JP4839370B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカ装置に関するものである。

オーディオシステム等の音響機器に装備されるスピーカ装置は、アンプからの音声信号（電気エネルギ）を音（音響エネルギ）に変換するいわゆる電気−音響変換器である。スピーカ装置を動作原理により大別すると、動電型、静電型、圧電型、放電型、電磁型等に分けられるが、現在は再生周波数帯域、変換効率等の緒条件を兼ね備えた動電型（ダイナミック型）が主流を占めている。

従来の動電型スピーカ装置の一例として、いわゆるコーン型スピーカが知られている。スピーカ装置は、例えばオーディオシステムの一部として単体で用いられるほか自動車のドア内や平面型の電子表示装置の筐体内、その他各種形態を有する筐体内の狭い空間内等に取り付けて装備されることが多い。その場合には、スピーカ装置は、限られた寸法の筐体内に取り付けやすいように、その高さをできるだけ低く抑えて薄型に形成する必要があるが、コーン型スピーカでは薄型化が困難である。

例えば特許文献１により開示されたスピーカ装置では、内周縁と外周縁との間に頂部を有する振動板を備えるスピーカ装置が開示されている。つまりこのスピーカ装置では、振動板が頂部で折り返された断面形状を備えるので、一般的なコーン状振動板を備えるスピーカ装置と比べて薄型化することができる。

特許第３６４３８５５号公報

ところでスピーカ装置が装着される筐体の小型化や省スペース化、等により更なるスピーカ装置の小型化や薄型化が望まれているが、上述したスピーカ装置では、上記形状の振動板を外磁型磁気回路により駆動しているために、ボイスコイルの径方向外側に、外磁型磁気回路のリング状磁石やリング状プレートが形成されているので、スピーカ装置を小型化することや薄型化することが困難であった。
また外磁型磁気回路のリング状磁石は、比較的重量が重い。またリング状磁石を単純に小型化すると磁気ギャップ間の磁束が低減してしまい、振動板の駆動力が低下して、再生音の音質が低下する虞がある。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、スピーカ装置を従来より小型化すること、薄型化すること、軽量化すること、高音質に音を再生すること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
請求項１に記載の発明のスピーカ装置は、フレームと、内周縁がボイスコイルボビンに連結され、外周縁がエッジを介して前記フレームに連結され、前記内周縁と前記外周縁との間に頂部が形成されるとともに前記内周縁及び前記外周縁が前記頂部に比して音響放射側に位置する形状に形成された振動板と、外周縁が前記フレームに連結し、内周縁により前記振動板の前記頂部を支持するダンパと、前記ボイスコイルボビンに配置されたボイスコイルを駆動する内磁型磁気回路とを有し、当該内磁型磁気回路は、略円柱状の磁石と、当該磁石の前記音響放射側の面に配置されるプレートと、前記磁石の前記音響放射側とは反対の反音響放射側の面に配置されるヨークとから構成され、前記頂部、前記ダンパ、前記プレートが、略同一平面となるように配置されていることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係るスピーカ装置は、フレームと、内周縁がボイスコイルボビンに連結され、外周縁がエッジを介してフレームに連結され、内周縁と外周縁との間に頂部が形成されるとともに内周縁及び外周縁が頂部に比して音響放射側に位置する形状に形成された振動板と、外周縁がフレームに連結し、内周縁により振動板の頂部を支持するダンパと、ボイスコイルボビンに配置されたボイスコイルを駆動する内磁型磁気回路とを有することを特徴とする。
上記構成のスピーカ装置では、内磁型磁気回路が、ボイスコイル及びボイスコイルボビンを介して上記形状の振動板を駆動するので、例えば外磁型磁気回路により振動板を駆動する従来のスピーカ装置と比べて、スピーカ装置を薄型化することができる。
また、本発明の一実施形態に係るスピーカ用磁気回路は、磁石と、磁石上に配置されたプレートと、磁石の底面に接合される底部から放射状に径方向外方に広がるとともに、音響放射方向に向かって屈曲する屈曲部と屈曲部からプレートの側方にまで延出する側部とを備えるヨークとを有し、屈曲部の厚みが底部又は側部の厚みよりも小さいことを特徴とする。
上記構成のスピーカ用磁気回路を有するスピーカ装置では、内磁型磁気回路が、ボイスコイル及びボイスコイルボビンを介して上記形状の振動板を駆動するので、例えば外磁型磁気回路により振動板を駆動する従来のスピーカ装置と比べて、スピーカ装置を薄型化することができる。

以下、本発明の一実施形態に係るスピーカ装置を図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るスピーカ装置１００を説明するための図である。詳細には図１はスピーカ装置１００の表側（音響放射側）からみた正面図である。図２は図１に示したスピーカ装置１００のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、本発明の他の実施形態に係るスピーカ装置１００ａを説明するための断面図である。

