JP4866239B2 - ラウドスピーカドライバ組立体の改良 - Google Patents

Description

本発明は、ラウドスピーカドライバ組立体の改良、特にパネルラウドスピーカの保持要素を有するドライバ組立体に関する。

パネルラウドスピーカは、薄型化、実際的には低コストおよび音質の向上により、ますます一般化している。

市販の様々な構造の装置が入手可能であるが、その多くは電流を機械的なピストン運動に変換するための変換器を有するドライバ組立体を含む。分散されたモードの音響放射体の場合、パネルは幾つかの移動ノードを有する。パネルに変換器構成部品を強固に取付けると、パネルの挙動が変わる。さらに、入手可能な装置の大部分は、十分な音響応答を達成するためには、永続的な安定した取付けが必要とされる。上記問題を解決すべく幾つかの試みがなされてきたが、それらには、音響応答に限界があり、また製造コストが比較的高い。

そのため、１つ、またはそれ以上の従来技術の欠点を解消するか、少なくとも軽減する改良型ドライバ組立体の提供が望まれている。

本発明の第１態様によれば、パネルラウドスピーカのためのドライバ組立体が提供され、前記ドライバ組立体はボイスコイル、磁石組立体、および磁石組立体をボイスコイルに対し保持する成形保持要素を含み、前記成形保持要素は、音響放射体を形成するパネルに結合するのに適した第１面を画定する。

好適には、成形保持器具は、エラストマ材料から成る。

好適には、組立体は、ボイスコイルに取付けられる、実質的に剛性の平面部材を更に含み、この平面部材は、ボイスコイルと前記第１面との間に配置される。

本発明の第２態様によれば、ボイスコイル、磁石組立体、ボイスコイルを磁石組立体に対し保持する保持要素を含む、パネルラウドスピーカ向けのドライバ組立体が提供され、この保持要素は、エラストマから成り、さらに音響放射体を形成するパネルに結合するのに適合した第１面を画定する。

好適には、エラストマはハイドロゲルである。

本発明の第３態様によれば、ボイスコイル、磁石組立体、実質的に剛性の平面部材、ボイスコイルを磁石組立体に対し保持するための保持要素を含む、パネルラウドスピーカ向けのドライバ組立体が提供され、この保持要素は、音響放射体を形成するパネルに結合するのに適した第１面を画定し、実質的に剛性の平面部材は、ボイスコイルに取付けられ、ボイスコイルと前記第１面との間に配置される。

好適には、保持要素はハイドロゲルから成る。

場合によっては、保持要素はシリコーンから成る。

保持要素は、０〜２０の範囲のショアＡ硬度を有する材料から成る。

保持要素は、５〜１５の範囲のショアＡ硬度を有する材料から成るものでもよい。

保持要素は、約１０のショアＡ硬度を有する材料から成るものでもよい。

好適には、保持要素は、ボイスコイルと磁石組立体を、空間的に分離関係に保持するように機能する。

好適には、保持要素は単一の成形要素から成る。

好適には、第１面は、音響放射体を形成するパネルに取外し可能に結合するのに適している。

好適には、磁石組立体は、永久磁石の第１極を画定し軸方向に伸長する中央部分と、その中央部分を永久磁石の第２極を画定し軸方向に伸長する磁性シュラウドに結合して半径方向に伸長する部分とを含み、前記中央部分およびシュラウドは、その間に磁束空間を画定する。

