JP4078322B2 - スピーカー - Google Patents

Description

本発明は主として携帯電話等の移動通信機のレシーバーとして使用されるスピーカに関する。

従来、矩形の内磁型磁気回路と、この磁気回路によって駆動される矩形のボイスコイルを固定した振動板とを、矩形状のフレームに保持した幅の狭い矩形状のスピーカーがある。このスピーカーは、フレームで保持した矩形のヨークと、このヨーク底面に接合する矩形板状の磁石と、この磁石上面に接合する矩形板状の上部プレートとで、矩形の内磁型磁気回路を構成し、ヨークの内壁面と上部プレートの外側面との間に、矩形のボイスコイルを嵌め込む矩形の磁気ギャップを形成している。そして、ボイスコイルに音信号電流を供給すると、磁気ギャップの磁界との電磁作用により、ボイスコイルを固定している振動板が振動して音響や音声を発生する。（例えば、「特許文献１」及び「特許文献２」参照。）。
特開２００３−３７８９５号公報 特開２００３−３７８９０号公報

スピーカーの磁気回路には、上記のように磁気ギャップの内側に磁石を配置する内磁型に対し、磁気ギャップの外側に磁石を配置する外磁型がある。この外磁型は内磁型に比べて、高さを低くでき、また小さな磁石で大きなコイル駆動力（音圧）を確保できるという利点があるため、スピーカのさらなる小型、薄型化を実現する上で有効ではある。しかしながら、磁石の形状が、内磁型では板状で強度を確保し易い一方で、外磁型では環状（枠状）となるため強度を確保し難く、磁石の生産面から外磁型磁気回路は実質的に採用し難い面があった。本発明はこの問題を解消して外磁型磁気回路を採用し、スピーカーのさらなる小型、薄型化を実現できる構造を提案する。

本発明は、円形の外磁型磁気回路に通常使用される円環状の磁石は、矩形の外磁型磁気回路に通常使用される矩形環状（枠状）の磁石に比べて高い強度を確保できることに着目し、円形の外磁型磁気回路と、この磁気回路によって駆動される円形のボイスコイルを固定した振動板とを、矩形状のフレームに保持するスピーカーとする。このスピーカーは、円形のセンターポールの一端に矩形のフランジを設けたヨークと、円形のセンターホールを有し、ヨークのセンターポールの周囲に円環状の隙間をあけて配置する、ヨークのフランジと略同じ矩形で板状の磁石と、この磁石のセンターホールと略同じ内径を有し、ヨークのフランジ及び磁石の短手側の寸法と略同じ外径を有し、磁石をヨークのフランジとで挟さむ円環状のポールピースを備え、これらヨーク、磁石、ポールピースとで円形の前記外磁型磁気回路を構成し、この磁気回路のヨークのセンターポールの外周面とポールピースの内周面との間に、円形の前記ボイスコイルを嵌め込む円形の磁気ギャップを形成すると共に、振動板は縁部に長円形状の枠板を有し、この枠板によりフレームの一表面縁部に接合させ、振動板の中央部に一端部を固定した前記ボイスコイルの先端部を前記磁気ギャップに嵌め込み、フレームはインサート成形により端子を両端部に一体取り付けし、フレームから突出する各端子の一端を外部接続部とし、フレームの振動板装着面における４つの角部のうち、一方の長手側辺の両端に位置する２つの角部に、フレームに埋め込まれた各端子の他端を露出させて内部接続部を形成し、ボイスコイルの引き出し線は振動板の長円形状の枠板における長手側内縁と対向するコイル本体の周方向２位置から、ボイスコイルの巻き線の巻き方向で、振動板の長円形状の枠板の内縁に沿わせて延出し、少なくとも振動板の長円形状の枠板における半円状の短手側内縁の一部に沿う経路を経て、フレームの各内部接続部に向かって振動板の内側から外側に引き出すことを特徴としている。

