JP7340910B2

JP7340910B2 - スピーカおよびスピーカの製造方法

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Publication number: JP7340910B2
Application number: JP2018132365A
Authority: JP
Inventors: 浩二岡崎; 真博飛世
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2017-07-27
Filing date: 2018-07-12
Publication date: 2023-09-08
Anticipated expiration: 2038-07-12
Also published as: US10681468B2; EP3435687A1; US20190037318A1; JP2019030003A; EP3435687B1

Description

本発明は、スピーカ用の振動板とコイルと結合する機構および方法に関する。より詳細には、本発明は、第一および第二層を有するスピーカ用の振動板と、第一層に設けられるとともにコイルがコイル受入開口を横断する第二層の面に直接接触することを可能にするコイル受入開口とに関する。

典型的なオーディオスピーカでは、コイルと振動板とが接着剤によって互いに取り付けられている（例えば、特許文献１の図１参照）。関連技術のスピーカ用の振動板は、典型的には、アルミニウムや紙のような単一の材料で構成されている。スピーカ用の振動板の中には、異なる材料の複数の層からなるものもある。従来、単一の材料からなるスピーカ用の振動板は振動板を完全に貫通する孔を有するように構成される場合があり、また、コイルは、孔内に延び、孔を画定する縁に接着剤によって取り付けられる。この構成では、コイルと振動板との間に隙間が存在し、接着剤により隙間を充填することによりコイルと振動板とを共に接続する。

また、異なる材料からなるスピーカ用の振動板は、硬い背面材を有する場合もあるが、この場合、コイルを接着剤によって硬い背面材に取り付けることができる。これによりコイルと振動板との間の隙間の大きさが減少する可能性があるが、接着剤がコイルと振動板との間に存在してしまう。また、硬い背面材が、コイルと音波を放出する振動板の外面との間に存在する。

特許第４３２３８８１号公報

コイルと振動板との間の隙間は、隙間内の接着剤の存在と共に、コイルから振動板への振動エネルギーの伝達効率を低下させる可能性がある。また、多層のスピーカ用の振動板において、硬い背面材はコイルからスピーカ用の振動板の繊維層への振動エネルギーの伝達効率を減少させ、オーディオ品質に悪影響を与える可能性がある。

これらの問題に鑑みて、本発明の実施形態は、コイル受入開口を有する第一層と第一層に取り付けられかつコイル受入開口を横断する第二層とを有する振動板と、コイル受入開口内へ延びるとともにコイル受入開口を横断する第二層の面に直接接触する端部を有するコイルと、を備え、前記第二層の材料が多孔性であり、前記コイルの前記端部は、接着剤により前記コイル受入開口を画定する前記第一層の縁に取り付けられているスピーカを提供する。

本発明の実施形態によれば、コイルと振動板と間の伝達効率が向上し、それにより、スピーカのオーディオ品質が向上する。

次に、この当初の開示の一部を構成する添付の図面を参照する。
開示の実施形態によるスピーカの側面立面図であって、スピーカフレームの一部を切り欠いた図である。スピーカの正面平面図である。コイルなしの振動板の背面平面図である。コイルが振動板から分離された状態における振動板およびコイルの背面斜視図である。コイルと振動板との組立体の例を示す断面図である。スピーカの振動板に取り付けられたコイルの例の背面斜視図である。コイルが振動板に取り付けられた状態における振動板およびコイルの背面平面図である。図２中の線８－８に沿ったスピーカの詳細断面図であって、コイル内へ延びる振動板の突出部を示す図である。図８に示したものと類似しているが、コイルを横断して延びる実質的に平面である部分を含むように改良された振動板を備えるスピーカの詳細断面図である。

これらの図は、例示的な実施形態において利用される方法および構造の一般的な特徴を説明すること、および以下の説明を補助することを意図していることに留意されたい。これらの図は、いずれかの実施形態の精密な構造特徴または性能特徴を正確に反映しない可能性があり、特に指定のない限り、例示的な実施形態によって包含される値または特性の範囲を定義または限定するものと解釈されるべきではない。

