(57)【要約】【課題】振動系の往復運動における制約を低減させて音質の劣化を防止する。【解決手段】スピーカー１は、ケース２に磁石１１を固定させることで磁気回路を形成しており、振動系３のボイスコイルボビン３１の背面側の外周に第１のボイスコイル３３が巻装されると共に、第１のボイスコイル３３を挟む一対の振動制御部材３４，３５が設けられている。振動系３の振動板３２の外周部分には第２のボイスコイル３６が巻装されている。第１、第２のボイスコイル３３，３６の周囲には磁束集中部１８，１９が形成され、ここには磁性流体２１Ａ，２１Ｂが注入され、保持されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料からなるケースと磁石及を含んで構成される磁気回路と、
前記ケースの前面側の開口部に往復移動自在に挿入される振動板と、
前記振動板の中央部に固定され、前記ケース内に挿入されるボイスコイルボビンと、
前記ボイスコイルボビンに巻装され、電気信号が入力される第１のボイスコイルと、
前記振動板の外周部に巻装され、電気信号が入力される第２のボイスコイルと、
前記振動板が移動する方向において前記第１のボイスコイルを挟んで配置され、非磁性体からなる一対の振動制御部材と、
前記磁石と前記ケースとの間に形成される第１の磁束集中部に注入され、前記第１のボイスコイルと、前記振動制御部材の一部が浸漬させられる第１の磁性流体と、
前記磁石によって前記ケースの前面側に形成される第２の磁束集中部に注入され、前記第２のボイスコイルが浸漬させられる第２の磁性流体と、
を含むことを特徴とするスピーカー。
【請求項２】
前記一対の振動制御部材は、前記第１のボイスコイルの背面側に配置された第１の振動制御部材と、前記第１のボイスコイルの前面側に配置された第２の振動制御部材であり、前記第１の振動制御部材の前面側の一部が前記第１の磁性流体に挿入され、前記第２の振動制御部材の背面側の一部が前記第１の磁性流体に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカー。
【請求項３】
前記磁石は、前記ケースの凹部内に収容され、前記ボイスコイルボビンを挿入可能な第１の磁石と、前記ケースの背面側に前記第１の磁石と対向して配置される第２の磁石とを有し、前記第１の磁石及び第２の磁石は同じ磁極が向い合うように配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のスピーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声再生用のスピーカーに関する。さらに詳しくは、磁性流体を用い、エッジレス・ダンパーレス構造を有するダイナミック型のスピーカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
音声再生用のスピーカーとしては、磁束集中部中に配置されたボイスコイルに電流を流し、振動板を振動させることで音声を再生するダイナミック型スピーカーが知られている。この種のダイナミック型スピーカーは、エッジとダンパーにより振動板及びボイスコイルボビンを支える構造になっている。
【０００３】
ここで、ダンパーは、振動板及びボイスコイル並びにボイスコイルボビンを含む振動系が磁気回路壁と接触せずに、正確に往復運動するように支持する役割を有する。さらに、ダンパーは、ボイスコイルの振動の中心と磁束集中部の中心を合致させ、振動系の慣性を抑える（制動・ダンプする）役割も担っている。
また、エッジは、ダンパーと同様の役割を有すると共に、振動板の表側と裏側に放射される逆相の音波が互いに干渉しないように音波を遮断する役割を有する。
【０００４】
エッジとダンパーは、振動方向の軸上で異なった位置に存在する。したがって、振動系は２点で支えられることになり、その動きが確実に制御される。その結果、ボイスコイルは狭小な磁束集中部中を磁気回路壁に接触すること無く往復運動することが可能となる。
【０００５】
