JP2009135858A

JP2009135858A - スピーカ

Info

Publication number: JP2009135858A
Application number: JP2007312105A
Authority: JP
Inventors: Osamu Funahashi; 修舟橋
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2009-06-18

Abstract

【課題】本発明は、歪みを低減させる構造のスピーカにおいて中高音域の周波数特性の乱れを低減させ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、第二のエッジ１７の磁気回路体１０側の面とサスペンションホルダ１８とボイスコイル体１２外周面と磁気回路体１０とフレーム９とで囲まれた第一の空間２０をスピーカ外部の大気に対し気密状態とし、少なくとも第一の空間２０をエアサスペンションとして機能させ、ボイスコイル体１２を第一のエッジ１６と第二のエッジ１７に加え、第一の空間２０内の気体のバネ性を利用して支持する構成としたので、第一のエッジ１６と第二のエッジ１７のヤング率を同等かつ低く設定することができる。この結果、音声再生時において第一のエッジ１６に接続された振動板１５の変形を低減させることができ、中高音域の周波数特性の乱れを低減させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカに関するものである。

近年、スピーカの音声再生時に生じる歪みを低減させることを目的とし、数多くの構造が提案されている。

例えば、図３に示される従来のスピーカは、磁気回路体１が形成する磁気ギャップ２にコイル部分が可動可能に配置されたボイスコイル体３と、このボイスコイル体３のボイスコイルボビンの外周面に接続されるとともに第一のエッジ４を介してフレーム５と接続された振動板６と、この振動板６よりも磁気回路体１側に設けられ、ボイスコイル体３の側面に接続されるとともに第二のエッジ７を介してフレーム５と接続されたダンパー８とを備え、第一のエッジ４と第二のエッジ７の突出方向を逆方向に設けた構造とすることで、振動板６の上下方向の振幅に対称性を持たせ、スピーカにおける歪みを低減させていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献１が挙げられる。
特開２００７−８８６７４号公報

上記スピーカにおいて、音声再生時に生じる歪みを低減させるためには、振動板６の上下方向の振幅に対称性を持たせることが重要であり、第一のエッジ４のヤング率とダンパー８及び第二のエッジ７で形成する複合体のヤング率を略同等とすることが好ましい。

ここで、第一のエッジ４と、ダンパー８及び第二のエッジ７で形成する複合体は、ボイスコイル体３を支持するために十分な剛性が必要であり、高いヤング率を有するものであるため、第一のエッジ４はボイスコイル体３の上下方向への振幅を追従して変形することが難しいものであった。この結果、音声再生時において、第一のエッジ４に接続された振動板６が変形し、中高音域における周波数特性の乱れが生じてしまうという課題があった。

この課題に対し、第一のエッジ４のヤング率を小さくすることで対応を図ると、前述したように第一のエッジ４のヤング率とダンパー８及び第二のエッジ７で形成する複合体のヤング率を略同等とすることが好ましいため、ダンパー８及び第二のエッジ７で形成する複合体のヤング率も小さくする必要がある。しかしながら、このようにヤング率を小さくした第一のエッジ４と、ダンパー８及び第二のエッジ７で形成する複合体とではボイスコイル体３を十分に支持することは不可能であった。

そこで、本発明は、音声再生時の歪みを低減させる構造のスピーカにおいて、第一のエッジと第二のエッジのヤング率を小さくした状態においてもボイスコイル体を支持することを可能とし、中高音域の周波数特性の乱れを低減させることを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明は、フレームと、このフレームに支持された磁気回路体と、この磁気回路体が形成する磁気ギャップ内にそのコイル部分が可動自在に配置されたボイスコイル体と、このボイスコイル体のボイスコイルボビンの開口部を塞ぐように設けられたダストキャップと、前記ボイスコイル体のボイスコイルボビン外周面にその内周部が接続された振動板と、この振動板の外周部にその内周端側が接続されるとともに、その外周端側が前記フレームに接続された第一のエッジと、前記振動板よりも前記磁気回路体側に設けられ、前記ボイスコイル体のボイスコイルボビン外周面にサスペンションホルダを介してその内周端側が接続されるとともにその外周端側が前記フレームに接続された第二のエッジとを備え、この第二のエッジの前記磁気回路体側の面と前記サスペンションホルダと前記ボイスコイル体外周面と前記磁気回路体と前記フレームとで囲まれた第一の空間をスピーカ外部の大気に対し気密状態とし、少なくとも前記第一の空間をエアサスペンションとして機能させたスピーカとしたものである。

