(57)【要約】【課題】  コーン型ダイナミックスピーカの高域限界周波数付近で発生する、ボイスコイルボビンの歪を抑制し、スピーカの周波数特性を改善する。【解決手段】  ボイスコイルボビンの、振動子と連結する端部の開口全面を、平板で覆い、ボイスコイルボビンの変形を防止する。もう一つの手段として、ボイスコイルボビンと振動子の連結部分の直上において、振動子に平板を取り付ける。【選択図】図１
2008109587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーン型振動子を有し、該コーン型振動子の中心にボイスコイルボビンが取り付けられているコーン型ダイナミックスピーカにおいて、
前記ボイスコイルボビンの円形開口部に、
前記円形開口部全体を覆う面積を有する平板を取り付けたことを特徴とするコーン型ダイナミックスピーカ。
【請求項２】
請求項１記載のコーン型ダイナミックスピーカにおいて、
ボイスコイルボビンの円形開口部全体を覆う面積を有する平板に、
前記円形開口部に嵌め込む円筒を取り付け、
前記円筒を前記円形開口部に嵌め込むことによって、前記平板が、円形開口部に取り付けられることを特徴とするコーン型ダイナミックスピーカ。
【請求項３】
コーン型振動子を有し、該コーン型振動子の中心にボイスコイルボビンが取り付けられているコーン型ダイナミックスピーカにおいて、
前記振動子の前記ボイスコイルボビンが取り付けられている位置の直上で、
且つ前記ボイスコイルボビンの開口には触れない位置に、
円板形状の平板を取り付けたことを特徴とするコーン型ダイナミックスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は音響再生用スピーカに関するもので、特にコーン型ダイナミックスピーカの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のコーン型ダイナミックスピーカの一般的構造を図６を用いて説明する。
図６はコーン型ダイナミックスピーカのコーン直径方向の縦断面図である。基本構造部材のみを記し、付随的な部品は省略している。図において１は断面「山」の字形状の磁性体のヨークである。ヨーク１の中央には円柱形の突起１１が立っている。突起１１の頂部の直径を、基部の直径より大きくして水平に突出させ、磁極１２が形成されている。２はヨーク１の外周上に載置され、ヨーク1に固着されたリング状のマグネットである。マグネット２の上部には、磁性体でできたリング状のプレート３が固着されている。プレート３の内径はマグネット２の内径より小さくし、プレート３と、磁極１２との間に狭い空隙Ｇを形成し、空隙Ｇには強い磁場が生じている。この空隙Ｇの巾は、後に述べるボイスコイルボビン７の厚みと、その上に巻回されたボイスコイル１０の厚みの和に、遊びを加えた巾である。
【０００３】
４は金属で作られた漏斗形状のフレームで、下部開口部に、プレート３、マグネット２とヨーク１が一体化されたブロックが取り付けられている。一方フレーム４の上部開口には、上部開口の直径にほぼ匹敵する外径を有するコーン形状の振動子５が取り付けられ、位置決め調整後ガスケット６と共にフレーム４に接着固定される。
コーン形状の振動子５の下部には、ボイスコイルボビン７の直径にほぼ相当する円孔が空けられている。
【０００４】
７はボイスコイルボビンで、硬質の紙等で、中空の円筒形に作られている。ボイスコイルボビン７上には、ボイスコイル１０が巻回されている。ボイスコイルボビン７上の、ボイスコイル１０が巻回される位置は、スピーカ組立完成時において、空隙Ｇにボイスコイル１０のほぼ中心部がくるように決められる。
【０００５】
ボイスコイルボビン７の直径は、ヨークの磁極１２と、プレート３との間で形成されている狭い円環状空隙Ｇの中心の直径とほぼ同等である。ボイスコイルボビン７は、この空隙に貫挿され、ボイスコイル１０を含めた全体が、磁極１２とプレート３のいずれにも触れないように位置決めされた後、上端部が振動子５の円孔に固着される。即ちボイスコイルボビン７は空隙Ｇ内で宙吊りの状態となる。
