JP5533667B2 - スピーカユニットおよび携帯情報端末 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカユニットおよび携帯情報端末に関し、特に小型化、薄型化されたスピーカユニットおよび携帯情報端末に関するものである。

スピーカユニットは、携帯電話機、ＤＳＣ（Digital Still Camera）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、ＰＣ（Personal Computer）などの携帯情報端末に使用されている。なお、ここでスピーカユニットとは、いわゆるスピーカとレシーバとを含んでいる。

小型化、薄型化のため、厚み方向におけるコイルの積層数より幅方向におけるコイルの積層数が多い扁平な形状のコイル（水平型コイル）を有している電気音響変換装置（スピーカユニット）が提案されている（たとえば、特許第３２１３５２１号公報：特許文献１参照）。
特許第３２１３５２１号公報

近年、携帯電話機、ＤＳＣ（Digital Still Camera）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、ＰＣ（Personal Computer）などの携帯情報端末の小型化、薄型化が急速に進んでいる。それにあわせて、携帯情報端末に使用されるスピーカユニットの搭載スペースは削減され続けている。そのため省スペースでより性能の高いスピーカユニットの使用ニーズが加速している。特に、小型化、薄型化による音圧低下の影響が大きいため、小型、薄型構造を有しつつ音圧性能が高いスピーカユニットおよび携帯情報端末への期待が高まっている。

上述した水平型コイルでは、音圧を上げるために、磁石部材の上方に配置されるコイルに多くの磁束を通過させることが必要である。このため、磁石部材の上面にＮ極とＳ極とを配置して、磁石部材の上面と上面をつなぐ経路の磁束のループを作り出して磁石部材の上方における磁束のループを増やすことが考えられる。

一方、磁石部材から出た磁束が装置外部へ漏洩することを防止するために磁石部材の下面側をヨークで覆うことが考えられる。しかし、ヨークを設けた場合、このヨークをフレームに取り付ける必要があり、ヨークにフレームへの取付部を設ける必要がある。

このような取付部として凸状の取付部をヨークに設けた場合、その取付部に導かれて、磁石部材の上面と下面をつなぐ経路の磁束のループが増える。これにより、逆に磁石部材の上面と上面をつなぐ経路の磁束のループが減少し、コイルを通過する磁束数が減少する。これにより、磁気効率の損失が発生し、音圧が低下する。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、小型化、薄型化を実現し、かつ音圧が高いスピーカユニットおよび携帯情報端末を提供することである。

本発明のスピーカユニットは、平面視において矩形の外形を有するヨークと、ヨーク上
に配置され、かつ上面にてＮ極とＳ極とが一の方向に並ぶように着磁された磁石部材と、磁石部材の上面上に間隔を空けて、前記Ｎ極とＳ極との境界に配置されたコイルと、コイルに取り付けられた振動板と、振動板を支持するフレームとを備えている。ヨークは、その外周に上方へ突き出したフレームが嵌合して取り付けられる取り付け部を含んでいる。取り付け部は少なくとも上記の一の方向と交差する取り付け部の両端部以外は切り欠き部を有している。

本発明のスピーカユニットによれば、切り欠き部では、ヨークを通って磁石部材の上面に磁束が導かれない。したがって、磁石部材の切り欠き部と隣り合う部分において、磁石部材の上面の磁束数を増加させることができる。これにより、コイルを通過する磁束数を多くできるため音圧を向上させることができる。