選択された実施形態について、図面を参照して説明する。実施形態の以下の説明は例示のみのために提供され、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義される本発明を限定する目的のためのものではないことが、音楽の分野の当業者にはこの開示から明らかであろう。図面における同様の参照符号は、同様、類似または同一の要素または特徴を示し、したがって、類似または同一の要素または特徴の説明は以降の実施形態において省略される場合がある。

図１に示すように、開示された実施形態に係るスピーカ１０は、スピーカフレーム１８に取り付けられた、振動板１２とコイル１４と磁石１６とを備えている。振動板１２は、例えばエッジ（サラウンド：surround）２０によってスピーカフレーム１８に取り付けられていてもよい。エッジ２０は、当技術分野で理解されるように、一般にゴムから作られ、ロール形状を有する。典型的な例では、エッジ２０は、任意の適切な種類ののり、ペースト、接着剤あるいは留め具、または当技術分野で理解される任意の好適な方法によって、振動板１２に取り付けられた第一端部２２と、スピーカフレーム１８に取り付けられた第二端部２４とを有している。コイル１４は、ボイスコイルと称されることもあり、可撓性サスペンション２６によってスピーカフレーム１８に取り付けられてもよい。可撓性サスペンション２６は、一般に「スパイダー（spider）」と呼ばれ、波形の生地などの可撓性材料、または、当技術分野で理解される任意の適切な方法で作成される。コイル１４は、従来のコイルと同様に、コイルの外側の一部分に巻き付けられたワイヤ巻線（不図示）を有しており、例えば、当技術分野で理解される端子盤（不図示）に接続されている。磁石１６は、当技術分野で理解される任意の適切な種類の取り付け構造によってスピーカフレーム１８に取り付けられている。

この例における振動板１２は、紙などの、材料の技術において理解される、特にスピーカの構成に使用される材料に関連する材料からなる第一層２８を備える。第一層２８はまた、その中にコイル受入開口３０を画定している、すなわち、コイル受入開口３０を有する。第一層２８およびそれゆえ振動板１２は、コイル受入開口３０から外側へ対称的に延びる径方向延出部３２をさらに備えている。この例におけるコイル受入開口３０は、振動板１２の中心位置または略中心位置に設定（画定）されている。しかしながら、コイル受入開口３０は、特に振動板１２が非対称の形状を有するように構成されている場合は、振動板１２の中心に配置される必要はない。

この例では、径方向延出部３２は、コイル受入開口３０を画定する縁３４から外縁３６まで外側に半球状または円錐状に延びる。また、この例では、外縁３６は、円形の外縁３６として構成されている。しかしながら、径方向延出部３２およびそれゆえ外縁３６は、当該技術分野において理解される任意の適切な形状を有してもよい。例えば、径方向延出部３２は、長円形の形状または他の非円形の形状を有する外縁３６まで外側に非対称に延びてもよい。

図２にさらに示されているように、この例における振動板１２は、任意の適切な種類ののり、ペースト、あるいは接着剤または当該技術分野において理解される任意の他の好適な方法によって第一層２８に取り付けられた第二層３８を備える。しかしながら、振動板１２は接着剤または任意の適切な方法で一緒に取り付けられた任意の適切な数の層を備えていてもよい。