【０００６】
この状態でボイスコイルボビン７に巻回されたボイスコイル１０に音声電流を流すと、ボイスコイルボビン７は磁場に直角な図の上下方向の運動を行い、それに伴って振動子が振動して、振動子前面の空気に粗密波を作ることによって、音声を再生することになる。なお８は弾性材で作られた鍔形状のダンパーで、内縁はボイスコイルボビン７に固着され、外縁はフレーム３に固着され、コイルボビンを定位置に支持すると共に、コイルボビンの過大な上下動を抑制する働きをする。
【０００７】
９は、防塵性のある材で作られたダストキャップで、ボイスコイルボビンの上部空間を覆うように振動子に取り付けられている。これにより大気中の塵埃、特に鉄粉のようなマグネットに吸着しやすい粉塵からスピーカの駆動部を保護する。ダストキャップ９は、質量が大きいと、振動子の振動に影響を与えるので、通常、紙，布等軽量な材料で作られており、振動による空圧に耐えられるようドーム状に成形されている。ダストキャップの構造及び求められる性質については、特願平３−３４５９９９号に記述されている。
【特許文献１】特願平３−３４５９９９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の構造を有するコーン型ダイナミックスピーカにおいては、ボイスコイルボビン７に発生する上下動の加速度は、ボイスコイルに加えられる電圧の周波数の二乗に比例して増加する。そして一定周波数を越えると、ボイスコイルボビン７と振動子５の接着部の剛性が、振動子の質量と、振動子前面空気の質量の合計質量を加振できなくなる。この周波数を高域限界周波数と呼んでおり、例えば口径２０ｃｍ程度の標準的スピーカで約３ＫＨｚ前後である。
【０００９】
高域限界周波数以上では、振動子５は、十分に動くことが出来ず、それに伴ってボイスコイルボビン７は強度の弱い方向に勝手に動くようになり、複雑な振り子運動や直線運動を発生し、ボイスコイルボビン７の円筒形状を歪めてしまう。また高域限界周波数に達する前の周波数であっても、高域限界周波数に近づくに従い同様の現象は起き易くなり、原信号の忠実な再生は困難になる。
【００１０】
ボイスコイルボビンのボビンは通常厚さ０．２ｍｍ程度の紙で円筒上に形成されている。従って強度を増すため使用する紙の厚みを増やしたり、樹脂を含浸させることが考えられる。しかしながら、ボイスコイルボビン７は、原信号の変化に忠実に感応するようにするため、可及的に薄くし、質量を減らすことが要求される。従って強度を増加するため紙厚を厚くすることには限界がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、ボイスコイルボビン７の紙厚を変えることなく、ボイスコイルボビン７の強度を増し、高域限界周波数附近で発生する不規則振動によるボビンの歪みを低減するスピーカを提供するものである。そのため、ボイスコイルボビン７の、振動子５と接着される部分附近の円形の開口を、全面に亘り補強用の平板で塞ぎ、ボイスコイルボビンの歪みを防ぎ、円形状を維持するようにした。
【発明の効果】
【００１２】
上記手段により、本発明のスピーカは、ボイスコイルボビンに生じる歪みと、それに伴って振動子にも生じる歪みを可及的に小とし、良好な周波数特性を得ることができる。更にボイスコイルボビンに生じる歪みによって、ボイスコイルボビンと振動子の接着面などに生じる亀裂によるスピーカの破損を少なくする効果がある。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明のスピーカの第１の実施例を示す図で、図６と共通する部分には、同一の符号を付して説明を省略する。本実施例においては、ボイスコイルボビン７の上部円形開口を、ボイスコイルボビン７のボビンと同一素材で作られた円形の平板２０で覆い、ボイスコイルボビン７に接着等の手段により固着させたものである。
【実施例２】
【００１４】
