JP2012169924A - スピーカ構造及びスピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ものに装着して共鳴させることができるスピーカ構造を提供する。
【解決手段】スピーカ構造１は、磁気回路部２に第一の磁石２２を配設し、伝達部６の蓋板６２に、第一の磁石２２により発生する磁気と反発するように配設された第二の磁石６３を配設する。第一の磁石２２及び第二の磁石６３から発生する反発しあう磁気を利用して、ボビン３１を磁気回路部２から離れる方向に付勢するとともに、第一の磁石及び第二の磁石から発生する反発しあう磁気により形成された反発磁気回路部Ｙにボイスコイル３２を配置する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ものを共鳴させることができるスピーカ構造に関するものである。

従来のスピーカ構造として、特許文献１に記載されるものがあった。

上記のスピーカ構造は、センターポールとトッププレートとの間に形成される磁気ギャップ内にボイスコイルを装着するに際し、ボイスコイルのボビンをダンパ及び振動板とで垂直状態に保持するとともに、ボビン内の上端部に軽量かつ小型のリング状のマグネットを取り付け、マグネットと反発する極性を有するリング状のマグネットをセンターポールの上面に設けていた。

特開平６−２３３３８１号公報

上述したスピーカ構造では、振動板と連動するボイスコイルの動きを抑制し、ボイスコイルのボビンを保持するためのエッジやダンパの負担を軽減することによって最低共振周波数を大幅に低減させていた。

しかし、いわゆる平面バッフル型と呼ばれる、板にスピーカを装着して音を鳴らすものに適用しても十分な性能を発揮できないという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑み、ものに装着して共鳴させることができるスピーカ構造及びスピーカ装置を提供するものである。

請求項１記載の発明では、磁気回路部に、第一の磁石を備え、伝達部に、第一の磁石により発生する磁気と反発するように配設された第二の磁石を備えている。このことより、ボイスコイルが、第一の磁石及び第二の磁石から発生する反発しあう磁気により、磁気回路部から離れる方向に付勢され、第一の磁石及び第二の磁石から発生する反発しあう磁気により形成される反発磁気回路部に移動して、反発磁気回路部の磁気により駆動されることになる。

そして、反発磁気回路部では、第一の磁石及び第二の磁石から発生する磁気が反発しあうので磁束密度が高くなる。磁束密度の高い位置にボイスコイルが配置されるので、ボイスコイルの駆動力が大きくなり、伝達部から共鳴体に伝えられるラウドネス（音の大きさ）を高めることが出来る。

請求項２記載の発明のように、伝達部を、ボビンの磁気回路部側と反対側に配設された筒状のパイプ部と、パイプ部の磁気回路部側と反対側の端部を閉塞して第二の磁石が配設される蓋板と、を備えるようにすれば、共鳴体が磁性体である場合に、伝達部との着接が容易となる。

請求項３記載の発明では、パイプ部を、ボビンに対して軸方向に沿って摺動可能に形成して、パイプ部とボビンとを組み付けた軸方向の長さを調節可能に形成している。

ここで、一端が閉塞したパイプでは、パイプ内の空気は、閉じた端部を節、開いた端部を腹とする基本振動の共鳴を起こす。したがって、パイプの長さの４倍が共振周波数（基本振動）の波長となる。

よって、共鳴体の共振周波数が本願発明のスピーカ構造と合わない場合には、パイプ部の軸方向の長さとボビンの軸方向との長さをあわせた長さを、共鳴体の共振周波数と合うように調節することができる。

請求項４記載の発明では、伝達部を、ボビンの磁気回路部側と反対側の端部に配設された支持プレートと、支持プレートに装着された第二の磁石と、第二の磁石と摺接するとともに磁気回路部と反対側に延びる金属製の振動伝達片と、振動伝達片の第二の磁石と摺接する側と反対側に配設され共鳴体と着接する蓋部材と、振動部を磁気回路部側とは反対側から覆い振動伝達片が挿通する非磁性体のキャップと、キャップの前記振動伝達片が挿通された孔の周辺に配設され、振動エネルギーの内部損失が前記振動伝達片より多い弾性部材と、を備えるようにしている。

