該ケースで前記振動板の外縁部を支持することを特徴とする。

この発明によれば、第２の筒形磁石、磁性体の外周面からの漏れ磁束を低減できるとともに、振動板の径を大きくすることができる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記柱形磁石、第１，第２の筒形磁石の各一端面で、前記ギャップに露出して前記ボイスコイルと対向する箇所に凹部を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、ボイスコイル変位時にボイスコイルが磁石に干渉することがない。

以上説明したように、本発明では、従来の２つの磁石間に存在した空隙には径方向に着磁した第１の筒形磁石が存在するので、磁石の体積が大きくなって磁気エネルギーも増加し、ボイスコイルと鎖交する磁束数が増加する。したがって、ボイスコイルに作用する電磁吸引力が増加するので、出力効率が向上し、小型化を図ることができる。

さらに、径方向に着磁した第１の筒形磁石がない場合、磁束が磁石表面でループを形成するため、ボイスコイルに鎖交しない磁束が増加し、ボイスコイルと鎖交する磁束数が減少する。しかし、本スピーカ装置では、径方向に着磁した第１の筒形磁石によって、磁束の経路はボイスコイルの周囲を大回りするように形成されるので、ボイスコイルに鎖交しない磁束が減少して、ボイスコイルの鎖交磁束数が増加する。したがって、ボイスコイルに作用する電磁吸引力が増加して、出力効率のさらなる向上を実現している。

すなわち、磁石の体積が大きくて電磁吸引力が大きく、小型のスピーカ装置を提供できるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１，図２（ａ）は、本実施形態のスピーカ装置ＳＰの構成を示し、円柱形磁石１Ａと、円柱形磁石１Ａと同心に配置されて内周面が円柱形磁石１Ａの外周面に当接した第１の円筒形磁石１Ｂと、円柱形磁石１Ａと同心に配置されて内周面が第１の円筒形磁石１Ｂの外周面に当接した第２の円筒形磁石１Ｃと、円柱形磁石１Ａと同心に円柱形磁石１Ａの一端面側に配置した鉄等の円柱形磁性体２ａおよび円筒形磁性体２ｂと、円柱形磁石１Ａと同心に円柱形磁石１Ａの他端面側に配置した鉄等の円柱形磁性体３と、ボイスコイル４と、ボビン５と、ドーム形の振動板６と、一端を開放した有底円筒状のケース７とから構成される。

円柱形磁石１Ａは軸方向（前後方向）に着磁しており、図２（ａ）に示すように一端面側はＳ極、他端面側はＮ極に着磁されている。

第１の円筒形磁石１Ｂは軸方向と直交する径方向に着磁しており、図２（ａ）に示すように内周側はＳ極、外周側はＮ極に着磁されている。

第２の円筒形磁石１Ｃは軸方向に着磁しており、図２（ａ）に示すように他端面側はＳ極、一端面側はＮ極に着磁されている。

そして、円柱形磁石１Ａ、第１，２の円筒形磁石１Ｂ，１Ｃの一端面側には、円柱形磁石１Ａと同心に円柱形磁性体２ａが配置され、円柱形磁性体２ａの外側には円筒形磁性体２ｂが配置されて、円筒形磁性体２ｂの内周面は円柱形磁性体２ａの外周面に対向する。

円柱形磁性体２ａの外周面と円筒形磁性体２ｂの内周面との間には、円柱形磁石１Ａと同心にギャップ８が形成されて、ギャップ８には第１の円筒形磁石１Ｂの一端面が露出している。

