JP2011101074A - 動電型スピーカーおよびこれに用いる振動部材 - Google Patents

Abstract

【課題】 平面振動板を有する薄型の動電型スピーカーに関し、音声再生能力に優れ、ディスプレイ等の機器に取り付けるのに適する動電型スピーカーを提供する。
【解決手段】 動電型スピーカーは、略正方形状の平面振動板と、平面振動板の略中央部に連結するボイスコイルと、ボイスコイルのコイルが配置される磁気空隙を有する磁気回路と、磁気回路がその中央の磁気回路固定部に固定されるフレームと、平面振動板の背面側とフレームとを複数箇所で連結する複数のクッション材と、その外周端部をフレームのエッジ固定部に固定されてその内周端部を平面振動板の外周端部に固定されるエッジと、を備え、フレームが、略正方形状のエッジ固定部と磁気回路固定部とを連結する複数の連結部を有し、クッション材の一端側が、フレームの連結部に固着され、エッジが、断面がフラットな可動部を有している。
【選択図】 図１

Description

平面振動板を有する薄型の動電型スピーカーに関し、音声再生能力に優れ、ディスプレイ等の機器に取り付けるのに適する動電型スピーカーおよびこれに用いる振動部材に関する。

音声を再生するスピーカーを取り付けるディスプレイ等の音響機器においては、スピーカーを取り付けるのに要する空間を小型化することが要望されている。特に、前面側のフレームの前端部分から背面側の磁気回路までの距離である全高を薄くするように薄型化を図る動電型スピーカーでは、スピーカー振動板の形状、あるいは、ボイスコイルの中心支持の構造によって限界がある場合がある。また、平面振動板を有する動電型スピーカーは、薄型化に適する一方で、振動板の剛性が不足するといった様々な理由から音声再生能力において不利な点がある。したがって、従来には、これらの問題を解決するために様々な動電型スピーカーが提案されている。

従来には、動電型スピーカーの薄型化を図るために、環状に配された発泡合成樹脂よりなる弾性体にて振動部中心が保持されたスピーカーがある（特許文献１）。特許文献１の図４のスピーカーでは、環状に配したウレタンフォーム等の発泡合成樹脂よりなる弾性体が、コーンの幅ａの中心よりも内側の位置においてコーンおよびフレーム間に配置されて、接着剤で接着されている。

また、発泡性樹脂よりなる平面矩形振動板１、該振動板１の長径周縁部３をフレーム２に固定し、短径周縁をフリーエッジ４となし、前記振動板の下部に設けた駆動機構５により作動せしめられるようにした平面振動板スピーカーがある（特許文献２）。

実開昭４９−１４６９２７号公報（図３〜５） 実公昭４０−３２１６４号公報（図１〜３）

しかしながら、動電型スピーカーで薄型化を図ると、振動系が大きく変位する最低共振周波数ｆ０以下の周波数において、スピーカー振動板あるいはボイスコイルがフレームないし磁気回路に衝突して異音を発生し易くなる、という問題がある。振動板が大きくなって振動系の重量が重くなり、最低共振周波数ｆ０における共振の鋭さＱ０が大きくなると、最低共振周波数ｆ０付近で異音の発生が顕著になり、結果的に、音声再生能力に劣る動電型スピーカーになる、という問題がある。

本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、平面振動板を有する薄型の動電型スピーカーに関し、音声再生能力に優れ、ディスプレイ等の機器に取り付けるのに適する動電型スピーカーおよびこれに用いる振動部材を提供することにある。

本発明の動電型スピーカーは、略正方形状の平面振動板と、平面振動板の略中央部に連結するボイスコイルと、ボイスコイルのコイルが配置される磁気空隙を有する磁気回路と、磁気回路がその中央の磁気回路固定部に固定されるフレームと、平面振動板の背面側とフレームとを複数箇所で連結する複数のクッション材と、その外周端部をフレームのエッジ固定部に固定されてその内周端部を平面振動板の外周端部に固定されるエッジと、を備え、フレームが、略正方形状のエッジ固定部と磁気回路固定部とを連結する複数の連結部を有し、クッション材の一端側が、フレームの連結部に固着され、エッジが、断面がフラットな可動部を有している。

