JPWO2008053551A1

JPWO2008053551A1 - スピーカ

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Publication number: JPWO2008053551A1
Application number: JP2008541963A
Authority: JP
Inventors: 香一松田; 俊博引地; 伊藤　大輔; 大輔伊藤; 輝明海谷
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2010-02-25
Also published as: US20100002901A1; WO2008053551A1; US8213671B2

Abstract

位相差を少なくして音質を高めると共に外観性の優れたスピーカを提供する。振動体１０と振動体１０を振動させる駆動部２０と振動体１０及び駆動部２０を支持するフレーム３０とを備えたスピーカ１において、振動体１０は、中央に凸状断面部分Ｔ１を有し、その外周に凹状断面部分Ｔ２を有する連続曲面を形成する前面部１０Ａを備え、前面部１０Ａの後方に駆動部２０が接続される接続部１０Ｂを備える。

Description

本発明は、スピーカに関するものである。

スピーカは、振動板を含む振動体を音声電流によって振動させて音を発生するものである。振動板の形態はスピーカの種類に応じて各種のものがあるが、直接放射型のスピーカではコーン（円錐）形状の振動板が最も多く用いられている。振動体を振動させる駆動部は、音声電流が入力されるボイスコイルと、このボイスコイルが外周に巻き回されたボイスコイルボビンと、ボイスコイルに電磁気力を作用させる磁気間隙を形成する磁気回路とからなる。フレームに外周部が支持された振動体の内周部にボイスコイルボビンが接続され、ボイスコイルに作用する電磁気力の振動がボイスコイルボビンを介して振動体に伝えられる。

図１は、下記特許文献１に記載されたコーン型スピーカの従来技術を示す説明図（断面図）である。この従来技術では、振動板Ｊ１の最外周部はエッジＪ２によりフレームＪ３に接続されている。また、振動板Ｊ１の最内径部にはボイスコイルボビンＪ４が接続され、ボイスコイルボビンＪ４は外周部がフレームＪ３に固定されたダンパＪ５により中心保持されている。さらに、振動板Ｊ１面上には、センターキャップＪ６が取り付けられている。フレームＪ３の下部には磁気回路部Ｊ７が配置され、磁気回路部Ｊ７の磁気間隙Ｊ７Ａには、ボイスコイルボビンＪ４の下部に巻かれたボイスコイルＪ８が配置されている。そして、振動板Ｊ１に形成された段部Ｊ１ＡにセンターキャップＪ６の外周縁が嵌合する構造になっている。

特許第３４３３３４２号公報

このようなコーン型スピーカでは、振動板，エッジ，センターキャップが一体となって一つの振動体を形成している。当然ながら、この振動体の構造，形状，材質は、スピーカの再生周波数特性等の音響特性を決める上で重要な要因になる。

従来技術のようなコーン型の振動板では、振動板の中央部分と周辺部分の間に奥行きがあり、振動板の口径が大きくなると、振動板の中央部分から発せられる音波と周辺部分から発せられる音波との間にできる位相差により干渉し、無用な音のうねりや減衰によって音質を悪化させる虞がある。

このような位相差の問題を解消するためには振動板の表面を平面にした平面振動板が有効であるが、平面振動板の場合には、駆動部との接続を考えると、平面状の振動板の前面を一様に振動させることが困難になり、振動板が局所的に異なる振動を起こす分割振動が生じ、周波数特性を悪化させるなどの問題が生じる。

また、従来技術のように、振動板の表面にセンターキャップを取り付けて一体化する場合に、センターキャップと振動板との境目が不連続に屈折していると、振動板を大きく振動させるサブウーファ等の場合に応力集中がこの屈折部分に作用することになり、特に、ボイスコイルボビンとの接続部と同心状にこの屈折部が形成されている場合には、応力集中による強度劣化が生じ易くなる問題がある。また、この屈折部分に塵等が溜まりやすくなり、振動板の振動特性が悪化するだけでなく、外観的にも良くないという問題も生じる。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、本発明のスピーカは、発生する音の位相差を少なくして音質を向上させること、振動体の分割振動を防止して良好な周波数特性を得ること、大振幅の振動に対しても十分な強度を有すること、良好な振動特性を有すると共に外観的にも優れた振動体を備えること、等を目的とするものである。

