JP4658087B2 - スピーカ用エッジおよびスピーカ装置 - Google Patents

Description

この発明は、スピーカの振動板を振動自在に支持するエッジおよびこのエッジを備えたスピーカ装置の構成に関する。

図１は、従来のスピーカの一般的な構成を示している。
この図１のスピーカは、ヨーク１Ａと、このヨーク１Ａ上に取り付けられたマグネット１Ｂと、このマグネット１Ｂ上に取り付けられたプレート１Ｃとによって構成された磁気回路１がフレームＦの中央部に取り付けられ、この磁気回路１のヨーク１Ａとプレート１Ｃとの間に形成された磁気ギャップｇ内に、ボイスコイルボビン２が、このボイスコイルボビン２の末端部外周面に巻回されたボイスコイル３が磁気ギャップｇ内に位置する状態で嵌入されて、フレームＦとの間に配置されたダンパ４によって軸方向に振動自在に支持されている。

そして、このボイスコイルボビン２の先端部外周面には、コーン型振動板５の内周部が固定され、この振動板５の外周部とフレームＦとの間にリング状のエッジ６が配置されて、このエッジ６によって振動板５がフレームＦに対して振動自在に支持されている。

このような構成のスピーカは、ボイスコイル３に音声信号が入力され、ボイスコイル３をその外周面に固定したボイスコイルボビン２がスピーカの中心軸方向に振幅運動し、振動板５を振動させることにより音声信号に対応した音声再生を行う。

しかし、従来から、振動板５に分割共振が発生して高音域に音質低下が発生するといった問題を有している。

この分割共振とは、ボイスコイルボビンの振幅運動による振動が振動板の中心部から周辺部に同心円状に広がってゆき、エッジで反射された後、振動板を周辺部から中心部に向かって逆方向に伝わってゆく際に、このエッジで反射されてくる振動と新たにボイスコイルボビンから伝わって来る振動とが干渉して共振が発生する現象のことを言い、この分割共振が発生すると周波数特性に凹凸が生じて、高音域になるほど特定の周波数帯で著しいピークまたはディップが現れて、平坦な音圧周波数特性を得ることが困難になる。

このようなスピーカにおける振動板の分割共振の発生を抑制するために、従来では、エッジの振動板と接合される内周縁部の内周の形状を、真円ではなく、楕円形や正多角形に成形したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図２の従来のエッジ１６は、振動板５との内周縁部１６Ａの内周１６Ａａが楕円形に成形されている例を示しており、図３の従来のエッジ２６は、振動板５との内周縁部２６Ａの内周２６Ａａが正五角形に成形されている例を示している。

この従来のエッジ１６，２６は、何れも、振動板５の中心部に連結されているボイスコイルボビン２とエッジ１６，２６との距離およびこのエッジ１６，２６に接合される振動板５の外周縁部の剛性が円周方向に沿って不均一になり、振動板５の各部位において分割共振が生じる振動の周波数が異なっていることによって、振動板５の全周で同時に分割共振が発生するのを抑制することが出来るというものである。

ここで、スピーカのエッジは、振動板を振動自在に支持するために、一般に、所要の柔軟性と振動減衰性を備えた弾性材、例えば発泡ウレタンによって形成されており、このため、スピーカの軽量化のためエッジを軽量化すると分割共振の発生を抑制することが難しくなる。
このため、近年、特に車載用スピーカ等に対する更なる軽量化への要求に対して、如何にして分割共振の発生を抑制しながら応えて行くかが大きな問題になっている。

特開２００５−３４１２２３号公報

この発明は、上記のような近年のスピーカに対する要求に応えることが出来るスピーカ用エッジを提供することをその技術的課題の一つとしている。

この発明によるスピーカ用エッジは、上記目的を達成するために、内周縁部が振動板の外周縁部に接合されてこの振動板をフレームに対して振動自在に支持するスピーカのエッジにおいて、前記エッジは、その内周縁部の内周に複数の頂点を備え、隣り合う前記頂点との間にはエッジの外方向へ湾曲する曲線部が形成されていることを特徴としている。

