WO2011052194A1 - スピーカと、これを用いた電子機器ならびに携帯電話 - Google Patents

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Abstract

 スピーカは、磁気回路と、フレームと、ダイアフラムと、ボイスコイルと、端子とを有する。フレームは開口部を有し、磁気回路に結合されるとともに、樹脂部分を含む。ダイアフラムはフレームの開口部の周縁に結合されている。ボイスコイルはリード線を有し、ダイアフラムに結合されるとともに、その一部が磁気回路の磁気ギャップに配置されている。端子はフレームにインサート成形により結合されている。フレームと端子とで構成された外形形状は長方形または正方形のいずれかであり、フレームの樹脂部分の外形の角部には欠損部が設けられている。端子は欠損部から突出する突出部を有し、ボイスコイルのリード線はこの突出部に接続されている。

Description

スピーカと、これを用いた電子機器ならびに携帯電話
 本発明は各種音響機器や携帯電話等に用いられるスピーカと、これを用いた電子機器ならびに携帯電話に関する。
 近年、小型の音響機器や携帯電話などの携帯電子機器の機能が充実してきている。それに加え、さらに使いやすくし携帯性を向上させるために、機器の一層の小型化、薄型化、コンパクト化が市場より要求されている。このような市場背景を受けて、携帯電子機器に使用される小型のスピーカにも、従来に比較して、なお一層の小型化、薄型化、コンパクト化が市場より要求されている。
 しかしながら、小型化、薄型化、コンパクト化の要求に応えるために振動板の面積を小さくすることは、スピーカの音圧レベルを確保する必要性から良い開発方向とはいえない。一方、コンパクト化のために、スピーカの外形を長方形や正方形、さらにはレーストラック形等の円形以外の形状にすることは、携帯電子機器に搭載する上で非常に有効である。
 一方、薄型化については、耐入力設計上の困難性はあるものの、振動板の面積縮小にはつながらなく、携帯電子機器への搭載性も良好な点から、市場要求は非常に強い。
 以下、従来の携帯電話用の小型スピーカを例に説明する。図8は従来の携帯電話用の小型スピーカの平面図を、図9はその断面図を示している。このスピーカは磁気回路4と、樹脂フレーム6と、ダイアフラム7と、ボイスコイル8と、端子10とを有する。なお、ダイアフラム7は透明な材料で構成されているため、平面図には現れず、ダイアフラム7の下部が透けて見えている。
 内磁型の磁気回路4は、ヨーク3にマグネット1と上部プレート2を結合して構成されている。ヨーク3と端子10は樹脂フレーム6にインサート成形されている。ボイスコイル8は磁気回路4の磁気ギャップ5に挿入されている。ボイスコイル8のリード線11はダイアフラム7の裏面で端子10まで引回されて電気的に接合されている。ダイアフラム7はボイスコイル8と樹脂フレーム6の開口部の周縁に接着されている。このようなスピーカはたとえば特許文献1に開示されている。
 このように、このスピーカは各部品を積重ねて構成されている。そのため、その全高寸法は各部品の厚みと振動部品の振幅ストロークにより決定されている。全高寸法を決定する要素は以下のとおりである。磁気回路4と樹脂フレーム6の厚み、樹脂フレーム6上に設けられた端子10の厚み、端子10上に配されたボイスコイル8のリード線11の外径寸法、端子10とボイスコイル8のリード線11を結合するときの半田の厚み、この半田部を覆って補強するための補強剤の厚み、この補強剤とダイアフラム7との間の振幅ストローク寸法とダイアフラム7の材厚寸法などが挙げられる。さらに、ダイアフラム7を保護するプロテクタを必要とする場合には、プロテクタとダイアフラム7との間の振幅ストローク寸法とプロテクタの材厚寸法も必要となる。
 以上のように、この種のスピーカでは、多くの部品と振幅ストロークを考慮してスピーカの全高寸法が設定される。そのため、市場要求に応える薄型化を実現させるのは非常に困難である。
特開2009-267906号公報
