JP4278161B2 - 倒立コーンを有するラウドスピーカ - Google Patents

Description

本発明はダイナミックラウドスピーカに関し、より詳細には、シャーシと、シャーシに可撓的に連結され、基部及び該基部よりも幅広の頂部を有する三次元のダイアフラムを有する可動本体と、可動本体をダイアフラムの基部及び頂部間に延在する移動軸に沿ってシャーシに対して移動するための電磁アクチュエータとを有するラウドスピーカに関する。アクチュエータはシャーシに取り付けられた固定アクチュエータ部と可動アクチュエータ部とを有する。可動アクチュエータはダイアフラムの輪郭によって包囲された間隙にその大部分が延在し、また、可動アクチュエータは移動軸に沿って固定アクチュエータ部に対して移動可能であり、ダイアフラムの基部の領域で可動本体に接続されている。固定アクチュエータ部及び可動アクチュエータ部は間隙を介して相互に磁気的に協働可能である。よって、本発明は所謂倒立ラウドスピーカに関するものである。

英国特許出願公開第２３６０８９９号は自動車ドア及び類似の薄板構造に用いられる倒立同軸スピーカを開示する。この既知のスピーカは、フレームと、電磁アクチュエータと、切裁円錐形のスピーカ用コーンとを有する。このコーンは、円形部を介してフレームに取り付けられた外周と、アクチュエータの円筒状コイル形成体の一端に取り付けられた内周とを有し、可撓な波型吊下部材がこの端部とフレームとの間に延びている。コイル形成体の他端はフレームに取り付けられた磁気ヨークの環状間隙に延在し、ボイスコイルを支持する。

既知の倒立スピーカは、アクチュエータがスピーカ用コーンのバックプレーンの背後に位置する一般的に知られている従来のスピーカよりも小さい軸方向寸法を有しているが、所要の比較的長いボイスコイル形成体の故に、既知の倒立スピーカは依然として比較的大きな高さを有する。

極めて小さな高さとすることができるようにラウドスピーカを改良することが本発明の目的である。

本発明によれば、この目的は以下の特徴を有するラウドスピーカによって達成される。すなわち、可動本体はブリッジ要素をダイアフラムの基部の近傍に有し、ブリッジ要素はアクチュエータの可動部に取り付けられ、移動軸に対して径方向に延在する。ダイアフラム及びブリッジ要素はアクチュエータの可動部に対する少なくとも径方向で相互に連結されている。

上述の特徴的機能の故に、ダイアフラムの基部はアクチュエータの可動部に固定される必要はなく、ブリッジ要素に取り付けられている。よって、基部は可動部に対して間接的に取り付けられている。この結果、基部の幅はアクチュエータの可動部の対応する寸法よりも大きい。これによって、アクチュエータの可動部を上述の英国特許出願公開番号第２３６０８９９号に開示されている倒立スピーカのコイル形成体の長さに対して短くすることが可能となり、しかも、可動本体の有効な軸方向移動の可能性を減じることがない。このことは、本発明に従った同軸ラウドスピーカが、限定された深さの構成物における高性能な利用に極めて適した、構成物の高さとその可動部のストロークとの間の割合を有することを意味する。換言すれば、ラウドスピーカは、その三次元ダイアフラムにも拘わらず、限定的な軸方向寸法を有し、よって、それは小さな埋め込み深さ(building-in depth)を有する。このようなスピーカはコンパクトで浅いハウジングが望まれる又はむしろ要求されるサブウーファーシステムにおける使用に極めて適している。そのような条件は自動車分野では多くあり、この分野において、スピーカは例えば自動車ドア、ダッシュボード、さらには座席の下にまで取り付けられる。

本発明に基づくラウドスピーカは、ダイアフラムの頂部近傍の第一可撓接続手段と、可動本体をシャーシに対して移動可能に支持するためのダイアフラムの基部近傍の第二可撓接続手段とを備えるのが好ましい。第一可撓接続手段はシャーシ及びダイアフラムに取り付けられ、第二可撓接続手段はシャーシ及びブリッジ要素に取り付けられるのが好ましい。

