JP5262998B2 - スピーカユニット - Google Patents

Description

本発明は、ボイスコイルに作用する直流磁界を発生するポールピースを含む磁気回路を備えたダイナミック型のスピーカユニットに係わり、特にノイズの少ない高音質再生ができ、高音域でも大きな音場空間を創成することのできるスピーカユニットに関する。

スピーカユニットは、交流電気信号を機械的振動に変換する方式によってダイナミック型（動電型）とコンデンサ型（静電型）とに大別され、その主流はダイナミック型である。ダイナミック型のスピーカユニットは、ポールピースを含む磁気回路により形成される直流磁界内にボイスコイルを置き、これに発生するローレンツ力によって振動板を駆動する構成とされる（例えば、特許文献１）。

磁気回路には内磁型と外磁型とがあり、いずれもボイスコイル内には磁気回路を構成するポールピースが挿入される。又、ボイスコイルに接合する振動板にはドーム型、平面型、コーン型などがあり、ドーム型振動板はその全体がポールピースの上端面に対向してボイスコイルに接合され、平面型振動板は部分的にポールピースの上端面に対向してボイスコイルに接合され、コーン型振動板ではその中心にポールピースの上端面に対向するセンターキャップが装着される。尚、ポールピースの上端面とは、スピーカユニットを、振動板を上側にした状態で載置した状態の振動板側の面をいう。

特開２００３−３３３６８８号公報

上記のようなスピーカユニットにおいて、ポールピースの上端面に対向するセンターキャップや振動板が振動すると、それらの裏側に輻射される音がポールピースに反射して反響音を発生したり、ポールピースが共振して共振音を発生したりする。その反響音や共振音は、振動板から前方に直接輻射される音に混じって耳障りなノイズとして聴取されることになる。

そこで、センターキャップや振動板の裏側でポールピースとの間にグラスウールなどの吸音材を充填することも行われているが、これによればポールピースによる反響音や共振音の発生を抑制することはできても、再生音が聴感上濁り、高域の音も広がらないので高音域での指向性が鋭く大きな音場空間を創成できない。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的はノイズの少ない高音質にして高音域でも大きな音場空間を創成することのできるスピーカユニットを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るスピーカユニットは、コイルボビン３１に導電線を巻き付けてなるボイスコイル３と、前記ボイスコイル３の内部に挿入されたポールピース２４を含む磁気回路２と、前記ボイスコイル３の先端に接合された振動板５と、前記ポールピース２４の前記振動板５に対向する対向面に固定され、音波の伝搬速度が一方向に異方性を有すると共に前記伝搬速度が高い方向に音場を拡大させる音響異方性部材６と、を有すること特徴とする。

また、前記音響異方性部材６は、前記ポールピース２４よりも大きな内部損失を有する木片であり、前記ポールピース２４の前記対向面と直交する方向に対して繊維方向が交差するように配置されていることを特徴とする。
また、前記振動板５はドーム型の振動板であることを特徴とする。又、前記振動板５は、前記ボイスコイル３に連通する中心孔５ａを有するコーン型の振動板であり、前記中心孔５ａを覆うセンターキャップ８をさらに有すること特徴とする。

加えて、前記木片は、前記ポールピース２４の前記対向面の面内または前記対向面に平行する面内で繊維方向が互いに直交するよう配置された第１木片６ａと第２木片６ｂとを含むことを特徴とする。

本発明に係るスピーカユニットによれば、音波の伝搬速度に異方性を有すると共にポールピースよりも大きな内部損失を有する音響異方性部材がポールピースの振動板に対向する対向面に固定されることから、ポールピースの対向面に対向する振動板やセンターキャップからその裏側に輻射された音を減衰して、ポールピースによる共振音や反響音の発生を抑制しながら、音響異方性部材による音波の伝搬速度が高い方向に音を広げて音場を拡大することができる。

特に、音響異方性部材として木片を用いることから製品コストを抑制でき、しかも音波の伝搬速度は木片の繊維方向において高く、その繊維方向がポールピースの対向面と直交する方向に対して交差するように配置されることから、対向面と直交する方向と交差する繊維方向に再生音を広げることができる。

又、音響異方性部材としての木片がポールピースの対向面の面内または対向面と平行な面内で繊維方向が互いに直交するよう配置される第１木片と第２木片とを含んで構成されるものでは、その両木片の繊維方向に対応する２方向（上下左右方向）に再生音を広げることができる。

本発明の一実施の形態に係るスピーカユニットを示す断面図 音響異方性部材を固定したポールピースの先端面を示す概略図 音響異方性部材を構成する木片の繊維方向を示す説明図 音響異方性部材の変更例を示す説明図 本発明の一実施の形態に係るスピーカユニットの変更例を示す断面図

以下、図面に基づいて本発明の一実施の形態を詳しく説明する。先ず、図１において、本発明のスピーカユニットの一実施の形態を説明すれば、係るスピーカユニットは動電型（ダイナミック型）のトゥイータ（高音用）である。１はスピーカユニットのフレームであり、このフレーム１には磁気回路２（図示例において外磁型）が取り付けられている。

