JP2016025613A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 いわゆるカウンタドライブ方式において磁界発生部から支持シャーシへの洩れ磁界の引き込みを抑制できるようにしたスピーカ装置を提供する。
【解決手段】
スピーカ装置の発音側に取付けられる支持シャーシ１０は鉄材で形成されており、中央支持部１２が本体シャーシに向けて近づく形状に形成され、支持シャーシ１０の凹部側で中央支持部１２に磁界発生部が固定される。支持シャーシ１０はフレーム部１１と中央支持部１２とスポーク部１３を有している。スポーク部１３は、内端部の幅寸法Ｄ１が外端部の幅寸法Ｄ２よりも狭く形成されている。そのため、スポーク部１３内を磁束が通過する抵抗力が大きくなり、磁界発生部からスポーク部１３に洩れ磁界が誘導されにくくなる。そのため、スピーカ出力の低下を抑制できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁界発生部を支持する支持シャーシが鉄などの磁性金属材料で形成されたスピーカ装置に係り、特に、磁界発生部が、支持シャーシの凹部側の中心部に固定された構造のスピーカ装置に関する。

以下の特許文献１にスピーカ装置に関する発明が記載されている。このスピーカ装置に設けられたスピーカフレームは、円錐部を有する形状であり、凹部側にコーン形状の振動板が配置され、凹部側が発音側となっている。ヨークとプレートとの間にマグネットが挟まれた磁界発生部が設けられており、この磁界発生部が、スピーカフレームの突側に配置され、スピーカフレームの中央部の底板部に固定されている。振動板に固定されたボビンに巻かれたボイスコイルは、前記ヨークと前記プレートとの間の磁気ギャップ内に挿入されている。

スピーカフレームの形状は、外周のスピーカ取付面がリング形状であり、磁界発生部が固定される底板部と、スピーカ取付面との間に、放射状に延びるフレームアームが一体に形成されている。フレームアームは４本設けられており、それぞれのフレームアームは、内周側の底板部から外周側のスピーカ取付面にかけて幅寸法が均一に形成されている。

特開平６−２７６５９７号公報

前記スピーカ装置に設けられているスピーカフレームは鉄材で形成されているのが一般的である。マグネットを有する磁界発生部は質量が大きく、これを支持するためには大きな剛性が必要であり、またスピーカフレームの剛性が低いと、振動板から振動が伝わりやすくなり、Ｑ値が低下するなどの問題がある。特にウーハーやサブウーハーなど直径の大きいスピーカ装置では、スピーカフレームを厚い鉄板で形成して強度を高くすることが必要である。しかし、スピーカマグネットが鉄材で形成されていると、磁界発生部から漏れ出る磁界がスピーカフレームに引き込まれる現象が生じ、ボイスコイルが位置する磁気ギャップ内の磁束密度が低下して、スピーカ出力が低下する問題を生じる。

磁界発生部からの洩れ磁界の経路は、中央部の前記底板部からフレームアームに至り、フレームアームから空間を経て磁界発生部に戻る。あるいはこれと逆の経路を辿る。特許文献１に記載されたスピーカフレームに着目すると、フレームアームは、幅寸法が均一で磁束に対する通過抵抗が小さいため、フレームアーム自体は、磁界発生部からの洩れ磁界を引き込みやすい構造である。ただし、特許文献１に記載されたスピーカ装置は、スピーカフレームの突側の底板部に磁界発生部が固定され、それぞれのフレームアームは外周方向に向かうにしたがって磁界発生部から離れる方向へ延びているため、フレームアームによる洩れ磁界の引き込み力が比較的小さくなっている。

