JP4080870B2 - ラウドスピーカ駆動器 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、ラウドスピーカ用の駆動器、すなわち励振器に関し、より詳細には、限定されるものではないが撓み波パネル形状ラウドスピーカとして知られているラウドスピーカに関する。
【０００２】
（背景技術）
前述のラウドスピーカは、例えば、Ｎｅｗ Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ Ｌｔｄ．のＷＯ９７／０９８４２によって知られている。一般的に、このスピーカは、共振撓み波プレートと、該プレート上に取付けられて電気信号を機械振動に変換するための変換器とを有する。変換器は、プレート内に共振撓み波モードを励起し、共振撓み波モードは、結果的に音を放射して音響出力を生成するようになっている。
【０００３】
音響放射体の特性は、共振撓み波モードが周波数内に実質的に均一に分布するように選択できる。換言すれば、音響放射体の特性、すなわち寸法、厚さ、形状、材料等のパラメータは、モードの「バンチング」又はクラスタリングに起因する、周波数応答性のピークを平滑化するように選択できる。つまり、結果として生じる共振撓み波モードは、クラスタリング及び間隔の不一致が実質的に最小限なっている。
【０００４】
特に、音響放射体の特性は、低い周波数の共振撓み波モードが周波数内に実質的に均一に分布するように選択できる。共振撓み波モードの数は、高い周波数よりもよりも低い周波数で少ないので、低い周波数の共振撓み波モードの分布は特に重要である。低い周波数の撓み波共振モードは、音響放射体の１０から２０の最も低い周波数の共振撓み波モードであることが好ましい。音響放射体の各々の概念上の軸に関連する共振撓み波モードは、周波数内にインターリーブされるように配置できる。各々の概念上の軸は、離間した周波数での関連する最も低い基本周波数（概念上の周波数）及び高次モードを有する。各々の軸に関連するモードをインターリーブすることにより、実質的に均一な分布を得ることができる。２つの概念的な軸が存在し、それらの軸は対称軸である。例えば、矩形の音響放射体に関しては、それらの軸は音響放射体の短辺及び長辺にそれぞれ平行な短軸及び長軸である。楕円形の音響放射体に関しては、それらの軸は楕円形の長軸及び短軸に対応する。各軸は直交している。
【０００５】
変換器の位置は、共振撓み波モードに対して実質的に均一に結合するように選択できる。特に、変換器の位置は、低い周波数の共振撓み波モードに対して実質的に均一に結合するように選択できる。換言すれば、変換器は、できるだけ多くの低い周波数の共振モードのノード（すなわちデッドポイント）から離れた位置に取付けることができる。つまり、変換器は、振動的にアクティブな共振アンチノードの数が比較的多く、反対に共振ノードの数が比較的少ない位置に取付けることができる。任意のそのような位置を使用できるが、最も好都合な位置は、パネルの長手方向及び幅方向の各軸に沿って３８％と６２％との間の中心付近であるが、中心を外れた位置である。適切であることが分かっている特定の位置は、各軸に沿って３／７、４／９、又は５／１３の距離の位置であり、長手方向軸と幅方向軸とで別個の比率であることが好ましい。
【０００６】
撓み波ラウドスピーカに使用するのに特に好適な形式の励振器は、慣性式励振器であり、その一例が図１のパネル形状部材１５に取付けて示されている。励振器１４は、マグネット組立体及びボイスコイル組立体で構成された電磁モータを有する。マグネット組立体は、マグネット２０、磁極片２２、及びマグネットカップ２４を有し、マグネット２０は、磁極片２２とマグネットカップ２４との間にサンドイッチされて両者に取付けられている。
【０００７】
ボイスコイル組立体は、巻型２７に巻かれたボイスコイル２６を有し、巻型２７は、パネル形状部材１５の取付け面３０に取付けられたカプラリング２８に取付けられている。マグネット組立体２０、２２、２４は、ボイスコイル巻型２７とマグネットカップ２４との間に取付けられているサスペンション３２を用いてボイスコイル組立体上に取付けられている。