理想的な音響特性を達成するために、スピーカ用の振動板１２の剛性および重量を最適化する努力を行ってもよい。したがって、第二層３８は、例えば、一般にＰＢＯ繊維と呼ばれるもので、ＺＹＬＯＮ（登録商標）としても知られているポリ（p‐フェニレン-２,６‐ベンゾビスオキサゾール）繊維（poly（p-phenylene-2,6-benzobisoxazole） fiber）などの高強度材料、または当技術分野で理解される任意のその他の適当な材料から形成してもよい。ゆえに、第二層３８は、音波が放射されるスピーカ用の振動板１２の外側層として機能することができる。第一層２８の材料（例えば、紙）は、第二層３８の材料（例えば、ＺＹＬＯＮ（登録商標））の第二の剛性よりも小さい第一の剛性を有する。しかしながら、この例における第一層２８は、第一層２８全体としての可撓性（flexibility）が第二層３８全体としての可撓性よりも低くなるように、適切な厚さを有することができる。したがって、第一層２８は、スピーカ用の振動板１２に剛性および安定性を提供する。特に、第一層２８の材料（例えば、紙）と第二層３８の材料（例えば、ＺＹＬＯＮ（登録商標））、および第一層２８と第二層３８とのそれぞれの厚さは、スピーカ用の振動板１２全体が安定した形状を有し、かつ、所望の重量、剛性および内部損失の特性を有するように選択される。第二層３８は、中央部４０と、中央部４０から外側へ対称的に延びる径方向延出部４２とを備えている。この例では、径方向延出部４２は、中央部４０から外縁４４まで外側に半球状または円錐状に延びる。この例においても、中央部４０は円形の中央部４０として構成されており、外縁４４は円形の外縁４４として構成されている。しかしながら、中央部４０、径方向延出部４２、および外縁４４は、当該技術分野において理解される任意の適切な形状を有してもよい。例えば、中央部４０は長円形状を有してもよく、径方向延出部４２は、長円形または他の非円形の形状を有していてもよい外縁４４まで外側に非対称的に延びてもよい。この例では、第二層３８の外縁４４は、第一層２８の外縁３６と整列または実質的に整列する。

図３に示すように、第二層３８は、中央部４０とは反対側のコイル接触部４６を備えている。コイル接触部４６は、コイル受入開口３０を横断する面４８を有しており、以下でより詳細に説明される。例えば、図４に示すように、コイル接触部４６は、凸状の突出部５０などの突出部５０を備えるように構成してもよい。突出部５０は、以下により詳細に述べるように、コイル受入開口３０を横断するとともにコイル受入開口３０から突出する。

図４でさらに示すように、コイル１４は、コイル受入開口３０内に延びるとともに、コイル受入開口３０を横断する第二層３８の面４８に当接する端部５２を有する。この例では、コイル受入開口３０は円形または実質的に円形である。したがって、コイル１４の端部５２は、円筒形または実質的に円筒形であり、コイル受入開口３０の直径とほぼ同じまたはわずかに小さい外径を画定する（有する）外面５４を有し、端部５２はコイル受入開口３０内へと延びる。したがって、端部５２は、コイル受入開口３０を横断する第二層３８の面４８に当接する縁面５６を有する。この例では、コイル１４の壁の厚さ、およびそれゆえ端部５２および縁面５６の厚さは、０.０３ｍｍから０.２ｍｍまでの範囲、または当該技術分野において理解される任意の他の適切な寸法であってもよい。縁面５６の少なくとも一部分は、第二層３８の面４８と直接接触する。

したがって、振動板１２はエッジ２０を介してスピーカフレーム１８に取り付けることができ、コイル１４は可撓性サスペンション２６を介してスピーカフレーム１８に取り付けることができ、その結果、コイル１４の端部５２は、コイル受入開口３０内に延び、コイル受入開口３０を横断する第二層３８の面４８に当接するようになっている。図５は、コイル１４の端部５２がコイル受入開口３０を画定する第一層２８の縁３４に取り付けられている状態で、コイル１４が振動板１２に取り付けられている様子の例を示す。例えば、接着剤５８を外面５４に適用することにより、コイル１４の端部５２の外面５４をコイル受入開口３０を画定する第一層２８の縁３４取り付けてもよい。縁面５６は上述したように厚さが薄いため、コイル１４が振動板１２と共に押し付けられるので、端部５２がコイル受入開口３０に挿入されている状態で縁面５６がナイフエッジ（knife edge）として作用する。それゆえ、縁面５６は、接着剤５８を第二層３８の面４８から押し離し、また、接着剤５８をコイル１４内の開口６０から押し離す。いずれにしても、第二層３８の面４８のあらゆる部分と面４８に当接するコイル１４の端部５２の外面５４との間、または、コイル１４の開口６０内に接着剤５８が全くまたはほとんど浸透しないように、組み立て中には注意を要する。それにもかかわらず、第二層３８の材料が多孔性であるため、第二層３８の面４８とコイル１４の端部５２の縁面５６との間に浸透し得る接着剤５８を第二層３８の材料によって吸収することができ、その結果、縁面５６のほとんどはたは少なくともいくらかは、第二層３８の面４８と直接接触したままとなる。

