JP2019103106A - スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】 外磁型の磁界発生部を有する構造において、磁界発生部から外周側への洩れ磁束を低減できるようにしたスピーカを提供する。【解決手段】 磁界発生部２０に、筒部２２と支持フランジ部２３とが一体に形成された保持ヨーク２１を有している。保持ヨーク２１の内部に中央ヨーク２４が固定され、支持フランジ部２３の上にマグネット２５と対向ヨーク２６が接合されている。支持フランジ部２３に、マグネット２５と逆側に延びる突部２３ｃが形成され、支持シャーシ１０のヨーク固定部１０ｄが、支持フランジ部２３の外面２３ｂが固定されている。この構造で、磁界発生部２０の外周側での洩れ磁束Ｂｂを低減できる。【選択図】図２

Description

本発明は、いわゆる外磁型の磁界発生部を有するスピーカに係り、特に、磁界発生部からボイスコイルに効率よく磁束を与えることができるスピーカに関する。

特許文献１に、いわゆる外磁型の磁界発生部を有するスピーカに関する発明が記載されている。
このスピーカは、カウンタドライブ方式であり、本体シャーシ（カバー）と支持シャーシとの間に振動板が設けられている。磁界発生部は支持シャーシに固定されており、支持シャーシが発音側に向けられている。

図４には、特許文献１に記載されたのと同じ構造のスピーカの一部が、従来例として示されている。この従来例のスピーカは、外磁型の磁界発生部５０を有している。磁界発生部５０は、保持ヨーク５１と、保持ヨーク５１の中央部に固定された中央ヨーク５２とを有している。保持ヨーク５１の外周部にはリング状のマグネット５３が固定され、その上に対向ヨーク５４が固定されている。振動板から磁界発生部５０に向けて延びるボビン６１にボイスコイル６２が巻かれており、ボイスコイル６２が、中央ヨーク５２と対向ヨーク５４との間に形成された磁気ギャップＧ内に介在している。

図４に示すスピーカは、発音方向（Ｖ方向）の側に鉄製の支持シャーシ６５が設けられている。支持シャーシ６５の外縁部に本体シャーシ（カバー）が取り付けられており、支持シャーシ６５の中央支持部６５ａが振動板に向かって（図４の図示上方に向かって）凹状に形成されて、磁界発生部５０が中央支持部６５ａに固定されている。

特開２０１６−２５６１３号公報

特許文献１に記載のスピーカ（図４に示す従来例のスピーカ）は、支持シャーシ６５が、中央支持部６５ａが振動板に近づくように凹状に形成されて立体構造となっている。そのため、支持シャーシ６５の形状剛性が高くなっており、質量の大きい磁界発生部５０を安定して支持できるようになっている。しかし、図４に示すように、発音方向（Ｖ方向）に向けて斜めに延びる鉄製の支持シャーシ６５が保持ヨーク５１と対向ヨーク５４に接近することになり、磁界発生部５０からの洩れ磁束Ｂｂが支持シャーシ６５に引き付けられ、磁気ギャップＧ内の磁束密度が低下する問題がある。

そこで、特許文献１に記載された発明では、支持シャーシ６５に放射状に形成されているスポークの形状として、外周側の幅寸法よりも内周側の幅寸法を小さくすることで、支持シャーシ６５に引き付けられるべき洩れ磁束Ｂｂを低減できるようにしている。しかし、この対策のみでは、洩れ磁束Ｂｂを低減させる効果に限界がある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、外磁型の磁界発生部を有する構造において、磁界発生部からの洩れ磁束を低減できるスピーカを提供することを目的としている。

