JP4687400B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気信号を音響に変換するために用いられるスピーカ装置に関する。

従来より、磁気回路の磁気ギャップ中で移動可能とされたボイスコイルに電気信号を供給し、この電気信号に応じてボイスコイルに取り付けられた振動板を振動させることにより電気信号を音響に変換するスピーカ装置がある。

このスピーカ装置１００は、例えば図１０に示すように、平板状の振動板１０２をボイスコイル式の加振器１０３により背面側から駆動するものである。

加振器１０３は、振動板１０２の背面中央部にピストン板１０４を介して一端が接着されたボイスコイル１０５と、このボイスコイル１０５の他端側に同軸となるように配置された柱状マグネット１０６とから構成される。

柱状マグネット１０６は、鍔付き有底円筒形状のヨーク１０７内に収容されており、このヨーク１０７の円筒部分に嵌装した緩衝用スリーブ１０７ａを保持する皿状の背面板１０８の周縁部に組み付けた支持枠１０９に、リング状ガスケット１０９ａを介して振動板１０２の周縁部が固定してある。

ボイスコイル１０５は、その側面に一端を接続したダンパ１１０によりヨーク１０７の鍔部に連結してある。加振器１０３は、柱状マグネット１０６が形成する磁界内にあるボイスコイル１０５に音声電流を通電して励磁したときに、図１１に示すように、ボイスコイル１０５に流される電流の向きＩ_３と、柱状マグネット１０６及びヨーク１０７により形成された磁束の向きＭ_３により、ボイスコイル１０５に発生するフレミングの力Ｆ_３によってピストン板１０４を前後方向に駆動し、振動する振動板１０２が音響を発生するようになっている。

特開２００１−１１９７９０

ところで、上述した従来のスピーカ装置１００では、図１１に示すように、巻き軸の方向が振動板１０２の振動方向と一致されたボイスコイル１０５、すなわち、振動方向に直交する断面形状が略円環状とされたボイスコイル１０５の駆動力により振動板１０２が駆動される構成となっている。

このため、振動板１０２により発生した音響が、断面円環状のボイスコイル１０５により駆動された振動板１０２の断面円環状の部分のそれぞれから拡がるように発生する。そして、振動板１０２の断面円環状のそれぞれの部分から拡がるように発生する音響は干渉するおそれがある。例えば、スピーカ口径が７ｃｍ〜１０ｃｍのときのボイスコイル１０３の口径は３０〜４０ｍｍくらいであるが、フルレンジを考えたとき、高域の音波の干渉長と一致してしまうおそれがあった。このように、特に１０ｋＨｚ以上の高音域での干渉の影響が問題になってしまうことがあった。

本発明の目的は、高音域での干渉の影響を受けることがなく、再生特性の良いスピーカ装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明に係るスピーカ装置は、所定の方向に振動可能に支持される振動板と、上記振動板の振動方向に直交する方向に相対向して配置された一対のマグネットと、上記一対のマグネットの相対向した方向と平行な方向を巻き軸方向として巻回されたボイスコイルとを備える。上記ボイスコイルは、電流が上記巻き軸方向及び上記振動方向に直交する一方向に流れる部分が上記振動板に接合され、電流が他方向に流れる部分が上記一対のマグネットに対向して配置され、上記ボイスコイルの上記電流が一方向に流れる部分は、上記振動板に貫通されて接合される。

本発明は、振動板により発生した音響が干渉の影響を受けることがなく、再生特性を向上させることができ、さらに高域の再生特性を向上させることができる。

以下、本発明を適用したスピーカ装置について、図面を参照して説明する。

本発明を適用したスピーカ装置１は、図１及び図２に示すように、磁気回路２と、この磁気回路２を包囲するように取り付けられる固定部であるフレーム３と、このフレーム３にエッジ４を介して振動板５が支持されるとともに、ボイスコイル６が磁気回路２の磁気ギャップ中で移動可能とされた振動系７とを備える。