このような目的を達成するために、本発明のスピーカは、以下の独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。

［請求項１］振動体と該振動体を振動させる駆動部と前記振動体及び前記駆動部を支持するフレームとを備え、前記振動体は、中央に凸状断面部分を有し、その外周に凹状断面部分を有する連続曲面を形成する前面部を備えると共に該前面部の後方に前記駆動部が接続される接続部を備え、前記駆動部は、音声電流が入力されるボイスコイルと、このボイスコイルが外周に巻き回されたボイスコイルボビンと、前記ボイスコイルに電磁気力を作用させる磁気間隙を形成する磁気回路とを備え、前記接続部の後端が、前記振動体の中心と同軸上に配置された前記ボイスコイルボビンの外周に接続されることを特徴とするスピーカ。

従来技術の説明図である。本発明の一実施形態に係るスピーカの説明図（中心線の片側断面図）である。本発明の実施形態に係るスピーカの周波数特性を示す説明図である。本発明の一実施形態に係るスピーカの説明図（平面図）である。本発明の一実施形態に係るスピーカの説明図（断面図）である。本発明の一実施形態に係るスピーカの説明図（断面図）である。本発明の一実施形態に係るスピーカの説明図（断面図）である。本発明の一実施形態に係るスピーカの説明図（断面図）である。本発明の一実施形態に係るスピーカの説明図（断面図）である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図２は本発明の一実施形態に係るスピーカの構成を示した断面図（中心線Ｏの片側断面図）である。本発明の実施形態に係るスピーカ１は、振動体１０と振動体１０を振動させる駆動部２０と振動体１０及び駆動部２０を支持するフレーム３０とを備えている。

振動体１０は、図示の実施形態では、振動板１１，センターキャップ１２，エッジ部材１３，ダンパ部材１４からなるが、これに限らず、例えば、振動板１１とセンターキャップ１２が一体成形されて一つの振動板を形成するものであってもよい。そして、振動体１０は前面部１０Ａと接続部１０Ｂとを備えており、前面部１０Ａは、中央に凸状断面部分Ｔ_１を有し、その外周に凹状断面部分Ｔ_２を有する連続曲面を形成しており、接続部１０Ｂは、前面部１０Ａの後方に位置して振動体１０を駆動部２０に接続している。

駆動部２０は、音声電流が入力されるボイスコイル２１と、ボイスコイル２１が外周に巻き回されたボイスコイルボビン２２と、ボイスコイル２１に電磁気力を作用させる磁気間隙２３Ｇを形成する磁気回路２３とを備えている。磁気回路２３の構成は特に限定されるものではないが、図示の例では、磁気ギャップ２３Ｇの外側にマグネット２３Ａを配置した外磁型の磁気回路が示されており、磁性材料からなるヨーク２３Ｂの底部とプレート２３Ｃによってマグネット２３Ａが挟持され、円環状のプレート２３Ｃの内周面とヨーク２３Ｂのセンターポール部の外周面の間に磁気ギャップ２３Ｇが形成されている。

本発明の実施形態に係るスピーカ１の一つの特徴は、振動体１０が、中央に凸状断面部分Ｔ_１を有し、その外周に凹状断面部分Ｔ_２を有する連続曲面を形成する前面部１０Ａを備えると共に前面部１０Ａの後方に駆動部２０が接続される接続部１０Ｂを備え、接続部１０Ｂの後端が振動体１０の中心と同軸上に配置されたボイスコイルボビン２２の外周に接続されていることにある。

これによると、前面部１０Ａが凸状断面部分Ｔ_１と凹状断面部分Ｔ_２とを有することで、振動面の奥行きが少なくなり、凸状断面部分Ｔ_１から発せられる音波と凹状断面部分Ｔ_２から発せられる音波との位相差を小さくすることができる。この際、凸状断面部分Ｔ_１と凹状断面部分Ｔ_２が有する奥行きの差をより小さくすることで、前述した位相差の問題を極力無くすことが可能になる。