より好適には、ボイスコイルは、磁束空間内に伸長する。磁束空間は環状でよい。

好適には、保持要素は、第１面を画定するディスクを含む。より好適には、保持要素は、ディスクの対向面から立ち上がる壁部を含む。

好適には、保持要素により画定される容積は、磁石組立体およびボイスコイルを収容できる。

好適には、平面部材は、前記ディスク対向面に隣接して取付けられる。

好適には、壁部は内径および外径を有し、ディスクは前記外径より大きな直径を有し、それによりディスクは壁部の周囲にフランジを画定する。

好適には、前記ディスク対向面には、１つまたは複数の、壁部の周囲に伸びる連続リッジを有する。より好ましくは、連続リッジは、壁部と同心である。

好適には、壁部には、磁石組立体を嵌合する半径方向に伸長するフランジが備えられる。

好適には、壁部の外径は、ディスクから遠ざかる方向に向かって減少する。そのため、保持要素は、部分的に円錐台形である。

本発明の第４態様により提供されるパネルラウドスピーカドライバ組立体のための保持要素は、音響放射体に取外し可能に結合するのに適した第１面を画定するディスク、前記ディスクの対向面から立ち上がり、ボイスコイルおよび磁石組立体を空間的に分離関係に収容する壁部を含む。

本発明の第５態様により提供されるパネルラウドスピーカの音響放射体の取付け方法は、ボイスコイルおよび磁石組立体を、成形保持要素内に配置するステップと、成形保持要素により画定される表面部を、音響放射体を形成するパネルに取外し可能に取付けるステップとを含む。

好適には、この表面部は、パネルと接触するように設置することにより、パネルに取外し可能に取付けられる。

より好適には、この表面部は、補助的固定手段なしにパネルに取外し可能に取付けられる。

好適には、この表面部は接着性を有する。

本発明の第６態様により提供されるパネルラウドスピーカ向けのドライバ組立体の製造方法は、射出成形により保持部材を形成するステップと、ボイスコイルと磁石組立体を保持部材内で組立てるステップとを含む。

次に、例示のためのみの意味で、本発明の様々な実施例を、添付の図面を参照しながら説明する。

図１〜３を参照すると、変換器１２および保持要素１３を含む、一般に１０で表されるドライバ組立体が示されている。変換器１２は、可動コイル型であり、ボイスコイル１４および磁石組立体１５を含む。

ボイスコイル１４は、中空円筒から成り、そこに電導性材料のコイルが固定されている。電気コネクタ１６が備えられ、ワイヤ１７を介して電流源（非表示）と電気的に接触している。装置は、交流（ＡＣ）で駆動し、好適にはパワーハンドリングが０．５〜１００Ｗの範囲の標準的なラウドスピーカのインピーダンス特性（４、６または８Ｏｈｍ）を有する。

磁石組立体１５は、実質的に円筒状の金属製アウターシース１８、および円形の金属製の背面プレート２０を含む。シース１８には、内向きに伸長する、シース本体より内径の小さなリップ１９が備えられている。円筒状の永久磁石２１は、背面プレート２０の中心に、シース１８の内側に取付けられており、その一端は背面プレート２０に取付けられている。円筒状の磁石２１のもう一方の端部（下端部）には、軸方向に伸長する金属部分２２が設けられている。軸方向に伸長する金属部分２２は、背面プレート２０から遠ざかるにつれて外径が減少する円錐台部分２３を含む。軸方向に伸長する金属部分２２の自由端には、フランジを画定するように外径がより大きい円筒部分２４がある。

磁石組立体１５は、環状の空間２６が内向きに伸長するリップ１９と円筒部分２４とを分離するような形状をしている。円筒部分２２は、永久磁石の１つの極（Ｎで表示）を画定し、内向きに伸長するリップ１９は、永久磁石の反対側の極を画定する（Ｓで表される）。従って、磁束は、環状領域２６に集中する。

ボイスコイル１４は、硬質の平面パッド２８にそのパッド２８とほぼ同心に強固に取付けられている。

変換器１２の構成部品は、保持要素１３内に収納されて、保持要素はエラストマ材料で成形され、エラストマ材料はシリコンハイドロゲルであることが好ましい。本例では、材料は約１０のショアＡ硬度を有する。２０以下の範囲のショアＡ硬度の材料も効果的に使用できるが、５〜１５の範囲のショアＡ硬度を有する材料が特に好適であることがわかっている。