スピーカ装置１００は、ヨーク１、プレート２、磁石３を備える内磁型磁気回路４と、フレーム（スピーカフレーム）５と、ボイスコイルボビン６に巻回されて配置されたボイスコイル７と、振動板８と、エッジ９と、ダンパ１０と、センターキャップ部１１と、リード線１２とを有する。

内磁型磁気回路４は本発明に係る内磁型磁気回路の一実施形態に相当する。振動板８は本発明に係る振動板の一実施形態に相当する。ヨーク１は本発明に係るヨークの一実施形態に相当する。フレーム５は本発明に係るフレームの一実施形態に相当する。

本実施形態に係る磁気回路４は、ヨーク１、２つの磁石３（３１），磁石３（３２）、２つのプレート２（２１），プレート２（２２）を有する。プレート２（２１）はセンタープレートともいう。
ヨーク１は、磁石３（３１）の底面に接合される底部１ａと、この底部１ａから放射状に径方向外方に広がるとともに、音響放射方向（正面）に向かって屈曲し、屈曲部１ｃからプレート２（２１）の側方にまで延出した形状の側部１ｂとを有する。また、ヨーク１の底部１ａと側部１ｂは一体形成されている。本実施形態に係るヨーク１は、側部１ｂの音響放射側の端部の外周側角部に傾斜面部１ｄが形成されている。またヨーク１の中央部には孔部１ｈが形成されている。ヨーク１の形成材料としては、例えば無機材料，金属，鉄等の磁性体等を採用することができる。

また、磁気回路４は、図２に示すように、磁石３（３１）と磁石３（３２）の間にはプレート２（２１）が配置され、磁石３（３２）上にプレート２（２２）が配置されている。磁石３（３１）と磁石３（３２）は、同極が対向するように配置されており、このような構成の磁気回路４をいわゆる反発磁気回路という。反発磁気回路を採用することにより、磁気ギャップ４ｇにて磁束密度を比較的高くすることができる、高感度化が図れる、等の効果が得られる。
磁石３（３１），３（３２）の形成材料は、例えばネオジム系、サマリウム・コバルト系、アルニコ系、フェライト系磁石等の永久磁石等を採用することができる。プレート２（２１），２（２２）の形成材料としては、例えば鉄などの金属や磁性体等を採用することができる。

また、本実施形態に係る磁気回路４では、ヨーク１、磁石３（３１）、プレート２（２１）、磁石３（３２）、及びプレート２（２２）が中心軸ｏを基準に同心状に形成されおり、詳細には、同軸上でかつ中心軸ｏ方向に沿って重なる位置に近接配置されている。

また、磁石３（３１）、プレート２（２１）、磁石３（３２）、及びプレート２（２２）は、リング形状に形成されていてもよい。この構成の磁石３（３１）及び磁石３（３２）を、厚み方向（振動方向）に沿って同極が対向するように着磁して、磁石３（３１），３（３２）の内外側面で磁気間隙を形成して、磁束の流れる方向と磁気回路４内を流れる磁束が同じ方向となる、いわゆるラジアルリングマグネットを設けたラジアル型磁気回路を、磁気回路４として採用してもよい。磁気回路４としてラジアル型磁気回路を採用することにより、磁気効率を向上することができる、薄型化することができる、小型化することができる、等の効果が得られる。

また、本実施形態に係る磁気回路４では、磁石３（３１）が、鉄等のヨーク１に囲まれた構造となっているので、磁気漏洩を低減することができる。

また、磁気回路４は、図２に示すように、ボイスコイル７を駆動させるための磁気ギャップ４ｇを有し、この磁気ギャップ４ｇに磁石３（３１），３（３２）による磁束が集中している。磁気ギャップ４ｇは、詳細には、ヨーク１の側部１ｂの内側面と、プレート２（２１）の外側面との間に形成されており、全周に亘って略均等な間隙にて形成されている。

上述したように本実施形態に係る磁気回路４は、同極が対向するように配置された２つの磁石３（３１），３（３２）を備えるいわゆる反発磁気回路を採用したが、この形態に限られるものではない。例えばスピーカ装置１００ａは、図３に示すように、ヨーク１の底部１ａ上に磁石３（３１）を配置し、その磁石３（３１）上にプレート２（２１）を配置した構成の磁気回路４ａを有してもよい。図３に示した構成のスピーカ装置１００ａでは、ヨーク１、プレート２（２１）、及び磁石３（３１）からなる磁気回路４ａを備えるので、スピーカ装置を、より薄型化することができる、より小型化することができる等の効果がある。

