JP6275793B1

JP6275793B1 - スピーカ

Info

Publication number: JP6275793B1
Application number: JP2016182239A
Authority: JP
Inventors: 景田辺; 政実安齋; 優山上; 貴裕青木; 祐介吉田
Original assignee: Alpine Electronics Inc
Current assignee: Alpine Electronics Inc
Priority date: 2016-09-16
Filing date: 2016-09-16
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2036-09-16
Also published as: JP2018046532A; US20180084345A1; EP3297293B1; US10250988B2; EP3297293A1

Abstract

【課題】非軸対称形状の振動板を用いつつ、高音質で信頼性の高い「スピーカ」を提供する。【解決手段】本発明のスピーカは、磁気ギャップＧを有する磁気回路１と、磁気回路１に結合されたフレーム７と、磁気ギャップＧ内に配置されたボイスコイル２と、ボイスコイル２が巻回された円筒状のボビン３と、内周側がボビン３に結合されると共に外縁部が弾性エッジ６を介してフレームに支持された振動板５とを備えており、振動板５の外形形状はボビン３の中心を通る中心軸に関して非軸対称形の楕円形状となっている。この振動板５は、熱可塑性樹脂中に長繊維フィラーを一方向に配向させたシート状素材（熱可塑ＣＦＲＰシート２０）を真空成形して形成されたものであり、その長繊維フィラーの配向方向が振動板５の短軸方向と一致するように設定されている。【選択図】図１

Description

本発明は、振動板の振動によって音圧を発生するスピーカに係り、特に、トラック形状や楕円形状等の非円形な外形形状を有する振動板を用いたスピーカに関するものである。

車室内やテレビジョン受信機等においては、スピーカを設置できるスペースが大きく制限されることがあり、そのような狭い占有空間に設置可能なスピーカとして、トラック形状や楕円形状の振動板を使用したスピーカが広く知られている。

しかし、外形形状をトラック形状や楕円形状にした振動板は、外形形状を円形状にした振動板のように軸対称形状とならず、短軸方向と長軸方向を有する非軸対称形状となるため、形状剛性が偏りを持って剛性の低い部位が存在してしまう。そのため、非軸対称形状の振動板を使用したスピーカでは、振動板の非軸対称形状によって決まる固有振動モードが発生し、音声周波数特性上の重要な音声帯域にピークディップが生じて高音質にできないという課題や、大入力時の跳躍モードで振動板と一緒にボイスコイルも固有振動モードで変形して磁気ギャップに接触してしまうという課題がある。

そこで従来より、非軸対称形状にした振動板の形状剛性の低い部位を補強するために、特許文献１に記載されているように、振動板の長軸方向と短軸方向に沿ってリブ状の肉厚部を形成したり、特許文献２に記載されているように、微細化された天然繊維をスプレー塗布して補強材を形成し、これら肉厚部や補強材によって振動板の剛性を局部的に向上させるという技術が提案されている。

特開２００５−２２３８０７号公報特開２００９−１１１８０２号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載された従来技術では、振動板に肉厚部や補強材を形成することによって形状剛性の低下を補うようにしているため、肉厚部や補強材を追加した後の振動板に新たに撓みやすい部分が生じてしまうという問題や、振動板の総重量が増加してしまうという問題があった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、非軸対称形状の振動板を用いつつ、高音質で信頼性の高いスピーカを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のスピーカは、磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気回路に結合されたフレームと、磁気ギャップ内に配置されたボイスコイルと、前記ボイスコイルが巻回された円筒状のボビンと、内周側が前記ボビンに結合されると共に外縁部がエッジ部材を介して前記フレームに支持された振動板とを備え、前記振動板は前記ボビンの中心を通る中心軸に関して非軸対称形となっており、前記振動板が一方向に配向させた繊維状フィラーを含有する成型材料からなると共に、前記振動板における形状剛性の低い方向の領域において、その方向に沿って前記繊維状フィラーの配向方向が設定されているという構成にした。すなわち、前記振動板の材料剛性が均一であると仮定した場合に、この振動板は振動時の撓み量が大きくなる第１領域と撓み量が小さくなる第２領域とを有し、前記繊維状フィラーの配向方向は前記第１領域の撓み量が小さくなるように設定されるという構成にした。

このように構成されたスピーカでは、振動板が一方向に配向させた繊維状フィラーを含有する成型材料からなり、その繊維状フィラーの配向方向が形状剛性の低い方向の領域において、その方向に沿って設定されているため、わざわざ肉厚部や補強材を追加しなくても振動板における形状剛性の低い部位が補強され、振動板の重量増加を抑えつつ振動時の撓み量の偏りを抑えることができる。したがって、非軸対称形状の振動板を用いたスピーカであるのにもかかわらず、音質を向上させることができると共に信頼性を高めることができる。