本発明によると、歪みを低減させる構造のスピーカにおいて中高音域の周波数特性の乱れを低減させることができる。

これは、この第二のエッジの磁気回路体側の面とサスペンションホルダとボイスコイル体外周面と磁気回路体とフレームとで囲まれた空間をスピーカ外部の大気に対し気密状態とし、この空間をエアサスペンションとして機能させたことによる。

すなわち、本発明では、第一のエッジと第二のエッジに加え、第二のエッジの磁気回路体側の面とサスペンションホルダとボイスコイル体外周面と磁気回路体とフレームとで囲まれた空間内の気体のバネ性を利用してボイスコイル体を支持する構成としており、従来のスピーカに比べ、ボイスコイル体を支持するために第一のエッジと第二のエッジにかかる負荷を軽減することができる。したがって、第一のエッジと第二のエッジを低いヤング率にて略同等に設定した場合においてもボイスコイル体を支持することが可能となる。

この結果、音声再生時において、第一のエッジに接続された振動板の変形を低減させることができ、中高音域における周波数特性の乱れを低減させることができるのである。

以下、本発明の実施の形態１におけるスピーカの構成について図面を用いて説明する。

図１において示すように、本実施形態におけるスピーカのフレーム９は、有底円筒状のフレーム下部９ａと、このフレーム下部９ａよりも大径であり有底皿状のフレーム上部９ｂとを重ね合わせた形状をなしており、フレーム上部９ｂには、外気へと通ずる複数の開口部９ｃが設けられている。

磁気回路体１０は、フレーム下部９ａの底部中央に配置されており、円板状のプレート１０ａ、円板状のマグネット１０ｂ、及び円筒状のヨーク１０ｃを組み合わせて接着することにより形成されている。また、この磁気回路体１０は、プレート１０ａの外周側面からヨーク１０ｃの内周側面に向けて円筒状の磁気ギャップ１１を形成している。

ボイスコイル体１２は、円筒状のボイスコイルボビン１２ａとこのボイスコイルボビン１２ａの外周面に巻き付けられたコイル１２ｂとで構成されており、コイル１２ｂが磁気ギャップ１１に対して可動自在に配置されている。このボイスコイル体１２上方には、ボイスコイルボビン１２ａの上部開口部を覆うように半球状のダストキャップ１３を振動板１５と接続させて配置しており、粉塵や水分等がボイスコイル体１２の上部開口部を通って磁気ギャップ１１に侵入することを防止している。なお、コイル１２ｂの金糸線１４は、ボイスコイル体１２の上部から、フレーム９の外部へと引き出されている。

振動板１５は、コーン形状をなしており、その内周部がボイスコイル体１２の外周面に接続されている。この振動板１５は、スピーカの音声再生時に上下方向に振動することで音を発生する部分であり、高い剛性と内部損失を両立したパルプおよび樹脂を主な材料としたものである。

第一のエッジ１６の内周端側は、振動板１５の外周部に接続されており、音声再生時に振動板１５に可動負荷を与えないように、第一のエッジ１６は発泡ウレタン樹脂、発泡ゴム、ＳＢＲゴムなどの材料で形成されている。さらに、この第一のエッジ１６は、外周端側をフレーム上部９ｂの内周面上端付近に接続されており、フレーム９にて支持された構成となっている。

第二のエッジ１７は、振動板１５よりも磁気回路体１０側に配置されている。この第二のエッジ１７の内周端側は、ボイスコイルボビン１２ａの外周面とサスペンションホルダ１８を介して接続されており、さらに第二のエッジ１７の外周端側はフレーム９に接続されている。

また、これら第一のエッジ１６と第二のエッジ１７の形状は、図１に示すがごとく、互いに対称相似形状となっている。すなわち、第一のエッジ１６が上方に突出した断面半円形状となっていることに対し、第二のエッジ１７はその反対側である磁気回路体１０方向に突出した断面半円形状となっている。なお、これら第一のエッジ１６及び第二のエッジ１７のヤング率は略同等の値としている。

