JP4502267B2

JP4502267B2 - スピーカ

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Publication number: JP4502267B2
Application number: JP2005161230A
Authority: JP
Inventors: 直樹島村
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2025-06-01
Also published as: JP2006339958A

Description

本発明は、振動板に対して音響信号に応じた振動を付与する２つの振動機構を有するスピーカに関する。

従来、振動板に対して音響信号に応じた振動を付与する２つのボイスコイル（振動機構）を備えた、所謂、ダブルボイスコイルスピーカが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種のスピーカでは、小径のボイスコイルと、大径のボイスコイルとが紙や布等で形成された振動板に同心的に装着されている。そして、その小径のボイスコイル及び大径のボイスコイルのそれぞれがヨーク及び該ヨークに固定された磁石等によって構成される磁気回路ユニットの磁気ギャップ内に配置されるように、前記振動板と前記磁気回路ユニットとが組み付けられている。このような構造のスピーカでは、音響信号が供給される小径のボイスコイル及び大径のボイスコイルの双方により振動板が振動させられて、音響信号に応じた音が発生する。このようなスピーカによれば、小径のボイスコイルが比較的高い周波数帯の音、大径のボイスコイルが比較的低い周波数帯の音をそれぞれ受け持つことにより、広い周波数帯域の音を出すことが可能となる。
実開昭５３−１６３１２０号公報

ところで、上述した従来のスピーカでは、磁気回路ユニットに形成された２つの狭い磁気ギャップ内に、小径のボイスコイルと大径のボイスコイルとの双方を適正に配置する必要があるため、振動板、各磁気ギャップ及びボイスコイル（振動機構）に対して高い寸法精度が要求される。その結果、振動板と磁気回路ユニットの組み付けに精度のよい治具が必要であり、また、磁気回路ユニット（ヨーク等）に対して追加の切削加工等が必要となる場合がある等、その製造に手間がかかるものであった。

本発明の目的は、上述した問題を解決するものであり、比較的容易に製造することのできる構造となる２つの振動機構を有するスピーカを提供するものである。

本発明に係るスピーカは、リング状の振動板の径方向外側部に音響信号に応じた振動を付与する第１振動機構と、前記振動板の径方向内側部に前記音響信号に応じた振動を付与する第２振動機構とを有するスピーカであって、前記第１振動機構は、前記振動板の前記径方向外側部に接続され、所定の磁束を発生する磁気回路ユニットに形成された磁気ギャップ内に挿入されるボイスコイルユニットを有し、前記第２振動機構は、前記振動板の前記径方向内側部にその表面が接合する圧電振動子を有する構成となる。

このような構成により、第２振動機構については圧電振動子の表面が振動板の径方向内側部に接合する構造となっているので、その第２振動機構を構成する際の精度がボイスコイルユニットを狭い磁気ギャップ内に配置させる際に要求される精度よりラフであっても圧電振動子から支障なく振動板の径方向内側部に音響信号に応じた振動を与えることができる。

このような構造においては、圧電振動子（第２振動機構）が音響信号に応じて振動板の径方向内側部に与える振動の振幅は比較的小さいものであっても、振動板の径方向外側部には従前と同様にボイスコイルユニット（第１振動機構）によって音響信号に応じた比較的大きな振幅の振動を与えることができので、比較的広い周波数帯域の音響出力効果を維持することができる。

また、本発明に係るスピーカでは、前記第２振動機構は、前記圧電振動子の裏面周縁部を支持する支持部材を有する構成とすることができる。

このような構成により、音響信号に応じて圧電振動子がその周縁部を節にして振動し、その振動が振動板の径方向内側部に付与されるようになる。

また、本発明に係るスピーカでは、前記第２振動機構は、前記圧電振動子の裏面中央部を支持する支持部材を有する構成とすることができる。

このような構成により、音響信号に応じて圧電振動子がその中央部を節にして振動し、その振動が振動板の径方向内側部に付与されるようになる。

更に、本発明に係るスピーカでは、前記支持部材は、前記磁気回路ユニットの前面所定部位に設けられた構成とすることができる。

このような構成により、第１振動機構のボイスコイルユニットを振動させる磁気回路ユニットの前面に圧電振動子を配置させることができ、圧電振動子、径方向外側部にボイスコイルユニットの装着された振動板及び磁気回路ユニットを比較的容易に組み付けることができる。

