JP2008172479A - 電気音響変換器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】細長形状の振動板(1)と、これを支持するエッジ(2)と、一対の長手枠(3A)と一対の短手枠(3B)とを有する略枠状であり各枠にエッジ(2)が固定され、振動板(1)を、エッジ(2)を介して振動自在に支持するフレーム(3)と、振動板(1)の一面側に固定されたボビン(4)と、このボビン(4)の外周面に巻回されると共に一対の端末リード(25,25)がそのボビン(4)の一端部側から引き出されたボイスコイル(5)と、ボビン(4)の内側に配設されたマグネット(7M)と、マグネット(7M)を支持するヨーク(6)と、ヨーク(6)に設けられ一対の端末リード(25,25)の間に挿入された絶縁壁(43a)と、を備えた。
【選択図】図9
Description
このような細幅形状の電気音響変換器〔以下、単にSPU(スピーカユニット)とも称する〕について、本出願人は種々の提案を行っており、その一例として特許文献1がある。
従って、その特許文献1の図1及び図4から明らかなように、エッジは平らなリング状を呈してその周囲がフレームと連結されているので、この電気音響変換器の短手幅方向の最外側の部材はフレームとなっている。
以下の説明においては、振動板とエッジとを連結して一体化したものを振動体と称することとする。
従って、この電気音響変換器の少なくとも振動板に対応する範囲における短手方向の最外側の部材はエッジ(フランジ部)となっている。
そして、低音側の再生音域が拡大してより迫力のある再生音を提供できるものである。
そのため、このスリムタイプの電気音響変換器は、振動板の幅を例えば特許文献1の電気音響変換器の振動板の幅と同じにした場合でも、エッジの側部を折り曲げてなるフランジ部を設けてこのフランジ部をフレームに固定したことにより、外形においてその短手幅を大幅に小さくできるものである。
例えば、特許文献1の電気音響変換器の外形の短手幅が30mmであった場合に、特許文献2の電気音響変換器は、振動板の幅が同じであっても、外形の短手幅を22mmに抑えることができる。
このように、外形の短手幅を小さくしても振動板の幅を同じ幅に維持できるので、加えられる駆動力に対する振動板の線形応答範囲も維持することができる。
(2)拡大した振動体を支持する支持系及び振動体を駆動する駆動系が、振動体に対して非力となり、振動体を大きなストロークで安定して振動させることができなくなる。
(3)大きな駆動電流を印加することでボイスコイルからの発熱が過多になり、コイルが断線したり接着剤や周辺部材が熱劣化して短寿命で長期信頼性が得られない。
(4)振動板の背面側が短手方向端部側を除いて概ね封止状態とされていることから、大振幅振動時の背圧が極めて高くなって、背面側の構造上の隙間から風切音が発生しやすくなる。
(5)大振幅振動時にボイスコイルの一対の端末リードも大きく揺すられ、互いに接触してショートする可能性が高くなる。
また、振動板の幅の拡大とは別に、部品輸送工程において、振動板とエッジを接合した振動体の状態で重ねると、振動板やエッジのロール部などの振動する部分が互いに接触して傷が付いたり、変形してしまう可能性が懸念されるものであった。
1) 細長形状の振動板(1)と、
該振動板(1)を支持するエッジ(2)と、
一対の長手枠(3A)と一対の短手枠(3B)とを有する略枠状であって、それぞれの枠に前記エッジ(2)が固定され、前記振動板(1)を、前記エッジ(2)を介して振動自在に支持するフレーム(3)と、
前記振動板(1)に対応した形状を有して該振動板(1)の一面側に固定されたボイスコイルボビン(4)と、
該ボイスコイルボビン(4)の外周面に巻回されると共に、一対の端末リード(25,25)が該ボイスコイルボビン(4)の一端部側から引き出されたボイスコイル(5)と、
該ボイスコイルボビン(4)の内側に配設されたマグネット(7M)と、
該マグネット(7M)を支持するヨーク(6)と、
前記ヨーク(6)に設けられ前記一対の端末リード(25,25)の間に挿入された絶縁壁(43a)と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器(50)である。
このエッジ2を振動板1に接合して一体化したものを振動体と称する。