金属製の振動伝達片は、振動エネルギーの内部損失が少ないため、高周波数の共振が鋭くなる。よって、金属製振動伝達片より振動エネルギーの内部損失が多い弾性部材をキャップの振動伝達片が挿通された孔の周辺に配設することで、振動伝達片の共振を減少させることができる。

請求項５記載の発明のように、請求項１、２、３又は４のいずれかに記載のスピーカ構造と、所定範囲内に侵入した人を検出する検出手段と、検出手段が検出した侵入信号によりスピーカ構造を作動させる演算制御手段と、伝達部から伝えられた振動を音として放射する共鳴体と、を備えるようにスピーカ装置を構成すれば、人が近づいたときにのみスピーカ構造が作動するので、消費電力の削減ができるとともに、スピーカ装置を音源として認識していない人を驚愕させるのでディスプレイとして広告効果を高めることができる。

本発明のスピーカ構造では、磁束密度の高い位置にボイスコイルが配置されて、ボイスコイルの駆動力が大きくなり、伝達部から共鳴体に伝えられるラウドネス（音の大きさ）が高まるので、ものに装着してそのものを共鳴させることができる。

本発明における第一の実施形態のスピーカ構造の（ａ）断面図であり、（ｂ）Ｓ−Ｓ断面図である。 図１における磁束の流れを表した断面図である。 本発明におけるスピーカ構造の第二の実施形態の断面図である。 スピーカ装置にスピーカ構造が装着された状態図である。

本発明におけるスピーカ構造の第一の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明において、図１（ａ）における上下を、上下方向とする。

スピーカ構造１は、コーン型スピーカをベースにして、図１に示すように、磁気回路部２により駆動されボイスコイル３２が巻回されるボビン３１を有する駆動部３と、駆動部３と連結され音を放射する振動部４と、駆動部３及び振動部４を支持する支持部５と、駆動部３と連接して図示しない共鳴体１００に振動を伝える伝達部６と、磁気回路部２を収納するフレーム７と、を備えている。

磁気回路部２は、中心部に円柱状のセンターポール２１ａを有する磁性材料からなるボトムプレート２１と、ボトムプレート２１上に配設される円環状の第一の磁石２２と、第一の磁石２２の上端面に接して配設された磁性材料からなる円環状のトッププレート２３と、を有している。

駆動部３は、非磁性材料からなる円筒状のボビン３１と、ボビン３１の外側に巻かれたボイスコイル３２と、を有している。

振動部４は、コーン紙で形成され、ボビン３１と後述するエッジ５１に支持された円環状の振動板４１を有している。

支持部５は、フレーム７の外縁部と、振動板４１とを連結するエッジ５１と、フレーム７とボビン３１とを連結する図示しないダンパと、を有している。

伝達部６は、ボビン３１の上側に配設されたフェノール樹脂製で筒状のパイプ部６１と、パイプ部６１の上側の端部を閉塞して第二の磁石６３が配設されるフェノール樹脂製の蓋板６２と、を備えている。

パイプ部６１は、外筒部６１ａと、外筒部６１ａより小径に形成された内筒部６１ｂと、を有している。外筒部６１ａと、内筒部６１ｂとの間には、ボビン３１が摺動可能な程度の隙間を有している。

蓋板６２は、円盤状に形成され外筒部６１ａ及び内筒部６１ｂの上端部に装着されている。蓋板６２の下面には、センターポール２１ａと対向する位置であって、第一の磁石２２からセンターポール２１ａを介して発生する磁気Ｇ１と反発するように（対向する端面の極性が同じとなるように）第二の磁石６３が、配設されている。

外筒部６１ａと、内筒部６１ｂとの間に、ボビン３１の上端部が挿入され接着剤８により接着されて、パイプ部６１とボビン３１とを組み付けた軸方向の長さ（組付け長Ｈ１とする）４倍が共鳴体１００の共振周波数（基本振動）の波長となるように形成されている。

