JP5267310B2 - スピーカ磁気回路用プレート - Google Patents

Description

本発明は、スピーカに装備されてボイスコイル用の磁気回路を形成するプレートに関するものである。

特許文献１はスピーカ磁気回路用プレートを開示する（特許文献１の第１図）。該スピーカ磁気回路用プレートは、振動板を指示するフレーム側にフレーム取付用の突起を有するとともに、中心孔を有している。

図１４は従来の円形プレート１００の正面図である。該円形プレート１００は、特許文献１が開示するスピーカ磁気回路用プレートと同一構造である。計４個の円柱突起１０１が同一円周上に周方向へ９０°間隔で突設されている。円形中心孔１０４は、円形プレート１００の中心に形成され、ボイスコイルの外周側を包囲する。

円形プレート１００の各部の寸法等は例えば次のとおりである。円形プレート１００の直径：９１．５ｍｍ。円形中心孔１０４の直径：３２．３ｍｍ。円形プレート１００の厚さ：６ｍｍ。円形プレート１００の重量：２７１ｇ。

図１５は従来の円形プレート１００の磁場解析結果の図面代用写真である。モノクロであるため、分かり難いが、そのオリジナルのカラー写真では、磁束密度の小さい部位から大きい部位へ順番に、色が濃い青から赤へ徐々に変化している。円形中心孔１０４の内周側は、ボイスコイルを配置する磁気回路ギャップ部となっており、円形プレート１００では、該磁気回路ギャップ部における磁束密度は１．１７〜１．１９Ｔとなっている。

実開平１−８８５９６号公報マイクロフィルム

スピーカは、車載型や携帯型だけでなく、据置型においても軽量化が要求される。スピーカに磁気回路形成用部品として装備される従来の円形プレート１００は十分に軽量化されているとは言い難い。

本発明の目的はスピーカ磁気回路用プレートの軽量化を図ることである。

本発明のスピーカ磁気回路用プレートは、板厚方向へ貫通する複数の三角状貫通孔が、同一円周上に並んでかつ周方向へほぼ等角度間隔で形成されているとともに、各三角状貫通孔は、２つの頂点をほぼ同一半径方向位置としつつ、残りの１つの頂点を半径方向中心の方へ向けており、周方向へ隣接する２つの三角状貫通孔の間を仕切る仕切り部は、半径方向の各位置でほぼ同一の周方向幅とされていることを特徴とする。

本発明のスピーカ磁気回路用プレートは、複数の三角状貫通孔により、ボイスコイル用の磁気回路ギャップ部の磁束密度を所望値に維持しつつ、最大限、軽量化される。

スピーカの縦断面図である。 第１の円形プレートをその斜め前方から見た斜視図である。 図２のIII−III線断面図である。 第２の円形プレートをその斜め前方から見た斜視図である。 貫通孔に代えてＶ字状溝により軽量化を図る星形プレートの正面図である。 第１の円形プレートにおける磁場解析結果の図面代用写真である。 第２の円形プレートにおける磁場解析結果の図面代用写真である。 星形プレートにおける磁場解析結果の図面代用写真である。 第１及び第２の円形プレートの仕切り部における磁場解析結果を対比して示した図面代用写真である。 第１及び第２の円形プレート並びに従来の円形プレートにおける磁束密度のグラフの図面代用写真である。 図１０の横軸ｘの説明図である。 第２の円形プレート及び従来の円形プレートをそれぞれ組み付けた各スピーカの出力音圧周波数特性のグラフの図面代用写真である。 第２の円形プレート及び従来の円形プレートにおける周波数歪特性のグラフの図面代用写真である。 従来の円形プレートの正面図である。 従来の円形プレートの磁場解析結果の図面代用写真である。

図１はスピーカ１０の縦断面図である。フレーム１１は、前方（図１の上方）へ拡開する縦断面形状となっている。振動板１２は、前端周縁部をフレーム１１の前端周縁部に固着され、後方（図１の下方。）へ向けてつぼんだ形状となっている。円筒１３は、前端において閉口し、後端において開口し、前端部の外周部において振動板１２の後端部内周に固着される。

ボイスコイル１４は、円筒１３の後端部の外周部に嵌装、固定されており、前後方向へ振動板１２及び円筒１３と一体振動する。ダンパ１５は、フレーム１１の後端部内周と円筒１３の前端部周部とを相互に連結し、振動板１２の振動を減衰させる。

ヨーク２０は、後端のフランジ部２１と、フランジ部２１の前面の中心部から前方へ突出する円柱部２２とを備える。円柱部２２の前端部は円筒１３の後端開口の内周側へ挿入されている。環状磁石２５は、円柱部２２の半径方向外側に円柱部２２と中心軸線を揃えて配置され、前後から円形プレート２９及びフランジ部２１に挟まれる。

