JP7262015B2

JP7262015B2 - スピーカ装置

Info

Publication number: JP7262015B2
Application number: JP2019009791A
Authority: JP
Inventors: 晋弥香川; 光一久世
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: JP2020120270A

Description

本開示は、スピーカ装置に関する。

特許文献１に記載のように、ボイスコイルが巻き付けられたボビンにダンパーが取り付けられたダイナミック型のスピーカ装置が存在している。ボイスコイルはダンパーよりも磁気回路側に配置されており、ボイスコイルに音声信号を入力する信号線は、ダンパーと振動板との間から延出されている。

特許文献１に記載のスピーカ装置の場合、信号線が配線されている近傍においてダンパーの一部を切り欠くことにより、駆動時における信号線と振動板やダンパーとの干渉を回避している。

特開２０１０－２７８５４９号公報

ところが昨今では、スピーカ装置の薄型化が望まれており、振動板とダンパーとの間隔が狭くなるため、ボイスコイルから延びる信号線の接続端子までの配線経路が課題となっている。

本開示の目的は、薄型のスピーカ装置であって、信号線と振動板やダンパーとの干渉を回避することができるスピーカ装置を提供することである。

本開示に係るスピーカ装置の１つは、磁気ギャップを備えた磁気回路と、前記磁気ギャップに挿入状態で配置されるボイスコイル体と、前記ボイスコイル体に結合される振動板と、前記磁気回路、および前記振動板が取り付けられるフレームと、前記ボイスコイル体の延出部から延出される信号線と、前記ボイスコイル体と前記フレームとの間を架橋状に接続する環状のダンパーとを備え、前記ダンパーは、前記延出部に対応する位置に環形状の一部を周方向に分断する分断部を備える。

本開示に係るスピーカ装置は、薄型のスピーカ装置でありながら、信号線と振動板やダンパーとの干渉を回避して高い音響特性を獲得することができる。

図１は、実施の形態１に係るスピーカ装置を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係るスピーカ装置の振動板を省略して内部を示す斜視図である。図３は、実施の形態１に係る磁気回路、ボイスコイル体、ダンパーを示す斜視図である。図４は、実施の形態１に係る磁気回路、ボイスコイル体、ダンパーを示す側面図である。図５は、実施の形態２に係るスピーカ装置を示す斜視図である。図６は、実施の形態１に係るスピーカ装置の振動板を省略して内部を示す斜視図である。

以下に、スピーカ装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。

（実施の形態１）
本開示の一態様に係るスピーカ装置は、磁気ギャップを備えた磁気回路と、前記磁気ギャップに挿入状態で配置されるボイスコイル体と、前記ボイスコイル体に結合される振動板と、前記磁気回路、および前記振動板が取り付けられるフレームと、前記ボイスコイル体の延出部から延出される信号線と、前記ボイスコイル体と前記フレームとの間を架橋状に接続する環状のダンパーとを備え、前記ダンパーは、前記延出部に対応する位置に環形状の一部を周方向に分断する分断部を備える。

これによれば、ダンパーの分断部から信号線を延出することができ、スピーカ装置を駆動している際に信号線が振動板やダンパーと干渉し音響特性に悪影響を与えることを回避できる。

図１は、実施の形態１に係るスピーカ装置を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係るスピーカ装置の振動板を省略して内部示す斜視図である。図３は、磁気回路、ボイスコイル体、ダンパーを示す断面図である。図４は、磁気回路、ボイスコイル体、ダンパーを分断部側から示す側面図である。

これらの図に示すように、スピーカ装置１００は、磁気回路１１０と、ボイスコイル体１２０と、振動板１３０と、フレーム１４０と、ダンパー１５０とを備えている。本実施の形態の場合、スピーカ装置１００は、自動車などの移動体に取り付けられるスピーカ装置であり、移動体内の限られたスペースに埋設することができる薄型のスピーカ装置である。

磁気回路１１０は、ボイスコイル体１２０に入力される電気信号に基づいて変化する磁束に作用する定常的な磁束を発生させる部品である。磁気回路１１０は、振動板１３０の後方に位置するようにフレーム１４０に取り付けられ、振動板１３０に対向する環状の磁気ギャップ１１１を備えている。磁気ギャップ１１１は、ボイスコイル体１２０に発生する磁束と交差する方向に定常的な磁束を発生させる空隙である。なお、本明細書において、前方とはスピーカ装置１００の音が放出される方向であり、後方とはその反対側の方向である。

