JP2020161947A

JP2020161947A - スピーカ装置

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Publication number: JP2020161947A
Application number: JP2019058445A
Authority: JP
Inventors: 晋弥香川; Shinya Kagawa; 久世　光一; Koichi Kuze; 光一久世
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2020-10-01
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP7281665B2

Abstract

【課題】ツインドライブ方式のスピーカ装置において、音声信号入力用の一組の入力端子をスピーカ装置の中心部にまとめて設け、信号線の配線を容易にする。【解決手段】磁気ギャップを備えた二つの磁気回路１１０と、磁気ギャップに挿入状態で配置される二つのボイスコイル体１２０と、二つのボイスコイル体１２０に結合される振動板１３０と、振動板１３０が取り付けられるフレーム１４０とを備え、ボイスコイル体１２０がそれぞれ有する二つのコイル１２１は、直列に接続され、二つの前記ボイスコイル体の間に設けられた音声信号入力用の一組の入力端子に接続されるスピーカ装置１００。【選択図】図５

Description

本開示は、スピーカ装置に関する。詳細には、二つのボイスコイルを使用して一つの振動板を駆動させるツインドライブ方式のスピーカ装置に関する。

特許文献１に記載のように、一つの振動板に対し、二つのボイスコイルが取り付けられ、二つの磁気回路に基づき駆動するスピーカ装置が存在している。このような二つのボイスコイルで駆動される振動板の場合、ボイスコイルの振動の位相を合わせる必要がある。

実開平６−０１３２９３号公報

ところが、音声信号入力用の一組の入力端子をスピーカ装置の中心部、すなわち２つのボイスコイルの間にまとめて設け、信号線の配線を交差させることなく２つのボイスコイルを並列に接続した場合、磁気回路の着磁方向を相互に逆にする、またはボイスコイルの巻線方向を相互に逆にする必要がある。また、このような構成にしない場合には、信号線の配線が複雑になるなど、工法が複雑になる。

本開示の目的は、一つの振動板に二つのボイスコイル体が取り付けられたスピーカ装置であって、信号線の配線が容易なスピーカ装置の提供である。

上記目的を達成するために、本発明の１つであるスピーカ装置は、磁気ギャップを備えた二つの磁気回路と、前記磁気ギャップに挿入状態で配置される二つのボイスコイル体と、二つの前記ボイスコイル体に結合される振動板と、前記振動板が取り付けられるフレームとを備え、前記ボイスコイル体がそれぞれ有する二つのコイルは、直列に接続され、二つの前記ボイスコイル体の間に設けられた音声信号入力用の一組の入力端子に接続される。

本開示に係るスピーカ装置は、二つのボイスコイル体が取り付けられたスピーカ装置であっても、音声信号入力用の一組の入力端子をスピーカ装置の中心部にまとめて設けることで、信号線の配線を容易にすることができ、外部との配線も容易にすることができる。

図１は、実施の形態に係るスピーカ装置を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係るスピーカ装置の振動板を省略して内部を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係るスピーカ装置を図１に示すＩ−Ｉ線で切断した断面図である。図４は、実施の形態に係るスピーカを裏側から示す斜視図である。図５は、２つのコイルと接続部材と正入力端子と負入力端子とを模式的に示す斜視図である。図６は、実施の形態に係るスピーカ装置の対称性を示す斜視図である。図７は、実施の形態に係るスピーカ装置の振動板とボイスコイル体との位置関係を示す図１に示すＩ−Ｉ線で切断した断面図である。

以下に、スピーカ装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、図面は、本開示を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

本開示の一態様に係るスピーカ装置は、磁気ギャップを備えた二つの磁気回路と、前記磁気ギャップに挿入状態で配置される二つのボイスコイル体と、二つの前記ボイスコイル体に結合される振動板と、前記振動板が取り付けられるフレームとを備え、前記ボイスコイル体がそれぞれ有する二つのコイルは、直列に接続され、音声信号入力用の一組の入力端子に接続される。