また、前面部１０Ａは中央の凸状断面部分Ｔ_１とその外周の凹状断面部分Ｔ_２を有する連続曲面を形成しており、接続部１０Ｂの後端が振動体１０の中心と同軸上に配置されたボイスコイルボビン２２の外周に接続されているので、ボイスコイルボビン２２から接続部１０Ｂを介して前面部１０Ａに作用する駆動力は、中心に対して軸対称の連続曲面を形成する前面部１０Ａに対して均等に作用することになり、この連続曲面によって、コーン型やドーム型と同様に分割振動を起こさない振動体１０を形成している。

更には、前面部１０Ａは連続曲面であるから、従来技術のような不連続な屈折部分を有さない。したがって、振幅の大きな大出力時にも振動体１０の前面部１０Ａに応力集中が生じることはなく、強度の高い振動体１０を得ることができる。また、表面に屈折部分が無いので、塵等が溜まり難く、振動板の振動特性を良好に維持することができると共に、外観の良い振動体１０を得ることができる。

図示の実施形態では、振動体１０は、前面部１０Ａの外周部と接続部１０Ｂとを形成する振動板１１と、前面部１０Ａの中央部分を形成するセンターキャップ１２と、振動板１１の外周縁をフレーム３０に接続するエッジ部材１３と、ボイスコイルボビン２２をフレーム３０に支持するダンパ部材１４とからなる。

この実施形態によると、接続部１０Ｂをセンターキャップ１２によって隠し、且つ前面部１０Ａの連続曲面によって、センターキャップ１２の存在を分からなくすることができるので、外観上優れた振動体１０を得ることができると共に、センターキャップ１２によって駆動部２０に塵等が進入するのを防ぐことができるので、駆動部２０の動作を良好に維持することができる。

また、本発明の実施形態に係るスピーカ１では、振動板１１は、前面部１０Ａの外周部と接続部１０Ｂとの境界位置に後方に向けた段差を有する支持部１１Ａを備え、支持部１１Ａは、振動板１１における前面部１０Ａの外周部とセンターキャップ１２の前面とが連続面になるように、センターキャップ１２の外周縁を支持している。

これによると、振動板１１とセンターキャップ１２との接着を前面部１０Ａから後方に下がった支持部１１Ａで行うことができるので、接着剤等が前面部１０Ａの表面に露出することが無く、前面部１０Ａの外観をさらに良くすることができる。また、支持部１１Ａにセンターキャップ１２の外周縁を嵌め込むだけで、連続曲面の前面部１０Ａを形成する位置決めができるので、組み立て作業を簡易且つ正確に行うことができる。

図２に示した本発明の実施形態に係るスピーカ１は、特にサブウーファ等の低域再生スピーカに好適であり、その際の振動体１０は、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂によって樹脂成形された振動板１１と、同様の材料で樹脂成形されたセンターキャップ１２と、ウレタンフォーム，ゴム等の弾性材料からなるエッジ部材１３と、繊維材料等からなるダンパ部材１４で形成することができる。

振動板１１の内周縁は、接続部１０Ｂの後端であり、ボイスコイルボビン２２の外周面に接続されている。振動板１１の外周縁はエッジ部材１３の内周縁に接続されており、エッジ部材１３の外周縁がフレーム３０の振動体支持部３０Ａに取り付けられ、振動体支持部３０Ａの上から固定枠１５で固定されている。

図３は、このような実施形態の周波数特性を示した説明図であって、特定の寸法例での音圧周波数特性を示している。図から明らかなように、低音域に近接した高域側にＡで示すような遮断帯域を有する周波数特性を示している。このような周波数特性の遮断帯域は、前述した前面部１０Ａの構成を具備した実施形態で現れるものであり、高域側を効果的に遮断することできるので、サブウーファ等の低域再生スピーカとして好ましい特性を備えている。

