JP2014127786A - スピーカ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 スピーカ装置において、駆動音の増大と、更なる高品質化を可能にする。
【解決手段】 筒形のスピーカヨーク31内に駆動マグネット33を配置する。スピーカヨーク31の開放端側に駆動マグネット33の端面と間隔を置いて対面するよう振動膜43を固定する。振動膜43は、駆動マグネット33とスピーカヨーク31間の空隙に挿入されるとともに音声信号によって変位するボイスコイル49を有する。振動膜43の前面には、制御マグネット板53を配置する。制御マグネット板53は、駆動マグネット33又はスピーカヨーク31の端面周囲に対向する領域に対し、駆動マグネット33又はスピーカヨーク31に接近状態で対向する領域がそれと同磁極になるよう着磁されている。
【選択図】 図1

Description

本発明はスピーカ装置に係り、例えば、使用者の耳に装着するイヤホンやヘッドホン等のイヤホン装置に用いて好適するスピーカ装置の改良に関する。
従来、使用者の耳に装着するイヤホン装置としては、例えば図8に示すように、ケース本体1内に配置したカップ状ヨーク3内に円柱状駆動マグネット5の一方の端面を固定し、駆動マグネット5の他方の端面との間で間隔を置いて対面するように薄い振動膜7をヨーク3の先端に固定してヨーク3の開口部を覆い、振動膜7に固定した円筒状ボイスコイル9をマグネット3の外周に僅かな間隔を置いて挿入配置した構成が良く知られている。
図8において、ケース本体1はロート状の基部1aとこの先端(図中右側)を覆う前面カバー1bからなり、ヨーク3の開口部先端が前面カバー1b内に固定されており、同図中の符号11は振動膜7の前面にあって前面カバー1bに貫通形成された複数の音通孔、符号13は外部へ導出されるケーブルであって基部1a内で結び目13aが形成されている。
このイヤホン装置では、振動膜7を振動させる駆動部15を、ヨーク3、駆動マグネット5およびボイスコイル9によって形成し、外部からケーブル13でボイスコイル9に音声信号を印加することによって振動膜7を振動させて発音させ、発音された音が振動膜7の前面の音通孔11から外部へ伝搬される。
そして、この種のイヤホン装置は、例えば耳甲介腔挿入型や外耳道挿入型の構成にして製品化される。
外耳道挿入型イヤホン装置としては、例えば図9に示すように、図8の構成を若干変更した構成を有し、使用者の耳珠17、対珠19、耳甲介21で囲まれた耳甲介腔23に、振動膜7を耳甲介21に近接させるようにしてケース本体1を挿入するとともに、耳甲介腔23から鼓膜(図示せず)へ延びる外耳道25に、ケース本体1から突設させた音通筒体27を挿入して使用する構成を有している。図9ではイヤホン装置を左耳に装着した状態を示している。
なお、図9中の符号29は音通筒体27外周に嵌めた可撓性のイヤーチップ(イヤパット、イヤピース)であって外耳道25内壁に弾性的に当接される。
ところが、上述したイヤホン装置では、駆動マグネット5とヨーク3の間の磁気空隙には漏れ磁束が発生し易く、ボイスコイル9の変位を大きくさせて振動膜7の振動を大きくして発音を向上させるには限界があるうえ、スピーカ特性を向上させるにも限界がある。
従来、磁気回路の漏れ磁束の発生を抑える構成として、例えば特開平10−112896号公報(特許文献1)「スピーカ用磁気回路」が提案されている。
この特許文献1は、磁石、ヨークを具備して磁気空隙を形成するスピーカ用磁気回路であり、振動板を配設する側で磁気回路面に形成された磁気空隙に沿って磁気回路面に固着する磁石を具備し、磁石は、磁気回路に固着する面と固着する面と対向する面に磁極を有し磁気回路の磁石を固着する面に生じる磁極と同極面を固着した構成を有し、安価で入手し易い一般的な磁気回路用部品を用いて磁気空隙からの漏洩磁束を減少させ、磁気空隙内の磁束密度を高められるようにしたものである。
特開平10−112896号公報
しかしながら、上述したスピーカ用磁気回路では、ヨークのセンターポールやトッププレートにチップ状の小マグネット片を配置するので、磁気空隙からの漏洩磁束を減少させるには不十分で、発音レベルやスピーカ特性を向上させるには更なる改良、工夫が必要である。