スピーカ装置よれば、音声信号入力用の一組の入力端子をスピーカ装置の中心部にまとめて設けることで、信号線の配線を容易にすることができ、外部との配線も容易にすることができる。

図１は、実施の形態に係るスピーカ装置を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係るスピーカ装置の振動板等を省略して内部を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係るスピーカ装置を図１に示すＩ−Ｉ線で切断した断面を示す断面図である。図４は、実施の形態に係るスピーカを裏側から示す斜視図である。

これらの図に示すように、スピーカ装置１００は、二つの磁気回路１１０と、二つのボイスコイル体１２０と、一つの振動板１３０と、フレーム１４０とを備えている。本実施の形態の場合、スピーカ装置１００は、接続部材１６１と、一組の入力端子の一方である正入力端子１６２と、ひと組の入力端子の他方である負入力端子１６３とを備えている。スピーカ装置１００は、自動車などの移動体に取り付けられるスピーカ装置であり、移動体内の限られたスペースに埋設することができる薄型のスピーカ装置である。

磁気回路１１０は、定常的な磁束を発生させる部品である。磁気回路１１０は、振動板１３０の後方に位置するようにフレーム１４０に取り付けられ、振動板１３０に対向する環状の磁気ギャップを備えている。磁気ギャップは、ボイスコイル体１２０に発生する磁束と交差する方向に定常的な磁束を発生させる空隙である。なお、本明細書において、前方とはスピーカ装置１００の音が放出される方向であり、後方とはその反対側の方向である。

本実施の形態の場合、磁気回路１１０は、図３に示すように内磁型であり、マグネット１１２と、サブマグネット１１５と、トッププレート１１３と、ヨーク１１４とを備えている。ヨーク１１４とトッププレート１１３との間には円環状の空隙である磁気ギャップが形成されている。

トッププレート１１３、およびヨーク１１４は、強磁性材料によって構成されている。トッププレート１１３、およびヨーク１１４の形状は、特に限定されるものではない。本実施の形態の場合、トッププレート１１３は、円板形状であり、マグネット１１２の振動板１３０側の面に配置されている。ヨーク１１４は、有底の円筒形状であり、マグネット１１２を同軸上に収容している。

マグネット１１２は、円柱状の永久磁石である。サブマグネット１１５は、円板状の永久磁石である。マグネット１１２、およびサブマグネット１１５は、高い磁気エネルギーを有する例えばネオジム系マグネットなどを使用するのが好ましい。これにより、マグネット１１２の厚みを薄くでき、スピーカ装置１００全体の厚みを薄くすることができる。さらに、軽量化も実現させることができる。

マグネット１１２は、厚み方向（図中Ｚ軸方向）の一端がＮ極であり、他端がＳ極である。マグネット１１２の一方の極側の面には、トッププレート１１３が固定されており、他方極側の面には、ヨーク１１４が固定されている。また、トッププレート１１３に対しマグネット１１２の反対側に円板状のサブマグネット１１５が配置されている。マグネット１１２、およびサブマグネット１１５により磁気ギャップには強い磁束が発生している。トッププレート１１３、マグネット１１２、ヨーク１１４、およびサブマグネット１１５の固定方法は特に限定されるものでは無いが、本実施の形態の場合、接着剤により固定されている。

本実施の形態の場合、２つの磁気回路１１０は、ヨーク１１４に対する着磁方向は同じである。つまり、トッププレート１１３からヨーク１１４に向かう磁気の方向が同じになるようにマグネット１１２が配置されている。また、２つの磁気回路１１０は、１つのフレーム１４０に取り付けられている。具体的には２つの磁気回路１１０は、フレーム１４０の収容部１４３の長手方向の中央に短手方向に架橋状に配置される１つの台座部１４４に取り付けられている。台座部１４４の２つの磁気回路１１０の間には、配線孔１４２がそれぞれ設けられている。