上記のスピーカユニットにおいて好ましくは、取り付け部は、上記の一の方向と交差する取り付け部の両端部以外は切り欠き部を有している。

この取り付け部により、ヨークをフレームに接合することができ、ヨークとフレームとの接合強度を向上させることができる。

上記のスピーカユニットにおいて好ましくは、磁石部材は上面がＮ極に着磁された第１の磁性体とＳ極に着磁された第２の磁性体とを含む複数の磁性体よりなる。

これにより、磁石部材の上面上の高密度の磁束の水平成分によって、水平型コイルを駆動することができる。

上記のスピーカユニットにおいて好ましくは、磁石部材は上面にＮ極とＳ極とを有する１つの磁性体よりなる。

これにより、部品数を減らすことができるため製造コストを低くすることができ、生産時間などを含めた生産性を向上させることができる。

上記のスピーカユニットにおいて好ましくは、コイルが、角形コイル、楕円形コイル、トラック形コイルおよび多角形コイルのいずれかである。

これにより、設計の自由度を向上させることができる。

本発明の携帯情報端末は、上記のいずれかのスピーカユニットを備えている。

本発明の携帯情報端末によれば、上記のいずれかのスピーカユニットを備えているので、携帯情報端末の小型化、薄型化を図ることができるとともに、通話音声、着信音などの音圧を向上させることができる。

以上説明したように、本発明のスピーカユニットおよび携帯情報端末によれば、小型化、薄型化を実現し、かつ音圧を高くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。

（実施の形態１）
最初に本実施の形態のスピーカユニットの構成について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１におけるスピーカユニットの構成を示す概略断面図である。図２は、図１に示すスピーカユニットの概略平面図である。なお、図２においては、見やすくするため振動板およびフレームカバーは図示されていない。図２のＩ−Ｉ線に沿う概略断面図が図１である。

図１および図２を参照して、本実施の形態のスピーカユニットは、ヨーク１と、磁石部材２と、コイル３と、振動板４と、フレーム５と、フレームカバー１０と、取り付け部６とを主に有している。ヨーク１は、図２に示すように平面視において矩形の外形を有している。磁石部材２は、ヨーク１上に接して配置されている。磁石部材２は、図中Ｘ方向（一の方向）に沿って上面がＳ極、Ｎ極、Ｓ極の順で並ぶように着磁されており、下面がＮ極、Ｓ極、Ｎ極の順で並ぶように着磁されている。

磁石部材２は、たとえば複数の磁性体２１、２２を有している。たとえば、磁石部材２の中央部２１（第１の磁性体）は、上面がＮ極で下面がＳ極に着磁された磁石で構成されている。一方、磁石部材２の両端部２２（第２の磁性体）は、上面がＳ極で下面がＮ極に着磁された磁石で構成されている。磁石部材２は、磁石部材２の両端部２２の外側がフレーム５の内側と接するように配置されている。

コイル３は、磁石部材２の上面上に間隔を空けて配置されている。このコイル３はコイルの積層数が厚み方向（図１中Ｚ方向）よりも幅方向（図１、２中ＸまたはＹ方向）の方が多い扁平な形状のコイル（水平型コイル）である。コイル３は、磁石部材２によって生じる磁束がコイル３を横切るように配置されている。

コイル３は、その外形の平面視における直線部が磁石部材２の中央部２１と両端部２２との境界上に配置されている。水平型コイルにおいては磁石部材２の上面に沿う方向の磁束がコイル３を駆動させる。磁石部材２の上面に沿う方向の磁束密度は、磁石部材２の中央部２１と両端部２２との境界上で最大となる。そのため、コイル３の直線部を磁石部材２の中央部２１と両端部２２との境界上に配置することにより最大の磁束密度でコイル３を駆動することができる。

上記のヨーク１、磁石部材２およびコイル３により磁気回路が構成されている。磁石部材２の上面上でコイル３を通るように磁石部材２の中央部２１上面のＮ極から両端部２２上面のＳ極へ磁束Ｘ１、Ｘ２が導かれている。

振動板４は、その下面にコイル３を取り付けられている。振動板４は、上下方向（Ｚ方向）に振動可能なように薄板によって構成されている。振動板４は、たとえば、合成樹脂で形成されている。この振動板４の外周部はフレーム５に支持されている。

図３は、本実施の形態におけるヨークの概略斜視図である。図４は、本実施の形態におけるヨークおよび磁石部材の概略斜視図である。図３および図４を参照して、ヨーク１は、磁石部材２の上面のＳ極、Ｎ極、Ｓ極の並ぶ方向に交差する方向（Ｙ方向）に沿う辺に取り付け部６を有している。この取り付け部６は、フレーム５にヨーク１を取り付ける際にフレーム５に支持される部分であり、ヨーク１の辺から図中上方向（Ｚ方向）に立ち上がっている。また、取り付け部６の中央部には、切り欠き部７が形成されている。この取り付け部６の中央部は、取り付け部６の長手方向の中間部分である。