また、図２に示す実施形態では、ボイスコイル２１のボイスコイルリード線２１Ａが、接続部１０Ｂに沿って前方に引き出され、接続部１０Ｂの前方に形成された穴１１Ｂから外側に引き出されて、錦糸線４０に接続されている。そして、錦糸線４０の端部がフレーム３０に設けられた端子部４１に接続されている。これによると、錦糸線４０に接続してから端子部４１に至るまでの距離を大きく取ることができるので、ボイスコイルボビン２２の大きな振幅に対しても錦糸線４０がフレーム３０に触れる不都合が起こらない。また、錦糸線４０の端部は振動板１１の外周縁の後方に形成された穴１１Ｂから引き出されているので、振動板１１に接触することで生じる異常音を防止することができる。

図４は、スピーカ１の平面図であり、前面部１０Ａを正面からみた説明図である。中心部分にセンターキャップ１２が位置し、その外周に振動板１１の外周部があり、その外周縁にエッジ部材１３の内周縁が接続されている。エッジ部材１３の外周縁は固定枠１５によって前述した振動体支持部３０Ａに固定されている（１５Ａは固定具）。

この実施形態では、センターキャップ１２の表面に凸部断面部分Ｔ_１と凹状断面部分Ｔ_２が形成されている。これによって、前述した発生音波の位相差の問題を解消すると共に、センターキャップ１２自体の補強を行っている。大音量の音を再生すべく、振動体１０を激しく振動させた時、センターキャップ１２に大きな空気抵抗が作用し、へこみ等の変形が生じる。この変形が原因で、同位相の音波を再生させることが困難になり、音質の低下に繋がる。また、前記のセンターキャップ１２自体が振動し、異常音を発することがある。これを抑止するために、センターキャップ１２自体の表面に凸部断面部分Ｔ_１と凹状断面部分Ｔ_２を形成して、センターキャップ１２の補強を図っている。これによって、センターキャップ１２の変形や振動を抑止でき、その結果、音質が向上され、異常音が抑止される。

また、図示の例では、前面部１０Ａの表面に意匠的な表面形状部１０ｓを形成している。この表面形状部１０ｓをセンターキャップ１２から振動板１１に至る連続形状にすることで、センターキャップ１２と振動板１１との境目を隠し、意匠性を向上させることができる。この表面形状部１０ｓは、同心状に作用する振動の外力に対して補強機能を有するように形成されることが望ましい。

図５は、本発明の他の実施形態に係るスピーカ２を説明する説明図（断面図）である。前述の実施形態と同一部分は同一符号を付して重複説明を省略する。この実施形態に係るスピーカ２は、前面部１０Ａの表面に同心状に複数の凹凸が形成されているものである。図示の例では、センターキャップ１２の表面に、前述したように中央に形成される凸状断面部分Ｔ_１、この凸状断面部分Ｔ_１の外周に沿って形成される凹状断面部分Ｔ_２、この凹状断面部分Ｔ_１の外周に沿って形成される凸状断面部分Ｔ_３、この凸状断面部分Ｔ_３の外周に沿って形成される凹状断面部分Ｔ_４がそれぞれ形成されている。

このスピーカ２によると、前面部１０Ａに形成された複数の凹凸によって、表面から発生される音波をほぼ同位相にすることができ、発生音波の位相差をより低減させることが可能になる。また、センターキャップ１２に複数の凹凸を形成したものでは、センターキャップの強度をより高めることが可能になる。

図６は、本発明の他の実施形態に係るスピーカ３を説明する説明図（断面図）である。前述の実施形態と同一部分は同一符号を付して重複説明を省略する。この実施形態に係るスピーカ３は、センターキャップ１２を支持する補助キャップ４２を備えている（それ以外は、スピーカ１と同じである）。

