JP6482004B2 - スピーカ - Google Patents

Description

この発明は音楽等を再生するスピーカに関する。

スピーカとしては、一般的に動電型スピーカが製造が容易で、安価であることなどから最も広く利用されている。また、音声帯域再生用途では、特にコーン型のスピーカが低コストで広帯域を得やすいため、幅広く使用されている。

こうしたスピーカはＴＶや車載用として用いられることが多いが、装着スペースの制約から、スピーカ形状を幅狭の細長いスリム形状とすることが多い。

このような場合、単にスピーカの口径を小さくすると振動板面積も小さくなり、音圧の低下が著しい。

従って、幅を狭くしても長さが確保できる場合、それに合わせ振動板形状をトラック形や長円形等として振動板面積を確保することが行われている。

しかし、その部品構成上や取付けの都合上、ボイスコイルや磁気回路は小さくせざるを得ない。その結果、振動板の駆動力が低下するため、音圧低下を招く。

その改善策として、振動板の長手方向に駆動部を複数設けたもの（特許文献１）、スリム形状とした振動板に合わせてボイスコイルを同様な形状にして、大径ボイスコイルと同等性能を図ったもの（特許文献２）、大口径の円形ボイスコイルと振動板の間に結合部材を設けたもの等がある（特許文献３）。

特開平０８−１５４２９６号公報 実開昭６２−１４３３９８号公報 特許第４７５０２１２号公報

特許文献１のように、長円形のような細長い形状とした振動板の長軸方向に、間隔を介してボイスコイルや磁気回路などからなる駆動部を配設した多点駆動方式とすると、スピーカの構成部品の中で駆動部が最もコスト比率が大きいため、大幅なコスト高になる、という課題があった。また、全体の構成が複雑となるため、組立性も悪く、このこともコスト高の要因になるという課題もあった。
特許文献２のように、細長い形状とした振動板に対応させて磁気ギャップ中に配設されるボイスコイルも同様な形状にすると、円形のボイスコイルを用いたものに比較して接触による異常音が出やすく、かつ歩留まりの低下やその対策によるコストが上昇する、という課題があった。
特許文献３のものは、結合部材自体の質量が高域再生の妨げになりやすく、また、その部分のコンプライアンス（柔らかさ）も高域再生の妨げとなりやすく、また、振動板は平板状のため剛性に欠ける、という課題があった。

この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、振動板を細長いスリム形状としても、低コストで広帯域高能率再生を可能としたスピーカを提供することにある。

請求項１に係る発明は、平面から見てトラック形状、長円形または楕円形のスリム形状をなし、かつ中央部の筒状をなすコーン首部３ａから外周部に向って拡径するコーン３と、このコーン３を振動させるボイスコイル１１ａが巻回された断面円形のボイスコイルボビン１１と、このボイスコイルボビン１１と前記コーン３とを連結するアダプタ７とを備え、アダプタ７は長円筒状部７ａの下端部とボイスコイルボビン嵌合部１０の上端部との間にボイスコイルボビン連結部９を有し、長円筒状の前記コーン首部３ａに接着剤ａを介し前記アダプタ７の長円筒状部７ａが結合され、かつ前記コーン首部３ａの長径側の外径が前記ボイスコイルボビン１１の内径以上であることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１記載のスピーカにおいて、前記アダプタ７はドーム状のセンターキャップ部８が一体に形成されていることを特徴とする。

請求項１記載の本発明によれば、コーン首部３ａとアダプタ７の長円筒状部７ａとが接着剤ａを介し一体化され、強化されたトラック形状の筒状体となり、加えてその下端部側のアダプタ７のボイスコイルボビン連結部９にボイスコイルボビン１１が結合されるため、これらにより相互補強がなされるので、ボイスコイルボビン１１から垂直方向に力を受ける場所が部分的であってもコーン首部３ａの変形が抑制され、コーン全体の撓みが抑えられることにより広帯域再生が可能となる。
請求項２記載の本発明によれば、アダプタ７の頂部はセンターキャップ部８が設けられドーム状をなしているため、これによっても剛性が向上し、良好な周波数特性を得ることができる。

