WO2005117488A1 - スピーカ - Google Patents

Abstract

　軽量化を実現しながら、振動板本体の分割共振とエッジの固有共振を抑制して高音質化を実現できるスピーカが開示されている。振動板（７）は、振動板本体（７ａ）とエッジ（７ｂ）とから成る。振動板本体（７ａ）の外周部がエッジ（７ｂ）を介してフレームの周縁に結合される。エッジ（７ｂ）の外形は、略正円形に形成される。一方、互いの結合部（７ｃ）となる振動板本体（７ａ）の外周部とエッジ（７ｂ）の内周部の少なくとも一方が、正円形と異なる形状となるように構成する。

Description

明 細 書

スピーカ

技術分野

[0001] 本発明は、各種電子機器に使用されるスピーカに関する。

背景技術

[0002] 従来のスピーカの一例は、特開平 7— 162992号に記載されたものであった。図 11 は、従来のスピーカの構成を示した断面図である。

[0003] 図 11において、従来のスピーカは、下部プレート 20と、マグネット 21と、上部プレー ト 22と、フレーム 24と、振動板 25と、エッジ 26と、ボ ス=3 ノレ 27と、ダンノ ー 28と、 ダストキャップ 29とを備える。下部プレート 20は、中心にポール部 20aを有する磁性 材料からなる。マグネット 21は、リング状であり、一般的には、ネオジゥム系やフェライ ト系のものが、スピーカに多用されている。上部プレート 22は、磁性材料からなり、形 状はリング状である。上部プレート 22とマグネット 21と下部プレート 20とが、磁気回路 23を構成する。下部プレート 20のポール部 20aの周面と上部プレート 22の内周面と の間に、円環状の磁気ギャップ 23aを形成する。

[0004] フレーム 24は、上部プレート 22を、その中心に結合する。振動板 25は、その外周 部を、エッジ 26を介してフレーム 24の周縁と結合し、一方その内周部を、磁気ギヤッ プ 23aに可動自在に嵌まり込むボイスコイル 27と結合する。

[0005] ダンパー 28は、その内周部をボイスコイル 27と結合し、一方外周部をフレーム 24と 結合することによりボイスコイル 27を支持する。ダストキャップ 29は、振動板 25の上 面中央部に結合した防塵用のふたである。

[0006] このように構成された従来のスピーカは、ボイスコイル 27に図示しない外部から音 声信号を入力することにより、フレミングの左手の法則によって音声信号を機械信号 に変換してボイスコイル 27を上下に振幅運動する。これにより、ボイスコイル 27に結 合された振動板 25が振幅して音響再生を行う。

[0007] 近年、各種電子機器に使用されるスピーカは高音質ィ匕を要求される。また、車載用 のスピーカは、高音質化にカ卩えて、軽量ィ匕が要求される。このため、磁気回路 23の 改良や振動板 25の改良が、多く提案されている。

[0008] 例えば、材厚を薄くしたり、密度の低い材料を使用して、振動板 25を軽量ィ匕してい る。このようにして軽量ィ匕した振動板 25は、弾性率が低下するために振動板 25に分 割共振が発生したり、あるいはこの振動板 25の外周部に結合したエッジ 26が共振し たりすることがあり得る。図 12は、このような従来のスピーカの対周波数特性を示した データ例である。音圧特性 111と 2次歪特性 112と 3次歪特性 113に対する縦軸単 位は dB SPL (Sound Pressure Level:音圧）で、インピーダンス特性 114に対 する縦軸単位は ohmである。なお、この音圧対周波数特性を以降、 SPL特性とも記 す。

[0009] また、振動板 25の分割共振を抑制するために、特願 2003— 354832号に本発明 者らが提案した技術もある。この技術は、振動板 25の分割共振を抑制することはでき る力 エッジ 26の共振については抑制することが困難であり得、軽量化と高音質化と を両立させることが困難であり得る。

発明の開示

[0010] 本発明は、軽量化と高音質ィ匕を同時に達成することが可能なスピーカを提供する。

[0011] 本発明のスピーカは、磁気回路と、フレームと、振動板とを含む。磁気回路は、円環 状の磁気ギャップを有する。フレームは、その中心で、磁気回路を結合する。振動板 は、その中心で、磁気ギャップに可動自在に嵌まり込むボイスコイルを結合すると共 に、その外周部がエッジを介してフレームの周縁と結合する。振動板の外周部に結 合されたエッジの外形は、略正円形に形成され、かつ、互いの結合部となる振動板 の外周部とエッジの内周部の少なくとも一方が正円形と異なる形状を有する。