フレーム７は、非磁性材料からなり、円筒状で上側が開口して下側が閉塞し磁気回路部２が収納される内ケース７１と、内ケース７１の外側に装着される筒状の外ケース７２と、を有している。

スピーカ構造１の作用について説明する。第一の磁石２２からセンターポール２１ａを介して発生する磁気Ｇ１は、第二の磁石６３により発生する磁気Ｇ２と反発するので、図２に示すように、磁気回路部２に対して、伝達部６及び振動部４が上側に引っ張り上げられるとともに、磁束が上下方向において密集して磁束密度が高くなる反発磁気回路部Ｙが形成される。そして、その反発磁気回路部Ｙに、ボビン３１に回装されたボイスコイル３２が位置することになるので、磁気Ｇ１および磁気Ｇ２を有効に利用することが可能となりボイスコイル３２に大きな駆動力を与える。

スピーカ構造１の使用方法としては、図４に示すように、支持フレーム１０１に平板状の共鳴体１００を取り付ける。所定範囲Ｘ内に侵入した人Ｐを検出する検出手段として人感センサ１０３を、共鳴体１００に取り付ける。人感センサ１０３が検出した侵入信号によりスピーカ構造１を作動させる演算制御手段１０４を人感センサ１０３と接続して共鳴体１００に取り付ける。演算制御手段１０４をスピーカ構造１と接続して、共鳴体１００にスピーカ構造１を取り付けたスピーカ装置９０として使用する。

スピーカ装置９０から所定範囲Ｘ内に侵入した人Ｐを人感センサ１０３が検出したら、演算制御手段１０４に信号を送り、演算制御手段１０４は、スピーカ構造１に作動信号を送り、スピーカ構造１が作動する。伝達部６から共鳴体１００に振動が伝わり、共鳴体１００から音が放射される。

スピーカ構造１では、磁気回路部２に、第一の磁石２２を備え、伝達部６の蓋板６２に、第一の磁石２２からセンターポール２１ａを介して発生する磁気Ｇ１と反発するように配設された第二の磁石６３を備えている。

このことより、ボイスコイル３２が、第一の磁石２２からセンターポール２１ａを介して発生する磁気Ｇ１及び第二の磁石６３から発生する磁気Ｇ２により反発しあい、磁気回路部２から離れる方向に付勢され、第一の磁石２２からセンターポール２１ａを介して発生する磁気Ｇ１及び第二の磁石６３から発生する磁気Ｇ２が反発しあうことにより形成される反発磁気回路部Ｙに移動して、反発磁気回路部Ｙの磁気により駆動されることになる。

そして、反発磁気回路部Ｙでは、第一の磁石２２からセンターポール２１ａを介して発生する磁気Ｇ１及び第二の磁石６３から発生する磁気Ｇ２が反発しあうので磁束密度が高くなる。磁束密度の高い位置にボイスコイル３２が配置されるので、ボイスコイル３２の駆動力が大きくなり、伝達部６から共鳴体１００に伝えられるラウドネス（音の大きさ）を高めることが出来る。

また、伝達部６を、ボビン３１の磁気回路部２側と反対側に配設された筒状のパイプ部６１と、パイプ部６１の磁気回路部２側と反対側の端部を閉塞して第二の磁石６３が配設される蓋板６２と、を備えるようにすれば、共鳴体１００が磁性体である場合に、伝達部６との着接が容易となる。

また、パイプ部６１を、ボビン３１と軸方向に沿って摺動可能に形成して、パイプ部６１とボビン３１とを組み付けた組付け長Ｈ１を調節可能に形成している。

ここで、一端が閉塞したパイプでは、パイプ内の空気は、閉じた端部を節、開いた端部を腹とする基本振動の共鳴を起こす。したがって、パイプの長さの４倍が共振周波数（基本振動）の波長となる。