このように、第一のエッジ１６と第二のエッジ１７の形状をそれぞれ逆方向に突出する形状とするとともにヤング率を略同等の値としたことにより、第一のエッジ１６と第二のエッジ１７とがボイスコイル体１２から受ける上下方向への可動負荷が近似することになる。

したがって、本実施形態のスピーカにおいては、振動板１５の上、下方向への可動に対称性を持たせることができ、その結果、再生される音声に含まれる歪みを低減することができる。

なお、ダンパーの可動負荷の非直線性や非対称性は、スピーカの音声再生時に含まれる歪みの発生の一因となるため、本実施形態のスピーカではダンパーを排除した構成としている。

ここで、第一のエッジ１６、振動板１５、ボイスコイル体１２、サスペンションホルダ１８の上面、第二のエッジ１７の上面、及びフレーム上部９ｂとで囲まれた連通空間１９と、第二のエッジ１７の磁気回路体１０側の面、サスペンションホルダ１８の下面、ボイスコイル体１２の外周面、磁気回路体１０の一部であるヨーク１０ｃ、フレーム下部９ａとで囲まれた第一の空間２０に関して述べる。

まず、連通空間１９は、第一のエッジ１６、振動板１５、ボイスコイル体１２、サスペンションホルダ１８の上面、第二のエッジ１７の上面、及びフレーム上部９ｂにて形成されるものであるが、前述したようにフレーム上部９ｂには複数の開口部９ｃが設けられているため、連通空間１９は外気と連通した状態となっている。

一方、第一の空間２０は、フレーム下部９ａには開口部を設けておらず、外気と連通した状態とはなっていない。すなわち、第一の空間２０からフレーム９外部への空気漏洩はなく、第一の空間２０はスピーカ外部の大気に対し気密状態となっている。

なお、磁気ギャップ１１部分の拡大図である図２に示すように、本実施形態におけるスピーカは、ボイスコイル体１２をプレート１０ａとヨーク１０ｃに接触しないように挿入しているため、プレート１０ａとヨーク１０ｃとの間に僅かな隙間２１が存在している。この隙間２１を介して図２の矢印で示すように、第一の空間２０内の気体が、ダストキャップ１３、ボイスコイル体１２、磁気回路体１０の一部であるプレート１０ａ、振動板１５にて形成された第二の空間２２へと出入りすることが考えられるが、第一の空間２０と同様にこの第二の空間２２を外気と連通させるための開口部は設けられていないため、第二の空間２２からスピーカ外部への空気漏洩はない。

したがって、第一の空間２０から第二の空間２２への気体の行き来はありうるが、第一の空間２０及び第二の空間２２ともにフレーム９外部への空気漏洩はなく、これら第一の空間２０及び第二の空間２２を合わせた空間２３は密閉された状態となっており、スピーカ外部の大気に対し気密状態となっている。

以下、本発明の実施の形態１におけるスピーカの動作及び効果について説明する。

前述のように構成されたスピーカのボイスコイル体１２に、音声信号を付加した交流電流を流すと、磁気回路体１０が形成する磁気ギャップ１１と反応し、ボイスコイル体１２には駆動力が発生する。この駆動方向はフレミングの左手の法則に従い、ボイスコイル体１２は上下方向に変動する。そして、このボイスコイル体１２の変動により、ボイスコイル体１２に接続された振動板１５が振動し、空気を動かすことでスピーカから音声が発生する仕組みとなっている。

ここで、第一のエッジ１６及び第二のエッジ１７はボイスコイル体１２を支持する構成となっているため、本来、第一のエッジ１６及び第二のエッジ１７のヤング率を高く設定し、第一のエッジ１６及び第二のエッジ１７の剛性を高くすることが望ましかった。

しかしながら、第一のエッジ１６のヤング率を高く設定すると、第一のエッジ１６はボイスコイル体１２の上下方向への振幅を追従して十分に変形することができず、この結果、第一のエッジ１６に接続された振動板１５に変形が生じ、中高音域における周波数特性の乱れを引き起こしてしまうという課題が発生していた。

そこで、本実施形態では、第二のエッジ１７の磁気回路体１０側の面とサスペンションホルダ１８とボイスコイル体１２外周面と磁気回路体１０とフレーム９とで囲まれた第一の空間２０をスピーカ外部の大気に対して気密状態としたのである。

