JP4735306B2

JP4735306B2 - スピーカ

Info

Publication number: JP4735306B2
Application number: JP2006032236A
Authority: JP
Inventors: 一義梅村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2026-02-09
Also published as: US8116510B2; JP2007214870A; WO2007091515A1; US20090052724A1; CN101213872B; CN101213872A

Description

本発明は、スピーカに関するものである。

従来のスピーカは図５に示されるように、磁気回路１Ａの磁気ギャップＡに可動可能に配置されたボイスコイル体２Ａを振動板３Ａの内周端に接続し、この振動板３Ａの外周端を、エッジ４Ａを介してフレーム５Ａに接続し、さらに、この振動板３Ａの裏面をサスペンションホルダー６Ａとエッジ７Ａを介してフレーム５Ａに接続した構造となっていた。

またエッジ４Ａ、７Ａの突出形状を逆方向とすることによって振動板３Ａの上下振幅を上下略対称にすることで、スピーカにおける歪みを低減させている。

なお、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。
特開２００４−７３３２号公報

上記図５に示したスピーカは上述のごとく、振動板３Ａを支えるサスペンションホルダー６Ａを用いるとともに、このサスペンションホルダー６Ａはエッジ７Ａを介してフレーム５Ａに接続した構造とし、さらにエッジ７Ａと、振動板３Ａを支えたエッジ４Ａの突出形状を逆方向とすることによって振動板３Ａの上下振幅を上下略対称にすることで、スピーカにおける歪みを低減させている。

そしてこのように振動板３Ａの上下振幅を上下略対称にすることで、スピーカにおける歪みを低減させることができる様になる結果として、ボイスコイル体２Ａのボイスコイル１１Ａに大きな電流を印加し、より大きな音声出力を出すことができるようになった。

しかしながら、より大きな音声出力を出すべく、ボイスコイル体２Ａのボイスコイル１１Ａに大きな電流を印加すると、今までは問題とならなかった磁気回路１Ａの構造上の理由によるスピーカ歪が新たに問題となってきた。

すなわち磁気回路１Ａは、板状のマグネット７Ａと、このマグネット７Ａの前記振動板３Ａ側に設けられたプレート８Ａと、前記マグネット７Ａのプレート８Ａとは反対側に設けられるとともに、前記プレート８Ａの端面に対向する部分に延長されて磁気ギャップＡを構成したヨーク９Ａとを有する構造となっている。

そして磁気ギャップＡにおいては、図６に示すごとく、例えばプレート８Ａからヨーク９Ａに向けて磁束１０Ａが流れている。

通常この磁束１０Ａ部分の上下中心位置をボイスコイル体２Ａのボイスコイル１１Ａの可動中心位置として設定し、この可動中心位置から上下方向にボイスコイル１１Ａは可動するようになっている。

さてこのような状況において、このスピーカは上述のごとく、より大きな音声出力を出すべく、ボイスコイル１１Ａに大きな電流を印加すると、このボイスコイル１１Ａの下端は図６に示すマグネット７Ａとヨーク９Ａとの接合面よりも下方にまで移動することとなる。

しかしながら、このマグネット７Ａとヨーク１０Ａとの接合面においては、ヨーク９Ａの途中部分からマグネット７Ａの下面に戻る磁束１２Ａが存在し、この磁束１２Ａは磁気ギャップＡにおいてプレート８Ａからヨーク９Ａに向けて流れる磁束１０Ａとは反対方向の流れとなっている。

そしてこのように反対方向の磁束１２Ａにボイスコイル１１Ａが下降し、突入すると、ボイスコイル１１Ａは逆方向の上方に力を受けることとなり、このことが原因で上述した新たな歪発生が発生してしまうのであった。