複数の円柱突起３０は、円形プレート２９の前面側において、同一円周上に並んで周方向へ９０°間隔で形成され、前方へ所定量、突出している。各円柱突起３０は、フレーム１１の後端壁部の挿通孔に後方から挿入され、前端部においてかしめられて、フレーム１１に固定される。円形プレート２９は、前後方向へ円筒１３の後端部及びフランジ部２１の前端部と同一位置とされ、ヨーク２０と中心軸線を一致させている。磁気回路ギャップ部は、円柱部２２の前端部周部と円形プレート２９の内周との間に環状に形成され、ボイスコイル１４が該磁気回路ギャップ部に前後方向へ移動自在に配置される。

図２は図１の円形プレート２９の第１の実施例としての円形プレート４０をその斜め前方から見た斜視図、図３は図２のIII−III線断面図である。円柱突起４１は円形プレート２９の円柱突起３０に相当する。計８個の二等辺三角状貫通孔４２は、頂角側の頂点を半径方向外側へ向けつつ、同一円周上に並んで４５°間隔で配置される。なお、二等辺三角状貫通孔４２は正三角形状貫通孔や扇形状を含み、円形、楕円形及び四角形を排除する概念である。二等辺三角状貫通孔４２は、各頂点において丸みを付けられている。

テーパ状外周部４３は、半径方向外へ向かって、板厚を漸減している。テーパ状外周部４３もまた、二等辺三角状貫通孔４２と同様に、円形プレート４０からの切除部分として、円形プレート４０の軽量化に寄与している。図３に示すように、テーパ状外周部４３の後面はテーパ状外周部４３より内周側の後面部分と同一平面を形成しているのに対し、テーパ状外周部４３の前面はテーパ状外周部４３より内周側の前面部分に対して半径方向外側の方へ向かって後方へ傾斜している。

円形中心孔４４は、円形プレート４０の中心に形成され、円柱部２２（図１）の前端部周部との間に磁気回路ギャップ部を形成する。二等辺三角状貫通孔４２の環状列は円形中心孔４４を包囲する配列となっている。仕切り部４５は、周方向へ隣接する二等辺三角状貫通孔４２の間を仕切る部位となっている。円柱突起４１は、周方向へ１つ置きの仕切り部４５に形成されている。

図４は図１の円形プレート２９の第２の実施例としての円形プレート５０をその斜め前方から見た斜視図である。円形プレート５０の要素の内、二等辺三角状貫通孔５２及び仕切り部５５を除く円柱突起５１、テーパ状外周部５３及び円形中心孔５４は円形プレート４０の円柱突起４１、テーパ状外周部４３及び円形中心孔４４と構造、形状及び寸法は同一となっている。円形プレート５０については、円形プレート４０についての図３の断面図に対応する断面図を省略しているが、円形プレート５０のテーパ状外周部５３の位置及び断面形状は、円形プレート４０のテーパ状外周部４３のそれらと同一である。二等辺三角状貫通孔５２の環状列は、二等辺三角状貫通孔４２の環状列と同様に、円形中心孔５４を包囲する配置となっている。

円形プレート５０において、図３の円形プレート４０との相違点について述べると、円形プレート４０では、二等辺三角状貫通孔４２が頂角側の頂点を半径方向外向きにしているのに対し、円形プレート５０では、二等辺三角状貫通孔５２が頂角側の頂点を半径方向内向きにしている。これにより、仕切り部４５の周方向幅は、半径方向外側の位置ほど大きく増大するのに対し、仕切り部５５の周方向幅Ｖは、半径方向位置に無関係にほぼ同一にすることができる。しかしながら、実際の円形プレート５０では、仕切り部５５の周方向幅Ｖは、半径方向内側位置ほど、わずかながら増大するようにしている。なお、二等辺三角状貫通孔５２は、各頂点において丸みを付けられている。

図４において、Ｗは二等辺三角状貫通孔５２の底辺の長さである。典型的には、Ｖ＞Ｗとされる。なお、前述したように、Ｖは半径方向位置によって多少異なる場合があるので、Ｖ＞ＷにおけるＶは、仕切り部５５の最小幅部、すなわち二等辺三角状貫通孔５２の底辺と同一半径方向位置における仕切り部５５の幅部の寸法とする。

具体的数値について言及すると、Ｖは例えば１３．８ｍｍ、Ｗは例えば１３．７ｍｍである。従来の円形プレート１００の重量が例えば２７１ｇであったのに対し、円形プレート４０，５０は、二等辺三角状貫通孔４２，５２の形成により重量が例えば１９９ｇへ減少している。