保持要素１３は、平坦な表面３１を画定するほぼ平面状ディスク３０、およびディスクの対向（裏）面から立ち上がる円状周壁３２を含む。

円状周壁３２は、ディスク３０から遠ざかる方向に向かって減少する外径を有する。従って、保持要素は、円錐台形をしている。

ディスク３０は、周壁３２より大きな直径を有し、壁部のまわりのフランジ４０を画定する。対向（裏）面３３には、周壁３２を取り巻いて配置される１組の連続する同心の円形リッジ４２が備えられている。リッジ４２により、直径線および／またはコードの屈曲に対して一定の剛性を保持しながら、軸方向の可撓性を高めることができる。

保持要素１３の内径は、変換器の各種構成部品を収容するために、軸位置により異なる。硬質パッド２８は、ディスクの対向面３３に隣接して、ディスクとほぼ同心に置かれ、周壁３２により画定される内容積を有する。このように、硬質パッドは、ボイスコイルとディスク３０の間に配置される。硬質パッド２８は、周壁３２の外径より小さく、周壁の主要部３２ａの内径より大きい直径を有する。したがって、浅い環状スロット３４が提供され、硬質パッド２８に対応する。環状スロット３４の深さおよび直径は、保持要素が硬質パッドを適度な強さで保持するために、硬質パッド２８の厚みおよび直径に厳密に一致することが好ましい。

硬質パッド２８の後方（ディスクの前面３１から背面プレート２０の方向に動く）には、内向きに伸長するリング３６を画定するように、内径が小さい部分を持つ周壁が設けられる。リング３６の内径は、ボイスコイル１４の外径に一致する。

周壁３２の主要部分３２ａの内径は、磁石組立体１５のシース１８の外径に一致する。磁石組立体１５およびボイスコイル１４は、保持要素によって整列され、空間的に分離関係に保持されている。構成部品の位置は、ボイスコイルが軸方向に磁石組立体内の環状空間２６内に伸長するように決められる。それゆえ、コイルは集中磁束領域内に存在する。

周壁３２の背端には、内向きに伸長するリング３８が設けられており、背面プレートの円周部分と係合している。背面プレートの中央領域は露出しており、内向きに伸長するリング３８によって画定された開口部を通り、突出することもある。開口部は、ドライバ組立体の内部構成部品へのアクセスを提供する。保持要素１３の形状は、ハイドロゲルの物理的特性と共に、保持要素を一時的に伸展することができ、変換器構成部品の組立て、変換器構成部品への接近および除去を可能にする。

使用時、ディスク３０の表面３１は、パネルに結合して音響放射体として用いられる。ディスクにハイドロゲル材料を選択することで、機械による固定、結合および接着等の補助的固定手段への依存を低減できる。ハイドロゲル材料の平坦な表面は、元来材料を形成する化学物質に備えられた接着性を有している。この接着剤は、広範な硬質パネルに、補助的固定機構または固定剤を用いることなく、ドライバ組立体を取外し可能に取付けるのに適している。ドライバ組立体は、使用中、優れた音響結合を有した状態で、パネルにしっかり取付けられる。使用後、またはドライバ組立体の位置を変える場合、単純にパネルからドライバ組立体を剥がすか、または引っ張るだけでパネルから取外せる。パネルの位置は、同じ方法ですぐに変更することができる。

どんな種類のパネルに結合しても、ドライバ組立体は良好な音響反応特性を持つ分散モードスピーカとなる。コイル１４は環状空間２６内にあり、その場所に磁石組立体１５の磁束が集中することから、コイルに交流電流を流すと、コイルと磁石の間に相対的な軸運動が起こる。保持要素１３はドライバ組立体の、後方での、軸方向の伸展を制限するため、相対運動はボイスコイル１４の軸運動として現れる。ボイスコイルは硬質パッド２８に運動を伝え、パッドはディスク３０を介してパネル４４に機械運動を伝達する。

