WO2022138654A1 - スピーカの放音部材、及びスピーカ装置 - Google Patents

Abstract

スピーカ装置１は、四分の一楕円弧Ｅａ上において長軸Ａｌに垂直であり短軸Ａｓとは異なる直線を回転軸Ａｒとし、四分の一楕円弧Ｅａのうち回転軸Ａｒとの交点Ｐ１から長軸Ａｌとの交点Ｐ２までの範囲を回転した回転体形状からなるドーム部１１ａを含むセンターキャップ１１を備える。

Description

スピーカの放音部材、及びスピーカ装置

　本開示は、スピーカの放音部材、及びスピーカ装置に関する。

　コーン型スピーカには、コーン状振動板の中央部分にセンターキャップが設けられている。センターキャップはコーン部とともに振動するドーム状の放音部材であり、主に中音以上の音に影響を与える傾向がある。また、ツィータのようなドーム型スピーカにおいては、ドーム状の放音部材が主たる振動板として機能する。

　例えば、特許文献１では、コーン状振動板の中央部分に砲弾型センターキャップを備えたコーン型スピーカが開示されている。当該特許文献１のスピーカでは、砲弾型センターキャップは音圧放射方向における機械的強度が大きいために高域共振周波数が高域に移動するとともに鋭いピークディップが発生する。これに対して、当該特許文献１の砲弾型センターキャップは、中央部の曲率半径を他の部分の曲率半径よりも小さくし、この他の部分に高可撓性部を設けることで、高域におけるピークディップを抑制している。

実公平１－４１２７３号公報

　しかしながら、特許文献１のような砲弾型センターキャップは、構造上、音圧放射方向における長さが長くなり、つまりはセンターキャップの全高が高くなることで、スピーカの小型化を妨げることになる。例えば携帯用スピーカに使用されるスピーカは、センターキャップにおいても薄型化が要求されており、且つさらなる高域特性の改善も望まれている。

　本開示は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、高域特性改善と薄型化を両立することができるスピーカの放音部材、及びスピーカ装置を提供することにある。

　上記した目的を達成するために本開示に係るスピーカの放音部材は、四分の一楕円弧上において長軸に垂直であり短軸とは異なる直線を回転軸とし、前記四分の一楕円弧のうち前記回転軸との交点から前記長軸との交点までの範囲を回転した回転体形状からなるドーム部を含む。

　上述のスピーカの放音部材において、前記ドーム部の開口縁に連接し、前記回転軸を中心軸とする円筒部を有してもよい。

　上述のスピーカの放音部材において、前記円筒部の先端縁から前記回転軸に対して径方向に拡がる鍔部を有してもよい。

　また、上記した目的を達成するために本開示に係るスピーカ装置は、上述のスピーカの放音部材と、前記放音部材の開口部に嵌合する円筒状のボイスコイルボビンと、を備える。

　上述のスピーカ装置において、前記ボイスコイルボビンの外周面と接続されるコーン状振動板を、さらに備えてもよい。

　上記手段を用いる本開示に係るスピーカの放音部材、及びスピーカ装置によれば、高域特性改善と薄型化を両立することができる。

本開示の第１実施形態に係る放音部材を備えるスピーカ装置の斜視図である。 本開示の第１実施形態に係る放音部材を備えるスピーカ装置の側断面図である。 センターキャップの平面図と側断面図からなる構造説明図である。 （ａ）第１実施形態に係るスピーカ装置と第１比較例のスピーカ装置の周波数特性を示したグラフと（ｂ）第１比較例のセンターキャップの一部側断面図である。 （ａ）第１実施形態に係るスピーカ装置と第２比較例のスピーカ装置の周波数特性を示したグラフと（ｂ）第２比較例のセンターキャップの一部側断面図である。 本開示の第２実施形態に係る放音部材を備えるスピーカ装置の斜視図である。 本開示の第２実施形態に係る放音部材を備えるスピーカ装置の側断面図である。

　以下、本開示の実施形態を図面に基づき説明する。

（第１実施形態）
　図１は第１実施形態に係るスピーカ装置１の斜視図である。図２はスピーカ装置１の側断面図である。以下これらの図に基づき第１実施形態のスピーカ装置１の構成について説明する。

　本実施形態のスピーカ装置１は、センターキャップを備えるコーン型スピーカであり、振動部１０と磁気回路部２０を有している。以下本実施形態において、スピーカ装置１は、中心軸線Ｏ１上の振動部１０側を前面側、磁気回路部２０側を背面側として説明する。当該スピーカ装置１は、振動部１０から前面側に向けて音が放射される。