図５は、本実施の形態におけるヨークおよびフレームの概略斜視図である。図５を参照して、ヨーク１の外周部の上面は、フレーム５で覆われている。また、ヨーク１の取り付け部６が全面ともフレーム６に嵌合されて、取り付け部６の全面がフレーム５に支持されることにより、ヨーク１はフレーム５に接続されている。

ヨーク１とフレーム５との組付けは、たとえばインサート成形によりなされる。つまり金型内にヨーク１を装填した状態で樹脂を注入して樹脂からフレーム５を形成することで組付けが行なわれる。その結果、フレーム５は、ヨーク１の外周端面および取り付け部６を樹脂が取り囲むように成形されている。また、フレーム５は、ヨーク１の取り付け部６の内側に成形されている。

振動板４を覆うようにフレームカバー１０が配置されている。フレームカバー１０は、上面に向けて台形状に形成されている。フレームカバー１０は、振動板４の外周部分上面とフレームカバー１０の外周部分下面とが対向するように振動板４を介在してフレーム５に取り付けられている。なお、振動板４を覆わないように、フレームカバー１０の無いものもある。

以上のように本実施の形態のスピーカユニットは構成されている。

なお、上記においては、磁石部材２の中央部２１および両端部２２として磁石が配置された磁石部材２について説明したが、磁石部材２は、中央部２１として強磁性体（第１の磁性体）が配置され、両端部２２としてその強磁性体（第１の磁性体）の両側に磁石が配置されていてもよい。その強磁性体（第１の磁性体）の両側の磁石（第２の磁性体）は、上面がＳ極で下面がＮ極に着磁された磁石で構成されていてもよい。

なお、第１の磁性体と第２の磁性体の位置は上記の構成と逆であってもよい。すなわち、磁石部材２の中央部２１が第２の磁性体として上面がＳ極で下面がＮ極となる極性を有し、両端部２２が第１の磁性体として上面がＮ極で下面がＳ極となる極性を有していてもよい。

また、上記においては磁石部材２が複数の磁性体よりなる場合について説明したが、磁石部材２は、上面にＮ極とＳ極とを有する１つの磁性体であってもよい。以下、その構成を説明する。図６は、本実施の形態におけるスピーカユニットの構成を示す概略断面図である。図７は、図６に示すスピーカユニットの概略平面図である。なお、図７においては見やすくするため振動板およびフレームカバーは図示されていない。図７のＶＩ−ＶＩ線に沿う概略断面図が図６である。図６および図７を参照して、磁石部材２は、多極着磁された単一の磁性体からなっている。また、上記の複数の磁性体２１、２２を有している磁石部材２と同様に磁石部材２の上面で磁束Ｘ１、Ｘ２が導かれている。

図８は、実施の形態におけるヨークおよび１つの磁性体よりなる磁石部材の概略斜視図である。図８を参照して、上記の磁石部材２が複数の磁性体２１、２２を有している場合と同様に磁石部材２は、中央部２１と両端部２２とを有し、中央部２１と両端部２２とは逆向きの極性を有している。たとえば、中央部２１は上面がＮ極で下面がＳ極となる極性を有し、両端部２２は上面がＳ極で下面がＮ極となる極性を有している。磁石部材２として多極着磁された単一の磁性体が用いられることにより、複数の磁性体が用いられる場合に比べて、部品数を減らすことができるため製造コストを低くすることができ、生産時間などを含めた生産性を向上させることができる。