図１，図２に示すように、フレーム５は、背面平坦部（底部）５１の中央部に磁気回路４が配置され、その背面平坦部５１の中央部に開口部５ａが形成されている。また、フレーム５は、背面平坦部５１の外周縁から音響放射側に屈曲形成されたコーン形状部５２を有する。フレーム５のコーン形状部５２の中段には、ダンパ１０の外周縁１０ａが固定される平坦部５３が形成され、コーン形状部５２の正面側上段近傍には、エッジ９の外周縁９ａが直接又は接合部材９０を介して固定される平坦部５４が形成され、フレーム５の外周部にはフランジ５５が形成されている。またコーン形状部５２は、平坦部５３と平坦部５４間に、一つ又は複数の窓部５２ａと腕部５２ｂが形成されている。
本実施形態に係るフレーム５では、背面平坦部５１、コーン形状部５２、平坦部５３、平坦部５４、及びフランジ５５が一体形成されている。

ボイスコイル７は、例えば電線を円筒形状のボイスコイルボビン６に巻回されて形成され、ボイスコイルボビン６に固定されて、少なくともボイスコイル７の一部が磁気回路４の磁気ギャップ４ｇ内に振動自在に配置される。

センターキャップ部１１は、例えばボイスコイルボビン６の内径に略等しい外径に形成され、ボイスコイルボビン６に接着剤等で固着されることにより、ボイスコイルボビン６に連結される。本実施形態に係るセンターキャップ部１１は、音響放射側に向かって凸形状に形成されている。前記センターキャップ部１１はスピーカ装置を薄型化するために、凹形状に形成されても構わなく、特に限定されない。

振動板８の形成材料としては、例えば樹脂等の高分子系、紙系、金属系などの各種材料を採用することができる。振動板８は、内周縁８ａから外周縁８ｂに至るリング状の音響放射面を有し、その内周縁８ａは、ボイスコイルボビン６を連結するための中央孔部が形成されている。振動板８の中央孔部にボイスコイルボビン６が嵌装されて接着剤等によって固着されることにより、振動板８の内周縁８ａがボイスコイルボビン６の音響放射側端部の近傍に連結される。振動板８の外周縁８ｂはエッジ９を介してフレーム５に取り付けられている。
エッジ９は、例えばリング形状に形成されている。エッジ９としては、例えばロールエッジ、Ｖ字エッジ、コルゲーションエッジ、フラットエッジ等の各種のエッジを採用することができる。本実施形態に係るエッジ９としてはロールエッジを採用する。エッジ９は適度なコンプライアンスと剛性を兼ね備え、エッジ９の内周縁９ｂが振動板８の外周縁８ｂに接着剤等によって固着されることにより振動板８に連結されている。また、上述したようにエッジ９の外周縁９ａは、直接又は接合部材９０を介してフレーム５の平坦部５４に固着されることにより、フレーム５に連結されている。以上により、振動板８の外周縁８ｂはエッジ９を介してフレーム５に連結されている。したがって、エッジ９は、振動板８の外周縁を弾性支持している。

また、振動板８は、図１，図２に示すように、内周縁８ａと外周縁８ｂとの間に、頂部８ｃが形成されるとともに、内周縁８ａ及び外周縁８ｂが頂部８ｃに比して音響放射側に位置する形状に形成されている。振動板８の頂部８ｃは、ダンパ１０の内周縁１０ｂに接着剤等により固定されている。

ダンパ１０は、例えば布に樹脂を含浸して加熱成形されて形成される。ダンパ１０としては、例えば同心円状のコルゲーションを有する円形ダンパ等の各種形状のダンパを採用することができ、ダンパ１０は適度なコンプライアンスと剛性を兼ね備え、ダンパ１０の外周縁１０ａがフレーム５に連結し、内周縁１０ｂにより振動板８の頂部８ｃを支持している。また本実施形態に係るダンパ１０の内周縁１０ｂは、図２に示すように、音響放音側に向かって屈曲するとともに、振動板８の傾斜面に沿って屈曲した形状に形成され、接着剤等により頂部８ｃに固定されているので、確実にダンパ１０の内周縁１０ｂと、振動板８の頂部８ｃとが固定される。
また、スピーカ装置１００では、図１，図２に示すように、ダンパ１０、フレーム５の平坦部５３、ボイスコイル７、プレート２（２１）、振動板８の頂部８ｃが、略同一平面となるように形成されている。

上記構成のスピーカ装置１００では、振動板８の頂部８ｃが、ダンパ１０の高さとなるように設定したので、振動板８の頂部８ｃの高さのバラツキを低減することができ、高品質に音を再生することができる。また、振動板８の頂部８ｃが、ダンパ１０の高さとなるように設定したので、組み立て作業性が向上する。

上記構成のダンパ１０は、スピーカの非駆動時において、エッジ９と共に振動板８、センターキャップ部１１、ボイスコイルボビン６、ボイスコイル７それぞれを、スピーカの所定位置において弾性支持するとともに、磁気ギャップ４ｇ内に配置されるボイスコイル７及びボイスコイルボビン６を、ヨーク１の側部１ｂ等の磁気回路４を構成する部分に接触させない位置で弾性保持する。
またダンパ１０は、スピーカの駆動において、センターキャップ部１１、振動板８、ボイスコイルボビン６、及びボイスコイル７を振動方向（中心軸（ｏ）方向）に沿って、弾性支持する機能を有する。
また上述したように、ヨーク１は、側部１ｂの音響放射側の端部の外周側角部に傾斜面部１ｄが形成されているので、スピーカ駆動時に、振動板８が振動方向（中心軸（ｏ）方向）に沿って振動した場合であっても、ヨーク１に振動板８が接触することを防止することができる。

