JP7193462B2 - ブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー - Google Patents

Description

本発明は、ブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーに係り、より詳細には、振動モジュールの上下部の磁気回路をなすコイルと永久磁石を上下に積層配置することにより外郭サイズの縮小と拡大が自由であるため耳内挿入型の超小型イヤホンに製造することができ、柔軟な強磁性のダンパーからなる振動モジュールを介してコイルと振動板との間の磁気力を直接伝達し、これによる磁気抵抗の減少及び音響変換効率の増加のみならず、低音の拡大を図ることができるブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーに関する。

一般に、電磁型（Ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃ）スピーカーは、導線が巻かれたコイルから発生した交流磁気力線と、永久磁石から誘導された直流磁気力線とが相互作用して力を発生させる原理はコイン型と同一であるものの、コイルが直接駆動されるコイン型とは異なり、コイルは固定され、コイルの一端に付設された鉄片が電磁石化されて振動することにより、電気－音響変換を行う。

電磁型スピーカーには、バランスドアーマチュアスピーカー（ｂａｌａｎｃｅｄ ａｒｍａｔｕｒｅ ｓｐｅａｋｅｒ）やプレート型スピーカーなどがあるが、このような電磁型スピーカーの中でもプレート型スピーカーに関連しているものが、韓国特許第１５９６８９４号（以下、「特許文献１」という）に提示されている。

特許文献１の電磁型スピーカーは、上部コイルと下部コイルとが対応して配置され、上部及び下部コイルの外側に永久磁石が配置され、上部コイルと下部コイルとの間に振動板が配置されるが、前記振動板の上面及び下面の縁部が上部ダンパー部材及び下部ダンパー部材によって支持されるようにギャップガイドと一緒に永久磁石同士の間に配置されたものであった。

このように構成された特許文献１の電磁型スピーカーは、振動板が上部コイル及び下部コイルの電磁力によって電磁石化され、コイルの重量が排除された状態で永久磁石の磁力と反応して直接駆動することにより、電気信号に対応した迅速な応答性を実現することができ、これにより、非常に繊細でディテールな音響再生が可能であった。

また、振動板が自ら能動駆動して音響変換することにより、振動部の変換パス歪みを最小限に抑えることができ、これにより、よりクリアな音の再生に有利である。

しかし、特許文献１の電磁型スピーカーにおいては、磁気回路が、コイルの外側に永久磁石が嵌められる平配置構造で設けられるので、外郭サイズの超小型化に非常に不利であり、これにより一般イヤホンの他に３～４ｍｍ程度の耳内挿入型の極小型イヤホンへの適用には制約が伴うという問題点があった。

また、振動板の駆動バイアスとして、上部コイル及び下部コイルの外側に組み立てられた永久磁石の上下部の外側磁場を利用しなければならないので、永久磁石の反対極間の距離が遠く、これにより、磁気抵抗が増加するとともに音響変換効率が減少するという問題点があった。

また、コイルの外側に永久磁石が嵌められて磁気回路として設けられた後、磁気回路の永久磁石同士の間にギャップガイドが位置するように組み立てられるので、磁気回路の組立公差が発生せざるを得ず、これにより、上部コイル及び下部コイル間の対称維持だけでなく、音圧／特性の均一化においても作業上の困難が発生するおそれがあるという問題点があった。

また、振動板が別個の上部及び下部ダンパー－リングによって支持され、その外側にギャップガイドが組み立てられた構造で部品数及び組立工程が多く、空隙の高さとダンパー－リング寸法の不均一が発生することがあり、このような不均一が発生すると、特性／音圧／再生周波数の均一実現に不利であるのはもとより、低音漏洩の可能性が存在するという問題点があった。

また、振動板が円形や楕円形などの板状に一体化された単一振動板であって高音及び低音領域の拡張に制限的であり、ドーム状とコーン状の振動板として設けると、全帯域化が可能であるが、アモルファス合金素材の特性である強い弾性により成形製造が難しくて製造コストが上昇するという問題点が生じた。

特に、特許文献１の電磁型スピーカーは、ほとんど解像度は良いが、ほとんど低音と超高音の拡張に制限的性能を示しており、高音、中音及び低音専用がそれぞれ別個に備えられ、これらを組み合わせ配置してシステム化することにより、周波数再生帯域の拡大を実現しており、これにより、価格的制限があるうえ、何よりも音響変換効率が低くて耳内型イヤホンと補聴器の他にはポータブル、ＴＶ、自動車などの一般音場空間に対応する高性能スピーカーとしての幅広い適用性を与えていない。最近、オーディオ市場自体が高解像をベースに成長していることを考慮するとき、将来音響市場の優位競争力の確保のために一つの単一スピーカーによる高解像広帯域化及び音響変換高効率化の実現は、至急解決されるべき音響業界全般の切実な当面課題である。