【０００８】
励振器１４は、音響接続線３４を介して、ボイスコイルへ入力される電気信号を受け取る。公知の電磁原理に基づいて、この信号によりマグネット組立体に力が作用し、ボイスコイル、カプラリング、及び最終的にパネル１５に反力が作用する。マグネット組立体の（慣性）質量は大きく、結果的にパネル１５が動くことになり、前述の選択位置と共同して音が発生する。
【０００９】
本発明者らは、マグネット組立体を取付ける公知の方法に２つの問題点を見出した。第１の問題点は、図１に示すような水平ではないパネル上に取付ける場合、励振器が「クリープ」、すなわち重心Ｍを通って作用するマグネット組立体の重量Ｗの影響でサスペンションに対してねじれる傾向にある点である。第２の問題点は、励振器が、定格入力（ｐｏｗｅｒ ｈａｎｄｌｉｎｇ）を下げ、寿命を短くし、歪みを増加させるロッキングモードを呈する場合がある点である。特に、ロッキングモードへのエネルギーの漏洩は、最も低い周波数でのパワー伝達を低下させる場合がある。
【００１０】
励振器全体の取付けに関する公知の別の論点は、励振器を撓み波パネル形状ラウドスピーカに接着剤により取付けるのが好都合なことである。しかしながら、励振器をこの方法で取付けると問題が生じ、新しい接着ボンドによって交換用励振器を取付ける前に、接着結合を壊してラウドスピーカパネルの表面から接着残留物を除去する必要がある。
【００１１】
本発明の目的は、これらの問題を改善して、前述のラウドスピーカ用途に使用するのに適する改善された励振器を提供することにある。
【００１２】
（発明の開示）
本発明の第１の態様によれば、音響放射体に適した慣性式励振器が提供され、この励振器は、
マグネット組立体と、
音響放射体へ取付くようになっており、前記マグネット組立体に対して相対的に動くようになっているカップリング部材と、
前記カップリング部材に取り付けられたボイスコイル組立体と、
前記カップリング部材と前記マグネット組立体に取り付けられ、前記ボイスコイルの近くで、前記カップリング部材に対して前記マグネット組立体を支持するためのサスペンション手段と、
を有し、
前記サスペンション手段が、前記重量部材の重心を通る平面内で作動し、前記サスペンション手段に作用する如何なるモーメントも低減するようになっている。このサスペンション手段は、マグネット組立体の重心を通る単一平面内に実質的に配置された片持ち梁状の平坦なアーム型部材である。
【００１３】
前述の後者の特徴により、励振器は動的にバランスし、又は縦方向の配置による重力に起因するサスペンションのドリフト又はクリープを緩和することができる。
【００１４】
好適な実施形態において、モータは電磁モータであり、カップリング部材はボイスコイル組立体に加えて、音響放射体上にボイスコイル組立体を取付けるためのカプラ、及びマグネットシステムを有する重量部材を備える。
【００１５】
本出願明細書において、「重量部材」という用語は、概して、組み合わされている励振器の残りの構成要素よりも大きな質量を有する任意の部材を意味することに留意されたい。
【００１６】
本発明の第２の態様は、
繰返して係合可能でない方法で音響放射体に取付けるためのベースプレートと、
繰返して係合可能な方法で前記ベースプレートに取付けられる励振器と、
を有するラウドスピーカ励振器組立体である。
【００１７】
この構成は繰返して係合可能な取外し可能な、ネジ等の結合手段に関連する励振器ユニット交換の容易性と同時に、ラウドスピーカに対して繰返して係合可能でない接着剤等の結合手段がもつ振動伝達の利点をもたらす。
【００１８】
また、本発明は、前述の態様の一方又は両方を組み込んだラウドスピーカを含む。
本発明の更なる好都合な実施形態は、明細書及び従属クレームに記載されている。
本発明は、以下の図面を参照して例示的に説明されている。
【００１９】
（発明を実施するための最良の形態）
