JP4754012B2 - Speaker device - Google Patents
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Description
本発明はスピーカー装置、特に薄型化を図った低背型の振動板によるスピーカー装置に関する。 The present invention relates to a speaker device, and more particularly to a speaker device using a low-profile diaphragm that is reduced in thickness.
図4に、現在一般に使用されている標準的な低背型スピーカー装置の構成を断面図で示す。この構成或いは類似のスピーカー装置でスピーカーシステムを組立てる場合、下記4箇所のクリアランスを確保する必要がある:
(a)振動板20の前方への最大振幅をカバーするクリアランス
(b)振動板20背面とダンパー21外周部との間のクリアランス
(c)ダンパー21背面と磁気回路22前面との間のクリアランス
(d)ボイスコイル23後端と磁気回路22内底面との間のクリアランス
ここで、原理的に振動板の振幅のクリアランス(a)は他のクリアランス(b)〜(d)のそれぞれと等しいから、標準的な低背型スピーカー装置においては、[(振動板の振幅)×4]の厚さ以下に薄型化することは不可能である。但し、厳密にはスピーカー装置の厚さは[(振動板振幅)×4]+(ボイスコイル巻幅の1/2)+(磁気回路ヨークのボトム厚)となるため、薄型化にはこの点も考慮しなければならない。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a standard low-profile speaker device that is currently generally used. When assembling a speaker system with this configuration or a similar speaker device, it is necessary to ensure the following four clearances:
(A) Clearance that covers the maximum amplitude forward of diaphragm 20 (b) Clearance between
コーン型振動板を用いるスピーカー装置において薄型化を図った一例として、コーン型振動板の内側空間にボイスコイルと磁気回路を配置する構成がある。この場合、図4の構成においてダンパー21とボイスコイル23の接続関係は変えずに、コーン型とした振動板20を倒立させてダンパー21の背面と磁気回路22の周縁との間に位置させるため、ボイスコイルのボビンの長さが大きくなり、図4の場合のクリアランス(c)にほぼ相当するダンパー配列面とボイスコイル巻線中心面との間が広がり、そのため振動板のローリング時にボイスコイル巻線部の水平方向の振れが大きくなり、磁気回路と接触し易くなる。そのため、標準的なスピーカーに比してコイルタッチによる不良性が顕著となる。また、スピーカーシステムの外側面となる音声の放射方向に磁気ギャップが露出するため、上記クリアランス(c)を経路とする粉塵、水滴等の侵入に無防備であり、磁気ギャップ内で発生するエアーノイズが音声とともに放射され、音質への悪影響が避けられない。(例えば特許文献1参照)
As an example of reducing the thickness of a speaker device using a cone type diaphragm, there is a configuration in which a voice coil and a magnetic circuit are arranged in an inner space of the cone type diaphragm. In this case, in the configuration of FIG. 4, the connection relationship between the
磁気回路の外径より大きい内径のコーン型振動板と、同様に磁気回路外径より大きい内径のダンパーとを、振動板内周縁に対し通常位置にある磁気回路の磁気ギャップの外側で、磁気ギャップと同じレベル位置でボイスコイルボビンに対して接続する部材を用いて、上記のクリアランス(c)を不要としたスピーカー装置がある。この場合、磁気回路のセンターポールと、ボビン上部と、ボビン上端を覆うセンターキャップとで囲まれた空間内に起こる気圧変動のために、コイル上方でボビンにあけた穴と、接続部材内面とヨーク外面との間の隙間とを介する経路に気流が集中して発生するが、この経路を狭くするとエアーノイズが増大し、広くすると接続部材とボビンの間の連結部が大きくなり、振動板への駆動力伝達性が低下する。センターポールに孔を設けてスピーカー背面に空気を逃がすこともできるが、その場合スピーカー背面とスピーカーシステム背面との間に空隙を設ける必要があり、システム全体の薄型化の阻害となる。(特許文献2参照) A cone-shaped diaphragm having an inner diameter larger than the outer diameter of the magnetic circuit and a damper having an inner diameter larger than the outer diameter of the magnetic circuit are disposed outside the magnetic gap of the magnetic circuit at a normal position with respect to the inner periphery of the diaphragm. There is a speaker device in which the clearance (c) is not required by using a member connected to the voice coil bobbin at the same level position. In this case, due to air pressure fluctuations occurring in the space surrounded by the center pole of the magnetic circuit, the upper part of the bobbin, and the center cap covering the upper end of the bobbin, a hole drilled in the bobbin above the coil, the inner surface of the connecting member, and the yoke Airflow is concentrated on the path through the gap between the outer surface and the air noise increases if this path is narrowed, and if the path is widened, the connecting part between the connecting member and the bobbin increases, Drive force transmission is reduced. A hole can be provided in the center pole to allow air to escape to the back of the speaker. However, in that case, it is necessary to provide a gap between the back of the speaker and the back of the speaker system, which hinders the reduction in thickness of the entire system. (See Patent Document 2)