ボイスコイルボビン4は、詳細を後述する磁気回路の磁気空隙Gに釣り下げられ(図7参照)、音声信号電流と磁束とにより駆動力を発生する。
この磁気回路は、鉄板のプレス加工により形成され長手方向の両端側以外において断面をコ字状とされたヨーク6と、そのヨーク6の内側に固定されたメインマグネット7Mと、このマグネット7Mの先端に、振動板1の主振動部(概ね凹部凸部が設けられている範囲:詳細は後述)1Aに対向するように設けられたポールピース8と、このポールピース8の先端に設けられたサブマグネット7Sとから構成されている。
図4〜図6は振動板1の単体を説明するための図である。
図4は正面側から見た斜視図であり、図5は正面側から見た平面図であり、図6は図5におけるS1−S1断面図である。
図6において、その上下方向がSPU50における振動板1の駆動方向Vとなる。また、上方向が正面側で下方向が背面側である。以下の説明では、駆動方向Vは、振動板1の振動方向とはほぼ一致するので便宜的に振動方向Vとも称する。
ここで、基部1kの横断面形状は、一定曲率の円弧に限るものではなく、放物線などの自由曲線であってもよい。
即ち、各凹部に対して基部1kの筒面状の表面を凸部とするならば、交互に連続して凸部11a〜11jと凹部12a〜12hとが形成されている。
この凹部12a〜12hの曲率は凸部11a〜11jと同じ曲率で形成されている。
この凹凸形状を備えた長手方向範囲を便宜的に主振動部1Aと称し、この範囲がサブマグネット7Sと概ね対向している(図8参照)。
また、長手方向の中央部には、長手中心線CLnに対して線対称でこの長手中心線CLnと平行な傾斜面を有する傾斜部1k3,1k3が設けられている。
この傾斜部1k3は、長手中心線CLn近傍を避けて形成されているので、中央部には稜線部1k4が形成されている。
また、凹部12a〜12hの深さD1は、ほぼ同じ深さに形成されている。
また、この傾斜面部1ksには、主振動部1Aの各凹部12a〜12hに対応して凸部13a1〜13h1,13a2〜13h2が形成されている。
具体的には、凸部13a1〜13h1,13a2〜13h2は、それぞれ凹部12a〜12hの長手方向の位置と長手方向の幅とが一致するように形成されている。
また、この凸部13a1〜13h1,13a2〜13h2に対してそれ以外の傾斜面部1ksを凹部とするならば、この傾斜面部1ksの凹凸形状は、主振動部1Aの凹凸形状に対して逆相となる凸凹形状である。
この振動板1とエッジ2との接合についての詳細は後述する。
エッジ2は、斜視図である図10及び中央部の短手断面である図11に示すように、振動板1の突出部1tsの外形にほぼ対応する部分を開口した開口部2Aを有して略枠状に形成された部材である。
詳しくは、内周側に開口部2Aが形成された平坦部2Bと、平坦部2Bの外側に、断面が略円弧状となるように長丸形状(トラック状)に突出形成されたロール部2Cと、このロール部2Cの長手方向に沿う側部に連接して形成され、ロール部2Cの突出方向とは逆の方向に延出してなるフランジ部2Dと、を備えている。
ここで、トラック状とは、図10に示したような、エッジ2の長手方向に沿って互いに対向する一対の長手部(長手領域LA)と、この一対の長手部をその両端側で連結する一対の略円弧状部(短手領域SA)とからなる形状、あるいは、図示しないが、4つの隅部に角Rを設けた略長方形形状を意味する。
図12は、図10の1つの隅部分Pを拡大した図である。
ロール部2Cは、エッジ2の長手領域LAでは、外形曲率R1,突出高さh1,ロール幅W1とで成る断面形状が一定となるように形成されている。
ここにおいてロール幅W1とは、ロール部2Cがエッジ2の表面(平坦部2B)と接する内側の境界線2C1と外側の境界線2C2との間隔W1のことであり、以下、間隔W1と称する。
また、この漸次拡大する範囲の頂点側端部(変化終了点)M2は、頂点Tではなく、その手前に設定してもよい。いずれの形態においても、変化部M1(変化開始点)と頂点側端部M2(変化終了点)は、屈曲線が生じないようになだらかに非変化範囲と連接する。
また、この係合により両者の接触面積が増加するので、この振動板1の鍔部1tの上面(正面側の面)とエッジ2の平坦部2Bの下面(背面側の面)との接着剤による固着において、接着強度が向上し両者は良好に一体化される。