また、ボイスコイル７の両端は、それぞれボイスコイルボビン６及び振動板８に沿って引き出され、例えば図１に示すように、振動板８の内周縁近傍において、一対のリード線１２それぞれと、電気的に接続される。
リード線１２は、例えば複数の細い電線をより合わせる形成された屈曲に強い錦糸線であり、振動板８に形成された孔１３を介してフレーム５に固定された入力端子部１４に接続される。

上記構成のスピーカ装置１００では、入力端子部１４に音声信号が入力されると、音声信号に応じた電流がリード線１２を介してボイスコイルボビン６に供給される。その結果、磁気ギャップ４ｇ内のボイスコイルボビン６が電磁駆動され、ボイスコイルボビン６に連結されたセンターキャップ部１１及び振動板８が、エッジ９及びダンパ１０に支持されながらピストン振動方向に沿って駆動して、振動板８から音声信号に応じた音響エネルギーが音響放射される。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、図１に示したスピーカ装置１００の振動板を説明するための図である。詳細には図４（Ａ）はスピーカ装置１００の振動板の断面形状の一具体例を説明する断面図である。図４（Ｂ）はスピーカ装置１００の振動板の断面形状の他の具体例を説明するための断面図である。図４（Ｃ）は図４（Ａ）に示した振動板の断面形状を詳細に説明するための図である。

本実施形態では、スピーカ装置１００の全高を低く抑えかつ駆動状態における振動板８の分割振動を抑え、高域の音圧周波数特性を向上させるために、振動板８は以下に示す構造を有する。
詳細には、図１，図２，図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、振動板８は内周縁８ａと外周縁８ｂとの間に折り返し部分を有して形成され、折り返し部分が頂部８ｃを形成する。
この頂部８ｃは、振動板８の折り返し部分の先端部分であり、内周縁８ａと外周縁８ｂが頂部８ｃに比して音響放射側に位置するように鋭角に折り返されて形成されている。

振動板８は、例えば図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すように、振動板８の頂部８ｃから内周縁８ａ側に形成されている内側振動板部８１、および振動板８の頂部８ｃから外周縁８ｂ側に形成されている外側振動板部８２を有する。内側振動板部８１及び外側振動板部８２は、一体形成されている。

振動板８は、詳細には図４（Ａ）に示すように、振動板８の頂部８ｃから内周縁８ａ側に形成されている内側振動板部８１の断面形状が音響放射側に凸形状に形成され、かつ、振動板８の頂部８ｃから外周縁８ｂ側に形成されている外側振動板部８２の断面形状が音響放射側に凸形状に形成されている。

また、図４（Ｂ）に示すように、振動板８は、内側振動板部８１の断面形状が音響放射側に凸形状に形成され、かつ、外側振動板部８２ａの断面形状が略直線状に形成されていてもよい。

また、図４（Ｃ）に示すように、振動板８の頂部８ｃの直径φａは、振動板８の外周縁８ｂの直径φｂより小さい。また頂部８ｃの直径φａはボイスコイルボビン６の直径φｃより大きい。
また、本実施形態に係る振動板８は、図４（Ｃ）に示すように、内周縁８ａから頂部８ｃに径方向に沿った長さｒ８１が、頂部８ｃから外周縁８ｂに径方向に沿った長さｒ８２より短くなるように形成されていることが好ましい。
また、本実施形態に係る振動板８は、図４（Ｃ）に示すように、振動板８の外周縁８ｂの直径φｂは、振動板８の外周縁８ｂの高さｄ８の４倍以下であることが好ましい。この振動板８の外周縁８ｂの高さｄ８は、振動板８の頂部８ｃから振動板８の外周縁８ｂまで音響放射方向に沿った距離である。

上記構成のスピーカ装置１００では、内周縁８ａから外周縁８ｂに亘る振動面が、頂部８ｃで折り返されて形成されているので、頂部８ｃから内周縁８ａ又は外周縁８ｂまでの高さが、振動板８の全高となる。したがって、振動板８の全高は、同じ口径（振動板の外径）、ボイスコイル径（振動板８の内周縁８ａ）を有する従来のコーン状振動板と比べて低く形成することができる。
また、更に本実施形態に係る振動板８では、振動板８の頂部８ｃの直径φａを、振動板８の外周縁８ｂの直径φｂに対して最適化したこと、内側振動板部８１を凸形状に形成するとともに外側振動板部８２の断面形状を凸形状又は略直線形状に形成すること、振動板８の外周縁８ｂの直径φｂと高さｄ８を最適化すること、等により高域再生周波数特性を向上させることができる。
上記条件のいずれか、又は２つの条件の組み合わせ、３つの条件の組み合わせにより、振動板８を形成しても、高域再生周波数特性を向上させる効果が得られる。

