JP3870949B2

JP3870949B2 - スピーカ装置

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Publication number: JP3870949B2
Application number: JP2004031188A
Authority: JP
Inventors: 和雄村山; 和幸須田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2024-02-06
Also published as: KR20060041719A; US20050175212A1; JP2005223740A; CN1652635A; US7171015B2

Description

本発明は、円錐形状の振動板を凸状に備えた逆コーン型のスピーカ装置に関する。詳しくは、ボビンを支持するダンパーとして、円板形状のバネ部の内周からボビンの振動方向に沿って前方へ延びる第１の脚部と、バネ部の外周からボビンの振動方向に沿って後方へ延びる第２の脚部とを備え、第１の脚部と第２の脚部の長さが等しい形状とすることで、ボビンの横揺れを防ぐものである。

振動板として円錐型のコーン紙を利用したスピーカ装置はコーン型のスピーカ装置と呼ばれる。図４は従来のコーン型スピーカ装置の一般的な構成例を示す片側断面図である。

スピーカ装置５１は円錐型のコーン紙５２が凹状にフレーム５３に取り付けられる。コーン紙５２の裏面にはボイスコイル５４が取り付けられたボビン５５が取り付けられる。ボビン５５はダンパー５６でフレーム５３に支持される。

フレーム５３の裏面には磁気回路を構成するヨーク５７、マグネット５８およびプレート５９が取り付けられ、ボイスコイル５４に印加された電気信号をボビン５５の直線運動に変換し、コーン紙５２を振動させて音を出力する。

コーン型のスピーカ装置では、少ない磁束密度でコーン紙を駆動できれば磁気回路を小さくできる。このため、コーン紙はできるだけ軽くなるように、板厚を薄く構成している。そして、コーン紙を円錐形状に構成して強度を持たせている。

コーン型のスピーカ装置では、磁気回路の大きさを一定にした場合、スピーカ装置全体を薄く構成するためには、コーン紙５２のカーブをなだらかにすれば良い。しかしながら、コーン紙５２の強度が低下しコーン紙面が均一に振動しなくなるので、歪みが発生し音質が劣化する。また、強度を上げるためにコーン紙の板厚を厚く構成すればコーン紙の重量が重くなり、音圧が下がる欠点がある。

ダンパー５６はボイスコイル５４が取り付けられたボビン５５を支持する目的で備えられる。ダンパー５６はスピーカ装置５１の低域周波数再生能力に関係してくる。低域周波数再生能力を上げるためには低域共振周波数ｆ₀を下げる必要がある。

コーン紙５２等の振動系の実効質量をｍ₀（ｇ）、ダンパー５６等の振動支持部分のスチフネスをｓ₀（ｄｙｎｅ／ｃｍ）とすると、低域共振周波数ｆ₀（Ｈｚ）はｆ₀＝１／２π√ｓ₀／ｍ₀で表される。

実効質量ｍ₀を一定とした場合、振動支持部分のスチフネスを下げる必要がある。振動支持部分としてはダンパー５６およびエッジ部５２ａがあるが、エッジ部５２ａのスチフネスはダンパー５６より一般的に低いので、ダンパー５６のスチフネスを下げることが低域周波数再生能力を上げることになる。

従来のスピーカ装置５１で全体を薄くしようとすると、ダンパー５６の一方の端部が取り付けられるボビン５５とコーン紙５２の接着箇所Ａからダンパー５６の他方の端部が取り付けられるフレーム５３の取付面Ｂまでの距離が稼げない。

このため、低域周波数再生能力を向上させるため、ダンパー５６のスチフネスを下げるには、ダンパー５６の板厚を薄く構成する方法が考えられる。しかしながら、ダンパー５６の板厚が薄くなると、耐久性が低下する欠点がある。

また、ボビン５５を長くすればダンパー５６の長さも長くでき、ダンパー５６のスチフネスが下がりｆ₀を下げることができるが、スピーカ全体が厚くなる欠点がある。

図５は防磁構造を備えた従来のコーン型スピーカ装置の一般的な構成例を示す片側断面図である。従来、コーン型のスピーカ装置５１を防磁構造とするには、図５（ａ）に示すようにキャンセルマグネット６０をヨーク５７の裏面に取り付けていた。あるいは、図５（ｂ）に示すように磁気回路全体を磁気シールドするカバー６１を取り付けていた。

