JP2010206560A - スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はスピーカの薄型化と、低歪で駆動効率を高め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、磁気ギャップ１７を有する磁気回路１１をプロテクター１８の中央部裏面に設置し、逆円錐形の振動板１３を磁気回路１１側に設けるとともに、磁気回路１１側とは反対側にダンパー１５を設け、振動板１３は第一のエッジ１４を介してボイスコイル体１２の振動板１３内周連結部よりも磁気回路１１側の上方の位置でフレーム１９に結合し、ダンパー１５は第二のエッジ１６ａとこの第二のエッジ１６ａの突出方向とは反対方向の突出構造を有する第三のエッジ１６ｂを重合させた構成のエッジを介してフレーム１９に結合したスピーカである。
【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカに関するものである。

従来のスピーカは図５に示されるように、磁気回路１に可動可能に配置されたボイスコイル体２を振動板３の内周端に接続し、振動板３の外周端をエッジ４を介してフレーム５に接続し、さらに、この振動板３の裏面をサスペンションホルダ６とエッジ７を介してフレーム５に接続した構造となっていた。またエッジ４、７の突出形状を逆方向とすることによって振動板３の上下振幅を上下対称にすることで、スピーカにおける歪みを低減させている。

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、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−７３３２号公報

しかしながら、このようなスピーカ構造を採用する場合、スピーカの厚みは磁気回路１とボイスコイル体２と逆円錐状をした振動板３の高さの合計となるため、かなり厚いものとなっていた。また、サスペンションホルダ６は少なくとも振動板３と同じ程度の剛体で形成しているので、重量が大きくなり、これに起因して大出力を加える低音用としてはそれもあまり問題となることは少ないが、中高音用としてはその重量化により駆動効率が低くなるという課題を有するものであった。

そこで、本発明は薄型化が図れる構成で、かつ駆動効率を高めることのできる低歪のスピーカを提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明のスピーカは、磁気ギャップを有する磁気回路を中央部裏面に設置し、その外周部分がフレームに結合されるプロテクターと、この磁気回路の前記磁気ギャップ内に少なくともそのコイル部が可動自在に設けられたボイスコイル体と、このボイスコイル体の磁気ギャップ外方部分にその内周部分を連結し、外周部分を第一のエッジを介して前記フレームに連結された振動板と、前記振動板より前記磁気回路側とは反対側に、前記ボイスコイル体の磁気ギャップ外方部分にその内周部分を連結し、外周部分を第二のエッジを介して前記フレームに連結されたダンパーを備え、前記第一のエッジは前記ボイスコイル体の振動板内周連結部よりも前記磁気回路側の上方の位置で前記フレームに結合され、前記第二のエッジには、この第二のエッジの突出方向とは反対方向の突出構造を有する第三のエッジを重合させた構成としたものである。

この構成により、スピーカの薄型化が図れ、かつ駆動効率を向上させるとともに歪みを抑制することができるスピーカを提供できるものである。

以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のスピーカの断面図を示す。図１において、磁気回路１１は円板状のマグネット１１ａ、円板状のプレート１１ｂ、円形凹状のヨーク１１ｃからなり、プレート１１ｂの外周とヨーク１１ｃの外周端部の内周間の磁気ギャップ１７にマグネット１１ａの磁束を集中させる。マグネット１１ａにはネオジウム系や希土類コバルト系が、プレート１１ｂ及びヨーク１１ｃには鉄が主な材料として用いられている。なお、図１では内磁型の例を示しているが外磁型の磁気回路でもよい。この磁気回路１１は、プロテクター１８の中央部裏面にネジ２１を用いて取り付けられ、このプロテクター１８の外周部分はフレーム１９に結合されている。

ボイスコイル体１２は、円筒状で、磁気回路１１の磁気ギャップ１７内に少なくともそのコイル部１２ａが可動自在に設けられており、一般的には紙及び樹脂、アルミ等の金属を材料としたボビンの上に、銅線などのコイルを巻いて構成している。なお、ボイスコイル体１２のコイル部１２ａと反対側の端面には防塵対策としてのダストキャップ２０が設けられている。

振動板１３はボイスコイル体１２の磁気ギャップ１７外方部分に、その内周が連結され逆円錐状の形状をしており、ボイスコイル体１２に起振された振動により実際に音を出すもので、高い剛性と内部損失を両立したパルプ及び樹脂が主な材料として用いられる。振動板１３は磁気回路１１側に逆円錐状の外周部分がくるように設けられ、この振動板１３の外周部分はリング状の第一のエッジ１４を介してフレーム１９に結合されている。この時、第一のエッジ１４はボイスコイル体１２の振動板１３内周連結部よりも磁気回路１１側の上方の位置でフレーム１９に結合されている。