韓国特許第１５９６８９４号公報

本発明は、上述したような従来のスピーカーの諸弊害及び問題点を解決するために研究開発されたもので、その目的は、振動モジュールの上部及び下部に設けられる一対の磁気回路をなすコイルと永久磁石を上下に積層する配置構造で設けることにより、外郭サイズの縮小と拡大が自由であり、これにより耳内挿入型の超小型イヤホンからポータブル、ＴＶ、自動車における中大型のスピーカーまでも製造することができるようにした、ブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを提供することにある。

また、本発明は、磁気回路をなす永久磁石がコイルに積層されるとともにその内側に突出対向するように設けることにより、永久磁石の反対極間の距離が離隔間隔で近接し、このように対向近接した永久磁石の内側磁場を振動板の駆動バイアスとして用いることができるので、従来技術に比べて顕著な磁気抵抗の減少とこれによる音響変換効率の増加を図ることができるようにした、ブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを提供することを目的とする。

また、本発明は、振動板のダンパーが柔らかくて弾力のある柔軟性の磁性体材料で構成され、コイルと振動板との間に別途の空間なしに直接接触するように設けられることにより、非常に低い磁気抵抗を実現し、コイルの磁気エネルギーを損失なく振動板に伝達するとともに振動板の振幅の拡大を寄与することができ、これにより音響変換効率が増加しながら低音再生限界周波数が低くなるので、広帯域の再現に有利なブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを提供することを目的とする。

また、本発明は、振動板の外側に多数のブリッジを有するブリッジエッジが設けられ、ブリッジエッジの外側がダンパーによって支持されることにより、振動板の外周支持部分の全体区間にわたって柔軟性が増加し、これにより振幅変位が大きくなり、さらに広範囲な低音の拡大と効率の増加に非常に有利なブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを提供することを目的とする。

また、本発明は、振動板の外側の磁性体ダンパーとストッパーをインサート成形方式で一体化させた振動モジュールを設けることにより、製造工程及び不良の最小化とこれによるコスト削減を図ることができ、ダンパーを用いたコイルと振動板間の隙間ない密着構造の実現で低音漏洩が排除されるようにした、ブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、少なくとも振動板を有する振動モジュール；及び該振動モジュールの上部と下部に設けられ、それぞれコイルと永久磁石からなる一対の第１、第２磁気回路；を含む電磁スピーカーであって、前記振動モジュールの上部には第１磁気回路をなす第１コイルが積層され、振動モジュールの下部には第２磁気回路をなす第２コイルが積層され、第１コイルの上面に第１永久磁石が積層され、第２コイルの下面に第２永久磁石が積層されることを特徴とする。

前記第１及び第２永久磁石は、永久磁石の内部磁気力を駆動バイアスとして用いることができるように、第１及び第２コイルの内側に突出するとともに対向配置されることを特徴とする。

前記振動モジュールは、振動板の周縁部分が一つのダンパーによって振動板の上面及び下面を支持するようにインサート成形方式で射出され、ダンパーの外周面にストッパーが一体に形成されることを特徴とする。

前記ダンパーは、第１及び第２コイルの磁気エネルギーを損失なく伝達するように、高分子やシリコーンなどの軟性素材に強磁性の粉末ないし粒子（鉄、ニッケル、金属ケイ素、コバルトなど）が混合された柔軟性の磁性体で設けられることを特徴とする。

前記振動板は、振動板のエッジ全体区間にわたって柔軟性がさらに増加するように、エッジ部分である外周縁に均一な形状に多数のモールドトラックが設けられ、前記モールドトラック同士の間によってそれぞれブリッジエッジが設けられることを特徴とする。

また、前記振動板は、ボディの中央部に１個乃至１０余個のホールが穿設された穿孔タイプであってもよく、ボディの中央から放射状に切開された星印状のホールによって数個の振動羽根が形成された翼タイプであってもよく、前記振動羽根が異なる長さに且つ対称的に形成された複合翼タイプであってもよいことを特徴とする。

前記振動板には、振動板と同心を成して同軸結合するように、ホール及び振動羽根を覆うドーム型の補助振動板が設けられることを特徴とする。

前記振動板は、振動板自体の板－共振を抑制することができるようにボディの全体あるいは一定の部位にエンボス処理されることを特徴とする。

本発明の高解像電磁スピーカーにおいて、前記振動板は、鉄、ニッケル、ケイ素またはその合金などの強磁性体で形成され、前記補助振動板は、高分子などの非磁性体、またはアルミニウム、マグネシウム、銅合金などの反磁性非鉄金属で形成されることを特徴とする。

本発明の高解像電磁スピーカーにおいて、外部への音響漏洩防止とコイル線の損傷防止のために、前記第１コイルと第１永久磁石との間のみならず、第２コイルと第２永久磁石との間には、これらを互いに密着させるための軟質パッドがそれぞれ介在されることを特徴とする。

また、前記振動モジュールのストッパーは、磁場の外部漏洩防止とバイアス作動区間の磁気エネルギーの増加を図ることができるように、ダンパーの外側に、第１、第２コイルと第１、第２永久磁石の外周面を取り囲みながら上下に延びた外壁が設けられることを特徴とする。