上記では、コイル３の形状について、平面視においてトラック形の場合を説明したが、コイル３は、角形コイル、楕円形コイル、トラック形コイルおよび多角形コイルのいずれでもよい。これにより、設計の自由度を向上させることができる。図９（Ａ）〜（Ｄ）は、コイルの形状を示す概略平面図である。図９（Ａ）は、平面視において矩形であって長径側と短径側とが角形状に連結されている角形コイルを示している。コイル３として、この角形コイルが使用される場合には、この角形コイルの直線部に対応する長さが、取り付け部６の中央部の長さとされ得る。図９（Ｂ）は、平面視において長軸と短軸を有する楕円形状に形成されている楕円形コイルを示している。図９（Ｃ）は、平面視において直線部を有するトラック形状に形成されているトラック形コイルを示している。コイル３として、このトラック形コイルが使用される場合には、このトラック形コイルの直線部に対応する長さが、取り付け部６の中央部の長さとされ得る。図９（Ｄ）は、平面視において複数の直線部からなる多角形状に形成されている多角形コイルを示している。

次に、本実施の形態のスピーカユニットの動作について説明する。

上記の構成により、磁石部材２から発生する磁束がコイル３の配置されている空隙に収束されて磁界が発生する。そして、コイル３に電流が流れると、コイル３を流れる電流と磁石部材２から発生する磁界とによってフレミングの左手の法則に基づいて、コイル３が上下に振動する。したがって、コイル３に取り付けられた振動板４が振動する。これにより、電気信号（電流）が音響（振動）に変換される。

次に、本実施の形態のスピーカユニットの作用効果について他のスピーカユニットと比較して説明する。

上述したように、磁石部材２から出る磁束がスピーカユニットの外部へ漏洩することを防止するためには、磁石部材２の下面側を覆うヨーク１を設けることが考えられる。ヨーク１は、たとえば透磁性の高い金属で形成されているため、曲げ加工などにより複雑な形
状に加工することは困難である。そのため、ヨーク１とフレーム５とを別に設けて、フレーム５はたとえば樹脂で形成することによりフレーム５を複雑な形状に成形することできる。また、樹脂で形成されることによりフレーム５を軽量化することができる。このようにフレーム５とは別にヨーク１を設けた場合、ヨーク１をフレーム５に固定する必要がある。このため、ヨーク１にフレーム５への取り付け部６を設ける必要がある。

図１０および図１１は、ヨークの長辺側（Ｙ方向に沿う辺側）の全体に、フレームとの取り付け部として凸状の取り付け部を設けた構成を示す概略断面図および概略平面図である。なお、図１１においては、見やすくするため振動板およびフレームカバーは図示されていない。図１１のＸ−Ｘ線に沿う概略断面図が図１０である。

図１０および図１１を参照して、このような凸状の取り付け部６をヨーク１に設けた場合、その取り付け部６に導かれて磁石部材２の上面と下面をつなぐ経路の磁束Ｘ３、Ｘ４のループが増える。これにより、逆に磁石部材２の上面と上面をつなぐ経路の磁束Ｘ１、Ｘ２のループが減少し、コイル３を通過する磁束数が減少する。これにより、磁気効率の損失が発生し、音圧が低下する。

図１２は、図１０および図１１に示す構成のヨークの概略斜視図である。図１３は、図１０および図１１に示す構成のヨークおよび磁石部材の概略斜視図である。図１２および図１３を参照して、この構成のヨークでは、取り付け部６の中央部に切り欠き部７は形成されていない。このため、取り付け部６に導かれて磁石部材２の上面と下面をつなぐ経路の磁束Ｘ３、Ｘ４のループがヨークの長辺側（Ｙ方向に沿う辺側）の全体に形成される。また、磁石部材２は、Ｘ方向に沿って上面がＳ極、Ｎ極、Ｓ極の順で並ぶように着磁されており、下面がＮ極、Ｓ極、Ｎ極の順で並ぶように着磁されている。このため、取り付け部６に導かれて磁石部材２の上面と下面をつなぐ経路の磁束Ｘ３、Ｘ４のループが形成される。

一方、本実施の形態のスピーカユニットによれば、ヨーク１の取り付け部６の中央部に切り欠き部７が設けられている。これにより、切り欠き部７では、磁石部材２の両端部２２の下面からヨーク１および取り付け部６を通って磁石部材２の上面に磁束Ｘ３、Ｘ４が導かれない。これにより、磁石部材２の切り欠き部７と隣り合う部分において、磁石部材２の上面の磁束数を増加させることができる。これにより、コイルを通過する磁束数を多くできるため音圧を向上させることができる。