　振動部１０は、センターキャップ１１と、コーン状振動板１２と、エッジ部１３とを備えている。振動部１０の中央部にドーム状の放音部材であるセンターキャップ１１が配設されており、中央部から径方向にコーン状振動板１２が延びている。コーン状振動板１２の外周縁にはエッジ部１３が形成されている。エッジ部１３の外周縁はフレーム１４に接続されている。フレーム１４は背面側へ向けて段階的に径が縮小する断面凹形状をなしており、フレーム１４の背面側端部は磁気回路部２０のヨーク２１に接続されている。

　振動部１０における各部の素材は特に限定されるものではない。例えばセンターキャップ１１及びコーン状振動板１２は紙系、高分子系、金属系、またはこれらを組み合わせた複合化系及びセラミックス系など種々の材料を用いることが可能である。また、エッジ部１３は、例えばゴムや樹脂などの比較的高弾性の高分子系の材料を用いることが可能である。また、この他にも振動部１０における各部の素材として、天然繊維系、合成繊維系の材料を用いてもよい。さらに振動部１０における各部において基礎となる材料にゴムコート等のコーティングをしてもよい。

　フレーム１４は金属系の材料を用いることが可能である。磁気回路部２０は、ヨーク２１と、第１マグネット２２と、メインプレート２３と、第２マグネット２４と、トッププレート２５とを備える。有底円筒状のヨーク２１の内部にて、中心軸線Ｏ１方向に沿って第１マグネット２２、メインプレート２３、第２マグネット２４、トッププレート２５が積層されている。

　具体的には、ヨーク２１は、円板状の底部２１ｂと、底部２１ｂの周縁から立設する円筒部２１ａと、底部２１ｂの中央部から前面側に突出した円柱状の凸部２１ｃとを有する。当該凸部２１ｃの頂面（前面）に当該凸部２１ｃと同径の円柱状である第１マグネット２２が積層されている。当該第１マグネット２２には第１マグネット２２よりも僅かに大径な円柱状のメインプレート２３が積層されている。そして、当該メインプレート２３には第１マグネット２２と同径の円柱状である第２マグネット２４が積層され、さらに第２マグネット２４には同径の円柱状であるトッププレート２５が積層されている。これら各部材の中心軸線Ｏ１方向の厚さは、メインプレート２３、第１マグネット２２、第２マグネット２４、トッププレート２５の順に薄くなっている。なお、ヨークの凸部、第１マグネット、メインプレート、第２マグネット、トッププレートの径や厚さは一例であり、この形状や寸法に限られるものではない。

　メインプレート２３の外周面とヨーク２１の円筒部２１ａの内周面との間には、中心軸線Ｏ１を軸心として前面側に延びる円筒状のボイスコイルボビン２６が配設されている。当該ボイスコイルボビン２６の外周面には、メインプレート２３の外周面に対向する位置にボイスコイル２７が巻回されている。ボイスコイルボビン２６は弾性体のダンパ２８を介してフレーム１４に支持されており、中心軸線Ｏ１方向に振動可能である。なお、ダンパ２８を備えていないコーン型スピーカであってもよい。

　磁気回路部２０は、永久磁石である第１マグネット２２と第２マグネット２４とが同極同士を対向するように配置されており、両マグネット２２、２４間に配置されている磁性材からなるメインプレート２３の外周側に生じる反発磁界内にボイスコイル２７が配置された、いわゆる反発磁気回路を形成している。図示しないが、ボイスコイル２７は信号伝達回路と接続されており、当該信号伝達回路からの信号を受けてボイスコイル２７とともにボイスコイルボビン２６が振動し、当該振動がセンターキャップ１１及びコーン状振動板１２に伝達され振動することにより音が放射される。

　振動部１０のコーン状振動板１２は、ボイスコイルボビン２６の前面側の外周面に接着剤により接着されており、センターキャップ１１はボイスコイルボビン２６の前面側の開口部に嵌合（外嵌）されている。