一方で、車載用のウーハーやサブウーハーなどの比較的大径のスピーカ装置は、薄型化のために、鉄製のスピーカフレーム（支持シャーシ）の凹部側の中央部に磁界発生部が固定された、いわゆるカウンタドライブ方式のものが多く使用されている。この方式では、スピーカフレームのフレームアームが中央部から放射方向に延びるにしたがって、磁界発生部に接近する構造となる。そのため、フレームアームと磁界発生部との間の空間距離が短くなり、フレームアームに引き込まれる漏れ磁束が多くなり、洩れ磁束がスピーカ出力に与える影響が顕著になる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、いわゆるカウンタドライブ方式を採用し、鉄材などの磁性金属材料で形成された支持シャーシの凹部側に磁界発生部を固定しても、洩れ磁界によるスピーカ出力の低下を抑制できるスピーカ装置を提供することを目的としている。

本発明は、本体シャーシと、外縁部が前記本体シャーシに固定された支持シャーシと、前記本体シャーシと前記支持シャーシとの間に配置されて外縁部が前記本体シャーシと前記支持シャーシの少なくとも一方に固定された振動板と、前記振動板の中央部に固定されたボイスコイルと、前記ボイスコイルに駆動磁界を与える磁界発生部と、が設けられたスピーカ装置において、
前記支持シャーシは前記本体シャーシに向けて突形状とされ、前記磁界発生部は、前記支持シャーシの凹部側の中央部に固定されており、
前記支持シャーシは、磁性金属材料で形成されて、前記本体シャーシに固定されるフレーム部と、前記磁界発生部が固定される中央支持部と、前記フレーム部と前記中央支持部との間を連結する複数のスポーク部とを有しており、
それぞれの前記スポーク部は、前記フレーム部との境界部に位置する外端部の幅寸法Ｄ２よりも、前記中央支持部との境界部に位置する内端部の幅寸法Ｄ１の方が小さく形成されていることを特徴とするものである。

本発明のスピーカ装置は、それぞれの前記スポーク部に穴部が開口しており、穴部は、前記外端部側の開口幅寸法が、前記内端部側の開口幅寸法よりも広いことが好ましい。

この場合に、それぞれの前記スポーク部には、前記穴部を囲むリブが一体に形成されていることが好ましい。

本発明のスピーカ装置は、前記内端部の幅寸法Ｄ１に対する前記外端部の幅寸法Ｄ２の比（Ｄ２／Ｄ１）が１．７以上で４．３以下であることが好ましい。

本発明のスピーカ装置は、前記本体シャーシも磁性金属材料で形成されていることが好ましい。

本発明のスピーカ装置は、カウンタドライブ方式を採用しており、マグネットを有する磁界発生部が、磁性金属製の支持シャーシの凹部側の中央部に固定されて、支持シャーシのスポーク部と磁界発生部との空間距離が短くなっている。この構造において、スポーク部の幅寸法が内端部に向かうにしたがって小さく形成されて、スポーク部の内部の磁束通過抵抗が大きくなっている。よって、磁界発生部から支持シャーシへ洩れ磁界が誘導されにくくなり、洩れ磁界によるスピーカ出力の低下を抑制できるようになる。

また、スポーク部に穴部を形成することで、内部の磁束通過抵抗をさらに大きくできる。この場合に、穴部を囲むリブを形成することで、スポーク部の強度も確保することが可能である。

本発明の実施の形態のスピーカ装置を示す断面図、 図１に示すスピーカ装置の支持シャーシを示す正面図、 図２に示す支持シャーシの一部を示す拡大正面図、 実施例と比較例での洩れ磁界の影響を比較するシミュレーション結果を示す線図、

図１に示すスピーカ装置１はいわゆるカウンタドライブ方式を採用したものであり、図示下方向（Ｖ方向）が発音方向である。スピーカ装置１は例えば車載用のウーハーやサブウーハーとして使用され、直径は２００〜３５０ｍｍ程度である。

発音方向（Ｖ方向）と逆側は本体シャーシ２で覆われている。本体シャーシ２は、外周本体部２ａと中央本体部２ｂの２つの部材が接合されて構成されている。外周本体部２ａと中央本体部２ｂは、共に鉄材料または鉄を主体とした合金などの磁性金属材料で構成されている。本体シャーシ２は発音方向（Ｖ方向）に凹側および開口部が向けられたケース構造である。なお、本体シャーシ２は全体が一体に形成されていてもよい。