よって、共鳴体１００の共振周波数が本願発明のスピーカ構造１と合わない場合には、図１に示したように、パイプ部６１とボビン３１とを組み付けた組付け長Ｈ１を、共鳴体１００の共振周波数と合うように組付け長Ｈ２に調節することができる。（図１において調節した後の状態を二点鎖線で示している。）
スピーカ構造１の使用方法に示したように、スピーカ構造１と、所定範囲Ｘ内に侵入した人Ｐを検出する人感センサ１０３と、人感センサ１０３が検出した侵入信号によりスピーカ構造１を作動させる演算制御手段１０４と、伝達部６から伝えられた振動を音として放射する共鳴体１００と、を備えるようにスピーカ装置９０を構成すれば、人Ｐが近づいたときにのみスピーカ構造１が作動するので、消費電力の削減ができるとともに、スピーカ装置９０を音源として認識していない人Ｐを驚愕させるのでディスプレイとして広告効果を高めることができる。

また、ボイスコイル３２が、第一の磁石２２からセンターポール２１ａを介して発生する磁気Ｇ１及び第二の磁石６３から発生する磁気Ｇ２が反発しあうことにより、磁気回路部２から離れる方向に付勢されるので、ボイスコイル３２のボビン３１を保持するためのエッジ５１や図示しないダンパー（スティフネスが小さくてすむ）の負担を軽減させ、最低共振周波数を大幅に低減することができ、低音域を良好に再生できる。

本発明におけるスピーカ構造の第二の実施形態を図面に基づいて説明する。

スピーカ構造１Ａにおいてはドーム型スピーカをベースにして、図３に示すように、磁気回路部２Ａにより駆動されボイスコイル３２Ａが巻回されるボビン３１Ａを有する駆動部３Ａと、駆動部Ａ３と連結され音を放射する振動部４Ａと、振動部４Ａを支持する支持部５Ａと、駆動部３Ａと連接して図示しない共鳴体１００に振動を伝える伝達部６Ａと、磁気回路部２Ａを収納するフレーム７Ａと、を備えている。

磁気回路部２Ａは、磁性材料からなる円盤状のトッププレート２３Ａと、トッププレート２３Ａの下側に配設される円盤状の第一の磁石２２Ａと、トッププレート２３Ａと第一の磁石２２Ａとが収納される磁性材料からなるボトムフレーム２４Ａと、有している。ボトムフレーム２４Ａは、円筒状で上側が開口して下側が閉塞し開口縁部から径方向外側に延びる円環状のフランジ部２４１Ａを有し、フランジ部２４１Ａからさらに径方向外側に突出する複数の係合部２４２Ａで後述する係合フレーム７２１Ａと係合されている。

駆動部３Ａは、非磁性材料からなる円筒状のボビン３１Ａと、ボビン３１Ａの外側に巻かれたボイスコイル３２Ａと、を有している。

振動部４Ａは、コーン紙で形成され、ボビン３１Ａと後述するエッジ５１Ａに支持された長円環状の振動板４１Ａを有している。

支持部５Ａは、後述するフレーム７Ａの内フレーム７２Ａの外縁部と、振動板４１Ａとを連結するエッジ５１Ａを有している。

フレーム７Ａは、上側が開口した矩形箱状の外フレーム７１Ａと、外フレーム７１Ａ内に配設され振動板４１Ａとエッジ５１Ａを介して連結される矩形枠状の内フレーム７２Ａと、を有している。内フレーム７２Ａは、下側に延びてボトムフレーム２４Ａの係合部２４２Ａと係合する複数の係合フレーム７２１Ａを有している。

伝達部６Ａは、ボビン３１Ａの上端部に配設された支持プレート６２Ａと、支持プレート６２Ａに装着された第二の磁石６３Ａと、第二の磁石６３Ａと摺接するとともに磁気回路部２Ａと反対側に延びる金属製の振動伝達片６５Ａと、振動伝達片６５Ａの第二の磁石６３Ａと摺接する側と反対側に配設された蓋部材６４Ａと、振動部４Ａを磁気回路部２Ａ側とは反対側から覆い振動伝達片６５Ａが挿通する非磁性体のキャップ６１Ａと、キャップ６１Ａの後述する天板部６１２Ａの振動伝達片６５Ａが挿通された後述する挿通孔６１３Ａの周辺に配設され、振動エネルギーの内部損失が振動伝達片６５Ａより多い弾性部材６６Ａと、を備えている。