本発明に係るスピーカの一実施例において、要部の内部構造が分かるように一部を破断して示した斜視図。 同本発明の一実施例において、全体構造が分かるようにし、かつ要部の内部構造が分かるようにした一部破断斜視図。 本発明で用いられる振動板とアダプタの分解斜視図。 本発明に係るスピーカの平面図。 本発明に係るスピーカの半断面の側面図。 本発明に用いられる蝶ダンパーの平面図。 本発明に係るスピーカを短径側から見た断面図。 本発明に係るスピーカを長径側から見た断面図。 本発明の要部であるアダプタとボイスコイルの結合状態を示す説明図で、（ａ）は２点接合、（ｂ）は４点接合、（ｃ）は０点接合。 本発明に係るスピーカの周波数に対する音圧を示す説明図を示す。 スピーカのＳＰＬ、ＩＭＰ特性を示す説明図を示す。

図１および図２は本発明の内部構造が分かるようにした一部破断斜視図で、これらの図において、１は平面から見るとほぼ長方形をなす細長くスリムな形状としたフレームで、このフレーム１の四隅には取付部への取付孔２がそれぞれ形成されている。

そして、このフレーム１内には、詳しくは図３に示すように、平面から見ると、幅狭の短径と、短径と直交し、長手方向に延びる長径を有するトラック形状をなし、抄紙後熱乾燥成形製のコーン３が設けられ、このコーン３の外周部には弧状に湾曲したエッジ５が設けられている。このエッジ５の外周部はフレームに形成されたエッジ取付部に固定されている。また、コーン３の中央部のコーン首部３ａはトラック形状をなすアダプタ連結孔４が形成され、アダプタ連結孔４から長径方向に向かって次第に幅が広がるほぼトラック形状の凸状部６がそれぞれ形成されている。この凸状部６はコーン３の剛性を高めるためのものである。

また、このコーン３は、詳しくは図５の断面で示すように、コーン首部３ａからコーン３の外周部に向って拡径するコーン形状に形成し、剛性を持たせている。

本発明では上記のようにコーン３を平面視トラック形状としたのは、幅の狭い装着スペースであっても振動板の放射面積を確保できるようにしたためである。

一般にスピーカの能率ηは次式で表される。
η∝Ｓ・（Ｂ×Ｌ）^２／Ｍ
Ｓ：振動板面積
Ｂ：コイル線部の直流磁束密度、Ｌ有効コイル長さ

このことから、振動板面積Ｓを大きく、すなわち放射面積を大きくすればスピーカの能率は向上する。このため、幅の狭い取付スペースに対し、放射面積を大きくするために本発明では振動板形状をトラック形状としている。

また、低域における高制動化は、駆動部を一つとしたスリム型スピーカでは駆動力が不足するため、Ｑが高くなり、低域において制動不足となるが、本発明では、後述するように、大径のボイスコイルボビン１１にボイスコル１１ａを巻装するようにし、コイル線部のＢ（直流磁束密度）×Ｌを大きくすることができるため、Ｑを小さくすることができ、適切な制動力を得ることができるようにしている。

再び図１〜図４において、コーン３のアダプタ連結孔４に連結されるアダプタ７は、コーン３と同様、抄紙後熱乾燥成形品からなり、平面から見るとコーン３と同様にトラック形状をなし、かつセンターキャップとしても機能するようドーム状に形成され、コーン３のコーン首部３ａ内のアダプタ連結孔４に挿入されコーン首部３ａと嵌合され、一体化されるセンターキャップ部８と、センターキャップ部８の根元部分の外周に形成されたボイスコイルボビン連結部９とを備えている。

アダプタ７のボイスコイルボビン連結部９はセンターキャップ部８の根元部分において外側に向ってフランジ状に張り出している。このボイスコイルボビン連結部９の平面形状もトラック形状をなす。また、ボイスコイルボビン連結部９の下部外周には円筒状のボイスコイルボビン１１の上端部外周を嵌め込む円形のボイスコイルボビン嵌合部１０が形成されている。なお、ボイスコイルボビン１１の下端部外周はボイスコイル１１ａが巻回されている。

このボイスコイルボビン嵌合部１０内に、平面から見ると円形をなす円筒状のボイスコイルボビン１１の上端部が嵌め込まれ、アダプタ７とボイスコイルボビン１１とが一体化される。

また、コーン３のコーン首部３ａと、アダプタ７の長円筒状部７ａとの接合は接着剤ａを介して一体に結合され、強化されたトラック筒状体となる。さらに、アダプタ７のボイスコイルボビン連結部９のボイスコイルボビン嵌合部１０にボイスコイルボビン１１が接着剤を介し結合されるため、前記アダプタ長円筒状部７ａの下端部と円形のボイスコイルボビン１１の上端部とが相互に補強される。この補強はトラック筒状体およびボイスコイルボビン１１の断面形状の変形に対して有効である。

