JP6200118B1 - スピーカモジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】体積を最小化し、薄型、軽量で且つ小型化の電子端末のニーズを満たし、且つ安定性が高く、使用寿命を長くする。【解決手段】電子端末の内部に実装され、筐体を含んで構成されたスピーカモジュールであって、筐体内に、振動系と、筐体に固定されたフレーム５４内に磁石５２及びワッシャー５０を順次に固定して備えた磁気回路系とを収容した構成を有し、フレーム５４の側壁５４０に対応する筐体の位置には、モジュール本体の内部キャビティと電子端末の内部キャビティとを連通させるリア放音孔６０が設けられ、フレーム５４の側壁５４０の上端にてリア放音孔６０の側には、面取り平面５４２が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、電気音響製品技術分野に関し、特に、スピーカモジュールに関する。
スピーカモジュールは、携帯型電子端末において重要な音響部材であり、電気信号を音声信号に変換するために用いられる一種のエネルギー変換デバイスである。スピーカモジュールは、通常、筐体を含んでおり、筐体内には、振動系及び磁気回路系を含むスピーカ単体が収容されている。従来のスピーカモジュール内部は、いずれも、振動系により２つの空洞（キャビティ）に仕切られ、１つは、振動系の前方に位置するフロント音響キャビティであり、フロント音響キャビティがスピーカモジュールのフロント放音孔に連通して、スピーカ単体が発した音声を伝播するために用いられる。もう１つは、振動系の後方に位置するリア音響キャビティであり、リア音響キャビティが密閉の空洞になっており、スピーカモジュールの低周波性能を向上させ、音響短絡を防ぐために用いられる。
スピーカモジュールの音響性能を確保するためには、リア音響キャビティに対して一定の体積が要求されることが多く、その要求を満たそうとするとスピーカモジュールの体積が大きくなってしまう。しかし、現在の携帯型電子端末の趨勢は、いずれも薄型、軽量で且つ小型化の方向であり、例えばパッド（タブレットＰＣ）などは、より小さくなり、より薄くなってきている。したがって、体積が大きいスピーカモジュールは、電子端末の中に組み込むことができず、薄型、軽量で且つ小型化する電子端末のニーズを満たすことができていない。
このような問題に対して、本発明が解決しようとする課題は、音響性能を害することなく体積を最小化して、薄型、軽量で且つ小型化する電子端末のニーズを満たすことができるスピーカモジュールを提供することである。
上記の技術課題を解決するために、本発明の技術的解決手段は、下記の通りである。
電子端末の内部に実装され、筐体を含んで構成されたスピーカモジュールであって、前記筐体内に、振動系と、前記筐体に固定されたフレーム内に磁石及びワッシャーを順次に固定して備えた磁気回路系とを収容した構成を有し、前記フレームの側壁に対応する前記筐体の位置には、モジュール本体の内部キャビティと前記電子端末の内部キャビティとを連通させるリア放音孔が設けられ、前記フレームの前記側壁の上端にて前記リア放音孔の側には、面取り平面が設けられている。
また、前記モジュール本体は、矩形構造を有し、前記フレームは、対向する両側の側壁のいずれにも、前記面取り平面が設けられている。
さらに、前記筐体が、互いに結合された第１のケース及び第２のケースを含み、前記リア放音孔が前記第２のケースの一側の側壁に設けられ、前記フレームが前記第２のケースに固定されている。
さらにまた、前記リア放音孔が前記第２のケースの前記一側の側壁に等間隔に分布させて３つ設けられている。
そして、前記第２のケースの前記リア放音孔が設けられた側壁の内側には、前記フレームの側壁の上端面と結合される固定フランジが各前記リア放音孔を避けて断続的に設けられている。
また、前記第２のケースの前記リア放音孔が設けられていない側の側壁の上端には、断続的に複数の凸壁が設けられ、各前記凸壁の上端面が、いずれも前記第２のケースの他の３つの側壁の上端面に揃えられており、前記第１のケースと前記第２のケースとが結合されると、各前記凸壁の間の空間によって前記モジュール本体のフロント放音孔が形成される。
さらに、前記リア放音孔及び前記フロント放音孔は、それぞれ前記モジュール本体の互いに対向する両側に設けられている。
また、前記第２のケースの前記凸壁が設けられた側の側壁の内側にも、前記フレームの側壁の上端面と結合される固定フランジが連続的に設けられている。
さらに、前記モジュール本体は、第３のケースをさらに含み、前記第１のケースが前記第２のケースの上端に結合され、前記第３のケースが前記第２のケースの下端に結合された構造となっている。