更に、本発明に係るスピーカでは、前記支持部材は、前記磁気回路ユニットの前面所定部位に設けられ、前記磁気回路ユニットの前記圧電振動子が対向する前面部分から当該磁気回路ユニットの後方空間に抜ける通気経路が形成され、前記支持部材は、前記振動板の後方空間と前記磁気回路ユニットに形成された通気経路とを連通させる一または複数の通気孔を有する構成とすることができる。

このような構成により、第１振動機構のボイスコイルユニットを振動させる磁気回路ユニットの前面に圧電振動子が配置された構造において、当該磁気回路ユニットの前方に配置される振動板の後方空間が圧電振動子の支持部材に形成された一または複数の通気孔及び磁気回路ユニットの通気経路を介して磁気回路ユニットの後方空間に連通するので、第１振動機構によって振動板に比較的大きな振幅の振動が与えられたときでも、振動板の背圧が大きくならず、この振動板の振幅が妨げられることはない。この場合、磁気回路ユニットの後方に所定容量の空間が形成されるように当該磁気回路ユニットを収容する収容体を設ければ、この収容体をバックキャビネットとして機能させることができるようになる。このため、当該スピーカの音質の向上を図ることができるようになる。

本発明に係るスピーカによれば、第２振動機構については圧電振動子の表面が振動板の径方向内側部に接合する構造となって、その第２振動機構を構成する際の精度がボイスコイルユニットを狭い磁気ギャップ内に配置させる際に要求される精度よりラフであっても前記圧電振動子から支障なく振動板の径方向内側部に音響信号に応じた振動を与えることができるので、２つの振動機構が共にボイスコイルユニットを有する構造のスピーカに比べて容易に製造することができるようになる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

本発明の第１の実施の形態に係るスピーカは、図１及び図２に示すように構成される。図１は、そのスピーカの平面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。

図１及び図２において、このスピーカは、リング状の振動板１０と、ヨーク２１、磁石２２及びトッププレート２３にて構成される磁気回路ユニット２０とを備えている。振動板１０は、合成樹脂や布等で形成されたリング状の主振動部１１と、主振動部１１の径方向内側を支持するリング状の内側支持部１２と、主振動部１１の径方向外側を支持するリング状の外側支持部１３とを備えている。内側支持部１２と外側支持部１３は、主振動部１１と一体形成され、または主振動部１１とは別体でゴム等から形成されて主振動部１１に接着されて設けられたものである。内側支持部１２は平坦になっており、主振動部１１及び外側支持部１３のそれぞれの断面（図２参照）は、当該スピーカの前方側（図２における上方向）に突出する湾曲形状となっている。主振動部１１及び外側支持部１３それぞれの湾曲径は、所望の音声出力特性が得られるように設定されている。ここで、主振動部１１は、外側支持部１３と比べて湾曲径が極めて大きく、外側支持部１３よりもスティフネス（硬度）が低くなっている。外側支持部１３の外側に続く平坦な最外周縁部の裏面には合成樹脂等で形成されたリング状のスペーサ５２が接着固定されている。

このスピーカは、振動板１０の径方向外側部に音響信号に応じた振動を付与する第１振動機構としてのボイスコイルユニット４０を有している。ボイスコイルユニット４０は、主振動部１１の外縁の径と略等しい外形となるボビン４２の所定部位にボイスコイル４１が巻かれた構造となっている。ボビン４２の一端部が振動板１０の径方向外側部となる主振動部１１の裏面外縁に接着固定されている。