しかしながら、図５（ａ）のキャンセルマグネット方式ではスピーカ全体の厚みが増す欠点があった。また、図５（ｂ）のカバー方式ではカバー６１により矢印で示すような磁路が形成され、磁束が分散されてスピーカの音圧が低下する欠点があった。

このような課題を解決するため、コーン紙が凸状に取り付けられる逆コーン型と呼ばれるスピーカ装置が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）

特開２０００−１３８９９５号公報特開平１０−４２３８９号公報

逆コーン型のスピーカ装置では、フレーム部分の厚さを抑えることができるので、薄型のスピーカ装置を構成できる。しかしながら、ボビンの長さが長くなるので、ボビンの横揺れが発生しやすく、ボイスコイルがプレートに接触する等により音質が劣化するという問題があった。

また、ボビンを短くするとボビンの横揺れは抑えられるが、ダンパーの長さを長くできないことから、低域周波数再生能力を向上させることができず、更に、耐入力特性を改善することもできなかった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、逆コーン型のコーン紙を用いることでボビンの長さが長くなっても、ボビンの横揺れの発生を抑えることができるスピーカ装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明に係るスピーカ装置は、円錐形状の振動板と、振動板が凸状に取り付けられるフレームと、振動板の頂点部に取り付けられるボビンと、ボビンに取り付けられるボイスコイルと、フレームの内側に取り付けられる磁気回路と、ボビンを支持するダンパーとを備え、ダンパーは、静止状態においてボビンと直交するバネ部と、バネ部の内周端からボビンの振動方向に沿って前方へ延びる第１の脚部と、バネ部の外周端からボビンの振動方向に沿って後方へ延びる第２の脚部とを備え、第１の脚部と第２の脚部の長さが等しい形状としたものである。

本発明に係るスピーカ装置では、ボイスコイルに印加された電気信号がボビンの直線運動に変換され、振動板が振動して音を出力する。ボビンを支持するダンパーはバネとして対称形状であるので、ボビンが直線運動する際に、ボビンがリニアに動くように支持する。これにより、ボビンの横揺れを防ぐ。

本発明に係るスピーカ装置によると、ボビンを支持するダンパーはバネとして対称形状であるので、ボビンが直線運動する際に、ボビンがリニアに動くように支持する。

これにより、ボビンが長くなる逆コーン型のスピーカ装置でも、ボビンの横揺れを防ぐことができる。したがって、振動板が凸状であることで指向特性が向上し、かつ薄型化が図られた逆コーン型のスピーカ装置で、音質の改善を図ることができる。

また、ダンパーの長さが長くなることから、ダンパーの耐久性を落とすことなくｆ₀を下げることができる。これにより、良好な低音特性が得られる。更に、ダンパーが長くなることで振動板のストロークを延ばすことができるので、耐入力特性の改善が図られる。

また、磁気回路がフレームの内側に配置されるので、外部への磁界の漏れを減少させることができる。これにより、テレビジョン等に近づけて設置しても画面への影響が少なくなることから、設置場所の制約を減少させることができる。更に、磁気回路は外部の磁界の影響を受けにくくなるので、音質の劣化を防ぐことができる。

以下、図面を参照して本発明のスピーカ装置の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態のスピーカ装置の構成例を示す片側断面図である。本実施の形態のスピーカ装置１はコーン型のスピーカ装置で、コーン紙２を支持するフレーム３の内側にヨーク４、マグネット５およびプレート６を備える。

コーン紙２は振動板の一例で、頂点部２ａが円形に開口した円錐形状を有する。また、コーン紙２は外周にエッジ部２ｂを有し、頂点部２ａとエッジ部２ｂの間の斜面は曲面で構成される。そして、コーン紙２は頂点部２ａが前方へ突出する向きでエッジ部２ｂがフレーム３に接着により取り付けられる。なお、コーン紙２を上述した向きで固定した時に、コーン紙２の斜面を構成する曲面は、前方から見て凹状となる向きに湾曲している。

フレーム３は前面の開口部３ａに上述したようにコーン紙２が取り付けられる。コーン紙２は頂点部２ａが前方へ突出する向きで取り付けられることから、フレーム３の開口部３ａから底部３ｂとの間に空間が形成される。