上記の構成において、振動板はボビンの中心を通る中心軸に関して非軸対称形であれば、どのような外形形状であっても良いが、振動板の外周縁がトラック形状または楕円形状であると共に、ボイスコイルが振動板の中心部に結合されているスピーカにあっては、繊維状フィラーの配向方向が振動板の短軸方向に沿うように設定されていることが好ましい。

また、上記の構成において、振動板は熱可塑性樹脂中に繊維状フィラーを一方向に配向させたシート状素材であることが好ましく、このようなシート状素材を用いると機械的特性に優れた振動板を安価に作製することができる。

この場合において、振動板はシート状素材をプレス成形や圧空成形して形成することも可能であるが、振動板がシート状素材を真空成形することによって形成されたものであると、所望形状の振動板を容易に作製することができる。

本発明のスピーカによれば、非軸対称形状の振動板を用いたのにもかかわらず、音質を向上させることができると共に信頼性を高めることができる。

本発明の実施形態例に係るスピーカの平面図である。図１のII−II線に沿う断面図である。図１のIII−III線に沿う断面図である。図１のスピーカに備えられる振動板の製造工程を示す説明図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１〜図３に示すように、本発明の実施形態例に係るスピーカは、磁気ギャップＧを有する磁気回路１と、磁気ギャップＧに配置されて通電時に電磁相互作用で駆動されるボイスコイル２と、ボイスコイル２が巻回された円筒状のボビン３と、ボビン３の上部開口を塞ぐキャップ４と、ボビン３に連動して振動する振動板５と、振動板５の外周縁をエッジ部材６を介して弾性的に支持するフレーム７と、フレーム７とボビン３の上端部との間に介設されたダンパー８とによって主に構成されている。

磁気回路１は、センターポール９ａを有するボトムプレート９と、ボトムプレート９上に載置された円環状のマグネット１０と、マグネット１０を挟んでボトムプレート９に積層・一体化された円環状のトッププレート１１とによって構成されており、センターポール９ａの外周面とトッププレート１１の内周面との間に磁気ギャップＧが形成されている。

振動板５は外形形状を楕円形にした非円形振動板であり、その中央部がボビン３の上端部に接着固定されている。すなわち、この振動板５はボビン３の中心を通る中心軸に関して非軸対称形となっているため、その非軸対称形によって形状剛性が偏りを持っており、本実施形態例で用いられている振動板５は長軸方向に比べて短軸方向の強度が弱いものとなっている。

エッジ部材６は軟質ゴム等の柔軟性に富む材料からなり、このエッジ部材６は振動板５の外周縁に接着等の手段を用いて一体化されている。また、振動板５の内周縁とフレーム７との間にダンパー８が介設されており、このダンパー８によって振動板５はボビン３の軸線方向に沿って振動するようにフレーム７に支持されている。

このように構成されたスピーカでは、ボイスコイル２から導出する図示せぬリード線に音声信号が入力されると、ボイスコイル２に電流が流れて電磁駆動力が作用するため、フレミングの左手の法則に基づいてボビン３が磁気ギャップＧ内を軸線方向に沿って上下動し、それに伴って振動板５が振動して音声を発生するようになっている。

ここで、振動板５はポリアミド系樹脂やポリアミド系樹脂等の熱可塑性樹脂中に繊維状フィラーを一方向に配向させたシート状素材からなり、本実施形態例においては、ナイロン６樹脂中に長繊維（例えば長さ４ｍｍ〜１２ｍｍの炭素繊維）フィラーを一方向に配向させた熱可塑ＣＦＲＰシート（Ｎ６／ＣＦ２０％）が用いられている。詳細については後述するが、振動板５はこの熱可塑ＣＦＲＰシートを真空成型することによって形成され、その際、長繊維フィラーの配向方向が振動板５における形状剛性の低い方の領域に沿うように設定されている。本実施形態例では、振動板５の形状剛性が短軸方向に沿って弱いものとなっているため、図１の矢印で示すように、長繊維フィラーの配向方向が振動板５の短軸方向に沿うように設定されている。すなわち、振動板５の材料剛性が均一であると仮定した場合に、振動板５は振動時の撓み量が大きくなる第１領域が短軸方向に現れ、撓み量が小さくなる第２領域が長軸方向に現れる。そして、繊維状フィラーの配向方向はその第１領域の撓み量が小さくなるように短軸方向に沿うように設定されている。

このような振動板５を真空成形する製造工程について図４を参照して説明すると、まず、図４（ａ）に示すように、熱可塑ＣＦＲＰシート２０を図示せぬヒータで加熱して軟化させた後、その状態のまま熱可塑ＣＦＲＰシート２０を金型２１に向けて下降させる。このとき、熱可塑ＣＦＲＰシート２０に含有されている長繊維フィラーの配向方向が真空成形後の振動板５の短軸方向と一致するように、熱可塑ＣＦＲＰシート２０を金型２１に載置する必要がある。