本体シャーシ２の発音方向（Ｖ方向）に向く開口部に、支持シャーシ１０が固定されている。支持シャーシ１０は、外周部材１０ａと中間部材１０ｂと中央部材１０ｃが互いに接合されて構成されている。外周部材１０ａと中間部材１０ｂと中央部材１０ｃは、鉄または鉄を含む合金などの磁性金属材料の板材で形成されており、例えば圧延鋼板で形成されて、互いに溶接されている。

図２は、支持シャーシ１０を図１の図示下側から見た正面図である。支持シャーシ１０の全体形状は、外周に位置するリング状のフレーム部１１と、中心部分に位置する円形の中央支持部１２と、フレーム部１１と中央支持部１２とを連結して放射状に延びる複数（５本）のスポーク部１３とを有している。フレーム部１１は、外周部材１０ａと中間部材１０ｂの外周縁部とで構成され、中央支持部１２は、中央部材１０ｃと中間部材１０ｂの内周縁部とで構成されている。スポーク部１３は、中間部材１０ｂで形成されている。

ただし、支持シャーシ１０が一枚の圧延鋼板などから一体に形成されて、フレーム部１１とスポーク部１３と中央支持部１２とが一体に連続しているものであってもよい。

支持シャーシ１０は、中間部材１０ｂすなわちスポーク部１３が形成されている部分が円錐形状であり、中央支持部１２が本体シャーシ２に接近するように、本体シャーシ２に向けて突形状であり、発音方向（Ｖ方向）に向けて凹形状である。

支持シャーシ１０は、フレーム部１１の外縁部が、本体シャーシ２の開口縁部２ｃに固定されている。中央支持部１２は、フレーム部１１よりも本体シャーシ２の内部に入り込む位置にあり、支持シャーシ１０の凹部側において、中央支持部１２に磁界発生部２０が固定されている。磁界発生部２０は、保持ヨーク２１と、その上に固定されたリング状のマグネット２２と、マグネット２２の上に固定されたリング状の外周ヨーク２３とを有している。保持ヨーク２１の中央部に中央ヨーク（中央ポール）２４が固定されており、中央ヨーク２４の外周面と、外周ヨーク２３の内周面との間に、磁気ギャップＧが形成されている。外周ヨーク２３の厚さ寸法が、磁気ギャップＧの上下寸法の幅寸法ＧＬに対応している。

本体シャーシ２と支持シャーシ１０との間に振動板４が設けられている。振動板４はコーン形状であり、突部側が本体シャーシ２に向けられて配置されている。すなわち、支持シャーシ１０と振動板４とでは、中央部の突側が向く方向が互いに同じである。振動板４の外縁部は第１のダンパー部材５に支持されている。第１のダンパー部材５はリング形状であり、内周部に振動板４が固定され、外周部が、本体シャーシ２の開口縁部２ｃと支持シャーシ１０の外周部材１０ａとの間に挟まれて固定されている。振動板４の内周縁にはボビン７が固定されており、ボビン７が第２のダンパー部材６で支持されている。第２のダンパー部材６は、内周部がボビン７の外周に固定され外周部が本体シャーシ２に固定されている。振動板４は、第１のダンパー部材５と第２のダンパー部材６に支持されて、主に図１の図示上下方向へ振動自在である。

前記ボビン７の下部にボイスコイル８が巻かれており、ボイルコイル８が磁気ギャップＧの内部に配置されている。

図２に示すように、全てのスポーク部１３は正面から見た形状が同じである。スポーク部１３は、外端部のＲ部１３ａを除いた部分の幅寸法Ｄ２が最も大きく、内端部のＲ部１３ｂを除いた部分の幅寸法Ｄ１が最も小さい。磁界発生部２０に近い側においてスポーク部１３の幅寸法Ｄ１が狭くなっているため、スポーク部１３の内部では磁束が通過する抵抗が大きくなっている。前記幅寸法の比Ｄ２／Ｄ１は、１．７以上で２．５以下が好ましい。前記好ましい範囲内であると、スポーク部１３の幅寸法Ｄ１と幅寸法Ｄ２とのバランスがよく、支持シャーシ１０において磁界発生部２０の質量を支持するのに十分な強度を発揮できる。