本実施の形態の場合、磁気回路１１０は、内磁型であり、着磁された円柱状のマグネット１１２と、マグネット１１２の振動板１３０側の面に配置される円板状のトッププレート１１３と、マグネット１１２を同軸上に収容する有底円筒状のヨーク１１４とを備えている。また、トッププレート１１３に対しマグネット１１２の反対側に円板状のサブマグネット１１５が配置されている。ヨーク１１４とトッププレート１１３との間には円環状の空隙である磁気ギャップが形成されている。

トッププレート１１３、およびヨーク１１４は、強磁性体材料によって構成されている。マグネット１１２は、高い磁気エネルギーを有する例えばネオジム系マグネットなどを使用するのが好ましい。これにより、マグネット１１２の厚みを薄くでき、スピーカ装置１００全体の厚みを薄くすることができる。さらに、軽量化も実現させることができる。サブマグネット１１５は、磁気エネルギーを追加する。

マグネット１１２は、円柱状の永久磁石である。マグネット１１２は、厚み方向（図中Ｚ軸方向）の一端がＮ極であり、他端がＳ極である。マグネット１１２の一方の極側の面には、トッププレート１１３が固定されており、他方極側の面には、ヨーク１１４が固定されている。これにより磁気ギャップには強い磁束が発生している。トッププレート１１３、マグネット１１２、ヨーク１１４の固定方法は特に限定されるものでは無いが、本実施の形態の場合、接着剤により固定されている。

なお、トッププレート１１３、マグネット１１２、ヨーク１１４の固定はネジ、リベットなどの締結部材を用いて固定されていてもよい。また、スピーカ装置１００が備える磁気回路１１０の形式は特に限定されるものでは無く、外磁型の磁気回路を採用してもかまわない。

ボイスコイル体１２０は、一端部が磁気回路１１０の磁気ギャップ１１１内に配置され、他端部が振動板１３０に取り付けられる部品であり、入力される電気信号に基づき磁束を発生させ、磁気回路１１０による磁束との相互作用により巻き軸方向（図中Ｚ軸方向）に振動する部品である。

ボイスコイル体１２０の巻き軸（中心軸）は、振動板１３０の振動（振幅）の方向（図中Ｚ軸方向）に配置され、磁気ギャップ１１１内の磁束の方向と直交している。

本実施の形態の場合、ボイスコイル体１２０は、金属性の一本の線材が複数回環状（円筒形状）に巻回されることにより構成されるコイル１２１と線材が巻き付けられるボビン１２２とを備えている。ボビンはアルミニウムや樹脂等の材料から構成される筒状の部材であり、前側端部が振動板１３０に結合され後側端部は磁気ギャップ１１１内に配置されている。ボビン１２２の前側端部は振動板１３０との接触面積を広げて接着強度を高めるために三角状の切れ込みを入れて内側に折り曲げられている。ボイスコイル体１２０からは、コイルを構成する線材の両端部が信号線１２３として延出部１２４からそれぞれ延在している。信号線１２３は金糸線、錦糸線などと称されている。信号線１２３は、フレーム１４０のダンパーが取り付けられる円筒状の円筒突部１４１に設けられた径方向に延在する溝を通過して配線されている。信号線１２３は、フレーム１４０に設けられた配線孔１４２を介してフレーム１４０の外側表面に取り付けられた端子（図示せず）に電気的に接続される。端子にはアンプなどと接続される外部配線１７０が電気的に接続される。なお、配線孔１４２は、端子、ハンダ等によって封止されている。

ダンパー１５０は、フレーム１４０とボイスコイル体１２０との間に架橋状に取り付けられる柔軟性、復元性を備えた部材であり、駆動時におけるスピーカ装置１００のボイスコイル体１２０の直動を補助し、音響特性を調整する部材である。本実施の形態の場合、ダンパー１５０は、ボイスコイル体１２０のボビン１２２の外周面に取り付けられる円筒状のコイル側取付部１５１とフレーム１４０の円筒突部１４１の端面に取り付けられる円環状のフレーム側取付部１５２と、コイル側取付部１５１とフレーム側取付部１５２とを接続する断面Ｖ字形状の許容部１５３とを備えている。許容部１５３は、スピーカ装置１００の駆動時にボイスコイル体１２０の巻き軸方向（図中Ｚ軸方向）の振動に従って変形し、ボイスコイル体１２０に音声信号が入力されていないときはボイスコイル体１２０を中立位置に維持する。

