JP4269498B2

JP4269498B2 - スピーカ

Info

Publication number: JP4269498B2
Application number: JP2000253730A
Authority: JP
Inventors: 哲司小浦; 隆司鈴木
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-08-24
Filing date: 2000-08-24
Publication date: 2009-05-27
Anticipated expiration: 2020-08-24
Also published as: JP2002078081A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁石を磁気的に反発させた磁気回路を有する動電型のスピーカに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、音響機器等の省スペース化に伴い、これらに搭載されるスピーカも小型軽量化の要求が高まっている。スピーカの小型軽量化には磁気回路の小型化が有効であるため、エネルギー積の高いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石が用いられることが多くなっている。Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石は高価であるためコスト面からも磁気回路は高効率であることが要求される。また、特に車載用スピーカでは可聴帯域全体を再生するフルレンジスピーカが数多く使用されている。
【０００３】
ここで、従来のスピーカについて図５を用いて説明する。図中の２１はトッププレート、２２はアンダープレート２３上に載置され垂直方向に着磁された磁石、２４はヨーク、２５はボイスコイルボビン２６に巻回されたボイスコイル、２７は上記ボイスコイルボビン２６に内周が結合された振動板、２８は上記振動板２７の外周に結合されたエッジ、２９は内周が上記ボイスコイルボビン２６に結合され外周がフレーム３０に結合されたダンパー、３１はダストキャップである。トッププレート２１の外周面とヨーク２４の内周面とで磁気空隙ａが形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、磁気回路は磁石２２を内部に有する内磁型構造が効率が良いとされ、小型軽量化に有利である。しかしながら、内磁型で高効率の磁気回路を実現するには、磁石２２の直径を磁気空隙ａを形成するトッププレート２１と等しくして、トッププレート２１の下面に配置した磁石２２からの磁束が磁気空隙ａのみに漏れ出る構造としなければならない。
【０００５】
また、フルレンジスピーカとするためにはボイスコイル２５とボイスコイルボビン２６とダストキャップ３１から構成される振動系が軽量であることが必要であるため、ボイスコイル２５も軽量でなければならない。ボイスコイル２５の直流抵抗を一定にしてボイスコイル２５を軽量化するには細い線径で短い線長とすることとなる。従って、フルレンジスピーカではボイスコイル２５の直径は小さいものとなる。ボイスコイル２５は磁気空隙ａに存在し、電気信号に応じて駆動力を発生し、ボイスコイルボビン２６を通じて駆動力を振動板２７に伝達するものであるから、高効率の内磁型の磁気回路を用いたフルレンジスピーカとするには、その磁石２２の直径は必然的にボイスコイル２５のそれより小さくなってしまう。
【０００６】
したがって、磁石２２の直径が小さいために磁気空隙ａに供給される磁束量が少なくボイスコイル２５に発生する駆動力も小さくなるものとなっていた。すなわち、スピーカの能率が低くなり、十分な音量を得ることができなかった。
【０００７】