図５は貫通孔に代えてＶ字状溝６２により軽量化を図る星形プレート６０の正面図である。円柱突起６１及び円形中心孔６４は円形プレート５０の円柱突起５１及び円形中心孔５４と構造、形状及び寸法は同一となっている。複数のＶ字状溝６２は、周方向へ４５°間隔で配置され、星形プレート６０の外周から円形中心孔６４の方へ所定長さに達している。仕切り部６５は、周方向へ隣接するＶ字状溝６２の間に形成されている。

図６〜図８はそれぞれ円形プレート４０，５０及び星形プレート６０における磁場解析結果の図面代用写真である。前述の図１５と同様に、モノクロであるため、分かり難いが、そのオリジナルのカラー写真では、磁束密度の小さい部位から大きい部位へ順番に、色が濃い青から赤へ徐々に変化している。なお、図６〜図８及び図１４の解析では、磁気回路ギャップ部の寸法（円形中心孔４４，５４，６４，１０４と円柱部２２の前端部の周部との間の間隙の半径方向寸法）を１．２ｍｍに設定している。

従来の円形プレート１００における図１５の磁場解析結果と対比すると、図６の円形プレート４０では、磁気回路ギャップ部における磁束密度は１．１４〜１．１５Ｔであり、円形プレート１００の場合よりもわずかながら低下している。図７の円形プレート５０では、磁気回路ギャップ部における磁束密度は、１．１７〜１．１８Ｔであり、二等辺三角状貫通孔５２の形成による円形プレート５０の軽量化にもかかわらず、円形プレート１００の磁束密度とほぼ同一値を維持している。これに対し、図８の星形プレート６０では、磁気回路ギャップ部における磁束密度は、２９０〜３００ｍＴであり、円形プレート１００の磁束密度に比して低下する。

星形プレート６０は、重量が円形プレート１００に対して約４５％減少したものとなっている。したがって、貫通孔の追加による重量減少の最大値は約４５％より下の値であることが理解できる。

円形プレート４０，５０は、円形プレート１００に対して最小２０％以上の重量減少を図ることができる。軽量化のために、プレートにおける切除部の量が増大するほど、ボイスコイル１４の配置場所としての磁気回路ギャップ部における磁束密度が低下するが、円形プレート５０では、二等辺三角状貫通孔５２の寸法増大により円形プレート１００に対して２７%の重量減少までは十分な磁束密度とすることができ、３２％の重量の減少であっても、磁束密度を許容値以上とすることができる。

図９は円形プレート４０，５０の仕切り部４５，５５における磁場解析結果を対比して示した図面代用写真である。（ａ）が円形プレート５０の磁場解析結果、（ｂ）が円形プレート４０の磁場解析結果である。円形プレート４０では、磁路が仕切り部４５において妨げられているのが理解できる。前述の図６及び図７において、円形プレート４０，５０の磁気回路ギャップ部における磁束密度がそれぞれ１．１４〜１．１５Ｔ及び１．１７〜１．１８Ｔであると説明し、円形プレート４０の磁束密度が円形プレート５０の磁束密度より低くなっている理由は、図９の対比からわかるように、磁路の妨げに因るものと理解できる。

図１０は円形プレート４０，５０，１００における磁束密度のグラフの図面代用写真である。円形プレート１００は「−■−従来型」、円形プレート４０は「−◆−効果弱形状」、円形プレート５０は「−△（黒塗り）−効果大形状」に、それぞれ対応している。図１１は図１０の横軸ｘの説明図である。なお、図１１は円形プレート５０について説明しているが、円形プレート４０，１００についても同じである。

図１１において、円柱部２２の前端部（図１１の左端部）は、円形プレート５０と同軸配置で円形中心孔５４内に位置し、環状の磁気回路ギャップ部が円柱部２２の周部と円形プレート５０の内周との間に形成される。図１０の横軸ｘは、円形プレート５０に対して直角でかつ円形プレート５０の半径方向へ磁気回路ギャップ部を通る軸と定義する。また、ｘ＝０はｘ軸方向へ円形プレート５０の板厚の中心の位置とし、ｘの正方向び負方向はｘ＝０に対して円形プレート５０の前方及び後方にしている。図１０から、ｘ＝０近辺における磁束密度について、円形プレート５０，１００はほぼ同一となっているのに対し、円形プレート４０では、円形プレート５０，１００より少しだけ低下している。

図１２は円形プレート５０及び円形プレート１００をそれぞれ組み付けた各スピーカの出力音圧周波数特性のグラフの図面代用写真である。横軸が周波数（Ｆｒｅｑ）、縦軸が出力音圧（ＳＰＬ）をそれぞれ示す。円形プレート５０における磁力が低下していれば、１ＫＨｚ以下の周波数帯域で音圧の低下が認められるはずである、しかしながら、図１２の試験結果では、このような音圧低下はないことが分かる。なお、円形プレート５０の磁力はガウスメーターで測定しても円形プレート１００に対する低下は認められなかった。