上述の英国特許出願公開番号第２３６０８９９号に開示されているスピーカの更なる欠点はダイアフラム内の限定的な有効スペースが高負荷要求に応える強力な電磁アクチュエータを作るのを困難にしていることである。具体的には、アクチュエータの磁気構造の磁気材料の温度負荷が限定要因である。現代的な磁気材料、例えば、ネオジミウム−鉄−ボロン合金に関して特筆すべきことに、最大許容温度は比較的低い。

ブリッジ要素が動作中に冷却要素として機能すれば、この欠点は本発明に基づくラウドスピーカにおいて除去又は少なくとも実質的に低減することが可能である。このような状況において、熱伝導性材料、例えば、アルミニウムのような金属が本質的な要素である。本発明に従ったラウドスピーカの実施態様は、ブリッジ要素が熱伝導性のあるディスク形状要素であるという機能を有する。アクチュエータの可動部とディスク形状のブリッジ要素とが直接結合されているため、アクチュエータ内において動作中に生成された熱はディスク形状要素を介して大気に放出される。この結果、アクチュエータ内の温度は使用中比較的低温に保たれる。高出力にもかかわらず、温度は現代的な磁気材料の使用のために設定された限界内にあることが分かった。

本発明に基づくラウドスピーカの実際的な実施態様において、固定アクチュエータ部は磁気構造を有し、可動アクチュエータ部はボイスコイルとも呼ばれる磁気コイルを有し、磁気コイルは間隙に延在している。磁気構造は永久磁石を有し、通常は軟磁性ヨークである。動作中、電流がコイルを通じて流れ、永久磁石の磁界と協働して、可動本体を駆動するための軸方向の力を生成する。電流がコイル内に熱を生成することも明らかである。しかしながら、上述のような種類の冷却要素が用いられると、コイル温度は比較的低く保たれる。高負荷の場合においても同様である。そして、アクチュエータの他の部分、例えば永久磁石、に対する限定的な熱伝達だけが生じる。よって、好ましい温度バランスが保証される。さらに、限定的なコイル寸法に拘わらず、高ＢＬ値を生み出すために、これは複層ボイスコイルを使用する機会を提供する。ＢＬ値という用語は当業者に一般的に知られていると思われるので、この用語の説明はここで行わない。参照として、例えば、Leo L. Beranek, Acoustics, ISBN 0-88318-494-X, pages 70 to 75 が挙げられる。

ラウドスピーカの他の実施態様において、ディスク形状要素は少なくとも１つの調整孔を備える。そのような１つ又は複数の孔がラウドスピーカの全体的な可動構造の塊(mass)を調整するために用いられてもよい。このような比較的簡易な調整は可動構造の他の部品、特にダイアフラムのための製造公差を広げ、よって、ラウドスピーカの製造コストを削減する。この１つ或いは複数の調整孔はアクチュエータの機械的なＱファクタを調整するのにも用いることができる。構造物の反作用の機械的な力に関係するこの要因は当業者に一般的に知られている。そのような理由で、Ｑファクタはここで説明しない。参照として、例えば、Leo L. Beranek, Acoustics, ISBN 0-88318-494-X, pages 183 to 200 が挙げられる。動作中にブリッジ要素に作用する摩擦抵抗は、Ｑファクタを向上するために、１つ又複数の調整孔の大きさに応じて調整され得る。

ラウドスピーカの実施態様は冷却要素が陽極酸化された冷却表面を有することで特徴化される。この機能によって冷却要素により一層の熱放射能力が与えられる。この冷却要素のための好ましい金属はアルミニウムである。

本発明はさらに本発明に従ったダイナミックラウドスピーカを含むラウドスピーカのユニット及びラウドスピーカを収容するハウジングに関する。ラウドスピーカのユニットは小型のサブウーファシステムの一部を構成してもよく、ラウドスピーカは高負荷に晒され得る。本発明に従ったラウドスピーカは自動車ドア、その一部又は自動車のその他の好適な機械的構造によって構成されるハウジングの限定的なスペースだけを占有する。例えば約３００ワットのオーダーの高出力が可能である。

