JP4228998B2

JP4228998B2 - スピーカ

Info

Publication number: JP4228998B2
Application number: JP2004157394A
Authority: JP
Inventors: 亮栗林; 博幸森本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2024-05-27
Also published as: CN1951149A; CN1951149B; TW200601870A; US7899204B2; WO2005117488A1; JP2005341223A; EP1742502A1; EP1742502A4; US20070183619A1

Description

本発明は各種電子機器に使用されるスピーカに関するものである。

図１０は従来のスピーカの構成を示した断面図であり、図１０において、２０は中心にポール部２０ａを有する磁性材料からなる下部プレート、２１はリング状のマグネットであり、一般的にはネオジウム系やフェライト系のものが多用されている。２２は磁性材料からなるリング状の上部プレートであり、この上部プレート２２と上記マグネット２１と下部プレート２０により磁気回路２３が構成され、かつ、下部プレート２０のポール部２０ａの周面と上部プレート２２の内周面との間に円環状の磁気ギャップ２３ａが形成されているものである。

２４は上記磁気回路２３を構成する上部プレート２２を中心に結合したフレーム、２５は振動板であり、この振動板２５はその外周部に結合されたエッジ２６を介して上記フレーム２４の周縁に外周が結合され、内周部には上記磁気ギャップ２３ａに可動自在に嵌まり込むボイスコイル２７が結合されている。

２８は内周部が上記ボイスコイル２７に結合され、外周部が上記フレーム２４に結合されることによりボイスコイル２７を支持するダンパー、２９は上記振動板２５の上面中央部に結合された防塵用のダストキャップである。

このように構成された従来のスピーカは、上記ボイスコイル２７に図示しない外部から音声信号を入力することにより、フレミングの左手の法則によって上記音声信号を機械信号に変換してボイスコイル２７が上下に振幅運動し、これによりこのボイスコイル２７に結合された振動板２５が振幅して音響再生を行うように構成されたものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平７−１６２９９２号公報

近年、各種音響機器に使用されるスピーカにおいては高音質化が要求され、また、車載用のスピーカにおいては上記高音質化に加えて軽量化が要求されるため、磁気回路２３の改良や振動板２５の改良に多くの提案がなされている。

その中で、特に振動板２５においては軽量化のために材厚を薄くしたり、密度の低い材料を使用したりする等により軽量化を図るようにしているが、このようにして軽量化を図った振動板２５においては弾性率が低下するために振動板２５に分割共振が発生したり、あるいはこの振動板２５の外周部に結合したエッジ２６が共振したりするようになるという課題があった。なお、このような従来のスピーカの音圧周波数特性を測定した結果を図１１に示す。

なお、この振動板２５の分割共振を抑制するために、特願２００３−３５４８３２号において本発明者らが提案した技術もあるが、この技術においては、振動板２５の分割共振を抑制することはできるものの、エッジ２６の共振については抑制することができないものであり、軽量化と高品質化を両立させることは極めて困難であった。

本発明はこのような従来の課題を解決し、軽量化と高品質化を同時に達成することが可能なスピーカを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、円環状の磁気ギャップを有する磁気回路と、この磁気回路を中心に結合したフレームと、上記磁気ギャップに可動自在に嵌まり込むボイスコイルを中心に結合すると共に外周部がエッジを介して上記フレームの周縁に結合された振動板からなるスピーカにおいて、上記振動板の外周部に結合されたエッジの外形は略正円形に形成され、かつお互いの結合部となる振動板の外周部またはエッジの内周部のいずれか一方が正円形以外に形成されて結合され、かつ、振動板が、少なくとも中心部から外周方向へ放射状に３以上の奇数個設けられた厚肉部と、これらの厚肉部間を外周から内方に向かって徐々に厚みが薄くなるように形成した準厚肉部とで構成されたようにしたものである。

以上のように本発明によるスピーカは、振動板の外周部またはエッジの内周部のいずれか一方を正円形以外に形成して結合した構成により、エッジを含む振動板の形状が部分的に対称でなくなるためにエッジの固有共振に起因する特定周波数を異ならせることができるようになるため、エッジの固有共振を抑制して良好な音圧周波数特性を得ることができ、かつ、振動板に厚肉部と準厚肉部とを設けた構成により、振動板の分割共振を抑制することができるという格別の効果が得られるものである。