ダンパー１５０を構成する材料は、特に限定されるものでは無く、布地に樹脂を含浸させたものや、ゴム、エラストマーなど所望の音響特性に応じて任意に選定することができる。

ダンパー１５０は、ボイスコイル体１２０から信号線が延出する延出部１２４に対応する位置、具体的にはＺ軸方向から見た平面視において延出部１２４と重なる位置に環形状の一部を周方向に分断する分断部１５４を備える。本実施の形態の場合、分断部１５４は、円環状のダンパー１５０を周方向において完全に分断する部分であり、ダンパー１５０の一部を完全な環状として残存させる切り欠きとは異なる。ダンパー１５０は、分断部１５４の存在によりＺ軸方向から見た平面視においてＣ字形状となっている。

ダンパー１５０の少なくとも一部は、ボイスコイル体１２０の振動方向（図中Ｚ軸方向）において、延出部１２４と同じ位置になるようにボイスコイル体１２０に取り付けられている。分断部１５４は、ボイスコイル体１２０の振動方向に直交する径方向（図中Ｙ軸方向）において、延出部１２４と重なるように配置されている。分断部１５４は、図４に示すように、信号線１２３は分断部１５４を通過するように配線される。

このように、環状のダンパー１５０に周方向に分断する分断部１５４を設けることにより、磁気ギャップから突出するボイスコイル体１２０の巻き軸方向の長さを短くした場合でも信号線とダンパー１５０や振動板１３０との干渉を回避することができる。従って、薄型のスピーカ装置１００でありながら所望の音響特性を実現することが可能となる。

なお、ダンパー１５０の形状は、分断部１５４を備える以外は特に限定されるものではない。例えば許容部１５３は、断面がＶ字形状のものばかりでなく、同心円状に波打った形状（波紋状）等でもよい。また、ダンパー１５０は、ボビン１２２以外の箇所に取り付けられても構わない。

振動板１３０は、ボイスコイル体１２０の先端部が結合される部材であり、ボイスコイル体１２０の振動に基づいて中立位置を基準に前後方向（図中Ｚ軸方向）に変位することにより空気を振動させて音を発生させる部材である。本実施の形態の場合、振動板１３０の形状は、平板型であり、振動方向から見た平面視における外形はトラック形状である。振動板１３０の外周部は、振動板１３０よりも柔軟性、および、復元性を有するエッジ１３１を介してフレーム１４０の壁部の前側端面に取り付けられている。

なお、振動板１３０の形状は、特に限定されるものでは無く、円錐形、楕円錐形、角錐形などの立体的な形状であってもよい。また、平面視における振動板１３０の形状も、円形、楕円形、矩形などもかまわない。振動板１３０を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、紙、樹脂などを挙示することができる。

フレーム１４０は、磁気回路１１０、振動板１３０、およびダンパー１５０を保持する構造部材である。フレーム１４０の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、長方形の板状であり、長手方向の両端部にはそれぞれ取付孔１４９が設けられている。フレーム１４０は、平面視においてトラック形状であり厚さ方向に一部貫通した収容部１４３を備えている。長手方向において収容部１４３の中間部分には、磁気回路１１０、ダンパー１５０等が取り付けられる矩形の台座部１４４が短手方向に架橋状に設けられている。台座部１４４には、前述の円筒突部１４１、および配線孔１４２が設けられている。