また、ヨーク１の取り付け部６に切り欠き部７がない場合には、図９に示すように、磁石部材２の両端部２２の下面からヨーク１および取り付け部６によって導かれた磁束Ｘ３、Ｘ４が、磁石部材２の上面上のＮ極からＳ極に導かれた磁束Ｘ１、Ｘ２と打ち消しあう。このように磁束Ｘ１とＸ３とが打ち消しあい、また磁束Ｘ２とＸ４とが打ち消しあうことで磁束に損失が発生し、その結果、磁石部材２の上面に沿う方向の磁気効率が低下する。

本実施の形態のスピーカユニットでは、ヨーク１の取り付け部６の中央部に切り欠き部７を設けた。これにより、磁石部材２の上面上のＮ極からＳ極の境界付近の磁束と磁石部材２とヨーク１とによって導かれた磁束が磁石部材２の上面上で打ち消しあうことを抑制することができ、磁石部材２の上面に沿う方向の磁気効率を向上することができる。これにより、音圧を向上させることができる。

なお、水平型コイルにおいては、磁石部材２の両端部２２とヨーク１の取り付け部６との間の磁束Ｘ３、Ｘ４は、コイル３の駆動に有効に作用しない。そのため、磁石部材２の両端部２２の外側においては、ヨーク１の取り付け部６が形成されていなくてもよい。

また、切り欠き部７は、コイル３の外形の平面視における直線部に対応する長さとされ得る。水平型コイルは、主にコイル３の外形の平面視における直線部と磁石部材２の上面上のＮ極およびＳ極の境界付近との磁束によって駆動される。そのため、切り欠き部７の長さをコイル３の外形の平面視における直線部に対応する長さとすることにより、磁気効率を向上することができる。これにより、音圧を向上させることができる。

この場合は、取り付け部６がフレーム５にインサート成形されることにより、ヨーク１とフレーム５とが組み付けられる。よって、取り付け部６が形成されていることにより、ヨーク１とフレーム５との接合強度を向上させることができる。

なお、コイル３として、上記の角形コイルが使用される場合には、この角形コイルの平面視における直線部に対応する長さが、取り付け部６の切り欠き部７の長さとされ得る。また、コイル３として、上記のトラック形コイルが使用される場合には、このトラック形コイルの平面視における直線部に対応する長さが、取り付け部６の切り欠き部７の長さとされ得る。

なお、コイル３の外形の平面視におけるラウンド部とヨーク１の取り付け部６との間の磁束は、コイル３の駆動に有効に作用しない。そのため、ヨーク１の取り付け部６は、コイル３の外形の平面視におけるラウンド部近辺に形成されることにより、磁気効率の低下を防ぐことができる。

（実施の形態２）
最初に本実施の形態における携帯情報端末の構成について説明する。

図１４および図１５は、本発明の実施の形態２における携帯情報端末の概略斜視図である。図１４および図１５を参照して、本実施の形態における携帯情報端末は、携帯電話機であって、上部筐体１０１、表示部１０２、放音孔１０３、ヒンジ部１０４、下部筐体１０５、操作ボタン１０６、数字ボタン１０７、表示部１１１、放音孔１１２と、図示しない実施の形態１のスピーカユニットを主に備えている。

図１４を参照して、上部筐体１０１の表面には表示部１０２が設けられている。上部筐体１０１の表面の一方端部側には放音孔１０３が形成されている。上部筐体１０１の他方端部側にはヒンジ部１０４が形成されている。下部筐体１０５の一方端部側にはヒンジ部１０４が形成されている。ヒンジ部１０４によって上部筐体１０１と下部筐体１０５とは開閉可能に連結されている。下部筐体１０５の表面のヒンジ部１０４側には操作ボタン１０６が形成されている。操作ボタン１０６からヒンジ部１０４と反対側に向かって数字ボタン１０７が形成されている。