また、本発明の動電型スピーカーは、フレームの複数の連結部が、平面振動板の略正方形状を規定する各辺を略二等分する４つの点と略正方形状の中心点とをそれぞれ結ぶ４つの直線を少なくとも含む十字状に配置され、クッション材が、フレームの十字状の４つの連結部のそれぞれに少なくとも１つずつ設けられている。

また、本発明の動電型スピーカーは、平面振動板の略正方形状を規定する各辺と平面振動板の背面側で連結するクッション材の最外径側の端部との距離を規定する離隔距離が、一方の平行な二辺における第１離隔距離、および、第１離隔距離と異なる値を有する他方の平行な二辺における第２離隔距離、を有するように設定されている。

また、本発明の動電型スピーカーの振動部材は、 略正方形状の平面振動板と、平面振動板の背面側とフレームとを複数箇所で連結する複数のクッション材と、その外周端部をフレームのエッジ固定部に固定されてその内周端部を平面振動板の外周端部に固定されるエッジと、を備え、クッション材が、平面振動板の略正方形状を規定する各辺を略二等分する４つの点と略正方形状の中心点とをそれぞれ結ぶ十字状の４つの直線上にそれぞれに少なくとも１つずつ配置され、平面振動板の略正方形状を規定する各辺と平面振動板の背面側で連結するクッション材の最外径側の端部との距離を規定する離隔距離が、一方の平行な二辺における第１離隔距離、および、第１離隔距離と異なる値を有する他方の平行な二辺における第２離隔距離、を有するように設定されている。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明の動電型スピーカーは、略正方形状の平面振動板と、平面振動板の略中央部に連結するボイスコイルと、ボイスコイルのコイルが配置される磁気空隙を有する磁気回路と、磁気回路がその中央の磁気回路固定部に固定されるフレームと、平面振動板の背面側とフレームとを複数箇所で連結する複数のクッション材と、その外周端部をフレームのエッジ固定部に固定されてその内周端部を平面振動板の外周端部に固定されるエッジと、を備える。動電型スピーカーのフレームは、略正方形状のエッジ固定部と磁気回路固定部とを連結する複数の連結部を有しており、複数の連結部は、好ましくは、平面振動板の略正方形状を規定する各辺を略二等分する４つの点と略正方形状の中心点とをそれぞれ結ぶ４つの直線を少なくとも含む十字状に配置される。

本発明の動電型スピーカーでは、略正方形状の平面振動板が、背面側に十字状の連結部を有するフレームに対して、クッション材とエッジによって振動可能に支持されている。つまり、クッション材は、フレームの十字状の４つの連結部のそれぞれに少なくとも１つずつ設けられており、その一端側が、フレームの連結部に固着され、他方側が平面振動板の背面側に固着する。クッション材は、略正方形状の平面振動板の外周端部に近い位置であって、平面振動板の表側からその内周端部を貼り付けられるエッジと平面振動板を挟むように設けられる。また、エッジは、平面振動板の外周端部を支持しており、断面がフラットな可動部を有している。

特に好ましくは、動電型スピーカーは、平面振動板の略正方形状を規定する各辺と平面振動板の背面側で連結するクッション材の最外径側の端部との距離を規定する離隔距離が、一方の平行な二辺における第１離隔距離、および、第１離隔距離と異なる値を有する他方の平行な二辺における第２離隔距離、を有するように設定される。上記のようなクッション材の配置、ならびに、断面がフラットなエッジの構成は、振動板が大きくなって振動系の重量が重くなっても、最低共振周波数ｆ０における共振の鋭さＱ０を低くするように作用するので、最低共振周波数ｆ０付近での異音の発生を抑え、結果的に、音声再生能力に優れる動電型スピーカーを実現できる。

