JP2009124348A - マグネット可動型スピーカ、及び車載用シート - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増大、装置構成の大型化、コストアップを招くことなく、ムービングコイル型スピーカとマグネット可動型スピーカの特徴を兼ね備えた複合型のマグネット可動型スピーカを提供する。
【解決手段】振動板１０を支持するフレーム２の内周面に固定された筒状のヨーク１５と、ヨークの内周面に固定されたボイスコイル２０と、ボイスコイルの内径側において軸方向へ進退自在に配置された可動マグネット２６、及び該可動マグネットに固定されボイスコイルとの間に磁気ギャップを夫々形成する第１及び第２の磁性体プレート２７、２８から成る可動ユニット２５と、振動板に固定されると共に可動ユニット前部を支持する第１のカプラ３０と、フレームに固定されると共に第１のカプラを支持する第１のダンパ３５と、可動ユニット後部に固定された第２のカプラ４０と、フレームに固定されると共に第２のカプラを支持する第２のダンパ４５と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、一つのスピーカユニットによって音波と振動の双方による低音域再生を可能としたマグネット可動型スピーカ、及びこのスピーカを備えた車載用シートに関する。

スピーカは、磁気回路部品（ヨーク、プレート、マグネット）に振動系部品（ボイスコイル、ダンパ、振動板）を組み付けた構造のスピーカユニットを、筐体によって支持した構成を備えている。
例えば、特許文献１（実開昭６２−１４８８９号）に開示されたスピーカでは、図３に示すように、ヨーク１００、マグネット１０１、プレート１０２で構成される磁気回路の内側に配置された振動系部品としてのボイスコイル１０５に対して、交番電流としての音声信号を通電することにより、磁気回路によって発生した磁気エネルギー（磁束）とボイスコイルからの交流磁界との間で反発、吸引を繰り返し発生させる。その結果、ボイスコイルに発生した軸方向へ振動が、カップラー１０６を介して振動板１０７に伝わって振動を発生させる。振動系部品の支持はダンパ１０８、エッジ１０９により行う。このスピーカは、ボイスコイルが動作するため、ムービングコイル型スピーカと称され、軽量なボイスコイルが動くために効率がよく、広く用いられている。

一方、スピーカの最低共振周波数を下げてより低音域の音波を再生するためには、振動系部品（ダンパ、エッジ）を柔軟にし、且つ重くすることが有効である。
上記タイプのスピーカは、低音域をスピーカの振動板より発せられる音波により再生しているが、音波により低音を再生するタイプの他に、スピーカユニットの振動作用を利用して聴取者に低音域を感じさせるボディソニック（登録商標）と称される加振スピーカが知られているが、振動のみを利用するため音波としての低音再生は行えなかった（例えば、特表平８−５０１４３４）。
このようにボイスコイルが振動するムービングコイル型スピーカは低音域の音波の再生に適する一方、ボディソニックに代表されるマグネット可動型スピーカは低音域を感じさせるための振動を発生させるに適する。しかし、両者は夫々異なったタイプのスピーカとして取り扱われ、両者の特徴を兼ね備えた低音域再生に音波と振動双方を利用するスピーカ構造はこれまで提案されていなかった。
実開昭６２−１４８８９号公報 特表平８−５０１４３４号公報

以上のように、ムービングコイル型スピーカとマグネット可動型スピーカが夫々知られており、夫々の特徴を活かすに適した用途に使用されていたが、両スピーカの特徴を兼ね備えた複合型のスピーカはこれまで提案されていない。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、部品点数の増大、装置構成の大型化、コストアップを招くことなく、ムービングコイル型スピーカとマグネット可動型スピーカの特徴を兼ね備えた複合型のマグネット可動型スピーカを提供することを目的としている。
また、本発明は、車載用シートなどに組み込むに適したマグネット可動型スピーカ、及びこのスピーカを備えた車載用シートを提供することも目的としている。

