JP3815740B2 - 全面駆動型平面スピーカ - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、全面駆動型平面スピーカに関し、特に携帯電話機やノートパソコン等に搭載して用いられる小型スピーカの超薄型化に対応した全面駆動型平面スピーカに関する。
背景技術
携帯電話機やノートパソコン等に搭載される小型スピーカとしては、図６のような内磁型磁気回路を有する動電型の小型スピーカが広く採用されている。この小型スピーカはヨーク１４の上にマグネット１５を、更にその上に磁性体からなるプレート１３を載置して、ヨーク１４とプレート１３で磁気ギャップを形成し、振動板１１に結合したボイスコイル１２をこの磁気ギャップに位置するように構成されている。
ところで携帯電話機はますます多様化、多機能化が進んでおり、一方携帯の利便性の観点から、さらなる小型化、軽量化も要望されており、必然的にこれに搭載される小型スピーカも、小型かつ超薄型のものが強く要望されるようになってきている。
図６に示した一般的な動電型スピーカは、単一の磁気ギャップと単一のボイスコイルによる駆動方式のため、小型化、薄型化に伴い、必要な音圧レベル、周波数特性等の維持が困難となり、この構成のものでは前記したニーズに対応するには限界がある。
一方、図７に基本構成を示すように、複数のマグネット２５を複数の孔２６を有する平板２３上に分散配置してボイスコイル２２を設けた平面振動板２１の全面を同位相で駆動する全面駆動型平面スピーカが古くから知られており、分割振動を抑え平坦な周波数特性が得られるという特徴を有している。しかしながら、その構造から変換効率が悪く、十分な音圧と広帯域再生を両立させることが難しく、ほとんどツィータとしての用途にしか用いられておらず、全帯域用としては用いられなかった。また、この種のスピーカを製造するにあたっては、振動板をぴんと張った状態に貼設する必要があり、平面振動板２１にテンションを加えながら接着固定しなければならず、作業性が極めて悪いものであった。
携帯電話機等に搭載される小型スピーカにおいて、従来の一般的な動電型の小型スピーカでは、超薄型化に対応しきれない。
従来の全面駆動型平面スピーカでは小型、軽量でかつ十分な音圧、広帯域再生を両立させることが難しいため、携帯電話機やノートパソコン用の小型スピーカとしての用途には適さない。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、超薄型でありながら十分な音圧と全帯域再生を可能にし、携帯電話機等の厳しいニーズに対応し得る全面駆動型平面スピーカを容易に提供できるようにすることを目的とする。
発明の開示
上記課題を解決するために本発明の全面駆動型平面スピーカは、平板状の磁性体からなるフレームと、厚さ方向において帯磁方向が交互に逆向きになるようにフレームの一面に同心状に配置した複数の環状のマグネットと、隣り合う環状のマグネット間に磁束方向が互いに逆向きとなるように構成した複数の同心環状の磁気ギャップと、マグネットならびに磁気ギャップを覆って周縁をフレームの周縁に固定した平面振動板と、磁気ギャップに対応する位置において同心環状に平面振動板上に配置されてそれぞれ磁気ギャップ内に挿入される複数のボイスコイルとを備える全面駆動型平面スピーカにおいて、前記平面振動板は同心環状のボイスコイルの中心から放射状に延びる複数のリブとこれらをつなぐ環状のリブとを有し、前記複数のボイスコイルは導線をマグネットの厚さ方向に平行な方向に空心縦積みに複数回巻回されて平面振動板に付設されることに特徴を有している。
発明を実施するための最良の形態
本発明の全面駆動型平面スピーカは、磁気回路の薄型化を妨げていたマグネット上の磁性体を除き、隣り合うマグネットの帯磁方向がお互いに逆になる方向にマグネットを配列して磁気回路を構成するものである。
マグネット上の磁性体を除くことで磁性体によるボイスコイルのリアクタンスの増加を排除し、磁性体がスピーカユニットの高域特性を悪化させるという欠点を改善している。