逆に、十分な駆動力を得るには磁石２２の直径を大きくすればよいが、磁気回路の効率が低下し、重量、体積、コストが大きくなってしまう。また、ボイスコイル２５の線径を大きくして線長によって駆動力を大きくするとボイスコイル２５が重くなるという課題が有り、小型軽量の磁気回路で十分な能率を有するフルレンジスピーカを実現することは困難であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明の請求項１に記載の発明は、少なくともセンタープレートと、上記センタープレートの下面および上面に磁気的に反発する方向で夫々配置された第１の磁石および第２の磁石と、上記第２の磁石の上面に配置されたトッププレートと、上記第１の磁石の下面に配置されたアンダープレートと、上記アンダープレートの外周部に一体にまたは別体のものを結合して上記センタープレートの外周面との間に磁気空隙を形成するヨークと、上記磁気空隙中に嵌め込まれたコイル部を有するボイスコイルと、上記ボイスコイルに内周が接着結合された振動板と、上記振動板の外周部に接合されたエッジと、上記ボイスコイルまたは上記振動板に接合されて上記ボイスコイルを支持するダンパーと、上記ヨークと上記ダンパーの外周部と上記エッジの外周部が夫々接合されたフレームとを備え、上記第２の磁石と上記トッププレートが環状であり、上記第２の磁石と上記トッププレートの内径および外径が略等しく、且つ、上記第２の磁石と上記トッププレートの外径を上記センタープレートの外径よりも小さくするとともに、上記センタープレートの上面に上記第２の磁石と係合する凸部を設け、上記センタープレートと、上記第１の磁石と、上記アンダープレートの中心部に孔を設け、非磁性の棒状あるいは円筒状のリベットを上記アンダープレートの下面から上記センタープレートの上面まで通し、このリベットをかしめて上記アンダープレートと上記第１の磁石と上記センタープレートを結合し、上記センタープレートの孔の直径と上記アンダープレートの孔の直径が略等しく、更に少なくとも上記第１の磁石の孔の直径以下に設定するとともに、上記リベットの直径と上記第１の磁石の孔の直径の差によって生じる上記第１の磁石の偏心による上記第１の磁石の外周面と上記ヨークの内周面とで形成される最小幅を磁気空隙の幅以上としたスピーカであり、センタープレートの上面に第２の磁石を磁気的に反発するように配置したことで、磁気空隙に効率よくかつ十分な磁束を供給でき、小型軽量の磁気回路で十分な能率を有するスピーカとするとともに、さらに、第２の磁石を環状としたことで磁石の厚みを増大することなく動作点を高く設定でき、しかも、第２の磁石の上面に環状のトッププレートを設けたことで、磁石内の動作点を均一化できるため、高温減磁し難いものとし、また、センタープレートの凸部が第２の磁石の外周部あるいは内周部と実質的に嵌合する構成とすることで、工法的に容易となるだけでなく、第２の磁石の水平方向のズレ防止のガイドになり、製品の信頼性向上に寄与させることができ、またリベットによってセンタープレートと第１の磁石とアンダープレートを強力に結合できるため製品の信頼性を向上させることができるものである。さらに、通常接着により接合していたこれらの部位を接着レス化することが可能になり、接着層の存在によって生じていた磁気抵抗を省くことができるため、磁気回路の効率を高めることができ、さらに、たとえ第１の磁石が最大の偏心が発生しても、スピーカの駆動時にボイスコイルおよびボイスコイルボビンが移動する磁気空隙の幅よりも第１の磁石の外周面とヨーク内周面とで形成される空隙が大きいため、これらの移動を阻害することがなく、また、一般的に磁石の孔の寸法精度を上げるには研磨加工を必要とするためコスト高になるが、このような構成をとることで、第１の磁石の孔の高精度加工も不要となり、工法的にも容易となる利点を有する優れたスピーカの提供を可能とするものである。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスピーカにおいて、センタープレートの凸部と第２の磁石の係合部位の隙間により生じる上記第２の磁石の最大偏心時においても上記第２の磁石の下面全体が上記センタープレートの上面内にあるように設定したものであり、第２の磁石とトッププレートの凸部の嵌合に隙間を意図的に設けて工法的な容易さを向上させるとともに、スピーカとしての性能の劣化を発生させることのないスピーカの提供を可能としたものである。