磁気回路１１と振動板１３をこのような位置構成とすることにより、スピーカ全体の厚みを大幅に薄くすることができる。

第一のエッジ１４は、振動板１３に可動負荷を加えないようにウレタン、発泡ゴム、ＳＢＲゴムや布などの材料が用いられ、フレーム１９はいろいろな形状にも対応できるように鉄板プレス品や樹脂成型品及びアルミダイキャストなどの材料が用いられる。

ダンパー１５はその内周端部分がボイスコイル体１２の振動板１３固定部よりも磁気回路１１側とは反対側で接続され、外周端部分がダンパー１５とは別体の下方に突出した第二のエッジ１６ａを介してフレーム１９に接続されている。

なお、このダンパー１５はリング状の波板構造となっており、ボイスコイル体１２の可動に対応して伸縮する構造とするとともに、振動板１３に設けられた第一のエッジ１４と同様に振動板１３に大きな可動負荷を加えないよう発泡ウレタン樹脂、発泡ゴム、ＳＢＲゴムや布などの材料で形成されている。

第二のエッジ１６ａは、振動板１３側またはその反対側に突出する構造にするが、本実施の形態では第一のエッジ１４が図１のごとく上方に突出した断面半円形状としているので、第二のエッジ１６ａは、その反対側として振動板１３とは反対側に突出する断面半円形状としている。

そしてこの状態において、この第二のエッジ１６ａには、この第二のエッジ１６ａの突出方向とは反対方向の突出構造を有する第三のエッジ１６ｂが重合されている構成をとっている。このエッジ１６ｂも振動板１３に大きな可動負荷を加えないよう発泡ウレタン樹脂、発泡ゴム、ＳＢＲゴムや布などの材料で形成されており、本実施の形態１では第二のエッジ１６ａが図１のごとく下方に突出した断面半円形状としているので、第三のエッジ１６ｂは、その反対側の上方に突出する断面半円形状としている。

なお、これらの第一のエッジ１４、第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂの弾性率を比較すると、第一のエッジ１４の弾性率が一番小さく（軟らかく）、次に第三のエッジ１６ｂの弾性率が小さく（軟らかく）、第二のエッジ１６ａの弾性率が一番大きい（硬い）状態としており、このようにした理由については後で詳述する。

さて、本実施の形態１のスピーカも、ボイスコイル体１２のコイル１２ａに音声信号を印加することで磁気ギャップ１７の磁界と反応し、ボイスコイル体１２が上下方向に可動し、この可動により振動板１３が振動して音が発せられるものである。特に、ダンパー１５の外周端部分に第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂを設けたことによりスピーカの歪みが抑制され、さらにスピーカの駆動効率が高められたものとなっている。

ダンパー１５は、本来、その内、外両端がフレーム１９とボイスコイル体１２に接続され、ボイスコイル体１２の可動時におけるローリングを抑制するものであり、ボイスコイル体１２の可動に追従し易くするためリング状の波板構造とし、弾性をもたせている。

しかし、このようにリング状の波板構造としたことにより、振幅量が小さい時には、ボイスコイル体１２の可動に大きな負荷となることは少ないが、ボイスコイル体１２の振幅量が大きくなるにしたがって負荷が大きくなってしまう。

そこで、本実施の形態１では、ダンパー１５の外周部を、第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂを介してフレーム１９に接続したものであり、この様にすればボイスコイル体１２の可動幅が大きくなり、ダンパー１５が負荷となってきた時に第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂに応力が加わり、この応力に応じて第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂが、略断面円形状態から弾性変形することになる。

このため、この様にボイスコイル体１２の振幅量が大きくなってきた時にもダンパー１５の存在によりその振幅が阻害されにくくなり、駆動効率の低下が抑制されることになる。

本実施の形態１においては、ボイスコイル体１２を、第一のエッジ１４と、ダンパー１５、第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂの結合体との、二つの支持体によって上下方向に支持しているが、振動板１３の駆動効率を高めるために、第一のエッジ１４はその厚さを薄くしてその重量を軽くし、これにより振動板１３と第一のエッジ１４の重量を軽くし、振動板１３の駆動効率を高める構造としている。