しかも、磁界発生部２０に近い側の内端部で、スポーク部１３の幅寸法Ｄ１を小さくすることで、スポーク部１３の内部を磁束が通過する抵抗を大きくでき、磁界発生部２０からの洩れ磁束Ｂｂがスポーク部１３内に引き込まれにくくなる。

スポーク部１３の中央部には穴部１４が開口している。この穴部１４の開口幅は、内周側で狭く外周側で広くなっている。この穴部１４を形成することで、スポーク部１３の内部に磁束が通過する抵抗を高くでき、さらに洩れ磁束Ｂｂがスポーク部１３に引き込まれにくくなる。スポーク部１３は、内周側の幅寸法Ｄ１が小さくしかも中央部の穴部１４を有するため強度がやや低下するおそれがある。そこで、図２に示す支持シャーシ１０では、スポーク部１３に、穴部１４の全周を囲むリブ１５が形成されている。このリブ１５は、スポーク部１３の一部が突条となるように隆起させることで形成されている。このリブ１５は、スポーク部１３のうちの幅寸法Ｄ１が最も狭くなる部分を通過して、中央支持部１２まで延びている。したがってスポーク部１３の強度を高くでき、質量の大きい磁界発生部２０を強固に支持できるようになる。

次に、スピーカ装置１の動作を説明する。
磁界発生部２０のマグネット２２は上面と下面とが異なる磁極に着磁されている。マグネット２２から出た磁束Ｂａは、対向ヨーク２３から中央ヨーク２４を経て保持ヨーク２１に誘導され、対向ヨーク２３と中央ヨーク２４との間の磁気ギャップＧを横断する。マグネット２２に着磁された磁極が逆の場合には、磁束Ｂａの向きは、図１と逆向きの経路を辿る。ボイスコイル８にボイス電流が与えられると、ボイス電流と前記磁束Ｂａとで作用する電磁力により、振動板４が振動させられて、振動板４から空気中へ音圧が与えられる。振動板４の振動による音圧は、主に発音方向（Ｖ方向）へ向けられる。

図１には、磁界発生部２０で発生する磁束のうちの、磁気ギャップＧを通過しない漏れ磁束Ｂｂが示されている。カウンタドライブ方式のスピーカ装置１では、支持シャーシ１０の凹部側の中央部に磁界発生部２０が固定されているため、中央支持部１２から放射状に延びるスポーク部１３は、磁界発生部２０の側部に接近して対向している。そのため、磁界発生部２０で形成される磁束がスポーク部１３に引き込まれやすくなっており、特許文献１に記載された従来例に比べて、磁界発生部２０から空間を経てスポーク部１３に至る（またはこれと逆経路となる）漏れ磁束Ｂｂの密度が高くなりやすい。

しかし、図２に示すように、スポーク部１３は、中央支持部１２との境界部である内端部の幅寸法Ｄ１が、外端部の幅寸法Ｄ２に対して狭く形成されているため、スポーク部１３内を外端部から内端部に向けて、またはこれと逆の経路で通過しようとすると磁束の通過抵抗が大きくなっている。さらに、スポーク部１３に穴部１４を設けたことでも内部に磁束を通過させる抵抗が大きくなっている。

そのため、磁界発生部２０の側部にスポーク部１３が接近していても、磁界発生部２０からスポーク部１３に誘導される漏れ磁束Ｂｂの密度を低下させることができ、その分だけ、磁気ギャップＧを通過する磁束Ｂａの密度が高くなり、スピーカの発音出力の低下を抑制できるようになる。