同様に磁気回路外径より大きい内径のダンパーを、磁気ギャップの外側で、磁気ギャップと同じレベル位置でボイスコイルボビンに対して接続する接続部材を用いて、上記クリアランス(c)を不要とする他の構成も提案されているが、この場合、クリアランス(b)を確保するため前面に突き出ているボイスコイルボビン前端と接続部材前端との結合部において、低背型振動板の内周縁をボビン前端と結合する。低背型つまり平板状の振動板は、しかし、クリアランス(a)の振幅の振動を遂行するには形状剛性の確保が困難で、歪み特性が劣るという問題を有する。(特許文献3参照) Similarly, by using a connecting member for connecting a damper having an inner diameter larger than the outer diameter of the magnetic circuit to the voice coil bobbin at the same level position as the magnetic gap outside the magnetic gap, the clearance (c) is not required. In this case, the inner periphery of the low-profile diaphragm is connected to the front end of the bobbin at the connection between the front end of the voice coil bobbin protruding to the front and the front end of the connecting member in order to secure clearance (b). To do. However, the low-profile type, that is, the flat diaphragm, has a problem that it is difficult to ensure the shape rigidity and the distortion characteristics are inferior in order to perform the vibration with the amplitude of the clearance (a). (See Patent Document 3)
平板状の振動板の剛性を高める方策として、平板部に凹状部を設けることはすでに公知である(例えば特許文献4参照)が、単純に凹状部とするのみでは根元部分に応力が集中するため、この部分の屈曲による周波数特性上のピーク発生や、大入力時の機械的破壊の発生という問題がある。 As a measure for increasing the rigidity of the flat diaphragm, it is already known to provide a concave portion in the flat plate portion (see, for example, Patent Document 4). However, if the concave portion is simply used, stress concentrates on the root portion. There is a problem of occurrence of a peak in frequency characteristics due to bending of this portion and occurrence of mechanical destruction at the time of large input.
磁気回路として厚さ寸法の小さいオープン型磁気回路を用い、その外周面の中央の磁気ギャップ内に配置したボイスコイルボビンに、磁気回路の外径より大きい内径のダンパーとコーン型振動板を連結して、上記クリアランス(c)を不要としたスピーカー装置もあるが、この場合、閉じた磁気回路を形成しないため、磁気回路におけるマグネットの利用効率が著しく低く、音響変換性能とコストの面で不利である。(例えば特許文献5参照) An open type magnetic circuit with a small thickness is used as the magnetic circuit, and a damper and a cone type diaphragm having an inner diameter larger than the outer diameter of the magnetic circuit are connected to a voice coil bobbin disposed in the magnetic gap at the center of the outer peripheral surface. Some speaker devices do not require the clearance (c), but in this case, since a closed magnetic circuit is not formed, the use efficiency of the magnet in the magnetic circuit is extremely low, which is disadvantageous in terms of acoustic conversion performance and cost. . (For example, see Patent Document 5)
上記したように、標準的な低背型スピーカー装置においては4箇所のクリアランス(a)〜(d)の確保が必要であるが、スピーカー装置の薄型化を図るには、これらクリアランスの合計と他の構成要件の厚さの総計の削減を図らねばならないことが教示される。 As described above, in the standard low-profile speaker device, it is necessary to secure four clearances (a) to (d). In order to reduce the thickness of the speaker device, the total of these clearances and others are required. It is taught that the total thickness of the components must be reduced.