この動電型スピーカーは、予め加工した振動部材を用いて構成しても良い。すなわち、動電型スピーカーの振動部材は、略正方形状の平面振動板と、平面振動板の背面側とフレームとを複数箇所で連結する複数のクッション材と、その外周端部をフレームのエッジ固定部に固定されてその内周端部を平面振動板の外周端部に固定されるエッジと、を備える。そして、動電型スピーカーの振動部材は、クッション材が、平面振動板の略正方形状を規定する各辺を略二等分する４つの点と略正方形状の中心点とをそれぞれ結ぶ十字状の４つの直線上にそれぞれに少なくとも１つずつ配置され、平面振動板の略正方形状を規定する各辺と平面振動板の背面側で連結するクッション材の最外径側の端部との距離を規定する離隔距離が、一方の平行な二辺における第１離隔距離、および、第１離隔距離と異なる値を有する他方の平行な二辺における第２離隔距離、を有するように設定されている。したがって、最低共振周波数ｆ０付近での異音の発生を抑え、音声再生能力に優れる動電型スピーカーを実現できる。

平面振動板を有する薄型の動電型スピーカーに関し、最低共振周波数ｆ０付近での異音の発生を抑えて、音声再生能力に優れ、ディスプレイ等の機器に取り付けるのに適する動電型スピーカーを提供することができる。

本発明の好ましい実施形態による動電型スピーカー１を説明する図である。（実施例１） 本発明の好ましい実施形態によるフレーム６およびクッション材７を説明する図である。（実施例１） 本発明の好ましい実施形態による動電型スピーカー１の音圧周波数特性を説明するグラフである。（実施例１）

以下、本発明の好ましい実施形態による動電型スピーカーについて説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

図１は、本発明の好ましい実施形態による動電型スピーカー１を説明する図である。具体的には、図１（ａ）は、動電型スピーカー１を前面側から見た正面図であり、図１（ｂ）は、動電型スピーカー１のＡ−Ａ’断面図であり、図１（ｃ）は、動電型スピーカー１のＢ−Ｂ’断面図である。また、図２は、動電型スピーカー１を構成するフレーム６およびクッション材７を説明する正面図であり、スピーカー振動板２、エッジ３、および、磁気回路５を取り除いた場合の動電型スピーカー１の構成を説明する図である。なお、後述するように、動電型スピーカー１の一部の構造や、内部構造等は、省略している。また、点Ａ’−Ｏ−Ａを結ぶ直線が延びる方向がＸ軸方向であり、また、点Ｂ’
−Ｏ−Ｂ を結ぶ直線が延びる方向がＹ軸方向である。

本実施例の動電型スピーカー１は、Ｘ軸方向長が約１５０ｍｍ、Ｙ軸方向長が約１５０ｍｍの略正方形状のスピーカー振動板２を有する薄型の動電型スピーカーである。動電型スピーカー１は、前面側のフレーム６の前端部分から背面側の磁気回路５までの距離である全高が約１０ｍｍであり、口径に比較して著しく薄い薄型の動電型のスピーカーである。また、略正方形状の外径を有するフレーム６は、略正方形状のスピーカー振動板２に対応した形状であり、磁気回路５の一部が背面側から露出している。動電型スピーカー１は、Ｘ軸方向長並びにＹ軸方向長が約１００ｍｍ〜１５０ｍｍであれば、液晶ディスプレイ等の機器が有する表示部に収まるような全高が約１０ｍｍ以下の薄型にすることができるので、スピーカーを取り付ける空間が小さい機器に適するスピーカーである。

動電型スピーカー１のスピーカー振動板２は、エッジ３によってその外周端を支持されており、エッジ３の外周端は、フレーム６に固定されている。また、スピーカー振動板２の中央部には、ボイスコイル４のボビンが背面側から連結しており、接着剤で接着される。ボイスコイル４のボビンに巻回される円形のコイルは、フレーム６に固定される磁気回路５の円環状の磁気空隙に配置される。フレーム６の背面側には、（図示しない）ターミナルが取り付けられ、（図示しない）錦糸線などの接続線によりボイスコイル４のコイルに接続するので、ボイスコイル４に音声信号電流が供給される。

本実施例のスピーカー振動板２は、厚さ約１．１ｍｍの発泡ＰＰの平面振動板である。あるいは、スピーカー振動板２は、スピーカー振動板の軽量化を図るために、抄紙した紙材で形成する、あるいは、発泡させた熱可塑性樹脂を形成して構成してもよい。例えば、押出成形された熱可塑性樹脂発泡シート（具体的には、ポリスチレンペーパー）を、プラグアシスト成形を併用した真空成形法を用いることで、凹凸を有する平面形状として、スピーカー振動板２を得てもよい。すなわち、略正方形のスピーカー振動板２は、分割振動の影響が顕著になりやすいので、リブ等と有して凹凸を設け、剛性を有する形状としてもよい。

