JP2011035812A - スピーカー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】形状剛性を高めた低背型振動板と、磁気回路の外形より大きい内径を有するダンパーとを用いて、特性の向上とともに薄型化を図ったスピーカー装置の提供。
【解決手段】振動板表面に、放射状に並ぶ複数の凹状部を、それぞれ外周側から内周側に向けて、ほぼダンパーの内径に等しい外径Ｃの振動板環状部の外周円まで次第に深くなるスロープ形状に形成して形状剛性を高める一方、ボイスコイルボビンとダンパーの間の接続部材の、内周縁をボイスコイルボビンに取付ける環状部を、振動板環状部背面と凹状部根元に密接させ、センターキャップのフランジ部で振動板環状部と凹状部根元の表面に密接させて根元への応力集中を抑制し、同時に磁気駆動力の伝達力を高める。接続部材の筒状部はダンパーの配置面をボイスコイルの巻幅中心の面と等しくしてダンパーをボイスコイルボビンに接続し、振動板のローリング時のボイスコイルの横振れを抑制する。
【選択図】 図２

Description

本発明はスピーカー装置、特に薄型化を図った低背型の振動板によるスピーカー装置に関する。

図４に、現在一般に使用されている標準的な低背型スピーカー装置の構成を断面図で示す。この構成或いは類似のスピーカー装置でスピーカーシステムを組立てる場合、下記４箇所のクリアランスを確保する必要がある：
（ａ）振動板２０の前方への最大振幅をカバーするクリアランス
（ｂ）振動板２０背面とダンパー２１外周部との間のクリアランス
（ｃ）ダンパー２１背面と磁気回路２２前面との間のクリアランス
（ｄ）ボイスコイル２３後端と磁気回路２２内底面との間のクリアランス
ここで、原理的に振動板の振幅のクリアランス（ａ）は他のクリアランス（ｂ）〜（ｄ）のそれぞれと等しいから、標準的な低背型スピーカー装置においては、［（振動板の振幅）×４］の厚さ以下に薄型化することは不可能である。但し、厳密にはスピーカー装置の厚さは［（振動板振幅）×４］＋（ボイスコイル巻幅の１／２）＋（磁気回路ヨークのボトム厚）となるため、薄型化にはこの点も考慮しなければならない。

コーン型振動板を用いるスピーカー装置において薄型化を図った一例として、コーン型振動板の内側空間にボイスコイルと磁気回路を配置する構成がある。この場合、図４の構成においてダンパー２１とボイスコイル２３の接続関係は変えずに、コーン型とした振動板２０を倒立させてダンパー２１の背面と磁気回路２２の周縁との間に位置させるため、ボイスコイルのボビンの長さが大きくなり、図４の場合のクリアランス（ｃ）にほぼ相当するダンパー配列面とボイスコイル巻線中心面との間が広がり、そのため振動板のローリング時にボイスコイル巻線部の水平方向の振れが大きくなり、磁気回路と接触し易くなる。そのため、標準的なスピーカーに比してコイルタッチによる不良性が顕著となる。また、スピーカーシステムの外側面となる音声の放射方向に磁気ギャップが露出するため、上記クリアランス（ｃ）を経路とする粉塵、水滴等の侵入に無防備であり、磁気ギャップ内で発生するエアーノイズが音声とともに放射され、音質への悪影響が避けられない。（例えば特許文献１参照）

