JP6327135B2 - スピーカ用ダンパ及びスピーカ - Google Patents

Description

本発明はスピーカ用ダンパ及びスピーカに関する。

スピーカでは、ボイスコイルを支持するためにダンパが広く利用されている。

例えば、特許文献１では、コルゲーション構造を有するダンパが開示されている。このようなダンパは、同心円状に、山部と谷部とを交互に有する環状板である。

特開２００８−１３１１８０号公報

ところで、出力の向上がスピーカに要求されている。特許文献１で開示されるスピーカに、大きな音を出力で発生させた場合、ダンパがボイスコイルボビンから大きな力を受けて、損傷することがあった。特に、ダンパの内周側では大きな応力が発生し、その内周側が損傷しやすかった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、大きな音を出力しても損傷しにくいスピーカ用ダンパ及びこれを用いたスピーカを提供するところにある。

そこで、本発明は、
厚みｔ０を有する環状板を備え、
前記環状板は、
ボイスコイルボビンと接着する内周側縁部と、
前記内周側縁部から前記環状板の外周側に向かって延びる平坦部と、を備え、
前記平坦部は、同心円状に形成される山部及び谷部の少なくとも一方を有し、
前記山部の高さは、前環状板の厚みｔ０と同じ、又は、小さく、
前記谷部の深さは、前環状板の厚みｔ０と同じ、又は、小さいスピーカ用ダンパを提供する。

本発明により、大きな音を出力しても損傷しにくいスピーカ用ダンパ及びスピーカを提供することができる。

図１は、実施の形態１にかかるスピーカの断面図である。 図２は、実施の形態１にかかるダンパの断面斜視図である。 図３は、実施の形態１にかかるスピーカの要部の断面図である。 図４は、実施の形態１にかかるダンパの断面図である。 図５は、実施の形態１にかかるダンパの要部の断面図である。 図６は、実施の形態１にかかるダンパの要部の断面図である。 図７は、実施例のダンパの各部位における応力を示すグラフである。 図８は、比較例のダンパの断面斜視図である。 図９は、比較例のダンパの各部位における応力を示すグラフである。

実施の形態１．
（全体構造）
図１〜図３を参照して実施の形態１にかかるスピーカ、及び、スピーカ用ダンパについて説明する。図１は、実施の形態１にかかるスピーカの断面図である。図２は、実施の形態１にかかるダンパの断面斜視図である。図３は、実施の形態１にかかるスピーカの要部の断面図である。

図１に示すように、スピーカ１００は、ダンパ１０と、第１のフレーム１１と、第２のフレーム１２と、ボイスコイルボビン１３と、キャップ１４と、振動板１５と、エッジ１６と、磁気回路装置１８と、ボイスコイル１９とを含む。

第１のフレーム１１は、円錐筒状体であり、また、第２のフレーム１２は、中央近傍に孔を有する皿状体である。第２のフレーム１２は、外縁から突き出る側壁１２ａと、側壁１２ａから突き出るフランジ１２ｂとを有する。第１のフレーム１１と第２のフレーム１２とは、互いに接合又は一体化しており、椀状体となる。第１のフレーム１１と第２のフレーム１２とは、いずれも、スピーカ１００の構成を保持するのに必要な機械的強度を有する材料、例えば、金属、樹脂等の材料からなる。

エッジ１６は、スピーカ１００の正面から視ると、環状部材であり、スピーカ１００の断面において、スピーカ１００の前方に向かって張り出す形状を有する。ここで、スピーカ１００の前方は、スピーカ１００により発生させる音の進行方向であり、図１では、Ｚ方向である。エッジ１６は、第１のフレーム１１の外側端部に沿って設置される。

振動板１５は、接合又は一体化した第１のフレーム１１と第２のフレーム１２との内側に配置されて、エッジ１６の内側端部に接続される円錐筒状体である。振動板１５は、エッジ１６を介して、第１のフレーム１１に支持される。振動板１５は、スピーカ１００の正面から視ると、環状体である。振動板１５は、例えば、樹脂、紙、金属などの材料からなる。