特許請求の範囲に関しては、請求項によって画定される種々の特徴的機能の組み合わせが可能である。

本発明の上述及び他の特徴は、非限定的な例示によって、以下に記述される実施態様を参照して明かに説明される。

図面に示した本発明に従ったダイナミックラウドスピーカは、シャーシ２と、可動本体４と、電磁アクチュエータ６とを含む。本実施例において、シャーシは２つのシャーシ部分を含む。本発明に従ってラウドスピーカのユニットを形成するために、ラウドスピーカはハウジング内に収容できる。このために、ラウドスピーカのシャーシ２はハウジングの壁に設けられた適当な開口部に取り付けることができる。図１において、ハウジングは壁１として図式的に破線で示されている。可動本体４は三次元のダイアフラム８を含む。本実施例においては、円錐型ダイアフラムであり、少なくとも部分的にシャーシ２内に位置する。ダイアフラム８は比較的幅広の頂部８ａと比較的幅狭の基部８ｂとを有する。ダイアフラムの輪郭は内部スペース９を境界付け且つ画成する。電磁アクチュエータ６の機能は可動本体４を移動軸１０に沿って移動させることである。移動軸はラウドスピーカの中心軸であり、頂部８ａから基部８ｂ方向又はその逆方向に延びている。

電磁アクチュエータ６は本質的に２つの要素、すなわち、固定アクチュエータ部６ａと可動アクチュエータ部６ｂとを含む。固定アクチュエータ部はシャーシ２に取り付けられている。可動アクチュエータ部は可動本体４に取り付けられ、その全体又は少なくとも主要部がダイアフラム８の輪郭によって包囲された内部スペース９内の位置にある。アクチュエータ部の１つ、本実施例では固定アクチュエータ６ａには永久磁石１２が設けられている。本実施例において永久磁石は環状で軸方向に分極されている。他のアクチュエータ部、本実施例では可動アクチュエータ６ｂには磁気コイル１４が設けられている。磁気コイルに電圧が印加されると、移動軸１０と平行な可動本体４、よって、可動体の一部を構成するダイアフラム８に駆動力を生成するために、２つのアクチュエータ部６ａ及び６ｂは間隙１６を介して磁気的に相互に協働する。永久磁石１２はネオジミウム−鉄−ボロン化合物から形成され、固定アクチュエータ部６ａの軟鉄部を有する磁気ヨークを形成する。この磁気ヨークは本実施例において間隙１６を画成する。円筒形コイルであり、ボイスコイルとも呼ばれる磁気コイル１４はコイルサポート１４ａの上に位置付けられている。コイルサポートは本実施例ではスリーブであり、可動本体４に取り付けられている。

図示の同軸のラウドスピーカは、可動本体４のための、故に、ダイアフラム８のための可撓的な接続を備える。この可撓的な接続はダイアフラム８の頂部８ａ近傍の第一可撓接続手段１８とダイアフラム８の基部８ｂ近傍の第二可撓接続手段２０とを含む。この可撓的な接続は、可動本体４、故に、ダイアフラム８がシャーシ２に対して明確に移動運動することを確実にする。

第一可撓接続手段１８それ自体は既知のリング構造を有し、例えば、曲りゴム又は成型環状縁によって形成されており、その外周及び内周で各々シャーシ２及び薄膜（ダイアフラム）８に例えば接着によって固定されている。この実施例では、第二可撓接続手段２０それ自体は既知の波形部材を有し、その外周でシャーシ２に固定されている。

本発明に基づくラウドスピーカは可動アクチュエータ６ｂのコイルサポート１４ａに固定されたブリッジ要素２２を備える。図示の実施例では、ブリッジ要素はディスク形状要素であり、冷却のために例えばアルミニウムや銅のような熱伝導性に優れた材料で成型されている。板状のブリッジ要素２２は、例えば、半田付け、接着又は他の適当なプロセスによってコイルサポート１４ａに固定される。ブリッジ要素２２は移動軸１０に対して、故に、筒状のコイルサポート１４ａに対する直交方向に位置付けられている。よって、ブリッジ要素２２は移動軸１０及びコイルサポート１４ａに対し径方向に延びている。ラウドスピーカのダイアフラム８はその縁部８ｂ１でブリッジ要素２２の縁部２２ａに例えば接着によって固定されるような形状とされている。