上記目的を達成するため、請求項１の発明に係るマグネット可動型スピーカは、振動板を支持するフレーム前部材、及び該フレーム前部材と一体化された中空筒状のフレーム後部材を備えたフレームと、前記フレーム後部材の内周面に固定された筒状のヨークと、該ヨークの内周面に固定配置されたボイスコイルと、前記ボイスコイルの内径側において該ボイスコイルと非接触状態で軸方向へ進退自在に配置された可動マグネット、及び該可動マグネットの前部及び後部に夫々固定され前記ボイスコイルとの間に磁気ギャップを夫々形成する第１及び第２の磁性体プレートから成る可動ユニットと、前部を前記振動板に固定されると共に後部によって前記可動ユニット前部を支持する第１のカプラと、外周部を前記フレームに固定されると共に、内周部によって前記第１のカプラを支持する第１のダンパと、前記可動ユニット後部に固定された第２のカプラと、外周部を前記フレームに固定されると共に内周部によって前記第２のカプラを支持する第２のダンパと、を備えたことを特徴とする。
ムービングコイル型のスピーカユニットとは異なり、本発明にあっては、振動系部品としての可動マグネット、磁性体プレートをフレームに固定せずに可動状態に保持する一方で、ボイスコイルをフレームに固定している。可動マグネットと磁性体プレートから成る重量物としての可動ユニットを振動させることにより、一つのスピーカユニットによって音波と振動の双方による低音域再生が可能となる。ボイスコイルからの発熱は、ヨーク、フレームを介して外部に放熱されるので、蓄熱による不具合を解消できる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記ボイスコイルは、軸方向に分割された２つの分割ボイスコイルから成り、前記第１の分割ボイスコイルと前記第１の磁性体プレートとの間の磁気ギャップを通過する磁束の方向と、前記第２の分割ボイスコイルと前記第２の磁性体プレートとの間の磁気ギャップを通過する磁束の方向とが逆向きとなるように構成したことを特徴とする。
磁気ギャップを二箇所設けたので、駆動力が倍増し、重量物としての可動ユニット（磁気回路）を効果的に動かすことができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２において、前記第１のカプラは、前記第１の磁性体プレートと固定された基部と、該基部から前方へ向けてテーパ状に拡開した形状の連設部と、該連設部の先端部に設けられて前記振動板の内側面と密着状態で接続される接続部と、を備えていることを特徴とする。
振動板と接続される第１のカプラの連設部は、磁気回路部品からの振動を伝えやすいようにテーパ形状を有しており、振動板との取り付け角度を調整することにより高音域の音波の伝播を調整することでき、また、音質調整も可能となる。

請求項４の発明に係る車載用シートは、車載用シートを構成する着座部の内部に請求項１乃至３の何れか一項に記載のマグネット可動型スピーカを配置したことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４において、前記着座部の下面に設けた凹所内に振動板を下向きにした状態で前記マグネット可動型スピーカを組み込んだことを特徴とする。
振動部と、音声発生部とを分離して車内に配置するのではなく、振動部としての可動ユニットと、音声発生部としての振動板等とが一体化した可動型スピーカ全体を着座部に組み込む構造としたため、人体への振動の伝搬が直接的となる。

本発明は、磁気回路を構成する可動マグネット及び磁性体プレートを振動させることにより振動板による低音域の音声再生を行うと同時に、振動エネルギーを質量に比例して増加できるので、振動による低音域再生に効果がある。特に、可動マグネットと２枚の磁性体プレートから成る重量物としての可動ユニットが大質量の振動系となるため、振動効果が大きくなる。
可動マグネットにカプラを介して振動板を取り付けているため音波による低音域再生が可能となる。
磁気回路を構成する可動マグネットの上下端に夫々カプラを備えているため振動系を支持し易くなる。

振動板と接続されるカプラの連設部は、磁気回路部品からの振動を伝えやすいようにテーパ形状を有しており、傾斜して振動板と取り付けられるカプラの取付け角度を調整することにより高音域の音波の伝播を調整することができ、また、音質調整も可能となる。
ボイスコイルは、フレームに固定されたヨーク内周に固着されているため、発熱部品としてのボイスコイルからの熱を効率的に放熱することができ、蓄熱による耐久性の低下、周辺温度の上昇を防止できる。
本発明のマグネット可動型スピーカは、音波と振動を同時に生成できるため、車載用のシートに組み込むことにより、効果を倍増させることができる。