 本発明は携帯電子機器への搭載性が良好で、薄型化を実現したスピーカである。本発明によるスピーカは、マグネットを有する磁気回路と、フレームと、ダイアフラムと、ボイスコイルと、端子とを有する。フレームは開口部を有し、磁気回路に結合されるとともに、樹脂部分を含む。ダイアフラムはフレームの開口部の周縁に結合されている。ボイスコイルはリード線を有し、ダイアフラムに結合されるとともに、その一部が磁気回路の途中に設けられた磁気ギャップに配置されている。端子はフレームにインサート成形により結合されている。ダイアフラム側からみたときの、フレームと端子とで構成された外形形状は長方形または正方形のいずれかであり、フレームの樹脂部分の外形の角部には欠損部が設けられている。端子は欠損部から突出する突出部を有し、ボイスコイルのリード線は端子の突出部に接続されている。
 このように端子とボイスコイルのリード線との接続箇所をダイアフラムより外側に設けることで、端子の材厚寸法とリード線の外径寸法およびこれらを結合するときの半田付け等の結合媒体の材厚寸法等をスピーカの全高寸法から外すことができる。よって、これらの部品の寸法分だけスピーカを薄くすることができる。しかも、端子はフレームの外形の一部を欠損させた欠損部の側壁部からスピーカの外形形状内に収まるように突出させた突出部を有する。そしてこの突出部にボイスコイルのリード線が接続されている。そのため、スピーカの外形寸法は本来の長方形形状や正方形形状から飛び出すことがなく、電子機器への搭載性も良好になる。
図1は本発明の実施の形態1におけるスピーカの平面図である。 図2は図1に示すスピーカの断面図である。 図3は本発明の実施の形態2におけるスピーカの組み立て途中状態の平面図である。 図4は本発明の実施の形態2におけるスピーカの平面図である。 図5は図4に示すスピーカの断面図である。 図6は本発明の実施の形態3による電子機器である携帯電話のブロック図である。 図7は図6に示す携帯電話の要部断面図である。 図8は従来のスピーカの平面図である。 図9は図8に示すスピーカの断面図である。
 (実施の形態1)
 図1、図2は本発明の実施の形態1によるスピーカの平面図と断面図である。スピーカ35は携帯電話等の携帯電子機器に搭載される小型のスピーカである。スピーカ35はマグネット21を有する磁気回路24と、フレーム26と、ダイアフラム27と、ボイスコイル28と、端子30とを有する。なお、ダイアフラム27は透明な材料で構成されているため、平面図には現れず、ダイアフラム27の下部が透けて見えている。
 内磁型の磁気回路24はヨーク23の上にマグネット21を結合し、マグネット21の上に上部プレート22を結合して構成されている。樹脂製のフレーム26はヨーク23と端子30とをインサート成形している。すなわち、フレーム26は磁気回路24に結合され、端子30はフレーム26にインサート成形により結合されている。
 フレーム26は開口部29を有する。ダイアフラム27は開口部29の周縁に接着し結合されている。またフレーム26の外形の一部には欠損部261が設けられ、端子30は欠損部261から突出する突出部30Aを有する。具体的には、欠損部261はフレーム26の外形の角部に設けられている。突出部30Aは上面視でダイアフラム27の外側に設けられている。
 ボイスコイル28はリード線31を有し、ダイアフラム27に接着し結合されている。またボイスコイル28の一部は磁気回路24の途中に設けられた磁気ギャップ25に配置されている。ボイスコイル28のリード線31は端子30の突出部30Aまで引回され接続されている。そして、必要な場合には、リード線31の接続部に補強剤を塗布することにより、リード線31と突出部30Aとの接合部分が保護されている。
 ダイアフラム27側からみたときの、フレーム26と端子30の突出部30Aとで構成された外形形状は長方形または正方形のいずれかである。すなわち、フレーム26は長方形または正方形のいずれかの外形形状の2箇所の角部を欠損させて欠損部261を設けることで形成されている。端子30は欠損部261の側壁部からスピーカ35の外形形状内に収まるように突出している。なお本明細書で用いる「長方形」や「正方形」とは、角部にR面取りあるいは線面取りがされている場合も含む。
 端子30の、突出部30Aと反対側の端部は携帯電話等の電子機器への給電用のばね端子として構成されている。もちろん、この反対側の部分をなくして、突出部30Aを電子機器への給電用の端子として共用してもよい。
 突出部30Aの設けられる位置は、図1に示すように長方形形状や正方形形状の外形の2箇所の角部に設けることが、小型、コンパクト化を進める上で大きな効果を奏する。
