JP7074408B2 - 複数のドライブユニットを備えるラウドスピーカユニット - Google Patents

Description

本発明は、振動膜と、振動膜を駆動する複数のドライブユニットとを備えるラウドスピーカユニットに関する。

国際特許公開公報ＷＯ２０１３／０４７７９２は、複数のドライブユニットが振動板に並列に接続された、軽量、肉薄設計のスピーカを開示する。ドライブユニットにはそれぞれ、スピーカのフレームに接続されて、並列で互いに近傍に配置された複数のコイル部材と、振動板に取り付けられた磁石を有する複数の磁石部材とが設けられている。本開示では、コイル部材は複数の直列接続巻線を有する。

米国特許公開公報ＵＳ２００６／２２２２００は、磁気回路と、振動子とを有する動電型ラウドスピーカユニットを開示する。振動子は、コイルボビンの一部に巻き回されて固定された２つのボイスコイルを有する、単一のコイルボビンを備える。２つのボイスコイルは、磁石の両極に対向する。磁石部材は、ボイスコイルから離間した位置で、コイルボビンにさらに固定される。

本発明は、効率と出力の点で性能が改善された、改良ラウドスピーカユニットを提供することを目的とする。

本発明によると、上述のように定義されたラウドスピーカユニットが提供される。複数のドライブユニットがそれぞれ、ｎ個のボイスコイルと、少なくともｎ＋１個の磁石とを備え、ｎが１以上の整数であり、少なくともｎ＋１個の磁石が、軸線方向に磁化された磁石であって、少なくともｎ＋１個の磁石の内の隣接するものが、同様の極部が互いに対向するように軸線方向に積層され、少なくともｎ＋１個の磁石が、積層で、磁石離間距離を空けて離間され、磁石離間距離は、ｎ個のボイスコイルの積層の方向の幅と実質的に等しい。

本発明の構造と、要素の相互配向により、より効率的かつ費用効果の高いラウドスピーカユニットが実現可能となる。

本発明を、下記添付の図面を参照して、より詳細に以下に説明する。

本発明ラウドスピーカユニットの例示的実施形態を示す斜視図である。 図１Ａのラウドスピーカユニット１の上部の側面図である。 図１Ａのラウドスピーカユニット１の底部の、対応する側面図である。 本発明ラウドスピーカユニット１の更なる実施形態の側面図を示す。 図２Ａの線ＩＩＢ－ＩＩＢに沿った、ラウドスピーカユニットの断面図を示す。

本発明は、構造および電気的設計がシンプルであり、したがって従来技術のラウドスピーカユニットを技術面およびコスト効率で凌駕する、改良したラウドスピーカユニットを提供する。従来技術の動電型ラウドスピーカユニットは、磁石と、磁気ギャップに磁場を導くポールピース（バックプレートとトッププレート）の磁気回路とを有する。音波を生成するコーンに機械的に結合されたボイスコイルが、磁気ギャップ内に配置される。静電型および平面型ラウドスピーカユニットでは、別の原理が利用される。動電型ラウドスピーカユニットでは、ラウドスピーカユニットの出力を上げると、インダクタンスが増加し、感度が比較的制限され、出力可能な最大音量を考慮すると、構造上大きくならざるをえない。静電型および平面型ラウドスピーカユニットは、ダイナミックレンジが制限され、周波数応答が低くて悪いという欠点がある。

本発明の実施形態では、インダクタンスが高くなりすぎない、より高出力で効率的なラウドスピーカユニットが提供される。即ち、インダクタンスを（大幅に）増加させずに出力を上げることができる。さらに、感度も上がり、閉磁気回路が存在しないため、ラウドスピーカユニットの寸法が比較的小さくできる。複数のドライブユニットが利用されるので、音を生成する振動膜の支持がより均等に分布する。これは、振動膜の寿命と、求められる剛性に良い影響がある（振動膜の移動質量を非効率に上げる必要なく、振動膜共振が抑えられる）。これにより、振動膜、延いてはラウドスピーカユニット全体の寿命および効率向上が図られる。

図１Ａは、本発明のラウドスピーカユニット１の例示的実施形態を示す斜視図である。図中、見易さのため、ドライブユニット５の対応するボイスコイル３が設けられた（平面型）振動膜２が、ラウドスピーカユニット１のその他部位から離間している。図１Ｂは、図１Ａのラウドスピーカユニット１の上部の側面図である。図１Ｃは、図１Ａのラウドスピーカユニット１の底部の、対応する側面図である。なお、振動膜２は、図１Ａから図１Ｃに示す実施形態の、平坦な振動膜２とは異なる形状を有してもよい。