補助キャップ４２は、センターキャップ１２を支持するように配置されている。大音量の音を再生すべく、振動体１０を激しく振動させた時、センターキャップ１２に大きな空気抵抗が作用し、へこみ等の変形が生じる。この変形が原因で、同位相の音波を再生させることが困難になり、音質の低下に繋がる。また、前記のセンターキャップ１２自体が振動し、異常音を発することがある。これを抑止すべく、センターキャップ１２を支持するように、ボイスコイルボビン２２とセンターキャップ１２との間に補助キャップ４２を配置し、センターキャップ１２を含む振動体の強度を大きくしている。これによって、センターキャップ１２の変形や振動を抑止でき、その結果、音質が向上し、異常音が抑止される。

図７は、本発明の他の実施形態に係るスピーカ４を示す説明図（断面図）である。図７に示されるスピーカ４は、前述した実施形態と同様に振動体１０と振動体１０を振動させる駆動部２０と振動体１０及び駆動部２０を支持するフレーム３０とを備えたものである。以下、前述した実施形態と同様の構成に関しては同じ符号を付して重複した説明を省略する。

このスピーカ４の特徴は振動体１０にあり、振動体１０が、ドライブコーン５１と第２のエッジ部材５２を含み、ドライブコーン５１の内周部がボイスコイルボビン２２の外周面に連結され、第２のエッジ部材５２の外周部がフレーム３０の内側に連結されて、エッジ部材１３，振動板１１，ドライブコーン５１，第２のエッジ部材５２，フレーム３０によって囲まれた気密空間Ｓが形成されている。また、振動板１１の振動有効面積がドライブコーン５１の振動有効面積に対して大きくなるように形成されている。

ドライブコーン５１は、振動板１１と同様の樹脂成形部材であり、振動板１１との間に気密空間Ｓの支柱となるリブ５１Ａが形成されている。第２エッジ部材５２は、エッジ部材１３と同質の弾性材料で形成されている。

これによると、気密空間Ｓによるエアダンパ構造によってボイスコイルボビン２２がフレームに支持されることになるので、激しい振動に対してもダンパ機能が劣化することがない。よって、大出力スピーカにおいても高い耐久性を維持することが可能になり、前述した周波数特性等と併せて、サブウーファ等の低域再生スピーカに適する構造を得ることができる。

図８は、本発明の他の実施形態に係るスピーカ５を示す説明図（断面図）である。図８に示されるスピーカ５は、センターキャップ１２を支持するように、補助キャップ４２が配置された以外は、前述したスピーカ４と同様のものである。以下、前述した実施形態と同様の構成に関しては同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図示の例では、補助キャップ４２はセンターキャップ１２と連結することで、センターキャップ１２を支持するように取り付けられているが、例えば、補助キャップ４２の底部が振動板１１によって支持されていても良く（図示せず）、振動体１０の強度を大きくすることができれば、その形態は特に限定されない。

また、図９は、本発明の他の実施形態に係るスピーカ６を示す説明図（断面図）である。この実施形態では、振動体１０の強度をさらに向上すべく、ドライブコーン５１とボイスコイルボビン２２とが連結部材４３を介して接続されていても構わない。この連結部材４３の内周部はボイスコイルボビン２２に固定できるように、略逆Ｕ字状に形成されている。そして、連結部材４３の外周部は、その内周部からボイスコイルボビン２２の外周に沿って、連結部材４３上に配置された補助キャップ４２がボイスコイルボビン２２に固定されるように、略Ｕ字状の受け部が形成されている。連結部材４３の内周部はボイスコイルボビン２２に固定できれば特に形状は限定されない。例えば、その形状は逆Ｖ字状、逆コの字状であっても構わない。また、連結部材４３の外周部に関しても特に形状は限定されるものではなく、例えば、Ｖ字状、コの字状であっても構わない。また、連結部材４３とボイスコイルボビン２２又はドライブコーン５１とを強固に固定する方法として、接着剤の使用、ネジ止め等の機械的な接合など、公知の固定手段を用いても良い。