 さらに、スピーカ35の外形形状が長方形の場合に、ダイアフラム27の外形形状はレーストラック形状とすることが好ましい。スピーカ35の外形形状が正方形の場合には、ダイアフラム27の外形形状は円形状とすることが好ましい。このような形状を採用することで、ダイアフラム27の存在しない位置に端子30とリード線31との接続部を設けることができ、小型、コンパクト化の効果を一層高めることができる。
 また、ダイアフラム27の外形形状が長方形や正方形の場合でも、通常はダイアフラム27の4箇所の角部には、ダイアフラム27の振幅特性の向上のため多少なりともR面取りや線面取りが設けられている。この意味からも、端子30の設けられる位置を長方形や正方形の外形の2箇所の角部とすることが大きな効果を奏する。また端子30の設けられる2箇所の角部は、スピーカ35の長方形や正方形の外形形状から飛び出すことがなければ、電子機器への搭載上支障になることはない。なお、4箇所存在する角部のうちの2箇所の角部は、どの角部を選択してもよい。
 そしてボイスコイル28のリード線31と端子30の突出部30Aとの結合部分を、フレーム26の全高寸法の範囲内に収めて構成することが好ましい。この構成により、余計な厚みを持たせることなく、スピーカ35を薄型にすることができる。
 また、ボイスコイル28のリード線31と端子30との結合を、半田付けにて実施することが好ましい。これにより、大掛かりな設備を設けることなく、簡単な設備で生産することができる。
 結合媒体である半田がある程度盛り上がっても、リード線31との結合部分である突出部30Aは、ダイアフラム27の外周部より外側に配され、フレーム26の側壁部から突出している。そのため、他の部品が存在せず、半田の盛り上がり寸法を容易にフレーム26の全高寸法の範囲内に収めることができる。
 また、ボイスコイル28のリード線31と端子30とを、溶着あるいは熱圧着にて結合することが好ましい。それらの場合は、半田等の材料を削減することができ、生産性も向上させることができ、トンネル半田等の導通不良も防止することができる。
 そして、上述した半田付け、溶着、熱圧着にはいずれも発熱を伴う。しかしながら、突出部30Aがフレーム26の側壁部から突出しているため、リード線31との結線部には他の部品が存在しない。そのため、発熱による他の部品への悪影響もなく、フレーム26への熱影響も最小限に抑えることができる。
 上述のように、本実施の形態では、端子30とボイスコイル28のリード線31との接続部分がダイアフラム27の外周部より外側に設けられている。この構成により、端子30の材厚寸法とリード線31の外径寸法、およびこれらを結合するときの半田付け等の結合媒体の材厚寸法、さらにはリード線31の接続部に塗布される補強剤の材厚寸法をスピーカ35の全高寸法から外すことができる。よって、ダイアフラム27の外周部より外側に配されたこれらの部品の寸法分だけ、スピーカ35を薄くすることができる。
 さらに、端子30の突出部30Aはフレーム26の外形の一部を欠損させた欠損部261の側壁部からスピーカ35の外形形状内に収まるように突出している。このように形成された突出部30Aにボイスコイル28のリード線31が接続されている。そのため、ダイアフラム27側からみたスピーカ35の外形寸法は本来のスピーカ35の長方形や正方形から飛び出すことがなく、スピーカ35を電子機器へ良好に搭載することができる。
 また、フレーム26に端子30をインサート成形により結合することで、生産性を向上できるとともに、フレーム26と端子30との結合信頼性も向上することができる。
 さらに、端子30とリード線31との接続箇所がダイアフラム27の外周部より外側に設けられているため、ダイアフラム27の内周部に形成された磁気ギャップ25へ異物が入り込むことを防止できる。異物としは、半田くずや溶着くず、さらにはリード線31の接続部に塗布される補強剤が挙げられる。このように、ギャップ不良率を低減することができる。
 (実施の形態2)
 図3は本発明の実施の形態2におけるスピーカの組み立て途中状態の平面図、図4はそのスピーカの完成状態の平面図である。図5はそのスピーカの断面図である。
 本実施の形態によるスピーカ36が実施の形態1におけるスピーカ35と異なる点は、フレーム26に代わって、第1フレーム部26Aと第2フレーム部26Bで構成されたフレームを用いている点である。