そして、前記第３のケースは、前記第２のケースにおける前記凸壁が設けられた側に対応して開口した枠構造であり、前記開口の側には、上向きに反った結合部が設けられ、前記第２のケースの下端における前記結合部に対応する位置には、前記結合部を収容するための凹溝が設けられている。
上述した技術的解決手段を採用した本発明の有益な効果は、下記の通りである。
本発明によるスピーカモジュールの筐体におけるフレームの側壁に対応する位置に、リア放音孔が設けられ、リア放音孔がモジュール本体の内部キャビティと電子端末の内部キャビティとを連通させており、リア放音孔に対応するフレームの側壁の上端に面取り平面が設けられ、面取り平面がフレームの側壁におけるリア放音孔に近い側に設けられている。したがって、本発明によるスピーカモジュールによれば、モジュール本体の内部にはリア音響キャビティが設けられておらず、ダイアフラム後側の気流が、筐体に設けられたリア放音孔を通して電子端末の空洞内に入り、電子端末内の各電子素子間の空間を利用して、スピーカモジュールの低周波性能を向上させ、音響短絡を防ぐという役割を果たしている。これにより、電子端末内部の各電子素子間の空間を、等価的に、リア音響キャビティとして機能させることができ、スピーカモジュールの音響性能を保証しながら、その体積を最小化し、電子端末の内部空間を節約して、電子端末内の他の電子素子（例えば、電池、スクリーンなど）のために拡張空間を提供することができる。さらに、モジュールの放熱をより容易にし、モジュールの安定性を向上させることができる。また、フレームの側壁に面取り平面を設けたことにより、フレームの側壁とモジュール本体の筐体との間の空間が増加され、気流が流通する通路が広がることになったため、気流の流通がよりスムーズになり、低周波の歪みを回避することができ、音響性能をさらに向上することができる。
フレームの対向している両側の側壁のいずれにも、面取り平面を設けることで組立の工程が簡素化され、作業員が組み立てる際に、面取り平面のある側と面取り平面のない側とを見分ける必要がなく、そのまま取り付ければ済むので、組立のスピードを上げることができる。
第２のケースの側壁の内側に、フレームの側壁の上端面と結合される固定フランジが設けられているため、固定フランジが、フレームを位置規制する役割を果たすと共に、第２のケースとフレームとの間の接触面積を増加し、フレームと第２のケースとの結合強度を増加し、第２のケースからフレームが脱落する確率を低減し、スピーカモジュールの安定性及び使用寿命を向上させることができる。
第３のケースが、第２のケースにおける凸壁が設けられた側に対応して一側を開口した枠構造であるため、フレームの底部及び上記一側の側壁の下端をいずれもモジュール本体の外側に露出させると共に、フレーム底部の外表面を第３のケースの外表面と揃えているため、モジュール本体の体積をさらに小さくし、モジュール本体の高さを下げることができる。
上述をまとめて、本発明によるスピーカモジュールは、従来技術におけるスピーカモジュールの体積が大きいことや、低周波の歪みが生じやすいことなどの技術課題を解決し、音響性能を保証すると共に、体積を最小化し、薄型、軽量で且つ小型化の電子端末のニーズを満たしており、且つ安定性が高く、使用寿命が長いという利点を有する。
図面は、好ましい実施形態を示す目的に用いられるが、本発明を限定するものではない。図面において、
本発明によるスピーカモジュールの構造を模式的に示す分解斜視図である。 本発明によるスピーカモジュールの構造を模式的に示す断面図である。 本発明によるスピーカモジュールと電子端末との結合模式図である。 本発明によるスピーカモジュールと電子端末とが結合された後の断面模式図である。
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
本明細書に係る「上」という方位は、いずれもスピーカ単体の振動系の方向を指し、「下」という方位は、いずれも磁気回路系の方向を指す。本明細書に係る筐体内側とは、いずれも筐体におけるモジュール本体内部の空洞内に位置する側を指し、筐体外側とは、いずれも筐体におけるモジュール本体内部の空洞外に位置する側を指す。
図１、図２、図３及び図４に示すように、パッドなどの電子端末の内部に実装され、長方形構造を有した筐体を含むスピーカモジュールであって、筐体が、第１のケース１０、第２のケース２０及び第３のケース３０を互いに順次に結合して構成され、第１のケース１０と第２のケース２０と第３のケース３０とで囲まれた空間内にスピーカ単体が収容されており、スピーカ単体が振動系と磁気回路系とを含む。