しかし、第一のエッジ１４を肉薄にするとボイスコイル体１２の支持強度が低下するので、その分第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂは第一のエッジ１４よりも肉厚にし、これによりボイスコイル体１２の支持強度が低下するのを防止している（この結果、ダンパー１５および第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂで形成する結合体の弾性率は、第一のエッジ１４の弾性率よりも大きく（硬く）なっている。）。

以上の構成により、ボイスコイル体１２の支持は、ダンパー１５、第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂの結合体による支持が支配的となっているので、振動板１３の上下動の歪を抑制するためには、ダンパー１５と第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂの結合体における上下負荷を、出来るだけ同じ状態にする必要性がある。

そこで、この実施の形態１における第二のエッジ１６ａの形状について検討する。

第二のエッジ１６ａは、振動板１３とは反対方向に突出する形状になっているので、下方には変形しやすく、逆に上方、つまり振動板１３方向には変形しにくくなっている。

そこで、第二のエッジ１６ａにおける上下方向への変形のしやすさの差を吸収すべく、第三のエッジ１６ｂを設けることとした。

ダンパー１５は良く知られたようにリング状の波板構造となっており、振動板１３側に向けて突出する突出部と、これとは反対方向に突出する突出部とをそれぞれ複数有する構造となっており、基本的には上下方向における負荷は略同じものに出来る。

しかしながら、第二のエッジ１６ａは下方に突出した状態としているので、第二のエッジ１６ａにおける上下負荷の差（下方に変形しやすい）を吸収すべく、第三のエッジ１６ｂをこの第二のエッジ１６ａに重合した状態で設けることとした。

この図１に示すごとく本実施の形態１における第三のエッジ１６ｂは、振動板１３方向（つまり図の上方）に突出する形状になっているので、上方には変形しやすく、逆に下方には変形しにくくなっている。このため、これらの第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂを一体に断面円形状態に組み合わせれば、一体化された第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂの上下負荷の大きさを略同じ状態にすることができる。

これらの第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂについてさらに詳述すると、第三のエッジ１６ｂは第二のエッジ１６ａよりも弾性率を若干小さく（軟らかく）している。その理由は、振動板１３の外周端部分をフレーム１９に接続した第一のエッジ１４が本実施の形態１では上方に突出した形状になっているので、この第一のエッジ１４による負荷の差を考慮しなければならないからである。

第一のエッジ１４は上述のごとくその厚さを薄くし、その重量を軽くし、これにより振動板１３と第一のエッジ１４の重量を軽くし、振動板１３の駆動効率を高める構造としているので、上下動についての負荷の大きさはそれ程大きくないが、それでも図１において上方に突出しておれば、やはり上方には変形しやすく、逆に下方には変形しにくく、これが上下動負荷の差として若干ではあるが、出てしまう。

そこで本実施の形態１では、上述のごとく第三のエッジ１６ｂは第二のエッジ１６ａよりも弾性率を若干小さく（軟らかく）している。

つまり、図１においてボイスコイル体１２としては、第一のエッジ１４、第三のエッジ１６ｂの形状による理由で上方には下方へよりは移動しやすく、また第二のエッジ１６ａの形状による理由で下方へは上方へよりは移動しやすくなっている。そのようなことからすると、第二のエッジ１６ａ一つに対して、第三のエッジ１６ｂと第一のエッジ１４をワンセットとして検討する必要があり、そのような理由から、上述のごとく第三のエッジ１６ｂは第二のエッジ１６ａよりも弾性率を若干小さく（軟らかく）している。この結果、振動板１３の上下振幅が上下略対称になって、スピーカにおける歪みを低減させることが出来、しかも第一のエッジ１４を軽量化しているので、中高音用としても、駆動効率の高いスピーカとなる。

なお、このようにダンパー１５を、第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂを介してフレーム１９に接続する構成においては、先にも述べたようにボイスコイル体１２の可動幅がある程度大きくなるまではリング状で波板構造のダンパー１５によりパワーリニアリティの直線性が確保でき、またボイスコイル体１２の可動幅が所定以上となりその直線性が確保しにくくなった場合に第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂの弾性によりその直線性を補うものであることから、第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂ結合体の弾性率はダンパー１５の弾性率より大きく（硬く）設定することが望ましい。

また、ダンパー１５と、第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂの結合体とは、それぞれ異なる弾性率を有し、ボイスコイル体１２の可動幅に応じて両者が独立して機能するように設定することが望ましく、ダンパー１５と、第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂとの間、より具体的にはダンパー１５と第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂとの接続領域における弾性率を、ダンパー１５および第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂの弾性率より大きく（硬く）設定することで両者の独立性を確保するものである。