本発明は、支持シャーシと、前記支持シャーシのヨーク固定部に固定された磁界発生部と、その外周縁が前記支持シャーシに固定された振動板と、前記振動板の中央部から前記磁界発生部に延びるボビンと、前記ボビンに設けられて前記磁界発生部から磁束が与えられるボイスコイルと、が設けられたスピーカにおいて、
前記磁界発生部は、磁性材料製の保持ヨークと、前記保持ヨークに支持されて前記ボイスコイルに内側から対向する磁性材料製の中央ヨークと、前記ボイスコイルの外側に対向する磁性材料製の対向ヨークと、前記中央ヨークの外周側に位置して前記保持ヨークと前記対向ヨークとの間に位置するマグネットと、を有しており、
前記保持ヨークに、前記マグネットが接合される接合面を有する支持フランジ部が一体に形成され、前記支持フランジ部には、前記接合面と逆側の外面から前記マグネットと逆方向に延びる突部が設けられ、磁性材料で形成された前記支持シャーシの前記ヨーク固定部が、前記支持フランジ部の前記外面に設置されて前記突部で位置決めされていることを特徴とする
ものである。

本発明のスピーカは、前記支持フランジ部の前記接合面に、前記マグネットよりも外周側において、前記突部に対応する位置に凹部が形成されていることが好ましい。

本発明のスピーカは、例えば、前記保持ヨークがプレス成形品であり、前記突部と前記突部に対応する前記凹部がプレス工程で形成されているものである。

本発明のスピーカは、前記保持ヨークが、底面を有する筒部と、前記筒部の開口部に一体に形成された前記支持フランジ部とを有し、前記中央ヨークが、前記筒部の内部で前記底面に固定されており、前記筒部が、前記支持シャーシの前記ヨーク固定部よりも、前記マグネットから離れる方向へ突出しているものが好ましい。

本発明のスピーカは、前記支持シャーシを、その外縁部よりも前記ヨーク固定部が前記振動板に近い位置となる立体形状とすることが好ましい。

本発明のスピーカは、磁界発生部に設けられた保持ヨークに支持ブランジ部が形成され、この支持フランジ部のマグネット接合面と逆側の外面に、磁性材料製の支持シャーシが固定され、この支持シャーシを位置決めする突部が前記外面に設けられている。そのため、磁石および対向ヨークと、支持シャーシとの距離を長くでき、さらに、磁石および対向ヨークと、支持シャーシを位置決めする突部との距離を長くでき、磁石からの洩れ磁束を減少させることができる。

また、保持ヨークを底面と筒部を有する形状とし、筒部を支持シャーシのヨーク固定部よりもマグネットから離れる方向へ突出させることで、ヨーク固定部を振動板に近づく位置に形成でき、その結果、支持シャーシを凹状の立体形状にでき、支持シャーシの形状剛性を高くすることができる。

本発明の実施形態のスピーカの全体構造を示す断面図、 図１に示すスピーカの一部を示す半断面図、 図１に示すスピーカの効果を説明する線図、 従来例のスピーカの一部を示す半断面図、

図１に示すスピーカ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。

スピーカ１は、発音方向（Ｖ方向）と逆側がカバー２で覆われている。カバー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、共に合成樹脂材料で構成されている。カバー２は発音方向（Ｖ方向）に凹側および開口部が向けられた凹形状のケース構造である。なお、カバー２は全体が一体に形成されていてもよい。

カバー２は、支持シャーシ１０の発音方向（Ｖ方向）と逆側である背部側に取付けられている。支持シャーシ１０は、外縁部１０ａと、発音方向（Ｖ方向）に最も突出した位置に形成された外周部１０ｂと、中央部に位置するヨーク固定部１０ｄ、および外周部１０ｂとヨーク固定部１０ｄとの間を繋ぐ複数条のスポーク部１０ｃが、磁性材料である鉄系金属材料で一体に形成されている。支持シャーシ１０は、鉄系金属材料で形成された複数の部材が接合されて形成されていてもよい。

支持シャーシ１０では、前記スポーク部１０ｃが、図１に示すスピーカ１の中心線Ｏを中心とする円周方向に間隔を空けて設けられており、隣り合うスポーク部１０ｃの間に、音圧を通過させる発音開口部Ｏｐが形成されている。