第２のケース２０は、上下両端が開放された長方形環状構造を有しており、第１のケース１０が第２のケース２０の上端に結合され、第３のケース３０が第２のケース２０の下端に結合される。
モジュール本体（以下、単に「モジュール」という）の一側の長辺側にて第１のケース１０と第２のケース２０との間には、フロント放音孔６２が設けられ、スピーカ単体から発した音声が、該フロント放音孔６２よりモジュールの外部へ放射されるようになっている。
モジュールの他側の長辺側に位置する第２のケース２０には、リア放音孔６０が設けられ、振動系後側の気流が、該リア放音孔６０を通して電子端末７０の内部の空洞に入いる。そして、電子端末７０内の各電子素子７２の間の空間がリア音響キャビティ８０を形成してモジュールの低周波性能を向上させ、音響短絡を防ぐという役割を果たしている。このように、フロント放音孔６２及びリア放音孔６０は、モジュールの対向する両側に設けられている。
図３及び図４に示す電子端末とスピーカモジュールとが結合された構造は、比較的簡単な構造模式図にすぎない。実際の応用においては、各電子端末の構造が完全に同一ではないので、電子端末とスピーカモジュールとの結合方式は、実際の状況に応じて調整する必要があり、図３及び図４に示した結合方式に限定されない。
電子端末により囲まれたリア音響キャビティ８０は、スピーカモジュールのフロント放音孔６２から密閉的に隔離されていればよい。当業者が、本明細書の記述に基づいて、創造的労力を払わずに、電子端末とスピーカモジュールとを結合させ、スピーカモジュールの外部にリア音響キャビティを形成する方式を実現することが可能であるため、電子端末とスピーカモジュールとの他の結合方式については、ここで一々詳しく説明しない。また、図４に示す電子素子７２は、模式構造にすぎなく、実際において電子端末内の電子素子の数、形状及び分布状況が、電子端末の種類及び型番によって異なるので、実物の通りに一々示すと、各電子素子の図面は、あまりにも複雑になりすぎ、しかも、当該部分が本発明の発明ポイントでもないため、図４においては、模式的に、電子素子７２だけが示されている。
図１及び図２に示すように、振動系は、エッジ部が第２のケース２０の上端に固定されたダイアフラム４２を含み、ダイアフラム４２における第１のケース１０側の中央部にドーム４０が固定され、ダイアフラム４２の第１のケース１０とは反対側にボイスコイル４４が固定されている。
磁気回路系は、側壁５４０が第２のケース２０の内側に固定されたフレーム５４を含み、フレーム５４内部の中間位置に磁石５２及びワッシャー５０が順次に固定され、磁石５２及びワッシャー５０と、側壁５４０との間に磁気ギャップが設けられ、ボイスコイル４４の端部が磁気ギャップ内に位置している。
ボイスコイル４４は、その巻線を通る音波電気信号の大きさ及び方向に基づいて、磁気ギャップ内を往復的に上下運動し、ダイアフラム４２及びドーム４０が、ボイスコイル４４の上下運動に伴って振動し、空気を押して音を発生させることで、電気と音声の間のエネルギー変換が遂行される。
図１及び図２に示すように、リア放音孔６０は、第２のケース２０の一側の長辺の側壁に、合計３つ設けられている。詳細には、３つのリア放音孔６０が、第２のケース２０の上記一側の側壁の同じ高さに等間隔に分布させて設けられている。各リア放音孔６０が、いずれも第２のケース２０の上記一側の側壁を横方向に貫通しており、リア放音孔６０は、第２のケース２０内側の開口におけるフレーム５４の側壁５４０に正対する上半分に位置している。
また、上記側壁５４０の上端におけるリア放音孔６０側には、面取り平面５４２が設けられている。この面取り平面５４２は、フレーム５４の両側の長辺の側壁５４０のいずれにも設けられており、面取り平面５４２によって、フレーム５４と第２のケース２０との間の空間が増加し、気流が流通する通路が広がり、気流の流通の抵抗が低減するようにしている。これにより、ダイアフラム４２後側の気流の流通がよりスムーズになり、低周波の歪みが効果的に回避されて、モジュールの音響性能をより向上させることができる。
実際の応用においては、フレーム５４の一側の長辺の側壁に面取り平面５４２を設けるだけで、気流の流通を良くするというニーズを満たすことができる。しかし、リア放音孔６０が第２のケース２０の一側の長辺にしか設けられていないので、仮にフレーム５４の一側の側壁のみに面取り平面５４２を設けた場合には、作業員が組み立てる際に、フレーム５４の取り付け方向を細かく確認する必要があり、組立の難易度が増加し、組立のスピードも落ちてしまう。そのため、望ましくは、フレーム５４の両側の長辺の側壁５４０の何れにも、面取り平面５４２を設けるのが好ましい。