なお、トッププレート１１３、マグネット１１２、ヨーク１１４、およびサブマグネット１１５の固定はネジ、リベットなどの締結部材を用いて固定されていてもよい。また、スピーカ装置１００が備える磁気回路１１０の形式は特に限定されるものでは無く、外磁型の磁気回路を採用してもかまわない。

ボイスコイル体１２０は、一端部が磁気回路１１０の磁気ギャップ内に配置され、他端部が振動板１３０に取り付けられる部品であり、入力される電気信号の電流と、磁気ギャップ間の磁束により巻き軸方向（図中Ｚ軸方向）に生じる力によって振動する部品である。ボイスコイル体１２０の巻き軸（中心軸）は、振動板１３０の振動（振幅）の方向（図中Ｚ軸方向）に配置され、磁気ギャップ内の磁束の方向と直交している。本実施の形態の場合、ボイスコイル体１２０は、金属性の一本の線材が複数回環状（円筒形状）に巻回されることにより構成されるコイル１２１と線材が巻き付けられるボビン１２２とを備えている。ボビン１２２はアルミニウムや樹脂等の材料から構成される筒状の部材であり、前側端部が振動板１３０に結合され後側端部は磁気ギャップ内に配置されている。

また、ボビン１２２の振動板１３０側（前側）の端部には、ボビン１２２の径方向の外側に折り曲げて設けられた舌片部１２５が存在している（図２参照）。舌片部１２５は、振動板１３０との接触面積を広げて振動板１３０とボビン１２２との接着強度を高めるための部分である。本実施の形態の場合、舌片部１２５は、円筒状のボビン１２２の一端部に三角形状の切れ込みを周方向に並べて設け、残存させた三角形の部分を外側に開くように折り曲げて舌片部１２５としている。また、長尺矩形の振動板１３０の短手方向（図中Ｘ軸方向）に折り曲げられる舌片部１２５は、長手方向（図中Ｙ軸方向）に折り曲げられる舌片部１２５よりも短くなる用に切除され、または舌片部１２５を除去するように切除されている。これにより、舌片部１２５により振動板１３０とボビン１２２との接着強度を高めつつ、長尺矩形の振動板１３０の短手方向の長さに近い大きな径のボビン１２２を採用することが可能となる。

なお、舌片部１２５は三角形状に限定されるものではなく、矩形など任意の形状を採用することができる。

ボイスコイル体１２０からは、コイル１２１を構成する線材の両端部が信号線１２３（図２参照）として延出部１２４（図２参照）からそれぞれ延在している。信号線１２３は金糸線、錦糸線などと称されている。信号線１２３は、フレーム１４０のダンパーが取り付けられる円筒状の部分に設けられた径方向に延在する溝を通過して配線されている。信号線１２３は、フレーム１４０に設けられた配線孔１４２を介してフレーム１４０の外側表面に取り付けられた正入力端子１６２と負入力端子１６３に電気的に接続される。二つの入力端子にはアンプなどと接続される外部配線１７０が電気的に接続される。なお、配線孔１４２は、端子、ハンダ等によって封止されている。

図５は、２つのコイル１２１と接続部材１６１と正入力端子１６２と負入力端子１６３とを模式的に示す斜視図である。同図に示すように、２つのボイスコイル体１２０がそれぞれ備えるコイル１２１の巻き方向は同じであり、直列接続されている。つまり、直列接続されている２つのコイル１２１の一方の開放端から他方の開放端に向けて直流電流を流した場合、それぞれのコイル１２１に発生する磁界は同じ方向を向くものとなっている。

また、２つコイル１２１から延出される信号線１２３の内の２本は、フレーム１４０の外側に取り付けられた接続部材１６１によって電気的に接続されている。信号線１２３と接続部材１６１との接続方法は特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、ハンダ（図示せず）により接続されている。

接続部材１６１は、導体からなる部材であり、本実施の形態の場合、矩形の銅板に配線孔１４２に対応する位置に貫通孔が設けられた部材が接続部材１６１として採用されている。