補助キャップ４２は、前述したように、センターキャップ１２を支持するように配置されている。大音量の音を再生すべく、振動体１０を激しく振動させた時、センターキャップ１２に大きな空気抵抗が作用し、へこみ等の変形が生じる。この変形が原因で、同位相の音波を再生させることが困難になり、音質の低下に繋がる。また、前記のセンターキャップ１２自体が振動し、異常音を発することがある。これを抑止すべく、センターキャップ１２を支持するように、ボイスコイルボビン２２とセンターキャップ１２との間に補助キャップ４２を配置し、センターキャップ１２を含む振動体の強度を大きくしている。これによって、センターキャップ１２の変形や振動を抑止でき、その結果、音質が向上され、異常音が抑止される。また、気密空間Ｓによるエアダンパ機能と併せることで、より耐久性の高いスピーカを得ることができる。

また、この実施形態においても、補助キャップ４２はセンターキャップ１２と連結することで、センターキャップ１２を支持するように取り付けられているが、例えば、振動板１１と連結し取り付けられていてもよく、振動体１０の強度を大きくすることができれば、その形態は特に限定されない。

以上説明したように、本発明の実施形態によると、位相差が小さい振動体１０を備えることで良好な音質の再生が可能になる。また、分割振動が生じ難い振動体１０の形状を備えていることで良好な周波数特性を得ることができる。また大振幅の振動に対しても十分な強度を有する振動体１０を備えているので、大出力に対しても高い耐久性を維持することができる。

更には、低音域に近接した高域側に遮断帯域を有する周波数特性を示すので、サブウーファ等の低域再生スピーカにとって良好な特性を得ることができる。また、屈折部分のない連続曲面の前面部によって、振動体表面に塵等が溜まることが無く、良好な振動特性を有すると共に外観的にも優れたスピーカを得ることができる。

Claims

振動体と該振動体を振動させる駆動部と前記振動体及び前記駆動部を支持するフレームとを備え、
前記振動体は、中央に凸状断面部分を有し、その外周に凹状断面部分を有する連続曲面を形成する前面部を備えると共に該前面部の後方に前記駆動部が接続される接続部を備え、
前記駆動部は、音声電流が入力されるボイスコイルと、このボイスコイルが外周に巻き回されたボイスコイルボビンと、前記ボイスコイルに電磁気力を作用させる磁気間隙を形成する磁気回路とを備え、
前記接続部の後端が、前記振動体の中心と同軸上に配置された前記ボイスコイルボビンの外周に接続されることを特徴とするスピーカ。
前記振動体は、前記前面部の外周部と前記接続部とを形成する振動板と、前記前面部の中央部分を形成するセンターキャップと、前記振動板の外周縁を前記フレームに接続するエッジ部材と、前記ボイスコイルボビンを前記フレームに支持するダンパ部材と、からなることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
前記振動体は、前記前面部の外周部を形成する振動板と、前記前面部の中央部分を形成するセンターキャップと、前記振動板を支持し、前記接続部を形成するドライブコーンと、前記ドライブコーンの外周縁を前記フレームに接続する第２のエッジ部材と、からなることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
前記振動板は、前記前面部の外周部と前記接続部との境界位置に後方に向けた段差を有する支持部を備え、該支持部は、前記振動板における前記前面部の外周部と前記センターキャップの前面とが連続面になるように、前記センターキャップの外周縁を支持すること特徴とする請求項２又は３に記載のスピーカ。
前記エッジ部材と、前記振動板と、前記ドライブコーンと、前記第２のエッジ部材と、前記フレームが囲む気密空間を有することを特徴とする請求項３に記載のスピーカ。
前記前面部を支持する補助キャップを備えることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
前記振動体は、樹脂成形体からなり、低音域に近接した高域側に遮断帯域を有する周波数特性を示すことを特徴とする請求項１のスピーカ。
前記センターキャップの表面に前記凸状断面部分と前記凹状断面部分が形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載のスピーカ。
前記センターキャップの表面に前記凸状断面部分と前記凹状断面部分を含む複数の凹凸形状が形成されることを特徴とする請求項２又は３に記載のスピーカ。
前記センターキャップを支持する補助キャップを備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のスピーカ。
前記補助キャップは連結部材を介してボイスコイルボビンと連結していることを特徴とする請求項１０に記載のスピーカ。