また、この発明によるスピーカ装置は、フレームと、振動板とエッジとボイスコイルを有する振動体と、磁石とプレートとヨークを有する磁気回路とを備え、前記振動板は、前記エッジを介して、前記フレームに支持されており、前記エッジは、その内周縁部の内周に複数の頂点を備え、隣り合う前記頂点との間にはエッジの外方向へ湾曲する曲線部が形成されていることを特徴としている。

この発明は、内周縁部が振動板の外周縁部に接合されてこの振動板をフレームに対して振動自在に支持するスピーカのエッジにおいて、前記エッジは、その内周縁部に複数の頂点を備え、隣り合う前記頂点との間にはエッジの外方向へ湾曲する曲線部が形成されている形状である等のスピーカ用エッジおよび当該スピーカ用エッジを備えるスピーカ装置をその最良の実施形態としている。

この実施形態のスピーカ用エッジは、その内周縁部に振動板の外周縁部が接合され、外周縁部がフレームに接合されてスピーカに組み付けられることにより、振動板をフレームに対して振動自在に支持する。

このとき、エッジの内周縁部が、複数個の頂点を備え、隣り合う前記頂点との間にはエッジの外方向へ湾曲する曲線部が形成されていることによって、振動板の中心位置からエッジの内周縁部の内周までの距離およびこの内周縁部と振動板の接合面積、すなわち、振動板の外周部の剛性が円周方向に沿って不均一になる。

これによって、スピーカの駆動時に、振動板に分割共振を発生させる周波数が円周方向に沿った部位毎に異なって、特定の周波数帯で一斉に分割共振が発生するのを抑制することが出来る。

さらに、上記実施形態のスピーカ用エッジは、内周縁部の内周の形状を、頂点の間を結ぶ円弧の半径を任意に選択することによってより細密に設定することが可能となるため、分割共振の発生の抑制効果を維持したまま内周縁部の面積を従来のエッジに比べてさらに小さくしてスピーカの軽量小型化を実現することが出来る。

なお、上記実施形態のスピーカ用エッジにおいて、内周縁部の内周の頂点が、エッジの中心点からそれぞれ等距離に配置されることが好ましく、または、エッジの中心点を中心に等角度の間隔に配置されることが好ましい。

さらに、上記実施形態のスピーカ用エッジにおいて、内周縁部の内周の頂点の数を奇数個、例えば５個に設定するのが好ましく、これによって、分割共振を発生させる周波数を振動板の円周方向に沿ってさらにばらつかせることが出来るので、偶数個の場合に比べて分割共振の発生の抑制効果をさらに発揮することが出来るようになる。

上記のスピーカ用エッジを備えるスピーカ装置は、ヨークと、このヨーク上に取り付けられたマグネットと、このマグネット上に取り付けられたプレートとによって構成された磁気回路がフレームの中央部に取り付けられ、この磁気回路のヨークとプレートとの間に形成された磁気ギャップ内に、ボイスコイルボビンが、このボイスコイルボビンの末端部外周面に巻回されたボイスコイルが磁気ギャップ内に位置する状態で嵌入されて、フレームとの間に配置されたダンパによって軸方向に振動自在に支持されている。

そして、このボイスコイルボビンの先端部外周面には、コーン型振動板の内周部が固定され、この振動板の外周部とフレームとの間にリング状のスピーカ用エッジが配置されて、このスピーカ用エッジによって振動板がフレームに対して振動自在に支持されている。

上記のスピーカ用エッジを従来のエッジよりも小さくすることで、スピーカ用エッジ、振動板とボイスコイルボビン等、を有する振動体の重量が小さくなり、低域から中域にかけて音圧を大きくすることができる。

また、磁石の表面に金属層を形成することで、ボイスコイルに流す音声電流が発する磁束によって高調波歪みが生じることを抑止できる。
また、前記の磁束によってボイスコイルに作用する制動力を小さくでき、所望の振幅にて振動体を振動させることができ、音響特性を向上させることができる。

図４は、この発明によるスピーカ用エッジの実施形態における一実施例を示す平面図であり、図５は図４のＶ−Ｖ線における断面図である。

この図４および図５において、エッジ３０は、発泡ウレタン等の弾性材によって、スピーカのフレームに連結される外周がほぼ真円のフレーム接合部３０Ａと、このフレーム接合部３０Ａの内側に位置して断面が半球状に湾曲して盛り上がったエッジ・ロール３０Ｂと、このエッジ・ロール３０Ｂの内側に位置して振動板に接合される振動板接合部３０Ｃとが一体成形された略ドーナツ状の形状を備えている。