また、前記第１及び第２永久磁石が互いに対向する内面には、バイアス磁束密度を増加させることができるように、振動板に近接するボタン形状の第１ヨークが設けられることを特徴とする。

前記振動モジュールのストッパーは、ダンパーの外側に、第１、第２コイルの外周面を取り囲みながら上下に延びた外壁が設けられ、前記第１永久磁石の上面及び第２永久磁石の下面にバイアス磁束密度を増加させることができるように、振動板に近接するボーター形状（ｂｏａｔｅｒ ｔｙｐｅ）の第２ヨークが設けられることを特徴とする。

本発明のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーによれば、 振動モジュールの上部及び下部に設けられる一対の磁気回路をなすコイルと永久磁石が同心をなして上下に積層される配置構造にすることにより、外郭サイズの極小型から大型までの縮小と拡大が自由であり、これにより耳内挿入型の超小型イヤホンからポータブル、スマートフォン、ＴＶ、自動車などの音場空間に対応する高性能のスピーカーまでも製造することができるという利点がある。

また、本発明は、磁気回路をなす永久磁石がコイルに積層されるとともにその内側に突出対向するように設けることにより、永久磁石の反対極間の距離が離隔間隔で近接し、このように対向近接した永久磁石の内側磁場を振動板の駆動バイアスとして用いることができるので、磁気抵抗の減少及び音響変換効率の増加を図ることができるという利点がある。

また、本発明は、振動モジュールのダンパーが柔軟な磁性体で形成されるので、磁気抵抗が低く、振動板とコイルとの間に別途の空間なしに直接接触するように設けられることにより、コイルの磁気エネルギーを損失なく振動板に伝達するとともに振動板の振幅の拡大に寄与することができ、これにより音響変換効率が増加しながら低音再生限界周波数が低くなるので、広帯域の再現に有利であるという利点がある。

また、本発明は、振動板の外周縁に多数のブリッジを有するブリッジエッジが設けられ、ブリッジエッジの外側がダンパーによって支持されることにより、振動板の外周支持部分の全体区間にわたって柔軟性が増加し、これにより振幅変位が大きくなり、ダンパーと共により拡張された低音の拡大と音響変換効率の増加に非常に有利であるという利点がある。

また、本発明は、振動板の外側の磁性体ダンパーとストッパーとをインサート成形方式で一体化させた振動モジュールを設けて、コイルと振動板が磁性体ダンパーを介して隙間ない密着構造を実現することにより、再生特性不均一の解消と製造工程及び不良の最小化が可能となるという利点がある。

本発明の一実施例によるブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを示す断面図である。 図１の平面図である。 図１の底面図である。 本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを分解して示す分解図である。 図６の振動モジュールから振動板を抜粋して示す平面図である。 本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーから振動モジュールを抜粋して詳細に示す平面図である。 図６のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 図６のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 本発明の電磁スピーカーにおける振動板の他の実施例を示す平面図である。 本発明の他の実施例に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを示す断面図である。 図１０に適用された振動板を抜粋して示す平面図である。 図１０の振動モジュールに適用できる高音用振動板の他の実施例を示す平面図である。 図１０の振動モジュールに適用できる高音用振動板の他の実施例を示す平面図である。 本発明の別の実施例に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを示す断面図である。 図１４に適用された振動板を抜粋して示す平面図と断面図である。 本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーの別の実施例を示す断面図である。 本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーの別の実施例を示す断面図である。 本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーの別の実施例を示す断面図である。 本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーの別の実施例を示す断面図である。 本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーの周波数応答特性と従来の電磁スピーカーの周波数応答特性とを比較して示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施例について添付図面を参照して詳細に説明する。また、本発明の説明に参照する図面に示された構成要素の大きさや線の太さなどは、理解の便宜のために、多少誇張して表現されていることもある。また、本発明の説明に使用される用語は、本発明における機能を考慮して定義したものなので、ユーザーまたはオペレータの意図、慣例などによって異なることがある。よって、用語の定義は、本明細書の全般にわたる内容に基づいて下すべきである。

図１乃至図８は本発明の一実施例に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを説明するために示す図である。このような一実施例の高解像電磁気スピーカーは、低音から高音領域に至るまで使用することができる全帯域用電磁スピーカーである。

図示のように、本発明の一実施例に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーは、中空キャップ型断面のハウジング１０と、このハウジング１０内の上部空間に装着される第１磁気回路２０と、この第１磁気回路２０の下部に対向配置される第２磁気回路３０と、前記磁気回路同士の間に配置される振動モジュール４０とを含んで構成される。

前記ハウジング１０は、その内部に第１、第２磁気回路２０、３０だけでなく、振動モジュール４０や電極部材５０などの設置スペースを必要とするので、全体的形状が断面中空キャップ型形状を有し、アルミニウムなどの非磁性体素材からなることが好ましい。前記ハウジング１０は、その上面の中心部に第１音響放射出口１１が形成され、キャップ型断面の下端には、設置スペースに組み立てられる部品を装着することができるようにハウジング１０の中心方向に折り曲げ可能に切り取られた複数の折曲部材１２が形成される。