さらに、振動板の外周部またはエッジの内周部のいずれか一方を正円形以外に形成してお互いを結合する際に、正円形以外に形成した方の結合位置を変化させることによってエッジの固有共振の抑制に差が現れるため、この差を利用することにより希望する周波数の特性を任意に調整することが可能になるという格別の効果が得られるものである。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１，２に記載の発明について説明する。

図１は本発明の実施の形態１によるスピーカの構成を示した半断面図であり、図１において、１は円筒状の外壁を有し、底面中央部を上方に突出させた磁性材料からなるヨーク、２は円板状のマグネットであり、一般的にはネオジウム系やフェライト系のものが使用されている。３は磁性材料からなる円板状のトッププレートであり、以上のヨーク１とマグネット２とトッププレート３を積層状態で結合することにより磁気回路４が構成され、かつ、ヨーク１の円筒状の外壁の内周面とトッププレート３の外周面との間に円環状の磁気ギャップ４ａが形成されている。

５は上記磁気回路４を中心に結合した樹脂製のフレームであり、より具体的にはヨーク１と接着剤による接合や、あるいはヨーク１を圧入したり、アウトサート成形する等の既知の手段により結合されるものである。６はボイスコイルであり、コイル部６ａが上記磁気回路４に形成された磁気ギャップ４ａ内に可動自在に嵌まり込んでいる。

７は振動板であり、この振動板７はコーン状の振動板本体７ａと、この振動板本体７ａの外周部に結合されたリング状のエッジ７ｂにより構成されたものであり、詳細は後述する。８はダンパーであり、内周部が上記ボイスコイル６に結合され、外周部が上記フレーム５に結合されることによってボイスコイル６を支持するものである。９は上記振動板７の上面中央に結合された防塵用のダストキャップである。

図２は上記振動板７を裏面側から見た平面図であり、図２において７ａは振動板本体、７ｂはこの振動板本体７ａの外周部に結合されたリング状のエッジであり、このエッジ７ｂは外周・内周共に正円形に形成され、振動板本体７ａの外周は楕円形に形成され、この楕円形に形成された振動板本体７ａの外周部と正円形に形成されたエッジ７ｂの内周部とをお互いに重ね合わせ、図中の点線ハッチングで示す結合部７ｃを接着することにより結合しているものである。

以上のように振動板７を構成することにより、エッジ７ｂを含む振動板７の形状が部分的に対称でなくなるためにエッジ７ｂの固有共振に起因する特定周波数を異ならせることができるようになり、これによりエッジ７ｂの固有共振を抑制して良好な音圧周波数特性を得ることができるようになるものであり、本実施の形態により作製した１６ｃｍ口径のスピーカの音圧周波数特性を測定した結果を図３に示す。

図３から明らかなように、本実施の形態によるスピーカは、従来のスピーカに対しエッジ７ｂの固有共振が抑制できているため、固有共振によって発生する２次歪が約７ｄＢ低減できていることが確認できる。

なお、本実施の形態においては、エッジ７ｂは外周・内周共に正円形に形成し、振動板本体７ａの外周を楕円形に形成し、この楕円形に形成された振動板本体７ａの外周部と正円形に形成されたエッジ７ｂの内周部とをお互いに重ね合わせて結合した例を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、エッジ７ｂの外周を正円形に形成すれば、お互いの結合部となる振動板本体７ａの外周部またはエッジ７ｂの内周部のいずれか一方を正円形以外に形成すれば良いものである。

また、正円形以外の形状であれば、楕円形の他に、偶数の多角形や奇数の多角形等を用いることもできるものであるが、エッジ７ｂの固有共振は偶数次の周波数において発生するものであるために、より好ましくは楕円形、奇数の多角形が最適である。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項４〜６に記載の発明について説明する。

本実施の形態は上記実施の形態１で説明したスピーカの振動板の構成が異なるようにしたものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。

図４は本発明の実施の形態２によるスピーカに使用される振動板を裏面から見た平面図であり、図４において１０は振動板であり、この振動板１０はコーン状の振動板本体１０ａと、この振動板本体１０ａの外周部に結合されたリング状のエッジ１０ｂにより構成され、かつ、エッジ１０ｂは外周・内周共に正円形に形成し、振動板本体１０ａの外周を楕円形に形成し、この楕円形に形成された振動板本体１０ａの外周部と正円形に形成されたエッジ１０ｂの内周部とをお互いに重ね合わせて結合部１０ｃで結合しているのは実施の形態１と同様である。