 すなわち、フレームは、第1フレーム部26Aと第2フレーム部26Bとを有する。第1フレーム部26Aは第1開口部29Aを有し、磁気回路24に結合されている。第2フレーム部26Bは第1フレーム部26Aの第1開口部29Aよりも大きい第2開口部29Bを有し、第1フレーム部26Aに結合されている。第2フレーム部26Bの外形形状はスピーカ36の外形形状と同じか、それより小さい。ダイアフラム27は第2フレーム部26Bの第2開口部29Bの周縁に結合されている。
 図3に示すように、樹脂製の第1フレーム部26Aの外形の一部には、実施の形態1のフレーム26と同様に欠損部261Aが設けられている。端子30はインサート成形により第1フレーム部26Aに結合されている。すなわち、第1フレーム部26Aは、長方形または正方形の外形の2箇所の角部を欠損させて、欠損部261Aを形成して構成されている。端子30の突出部30Aは、欠損部261Aの側壁部からスピーカ36の外形形状内に収まるように突出している。ボイスコイル28のリード線31は、磁気回路24より外側に設けられた端子30の突出部30Aまで引回され、突出部30Aに接続されている。より詳細には、リード線31の先端部は、第1フレーム部26Aより外側の位置で突出部30Aの外形近傍部に接続されている。
 第2フレーム部26Bは第1フレーム部26Aと同様に樹脂で構成されている。これ以外に、後述するようにダイアフラム27のエッジと一体化する場合には、エッジ27Aと同じ材料であるゴムやエラストマーで第2フレーム部26Bを構成してもよい。また剛性が必要な場合はアルミニウム等の金属で構成してもよい。
 これ以外の基本的な構成はスピーカ35と同様である。すなわち端子30の、突出部30Aと反対側の端部は電子機器への給電用のばね端子として構成されている。しかしながら突出部30Aを電子機器への給電用の端子として共用しても良い。また必要な場合は、リード線31の接続部に補強剤を塗布することにより、リード線31と突出部30Aとの結線部を保護してもよい。
 この構成でも突出部30Aでリード線31を接続することにより、実施の形態1と同様の効果が得られる。
 そして図4に示すように、第1フレーム部26Aの上面に、ダイアフラム27の振動面積を拡大できるようにスピーカ36の外形近傍に沿って第2フレーム部26Bが結合されている。ダイアフラム27は、突出部30Aの一部を覆うように第2フレーム部26Bの開口部周縁に結合されている。第2フレーム部26Bは、スピーカ36を薄くするように必要最小限の材厚寸法に設定されている。この構成により、第1フレーム部26Aにダイアフラム27を直接結合した実施の形態1と比較して、ダイアフラム27の面積を最大化させることができ、これにより、スピーカ36の音圧レベルを向上することができる。
 突出部30Aは第1フレーム部26Aの長方形や正方形の外形の2箇所の角部に設けられている。そしてスピーカ36の外形形状が長方形の場合には、第2開口部29Bの形状やダイアフラム27の外形形状を長方形とすることが好ましい。スピーカ36の外形形状が正方形の場合には、第2開口部29Bの形状やダイアフラム27の外形形状を正方形とすることが好ましい。これにより小型化、コンパクト化を図りつつ、音圧レベルを一層向上させることができる。
 なお実施の形態1と同様に、4箇所存在する角部のうち2箇所の角部は、どの角部を選択しても良い。またボイスコイル28のリード線31と端子30の結合を、第1フレーム部26Aの全高寸法の範囲内に収めて構成することで、余計な厚みを持たせることなく、スピーカの薄型化を図る上において効果がある。すなわち、第2フレーム部26Bの外形形状がスピーカ36の外形形状と同じである場合には、リード線31は第2フレーム部26Bと突出部30Aとの隙間に引き回して突出部30Aに接続することができる。また第2フレーム部26Bの外形形状がスピーカ36の外形形状より小さい場合には、リード線31は第2フレーム部26Bが第1フレーム部26Aの外形より突出部30Aが突出する部分に接続することができる。この場合にはボイスコイル28のリード線31と端子30の結合を、第1フレーム部26Aと第2フレーム部26Bとの合計全高寸法の範囲内に収めて構成すればよい。