特許文献1の示す構成においては、倒立させたコーン型振動板の内側空間に磁気回路を置いて薄型化を試みるが、却ってボイスコイルボビンが長くなり、振動板のローリング時にボイスコイルが磁気回路と接触してノイズ発生原因となり、また、外側面において磁気ギャップが露出するため粉塵等の侵入に無防備であり、エアーノイズが漏れて音質への悪影響がある。 In the configuration shown in Patent Document 1, an attempt is made to reduce the thickness by placing a magnetic circuit in the inside space of an inverted cone-shaped diaphragm, but the voice coil bobbin becomes longer and the voice coil contacts the magnetic circuit when the diaphragm is rolled. As a result, noise is generated, and since the magnetic gap is exposed on the outer surface, it is vulnerable to intrusion of dust and the like, and air noise leaks, which has an adverse effect on sound quality.
特許文献2の構成はクリアランス(c)を不要とする一方、磁気回路上面のボイスコイルボビンとそのセンターキャップとで囲まれた空間内の気圧変動で生じる気流の経路の寸法選定の困難性の問題を孕み、採用した対策によってはエアーノイズの増大、振動板への駆動力伝達の悪化、或いはスピーカーシステム全体の厚さ増加の面で犠牲を強いられる。
While the configuration of
特許文献3のスピーカー装置においてもクリアランス(c)を不要とする構成が示されるが、組合わせて用いる低背型振動板の形状剛性の低さの問題への対策が示されていない。この点において特許文献4が示す振動板への凹状部の設置は一つの対策であり得るが、凹状部の根元部分に応力が集中することによる特性上のピークの発生や大入力の際の機械的破壊の問題が残されている。
The speaker device of Patent Document 3 also shows a configuration that does not require the clearance (c), but does not show a countermeasure for the problem of low shape rigidity of the low-profile diaphragm used in combination. In this respect, the installation of the concave portion on the diaphragm shown in
特許文献5の場合、薄手ではあるがオープン型磁気回路の磁気効率の低さに問題のあるスピーカー装置である。
In the case of
本発明が解決すべき課題は、先ず、スピーカー装置の薄型化のための確実な方策としてクリアランス(c)を削減する構成と、低背型の振動板とを採用し、しかも、振動板にローリングが発生してもボイスコイルの横振れを小さくして磁気回路との接触を防止し、磁気ギャップ関連の性能の向上によって電気音響変換効率の高性能化を図り、さらに、低背型の振動板の形状剛性を高め、ボイスコイルで発生する駆動力を振動系全体に効率よく伝達可能なスピーカー装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to employ a configuration that reduces the clearance (c) and a low-profile diaphragm as a reliable measure for reducing the thickness of the speaker device. If this occurs, the lateral vibration of the voice coil is reduced to prevent contact with the magnetic circuit, the performance of the electroacoustic conversion is improved by improving the performance related to the magnetic gap, and the low-profile diaphragm It is intended to provide a speaker device that can increase the shape rigidity of the speaker and efficiently transmit the driving force generated by the voice coil to the entire vibration system.