そして、この空間にヨーク４、マグネット５およびプレート６によって構成される磁気回路を配置することで、コーン紙２を支持するフレーム３が磁気シールドの機能を備える構成とする。

すなわち、フレーム３の底部３ｂにヨーク４が接着により取り付けられる。ヨーク４は前方に向けて突出するポールピース４ａを中央に備える。また、ヨーク４は前面にマグネット５が接着により取り付けられ、マグネット５にプレート６が接着により取り付けられる。

これにより、ポールピース４ａの周囲にマグネット５およびプレート６が配置され、ポールピース４ａの外周面とプレート６の内周面との間にギャップ部７が形成される。

コーン紙２にはボビン８が取り付けられる。ボビン８は円筒形状で、先端側がコーン紙２の頂点部２ａにはめ込まれ、接着によりコーン紙２に固定される。また、ボビン８はコーン紙２の裏面側からフレーム３の方向に延び、後端側にボイスコイル９が取り付けられる。

そして、ボビン８の後端側はギャップ部７に挿入され、ボイスコイル９がプレート６に対向して配置される。なお、スピーカ装置１はフレーム３に図示しない入力端子を備え、ボイスコイル９のリード線と入力端子の間がフレキシブルワイヤで接続される。

また、ボビン８の先端にはセンタキャップ１０が取り付けられる。センタキャップ１０はボビン８の先端の開口を塞ぐ。これにより、ボビン８の径方向の変形を抑えて、コーン紙２の径方向の変形を防ぐ。また、埃の浸入を防いでボイスコイル９を保護する。

図２はボビンの取付構成例を示す要部断面図である。コーン紙２は頂点部２ａを後方に向けて折り曲げて構成した折曲部２ｃを備える。コーン紙２の頂点部２ａの開口にボビン８を嵌めると、ボビン８の外周面とコーン紙２の折曲部２ｃとの間に断面形状が略Ｖ字型の充填溝部１１が円周方向にわたって形成される。

この充填溝部１１に接着剤１２を充填してコーン紙２とボビン８を固定することで、ボビン８は十分な量の接着剤１２を用いてコーン紙２に固定される。これにより、ボビン８のコーン紙２に対する接着強度が増加し、ボビン８の横揺れが抑えられて音質の改善が図られる。

図１に戻り、ボビン８はダンパー１３によって支持される。ダンパー１３はバネ部を構成する断面形状が波形状のコルゲーション部１３ａと、コルゲーション部１３ａの内周端からボビン８の振動方向に沿って前方に延びる第１の脚部１３ｂと、コルゲーション部１３ａの外周端からボビン８の振動方向に沿って後方に延びる第２の脚部１３ｃとを備える。

ダンパー１３の第１の脚部１３ｂの先端はボビン８の重心位置に接着により取り付けられる。また、ダンパー１３の第２の脚部１３ｃはプレート６の前面に接着により取り付けられる。

図３はダンパーの構成例を示す要部断面図である。ダンパー１３は第１の脚部１３ｂの長さＬ１と第２の脚部の１３ｃの長さＬ２が等しい形状とする。また、静止状態においてコルゲーション部１３ａはボビン８に対して直交している。

これにより、ダンパー１３はバネとして対称形状であるので、ボビン８をリニアに動くように支持する。逆コーン型のスピーカ装置ではボビンの長さが長くなるので、ボビンの横揺れが発生しやすい構成となる。本例のスピーカ装置１では、上述したダンパー１３でボビン８を支持することで、ボビン８の長さを長くしても、ボビン８の横揺れの発生を抑えてボビン８をリニアに動かすことができる。

そして、ボビン８がリニアに動くことで、ボイスコイル９がポールピース４ａあるいはプレート６に接触することがなく、音質の改善が図られる。

また、ダンパー１３は第１の脚部１３ｂおよび第２の脚部１３ｃを備えるので、コルゲーション部１３ａの直径を大きくすることなくダンパー１３の長さを長くできる。

これにより、小型のスピーカ装置であってもダンパー１３の耐久性を落とすことなく低域共振周波数ｆ₀を下げることができ、良好な低音再生特性が得られる。更に、ダンパー１３が長くなることでコーン紙２のストロークを長くでき、耐入力特性の改善が図られる。