また、このスピーカは、振動板１０の径方向内側部に音響信号に応じた振動を付与する第２振動機構としての圧電振動子１４を有している。薄円板状となる圧電振動子１４の表面に振動板１０の径方向内側部となる内側支持部材１２が接着固定されている。圧電振動子１４の裏面周縁部に合成樹脂等で形成されたリング状の支持部材１５が接着固定されており、圧電振動子１４はその周縁部を支持された状態で振動可能となっている。

磁気回路ユニット２０において、磁性体材料で形成されたヨーク２１は、円盤状の底部２１ａの外縁端部にリング状の外周壁部２１ｂが立設した構造となっている。ヨーク２１の底部２１ａの略中央部には円柱状の磁石２２が固定され、磁石２２の前端面に磁性体材料で形成された円盤状のトッププレート２３が固定されている。それぞれ対向するヨーク２１の外周壁部２１ｂの内周面とトッププレート２３の外周面との間にリング状の磁気ギャップＧが形成されている。

ヨーク２１の外周壁部２１ｂの前方外側エッジ部分にリング状の振動板支持体３０が装着され、磁気回路ユニット２０と一体化されている。振動板支持体３０における支持端面３０ａの径方向内側にリング状の突起３１が形成されている。このリング状の突起３１の外径は振動板１１の最外周縁部に固定されたスペーサ５２の内径と略等しくなるように設定されている。

振動板１０の最外周縁部の裏面に接着固定されたスペーサ５２の内縁を突起３１に当接係止させた状態でスペーサ５２が振動板支持体３０の支持端面３０ａに接着固定されると共に、圧電振動子１４に接着固定された支持部材１５が磁気回路ユニット２０におけるトッププレート２３の前面所定部位に接着固定される。これにより、ボイスコイルユニット４０のボイスコイル４１が磁気回路ユニット２０（ヨーク２１における外周壁部２１ｂの内周面とトッププレート２３の外周面との間）に形成された磁気ギャップＧ内に挿入されるように、振動板１０と磁気回路ユニット２０との組み付けがなされる。

このようなスピーカでは、スペーサ５２の内縁と振動板支持体３０の突起との当接係止及び圧電振動子１４に接着固定された支持部材１５のトッププレート２３の前面所定部位への固定によって振動板１０の径方向位置が規制され、また、スペーサ５２の厚さ、圧電振動子１４に固定される支持部材１５の厚さが適当に設定されることよって、振動板１０の前後方向（図２における上下方向）の位置規制がなされる。このような振動板１０の径方向及び前後方向の位置規制によって、振動板１０の径方向外側部に装着されたボイスコイルユニット４０のボイスコイル４１が磁気回路ユニット２０に形成された磁気ギャップＧ内に適正に配置されるようになる。

圧電振動子１４（第２振動機構）に固定された支持部材１５のトッププレート２３上における固定位置（径方向位置）は、ボイスコイル４１が磁気回路ユニット２０の磁気ギャップＧに適正に配置され、また、主振動部１１に大きなストレスが加わらないものであれば、多少ばらついたものであってもよい。即ち、その位置精度（特に、径方向の位置精度）は、従来のように２つのボイスコイルを狭い２つの磁気ギャップに適正に配置させる場合に比べてラフであってもよい。このため、その製造が容易なものとなる。

上述したような構造のスピーカでは、圧電振動子１４及びボイスコイル４１に音響信号が入力されると、圧電振動子１４はその音響信号に応じて振動し、その振動が振動板１０（主振動部１１）の径方向内側部に与えられる。また、同時に、音響信号に応じてボイスコイル４１に流れる電流と磁気回路ユニット２０から発生する磁束との相互作用によってボイスコイルユニット４０が前後方向に振動し、その振動が振動板１０（主振動部１１）の径方向外側部に与えられる。このようにして振動板１０の径方向内側部及び径方向外側部の双方が音響信号に応じて振動することにより、前記音響信号に応じた音が当該スピーカから発せられる。そして、比較的小さい振幅にて振動する圧電振動子１４によって比較的高い周波数帯の音の再生が可能となり、また、比較的大きい振幅にて振動可能なボイスコイルユニット４０により比較的低い周波数帯域の音の再生が可能となり、全体として広い周波数帯域の音を出すことが可能となる。