この手段によって、ダイアフラム８と可動アクチュエータ部６ｂとの間の結合はブリッジ要素２２を介して成立しており、ダイアフラム８のブリッジ要素２２に対する結合は可動アクチュエータ部６ｂの半径距離又は径方向距離においてなされている。ダイアフラム８の縁部８ｂ１と固定アクチュエータ部６ａの対向部との間の間隙２４が可動アクチュエータ部６ｂのために最適に用いうるという意味において、上述の機能はダイアフラム８及び固定アクチュエータ部６ａの好適な相互位置関係をもたらす。

本実施例において、上述の第二可撓接続手段２０はその内周でブリッジ要素２２の縁部２２ａに固定されている。

図２に図示されているように、ブリッジ要素２２は補助的に質量調整及び／又はラウドスピーカのＱファクタ調整のための調整孔２６を備えてもよい。ブリッジ要素２２の冷却効果を向上させるために、ブリッジ要素２２は陽極酸化された冷却表面を有してもよい。

本発明は図示の実施例に限定されるものではないことに留意すべきである。例えば、ダイアフラムはコーン形状とは別の形状であってもよい。さらに、ラウドスピーカのユニットは本発明に従って１つ又はそれ以上のラウドスピーカから構成されるだけでなく、１つ若しくはそれ以上のバスリフレックス孔及び／又は１つ若しくはそれ以上のパッシブラジエータを含んでもよい。さらに、ラウドスピーカはある特定の出力に限定されない。

図１は本発明に基づくラウドスピーカの実施例を示す略断面図である。 図２は図１のラウドスピーカの主要部材を矢印Ａに沿って取られた図である。 図３は図１のラウドスピーカの展開斜視図である。

Claims (8)

1. シャーシと、
   該シャーシに可撓的に接続され、基部と該基部よりも幅広の頂部とを有する三次元のダイアフラムを有する可動本体と、
   該可動本体を前記ダイアフラムの前記基部及び前記頂部の間に延在する移動軸に沿って前記シャーシに対して動かすための電磁アクチュエータとを有し、
   該アクチュエータは、前記シャーシに取り付けられた固定アクチュエータ部と、可動アクチュエータ部とを有し、
   該可動アクチュエータ部は、前記ダイアフラムの輪郭によって包囲された空間内に延在し、前記移動軸に沿って前記固定アクチュエータ部に対して移動可能であり、前記ダイアフラムの前記基部の領域で前記可動本体に接続されており、
   前記固定アクチュエータ部及び前記可動アクチュエータ部は、間隙を介して相互に磁気的に協働可能である、ダイナミックラウドスピーカであって、
   前記可動本体は、前記ダイアフラムの前記基部の近傍において、前記アクチュエータの前記可動アクチュエータ部に取り付けられ、前記移動軸に対し径方向に延在するディスク状のブリッジ要素を有し、
   前記ダイアフラム及び前記ブリッジ要素は、前記アクチュエータの前記可動アクチュエータ部に対して少なくとも径方向で、前記ブリッジ要素の縁部において相互に固定されていることを特徴とするダイナミックラウドスピーカ。
2. 前記ブリッジ要素は動作中に冷却要素として機能するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイナミックラウドスピーカ。
3. 前記ブリッジ要素は熱伝導性のあるディスク形状要素であることを特徴とする請求項１又は２に記載のダイナミックラウドスピーカ。
4. 前記固定アクチュエータは磁気的構成を有し、前記可動アクチュエータは磁気コイルを有し、該磁気コイルは前記間隙に延出していることを特徴とする請求項１に記載のダイナミックラウドスピーカ。
5. 前記ディスク形状要素は少なくとも１つの調整孔を備えることを特徴とする請求項３に記載のダイナミックラウドスピーカ。
6. 前記冷却要素は陽極酸化された冷却面を有することを特徴とする請求項２に記載のダイナミックラウドスピーカ。
7. 前記ダイアフラムの前記頂部の近傍に存在する第一可撓接続手段と、前記可動本体を前記シャーシに対して移動可能に支持するために前記ダイアフラムの前記基部の近傍に存在する第二可撓接続手段とを有し、前記第一可撓接続手段は前記シャーシ及び前記ダイアフラムに取り付けられ、前記第二可撓接続手段は前記シャーシ及び前記ブリッジ要素に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のダイナミックラウドスピーカ。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項記載のラウドスピーカを収容するハウジングを有することを特徴とするダイナミックラウドスピーカユニット。

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