つまり、本実施形態に係るスピーカ装置１００は、スピーカ装置を従来より小型化すること、薄型化すること、軽量化すること等の効果が得られるとともに、高音質に音を再生することができる。

次に、本願発明者は、本発明の一実施形態に係るスピーカ装置１００の磁気回路４の性能を確認するために、磁気回路４の磁束密度の分布をコンピュータを用いてシミュレーションを行った。
図５（Ａ），図５（Ｂ）は磁気回路の磁束密度のシミュレーション結果を説明するための図である。詳細には図５（Ａ）はヨーク端部に傾斜面部が形成されていない磁気回路の磁束の分布を示す図である。図５（Ｂ）はヨーク端部に傾斜面部が形成された磁気回路の磁束の分布を示す図である。図６は、図５（Ａ），図５（Ｂ）に示した磁気回路４の磁気ギャップ４ｇでの磁束密度の大きさを説明するための図である。縦軸は磁束密度の大きさ（Ｔ：テスラ）を示し、横軸は磁気ギャップにおける振動方向に沿った位置（ｍｍ）を示す図である。図６において、図５（Ａ）に示した構造の磁気回路４の磁束密度の大きさを点線にて示し、図５（Ｂ）に示した構造の磁気回路４の磁束密度の大きさを実線にて示す。また、図６において、センタープレート２と磁石３（３１）との境界付近が０ｍｍ、センタープレート２の中心部付近が２ｍｍ、センタープレート２と磁石３（３２）との境界付近が４ｍｍに対応する。

図５（Ａ）に示すように、磁石３（３１）と磁石３（３２）間に狭持されたプレート２（２１）の端部付近に、磁束が集中していることが確認できる。またヨーク１の側部１ｂにより、磁束漏れを防止していることが確認できる。このように反発磁気回路を採用したので、磁気ギャップ４ｇの磁束密度を比較的高くすることができる。

更に図５（Ｂ）に示すように、ヨーク１の側部１ｂの端部に傾斜面部１ｄが形成された磁気回路４では、図５（Ａ）に示した磁気回路と比べて、傾斜面部１ｄ付近の磁束の流れが改善されていることが確認できる。また磁石３（３１）の端部付近で磁束が閉じることなく流れていることが確認することができた。

また磁気回路４は、図６に示すように、センタープレート２（２１）の中心部付近（２ｍｍ付近）で、磁束密度の大きさが最大（約１．０４Ｔ）となり、中心部付近から±１ｍｍ付近で、磁束密度の大きさが略均一となっていることが確認できた。また点線で示すようにヨーク１の側部１ｂの端部に傾斜面部１ｄが形成されていない場合と比べて、実線で示すように、ヨーク１の側部１ｂの端部に傾斜面部１ｄを形成した場合に、磁束密度の大きさが大きくなることが確認できた。

上述したように、磁気回路４として、ヨーク１の側部１ｂの端部に傾斜面部１ｄを形成することで、磁気回路４の磁気ギャップ４ｇの磁束密度の大きさを、より大きくすることができる。
また上述したように、ヨーク１の側部１ｂの音響放射側の端部の外周側角部に傾斜面部１ｄを形成することで、スピーカ駆動時に、振動板８が振動方向（中心軸（ｏ）方向）に沿って振動した場合であっても、ヨーク１に振動板８が接触することを防止することができる。

次に、本願発明者は、本発明の一実施形態に係るスピーカ装置１００の振動板の性能を確認するために、断面形状が異なる振動板を検討して、その振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性（ＳＰＬ：Sound Pressure Level）をシミュレートした。図７〜図１５は、振動板の断面形状と、その振動板を用いたスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。以下、各図面を参照しながらスピーカの音圧周波数特性を説明する。

［断面形状の最適化］
図７（Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が音響放射側に凹形状に形成された比較対象としての振動板を示す図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図８（Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が凸形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が音響放射側に凸形状に形成された振動板を示す図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図９（Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が凸形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成された振動板を示す図であり、図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。

先ず、図７（Ａ）に示すように、内側振動板部８１の断面形状が略直線形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が音響放射側に凹形状に形成された比較対象の振動板では、図７（Ｂ）に示すように、音圧レベルが、周波数が約３０Ｈｚでは約６０ｄＢであり、３０Ｈｚから２００Ｈｚまで音圧レベルが上昇し、２００Ｈｚにて８５ｄＢに達し、２００Ｈｚから１ｋＨｚまで略フラットな特性を有し、１ｋＨｚから急激に上昇して、約３ｋＨｚにて最大値約９７ｄＢとなった後、３ｋＨｚから５ｋＨｚまで急激に減少して、５ｋＨｚにて約６７Ｈｚとなり、５ｋＨｚから２０ｋＨｚにかけて上昇して、２０ｋＨｚにて７５ｄＢの値を示す。