図１に示すように、支持シャーシ１０の外縁部１０ａに、カバー２の開口縁部２ｃが固定されている。支持シャーシ１０の中央部に形成されているヨーク固定部１０ｄに、磁界発生部２０が固定されている。図２に示すように、磁界発生部２０は、保持ヨーク２１を有している。保持ヨーク２１には、底面２２ａを有する筒部２２が形成されている。保持ヨーク２１は、筒部２２の開口部２２ｂから外周方向に一体に延びる支持フランジ部２３を有している。支持フランジ部２３は、中心線Ｏを中心とする円周方向に連続して形成されており、または途中に切欠き部を有して円周方向に間隔を空けて形成されている。

保持ヨーク２１の筒部の内部に中央ヨーク（中央ポール）２４が設置されている。中央ヨーク２４はその下面が、筒部２２の底面２２ａに接着されて固定され、またはねじ止めされて固定されている。中央ヨーク２４の上部の外周面は、ギャップ形成外面２４ａとなっている。保持ヨーク２１に形成された支持フランジ部２３の上面である接合面２３ａにリング状のマグネット２５が接着されて固定されており、マグネット２５の上面にリング状の対向ヨーク２６が接着されて固定されている。対向ヨーク２６の内周面はギャップ形成内面２６ａである。ギャップ形成外面２４ａとギャップ形成内面２６ａとの対向部に磁気ギャップＧが形成されている。

保持ヨーク２１と中央ヨーク２４および対向ヨーク２６は鉄などの磁性材料で形成されている。マグネット２５はネオジム磁石であり、高い磁束密度の磁界を発生する。そのため、マグネット２５を比較的薄く構成しても、磁気ギャップＧの磁束密度を高くすることが可能である。なお、マグネット２５は、フェライト磁石などであってもよい。

保持ヨーク２１は、プレス工程によって、底面２２ａを有する筒部２２と支持フランジ部２３とが一体に形成されている。このプレス工程で、支持フランジ部２３に接合面２３ａとその逆側の外面２３ｂとが形成されるとともに、外面２３ｂから下側（マグネット２５から離れる側）へ突出する突部２３ｃが形成される。また、この突部２３ｃを加圧して成形するための圧痕として、接合面２３ａの突部２３ｃに対応する位置に、凹部２３ｄが形成される。突部２３ｃと凹部２３ｄは、支持フランジ部２３において、マグネット２５の外周面２５ａから外側に外れた位置に形成されている。また、突部２３ｃと凹部２３ｄは、中心線Ｏを中心とする円周方向に一定の間隔を空けて複数箇所に設けられている。

図２に示すように、支持シャーシ１０の中央部のヨーク固定部１０ｄには、突部２３ｃに対応する支持穴１１が開口している。支持フランジ部２３に形成されたそれぞれの突部２３ｃが支持穴１１に挿入されることで、支持シャーシ１０のヨーク固定部１０ｄと、磁界発生部２０とが位置決めされる。そして、突部２３ｃの図示下向きの先端部が潰されるカシメ加工により、ヨーク固定部１０ｄと支持フランジ部２３とが固定される。なお、突部２３ｃによってヨーク固定部１０ｄが位置決めされ、突部２３ｃとは別の部材で、支持フランジ部２３とヨーク固定部１０ｄとが互いに固定される構造であってもよい。

図１に示すように、カバー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、突部側がカバー２に向けられて配置されている。振動板４の外周縁４ｂはエッジ部材５に支持されている。エッジ部材５はリング形状であり、その内周部に振動板４が固定され、その外周部が、カバー２の開口縁部２ｃと支持シャーシ１０の外縁部１０ａとの間に挟まれて固定されている。すなわち、振動板４の外周縁４ｂに設けられたエッジ部材５は、カバー２と支持シャーシ１０の少なくとも一方に固定されている。

図１と図２に示すように、振動板４の内周縁４ａは、ボビン７の外周面に接着されて固定されている。カバー２と振動板４との間にダンパー部材６が設けられている。ダンパー部材６はコルゲート加工され、中心線Ｏを中心とする円形の複数重の皺が形成されて、弾性変形可能である。ダンパー部材６は、内周部６ａがボビン７の外周面に接着されて固定され、外周部６ｂがカバー２に接着されて固定されている。振動板４は、エッジ部材５とダンパー部材６に支持されて、図１の図示上下方向へ振動自在である。