[0012] 本構成によって、分割共振を抑制して、軽量化と高音質ィ匕を同時に達成することが 可能なスピーカを提供できる。

[0013] また、本発明のスピーカは、磁気回路と、フレームと、振動板とを含むスピーカであ つて、磁気回路は、円環状の磁気ギャップを有する。フレームは、その中心で、磁気 回路を結合する。振動板は、その中心で、磁気ギャップに可動自在に嵌まり込むボイ スコイルを結合すると共に、外周部がエッジを介してフレームの周縁に結合される。 エッジの内外形ならびに振動板の外形は、夫々略正円形に形成され、かつ振動板と エッジとは、夫々の中心をずらして重ね合わせて結合されてもょ 、。

[0014] 本構成によって、さらに、分割共振を抑制して、軽量化と高音質化を同時に達成す ることが可能なスピーカを提供できる。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]図 1は本発明の第 1実施例によるスピーカの構成を示した半断面図である。

[図 2]図 2は同スピーカに使用される振動板を裏面側力も見た平面図である。

[図 3]図 3は同スピーカの対周波数特性を示した特性図である。

[図 4]図 4は同スピーカに使用される振動板を裏面側から見た平面図である。

[図 5]図 5は本発明の第 2実施例によるスピーカに使用される振動板を裏面側力 見 た平面図である。

[図 6]図 6は同スピーカの対周波数特性を示した特性図である。

[図 7]図 7は同スピーカの対周波数特性を示した特性図である。

[図 8]図 8は同スピーカの対周波数特性を示した特性図である。

[図 9]図 9は同スピーカの対周波数特性を示した特性図である。

[図 10]図 10は本発明の第 3実施例によるスピーカに使用される振動板を裏面側力も 見た平面図である。

[図 11]図 11は従来のスピーカの構成を示した断面図である。

[図 12]図 12は同スピーカの対周波数特性を示した特性図である。

符号の説明

[0016] 1 ヨーク

2 マグネット

3 トッププレート

4 磁気回路

4a 磁気ギャップ

5 フレーム

6 ボイスコイル

6a コイノレ咅

7, 10, 11 振動板 7a, 10a, 11a 振動板本体

7b, 10b, l ib エッジ

7c, 10c, 11c 結合部

8 ダンパー

9 ダストキャップ

10d 厚肉部

10e 準厚肉部

10f 薄肉部

31, 51, 61, 71, 81 音圧特性

32, 52, 62, 72, 82 2次歪特性

33, 53, 63, 73, 83 3次歪特性

34, 54, 64, 74, 84 インピーダンス特性

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

[0018] (第 1実施例）

図 1は、本発明の第 1実施例によるスピーカの構成を示した半断面図である。図 1に 示すスピーカは、ヨーク 1と、マグネット 2と、トッププレート 3と、フレーム 5と、ボイスコィ ル 6と、振動板 7と、ダンパー 8と、ダストキャップ 9とを備える。ヨーク 1は、円筒状の外 壁を有し、底面中央部を上方に突出させた磁性材料力もなる。マグネット 2は、形状 が円板で、素材が一般的にはネオジゥム系やフェライト系である。トッププレート 3は、 磁性材料からなり、円板状である。磁気回路 4は、以上のヨーク 1とマグネット 2とトップ プレート 3とを積層状態で結合することにより構成する。さらに、磁気ギャップ 4aが、ョ ーク 1の円筒状の外壁の内周面とトッププレート 3の外周面との間に円環状に形成さ れる。

[0019] フレーム 5は、榭脂製で、磁気回路 4を、その中心に結合する。より具体的には、フ レーム 5は、接着剤によりヨーク 1と接合する。あるいは、ヨーク 1を、フレーム 5に圧入 する。あるいは、フレーム 5に、ヨーク 1をアウトサート成形する等の既知の手段により 結合する。ボイスコイル 6は、コイル部 6aが磁気回路 4に形成された磁気ギャップ 4a 内に可動自在に嵌まり込んで 、る。