本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、磁気空隙からの漏洩磁束を効果的に減少させ、発音レベルを向上させるとともにスピーカ特性を向上させることが容易で、駆動音の高品質化および出力増大が可能なスピーカ装置の提供を目的とする。
そのような課題を解決するために本発明のスピーカ装置は、筒形のスピーカヨークと、着磁されるとともにスピーカヨーク内に共軸的に配置され、そのスピーカヨークの開放端側との間で磁気回路を形成する駆動マグネットと、そのスピーカヨークの開放端側に駆動マグネットの端面と間隔を置いて対面するよう固定され、それら駆動マグネットとスピーカヨーク間の空隙に挿入されるとともに印加される音声信号によって変位されるボイスコイルを有する振動膜と、この振動膜の前面に間隔を置いて配置された制御マグネット板であって、それら駆動マグネット又はスピーカヨークに接近状態で対向する領域が、それら駆動マグネット又はスピーカヨークの磁極に対して同磁極となるよう着磁された制御マグネット板と、を具備している。
本発明のスピーカ装置は、上記制御マグネット板が、その駆動マグネットの端面側の外径形状とほぼ同一形状を有し、その駆動マグネットの端面周囲に対面する周縁領域が同磁極に着磁された構成も可能である。
本発明のスピーカ装置は、上記制御マグネット板がリング状に形成された構成も可能である。
本発明のスピーカ装置は、上記制御マグネット板が、そのスピーカヨークの内径より僅かに大径又はほぼ同径の内径形状を有するリング状に形成され、そのボイスコイルを挟んで駆動マグネットと対向するスピーカヨークの端面領域に対向する領域が同磁極に着磁された構成も可能である。
本発明のスピーカ装置は、上記スピーカヨークが、上記振動膜からの振動音を外部へ音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、その振動膜を音通孔側にして配置され、上記制御マグネット板が、本体ケース内壁にあって音通孔近傍に配置された構成も可能である。
本発明のスピーカ装置は、上記スピーカヨークが、上記振動膜からの振動音を外部へ音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、背面側を音通孔側にして配置され、上記制御マグネット板が、その本体ケース内壁にあって音通孔から遠い位置に配置された構成も可能である。
本発明のスピーカ装置は、上記制御マグネット板が第1の貫通孔を有し、上記本体ケースがその第1の貫通孔に位置を揃えた第2の貫通孔を有する構成も可能である。
このような本発明のスピーカ装置では、振動膜の前面に間隔を置いて配置された制御マグネット板において、駆動マグネット又はスピーカヨークに接近して対向する領域が、それら駆動マグネット又はスピーカヨークの磁極と同磁極となるよう着磁されているから、制御マグネットから発生する磁束により、駆動マグネットとスピーカヨーク間の磁気空隙に生じ易い漏洩磁束が効果的に減少、圧縮され、従来のスピーカ構成を変更することなく、発音レベルを向上するとともにスピーカ特性も向上させることが容易で、駆動音の高品質化および出力増大が可能となる。
本発明のスピーカ装置では、上記制御マグネット板が、その駆動マグネットの端面側の外径形状とほぼ同一形状を有し、その駆動マグネットの端面周囲に対面する周縁領域が同磁極に着磁された構成では、漏洩磁束を確実に減少することが可能である。
本発明のスピーカ装置では、上記制御マグネット板がリング状に形成された構成にすると、上述した効果に加えて、振動膜からの発音を効果的に外部へ伝搬可能である。
本発明のスピーカ装置では、上記制御マグネット板が、そのスピーカヨークの内径より僅かに大径又はほぼ同径の内径形状を有するリング状に形成され、そのボイスコイルを挟んで駆動マグネットと対向するスピーカヨークの端面領域に対向する領域が同磁極に着磁された構成にすれば、上述した効果に加えて、振動膜からの発音をより一層効果的に外部へ伝搬可能である。