そこで、本発明は低歪みのスピーカにおいて、大きな出力時における新たな歪発生を抑制することを目的とするものである。

そして、この目的を達成するために本発明は、フレームと、このフレームに支持された磁気回路と、この磁気回路に設けられた磁気ギャップに対して可動可能に配置されたボイスコイル体と、外周端部が前記フレームに第１のエッジを介して接続され、内周端部が前記ボイスコイル体に接続された振動板とを備え、前記磁気回路は、板状のマグネットと、このマグネットの前記振動板側に設けられたプレートと、前記マグネットのプレートとは反対側に設けられるとともに、前記マグネットとの接合面から下方に延長された底部からさらに外周方向に延長され、さらに前記プレートのボイスコイル体側端面に対向する部分まで上方に延長されて前記磁気ギャップを構成するヨークとを有し、前記プレートのボイスコイル体側端面には、マグネット側の立上がり面と、この立上がり面の振動板側において、前記ヨーク側に突出した磁気ギャップ面を形成して磁気ギャップを上方に設定することで、前記ボイスコイル体のボイスコイルの幅を前記プレートの幅よりも大きくしても、前記ボイスコイルの下端が前記マグネットと前記ヨークの接合点より下方に進入しにくくして、前記ヨークの途中部分から前記マグネットの下面に戻る前記磁気ギャップの磁束と反対方向の磁束の影響を受けにくくして低歪化したものである。

この構成により、低歪スピーカにおいて、大きな出力時の歪み発生をも抑制できるものとなる。

以下、本発明を低音用スピーカを用いた一実施形態について図を用いて説明する。

図１は本発明のスピーカを正面で切断し、その右側半分を示す断面図であり、深皿状のフレーム５の底部中央に配置された磁気回路１は、円板状マグネット１ａ、円板状プレート１ｂ、円筒状のヨーク１ｃを組み合わせて接着することにより形成され、ヨーク１ｃの側壁部分の内周側面とプレート１ｂの外周側面間により、磁気回路１における上面側に向けて開口した円筒状の磁気ギャップ８が形成されている。

また、ボイスコイル体２は、円筒状の本体２ａの外周部にボイスコイル２ｂが巻き付けられた構造であり、磁気ギャップ８に対して上下方向に可動可能に配置され、これにより、ボイスコイル体２の上部外周部分に接続された薄皿状の振動板３を振動させる構造となっている。なお、ボイスコイル体２の上端部分には防塵対策としてのダストキャップ９が設けられている。

振動板３はスピーカの発音源となる部分であり、高い剛性と内部損失を両立したパルプおよび樹脂を主な材料としたもので、その外周端部分が上方に突出したエッジ４を介してフレーム５の開口端部分に接続され、また内周端部分がボイスコイル体２の本体２ａ外周側に接着剤（図示せず）により固定されている。なお、エッジ４は振動板３に大きな可動負荷を加えないようウレタン、発泡ゴム、ＳＢＲゴムや布などの材料で形成されている。

サスペンションホルダー１０ａは全体的には円錐台形状で、この図１に示すように、その内周部分（上面フランジ部分）が振動板３の下面側に接着剤により接着固定され、内周端面がボイスコイル体２の本体２ａの外周に接着剤で固定され、またサスペンションホルダー１０ａの外周端部分がエッジ１１を介してフレーム５に接続されている。

上記エッジ１１は、本実施形態では前記エッジ４とは反対側に向けて突出する構造としている。

以上の構成において、ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂに音声信号を印加することで磁気ギャップ８の磁界と反応してボイスコイル体２が上下方向に可動し、この可動により振動板３が振動してスピーカから音が発信されるものであり、特に、本実施形態では振動板３をサスペンションホルダー１０ａでも支え、このサスペンションホルダー１０ａの外周端部分をエッジ１１を介してフレーム５に接続させ、さらにエッジ１１と４との突出方向を反対側とすることで、振動板３の上下振幅を上下略対称にすることで、スピーカにおける歪みを低減させている。

すなわち、エッジ４も１１もその突出方向には変形しやすく、反対方向には変形しにくくなるので、これらのエッジ４、１１の突出方向を反対側として両者間を横切る線に対して対称形状とすれば、上下方向への変形のしやすさが略同じになり、これにより、上述のごとく振動板３の上下振幅を上下略対称とし、スピーカにおける歪みを低減させる事ができる。