また、複数の環状マグネットを同心状に配置し、さらにボイスコイルを平面的な印刷配線ではなく、導線をマグネットの厚さ方向に立体的に縦積みに巻回したもので構成している。この構成により磁束をより有効に利用でき変換効率を向上している。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施例における全面駆動型平面スピーカの構成図であり、（ａ）は平面図で左半分は振動板を除去した状態を示すもの、（ｂ）は断面図である。
本実施例は、約２５（Ｗ）×２５（Ｌ）×２（Ｈ）ｍｍの超薄型の全面駆動型平面スピーカであり、環状のマグネット５を４本、環状のボイスコイル２を３ケ使用している。平面振動板１には放射状と環状からなるリブ７を形成している。
また、磁性体のフレーム４上には４本の環状マグネット５ａ〜５ｄを相互に一定の空隙６を保って配置している。ボイスコイル２は環状に導線を複数回縦積みに巻いたものである。ボイスコイル２を付設した平面振動板１はガスケット３を介してフレーム４に取り付けられている。
隣接するマグネット５ａ〜５ｄの帯磁方向は互いに逆方向になっている。すなわち、図では、内側から外側へ、マグネット５ａのＮ極は下側、５ｂのＮ極は上側、５ｃのＮ極は下側、５ｄのＮ極は上側となっている。従って、マグネット５ｂの一方の磁気回路は、マグネット５ｂ上側→空隙６→マグネット５ｃ上側→マグネット５ｃ下側→フレーム４→マグネット５ｂ下側となる。マグネット５ｂの他方の磁気回路は、マグネット５ｂ上側→空隙６→マグネット５ａ上側→マグネット５ａ下側→フレーム４→マグネット５ｂ下側となる。
空隙６における磁束が密集している領域が磁気ギャップであり、ボイスコイル２が挿入される領域である。マグネット５の上部に磁性体を載置していないので、その分磁気回路の高さを低くすることができスピーカの薄型化、軽量化に寄与し得る。また、通常のマグネット上部の磁性体が形成する狭い磁気ギャップと異なり、間隔を広くとれるのでコイル当たりの率が少なくなる。また、ボイスコイル２の近傍に磁性体が存在しないので、磁性体のリアクタンスの増加がない。従って、高域におけるスピーカインピーダンスの増加を抑制することができる。
本発明の複数のマグネット５は環状に構成し、複数のボイスコイル２もこれに対応した環状に構成してあるので、図７に示す従来の棒状マグネットを平行に並べたものと異なり、コイル全周にわたって磁束と鎖交するのでコイルの無効部分がなく、また、ボイスコイルは平面的な印刷配線に代えて導線を複数回縦積みに巻いたものにして、磁気ギャップ内に入り込むようにしているので、磁束利用効率が向上し、十分な音圧を得ることができる。
本実施例における複数のマグネット５は図１に示すような外形が平面視正方形の４隅を円弧とした環状マグネットを用いているが、これに限定されず外形が長方形、真円、楕円、トラック型等各種のものが適宜採用できる。ただし限られた寸法の制約のなかでできるだけ駆動力を大きくし、全面駆動の長所を最大限に活かすには外形が矩形に近い環状のものが有利である。また、複数のマグネット５のそれぞれは、閉ループの単一マグネットを用いたものを示したが、さらにこれを分割して複数のマグネットを環状に配置して構成してもよい。
また複数のボイスコイル２は空心コイル、ボビンに巻いたものいずれも適用できるが、軽量化その他の観点からは空心のものが有利である。
また複数のボイスコイル２を直列、並列あるいは直並列に接続することにより、スピーカの公称インピーダンスを任意に設定することができる。
さらに平面振動板１にリブを形成して剛性を高めているので、平面振動板１をフレーム４に装着する際に、従来の全面駆動型平面ツィータのようにテンションをかけて行う必要がないので作業性が改善され、音響特性の面からも安定した性能のものが得られる。
図２は本発明に係る全面駆動型平面スピーカの音圧周波数特性図である。
携帯電話機やノートパソコン用として用いるのに十分な広帯域の再生と音圧レベルが得られることが確認された。
次に、図１とは別の実施例について説明する。図３は、本発明の他の実施例における全面駆動型平面スピーカの構成図であり、（ａ）は平面図で左半分は振動板を除去した状態を示すもの、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面を拡大した断面図である。本実施例では、放射状のリブ部分３１aと、リブ部分３１aと交差するように配置された環状のリブ部分３１ｂとでリブ３１が形成されている。さらに、本実施例では、放射状のリブ部分３１aに膨らみ31a_１が同心円状に設けられている。膨らみ31a_１は、リブ３１の形状剛性を高めるためのものである。なお、図３では、３２がガスケット、３３がフレーム、３４ａ〜３４ｃがマグネット、３５ａ、３５ｂが空隙、３６が振動板、３７ａ、３７ｂがボイスコイルである。