磁気回路の外径より大きい内径のコーン型振動板と、同様に磁気回路外径より大きい内径のダンパーとを、振動板内周縁に対し通常位置にある磁気回路の磁気ギャップの外側で、磁気ギャップと同じレベル位置でボイスコイルボビンに対して接続する部材を用いて、上記のクリアランス（ｃ）を不要としたスピーカー装置がある。この場合、磁気回路のセンターポールと、ボビン上部と、ボビン上端を覆うセンターキャップとで囲まれた空間内に起こる気圧変動のために、コイル上方でボビンにあけた穴と、接続部材内面とヨーク外面との間の隙間とを介する経路に気流が集中して発生するが、この経路を狭くするとエアーノイズが増大し、広くすると接続部材とボビンの間の連結部が大きくなり、振動板への駆動力伝達性が低下する。センターポールに孔を設けてスピーカー背面に空気を逃がすこともできるが、その場合スピーカー背面とスピーカーシステム背面との間に空隙を設ける必要があり、システム全体の薄型化の阻害となる。（特許文献２参照）

同様に磁気回路外径より大きい内径のダンパーを、磁気ギャップの外側で、磁気ギャップと同じレベル位置でボイスコイルボビンに対して接続する接続部材を用いて、上記クリアランス（ｃ）を不要とする他の構成も提案されているが、この場合、クリアランス（ｂ）を確保するため前面に突き出ているボイスコイルボビン前端と接続部材前端との結合部において、低背型振動板の内周縁をボビン前端と結合する。低背型つまり平板状の振動板は、しかし、クリアランス（ａ）の振幅の振動を遂行するには形状剛性の確保が困難で、歪み特性が劣るという問題を有する。（特許文献３参照）

平板状の振動板の剛性を高める方策として、平板部に凹状部を設けることはすでに公知である（例えば特許文献４参照）が、単純に凹状部とするのみでは根元部分に応力が集中するため、この部分の屈曲による周波数特性上のピーク発生や、大入力時の機械的破壊の発生という問題がある。

磁気回路として厚さ寸法の小さいオープン型磁気回路を用い、その外周面の中央の磁気ギャップ内に配置したボイスコイルボビンに、磁気回路の外径より大きい内径のダンパーとコーン型振動板を連結して、上記クリアランス（ｃ）を不要としたスピーカー装置もあるが、この場合、閉じた磁気回路を形成しないため、磁気回路におけるマグネットの利用効率が著しく低く、音響変換性能とコストの面で不利である。（例えば特許文献５参照）

特許２６８５１７５号公報 特開２００２−２７１８９３号公報 特開２００５−２６９３３４号公報 実開昭６１−４００９７号公報 実開平８−４４１号公報

上記したように、標準的な低背型スピーカー装置においては４箇所のクリアランス（ａ）〜（ｄ）の確保が必要であるが、スピーカー装置の薄型化を図るには、これらクリアランスの合計と他の構成要件の厚さの総計の削減を図らねばならないことが教示される。

特許文献１の示す構成においては、倒立させたコーン型振動板の内側空間に磁気回路を置いて薄型化を試みるが、却ってボイスコイルボビンが長くなり、振動板のローリング時にボイスコイルが磁気回路と接触してノイズ発生原因となり、また、外側面において磁気ギャップが露出するため粉塵等の侵入に無防備であり、エアーノイズが漏れて音質への悪影響がある。

特許文献２の構成はクリアランス（ｃ）を不要とする一方、磁気回路上面のボイスコイルボビンとそのセンターキャップとで囲まれた空間内の気圧変動で生じる気流の経路の寸法選定の困難性の問題を孕み、採用した対策によってはエアーノイズの増大、振動板への駆動力伝達の悪化、或いはスピーカーシステム全体の厚さ増加の面で犠牲を強いられる。

特許文献３のスピーカー装置においてもクリアランス（ｃ）を不要とする構成が示されるが、組合わせて用いる低背型振動板の形状剛性の低さの問題への対策が示されていない。この点において特許文献４が示す振動板への凹状部の設置は一つの対策であり得るが、凹状部の根元部分に応力が集中することによる特性上のピークの発生や大入力の際の機械的破壊の問題が残されている。