保持要素は、大部分の機械運動を、パネル４４と接触している領域に向け、ドライバ組立体側の運動を改善し、その裏側の運動を最小限に抑えるか、または効果的にキャンセルする形状をしている。

図４は、本発明の別の態様によるドライバ組立体を示している。この態様は、図１〜３に示すものに類似しているが、その構造および形状は異なる。

図４は、ボイスコイル５４、磁石組立体５５、および保持要素５３を含む、一般的に５０で表しているドライバ組立体を示している。

磁石組立体５５は、金属製のアウターシース５８および円形の金属製背面プレート６０を含む。シース５６は、外向きに伸長するリム５８を有し、これが円錐台形の背面部分５７と、シース本体より小さな内径を持つ、内向きに伸長するリップ５９とを分離している。背面プレート６０の中心には、シース５６の内部に円筒形の永久磁石６１が取付けらており、その磁石の一端に背面プレートが取付けられている。円筒形の磁石６１の反対側（下方）の端部には、フランジを画定する成形リム６４を持つ金属製伸張部６２が設けられている。

図１〜３の態様同様に、磁石組立体５５の形状は、環状空間の中に磁束が集中するものである。

前述と同様、ボイスコイル５４は硬質平面パッド６８に、パッド６８と実質的に同心となるようにしっかり取付けられており、構成部品はエラストマ製の保持要素５３の中に保持されている。保持要素５３は、平坦な（表側）表面を画定する実質平面であるディスク７０、およびディスクの対向（裏側）面から立ち上がる円状周壁７２を含む。

保持要素は、好ましくは図１〜３を参照して記載されているようなシリコーン材料であり、シース５８の背面部分５７全体の周りに嵌っている。この例では、リム５８は保持要素内の溝に収められている。リムと溝は共に、構成部品が適切な空間関係を維持するのを助けている。

図１〜３の態様とは異なり、磁石組立体には、背面プレート６０、磁石６１および金属部分を貫通して伸長する穴７５が設けられている。本例では、穴は装置の他の構成部品と同心である。ボイスコイル５４への電気的接続７６は、穴を通過して音響信号を提供する音響機器に至る。

図４の態様の動作原理は、図１〜３を参照し記載されたものと同一である。

ハイドロゲル保持要素の機能の１つは、ボイスコイルの振動に由来する、比較的大きな振幅を有するエネルギーを、より大きなパネル表面域全体に比較的振幅の小さなパネル振動に伝えることである。これは、ディスクがドライバ組立体とパネルの間に大きな接触面積を提供することによって容易になる。その結果、ドライバ組立体はパネルのより広い部分をラウドスピーカに転用することとなり、高、中および低周波数帯域で高い品質の音を生み出す。従来技術の装置に比べると、本発明は中〜低周波数域で特に良好に機能する。

これに加えて保持要素は、多くの従来技術のシステムと同一の態様で、パネルの振動を抑えることなく、変換器とパネル間に柔軟な接続を提供する。

本発明の態様の１つによれば、ドライバ組立体は
（i）射出成形工程によりハイドロゲルから保持要素を形成し、
（ii）磁石組立体と保持要素を有するボイスコイルから変換器を組立てること、により作製される。