すなわち、前述したように第一の空間２０及び第二の空間２２を合わせた空間２３を密閉空間とし、第一の空間２０をスピーカ外部の大気に対して気密状態とすると、第一の空間２０内部の気体がバネとしての機能を発揮し、第一の空間２０はエアサスペンションとして機能する。この結果、ボイスコイル体１２は、第一のエッジ１６と第二のエッジ１７に加え、第一の空間２０のバネ性を利用して支持されることとなり、第一のエッジ１６及び第二のエッジ１７にかかる負荷が軽減される。

したがって、第一のエッジ１６及び第二のエッジ１７のヤング率を略同等かつ低い値にて設定することが可能となる。このようにヤング率を低く設定した第一のエッジ１６は、ボイスコイル体１２の上下方向の振幅を追従して好適に変形するため、第一のエッジに接続された振動板１５の変形は低減される。この結果、中高音域における周波数特性の乱れを低減させることができるのである。

また、本実施形態では、隙間２１を介して第一の空間２０と第二の空間２２とが連通した状態となっており、さらに第二の空間２２も第一の空間２０と同様にスピーカ外部の大気に対して気密状態となっている。このように、第一の空間２０と連通した空間をスピーカ外部の大気に対して気密状態とすることにより、第一の空間２０、及び第一の空間２０と連通した空間とをエアサスペンションとして機能させることができる。すなわち、本実施形態においては、第二の空間２２を大気に対して気密状態とし、第一の空間２０と第二の空間２２を合わせた空間（空間２３）を密閉状態とすることにより、第一の空間２０に加え、第二の空間２２もエアサスペンションとして機能させている。

なお、本実施形態ではダストキャップ１３の外周端を振動板１５に接続させた構成としたが、これ以外にもダストキャップ１３の外周端をボイスコイルボビン１２ａの上端部に接続させ、第二の空間２２をダストキャップ１３、ボイスコイル体１２、磁気回路体１０の一部であるプレート１０ａにて構成しても同様の効果が得られる。

また、第二のエッジ１７を振動板１５と反対方向に突出する形状とし、第一のエッジ１６を第二のエッジ１７に対して反対方向に突出する形状とすることが望ましい。

このように、第一のエッジ１６と第二のエッジ１７の突出方向を互いに逆方向となるように設けた場合、振動板１５の上下方向の変動は、突出方向を互いに同じ方向となるように設けた場合に比べ、上下どちらか一方に変動しやすくなるということがなくなり、対称性を持つことになる。この結果、音声再生時における歪みの発生を低減させることができる。

さらに、第一のエッジ１６と第二のエッジ１７の形状を対称相似形状とすれば、振動板１５の上下方向の変動の対称性が向上し、音声再生時における歪みの発生をより低減できるものとなる。

また、第一の空間２０を形成する部材同士の接着には変成シリコーンを含む接着剤を用いることが望ましい。

ここで、第一の空間２０は、フレーム９、第二のエッジ１７、サスペンションホルダ１８、ボイスコイル体１２の各部材同士を接着剤により接着させることで形成されるのだが、この第一の空間２０をエアサスペンションとして十分に機能させるためには接着部からスピーカ外部への空気漏れを極力抑える必要がある。

このため、乾燥後の体積変化が殆んど無い変成シリコーンを主成分とした接着剤を用いると、接着剤乾燥後における空気孔の発生を低減させることができ、部材同士の接着部からスピーカ外部への空気漏れの可能性を低減させることができるのである。

また、第一の空間２０の部材同士の接着に加え、第二の空間２２を形成する部材同士の接着にも変成シリコーンを含む接着剤を用いることが望ましい。

すなわち、本発明において第二の空間２２を形成するダストキャップ１３、振動板１５、ボイスコイル体１２の各部材同士の接着にも変成シリコーンを主成分とした接着剤を用いれば、接着部からスピーカ外部への空気漏れの可能性を低減させることができ、第一の空間２０と第二の空間２２にて形成される空間２３の密閉性を高めることができる。この結果、空間２３内部の気体のバネ性を高めることができるのである。