図１は、公知の従来の励振器１４を示し、詳細は前述の通りである。図１に示すように、サスペンション３２はマグネット組立体１６の重心３６を通る平面から間隔をあけて配置されている。
【００２０】
図２及び図３は、本発明による励振器４０を示す。図２において、励振器４０は音響放射体４２上に取付けられ、マグネット組立体４４及びボイスコイル組立体４６で構成された電磁モータを有する。マグネット組立体４４は、マグネット４８、磁極片５０、及びマグネットカップ５２を有し、マグネット４８は、磁極片５０とマグネットカップ５２との間にサンドイッチされ、両者に取付けられている。ボイスコイル組立体４６は、カプラ５６に取付けられた巻型５５に巻かれたボイスコイル５４を有する。
【００２１】
励振器４０のボイスコイル組立体４６は、音響放射体４２の取付け面５８上に取付けられたカプラ５６を介して、音響放射体４２に取付けられている。マグネット組立体４４は、カプラ５６とマグネットカップ５２との間に取付けられたサスペンション・スパイダ６０によって、ボイスコイル組立体４６上に取付けられている。
【００２２】
図３に示すように、カプラ５６は、浅いカップ形状のプラスチック製である。カプラ５６は、音響放射体４０上に取付けるための大きな接着面積をもたらす略ディスク状ベース５７と、ベース平面の周囲を約４５度の角度で取り巻く側壁６３とを有する。３つの別個の取付け具６４は、側壁６３の頂部から突出し、ベースの円周まわりに等間隔に配置されている。取付け具６４は略円柱形である。また、円柱形取付け具６４よりも大きな表面積をもつ略平坦な第４の突起部６５は、側壁６３から突出しており、接続線（図示せず）を支持するのに使用できる。
【００２３】
サスペンション・スパイダ６０は、３本のアームを有するリング形式であり、金属製片持ち梁サスペンション形式とみなすことができる平面部材である。サスペンション・スパイダ６０のリングは、マグネットカップ５２の外側に固定されるが、各々のアーム６７の一端は、サスペンション点６８を備えており、各々がカプラ５６の３つの別個の取付け具６４の１つと一致する。カプラ５６は、半田付けタグによって金属製片持ち梁に固定することもできる。
【００２４】
図２に示すように、図１の従来の励振器１４とは異なり、サスペンション点６８は、励振器の重量部材の、この場合はマグネット組立体４８、５０、５２の重心６６と同じ平面内にある。つまり、励振器はバランスが取られ、励振器が水平でない方向に取付けられる場合の重力に起因するサスペンションの「クリープ」の問題は緩和されるであろう。また、このバランスにより、ボイスコイルに対して大きく重いマグネット組立体の好ましくないロッキングモードが低減されることを理解されたい。
【００２５】
更に、前述の構成により、励振器の縦方向取付け位置（例えば、デスクトップのマルチメディア画面スピーカ用途等）、及び水平方向取付け位置（例えば、天井スピーカ等）の両方で、非常に剛性の高い横方向支持が可能になる。つまり、磁気回路のエアギャップ内のボイスコイル位置の不安定な支持に起因する線形歪みを防ぐことができる。
【００２６】
更に、ボイスコイルに対してマグネット組立体を安定して支持することで、ギャップの公差が厳しくなり、感度及び利用できる力が大きくなる。好都合なことに、サスペンション支持点６０は、励振器の周縁部に向かって、従来の構造よりも大きな半径の位置において配置される。結果として生じる付加的な支持により改善された復元力がもたらされ、好ましくない残りの非対称の動きを制御するようになっている。特に、直線的なマグネット移動の安定性が高まり、パネルの励振点おいて機械的な力（Ｎ）の直線的な伝達がもたらされる。
【００２７】
図示の特定の実施形態において、励振器４０は、非常に軽量でスリムかつ頑強であり、直径は２５ｍｍ、インピーダンスは４オームであり、取付け具６４の１つに取付けられたオーディオ接続線を経由して信号を受け取る、短いボイスコイル５４を有している。
【００２８】