特許文献５の場合、薄手ではあるがオープン型磁気回路の磁気効率の低さに問題のあるスピーカー装置である。

本発明が解決すべき課題は、先ず、スピーカー装置の薄型化のための確実な方策としてクリアランス（ｃ）を削減する構成と、低背型の振動板とを採用し、しかも、振動板にローリングが発生してもボイスコイルの横振れを小さくして磁気回路との接触を防止し、磁気ギャップ関連の性能の向上によって電気音響変換効率の高性能化を図り、さらに、低背型の振動板の形状剛性を高め、ボイスコイルで発生する駆動力を振動系全体に効率よく伝達可能なスピーカー装置を提供することである。

本発明のスピーカー装置は、請求項１の解決手段において、円盤状の磁石、磁石の頂面上に載置したセンターポール及び底板部を磁石の底面に当接し外周壁部の上端内周面でセンターポール外周面に対向させて磁気ギャップを形成するヨークよりなる磁気回路と、下端外周のボイスコイルを磁気ギャップ内に軸線方向に可動に挿入したボイスコイルボビンと、ボイスコイルボビンの上端開口を塞ぐセンターキャップと、ボイスコイルボビンの上端外周に内周縁を取付けた環状部及び環状部の外周縁からボイスコイルボビンとほぼ平行にヨーク上端外周近傍まで伸びる筒状部でなる接続部材と、磁気回路外径より大きい内径の内周縁を接続部材の下端外周に取付けたダンパーと、内周縁をボイスコイルボビンの上端外周に取付けると共に外周縁にエッジを取付けた低背型の振動板と、磁気回路の底面とダンパーの外周端とエッジの外周端とを固定支持するフレームとよりなり、振動板は接続部材の環状部の外径に等しい円を内径として放射状に配置した複数の凹状部を備え、センターキャップは振動板の凹状部の内径円より大きい外径のフランジ部を備え、センターキャップのフランジ部と接続部材の環状部とは振動板の内周側平板部分を上下から挟持してボイスコイルボビンと結合することを特徴とする。
請求項２の解決手段は、請求項１記載のスピーカー装置において、ボイスコイルの巻幅中心が位置する面とダンパーが配置される面を等しくすることを特徴とする。
請求項３の解決手段は、請求項１記載のスピーカー装置において、センターキャップとフランジ部は別体に設けられることを特徴とする。

本発明は、低背型の振動板を内周縁においてボイスコイルボビンの上端外周に取付け、磁気回路の外径より大きい内径のダンパーの内周縁を磁気ギャップ外周において接続部材下端に取付けることによって、従来確保が必要とされたダンパー背面と磁気回路前面の間のクリアランスを削減してスピーカー装置の薄型化を図ると同時に、振動板背面とダンパー前面の間に確保されたクリアランスを利用して、背面側に突き出す凹状部を振動板に設けることによって低背型振動板に形状剛性を付与し、さらに、振動板の内周側平板部分を前後両面から、凹状部内径円より大きい外径としたセンターキャップのフランジ部と、接続部材の環状部とで挟んで互いに密着保持することによって、振動板の凹状部の根元に集中する応力を吸収分散し、特性上のピーク発生や、大入力時の機械的破壊を防止する。また、ボイスコイルボビン上のボイスコイル巻幅中心とダンパー取付面とを実質的に同一面とすることによって、振動板のローリング時におけるボイスコイルの水平方向の振れを抑制し、磁気ギャップとの接触によるノイズ発生を防止する。

図１は本発明によるスピーカー装置に用いる振動板の平面図である。 図２は図１の振動板を用いた本発明の実施例１におけるスピーカー装置の、図１のＡ−Ｏ−Ｂ線に沿う縦断面図である。 図３は図１の振動板を用いた本発明の実施例２におけるスピーカー装置の、図２と同様の縦断面図である。 図４は従来の標準的な低背型の振動板によるスピーカー装置の一例を示す縦断面図である。