図１及び図２に示すように、第２のケース２０におけるリア放音孔６０が設けられた側壁の内側には、モジュール内部へ延伸する複数の固定フランジ２４が設けられている。また、各固定フランジ２４は、何れもリア放音孔６０の上方の位置に設けられ、各固定フランジ２４の下表面が、何れもフレーム５４の上記一側の側壁５４０の上端面に結合されている。そして、各固定フランジ２４は、断続的に第２のケース２０の内側に設けられると共に、各リア放音孔６０を避けて設けられており、これにより気流の流通が阻止されないようになっている。
第２のケース２０における他側の長辺の側壁の内側にも、同じ高さでモジュール内部へ延伸する同じ構造の固定フランジ２４が設けられている。上記他側の側壁に設けられた固定フランジ２４は、放音孔を避ける必要がないので、連続的に第２のケース２０の内側に設けられている。
固定フランジ２４は、フレーム５４を位置規制するという役割を果たすと共に、第２のケース２０とフレーム５４との間の接触面積を増加させてフレーム５４と第２のケース２０との結合強度を増加し、第２のケース２０からフレーム５４が脱落する確率を低減している。これにより、スピーカモジュールの安定性を向上させ、モジュールの使用寿命を延長することができる。
図１、図２及び図３に示すように、第２のケース２０においてリア放音孔６０が設けられていない一側の長辺の側壁の上端に、４つの凸壁２２が断続的に設けられている。上記各凸壁２２は、実際に第２のケース２０の上記一側の側壁の上部での不完全な充填によって形成された凹みの間の凸起であり、各凸壁２２の上端面は、いずれも第２のケース２０の他の３辺の側壁の上端面に揃えられている。これにより、第１のケース１０と第２のケース２０とが結合されると、各凸壁２２間の凹みによって、モジュールのフロント放音孔６２が形成され、スピーカ単体から発した音声がこのフロント放音孔６２を通って外部に放出される。
本発明によるスピーカモジュールは、音が横から出る構造のものであり、第１のケース１０と第２のケース２０とがスナップ嵌めされることにより形成されたフロント放音孔構造は、各ケースの構造を簡素化し、各ケースの加工難易度を低減すると共に、モジュール全体の高さを低減可能とした。
図１、図２及び図３に示すように、第３のケース３０は、一側に開口した枠構造を有しており、第３のケース３０の上記開口は、第２のケース２０における凸壁２２が設けられた側に対応しており、上記開口の長さがフレーム５４の側壁５４０の長さと一致し、フレーム５４の底部及び上記側壁５４０の下端は、いずれもモジュールの外側に露出され、且つフレーム５４の底部の外表面が第３のケース３０の外表面に揃えられている。第３のケース３０のこのような構造は、モジュールの体積をさらに小さくし、モジュールの高さを下げることを可能にした。
第３のケース３０の開口の両端部に位置するエッジ部位には、上向きに反った結合部３４が設けられており、結合部３４の端面に超音波ワイヤ３２が設けられている。また、第２のケース２０の下端における上記結合部３４に対応する位置には、下向きに開口した凹溝２６が設けられている。そして、上記結合部３４が凹溝２６内に挿入されるようになっている。
さらに、第３のケース３０における第２のケース２０のリア放音孔６０が設けられた側に対応する一側の他のエッジにも超音波ワイヤ３２が設けられ、第２のケース２０と第３のケース３０とが超音波溶接プロセスを介して密封され、結合されるようになっている。
本発明は、オープン式のリア音響キャビティを採用し、電子端末内部の各電子素子の間の空間を活用することで、モジュールの低周波性能を向上させ、音響短絡及び低周波音響の歪みを防ぐという音響性能を達成している。さらに、モジュールの音響性能を変えることなく、モジュールの体積を大幅に低減し、電子端末における他の部品のために拡張空間を提供している。これにより、スピーカモジュールが薄型、軽量で且つ小型化の電子端末のニーズを満たすことができるようになった。
本明細書は、上記構造のモジュールを例にして、本発明のオープン式のリア音響キャビティ及びフレームの側壁の面取りに関する技術的解決手段を例示的に詳説明したが、実際の応用において、この技術的解決手段は、上述の長方形構造のスピーカモジュールに適用されるだけではなく、円形、トラック状及び正方形等の構造のスピーカモジュールにも適用可能である。したがって、当業者が、本明細書の記述に基づいて、創造的労力を払わずに、本発明の技術的解決手段をその他の構造のモジュールに応用することは可能であるため、モジュールのその他の構造が上記実施形態におけるモジュールの構造と同一であるかどうかに関わらず、モジュールの体積を低減するためにオープン式のリア音響キャビティを採用し、且つ気流の流通を向上させるためにフレームの側壁に面取りするようなスピーカモジュールは、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。