磁気回路２は、厚さ方向に着磁されているリング状のマグネット２１と、マグネット２１の一方の磁極に装着されているリング状のトッププレート２２と、マグネット２１の他方の磁極に装着されているバックプレート２３と、バックプレート２３の中心に設けられているポールピース２４とにより構成されており、ポールピース２４とトッププレート２２との間にはマグネット２１の磁束が作用する磁気ギャップＧが形成されている。

トッププレート２２、バックプレート２３、及びポールピース２４は、磁気ギャップＧにマグネット２１の磁束を集めるヨークとなるもので、その磁気ギャップＧにはボイスコイル３が挿入される。尚、バックプレート２３及びポールピース２４を一体として成形することもある。

ボイスコイル３は、紙などからなる非導電性（アルミなどの導電性非磁性体を用いる場合もある）のコイルボビン３１の外周に、絶縁被膜を施した銅やアルミなどの導電線を巻き付けて巻線部３２とした構成であり、その内周にはポールピース２４の上端部が挿入され、外周の巻線部３２にはトッププレート２２の内周面が臨んでいる。そして、ボイスコイル３は、フレーム１にダンパ４を介して取り付けられ、そのダンパ４により前後方向（ボイスコイル３の中心を通る軸線の方向であって図１の上下方向）に移動可能に支持されており、その先端はドーム型の振動板５に接合している。

振動板５は、紙、木、又はポリプロピレンやポリエステルといった合成樹脂、アルミその他の金属、又は化学繊維などから形成されるドーム型の輻射器であり、これは図１から明らかなようにポールピース２４の上端面に対向してボイスコイル３の先端に被せられている。ポールピース２４の上端面は、振動板５の裏面に対向する対向面である。

そして、以上のように構成されるスピーカユニットによれば、磁気ギャップＧ内に発生する直流磁界の磁力線に直交するボイスコイル３（正確にはその巻線部３２）に音声電流を流すと、周知のようにボイスコイル３が軸方向の起振力を得て振動し、その振動が振動板５を介して空気振動に変換されることにより音を再生することができる。

尚、振動板５が前後方向（図１の上下方向）に振動すると、その裏側（ポールピース２４が位置する後方）に輻射される音がポールピース２４に反射して反響音を発生したり、ポールピース２４が共振して共振音を発生したりする。このため、本実施の形態によれば、従前の吸音材に代わる音響異方性部材６をポールピース２４の上端面に接着剤などにより固定（固着）する構成とされる。

音響異方性部材６とは、音波の伝搬速度（以下、音速とする）に異方性を有し、且つポールピース２４よりも大きな内部損失を有するものである。尚、ポールピース２４は、磁性体金属からなるもので、その内部損失は材質によって異なるが概ね０．００１〜０．０１程度である。その種のポールピース２４よりも内部損失が大きく音速に異方性を有するものには、カバ、シナ、又はブナなどの繊維が一方向に沿って延びる木片が挙げられる。それらの内部損失は０．０２〜０．０３であり、音速は繊維方向（縦方向）において４．５〜６ｋｍ／ｓ、繊維方向に直交する方向（横方向）において２〜２．５ｋｍ／ｓである。特に、上記木片としては木目が平行に現れる柾目材が好適に用いられ、これに板目材や熱間プレスにより板状とした竹などを用いることもできる。板目材は年輪による木目が非平行状態に現れるが、繊維方向は板面に対して若干傾斜するものの一定である。又、音響異方性部材６としての木片は、所定の厚さ（本例において約５ｍｍ）を有する板状であることが好ましく、その厚さが０．１〜１ｍｍのシート状であってもよい。

図２は、上記のような木片からなる音響異方性部材６を固定したポールピース２４の上端面を示す。尚、図中の矢印は音響異方性部材６としての木片の繊維方向を示している。図２から明らかなように、木片からなる音響異方性部材６は、ポールピース２４の上端面内に収まる大きさの矩形板で、その繊維方向がポールピース２４の軸線（上端面に直交する方向）に対して交差（直交）するようにして配置されている。

そして、以上のような音響異方性部材６は、その内部損失がポールピース２４よりも大きいために、振動板５の裏側に輻射された音を減衰し、ポールピース２４による共振音や反響音を抑制することができる。

特に、図２(ａ)はスピーカユニットの使用態様において繊維方向が上下方向（鉛直方向）となるように音響異方性部材６を固定した状態であり、これによれば振動板５の裏側に輻射された音が繊維方向に広がって同方向（上下方向）での音場拡大が顕著となる。

又、図２(ｂ)はスピーカユニットの使用態様において繊維方向が左右方向（水平方向）となるように音響異方性部材６を固定した状態であり、これによれば振動板５の裏側に輻射された音が繊維方向に広がって同方向（左右方向）での音場拡大が顕著となる。

尚、上記のように音響異方性部材６を設けた本実施の形態のスピーカユニットと音響異方性部材６を有しない従来のスピーカユニットの音響性能を比較したところ、水平方向の指向性パターンに関して両者に大きな差異が認められなかったものの、本実施の形態のスピーカユニットは従来のスピーカユニットに比してノイズが少なく高音質で、高音域での音場感も良好であり、聴感上の優位性は明らかであった。