一方、図８（Ａ）に示すように、内側振動板部８１の断面形状が凸形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が音響放射側に凸形状に形成された本発明に係る振動板８では、図８（Ｂ）に示すように、音圧レベルが、周波数が約３０Ｈｚでは、約６０ｄＢであり、３０Ｈｚから２００Ｈｚまで音圧レベルが上昇し、２００Ｈｚにて８５ｄＢに達し、２００Ｈｚから１ｋＨｚまで略フラットな特性を有し、１ｋＨｚから上昇して、約４ｋＨｚにて極大値約９１ｄＢとなった後減少し、約７ｋＨｚにて極大値約９１ｄＢとなった後減少して、約１５ｋＨｚで６５ｄＢを示し、約１５ｋＨｚから２０ｋＨｚにかけて上昇して、２０ｋＨｚにて７５ｄＢの値を示す。
上述したように、図８（Ａ）に示した本発明に係る振動板８では、図７（Ａ）に示した比較例と比べて、高域（例えば約３ｋＨｚから１０ｋＨｚ程度）の周波数特性が向上していることが確認できた。

また、図９（Ａ）に示すように、内側振動板部８１の断面形状が凸形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が音響放射側に略直線形状に形成された本発明に係る振動板８では、図９（Ｂ）に示すように、音圧レベルが、周波数が約３０Ｈｚでは、約６０ｄＢであり、３０Ｈｚから２００Ｈｚまで音圧レベルが上昇し、２００Ｈｚにて８５ｄＢに達し、２００Ｈｚから１ｋＨｚまで略フラットな特性を有し、１ｋＨｚから上昇して、約４．５ｋＨｚにて極大値約９５ｄＢとなった後減少し、約１１ｋＨｚで６０ｄＢ以下を示し、約１１ｋＨｚから２０ｋＨｚにかけて上昇して、２０ｋＨｚにて７５ｄＢの値を示す。
上述したように、図９（Ａ）に示した本発明に係る振動板８では、図７に示した比較例と比べて、高域（例えば約３ｋＨｚから１０ｋＨｚ程度）の周波数特性が向上していることが確認できた。

［内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）と、外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）の最適化］
図１０（Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）が、外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）よりも長い振動板を示す図であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図１１（Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）が、外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）と同じ長さの振動板を示す図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図１２（Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）が、外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）より短い振動板を示す図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。

次に、図１０（Ａ），図１０（Ｂ）〜図１２（Ａ），図１２（Ｂ）に示すように、内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）と外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）の最適化を行った。
図１２（Ｂ）に示すように、内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）が、外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）より短い振動板を採用した場合に、その他の場合と比べて、高域特性が向上していることが確認できた。つまり、本発明に係る振動板８では、内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）が、外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）より短い振動板を採用することが好ましい。

［振動板の外径と振動場の高さの最適化］
図１３（Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、振動板の外周縁の直径（外径）が振動板の外周縁の高さｄ８の４．８倍に形成された振動板を示す図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図１４（Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、振動板の外周縁の直径（外径）が振動板の外周縁の高さｄ８の３．８倍に形成された振動板を示す図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図１５（Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が凸形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、振動板の外周縁の直径（外径）が振動板の外周縁の高さｄ８の３．２倍に形成された振動板を示す図であり、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性を示す図である。

次に、図１３（Ａ），図１３（Ｂ）〜図１５（Ａ），図１５（Ｂ）に示すように、振動板の外径と振動場の高さの最適化を行った。
図１３（Ａ）に示すように、内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、振動板の外周縁の直径（外径）が振動板の外周縁の高さｄ８の４．８倍に形成された振動板では、図１３（Ｂ）に示すように、他の場合と比べて高域周波数特性が劣化している。
一方、図１４（Ａ），図１５（Ａ）に示すように、振動板８の外周縁の直径（外径）が振動板の外周縁の高さｄ８の３．８倍に形成された振動板や、３．２倍に形成された振動板では、他の場合と比べて高域周波数特性が向上している。
このため、例えば振動板８の外周縁の直径（外径）が振動板の外周縁の高さｄ８の約４倍以下、詳細には約３．８倍以下や３．２倍以下となる形状の振動板８を採用することが望ましい。