図１に図２を併せて参照して、ダンパ１０は、コルゲーション構造を有する環状板であり、例えば、内周側縁部１０ａと、平坦部１０ｃと、起伏部１０ｄと、外周側縁部１０ｂとを、含む。ダンパ１０は、布を樹脂で含浸した状態で、金型を用いてプレス成形することで、形成される。このような樹脂として、フェノール樹脂又はポリアミド樹脂が挙げられる。ダンパ１０は、所定の厚みｔ０を有すると好ましい。ダンパ１０は、第２のフレーム１２の内側に配置され、ダンパ１０の外周側縁部１０ｂが第２のフレーム１２の側壁に貼り付けられる。内周側縁部１０ａと、平坦部１０ｃと、起伏部１０ｄと、外周側縁部１０ｂとは、同心円状に、内周側から外周側に向かってこの順に互いに接続する。内周側縁部１０ａと、平坦部１０ｃと、起伏部１０ｄと、外周側縁部１０ｂとは、スピーカ１００の正面から視ると、いずれも環状である。

内周側縁部１０ａは、接着剤（後述）を保持するために、スピーカの後方（ここでは、−Ｚ方向）に凹む。内周側縁部１０ａは、この接着剤によって、ボイスコイルボビン１３と接着する。

平坦部１０ｃは、内周側縁部１０ａから外周側に向かって延びている。平坦部１０ｃは、同心円状に形成される山部ａ１及び谷部ｂ１の少なくとも一方を有する。起伏部１０ｄは、平坦部１０ｃから外周側に向かって延びる。起伏部１０ｄは、同心円状に形成される山部及び谷部の少なくとも一方を有する。平坦部１０ｃと、起伏部１０ｄとは、少なくとも１つの山部ａ１、ａ２、ａ３、…、ａｎ（ｎは自然数）、…と、少なくとも１つの谷部ｂ１、ｂ２、ｂ３、…、…、ｂｍ（ｍは自然数）、…と、を内周側縁部１０ａから外周側縁部１０ｂに向かって交互に有する。なお、図２に示すダンパ１０では、ｎが６であり、ｍが５である。平坦部１０ｃは、山部ａ１、…、ａｎ_１（ｎ_１は自然数）と、谷部ｂ１、…、ｂｍ_１（ｍ_１は自然数）との少なくとも１つを含む。起伏部１０ｄは、山部ａｎ_１＋１、…と、谷部ｂｍ_１＋１、…との少なくとも１つを含む。平坦部１０ｃにおける山部ａ１、…と谷部ｂ１、…との高低差は、起伏部１０ｄに含まれる山部ａｎ、…と谷部ｂｎ、…との高低差と比較して、小さいとよい。なお、平坦部１０ｃは、小起伏部と称してもよく、起伏部１０ｄは、大起伏部と称してもよい。

外周側縁部１０ｂは、スピーカの後方側において被支持面Ｅ１を有し、被支持面Ｅ１は第２のフレーム１２のフランジ１２ｂと接着する。被支持面Ｅ１とフランジ１２ｂとが接着することで、ダンパ１０は、フレーム１２に支持されている。なお、ダンパ１０のさらなる詳細は、後述する。

再び図１を参照して、ボイスコイルボビン１３は、円筒状体であり、例えば、樹脂、金属、紙などの材料からなる。ボイスコイルボビン１３は、第１のフレーム１１と第２のフレーム１２との内側に配置されているとともに、振動板１５を貫通するように配置されている。図３に示すように、ボイスコイルボビン１３は、接着部１７を介して振動板１５の内側端部と接着し、接着部１７を介してダンパ１０の内周側縁部１０ａと接着する。接着部１７は、接着剤を内周側縁部１０ａに溜めて、固化させることで、形成される。ボイスコイルボビン１３は、スピーカ前後方向に移動可能に、ダンパ１０を介して第２のフレーム１２に支持される