ギャップ８内にはボイスコイル４が配置され、ギャップ８内を前後方向に自在に移動する。ボイスコイル４は、円環状のボビン５を介して振動板６の裏面に接続しており、ボイスコイル４に音声信号を入力すると、このボイスコイル４に流れる電流と円柱形磁石１Ａ、第１，２の円筒形磁石１Ｂ，１Ｃの磁界とにより、ボイスコイル４に電磁力が発生するため、ボビン５が振動板６を伴なって前後方向に振動させられる。このとき、振動板６から音声信号に応じた音が発せられる。すなわち、動電型のスピーカ装置ＳＰが構成される
上記円柱形磁石１Ａ、第１，２の円筒形磁石１Ｂ，１Ｃ、円柱形磁性体２ａおよび円筒形磁性体２ｂ、円柱形磁性体３、ボイスコイル４、ボビン５、振動板６は、アセタール樹脂等の合成樹脂からなるケース７内に収納され、第２の円筒形磁石１Ｃ、円筒形磁性体２ｂ、円柱形磁性体３の各外周面はケース７の内側面に当接する。ケース７は合成樹脂等の非磁性体材料で形成することで、磁性体材料で形成したケースに比べて、第２の円筒形磁石１Ｃ、円筒形磁性体２ｂ、円柱形磁性体３の外周面からの漏れ磁束を低減できる。

また、ケース７の一端側の開口周縁７ａには、振動板６の外縁部が支持されており、振動板６の径をケース７に対して最大限に設定することができる。

本スピーカ装置ＳＰは、円柱形磁石１Ａと第２の円筒形磁石１Ｃとの間に、径方向に着磁した第１の円筒形磁石１Ｂを設けることで、従来の２つの磁石間に存在した空隙には第１の円筒形磁石１Ｂが存在するので、磁石の体積が大きくなって磁気エネルギーも増加し、ボイスコイル４と鎖交する磁束数が増加する。したがって、ボイスコイル４に作用する電磁吸引力が増加するので、出力効率が向上し、同一出力であれば従来に比べて小型化することができる。

また、径方向に着磁した第１の円筒形磁石１Ｂがない場合、磁束が磁石表面でループを形成するため、ボイスコイル４に鎖交しない磁束が増加し、ボイスコイル４と鎖交する磁束数が減少する。しかし、本スピーカ装置ＳＰでは、径方向に着磁した第１の円筒形磁石１Ｂによって、磁束の経路は図２中の破線Ｘ１のようにボイスコイル４の周囲を大回りするように形成されるので、ボイスコイル４に鎖交しない磁束が減少して、ボイスコイル４の鎖交磁束数が増加する。したがって、ボイスコイル４に作用する電磁吸引力が増加して、出力効率のさらなる向上を実現している。

なお、ボイスコイル４への入力０．４Ｗ時にギャップ８内に発生する電磁力をシミュレーションした結果は、図８に示す従来の磁気装置を用いたスピーカに比べて５〜１０％程度増加している。

なお、図２（ｂ）に示すように、円柱形磁石１は一端面側をＮ極、他端面側をＳ極に着磁し、第１の円筒形磁石１Ｂは内周側をＮ極、外周側はＳ極に着磁し、第２の円筒形磁石１Ｃは他端面側をＮ極、一端面側をＳ極に着磁してもよい。（すなわち、図２（ｂ）の各磁石の着磁方向は、図２（ａ）とは反対方向になる。）
（実施形態２）
図３，図４（ａ）は、本実施形態のスピーカ装置ＳＰの構成を示し、実施形態１の円柱形磁石１Ａ、円柱形磁性体２ａ、円柱形磁性体３、ケース７の径方向の各中心に、孔９ｂ，孔９ａ，孔９ｃ，孔９ｄを各々設けて、本スピーカ装置ＳＰの径方向の中心に挿通孔９を形成している。

振動板６の後面は挿通穴９を介して外部へ連通しており、振動板６の振動による空気の流れを挿通孔９を介して外部へ排気でき、振動時の気圧変化による振動板６のストレスを低減させている。

また、円柱形磁石１Ａ、第１，２の円筒形磁石１Ｂ，１Ｃの各着磁方向は、図４（ｂ）に示すように図４（ａ）とは反対にしてもよい。

なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

（実施形態３）
図５（ａ）は、本実施形態のスピーカ装置ＳＰの構成を示し、実施形態１の第１の円筒形磁石１Ｂの一端面において、ギャップ８内でボイスコイル４に対向している箇所に、円柱形磁石１Ａと同心に凹部１ａを設けたもので、ボイスコイル４の変位時にボイスコイル４が第１の円筒形磁石１Ｂに干渉することを防止している。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