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のスピーカにおいて、センタープレートの凸部を円板状または環状としたものであり、凸部によって第２の磁石の水平方向のずれを防ぐとともに、凸部の形成を円板状や環状として製作の容易化を図ったものである。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のスピーカにおいて、センタープレートの凸部を複数個同心円状に設けたものであり、第２の磁石の水平方向のズレ防止のガイドになるとともに、センタープレートの凸部を複数個部分的に配置することで、第２の磁石との接触面積を減少させ、第２の磁石からのセンターポールの凸部への磁気漏洩を低減して、第２の磁石の磁束をより磁気空隙側へ集中できるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施の形態について図１〜図４により説明する。
【００１３】
本発明の実施の形態について説明すると、図１は本発明のスピーカの実施の形態１の半断面図であり、図２（ａ）および図２（ｂ）は同展開例の要部である磁気回路の半断面図である。
【００１４】
同図によると１は中央上部に凸部１ａを設けたセンタープレートであり、２はセンタープレート１の下面に接着により結合された垂直方向に着磁された第１の磁石であり、３は上記第１の磁石２とは磁気的に反発するよう垂直方向に着磁された上記センタープレート１の上面に接着により結合された環状の第２の磁石であり、４は上記第２の磁石３上に接着により結合されたトッププレートであり、５は上記第１の磁石２の下面に接着結合されたアンダープレートであり、６は上記アンダープレート５の周面に結合されるかまたは上記アンダープレート５に一体に形成されたヨークであり、８は下端に巻回したコイル部７を有するボイスコイルであり、１２は上記ヨーク６に接着結合されたフレームであり、１１は上記フレーム１２に外周が接着結合され、内周が上記ボイスコイル８に接着結合されて上記ボイスコイル８を支持するダンパーであり、９は上記フレーム１２にエッジ１０を介して外周が接着結合され、内周が上記ボイスコイル８に接着結合された振動板である。なお、１３はダストキャップである。
【００１５】
次に上記実施の形態の詳細な構成を動作とともに説明する。
【００１６】
まず、磁気回路について説明すると、第１の磁石２から放出される磁束は、センタープレート１の下面へ流入し、センタープレート１の外周面とヨーク６の内周面とで形成される磁気空隙Ａを通過し、ヨーク６およびアンダープレート５を経由して第１の磁石へ帰還する。一方、第２の磁石３から放出される磁束は、センタープレート１の上面へ流入し、その大部分は磁気空隙Ａを通過し、ヨーク６およびトッププレート４を経由してから第１の磁石２へ帰還する。
【００１７】
以上のように、第１の磁石２と第２の磁石３を磁気的に反発させ、センタープレート１、すなわち磁気空隙Ａの近傍へ配置することで、第１の磁石２と第２の磁石３から放出される磁束の大部分が磁気空隙Ａへ漏れ出る構造とすることができるため、高効率な磁気回路を実現できる。
【００１８】
また、第２の磁石３はヨーク６とトッププレート４間の間隙が大きく磁気抵抗が増大するため、第２の磁石３の動作点（パーミアンス係数）は第１の磁石２のそれに比べて低い値になってしまう。一般に、磁石の動作点は磁気回路の磁気抵抗が大きいほど低下し、着磁方向の厚みが小さいほど低下する。
【００１９】
しかしながら、本発明のように第２の磁石３を環状として着磁方向の厚みを第２の磁石３全体からみて相対的に厚くとることで、動作点を高く設定できる。また、環状のトッププレート４を設けることで、第２の磁石３の内部の磁束密度を均一化でき、動作点の安定化を図ることができる。さらに、スピーカの動作点には特に大入力時にコイル部７の発熱により第１の磁石２および第２の磁石３も高温となる。小型の磁気回路を実現するため、高エネルギーのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁石を用いると動作点が低い場合に高温減磁が問題となるが、環状の第２の磁石３と環状のトッププレート４は上述の構成により第２の磁石３の動作点の安定確保を図り、高温減磁を抑制するものとしている。