本発明のスピーカ装置では、上記スピーカヨークが、外部へ振動音を音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、その振動膜を音通孔側にして配置され、上記制御マグネット板が、本体ケース内壁にあって音通孔近傍に配置された構成とすれば、具体的製品においても上述効果を得ることが容易である。
本発明のスピーカ装置では、上記スピーカヨークが、外部へ振動音を音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、背面側を音通孔側にして配置され、上記制御マグネット板が、その本体ケース内壁にあって音通孔から遠い位置に配置された構成とすれば、具体的製品においても上述効果を得ることが容易である。
本発明のスピーカ装置では、上記制御マグネット板が第1の貫通孔を有し、上記本体ケースがその第1の貫通孔に位置を揃えた第2の貫通孔を有すれば、周波数特性の調整も可能である。
本発明に係るスピーカ装置の実施の形態を示す概略縦断面図である。 図1のスピーカ装置を製品化した状態を説明する縦断面図である。 図1のスピーカ装置の動作を説明する概略図である。 図2のスピーカ装置において制御マグネット板の着磁の有無を比較した特性図である。 図1のスピーカ装置を製品化した別の状態を説明する縦断面図である。 本発明のスピーカ装置の他の実施の形態を示す概略縦断面図である。 本発明のスピーカ装置の他の実施の形態を示す概略縦断面図である。 従来のイヤホン装置を示す縦断面図である。 従来のイヤホン装置を使用例とともに示す縦断面図である。
以下、本発明に係るスピーカ装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係るスピーカ装置の実施の一形態を示す概略縦断面図である。
図1において、スピーカヨーク31は、磁性体板材料から筒形にして有底のカップ状に成形加工されてなり、開放端を図中下側にして図1では図示しない例えば本体ケース(図2参照)に固定されている。スピーカヨーク31底部には複数の通気孔が形成されている。
スピーカヨーク31内底には、円筒状又は円柱状の公知の駆動マグネット33の一端面が重ねられて図中下向きに固定されている。
駆動マグネット33は、他方の端面(先端面)がスピーカヨーク31の側壁35の先端近傍にて外側へ拡開するように形成された段部37近傍に位置している。
駆動マグネット33の他方の端面(先端面)には、鉄等の軟磁性材料からなり、駆動マグネット33の端面寸法より僅かに径大で円板状の抑え板39が重ねられている。この抑え板39は必須ではなく、駆動マグネット33と同一視可能である。
スピーカヨーク31、駆動マグネット33および抑え板39は、図示しない接着剤やはとめによって一体的かつ共軸的に固定されており、スピーカヨーク31の段部37と抑え板39がほぼ同じレベル位置で対向している。
駆動マグネット33は、スピーカヨーク31の底部側が例えばS極に、他方の端面(先端面)側、すなわち後述する振動膜43側がN極に着磁されており、抑え板39もN極になっている。
そのため、抑え板39の外周とこれと僅かの間隔を置いて対向するスピーカヨーク31の段部37との間には、抑え板39からの磁束によって磁気回路が形成され、段部37がS極になっている。
スピーカヨーク31の底部外面には、リング板状の回路基板41が固定されており、回路基板41には図示しないケーブル(図8参照)によって電子機器(図示せず。)から音声信号が供給される。
振動膜43は、従来公知のフィルム材料から円板状に形成されてなり、中央部をドーム状に図中上方向に凸状に膨らませた中央領域45と、この中央領域45を囲む環状の外周領域47とを有し、外周領域47の外縁をスピーカヨーク31の開放端面(先端部)側にこれを塞ぐように支持固定されている。
振動膜43の外周領域47は、いわゆるコルゲーション(corrugation)エッジと称される放射状の細かい凹凸条が形成されており、中央領域45に比べて若干凹状に窪んだ状態になっている。
振動膜43の一方の面側(図中上面側)において、中央領域45と外周領域47の環状の境目には、円筒状のボイスコイル49の一方の端面側が中央領域45を囲むように固定されており、ボイスコイル49が駆動マグネット33の外周に僅かな間隔を置いて挿入配置されている。