このような役割を果たすため、ダンパー及びエッジはより強い制御力を有することが望ましい。その一方で、電気信号を忠実に音波に変換するというスピーカー本来の目的においては、その制御力が足かせとなり、再生音の歪みにつながる。さらに、エッジ及びダンパーは、それ自体が固有振動を持つため、エッジ及びダンパーが振動することにより、不要な音波、すなわち歪みが生じて再生音を濁すことがある。そこで、従来のスピーカーには、ボイスコイルの配置位置の磁束集中部に磁性流体を注入し、磁性流体を介して振動系を支持することで再生音の歪みを抑制するように構成していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のスピーカーでは、エッジがフレームに機械的に連結された構成を有するので、振動系の往復運動における制約を充分に減少させることはできなかった。このため、再生音の歪を除去してさらに高品質な音声を再生できるスピーカーの開発が望まれていた。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、振動系の往復運動における制約を低減させて音質の劣化を防止することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の一観点によれば、磁性材料からなるケースと磁石及を含んで構成される磁気回路と、前記ケースの前面側の開口部に往復移動自在に挿入される振動板と、前記振動板の中央部に固定され、前記ケース内に挿入されるボイスコイルボビンと、前記ボイスコイルボビンに巻装され、電気信号が入力される第１のボイスコイルと、前記振動板の外周部に巻
装され、電気信号が入力される第２のボイスコイルと、前記振動板が移動する方向において前記第１のボイスコイルを挟んで配置され、非磁性体からなる一対の振動制御部材と、前記磁石と前記ケースとの間に形成される第１の磁束集中部に注入され、前記第１のボイスコイルと、前記振動制御部材の一部が浸漬させられる第１の磁性流体と、前記磁石によって前記ケースの前面側に形成される第２の磁束集中部に注入され、前記第２のボイスコイルが浸漬させられる第２の磁性流体と、を含むことを特徴とするスピーカーが提供される。
【０００９】
また、本発明の別の観点によれば、請求項１に記載のスピーカーにおいて、前記磁石は、前記ケースの凹部内に収容され、前記ボイスコイルボビンを挿入可能な第１の磁石と、前記ケースの背面側に前記第１の磁石と対向して配置される第２の磁石とを有し、前記第１の磁石及び第２の磁石は同じ磁極が向い合うように配置されることを特徴とするスピーカーが提供される。
【００１０】
さらに、本発明の別の観点によれば、請求項１又は請求項２に記載のスピーカーにおいて、一対の振動制御部材は、前記第１のボイスコイルの背面側に配置された第１の振動制御部材と、前記第１のボイスコイルの前面側に配置された第２の振動制御部材であり、前記第１の振動制御部材の前面側の一部が前記第１の磁性流体に挿入され、前記第２の振動制御部材の背面側の一部が前記第１の磁性流体に挿入されていることを特徴とするスピーカーが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動系がスピーカーの前面側と背面側のそれぞれにおいて磁性流体で支持される。さらに、振動系の前面側と背面側のそれぞれに設けたボイスコイルで振動系を駆動させることができる。これらのことから振動系の移動に対する制約が低減され、再生音の音質の劣化が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るスピーカーの構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１の一部を拡大した図であって、第１の磁束集中部の周囲の構成を示す図である。
【図３】図３は、図１の一部を拡大した図であって、第２の磁束集中部の周囲の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下において、高温の音声が出力される側を前面とし、その反対側を背面として説明する。
図１に本実施の形態に係るスピーカーの断面図を示す。スピーカー１は、ケース２を有し、ケース２内に振動系３が振動可能に支持されている。ケース２は、鉄などの磁性材料から製造されており、ヨークとして機能する。ケース２の前面２Ａには、略円形の開口部４が形成されている。
【００１４】