２つコイル１２１から延出される信号線１２３の内の他の２本は、フレーム１４０の外側に取り付けられた正入力端子１６２、負入力端子１６３にそれぞれ電気的に接続されている。正入力端子１６２、および負入力端子１６３は音声信号が入力される端子であり、外部配線１７０（図４参照）が電気的に接続される。本実施の形態の場合、接続部材１６１、正入力端子１６２、および負入力端子１６３は同形状の部材である。また、接続部材１６１、正入力端子１６２、および負入力端子１６３は樹脂製のフレーム１４０とともにインサート成形されても構わない。

ダンパー１５０は、フレーム１４０とボイスコイル体１２０との間に架橋状に取り付けられる柔軟性、復元性を備えた部材であり、駆動時におけるスピーカ装置１００のボイスコイル体１２０の直動を補助し、音響特性を調整する部材である。ダンパー１５０は、スピーカ装置１００の駆動時にボイスコイル体１２０の巻き軸方向（図中Ｚ軸方向）の振動に従って変形し、ボイスコイル体１２０に音声信号が入力されていないときはボイスコイル体１２０を中立位置に維持する。

ダンパー１５０を構成する材料は、特に限定されるものでは無く、布地に樹脂を含浸させたものや、ゴム、エラストマーなど所望の音響特性に応じて任意に選定することができる。

本実施の形態の場合、ダンパー１５０は、ボイスコイル体１２０から延出される信号線１２３の延出部１２４に対応する位置に環形状の一部を周方向に分断する分断部１５４（図２参照）を備える。本実施の形態の場合、分断部１５４は、円環状のダンパー１５０を周方向において完全に分断する部分であり、ダンパー１５０の一部を完全な環状として残存させる切り欠きとは異なる。ダンパー１５０は、分断部１５４の存在によりＺ軸方向から見た平面視においてＣ字形状となっている。

ダンパー１５０の少なくとも一部は、ボイスコイル体１２０の振動方向（図中Ｚ軸方向）において、延出部１２４と同じ位置になるようにボイスコイル体１２０に取り付けられている。分断部１５４は、ボイスコイル体１２０の振動方向に直交する径方向（図中Ｙ軸方向）において、延出部１２４と重なるように配置されている。分断部１５４は、図２に示すように、信号線１２３が通過するように配線される。

このように、環状のダンパー１５０に周方向に分断する分断部１５４を設けることにより、磁気ギャップから突出するボイスコイル体１２０の巻き軸方向の長さを短くした場合でも信号線１２３とダンパー１５０や振動板１３０との干渉を回避することができる。従って、薄型のスピーカ装置１００でありながら所望の音響特性を実現することが可能となる。

本実施の形態の場合、スピーカ装置１００が備える２つのダンパー１５０は、図６に示すように、長手方向において振動板１３０を仮想的に２等分する第一仮想面２０１を基準に面対称に配置されている。これにより、ダンパー１５０に設けられている分断部１５４によるボイスコイル体１２０の振動に対する影響を相殺することができスピーカ装置１００の音響特性を向上させることが可能となる。また本実施の形態の場合、ダンパー１５０は、短手方向において振動板１３０を仮想的に２等分する第二仮想面２０２に対しても面対称である。

２つの磁気回路１１０も、第一仮想面２０１、および第二仮想面２０２のそれぞれを基準として面対称である。なお、ボイスコイル体１２０は、全体的な形状、および延出部１２４の位置は、第一仮想面２０１、および第二仮想面２０２のそれぞれを基準として面対称であるが、コイル１２１の巻き付け方向については、第一仮想面２０１に対して面対称にはなっていない。本実施の形態のように延出部１２４が対向状に配置されているため、延出部１２４から延出する信号線１２３は、フレーム１４０の中央部に集中して配置される。従って、コイル１２１を直列接続するために信号線１２３を接続する接続部材１６１もフレーム１４０の中央部であって２つのボイスコイル体１２０の間に配置することができ、２つのコイル１２１からそれぞれ延出される信号線１２３を短い状態で接続することができ、フレーム１４０内において信号線１２３を簡単な配線状態とすることができる。