隣接するマグネット３４ａ〜３４ｃの帯磁方向は互いに逆方向になっている。すなわち、図では、マグネット３４ａのＮ極は下側、３４ｂのＮ極は上側、３４ｃのＮ極は下側となっている。従って、マグネット３４ｂの一方の磁気回路は、マグネット３４ｂ上側→空隙３５ａ→マグネット３４ａ上側→マグネット３４ａ下側→フレーム３３→マグネット３４ｂ下側となる。マグネット３４ｂの他方の磁気回路は、マグネット３４ｂ上側→空隙３５ｂ→マグネット３４ｃ上側→マグネット３４ｃ下側→フレーム３３→マグネット３４ｂ下側となる。
本実施例によれば、図１の実施例と同じように、振動板３６をフレーム３３に装着する際に、従来の全面駆動型平面ツィータのようにテンションをかけて行う必要がないので、作業性が改善され、音響特性の面からも安定した性能のものが得られる。
また、本実施例に係る全面駆動型平面スピーカによれば、図１の実施例と同様に、携帯電話機やノートパソコン用として用いるのに十分な広帯域の再生と音圧レベルとが得られる。
次に、図１および図３とは別の実施例について説明する。図４は、本発明の他の実施例における全面駆動型平面スピーカの構成図であり、（ａ）は平面図で左半分は振動板を除去した状態を示すもの、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面を拡大した断面図である。本実施例では、図３のマグネット３４ｂの代わりにヨーク４１が設けられている。ヨーク４１は、フレーム３３に対して凸状に形成されている。マグネット３４ａとヨーク４１との間の空隙４２ａにボイスコイル３７ａが配置され、ヨーク４１とマグネット３４ｃとの間の空隙４２ｂにボイスコイル３７ｂが配置される。
本実施例では、隣接する磁気ギャップの磁束方向が互いに逆方向になっている。すなわち、図では、マグネット３４ａ、３４ｃのＮ極は下側となっている。従って、マグネット３４ａの磁気回路は、マグネット３４ａ下側→フレーム３３→ヨーク４１下側→ヨーク４１上側→空隙４２ａ→マグネット３４ａ上側となる。マグネット３４ｃの磁気回路は、マグネット３４ｃ下側→フレーム３３→ヨーク４１下側→ヨーク４１上側→空隙４２ｂ→マグネット３４ｃ上側となる。
本実施例によれば、図１の実施例と同じように、振動板３６をフレーム３３に装着する際に、従来の全面駆動型平面ツィータのようにテンションをかけて行う必要がないので、作業性が改善され、音響特性の面からも安定した性能のものが得られる。また、本実施例によれば、マグネット３４ｂの代わりに、ヨーク４１を用いるので、マグネット３４ｂを取り付けるための工程を不要にすることができる。また、ヨーク４１を用いるので、コストダウンが可能になる。
また、本実施例に係る全面駆動型平面スピーカによれば、図１の実施例と同様に、携帯電話機やノートパソコン用として用いるのに十分な広帯域の再生と音圧レベルとが得られる。
次に、図１、図３、および図４とは別の実施例について説明する。図５は、本発明の他の実施例における全面駆動型平面スピーカの構成図であり、（ａ）は平面図で左半分は振動板を除去した状態を示すもの、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を拡大した断面図である。本実施例では、図３のマグネット３４ａ、３４ｃの代わりにヨーク５１ａ、５１ｂが設けられている。ヨーク５１ａ、５１ｂは、フレーム３３に対して凸状に形成されている。ヨーク５１ａとマグネット３４ｂとの間の空隙５２ａにボイスコイル３７ａが配置され、マグネット３４ｂとヨーク５１ｂとの間の空隙５２ｂにボイスコイル３７ｂが配置される。
本実施例では、隣接する磁気ギャップの磁束方向が互いに逆方向になっている。すなわち、図では、マグネット３４ｂのＮ極は上側となっている。従って、マグネット３４ｂの一方の磁気回路は、マグネット３４ｂ上側→空隙５２ａ→ヨーク５１ａ上側→ヨーク５１ａ下側→フレーム３３→マグネット３４ｂ下側となる。マグネット３４ｂの他方の磁気回路は、マグネット３４ｂ上側→空隙５２ｂ→ヨーク５１ｂ上側→ヨーク５１ｂ下側→フレーム３３→マグネット３４ｂ下側となる。