 また、ダイアフラム27は、図5に示す外周部のエッジ27Aと、エッジ27Aとは異なる材料で構成された内周部27Bを有することが好ましい。エッジ27Aと内周部27Bに対してそれぞれの要求特性を満足させる材料を適用することにより、より一層音圧レベルの向上や再生帯域の拡大において効果がある。この構成は実施の形態1に適用してもよい。また前述のように、第2フレーム部26Bとダイアフラム27のエッジ27Aとを一体化して構成することで、生産性を向上させることができる。
 例えば、ダイアフラム27のエッジ27Aは柔軟性に富むエラストマー樹脂にて構成し、内周部27Bは剛性に富む樹脂にて構成する。このような構成により、音圧レベルを向上し再生帯域を拡大することができる。さらに、第2フレーム部26Bとダイアフラム27のエッジ27Aとを同じ柔軟性に富むエラストマー樹脂にて一体化して同時成形にて構成すれば、そのような特性を有するスピーカの生産性を向上させることができる。
 (実施の形態3)
 次に、スピーカ35を搭載した電子機器について図6、図7を参照しながら説明する。図6は、本実施の形態の電子機器である携帯電話のブロック図、図7はその携帯電話の要部断面図である。
 図6に示すように、携帯電話80は、スピーカ35、45と、入力操作を受け付ける入力部50と、マイク55と、液晶等で構成された表示部60と、少なくとも、スピーカ35を駆動する機能を有する回路部40とを有する。
 すなわち回路部40は、入力部50からの入力を受け付け、表示部60にその入力や着信情報などを表示する。また回路部40は通話時にはマイク55からの音声入力を受け付け、スピーカ45から通信先からの通話を再生する。さらに回路部40はスピーカ35を駆動して着信音を発生させる。スピーカ45はスピーカ35と同じ構成でも異なっていてもよい。
 図7に示すように、スピーカ35と回路部40と表示部60等の各部品は外装ケース70の内部に搭載して携帯電話80の要部を構成している。この構成とすることにより、スピーカ35の薄型化を実現しつつ、スピーカ35を搭載した携帯電話等の電子機器の薄型化、小型化、コンパクト化を図ることができる。さらに、生産性の向上や不良率の低減等、その性能や品質についても大きな効果を奏することができる。
 またスピーカ35に代えてスピーカ36を用いてもよい。その場合には、電子機器の薄型化、小型化、コンパクト化に加え高音圧化を図ることができる。
 なお、本実施の形態では、電子機器として移動体通信機器である携帯電話に搭載した例について説明したが、これに限定されることなく、携帯用のゲーム機やポータブルナビゲーションやテレビ等の映像機器であってもよい。すなわち、スピーカ35を搭載する電子機器であれば、全てに適用可能である。
 以上のように、スピーカ35、36は、マグネット21を有する磁気回路24と、フレーム26または第1フレーム部26Aと第2フレーム部26Bで構成されたフレームと、ダイアフラム27と、ボイスコイル28と、端子30とを有する。
 フレーム26は開口部29を有し、磁気回路24に結合されるとともに、樹脂で構成されている。すなわちフレーム26は磁気回路24に結合された樹脂部分を含む。フレームが第1フレーム部26Aと第2フレーム部26Bで構成されている場合、第2フレーム部26Bが第2開口部29Bを有し、樹脂で構成された第1フレーム部26Aが磁気回路24に結合されている。すなわちこのフレームは開口部である第2開口部29Bを有し、磁気回路24に結合された樹脂部分である第1フレーム部26Aを含む。
 ダイアフラム27は開口部29の周縁または第2開口部29Bの周縁に結合されている。ボイスコイル28はリード線31を有し、ダイアフラム27に結合されるとともに、その一部が磁気回路24の途中に設けられた磁気ギャップ25に配置されている。端子30はフレームにインサート成形により結合されている。
 ダイアフラム27側からみたときの、フレームと端子30とで構成された外形形状は長方形または正方形のいずれかであり、フレームの樹脂部分の外形の角部には欠損部261または欠損部261Aが設けられている。端子30は欠損部261、261Aから突出する突出部30Aを有し、ボイスコイル28のリード線31は突出部30Aに接続されている。この構成によりスピーカ35、36を薄く構成することができる。
 本発明は、薄型化が必要なスピーカおよびスピーカを搭載した携帯電話等の小型の電子機器に適用できる。