[0020] 振動板 7は、コーン状の振動板本体 7aと、振動板本体 7aの外周部に結合されたリ ング状のエッジ 7bとにより構成され、詳細は後述する。ダンパー 8は、内周部をボイス コイル 6と結合し、外周部をフレーム 5に結合することによってボイスコイル 6を支持す る。ダストキャップ 9は、振動板 7の上面中央に結合した防塵用のふたである。

[0021] 図 2は、本実施例におけるスピーカの振動板 7を裏面側力も見た平面図である。図 2において、エッジ 7bは、振動板本体 7aの外周部にリング状に結合される。エッジ 7b は、外周'内周共に略正円形に形成される。以降の記載の正円形は、略正円形を含 む。一方、振動板本体 7aの外周は楕円形に形成される。この楕円形に形成された振 動板本体 7aの外周部と正円形に形成されたエッジ 7bの内周部とをお互いに重ね合 わせ、図中の点線ハッチングで示す結合部 7cを接着することにより、互いに結合する

[0022] 以上のように振動板 7を構成することにより、エッジ 7bを含む振動板 7の形状が部分 的に対称でなくなる。よって、エッジ 7bの固有共振に起因する特定周波数を異なら せることができるようになる。これによりエッジ 7bの固有共振を抑制して良好な音圧周 波数特性を得ることができる。図 3は、本実施例により作製した 16cm口径のスピーカ 例の対周波数特性を示した特性図である。

[0023] 図 3において、音圧特性 31と 2次歪特性 32と 3次歪特性 33の縦軸単位は dB SP Lで、インピーダンス特性 34の縦軸単位は ohmである。

[0024] 図 3によれば、本実施例によるスピーカは、従来のスピーカに対し、エッジ 7bの固 有共振が抑制できて 、て、固有共振によって発生する 2次歪を約 7dB低減できて ヽ る。

[0025] なお、本実施例では、エッジ 7bは、外周 ·内周共に正円形に形成し、振動板本体 7 aの外周を楕円形に形成し、この楕円形に形成された振動板本体 7aの外周部と正円 形に形成されたエッジ 7bの内周部とをお互いに重ね合わせて結合した場合で説明 した。本発明はこれに限定されるものではない。エッジ 7bの外周を正円形に形成す れば、お互いの結合部となる振動板本体 7aの外周部またはエッジ 7bの内周部のい ずれか一方を正円形とは異なる形状に形成すれば良い。 [0026] また、正円形と異なる形状であれば、楕円形の他に、偶数の多角形や奇数の多角 形等でもよい。図 4は、本実施例におけるスピーカの振動板 7を裏面側から見た平面 図である。振動板本体 7aの外周を正円形に形成し、この正円形に形成された振動板 本体 7aの外周部と五角形に形成されたエッジ 7bの内周部とを互いに重ね合わせて 結合した。エッジ 7bの固有共振は偶数次の歪周波数にお!、て発生するものであるた めに、より好ましい形状は、楕円形、奇数の多角形である。

[0027] (第 2実施例）

本発明の第 2実施例におけるスピーカは、第 1実施例のスピーカと振動板の構成が 異なる。これ以外の構成は、第 1実施例と同様であり、同一部分は同一の符号を付与 し、その詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明す る。

[0028] 図 5は、本実施例のスピーカに使用される振動板を裏面力も見た平面図である。図 5において、振動板 10は、コーン状の振動板本体 10aと、振動板本体 10aの外周部 に結合されたリング状のエッジ 10bとにより構成される。さらに、エッジ 10bは、外周' 内周共に正円形に形成する。また、振動板本体 10aの外周を楕円形に形成する。こ の楕円形に形成された振動板本体 1 Oaの外周部と正円形に形成されたエッジ 1 Obの 内周部とをお互いに重ね合わせて結合部 10cで結合する。これらは第 1実施例と同 様である。

[0029] 振動板本体 10aは、厚肉部 10dと、準厚肉部 10eと、薄肉部 10fとを含む。厚肉部 1 Odは、振動板本体 10aの中心部から略等角度間隔で放射状に 7本、延びるように設 けられる。準厚肉部 10eは、放射状に延びた厚肉部 10dの間に外周から中心方向に 向かって徐々に薄くなるように設けられる。薄肉部 10fは、準厚肉部 10eの内方に、 略水搔き状に設けられる。上述の説明の如ぐ振動板本体 10aは、本発明者らが特 願 2003— 354832号で提案したものと同様である。

