JP6659865B2 - ムービングコイルスピーカシステム - Google Patents

Description

本発明は、電気音響変換の技術分野に関し、特に、ムービングコイルスピーカシステムに関する。

現在では、スマートパワーアンプ（Ｓｍａｒｔ ＰＡ）は様々な端末製品に適用されており、スピーカの振動部（ｄｒｉｖｅｒ）の振動変位をモニタリングするための新しい要求を求め、一般的に、スマート・アンプは、振動膜の振動変位をリアルタイムにモニタリングし、既存のモデルと検出されたパラメータとを比較して振動部のリアルタイム変位を予測し、振動成分が常に安全な状態で動作することを保証する。

しかし、量産されたされたスピーカ製品の物理的パラメータには常に偏差があり、実際の作業状態において、振動システムの垂直方向の変位が一致していない可能性がある。つまり、スピーカ製品は１００％の同一性を保証できず、スマートパワーアンプは、振動部を保護するために十分なマージンを確保する必要がある。現在では、モデルと検出されたパラメータとの比較により振動部の変位のスマートパワーアンプ制御を予測する際、振動部の最大振幅は検出精度やモデル精度の影響を受け、振動部の本来の性能を十分に活かすことができない。

この問題を解決するためにスピーカシステムの内部にコンデンサを形成し、スピーカの振幅をリアルタイムで監視することで製品をリアルタイムに保護する方法がある。しかしながら、現在の技術では、静電容量データを収集するためのコンデンサモニタリングチップは通常スピーカシステムの外部に設置されているため、コンデンサは外部のチップと通信する必要があるため、製品のプロセス設計がより複雑であり、かつ集積度が低く、スピーカの振幅に対するリアルタイムモニタリング効果も理想的ではない。

したがって、スピーカ製品をリアルタイムに保護するとともに、製品の設計プロセスをできる限り簡素化できるよう、リアルタイムでスピーカの振動部の実際の変位を精確にモニタリングすることができる技術的解決策を提案する必要がある。

本発明の目的の一つは、リアルタイムでスピーカの振動部の実際の変位を精確にモニタリングすることができる新しい技術的解決策を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、固定極板を構成する導電材料層が設置されるフロントカバーと、振動膜、および前記振動膜の下面に固定されたボイスコイルを含む振動部と、磁気回路部とを上から順に備え、前記ボイスコイルは、前記磁気回路部によって形成される磁気ギャップ内に配置され、前記振動部は、前記振動膜の一方の側に固定されたフレキシブル回路板をさらに含み、前記フレキシブル回路板の中央に可動極板を構成する金属層が配置され、前記フロントカバーには、外部接続端子が配置されるフロントカバー半田パッドが設けられており、前記固定極板は、前記外部接続端子を介して外部回路と電気的に接続され、前記フレキシブル回路板は、前記スピーカシステムの外部に延在し、かつ外部回路と電気的に接続された半田パッドを備え、前記固定極板と前記可動極板が対向に配置され、前記フロントカバー、および前記フレキシブル回路板が通電された後、前記固定極板および前記可動極板に電荷が蓄積されてコンデンサを構成し、前記コンデンサと電気的に接続されるコンデンサモニタリングチップを更に備えるムービングコイルスピーカシステムが提供される。

好ましくは、前記コンデンサモニタリングチップは前記フレキシブル回路板に配置される。

好ましくは、前記フレキシブル回路板には、スマートパワーアンプチップがさらに設けられる。

好ましくは、前記フロントカバーの一部は、導電性の鉄、銅またはアルミニウム製であり、或いは前記フロントカバーは非導電性材料であり、鉄、銅、またはアルミニウムの導電材料層を電気メッキすることによって前記コンデンサの固定極板を構成する。

好ましくは、前記金属層は銅箔である。

好ましくは、前記フレキシブル回路板は、前記振動膜と前記ボイスコイルとの間に固定され、前記ボイスコイルは前記フレキシブル回路板と電気的に接続され、外部回路の電流信号が前記フレキシブル回路板に設けられた前記半田パッドを介してボイスコイルに伝達される。