また、第一のエッジ１６と第二のエッジ１７の間のフレーム上部９ｂにおいて、開口部９ｃが設けられていることが望ましい。

すなわち、本実施形態のスピーカでは第一の空間２０を密閉した構造としているが、この状態においてさらに連通空間１９を密閉した場合、振動板１５とフレーム９にて囲まれる全ての空間は密閉された構造となってしまう。この結果、振動板１５とフレーム９にて囲まれる空間のバネ性によって、音声再生時の振動板１５の上下方向への振動を抑制してしまうことになる。

このように振動板１５の上下方向への振動を抑制してしまうと、スピーカからの低音域出力を低減させるため、本実施形態ではフレーム上部９ｂにおいて開口部９ｃを設け、連通空間１９を密閉せずに外気と連通した状態としているのである。

なお、本実施形態では、スピーカの音声再生時に含まれる歪みを低減するためにダンパーを排除した構成としたが、第二のエッジの内周端側がダンパーを介してボイスコイル体と接続された構成のスピーカにおいても、ダンパーを気体が通らない材料で構成すれば、第二のエッジの磁気回路体側の面とダンパーとボイスコイル体外周面と磁気回路体とフレームとで囲まれた空間をスピーカ外部の大気に対して気密状態とすることができ、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

本発明は、再生時の歪みを低減する構造のスピーカにおいて、気体のバネ性を利用することにより、ボイスコイル体を支持する第一のエッジと第二のエッジのヤング率を同等かつ低く設定することが可能となる。

この結果、音声再生時の歪みを低減させることができるとともに、中高音域の周波数特性の乱れを低減させることができ、各種音響機器に有用なものとなる。

本発明の実施形態におけるスピーカの断面図本発明の実施形態におけるスピーカの磁気ギャップ部分の拡大図従来のスピーカの断面図

符号の説明

９フレーム
９ａフレーム下部
９ｂフレーム上部
９ｃ開口部
１０磁気回路体
１０ａプレート
１０ｂマグネット
１０ｃヨーク
１１磁気ギャップ
１２ボイスコイル体
１２ａボイスコイルボビン
１２ｂコイル
１３ダストキャップ
１４金糸線
１５振動板
１６第一のエッジ
１７第二のエッジ
１８サスペンションホルダ
１９連通空間
２０第一の空間
２１隙間
２２第二の空間
２３空間

Claims

フレームと、
このフレームに支持された磁気回路体と、
この磁気回路体が形成する磁気ギャップ内にそのコイル部分が可動自在に配置されたボイスコイル体と、
このボイスコイル体のボイスコイルボビンの開口部を塞ぐように設けられたダストキャップと、
前記ボイスコイル体のボイスコイルボビン外周面にその内周部が接続された振動板と、
この振動板の外周部にその内周端側が接続されるとともに、その外周端側が前記フレームに接続された第一のエッジと、
前記振動板よりも前記磁気回路体側に設けられ、前記ボイスコイル体のボイスコイルボビン外周面にサスペンションホルダを介してその内周端側が接続されるとともにその外周端側が前記フレームに接続された第二のエッジとを備え、
この第二のエッジの前記磁気回路体側の面と前記サスペンションホルダと前記ボイスコイル体外周面と前記磁気回路体と前記フレームとで囲まれた第一の空間をスピーカ外部の大気に対し気密状態とし、少なくとも前記第一の空間をエアサスペンションとして機能させたスピーカ。
前記第一の空間と連通した第二の空間をスピーカ外部の大気に対し気密状態とし、前記第一の空間及び前記第二の空間をエアサスペンションとして機能させた請求項１に記載のスピーカ。
前記第二の空間は、前記ダストキャップと前記ボイスコイル体内周面と前記磁気回路体とで囲まれた空間である請求項２に記載のスピーカ。
前記第二のエッジを振動板と反対方向に突出する形状とし、前記第一のエッジを前記第二のエッジとは反対方向に突出する形状とした請求項１に記載のスピーカ。
前記第一のエッジと前記第二のエッジの形状を対称相似形状とした請求項１に記載のスピーカ。
前記第一の空間を形成する部材同士は変成シリコーンを含む接着剤にて接着されている請求項１に記載のスピーカ。
前記第一の空間及び前記第二の空間を形成する部材同士は変成シリコーンを含む接着剤にて接着されている請求項２に記載のスピーカ。
前記フレームの、前記第一のエッジと前記第二のエッジの間の部分に開口部を設けた請求項１に記載のスピーカ。