したがって、これによりボイスコイル体２のボイスコイル２ｂに大きな電流を印加し、より大きな音声出力を出すことができるようになった（特に低音用スピーカでは大出力が求められることが多い）。

しかしながら、より大きな音声出力を出すべく、ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂに大きな電流を印加すると、上記従来例で説明したように、今までは問題とならなかった磁気回路１Ａの構造上の理由による新たなスピーカ歪が問題となる。

そこで本実施形態では、前記磁気回路１を構成する上記円板状のプレート１ｂのボイスコイル体２側端面には、図２に示すようにマグネット１ａ側の立上がり面ａと、この立上がり面ａの振動板３側において、前記ヨーク１ｃ側に突出した磁気ギャップ面ｂとを形成した。

すなわち、プレート１ｂを立上がり面ａの分だけ肉厚とし、これにより磁気ギャップ面ｂを従来よりも上方（振動板３側）に移動させた。

ボイスコイル体２のコイル２ｂの上下中心は、この磁気ギャップ面ｂの上下中心と合わされ、この中心点からボイスコイル体２は上下動することになる。

そしてこのように、ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂの上下中心が、従来よりも上方に設定されれば、ボイスコイル２ｂに大きな入力を印加して、上下方向に大きく振動させても、このボイスコイル２ｂの下端がマグネット１ａとヨーク１ｃの接合点より下方に進入しにくく、または進入したとしてもその進入量が少なくなり、この結果として低歪スピーカにおける新たなスピーカ歪問題が起きにくくなる。

この点をさらに詳述すると、図３に示すごとく、本実施形態においても、このマグネット１ａとヨーク１ｃとの接合面においては、ヨーク１ｃの途中部分からマグネット１ａの下面に戻る磁束Ｋが存在し、この磁束Ｋは磁気ギャップ８においてプレート１ｂからヨーク１ｃに向けて流れる磁束Ｎとは反対方向の流れとなっている。

そしてこのように反対方向の磁束Ｋにボイスコイル２のボイスコイル２ｂの下端部が下降し、突入すると、ボイスコイル２は逆方向の上方に力を受けることとなり、このことが原因で上述した新たな歪発生が発生してしまう。

そこで本実施形態では、上述のごとく、プレート１ｂを立上がり面ａの分だけ肉厚とし、これにより磁気ギャップ面ｂを従来よりも上方（振動板３側）に移動させた。

すなわち、ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂの上下中心は、この磁気ギャップ面ｂの上下中心と合わされ、この中心点から上下動することになるが、このように、ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂの上下中心が上方に設定されれば、ボイスコイル２ｂに大きな入力を印加して、上下方向に大きく振動させても、このボイスコイル２ｂの下端部がプレート１ａとヨーク１ｃの接合点より下方に進入しにくく、または進入したとしてもその進入量が少なくなり、この結果として低歪スピーカにおける新たなスピーカ歪問題が起きにくくなるのである。

なお、プレート（例えば鉄製）１ｂの立上がり面ａは、前記ヨーク１ｃ側に突出した磁気ギャップ面ｂと同じ面から金型（図示せず）により加圧形成面としたものであり、このように立上がり面ａを加圧形成面とすると、その表面が硬くなるだけでなく、炭素も表出することになり、この結果としてこの立上がり面ａからは磁束Ｎが出にくくなり、これにより磁気ギャップ面ｂの上下中心が安定しやすく、この点からもボイスコイル体２の上下振幅が安定しやすくなる。

図４は例えば中高音用として構成した本発明の他の実施形態のスピーカを示す断面図であり、すり鉢状のフレーム５の底部中央に配置された磁気回路１は、上記図１の実施形態と同じく図２に示した円板状マグネット１ａ、円板状プレート１ｂ、円筒状のヨーク１ｃを組み合わせて接着することにより形成され、ヨーク１ｃの側壁部分の内周側面とプレート１ｂの外周側面間により、磁気回路１における上面側に向けて開口した円筒状の磁気ギャップ８が形成されている。