本発明の第１の態様は、前述の実施形態に限定されないことを理解されたい。例えば、サスペンション手段は、金属製又はポリマー製の波形箔、又は強化布地で形成されているスパイダであってもよい。もしくは、サスペンション手段は、ポリマー製の、又はステンレス鋼又はベリリウム銅等の薄い金属製のアーム形式の片持ち梁であってもよい。サスペンション手段は、高応力環境に適する低腐食性金属合金製であってもよい。この金属合金は、一般に湿度及び温度の悪影響に耐性があり、低疲労性で長期にわたって安定性がある。また、片持ち梁サスペンション手段は、例えば、箔又は薄板サスペンション手段を得るために、熱成形プレス又は金型成形によって形成してもよい。サスペンション手段は、例えば、ネジ又は鋲によって、もしくは質量を低減するために接着剤によってカプラに取付けることができる。もしくは、サスペンション手段は、カプラと同時成形又は一体成形してもよい。
【００２９】
マグネット組立体の重心を通る平面内にあるサスペンション手段に励振器を取付けることによって、サスペンション手段の質量の一部が音響放射体上の励振点において励振器の質量に付加されることを理解されたい。従って、励振器の設計では、この追加の質量を考慮する必要がある。
【００３０】
マグネットカップと磁極片との間にサンドイッチされたマグネットを有するマグネット組立体に関しては、カップは、マグネットの周りのマグネットギャップを規定し、マグネットギャップには適切な粘度の保持流体が充填され、ボイスコイルの動きを減衰するようになっている。また、この流体は放熱を行うこともできる。
【００３１】
最後に、第１の態様の重量部材として電磁モータシステムのマグネット組立体が最適である限り、本発明は、非電磁構成、及びボイスコイル又はそれに該当するものが重量部材の機能を果たす電磁構成を含まないことを理解されたい。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂは、ラウドスピーカ励振器組立体７０の斜視図及び断面図であり、図２と同様であるが厚さが薄い励振器４０が組み込まれている。２つの励振器に共通する特徴部には同じ符号が使用されている。しかしながら、ベースプレート８６をラウドスピーカパネルの表面（図示せず）に対して繰返して取付けないようになっている、本発明の第２の態様を最良に示すために図示の方向が逆になっている。このために、プレートの表面８７には接着剤を受け入れる環状溝８８が形成されている。
【００３３】
この場合は、ベースプレート８６は、取外し可能な、つまり繰返して使用可能な、励振器４０の取付けを可能にするネジ結合手段９０が設けられている。前述の実施形態と同様に、励振器４０は、マグネット４８、磁極片５０、及びマグネットカップ５２で構成されたマグネット組立体を有する。マグネット組立体は、サスペンション・スパイダ６０によってカップリング部材５６に対して（矢印９２で示す方向に）動くことができるよう支持されている。図示の実施形態において、スパイダ６０の内周縁は、本発明の第１の実施形態に基づいてマグネットカップ５２に取付けられており、スパイダ６０はマグネット組立体の重心をほぼ通る平面６６内で作動するようになっている。
【００３４】
スパイダ６０の外周縁は、例えば、ネジ９３によって、カップリング部材５６の取付け具６４に取付けられている。前述の実施形態と同様に、カップリング部材５６は、ボイスコイル５４が巻かれている巻型５５を支持している。ボイスコイル５４は、磁極片５０及びカップ５２の各端部により形成された環状ギャップ９４内に位置し、公知のように接続線６２を経由して駆動電気信号が供給されると、マグネット組立体を励振して動かす。ベローズシール９４は、この動きを妨げることなくゴミや湿気等からコイル及びギャップを保護する。
【００３５】
図示の実施形態では、カップリング部材５６とベースプレート８６との間の取外し可能なネジ結合手段の堅牢性は、ベースプレート８６上に形成され、カップリング部材５６上に形成された対応するラック９６に係合する爪９５によって確実にされる。一般に知られた方法でもって、しっかりしたネジ結合が可能になるが、爪とラックを取外す操作をしない限り緩まないように、爪及びラックの歯には角度が付けられている。例えば、ネジ回し等を使用する操作によって励振器４０を取外すことができ、パネルとベースプレートとの間の接着剤に無関係に、交換用ユニットを容易かつ素早く取付けることができる。
