JP2005303430A - スピーカおよびこれを用いたモジュール、電子機器および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は音響機器に使用されるスピーカ、スピーカモジュールさらには電子機器および装置に関するものであり、スピーカや電子機器の音圧レベル向上が課題であった。
【解決手段】本発明は、磁気回路側に突出させた閉ループ状で、磁気ギャップ２５の断面幅寸法よりも小さい突起２７ａを振動板２７に一体に形成して、この突起２７ａの先端面にボイスコイル２８の上端面をボビンを介することなく突合せ、磁気ギャップ２５内に配置されたボイスコイル２８の全寸法を有効長とするように接合する構成により、振動板２７に形成された突起２７ａによりボビンの役目を代替させ、不要なボイスコイルの線輪部を有することなく、スピーカの音圧レベルの向上を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種音響機器や情報通信機器に使用されるスピーカやモジュールおよび携帯電話やゲーム機器等の電子機器および装置に関するものである。

従来の技術を図９により説明する。図９は従来のボビンレス構成のスピーカの断面図である。

図９に示すように、着磁されたマグネット１を上部プレート２およびヨーク３により挟み込んで内磁型の磁気回路４を構成している。この磁気回路４のヨーク３にフレーム６を結合している。

このフレーム６の周縁部に樹脂フィルムから構成された振動板７を結合し、この振動板７にボイスコイル８を結合するとともに、このボイスコイル８を上記磁気回路４の磁気ギャップ５にはまり込むように構成している。

ここで、この振動板７は、その振幅時に磁気回路４との当たりを回避するために、磁気回路４から必要な振幅ストロークを確保して配置させている。そして、このボイスコイル８はボビンレス構成としているため、振幅ストロークである磁気回路４の磁気ギャップ５から振動板７の間には、ボイスコイル８の線輪を振動板７の側に長く突出した形状に延長して結合している。

尚、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
実開昭５８−１７６４９４号公報

上述のスピーカは、そのセットである携帯電話等の電子機器の音圧レベルの向上が市場より強く要請されている。よって、これら電子機器の音圧レベルの向上には、スピーカの音圧レベルの向上が必要不可欠である。

そのため、従来のスピーカでは、音圧レベルの向上を目的として、その磁気ギャップ５の寸法を狭くすることで、磁束密度を向上させる手法を用いていた。従って、少しでも磁気ギャップ５の寸法を狭くするため、ボイスコイル８はボビンレス構成としていた。これは、低コスト化の狙いも兼ねたものでもあった。

このため、従来のスピーカでは、振幅ストロークを確保するため、ボイスコイル８の線輪が振動板７の側に長く突出した形状に形成して、ボイスコイル８と振動板７とを結合させている。すなわち、ボビンレス構成としたために、ボイスコイル８の線輪によりボビンの役目を代替させた構成としている。

この構成とすることにより、振動板７と磁気回路４の磁気ギャップ５との振幅ストロークを確保することができ、振動板７と上部プレート２もしくはヨーク３との当たりが回避できる。

ところが、この構成はボイスコイル８の線輪が振動板７の側に長く突出した形状に形成されているため、磁気ギャップ５から外れたボイスコイル８の線輪は、磁気ギャップ５の磁束を受けることができず、駆動力を得ることができない。また、そればかりか駆動力の役に立たない振動板７近傍のボイスコイル８の線輪は金属体であり、樹脂や紙等のスピーカの他の振動部品と比べると、比重が大きく、この重量成分により、音圧レベルを大きく低下させるという課題を有するものであった。

本発明は前記した課題を解決し、音圧レベルの向上を図ることができる優れたスピーカを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルよりなるスピーカであって、前記振動板は、磁気回路側に突出させた閉ループ状で、磁気ギャップの断面幅寸法よりも小さい幅の突起を一体に設け、この突起の先端面にボイスコイルの上端面をボビンを介することなく突合せ、磁気ギャップによる磁界中において、磁気ギャップ内に配置されたボイスコイルの全寸法を有効長とするように接合してスピーカを構成している。

この構成により、振動板に形成された突起によりボビンの役目を代替させている。よって、不要なボイスコイルの線輪部を有することなく、スピーカの音圧レベルの向上を図ることができる。

以上のように本発明は、磁気ギャップによる磁界中において、ギャップ内に配置されたボイスコイルの全寸法を有効長とするように振動板に設けた突起の先端面にボイスコイルの上端面をボビンを介することなく突合せて接合してスピーカを構成しているので、振動板に形成された突起によりボビンの役目を代替させ、ボイスコイルは磁気ギャップの磁束密度を十分に享受できる位置にのみ配置させることができ、しかも不要な線輪部を有することもなくなる。