なお、ダンパー１５０の形状は、特に限定されるものではない。例えば図３に示すようにダンパー１５０の一部の断面がＶ字形状のものばかりでなく、同心円状に波打った形状（波紋状）等でもよい。また、ダンパー１５０は、ボビン１２２以外の箇所に取り付けられても構わない。また、ダンパー１５０の取り付け位置は、ボビン１２２に限定されるものではなく、ダンパー１５０が振動板１３０とフレーム１４０とを接続するものでも構わない。

振動板１３０は、ボイスコイル体１２０の先端部が結合される部材であり、ボイスコイル体１２０の振動に基づいて中立位置を基準に前後方向（図中Ｚ軸方向）に変位することにより空気を振動させて音を発生させる部材である。本実施の形態の場合、振動板１３０の形状は、平板型であり、振動方向から見た平面視における外形はトラック形状である。振動板１３０の外周部は、振動板１３０よりも柔軟性、および、復元性を有するエッジ１３１を介してフレーム１４０の壁部の前側端面に取り付けられている。また、フレーム１４０に取り付けられているエッジ１３１の部分は、ガスケット１３４により保護されている。

振動板１３０は、長手方向（図中Ｙ軸方向）において二つのボイスコイル体１２０が並んで結合されている。図７に示すように、長手方向において振動板１３０の中心から第二仮想面２０２と交差する端縁までの距離Ｌは、振動板１３０の中心からボイスコイル体１２０の巻き軸までの長さＸの２．２７倍以上、２．７４倍以下の範囲から設定されている。

なお、平面視における振動板１３０の形状は、特に限定されるものでは無く、トラック形状などを含む楕円形、矩形などもかまわない。振動板１３０を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、紙、樹脂などを挙示することができる。また、振動板１３０には、ボイスコイル体１２０を取り付けるための貫通孔が設けられ、貫通孔を封止するキャップ１３２（図１参照）が取り付けられている。キャップ１３２は、磁気ギャップに異物が侵入することを防止している。

フレーム１４０は、磁気回路１１０、振動板１３０、およびダンパー１５０を保持する構造部材である。フレーム１４０の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、長方形の板状であり、長手方向の両端部にはそれぞれ取付孔１４９が設けられている。フレーム１４０は、平面視においてトラック形状であり厚さ方向に一部貫通した収容部１４３を備えている。長手方向において収容部１４３の中間部分には、磁気回路１１０、ダンパー１５０等が取り付けられる矩形の台座部１４４が短手方向に架橋状に設けられている。台座部１４４には、配線孔１４２が設けられている。

フレーム１４０の側壁の中央部分には、貫通状の第一作業孔１４５が設けられている。２つのダンパー１５０の間の台座部１４４には第二作業孔１４６が設けられている。第一作業孔１４５、および第二作業孔１４６は、フレーム１４０の台座部１４４にダンパー１５０などを取り付ける際の治具、工具などを挿入するための穴である。フレーム１４０に設けられている第一作業孔１４５、第二作業孔１４６、および収容部１４３の振動板１３０が取り付けられた端部とは反対側の端部開口は、分断部１５４に連通する開口部であるため、当該開口部から塵埃が侵入し磁気ギャップに到達する可能性がある。そこで本実施の形態の場合、第一作業孔１４５、第二作業孔１４６、および収容部１４３の開口には、塵埃の侵入を防止するカバー部材（図示せず）が開口を覆うように取り付けられている。カバー部材は、塵埃の侵入を防止できるものであれば特に限定されるものではないが、空気の通過を許容し塵埃の侵入を防止できるメッシュ状の部材を用いてもよい。このようなカバー部材によりスピーカ装置１００の音響特性を調整することができる。

上記実施の形態のように、１つの振動板１３０に２つのボイスコイル体１２０が連結されたスピーカ装置１００であって、コイル１２１が直列接続されたスピーカ装置１００を提供する。