本明細書に言及した第１のケース、第２のケース及び第３のケースという名称は、技術的特徴を区別するためのものにすぎなく、三者の間の位置関係、組立順番及び作動順番などを表すものではない。
本発明は、上述した具体的な実施形態に限らず、当業者が、上述の発明構想から創造的労力を経ずになされた種々の変換は、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。
１０…第１のケース
２０…第２のケース
２２…凸壁
２４…固定フランジ
２６…凹溝
３０…第３のケース
３２…超音波ワイヤ
３４…結合部
４０…ドーム
４２…ダイアフラム
４４…ボイスコイル
５０…ワッシャー
５２…磁石
５４…フレーム
５４０…側壁
５４２…面取り平面
６０…リア放音孔
６２…フロント放音孔
７０…電子端末
７２…電子素子
８０…リア音響キャビティ

Claims (10)

  1. 電子端末の内部に実装され、筐体を含んで構成されたスピーカモジュールであって、
    前記筐体内に、振動系と、前記筐体に固定されたフレーム内に磁石及びワッシャーを順次に固定して備えた磁気回路系とを収容した構成を有し、
    前記フレームの側壁に対応する前記筐体の位置には、モジュール本体の内部キャビティと前記電子端末の内部キャビティとを連通させるリア放音孔が設けられ、
    前記フレームの前記側壁の上端にて前記リア放音孔の側には、面取り平面が設けられている、
    ことを特徴とするスピーカモジュール。
  2. 前記モジュール本体は、矩形構造を有し、前記フレームは、対向する両側の側壁のいずれにも、前記面取り平面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカモジュール。
  3. 前記筐体が、互いに結合された第１のケース及び第２のケースを含み、前記リア放音孔が前記第２のケースの一側の側壁に設けられ、前記フレームが前記第２のケースに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカモジュール。
  4. 前記リア放音孔が前記第２のケースの前記一側の側壁に等間隔に分布させて３つ設けられていることを特徴とする請求項３に記載のスピーカモジュール。
  5. 前記第２のケースの前記リア放音孔が設けられた側壁の内側には、前記フレームの側壁の上端面と結合される固定フランジが各前記リア放音孔を避けて断続的に設けられていることを特徴とする請求項４に記載のスピーカモジュール。
  6. 前記第２のケースの前記リア放音孔が設けられていない側の側壁の上端には、断続的に複数の凸壁が設けられ、各前記凸壁の上端面が、いずれも前記第２のケースの他の３つの側壁の上端面に揃えられており、前記第１のケースと前記第２のケースとが結合されると、各前記凸壁の間の空間によって前記モジュール本体のフロント放音孔が形成されることを特徴とする請求項５に記載のスピーカモジュール。
  7. 前記リア放音孔及び前記フロント放音孔は、それぞれ前記モジュール本体の互いに対向する両側に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のスピーカモジュール。
  8. 前記第２のケースの前記凸壁が設けられた側の側壁の内側にも、前記フレームの側壁の上端面と結合される固定フランジが連続的に設けられていることを特徴とする請求項７に記載のスピーカモジュール。
  9. 前記モジュール本体は、第３のケースをさらに含み、前記第１のケースが前記第２のケースの上端に結合され、前記第３のケースが前記第２のケースの下端に結合された構造となっていることを特徴とする請求項８に記載のスピーカモジュール。
  10. 前記第３のケースは、前記第２のケースにおける前記凸壁が設けられた側に対応して開口した枠構造であり、前記開口の側には、上向きに反った結合部が設けられ、前記第２のケースの下端における前記結合部に対応する位置には、前記結合部を収容するための凹溝が設けられていることを特徴とする請求項９に記載のスピーカモジュール。
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