【００２０】
また、ボイスコイル８の駆動力はコイル部７に音声信号として入力した電気信号に応じて発生するが、この駆動力は磁気空隙Ａの磁束密度が大きいほど大きく、さらにコイル部７の線長が長いほど大きくなる。
【００２１】
しかしながら、可聴帯域全体を一つのスピーカで再生するフルレンジスピーカの場合には、振動系が軽量であることが必要であり、比重のある金属の線輪を有するコイル部７も軽量でなければならず、必然的にコイル部７の線径は小さく、その線長を短くしてある特定の直流抵抗値を持つコイル部７とするため、コイル部７を小さく設計することになる。コイル部７は磁気空隙Ａに配置されるから、第１の磁石２の直径はコイル部７のそれより小さくなってしまうが、本発明のように反発した第２の磁石３を配置することで、磁気空隙Ａに十分な磁束、すなわち磁束密度が得られるため、小型の磁気回路で十分な駆動力を有するフルレンジスピーカが可能となる。
【００２２】
次に、センタープレート１上の凸部１ａの機能について説明すると、センタープレート１と第２の磁石３を接着により接合（結合）すると第２の磁石３が環状のため接着面積が小さく、その接着強度は必ずしも大きいものではない。センタープレート１の上面と第２の磁石３の下面には磁気的吸引力が働くため垂直方向にこれらが外れる可能性は極めて小さい。したがって、スピーカの製品としての信頼性を高めるには第２の磁石３の結合時の横ズレを防止して、コイル部７やボイスコイル８との衝突を回避することが必要となる。
【００２３】
センタープレート１の中央部に設けた凸部１ａと第２の磁石３とを嵌合させる構造とすることで、第２の磁石３の水平方向のズレを防ぎ、製品の信頼性を高めることができるだけでなく、センタープレート１の凸部１ａが第２の磁石３のガイドになるため磁気回路の組立が容易となる（この時、後述するこの凸部１ａによる磁気抵抗の影響が無視できる範囲であれば、このセンタープレート１の凸部１ａをトッププレート４を組み込む時のガイドとしても良い。）。
【００２４】
なお、センタープレート１と第２の磁石３の組立を工法的にさらに容易にするには、センタープレート１の凸部１ａの外径と第２の磁石３の内径に若干の隙間を設けて容易に嵌合するようにすれば良い。この時、第２の磁石３はこの隙間によって偏心することになるが、この偏心が第２の磁石３の下面が必ずセンタープレート１の上面の範囲内に存在するように寸法関係を設定することによりコイル部７やボイスコイル８の振動を第２の磁石３が妨げることがない。
【００２５】
なお、上記関係は第２の磁石３上のトッププレート４もコイル部７やボイスコイル８の振動を妨げない位置に設定されているが、できるだけ大きくすることでヨーク６との間の磁気抵抗を極力小さくし、上記第２の磁石３から放出される磁束による磁気回路の磁束密度を大きくし磁気回路の効率をより向上させることが可能となる。
【００２６】
さらに、第２の磁石３の上部とセンタープレート３の凸部の磁気抵抗を大きく確保するために、この間の磁束量を増大させないように凸部の高さを比較的低く設定することが肝要である。
【００２７】
なお、図１ではセンタープレート３の中央部に部品工法的にも容易で、単純形状の円板状の凸部１ａを設けて第２の磁石３の内周側を嵌合したが、これに限るものでなく、例えば、展開例として図２（ａ）、図２（ｂ）に要部である磁気回路のみ示すが、図２（ａ）に示すようにセンタープレート１に設けた凸部は環状の凸部１ｂとしてもよく、同図２（ｂ）に示すようにセンタープレート１の外周部に設けた環状の凸部１ｃとしても良いものであり、これら第２の磁石３の外周部と嵌合させてもよいものである。
【００２８】
なお、図１に示した振動板９、エッジ１０、ダンパー１１、フレーム１２、ダストキャップ１３は一般的なもので一例を示したまでであり、これにかぎるものでなくともよいことは言うまでもないことである。
【００２９】
他の実施の形態について説明すると、図３（ａ）は本発明のスピーカの実施の形態２の要部である磁気回路の上面図であり、図３（ｂ）は同断面図である。上述の実施の形態と同一部分には同一番号を付して説明を省略して説明する。
【００３０】