以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るマグネット可動型スピーカの構成を示す断面図である。
マグネット可動型スピーカ１は、前端縁３ａによって振動板１０の外周縁（エッジ部１０ａ）を支持するフレーム前部材３、及びフレーム前部材３の後端部から一体的に後方へ延びる中空筒状のフレーム後部材４を備えたフレーム２と、フレーム後部材４の内周面に固定された筒状のヨーク１５と、ヨーク１５の内周面に固定配置され且つ円筒状のボイスコイルボビンの軸方向に分割された第１及び第２の分割ボイスコイル２１、２２から成るボイスコイル２０と、ボイスコイル２０の内径側においてボイスコイルと非接触状態で軸方向へ進退自在に配置された可動マグネット２６と、可動マグネット２６の前端及び後端に夫々固定され各分割ボイスコイル２１、２２との間に第１及び第２の磁気ギャップＧ１、G２を形成する第１及び第２の磁性体プレート２７、２８と、前部を振動板１０の後面に固定されると共に後部によって可動ユニット２５の前部を支持する第１のカプラ３０と、外周部をフレーム２に固定されると共に、内周部によって第１のカプラ３０を支持する第１のダンパ３５と、可動ユニット２５の後部に固定された第２のカプラ４０と、外周部をフレーム２に固定されると共に内周部によって第２のカプラ４０を支持する第２のダンパ４５と、フレーム２の下部開口を閉止するカバー４６と、を備えている。
なお、振動系部品としての可動マグネット２６と第１及び第２の磁性体プレート２７、２８とは、可動ユニット２５を構成している。

本発明のマグネット可動型スピーカ１は、磁気回路を構成するヨーク１５、及びボイスコイル２０をフレーム２に固定して固定側とし、上下面に第１及び第２の磁性体プレート２７、２８を夫々ボルト２９ａ、ナット２９ｂにより固定した可動マグネット２６を可動側とした構成が特徴的である。なお、ボルト２９ａ、ナット２９ｂとしては、磁気の影響のない黄銅やステンレスの非磁性材を用いる。
更に、第１の分割ボイスコイル２１と第１の磁性体プレート２７との間のギャップＧ１を通過する磁気の方向と、第２の分割ボイスコイル２２と第２の磁性体プレート２８との間のギャップＧ２を通過する磁気の方向とが逆向きとなるように構成した点も特徴的である。

磁気回路の磁束方向を、上下の磁気ギャップＧ１、Ｇ２で反対方向とするために、第１及び第２の分割ボイスコイル２１、２２に流れる電流（入力信号）が逆向きとなるように構成する。各磁気ギャップＧ１、Ｇ２に夫々形成される逆方向の磁束は、可動ユニット２５を協働して同一方向へ移動させるように作用するため、駆動力が倍増し、重量物である可動ユニット２５を効率的に振動させることができる。
なお、両分割ボイスコイル２１、２２に夫々流れる電流を逆方向にする方法としては、各分割ボイスコイル２１、２２の各巻き線方向を逆向きとする方法と、巻き線方向を同一にする一方で各分割ボイスコイルに流す電流の位相が逆位相となるように通電する方法があり、何れの方法によってもよい。

以上の構成において、第１及び第２の分割ボイスコイル２１、２２に夫々音声信号を供給することにより、可動マグネット２６と第１及び第２の磁性体プレート２７、２８とから成る可動ユニット２５は、磁界の反発力、吸引力によって上下方向（軸方向）に振動する。本発明においては、ボイスコイル２０がフレームに固定されているため、磁界の反発力、吸引力によって可動ユニット２５（磁気回路）側が振動し、この振動を第１及び第２のカプラ３０、４０を介して振動板１０へ伝えて音声を生成させる。この可動ユニット２５の振動は、音声と同時に低音感を聴取者に伝えるために有効に作用する。
可動ユニット２５は、第１及び第２の磁性体プレート２７、２８の上下面に夫々固定した第１及び第２のカプラ３０、４０に夫々固定した第１及び第２のダンパ３５、４５によってフレーム２に対して弾性的に支持されている。
低音感を得るためのボディソニック（登録商標）を実現する手段として重量物である可動ユニット２５を振動させる構成を採用した場合には、可動ユニットを確実に且つ安定して支持し、且つ耐久性を確保する必要がある。本発明では、そのために第１及び第２のダンパ３５、４５を用いて、可動ユニット２５の上部と下部を夫々フレーム２に対して支持している。