エッジ３は、本実施例では、厚さ約０．８ｍｍの発泡ウレタンのシート材を、幅が約１０ｍｍのフラットな断面を有するように内形および外形を略正方形に切断したエッジである。エッジ３は、その外周端部をフレーム６のエッジ固定部６１に接着剤で固定され、その内周端部をスピーカー振動板２の外周端部に接着剤で固定される。したがって、エッジ３は、断面がフラットな可動部を有するエッジである。なお、エッジ３は、柔軟性を有する発泡ゴムを金型内に注入して加熱発泡して形成したもの、あるいは、布材に樹脂またはゴム等を含浸してシート状に形成したものであってもよい。

ボイスコイル４は、円筒形に形成したボビンと、その一端側に巻回されて音声電流が供給されるコイルと、から形成される。ボビンは、コイルが巻回されない他端側が、スピーカー振動板２の背面側に接着剤により連結される。ボイスコイル４のコイルは、後述する磁気回路５の円形磁気空隙に配置される。動電型スピーカー１では、ボイスコイル４のコイルに音声電流が供給されると、磁気空隙に配置されたボイスコイル４に駆動力が作用し、ボイスコイル４は前後方向（図１（ｃ）で図示する上下方向）に振動し、連結されたスピーカー振動板２も前後方向に振動する。スピーカー振動板２は、エッジ３のコンプライアンスで柔軟に支持されるとともに、スピーカー振動板２を形成する紙材の柔軟性によって、曲げ振動可能にされている。

なお、ボイスコイル４は、平面振動板であるスピーカー振動板２の中央部分に設けられる円孔に円筒形のボビンの外周面が連結するものであってもよい。ボイスコイル４のボビンの端部は、（図示しない）ダストキャップを接着剤で連結して閉じればよい。

本実施例の磁気回路５は、ボイスコイル４のボビンの内側に収まるトッププレートおよびマグネットと、マグネットに固着してトッププレートとの間に磁気空隙を規定するヨークと、を備える内磁型の磁気回路である。磁気空隙には、直流磁界が形成される。磁気回路５のヨークの外縁部が、フレーム６の磁気回路固定部６２に係合する。

本実施例のフレーム６は、成形性に優れる樹脂から形成されており、略正方形の基体６０と、基体６０に設けられる略正方形状のエッジ固定部６１と、基体６０の中心点Ｏを含むように設けられる磁気回路固定部６２と、エッジ固定部６１と磁気回路固定部６２とを連結する４つの連結部６３、６４、６５、および、６６を有する。磁気回路固定部６２には、磁気回路５のヨークの外縁部が係合する円形の孔が形成される。また、連結部６３、６４、６５、および、６６は、平面振動板であるスピーカー振動板２の略正方形状を規定する各辺を略二等分する４つの点Ａ、Ｂ、Ａ’、および、Ｂ’と、中心点Ｏとをそれぞれ結ぶ４つの直線を含む十字状に配置される。

クッション材７は、幅および奥行きが約２０ｍｍ×約１０ｍｍで、高さが約２ｍｍの直方体状の部材であり、本実施例では、発泡ウレタンを切断して形成した部材である。４つのクッション材７は、スピーカー振動板２の背面側とフレーム６の連結部６３、６４、６５、および、６６とをそれぞれの箇所で連結する。４つのクッション材７は、図２に示すように中心点Ｏを中心にしてフレーム６の連結部のほぼ対称な位置に十字状に配置されるので、スピーカー振動板２をバランス良く振動可能に支持する。フレーム６の連結部６３、６４、６５、および、６６は、幅が約２０ｍｍの平坦面を有する断面が矩形状の柱部分であるので、クッション材７の一端側をフレーム６の連結部に固着することができる。なお、クッション材７は、他の寸法及び他の材料の部材であっても良く、所望のコンプライアンスを有する部材を適宜選択可能である。