硬質パッド２８は、射出成形後に保持要素内に挿入でき、または射出成形は前もって配置された硬質パッドの周囲に行ってもよい。

本発明は、様々な点において、従来技術装置よりも多くの利点を提供する。

第１には、ハイドロゲルの柔軟性が、変換器の機械運動を、それ自体の運動モードを拘束することなくパネルに伝え、これにより正確な音の忠実度が確保される。

柔軟な取付けは、ドライバ組立体とパネルの間の接点での運動を可能とし、パネルの応力および損傷を軽減する。

組立体は、ボイスコイルに対して磁石組立体を中心に取付けるためのスパイダーを必要としない。

保持要素はボイスコイルの運動を揃えて、コイルに加わる応力および誤配置によるガタ音の発生を最小限にする。

保持要素は、放熱を促進し、パネルを加熱から保護する。

ドライバ組立体は、変換器のパネルへの結合がないために、広範な硬質パネルに適合可能である。

変換器部分の配置を改善したことで、ボイスコイルと磁石組立体の間に小さな環状空間を持った変換器の製造が可能となり、これが変換器の効率を高める。

変換器はパネルに結合しない状態で取付けられているため、パネルの重量はドライバ組立体にかからない。

ドライバ組立体は、１個の変換器だけを用いて、５０〜１８０００Ｈｚの周波数で高品質の音を作り出す能力を有する。

保持要素は、全ての構成部品をひとまとめに保持するが、同時に製品の構造にある程度の可撓性も与える。

ドライバ組立体は、高い耐荷重特性を有する。

本発明のドライバ組立体および保持要素は、発泡タイル、表示ボード、金属、ガラスおよびプラスチック等の様々な表面で機能できる。ハイドロゲルの特性および製造工程は、数秒以内でパネルに固定でき、そしてパネル／ディスプレイを損傷することなく、また補助の固定剤もしくは機構なしに付着および再付着できるので、装置に可撓性をもたらしている。

本技術は、空間が限られている場合でも、または変換器構成要素への外部からのアクセスを避けなければならない場合にも用いることができる。組立体の柔軟性により、本技術は次のような様々な応用を提供する。
・オーディオ／ビジュアル製品
・天井タイルの設置
・ハイファイ製造業者／小売業者
・携帯電話機
・ボートおよびレジャー産業
・耐破損条件およびセキュリティ
・クリーンルーム
・軍事
・ＡＴＭ、対面式キオスク
・携帯型オーディオ／コンサート

特に、公共空間の音響システムへの応用、例えば音響能力を持った広告塔が考えられる。ドライバ組立体は、表示ボードの裏面に取付け、ＭＰ３プレーヤーとアンプとを組合せたような音響データの供給源に接続してもよい。赤外線検知器のような近接検知器をシステムに設けて、人が表示装置の近くにいるという表示に応答してシステムを作動させてもよい。

ここに意図された発明の範囲内において、様々な変更および改良が可能であることは、当業者にとって明らかであろう。

内部構成要素を表示するために一部を取り除いた、本発明の一実施例にかかるドライバ組立体の断面斜視図である。 図１のドライバ組立体の断面図である。 図１および２のドライバ組立体の斜視図である。 内部構成要素を表示するために一部を取り除いた、本発明の別の実施例にかかるドライバ組立体の断面斜視図である。

Claims (4)

1. 磁石組立体（１５、５５）及びボイスコイル（１４、５４）を有する可動コイル型の変換器（１２）と、
   前記ボイスコイル（１４、５４）に取り付けられた平面剛性部材（２８、６８）と、
   前記磁石組立体（１５、５５）を前記ボイスコイル（１４、５４）に対して保持する保持要素（１３、５３）と、を備えたパネルラウドスピーカのドライバ組立体（１０、５０）において、
   前記保持要素（１３、５３）を２０以下の範囲のショアＡ硬度を有する材料から形成すると共に、該保持要素（１３、５３）は音響放射体を形成するパネル（４４）に取外し可能に連結するのに適した主要面（３１）を有し、かつ該保持要素（１３、５３）に前記平面剛性部材（２８、６８）を、前記ボイスコイル（１４、５４）と前記主要面（３１）との間に配置されるように嵌め込んだドライバ組立体。
2. 前記保持要素（１３、５３）が、ハイドロゲルから成る、請求項１に記載のドライバ組立体。
3. 前記保持要素（１３、５３）が、シリコーンから成る、請求項１または２に記載のドライバ組立体。
4. 前記保持要素（１３、５３）は、前記ボイスコイル（１４、５４）と前記磁石組立体（１５、５５）とを、それらが互いに空間的に分離されるように保持する請求項１〜３のいずれかに記載のドライバ組立体。

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