このエッジ３０の内周縁部を構成する振動板接合部３０Ｃは、その内周３０Ｃａが、以下のような形状に成形されている。
すなわち、このエッジ３０の内周３０Ｃａは、エッジ３０の中心点ｏから距離ｒ１の等距離で且つ等角度の間隔で、複数個（図示の例では５個）の頂点ｐを有している。

また、エッジ３０の内周３０Ｃａは、前記の隣接する二つの頂点ｐとの間に曲線部を有している。
前記曲線部はそれぞれ、中心点ｏと頂点ｐとの間の距離ｒ１よりも大きい所要の半径ｒ２を有する円弧ｃであり、すなわち、正多角形（図示の例では正五角形）の各辺が外方に膨らんだ形状となっている。
つまり、エッジの中心点に対し、頂点ｐの各々が略回転対称性を有するよう、配置されている。

また、前記等角度の間隔とは、隣り合う二つの頂点ｐからエッジ３０の中心点ｏへ向けて延びる２つの線とが成す角が、他の隣り合う二つの頂点ｐからエッジ３０の中心点ｏへ向けて延びる２つの線とが成す角と略同じになるような間隔をいう。

このエッジ３０は、図４に鎖線に示される状態で振動板接合部３０Ｃに振動板５の外周縁部が接合され、フレーム接合部３０Ａが図示しないフレームに接合されてスピーカに組み付けられることにより、振動板５をフレームに対して振動自在に支持する。

このとき、エッジ３０の振動板接合部３０Ｃの内周３０Ｃａが上記のような形状に形成されていることによって、振動板５の中心位置から振動板接合部３０Ｃの内周３０Ｃａまでの距離および振動板接合部３０Ｃと振動板５の接合面積（すなわち、振動板５の外周部の剛性）が円周方向に沿って不均一になり、これによって、スピーカの駆動時に、振動板に分割共振を発生させる周波数が円周方向に沿った部位毎に異なって、特定の周波数帯で一斉に分割共振が発生するのを抑制することが出来る。

図７は、上記エッジ３０を備えたスピーカにおける周波数特性を、エッジの内周が円形の従来のスピーカと比較して示す周波数特性図であり、実線αがエッジ３０を備えたスピーカにおける周波数特性を示しており、破線βが従来のエッジを備えたスピーカの周波数特性を示している。
この図７から、エッジ３０を備えたスピーカは、従来のエッジを備えたスピーカに比べて、約４０００Ｈｚ以上の高音域において分割共振の発生が抑制されていることが分かる。

上記エッジ３０は、さらに、振動板接合部３０Ｃの内周３０Ｃａの形状を、頂点ｐの間を結ぶ円弧ｃの半径ｒ２を任意に選択することによってより細密に設定することが可能になるため、分割共振の発生の抑制効果を維持したまま振動板接合部３０Ｃの面積を従来のエッジに比べてさらに小さくして、スピーカの軽量小型化を実現することが出来るようになる。

また、上記エッジ３０を従来のエッジよりも小さくすることで、エッジ３０，振動板５，ボイスコイルボビン２等を含む振動体の重量を小さくすることができる。
そのため、低域から中域にかけて音圧を大きくすることができ、スピーカ装置の音響特性を向上させることができる。

なお、上記の実施例において、エッジの振動板接合部内周に配置される頂点の数は、偶数または奇数の何れでも良いが、奇数個の場合は、分割共振を発生させる周波数を振動板の円周方向に沿ってさらにばらつかせることが出来るので、偶数個の場合に比べて分割共振の発生の抑制効果をさらに発揮することが出来る。

上記実施例のスピーカ用エッジは、内周縁部が振動板の外周縁部に接合されてこの振動板をフレームに対して振動自在に支持するスピーカのエッジにおいて、前記エッジの内周縁部の内周の形状が、このエッジの中心点を中心に所要の角度間隔で配置された複数個の頂点の間を、この頂点とエッジの中心点との距離よりも大きい半径を有するとともにエッジの外方方向に湾曲する円弧によってそれぞれ連結した形状に成形されている実施形態のスピーカ用エッジを、その上位概念の実施形態としている。