本発明における磁石は長手方向の中央部で２つに分割してある分割構造にする構成を採用することが望ましい。

本発明によれば、円形のセンターホールを有し、ヨークのセンターポールの周囲に円環状の隙間をあけて配置する、ヨークのフランジと略同じ矩形板状の磁石を使用するため、円形の外磁型磁気回路に通常使用される円環状の磁石に比べてさらに高い強度を確保できる。このため、磁石の生産時の割れや欠け等のロスが少なくなり生産性を上げることができた。この結果、矩形のフレームに保持するスピーカーの磁気回路として外磁型を問題なく採用することができ、スピーカーのさらなる小型、薄型化を実現できる。
また、ボイスコイルの引き出し線は振動板の長円形状の枠板における長手側内縁と対向するコイル本体の周方向２位置から、ボイスコイルの巻き線の巻き方向で、振動板の長円形状の枠板の内縁に沿わせて延出し、少なくとも振動板の長円形状の枠板における半円状の短手側内縁の一部に沿う経路を経て、フレームの各内部接続部に向かって振動板の内側から外側に引き出すことによって、ボイスコイルのスピーカー駆動時の上下動に対して各引き出し線に引っ張り余裕を与え、ボイスコイルの円滑な駆動（上下振動）を可能とする際、各引き出し線をより少ない屈曲回数でボイスコイルからフレームの各内部接触部に引き出すことができ、各引き出し線の屈曲による内部抵抗の増加及びスピーカーの長時間連続駆動時の発熱などを防止することができる。

また、円形のセンターホールを有し、ヨークのセンターポールの周囲に円環状の隙間をあけて配置する、ヨークのフランジと略同じ矩形で板状の磁石であっても、その短手側の寸法は、円形の外磁型磁気回路に通常使用される円環状の磁石の外径より小さくすると、磁石のセンターホールと長手側の外側縁が最も接近する２箇所で強度不足を生じて、その２箇所で割れが発生するおそれがあるため、特に、スピーカーにおける短手方向での小型化は困難になるが、本発明では磁石を、一体構造ではなく、最初から長手方向の中央部で２つに分割してある分割構造にすることによって、磁石の短手側の寸法を、円形の外磁型磁気回路に通常使用される円環状の磁石の外径より小さくしても、その磁石の生産面で問題とならない強度を確保できるようになる。この結果、スピーカーにおける短手方向のさらなる小型化を実現できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示すスピーカーの分解斜視図、図２は同スピーカーの組み立て状態の外観斜視図、図３は図２のスピーカーを裏返しにした状態の外観斜視図、図４は同スピーカーの組み立て状態の断面図、図５はボイスコイルの引き出し線の引き出し構造を示す平面図、図６はボイスコイルをフレームに組み付ける状態を示す斜視図、図７はボイスコイルの引き出し線の引き出し構造を示す斜視図、図８は分割構造の磁石の平面図、図９は一体構造の磁石の平面図である。

図１において、１は樹脂製の（絶縁性の）フレームであって、左右に長い（前後幅の狭い）矩形状に形成されている。このフレーム１の左右両端部には導電性を有する細長い板状の端子２，３がインサート成形により一体に取り付けられている。各端子２，３は長さの略半分がフレーム１の左右両端部に埋め込まれ、残りの略半分がフレーム１の下面における左右両端部から前方あるいは後方へフレーム１の短手側辺に沿って突出するように、フレーム１の成形時に展開状態で金型にインサートされ、フレーム１の成形後あるいはスピーカーの組み立て工程において、フレーム１から突出している部分がフレーム１の下面側で短手方向の幅内に略収まり、かつ、フレーム１の下面側の両端部において、上下に弾性変位可能に傾斜状に突出するように、略Ｖ字状に丸みを付けて曲げられ、フレーム１から突出する各端子２，３の一端を外部接続部２ａ，３ａとし、フレーム１の上面における４つの角部のうち、一方の長手側辺の両端に位置する２つの角部に、フレーム１の中に埋め込まれた各端子２，３の他端を露出させて内部接続部２ｂ，３ｂとしている。

フレーム１の下面における各端子２，３の直ぐ内側にはフレーム１の長手方向で対向する左右一対の板状の脚部４，５が、フレーム１の短手方向の略全幅にわたって突出形成されている。この各脚部４，５の高さ（突出量）は各端子２，３の曲げ半径より所定寸法だけ高く（長く）しており、各端子２，３が可逆限界値を越えて曲げられるのを規制するストッパー機能を発揮する。このストッパー機能によって各端子２，３のバネ圧を常時維持することができ、スピーカー（詳しくは、後述するボイスコイル）への安定した音信号電流の供給を行うことができる。また各脚部４，５自体が板状であり、高い強度を確保でき、同時にフレーム１の強度も高めるリブ機能を発揮する。さらに各脚部４，５はフレーム１の両端部の端子２，３部とその間の後述する磁気回路部とを下面側で仕切る隔壁となり、フレーム１への回路組み付け時における各端子２，３の曲げ損傷等を防止する防護壁としての機能も発揮する。