図１と図２に示すスピーカ装置１の支持シャーシ１０を厚さ０．３ｍｍの圧延鋼板で形成した。図３に示すスポーク部１３の長さ（Ｒ部１３ａ，１３ｂを含む長さ）Ｌを６７ｍｍとし、図１に示す支持シャーシ１０の深さ寸法（高さ寸法）Ｈを３４ｍｍとした。スポーク部１３に形成された穴部１４は、放射方向の開口長さＲを３３．７９ｍｍ、最大幅寸法Ｗを１７．４２ｍｍとした。

以下の表１に示すように、実施例１は、スポーク部１３の内周側の幅寸法Ｄ１を２１．４８ｍｍとし、外周側の幅寸法Ｄ２を５２．７６ｍｍとした。Ｄ２／Ｄ１は２．５である。実施例２は、内周側の幅寸法Ｄ１を１４．１１ｍｍとし、外周側の幅寸法Ｄ２を６０．３ｍｍとした。Ｄ２／Ｄ１は４．３である。実施例３は、内周側の幅寸法Ｄ１を２６．５４ｍｍとし、外周側の幅寸法Ｄ２を４５．２７とした。Ｄ２／Ｄ１は１．７である。比較例は、内周側の幅寸法Ｄ１と外周側の幅寸法Ｄ２を共に３５ｍｍとした。Ｄ２／Ｄ１は１である。

図４には、実施例１，２，３と比較例のシミュレーションの結果が示されている。図４の横軸は距離であり、ＧＬは図１に示す磁気ギャップの幅寸法（ｍｍ）を示している。縦軸は、磁気ギャップＧ内の磁束密度（Ｔ）を示している。

Ｄ２／Ｄ１が１となるスポーク部１３を使用したスピーカ装置では、磁気ギャップＧ内の磁束密度が低下しているが、実施例１，２，３では、いずれも、磁気ギャップ内の磁束密度が向上しているのが解る。よって、Ｄ２＞Ｄ１とすることで、スピーカ出力の低下を抑制できることが解る。実施例から求められるＤ２／Ｄ１の好ましい範囲は、１．７以上で４．３以下である。

１ スピーカ装置
２ 本体シャーシ
４ 振動板
７ ボビン
８ ボイスコイル
１０ 支持シャーシ
１１ フレーム部
１２ 中央支持部
１３ スポーク部
１４ 穴部
１５ リブ
２０ 磁界発生部
２２ マグネット
Ｂｂ 漏れ磁束

Claims (5)

1. 本体シャーシと、外縁部が前記本体シャーシに固定された支持シャーシと、前記本体シャーシと前記支持シャーシとの間に配置されて外縁部が前記本体シャーシと前記支持シャーシの少なくとも一方に固定された振動板と、前記振動板の中央部に固定されたボイスコイルと、前記ボイスコイルに駆動磁界を与える磁界発生部と、が設けられたスピーカ装置において、
   前記支持シャーシは前記本体シャーシに向けて突形状とされ、前記磁界発生部は、前記支持シャーシの凹部側の中央部に固定されており、
   前記支持シャーシは、磁性金属材料で形成されて、前記本体シャーシに固定されるフレーム部と、前記磁界発生部が固定される中央支持部と、前記フレーム部と前記中央支持部との間を連結する複数のスポーク部とを有しており、
   それぞれの前記スポーク部は、前記フレーム部との境界部に位置する外端部の幅寸法Ｄ２よりも、前記中央支持部との境界部に位置する内端部の幅寸法Ｄ１の方が小さく形成されていることを特徴とするスピーカ装置。
2. それぞれの前記スポーク部に穴部が開口しており、穴部は、前記外端部側の開口幅寸法が、前記内端部側の開口幅寸法よりも広い請求項１記載のスピーカ装置。
3. それぞれの前記スポーク部には、前記穴部を囲むリブが一体に形成されている請求項２記載のスピーカ装置。
4. 前記内端部の幅寸法Ｄ１に対する前記外端部の幅寸法Ｄ２の比（Ｄ２／Ｄ１）が１．７以上で４．３以下である請求項１ないし３のいずれかに記載のスピーカ装置。
5. 前記本体シャーシも磁性金属材料で形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載のスピーカ装置。

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