なお、ダンパー１５と第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂとの接続領域の弾性率をダンパー１５および第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂの弾性率より大きく（硬く）設定するためには、例えば第二のエッジ１６ａ、第三のエッジ１６ｂと、ダンパー１５とを接着する接着剤の種類をアクリル系などの硬質接着剤を用いたり、接続領域に補強材料を貼り付けたりする。

プロテクター１８は、複雑な形状にも対応できるように鉄板プレス品や樹脂成型品及びアルミダイキャストなどの材料が用いられる。図２にプロテクター１８を上面から見た図を示す。このスピーカはプロテクター１８側に音を放射させるために、中央部裏面にネジ２１で取り付けた磁気回路１１の部分を除く全面にパンチング穴２２を設けている。そして、このプロテクター１８の４隅にはこのプロテクター１８を取り付けているフレーム１９とともに、このスピーカを取り付けるための取り付け穴２３を設けている。

図３に他の実施例のプロテクター１８ａを上面から見た図を示す。これも同様にプロテクター１８ａ側に音を放射させるために、中央部裏面にネジ２１で取り付けた磁気回路１１を支持するための４ヶ所の梁２４の部分を除く全面に開口部２５を設けたものである。

（実施の形態２）
次に図４について説明する。図４は実施の形態２の断面図を示し、実施の形態１と同じ構成のものに関しては同一の符号を付している。図４においては、第一のエッジ２６は磁気回路１１と反対側に向けて突出する形状とした構成としたものである。

このため、第一のエッジ２６の前方に近接しているプロテクター１８への接触を避けることができるため、スピーカ全体の厚みを更に薄くすることができる。また、スピーカ全体の厚みを変えない場合には、スピーカの振幅余裕を大きくとることで、最大音圧を大きくすることができる。

本発明は、スピーカにおいて、薄型化の構成でスピーカの歪みを低減させるとともに、駆動効率を改善することができ、特に中、高域用のスピーカに有用なものとなる。

本発明の実施の形態１におけるスピーカの断面図 本発明の実施の形態１におけるスピーカのプロテクターの上面図 本発明の実施の形態１におけるスピーカの他の実施例のプロテクターの上面図 本発明の実施の形態２におけるスピーカの断面図 従来のスピーカの断面図

１１ 磁気回路
１２ ボイスコイル体
１３ 振動板
１４、２６ 第一のエッジ
１５ ダンパー
１６ａ 第二のエッジ
１６ｂ 第三のエッジ
１７ 磁気ギャップ
１８ プロテクター
１９ フレーム
２０ ダストキャップ
２１ ネジ
２２ パンチング穴
２３ 取り付け穴
２４ 梁
２５ 開口部

Claims (6)

1. 磁気ギャップを有する磁気回路を中央部裏面に設置し、その外周部分がフレームに結合されるプロテクターと、この磁気回路の前記磁気ギャップ内に少なくともそのコイル部が可動自在に設けられたボイスコイル体と、このボイスコイル体の磁気ギャップ外方部分にその内周部分を連結し、外周部分を第一のエッジを介して前記フレームに連結された振動板と、前記振動板より前記磁気回路側とは反対側に、前記ボイスコイル体の磁気ギャップ外方部分にその内周部分を連結し、外周部分を第二のエッジを介して前記フレームに連結されたダンパーを備え、前記第一のエッジは前記ボイスコイル体の振動板内周連結部よりも前記磁気回路側の上方の位置で前記フレームに結合され、前記第二のエッジには、この第二のエッジの突出方向とは反対方向の突出構造を有する第三のエッジを重合させたことを特徴とするスピーカ。
2. 第一のエッジはダンパーが設けられた側と反対側に突出する形状とし、第二のエッジは振動板が設けられた側と反対側に突出する形状としたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
3. 第一のエッジはダンパーが設けられた側に突出する形状とし、第二のエッジは振動板が設けられた側と反対側に突出する形状としたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
4. ダンパーと第二のエッジと第三のエッジで形成する結合体の弾性率を、第一のエッジの弾性率よりも大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
5. 第三のエッジの弾性率を第二のエッジの弾性率より小さくしたことを特徴とする請求項４に記載のスピーカ。
6. ダンパーと第二のエッジ、第三のエッジとの接続部分の弾性率を前記ダンパーおよび前記第二のエッジ、第三のエッジの弾性率より大きくしたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。

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