フレーム１の下面における各脚部４，５の間にはフレーム１の上面に貫通する円形の貫通孔６を底面に開口形成した左右に長い矩形状の凹部７が形成され、この凹部７にてフレーム１は円形の外磁型磁気回路８を保持している。すなわち、円筒状（円形）のセンターポール９ａの一端（下端）に矩形のフランジ９ｂを設けた磁性材料よりなるヨーク９と、円形のセンターホール１０ａを有し、ヨーク９のセンターポール９ａの周囲に円環状の隙間をあけて配置する、ヨーク９のフランジ９ｂと略同形の矩形で板状の磁石１０と、磁性材料よりなり、磁石１０のセンターホール１０ａと略同じ内径を有し、ヨーク９のフランジ９ｂ及び磁石１０の短手方向の寸法と略同じ外径を有し、磁石１０をヨーク９のフランジ９ｂとで挟む円環状のポールピース１１とを備え、これらヨーク９、磁石１０、ポールピース１１とで円形の前記外磁型磁気回路８を構成するもので、フレーム１の下面側から凹部７に磁石１０を嵌め込み、次いで、ヨーク９のセンターポール９ａを磁石１０のセンターホール１０ａに挿入しながらヨーク９のフランジ９ｂを磁石１０の外側に重ね合わせるように凹部７に圧入嵌合することによって、ヨーク９のセンターポール９ａが凹部７の中心に垂設され、そのセンターポール９ａの先端部が貫通孔６の中心に挿入配置され、磁石１０の左右両端部が凹部７内でこの底面とヨーク９のフランジ９ｂとの間で挟持されて、ヨーク９のセンターポール９ａの周囲に円環状の隙間をあけた状態で配置されると共に、ヨーク９のフランジ９ｂに磁石１０の下面が接合される。またこの状態で、フレーム１の上面側から貫通孔６の内周にポールピース１１を圧入嵌合することによって、ポールピース１１がヨーク９のセンターポール９ａにおける先端部の周囲に磁石１０と同様の円環状の隙間をあけた状態で配置されると共に、磁石１０の内周縁部（センターホール１０ａの周縁部）がヨーク９のフランジ９ｂとポールピース１１との間で挟持されて、磁石１０の上面にポールピース１１が接合される。

上記のようにフレーム１の中に（長手方向中央部に）凹部７及び貫通孔６を介して円形の外磁型磁気回路８を形成保持し、この磁気回路８におけるヨーク９のセンターポール９ａの先端部外周面とポールピース１１の内周面との間に、磁界を生じる円形の磁気ギャップ１２を形成している。この円形の磁気ギャップ１２はフレーム１の上面における長手方向中央部、すなわち、フレーム１の上面における貫通孔６の開口部に形成されている。

一方の長手側辺の両端に位置する２つの角部に内部接触部２ｂ，３ｂが形成され、かつ、長手方向中央部に円形の磁気ギャップ１２が開口形成されたフレーム１の上面（音信号電流の供給側面とは反対側のフレーム１の表面）には、樹脂フィルムよりなる振動板１３を装着保持している。この振動板１３は長円形状に形成され、下面縁部を金属材料よりなる長円形状の枠板１３ａの上面に接着剤により接合させている。また振動板１３の下面中央部には円形のボイスコイル１４の一端部を接着剤により固定している。尚、図４に示す振動板１３は便宜上平らに表現しているが、実際には図１に示すように、ボイスコイル１４の接合部（振動板１３の中央部）を中心に凹凸模様が付けられ、枠板１３ａの長円形状の内孔を覆っている部分が上下に振動できるようになっている。

振動板１３の枠板１３ａの下面をフレーム１の上面外周縁部に接合させ、振動板１３をフレーム１の上面に隙間を設けて張設支持することによって、その振動板１３の中央部に一端部を固定した円形のボイスコイル１４の先端部を円形の前記磁気ギャップ１２に嵌め込んでいる。