なお、第１の脚部の長さＬ１と第２の脚部の長さＬ２の関係がＬ１≠Ｌ２となる形状のダンパーでは、バネとして非対称となるのでボビンの横揺れを抑えることができず、ボビンがリニアに動かなくなる。ボビンがリニアに動かないと、ボイスコイルがポールピースあるいはプレートに接触して音質劣化につながる。

次に、本実施の形態のスピーカ装置１の動作について説明する。ボイスコイル９に電気信号を印加すると、マグネット５、ヨーク４およびプレート６により構成される磁気回路中のギャップ部７を通る磁束によって、電気信号の大きさに応じてボビン８が振動する。これにより、ボビン８が取り付けられたコーン紙２が振動し、音が出力される。

逆コーン型のスピーカ装置１では、コーン紙２の頂点部２ａが前方に突出しているため、指向特性が向上する。更に、本例のスピーカ装置１では、コーン紙２の斜面を構成する曲面は、前方から見て凹状となる向きに湾曲しているので、中高域の指向特性が向上している。

また、コーン紙２とフレーム３の間に空間が形成されるので、磁気回路をフレーム３の内側に配置することができる。これにより、キャンセルマグネットや磁気シールドのためのカバーを備えることなく、外部への磁界の漏れを減少させることができる。更に、磁気回路は外部の磁界の影響を受けにくくなるので、増幅器内蔵型の機器でも磁気結合による音質の劣化を防ぐことができる。

次に、マグネット５の極性をヨーク４側をＳ極とした場合の磁束の流れについて説明する。マグネット５のＮ極より出た磁束はプレート６およびボイスコイル９を介し、ヨーク４を通りマグネット５のＳ極に戻る。

このとき、フレーム３はヨーク４を介してＳ極となるが、フレーム３はプレート６とは接触しない構成であるので、フレーム３を介した磁路が形成されない。これにより、磁束が分散されず音圧が向上する。

以上説明した本実施の形態のスピーカ装置１では、従来のスピーカを構成する材料を用いて構成できる。これにより、従来品と比較してコストアップすることなく薄型で防磁構造を有し、かつ再生特性が向上したスピーカ装置を提供できる。

本発明のスピーカ装置は音質を劣化させることなく薄型化が図れることから、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイのスピーカ装置に適用できる。

本実施の形態のスピーカ装置の構成例を示す片側断面図である。ボビンの取付構成例を示す要部断面図である。ダンパーの構成例を示す要部断面図である。従来のコーン型スピーカ装置の一般的な構成例を示す片側断面図である。防磁構造を備えた従来のコーン型スピーカ装置の一般的な構成例を示す片側断面図である。

符号の説明

１・・・スピーカ装置、２・・・コーン紙、２ａ・・・頂点部、２ｂ・・・エッジ部、３・・・フレーム、３ａ・・・開口部、３ｂ・・・底部、４・・・ヨーク、４ａ・・・ポールピース、５・・・マグネット、６・・・プレート、７・・・ギャップ部、８・・・ボビン、９・・・ボイスコイル、１０・・・センタキャップ、１１・・・充填溝部、１２・・・接着剤、１３・・・ダンパー、１３ａ・・・コルゲーション部、１３ｂ・・・第１の脚部、１３ｃ・・・第２の脚部

Claims

円錐形状の振動板と、
前記振動板が凸状に取り付けられるフレームと、
前記振動板の頂点部に取り付けられるボビンと、
前記ボビンに取り付けられるボイスコイルと、
前記フレームに取り付けられる磁気回路と、
前記ボビンを支持するダンパーとを備え、
前記ダンパーは、
静止状態において前記ボビンと直交するバネ部と、
前記バネ部の内周端から前記ボビンの振動方向に沿って前方へ延びる第１の脚部と、
前記バネ部の外周端から前記ボビンの振動方向に沿って後方へ延びる第２の脚部とを備え、
前記第１の脚部と前記第２の脚部の長さが等しい形状である
ことを特徴とするスピーカ装置。
前記ダンパーは、前記第１の脚部が前記ボビンの重心位置に接続される
ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
前記磁気回路はヨーク、マグネットおよびプレートを備え、前記フレームと前記振動板との間に形成される空間に配置される
ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
前記振動板の前記頂点部と前記ボビンの外周面との間に接着剤が充填される充填溝部を備えた
ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
前記振動板の斜面は、前方から見て凹状の曲面で構成される
ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。