フレーム１４０の側壁の中央部分には、貫通状の第一作業孔１４５が設けられている。第一作業孔１４５は、フレーム１４０の台座部１４４にダンパー１５０などを取り付ける際の治具、工具などを挿入するための穴である。フレーム１４０に設けられている第一作業孔１４５、および収容部１４３の振動板１３０が取り付けられた端部とは反対側の端部開口は、分断部１５４に連通する開口部であるため、当該開口部から塵埃が侵入し磁気ギャップに到達する可能性がある。そこで本実施の形態の場合、第一作業孔１４５、および収容部１４３の開口には、塵埃の侵入を防止するカバー部材（図示せず）が開口を覆うように取り付けられている。カバー部材は、塵埃の侵入を防止できるものであれば特に限定されるものではないが、空気の通過を許容し塵埃の侵入を防止できるメッシュ状の部材を用いてもよい。このようなカバー部材によりスピーカ装置１００の音響特性を調整することができる。

実施の形態１に係るスピーカ装置１００によれば、フレーム１４０内の空間の厚みが薄い場合であっても、ボイスコイル体１２０からフレーム１４０に設けられた配線孔１４２までの信号線１２３をダンパー１５０に設けた分断部１５４を通るように配線することで、スピーカ装置１００の駆動時における信号線１２３とダンパー１５０や振動板１３０との干渉を防止することができる。また、ダンパー１５０に分断部１５４を設けることにより、ボイスコイル体１２０から信号線１２３を延出する延出部１２４に対しダンパー１５０の取付位置をコイル１２１の巻き軸方向において同じ位置に配置することができ、ダンパー１５０と振動板１３０との間隔を狭くすることが可能となる。従って薄型のスピーカ装置１００を実現することができる。

（実施の形態２）
実施の形態２に係るスピーカ装置は、磁気ギャップを備えた磁気回路と、前記磁気ギャップに挿入状態で配置されるボイスコイル体と、前記ボイスコイル体に結合される振動板と、前記磁気回路、および前記振動板が取り付けられるフレームと、前記ボイスコイル体の延出部から延出される信号線と、前記ボイスコイル体と前記フレームとの間を架橋状に接続する環状のダンパーとを備え、前記ダンパーは、前記延出部に対応する位置に環形状の一部を周方向に分断する分断部を備え、１つの前記振動板に、２つの前記ボイスコイル体が結合され、それぞれの前記ボイスコイル体に対して前記磁気回路、および前記ダンパーがそれぞれ配置される。

これによれば、薄型のスピーカ装置でありながら比較的大型の振動板を振動させて音響に変換することが可能となる。

以下、実施の形態２に係るスピーカ装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、前記実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

図５は、実施の形態２に係るスピーカ装置を示す斜視図である。図６は、実施の形態１に係るスピーカ装置の振動板を省略して内部示す斜視図である。これらの図に示すように、スピーカ装置１００は、磁気回路１１０と、ボイスコイル体１２０と、ダンパー１５０とをそれぞれ２つ備えている。磁気回路１１０、ボイスコイル体１２０、およびダンパー１５０の構造は実施の形態１と同様である。実施の形態２に係るスピーカ装置１００は、１つの振動板に対し、２つのボイスコイル体１２０が結合されており、それぞれのボイスコイル体１２０に対して磁気回路１１０、およびダンパー１５０がそれぞれ配置されている。

２つのダンパー１５０は、図６に示すように、長手方向において振動板１３０を仮想的に２等分する第一仮想面２０１を基準に面対称に配置されている。これにより、ダンパー１５０に設けられている分断部１５４によるボイスコイル体１２０の振動に対する影響を相殺することができスピーカ装置１００の音響特性を向上させることが可能となる。また本実施の形態の場合、ダンパー１５０は、短手方向において振動板１３０を仮想的に２等分する第二仮想面２０２に対しても面対称である。

２つの磁気回路１１０も、第一仮想面２０１、および第二仮想面２０２のそれぞれを基準として面対称である。なお、ボイスコイル体１２０は、全体的な形状、および延出部１２４の位置は、第一仮想面２０１、および第二仮想面２０２のそれぞれを基準として面対称であるが、コイル１２１の巻き付け方向については、第一仮想面２０１に対して面対称にはなっていない。

２つの磁気回路１１０は、１つのフレーム１４０に取り付けられている。具体的には２つの磁気回路１１０は、フレーム１４０の収容部１４３の長手方向の中央に短手方向に架橋状に配置される１つの台座部１４４に取り付けられている。台座部１４４の２つの磁気回路１１０の間には、配線孔１４２がそれぞれ設けられている。