キャップ６１Ａは、外フレーム７１Ａと対向するとともに、外フレーム７１Ａの上側に配設され振動部４Ａを覆う非磁性材料からなり下側が開口した矩形箱状に形成され、側壁部６１１Ａと、天板部６１２Ａとを有している。天板部６１２Ａの中央部には、挿通孔６１３Ａが形成されている。

支持プレート６２Ａは、磁性材料からなりボビン３１Ａの上部を閉塞するように配設されている。支持プレート６２Ａの上側には、第二の磁石６３Ａが磁気回路部２Ａの第一の磁石２２Ａから発生する磁気Ｇ１と反発するように（対向する端面の極性が同じとなるように）配設されている。

振動伝達片６５Ａは、第二の磁石６３Ａと摺接して他の部分より大径に形成された大径部６５１Ａと、キャップ６１Ａの挿通孔６１３Ａを挿通して上端部に蓋部材６４Ａが装着される小径部６５２Ａと、を有している。振動伝達片６５Ａは、第二の磁石６３Ａの上側の端面と摺接可能に配設されている。

蓋部材６４Ａは、非磁材料からなり下側が開口した円筒箱状に形成され、外側の外筒部６４１Ａと、軸心付近が下側に突出して振動伝達片６５Ａと螺合する内筒部６４２Ａと、内筒部６４２Ａと外筒部６４１Ａと連結して共鳴体１００と着接される当接部６４３Ａと、を有している。

弾性部材６６Ａは、ゴムが用いられ、キャップ６１Ａの天板部６１２Ａの下側に配設される板ゴム６６１Ａと、上側に配設される環状ゴム６６２Ａと、を備えている。板ゴム６６１Ａは、振動伝達片６５Ａの大径部６５１Ａと、キャップ６１Ａの天板部６１２Ａの下側の端面との間に、ワッシャ６７を介して配設されている。環状ゴム６６２Ａは、振動伝達片６５Ａの小径部６５２Ａに外装され蓋部材６４Ａの内筒部６４２Ａの下端面と、キャップ６１Ａの上側の端面との間に、配設されている。

スピーカ構造１Ａの作用は、スピーカ構造１と同様であるので、説明は、省略する。

スピーカ構造１Ａでは、伝達部６Ａを、ボビン３１Ａの上端部に配設された支持プレート６２Ａと、支持プレート６２Ａに装着された第二の磁石６３Ａと、第二の磁石６３Ａと摺接するとともに磁気回路部２Ａと反対側に延びる金属製の振動伝達片６５Ａと、振動伝達片６５Ａの第二の磁石６３Ａと摺接する側と反対側に配設された蓋部材６４Ａと、振動部４Ａを磁気回路部２Ａ側とは反対側から覆い振動伝達片６５Ａが挿通する非磁性体のキャップ６１Ａと、キャップ６１Ａの後述する天板部６１２Ａの振動伝達片６５Ａが挿通された後述する挿通孔６１３Ａの周辺に配設され、振動エネルギーの内部損失が振動伝達片６５Ａより多い弾性部材６６Ａと、を備えるようにしている。

金属製の振動伝達片６５Ａは、振動エネルギーの内部損失が少ないため、高周波数の共振が鋭くなる。よって、金属製の振動伝達片６５Ａより振動エネルギーの内部損失が多い弾性部材６６Ａを、キャップ６１Ａの天板部６１２Ａの振動伝達片６５Ａが挿通された挿通孔６１３Ａ周辺に配設することで、振動伝達片６５Ａの共振を減少させることができる。

第一の実施形態において、伝達部６のパイプ部６１は、フェノール樹脂製を用いているが、共鳴体１００に音を伝達できるものであればこれにはこだわらない。例えば、縦弾性係数／密度の高い又は固有音響抵抗値の高い、合成樹脂あるいは金属を用いることができる。