本発明のスピーカー装置は、請求項1の解決手段において、円盤状の磁石、磁石の頂面上に載置したセンターポール及び底板部を磁石の底面に当接し外周壁部の上端内周面でセンターポール外周面に対向させて磁気ギャップを形成するヨークよりなる磁気回路と、下端外周のボイスコイルを磁気ギャップ内に軸線方向に可動に挿入したボイスコイルボビンと、ボイスコイルボビンの上端開口を塞ぐセンターキャップと、ボイスコイルボビンの上端外周に内周縁を取付けた環状部及び環状部の外周縁からボイスコイルボビンとほぼ平行にヨーク上端外周近傍まで伸びる筒状部でなる接続部材と、磁気回路外径より大きい内径の内周縁を接続部材の下端外周に取付けたダンパーと、内周縁をボイスコイルボビンの上端外周に取付けると共に外周縁にエッジを取付けた低背型の振動板と、磁気回路の底面とダンパーの外周端とエッジの外周端とを固定支持するフレームとよりなり、振動板は接続部材の環状部の外径に等しい円を内径として放射状に配置した複数の凹状部を備え、センターキャップは振動板の凹状部の内径円より大きい外径のフランジ部を備え、センターキャップのフランジ部と接続部材の環状部とは振動板の内周側平板部分を上下から挟持してボイスコイルボビンと結合することを特徴とする。
請求項2の解決手段は、請求項1記載のスピーカー装置において、ボイスコイルの巻幅中心が位置する面とダンパーが配置される面を等しくすることを特徴とする。
請求項3の解決手段は、請求項1記載のスピーカー装置において、センターキャップとフランジ部は別体に設けられることを特徴とする。
The speaker device of the present invention is the solving means according to claim 1, wherein the disc-shaped magnet, the center pole placed on the top surface of the magnet, and the bottom plate portion are brought into contact with the bottom surface of the magnet and the upper end inner peripheral surface of the outer peripheral wall portion. A magnetic circuit composed of a yoke that forms a magnetic gap facing the outer peripheral surface of the center pole, a voice coil bobbin in which a voice coil on the outer periphery of the lower end is inserted movably in the axial direction into the magnetic gap, and a center cap that closes the upper end opening of the voice coil bobbin A connecting member comprising an annular part having an inner peripheral edge attached to the outer periphery of the upper end of the voice coil bobbin, a cylindrical part extending from the outer peripheral edge of the annular part to the vicinity of the outer periphery of the upper end of the yoke, and an inner diameter larger than the outer diameter of the magnetic circuit A damper with the inner peripheral edge attached to the outer periphery of the lower end of the connecting member, and the inner peripheral edge attached to the outer periphery of the upper end of the voice coil bobbin and the outer peripheral edge It consists of a low-profile diaphragm with an edge attached and a frame that fixes and supports the bottom surface of the magnetic circuit, the outer peripheral edge of the damper, and the outer peripheral edge of the edge. The center cap includes a flange portion having an outer diameter larger than the inner diameter circle of the concave portion of the diaphragm, and the flange portion of the center cap and the annular portion of the connecting member are diaphragms. The inner peripheral flat plate portion is sandwiched from above and below to be coupled to the voice coil bobbin.
According to a second aspect of the present invention, in the speaker device according to the first aspect, the surface on which the center of the winding width of the voice coil is located is equal to the surface on which the damper is disposed.
According to a third aspect of the present invention, in the speaker device according to the first aspect, the center cap and the flange portion are provided separately.