好ましくは、前記振動部は、前記振動膜の上面に固定された振動膜補強部をさらに備え、前記振動膜、および前記振動膜補強部の中央部に開孔が設けられ、前記コンデンサモニタリングチップが前記開孔内に設けられる。

好ましくは、前記フレキシブル回路板は前記振動膜の上面に固定される。

好ましくは、前記フレキシブル回路板にはコンデンサ半田パッドが設けられ、前記可動極板は前記容量コンデンサ半田パッドを介して前記コンデンサモニタリングチップと電気的に接続される。

好ましくは、前記フレキシブル回路板にはリード線半田パッドが設けられ、ボイスコイルが前記リード線半田パッドを介して前記スマートパワーアンプチップと電気的に接続される。

本発明により、スピーカシステム内にコンデンサ、およびコンデンサモニタリングチップを設置することによってスピーカの振動部の実際の変位をリアルタイムで精確に監視することができ、モニタリング信号を利用してスピーカシステムに入力されるオーディオ信号のパワーをインテリジェントに調整することによって、スピーカシステムが過負荷によって破損されないようにすることが保証される。さらに、スピーカシステムにコンデンサモニタリングチップを内蔵する設計は、スピーカの高集積化に有利であり、製品プロセスを簡素化し、製造コストを低減する。

以下、図面を参照して本発明の例示的な実施形態を詳しく説明することによって、本発明のさらなる特徴、および利点が明らかになる。

添付の図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成し、本発明の実施形態を示し、その説明と共に本発明の原理を説明する。

本発明の一実施例におけるスピーカシステムの分解図である。 本発明の一実施例におけるスピーカシステムの斜視図である。 本発明の一実施例におけるスピーカシステムの他の斜視図である。 本発明の一実施例におけるスピーカシステムのフレキシブル回路板の構造模式図である。 本発明の一実施形態におけるスピーカシステムの断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の様々な実施例を詳細に説明する。これらの実施形態に記載された構成要素およびステップの相対的配置、数式、および数値は、特に説明しない限り、本発明の範囲を限定しないことに留意すべきである。

以下、少なくとも1つの例示的な実施形態に対するの説明は、単なる例示であり、決して本発明およびその適用又は使用を限定するものではない。

関連分野の当業者に知られている技術、方法、および装置について詳細に検討しない可能性があるが、適切な場合において、前記技術、方法、および装置は明細書の一部と見なされるべきである。

ここで示され検討されるすべての例において、如何なる特定の値は、例示的なものとして解釈されるべきであり、限定として解釈されるべきではない。したがって、例示的な実施例の他の例は、異なる値を有してもよい。

同様の番号およびアルファベットは、以下の図において類似の項目を表するので、１つの項目が１つの図において定義されると、後の図においてさらに検討する必要はないことに留意すべきである。

本発明は、スピーカの振動部の振動変位をリアルタイムに検出するためのコンデンサ、およびコンデンサモニタリングチップを内蔵するムービングコイルスピーカシステムを提供する。コンデンサは、可動極板と、可動極板に対向する固定極板とからなり、可動極板は振動部の一部として振動部とともに振動し、固定極板はスピーカのフロントカバーに設けられる。ムービングコイルスピーカシステムにオーディオ信号が入力されると、ボイスコイルは、電磁場の作用により、可動極板を含む振動部を振動させ、可動極板と固定極板との間の距離の変化によってコンデンサの静電容量も変化する。コンデンサモニタリングチップを利用して当該コンデンサの容量性リアクタンスの変化をモニタすることによって、振動部の実際の変位を知ることができる。