【００３６】
第２の態様は、本発明の第１の態様による励振器と組み合せて説明したが、励振器のデザインに無関係に実施できることを理解されたい。例えば、ネジ結合手段及び爪ロック構成の別のデザインを使用できることを理解されたい。同様に、音響放射ラウドスピーカパネルに対してベースプレートを繰返して取付けない接着の別の方法を利用でき、すなわちベースプレートは、パネルと一体成形することができる。
【００３７】
図５は、図２の励振器と同様であるが、カプラ５６の側壁６３に組み込まれた環状コンプライアント部材９７を有する励振器９８を示す。環状コンプライアント部材９７は、サスペンション・スパイダ６０のコンプライアンスよりは小さなコンプライアンスを有し、ボイスコイル近くのカプラ領域と、サスペンション手段が取付けられるか又は電気的接続線が配置されるカプラ領域との間に、機械的に直列状態で結合されている。コンプライアント部材を追加することにより、電気的接続線及びサスペンション手段に関して、励振点での小さな有効質量を実現できる。
【００３８】
コンプライアント部材は、サスペンション手段に影響を与えないように、サスペンション手段のコンプライアンスよりは小さなコンプライアンスを有する。それにもかかわらず、コンプライアント部材は、高い周波数においてサスペンション手段の質量の一部をボイスコイル組立体から切り離すように作用する。つまり、コンプライアント部は、励振システムの主要共振に影響を及ぼすことなく、高い周波数帯域幅を改善する筈である。また、コンプライアント部は、励振器の全体的な周波数応答性を調整可能な、第２の共振を励振器に持ち込むことができる。更に、励振器システムは、スプリアス共振を制御するための減衰部を有することができる。減衰部は、任意の１つのコンプライアント部又は抵抗性減衰をもたらすサスペンション手段に接触状態にある弾性層及び／又は粘弾性層の形態であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 公知の従来の励振器の断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態による励振器の断面図である。
【図３】 図２の励振器の分解組立図である。
【図４Ａ】 本発明の第２の実施形態による励振器の斜視図である。
【図４Ｂ】 本発明の第２の実施形態による励振器の断面図である。
【図５】 本発明の第３の実施形態による励振器の断面図である。

Claims (3)

1. 音響放射のための慣性式励振器であって、
   マグネット組立体と、
   音響放射体の表面に取付けられ、前記マグネット組立体に対して相対的に動くようになっているカプラと、
   前記カプラに取付けられたボイスコイル組立体と、
   前記カプラと前記マグネット組立体とに取付けられ、前記ボイスコイルの近くで、前記カプラに対して前記マグネット組立体を支持するためのサスペンションと、
   を有し、
   前記サスペンションが、前記マグネット組立体の重心を通る単一平面内に実質的に配置された片持ち梁状の平坦なアーム型部材であり、それによって前記サスペンションに作用するモーメントを低減するようになっていることを特徴とする慣性式励振器。
2. 繰返して係合可能でない方法で音響放射体に取付けるためのベースプレートを含み、
   前記請求項１に記載の励振器が、繰返して係合可能な方法で前記ベースプレートに取付けられている
   ことを特徴とするラウドスピーカ励振器組立体。
3. 音響放射体と、
   繰返して係合可能でない方法で前記音響放射体に取付けられるベースプレートと、
   を含み、
   前記請求項１に記載の励振器が、繰返して係合可能な方法で前記ベースプレートに取付けられている
   ことを特徴とする撓み波ラウドスピーカ。

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