前記第１及び第２磁気回路２０、３０はコイルと永久磁石からなるが、第１磁気回路２０は第１コイル２１と第１永久磁石２２からなり、第２磁気回路３０は第２コイル３１と第２永久磁石３２からなる。

前記第１磁気回路２０の第１コイル２１は、振動モジュール４０の上部に積層され、第１コイル２１の上面に第１永久磁石２２が積層され、第２磁気回路３０の第２コイル３１は、振動モジュール４０の下部に積層され、第２コイル３１の下面に第２永久磁石３２が積層される。第１、第２磁気回路２０、３０をなす第１、第２コイル２１、３１及び第１、第２永久磁石２２、３２が振動モジュール４０と共に同心をなして上下に積層配置されるのはもとより、外径が同じ構造であるので、外郭サイズの縮小と拡大が自由であり、これにより耳内挿入型の超小型高解像イヤホンだけでなく、ポータブル、ＴＶ、自動車などの一般音場空間に対応する大型高解像スピーカーとしての製造が可能となる。

前記第１及び第２永久磁石２２、３２は、第１及び第２コイル２１、３１の内側に突出するとともに対向配置されるように設けられることが好ましい。その理由は、第１及び第２永久磁石２２、３２の対向内面が第１及び第２コイル２１、３１に妨げられることなく、その内側中心に向かって突出しているので、磁束密度の高い第１及び第２永久磁石２２、３２の内側磁気エネルギーを駆動バイアスとして用いることができ、これにより磁束損失がなくてそのまま伝達されて音響変換効率が高くなる。

前記電極部材５０は、中央に第２音響放射出口５１を有する板状に設けられ、第２磁気回路３０の第２永久磁石３２の下面に配置され、第１及び第２コイル２１、３１と回路を成して連結され、電流を供給する役割を果たす。前記電極部材５０の第２音響放射出口５１には、振動板４１により発生する低音から高音まで微細音を制御するためのレジスタ５３が設けられてもよい。前記レジスタ５３は、多孔質素材であれば良いが、一例を挙げると、不織布やマイクロ穿孔素材などが使用される。

また、第１コイル２１及び第２コイル３１は、そのそれぞれの磁力線が相互対向して流れるように結線され、これにより電磁石化される振動モジュール４０の振動板４１が第１及び第２コイル２１、３１から駆動力を得る。前記振動板４１は、前記第１及び第２コイル２１、３１に印加される電気的陽（＋）の周期信号及び陰（－）の周期信号に対応して上下振動を行う。

前記振動モジュール４０は、振動板４１の周縁部分が一つのダンパー４２によって振動板４１の上面及び下面を支持するようにインサート成形方式で射出され、前記ダンパー４２の外周面にストッパー４３が一体に形成される。上述のように振動モジュール４０をなす振動板４１、ストッパー４３及びダンパー４２がインサート成形方式によって射出成形されることにより、製造工程及び不良の最小化を図ることができ、第１及び第２コイル２１、３１と振動板４１とがダンパー４２を介して隙間ない密着構造を実現することができる。ガイドホール４２ａは、振動モジュール４０をインサート射出するときにインサート成形のセッティング突起（図示せず）によって形成されるもので、インサート成形のセッティング突起を用いて振動板４１を正確な位置にセッティングさせるためのものである。

前記ダンパー４２は、第１及び第２コイル２１、３１の磁気エネルギーを損失なく伝達するように、高分子やシリコーンなどの非常に柔らかい軟性素材に強磁性の粉末ないし粒子（鉄、ニッケル、金属ケイ素、コバルトなど）が混合された磁性体ダンパーからなる。このように振動板４１のダンパー４２が非常に柔らかい磁性体ダンパーからなるため、磁気抵抗が低く、磁性体ダンパーが第１コイル２１と第２コイル３１との間に別途の空間なく直接接触するので、第１及び第２コイル２１、３１の磁気エネルギーを損失なく伝達するとともに振動板４１の振幅の拡大に寄与することができ、これにより音響変換効率が増加しながら低音再生限界周波数が低くなって全帯域の再現に有利である。

前記ダンパー４２とストッパー４３は、その接面にこれらの分離を防止し且つ確実な結合力を維持するように嵌合凹凸４２ｂが形成される。前記嵌合凹凸４２ｂは、ダンパー４２の外側に設けられたリング状の溝と、ストッパー４３の内側に設けられ且つ溝と相応するリング状の突起とから構成される。

前記嵌合凹凸４２ｂは、四角形と図示したが、三角形、円形などのように互いに嵌合される形状であればいずれの形状でもよい。前記ストッパー４３は、第１及び第２コイル２１、３１間の間隔が正確に維持されるように堅固な素材で形成されるとともに、第１及び第２コイル２１、３１の磁気エネルギーを損失なく伝達するために強磁性体で形成されてもよい。