図１から図５を参照して、本発明に係るムービングコイルスピーカシステムの一実施例を説明する。ムービングコイルスピーカシステムは、上から順に、フロントカバー１、振動部、および磁気回路部を含む。ムービングコイルスピーカシステムはケース６をさらに含み、フロントカバー１とケース６とを組み合わせることで振動部および磁気回路部を収容するためのチャンバが形成される。

フロントカバー１には、導電材料層が設けられており、実施する際に、導電材料層をフロントカバー１の下面に取り付けることができ、フロントカバー１自体を非導電材料（例えば、プラスチックなど）で構成し、その下面に、例えば鉄、銅またはアルミニウム等の導電材料層を電気めっきしてもよい。一方、フロントカバー１の一部を導電材料（鉄、銅またはアルミニウム等）で形成してもよい。ここに記載される導電材料層は、固定極板を構成する。

振動部は、上から順に振動膜補強部（ＤＯＭＥ）２と、振動膜３と、フレキシブル回路板４と、ボイスコイル５とを備え、振動膜補強部２が振動膜３の上面の中央に固定され、フレキシブル回路板４は振動膜３とボイスコイル５との間に固定される。他の実施例では、フレキシブル回路板４は、振動膜３の上面に固定されてもよい。フレキシブル回路板４の中央部には金属層が設けられ、当該金属層は可動極板を構成する。好ましくは、金属層は銅箔である。固定極板と可動極板とは対向しており、一般に知られているように、固定極板と可動極板との間に一定の距離をもって通電すると両極板にそれぞれ電荷が蓄積されてコンデンサ（平行平板コンデンサの構造）が形成される。

具体的には、本願では、フロントカバー１にフロントカバー半田パッド１１が設けられ、フロントカバー半田パッド１１に外部接続端子１２が設けられ、外部接続端子１２を介してコンデンサの固定極板が外部回路と電気的に接続される。フレキシブル回路板４は本体部と末端部とを含み、この末端部は上記ムービングコイルスピーカシステムの外部まで延在する。末端部には外部回路と電気的に接続するための半田パッドが設けられており、可動極板はこの部分の半田パッドを介して外部回路と電気的に接続される。このように、フロントカバー１とフレキシブル回路板４の両方が外部回路に電気的に接続されると、固定極板と可動極板が通電され、両極板に電荷が蓄積される。

磁気回路部は、上から順に、ワッシャ７と、磁石８と、フレーム９とを含み、磁石８とフレーム９の側壁との間に磁気ギャップが形成され、ボイスコイル５が前記磁気ギャップに懸架される。磁気回路部は、中心ワッシャ、中心磁石、サイドワッシャ、およびサイド磁石から構成されてもよい。すなわち、本願は、単一の磁気回路構造、あるいは複数の磁気回路構造を有するムービングコイルスピーカシステムに対して同時に適用することができる。

本願では、ムービングコイルスピーカシステムの内部回路と外部回路との接続は、ボイスコイル５、およびフレキシブル回路板４とによって実現される。具体的には、外部回路の電流信号は、フレキシブル回路板４の末端部に設けられた前記半田パッドによってフレキシブル回路板４に伝達され、ボイスコイル５はフレキシブル回路板４と電気的に接続され（ボイスコイル線がフレキシブル回路板４と溶接してもよい）る。その結果、電流信号がボイスコイル５に伝達される。ボイスコイル５が外部回路の電流信号を受信すると、電磁場の力で往復運動して磁力線を切断し、振動膜３、およびフレキシブル回路板４を振動させる。この原理はムービングコイルスピーカの動作の一般的な原理であり公知であるから、ここでは繰り返して説明しない。

さらに本願では、リアルタイムで振動の変位をより精確にモニタリングし、製品の集積度を向上させ、コストを節約するため、従来技術において通常ムービングコイルスピーカシステムの外部に設置される、静電容量の変化をモニタリングするためのコンデンサモニタリングチップをスピーカシステムの内部に配置する。図１、４、および５に示すように、フレキシブル回路板４にはスピーカチップ１０が設けられ、スピーカチップ１０は少なくともコンデンサモニタリングチップを含み、スマートパワーアンプチップをさらに備えていてもよい。別の実施例では、コンデンサモニタリングチップ、およびスマートパワーアンプチップを１つのチップに集積することもできる。別の実施例では、スマートパワーアンプチップをスピーカシステムの外部に配置してもよい。

