JP7281666B2

JP7281666B2 - スピーカ装置

Info

Publication number: JP7281666B2
Application number: JP2019058470A
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: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-05-26
Anticipated expiration: 2039-03-26
Also published as: JP2020161950A

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、一つの振動板に対し、二つのボイスコイルが取り付けられ、二つの磁気回路に基づき駆動するスピーカ装置が存在している。このような二つのボイスコイルで駆動される細長い振動板の場合、長手方向に固有共振を持つ。そこで従来は、駆動点あるボイスコイルの巻き軸が共振の節の位置を通過するようにボイスコイルを配置して固有共振を回避している。

実開平６－０１３２９３号公報

ところが、共振の節の位置に駆動点を置いた場合、一次共振モードしか強く抑制することができない。

本開示の目的は、一つの振動板に二つのボイスコイル体が取り付けられたスピーカ装置であって、高次の共振モードを抑制して音圧周波数特性の平坦化を実現できるスピーカ装置の提供である。

上記目的を達成するために、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二つの磁気回路と、前記磁気ギャップに挿入状態で配置される二つのボイスコイル体と、二つの前記ボイスコイル体に結合される長尺平板形状の振動板と、前記振動板が取り付けられるフレームとを備え、長手方向において前記振動板の中心から端縁までの距離は、前記振動板の中心から前記ボイスコイル体の巻き軸までの長さの２．２７倍以上、２．７４倍以下の範囲である。

本開示に係るスピーカ装置は、薄型のスピーカ装置であっても、高い音響特性を実現することができる。

図１は、実施の形態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、実施の形態に係るスピーカ装置を図１に示すＩ－Ｉ線で切断した断面図である。図４は、実施の形態に係るスピーカ装置の対称性を示す斜視図である。図５は、実施の形態に係るスピーカ装置の振動板とボイスコイル体との位置関係を示す図１に示すＩ－Ｉ線で切断した断面図である。図６は、振動板の長さを固定した場合における振動板の中心からボイスコイル体の巻き軸までの長さと偏差幅との関係を示すグラフである。

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、本開示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、本開示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。

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二つの磁気回路と、前記磁気ギャップに挿入状態で配置される二つのボイスコイル体と、二つの前記ボイスコイル体に結合される長尺平板形状の振動板と、前記振動板が取り付けられるフレームとを備え、長手方向において前記振動板の中心から端縁までの距離は、前記振動板の中心から前記ボイスコイル体の巻き軸までの長さの２．２７倍以上、２．７４倍以下の範囲である。

これによれば、一次共振モードばかりでなくより高次の二次共振モードなどによるピークディップの偏差幅を低減することができ音圧周波数特性を平坦化して共振が音響特性に悪影響を与えることを回避できる。ここで、偏差幅とは共振の影響により音圧周波数特性上に発生するピークディップの偏差幅を意味している。

図１は、実施の形態に係るスピーカ装置を示す斜視図である。図２は、実施の形態に係るスピーカ装置の振動板等を省略して内部を示す斜視図である。図３は、実施の形態に係るスピーカ装置を図１に示すＩ－Ｉ線で切断した断面を示す断面図である。

これらの図に示すように、スピーカ装置１００は、二つの磁気回路１１０と、二つのボイスコイル体１２０と、一つの振動板１３０と、フレーム１４０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、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を備えている。磁気ギャップは、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、図３に示すように内磁型であり、マグネット１１２と、サブマグネット１１５と、トッププレート１１３と、ヨーク１１４とを備えている。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、強磁性材料によって構成されている。トッププレート１１３、およびヨーク１１４の形状は、特に限定されるものではない。本実施の形態の場合、トッププレート１１３は、円板形状であり、マグネット１１２の振動板１３０側の面に配置されている。ヨーク１１４は、有底の円筒形状であり、マグネット１１２を同軸上に収容している。

マグネット１１２は、円柱状の永久磁石である。サブマグネット１１５は、円板状の永久磁石である。マグネット１１２、およびサブマグネット１１５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。

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。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。マグネット１１２、およびサブマグネット１１５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、およびサブマグネット１１５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。