フレーム１４０の側壁には、２つのダンパー１５０に対応する位置に第一作業孔１４５がそれぞれ一組設けられており、２つのダンパー１５０の間の台座部１４４には第二作業孔１４６が設けられている。第二作業孔１４６は、振動板１３０をフレーム１４０に取り付ける際に用いられる治具や工具が挿入される孔である。なお本実施の形態の場合、第二作業孔１４６にも塵埃の侵入を防止する防塵用のカバー部材（図示せず）が開口を覆うように取り付けられる。

２つの磁気回路１１０の磁気ギャップにそれぞれ配置されるボイスコイル体１２０は、１つの振動板１３０に取り付けられている。１つの振動板１３０は、振動板１３０の周囲に配置される環状のエッジ１３１を介して１つのフレーム１４０に取り付けられている。

実施の形態２に係るスピーカ装置１００によれば、比較的長尺で大型の振動板を２つのボイスコイル体１２０で振動させることができ、薄型のスピーカ装置１００でありながら大音量を得ることが可能となる。また、周方向に完全に分断する分断部１５４を有するダンパー１５０を用いながら、第一仮想面２０１に対して面対称にダンパー１５０を配置するため、分断部１５４による影響を相殺し、所望の音響特性を得ることが可能となる。

また、実施の形態１と同様に、コイル１２１の巻き軸方向において分断部１５４と延出部１２４とが重なるように配置されているため、ダンパー１５０と振動板１３０との距離を短くすることができ、薄型のスピーカ装置１００を実現することができる。

なお、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本開示の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本開示の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本開示に含まれる。

例えば、本実施の形態の場合、分断部１５４、および延出部１２４を向かい合わせに配置したが、分断部１５４、および延出部１２４を背中合わせ、つまり２つの分断部１５４、および延出部１２４の間に２つのボビン１２２が存在する状態となるように配置しても構わない。

また、振動板１３０は、平板に限定されるものではなく、湾曲部、屈曲部などを有するような立体的な形状であっても構わない。

本開示は、比較的薄型のスピーカ装置に有用である。

１００スピーカ装置
１１０磁気回路
１１１磁気ギャップ
１１２マグネット
１１３トッププレート
１１４ヨーク
１１５サブマグネット
１２０ボイスコイル体
１２１コイル
１２２ボビン
１２３信号線
１２４延出部
１３０振動板
１３１エッジ
１４０フレーム
１４１円筒突部
１４２配線孔
１４３収容部
１４４台座部
１４５第一作業孔
１４６第二作業孔
１４９取付孔
１５０ダンパー
１５１コイル側取付部
１５２フレーム側取付部
１５３許容部
１５４分断部
１７０外部配線
２０１第一仮想面
２０２第二仮想面

Claims

磁気ギャップを備えた磁気回路と、
前記磁気ギャップに挿入状態で配置されるボイスコイル体と、
前記ボイスコイル体に結合される振動板と、
前記磁気回路、および前記振動板が取り付けられるフレームと、
前記ボイスコイル体の延出部から延出される信号線と、
前記ボイスコイル体と前記フレームとの間を架橋状に接続する環状のダンパーとを備え、
前記ダンパーは、前記延出部に対応する位置に環形状の一部を周方向に完全に分断する分断部を備え、平面視においてＣ字形状であり、
前記信号線は、前記分断部から延出される
スピーカ装置。
前記ボイスコイル体の巻き軸方向において、前記延出部は、前記分断部と同じまたはほぼ同じ位置に配置され、前記信号線は前記分断部を通過する
請求項１に記載のスピーカ装置。
１つの前記振動板に、２つの前記ボイスコイル体が結合され、それぞれの前記ボイスコイル体に対して前記磁気回路、および前記ダンパーがそれぞれ配置される
請求項１または２に記載のスピーカ装置。
前記ダンパーは、面対称に配置される
請求項３に記載のスピーカ装置。
１つの前記フレームに２つの前記磁気回路と１つの前記振動板が取り付けられる
請求項３または４に記載のスピーカ装置。
前記振動板は、平板である。
請求項１から５のいずれか一項に記載のスピーカ装置。
前記分断部に連通する前記フレームの全ての開口部は、塵埃の侵入を防止するカバー部材で覆われる
請求項１から６のいずれか一項に記載のスピーカ装置。