特に、２つのボイスコイル体１２０が備えるコイル１２１の巻き方向が同じであり、２つの磁気回路１１０の磁気ギャップにおける磁界の方向が同じにする場合、つまり、２つのボイスコイル体１２０および磁気回路１１０として同じ規格の部品を用いることができるため、磁気回路１１０やボイスコイル体１２０の取付ミスを回避し、製品コストを抑制することができる。

また、２つのボイスコイル体１２０の延出部１２４を対向状に配置することにより、コイル１２１から延出する信号線１２３を短くすることができ、フレーム１４０内の信号線１２３の配線を簡単にすることが可能となる。

また、舌片部１２５によりボイスコイル体１２０と振動板１３０が高い接合強度で連結されているため、高い耐久性を実現することができる。

また、振動板１３０に対し所定範囲内の位置でボイスコイル体１２０に取り付けることにより、比較的長尺で大型の振動板１３０を一次共振モードばかりでなく高次の共振モードを抑制しつつ２つのボイスコイル体１２０で振動させることができ、薄型のスピーカ装置１００でありながら高い音響特性の大音量を得ることが可能となる。

また、周方向に完全に分断する分断部１５４を有するダンパー１５０を用いながら、第一仮想面２０１に対して面対称にダンパー１５０を配置するため、分断部１５４による影響を相殺し、所望の音響特性を得ることが可能となる。

また、コイル１２１の巻き軸方向において分断部１５４と延出部１２４とが重なるように配置されているため、ダンパー１５０と振動板１３０との距離を短くすることができ、薄型のスピーカ装置１００を実現することができる。

なお、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本開示の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本開示の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本開示に含まれる。

例えば、ダンパー１５０が、ボイスコイル体１２０とフレーム１４０とに架橋状に取り付けられているスピーカ装置１００を例示したが、スピーカ装置１００はダンパー１５０を備えなくてもよい。また、ダンパー１５０の取り付け位置も任意である。

また、分断部１５４、および延出部１２４を向かい合わせに配置したが、分断部１５４、および延出部１２４を背中合わせ、つまり２つの分断部１５４、および延出部１２４の間に２つのボビン１２２が存在する状態となるように配置しても構わない。

本開示は、比較的薄型のスピーカ装置に有用である。

１００スピーカ装置
１１０磁気回路
１１２マグネット
１１３トッププレート
１１４ヨーク
１１５サブマグネット
１２０ボイスコイル体
１２１コイル
１２２ボビン
１２３信号線
１２４延出部
１２５舌片部
１３０振動板
１３１エッジ
１３２キャップ
１３４ガスケット
１４０フレーム
１４２配線孔
１４３収容部
１４４台座部
１４５第一作業孔
１４６第二作業孔
１４９取付孔
１５０ダンパー
１５４分断部
１６１接続部材
１６２正入力端子
１６３負入力端子
１７０外部配線
２０１第一仮想面
２０２第二仮想面

Claims

磁気ギャップを備えた二つの磁気回路と、
前記磁気ギャップに挿入状態で配置される二つのボイスコイル体と、
二つの前記ボイスコイル体に結合される振動板と、
前記振動板が取り付けられるフレームとを備え、
前記ボイスコイル体がそれぞれ有する二つのコイルは、直列に接続され、二つの前記ボイスコイル体の間に設けられた音声信号入力用の一組の入力端子に接続される
スピーカ装置。
二つの前記コイルの巻き方向は同じである
請求項１に記載のスピーカ装置。
二つの前記磁気回路の着磁方向は同じである
請求項１または２に記載のスピーカ装置。
二つの前記ボイスコイル体は、信号線が延出される延出部をそれぞれ備え、
二つの前記ボイスコイル体は、前記延出部が対向するように配置される
請求項１から３のいずれか一項に記載のスピーカ装置。
前記ボイスコイル体と前記フレームとの間を架橋状に接続する環状のダンパーとを備え、
前記ダンパーは、前記延出部に対応する位置に環形状の一部を周方向に分断する分断部を備える
請求項４に記載のスピーカ装置。