　図３にはセンターキャップ１１の平面図と側断面図からなる構造説明図が示されている。以下同図に基づきセンターキャップ１１についてより詳しく説明する。

　本実施形態のセンターキャップ１１は、ドーム部１１ａ、円筒部１１ｂ、鍔部１１ｃから構成されている。

　ドーム部１１ａは、図３に示すように、部分楕円弧の回転体形状をなしている。具体的には、ドーム部１１ａは、図３において二点鎖線で示す楕円Ｅを、実線で示す長軸Ａｌ（半長径）及び短軸Ａｓ（半短径）により切り取った四分の一楕円の楕円弧Ｅａ（以下四分の一楕円弧Ｅａという）のうちの一部を、短軸Ａｓと平行な回転軸Ａｒを中心として回転させた回転体形状をなしている。回転軸Ａｒは、短軸Ａｓと長軸Ａｌとの交点（原点）から長軸先端側（長軸を短くする方向）に移動（オフセット）させた位置を通る、短軸Ａｓと平行な直線である。そして、四分の一楕円弧Ｅａにおいて、回転軸Ａｒとの交点Ｐ１と、長軸Ａｌとの交点Ｐ２との間の部分楕円弧を回転軸Ａｒ回りに回転させることでドーム部１１ａの回転体形状が形成され、図３の斜線部分がドーム部１１ａの内部空間となる。

　つまり、ドーム部１１ａは、四分の一楕円弧Ｅａ上において長軸Ａｌに垂直であり短軸Ａｓとは異なる直線を回転軸Ａｒとし、四分の一楕円弧Ｅａのうち回転軸Ａｒとの交点Ｐ１から長軸Ａｌとの交点Ｐ２までの範囲を回転した回転体形状からなる。このように構成されたドーム部１１ａは、スピーカ装置１に取り付けられた状態では、回転軸Ａｒが中心軸線Ｏ１と一致するように配置される。そして、ドーム部１１ａの頂点は、四分の一楕円弧Ｅａと回転軸Ａｒとの交点Ｐ１となり、当該頂点は僅かに尖った形状となる。なお、ドーム部１１ａは、中心軸線Ｏ１上における開口部から頂点までの高さＨ、つまり回転軸Ａｒの長さが、開口半径Ｒより短かくなるよう、回転軸Ａｒは四分の一楕円弧Ｅａの長軸Ａｌ上において中央よりも短軸Ａｓ寄りに位置するとよい。

　また、円筒部１１ｂは、ドーム部１１ａの開口縁に連接し、回転軸Ａｒを中心軸とする円筒状部分である。ドーム部１１ａの開口縁は四分の一楕円弧Ｅａ上において長軸Ａｌとの交点Ｐ２部分であり、当該開口縁から回転軸Ａｒ方向に沿って延びる円筒部１１ｂは、ドーム部１１ａの開口縁の法線方向に延びていることとなる。したがって円筒部１１ｂはドーム部１１ａの開口縁から、変曲点を生じることなく、滑らかに連接されている。

　鍔部１１ｃは、円筒部１１ｂの先端縁から回転軸Ａｒに対して径方向に拡がった拡径部分である。詳しくは、鍔部１１ｃは円筒部１１ｂの先端縁から、さらに背面側に延びつつ、滑らかに径方向外側に湾曲している。なお、鍔部の外周縁を、さらに上方に向けて湾曲させてもよい。

　このように構成されたセンターキャップ１１はボイスコイルボビン２６の開口部に被せられ、円筒部１１ｂの内周面とボイスコイルボビン２６の開口縁の外周面とが接着されている。つまり、センターキャップ１１とボイスコイルボビン２６の接着面は振動方向と平行となる。さらに図２に示すように、このセンターキャップ１１とボイスコイルボビン２６との接着部分は、コーン状振動板１２とボイスコイルボビン２６との接着部分と離間しており、センターキャップ１１とコーン状振動板１２とは直接接触していない。このようにセンターキャップ１１とコーン状振動板１２とが直接接触していないことで互いの振動が干渉し合わないという利点がある。一方でこの構成に限られるものではなく、センターキャップとコーン状振動板とが接触した構成であってもよい。

　図４は、（ａ）第１実施形態に係るスピーカ装置１と第１比較例のスピーカ装置の周波数特性を示したグラフと、（ｂ）第１比較例のセンターキャップの一部側断面図である。図５は、（ａ）第１実施形態に係るスピーカ装置１と第２比較例のスピーカ装置のシミュレーション結果に基づく周波数特性を示したグラフと、（ｂ）第２比較例のセンターキャップの一部側断面図である。以下、これらの図に基づき第１実施形態の放音部材を備えるスピーカ装置１の作用及び効果について説明する。

　図４（ａ）は、横軸に周波数（単位はＨｚ）、縦軸にスピーカの出力音圧レベル（単位はｄＢ）を示しており、第１実施形態のスピーカ装置１の特性を実線で示し、第１比較例のスピーカ装置の特性を点線で示している。