図１３は円形プレート５０，１００における周波数歪特性のグラフの図面代用写真である。横軸が周波数、縦軸が歪量である。円形プレート５０は「本案試作の２台」と、記載されている。円形プレート５０は歪低減に大きく寄与していることが分かる。これにより、円形プレート５０は、軽量化だけでなく、スピーカの音質改善にも大きく寄与することができる。

技術思想に関して円形プレート４０，５０を抽象化したレベルのスピーカ磁気回路用プレート（以下、「本プレート」という。）について説明する。本プレートは、板厚方向へ貫通する複数の三角状貫通孔、典型的には二等辺三角状貫通孔を有する。これら三角状貫通孔は、本プレートにおいて同一円周上に並んでかつ周方向へほぼ等角度間隔で形成されている。

三角状貫通孔の具体例は二等辺三角状貫通孔４２，５２である。二等辺三角状貫通孔４２，５２では、その底辺の直角二等分線の延び方向は円形プレート４０，５０の半径方向に一致している。

こうして、磁気回路ギャップ部の磁束密度の低下を許容範囲内に抑えつつ、本プレートを極力、軽量化することができる。

好ましくは、各三角状貫通孔は、２つの頂点をほぼ同一半径方向位置としつつ、残りの１つの頂点を半径方向中心の方へ向けている。この具体例は、円形プレート５０の二等辺三角状貫通孔５２である。二等辺三角状貫通孔５０では、底辺両側の頂点をほぼ同一半径方向位置としつつ、頂角側の頂点を半径方向中心の方へ向けている。

典型的には、周方向へ隣接する２つの三角状貫通孔の間を仕切る仕切り部は半径方向の各位置でほぼ同一の周方向幅とされている。この例示は図４の仕切り部５５である。

典型的には、仕切り部の周方向幅は三角状貫通孔のほぼ半径方向同一位置の２つの頂点を結ぶ辺の長さより大である。これにより、三角状貫通孔無しのスピーカ磁気回路用プレートに対する本プレートの重量低減率の最大値が決まる。

三角状貫通孔による重量軽減は、三角状貫通孔無しのときの重量に対して１％の位を四捨五入して最大約３０％以内とする。

技術思想に関して星形プレート６０を抽象化したレベルのスピーカ磁気回路用プレートは複数のＶ字状溝を備える。これらＶ字状溝は頂点を中心側に向けて外周に沿ってほぼ等角度間隔で形成されている。

本明細書は様々な範囲及びレベルの発明を開示している。それら発明は、本明細書で説明した様々な技術的範囲及び具体的レベルの各装置及び各方法だけでなく、拡張ないし一般化の範囲で、各装置及び各方法から独立の作用、効果を奏する１つ又は複数の要素を抽出したものや、１つ又は複数の要素を拡張ないし一般化の範囲で変更したものや、さらに、各装置間及び各方法間で１つ又は複数の要素の組合せを入れ換えたものを含む。

１０：スピーカ、４０：円形プレート、４２：二等辺三角状貫通孔、４４：円形中心孔、４５：仕切り部、５０：円形プレート、５２：二等辺三角状貫通孔、５４：円形中心孔、５５：仕切り部、６０：星形プレート、６２：Ｖ字状溝。

Claims (4)

1. 板厚方向へ貫通する複数の三角状貫通孔が、同一円周上に並んでかつ周方向へほぼ等角度間隔で形成されているとともに、
   各三角状貫通孔は、２つの頂点をほぼ同一半径方向位置としつつ、残りの１つの頂点を半径方向中心の方へ向けており、
   周方向へ隣接する２つの三角状貫通孔の間を仕切る仕切り部は、半径方向の各位置でほぼ同一の周方向幅とされていることを特徴とするスピーカ磁気回路用プレート。
2. 周方向へ隣接する２つの三角状貫通孔の間を仕切る仕切り部の周方向幅は前記三角状貫通孔のほぼ半径方向同一位置の２つの頂点を結ぶ辺の長さより大であることを特徴とする請求項１記載のスピーカ磁気回路用プレート。
3. 前記三角状貫通孔による重量軽減は、前記三角状貫通孔無しのときの重量に対して１％の位を四捨五入して最大約３０％以内とすることを特徴とする請求項１又は２記載のスピーカ磁気回路用プレート。
4. 前記三角状貫通孔は、前記残りの１つの頂点は該二等辺三角状貫通孔の頂角側の頂点とする二等辺三角状貫通孔であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスピーカ磁気回路用プレート。