また、円柱形磁石１Ａ、第１，２の円筒形磁石１Ｂ，１Ｃの各着磁方向は、図５（ｂ）に示すように図５（ａ）とは反対にしてもよい。

なお、実施形態２においても、上記同様に凹部１ａを設ければ上記同様の効果が得られる。

（実施形態４）
図６に示すように建物内の適所において埋め込み配設している１乃至複数のスイッチボックス２２を設け、各スイッチボックス２２間に壁面内に先行配線した電力線Ｌ１と、情報線Ｌ２とを送り配線するとともに、始端のスイッチボックス２２に対しては、配線盤２１内の主幹ブレーカＭＢと分岐ブレーカＢＢとを介して屋内に引き込まれた電力線Ｌ１を導入し、また外部のインターネット網ＮＴにゲートウェイＧＷ（ルータ、ハブ内蔵）を介して接続されている情報線Ｌ２を導入して、通話機能、コンセント機能、壁スイッチ機能等の各機能を有する基本機能モジュール２５、拡張機能モジュール２６を、電力線Ｌ１、情報線Ｌ２に接続する配線システムがある。ここでスイッチボックス２２には室内の天井面のようなハイポジションＨＰに設けられるものと、壁スイッチ等で推奨される高さ位置（ミドルポジションＭＰ）に設けられるものと、足元付近（ローポジションＬＰ）に設けられるものとに区分される。

各スイッチボックス２２には基本機能モジュール２５を接続するゲート装置２３を取り付けてある。ゲート装置２３は、送られてきた電力線Ｌ１と電気的に接続されている接触部を備えた電力路接続口２４Ａと、送られてきた情報線Ｌ２と電気的に接続されている情報路接続口２４Ｂとを有しモジュール化した接続口２４を備えている。

これら接続口２４Ａ，２４Ｂは両者間の間隔及び内部の接触部の配列、開口部の形状等がシステムとして規格化されており、このゲート装置２３のボディ前面部を覆うようにスイッチボックス２２の前面開口側に取り付ける基本機能モジュール２５の背面部に設けたコネクタ（図示なし）が各接続口２４Ａ，２４Ｂに着脱自在に結合されるようになっている。

さらに、基本機能モジュール２５の両側面には、拡張機能モジュール２６がコネクタ接続可能に構成され、拡張機能モジュール２６の両側面にも基本機能モジュール２５、拡張機能モジュール２６がコネクタ接続可能に構成されている。そして、各基本機能モジュール２５、拡張機能モジュール２６は、ゲート装置２３を介して電力線Ｌ１，情報線Ｌ２に接続されて電源を供給されるとともに、他の基本機能モジュール２５、拡張機能モジュール２６との間の連動制御を容易に行なうことができ、施工性、拡張性に優れたものとなる。

上記配線システムにおいて、例えば、室内の天井面のようなハイポジションＨＰに設けられたスイッチボックス２２のゲート装置２３には引掛栓刃接続部３０を備えた基本機能モジュール２５が接続され、この基本機能モジュール２５には例えば人感センサ３１等が設けられた拡張機能モジュール２６などが連結される。あるいは、ゲート装置２３にスピーカ装置ＳＰのみを備えた基本機能モジュール２５が接続される。

壁スイッチ等で推奨される室内の壁面のような高さ位置（ミドルポジションＭＰ）に設けられたスイッチボックス２２のゲート装置２３には照明器具をオン／オフする壁スイッチ３２を備える基本機能モジュール２５に、時計部３３を有する拡張機能モジュール２６や、スピーカ装置ＳＰを備える拡張機能モジュール２６が連結される。あるいはミドルポジションＭＰのスイッチボックス２２のゲート装置２３にはモニタ装置３４を備えた基本機能モジュール２５を接続している。