フレーム１の振動板装着面（上面）における左右端部には、振動板１３の枠板１３ａにおける半円状の短手側外縁に沿う左右の側壁部１５、１６が突出形成され、各側壁部１５，１６の間で振動板１３が位置決めされている。またフレーム１の上面には振動板１３を覆うようにこの上から板金製のプロテクタ１７が装着され、このプロテクタ１７によって振動板１３を保護している。このプロテクタ１７も振動板１３の外形と略同じ長円形状に形成されて、各側壁部１５，１６の間で振動板１３と一体的に位置決めされている。また振動板１３をこれとの間に隙間を設けて覆っているプロテクタ１７には複数の放音孔１８が開口形成されている。さらにフレーム１の上面にはこの全面を覆うようにプロテクタ１７の上からフレーム１と略同じ矩形の補償布１９が接着剤あるいは両面接着テープにより貼り付けられている。この補償布１９は放音孔１８を覆い振動板１３の過大な振動や過大な空気漏れを防止して音響特性の向上を図る制動機能を発揮すると共に、防塵機能を発揮する。

振動板１３の下面側のフレーム１には、この上面から下面に貫通する縦孔のバックホール２０を２個設けている。このバックホール２０，２０は円形の外磁型磁気回路８を収容している凹部７の左右両側に設けられている。またフレーム１の下面における左右の脚部４，５と凹部７との間の２箇所で各バックホール２０、２０が開口され、この２箇所に補償布２１，２１を貼り付けて各バックホール２０，２０を覆っても良く、この場合には補償布２１，２１は主として防塵の役目を果たすと共に、音響特性の向上を図る制動機能も発揮する。

ボイスコイル１４の引き出し線１４ａ，１４ｂは振動板１３の枠板１３ａにおける直線状の長手側内縁と対向するコイル本体上端部の周方向２位置（略１８０度対称位置）から、ボイスコイル１４の巻き線（例えば、銅線をウレタン樹脂等の絶縁層で被覆したもの）の巻き方向で、振動板１３の枠板１３ａの内縁に沿わせて延出し、少なくとも振動板１３の枠板１３ａにおける半円状の短手方向の内縁の一部に沿う経路を経て、フレーム１の各内部接触部２ｂ，３ｂに向かって振動板１３の内側から外側に引き出すもので、例えば、図５においてボイスコイル１４の巻き線が右回り（時計方向）に巻かれている場合には、振動板１３の枠板１３ａにおける直線状の一方の長手側内縁（紙面上側の直線状の内縁）と対向する位置から延出する一方の引き出し線１４ａは、その延出位置に対向する振動板１３の枠板１３ａにおける直線状の長手側内縁（紙面上側の直線状の内縁）の中間部から、この右端部に連続する右側の半円状の短手側内縁に沿うように右回り（時計方向）で延出し、その右側の半円状の短手側内縁の略中間部からフレーム１の一側の内部接触部２ｂに向かって振動板１３の内側から外側に引き出し、その一側の内部接触部２ｂにて露出している一方の端子２の端部に絶縁被覆層から露出させた引き出し線１４ａを半田付けして電気的に接続させる一方、振動板１３の枠板１３ａにおける直線状のもう一方の長手側内縁（紙面下側の直線状の内縁）と対向する位置から延出するもう一方の引き出し線１４ｂは、その延出位置に対向する振動板１３の枠板１３ａにおける直線状の長手側内縁（紙面下側の直線状の内縁）の中間部から、この左端部に連続する左側の半円状の短手側内縁に沿うように右回り（時計方向）で延出し、その左側の半円状の短手側内縁の略中間部からフレーム１の他側の内部接触部３ｂに向かって振動板１３の内側から外側に引き出し、その他側の内部接触部３ｂにて露出しているもう一方の端子３の端部に絶縁被覆層から露出させた引き出し線１４ｂを半田付けして電気的に接続させている。尚、ボイスコイル１４の引き出し線１４ａ，１４ｂは各内部接触部２ｂ，３ｂにて露出している各端子２，３の端部に半田付けした後に、フレーム１から露出する余分な部分が切断処理される。