前記振動板４１は、ストッパー４３と同様に、鉄、ニッケル、ケイ素などの強磁性体で形成され、図５の仮想線を基準にして、振動のメイン機能をするボディ４１ａと、このボディ４１ａの外周縁に設けられたエッジ４１ｂとから構成される。前記振動板４１のエッジ４１ｂ部分である外周縁には均一な形状に多数のモールドトラック４１ｃを設けることにより、モールドトラック４１ｃ同士の間にそれぞれブリッジエッジ４１ｄが設けられる。

このような振動板４１は、外周縁に多数のブリッジを有するブリッジエッジ４１ｄが設けられ、このブリッジエッジ４１ｄが軟性素材のダンパー４２によって支持されることにより、振動板４１の外周支持部分の全体区間にわたって柔軟性が増加し、これにより図８の破線のように上下に振幅変位が大きくなるので、低音の拡大及び音響変換効率の増加に非常に有利である。

図９は本発明の電磁スピーカーにおける振動板の他の実施例を示す平面図である。ここでは、振動板４１が振動板自体の板－共振を抑制することができるようにボディ４１ａの全体あるいは一定の部位にエンボス４１ｅが形成された以外は一実施例の振動板の構成と同様である。

上述したような他の実施例の振動板によれば、ボディ４１ａに形成されたエンボス４１ｅによって振動板自体の板－共振を抑制することができ、このような板－共振の抑制による歪み減少及びクリアなサウンドの再現が可能となる。

図１０は本発明の他の実施例に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを示す断面図、図１１は図１０に適用された振動板を抜粋して示す平面図である。ここでは、振動モジュール４０に高音用の振動板４１０が適用された以外は、本発明の一実施例である電磁スピーカーの構成と同様である。これにより、振動板４１０の構成及び作用についてのみ具体的に説明する。

振動板４１０は、図１０及び図１１に示すように、ボディ４１ａの中央から放射状に切開された星印状ホール４１ｆによって数個の振動羽根４１ｇが形成される翼タイプである。

上述したような他の実施例の高解像電磁スピーカーによれば、振動板４１０の外周縁のブリッジエッジ４１ｄがダンパー４２によって支持された状態で、振動羽根４１ｇの根の部分を同一円周として、それぞれの振動羽根４１ｇが図１０の破線のように自由に上下円弧運動をしながら振動する。これにより、振動板４１０の振動羽根４１ｇ同士の間の星印（＊）状ホール４１ｆによって振動羽根４１ｇ自体から発生する低音領域は、逆位相により自ら消滅し、振動羽根４１ｇが円弧運動によって発生する高音乃至超高音のみが放出される。

図１２及び図１３は図１０の振動モジュールに適用できる高音用振動板の他の実施例を示す平面図である。

図１２の振動板４１０は、星印（＊）状ホール４１ｆによって複合翼タイプの振動羽根４１ｇ、４１ｈとして設けられるが、前記振動羽根４１ｇ、４１ｈは、互いに対称となるとともに、異なる長さに形成される。

上述したような他の実施例の高音用振動板によれば、振動板４１０の外周縁であるブリッジエッジ４１ｄがダンパー４２によって支持された状態で振動羽根４１ｇ、４１ｈの根の部分を同一円周にして、それぞれの振動羽根４１ｇ、４１ｈが自由に上下円弧運動をしながら振動する。これにより、振動板４１０の振動羽根４１ｇ、４１ｈ同士の間の星印（＊）状ホール４１ｆによって振動羽根４１ｇ、４１ｈ自体から発生する低音領域は逆位相により自ら消滅し、振動羽根４１ｇ、４１ｈが円弧運動により発生する中高音乃至超高音のみが放出される。

図１３の振動板４１０は、ボディ４１ａの中央部に中央ホール４１ｉが穿設され、この中央ホール４１ｉの周囲に数個の周辺ホール４１ｆが穿設されてなる穿孔タイプである。

このような他の実施例の振動板によれば、ブリッジエッジ４１ｄの同一円周を基準にして、ボディ４１ａが上下に円弧運動をしながら振動し、これにより、振動板４１０の中央及び周辺ホール４１ｉ、４１ｆによって振動４１０のボディ４１ａ自体から発生する低音領域は逆位相により自ら消滅し、振動板４１０のボディ４１ａが円弧運動により発生する高音乃至超高音のみが放出される。

上述したような高音用の振動板４１０は、ホール４１ｆ、４１ｉの面積を変化させることにより、低音消滅領域も変化する。前記ホール４１ｆ、４１ｉの面積が小さければ、低音消滅領域は低く、ホール４１ｆ、４１ｉの面積が大きくなるほど、低音消滅領域が益々高音領域に拡大される。

前記振動板４１０は、ホール４１ｆ、４１ｉの面積に応じて低音消滅領域が可変するとともに、これに相応して高音が可変するので、ホール４１ｆ、４１ｉの面積を多様に設計変更することができ、これにより、高音領域の拡大及び多変化だけでなく、微調整にも非常に有利であるという利点がある。