[0030] 振動板本体 10aは、例えば、ポリプロピレンを用い、口径が 16cm、厚肉部 10dの平 均厚み t = 0. 25mm,薄肉部 10fの平均厚み t=0. 15mmに、射出成形により形成 する。

[0031] 本実施例のスピーカは、以上のように振動板 10を構成することにより、第 1実施例 によるスピーカの効果に加え、奇数本設けた厚肉部 10dによって、振動板本体 10a に線対称部分が形成されるのを避けられる。更に、準厚肉部 10eを設けたことで、振 動板本体 10aは、その中心力も外方向の曲げ剛性が向上し、固有共振モードによる 分割振動が抑制される。そして、準厚肉部 10eは、円周方向に生じる固有共振モー ドによる分割振動も抑制する。これらにより、本実施例のスピーカは、振動板本体 10a の分割共振とエッジ 10bの固有共振とを抑制して良好な音圧周波数特性を得ること ができる。

[0032] 図 6は、本実施例により作製した 16cm口径のスピーカの対周波数特性を示した特 性図である。図 6において、音圧特性 51と 2次歪特性 52と 3次歪特性 53の縦軸単位 は dB SPLで、インピーダンス特性 54の縦軸単位は ohmである。

[0033] 図 6のデータによれば、本実施例のスピーカは、厚肉部 10dと準厚肉部 10eの効果 により、 2kHzから 10kHzの周波数帯域において、 SPL特性の偏差幅が、従来のス ピー力が 10dBであるのに対し、 6dBと、その差 4dBを低減できた。また、第 1実施例 と同様の効果によって、エッジ 10bの固有共振を抑制でき、発生する 2次歪を約 9dB 低減できた。

[0034] また、振動板本体 10aは、楕円形に加工する際に、どのように加工するかによって エッジ 10bの固有共振の抑制に差が現れる。すなわち、この抑制の差は、楕円形に 形成された振動板本体 10aの外周部と正円形に形成されたエッジ 10bの内周部とを お互いに重ね合わせて結合する際の、厚肉部 10d、準厚肉部 10e、薄肉部 10fの配 置による。従って、この差を利用することで希望する周波数の特性を任意に調整する ことが可能になる。図 7〜図 9を用いてこの差を説明する。

[0035] 図 7〜図 9は、本発明の第 2実施例におけるスピーカの対周波数特性を示す特性 図である。これらは、正円形に形成されたエッジ 10bの内周部と、外周部が楕円形に 形成された振動板本体 10aとを貼り合わせた場合の SPL特性である。図 7は、厚肉 部 10dが楕円形の長径側になるように形成した場合の SPL特性である。図 8は、厚肉 部 10dと準厚肉部 10eとの中間が楕円形の長径側になるように形成した場合の SPL 特性である。そして、図 9は、図 7と図 8の中間になるように形成した場合の SPL特性 である。 [0036] 図 7〜図 9の SPL特性を比較することで、次のことがわかる。図 7の特性を有し厚肉 部 10dが楕円形の長径側になるように形成したスピーカ力 エッジ 10bの固有共振に よって生じる 2次歪を最も効果的に低減でき、クリアな音質を再生できる。

[0037] また、図 8の特性を有し、厚肉部 10dと準厚肉部 10eとの中間が楕円形の長径側に なるように形成したスピーカは、図 7に対してエッジ 10bの固有共振によって生じる 2 次歪が若干大きくなる。しかし、このスピーカは、エッジ 10bの固有共振によって生じ る「中音の谷」と呼ばれる音圧レベルの低下の周波数帯域を狭くすることができる。そ の結果、このスピーカは、再生する音楽情報の欠落を最も少なくすることができ、音 源を忠実に再生できる。

[0038] なお、本実施例は、厚肉部 10dが 7本の場合で説明した力 本発明はこれに限定さ れず、 3本以上の奇数本で略等角度間隔に設けられれば同様の効果が得られる。

[0039] また、本実施例のスピーカは、厚肉部 10dと準厚肉部 10eとを振動板 10の裏面に 設けた場合で説明した。このように振動板 10の表面に厚肉部 10dや準厚肉部 10eに よる凹凸を設けないことで、振動板 10の振幅に伴う音波の位相の乱れの発生を防止 できる。