図１に示すような本発明によって形状剛性を付与した低背型振動板を用いた実施例１および２によって薄型化と特性向上を図ったスピーカー装置を図２と３について説明する。

図１に、本発明によるスピーカー装置で用いる低背型の振動板１を示し、図２において、この振動板１を用いた実施例１のスピーカー装置の構成を示す。振動板１は放射状に配列した複数の凹状部２を備えることによって、低背型振動板に不足する形状剛性を与えられる。凹状部２は振動板１の外周部側に設けられて、内周縁４に沿う内周部に平坦な環状部３を形成する。振動板１の外周端にはエッジ５が取付けられる。凹状部２の形状は任意であるが、ここでは振動の際に発生し得る応力の集中部分が内周側となる様に、外周側から内周側に向けて環状部３の外周円まで次第に深くなるスロープ型としてある。凹状部２の深さも、振動板１の背面と、後述するダンパー１２の上面との間のクリアランス、つまり図１で述べたクリアランス（ｂ）の範囲内で設定する。

振動板１は内周縁４において筒状のボイスコイルボビン６の上端部外周面に取付けられ、ボイスコイルボビン６の下端部外周面にはボイスコイル７が巻回され、ボイスコイル７は、円柱形の磁石８の頂面に載置した円盤状のセンターポール９の外周面と、磁石８底面に中央部で当接して周辺部を磁石８の周囲に立ち上げたヨーク１０の周壁１１の上端部内周面との間に形成した磁気ギャップ内に挿入される。ボイスコイルボビン６は更に軸方向に可動に、ボイスコイル７の巻幅の中央の面とほぼ同一の面に位置させた、磁気回路外径より大きい内径のダンパー１２により支持される。このため、高さ位置の異なるボイスコイルボビン６の上端部外周面とダンパー１２の内周端を接続する接続部材１３が使用される。

接続部材１３は、振動板１の環状部３と同寸に作られてその背面側に密接して配置される環状部１３ａと、振動板１の凹状部２の根元に当接する環状部１３ａの外周縁から垂下する筒状部１３ｂとよりなり、環状部１３ａの内周縁は、振動板の環状部３の内周縁とともにボイスコイルボビン６の上端部外周面に取付けられる。筒状部１３ｂはヨーク周壁１１の上端部外周面近傍まで延び、磁気ギャップ内のボイスコイル７の巻幅中心と実質的に同じ高さ位置で、つまり、ほぼ同じ面上においてダンパー１２の内周縁と接続される。フレーム１５は中央底部に磁気回路のヨーク１０の底部を載置し、周辺に広がる中段部１５ａにおいてダンパー１２の外周縁をコイル巻幅中心の高さに、上段部１５ｂにおいて振動板外周端のエッジ５の最外周縁を、それぞれ保持、固定する。

ボイスコイル７の巻幅中心を通る面とダンパー１２の面を実質的に同一にしてボイスコイルボビン６をダンパー１２によって保持することは、磁気駆動によるボビンの軸方向移動を確実に実現することとなると同時に、ボビンないしコイルの、軸方向に直交する横方向の振れを最小限に止め得る保持位置でもある。従って、仮に振動板の振動モードにローリングが発生しても、それに伴うボイスコイル７の横方向の振れは抑制されるので、コイルの磁気ギャップとの接触は有効に防止される。コイルの横振れ抑制はまた、磁気ギャップの最小化、つまりナロー化を可能とし、磁気駆動力の向上と、低い共振周波数による低域再生限界の拡張を可能とする。

ボイスコイルボビン６の開口上端を閉じるセンターキャップ１４は、ボイスコイルボビン６の外径を越え、更に、振動板１の環状部３の外周円の径Ｃを越える径Ｄを持つフランジ部１４ａを備える。従って、センターキャップ１４でボビン開口を閉じたとき、フランジ部１４ａは振動板１の環状部３を覆い、凹状部２の内周側一部と、各凹状部２間の放射状脚部１ａの内周側一部表面とを覆って、振動板１の環状部３の背面側に当接する接続部材１３の環状部１３ａと共に、振動板環状部３を両面から挟持し、特に振動板凹状部の内周側根元部分に密接する。それによってボイスコイルボビン６と、振動板１および、接続部材１３を介するダンパー１２との取付け接続を強化すると同時に、振動板１における凹状部２の内周側根元部分に集中する応力を吸収し、分散するので、ボイスコイル７で発生する磁気駆動力は振動系全体に効率よく伝達され、振動系は周波数特性を顕著に向上する。