図１４は本発明の別の実施例に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーを示す断面図、図１５は図１４に適用された振動板を抜粋して示す平面図と断面図である。ここでは、振動モジュール４０に広帯域用の振動板４１２が適用された以外は本発明の一実施例に係る電磁スピーカーの構成と同様なので、振動板４１２の構成及び作用についてのみ具体的に説明する。

前記広帯域用の振動板４１２は、翼タイプの高音用振動板４１０の底面のボディ４１ａに振動板４１０と同心を成して同軸結合するように振動羽根４１ｇを覆うドーム型の補助振動板４４が設けられたものである。この際、前記振動板４１０は、鉄、ニッケル、ケイ素またはその合金の強磁性体で形成され、前記補助振動板４４は、高分子などの非磁性体、またはアルミニウム、マグネシウム、銅合金などの反磁性非鉄金属体で形成される。

このように構成された別の実施例の振動板によれば、第１及び第２コイル２１、３１に流れる電気信号と交互に鎖交する電磁場と磁化しながら自ら駆動する能動型振動体からなって、低域から超高域に至る高周波数帯域の超高解像の実現が可能となる。

特に、広帯域用の振動板４１２は、その外側のブリッジエッジ４１ｄが軟質磁性体のダンパー４２によって支持された状態で、ブリッジエッジ４１ｄの外径である同一円周を基準として、振動板４１０及び補助振動板４４が上下円弧運動をしながら振動する。

また、ボディ４１ａ内の振動羽根４１ｇは、その根の部分を基準として、図１４の破線のように自由に弧状に駆動されるので、第１及び第２コイル２１、３１の電磁力によって電磁石化され、第１及び第２永久磁石２２、３２の磁力と直接反応して自ら駆動する。これにより、電気信号に対応する非常に迅速な応答性を持つので、非常に繊細でよりディテールな音響再生が可能となる。

前記広帯域用の振動板４１２が低周波数で駆動されるときは、振動板４１０と一緒に補助振動板４４が振動モジュール４０のダンパー４２によって支持された状態で同軸線状に同時駆動され、これにより、逆位相による音損失が防止されるとともに補助振動板４４による低音がメインで発生してより低い帯域の再現を実現することができる。

これとは異なり、前記広帯域用の振動板４１２が高周波数で駆動されるときは、振動板４１０のボディ４１ａ及び補助振動板４４が振動モジュール４０のダンパー４２によって支持されているとしても、高周波数と相応して振動しないが、ボディ４１ａ内の振動羽根４１ｇの根部分を基準にしてカンチレバーにより支持されるように内側で自由に弧状に駆動される。

このように振動板４１０の振動羽根４１ｇが自由に弧状に駆動されるとき、振動羽根４１ｇから発生する低音は上下に動く円弧運動をするので、逆位相消滅し、高音だけが発生して放出される。すなわち、高周波数で駆動されるとき、補助振動板４４はほぼ停止状態であり且つ振動板４１０のみが別個に作動する、物理的に分離されたツーウェイ（ｔｗｏ－ｗａｙ）状態が実現されるが、補助振動板４４と振動板４１０の駆動が一つのボディで連携されて行われるので、低音から超高音まで非常に自然な最終総合特性を実現することができる。

図１６は本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーの他の実施例を示す断面図である。ここでは、前記第１コイル２１と第１永久磁石２２との間だけでなく、第２コイル３１と第２永久磁石３２との間を互いに密着させるための軟質パッド６１がそれぞれ介在される。また、前記第１及び第２永久磁石２２、３２は、振動板４１の駆動バイアス作動区間を除いた永久磁石の未使用部分である外周縁部分を切り取って、第１及び第２コイル２１、３１の内側よりは大きくその外側よりは小さいサイズにし、このように小さくなった分だけの空間部分を磁石外側リング６０で満たして代替することができる。

上述したような他の実施例の電磁スピーカーによれば、軟質パッド６１が第１コイル２１と第１永久磁石２２との間だけでなく、第２コイル３１と第２永久磁石３２との間に介在されるとともに、緊密に密着されるので、第１及び第２永久磁石２２、３２による第１及び第２コイル２１、３１の損傷を防止し、これと同時に低音漏洩を防止する。

また、前記第１及び第２永久磁石２２、３２のサイズが磁石外側リング６０だけ小さくなるので、磁石原料である希土類の節減によるコスト削減だけでなく、第１及び第２永久磁石２２、３２のバイアス磁場を内側に集中させることができる。

図１７は本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーの別の実施例を示す断面図である。ここでは、前記振動モジュール４０のストッパー４３が第１及び第２コイル２１、３１を離隔させる離隔突起４３ａと、この離隔突起４３ａの外側で第１、第２コイル２１、３１と第１、第２永久磁石２２、３２の外周面を取り囲むように上下に延びた外壁４３ｂとから構成される。前記外壁４３ｂの厚さｔは、第１及び第２永久磁石２２、３２の厚さ以上であることが好ましい。この際、ストッパーは非磁性体で形成され、ハウジング１０はシールドケースとしての機能を行うように磁性体で形成され、第２永久磁石３２の下面にも磁性体からなるシールドプレート６２が設けられなければならない。