本実施の形態の場合、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、配線孔がそれぞれ設けられている。

なお、トッププレート１１３、マグネット１１２、ヨーク１１４、およびサブマグネット１１５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の電流と、磁気ギャップ間の磁束により巻き軸方向（図中Ｚ軸方向）に生じる力によって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、磁気ギャップ内の磁束の方向と直交している。なお、ボイスコイル体１２０の振動板１３０への取り付け位置の詳細については後述する。

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と接続される信号線１２３（図２参照）が延出部１２４（図２参照）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部分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が電気的に接続される。なお、配線孔は、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。ダンパー１５０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。

本実施の形態の場合、ダンパー１５０は、ボイスコイル体１２０から延出される信号線１２３の延出部１２４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１５４（図２参照）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２に示すように、信号線１２３が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１２３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。

本実施の形態の場合、スピーカ装置１００が備える２つのダンパー１５０は、図４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。

なお、ダンパー１５０の形状は、特に限定されるものではない。例えば図３に示すようにダンパー１５０の一部の断面が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。また、ダンパー１５０の取り付け位置は、ボビン１２２に限定されるものではなく、ダンパー１５０が振動板１３０とフレーム１４０とを接続するものでも構わない。

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。

振動板１３０は、長手方向（図中Ｙ軸方向）において二つのボイスコイル体１２０が並んで結合されている。図５に示すように、長手方向において振動板１３０の中心から第二仮想面２０２と交差する端縁までの距離Ｌは、振動板１３０の中心からボイスコイル体１２０の巻き軸までの長さＸの２．２７倍以上、２．７４倍以下の範囲から設定されている。

図６は、長手方向において振動板の中心から端縁までの距離Ｌを４１ｍｍとし、振動板の中心からボイスコイル体の巻き軸までの長さＸを変化させた場合の偏差幅を示すグラフである。実線は一次共振モードによる偏差幅を示し、破線は二次共振モードによる偏差幅を示している。振動板１３０は、樹脂、発泡樹脂、ハニカム構造の樹脂などのコア層の両面に金属、紙、ＣＦＲＰ（ＣａｒｂｏｎＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃｓ）を含む繊維強化樹脂などからなるスキン層が設けられた部材が用いられている。同図に示すように、Ｌ／Ｘ＜２．２７（図６のハッチング部分）の場合、一次共振モード、二次共振モードの両方を抑制することが困難になり、音響特性が悪化する。また、Ｌ／Ｘ＜２．７４になると、二つのボイスコイル体１２０の距離が短くなりすぎる。

なお、平面視における振動板１３０の形状は、特に限定されるものでは無く、トラック形状などを含む楕円形、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。また、振動板１３０には、ボイスコイル体１２０を取り付けるための貫通孔が設けられ、当該貫通孔を封止するキャップ１３２（図１参照）を備えていても構わない。

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、配線孔が設けられている。

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。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。第一作業孔１４５、および第二作業孔１４６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、第二作業孔１４６、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、第二作業孔１４６、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。

上記スピーカ装置１００によれば、振動板１３０に対し所定範囲内の位置でボイスコイル体１２０に取り付けることにより、比較的長尺で大型の振動板１３０を一次共振モードばかりでなく高次の共振モードを抑制しつつ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でありながら良好な音響特性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、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。

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
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
１３２キャップ
１４０フレーム
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
１５４分断部
２０１第一仮想面
２０２第二仮想面

Claims

磁気ギャップを備えた二つの磁気回路と、
前記磁気ギャップに挿入状態で配置される二つのボイスコイル体と、
二つの前記ボイスコイル体に結合される長尺平板形状の振動板と、
前記振動板が取り付けられるフレームとを備え、
長手方向において前記振動板の中心から端縁までの距離は、前記振動板の中心から前記ボイスコイル体の巻き軸までの長さの２．２７倍以上、２．７４倍以下の範囲であり、
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
スピーカ装置。
前記振動板は、コア層と、このコア層の両面に設けられたスキン層とから構成された
請求項１記載のスピーカ装置。
前記コア層は、樹脂または発泡樹脂のいずれか１つ、または前記樹脂と前記発泡樹脂を組合せて構成された
請求項２記載のスピーカ装置。
前記コア層は、ハニカム構造で構成された
請求項２記載のスピーカ装置。
前記スキン層は、金属、紙、樹脂または繊維強化樹脂のいずれか１つ、またはこれらを組合せて構成された
請求項２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１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を備える
請求項１から６のいずれか一項に記載のスピーカ装置。