キャップ１４は、ボイスコイルボビン１３の前端を覆うように、振動板１５に配置されている。

磁気回路装置１８は、ヨーク１８１と、マグネット１８２ａ、１８２ｂと、プレート１８３とを含む。

ヨーク１８１は、円筒部１８１ａと、鍔部１８１ｂとを有する。円筒部１８１ａは、スピーカ１００の前方（ここで、Ｚ方向）に延びて、ボイスコイルボビン１３の内側に挿入されている。ボイスコイルボビン１３は、ボイスコイル１９と振動板１５等を接続する為の部品である。鍔部１８１ｂは、円筒部１８１ａにおけるスピーカ１００後方側に設けられている。鍔部１８１ｂは、スピーカ１００の背面から視ると、円板状に形成されている。ヨーク１８１は、例えば、純鉄や鉄鋼などの磁性材料からなる。

マグネット１８２ａ、１８２ｂは、スピーカ１００の正面から視ると、環状体である。マグネット１８２ａ、１８２ｂの孔には、ヨーク１８１の円筒部１８１ａが挿し通されている。マグネット１８２ａは、円筒部１８１ａに接触しないように、鍔部１８１ｂに載置されており、マグネット１８２ｂはマグネット１８２ａに載置されている。マグネット１８２ａ、１８２ｂは、フェライト磁石、アルニコ磁石、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石などからなる。

プレート１８３は、スピーカ１００の前面から視ると、環状体である。プレート１８３孔には、ヨーク１８１の円筒部１８１ａが挿し通されている。プレート１８３は、円筒部１８１ａとの間に磁気ギャップを形成する為にマグネット１８２ｂの上に載置される。プレート１８３は、ヨーク１８１と同じような種類の材料からなる。マグネット１８２ａ、１８２ｂ及びプレート１８３は、鍔部１８１ｂにボルト締結されていてもよい。プレート１８３は、第２のフレーム１２と接触せずに離間してもよい。

マグネット１８２ａ及び１８２ｂによって形成される下側の磁界は、ヨーク１８１の鍔部１８１ｂを通過して、円筒部１８１ａに向かう。上側の磁界は、プレート１８３に向かう。磁気回路装置１８は、鍔部１８１ｂ、円筒部１８１ａ、プレート１８３を通過する磁気回路を形成する。ボイスコイル１９が磁気回路装置１８の所定の位置に配置させるために、ダンパ１０の機械的性質などが設定されているとよい。

ボイスコイル１９は、導線を、ボイスコイルボビン１３の後部の外周面に、巻き回されることによって形成される。ボイスコイル１９は、ヨーク１８１に接触させないように、ボイスコイルボビン１３の後部の外周面に配置される。ボイスコイル１９は、アンプ（図示略）等に電気的に接続されており、電気信号を供給される。

（ダンパの詳細）
次に、図４〜図６を参照して、ダンパ１０の詳細について説明する。図４は、実施の形態１にかかるダンパの断面図である。図５及び図６は、実施の形態１にかかるダンパの要部の断面図である。

図４に示すダンパ１０では、平坦部１０ｃと、起伏部１０ｄとは、山部ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６と、谷部ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５とを、内周側縁部１０ａから外周側縁部１０ｂに向かって、交互に有する。ボイスコイルボビン１３（図３参照）がスピーカ１００の前後方向に振動すると、山部ａ１〜ａ６と、谷部ｂ１〜ｂ５と、内周側縁部１０ａとが、力を受ける。内周側縁部１０ａは、その形状が接着部１７により固定されているため、山部ａ１〜ａ６と、谷部ｂ１〜ｂ５と比較して、損傷しにくい。