なお、上述した実施形態では、リング状の支持部材１５が圧電振動子１４の裏面周縁部を支持して、圧電振動子１４が周縁部を節として振動するものであったが、圧電振動子１４の支持態様はこれに限られない。例えば、図３に示す変形例のように、圧電振動子１４の略中央部に円柱状の支持部材１６を接着固定し、その支持部材１６をトッププレート２３の前面中央部に固定するようにしてもよい。なお、図３において圧電振動子１４に接着固定される支持部材１６以外の構成は図２に示すものと同様である。この場合、支持部材１６によって略中央部が支持された圧電振動子１４がその略中央部を節として振動し、その振動が振動板１０（主振動部１１）の径方向内側部に与えられる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。

本発明の第２の実施の形態に係るスピーカは、図４に示すように構成される。この本発明の第２の実施の形態に係るスピーカは、バックキャビネットが形成されている点で、前述した第１の実施の形態に係るスピーカと異なる。

図４において、このスピーカは、前述したのと同様に、リング状の振動板１０と、磁気回路ユニット２０（ヨーク２１、磁石２２及びトッププレート２３）とを備えている。振動板１０は、前述したのと同様に、主振動部１１、内側支持部１２及び外側支持部１３から構成されている。振動板１０の外側支持部１３の外側に続く平坦な最外周縁部の裏面にリング状のスペーサ５２が接着固定されると共に、振動板１０の内側支持部１２が圧電振動子１４の表面に接着固定されている。そして、圧電振動子１４の裏面周縁部にリング状の支持部材１７が接着固定されている。支持部材１７は、図５に示すように圧電振動子１４の接着面と逆側の面に複数の溝１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｃが放射状に形成されている。また、主振動部１１の裏面外縁にはボイスコイルユニット４０のボビン４２の一端部が接着固定されている。

磁気回路ユニット２０において、ヨーク２１は、略中央部に孔７１ａが形成されてリング状となる底部２１ａの外縁端部にリング状の外周壁部２１ｂが立設した構造となっている。ヨーク２１の底部２１ａには、孔７１ｂが形成されてリング状となる磁石２２が同心的に固定され、更に、磁石２２の前端面に、孔７１ｃが形成されてリング状となるトッププレート２３が同心的に固定されている。また、ヨーク２１の外周壁部２１ｂの内周面とトッププレート２３の外周面との間に磁気ギャップＧが形成される。

ヨーク２１の外周壁部２１ｂの前方外側エッジ部分にリング状の振動板支持体３０が装着されている。振動板１０の最外周縁部に固定されたスペーサ５２の内縁を突起３１に当接係止させた状態でスペーサ５２が振動板支持体３０の支持端面３０ａに接着固定されると共に、圧電振動子１４に接着固定された支持部材１７が磁気回路ユニット２０のトッププレート２３の前面に同心的に接着固定される。これにより、ボイスコイルユニット４０のボイスコイル４１が磁気回路ユニット２０に形成された磁気ギャップＧ内に配置される。

また、このスピーカは、円盤状の底部６１と、底部６１の外側縁部に立設したリング状の外周壁部６２とからなってカップ状のケース体６０を有する。ケース体６０の外側壁部６２の前方周端面が振動板支持体３０の後方周端面に突き当てられた状態で、磁気回路ユニット２０のヨーク２１が部分的にケース体６０内に収容され、ケース体６０の底部６１とヨーク２１の底部２１ａとの間に空間７０が形成されている。

このような構造のスピーカでは、前述したのと同様に、圧電振動子１４に固定される支持部材１７のトッププレート２３上での固定位置の精度が、２つのボイスコイルを狭い２つの磁気ギャップに適正に配置させる場合に比べてラフであっても、ボイスコイル４１を磁気回路ユニット２０の磁気ギャップＧに適正に配置させることができる。