センターキャップ１４には、また、軽量化が図られており、フランジ部１４ａは振動板１の放射状脚部１ａ上に位置する複数部分の表面側において凹面部１４ｂが設けられている。また、磁気ギャップのナロー化に伴って磁気ギャップ周りの通過気流ないし気圧変動も激しくなるが、接続部材１３の筒状部１３ｂに、振動板１の放射状脚部１ａに対応する部分において通気路１３ｃを設けるとともに、同様に放射状脚部１ａに対応する部分においてフレーム１５の中段部１５ａの上下に通気口１５ｃを設ける。

図３に本発明による実施例２のスピーカー装置を示し、このスピーカー装置の実施例１との差異は、センターキャップ１４を、ボイスコイルボビン６の上端開口を閉じる本体部分と、フランジ部を本体部分と切り離して別体としたリング板１４ｃとで構成する点であり、リング板１４ｃは実施例１と同様に外径Ｄを有して、振動板１の環状部３と放射状脚部１ａの内周側一部の表面を覆って接着され、接続部材１３とともに振動板の凹状部２の根元部分に密接して応力を吸収し、分散する。他の構成は実施例１と同様であり、同様に機能する。

１ 振動板
１ａ 放射状脚部
２ 凹状部
３ 環状部
４ 内周縁
５ エッジ
６ ボイスコイルボビン
７ ボイスコイル
８ 磁石
９ センターポール
１０ ヨーク
１１ ヨーク周壁
１２ ダンパー
１３ 接続部材
１３ａ 環状部
１３ｂ 筒状部
１３ｃ 通気路
１４ センターキャップ
１４ａ フランジ部
１４ｂ 凹面部
１４ｃ リング板
１５ フレーム
１５ａ 中段部
１５ｂ 上段部
１５ｃ 通気口

Claims (3)

1. 円盤状の磁石、磁石の頂面上に載置したセンターポール及び底板部を磁石の底面に当接し外周壁部の上端内周面でセンターポール外周面に対向させて磁気ギャップを形成するヨークよりなる磁気回路と、下端外周のボイスコイルを磁気ギャップ内に軸線方向に可動に挿入したボイスコイルボビンと、ボイスコイルボビンの上端開口を塞ぐセンターキャップと、ボイスコイルボビンの上端外周に内周縁を取付けた環状部及び環状部の外周縁からボイスコイルボビンとほぼ平行にヨーク上端外周近傍まで伸びる筒状部でなる接続部材と、磁気回路外径より大きい内径の内周縁を接続部材の下端外周に取付けたダンパーと、内周縁をボイスコイルボビンの上端外周に取付けると共に外周縁にエッジを取付けた低背型の振動板と、磁気回路の底面とダンパーの外周端とエッジの外周端とを固定支持するフレームとよりなり、振動板は接続部材の環状部の外径に等しい円を内径として放射状に配置した複数の凹状部を備え、センターキャップは振動板の凹状部の内径円より大きい外径のフランジ部を備え、センターキャップのフランジ部と接続部材の環状部とは振動板の内周側平板部分を上下から挟持してボイスコイルボビンと結合することを特徴とするスピーカー装置。
2. ボイスコイルの巻幅中心が位置する面とダンパーが配置される面を等しくすることを特徴とする、請求項１記載のスピーカー装置。
3. センターキャップのフランジ部はセンターキャップ本体とは別体のリング板として設けられることを特徴とする、請求項１記載のスピーカー装置。

Images