前記ボビン７の下部の外周面にボイスコイル８が巻かれており、ボイスコイル８が、磁界発生部２０の磁気ギャップＧの内部に配置されている。ボビン７の図示上方に向く開口部は、キャップ部材９で覆われている。

次に、スピーカ１の動作を説明する。
磁界発生部２０のマグネット２５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２５から出た磁束は、対向ヨーク２６から中央ヨーク２４を経て保持ヨーク２１に誘導され、中央ヨーク２４のギャップ形成外面２４ａと対向ヨーク２６のギャップ形成内面２６ａとの間の磁気ギャップＧを磁束が横断する。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とで作用する電磁力により、振動板４が振動させられる。

図１に示すスピーカ１は、振動板４と支持シャーシ１０との間の空間が発音空間Ｓ１である。振動板４の振動により発音空間Ｓ１に発生する音圧は、支持シャーシ１０においてスポーク部１０ｃの間に形成された発音開口部Ｏｐを通過して発音方向（Ｖ方向）へ向けられる。振動板４とカバー２との間は逆位相空間Ｓ２である。振動板４の振動により、逆位相空間Ｓ２には、発音空間Ｓ１の音圧と逆位相の音圧が発生する。

図１と図２に示すスピーカ１は、保持ヨーク２１に支持フランジ部２３が形成され、鉄系金属材料で形成された支持シャーシ１０のヨーク固定部１０ｄが、支持フランジ部２３におけるマグネット２５とは逆側の外面２３ｂに固定されている。また、支持シャーシ１０のスポーク部１０ｃは、支持フランジ部２３から前方へ、すなわちマグネット２５から離れる方向へ斜め延びている。そのため、マグネット２５および対向ヨーク２６から洩れ出る洩れ磁束Ｂｂが、スポーク部１０ｃに引き込まれにくくなり、洩れ磁束Ｂｂは、支持フランジ部２３と対向ヨーク２６との間を通過しやすくなる。

さらに、支持シャーシ１０を位置決めする突部２３ｃが、支持フランジ部２３において、外面２３ｂから前方へ、すなわちマグネット２５と離れる方向へ突出している。よって、洩れ磁束Ｂｂが突部２３ｃに引き込まれにくくなっている。保持ヨーク２１はプレス工程で形成され、前記突部２３ｃを形成するために、支持フランジ部２３の接合面２３ａに凹部２３ｄが形成されている。この凹部２３ｄは、中心線Ｏを中心とした円周方向に複数箇所設けられている。図２に拡大して示すように、マグネット２５に対向する接合面２３ａに凹部２３ｄが形成されていると、この箇所において、対向ヨーク２６と支持フランジ部２３との間の洩れ磁束Ｂｂを低下させることができる。

以上のように、外磁型の磁界発生部２０において、その外周側における洩れ磁束Ｂｂを低減できるため、磁気ギャップＧを横断する磁束密度を高めることができる。

磁界発生部２０を構成する保持ヨーク２１は、図示上下方向に長い筒部２２を有し、筒部２２の内部に中央ヨーク２４が固定され、筒部２２の開口部２２ｂに支持フランジ部２３が形成されている。よって、支持フランジ部２３のヨーク固定部１０ｄを振動板４に近い上方に位置させることができる。支持シャーシ１０は、外周部１０ｂで曲げ形成され、スポーク部１０ｃが、外周部１０ｂからヨーク固定部１０ｄに向けて斜めに延びている。その結果、図１に示すように、支持シャーシ１０は、外周部１０ｂの表面からヨーク固定部１０ｄまでの深さ寸法Ｈが大きくなっている。支持シャーシ１０を奥行寸法Ｈの深い立体形状とすることで、形状剛性が高くなり、質量の大きい磁界発生部２０を支持シャーシ１０で確実に支持することが可能になる。