従って、ボビンレスタイプの狭くて、磁束密度の高い磁気ギャップを用いることができ、さらにボイスコイル重量の軽量化も図ることができ、スピーカの音圧レベルの向上を実現することができる。さらに、ボビンレス構成により、部品点数の削減ができ、低コスト化を実現することもできる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１から請求項６に記載の発明について説明する。図１は、本発明の一実施の形態のスピーカの断面図を示したものである。

図１に示すように、着磁されたマグネット２１を上部プレート２２およびヨーク２３により挟み込んで内磁型の磁気回路２４を構成している。この磁気回路２４のヨーク２３にフレーム２６を結合している。このフレーム２６の周縁部に振動板２７の外周を接着し、この振動板２７にボイスコイル２８の一端を突合せて結合するとともに、反対の一端を上記磁気回路２４の磁気ギャップ２５にはまり込むように結合して構成している。

ここで、この振動板２７は、磁気ギャップ２５による磁界中において磁気ギャップ２５内に配置されたボイスコイル２８の全寸法を有効長とするように、磁気回路２４側に突出させた閉ループ状で、磁気ギャップ２５の断面幅寸法よりも小さい突起２７ａを一体に設けている。そして、この突起２７ａの先端面にボイスコイル２８の上端面をボビンを介することなく突合せて接合してスピーカを構成している。

この構成により、振動板２７に形成された突起２７ａによりボビンの役目を代替させている。よって、ボイスコイル２８は磁気ギャップ２５の磁束密度を十分に享受できる位置にのみ配置させることができる。しかも、ボイスコイル２８は不要な線輪部を有することもなくなる。従って、ボビンレスタイプの狭くて、磁束密度の高い磁気ギャップを用いることができ、さらにボイスコイル重量の軽量化も図ることができ、スピーカの音圧レベルの向上を実現することができる。また、ボビンレスタイプのボビンコイルを使用できることから、低コスト化を図ることもできる。

一般的に、スピーカの音圧レベルの向上を実現するための磁気ギャップ２５の磁束密度を十分に享受できる上部プレート２２とボイスコイル２８との関係について以下説明する。

先ず、上部プレート２２とボイスコイル２８との位置関係については、互いの厚み方向の中心線が一致する位置に配置することが望ましい。すなわち、磁気ギャップ２５中の磁束密度分布は、上部プレート２２の厚み方向の中心が一番高く、中心から離れるにともない順次低くなる傾向にある。従って、ボイスコイル２８の厚み方向の中心を、上部プレート２２の厚み方向の中心と一致させる位置に配置することが、磁束密度を一番効率よく享受できることになる。

次に、上部プレート２２とボイスコイル２８との厚みについては、磁束密度分布が有効に作用する磁気ギャップ２５中の位置は、上部プレート２２の厚み幅から、おおむねこの上部プレート２２の厚みの１．２倍の位置である。従って、ボイスコイル２８の有効線長を最大限に活かした設計値とするためには、上部プレート２２の厚みのおおむね１．２倍にボイスコイル２８の厚み、すなわち巻線幅寸法を設定することが望ましい。

前述の上部プレート２２とボイスコイル２８との位置関係と厚み関係とを満足させることで、磁束密度分布を最大限に活かすことができ、スピーカの音圧レベルの向上を実現することができる。

次に、振動板２７の材料について説明する。振動板２７は樹脂シートを成形して得たものを使用している。この樹脂シート材料としては、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド等がよく使用される。

このように、振動板をシート状の樹脂材料により構成することにより、振動板の形状を簡単に成形することができ、さらに軽量化を図ることもできる。さらに、振動板の生産性を向上させることもできる。

また、この振動板２７は、樹脂の射出成形による振動板としても良い。この場合は、ポリプロピレン等がよく使用される。このように、射出成形による振動板の場合は、複雑な形状であっても、簡単に成形することができるため、ボイスコイル２８の振幅方向に垂直部を有する突起２７ａの形成についても容易に成形することができる。

さらに、この振動板２７の材料については、上記の樹脂材料に限定されることなく、エンジニアリングプラスチック等の必要な用途に合致した材料を選定しても良い。また樹脂材料に限らず、パルプ材料や金属材料により構成しても良い。

さらに図２に示すように、振動板２７の突起２７ａの断面幅寸法は、突合せたボイスコイル２８の断面幅寸法よりも小さく形成しても良い。この構成により、振動板２７の突起２７ａの断面幅寸法が、ボイスコイル２８の断面幅寸法よりも小さく形成されているため、磁気ギャップ２５への振動板２７の突起２７ａの接触が発生するリスクを小さくすることができる。