磁気回路２は、図２乃至図４に示すように、磁気性材料からなり、底面部１０ｃと、第１及び第２の立上り壁１０ａ，１０ｂとからなるヨーク１０と、このヨーク１０の第１及び第２の立上り壁１０ａ，１０ｂの内側に設けられ、所定の距離を有して離間して互いに対向して配置される一対のマグネット１１ａ，１１ｂとを有する。

一対のマグネット１１ａ，１１ｂは、所定の距離だけ離間して相対向して配置されることで、所定の磁気ギャップを形成する。一対のマグネット１１ａ，１１ｂ及びヨーク１０は、一対のマグネット１１ａ，１１ｂの相対向した方向、すなわち離間した方向である第１の方向ｘに磁束Ｍ_１を発生させる。

フレーム３は、振動板５を支持するのに十分な剛性を有する金属材料等からなり、振動板５が配置される開放部を形成する筒状壁部３ａと、この開放部と反対側の閉塞部３ｂと、この筒状部３ａと閉塞部３ｂとを連結する斜面である傾斜壁部３ｃとを有している。また、このフレーム３の筒状部３ａは、振動板５を囲むように設けられている。具体的には、このフレーム３は、その筒状部３ａがエッジ４を介して振動板５を第１の方向ｘに直交する振動方向ｚに振動可能に支持している。また、フレーム３は、その閉塞部３ｂがヨーク１０の底面部１０ｃを囲むように形成されることで、スピーカ装置１の背面側を閉塞する。

振動系７は、図２乃至図５に示すように、フレーム３に所定の方向ｚに振動可能に支持される平板状の振動板５と、一対のマグネット１１ａ，１１ｂの相対向した方向ｘと平行な方向を巻き軸方向Ｄ_ｓ１として巻回され、磁気回路２に供給される電気信号に応じて振動板５を振動させるボイスコイル６とを有する。ボイスコイル６は、振動方向ｚに直交するｘｙ平面と平行な平面上に形成されている。

ボイスコイル６は、電流が巻き軸方向Ｄ_ｓ１（ｘ）及び振動方向ｚに直交する第２の方向ｙの一方向Ｉ_１１に流れる一端側の部分６ａが振動板５に接合され、電流が一方向と反対方向である他方向Ｉ_１２に流れる他端側の部分６ｂが一対のマグネット１１ａ，１１ｂに対向して配置される。振動板５には、図６（ａ）に示すように、ボイスコイル６の一端側の部分６ａを貫通させて結合するための略直線状に形成された貫通孔５ａが設けられている。ボイスコイル６は、この一端側の部分６ａが振動板５の貫通孔５ａに貫通されて結合され、他端側の部分６ｂが一対のマグネット１１ａ，１１ｂにより形成された磁気ギャップ中に位置されている。

このボイスコイル６は、図示しない引き出し導線を介してフレーム３に設けられた図示しない入力端子と接続されており、この入力端子から電気信号が供給される。そして、ボイスコイル６は、供給された電流Ｉ_１２の向き及び強さと、一対のマグネット１１ａ，１１ｂ及びヨーク１０による磁束Ｍ_１の向き及び強さとに応じてフレミングの力Ｆ_１によって駆動されて、振動板５を振動させる。また、ボイスコイル６は、貫通孔５ａを貫通されている構成により、ボイスコイル６を熱伝導性の高い材質により形成することで、装置内部で発生する熱を効果的に放出することができる。

尚、上述では、図６（ａ）に示すように、振動板５に貫通孔５ａを設け、ボイスコイル６の電流が一方向に流れる部分６ａを貫通させて結合するように構成したが、これに限られるものではなく、部分６ａが振動板５に接合されるように構成すればよい。例えば、図６（ｂ）に示すように、ボイスコイル６ｃの電流が一方向に流れる部分６ｄが振動板５ｃの内面側に、かしめ又は接着により接合されるように構成しても良い。

尚、上述では、振動板５を平板状に形成するように構成したが、これに限られるものではなく、例えば、略楕円形の基端部から先端部に向かって拡径されると共に、先端部が開口されてなる略楕円錐台状（楕円錐の先端側を削除して楕円形にした形状）に形成してもよいし、略矩形の基端部から先端部に向かって各径されると共に、先端部が開口されてなる略角錐台状に形成してもよい。