これらの接着は、ボイスコイルボビン１１の上端の少なくとも一部の垂直上方部分にアダプタ７を介しても不要なコンプライアンスを持たせずに、ボイスコイルボビン上端―アダプタ７―コーン首部３ａの内径部が振幅方向（断面）に重なっている状態で接着剤を介して結合され一体化される。これによってトラック形状に形成されたコーン首部３ａの剛性が向上する。

従って、コーン３のコーン首部３ａの内径部が変形しにくくなり、コーン斜面部にボイスコイルボビン１１に発生した駆動力がロスなく伝達される。

なお、上述のように、本発明ではコーン首部３ａにアダプタ７を結合して一体化させコーン３の剛性を高めており、一般的にアダプタは剛性を高めさせるために厚みを持たせるが、本発明ではコーン首部３ａとアダプタ７等を堅固に一体化させることにより厚みの薄い軽量なアダプタ７としてもアダプタ７の剛性を確保し得る。すなわち、例えば樹脂等で成形した一般的なアダプタでは厚みが０．５〜２ｍｍであるところをコーン紙からなる本発明品では０．３〜０．５ｍｍと薄くしても所望の剛性が得られボイスコイルボビン１１の振動を確実にアダプタ７を介しコーン３に伝達することができた。

実施例では、ボイスコイルボビン１１から垂直方向に力を受ける場所は、後述の図９（ａ）に示すようにコーン首部３ａの長径方向の２点であってもコーン首部３ａの変形が抑制され、コーン全体の撓みが抑えられることにより広帯域再生が可能となる。

なお、実施例ではコーン首部３ａの長径方向の２点部分がボイスコイルボビン１１から直接的に振動方向の力を受けることになるが、アダプタ７の長円筒状部７ａの長径をボイスコイルボビン１１よりも大きくした場合はボイスコイルボビン１１から直接的に力の受ける部分は、後述の図９（ｂ）に示すように４箇所となり、さらにコーン３の変形は少なくなる。またそれに伴いコーン３の長径側の傾斜も垂直方向に近くなるため、コーン自体の剛性も高くなる。その結果、より高域再生には有利になる。

ボイスコイルボビン１１は、トラック形状のコーン３と対応させ蝶が羽を広げたような形状の横長の蝶ダンパー１２によって振動可能に保持され、かつボイスコイルボビン下端部のボイスコイル１１ａは磁気回路１３の磁気ギャップ内に配設される。

図６はボイスコイルボビン１１を保持する蝶ダンパー１２の平面図を示す。蝶ダンパー１２は中央部に円形の孔を有し、環状をなすボイスコイル保持部１２ａと、このボイスコイル保持部１２ａの両側においてそれぞれ放射方向に延びる屈曲自在な一対のアーム状に延びるフレーム部１２ｂとを備えている。ボイスコイル保持部１２ａとフレーム部１２ｂは一体をなし、ボイスコイル保持部１２ａはスピーカの振動系の中心部に位置し、これによって保持された円筒状のボイスコイル１１ａはボイスコイルボビン連結部９の内周に接合される。なお、一対のフレーム部１２ｂはそれぞれ波形をなし互いに向い合い、かつ各フレーム部１２ｂの外端部は弧状をなす連結部１２ｃにて連結されている。この連結部１２ｃは、図５に示すように、フレーム１に形成された蝶ダンパー固定部１ａに接着剤により固定される。この蝶ダンパー１２によれば貼り代外径と内径の距離が全周で十分なスペースがなくてもハイコンプライアンス（柔らかく）であるため、低音再生が可能となる。

フレーム１の底部中央には、磁気回路１３が設けられている。磁気回路１３は、断面ほぼＵ字状のヨーク１４と、このヨーク１４内の底部に設けられた円柱状のマグネット１５と、このマグネット１５の上部に設けられた円盤状のプレート１６とを備え、プレート１６の外周面と、これと離間して対向するヨーク１４の内周面との間に形成された磁気ギャップにボイスコイル１１ａが配されている。