本実施例によれば、図１、図３および図４の実施例と同じように、振動板３６をフレーム３３に装着する際に、従来の全面駆動型平面ツィータのようにテンションをかけて行う必要がないので作業性が改善され、音響特性の面からも安定した性能のものが得られる。また、本実施例によれば、マグネット３４ａ、３４ｃの代わりに、ヨーク５１ａ、５１ｂを用いるので、マグネット３４ａ、３４ｃを取り付けるための工程を不要にすることができる。また、ヨーク５１ａ、５１ｂを用いるので、コストダウンが可能になる。
また、本実施例に係る全面駆動型平面スピーカによれば、図１の実施例と同様に、携帯電話機やノートパソコン用として用いるのに十分な広帯域の再生と音圧レベルとが得られることが確認された。
産業上の利用の可能性
以上説明したように、本発明の全面駆動型平面スピーカは、隣り合うマグネットの帯磁方向が互いに逆向きとなるように配置した複数のマグネットと平面振動板を備えた全面駆動型平面スピーカにおいて、磁性体からなるフレームに前記複数のマグネットをそれぞれ相似な環状に形成し、相互に一定の空隙を保って同心状に配置し、前記複数のマグネット上部に磁性体を設けないで前記平面振動板に設けた複数のボイスコイルを挿入する磁気ギャップを前記空隙に構成したので、携帯電話機やノートパソコン等に搭載する小型スピーカの超薄型化を可能にし、超薄型でありながら十分な音圧レベルと広帯域再生が得られるフルレンジの全面駆動型平面スピーカが提供できる。
また平面振動板にリブを設けて剛性を高めることにより、振動板貼設の作業性が改善され製造が容易になるとともに、安定した均一な性能を得ることが可能となる。
また、本発明の全面駆動型平面スピーカは、帯磁方向が互いに逆向きのマグネットの代わりにヨークを配置したので、コストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の一実施例における全面駆動型平面スピーカの構成図であり、（ａ）は一部振動板を除去して示す平面図、（ｂ）は断面図である。
図２は、本発明に係る全面駆動型平面スピーカの音圧周波数特性図である。
図３は、本発明の他の実施例における全面駆動型平面スピーカの構成図であり、（ａ）は平面図で左半分は振動板を除去した状態を示すもの、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面を拡大した断面図である。
図４は、本発明の他の実施例における全面駆動型平面スピーカの構成図であり、（ａ）は平面図で左半分は振動板を除去した状態を示すもの、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ断面を拡大した断面図である。
図５は、本発明の他の実施例における全面駆動型平面スピーカの構成図であり、（ａ）は平面図で左半分は振動板を除去した状態を示すもの、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を拡大した断面図である。
図６は、従来の携帯電話機用小型動電スピーカの一例を示す断面図である。
図７は、従来の全面駆動型平面スピーカの基本構成を示すものであり、（ａ）は要部の斜視図、（ｂ）はマグネットの配置を示す斜視図である。

Claims (1)

1. 平板状の磁性体からなるフレームと、厚さ方向において帯磁方向が交互に逆向きになるようにフレームの一面に同心状に配置した複数の環状のマグネットと、隣り合う環状のマグネット間に磁束方向が互いに逆向きとなるように構成した複数の同心環状の磁気ギャップと、マグネットならびに磁気ギャップを覆って周縁をフレームの周縁に固定した平面振動板と、磁気ギャップに対応する位置において同心環状に平面振動板上に配置されてそれぞれ磁気ギャップ内に挿入される複数のボイスコイルとを備える全面駆動型平面スピーカにおいて、
   前記平面振動板は同心環状のボイスコイルの中心から放射状に延びる複数のリブとこれらをつなぐ環状のリブとを有し、前記複数のボイスコイルは導線をマグネットの厚さ方向に平行な方向に空心縦積みに複数回巻回されて平面振動板に付設されることを特徴とする全面駆動型平面スピーカ。

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