したがって、図６の背面斜視図に示すように、コイル１４の端部５２がコイル受入開口３０にしっかりと固定されている状態において、コイル１４が振動板１２に確実に取り付けられる。図７からさらに理解できるように、接着剤５８がコイル受入開口３０を画定する縁３４とコイル１４の端部５２の外面５４との間にある状態で、コイル１４が振動板１２に取り付けられている。図８に示す詳細断面図からさらに理解されるように、縁面５６が第二層３８の面４８に直接接触したままとなっている。また、第二層３８のコイル接触部４６の突出部５０は、コイル受入開口３０から突出し、コイル１４の開口６０内に突入している。

したがって、本明細書に記載されるコイル１４と振動板１２との組立体は、単一層の振動板を完全に貫通する開口を有する従来の機構などにおける、振動板１２とコイル１４との間の隙間を取り除いている。また、上述のコイル１４と振動板１２との組立体は、従来の多層のスピーカ用の振動板におけるコイルと外層との間に硬い背面材が存在することを避けているので、オーディオ品質が向上する。すなわち、当技術分野で理解されるように、スピーカ用の振動板１２の面が境界面として機能して、空気などの周囲環境に音波を放射する。振動板１２また特に振動板１２の面の材料および物理的特性は、放射された音波の特性に対して実質的な影響を及ぼすことができ、したがって、音色およびオーディオ品質に実質的な影響を及ぼすことができる。コイル１４から振動板１２への振動エネルギーの伝達効率の低下は、オーディオ品質に悪影響を与え得る。ゆえに、本明細書に記載の実施形態は、オーディオ品質を改善するために、あらゆるそのような伝達効率の低下を取り除くまたは少なくとも最小限に抑える。

別法として、図９に示す第二層３８の別の構成では、コイル接触部４６は突出部５０の代わりに平面または実質的に平面である部分６２を備えてもよい。この構成では、上述したように、平面または実質的に平面である部分６２の寸法は、上述のように第二層３８の中央部４０の寸法に対応することができ、それゆえ、第二層３８の径方向延出部４２は平面または実質的に平面である部分６２から外側に対称または非対称に延びることができる。コイル１４が上述した方法で振動板１２に組み付けられると、コイル１４の端部５２の縁面５６が第二層３８の面４８と直接接触する。したがって、この構成も本明細書で論じた効果を達成する。

本明細書の説明から理解されるように、コイル１４と振動板１２の第二層３８との間で直接接触するスピーカ１０は、コイル１４から振動板１２の第二層３８への振動エネルギーの伝送または伝搬損失を最小化、または基本的に取り除く。したがって、スピーカ１０のオーディオ品質は、従来のスピーカに比べて、改善される。また、伝搬損失は最小化され、または実質的に排除されるので、振動板１２の第二層３８は、非常に微小なオーディオ信号さえ従来のスピーカよりも効率的に再生することができる。したがって、スピーカ１０は、当技術分野で理解される高品質のハイファイ（Ｈｉ‐Ｆｉ）スピーカシステムにおいて使用するのに特に適している。

（補足）
（第１項）
コイル受入開口を有する第一層、および前記第一層に取り付けられかつ前記コイル受入開口を横断する第二層を有する振動板と、
前記コイル受入開口内へ延びるとともに前記コイル受入開口を横断する前記第二層の面に直接接触する端部を有するコイルと、
を備えるスピーカ。