フレーム3は、図13に示すように、各部材を支持する略矩形枠状に形成された支持体であり、長手方向の一対の長手枠3Aと短手方向の一対の短手枠3Bとを連結して成るものである。
このフレーム3は、非磁性なる例えばアルミニウムのダイキャストにより形成される。
また、短手枠3Bの内方側には、長手枠3Aにも連接して円弧状の端部を有する鍔部3B2が設けられている。
これは、このエッジカバーリブ3GRが無い場合、SPUの組み立て作業や輸送などの際に突出したエッジ2の座部2Eに力が加わり易く、それによりエッジ2が薄肉であることからフレーム3からちぎれて剥がれたり、損傷したりする可能性が高いことから、エッジ2を保護するために設けられたリブである。
一方、各長手枠3Aには、エッジカバーリブ3GRの突出方向とは反対の方向に突出するリブ3ARが形成されている。
また、このリブ3ARの長手方向の両端部側には、ヨーク6をネジ止めするための雌ねじ3AR1が設けられている。
短手方向に沿っては、エッジ2の長手方向の端部にある座部2Eの下面とフレーム3の鍔部3B2の上面とを接着剤で固着する。
これらの固着により、フレーム3とエッジ2とが一体化し、振動板1はフレーム3に対してエッジ2を介して振動自由になるように支持される。
駆動部40は、ボイスコイル5を巻回したボイスコイルボビン4と、フレーム3に固定されたヨーク6と、ヨーク6に固定されたメインマグネット7Mと、このメインマグネット7Mに固定されたポールピース8と、ポールピース8に固定されたサブマグネット7Sとを含んで構成される。
そして、このボイスコイルボビン4は、長手方向中央に、底壁4a1が結合された連結壁4bを有している。
ボイスコイルボビン4は、上述したように、振動板1の側面部1sに設けられた段部1s1に突き当てるように接着剤により固着されている(図7参照)。
この図9において、ヨーク6は、4隅にこのヨーク6をフレーム3に共締め固定するためのねじ41が係合するU字状の切り欠き部6aを有する基部6kと、基部6kの長手方向中央部において、その側端を折り曲げてなる側壁部6bと、を有し、長手方向中央部において断面U字状を呈するように形成されている。
この側壁部6bの長手方向長さLyは、ボイスコイルボビン4の平行側部の長さLbcとほぼ同じに設定されている。
また、このヨーク6は、鉄板をプレス加工することで形成されている。
具体的には、このセパレータ43は断面がT字状に形成されており、ヨーク6の長手方向の一方の端部における中央部に、正面側に突出する絶縁壁43aを有するようにヨーク6に固定されている。
この絶縁壁43aは、図9に示すように、ヨーク6がフレーム3に固定された際に、ボイスコイル5の一対のリード25,25の間に挿入され、リード25同士が接触するのを防止している。
中継基板44には、このランドと電気的に接続されたコネクタ45が設けられており、このコネクタ45を介してボイスコイル5に外部からSPU50の駆動用電力が供給される。
SPU50からヨーク6を外した状態を示す斜視図である図15に示すように、基部6kの正面側(図15の上方側)の面には、メインマグネット7,ポールピース8,及びサブマグネット9がこの順に積層固着されてなるマグネット群MGが2対、長手方向に並べて基部6kに対して接着剤により固定されている。
さらに、各マグネット群MGのサブマグネット9の天面には、クッションシートCSが貼付されている。
また、図7に示すように、ポールピース8の振動方向Vの位置及び厚さとボイスコイル5の振動方向Vの位置及び巻回幅とがほぼ一致して対向するように設定されている。
このサスペンション42は、スピーカユニットのサスペンションとして周知の材料〔例えば、耐熱アラミド繊維の「コーネックス」(商品名:登録商標)など〕で形成される。この実施例においても、ボイスコイルボビン4の振動を適度にダンピングして良好な再生特性を得られるよう設けられている。
また、このサスペンション42は通気性を有する素材で形成するか、あるいは通気孔を設けて良好な通気性を有するものである。従って、振動板1の振動に伴ってその背面側に生じる空気流動を妨げるものではない。
・基部1kの短手方向幅Wk:9mm
・基部1kの長手方向長:95mm
・主振動部1Aの長手方向長(1A):80mm
・傾斜面部1ksの水平方向幅Wks:4mm
・SPU50の長手方向長Lf:150mm
・SPU50の短手方向幅Wf:30mm