フレーム１の上面における両端部に突出形成した各側壁１５，１６を、各内部接触部２ｂ，３ｂを形成したフレーム１の上面における一方の長手側辺の両端に位置する２つの角部で途切れさせて不連続に形成する途切れ部１５ａ，１６ａを形成すると共に、振動板１３の枠板１３ａの下面を接合させる長円形状の接合面における各引き出し線１４ａ，１４ｂの引き出し位置、すなわち振動板１３の枠板１３ａにおける半円状の左右の短手側内縁の略中間部とフレーム１の左右の内部接触部２ｂ，３ｂを結ぶ接合面上の各引き出し線１４ａ，１４ｂの引き出し経路には、引き出し溝２２，２３を形成し、これら接合面上の各引き出し溝２２，２３及び各側壁１５，１６の途切れ部１５ａ，１５ｂによって、ボイスコイル１４の各引き出し線１４ａ，１４ｂを振動板１３の内側から外側の各内部接触部２ｂ，３ｂに引き出すための引き出し口を形成している。

上記のように、ボイスコイル１４の各引き出し線１４ａ，１４ｂを振動板１３の枠板１３ａにおける直線状の長手側内縁と対向するコイル本体上端部の周方向２位置（略１８０度対称位置）から、ボイスコイル１４の巻き線の巻き方向で、振動板１３の枠板１３ａの内縁に沿わせて延出し、少なくとも振動板１３の枠板１３ａにおける半円状の短手方向の内縁の一部に沿う経路を経て、フレーム１の各内部接触部２ｂ，３ｂに向かって振動板１３の内側から外側に引き出すことによって、ボイスコイル１４のスピーカー駆動時の上下動に対して各引き出し線１４ａ，１４ｂに引っ張り余裕を与えることができ、ボイスコイル１４の円滑な駆動（上下振動）を可能とすると共に、各引き出し線１４ａ，１４ｂを１回の屈曲回数でボイスコイル１４からフレーム１の各内部接触部２ｂ，３ｂに引き出すことができ、各引き出し線１４ａ，１４ｂの屈曲による内部抵抗の増加及びスピーカーの長時間連続駆動時の発熱などを防止でき、スピーカーとしての音響特性の向上を図っている。またスピーカーの組み立て時にボイスコイルの引き出し線１４ａ，１４ｂの絡み付き等を防止でき、組み立て性の向上も同時に図っている。

本実施形態のスピーカーは、システム側から各端子２，３を通じてボイスコイル１４に音信号電流を供給すると、磁気ギャップ１２の磁界との電磁作用で、ボイスコイル１４が固定された振動板１３が振動して、音響や音声を発生する。この場合に、前記磁気ギャップ１２を形成する磁気回路８が、磁気ギャップ１２の外周に磁石１０を配置する外磁型であるため、磁気ギャップの内側に磁石を配置する内磁型に比べて、高さを低くでき、また小さな磁石で大きなコイル駆動力（音圧）を確保できるため、スピーカのさらなる小型、薄型化を実現する上で有効である。

また、本実施形態における外磁型電磁回路８、磁気ギャップ１２、ボイスコイル１４は全て円形であり、その円形の外磁型磁気回路８に通常使用する磁石は円環状となるため、矩形の外磁型磁気回路に通常使用する矩形環状（枠状）の磁石に比べて高い強度を確保できる上に、本実施形態における外磁型電磁回路８に使用した磁石は、円形のセンターホール１０ａを有し、ヨーク９のセンターポール９ａの周囲に円環状の隙間をあけて配置する、ヨーク９のフランジ９ｂと略同形の矩形で板状の磁石１０であるため、円形の外磁型磁気回路８に通常使用する円環状の磁石に比べても、さらに高い強度を確保できる。このため、磁石１０の生産時の割れや欠け等のロスが少なくなり生産性を上げることができ、矩形のフレーム１に保持するスピーカーの磁気回路８として外磁型を問題なく採用することができ、スピーカーのさらなる小型、薄型化を実現できるようになる。