21  マグネット
22  上部プレート
23  ヨーク
24  磁気回路
25  磁気ギャップ
26  フレーム
26A  第1フレーム部
26B  第2フレーム部
27  ダイアフラム
27A  エッジ
27B  内周部
28  ボイスコイル
29  開口部
29A  第1開口部
29B  第2開口部
30  端子
30A  突出部
31  リード線
35,36,45  スピーカ
40  回路部
50  入力部
55  マイク
60  表示部
70  外装ケース
80  携帯電話
261,261A  欠損部

Claims (15)

  1. マグネットを有する磁気回路と、
    前記磁気回路に結合された樹脂部分を含み、開口部を有するフレームと、
    前記フレームの前記開口部の周縁に結合されたダイアフラムと、
    リード線を有し、前記ダイアフラムに結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の途中に設けられた磁気ギャップに配置されたボイスコイルと、
    前記フレームにインサート成形により結合された端子と、を備え、
    前記ダイアフラム側からみたときの、前記フレームと前記端子とで構成された外形形状が長方形または正方形のいずれかであり、前記フレームの前記樹脂部分の外形の角部には欠損部が設けられ、前記端子は前記欠損部から突出する突出部を有し、
    前記ボイスコイルの前記リード線は前記端子の前記突出部に接続された、
    スピーカ。
  2. 前記フレームは樹脂で一体に形成されている、
    請求項1記載のスピーカ。
  3. 前記スピーカの前記外形形状が長方形であり、前記ダイアフラムの外形形状はレーストラック形状である、
    請求項2記載のスピーカ。
  4. 前記スピーカの前記外形形状が正方形であり、前記ダイアフラムの外形形状は円形状である、
    請求項2記載のスピーカ。
  5. 前記ボイスコイルの前記リード線と前記端子の前記突出部との結合部分は、前記フレームの全高寸法の範囲内に収まっている、
    請求項1記載のスピーカ。
  6. 前記フレームは、前記磁気回路に結合され、第1開口部を有する第1フレーム部と、前記第1フレーム部に結合され、前記第1フレーム部の前記第1開口部よりも大きい第2開口部を有し、前記スピーカの外形形状以下の第2フレーム部とを有し、
    前記第1フレーム部は外形の一部に前記欠損部が設けられた前記樹脂部分であり、前記端子はインサート成形により前記第1フレーム部に結合され、
    前記ダイアフラムは前記第2フレーム部の前記第2開口部の周縁に結合された、
    請求項1記載のスピーカ。
  7. 前記スピーカの前記外形形状が長方形であり、前記ダイアフラムの外形形状は長方形である、
    請求項6記載のスピーカ。
  8. 前記スピーカの前記外形形状が正方形であり、前記ダイアフラムの外形形状は正方形である、
    請求項6記載のスピーカ。
  9. 前記ダイアフラムは、外周部のエッジと、前記エッジと異なる材料で構成された内周部とを有し、
    前記第2フレーム部と前記ダイアフラムの外周部のエッジとが一体化されている、
    請求項6記載のスピーカ。
  10. 前記ダイアフラムは、外周部のエッジと、前記エッジと異なる材料で構成された内周部とを有する、
    請求項1記載のスピーカ。
  11. 前記ボイスコイルの前記リード線と前記端子の前記突出部とが半田付けにて結合されている、
    請求項1記載のスピーカ。
  12. 前記ボイスコイルの前記リード線と前記端子の前記突出部とが溶着にて結合されている、
    請求項1記載のスピーカ。
  13. 前記ボイスコイルの前記リード線と前記端子の前記突出部とが熱圧着にて結合されている、
    請求項1記載のスピーカ。
  14. 請求項1記載のスピーカと、
    前記スピーカを駆動する回路部と、を備えた、
    電子機器。
  15. 請求項1記載のスピーカと、
    入力操作を受け付ける入力部と、
    マイクと、
    表示部と、
    少なくとも、前記スピーカを駆動する機能を有する回路部と、を備えた、
    携帯電話。
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