[0040] (第 3実施例）

本発明の第 3実施例におけるスピーカは、第 1実施例のスピーカと振動板の構成が 異なる。これ以外の構成は、第 1実施例と同様であり、同一部分は同一の符号を付与 し、その詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明す る。

[0041] 図 10は、本発明の第 3実施例におけるスピーカに使用される振動板を裏面力も見 た平面図である。図 10において、振動板 11は、コーン状の振動板本体 11aと、振動 板本体 11aの外周部に結合されたリング状のエッジ l ibとで構成される。さら〖こ、エツ ジ l ibは、第 1実施例と同様に、外周'内周共に正円形に形成されている。

[0042] また、振動板本体 11aは、その外周が正円形に形成されている。この正円形に形成 された振動板本体 11aの外周部と正円形に形成されたエッジ l ibの内周部とを、お 互 、の中心をずらして重ね合わせ、結合部 1 lcで結合する。

[0043] 本実施例のスピーカは、以上の構成により、第 1実施例および第 2実施例で説明し た振動板本体の外周部を正円形以外に形成した場合と同様に、エッジを含む振動 板の形状が部分的に対称でなくなる。よって、本実施例のスピーカは、エッジの固有 共振に起因する特定周波数を異ならせることができる。そして、エッジの固有共振を 抑制して良好な音圧周波数特性を得ることができる。また、本実施例のスピーカは、 振動板に奇数個の厚肉部と準厚肉部とを、さらに水搔き状の薄肉部をも振動板本体 11aの裏面に設ければ、第 2実施例と同様に、振動板の分割共振を抑制することが できる。

産業上の利用可能性

本発明によるスピーカは、軽量ィ匕を実現しながら、振動板本体の分割共振とエッジ の固有共振とを抑制して良好な音圧周波数特性による高音質ィ匕を実現できるという 特徴を有し、各種音響機器、車載用音響機器を始めとする各種電子機器に使用され るスピーカ等として有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 円環状の磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気回路を中心に結合したフレー ムと、前記磁気ギャップに可動自在に嵌まり込むボイスコイルを中心に結合すると共 に外周部がエッジを介して前記フレームの周縁に結合された振動板とを含むスピー 力であって、前記振動板の外周部に結合されたエッジの外形は、正円形に形成され 、かつ、互いの結合部となる振動板の外周部とエッジの内周部の少なくとも一方が前 記正円形と異なる形状であるスピーカ。

[2] 前記正円形と異なる形状が、楕円形、多角形のいずれかである請求項 1記載のスピ 一力。

[3] 前記振動板が、少なくとも中心部から外周方向へ放射状に 3以上の奇数個設けられ た厚肉部と、これらの厚肉部間を外周から内方に向力つて徐々に厚みが薄くなるよう に形成した準厚肉部とで構成された請求項 1記載のスピーカ。

[4] 前記準厚肉部の内方部分に薄肉部を形成した請求項 3記載のスピーカ。

[5] 前記厚肉部と前記準厚肉部とを前記振動板の裏面に設けた請求項 4記載のスピー 力。

[6] 前記厚肉部と前記準厚肉部とを前記振動板の裏面に設けた請求項 3記載のスピー 力。

[7] 円環状の磁気ギャップを有する磁気回路と、前記磁気回路を中心に結合したフレー ムと、前記磁気ギャップに可動自在に嵌まり込むボイスコイルを中心に結合すると共 に外周部がエッジを介して前記フレームの周縁に結合された振動板とを含むスピー 力であって、前記エッジの内外形ならびに前記振動板の外形は、夫々正円形に形成 され、かつ前記振動板と前記エッジとは、夫々の中心をずらして重ね合わせて結合さ れたスピーカ。

[8] 前記振動板が、少なくとも中心部から外周方向へ放射状に 3以上の奇数個設けられ た厚肉部と、これらの厚肉部間を外周から内方に向力つて徐々に厚みが薄くなるよう に形成した準厚肉部とで構成された請求項 7記載のスピーカ。

[9] 前記準厚肉部の内方部分に薄肉部を形成した請求項 8記載のスピーカ。

[10] 前記厚肉部と前記準厚肉部とを前記振動板の裏面に設けた請求項 9記載のスピー 力。

前記厚肉部と前記準厚肉部とを前記振動板の裏面に設けた請求項 8記載のスピ 力。