フレキシブル回路板４上に一つのコンデンサ半田パッド１４、および２つのリード線半田パッド１３が設けられ、コンデンサの可動極板は、コンデンサ半田パッド１４を介してコンデンサモニタリングチップと電気的に接続される。スマートパワーアンプチップの出力端はリード線半田パッド１３を介してボイスコイル５と電気的に接続される。

スマートパワーアンプチップでパワーを調整したオーディオ信号は、ボイスコイル５に出力され、可動極板がボイスコイル５と共に振動することによって、両極板の間の距離が変化し、ひいてはコンデンサの容量値が変化する。コンデンサモニタリングチップはコンデンサと接続され、コンデンサの静電容量、および容量性リアクタンスの変化をリアルタイムにモニタリングし、スマートパワーアンプチップがオーディオ信号のパワーをインテリジェントに調整することができるよう、モニタリング信号をスマートパワーアンプチップへフィードバックする。例えば、スマートパワーアンプチップにおいてモニタリング信号の安全閾値を設定することができ、モニタリング信号が安全閾値を超えると、スピーカへの電力入力を減少させる。コンデンサモニタリングチップ、およびスマートパワーアンプチップは従来技術に属するものであり、本願において、その具体的な構成についての説明は省略する。

振動膜３は、中央に位置する平面部と、ケース６に固定された固定部と、平面部と固定部とを接続するエッジ部とを有し、振動膜補強部２は、振動膜３の平面部に設けられている。振動膜３と振動膜補強部２の中央には開孔が設けられる。開孔にスピーカチップ（例えば、コンデンサモニタリングチップ、および/またはスマートパワーアンプチップ）を配置することができ、これにより、スピーカシステム内のスペースをさらに節約することができ、スピーカシステムはよりコンパクトになり、また、スピーカチップの冷却に有利となる。

フレキシブル回路板４の本体部は、中心部と、中央部を取り囲む外輪部とを有する。中央部と外輪部との間の領域の大部分は中空であり、中心部と外輪部とは数本の連結アームによって連結される。振動膜２のエッジ部は、フレキシブル回路板４の中空部分、および連結アーム部分に対応することによって、振動膜２のコンプライアンスはフレキシブル回路板４からの影響を受けにくくなる。

本発明では、スピーカシステム内にコンデンサ、およびコンデンサモニタリングチップを設置することによって、スピーカの振動部の実際の変位をリアルタイムで精確に監視し、モニタリング信号を利用してスピーカシステムに入力されるオーディオ信号のパワーをインテリジェントに調整することによって、スピーカシステムが過負荷で破損されないようにすることができる。なお、コンデンサモニタリングチップをスピーカシステムの内部に設置するため、静電容量の変化をより精確に収集ことができ、これはスピーカの性能を最大限に引き出すことに有利となる。

本発明は、フレキシブル回路板を利用するとともに、可動極板とコンデンサモニタリングチップとを設置するため、スピーカ製品の高集積化に有利であり、プロセスフローを大幅に簡略化し、コストを低減する。また、フレキシブル回路板上にスマートパワーアンプチップを設けることもでき、スピーカシステムがよりコンパクトになり、スピーカシステムの体積をさらに低減することができる。

本発明の幾つかの特定の実施例を例を用いて詳細に説明したが、当業者は、上記の例が説明のためのものであり、本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。当業者は、本発明の範囲および概念から逸脱しない限り、上記の実施例を変更し得ることを理解すべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって規定される。