これは、振動板２７の突起２７ａと、ボイスコイル２８とを接着結合するときの接着ズレや、接着剤のはみ出しに対して非常に有効である。この場合、少しの接着ズレが発生しても、断面幅寸法が小さく形成されている分で接着ズレを吸収することができ、磁気ギャップ２５への振動板２７の突起２７ａの接触を防止することができる。

接着剤のはみ出しにおいても、接着剤のはみ出しが、振動板２７の突起２７ａの断面幅寸法をはみ出しても、ボイスコイル２８の断面幅寸法をはみ出さなければ磁気ギャップ２５への接触を防止することができる。よって、はみ出した接着剤は振動板２７の突起２７ａの断面幅から、ボイスコイル２８の断面幅の間にたまることになり、接着剤だまりとしての機能を果たすことができる。

一方、前記とは逆に、図３に示すように、振動板２７の突起２７ａの断面幅寸法は、突合せたボイスコイル２８の断面幅寸法よりも大きく形成しても良い。この場合は、振動板２７の突起２７ａの断面幅寸法は、突合せたボイスコイル２８の断面幅寸法よりも大きく、かつ磁気ギャップ２５の断面幅寸法よりも小さく形成しなければならない。この構成により、振動板２７と突合せたボイスコイル２８との結合強度を向上させることができる。さらに、はみ出した接着剤は振動板２７の突起２７ａの断面幅から、ボイスコイル２８の断面幅の間にたまることになり、接着剤だまりとしての機能を果たすことができ、さらなる結合強度向上と、接着の安定化を図ることができる。

以上のように、振動板２７の突起２７ａは、その断面幅寸法を突合せたボイスコイル２８の断面幅寸法より大きく設定しても、磁気ギャップ２５の断面幅寸法よりも小さくさえ形成すれば、ボビンとしての役目を果たすことができる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項７から請求項９に記載の発明について説明する。図４は、本発明の一実施の形態のスピーカの断面図を示したものである。

実施の形態１との相違点についてのみ説明すると、図４に示すものは、振動板２７の突起２７ａに窪みを設けて構成している。この窪みは、全周にわたり設けても良いし、また数箇所に設けても良い。この構成とすることで、窪みに接着剤をためることにより、接着強度の向上が図れ、さらに接着剤のはみ出しを防止し、磁気ギャップ２５への接触を防止することができる。

一方、図５に示すものは、振動板２７の突起２７ａに数箇所の貫通孔を設けて構成している。この構成とすることで、前記の窪みと同様に、この数箇所の貫通孔を通して接着剤を振動板２７の反対側に流出させることができる。これにより、振動板２７の反対側にも接着剤をためることにより、接着剤でクサビ形状を構成することができ、接着強度の向上が図れ、さらに接着剤のはみ出しを防止し、磁気ギャップ２５への接触を防止することができる。

この構成により、振動板２７と突合せたボイスコイル２８との結合強度を向上させることができる。このようにはみ出した接着剤は振動板２７の突起２７ａに設けられた窪み、または貫通孔により、接着剤だまりとしてたまることになる。よって、接着剤だまりとしての機能を果たすことができ、さらなる結合強度向上と、接着の安定化を図ることができるとともに、磁気ギャップ２５への接触を防止することができる。

また、接着強度の向上を図る方法として、ボイスコイル２８に平角線を使用する方法もある。この場合は、平角線ボイスコイルの形状的な効果として、振動板２７の突起２７ａと、ボイスコイル２８との接触面積を大きく設定することができる。この構成により、振動板２７と突合せたボイスコイル２８との結合強度を向上させることができる。

また、平角線ボイスコイルを使用する別の効果として、振動板２７とボイスコイル２８との結合強度向上のみならず、ボイスコイル２８の線間強度の向上を図ることもできる。さらに、接触面積を大きくできることから、ボイスコイル２８の線間はもとより、ボイスコイル２８と振動板２７との結合を安定化させることで、ボイスコイル２８の振動板２７への振動伝達を安定して実施することができる。よって、スピーカ特性上、高域限界周波数を伸長させたり、過渡特性の向上を図ることができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項１０に記載の発明について説明する。図６は、本発明の一実施の形態のスピーカモジュールの断面図である。

図６に示すように、請求項１から請求項９記載のいずれか１つのスピーカ３０と電子回路４０とを一体化してスピーカモジュール５０を構成している。

ここで、このスピーカモジュール５０の構成としては、回路基板４１に電子部品４２を固定して配線し、電子回路４０を構成している。そして、この電子回路４０と、前記請求項１から請求項９記載のいずれか１つのスピーカ３０とを一体化結合してスピーカモジュール５０を構成している。