図５に示すように、具体的には、平坦部１０ｃは、内周側縁部１０ａの内側端ａ０から、外周側縁部１０ｂ側に長さｒ０離れた点ｃ１までの範囲であり、ダンパ１０の径方向において長さｒ０を有する。起伏部１０ｄは、ダンパ１０の径方向において、点ｃ１から、外周側縁部１０ｂ側の端ｄ１（図４参照）までの範囲である。ここでは、点ｃ１は、谷部ｂ１と山部ａ２との間にある。したがって、平坦部１０ｃは、山部ａ１と、谷部ｂ１とを含む一方、起伏部１０ｄは、山部ａ２〜ａ６と、谷部ｂ２〜ｂ５とを含む。

図６に示すように、ダンパ１０が所定の厚みｔ０を有し、山部ａ１が高さｔ１を有し、谷部ｂ１が深さｔ２を有する。具体的には、山部ａ１の高さｔ１は、外周側縁部１０ｂと第２のフレーム１２のフランジ１２ｂとの被支持面Ｅ１と同じ高さの仮想面Ｅ２から、ダンパ１０の下側主面までの距離に相当する。また、谷部ｂ１の深さｔ２は、仮想面Ｅ２から、ダンパ１０の上側主面までの距離に相当する。山部ａ１の高さｔ１が、ダンパ１０の厚みｔ０以下である。また、谷部ｂ１の深さｔ２が、ダンパ１０の厚みｔ０以下である。

一方、山部ａ２〜ａ６の高さが山部ａ１の高さｔ１よりも高いとともに、谷部ｂ２〜ｂ５の深さが谷部ｂ１の深さｔ２よりも深いと好ましい。また、山部ａ２〜ａ６の高さがダンパ１０の厚みｔ０も大きいとともに、谷部ｂ２〜ｂ５の深さがダンパ１０の厚みｔ０も大きいと、山部ａ１と谷部ｂ１との高低差は、山部ａ２〜ａ６と谷部ｂ２〜ｂ５との高低差よりも、確実に小さくなるため、好ましい。

また、平坦部１０ｃの径方向長さｒ０は、ダンパ１０の径方向長さＷｄ／６以下であると好ましい。ダンパ１０の径方向長さＷｄ（図２参照）は、径方向において、ダンパ１０の内周側縁部１０ａから外周側縁部１０ｂまでの長さである。また、平坦部１０ｃの径方向長さｒ０は、ダンパ１０の径方向長さＷｄ／１２以下であると好ましい。他方、平坦部１０ｃの径方向長さｒ０は、１０ｍｍ以下であってもよい。なお、平坦部１０ｃの径方向長さｒ０がダンパ１０の径方向長さＷｄ／１２以下又はＷｄ／６以下であることと、平坦部１０ｃの径方向長さｒ０が１０ｍｍ以下であることについての関係については、後述する。

なお、説明の便宜上、ダンパにおいて高さ方向を規定したが、ダンパにおける上下方向は、スピーカにおける前後方向に相当し、具体的には、ダンパにおける上方向がスピーカにおける前方向に相当し、ダンパにおける下方向がスピーカにおける後ろ方向に相当する。スピーカの向きが変化しても、このスピーカにおける上下方向とダンパにおける前後方向との対応は変化しない。例えば、スピーカが下方に向けて設置されていても、スピーカにおける前方向はダンパにおける上方向に相当する。

（スピーカの動作）
次に、スピーカの動作について説明する。
再び図１を参照して、スピーカ１００に音を発生させるための電気信号をボイスコイル１９に供給する。すると、ボイスコイル１９が、磁気回路装置１８による磁気によって、モーメントを発生し、ボイスコイルボビン１３がボイスコイル１９のモーメントを受けて、スピーカ１００の前後方向（ここで、Ｚ方向、−Ｚ方向）に動く。ボイスコイルボビン１３の動作によって、振動板１５が振動し、振動板１５の周辺の媒体に伝達し、音が発生する。