そのため、ボイスコイル49を挟むようにして、駆動マグネット33とスピーカヨーク31の側壁35が、僅かの間隔を置いて環状に対面している。
振動膜43において、ボイスコイル49と同じ面上には、ボイスコイル49から図示しないリード線が外縁まで延びて回路基板41に接続されており、リード線を介した音声信号のボイスコイル49への印加によってボイスコイル49が変位し、振動膜43が振動駆動するようになっている。
すなわち、スピーカヨーク31、駆動マグネット33およびボイスコイル49によって、振動膜43を振動駆動させる駆動部51が形成されており、いわゆる内磁型スピーカが構成されている。
振動膜43の前面(図1中下方)には、これと僅かな間隔を置くとともに振動膜43を間に挟んで円板状の制御マグネット板53が配置され、図示しない例えば本体ケース(図2参照)に固定されている。
制御マグネット板53は、抑え板39の端面側外径寸法φaより僅かに小径又は同径の外径寸法φbの円板状形状を有し、スピーカヨーク31、駆動マグネット33および振動膜43と共軸的に、かつ、駆動マグネット33の端面又は抑え板39と並行に配置されており、対面する外周領域がN極に着磁されている。
すなわち、制御マグネット板53の外周領域にあって、駆動マグネット33(抑え板39)の端面外周と接近状態で対面する領域は、これに対向する駆動マグネット33(抑え板39)の外周領域と同磁極のN極となるよう着磁され、駆動マグネット33(抑え板39)と対面しない面(図1中上面)の外縁部はS極に着磁されている。
制御マグネット板53は、振動膜43の最大振動変位によって振動膜43が当接しない程度に、振動膜43と僅かの間隔を置いて配置されている。
制御マグネット板53は、抑え板39の外周からスピーカヨーク31の段部37への漏洩磁束の拡散を抑えて圧縮する制御機能を有している。
このような構成のスピーカ装置は、例えば図2に示すように、絶縁性合成樹脂から有底の筒形形状に成形されてなるケース本体55のカップ状基部57内にスピーカヨーク31を配置し、振動膜43を覆うように前面カバー59を被せるとともに、前面カバー59内壁に制御マグネット板53を支持固定させ、イヤホン装置として製品化される。
また、このようなスピーカ装置では、ボイスコイル49へ音声信号を印加することにより、駆動部51が振動膜43を振動発音させ、前面カバー59に形成した音通孔61から振動音が外部へ伝搬される。なお、音通孔61を形成する音通筒63の外周に填めるイヤーチップ(図5、図9参照)の図示は省略した。
そして、本発明に係るスピーカ装置は、上述した図9に示したように、耳珠17、対珠19、耳甲介21で囲まれた耳甲介腔23にケース本体55を収納するとともに、先端のイヤーチップを外耳道25に挿入して装着使用される。
しかも、本発明のスピーカ装置では、制御マグネット板53が、駆動マグネット33(抑え板39)とほぼ同一形状を有し、制御マグネット板53の片面側にあって、駆動マグネット33の端面(抑え板39)に接近状態で対面する外縁領域が、これに対面する駆動マグネット33領域と同磁極のN極となるよう着磁されている。
そのため、図3Aに示すように、駆動マグネット33(抑え板39)の端面と制御マグネット板53の周縁領域どうしに磁極の反発が発生し、駆動マグネット33(抑え板39)の端面からスピーカヨーク31への磁束拡散が抑えられ、漏洩磁束の発生が極めて小さくなるとともに圧縮されて磁束密度が上昇し、振動膜43の駆動損失の軽減が可能である。なお、図3ではボイスコイル49および振動膜43の図示は省略した。
しかも、駆動マグネット33(抑え板39)の端面と制御マグネット板53の間隔や制御マグネット板53の外径を調節することにより、漏洩磁束の大きさ調整制御も可能である。
特に、制御マグネット板53は板状であって着磁強度の大きいものが安価で得られるうえ、チップ状ではないことから扱い易い。
この点、図3Bに示すように、制御マグネット板53を配置しない従来構成では、漏洩磁束が多くて磁束密度が低下し易く、音圧レベルの向上に限界がある。
図4は、本発明のスピーカ装置(実線A)と制御マグネット板53を着磁しない従来構成相当品(点線B)との周波数特性図であり、本発明に係るスピーカ装置の方が従来構成相当品に比べて、広範囲で4dB程度音圧が上昇しており、一部では7dBもの上昇を示している。