上述したように構成された別の実施例の電磁スピーカーによれば、図１７の破線のように、第１及び第２永久磁石２２、３２の異なる極をシールドケースとしてのハウジング１０とシールドプレート６２が連結するので、磁場の外部漏洩を防止することができ、バイアス作動区間の磁気エネルギーの増加だけでなく、音響変換効率の増加も図ることができる。

図１８は本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーの別の実施例を示す断面図である。ここでは、前記第１及び第２永久磁石２２、３２が互いに対向する内面に振動板４１と近接するようにボタン形状の第１ヨーク６３がさらに設けられており、その他の構成は図１７の構成と同様である。前記第１ヨーク６３の中央に第３音響放射出口が設けられなければならない。

上述したように構成された別の実施例の電磁スピーカーによれば、ボタン形状の第１ヨーク６３が第１及び第２永久磁石２２、３２に振動板４１をさらに近接させるので、バイアス磁束密度を増加させることができ、これにより音響変換効率の増加に非常に有利である。

図１９は本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーの別の実施例を示す断面図である。ここでは、前記振動モジュール４０のストッパー４３が第１及び第２コイル２１、３１を離隔させる離隔突起４３ａと、この離隔突起４３ａの外側で第１、第２コイル２１、３１の外周面を取り囲むように上下に延びた第２外壁４３ｂとから構成される。この際、ストッパー４３は磁性体で形成され、ハウジング１０は非磁性体で形成されなければならない。

また、前記第１永久磁石２２の上面及び第２永久磁石３２の下面には、振動板４１に近接するようにボーター形状（ｂｏａｔｅｒ ｔｙｐｅ）の第２ヨーク６４が設けられる。前記第２ヨーク６４の側壁と第１及び第２永久磁石２２、３２は互いに離隔しなければならず、離隔間隔ｄは少なくとも第１及び第２永久磁石２２、３２の厚さでなければならない。前記第２ヨーク６４の中央に音響放射出口を設け、この音響放射出口にレジスタ５３を設けることができる。

上述したように構成された別の実施例の電磁スピーカーによれば、図１９の破線のように、第１及び第２永久磁石２２、３２の異なる極を振動モジュール４０のストッパー４３が連結するので、磁場の外部漏洩を防止することができ、バイアス作動区間の磁気エネルギーの増加だけでなく、音響変換効率の増加も図ることができる。また、ボーター形状の第２ヨーク６４が第１及び第２永久磁石２２、３２に振動板４１をさらに近接させるので、バイアス磁束密度を増加させることができ、これにより音響変換効率の増加に非常に有利になる。

図２０は本発明に係る高解像電磁スピーカーの周波数応答特性と、従来の電磁スピーカーの周波数応答特性とを比較して示すグラフである。

従来の電磁スピーカーは、従来のスピーカーのグラフのように、その特性が約２００Ｈｚ～１０ｋＨｚ台の領域であるのに対し、本発明の全帯域用電磁スピーカーは、本発明１のグラフから分かるように、振動板の端に形成されたブリッジエッジとダンパーのコンプライアンスとが連動して駆動されるので、従来の電磁スピーカーよりも低い８０Ｈｚ台の低周波数の再生が可能であり、コイルと振動板が磁性体ダンパーを介して隙間ない密着構造を実現することにより、磁気抵抗が大幅に減少し、従来の電磁スピーカーに比べて非常に高い音響変換効率と高域限界周波数も２０ｋＨｚ帯域までその幅が広くなる全帯域再生の特徴を示す。

本発明の高音用電磁スピーカーは、本発明２のグラフのように、円弧運動をして非常に低い質量の穿孔タイプ、翼タイプ及び複合翼タイプの振動板によって別途のハイパスフィルタなしでも自ら低周波数を消滅させ且つ高周波数のみを再現する特徴を示し、２０ｋＨｚを遥かに上回る超高周波数領域まで速い速度でディテールに再現する、また、コイルと振動板が磁性体ダンパーを介して隙間ない密着構造を実現することにより、磁気抵抗が大幅に減少して従来の電磁スピーカーよりも音響変換効率が非常に高い再生特性を示す。

本発明の広帯域用電磁スピーカーは、本発明３のグラフから分かるように、単一スピーカーであるにも拘わらず、４０Ｈｚ以下の周波数から可聴領域限界周波数２０ｋＨｚ以上を上回る超広帯域の音響再生を実現するという利点を提供する。また、補助振動板の高音限界周波数と振動板の低音限界周波数とが一つのボディに融合して自然に連携されるので、非同軸に伴う損失や歪みが極小化され、これにより、非常にクリーンで分離度が優れる高品質の音響を再生し、物理的及び音響的に明らかに分離された各領域の周波数を再生しながら低音部と高音部とが交差するクロスオーバー領域での特性の連動が滑らかに行われるという効果を提供する。

以上、本発明の具体的な実施例を参照して説明したが、本発明は、この明細書に開示された実施例及び添付図面によって限定されず、本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で当業者によって多様に変形でき、また、駆動原理と部品の配列が本発明の等価的概念と一致する限り、一部の設計的変更要素はいずれも本発明に含まれるといえる。