次いで、図４（ｂ）に示すように、真空ポンプ２２を作動させて熱可塑ＣＦＲＰシート２０と金型２１間の空気を真空に引き、熱可塑ＣＦＲＰシート２０と金型２１を密着させる。しかる後、熱可塑ＣＦＲＰシート２０を冷却・固化して金型２１から取り出し、この熱可塑ＣＦＲＰシート２０の外周縁と中心部を型抜きすることにより、図４（ｃ）に示すように、外形形状を楕円形にした非軸対称形の振動板５を作製することができる。

以上説明したように、本実施形態例に係るスピーカでは、振動板５がボビン３の中心を通る中心軸に関して非軸対称形の楕円形状となっており、この振動板５が熱可塑性樹脂中に長繊維フィラーを一方向に配向させたシート状素材（熱可塑ＣＦＲＰシート２０）からなると共に、その長繊維フィラーの配向方向が振動板５の短軸方向と一致するように設定されているため、振動板５における形状剛性の低い部位の機械的強度を長繊維フィラーの配向方向によって補強することができる。したがって、振動板５に肉厚部や補強材をわざわざ追加する必要がなくなり、振動板５の重量増加を抑えつつ振動時の撓み量の偏りを抑えることができるため、非軸対称形状の振動板５を用いたスピーカであるのにもかかわらず、音質を向上させることができると共に信頼性を高めることができる。

また、本実施形態例に係るスピーカでは、シート状素材（熱可塑ＣＦＲＰシート２０）から振動板５を得る成型方法として、熱可塑ＣＦＲＰシート２０を金型２１に密着させて真空ポンプ２２で真空に引くという真空成形を用いているため、金型２１の型費を含めた成形コストが安くて済み、所望形状の振動板５を容易に作製することができる。

なお、上記実施形態例では、外形形状が楕円形の振動板５を用いた場合について説明したが、振動板５の外形形状は楕円形に限定されるものではなく、例えばトラック形状や多角形状の振動板、あるいはボイスコイル（ボビン）を振動板の中心部から偏倚した位置に配置したオブリコーンと呼ばれる振動板等、ボビンの中心を通る中心軸に関して非軸対称形であれば良い。

また、上記実施形態例では、外形形状が楕円形の振動板５の短軸方向に沿うように長繊維フィラーの配向方向を設定しているが、振動板５における形状剛性の偏りは外形形状のみによって決まるわけではなく、ボビン３側の内周縁からエッジ部材６側の外周縁に至る湾曲形状を含む全体的な形状によって決まるため、使用する振動板の全体形状によって決まる形状剛性の低い領域が例えば長軸方向である場合は、その振動板の長軸方向に沿って長繊維フィラーの配向方向を設定する必要がある。

また、上記実施形態例では、シート状素材（熱可塑ＣＦＲＰシート２０）から振動板５を作製する手段として真空成形を用いた場合について説明したが、加熱軟化させたシート状素材を金型に加圧して所望形状に成型する圧空成形や、加熱軟化させたシート状素材を上型と下型で挟み込んで所望形状に成型するプレス成形を用いて、シート状素材から振動板を作製することも可能である。

１磁気回路
２ボイスコイル
３ボビン
４キャップ
５振動板
６エッジ部材
７フレーム
８ダンパー
９ボトムプレート
９ａセンターポール
１０マグネット
１１トッププレート
２０熱可塑ＣＦＲＰシート（シート状素材）
２１金型
２２真空ポンプ
Ｇ磁気ギャップ

Claims

磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気回路に結合されたフレームと、磁気ギャップ内に配置されたボイスコイルと、前記ボイスコイルが巻回された円筒状のボビンと、内周側が前記ボビンに結合されると共に外縁部がエッジ部材を介して前記フレームに支持された振動板とを備え、
前記振動板は前記ボビンの中心を通る中心軸に関して非軸対称形となっており、前記振動板が一方向に配向させた繊維状フィラーを含有する成型材料からなると共に、前記振動板における形状剛性の低い方向の領域において、その方向に沿って前記繊維状フィラーの配向方向が設定されていることを特徴とするスピーカ。
請求項１の記載において、前記振動板の外周縁がトラック形状または楕円形状であると共に、前記ボイスコイルが前記振動板の中心部に結合されており、前記繊維状フィラーの配向方向が前記振動板の短軸方向に沿うように設定されていることを特徴とするスピーカ。
請求項１または２の記載において、前記振動板は熱可塑性樹脂中に前記繊維状フィラーを一方向に配向させたシート状素材からなることを特徴とするスピーカ。
請求項３の記載において、前記振動板は前記シート状素材を真空成形することによって形成されたものであることを特徴とするスピーカ。
請求項１の記載において、前記振動板における形状剛性の低い領域が長軸方向である場合は、その長軸方向に沿って前記繊維状フィラーの配向方向が設定され、前記振動板における形状剛性の低い領域が短軸方向である場合は、その短軸方向に沿って前記繊維状フィラーの配向方向が設定されていることを特徴とするスピーカ。