振動板３はスピーカの発音源となる部分であり、高い剛性と内部損失を両立したパルプおよび樹脂を主な材料としたもので、その外周端部分が上方に突出したエッジ４を介してフレーム５の開口端部分に接続され、また内周端部分がボイスコイル体２に固定されている。なお、エッジ４は振動板３に可動負荷を加えないようウレタン、発泡ゴム、ＳＢＲゴムや布などの材料で形成されている。

ダンパー１０は図４に示すように、その内周端部分がボイスコイル体２の振動板３固定部よりも磁気回路１側に接続され、外周端部分がダンパー１０とは別体のエッジ１１を介してフレーム５に接続されている。なお、このダンパー１０は波板状のリング構造となっており、ボイスコイル体２の可動に対応して伸縮する構造とするとともに、振動板３に設けられたエッジ４と同様に振動板３に可動負荷を加えないようウレタン、発泡ゴム、ＳＢＲゴムや布などの材料で形成されている。

そして、ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂに音声信号を印加することで磁気ギャップ８の磁界と反応しボイスコイル体２が上下方向に可動し、この可動により振動板３が振動してスピーカから音が発信されるものであり、特に、ダンパー１０の外周端部分にエッジ１１を設けたことによりスピーカの歪みが抑制され、さらにスピーカの駆動効率が高められたものとなっている。

ダンパー１０は、本来、その内外両端がフレーム５とボイスコイル体２に接続されて、ボイスコイル体２の可動時におけるローリングを抑制するものであり、ボイスコイル体２の可動に追従し易くするため波板状とし弾性をもたせている。

そしてこのように波板状としたことにより、振幅量が小さい時は、ボイスコイル体２の可動に大きな負荷となることは少ないが、ボイスコイル体２の振幅量が大きくなるにしたがって負荷が大きくなってしまう。

そこで、本実施形態では、ダンパー１０の外周部を、エッジ１１を介してフレーム５に接続したものであり、この様にすればボイスコイル体２の可動幅が大きくなり、ダンパー１０が負荷となってきた時にエッジ１１に応力が加わり、この応力に応じてエッジ１１が弾性変形することになる。

このため、この様にボイスコイル体２の振幅量が大きくなってきた時にもダンパー１０によりその振幅が阻害されにくくなり、駆動効率の低下が抑制されることになる。

本実施形態においては、ボイスコイル体２を、エッジ４と、ダンパー１０・エッジ１１の結合体との二つの支持体によって上下方向に支持しているが、中高音用スピーカとして、振動板３の駆動効率を高める為に、エッジ４はその厚さを薄くしてその重量を軽くし、これにより振動板３とエッジ４の重量を軽くしている。

しかし、エッジ４を肉薄にするとボイスコイル体２の支持強度が低下するので、その分エッジ１１はエッジ４よりも肉厚にし、これによりボイスコイル体２の支持強度が低下するのを防止している（この結果ダンパー１０およびエッジ１１で形成する結合体の弾性率は、エッジ４の弾性率よりも大きく（硬く）なっている）。

以上の構成により、ボイスコイル体２の支持は、ダンパー１０・エッジ１１の結合体が支配的となっているので、振動板３の上下動の歪を抑制するためには、ダンパー１０・エッジ１１結合体の上下負荷を出来るだけ同じ状態にする必要性がある。

そこで、本実施形態においては、エッジ１１は、前記振動板３側に向けて突出する第１の突出部１１ａと、この第１の突出部１１ａとは反対方向に突出する第２の突出部１１ｂとを有する構造とした。