また、ヨーク２１、磁石２２及びトッププレート２３が同心的に一体化されることから、それらに形成された孔７１ａ、７１ｂ、７１ｃが連通し、磁気回路ユニット２０（トッププレート２３）の圧電振動子１４が対向する前面部分から磁気回路ユニット２０（ヨーク２１）後方の空間７０に抜ける通気経路７１が形成される。そして、圧電振動子１４を支持する支持部材１７に形成された複数の溝１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ（図５参照）によって主振動部１１（振動板１０）の後方空間７２と磁気回路ユニット２０に形成された通気経路７１とが連通される。その結果、主振動部１１の後方空間７２と磁気回路ユニット２０後方の空間７０とが支持部材１７に形成された複数の溝１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ及び磁気回路ユニット２０に形成された通気経路７１を介して連通することになり、ケース体６０をバックキャビネットとして機能させることができるようになる。このため、振動板１０が比較的大きな振幅で振動する場合にも、その振幅が妨げられることがなく、且つ、当該スピーカの音質の向上を図ることができるようになる。

なお、圧電振動子１４を支持する支持部材１７は、図５に示すような構造に限られない。例えば、図６に示すように、リング状の支持部材１７に複数の通孔１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄを形成するようにしてもよい。また、図７に示すように、複数の弧状支持部分１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄが所定の隙間を開けてリング状に配列された構造の支持部材１７を用いることもできる。これらのような形状の支持部材１７にて圧電振動子１４を支持する場合であっても、振動板１０の後方空間７２と磁気回路ユニット２０に形成された通気経路７１とを連通させることができるようになる。

以上、説明したように、本発明に係るスピーカは、比較的容易に製造することのできる構造となり、振動板に対して音響信号に応じた振動を付与する２つの振動機構を有するスピーカとして有用である。

本発明の第一の実施の形態に係るスピーカを示す平面図である。図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。図１及び図２に示すスピーカの変形例を示す断面図である。本発明の第二の実施の形態に係るスピーカを示す断面図である。図４に示すスピーカに用いられる支持部材の構造を示す斜視図である。支持部材の変形例を示す斜視図である。支持部材の他の変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１０振動板
１１主振動部
１２内側支持部
１３外側支持部
１４圧電素子
１５、１６、１７支持部材
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ溝
１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ通孔
２０磁気回路ユニット
２１ヨーク
２１ａ底部
２１ｂ外周壁部
２２磁石
２３トッププレート
３０振動板支持体
３０ａ支持端面
３１突起
４０ボイスコイルユニット
４１ボイスコイル
４２ボビン
５２スペーサ
６０ケース体
６１底部
６２外周壁部
７０、７２空間
７１通気経路
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ孔

Claims

リング状の振動板の径方向外側部に音響信号に応じた振動を付与する第１振動機構と、
前記振動板の径方向内側部に前記音響信号に応じた振動を付与する第２振動機構とを有するスピーカであって、
前記第１振動機構は、前記振動板の前記径方向外側部に接続され、所定の磁束を発生する磁気回路ユニットに形成された磁気ギャップ内に挿入されるボイスコイルユニットを有し、
前記第２振動機構は、前記振動板の前記径方向内側部にその表面が接合する圧電振動子を有することを特徴とするスピーカ。
前記第２振動機構は、前記圧電振動子の裏面周縁部を支持する支持部材を有することを特徴とする請求項１記載のスピーカ。
前記第２振動機構は、前記圧電振動子の裏面中央部を支持する支持部材を有することを特徴とする請求項１記載のスピーカ。
前記支持部材は、前記磁気回路ユニットの前面所定部位に設けられたことを特徴とする請求項２または３記載のスピーカ。
前記支持部材は、前記磁気回路ユニットの前面所定部位に設けられ、
前記磁気回路ユニットの前記圧電振動子が対向する前面部分から当該磁気回路ユニットの後方空間に抜ける通気経路が形成され、
前記支持部材は、前記振動板の後方空間と前記磁気回路ユニットに形成された通気経路とを連通させる一または複数の通気孔を有することを特徴とする請求項２記載のスピーカ。