スピーカの音の発生が停止した状態では、ダンパ１０は、動作後のボイスコイルボビン１３を、磁気回路装置１８の所定の位置に戻すように保持する。したがって、ダンパ１０は、ボイスコイルボビン１３の保持による反作用の力を受けており、ダンパ１０の内部では、応力が発生している。スピーカ１００の音の出力が大きいと、ダンパ１０の内部で発生する応力も大きい。

しかし、ダンパ１０は、山部の高さは、環状板の厚みｔ０と同じ、又は、小さく、谷部の深さは、環状板の厚みｔ０と同じ、又は、小さいため、ダンパ１０の内周側に生じる応力が小さい。したがって、スピーカ１００が大きな音を出力しても、ダンパ１０が大きな応力を受けるものの、損傷しにくい。また、ダンパ１０を有するスピーカ１００は、ダンパ１０が損傷しにくいため、さらに大きな音を出力し得る。

（実施例の解析結果）
次に、図７〜図９を参照して、実施の形態１にかかる実施例と、その比較例とについて、解析した結果について説明する。図７は、実施例のダンパの各部位における応力を示すグラフである。図８は、比較例のダンパの断面斜視図である。図９は、比較例のダンパの各部位における応力を示すグラフである。

実施例では、ダンパ１０に相当するダンパを用いた。比較例では、図８に示すダンパ９１０に相当するダンパを用いた。ダンパ９１０は、平坦部９１０ｃと、外周側縁部９１０ｂとを除いて、ダンパ１０と同じ構成を有する。平坦部９１０ｃは、山部９ａ１と、谷部９ｂ１とを有し、山部９ａ１と谷部９ｂ１との高低差は、起伏部１０ｄに含まれる山部ａ２〜６ｎと谷部ｂ２〜ｂ５との高低差と比較して同じ又は大きい。外周側縁部９１０ｂは、外周側縁部１０ｂと異なり、その縁に上方向に延びる側壁を有するものの、外周側縁部９１０ｂは、後述する応力に対して、殆ど影響を与えない。

実施例及び比較例では、ダンパの径方向における部位に発生する応力を解析した。実験条件として、ダンパ内周部に与える入力は０．１Ｎ〜１０Ｎの範囲内の複数の値を用いた。図７に実施例の結果を示し、図９に比較例の結果を示した。

図７に示すように、山部ａ１〜ａ６、谷部ｂ１〜ｂ５の応力値は、いずれも、１１ＭＰａを下回っており、大きな差が無い。

図９に示すように、山部９ａ１の応力値は、いずれの他の山部ａ２〜ａ６、谷部ｂ２〜ｂ５と比較して、格段に高かった。谷部９ｂ１の応力値は、谷部ｂ１の応力値（図７参照）と比較して高い。

実施例は、比較例と比較して、内周側の部位、例えば、山部ａ１、谷部ｂ１などの応力値が小さい。したがって、実施例及び比較例をそれぞれスピーカに組み込んで、大きな音をスピーカに出力させても、実施例は比較例と比較して損傷しにくい、と考えられる。さらに、実施例を組み込んだスピーカは、比較例を組み込んだスピーカと比較して、大きな音を出力し得る。

（スピーカの具体例）
次に、上記した実施の形態１にかかるダンパに適したスピーカの具体例について説明する。

１３ｃｍ以上３０ｃｍ以下の口径を有するスピーカは、１３ｃｍ未満の口径を有するスピーカと比較して、スピーカの出力を高めた場合、ダンパの損傷が生じやすいことが多い。そのため、上記したダンパ１０の効果を鑑みると、ダンパ１０は、１３ｃｍ未満の口径を有するスピーカよりも、１３ｃｍ以上３０ｃｍ以下の口径を有するスピーカに、特に好適である。なお、スピーカの口径Ｗｓ（図１参照）はエッジ１６の径に相当する。