図１及び図２に示すように、ケース２内は、中央にポールピース１０が突設されている。ポールピース１０は、軸線ｍ１に平行に延び、その外形が円形をなすとともに、前面側の端部に拡径された先端部１０Ａを設けられている。ここで、軸線ｍ１は、振動系３の振動方向に平行な仮想線である。なお、ポールピース１０は、ケース２と一体に形成されているが、ポールピース１０を別体で形成してケース２に固定する構成でも良い。さらに、ケース２には、複数の孔５がポールピース１０を中心とする円周上に例えば等間隔に形成されている。これら孔５は、空気抜きやケーブルを通すために用いられる。
【００１５】
さらに、ケース２内には、第１の磁石１２が取り付けられている。第１の磁石１２は、軸線ｍ１に平行な貫通孔が形成されたリング形状を有する。第１の磁石１２の内面とポールピース１０の先端部１０Ａとの間には、所定のギャップが形成されている。さらに、ケース２の背面２Ｃには、第２の磁石１４が取り付けられると共に、第２の磁石１４のヨーク１５が取り付けられている。第２の磁石１４は、第１の磁石１２と共にケース２を挟むように配置されており、これによって、第１の磁石１２によって形成される磁気回路の磁束が強められる。ヨーク１５は、鉄等の磁性材料からなり、第２の磁石１４に接する前面が平面になっているが、その反対側を半球形になっている。このようにヨーク５の背面の表面積を増やすことで、背面側において磁束が密集しないようにしている。
【００１６】
第１、第２の磁石１２，１４には、永久磁石、例えば磁束密度が高く、非常に強い磁力を持つネオジムを用いた磁石が用いられている。なお、スピーカー１は、第２の磁石１４を設けずに第１の磁石１２のみを用いても良い。また、第２の磁石１４は、ケース２の外側に取り付けられているが、ケース２内に収容しても良い。
【００１７】
この実施の形態で第１の磁石１２は、背面側にＮ極、前面側にＳ極が配置されるように固定されている。さらに、第２の磁石１４は、前面側が第１の磁石１２の背面側と同じ極性を持つように配置されている。即ち、この実施の形態では、第２の磁石１４の前面がＮ極に、背面がＳ極になっている。
【００１８】
第１の磁石１２の前面には、フレーム１７が密着して取り付けられている。フレーム１７は、磁性材料から製造されており、振動系３の挿入及び往復運動を妨げない形状、具体的にはリング形状を有し、且つ内周面が前面側から背面側にむけて内径を徐々に減少させるようなテーパを有する。背面側の内径は、ポールピース１０の先端部１０Ａの外径より大きくなっている。このポールピース１０の先端部１０Ａとフレーム１７との間に形成されるギャップが、磁石１１，１４によって形成される磁束が集中する第１の磁束集中部１８になる。
また、フレーム１７の先端部の外径は、ケース２の開口部４の内径より小さくなっている。このフレーム１７の先端部とケース２の開口部４との間に形成されるギャップが、磁石１１，１４によって形成される磁束が集中する第２の磁束集中部１９になる。なお、フレーム１７には、空気抜きやケーブルを通すための孔２０が複数形成されている。これら孔は、第１の磁石１２を避けるように斜めにフレーム１７を貫通している。
【００１９】
振動系３は、ケース２内に着脱自在に挿入されるボイスコイルボビン３１と、ボイスコイルボビン３１の前面側の先端部に取り付けられた振動板３２とを含んで構成されている。
【００２０】
ボイスコイルボビン３１は、非磁性材料から製造されており、円筒形状を有する。その外径は、フレーム１７の内径より小さく、ポールピース１０の先端部１０Ａの外径より大きい。ボイルコイルボビン３１の背面側の端部の外周には、第１のボイスコイル３３が巻装されている。第１のボイスコイル３３は、導線を隙間なくボイルコイルボビン３１の外周に巻き回すことで形成されている。第１のボイスコイル３３の導線は、図示を省略するアンプに電気的に接続される。さらに、ボイルコイルボビン３１の外周には、第１のボイスコイル３３を挟むように一対の振動制御部材３４，３５が取り付けられている。各振動制御部材３４，３５は、非磁性材料からなり、軸線方向で第１のボイルコイル３３との間に隙間ができないように第１のボイルコイル３３に密着させてある。一対の振動制御部材３４，４５の外径は、第１のボイルコイル３３の外径より大きく、ケース２の凹部２Ｂの内径より小さい。このため、図２に示すように、各振動制御部材３４，４５と第１のボイスコイル３３の境界には段差が生じている。なお、図２において、第１のボイスコイル３
３は、導線を１重に巻き回した構成になっているが、２重以上に導線を巻き回しても良い。
【００２１】