さらに床面を含む足元付近（ローポジションＬＰ）に設けられたスイッチボックス２２のゲート装置２３には電源コンセント部３５を備えた基本機能モジュール２５が接続され、更に足元灯３６を構成する拡張機能モジュール２６が連結され、あるいは、ゲート装置３にスピーカ装置ＳＰのみを備えた基本機能モジュール２５が接続されている。

図７は、上記スピーカ装置ＳＰを備えた拡張機能モジュール２６の配設状態を示しており、該拡張機能モジュール２６は、スピーカ装置ＳＰ、マイクロホンＭ１、通話スイッチＳＷ１、警報解除スイッチＳＷ２備えて、屋内の各部屋との間で通話を行うインターホン機能を有する通話装置を構成している。また、スピーカ装置ＳＰ、マイクロホンＭ１に対向するモジュール本体２６ａの前面には複数の音孔２６ｂが穿設されている。

モジュール本体２６ａの両側側面の一方側は雄型の電源用コネクタ２６Ａ、情報用コネクタ２６Ｂを設けており、連結する拡張機能モジュール２６（あるいは基本機能モジュール２５）の他方側の側面に設けた雌型の電源用コネクタ２６Ａ’、情報用コネクタ２６Ｂ’に接続する。

そして、実施形態１乃至３いずれか記載のスピーカ装置ＳＰは、出力効率が高くなることで、同一出力であれば従来に比べて小型化することができるので、実施形態１乃至３いずれか記載のスピーカ装置ＳＰを上記格納機能モジュール２６に搭載すれば、モジュール本体２６ａを薄型化することができ、屋内の天井面、壁面、床面等に設置しやすいものとなる。また、基本機能モジュール２５に実施形態１乃至３いずれか記載のスピーカ装置ＳＰを搭載しても同様の効果を得ることができる。

実施形態１のスピーカ装置を示す分解斜視図である。 （ａ）（ｂ）同上の側面断面図である。 実施形態２のスピーカ装置を示す分解斜視図である。 （ａ）（ｂ）同上の側面断面図である。 （ａ）（ｂ）実施形態３のスピーカ装置を示す側面断面図である。 実施形態４の配線システムの構成図である。 同上の拡張機能モジュールの配設状態を示す図である。 従来のスピーカ装置を示す側面断面図である。

符号の説明

ＳＰ スピーカ装置
１Ａ 円柱形磁石
１Ｂ 第１の円筒形磁石
１Ｃ 第２の円筒形磁石
２ａ 円柱形磁性体
２ｂ 円筒形磁性体
３ 円柱形磁性体
４ ボイスコイル
５ ボビン
６ 振動板
７ ケース
８ ギャップ

Claims (4)

1. 軸方向の一端側を第１の極、他端側を第２の極に着磁した柱形磁石と、柱形磁石と同心に配置されて内周面が柱形磁石の外周面に当接し、軸方向と直交する径方向の内周側を第１の極、外周側を第２の極に着磁した第１の筒形磁石と、柱形磁石と同心に配置されて内周面が第１の筒形磁石の外周面に当接し、軸方向の他端側を第１の極、一端側を第２の極に着磁した第２の筒形磁石と、前記柱形磁石、第１，第２の筒形磁石の両端面上に各々設けた磁性体と、前記柱形磁石、第１，第２の筒形磁石の一端面上に設けた前記磁性体に柱形磁石と同心に形成したギャップと、前記ギャップに配置したボイスコイルと、前記ボイスコイルの変位に伴って振動する振動板とを備えることを特徴とするスピーカ装置。
2. 前記一方の磁性体から前記柱形磁石を介して前記他方の磁性体まで貫通した挿通孔を設け、前記振動板は前記挿通穴を介して外部へ連通することを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
3. 前記柱形磁石、第１，第２の筒形磁石、磁性体は非磁性体のケース内に収納されて、前記第２の筒形磁石、磁性体の外周面はケースの内面に当接し、該ケースで前記振動板の外縁部を支持することを特徴とする請求項１または２記載のスピーカ装置。
4. 前記柱形磁石、第１，第２の筒形磁石の各一端面で、前記ギャップに露出して前記ボイスコイルと対向する箇所に凹部を設けたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載のスピーカ装置。

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