以上説明したように、本発明に係るスピーカ装置１００は、内周縁８ａがボイスコイルボビン６に連結され、外周縁８ｂがエッジ９を介してフレーム５に連結され、内周縁８ａと外周縁８ｂとの間に頂部８ｃが形成されるとともに内周縁８ａ及び外周縁８ｂが頂部８ｃに比して音響放射側に位置する形状に形成された振動板８と、振動板８の内周縁８ａに連結されたボイスコイルボビン６に配置されたボイスコイル７を駆動する内磁型磁気回路４とを有するので、例えば外磁型磁気回路と比べて、本発明に係るスピーカ装置１００では中心部に磁石３が形成されているので、スピーカ装置を従来より小型化すること、薄型化すること、軽量化することができる。
また、反発磁気回路を採用することで磁気効率が向上するため、高音質に音を再生することができる。

また、内磁型磁気回路４は、磁石３（３１）と、磁石３（３１）上に配置されたプレート２（２１）と、磁石３（３１）の底面に接合される底部１ａから放射状に径方向外方に広がるとともに、音響放射方向に向かって屈曲しプレート２（２１）の側方にまで延出した形状のヨーク１とを有するので、磁石３（３１）が鉄材等からなるヨーク１やフレーム５により囲まれた構造となるので、磁気漏洩を防止することができる。
また、磁気漏洩防止のためのヨーク１やフレーム５の厚みを低減することができる。つまり軽量化することができる。

また、ダンパ１０は、ダンパ１０の外周縁１０ａがフレーム５に連結し、当該ダンパの内周縁１０ｂにより振動板８の頂部８ｃを支持するので、ダンパ１０は、振動板８の頂部８ｃを振動自在に支持することができる。また、振動板８の頂部８ｃが、ダンパ１０の高さとなるように設定したので、振動板８の頂部８ｃの高さのバラツキを低減することができ、高品質に音を再生することができる。また、振動板８の頂部８ｃが、ダンパ１０の高さとなるように設定したので、組み立て作業性が向上する。

また内磁型磁気回路４として反発磁気回路を採用したので、スピーカ装置１００を小型化及び薄型化した場合であっても、磁気ギャップ４ｇの磁束密度を向上することができる、振動板８に対する駆動力を向上することができる、高品質に音を再生することができる等の効果が得られる。

また、内磁型磁気回路４の周囲に配置されるヨーク１は、当該ヨーク１の側部１ｂの音響放射側の端部の外周側角部に傾斜面部１ｄを形成したので、更に磁気ギャップ４ｇの磁束密度を向上することができ、振動板８に対する駆動力を向上することができる。

またスピーカ装置１００は、上述したように、内磁型磁気回路４は、磁石３と、プレート２と、ヨーク１とを有し、ボイスコイル７が、プレート２（２１）の外側面とヨーク１の内側面間の磁気ギャップ４ｇに、ボイスコイルボビン６及び振動板８により振動自在に支持され、ボイスコイル７、プレート２（２１）、振動板８の頂部８ｃ、及びダンパ１０が、略同一平面となるように形成され、ヨーク１の側部１ｂの音響放音側端部が、振動板８の頂部８ｃより音響放射側に位置し、ヨーク１の端部に傾斜面部１ｄを備えるので、スピーカ装置１００を小型化及び薄型化することができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。上述した実施形態や具体例を組み合わせてもよい。
また、上述した実施形態では、図２に示すように、磁気回路４として反発磁気回路を採用したが、この形態に限られるものではない。例えば図３に示すような構造の磁気回路を採用することで、よりスピーカ装置の薄型化や小型化を実現することができる。

本発明の一実施形態に係るスピーカ装置１００を説明するための図であり、スピーカ装置１００の表側（音響放射側）からみた正面図である。 図１に示したスピーカ装置１００のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の他の実施形態に係るスピーカ装置１００ａを説明するための断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１に示したスピーカ装置１００の振動板を説明するための図である。（Ａ）はスピーカ装置１００の振動板の断面形状の一具体例を説明する断面図であり、（Ｂ）はスピーカ装置１００の振動板の断面形状の他の具体例を説明するための断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）に示した振動板の断面形状を詳細に説明するための図である。 （Ａ），（Ｂ）は磁気回路の磁束密度のシミュレーション結果を説明するための図である。 図５（Ａ），図５（Ｂ）に示した磁気回路４の磁気ギャップ４ｇでの磁束密度の分布を説明するための図である。 （Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が音響放射側に凹形状に形成された比較対象としての振動板を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 （Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が凸形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が音響放射側に凸形状に形成された振動板を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 （Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が凸形状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成された振動板を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 （Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）が、外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）よりも長い振動板を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 （Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）が、外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）と同じ長さの振動板を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 （Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、内側振動板部８１の長さＡ（ｒ８１）が、外側振動板部８２の長さＢ（ｒ８２）より短い振動板を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 （Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、振動板の外周縁の直径（外径）が振動板の外周縁の高さｄ８の４．８倍に形成された振動板を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 （Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、振動板の外周縁の直径（外径）が振動板の外周縁の高さｄ８の３．８倍に形成された振動板を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。 （Ａ）は内側振動板部８１の断面形状が略直線状に形成されるとともに外側振動板部８２の断面形状が略直線形状に形成され、振動板の外周縁の直径（外径）が振動板の外周縁の高さｄ８の３．２倍に形成された振動板を示す図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板を採用したスピーカ装置の音圧周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。