１・・・フロントカバー、２・・・振動膜補強部、３・・・振動膜、４・・・フレキシブル回路板、５・・・ボイスコイル、６・・・ケース、７・・・ワッシャ、８・・・磁石、９・・・フレーム、１０・・・スピーカチップ、１１・・・フロントカバー半田パッド、１２・・・外部接続端子、１３・・・リード線半田パッド、
１４・・・コンデンサ半田パッド

Claims (10)

1. ムービングコイルスピーカシステムであって、
   固定極板を構成する導電材料層が設置されるフロントカバー（１）と、振動膜（３）、および前記振動膜（３）の下面に固定されたボイスコイル（５）を含む振動部と、磁気回路部とを上から順に備え、
   前記ボイスコイル（５）は、前記磁気回路部によって形成される磁気ギャップ内に設置され、
   前記振動部は、前記振動膜（３）の一方の側に固定されたフレキシブル回路板（４）をさらに含み、前記フレキシブル回路板（４）の中央に可動極板を構成する金属層が配置され、
   前記フロントカバー（１）には、外部接続端子（１２）が配置されるフロントカバー半田パッド（１１）が設けられ、前記固定極板は、前記外部接続端子（１２）を介して外部回路と電気的に接続され、
   前記フレキシブル回路板（４）は、前記ムービングコイルスピーカシステムの外部に延在し、外部回路と電気的に接続された半田パッドを備え、
   前記固定極板と前記可動極板が対向に配置され、前記フロントカバー（１）、および前記フレキシブル回路板（４）が通電された後、前記固定極板、および前記可動極板に電荷が蓄積されてコンデンサが構成され、
   前記コンデンサと電気的に接続されるコンデンサモニタリングチップを更に備えることを特徴とするムービングコイルスピーカシステム。
2. 前記コンデンサモニタリングチップは、前記フレキシブル回路板（４）に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のムービングコイルスピーカシステム。
3. 前記フレキシブル回路板（４）には、スマートパワーアンプチップがさらに設けられることを特徴とする、請求項２に記載のムービングコイルスピーカシステム。
4. 前記フロントカバー（１）の一部は、導電性の鉄、銅またはアルミニウム製であり、あるいは前記フロントカバー（１）は非導電性材料であり、鉄、銅、またはアルミニウムの導電材料層を電気メッキすることによって前記コンデンサの固定極板を構成することを特徴とする、請求項１に記載のムービングコイルスピーカシステム。
5. 前記金属層は銅箔であることを特徴とする、請求項１に記載のムービングコイルスピーカシステム。
6. 前記フレキシブル回路板（４）は、前記振動膜（３）と前記ボイスコイル（５）との間に固定され、
   前記ボイスコイル（５）は、前記フレキシブル回路板（４）と電気的に接続され、外部回路の電流信号が前記フレキシブル回路板（４）に設けられた前記半田パッドを介してボイスコイル（５）に伝達されることを特徴とする、請求項１に記載のムービングコイルスピーカシステム。
7. 前記振動部は、前記振動膜（３）の上面に固定された振動膜補強部（２）をさらに備え、前記振動膜（３）、および前記振動膜補強部（２）の中央部に開孔が設けられ、前記コンデンサモニタリングチップが前記開孔内に設けられることを特徴とする、請求項１に記載のムービングコイルスピーカシステム。
8. 前記フレキシブル回路板（４）は、前記振動膜（３）の上面に固定されることを特徴とする、請求項１に記載のムービングコイルスピーカシステム。
9. 前記フレキシブル回路板（４）にはコンデンサ半田パッド（１４）が設けられ、前記可動極板は、前記コンデンサ半田パッド（１４）を介して前記コンデンサモニタリングチップと電気的に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のムービングコイルスピーカシステム。
10. 前記フレキシブル回路板（４）にはリード線半田パッド（１３）が設けられ、ボイスコイル（５）が前記リード線半田パッド（１３）を介して前記スマートパワーアンプチップと電気的に接続されることを特徴とする、請求項３に記載のムービングコイルスピーカシステム。