図１５を参照して、上部筐体１０１の裏面には表示部１１１が設けられている。表示部１１１の横に放音孔１１２が形成されている。

図示しない実施の形態１のスピーカユニットは、上部筐体１０１の内側に設けられている。そのスピーカユニットより主に放音孔１０３および１１２を通じて携帯情報端末の外に音が発せられる。

次に本実施の形態における携帯情報端末の作用効果について説明する。

本実施の形態における携帯情報端末によれば、上記の実施の形態１のスピーカユニットを備えているので、スピーカユニットを小型化、薄型化しても、磁気効率を向上させることができるので音圧を高くすることができる。

また、本実施の形態における携帯情報端末によれば、小型化、薄型化を進めてより小さい携帯情報端末にすることができる。また、省スペースなスピーカユニットを備えることにより設計自由度を向上することができる。また、音圧を大きくすることにより通話音や着信音などが明確に認識され得る。

なお、上記の各実施の形態では、携帯情報端末として携帯電話機について説明したが、これに限定されず、ＤＳＣ、ＰＤＡまたはＰＣなどであってもよい。

今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。

本発明は、小型化、薄型化されたスピーカユニットおよび携帯情報端末に特に有利に適用され得る。

実施の形態１におけるスピーカユニットの概略断面図である。 実施の形態１におけるスピーカユニットの概略平面図である。 実施の形態１におけるスピーカユニットのヨークの概略斜視図である。 実施の形態１におけるスピーカユニットのヨークおよび磁石部材の概略斜視図である。 実施の形態１におけるスピーカユニットのヨークおよびフレームの概略斜視図である。 実施の形態１におけるスピーカユニットの概略断面図である。 実施の形態１におけるスピーカユニットの概略平面図である。 実施の形態１におけるスピーカユニットのヨークおよび磁石部材の概略斜視図である。 実施の形態１におけるスピーカユニットのコイルの概略平面図である。 比較のための他のスピーカユニットの概略断面図である。 比較のための他のスピーカユニットの概略平面図である。 比較のための他のスピーカユニットのヨークの概略斜視図である。 比較のための他のスピーカユニットのヨークおよび磁石部材の概略斜視図である。 実施の形態２における携帯情報端末の概略斜視図である。 実施の形態２における携帯情報端末の概略斜視図である。

１ ヨーク、２ 磁石部材、３ コイル、４ 振動板、５ フレーム、６ 取り付け部、７ 切り欠き部、１０ フレームカバー、２１ 中央部、２２ 両端部、１０１ 上部筐体、１０２ 表示部、１０３，１１２ 放音孔、１０４ ヒンジ部、１０５ 下部筐体、１０６ 操作ボタン、１０７ 数字ボタン、１１１ 表示部。

Claims (5)

1. 平面視において矩形の外形を有するヨークと、
   前記ヨーク上に配置され、かつ上面にてＮ極とＳ極とが一の方向に並ぶように着磁された磁石部材と、
   前記磁石部材の前記上面上に間隔を空けて、前記Ｎ極とＳ極との境界に配置されたコイルと、
   前記コイルに取り付けられた振動板と、
   前記振動板を支持するフレームとを備え、
   前記ヨークはその外周に上方へ突き出した前記フレームに前記ヨークを嵌合させて取り付けるための取り付け部を含み、
   前記取り付け部は少なくとも前記一の方向と交差する前記取り付け部の両端部以外は切り欠き部を有している、スピーカユニット。
2. 前記磁石部材は上面がＮ極に着磁された第１の磁性体とＳ極に着磁された第２の磁性体とを含む複数の磁性体よりなる、請求項１に記載のスピーカユニット。
3. 前記磁石部材は上面にＮ極とＳ極とを有する１つの磁性体よりなる、請求項１〜２のいずれかに記載のスピーカユニット。
4. 前記コイルが、角形コイル、楕円形コイル、トラック形コイルおよび多角形コイルのいずれかである、請求項１〜３のいずれかに記載のスピーカユニット。
5. 請求項１〜４のいずれかのスピーカユニットを備えた、携帯情報端末。

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