符号の説明

１…ヨーク、１ａ…底部、１ｂ…側部、１ｃ…屈曲部、１ｄ…傾斜面部、１ｈ…孔部、２…プレート、３…磁石、４…内磁型磁気回路、４ａ…磁気回路、４ｇ…磁気ギャップ、５…フレーム（スピーカフレーム）、５ａ…開口部、６…ボイスコイルボビン、…ボイスコイル７、８…振動板、８ａ…内周縁、８ｂ…外周縁、８ｃ…頂部、９…エッジ、９ａ…外周縁、９ｂ…内周縁、１０…ダンパ、１０ａ…外周縁、１０ｂ…内周縁、１１…センターキャップ部、１２…リード線、１３…孔、１４…入力端子部、２１…プレート、２２…プレート、３１…磁石、３２…磁石、５１…背面平坦部（底部）、５２…コーン形状部、５２ａ…窓部、５２ｂ…腕部、５３…平坦部、５４…平坦部、５５…フランジ、８１…内側振動板部、８２…外側振動板部、９０…接合部材、１００…スピーカ装置、１００ａ…スピーカ装置、ｏ…中心軸

Claims (16)

1. フレームと、
   内周縁がボイスコイルボビンに連結され、外周縁がエッジを介して前記フレームに連結され、前記内周縁と前記外周縁との間に頂部が形成されるとともに前記内周縁及び前記外周縁が前記頂部に比して音響放射側に位置する形状に形成された振動板と、
   外周縁が前記フレームに連結し、内周縁により前記振動板の前記頂部を支持するダンパと、
   前記ボイスコイルボビンに配置されたボイスコイルを駆動する内磁型磁気回路とを有し、
   当該内磁型磁気回路は、
   略円柱状の磁石と、
   当該磁石の前記音響放射側の面に配置されるプレートと、
   前記磁石の前記音響放射側とは反対の反音響放射側の面に配置されるヨークとから構成され、
   前記頂部、前記ダンパ、前記プレートが、略同一平面となるように配置されていることを特徴とするスピーカ装置。
2. 前記内磁型磁気回路は、前記プレートの前記音響放射側の面に配置される前記磁石とは異なる他の磁石を有し、前記磁石及び前記他の磁石の前記プレート側に配置されるそれぞれの磁極が同じ極となっている反発磁気回路であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
3. 前記内磁型磁気回路の周囲に配置されるヨークは、当該ヨークの端部に傾斜面部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
4. 前記ヨークは、前記磁石の前記反音響放射側の面に配置される底部と、前記プレートの外周部を囲むように音響放射方向に向かって延出する側部とを有し、
   前記プレートの外周部と前記側部の内周との間には、前記ボイスコイルを前記ボイスコイルボビンにより振動自在に支持する磁気ギャップが形成されることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ装置。
5. 前記ヨークは、底部と側部との間に前記底部から放射状に径方向外方に広がるとともに、音響放射方向に向かって屈曲する屈曲部を有し、
   前記屈曲部の厚みが前記底部又は前記側部の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
6. 前記内磁型磁気回路は、磁石と、前記磁石上に配置されたプレートと、前記磁石の底面に接合される底部から放射状に径方向外方に広がるとともに、音響放射方向に向かって屈曲する屈曲部と前記屈曲部から前記プレートの側方にまで延出する側部とを備えるヨークとを有し、
   前記ヨークは、前記フレームと接する側に段部が形成されており、前記段部に前記フレームの内周部が嵌合されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
7. 前記段部は、前記底部から前記屈曲部にかけて形成されていることを特徴とする請求項６に記載のスピーカ装置。
8. 前記屈曲部の厚みは、前記底部又は前記側部の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項７に記載のスピーカ装置。
9. 前記側部の厚みは、前記底部の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のスピーカ装置。
10. 前記底部には孔部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載のスピーカ装置。
11. 前記ダンパの内周縁は、音響放射方向に向かって屈曲する形状であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
12. 前記振動板は、前記内周縁から前記頂部にかけて形成される内周振動板と、前記頂部から前記外周縁にかけて形成される外周振動板とを備え、
    前記内周振動板の外径と内径との差は、前記外周振動板の外径と内径との差よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
13. 前記ヨークの最も前記音響放射側に位置する端部が、前記頂部よりも前記音響放射側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
14. 前記頂部、前記ダンパ、前記ボイスコイルが、略同一平面となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
15. 前記ダンパの外周縁が、前記フレームの平坦部に接合され、
    前記頂部、前記ダンパ、前記平坦部が、略同一平面となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
16. 前記頂部、前記ダンパ、前記プレートの前記反音響放射側の面、前記ボイスコイルの下端が、略同一平面となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。

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