また、振動板1の駆動可能なストローク長が、従来の±2.0〜2.5mmに対して、±3.5〜4.0mmであり、より大きな振幅での駆動が可能となっている。
特に、実施例のように、耐大入力性が求められるSPUの場合には、大音量を発生させるためにより大きな電流がボイスコイル5に印加されるので発熱量も多く、積極的な放熱構造が求められる。
この排熱されにくい構造のSPUに大電流を供給すると、ボイスコイル5が非常な高温になり、その電線が焼き切れたり、接着剤や他の部材が除々に変質して強度が低下したり、振動特性が変化するなどにより、SPUの寿命が短くなるという問題が発生する可能性があった。
そして、長手に沿う側部を接着剤で固定せず、ヨーク6における一対の側壁部6bの外側面間距離L6bを、フレーム3の長手枠3Aの内側面間隔L3Aよりも小さくして両面間に空隙SPが設けられるように設定されている。
これにより、ボイスコイル5で発生した熱は、この空隙SPを通過して背面側の外部空間に排出されるので、大電流がボイスコイル5に連続的に供給されたとしても、ボイスコイル5は高温になることがなく、電線が焼き切れたり、接着剤や他の部材が変質して強度が低下したり振動特性が変化することがなく、長寿命となっている。
この構造においては、フレーム3とヨーク6とがその側部で固着されてなく、また、SPU50の短手幅をできるだけ小さくすることからフレーム3の長手枠3Aは極めて細く形成されている。
そのため、フレーム3の剛性を、振動板1の振動によって長手枠3Aも振動しない程度に高めるために、必要な厚さ及び高さでリブ3ARが設けられている。
従って、従来、SPUを重ねるときには、振動板が負荷を受けないように間にスペーサを入れる必要があり、その分の工数や部材手配が必要であったが、この実施例によれば、その必要がなく、製造や搬送における作業効率が大幅に向上し、部材費用も低減できる。
また、この座部2Eを設けたことにより、振動体51の製造や搬送において作業効率向上などの効果が得られる。
具体的には、図16(b)に示したように、座部2Eを、振動板1とエッジ2とを接合した振動体51同士を重ねた際に、下側の振動体51における座部2Eが上側の振動体51におけるエッジ2の下面側(座部2Eの裏側)に当接するように突出形成してある。
これにより、エッジ2の座部2E以外の部分及び振動板1に、他の振動体51や他の部材が接触することなく複数の振動体51を密に重ねることができるので、製造した振動体51の保管や次工程への搬送において、省スペース化が可能であるばかりでなく、振動板51の取り扱いが容易になるので振動板1やエッジ2の傷付きなどによる不良が大幅に低減される。
この取り付け基準面SFは、背面3eの外周側に、連続して周回する平坦な面として形成されている。
従って、背面3eの図3(a)に示す閉じた枠状のハッチング範囲がキャビネットの取り付け面に密着するので、振動板1から背面側に放出された音が正面側に放出された音と混合することがなく、音響特性が悪化することがない。
そのため、キャビネットには、このフランジ部2Dに接触しないような隙間が得られる取り付け孔を設けておき、SPUを取り付けた後にその隙間を充填剤で埋める必要があったが、実施例によればその必要がなくなり、取り付け作業の工数が低減すると共に高いシーリング性能が得られる。
ここで振動板101Bは、実施例の振動板1と同様に、傾斜面部1ksの内周側の端部である底端部STの駆動方向Vの位置を、鍔部1tの上面であるエッジ2との接合面SGMよりも背面側に位置するように設定したものである。
また、底端部STを、接合面SGMよりも正面側に位置させた振動板101C,101C1でもよい〔図17(d),(e)参照〕。この振動板101Cは、傾斜面部1ksを背面側に向かって凸とし、振動板101C1は、正面側に向かって凸とした例である。
この指向特性に関しては、基部1kは、その円筒面の一部となる曲面部KMB(図6参照)が少なくとも接合面SGMよりも正面側に位置すると、良好な指向特性が得られるので望ましい。
また、側面部1sの段部1s1が、振動板1のように接合面SGMと同じ位置かまたは接合面SGMより正面側にあると、さらに良好な指向特性が得られるのでより望ましい。
また、傾斜面部1ksに設ける凹凸形状は、正面側に凸となるものを設けて凹凸形状とするのが好ましい。
これは、背面側に凸となるものを設けると、背面側に突出した分だけ振動板のストロークが短くなり大入力特性に制限が生じることによる。