以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、音響異方性部材６は矩形に限らず、ポールピース２４の上端面と同形同大の円形板としてもよい。又、音響異方性部材６としての木片は繊維方向が上下左右に向けられることに限らない。

例えば、図３のように、ステレオ再生に用いる左右のスピーカユニットＬ，Ｒに関し、ポールピース２４の上端面に平行する面内で音響異方性部材６を繊維方向が斜めに傾くようにして固定し、両スピーカユニットＬ，Ｒにおける音響異方性部材６の繊維方向がＶ字状に交差するようにしてもよい。これによれば、図３の一点鎖線で示すように音場空間を上下左右方向に拡大することができる。

又、図４(ａ)のように、音響異方性部材６を同一平面内で繊維方向が互いに直交するように配置される第１木片６ａと２つの第２木片６ｂとにより構成し、その両木片６ａ，６ｂをポールピース２４の上端面に対して同一平面状に配置、固定して、各々の繊維方向がポールピース２４の上端面の面内で互いに直交するようにしてもよく、このような態様でも音場空間を上下左右方向に拡大することができる。図４(ｂ)は、第２木片６ｂ上に第１木片６ａを重ねることによって、各々の繊維方向がポールピース２４の上端面と平行な面内で直交するようにしたものである。図４(ｂ)に示す態様でも音場空間を上下左右方向に拡大することができる。

更に、上記例では、本実施の形態に係るスピーカユニットをドーム型スピーカとして説明したが、本発明は振動板の一部がポールピースの上端面に対向する平面型スピーカ、あるいはポールピースの上端面に対向するセンターキャップをもつコーン型スピーカなどにも適用することができる。

図５は、コーン型スピーカに適用した例を示す。尚、図５において、図１に示したドーム型スピーカと構造および機能が共通する部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ここに、図５に示されるコーン型スピーカは、フルレンジ型若しくはウーハであり、その振動板５は紙、木、又はポリプロピレンやポリエステルといった合成樹脂、アルミその他の金属、又は化学繊維などから形成されるコーン型とされ、ボイスコイル３に接合する内側中心部にはボイスコイル３に連通する円形の中心孔５ａが形成されている。又、コーン型振動板５の大径側の外周は、振動板５の前後方向の動きを許容するエッジ７を介してフレーム１に支持されている。

更に、振動板５の中心には、ポールピース２４の上端面に対向して中心孔５ａを覆うセンターキャップ８が装着されている。センターキャップ８は、振動板５の中心孔５ａよりも大きいドーム型の部材で、振動板５と同じく紙、木、金属、又はプリプロピレンやポリエステルといった合成樹脂などから形成されており、その外周が接着剤にて振動板５に固定されると共に、このセンターキャップ８にもボイスコイル３の先端が接合されている。図５の構成においては、ポールピース２４の上端面は、振動板５及びセンターキャップ８の裏面に対向する対向面である。

尚、センターキャップ８は、磁気回路２内に塵埃が侵入するのを防ぐ防塵機能を有すると共に、センターキャップ８それ自体も振動板５に連れて振動するため音響特性に影響を及ぼすことになる。特に、センターキャップ８が前後方向に振動すると、その裏側（ポールピース２４が位置する後方）に輻射される音がポールピース２４に反射して反響音を発生したり、ポールピース２４が共振して共振音を発生したりする。このため、係るスピーカユニットにおいても、上記のような音響異方性部材６がポールピース２４の上端面に上記例と同様にして接着剤などにより固定される。

よって、係るコーン型スピーカでも、ポールピース２４による共振音や反響音を抑制しながら、音響異方性部材６としての木片の繊維方向に音を広げて同方向における音場拡大を図ることができる。

２ 磁気回路
２４ ポールピース
３ ボイスコイル
３１ コイルボビン
３２ 巻線部
５ 振動板
５ａ 中心孔
６ 音響異方性部材
６ａ 第１木片
６ｂ 第２木片
８ センターキャップ

Claims (5)

1. コイルボビンに導電線を巻き付けてなるボイスコイルと、
   前記ボイスコイルの内部に挿入されたポールピースを含む磁気回路と、
   前記ボイスコイルの先端に接合された振動板と、
   前記ポールピースの前記振動板に対向する対向面に固定され、音波の伝搬速度が一方向に異方性を有すると共に前記伝搬速度が高い方向に音場を拡大させる音響異方性部材と、
   を有すること特徴とするスピーカユニット。
2. 前記音響異方性部材は、前記ポールピースよりも大きな内部損失を有する木片であり、前記ポールピースの前記対向面と直交する方向に対して繊維方向が交差するように配置されたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカユニット。
3. 前記振動板は、ドーム型の振動板であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピーカユニット。
4. 前記振動板は、前記ボイスコイルに連通する中心孔を有するコーン型の振動板であり、前記中心孔を覆うセンターキャップをさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピーカユニット。
5. 前記木片は、前記ポールピースの前記対向面の面内または前記対向面と平行な面内で繊維方向が互いに直交するよう配置された第１木片と第２木片とを含むことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のスピーカユニット。

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