また、スピーカ装置９０についても上記の態様に限定されない。例えば、家具、マネキン人形、太鼓等の物品や壁等を共鳴体１００としてスピーカ構造１又は１Ａを装着してスピーカ装置９０とすることができる。

スピーカ構造１ではコーン型、スピーカ構造１Ａではドーム型のスピーカをベースにしているが、これらにはこだわらない。すべての動電変換方式のスピーカをベースとすることができる。

また、弾性部材６６Ａは、キャップ６１Ａの天板部６１２Ａの下側及び上側に配設しているが、振動伝達片６５Ａの共振を減少させることができるのであれば、これにはこだわららない。キャップ６１Ａの天板部６１２Ａの下側又は上側のみに配設してもよい。

１、１Ａ スピーカ構造
２、２Ａ 磁気回路部
２２、２２Ａ 第一の磁石
３、３Ａ 駆動部
３１、３１Ａ ボビン
３２、３２Ａ ボイスコイル
４、４Ａ 振動部
５、５Ａ 支持部
６、６Ａ 伝達部
６１ パイプ部
６１Ａ キャップ
６２Ａ 支持プレート
６３、６３Ａ 第二の磁石
６４Ａ 蓋部材
６５Ａ 振動伝達片
６６Ａ 弾性部材
９０ スピーカ装置
１００ 共鳴体
Ｇ１ 磁気
Ｇ２ 磁気
Ｘ 所定範囲
Ｙ 反発磁気回路部
Ｈ１ 組付け長
Ｈ２ 組付け長
Ｐ 人

Claims (5)

1. 磁気回路部により駆動されボイスコイルが巻回されるボビンを有する駆動部と、該駆動部と連結され音を放射する振動部と、前記振動部を支持する支持部と、前記駆動部と連接して共鳴体に振動を伝える伝達部と、を備えるスピーカ構造であって、
   前記磁気回路部は、第一の磁石を備え、
   前記伝達部は、前記第一の磁石により発生する磁気と反発するように配設された第二の磁石を備え、
   前記ボイスコイルが、前記第一の磁石及び前記第二の磁石から発生する反発しあう磁気により、前記磁気回路部から離れる方向に付勢され、前記第一の磁石及び前記第二の磁石から発生する反発しあう磁気により形成される反発磁気回路部に移動して、前記反発磁気回路部の磁気により駆動されることを特徴とするスピーカ構造。
2. 前記伝達部は、前記ボビンの前記磁気回路部側と反対側に配設された筒状のパイプ部と、
   該パイプ部の前記磁気回路部側と反対側の端部を閉塞して前記第二の磁石が配設される蓋板と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のスピーカ構造。
3. 前記パイプ部が、前記ボビンに対して軸方向に沿って摺動可能に形成され、前記パイプ部と前記ボビンとを組み付けた軸方向の長さを調節可能に形成されていることを特徴とする請求項２記載のスピーカ構造。
4. 前記伝達部が、
   前記ボビンの前記磁気回路部側と反対側の端部に配設された支持プレートと、
   前記支持プレートに装着された前記第二の磁石と、
   前記第二の磁石と摺接するとともに前記磁気回路部と反対側に延びる金属製の振動伝達片と、
   前記振動伝達片の前記第二の磁石と摺接する側と反対側に配設され共鳴体と着接する蓋部材と、
   前記振動部を前記磁気回路部側とは反対側から覆い前記振動伝達片が挿通する非磁性体のキャップと、
   前記キャップの前記振動伝達片が挿通された孔の周辺に配設され、振動エネルギーの内部損失が前記振動伝達片より多い弾性部材と、
   を備えていることを特徴とする請求項１記載のスピーカ構造。
5. 請求項１、２、３又は４のいずれかに記載のスピーカ構造と、
   所定範囲内に侵入した人を検出する検出手段と、
   前記検出手段が検出した侵入信号により前記スピーカ構造を作動させる演算制御手段と、
   前記伝達部から伝えられた振動を音として放射する前記共鳴体と、
   を備えていることを特徴とするスピーカ装置。

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