　本実施形態のスピーカ装置１と第１比較例のスピーカ装置は、センターキャップのみ異なっている。第１比較例のセンターキャップ１０１は、図４（ｂ）に示すようにドーム型をなしている。第１比較例のセンターキャップ１０１は、側断面において頂面部１０１ａが一定の曲率の円弧状をなしており、頂面部１０１ａの周縁からは開口側（背面側）に向かうにつれて径方向外側に拡がる円錐面１０１ｂが形成され、円錐面１０１ｂの開口端からは前面側に折り返した鍔部１０１ｃを有している。この第１比較例のセンターキャップ１０１は、鍔部１０１ｃがコーン状振動板に接着されて取り付けられている。なお、図４（ａ）で示された特性を持つ第１実施形態のスピーカ装置１のセンターキャップ１１はアルミニウムで構成され、第１比較例のセンターキャップ１０１は高分子（樹脂）フィルムで構成されている。

　図４（ａ）の点線で示す第１比較例のスピーカ装置では、高音域側である１０ｋＨｚ付近でピークが発生し、１２．５ｋＨｚ付近でディップが発生しており、高域特性が不均一である。これに対して、図４（ａ）の実線で示す第１実施形態のスピーカ装置１では、比較例における１０ｋＨｚ付近のピークは消失し、１２．５ｋＨｚ付近のディップも抑制され、高域特性が均一化されていることがわかる。

　図５（ａ）は、横軸に周波数（単位はＨｚ）、縦軸にスピーカの出力音圧レベル（単位はｄＢ）を示しており、第１実施形態のスピーカ装置１の特性を実線で示し、第２比較例のスピーカ装置の特性を点線で示している。

　本実施形態のスピーカ装置１と第２比較例のスピーカ装置は、センターキャップのみ異なっている。第２比較例のセンターキャップ２０１は、図５（ｂ）に示すようにドーム型をなしている。第２比較例のセンターキャップ２０１は、側断面においてドーム部２０１ａ全体が一定の曲率の円弧状をなし、ドーム部２０１ａの開口端からは前面側に折り返した鍔部２０１ｂを有している。この第２比較例のセンターキャップ２０１は、鍔部２０１ｂがコーン状振動板に接着されて取り付けられている。なお、図５（ａ）で示された特性を持つ第１実施形態のスピーカ装置１のセンターキャップ１１はアルミニウムで構成され、第２比較例のセンターキャップ２０１もアルミニウムで構成されている。

　図５（ａ）の点線で示す第２比較例のスピーカ装置では、高音域側である１０ｋＨｚ付近でピークが発生し、１５ｋＨｚ付近でディップが発生しており、高域特性が不均一である。これに対して、図５（ａ）の実線で示す第１実施形態のスピーカ装置１では、第２比較例における１０ｋＨｚ付近のピークは消失し、１５ｋＨｚ付近のディップも１２．５ｋＨｚ付近に移動しつつ抑制され、高域特性が均一化されていることがわかる。

　このように本実施形態のスピーカ装置１では、センターキャップ１１のドーム部１１ａが部分楕円弧状の回転体形状であり、中心軸線Ｏ１方向の長さを短くしつつ、頂点が僅かに尖っていることで形状剛性を向上させることができる。

　また、第１比較例及び第２比較例のセンターキャップ１０１、２０１は振動板に取り付けられていることで、ボイスコイルから振動板を介してセンターキャップ１０１、２０１に振動が伝達される。さらに第１比較例のセンターキャップ１０１についてはドーム部に変曲点を有している。これに対して、本実施形態のセンターキャップ１１は、ドーム部１１ａにおいて、頂点から開口縁まで変曲点がなく、さらに開口縁の円筒部１１ｂとも変曲点なく連接した形状である。また、ボイスコイルボビン２６の振動方向と平行に延在する円筒部１１ｂを形成したので、センターキャップ１１の剛性を高めながらボイスコイルボビン２６からの伝達効率を比較例のようなセンターキャップ１０１、２０１よりも改善することができる。したがって、センターキャップ１１の分割共振を防止でき、図４（ａ）、図５（ａ）で示したように、高域特性を改善することができる。

　さらにセンターキャップ１１は、円筒部１１ｂの先端縁に滑らかに径方向外側に湾曲した鍔部１１ｃが形成されていることで、センターキャップ１１をボイスコイルボビン２６に取り付ける際に当該鍔部１１ｃがガイドとして機能する。したがって、容易にセンターキャップ１１をボイスコイルボビン２６に嵌合させることができ、センターキャップ１１の取付作業性を向上させることができる。

　このように第１実施形態のセンターキャップ１１は高域特性改善と薄型化を両立することができ、当該センターキャップ１１を備えたスピーカ装置１においても高域特性改善と薄型化を両立することができる。