本発明に係るブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカーは、耳内挿入型の超小型イヤホンからポータブル、ＴＶ、自動車における中大型のスピーカー分野に有用に利用可能である。

Claims (16)

1. 少なくとも振動板を有する振動モジュール；及び該振動モジュールの上部と下部に設けられ、それぞれコイルと永久磁石からなる一対の第１、第２磁気回路；を含む電磁スピーカーであって、
   前記振動モジュールの上部には第１磁気回路をなす第１コイルが積層され、振動モジュールの下部には第２磁気回路をなす第２コイルが積層され、第１コイルの上面に第１永久磁石が積層され、第２コイルの下面に第２永久磁石が積層され、
   前記振動モジュールは、振動板の周縁部分が一つのダンパーによって振動板の上面及び下面を支持するようになっており、ダンパーの外周面にストッパーが一体に形成され、
   前記ダンパーは、第１及び第２コイルの磁気エネルギーを損失なく伝達するように、高分子又はシリコーンからなる軟性素材に強磁性の粉末ないし粒子（鉄、ニッケル、金属ケイ素、コバルトなど）が混合された磁性体ダンパーであることを特徴とする、ブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
2. 前記第１及び第２永久磁石は、永久磁石の内部磁気力を駆動バイアスとして用いることができるように、第１及び第２コイルの内側に突出するとともに対向配置されることを特徴とする、請求項１に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
3. 前記振動板は、振動板のエッジ全体区間にわたって柔軟性が増加するように、エッジ部分である外周縁に均一な形状に多数のモールドトラックが設けられ、前記モールドトラック同士の間によってそれぞれブリッジエッジが設けられることを特徴とする、請求項１に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
4. 前記振動板は、ボディの中央から放射状に切開された星印状のホールによって数個の振動羽根が形成された翼タイプであることを特徴とする、請求項３に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
5. 前記振動板は、振動羽根が異なる長さに且つ対称的に形成された複合翼タイプであることを特徴とする、請求項３に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
6. 前記振動板には、振動板と同心を成して同軸結合するように、ホール及び振動羽根を覆うドーム型の補助振動板が設けられることを特徴とする、請求項４に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
7. 前記振動板は、ボディの中央部に１個乃至１０個のホールが穿設された穿孔タイプであることを特徴とする、請求項３に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
8. 前記振動モジュールのストッパーは、磁場の外部漏洩防止とバイアス作動区間の磁気エネルギーの増加を図ることができるように、ダンパーの外側に、第１、第２コイルと第１、第２永久磁石の外周面を取り囲みながら上下に延びた外壁が設けられることを特徴とする、請求項１に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
9. 前記第１及び第２永久磁石が互いに対向する内面には、バイアス磁束密度を増加させることができるように、振動板に近接するボタン形状の第１ヨークが設けられることを特徴とする、請求項１に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
10. 前記振動モジュールのストッパーは、ダンパーの外側に、第１、第２コイルの外周面を取り囲みながら上下に延びた外壁が設けられ、前記第１永久磁石の上面及び第２永久磁石の下面にバイアス磁束密度を増加させることができるように、振動板に近接するボーター形状（ｂｏａｔｅｒ ｔｙｐｅ）の第２ヨークが設けられることを特徴とする、請求項１に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
11. 少なくとも振動板を有する振動モジュール；及び該振動モジュールの上部と下部に設けられ、それぞれコイルと永久磁石からなる一対の第１、第２磁気回路；を含む電磁スピーカーであって、
    前記振動モジュールは、振動板の周縁部分が一つのダンパーによって振動板の上面及び下面を支持するようになっており、ダンパーの外周面にストッパーが一体に形成され、
    前記ダンパーは、第１及び第２コイルの磁気エネルギーを損失なく伝達するように、高分子又はシリコーンからなる軟性素材に強磁性の粉末ないし粒子（鉄、ニッケル、金属ケイ素、コバルトなど）が混合された磁性体ダンパーであることを特徴とする、ブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
12. 前記振動板は、振動板のエッジ全体区間にわたって柔軟性が増加するように、エッジ部分である外周縁に均一な形状に多数のモールドトラックが設けられ、前記モールドトラック同士の間によってそれぞれブリッジエッジが設けられることを特徴とする、請求項１１に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
13. 前記振動板は、ボディの中央から放射状に切開された星印状のホールによって数個の振動羽根が形成された翼タイプであることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
14. 前記振動板は、振動羽根が異なる長さに且つ対称的に形成された複合翼タイプであることを特徴とする、請求項１３に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
15. 前記振動板には、振動板と同心を成して同軸結合するように、ホール及び振動羽根を覆うドーム型の補助振動板が設けられることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。
16. 前記振動板は、ボディの中央部に１個乃至１０個のホールが穿設された穿孔タイプであることを特徴とする、請求項１１または１２に記載のブリッジエッジ方式の高解像電磁スピーカー。

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