（第２項）
前記第二層の材料が多孔性である第１項に記載のスピーカ。

（第３項）
前記コイルの前記端部は、前記コイル受入開口を画定する前記第一層の縁に取り付けられている
第１項または第２項に記載のスピーカ。

（第４項）
前記コイルの前記端部は、接着剤により前記第一層の縁に取り付けられている
第３項に記載のスピーカ。

（第５項）
前記コイル収容開口は略円形である
第１項に記載のスピーカ。

（第６項）
前記コイル受入開口内に延びるとともに前記コイル受入開口を横断する第二層の面に直接接触する略円筒形の端部を有するコイル
をさらに備える第５項に記載のスピーカ。

（第７項）
前記第二層は、前記コイル受入開口を横断する実質的に平面である部分を有する
第１項から第６項のいずれか一項に記載のスピーカ。

（第８項）
前記第二層は、前記コイル受入開口を横断するとともに前記コイル受入開口内に突出する突出部を有する
第１項から第６項のいずれか一項に記載のスピーカ。

（第９項）
前記突出部は凸形状である
第８項に記載のスピーカ。

（第１０項）
前記振動板は、前記コイル受入開口を有する実質的に平面である部分、および前記実質的に平面である部分から外側に延びる円錐部分を有する
第１項から第６項のいずれか一項に記載のスピーカ。

（第１１項）
前記第一層は第１の材料を有し、前記第二層は前記第１の材料とは異なる第２の材料を有する
第１項から第１０項のいずれか一項に記載のスピーカ。

（第１２項）
前記第１の材料は第１の剛性を有し、前記第２の材料は前記第１の剛性とは異なる第２の剛性を有する
第１１項に記載のスピーカ。

（第１３項）
少なくとも前記第２の剛性は、剛性値が上回っている
第１２項に記載のスピーカ。

（第１４項）
前記第２の剛性は前記第１の剛性よりも大きい
第１２項に記載のスピーカ。

（第１５項）
前記コイル受入開口は前記振動板の中心位置に設けられている
第１項から第１４項のいずれか一項に記載のスピーカ。

（第１６項）
スピーカフレームと、
前記振動板を前記スピーカフレームに取り付けるエッジと、
をさらに備える第１項に記載のスピーカ。

（第１７項）
可撓性サスペンションと、
前記可撓性サスペンションによって前記スピーカフレームに取り付けられ、前記コイル受入開口内へ延びるとともに前記コイル受入開口を横断する前記第二層の面に直接接触する端部を有するコイルと、
をさらに備える第１６項に記載のスピーカ。

（第１８項）
前記コイル受入開口は長円形状である
第１項に記載のスピーカ。

（第１９項）
前記コイル受入開口内へ延びるとともに前記コイル受入開口を横断する前記第二層の面に直接接触する長円形の端部を有するコイル
をさらに備える
第１８項に記載のスピーカ。

（第２０項）
コイル受入開口を有する第一層および前記第一層に取り付けられかつ前記コイル受入開口を横断する第二層を有する振動板をスピーカフレームに取り付けることと、
コイルの端部が前記コイル受入開口内へ延びるとともに前記コイル受入開口を横断する前記第二層の面に直接接触するように、前記振動板を前記コイルに取り付けること、
を含むスピーカの製造方法。

（用語の一般的な解釈）
本発明の範囲を理解する上で、コンポーネント、セクション、デバイス等によって実行される動作または機能を説明するために本明細書で使用された「検出」という用語は、物理的な検出を必要としないコンポーネント、セクション、デバイス等を含み、むしろ、動作または機能を実行するために決定、測定、モデル化、予測あるは計算することを含む。コンポーネント、セクション、またはデバイスの一部を説明するために本明細書で使用された「構成された」という用語は、所望の機能を実行するように構成およびまたはプログラムされたハードウェアおよびまたはソフトウェアを含む。本明細書で使用される「実質的に」、「約」および「略」などの程度を表す用語は、最終結果を著しく変化しないような、修飾される用語の偏差の量を意味する。