尚、ボイスコイル６は、例えば、コイルボビンとしての基板ベース上の両面にエッチングにより形成されるプリントコイルからなるように形成する。また、このボイスコイル６は、銅箔等をプレスで打ち抜くことにより形成されるプレス板等により形成してもよい。

一方、振動板５の先端部に設けられたエッジ４は、振動板５とフレーム３との間を連結しながら、振動板５を変位可能に支持している。具体的に、このエッジ４は、可撓性を有する材料が略環状に形成されてなり、その内周縁部が振動板５の外周縁部に貼り付けられている。エッジ４は、断面形状が外側に向けて突出された半円弧状に形成されている。

以上のように構成されたスピーカ装置１は、ボイスコイル６に電流が通電されることによって、フレミング左手の法則に従ってボイスコイル６が振動して、このボイスコイル６の振動に伴って振動板５が振動して音響を発生する。すなわち、ボイスコイル６に供給された電気信号により、ボイスコイル６の部分６ａに接合された振動板５が振動することにより、電気信号が音響に変換される。

本発明を適用したスピーカ装置１は、一対のマグネット１１ａ，１１ｂの相対向した方向ｘと平行な方向を巻き軸方向Ｄ_ｓ１として巻回されたボイスコイル６の、電流が一方向に流れる部分６ａが振動板５に接合され、電流が他方向に流れる部分６ｂが一対のマグネット１１ａ，１１ｂに対向して配置されることにより、振動板５の振動方向ｚに直交するｘｙ平面の断面における駆動部であるボイスコイル６の断面形状を図１に示すように直線状にすることができるので、振動板５により発生した音響が干渉の影響を受けることがなく、再生特性を向上させることができる。すなわち、本発明を適用したスピーカ装置１は、従来のフルレンジのスピーカ装置では１０ｋＨｚ以上の高音域で発生していた干渉を抑制することができ、再生特性を向上させて、クリアな音響を発生させることを実現する。

また、本発明を適用したスピーカ装置１は、ボイスコイル６の振動方向ｚに直交する断面形状を直線状にすることができるので、スピーカ装置１の装置全体の幅を小さくすることができ、装置の用途の選択性を拡大することができる。

また、本発明を適用したスピーカ装置１は、ボイスコイル６の部分６ａが振動板５の貫通孔５ａを貫通されて接合されることにより、高音域の音響は、このボイスコイル６の部分６ａから発生させることができ、高音域の再生特性をさらに向上させることができる。

また、本発明を適用したスピーカ装置１は、振動板５を貫通される構成としたボイスコイル６を熱伝導性の良い材料により形成することで、装置内部で発生する熱を効果的に放出することができ、放熱効果を高めることを可能とする。

また、本発明を適用したスピーカ装置１は、ボイスコイル６をコイルボビンとしての基板ベース上にプリントコイルを形成するように構成することで、装置の剛性を高めることができる。

尚、このスピーカ装置１において、図４に示すヨーク１０並びに一対のマグネット１１ａ，１１ｂからなる磁気回路２を用いるように構成したが、これに限られるものではなく、図７に示すようなヨーク２０並びに一対のマグネット１１ａ，１１ｂからなる磁気回路２２を用いても良い。

具体的には、この磁気回路２２は、図７に示すように、磁気性材料からなり、所定の第１の方向ｘに離間して互いに対向して配置される第１及び第２の立ち上がり壁２０ａ，２０ｂと、第１の方向ｘに直交する第２の方向ｙに離間して配置され、第１及び第２の立ち上がり壁２０ａ，２０ｂを連結する第３及び第４の立ち上がり壁２０ｃ，２０ｄとからなるヨーク２０と、このヨーク２０の第１及び第２の立ち上がり壁２０ａ，２０ｂの内側に設けられ、所定の距離を有して離間して互いに対向して配置される一対のマグネット１１ａ，１１ｂとを有する。この一対のマグネット１１ａ，１１ｂは、上述したのと同様に、離間して互いに対向して配置されることで、所定の磁気ギャップを形成する。一対のマグネット１１ａ，１１ｂ及びヨーク２０は、第１の方向ｘに磁束Ｍ_１を発生させる。