この電子回路４０には、少なくともスピーカへ供給する音声信号の増幅回路が含まれている。すなわち、信号処理された音声信号をスピーカから出力させるために必要なレベルにまで増幅する回路を既にスピーカと一体化され、内部配線もされた状態で有しているため、このスピーカモジュールを結合するだけで容易に音声出力を得ることができる。

さらに、この電子回路４０には、前記の増幅回路以外に、携帯電話等の通信機器であれば、検波回路や変調回路、復調回路等の通信に必要な回路や、液晶等の表示手段のための駆動回路、さらには電源回路や充電回路等の各種回路を含めることもできる。

この構成とすることにより、従来別々で生産され、それぞれの検査工程や物流工程を経て、携帯電話等の電子機器の生産拠点に供給されていたスピーカと電子回路が一体化してモジュール化を実施することにより、生産工程、検査工程、物流工程の統合化を図ることができ、多大なコストダウンを実施することができる。よって、スピーカ３０と電子回路４０とを結合したスピーカモジュール５０を安価に提供することができる。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項１１に記載の発明について説明する。図７は、本発明の一実施の形態の電子機器である携帯電話の要部断面図を示したものである。

図７に示すように、請求項１から請求項９記載のいずれか１つのスピーカ３０を塔載して携帯電話８０を構成している。

ここで、この携帯電話８０の構成としては、スピーカ３０と電子回路４０と液晶等の表示モジュール６０等の各部品やモジュール等を外装ケース７０の内部に搭載して携帯電話８０の要部を構成している。

この構成とすることにより、携帯電話等の電子機器の音圧レベルを向上させることができる。また、変換効率の向上により、携帯電話等の電子機器の消費電力の低減化を図ることもできる。

（実施の形態５）
以下、実施の形態５を用いて、本発明の特に請求項１２に記載の発明について説明する。図８は、本発明の一実施の形態の装置である自動車９０の断面図を示したものである。

図８に示すように、本発明のスピーカ３０をリアトレイやフロントパネルに組込んで、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用して自動車９０を構成したものである。

この構成とすることにより、スピーカ３０の音圧レベルを向上させることができる。また、変換効率の向上により、自動車等の装置の消費電力の低減化を図ることもできる。

本発明にかかるスピーカ、スピーカモジュール、電子機器および装置は、音圧レベルの向上や変換効率の向上が必要な映像音響機器や情報通信機器、ゲーム機器等の電子機器、さらには自動車等の装置に適用できる。

本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカモジュールの断面図 本発明の一実施の形態における電子機器の要部断面図 本発明の一実施の形態における装置の断面図 従来のスピーカの断面図

符号の説明

２１ マグネット
２２ 上部プレート
２３ ヨーク
２４ 磁気回路
２５ 磁気ギャップ
２６ フレーム
２７ 振動板
２７ａ 突起
２８ ボイスコイル
３０ スピーカ
４０ 電子回路
４１ 回路基板
４２ 電子部品
５０ スピーカモジュール
６０ 表示モジュール
７０ 外装ケース
８０ 携帯電話
９０ 自動車

Claims (12)

1. 磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなるスピーカであって、前記振動板は、磁気回路側に突出させた閉ループ状で、磁気ギャップの断面幅寸法よりも小さい幅の突起を一体に設け、この突起の先端面にボイスコイルの上端面をボビンを介することなく突合せ、前記磁気ギャップによる磁界中において前記磁気ギャップ内に配置されたボイスコイルの全寸法を有効長とするように接合したスピーカ。
2. 突起の先端面の断面幅寸法は、突合せたボイスコイルの上端面の断面幅寸法よりも小さく形成した請求項１記載のスピーカ。
3. 突起の先端面の断面幅寸法は、突合せたボイスコイルの上端面の断面幅寸法よりも大きく形成した請求項１記載のスピーカ。
4. 振動板を樹脂材料により構成した請求項１から請求項３記載のいずれか１つのスピーカ。
5. 振動板をシート材料により構成した請求項１から請求項３記載のいずれか１つのスピーカ。
6. 振動板を射出成形により構成した請求項１から請求項３記載のいずれか１つのスピーカ。
7. 突起の先端面に窪みを設けた請求項１から請求項３記載のいずれか１つのスピーカ。
8. 突起の先端面に貫通孔を設けた請求項１から請求項３記載のいずれか１つのスピーカ。
9. ボイスコイルは平角線を使用した請求項１から請求項３記載のいずれか１つのスピーカ。
10. 請求項１から請求項９記載のいずれか１つのスピーカと電子回路とを結合したモジュール。
11. 請求項１から請求項９記載のいずれか１つのスピーカを塔載した電子機器。
12. 請求項１から請求項９記載のいずれか１つのスピーカを塔載した装置。

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