さらに、円形のセンターホール１０ａを有し、ヨーク９のセンターポール９ａの周囲に円環状の隙間をあけて配置する、ヨーク９のフランジ９ｂと略同じ矩形で板状の磁石１０であっても、その短手側の寸法は、円形の外磁型磁気回路に通常使用する円環状の磁石の外径より小さくすると、図９に示すように、磁石１０のセンターホール１０ａと長手側の外側縁が最も接近するＡ，Ｂの２箇所で強度不足を生じて、そのＡ，Ｂの２箇所で割れが発生するおそれがあるため、特に、スピーカーにおける短手方向での小型化は困難になるが、本実施形態では磁石を、一体構造（図９に示す磁石１０）ではなく、図８に示すように、最初から長手方向の中央部で２つに分割してある分割構造、すなわち２つの分割磁石１０Ａ，１０Ｂからなる磁石１０に構成することによって、磁石１０の短手側の寸法を、円形の外磁型磁気回路に通常使用される円環状の磁石の外径より小さくしても、その磁石１０の生産面で問題とならない強度を確保できるようにしている。このため、スピーカーにおける短手方向のさらなる小型化を実現できるようになる。

尚、スピーカーのさらなる小型化の要求があった場合、磁石１０の分割数を適当に増やすことによって、強度不足を解消し、その要求に応じることが可能となるものである。

本発明の一実施形態を示すスピーカーの分解斜視図である。 同スピーカーの組み立て状態の外観斜視図である。 図２のスピーカーを裏返しにした状態の外観斜視図である。 同スピーカーの組み立て状態の断面図である。 ボイスコイルの引き出し線の引き出し構造を示す平面図である。 ボイスコイルをフレームに組み付ける状態を示す斜視図である。 ボイスコイルの引き出し線の引き出し構造を示す斜視図である。 分割構造の磁石の平面図である。 一体構造の磁石の平面図である。

符号の説明

１ フレーム
２，３ 端子
４，５ 脚部
６ 貫通孔
７ 凹部
８ 外磁型磁気回路
９ ヨーク
９ａ センターポール
９ｂ フランジ
１０ 磁石
１０Ａ，１０Ｂ 分割磁石
１１ ポールピース
１２ 磁気ギャップ
１３ 振動板
１３ａ 枠板
１４ ボイスコイル
１４ａ，１４ｂ 引き出し線
１５，１６ 側壁部
１５ａ，１６ａ 途切れ部
１７ プロテクタ
１８ 放音孔
１９ 補償布
２０ バックホール
２２，２３ 引き出し溝

Claims (2)

1. 円形の外磁型磁気回路と、この磁気回路によって駆動される円形のボイスコイルを固定した振動板とを、矩形状のフレームに保持するスピーカーにおいて、円形のセンターポールの一端に矩形のフランジを設けたヨークと、円形のセンターホールを有し、ヨークのセンターポールの周囲に円環状の隙間をあけて配置する、ヨークのフランジと略同じ矩形で板状の磁石と、この磁石のセンターホールと略同じ内径を有し、ヨークのフランジ及び磁石の短手方向の寸法と略同じ外径を有し、磁石をヨークのフランジとで挟さむ円環状のポールピースとを備え、これらヨーク、磁石、ポールピースとで円形の前記外磁型磁気回路を構成し、この磁気回路のヨークのセンターポールの外周面とポールピースの内周面との間に、円形の前記ボイスコイルを嵌め込む円形の磁気ギャップを形成すると共に、振動板は縁部に長円形状の枠板を有し、この枠板によりフレームの一表面縁部に接合させ、振動板の中央部に一端部を固定した前記ボイスコイルの先端部を前記磁気ギャップに嵌め込み、フレームはインサート成形により端子を両端部に一体取り付けし、フレームから突出する各端子の一端を外部接続部とし、フレームの振動板装着面における４つの角部のうち、一方の長手側辺の両端に位置する２つの角部に、フレームに埋め込まれた各端子の他端を露出させて内部接続部を形成し、ボイスコイルの引き出し線は振動板の長円形状の枠板における長手側内縁と対向するコイル本体の周方向２位置から、ボイスコイルの巻き線の巻き方向で、振動板の長円形状の枠板の内縁に沿わせて延出し、少なくとも振動板の長円形状の枠板における半円状の短手側内縁の一部に沿う経路を経て、フレームの各内部接続部に向かって振動板の内側から外側に引き出すことを特徴とするスピーカー。
2. 磁石は長手方向の中央部で２つに分割してある請求項１に記載のスピーカー。

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