ここで、第１の磁束集中部１８には、磁性流体２１Ａ（第１の磁性流体）が注入され、保持されている。磁性流体２１Ａは、第１のボイルコイル３３の全体及び一対の振動制御部材３４，３５の一部を浸漬できる量が注入されている。具体的には、第１の振動制御部材３４は、第１のボイスコイル３３の背面側に配置され、その前面側の一部が第１の方向ｄ１、つまりケース２の背面２Ｃ側から前面２Ａ側に向けて磁性流体２１Ａに挿入されている。第２の振動制御部材３５は、第１のボイスコイル３３の前面側に配置され、その背面側の一部が第２の方向ｄ２、つまりケース２の前面２Ａ側から背面２Ｃ側に向けて磁性流体２１Ａに挿入されている。これにより、このスピーカー１には、第１の磁石１１のＮ極から、ケース２を通って、ポールピース１０の先端部１０Ａから磁性流体２１Ａを介し、フレーム１７から第１の磁石１１のＳ極に戻る第１の磁気回路が形成される。
【００２２】
さらに、図１及び図３に示すように、ボイルコイルボビン３１の前面側の端部には、振動板３が固定されている。振動板３２は、ボイスコイルボビン３１の中央部に固定され、非磁性材料から製造されており、軸線ｍ１を中心にして前面に向かって径が増大するコーン形状を有し、中央の開口が前面に向かって突となるドーム状のセンターキャップ３２Ａで閉鎖されている。さらに、振動板３２の外周の端部３２Ｂは、背面に向けて折り返されている。この端部３２Ｂは、軸線ｍ１に平行に延びており、ケース２の開口部４の内周面と軸線方向で少なくとも一部が重なっている。より具体的には、振動板３２の端部３２Ｂは、第２の磁束集中部１９を貫通するように配置されている。
【００２３】
さらに、端部３２Ｂの外周には、第２のボイスコイル３６が巻装されている。第２のボイスコイル３６は、導線を隙間なく端部３２Ｂの外周に巻き回すことで形成されている。第２のボイスコイル３６の導線は、図示を省略するアンプに電気的に接続される。第２のボイスコイル３６の軸線方向の長さは、振動系３が往復運動しても第２の磁束集中部１９の外に第２のボイスコイル３６が移動しないような長さである。また、ボイスコイル３３、３６の巻き方向は、入力信号に応じ双方が同じ方向に運動するよう管理される。
【００２４】
また、振動板３２とケース２の間の第２の磁束集中部１９には、磁性流体２１Ｂ（第２の磁性流体）が注入され、保持されている。磁性流体２１Ｂ内には、第２のボイスコイル３６の全体が浸漬される。これにより、第１の磁石１２のＮ極からケース２、磁性流体２１Ｂ、フレーム１７から第２の磁石１４のＳ極に至る第２の磁気回路が形成される。
【００２５】
なお、ボイスコイルボビン３１、振動制御部材３４，３５及び振動板３３は、磁性流体２１Ａ，２１Ｂに対して不活性、不溶性、非膨潤性であり、浸透性がない材料から製造することが望ましい。即ち、アルミニウム、マグネシウム、チタン等の合金を含む金属類、ポリプロピレン、ポリエチレン、ＰＥＴ、ポリイミド、フッ素樹脂等の樹脂、紙、不織布、グラスファイバー、カーボンファイバー、アラミド繊維等に樹脂を含浸または塗布したもの等が使用される。
【００２６】
次に、この実施の形態の作用について説明する。
図示を省略するアンプにスピーカー１を接続して音や声などの音声を発生させるときは、第１のボイスコイル３３及び第２のボイスコイル３６の導線をアンプに接続する。このとき、２つのボイスコイル３３，３６のそれぞれの導線は、アンプに並列または直列に接続することが可能である。
【００２７】
音声再生時には、アンプからの電気信号がそれぞれのボイスコイル３３，３６に入力される。各ボイスコイル３３，３６には、同じ電気信号が入力される。磁気回路内に配置さ
れている２つのボイスコイル３１，３６のそれぞれに電気信号が流れると、電磁誘導によって力が発生する。ポールピース１０及びフレーム１７はケース２に一体又は固定されているので、第１のボイスコイル３３が主にボイスコイルボビン３１を移動させるように働き、第２のボイスコイル３６が主に振動板３２を移動させるように働く。２つのボイスコイル３３，３６は略同時に同じ方向に力を発生させるようにアンプに接続されるので、電気信号の入力によって振動系３の全体が軸線ｍ１に沿って第１の方向ｄ１又は第２の方向ｄ２に移動する。そして、電気信号の変化に伴って振動系３の移動量や移動方向が変化することで、振動が生じ、その結果として振動板３２から音声が出力される。
【００２８】