ここでは、１３ｃｍ以上３０ｃｍ以下の口径を有するスピーカにおける具体的な平坦部１０ｃの径方向長さｒ０の大きさを求める。

スピーカが口径Ｗｓ［ｃｍ］を有し、ボイスコイルが直径Ｗｖ［ｍｍ］（図１参照）を有し、ダンパが径方向長さＷｄ［ｍｍ］を有する場合、平坦部１０ｃの径方向長さｒ０は、下記の計算式を用いることにより、求められる。
Ｗｄ＝（１０Ｗｓ−Ｗｖ）／２ …（計算式）

また、ボイスコイルの直径Ｗｖは、スピーカの口径Ｗｓに応じて、殆ど決まっていることが多い。例えば、口径１３ｃｍのスピーカでは、直径２０ｍｍのボイスコイルが使用される。口径１６ｃｍのスピーカでは、直径２５〜３０ｍｍのボイスコイルが使用される。また、口径２５ｃｍのスピーカでは、直径４５〜５０ｍｍのボイスコイルが使用される。また、口径３０ｃｍのスピーカでは、直径５０〜６５ｍｍのボイスコイルが使用される。

ここで、１３ｃｍ、１６ｃｍ、２５ｃｍ、及び、３０ｃｍの口径を有するスピーカにおけるＷｄ／６、及び、Ｗｄ／１２を求めた結果を下記の表１及び表２に示す。なお、１３ｃｍの口径を有するスピーカでは、使用されるボイスコイルの直径は１種類であるため、説明の便宜上、表１においてその直径は、ボイスコイル最小径Ｗｖｍｉｎとして扱った。

表１及び表２に示すように、１３ｃｍ以上３０ｃｍ以下の口径を有するスピーカでは、Ｗｄ／６とＷｄ／１２とは、１０ｍｍに近い値を有する。したがって、１３ｃｍ以上３０ｃｍ以下の口径を有するスピーカでは、平坦部１０ｃの径方向長さｒ０が１０ｍｍ以下であると好ましい。

以上、実施の形態１にかかるスピーカ用ダンパによれば、山部の高さは、環状板の厚みｔ０と同じ、又は、小さく、谷部の深さは、環状板の厚みｔ０と同じ、又は、小さいので、大きな音を出力しても、損傷しにくい。

また、実施の形態１にかかるスピーカ用ダンパによれば、平坦部の径方向の長さは、内周側縁部からの距離がダンパの径方向の長さＷｄの１／６以内であるため、大きな音を出力しても、より確実に損傷しにくい。

また、実施の形態１にかかるスピーカ用ダンパによれば、平坦部の径方向の長さは、内周側縁部からの距離が１０ｍｍ以内であるため、大きな音を出力しても、より確実に損傷しにくい。

他方、実施の形態１にかかるスピーカによれば、実施の形態１にかかるスピーカ用ダンパを備えるため、大きな音を出力しても損傷しにくい。したがって、ダンパの損傷のおそれのために、出力を抑制しなくてもよいので、大きな音を出力し得る。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１０ ダンパ
１０ａ 内周側縁部 １０ｃ 平坦部
ａ１、…、ａｎ 山部 ｂ１、…、ｂｎ 谷部
１３ ボイスコイルボビン

Claims (3)

1. 厚みｔ０を有する環状板を備え、
   前記環状板は、
   ボイスコイルボビンと接着する内周側縁部と、
   前記内周側縁部から前記環状板の外周側に向かって延びる平坦部と、を備え、
   前記平坦部は、同心円状に形成される山部及び谷部の少なくとも一方を有し、
   前記山部の高さは、前記環状板の厚みｔ０と同じ、又は、小さく、
   前記谷部の深さは、前記環状板の厚みｔ０と同じ、又は、小さく、
   前記平坦部の径方向長さは、前記環状板の径方向の長さＷｄの１／６以内である
   ことを特徴とする
   スピーカ用ダンパ。
2. 前記平坦部の径方向長さは、１０ｍｍ以内である
   ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ用ダンパ。
3. 請求項１または２に記載のスピーカ用ダンパを備えるスピーカ。

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