１０ｄは振動板本体１０ａの中心部から略等角度間隔で放射状に延びるように設けられた７本の厚肉部、１０ｅはこの厚肉部１０ｄ間に外周から中心方向に向かって徐々に薄くなるように設けられた準厚肉部、１０ｆはこの準厚肉部１０ｅの内方に設けられた略水掻き状の薄肉部であり、上述の説明の如く、本発明者らが特願２００３−３５４８３２号で提案したものと同様のものである。

また、上記振動板本体１０ａはポリプロピレンを用いて射出成形により形成されたものであり、口径が１６ｃｍ、厚肉部１０ｄの平均厚みｔ＝０．２５ｍｍ、薄肉部１０ｆの平均厚みｔ＝０．１５ｍｍに形成したものである。

以上のように振動板１０を構成することにより、上記実施の形態１によるスピーカの効果に加え、奇数本設けた厚肉部１０ｄによって振動板本体１０ａを非対称な部分として線対称部分の形成を避け、更に、準厚肉部１０ｅを設けたことで振動板本体１０ａの中心から外方向の曲げ剛性が向上し、固有共振モードによる分割振動が抑制されると共に、更にこの準厚肉部１０ｅによって円周方向に生じる固有共振モードによる分割振動も抑制されるようになり、これにより振動板本体１０ａの分割共振とエッジ１０ｂの固有共振を抑制して良好な音圧周波数特性を得ることができるようになるものであり、本実施の形態により作製した１６ｃｍ口径のスピーカの音圧周波数特性を測定した結果を図５に示す。

図５から明らかなように、本実施の形態によるスピーカは、従来のスピーカに対し、奇数本設けた厚肉部１０ｄと準厚肉部１０ｅの効果により、２ｋＨｚから１０ｋＨｚの周波数帯域において、ＳＰＬ特性の偏差幅が１０ｄＢから６ｄＢまで４ｄＢ低減できていることが確認できる。また、上記実施の形態１による効果によって、エッジ１０ｄの固有共振を抑制できているため、エッジ１０ｄの固有共振により発生する２次歪を約９ｄＢ低減できていることが確認できる。

また、上記楕円形に形成された振動板本体１０ａの外周部と正円形に形成されたエッジ１０ｂの内周部とをお互いに重ね合わせて結合する際に、厚肉部１０ｄ、準厚肉部１０ｅ、薄肉部１０ｆがどの位置に配置されるか、即ち、振動板本体１０ａを楕円形に加工する際にどのように加工するかによってもエッジ１０ｂの固有共振の抑制に差が現れるものである。従って、この差を利用することにより希望する周波数の特性を任意に調整することが可能になるものであり、この結果を図６〜図８を用いて説明する。

図６〜図８は正円形に形成されたエッジ１０ｂの内周部と外周部が楕円形に形成された振動板本体１０ａを貼り合わせた場合の音圧周波数特性であり、図６は厚肉部１０ｄが楕円形の長径側になるように形成した場合の音圧周波数特性、図７は厚肉部１０ｄと準厚肉部１０ｅとの中間が楕円形の長径側になるように形成した場合の音圧周波数特性、図８は図６と図７の中間になるように形成した場合の音圧周波数特性である。

図６〜図８より明らかなように、厚肉部１０ｄが楕円形の長径側になるように形成した場合（図６）は、エッジ１０ｂの固有共振によって生じる２次歪を最も効果的に低減させることができ、クリアな音質を再生することができる。

また、厚肉部１０ｄと準厚肉部１０ｅとの中間が楕円形の長径側になるように形成した場合（図７）は、図６に対してエッジ１０ｂの固有共振によって生じる２次歪が若干大きくなるものの、エッジ１０ｂの固有共振によって生じる音圧レベルの低下（「中音の谷」と呼ばれる）の周波数帯域を狭くすることができ、再生する音楽情報の欠落を最も少なくすることができ、音源の忠実な再生を実現することができる。

なお、本実施の形態においては、振動板本体１０ａに設けた厚肉部１０ｄは７本を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３本以上の奇数本で略等角度間隔に設けるようにすれば同様の効果が得られるものである。

また、本実施の形態においては、厚肉部１０ｄと準厚肉部１０ｅを振動板１０の裏面に設けた構成を例に説明したが、このように振動板１０の表面に厚肉部１０ｄや準厚肉部１０ｅによる凹凸を設けないことで、振動板１０の振幅に伴う音波の位相の乱れを防止することができることから好ましいものである。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。