なお、磁気回路としての可動ユニット２５と第１及び第２のダンパ３５、４５との接続をカプラ３０、４０を介して実現することで、各部材間の接続や組み立て作業を容易化することができる。
また、第１のカプラ３０は、第１の磁性体プレート２７の上面と固定された断面コ字状の基部３０ａと、基部３０ａから前方へ向けてテーパ状（角度θ）に拡開した形状の連設部３０ｂと、連設部３０ｂの先端縁に設けられて振動板１０の内側面と密着状態で接続（接着）される接続部３０ｃとを備えている。基部３０ａと接続部３０ｃとの間にテーパ状の連設部３０ｂを備えることによって、可動ユニット２５からの振動を効率的に振動板に伝達することが可能となる。振動板１０と第１のカプラ３０との接続を、平坦な接続部３０ｃによって面接触状態とすることにより両者間に糊代を形成し、接着強度を高めることが可能となる。

仮に、連設部３０ｂをＬ字状、その他の非テーパ形状とした場合には振動の伝達ロスが発生したり、スピーカユニットの大型化を招く虞がある。本発明のスピーカを車載用とする場合には、設置スペースの小型化が求められるため、大型化は可能な限り回避する必要がある。
なお、振動板１０の形状としては本実施形態のような平面状であってもよいが、ドーム型でも、コーン型であっても本発明のスピーカに適用可能である。振動板１０の形状が非平面状のタイプとなる場合には、第１のカプラ３０のテーパ状の連設部３０ｂの角度θを適宜調整することで、可動ユニット２５からの効率的に振動板に対して伝達するための対応が可能となる。

次に、本実施形態では、フレーム２が一体物であるため、部品点数を少なくして、組付け手数を低減できる。
ムービングコイル型スピーカユニットにあっては、可動側のボイスコイルと固定側の磁性体プレートとが磁気ギャップを介して対向していたため、ボイスコイルからの発熱を放熱しにくく昇温し易い構造であった。特に、ハイパワーのスピーカの場合には蓄熱し易く、耐久性の点で問題があった。蓄熱し易いスピーカユニットは、設置スペース、設置箇所が極限される車載用には適さない。
これに対して本発明にあっては、第１及び第２の分割ボイスコイル２１、２２と、第１及び第２の磁性体プレート２７、２８と、第１及び第２の磁気ギャップＧ１、Ｇ２を介してヨーク１５との間で磁気ループが形成される構成であるため、ボイスコイル２０に強いパワーを入力することによってボイスコイル２０が発熱したとしても、ボイスコイル２０はヨーク１５を介してアルミ等の金属、その他の放熱性に優れた材料から成るフレーム２に接続されているので、放熱性がよくなり、ボイスコイルが高熱化しない。

図２は本発明のマグネット可動型スピーカを車載用シートに組み込んだ場合の構成説明図である。
自動車の座席（車載用シート）５０の着座部５１の底面側に凹所５２を形成し、この凹所５２内に振動板を下向きにした状態で可動型スピーカ１を組み込む。この可動型スピーカ１に通電して作動した際には、可動ユニット２５の振動が着座部５１を介して着座した人に伝わり、振動板１０から放音された音は着座部５１の下側から上方に回り込んで着座する人の耳に到達する。
このように本発明では、振動部と、音声発生部とを分離して車内に配置するのではなく、振動部としての可動ユニット２５と、音声発生部としての振動板１０等とが一体化した可動型スピーカ全体を着座部に組み込む構造としたため、人体への振動の伝搬が直接的となる。
仮に、フロアーに可動型スピーカを組み込むとすれば、フロアーの材質、硬度等によってはフロアーの振動状態、人体への伝達の程度が異なってくるが、着座部に組み込むことによりそのような不具合なく、振動を効率的に人体に伝達することが可能となる。

以上のように本発明の可動型スピーカによれば、一つのスピーカによって音波と振動の双方による低音域再生が可能となる。即ち、音波による低音域の再生は振動板１０により行い、振動（加振）による低音域の再生は磁気回路部分（可動ユニット２５）により行う。聴取者に十分な振動を体感させるためには、振動を発生させるための磁気回路部分の質量が大きいほど振動する時間が大きくなり、エネルギーも増加するが、振動させるための駆動力を大きくする必要がある。本発明では、２つの磁気ギャップを設けて駆動力を倍増したので、確実な振動を実現できる。なお、振動による共振周波数を３０〜６０Ｈｚとすると、低音感が得やすくなることが判明している。