さらに、図2に示すように、制御マグネット板53には、スピーカの周波数特性にあまり影響しない程度の小孔、例えばφ0.2mm程度の第1の貫通孔65を形成するとともに、前面カバー59にも、その第1の貫通孔65に位置を揃えスピーカの周波数特性にあまり影響しない程度の小孔、例えばφ1mm程度の第2の貫通孔67を形成し、それら第1、第2の貫通孔65、67の内径を調整することにより、音質の微調整も可能である。
このように、本発明のスピーカ装置では、筒形のスピーカヨーク31と、着磁されるとともにスピーカヨーク31内に共軸的に配置され、そのスピーカヨーク31の開放端側との間で磁気回路を形成する駆動マグネット33と、そのスピーカヨーク31の開放端側に駆動マグネット33の端面と間隔を置いて対面するよう固定され、それら駆動マグネット33とスピーカヨーク31間の空隙に挿入されるとともに印加される音声信号によって変位されるボイスコイル49を有する振動膜43と、この振動膜43の前面に間隔を置いて配置され、その駆動マグネット33の端面側の外径形状とほぼ同一形状を有する制御マグネット板53であって、それら駆動マグネット33に接近状態で対面する領域が、駆動マグネット33の端面周縁領域と同磁極となるよう着磁されている。
そのため、駆動マグネット33(抑え板39)の端面からスピーカヨーク31への磁束拡散が制御マグネット板53の周縁磁極によって抑えられ、漏洩磁束の発生が極めて小さくなって磁束密度が上昇し、振動膜43の駆動損失の軽減が可能となり、振動膜43が大きく変位振動して出力増大が可能であるし、低音域から高音域まで広音域で駆動音の高品質化が可能となる。
そして、単に、制御マグネット板53を配置するのみであるから、従来のスピーカ装置の基本構成をそのまま流用可能であり、ボイスコイル49への音声信号の接続供給構成も複雑にならず、構成が簡単である。
ところで、本発明のスピーカ装置は、その製品化に当たり、上述した図2に示したように、スピーカヨーク31をケース本体55のカップ状の基部57内に配置し、音通孔61(音通筒体63)を有する前面カバー59で振動膜43を覆う構成に限定されない。
例えば、図5に示すように、振動膜43をケース本体55のカップ状の基部57内に向けて配置し、スピーカヨーク31の背面側を前面カバー59内に配置するよう基部57に支持させ、制御マグネット板53を音通孔61(音通筒体63)から遠い位置、すなわち基部57内壁に支持固定させる構成で製品化可能である。
図5において、符号69はイヤーチップであり、符号71は回路基板41へ音声信号を供給する図示しないケーブルの保持部であり、振動膜43で発音された音が、スピーカヨーク31底部にある複数の通気孔から音通孔61を介して外部へ伝搬される。
さらに、本発明のスピーカ装置は、図6に示すように、中央に第3の音通孔73を有するリング状の制御マグネット板53を用いる構成も可能であり、発音された音を振動膜43の中心部から効果的に外部へ伝搬させる構成に有用である。なお、他の構成は図1と同様である。
制御マグネット板53に形成する第3の音通孔73は、発音された音を効果的に外部へ伝搬させる観点から、可能な限り大径に形成することが好ましい。
また、本発明のスピーカ装置は、図7に示すように、制御マグネット53として、スピーカヨーク31の側壁35の内径形状φcと僅かに大径φd又はほぼ同径の第3の音通孔73を設けたものを用い、ボイスコイル49を挟んで制御マグネット53と対向するスピーカヨークの端面領域に対向する領域を互いに同磁極に着磁された構成も可能である。なお、他の構成は図1と同様である。
この構成では、要は、制御マグネット板53は、スピーカヨーク31にあって段部37を介して拡開された開放端側の内径形状とほぼ同径又は僅かに大径か小径の外径形状を有し、スピーカヨーク31の側壁35の内径より僅かに大径又はほぼ同径の第3の音通孔73を有していればよい。
このような構成においても、駆動マグネット33(抑え板39)の端面からスピーカヨーク31への磁束の拡散が制御マグネット板53の周縁磁極によって抑えられ、上述した構成と同様の効果が得られる。