本発明ではコーン首部３ａの長径側の径と同等あるいは長径側の径より小さいボイスコイル１１ａを如何に接着するかについてなされたもので、上記アダプタ７を用いアダプタ７のボイスコイルボビン嵌合部１０に所望の口径のボイスコイルボビン１１の天面を挿入・嵌合させ接着可能としたものである。

図７はスピーカの短径側の断面を示し、コーン３に対し、大径のボイスコイルボビン１１を組み込んだ状態を示す。すなわち、図から明らかなように、ボイスコイル１１ａはコーン首部３ａの短径側内径より大となっている。

図８はスピーカの長径側の部分断面図で、ボイスコイルボビン１１の天面側外周部をアダプタ７のボイスコイルボビン嵌合部１０内に挿入し、嵌合させ、ボイスコイルボビン天面を接合し、かつ接着剤を介しコーン３の首部３ａに、アダプタ７を介しボイスコイル１１ａを有するボイスコイルボビン１１が接合された状態を示す。図中、コーン首部３ａの内周側とセンターキャップ部８の外周側との間に示すハッチング部分は接着剤を示す。

図９はコーン首部３ａとボイスコイル１１ａとの接合関係の説明図を示す。（ａ）図はコーン首部３ａとボイスコイル１１ａとがａ部分の２点で接合された２点接合の本発明の実施例を示す。（ｂ）図はコーン首部３ａとボイスコイル１１ａとがａ部分の４点で接合された４点接合、（ｃ）図は０点接合を示す。本発明においては、コーン首部３ａの外径がボイスコイルボビン１１の内径以上である（ａ）、（ｂ）の２点または４点の多点接合にすることにより最適な高域特性が得られるようにしている。

図１０は周波数に対する音圧特性を示す。実線Ａが４点接合、破線Ｂが２点接合、点線Ｃが０点接合を示す。この０点接合では高域にピークが生じ音質が悪い。これに対し破線Ｂでは実線Ａより10,000Ｈｚ手前では周波数特性がフラットとなる。

図１１は従来の通常の形態である小口径のボイスコイルの場合と、大口径のボイスコイルの場合のＳＰＬ、ＩＭＰ特性を示す。下側の曲線はインピーダンス特性で、駆動系が強力（力係数Ｂ×Ｌが大きい）場合は小さい場合と比較してＦｏ付近（１３０Ｈｚ付近）の山が大きくなる。

破線Ｅが小径（φ１１）のボイスコイルの場合で、音圧が低く、Ｑが高く、低音にピークがある。これに対し実線Ｄが本発明に係る大径（φ１４）のボイスコイルの場合で、本発明では低音にピークがなく音圧も向上する。

なお、図示の実施例では振動板形状を平面から見てトラック形状としたものについて示したが、長円形、楕円形といったスリム形状としても良い。

１ フレーム
２ 取付孔
３ コーン
３ａ コーン首部
４ アダプタ連結孔
５ エッジ
６ 凸状部
７ アダプタ
７ａ アダプタ長円筒状部
８ センターキャップ部
９ ボイスコイルボビン連結部
１０ ボイスコイルボビン嵌合部
１１ ボイスコイルボビン
１１ａ ボイスコイル
１２ 蝶ダンパー
１２ａ ボイスコイル保持部
１２ｂ フレーム部
１２ｃ 連結部
１３ 磁気回路
１４ ヨーク
１５ マグネット
１６ プレート
ａ 接着剤

Claims (2)

1. 平面から見てトラック形状、長円形または楕円形のスリム形状をなし、かつ中央部の筒状をなすコーン首部（３ａ）から外周部に向って拡径するコーン（３）と、このコーン（３）を振動させるボイスコイル（１１ａ）が巻回された断面円形のボイスコイルボビン（１１）と、このボイスコイルボビン（１１）と前記コーン（３）とを連結するアダプタ（７）とを備え、
   アダプタ（７）は長円筒状部（７ａ）の下端部とボイスコイルボビン嵌合部（１０）の上端部との間にボイスコイルボビン連結部（９）を有し、長円筒状の前記コーン首部（３ａ）に接着剤（ａ）を介し前記アダプタ（７）の長円筒状部（７ａ）が結合され、かつ前記コーン首部（３ａ）の長径側の外径が前記ボイスコイルボビン（１１）の内径以上であることを特徴とするスピーカ。
2. 請求項１記載のスピーカにおいて、前記アダプタ（７）はドーム状のセンターキャップ部（８）が一体に形成されていることを特徴とするスピーカ。

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