本発明は、低背型の振動板を内周縁においてボイスコイルボビンの上端外周に取付け、磁気回路の外径より大きい内径のダンパーの内周縁を磁気ギャップ外周において接続部材下端に取付けることによって、従来確保が必要とされたダンパー背面と磁気回路前面の間のクリアランスを削減してスピーカー装置の薄型化を図ると同時に、振動板背面とダンパー前面の間に確保されたクリアランスを利用して、背面側に突き出す凹状部を振動板に設けることによって低背型振動板に形状剛性を付与し、さらに、振動板の内周側平板部分を前後両面から、凹状部内径円より大きい外径としたセンターキャップのフランジ部と、接続部材の環状部とで挟んで互いに密着保持することによって、振動板の凹状部の根元に集中する応力を吸収分散し、特性上のピーク発生や、大入力時の機械的破壊を防止する。また、ボイスコイルボビン上のボイスコイル巻幅中心とダンパー取付面とを実質的に同一面とすることによって、振動板のローリング時におけるボイスコイルの水平方向の振れを抑制し、磁気ギャップとの接触によるノイズ発生を防止する。 According to the present invention, a low-profile diaphragm is attached to the outer periphery of the upper end of the voice coil bobbin at the inner periphery, and the inner periphery of the damper having an inner diameter larger than the outer diameter of the magnetic circuit is attached to the lower end of the connecting member at the outer periphery of the magnetic gap. This reduces the clearance between the back of the damper and the front of the magnetic circuit to reduce the thickness of the speaker device, and at the same time uses the clearance secured between the back of the diaphragm and the front of the damper to Providing shape rigidity to the low-profile diaphragm by providing a protruding concave portion on the diaphragm, and further, the center cap of the center cap having an outer diameter larger than the inner diameter circle of the concave portion from both the front and rear sides of the diaphragm By holding the flange part and the annular part of the connecting member in close contact with each other, the stress concentrated at the root of the concave part of the diaphragm is absorbed and dispersed. And the occurrence of the peak, to prevent mechanical destruction at the time of large input. In addition, by making the voice coil winding width center on the voice coil bobbin substantially the same as the damper mounting surface, horizontal vibration of the voice coil during rolling of the diaphragm is suppressed, and contact with the magnetic gap is caused. Prevent noise generation.
図1に示すような本発明によって形状剛性を付与した低背型振動板を用いた実施例1および2によって薄型化と特性向上を図ったスピーカー装置を図2と3について説明する。 2 and 3 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 for a speaker device that is thinned and improved in characteristics by Examples 1 and 2 using a low-profile diaphragm imparted with shape rigidity according to the present invention as shown in FIG.
図1に、本発明によるスピーカー装置で用いる低背型の振動板1を示し、図2において、この振動板1を用いた実施例1のスピーカー装置の構成を示す。振動板1は放射状に配列した複数の凹状部2を備えることによって、低背型振動板に不足する形状剛性を与えられる。凹状部2は振動板1の外周部側に設けられて、内周縁4に沿う内周部に平坦な環状部3を形成する。振動板1の外周端にはエッジ5が取付けられる。凹状部2の形状は任意であるが、ここでは振動の際に発生し得る応力の集中部分が内周側となる様に、外周側から内周側に向けて環状部3の外周円まで次第に深くなるスロープ型としてある。凹状部2の深さも、振動板1の背面と、後述するダンパー12の上面との間のクリアランス、つまり図1で述べたクリアランス(b)の範囲内で設定する。