また、重ね置きが容易なので組み立て作業や搬送作業の効率が向上し、キャビネットへの取り付けにおけるシーリング性が高く、大振幅駆動に起因するリード線間のショート不良が発生しない、という数々の効果を発揮する。
ここで、比較例のSPUは、実施例の振動板1の替わりに図19に示す振動板201を用いたSPUである。ここで図19(a),(b),(c)は、それぞれ振動板201の外観斜視図,平面図,及び平面図におけるS3−S3断面図である。
さらに、基部201kが、実施例の振動板1よりも、駆動方向Vにおいて背面側に寄って位置する形状となっている。
実施例を実線で、また、比較例を破線で示しており、径方向には5dB間隔で目盛り線を記載している。
この図から、指向特性は実施例のSPU50の方が優れており、特に正面(0°)から離れる程その差が顕著であることがわかる。その差は、例えば90°,270°の位置で約5dBである。
この優れた指向特性は、上述したように、振動板1の側面部1sの段部1s1が、接合面SGMと同じ位置にあって曲面部KMBが接合面SGMよりも正面側にあることにより得られる。
この図においても、実施例を実線で、また、比較例を破線で示している。
この図18(b)から、実施例のSPU50の方が、顕著なピークやディップがなく、すべての周波数において特性の乱れが少ないことがわかる。
また、500Hz以下の低音域において実施例の方の再生レベルが高くなっており、実施例SPU50は低音再生に特に優れていることがわかる。
傾斜面部1ksの凹凸形状は、基部1kの凹凸形状に対して長手方向の位置及び幅が対応していることが最も望ましいが、基部1kの凹凸形状に対して位置あるいは幅を変えてもよく、また、長手方向の両端部側に凹凸形状を設けたものでもよい。また、基部1kが凹凸形状のない筒面形状であってもよい。
これは、傾斜面部1ksを曲面形状とすることで、また、それに凹凸形状を付与することにより振動板1の振動に対する剛性を高くすることができるからである。
1A 主振動部
1k 基部
1k2,1k3 傾斜面部
1k4 稜線部
1s 側面部
1s1 段部
1ks 傾斜面部
1t 鍔部
1ts 突出部
2 エッジ
2A 開口部
2B 平坦部
2C ロール部
2C1,2C2 境界線
2D フランジ部
2E 座部
2f 最先端位置
3 フレーム
3A 長手枠
3A1 段部
3A1a 壁部
3B 短手枠
3B1 締結孔
3B2 鍔部
3d リブ
3e 背面
3GR ガイドリブ
4 ボイスコイルボビン
4a 半体
4a1 底壁
4b 連結壁
5 ボイスコイル
6 ヨーク
6b 側壁部
6b1 切り込み部
6k 基部
7M メインマグネット
7S サブマグネット
8 ポールピース
11a〜11j 凸部
12a〜12h 凹部
13a1〜13h1,13a2〜13h2 (傾斜面部1の)凸部
25 リード
40 駆動部
41 ねじ
42 サスペンション
43 セパレータ
43a 絶縁壁
44 中継基板
45 コネクタ
50 電気音響変換器(SPU)
101A,101A1,101B,101C,101C1 (変形例の)振動板
CS クッションシート
CLt 短手中心線
CLn 長手中心線
D1 (凹部の)深さ
KMB (基部1kの)曲面部
MG マグネット群
SB 側部
SGM 接合面
SF 取り付け基準面
SP 空隙
ST 底端部
R1 曲率
V 駆動(振動)方向
W1 ロール幅
Claims (1)
- 細長形状の振動板と、
該振動板を支持するエッジと、
一対の長手枠と一対の短手枠とを有する略枠状であって、それぞれの枠に前記エッジが固定され、前記振動板を、前記エッジを介して振動自在に支持するフレームと、
前記振動板に対応した形状を有して該振動板の一面側に固定されたボイスコイルボビンと、
該ボイスコイルボビンの外周面に巻回されると共に、一対の端末リードが該ボイスコイルボビンの一端部側から引き出されたボイスコイルと、
該ボイスコイルボビンの内側に配設されたマグネットと、
該マグネットを支持するヨークと、
前記ヨークに設けられ前記一対の端末リードの間に挿入された絶縁壁と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器。
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