（第２実施形態）
　上記第１実施形態のスピーカ装置１は、コーン型スピーカであったが、本発明の放音部材を適用できるスピーカはこれに限られるものではなく、例えばツィータのようなドーム型スピーカにも適用可能である。

　図６は第２の実施形態に係るスピーカ装置２の斜視図であり、図７はスピーカ装置２の側断面図である。以下これらの図に基づき第２実施形態のスピーカ装置２について説明する。

　第２実施形態のスピーカ装置２は、ドーム型スピーカであり、振動部３０と磁気回路部４０を有している。以下、スピーカ装置２において、中心軸線Ｏ２上の振動部３０側を前面側、磁気回路部４０側を背面側として説明する。当該スピーカ装置２は、振動部３０から前面側に向けて音が放射される。

　振動部３０は、ドーム状振動板３１とエッジ部３２とを備え、ドーム状振動板３１の周縁にエッジ部３２が接続されている。当該エッジ部３２の外周縁が第１フレーム５３及び第２フレーム５４により挟持されて固定されている。

　ドーム状振動板３１は、第１実施形態のセンターキャップ１１と同様の放音部材であり、ドーム部３１ａ、円筒部３１ｂ、鍔部３１ｃから構成されている。これら各部の構成は第１実施形態と同様であり説明を省略する。ただし、第２実施形態のドーム状振動板３１では、円筒部３１ｂの外周部から鍔部３１ｃにかけてエッジ部３２が接着されている。

　磁気回路部４０は、有底円筒状のヨーク４１の内部にマグネット４２とプレート４３が積層されており、当該プレート４３とヨーク４１との間にボイスコイル４４が巻回された円筒状のボイスコイルボビン４５が配置されている。

　ボイスコイルボビン４５は中心軸線Ｏ２方向に延び、前面側の外周面がドーム状振動板３１の円筒部３１ｂの内周面と嵌合し、接着されている。図示しないが、ボイスコイル４４は信号伝達回路と接続されており、当該信号伝達回路からの信号を受けてボイスコイル４４とともにボイスコイルボビン４５が振動し、当該振動がドーム状振動板３１に伝達され音が放射される。

　このように構成された第２実施形態のスピーカ装置２では、ドーム状振動板３１のドーム部３１ａが部分楕円弧状の回転体形状であるため、中心軸線Ｏ２方向の長さを短くしつつ、形状剛性を向上させることができる。その他にも第１実施形態と同様の効果を奏することができ、第２実施形態のドーム状振動板３１は高域特性改善と薄型化を両立することができ、当該ドーム状振動板３１を備えたスピーカ装置２においても高域特性改善と薄型化を両立することができる。

　以上で本開示の第１及び第２の実施形態の説明を終えるが、本開示の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

　例えば、磁気回路部の構成は上記実施形態に限定されず、他の磁気回路部の構成であってもよい。

　１、２　スピーカ装置
　１０、３０　振動部
　１１　センターキャップ（放音部材）
　１１ａ、３１ａ　ドーム部
　１１ｂ、３１ｂ　円筒部
　１１ｃ、３１ｃ　鍔部
　１２　コーン状振動板
　１３、３２　エッジ部
　１４　フレーム
　２０、４０　磁気回路部
　２１、４１　ヨーク
　２２　第１マグネット
　２３　メインプレート
　２４　第２マグネット
　２５　トッププレート
　２６、４５　ボイスコイルボビン
　２７、４４　ボイスコイル
　２８　ダンパ
　３１　ドーム状振動板（放音部材）
　５３　第１フレーム
　５４　第２フレーム
　４２　マグネット
　４３　プレート

 

Claims (5)

1. 　四分の一楕円弧上において長軸に垂直であり短軸とは異なる直線を回転軸とし、前記四分の一楕円弧のうち前記回転軸との交点から前記長軸との交点までの範囲を回転した回転体形状からなるドーム部を含むスピーカの放音部材。
2. 　前記ドーム部の開口縁に連接し、前記回転軸を中心軸とする円筒部を有する請求項１に記載のスピーカの放音部材。
3. 　前記円筒部の先端縁から前記回転軸に対して径方向に拡がる鍔部を有する請求項２に記載のスピーカの放音部材。
4. 　請求項１から３のいずれか一項のスピーカの放音部材と、
   　前記放音部材の開口部に嵌合する円筒状のボイスコイルボビンと、
   　を備えるスピーカ装置。
5. 　前記ボイスコイルボビンの外周面と接続されるコーン状振動板を、さらに備える請求項４に記載のスピーカ装置。
   
    

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