FIG. 1 shows a low-profile diaphragm 1 used in the speaker device according to the present invention, and FIG. 2 shows a configuration of the speaker device of Example 1 using the diaphragm 1. The diaphragm 1 is provided with a plurality of
振動板1は内周縁4において筒状のボイスコイルボビン6の上端部外周面に取付けられ、ボイスコイルボビン6の下端部外周面にはボイスコイル7が巻回され、ボイスコイル7は、円柱形の磁石8の頂面に載置した円盤状のセンターポール9の外周面と、磁石8底面に中央部で当接して周辺部を磁石8の周囲に立ち上げたヨーク10の周壁11の上端部内周面との間に形成した磁気ギャップ内に挿入される。ボイスコイルボビン6は更に軸方向に可動に、ボイスコイル7の巻幅の中央の面とほぼ同一の面に位置させた、磁気回路外径より大きい内径のダンパー12により支持される。このため、高さ位置の異なるボイスコイルボビン6の上端部外周面とダンパー12の内周端を接続する接続部材13が使用される。
The diaphragm 1 is attached to the outer peripheral surface of the upper end portion of the cylindrical
接続部材13は、振動板1の環状部3と同寸に作られてその背面側に密接して配置される環状部13aと、振動板1の凹状部2の根元に当接する環状部13aの外周縁から垂下する筒状部13bとよりなり、環状部13aの内周縁は、振動板の環状部3の内周縁とともにボイスコイルボビン6の上端部外周面に取付けられる。筒状部13bはヨーク周壁11の上端部外周面近傍まで延び、磁気ギャップ内のボイスコイル7の巻幅中心と実質的に同じ高さ位置で、つまり、ほぼ同じ面上においてダンパー12の内周縁と接続される。フレーム15は中央底部に磁気回路のヨーク10の底部を載置し、周辺に広がる中段部15aにおいてダンパー12の外周縁をコイル巻幅中心の高さに、上段部15bにおいて振動板外周端のエッジ5の最外周縁を、それぞれ保持、固定する。
The connecting
ボイスコイル7の巻幅中心を通る面とダンパー12の面を実質的に同一にしてボイスコイルボビン6をダンパー12によって保持することは、磁気駆動によるボビンの軸方向移動を確実に実現することとなると同時に、ボビンないしコイルの、軸方向に直交する横方向の振れを最小限に止め得る保持位置でもある。従って、仮に振動板の振動モードにローリングが発生しても、それに伴うボイスコイル7の横方向の振れは抑制されるので、コイルの磁気ギャップとの接触は有効に防止される。コイルの横振れ抑制はまた、磁気ギャップの最小化、つまりナロー化を可能とし、磁気駆動力の向上と、低い共振周波数による低域再生限界の拡張を可能とする。
Holding the
ボイスコイルボビン6の開口上端を閉じるセンターキャップ14は、ボイスコイルボビン6の外径を越え、更に、振動板1の環状部3の外周円の径Cを越える径Dを持つフランジ部14aを備える。従って、センターキャップ14でボビン開口を閉じたとき、フランジ部14aは振動板1の環状部3を覆い、凹状部2の内周側一部と、各凹状部2間の放射状脚部1aの内周側一部表面とを覆って、振動板1の環状部3の背面側に当接する接続部材13の環状部13aと共に、振動板環状部3を両面から挟持し、特に振動板凹状部の内周側根元部分に密接する。それによってボイスコイルボビン6と、振動板1および、接続部材13を介するダンパー12との取付け接続を強化すると同時に、振動板1における凹状部2の内周側根元部分に集中する応力を吸収し、分散するので、ボイスコイル7で発生する磁気駆動力は振動系全体に効率よく伝達され、振動系は周波数特性を顕著に向上する。
The
センターキャップ14には、また、軽量化が図られており、フランジ部14aは振動板1の放射状脚部1a上に位置する複数部分の表面側において凹面部14bが設けられている。また、磁気ギャップのナロー化に伴って磁気ギャップ周りの通過気流ないし気圧変動も激しくなるが、接続部材13の筒状部13bに、振動板1の放射状脚部1aに対応する部分において通気路13cを設けるとともに、同様に放射状脚部1aに対応する部分においてフレーム15の中段部15aの上下に通気口15cを設ける。
The
図3に本発明による実施例2のスピーカー装置を示し、このスピーカー装置の実施例1との差異は、センターキャップ14を、ボイスコイルボビン6の上端開口を閉じる本体部分と、フランジ部を本体部分と切り離して別体としたリング板14cとで構成する点であり、リング板14cは実施例1と同様に外径Dを有して、振動板1の環状部3と放射状脚部1aの内周側一部の表面を覆って接着され、接続部材13とともに振動板の凹状部2の根元部分に密接して応力を吸収し、分散する。他の構成は実施例1と同様であり、同様に機能する。
FIG. 3 shows a speaker device according to a second embodiment of the present invention. The difference from the speaker device according to the first embodiment is that the
1 振動板
1a 放射状脚部
2 凹状部
3 環状部
4 内周縁
5 エッジ
6 ボイスコイルボビン
7 ボイスコイル
8 磁石
9 センターポール
10 ヨーク
11 ヨーク周壁
12 ダンパー
13 接続部材
13a 環状部
13b 筒状部
13c 通気路
14 センターキャップ
14a フランジ部
14b 凹面部
14c リング板
15 フレーム
15a 中段部
15b 上段部
15c 通気口
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