磁気回路２２を備えるスピーカ装置は、上述した磁気回路２を備えるスピーカ装置１と同様に、振動板５の振動方向ｚに直交するｘｙ平面の断面における駆動部であるボイスコイル６の断面形状を直線状にすることができるので、振動板５により発生した音響が干渉の影響を受けることがなく、再生特性を向上させることができるとともに、さらに、振動方向ｚの背面側にヨークが存在することなく、背面側が開放された構成となっているので、背圧を良好に逃がすことが可能となる。

また、上述したスピーカ装置１においては、ボイスコイル６の電流が一方向に流れる部分６ａが振動板５に接合され、電流が他方向に流れる部分６ｂのみがマグネット１１ａ，１１ｂに対向して配置されるように構成したが、これに限られるものではなく、振動板５に接合される部分に対向される第２の一対のマグネットを設けるように構成しても良い。

次に、第２の一対のマグネットを設けるように構成したスピーカ装置について説明する。尚、以下の説明において、上述したスピーカ装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明及び図面は省略する。

本発明を適用したスピーカ装置３１は、磁気回路３２と、この磁気回路３２を包囲するように取り付けられるフレーム３と、このフレーム３にエッジ４を介して振動板５が支持されるとともに、ボイスコイル３６が磁気回路３２の磁気ギャップ中で移動可能とされた振動系３７とを備える。

磁気回路３２は、図８及び図９に示すように、磁気性材料からなり、底面部４０ｃと、第１及び第２の立上り壁４０ａ，４０ｂとからなるヨーク４０と、このヨーク４０の第１及び第２の立上り壁４０ａ，４０ｂの内側に設けられ、所定の距離を有して離間して互いに対向して配置される第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂと、ヨーク４０の第１及び第２の立上り壁４０ａ，４０ｂの内側に設けられ、所定の距離を有して離間して互いに対向して配置される第２の一対のマグネット４２ａ，４２ｂとを有する。

第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂは、上述した一対のマグネット１１ａ，１１ｂと同様に、離間して互いに対向して配置されることで、所定の磁気ギャップを形成する。第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂ及びヨーク４０は、第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂの相対向した方向、すなわち離間した方向である第１の方向ｘに磁束Ｍ_２１を発生させる。

第２の一対のマグネット４２ａ，４２ｂも、同様に、離間して互いに対向して配置されることで、所定の磁気ギャップを形成する。また、第２の一対のマグネット４２ａ，４２ｂは、第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂに対して振動板５側に離間して、すなわち、振動方向ｚに離間して形成され、第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂとは、着磁方向が反対向きとされている。第２の一対のマグネット４２ａ，４２ｂ及びヨーク４０は、第２の一対のマグネット４２ａ，４２ｂの相対向した方向、すなわち離間した方向である第１の方向ｘで、且つ、第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂにより発生する磁束Ｍ_２１と反対方向に磁束Ｍ_２２を発生させる。

振動系３７は、フレーム３に所定の方向ｚに振動可能に支持される振動板５と、第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂの相対向した方向ｘと平行な方向を巻き軸方向Ｄ_ｓ２として巻回され、磁気回路３２に供給される電気信号に応じて振動板５を振動させるボイスコイル３６とを有する。ボイスコイル３６は、振動方向ｚに直交するｘｙ平面と平行な平面上に形成されている。

ボイスコイル３６は、電流が巻き軸方向Ｄ_ｓ２（ｘ）及び振動方向ｚに直交する第２の方向ｙの一方向Ｉ_２１に流れる一端側の部分３６ａが振動板５に接合されるとともに、第２の一対のマグネット４２ａ，４２ｂに対向して配置され、電流が一方向と反対方向である他方向Ｉ_２２に流れる他端側の部分３６ｂが第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂに対向して配置される。ボイスコイル３６は、一端側の部分３６ａと他端側の部分３６ｂとが非対称とされ、一端側の部分３６ａは、振動方向ｚの寸法が部分３６ｂに比べて大きく形成されている。