また、この構成は、制御マグネット板53の中央部が大きく開孔されていることにより、振動膜43の中央ドーム状の凸部に接触しないため、制御マグネットをより振動膜に近付けられ、漏洩磁束をさらに減少させることが可能である。
そして、本発明のスピーカ装置では、制御マグネット板53において、駆動マグネット33又はスピーカヨーク31に接近状態で対向する領域が、駆動マグネット33又はスピーカヨーク31の端面周囲領域に対して同磁極となるよう着磁された構成に限定されない。
例えば、駆動マグネット33又はスピーカヨーク31に接近して対向する制御マグネット板53の周縁部に限らず、制御マグネット板53の端面の一部領域が同極に着磁されていてもよく、制御マグネット板53にあって、駆動マグネット33又はスピーカヨーク31の磁極に対向する領域が互いに同磁極となるよう着磁された構成であればよい。
さらにまた、本発明に係るスピーカ装置は、上述したイヤホン装置に限らず、大型又は小型のヘッドホン又はハイファイスピーカ構成等に広く応用可能である。
1、55 ケース本体
1a、57 基部
1b、59 前面カバー
3 ヨーク
5、33 駆動マグネット
7、43 振動膜
9、49 ボイスコイル
11、61 音通孔
13 ケーブル
13a 結び目
15、51 駆動部
17 耳珠
19 対珠
21 耳甲介
23 耳甲介腔
25 外耳道
27、63 音通筒体
29、69 イヤーチップ
31 スピーカヨーク
35 側壁
37 段部
39 抑え板
41 回路基板
45 中央領域
47 外周領域
53 制御マグネット板
65 第1の音通孔
67 第2の音通孔
71 保持部
73 第3の音通孔

Claims (7)

  1. 筒形のスピーカヨークと、
    着磁されるとともに前記スピーカヨーク内に共軸的に配置され、前記スピーカヨークの開放端側との間で磁気回路を形成する駆動マグネットと、
    前記スピーカヨークの前記開放端側に前記駆動マグネットの端面と間隔を置いて対面するよう固定され、前記駆動マグネットと前記スピーカヨーク間の空隙に挿入されるとともに印加される音声信号によって変位されるボイスコイルを有する振動膜と、
    この振動膜の前面に間隔を置いて配置された制御マグネット板であって、前記駆動マグネット又は前記スピーカヨークに接近状態で対向する領域が、前記駆動マグネット又は前記スピーカヨークの磁極に対して同磁極となるよう着磁された制御マグネット板と、
    を具備することを特徴とするスピーカ装置。
  2. 前記制御マグネット板は、前記駆動マグネットの端面側の外径形状とほぼ同一形状を有し、前記駆動マグネットの端面周囲に対面する周縁領域が前記同磁極に着磁された請求項1記載のスピーカ装置。
  3. 前記制御マグネット板はリング状に形成された請求項2記載のスピーカ装置。
  4. 前記制御マグネット板は、前記スピーカヨークの内径より僅かに大径又はほぼ同径の内径形状を有するリング状に形成され、前記ボイスコイルを挟んで前記駆動マグネットと対向する前記スピーカヨークの端面領域に対向する領域が前記同磁極に着磁された請求項1記載のスピーカ装置。
  5. 前記スピーカヨークは、前記振動膜からの振動音を外部へ音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、前記振動膜を前記音通孔側にして配置され、前記制御マグネット板は、本体ケース内壁にあって前記音通孔近傍に配置された請求項1〜4いずれか1記載のスピーカ装置。
  6. 前記スピーカヨークは、前記振動膜からの振動音を外部へ音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、背面側を前記音通孔側にして配置され、前記制御マグネット板は、前記本体ケース内壁にあって前記音通孔から遠い位置に配置された請求項1〜4いずれか1記載のスピーカ装置。
  7. 前記制御マグネット板は第1の貫通孔を有し、前記本体ケースは前記第1の貫通孔に位置を揃えた第2の貫通孔を有する請求項5又は6記載のスピーカ装置。
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