本発明の実施形態のラウドスピーカユニット１は、振動膜２と、振動膜２を駆動する複数のドライブユニット（図１Ｃでは矢印５で示される）。複数のドライブユニット５はそれぞれ、少なくとも１つのボイスコイル３と、少なくとも２つの磁石４とを備える。一実施形態において、さらにより一般的にも、ボイスコイル（３）の数はｎで、磁石（４）の数は少なくともｎ＋１である（ｎは１以上の整数）。少なくとも２つの（ｎ＋１、ｎ≧１）磁石４は、軸線方向に磁化され、軸線方向に積層された磁石４であって、少なくとも２つの磁石４のうちの隣接するものは、同様の磁極部（Ｎ／Ｓ）が互いに対向している（即ち、逆極性で配置されている）。積層において、少なくとも２つの磁石４が、磁石離間距離ｄ_ｍを空けて離間している。磁石離間距離ｄ_ｍは、少なくとも１つの（ｎ、ｎ≧１）ボイスコイル３の積層方向の幅ｗ_ｓと実質的に等しい。この構成ではトッププレート、ボトムプレート、ポールピース、またはその他磁場誘導要素が不要であるため、簡単、簡潔、経済的な構造が実現できる。さらに、２つの磁石４の間のボイスコイル３の構造的配置は、ラウドスピーカユニット１の性能を大幅に向上するように、可動範囲を倍にできる可能性を開く。

図１Ｂの側面図に示すように、少なくとも１つのボイスコイル３は振動膜２に機械的に固定される。したがって、振動膜２は、少なくとも１つのボイスコイル３と同様に動く。ボイスコイル３は、磁石４よりも軽量に設計できる。これにより、ラウドスピーカユニット１のダイナミック応答の向上が図られる。

例示的実施形態では、少なくとも１つのボイスコイル３は円筒形の支持部材６に取り付けられ、例えば円筒形の支持部材６の外面に巻き回されたコイルとして提供される。円筒形の支持部材６は、例えばその内径を適切に選択することで、少なくとも２つの磁石４に対して移動可能である。

図１Ａの斜視図に最も良く示すように、複数のドライブユニット５（その磁石４が明確に見えるようになっている）が、並列構成で配置されている。ドライブユニット５は、例えば格子または円形状に、（振動膜２の表面領域全体で）均一に分布してもよい。さらに別の実施形態では、ドライブユニット５をグループ化してもよいし、非均一に分布してもよい。これにより、本ラウドスピーカユニット１により特定の音響特性が実現し得る。

ドライブユニット５の磁石４は、例えば、磁石４の体積に対して高磁場を実現する、ネオジム磁石で実現されてもよい。さらなる実施形態では、少なくとも２つの磁石４は、対応するボイスコイル３と良好に相互作用する、円筒形磁石である。より一般的には、少なくとも２つの磁石４は、円形、楕円形、正方形、長方形、または多角形断面を有する軸線方向磁石である（この場合、少なくとも１つのボイスコイル３の形状は、少なくとも２つの磁石４の形状に一致するように選択される）。

図１Ｃの側面図に最も良く示すように、少なくとも２つの磁石４は、スペーサ７により、磁石離間距離ｄ_ｍを空けて固定される。本発明の実施形態では、特に磁気回路が不要であり、例えばプラスチック材料のようなスペーサ７は非磁性材料であってもよい。これにより、ラウドスピーカユニット１はコスト効率よく組立、製造できる。さらなる実施形態では、スペーサ７は、隣接する磁石４の互いに対向する同極（Ｎ／Ｓ）により磁力を利用した、実体のないスペーサであってもよい。その場合、ラウドスピーカユニット内に小さな構造要素を配置して、各ドライブユニット５の少なくとも２つの磁石４を定位置に配置してもよい。

図１Ｃにさらに、少なくとも２つの磁石４がラウドスピーカベースフレーム８に固定的に取り付けられる実施形態を示す。ラウドスピーカベースフレーム８は、プラスチックのような非磁性材料であってもよいが、構造的理由で、金属（さらには磁性）材料製であってもよい。

さらに、ラウドスピーカユニット１の構造的剛性を向上するために、第１リング要素９と、上部リング要素１０とを含む追加構造要素９から１１が設けられてもよい。第１リング要素９と、上部リング要素１０とを、ラウドスピーカベースフレーム８に機械的に相互結合するように、垂直柱１１が設けられてもよい。上部リング要素１０は、振動膜２の固定リング部を支持するように設けられてもよい。

図２Ａは、本発明ラウドスピーカユニット１の更なる実施形態の側面図を示し、図２Ｂは、図２Ａの線ＩＩＢ－ＩＩＢに沿った、ラウドスピーカユニット１の断面図を示す。この実施形態では、各ドライブユニット５に、より多くのボイスコイル３、したがってより多くの磁石４が設けられてもよい。具体的には、４つのドライブユニット５のそれぞれに、３つのボイスコイル３と、４つの磁石４が設けられてもよい。この実施形態を成すさらなる要素は、図１Ａから図１Ｃの実施形態で説明した要素と同様であって、同じ参照符号で示される。