この上位概念を構成するスピーカ用エッジは、その内周縁部に振動板の外周縁部が接合され、外周縁部がスピーカ・フレームに接合されてスピーカに組み付けられることにより、振動板をフレームに対して振動自在に支持する。

このとき、エッジの内周縁部の内周が、この中心点を中心に所要の角度間隔で配置された複数個の頂点を備え、隣り合う前記頂点との間には、エッジの外方向へ湾曲する曲線部が形成されていることによって、振動板の中心位置からエッジの内周縁部の内周までの距離およびこの内周縁部と振動板の接合面積、すなわち、振動板の外周部の剛性が円周方向に沿って不均一になり、これによって、スピーカの駆動時に、振動板に分割共振を発生させる周波数が円周方向に沿った部位毎に異なって、特定の周波数帯で一斉に分割共振が発生するのを抑制することが出来る。

さらに、上記実施形態のスピーカ用エッジは、内周縁部の内周の形状を、頂点の間を結ぶ円弧の半径を任意に選択することによってより細密に設定することが可能になるため、分割共振の発生の抑制効果を維持したまま内周縁部の面積を従来のエッジに比べてさらに小さくしてスピーカの軽量小型化を実現することが出来る。

曲面部を円弧とすることに限定されることはない。隣り合う頂点を結ぶ線分よりも外方向に向けてへこんだ形状であれば良く、例えば、エッジの外方向に向けて湾曲した複数の略同一又は異なる半径の円弧からなる曲線部などが挙げられる（図示せず）。
また、エッジと振動板との接合面積を小さくしたことにより、有効振動面積をより大きくすることができ、音響特性を向上させることができる。

図６は、この発明によるスピーカ装置の実施形態における一実施例を示す側断面図であり、スピーカが有するスピーカ用エッジは、図４に示されるものと同様である。
第１実施例と共通する部分については一部説明を省略する。

図６のスピーカは、ヨーク１Ａと、このヨーク１Ａ上に取り付けられたマグネット１Ｂと、このマグネット１Ｂ上に取り付けられたプレート１Ｃとによって構成された磁気回路１がフレームＦの中央部に取り付けられ、この磁気回路１のヨーク１Ａとプレート１Ｃとの間に形成された磁気ギャップｇ内に、ボイスコイルボビン２が、このボイスコイルボビン２の末端部外周面に巻回されたボイスコイル３が磁気ギャップｇ内に位置する状態で嵌入されて、フレームＦとの間に配置されたダンパ４によって軸方向に振動自在に支持されている。

そして、このボイスコイルボビン２の先端部外周面には、コーン型振動板５の内周部が固定され、この振動板５の外周部とフレームＦとの間にリング状のエッジ６が配置されて、このエッジ６によって振動板５がフレームＦに対して振動自在に支持されている。

金属層１Ｄは、磁石１Ｂの表面に形成されている。
この金属層１Ｄは磁石１Ｂの表面の一部を覆っていれば構わなく、特に限定はしない。
金属層１Ｄの厚さは、磁石１Ｂから発生する磁束が金属層１Ｄを通過し難くならない程度に厚くされており、その厚みは例えば、約１５μｍである。

金属層１Ｄを構成する材料は、当該金属層１Ｄに誘導電流が発生し易くする点で電気伝導度が大きい材料が好ましく、磁気回路１内の温度が大きくなることを抑止する点で熱伝導度が大きい材料が好ましく、前者及び後者を満足する材料として銅，アルミ二ウム，ニッケル等が挙げられる。

音声電流がボイスコイル３に流された後、ボイスコイル３が振動し、二次，三次高調波歪み等の歪み（電流歪みとも呼称されている）が発生する。
このため、金属層１Ｄは、この歪みを抑止する点で、プレート１Ｃと磁石１Ｂ又はヨーク１Ａと磁石１Ｂとの間に設けることが好ましい。