本発明に係るスピーカユニットは、次のような効果を奏する。
まず、磁気回路を構成する可動マグネット２６を振動させることにより振動エネルギーを質量に比例して増加できるので、振動による低音域再生に効果がある。特に、可動マグネットと２枚の磁性体プレートから成る重量物としての可動ユニットが大質量の振動系となるため、振動効果が大きくなる。
また、可動マグネット２６にカプラを介して振動板を取り付けているため音波による低音域再生が可能となる。
また、磁気回路を構成する可動マグネット２６の上下端に夫々カプラ３０、４０を備えているため振動系を支持し易くなる。

また、振動板１０と接続される第１のカプラ３０の連設部３０ｂは、磁気回路部品からの振動を伝えやすいようにテーパ形状を有しており、振動板との間の取り付け角度や、取付け位置を適切に調整することにより高音域の音波の伝播を調整することでき、また、音質調整も可能となる。
また、ボイスコイルは、フレームに固定されたヨーク内周に固着されているため、発熱部品としてのボイスコイルからの熱を効率的に放熱することができ、蓄熱による耐久性の低下、周辺温度の上昇を防止できる。
また、本発明のマグネット可動型スピーカは、音波と振動を同時に生成できるため、車載用のシートに組み込むことにより、効果を倍増させることができる。

本発明の一実施形態に係るマグネット可動型スピーカの構成を示す断面図である。 本発明のマグネット可動型スピーカを車載用シートに組み込んだ場合の構成説明図である。 従来例に係るムービングコイル型スピーカの構成を示す断面図である。

符号の説明

１…マグネット可動型スピーカ、２…フレーム、３…フレーム前部材、３ａ…前端縁、４…フレーム後部材、Ｇ１、Ｇ２…磁気ギャップ、１０…振動板、１０ａ…エッジ部、１５…ヨーク、２０…ボイスコイル、２１…第１の分割ボイスコイル、２２…第２の分割ボイスコイル、２５…可動ユニット、２６…可動マグネット、２７…第１の磁性体プレート、２８…第２の磁性体プレート、２９ａ…ボルト、２９ｂ…ナット、３０…第１のカプラ、３０ａ…基部、３０ｂ…連設部、３０ｃ…接続部、３５…第１のダンパ、４０…第２のカプラ、４５…第２のダンパ、５０…車載用シート、５１…着座部、５２…凹所。

Claims (5)

1. 振動板を支持するフレーム前部材、及び該フレーム前部材と一体化された中空筒状のフレーム後部材を備えたフレームと、前記フレーム後部材の内周面に固定された筒状のヨークと、該ヨークの内周面に固定配置されたボイスコイルと、
   前記ボイスコイルの内径側において該ボイスコイルと非接触状態で軸方向へ進退自在に配置された可動マグネット、及び該可動マグネットの前部及び後部に夫々固定され前記ボイスコイルとの間に磁気ギャップを夫々形成する第１及び第２の磁性体プレートから成る可動ユニットと、
   前部を前記振動板に固定されると共に後部によって前記可動ユニット前部を支持する第１のカプラと、外周部を前記フレームに固定されると共に、内周部によって前記第１のカプラを支持する第１のダンパと、
   前記可動ユニット後部に固定された第２のカプラと、外周部を前記フレームに固定されると共に内周部によって前記第２のカプラを支持する第２のダンパと、
   を備えたことを特徴とするマグネット可動型スピーカ。
2. 前記ボイスコイルは、軸方向に分割された２つの分割ボイスコイルから成り、
   前記第１の分割ボイスコイルと前記第１の磁性体プレートとの間の磁気ギャップを通過する磁束の方向と、前記第２の分割ボイスコイルと前記第２の磁性体プレートとの間の磁気ギャップを通過する磁束の方向とが逆向きとなるように構成したことを特徴とする請求項１に記載のマグネット可動型スピーカ。
3. 前記第１のカプラは、前記第１の磁性体プレートと固定された基部と、該基部から前方へ向けてテーパ状に拡開した形状の連設部と、該連設部の先端部に設けられて前記振動板の内側面と密着状態で接続される接続部と、を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマグネット可動型スピーカ。
4. 車載用シートを構成する着座部の内部に請求項１乃至３の何れか一項に記載のマグネット可動型スピーカを配置したことを特徴とする車載用シート。
5. 前記着座部の下面に設けた凹所内に振動板を下向きにした状態で前記マグネット可動型スピーカを組み込んだことを特徴とする請求項４に記載の車載用シート。

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