このボイスコイル３６は、図示しない引き出し導線を介してフレーム３に設けられた図示しない入力端子と接続されており、この入力端子から電気信号が供給される。そして、ボイスコイル３６は、供給された電流Ｉ_２１，Ｉ_２２の向き及び強さと、第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂ、第２の一対のマグネット４２ａ，４２ｂ及びヨーク４０による磁界Ｍ_２１，Ｍ_２２の向きとに応じてフレミングの力Ｆ_２によって駆動されて、振動板５を振動させる。

尚、上述したボイスコイル６と同様に、振動板５に貫通孔を設け、これに部分３６ａを貫通させて結合する構成に限られるものではなく、部分３６ａを振動板の内面側に、かしめ又は接着により接合されるように構成しても良い。

本発明を適用したスピーカ装置３１は、第１の一対のマグネット３１ａ，３１ｂの相対向した方向ｘと平行な方向を巻き軸方向Ｄ_ｓ２として巻回されたボイスコイル３６の、電流が一方向に流れる部分３６ａが振動板５に接合され、電流が他方向に流れる部分３６ｂが第１の一対のマグネット３１ａ，３１ｂに対向して配置されることにより、振動板５の振動方向ｚに直交するｘｙ平面の断面における駆動部であるボイスコイル３６の断面形状を直線状にすることができるので、振動板５により発生した音響が干渉の影響を受けることがなく、再生特性を向上させることができるとともに、このボイスコイル３６の電流が一方向に流れる部分３６ａの対向する部分に、第１の一対のマグネット４１ａ，４１ｂと着磁方向を反対に着磁した第２の一対のマグネット４２ａ，４２ｂを設けるように構成したことにより、ボイスコイル３６の駆動力を増加させることができ、再生特性をさらに向上させることができる。

本発明を適用したスピーカ装置の平面図である。 本発明を適用したスピーカ装置の図１のＹ’−Ｙ’断面を示す断面図である。 本発明を適用したスピーカ装置の図１のＸ’−Ｘ’断面を示す断面図である。 本発明を適用したスピーカ装置を構成する磁気回路及びボイスコイルの分解斜視図である。 本発明を適用したスピーカ装置を構成する磁気回路及びボイスコイルの斜視図である。 （ａ）は、本発明を適用したスピーカ装置を構成する振動板及びボイスコイルの接合部分を示す要部断面図であり、（ｂ）は、振動板及びボイスコイルの他の例の接合部分を示す要部断面図である。 本発明を適用したスピーカ装置を構成する磁気回路の他の例の斜視図である。 本発明を適用したスピーカ装置の他の例を構成する磁気回路及びボイスコイルの分解斜視図である。 本発明を適用したスピーカ装置の他の例を構成する磁気回路及びボイスコイルの斜視図である。 従来のスピーカ装置を示す断面図である。 従来のスピーカ装置の磁気回路及びボイスコイルの分解斜視図である。

符号の説明

１ スピーカ装置、 ２ 磁気回路、 ３ フレーム、 ４ エッジ、 ５ 振動板、 ６ ボイスコイル、 ７ 振動系、 １０ヨーク、 １１ａ，１１ｂ 一対のマグネット

Claims (4)

1. 所定の方向に振動可能に支持される振動板と、
   上記振動板の振動方向に直交する方向に相対向して配置された一対のマグネットと、
   上記一対のマグネットの相対向した方向と平行な方向を巻き軸方向として巻回されたボイスコイルとを備え、
   上記ボイスコイルは、電流が上記巻き軸方向及び上記振動方向に直交する一方向に流れる部分が上記振動板に接合され、電流が他方向に流れる部分が上記一対のマグネットに対向して配置され、
   上記ボイスコイルの上記電流が一方向に流れる部分は、上記振動板に貫通されて接合されるスピーカ装置。
2. 上記一対のマグネットの相対向した方向と同じ方向に、相対向して配置された第２の一対のマグネットを備え、
   上記ボイスコイルの上記電流が一方向に流れる部分が上記第２の一対のマグネットに対向して配置される請求項１記載のスピーカ装置。
3. 上記振動板は、平板状に形成される請求項１記載のスピーカ装置。
4. 上記振動板は、楕円錐状に形成される請求項１記載のスピーカ装置。

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