ただし、本実施例の動電型スピーカー１では、図２に示すように、スピーカー振動板２の略正方形状を規定する各辺とスピーカー振動板２の背面側で連結するクッション材７の最外径側の端部との距離を規定する離隔距離ｄが、Ｘ軸方向のクッション材７と、Ｙ軸方向のクッション材７と、で異なるように設定されている。つまり、一方の平行な二辺におけるＸ軸方向に規定される第１離隔距離ｄ１（＝約１０．０ｍｍ）と、他方の平行な二辺におけるＹ軸方向に規定される第２離隔距離ｄ２（＝約２．０ｍｍ）と、が異なる値を有するように、クッション材７が設定されている。したがって、クッション材７は、略正方形状のスピーカー振動板２の外周端部に近い位置であって、スピーカー振動板２の表側からその内周端部を貼り付けられるエッジ３とスピーカー振動板２を挟むように設けられる。

本実施例の動電型スピーカー１では、断面がフラットな可動部を有するエッジ３をスピーカー振動板２の全周に設け、４つのクッション材７を配置する位置を規定する第１離隔距離ｄ１および第２離隔距離ｄ２を適宜設定することにより、スピーカー振動板２が大きくなって振動系の重量が重くなっても、最低共振周波数ｆ０における共振の鋭さＱ０を低くすることができる。動電型スピーカー１は、最低共振周波数ｆ０付近での異音の発生が抑制されるので、音声再生能力に優れる動電型スピーカーになる。

図３は、動電型スピーカー１の音圧周波数特性を説明するグラフである。グラフには、音圧周波数特性とともに、２次及び３次の高調波歪特性と、インピーダンス特性が示されている。本実施例の動電型スピーカー１では、１ｋＨｚ以下の帯域で平坦な音圧特性を実現している。本実施例の動電型スピーカー１と同様の構成を有しており、かつ、４つのクッション材７を配置する位置を定める第１離隔距離ｄ１および第２離隔距離ｄ２が等しい比較例（図示しない）の場合には、最低共振周波数ｆ０（＝約２００Ｈｚ）付近での異音の発生が抑制しにくくなるので、実施例に比較して音声再生能力が劣化する。

なお、この動電型スピーカー１は、予め加工した振動部材を用いて構成しても良い。すなわち、動電型スピーカー１の振動部材は、略正方形状のスピーカー振動板２と、スピーカー振動板２の背面側とフレーム６とを４箇所で連結するクッション材７と、その外周端部をフレーム６のエッジ固定部６１に固定されてその内周端部をスピーカー振動板２の外周端部に固定されるエッジ３と、から構成される。

この動電型スピーカー１の振動部材は、クッション材７が、スピーカー振動板２の略正方形状を規定する各辺を略二等分する４つの点Ａ、Ｂ、Ａ’、および、Ｂ’と、中心点Ｏとをそれぞれ結ぶ４つの直線上にそれぞれに少なくとも１つずつ配置される。また、スピーカー振動板２の略正方形状を規定する各辺とスピーカー振動板２の背面側で連結するクッション材７の最外径側の端部との距離を規定する離隔距離ｄが、一方の平行な二辺における第１離隔距離ｄ１、および、第１離隔距離と異なる値を有する他方の平行な二辺における第２離隔距離ｄ２、を有するように設定されている。

したがって、この振動部材と、スピーカー振動板２の略中央部に連結するボイスコイル４と、磁気回路５およびフレーム６とを用いると、最低共振周波数ｆ０付近での異音の発生を抑え、音声再生能力に優れる動電型スピーカー１を構成することができる。予備加工によりこの振動部材を形成しておけば、動電型スピーカー１の製造時間を短縮して、製造コストを削減できる。

また、本実施例の動電型スピーカー１は、フレーム６の連結部６３、６４、６５、および、６６が、スピーカー振動板２の略正方形状を規定する各辺を略二等分する４つの点Ａ、Ｂ、Ａ’、および、Ｂ’と、略正方形状の中心点Ｏとをそれぞれ結ぶ４つの直線を少なくとも含む十字状に配置されており、クッション材７が、４つの連結部６３、６４、６５、および、６６のそれぞれに少なくとも１つずつ設けられているが、さらに多くの（図示しない）クッション材７をフレーム６の連結部６３、６４、６５、および、６６の内周側に設けても良い。スピーカー振動板２の中央部分に連結するボイスコイル４の振動をさらに抑制できるので、磁気回路５に接触して異音を生じる不具合を減らすことができる。