つまり、このダンパー１０は良く知られたように波板状のリング構造となっており、上下方向に略対称形状になっているので、それ自体の上下負荷も略同じ状態になっている。

そこで、ダンパー１０・エッジ１１結合体の上下負荷を出来るだけ同じ状態にするためには、エッジ１１の上下負荷を出来るだけ同じ状態にする必要性がある。

したがって、本実施形態においては、上述のごとくこのエッジ１１は、前記振動板３側に向けて突出する第１の突出部１１ａと、この第１の突出部１１ａとは反対方向に突出する第２の突出部１１ｂとを有する構造とし、これによりエッジ１１結合体の上下負荷を出来るだけ同じ状態にしている。

つまり、エッジ１１の第１の突出部１１ａと、第２の突出部１１ｂとを逆方向に突出させて上下方向の振動負荷に差が出にくくしたものである。

以上の結果により振動板３の上下振幅が上下略対称になって、スピーカにおける歪みを低減させることが出来、しかもエッジ４を軽量化しているので、中高音用としても、駆動効率の高いスピーカとなる。

なお、このようにダンパー１０を、エッジ１１を介してフレーム５に接続する構成においては、先にも述べたようにボイスコイル体２の可動幅がある程度大きくなるまでは波板状のダンパー１０によりパワーリニアリティの直線性が確保でき、ボイスコイル体２の可動幅が所定以上となりその直線性が確保しにくくなった場合にエッジ１１の弾性によりその直線性を補なうものであることから、エッジ１１の弾性率はダンパー１０の弾性率より大きく（硬く）設定することが望ましい。

また、ダンパー１０とエッジ１１はそれぞれ異なる弾性率を有し、ボイスコイル体２の可動幅に応じて両者が独立して機能するように設定することが望ましく、ダンパー１０とエッジ１１との間、より具体的にはダンパー１０とエッジ１１との接続領域においてその領域の弾性率をダンパー１０およびエッジ１１の弾性率より大きく（硬く）設定することで両者の独立性を確保できる。

なお、ダンパー１０とエッジ１１との接続領域の弾性率をダンパー１０およびエッジ１１の弾性率より大きく（硬く）設定するにあたっては、例えばエッジ１１とダンパー１０を接着する接着剤の種類をアクリル系などの硬質接着剤を用いたり、エッジ１１とダンパー１０をインサートモールドにより一体化しその部分の厚みを大きくしたり、接続領域に補強材料を貼り付けたりする。

以上の図４に示す実施形態は、エッジ４を軽量化した中高音用として駆動効率の高いスピーカを示したものであるが、この実施形態品でも、振動板３の上下振幅が上下略対称になって、スピーカにおける歪みを低減させることが出来るものであるので、この磁気回路１は、上記図１に示した実施形態品と同じく図２に示した構造としている。

すなわち、図４に示した実施形態品でも、その磁気回路１を構成する上記円板状のプレート１ｂのボイスコイル体２側端面には、図２に示すようにマグネット１ａ側の立上がり面ａと、この立上がり面ａの振動板３側において、前記ヨーク１ｃ側に突出した磁気ギャップ面ｂを形成した。

ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂの上下中心は、この磁気ギャップ面ｂの上下中心と合わされ、この中心点から上下動することになる。

そしてこのように、ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂの上下中心が上方に設定されれば、ボイスコイル２ｂに大きな入力を印加して、上下方向に大きく振動させても、このボイスコイル２ｂの下端がプレート１ａとヨーク１ｃの接合点より下方に進入しにくく、または進入したとしてもその進入量が少なくなり、この結果として低歪スピーカにおける新たなスピーカ歪問題が起きにくくなる。

そしてこのように反対方向の磁束Ｋにボイスコイル２のコイル２ｂが下降し、突入すると、ボイスコイル２は逆方向の上方に力を受けることとなり、このことが原因で上述した新たな歪発生が発生してしまう。

しかしながら図４に示した実施形態でも、上述のごとく、プレート１ｂを立上がり面ａの分だけ肉厚とし、これにより磁気ギャップ面ｂを従来よりも上方（振動板３側）に移動させた。

ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂの上下中心は、この磁気ギャップ面ｂの上下中心と合わされ、この中心点から上下動することになるが、このように、ボイスコイル体２のボイスコイル２ｂの上下中心が上方に設定されれば、ボイスコイル２ｂに大きな入力を印加して、上下方向に大きく振動させても、このボイスコイル２ｂの下端がプレート１ｂとヨーク１ｃの接合点より下方に進入しにくく、または進入したとしてもその進入量が少なくなり、この結果として低歪スピーカにおける新たなスピーカ歪問題が起きにくくなるのである。

なお、プレート（例えば鉄製）１ｂの立上がり面ａは、前記ヨーク１ｃ側に突出した磁気ギャップ面ｂと同じ面から金型（図示せず）により加圧形成面としたものであり、このように立ち上がり面ａを加圧形成面とすると、その表面が硬くなるだけでなく、炭素も表出することになり、その結果としてこの立上がり面ａからは磁束Ｎが出にくくなり、これにより磁気ギャップ面ｂの上下中心が安定しやすく、この点からもボイスコイル体２の上下振幅が安定しやすくなる。

本発明は、スピーカにおいて、低歪スピーカにおいて振幅を拡大した時に新たに発生するスピーカ歪みをも低減させることができるもので、低音用スピーカは勿論、中、高音用のスピーカにおいても有用なものとなる。

本発明の一実施形態におけるスピーカの断面図同要部拡大断面図同要部拡大断面図本発明の他の実施形態におけるスピーカの断面図従来のスピーカの断面図同要部拡大断面図

符号の説明

１磁気回路
１ａマグネット
１ｂプレート
１ｃヨーク
ａ立上がり面
ｂ磁気ギャップ面
２ボイスコイル体
２ｂボイスコイル
３振動板
４（第１の）エッジ
５フレーム
８磁気ギャップ
１０ダンパー
１０ａ、１０ｂ突出部
１１（第２の）エッジ

Claims

フレームと、このフレームに支持された磁気回路と、この磁気回路に設けられた磁気ギャップに対して可動可能に配置されたボイスコイル体と、外周端部が前記フレームに第１のエッジを介して接続され、内周端部が前記ボイスコイル体に接続された振動板とを備え、前記磁気回路は、板状のマグネットと、このマグネットの前記振動板側に設けられたプレートと、前記マグネットのプレートとは反対側に設けられるとともに、前記マグネットとの接合面から下方に延長された底部からさらに外周方向に延長され、さらに前記プレートのボイスコイル体側端面に対向する部分まで上方に延長されて前記磁気ギャップを構成するヨークとを有し、前記プレートのボイスコイル体側端面には、マグネット側の立上がり面と、この立上がり面の振動板側において、前記ヨーク側に突出した磁気ギャップ面を形成して磁気ギャップを上方に設定することで、前記ボイスコイル体のボイスコイルの幅を前記プレートの幅よりも大きくしても、前記ボイスコイルの下端が前記マグネットと前記ヨークの接合点より下方に進入しにくくして、前記ヨークの途中部分から前記マグネットの下面に戻る前記磁気ギャップの磁束と反対方向の磁束の影響を受けにくくして低歪化したスピーカ。
振動板の磁気回路側に、ボイスコイル体を支えるサスペンションホルダーを設け、このサスペンションホルダーの内周側は振動板、またはボイスコイル体に固定し、このサスペンションホルダーの外周は、第２のエッジを介して前記フレームに接続し、前記第１のエッジと第２のエッジは反対方向に突出させた請求項１に記載のスピーカ。
振動板の磁気回路側に、ボイスコイル体を支えるダンパーを設け、このダンパーの内周側をボイスコイル体に固定し、このダンパーの外周は、第２のエッジを介して前記フレームに接続した請求項１に記載のスピーカ。
第２のエッジの弾性率をダンパーの弾性率より大きく設定したことを特徴とする請求項３に記載のスピーカ。
プレートのボイスコイル体側端面の立上がり面は、加圧形成面とした請求項２〜４のいずれか一つに記載のスピーカ。