本実施形態群の説明において、一般的内容として、少なくとも１つのボイスコイル３は、ｎ個のボイスコイル３と、ｎ＋１個の磁石４を含み、ｎが２以上の整数であり得る。図２Ａおよび２Ｂの実施形態では、ｎ＝３である。ｎ個のボイスコイル３が、コイル離間距離ｄ_ｓにおいて、軸線方向に配置される。コイル離間距離ｄ_ｓは磁石４の積層方向の幅ｗ_ｍと実質的に等しい。本明細書の記載で使用される寸法（ｄ_ｓ、ｄ_ｍ、ｗ_ｓ、ｗ_ｍ）は、図２Ａおよび２Ｂの側面図および断面図に明確に示されている。

さらなる実施形態では、互いに隣接するｎボイスコイル３は、巻き回し方向が逆となる。各ドライブユニット５の積層体の磁石４の極性の向き（即ち、Ｎ／Ｓ磁極が互いに対向する）と合わせて、振動膜２の動きを増大させることができ、ラウドスピーカユニット１の性能が向上することが明らかである。

上記図を参照して上述した実施形態の全てについて、さらなる実施形態も考えられる。さらなる実施形態の１つとして、複数のドライブユニット５のそれぞれの少なくとも１つのボイスコイル３は互いに並列回路接続で、互いに電気的に接続される。これにより、並列配置された全てのドライブユニット５が適切かつ同様に動作することが保証される。或いは、複数のドライブユニット５のそれぞれの少なくとも１つのボイスコイル３は、並列および直列の合成回路接続で、互いに電気的に接続される。この実施形態では、特定の需要または仕様に合わせて、ラウドスピーカユニット１の特性を変形可能となる。

本発明を、図に示す複数の例示的実施形態を参照に上述した。部位または要素の一部を変形や別の形態が可能であり、添付の請求項に定義の保護の範囲に含まれる．

Claims (10)

1. 振動膜（２）と、前記振動膜（２）を駆動する複数のドライブユニット（５）とを備えるラウドスピーカユニットであって、
   前記複数のドライブユニット（５）がそれぞれ、ｎ個のボイスコイル（３）と、少なくともｎ＋１個の磁石（４）とを有し、ｎが２以上の整数であり、
   前記少なくともｎ＋１個の磁石（４）が、軸線方向に磁化された磁石であって、前記少なくともｎ＋１個の磁石（４）の内の隣接するものが、同様の極部が互いに対向するように軸線方向に積層されており、前記少なくともｎ＋１個の磁石（４）が、前記積層で、磁石離間距離（ｄ_ｍ）を空けて離間されており、前記磁石離間距離（ｄ_ｍ）が、前記ｎ個のボイスコイル（３）の前記積層の方向の幅（ｗ_ｓ）と実質的に等しく、
   前記少なくともｎ＋１個の磁石（４）が、スペーサ（７）により、前記磁石離間距離（ｄ_ｍ）で固定されており、前記スペーサ（７）が非磁性材料からなり、
   前記ｎ個のボイスコイル（３）が、軸線方向に、コイル離間距離（ｄ _ｓ ）を空けて離間されており、前記コイル離間距離（ｄ _ｓ ）は、前記磁石（４）の前記積層の方向の幅（ｗ _ｍ ）と実質的に等しく、前記ｎ個のボイスコイル（３）の、互いに対向するものが、巻き回し方向が逆である、ラウドスピーカユニット。
2. 前記ｎ個のボイスコイル（３）が、前記振動膜（２）に機械的に固定されている、請求項１に記載のラウドスピーカユニット。
3. 前記ｎ個のボイスコイル（３）が、円筒形の支持部材（６）に取り付けられている、請求項１または２に記載のラウドスピーカユニット。
4. 前記複数のドライブユニット（５）は並列構成に配置されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のラウドスピーカユニット。
5. 前記少なくともｎ＋１個の磁石（４）がネオジム磁石である、請求項１～４のいずれか一項に記載のラウドスピーカユニット。
6. 前記少なくともｎ＋１個の磁石（４）が円筒形磁石である、請求項１～５のいずれか一項に記載のラウドスピーカユニット。
7. 前記少なくともｎ＋１個の磁石（４）が、スペーサ（７）により、前記磁石離間距離（ｄ_ｍ）で固定されている、請求項１～６のいずれか一項に記載のラウドスピーカユニット。
8. 前記少なくともｎ＋１個の磁石（４）が、ラウドスピーカベースフレーム（８）に固定的に取り付けられている、請求項１～７のいずれか一項に記載のラウドスピーカユニット。
9. 前記複数のドライブユニット（５）それぞれの、前記ｎ個のボイスコイル（３）が、並列回路接続で、互いに電気的に接続されている、請求項１～８のいずれか１項に記載のラウドスピーカユニット。
10. 前記複数のドライブユニット（５）それぞれの、前記ｎ個のボイスコイル（３）が、並列および直列の合成回路接続で、互いに電気的に接続されている、請求項１～９のいずれか１項に記載のラウドスピーカユニット。

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