上述の実施の形態との相違点は凸部１ｄを設けた点であり、凸部１ｄを環状の第２の磁石３の内周に当接するように同心状に複数個設けたものである。
【００３１】
以上のようにセンタープレート１の上面の凸部１ｄを複数個設けたため、凸部１ｄの上面の総面積を実施の形態１に比べより小さくすることができ、凸部１ｄと第２の磁石３の上面との磁気抵抗を大きくして、この間に流出する磁束量を減少させ、逆に磁気空隙への磁束量を増大させて磁気回路の効率を向上させるものである。
【００３２】
なお、図３ではセンタープレート１の上面の凸部は３個の円板状としたが、この数ならびに形状は一例であり、これに限るものでなくともよいものである。
【００３３】
また、凸部１ｄは第２の磁石３の内周に当接するものとして説明したが、実施の形態１と同様にコイル部７やボイスコイル８の振動を第２の磁石３が妨げることがない程度の偏心は許容しても良いものであり、若干の隙間を設けて組み立て効率の向上を図ってもよいものである。
【００３４】
そして、本発明の特徴については、図４の磁気回路部の断面図に示すように、アンダープレート５、第１の磁石２、センタープレート１の夫々の略中心に孔を設け、リベット１４によりこれらを結合している。
【００３５】
即ち、センタープレート１と、第１の磁石２と、アンダープレート５の中心部に孔を設け、非磁性の棒状あるいは円筒状のリベット１４を上記アンダープレート５の下面から上記センタープレート１の上面まで通し、上記リベット１４をかしめてこれらを強固に結合固着するものである。
【００３６】
センタープレート１の外周面とヨーク６の内周面とは磁気空隙Ａを形成する部位であるため、これらには大きな磁気的吸引力が働くことになる。アンダープレート５に接合された第１の磁石２と、第１の磁石２に接合されたセンタープレート１は従来一般的な工法を適用するならば接着となるが、接着材は高温時に接着強度が低下し、小型の磁気回路では熱容量が小さいためスピーカの駆動時には高温になりやすくなるが、上記実施の形態３においてはリベット１４によって結合されるため、結合の信頼性の向上が図れるものである。
【００３７】
また、リベット１４による接合はセンタープレート１と第１の磁石２とアンダープレート５の結合を接着レス化することにもなり、接着層がないため第１の磁石２からみたセンタープレート１と磁気空隙Ａとヨーク６とアンダープレート５で形成される磁路中の磁気抵抗を低下させることができ、磁気空隙Ａの磁束を増加させることができるものである。
【００３８】
なお、センタープレート１と第１の磁石２とアンダープレート５とヨーク６を接合して着磁し、第２の磁石３とトッププレート４を接合して着磁し、これらの２つのブロックを接合して磁気回路を完成する工程が現実的であるため、磁気回路全体ではなくセンタープレート１と第１の磁石２とアンダープレート５をリベット１４で結合する工法が有効である。
【００３９】
なお、図中のリベット１４の形状はこれに限るものでなく一例を示したまでであり、例えば中空状でもよく、リベット１４はボルトでもかまわない。
【００４０】
そして、センタープレート１の孔とアンダープレート５の孔を略等しい直径とし、第１の磁石２の孔の直径をセンタープレート１の孔の直径およびアンダープレート５の孔の直径よりも若干大きくし、リベット１４の直径と第１の磁石２の直径の差で生じる第１の磁石２の偏心の最大時においても、第１の磁石２の外周面とヨーク６の内周面との距離を、磁気空隙Ａの幅よりも大きく設定することによって、高エネルギーの焼結体のＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁石を用いる場合に外形の寸法精度を確保するには研磨加工が必要となるが、上記構成のように予め第１の磁石２の孔を大きくし、リベット１４が挿入可能な直径の孔としておくことで第１の磁石２の孔の研磨加工を省略してコスト低減を図ることが可能となる。
【００４１】
さらに、上記のように第１の磁石２の孔の直径をセンタープレート１の孔の直径およびアンダープレート５の孔の直径よりも大きくとることで、工法的にも第１の磁石２の位置決めも厳密さを要求することなく、リベット１４の挿入が容易となる利点をも有することになるものである。