図９は本発明の実施の形態３によるスピーカに使用される振動板を裏面から見た平面図であり、図９において１１は振動板であり、この振動板１１はコーン状の振動板本体１１ａと、この振動板本体１１ａの外周部に結合されたリング状のエッジ１１ｂにより構成され、かつ、エッジ１１ｂは外周・内周共に正円形に形成されているのは実施の形態１と同様である。

また、振動板本体１１ａはその外周が正円形に形成され、この正円形に形成された振動板本体１１ａの外周部と正円形に形成されたエッジ１１ｂの内周部とを、お互いの中心をずらして重ね合わせ、結合部１１ｃで結合したものである。

このように構成することにより、上記実施の形態１，２で説明した振動板本体の外周部を正円形以外に形成した場合と同様に、エッジを含む振動板の形状が部分的に対称でなくなるためにエッジの固有共振に起因する特定周波数を異ならせることができるようになるため、エッジの固有共振を抑制して良好な音圧周波数特性を得ることができるようになるものである。また、実施の形態２と同様に、振動板に厚肉部と準厚肉部とを設けた構成にすることにより、振動板の分割共振を抑制することができるものである。

本発明によるスピーカは、振動板本体の分割共振とエッジの固有共振を抑制して良好な音圧周波数特性を得ることができるという特徴を有し、各種音響機器、車載用音響機器を始めとして幅広く適用できるものである。

本発明の実施の形態１によるスピーカの構成を示した半断面図同スピーカに使用される振動板を裏面側から見た平面図同スピーカの周波数特性を測定した音圧周波数特性図本発明の実施の形態２によるスピーカに使用される振動板を裏面側から見た平面図同スピーカの周波数特性を測定した音圧周波数特性図本発明の実施の形態２によるスピーカの周波数特性を測定した音圧周波数特性図本発明の実施の形態２によるスピーカの周波数特性を測定した音圧周波数特性図本発明の実施の形態２によるスピーカの周波数特性を測定した音圧周波数特性図本発明の実施の形態３によるスピーカに使用される振動板を裏面側から見た平面図従来のスピーカの構成を示した断面図同スピーカの周波数特性を測定した音圧周波数特性図

符号の説明

１ヨーク
２マグネット
３トッププレート
４磁気回路
４ａ磁気ギャップ
５フレーム
６ボイスコイル
６ａコイル部
７，１０，１１振動板
７ａ，１０ａ，１１ａ振動板本体
７ｂ，１０ｂ，１１ｂエッジ
７ｃ，１０ｃ，１１ｃ結合部
８ダンパー
９ダストキャップ
１０ｄ厚肉部
１０ｅ準厚肉部
１０ｆ略水掻き状の薄肉部

Claims

円環状の磁気ギャップを有する磁気回路と、この磁気回路を中心に結合したフレームと、上記磁気ギャップに可動自在に嵌まり込むボイスコイルを中心に結合すると共に外周部がエッジを介して上記フレームの周縁に結合された振動板からなるスピーカにおいて、上記振動板の外周部に結合されたエッジの外形は略正円形に形成され、かつお互いの結合部となる振動板の外周部またはエッジの内周部のいずれか一方が正円形以外に形成されて結合されたスピーカ。
正円形以外の形状が、楕円形、偶数の多角形、奇数の多角形のいずれかである請求項１に記載のスピーカ。
円環状の磁気ギャップを有する磁気回路と、この磁気回路を中心に結合したフレームと、上記磁気ギャップに可動自在に嵌まり込むボイスコイルを中心に結合すると共に外周部がエッジを介して上記フレームの周縁に結合された振動板からなるスピーカにおいて、上記エッジの内外形ならびに振動板の外形は夫々正円形に形成され、かつ振動板とエッジは夫々の中心をずらして重ね合わせて結合されたものであるスピーカ。
振動板が、少なくとも中心部から外周方向へ放射状に３以上の奇数個設けられた厚肉部と、これらの厚肉部間を外周から内方に向かって徐々に厚みが薄くなるように形成した準厚肉部とで構成されたものである請求項１または３に記載のスピーカ。
準厚肉部の内方部分に略水掻き状の薄肉部を形成した請求項４に記載のスピーカ。
厚肉部と準厚肉部を振動板の裏面に設けた請求項４または５に記載のスピーカ。