また、磁界発生部２０のマグネット２５をネオジム磁石にすると、磁束密度が高いために、マグネット２５を薄くすることができる。その結果、支持シャーシ１０のヨーク固定部１０ｄと振動板４との間において、磁界発生部２０の奥行寸法も小さくすることが可能である。

図１と図２に示すスピーカ１の支持シャーシ１０を厚さ１．２ｍｍの圧延鋼板で形成し、振動板４の直径寸法を２３０ｍｍとした。実施形態のスピーカ１の磁界発生部２０と、図４に示した従来例の磁界発生部とで、同じマグネットを使用し、磁気ギャップＧも同じ寸法とした。

図３に、実施形態と従来例とで磁気ギャップＧを横断する磁束密度を測定した結果が示されている。図３の横軸に、磁気ギャップＧの高さ寸法（ｍｍ）が示され、縦軸に、磁気ギャップＧ内の磁束密度（Ｔ）が示されている。
実施形態の測定値が（ｉ）で、従来例の測定値が（ｉｉ）である。図３では、実施形態の磁界発生部において、従来例に比べて、磁気ギャップ内の磁束密度が８％ほど改善されていることが示されている。
なお、本発明は、カウンタドライブ方式以外のスピーカであっても適用することができる。

１ スピーカ
２ カバー
４ 振動板
７ ボビン
８ ボイスコイル
１０ 支持シャーシ
１０ｄ ヨーク固定部
２０ 磁界発生部
２１ 保持ヨーク
２２ 筒部
２２ａ 底面
２２ｂ 開口部
２３ 支持フランジ部
２３ａ 接合面
２３ｂ 外面
２３ｃ 突部
２３ｄ 凹部
２４ 中央ヨーク
Ｂｂ 洩れ磁束
Ｏ 中心線
Ｓ１ 発音空間
Ｓ２ 逆位相空間
Ｖ 発音方向

Claims (5)

1. 支持シャーシと、前記支持シャーシのヨーク固定部に固定された磁界発生部と、その外周縁が前記支持シャーシに固定された振動板と、前記振動板の中央部から前記磁界発生部に延びるボビンと、前記ボビンに設けられて前記磁界発生部から磁束が与えられるボイスコイルと、が設けられたスピーカにおいて、
   前記磁界発生部は、磁性材料製の保持ヨークと、前記保持ヨークに支持されて前記ボイスコイルに内側から対向する磁性材料製の中央ヨークと、前記ボイスコイルの外側に対向する磁性材料製の対向ヨークと、前記中央ヨークの外周側に位置して前記保持ヨークと前記対向ヨークとの間に位置するマグネットと、を有しており、
   前記保持ヨークに、前記マグネットが接合される接合面を有する支持フランジ部が一体に形成され、前記支持フランジ部には、前記接合面と逆側の外面から前記マグネットと逆方向に延びる突部が設けられ、磁性材料で形成された前記支持シャーシの前記ヨーク固定部が、前記支持フランジ部の前記外面に設置されて前記突部で位置決めされていることを特徴とするスピーカ。
2. 前記支持フランジ部の前記接合面には、前記マグネットよりも外周側において、前記突部に対応する位置に凹部が形成されている請求項１記載のスピーカ。
3. 前記保持ヨークはプレス成形品であり、前記突部と前記突部に対応する前記凹部がプレス工程で形成されている請求項２記載のスピーカ。
4. 前記保持ヨークは、底面を有する筒部と、前記筒部の開口部に一体に形成された前記支持フランジ部とを有し、前記中央ヨークが、前記筒部の内部で前記底面に固定されており、前記筒部が、前記支持シャーシの前記ヨーク固定部よりも、前記マグネットから離れる方向へ突出している請求項１ないし３のいずかに記載のスピーカ。
5. 前記支持シャーシは、その外縁部よりも前記ヨーク固定部が前記振動板に近い位置となる立体形状である請求項４記載のスピーカ。

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