【００４２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、磁気空隙に十分な磁束を供給でき、工法的にも容易で信頼性の高い小型高効率の磁気回路を提供することができ、またリベットによってセンタープレートと第１の磁石とアンダープレートを強力に結合できるため製品の信頼性を向上させることができ、通常接着により接合していたこれらの部位を接着レス化することが可能になり、接着層の存在によって生じていた磁気抵抗を省くことができるため、磁気回路の効率を高めることができ、さらに、たとえ第１の磁石が最大の偏心が発生しても、スピーカの駆動時にボイスコイルおよびボイスコイルボビンが移動する磁気空隙の幅よりも第１の磁石の外周面とヨーク内周面とで形成される空隙が大きいため、これらの移動を阻害することがなく、また、一般的に磁石の孔の寸法精度を上げるには研磨加工を必要とするためコスト高になるが、このような構成をとることで、第１の磁石の孔の高精度加工も不要となり、工法的にも容易となる利点を有する十分な音量を再生できる優れたスピーカを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスピーカの実施の形態１の半断面図
【図２】（ａ）同展開例の要部である磁気回路の半断面図
（ｂ）同他の展開例の要部である磁気回路の半断面図
【図３】（ａ）同実施の形態２の要部である磁気回路の上面図
（ｂ）同断面図
【図４】同実施の形態３の要部である磁気回路の断面図
【図５】従来のスピーカの断面図
【符号の説明】
１センタープレート
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ凸部
２第１の磁石
３第２の磁石
４トッププレート
５アンダープレート
６ヨーク
７コイル部
８ボイスコイル
１４リベット

Claims

少なくともセンタープレートと、上記センタープレートの下面および上面に磁気的に反発する方向で夫々配置された第１の磁石および第２の磁石と、上記第２の磁石の上面に配置されたトッププレートと、上記第１の磁石の下面に配置されたアンダープレートと、上記アンダープレートの外周部に一体にまたは別体のものを結合して上記センタープレートの外周面との間に磁気空隙を形成するヨークと、上記磁気空隙中に嵌め込まれたコイル部を有するボイスコイルと、上記ボイスコイルに内周が接着結合された振動板と、上記振動板の外周部に接合されたエッジと、上記ボイスコイルまたは上記振動板に接合されて上記ボイスコイルを支持するダンパーと、上記ヨークと上記ダンパーの外周部と上記エッジの外周部が夫々接合されたフレームとを備え、上記第２の磁石と上記トッププレートが環状であり、上記第２の磁石と上記トッププレートの内径および外径が略等しく、且つ、上記第２の磁石と上記トッププレートの外径を上記センタープレートの外径よりも小さくするとともに、上記センタープレートの上面に上記第２の磁石の内周又は外周と当接し、上記第２の磁石を位置決めする凸部を設け、上記センタープレートと、上記第１の磁石と、上記アンダープレートの中心部に孔を設け、非磁性の棒状あるいは円筒状のリベットを上記アンダープレートの下面から上記センタープレートの上面まで通し、このリベットをかしめて上記アンダープレートと上記第１の磁石と上記センタープレートを結合し、上記センタープレートの孔の直径と上記アンダープレートの孔の直径が略等しく、更に少なくとも上記第１の磁石の孔の直径以下に設定するとともに、上記リベットの直径と上記第１の磁石の孔の直径の差によって生じる上記第１の磁石の偏心による上記第１の磁石の外周面と上記ヨークの内周面とで形成される最小幅を磁気空隙の幅以上としたスピーカ。
センタープレートの凸部と第２の磁石の当接部位の隙間により生じる上記第２の磁石の最大偏心時において、上記第２の磁石の下面全体が上記センタープレートの上面内にあるように設定した請求項１に記載のスピーカ。
センタープレートの凸部がただ一つの円板状または環状である請求項１に記載のスピーカ。
センタープレートの凸部を複数個を同心円状に設けた請求項１に記載のスピーカ。