選択された実施形態のみが本発明を説明するために選ばれたが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更および修正が可能であることがこの開示から当業者には明らかであろう。例えば、様々な要素の大きさ、形状、位置または向きは、必要およびまたは要望に応じて変更することができる。互いに直接的に連結あるいは接触するように示した複数の部品は、それらの間に中間構造体を有してもよい。１つの要素の機能を２つの要素によって行ってもよく、逆もまた同様である。ある実施形態の構造および機能を他の実施形態に適用してもよい。すべての利点が特定の実施形態に同時に存在する必要はない。従来技術に対して新規な各特徴は、単独または他の特徴との組み合わせで、出願人によるさらなる発明の別個の説明とみなすべきであり、そのような一つまたは複数の特徴によって具現化された構造およびまたは機能の概念を含む。したがって、本発明の実施形態の前述の説明は例示のみを目的とし、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によって定義される本発明を制限することを目的としない。

１０…スピーカ、１２…振動板、１４…コイル、１６…磁石、１８…スピーカフレーム、２０…エッジ、２２…第一端部、２４…第二端部、２６…サスペンション、２８…第一層、３０…コイル受入開口、３２…径方向延出部、３４…縁、３６…外縁、３８…第二層

Claims

コイル受入開口を有する第一層と前記第一層に取り付けられかつ前記コイル受入開口を横断する第二層とを有する振動板と、
前記コイル受入開口内へ延びるとともに前記コイル受入開口を横断する前記第二層の面に直接接触する端部を有するコイルと、
を備え、
前記第二層の材料が多孔性であり、
前記コイルの前記端部は、接着剤により前記コイル受入開口を画定する前記第一層の縁に取り付けられている
スピーカ。
コイル受入開口を有する第一層と前記第一層に取り付けられかつ前記コイル受入開口を横断する第二層とを有する振動板と、
前記コイル受入開口内へ延びるとともに前記コイル受入開口を横断する前記第二層の面に直接接触する端部を有するコイルと、
を備え、
前記コイルの前記端部は、前記コイル受入開口を画定する前記第一層の縁に取り付けられている
スピーカ。
前記第一層と前記第二層とが重なる
請求項１又は請求項２に記載のスピーカ。
前記第二層は、前記コイル受入開口を横断する実質的に平面である部分を有する
請求項１から３のいずれか一項に記載のスピーカ。
前記第二層は、前記コイル受入開口を横断するとともに前記コイル受入開口内に突出する突出部を有する
請求項１から３のいずれか一項に記載のスピーカ。
前記振動板は、前記コイル受入開口を有する実質的に平面である部分、および前記実質的に平面である部分から外側に延びる円錐部分を有する
請求項１から３のいずれか一項に記載のスピーカ。
前記第一層は第１の材料を有し、前記第二層は前記第１の材料とは異なる第２の材料を有し、
前記第１の材料は第１の剛性を有し、前記第２の材料は前記第１の剛性とは異なる第２の剛性を有する
請求項１から６のいずれか一項に記載のスピーカ。
前記第２の剛性は前記第１の剛性よりも大きい
請求項７に記載のスピーカ。
スピーカフレームと、
前記振動板を前記スピーカフレームに取り付けるエッジと、
可撓性サスペンションと、
をさらに備え、
前記コイルは、前記可撓性サスペンションによって前記スピーカフレームに取り付けられる
請求項１に記載のスピーカ。
前記コイル受入開口は長円形状である
請求項１に記載のスピーカ。
コイル受入開口を有する第一層と前記第一層に取り付けられかつ材料が多孔性であり前記コイル受入開口を横断する第二層とを有する振動板をスピーカフレームに取り付けることと、
コイルの端部が前記コイル受入開口内へ延びるとともに前記コイル受入開口を横断する前記第二層の面に直接接触するように、かつ、前記コイルの前記端部が接着剤により前記コイル受入開口を画定する前記第一層の縁に取り付けられるように、前記振動板を前記コイルに取り付けること、
を含むスピーカの製造方法。