このとき、振動系３は、振動板３２の先端側とボイスコイルボビン３１の基端側のそれぞれ磁性流体２１Ａ，２１Ｂを介してケース２に支持されているので、振動系３はスムーズに進退移動することができる。つまり、振動板３２は磁気回路壁に接触すること無く振動方向に正確な往復運動を行うことができるので、再生音の歪みが抑制される。特に、前面側、即ち振動板３２の端部３２Ｂと、背面側、即ちボイスコイル３１の基端のそれぞれにボイスコイル３３，３６が配置されているので、電磁誘導による駆動がスムーズに行われる。その結果、高品質な音声が再生される。
【００２９】
ここで、このスピーカー１は、振動系３の進退方向で第１のボイスコイル３３の両端を挟み込むように振動制御部材３４，３５が設けられている。各振動制御部材３４，３５の一部、具体的には、図３に示すように、第１の振動制御部材３４の前面側の一部が磁性流体２１Ａに浸漬され、第２の振動制御部材３５の背面側の一部が磁性流体２１Ａに浸漬されている。前記したように、第１のボイスコイル３３の外径より振動制御部材３４，３５の外径が大きいので、第１の磁束集中部１８内の磁束を横切る面積は、第１のボイスコイル３３より振動制御部材３４，３５の方が大きい。このため、振動制御部材３４，３５が磁束を横切ることによって生じる排斥力は、ボイスコイル３３によって生じる排斥力より大きくなる。
【００３０】
このため、振動系３が第２の方向ｄ２に移動し、これに伴って第２の振動制御部材３５が振動系３の移動量と同じだけ磁性流体２１Ａ内に進入すると、その分だけ排斥力が大きくなる。この排斥力は、振動系３を第２の方向ｄ２と反対側、即ち第１の方向ｄ１に移動させるようとする力として作用する。この力は、磁性流体２１Ａ内に進入する第２の振動制御部材３５の体積が増えるほど増加するので、第２の方向ｄ２における振動系３の移動量が大きいほど、振動系３を元の位置に戻そうとする力が大きくなる。
一方、振動系３が第１の方向ｄ１に移動し、これに伴って第１の振動制御部材３４が振動系３の移動量と同じだけ磁性流体２１Ａ内に進入すると、その分だけ排斥力が大きくなる。この排斥力は、振動系３を第１の方向ｄ１と反対側、即ち第２の方向ｄ２に移動させるようとする力として作用する。前記と同様に、この力は、磁性流体２１Ａ内に進入する第１の振動制御部材３４の体積が増えるほど増加するので、第１の方向ｄ１における振動系３の移動量が大きいほど、振動系３を元の位置に戻そうとする力が大きくなる。
【００３１】
このように、振動系３は、一対の振動制御部材３４，３５の存在によって、常に振動系３の移動方向と反対側の力を磁気回路から受けるので、振動系３が一方の方向に移動し過ぎることが防止されて安定した往復運動が可能になる。また、排斥力のバランス点が振動系の初期位置（規定位置）になるようにボイルコイル３３，３６、一対の振動制御部材３４，３５が配置されているので、ボイスコイル３３，３６の振幅の中心と磁束集中部１８，１９の中心とを合致させることができる。
【００３２】
なお、第１の磁束集中部１８に磁性流体２１Ａが満たされていることから、振動板３２の裏側に発生する逆相の音波が遮断される。
【００３３】
これらの結果、従来のように、振動系のエッジ部分を機械的に接合させたり、ダンパーを設けたりすることなく、音声を再生することが可能になる。
【００３４】
また、このスピーカー１の組み立て時には、ボイスコイル３３のリード線を接続し、磁束集中部１８，２１に振動系３を挿入すれば良い。従来のエッジを機械的に接合させたり、ダンパーを設けたりする場合に必要な位置合わせや接着、これらの作業に必要な治具などが要らず、短時間で容易にスピーカーを製作することができる。
【００３５】
なお、スピーカー１をキャビネットに搭載させてスピーカーシステムを構成しても良い。
【符号の説明】
【００３６】
１      スピーカー
２      ケース
３      振動系
１１      第１の磁石
１４      第２の磁石
１８      第１の磁束集中部
１９      第２の磁束集中部
２１Ａ      第１の磁性流体
２１Ｂ      第２の磁性流体
３１      ボイスコイルボビン
３２      振動板
３２Ｂ      端部
３３      第１のボイスコイル
３４      第１の振動制御部材
３５      第２の振動制御部材
３６      第２のボイスコイル
【図１】
2010263363.tif 000003
【図２】
2010263363.tif 000004
【図３】
2010263363.tif 000005