プレート１Ｃと磁石１Ｂ又はヨーク１Ａと磁石１Ｂとの間に金属層１Ｄを配置することで、金属層１Ｄに誘導電流を生じさせ、前記の歪みの発生を抑止することができる。

また、音声電流が発する磁束によって、ボイスコイル３に制動力が作用し、十分な振幅を得られないことがある。
しかし、金属層１Ｄを設けることで、音声電流が磁束を発することを抑止し、ボイスコイル３を所望の振幅にて振動させることができる。

また、ボイスコイル３に音声電流が流された後、ボイスコイル３が発するジュール熱は、ヨーク１Ａやプレート１Ｃから輻射熱として放熱される。
しかし、スピーカを長時間にわたって駆動し続けたり、大きな音声電流をボイスコイル３に流し続け、大振幅で振動体（エッジ３０，振動板５やボイスコイルボビン２等を有する）を振動させる等の場合には、放熱が十分に為されず、磁気回路１内の温度は高くなってしまう。

磁気回路１内の温度が高くなれば、ボイスコイル３の温度も高くなり、所望の音声電流をボイスコイル３に流すことが困難になり、振動板を所望の振幅にて振動させられなくなり、スピーカの音響特性が低減してしまう。

さらに、ヨーク１Ａと磁石１Ｂ、プレート１Ｃと磁石１Ｂの間にて生じる接触熱抵抗が原因となり、磁石１Ｂに熱が蓄熱され、磁気回路１内の温度が高くなってしまうこともある。
よって、ボイルコイル３の温度が大きくなることを抑止する点で、磁石１Ｂの表面全体に金属層１Ｄを形成することが好ましい。

また、磁石１Ｂの表面全体に金属層を形成することで、プレート１Ｃから磁石１Ｂ、磁石１Ｂからヨーク１Ａへ熱を伝え、より放熱し易くでき、さらに金属層１Ｄから輻射熱として熱を放出させ、磁気回路１内の温度が大きくなることを抑止できる。

スピーカの構成の従来例を示す側面図である。 従来のスピーカ用エッジを示す平面図である。 従来のスピーカ用エッジを示す平面図である。 この発明によるスピーカ用エッジの実施例を示す平面図である。 図４のＶ−Ｖ線における側面図である。 この発明によるスピーカ装置の実施例を示す側断面図である。 この発明によるスピーカ用エッジを備えたスピーカの周波数特性図である。

符号の説明

１Ｄ …金属層
３０ …エッジ
３０Ａ …フレーム接合部（外周縁部）
３０Ｂ …エッジ・ロール
３０Ｃ …振動板接合部（内周縁部）
３０Ｃａ …内周
ｃ …円弧
ｏ …中心点
ｐ …頂点
ｒ１ …中心点と頂点間の距離
ｒ２ …円弧の半径

Claims (9)

1. 内周縁部が振動板の外周縁部に接合されてこの振動板をフレームに対して振動自在に支持するスピーカのエッジにおいて、
   前記エッジは、その内周縁部の内周に複数の頂点を備え、
   隣り合う前記頂点との間には、エッジの外方向へ湾曲する曲線部が形成されていることを特徴とするスピーカ用エッジ。
2. 前記頂点が、前記エッジの中心点からそれぞれ等距離に配置されている請求項１に記載のスピーカ用エッジ。
3. 前記頂点が、前記エッジの中心点を中心に等角度間隔に配置されている請求項１に記載のスピーカ用エッジ。
4. 前記曲線部は略円弧状であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ用エッジ。
5. 前記頂点の数が奇数個である請求項１に記載のスピーカ用エッジ。
6. フレームと、振動板とエッジとボイスコイルを有する振動体と、磁石とプレートとヨークを有する磁気回路とを備え、
   前記振動板は、前記エッジを介して、前記フレームに支持されており、
   前記エッジは、その内周縁部の内周に複数の頂点を備え、
   隣り合う前記頂点との間にはエッジの外方向へ湾曲する曲線部が形成されている、
   ことを特徴とするスピーカ装置。
7. 前記磁石は、その表面に金属層が形成されている請求項６に記載のスピーカ装置。
8. 前記金属層は、前記磁石よりも熱伝導率が大きい材料を含んでいる請求項７に記載のスピーカ装置。
9. 前記金属層は、前記磁石よりも電気伝導率が大きい材料を含んでいる請求項７に記載のスピーカ装置。

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