また、本実施例の動電型スピーカー１は、さらに多くの（図示しない）クッション材７をフレーム６の略正方形の基体６０の角部に設けてもよい。例えば、フレーム６の基体６０の４つの角部にクッション材７の一方端側をそれぞれ取り付けて、これらのクッション材７の他方端側を略正方形状のスピーカー振動板２の角部の振動を抑制するようにスピーカー振動板２の裏側に取り付ける。スピーカー振動板２の端部の振動を抑制できるので、フレーム６に接触して異音を生じる不具合を減らすことができる。

また、本実施例の動電型スピーカー１は、略正方形状の平面スピーカー振動板２を備えるが、著しい細長にならない範囲であれば、長方形の平面振動板であってもよい。本実施例の場合と同様に、音声再生能力に優れる動電型スピーカーを実現できる。

本発明の動電型スピーカーは、ディスプレイ等の映像・音響機器に内蔵するスピーカーとしてのみならず、音声を再生するスピーカーを内蔵するキャビネットを有するゲーム機、スロットマシン等の遊戯機にも適用が可能である。また、本発明のスピーカー用磁気回路を備える動電型スピーカーは、薄型のキャビネットで音声を再生するスピーカーシステムが実現できるので、設置空間が限定される車両用のスピーカーに特に適する。

１ 動電型スピーカー
２ スピーカー振動板
３ エッジ
４ ボイスコイル
５ 磁気回路
６ フレーム
６０ 基体
６１ エッジ固定部
６２ 磁気回路固定部
６３、６４、６５、６６ 連結部
７ クッション材

Claims (4)

1. 略正方形状の平面振動板と、該平面振動板の略中央部に連結するボイスコイルと、該ボイスコイルのコイルが配置される磁気空隙を有する磁気回路と、該磁気回路がその中央の磁気回路固定部に固定されるフレームと、該平面振動板の背面側と該フレームとを複数箇所で連結する複数のクッション材と、その外周端部を該フレームのエッジ固定部に固定されてその内周端部を該平面振動板の外周端部に固定されるエッジと、を備え、
   該フレームが、略正方形状の該エッジ固定部と該磁気回路固定部とを連結する複数の連結部を有し、該クッション材の一端側が、該フレームの該連結部に固着され、該エッジが、断面がフラットな可動部を有している、
   動電型スピーカー。
2. 前記フレームの複数の前記連結部が、前記平面振動板の前記略正方形状を規定する各辺を略二等分する４つの点と該略正方形状の中心点とをそれぞれ結ぶ４つの直線を少なくとも含む十字状に配置され、
   前記クッション材が、該フレームの該十字状の４つの該連結部のそれぞれに少なくとも１つずつ設けられている、
   請求項１に記載の動電型スピーカー。
3. 前記平面振動板の前記略正方形状を規定する各辺と該平面振動板の背面側で連結する前記クッション材の最外径側の端部との距離を規定する離隔距離が、一方の平行な二辺における第１離隔距離、および、該第１離隔距離と異なる値を有する他方の平行な二辺における第２離隔距離、を有するように設定されている、
   請求項１または２に記載の動電型スピーカー。
4. 略正方形状の平面振動板と、該平面振動板の背面側とフレームとを複数箇所で連結する複数のクッション材と、その外周端部を該フレームのエッジ固定部に固定されてその内周端部を該平面振動板の外周端部に固定されるエッジと、を備え、
   該クッション材が、該平面振動板の該略正方形状を規定する各辺を略二等分する４つの点と該略正方形状の中心点とをそれぞれ結ぶ十字状の４つの直線上にそれぞれに少なくとも１つずつ配置され、
   該平面振動板の該略正方形状を規定する各辺と該平面振動板の背面側で連結する該クッション材の最外径側の端部との距離を規定する離隔距離が、一方の平行な二辺における第１離隔距離、および、該第１離隔距離と異なる値を有する他方の平行な二辺における第２離隔距離、を有するように設定されている、
   動電型スピーカーの振動部材。