図２は本発明スピーカの第２の実施例を示す図で、図６と共通する部分には、同一の符号を付して説明を省略する。第２の実施例においては、第１の実施例における平板の取り付けを容易にし、組立の効率化を計ったものである。本実施例においては、まずボイスコイルボビン７の内径とほぼ等しく、ボイスコイルボビン７の開口部に密に嵌挿できるような、紙などで作ったリング状の円筒２１を用意し、この円筒２１と平板１０を予め接着しておき、平板取付時にこの円筒２１の部分をボイスコイルボビン７に嵌めこむようにしたものである。
【００１５】
円筒２１の例を図３に示す。図３において、円筒２１は、ボイスコイルボビン７の開口部の内径とほぼ等しい外径を有するリング形状で、この円筒２１を平板１０に取り付けた後、ボイスコイルボビンの開口部に嵌め込むようにする。
図示の例では、円筒２１は完全なリング形状のものとなっているが、完全なリング形状である必要はなく、例えば櫛歯状にしてもよい。またボイスコイルの内面ではなく、外面に嵌め込むようにしてもよい。嵌め込み後、円筒２１とボイスコイルボビン７の間は接着して固定することが望ましい。
【実施例３】
【００１６】
図４は本発明スピーカの第３の実施例を示す図で、図６と共通する部分には、同一の符号を付して説明を省略する。第３の実施例においては、平板４１を、第１の実施例及び第２の実施例の如く、ボイスコイルボビンの上部開口に直接に取り付けるのではなく、振動子５上の、ボイスコイルボビン７と振動子５の接着部位に極めて近い位置４２に直接に取り付けるようにしたものである。具体的にはボイスコイルボビンの上部開口部の０．５〜３ｍｍ離れた位置に平板４１がくるように取り付ける。これにより、振動子５とボイスコイルボビン７の接着部位４２の周囲の機械的強度が増すので、結果的にボイスコイルボビンの歪みを抑制する効果が得られることになる。
【００１７】
平板がボイスコイルボビンを補強し、歪みを防ぐ作用を有する理由は以下のように推定される。
一般に、平板の面と平行方向の弾性係数は縦弾性係数（ヤング率）Ｅで表される。すると、例えば直径２ｃｍのボイスコイルボビン上の平板の、面と平行方向のバネ定数はＥ／２である。
ボイスコイルボビンは、強度のあるボイスコイル巻回部から端部のコーン振動子との接着部まで、同一の円筒ボビン材のみで形成されている。
コーン振動子とボイスコイルボビンの接着部に充分な強度が得られない場合、円筒ボビン材の強度に着目する必要がある。ボイスコイルボビンに直接平板を取り付けた場合について計算すると以下のようになる。
円筒ボビン材は通常０．１〜０．２ｍｍ程度の厚みの短冊形状の紙を、円筒状にカールさせたものである。
この場合の円筒形状からの歪み変形バネ定数は短冊形状のたわみバネ定数に略等しく、たわみバネ定数Ｋは
Ｋ＝４ＥＷＨ３／Ｌ３
で表される。
ここでＷは短冊形状巾、
Ｌは短冊形状長さ（円筒周囲長）、
Ｈは短冊形状厚み
である。
ボイスコイルボビンの直径２ｃｍ、ボビン材の厚み０．２ｍｍ、円筒ボビン材のコイルが巻かれていない部分の長さ１ｃｍ
とした場合、コイルが巻かれている部分の補強を考慮して
Ｗ＝０．５ｃｍ、Ｌ＝６．２８ｃｍ、Ｈ＝０．０２ｃｍとして上式に代入すると
Ｋ＝Ｅ×５．４×１０−１０
となる。
したがって、ボイスコイルボビンに直接平板を取り付けた（請求項１，２の発明）場合は十億倍の強度で補強することになる。
【００１８】
また、コーン振動子とボイスコイルボビンの接着部に充分な強度が得られる場合は、コーン振動子の、ボイスコイルボビンとの接着部周囲の強度に着目する必要がある。この場合、接着部周囲巾をＷとして、
Ｗ＝０．２ｃｍ、Ｌ＝６．２８ｃｍ、Ｈ＝０．５ｃｍとして上式に代入するとＫ＝Ｅ×４．０×１０−４となり
したがって、振動子に平板を取り付けた（請求項３の発明）場合でも千倍の強度で補強することになる。
【００１９】
次に上記効果を確認する測定結果について説明する。
図５Ａは、従来の代表的コーン型ダイナミックスピーカ（コーン径６ｃｍ入力定格６Ｗ）に０．３Ｖのステップ信号を加え、コーン型振動子前面に発生する音圧をマイクロフォンによって測定したグラフである。
図５Ａの縦軸はマイクロフォン出力電圧をミリボルト（ｍＶ）で表わし、横軸は時間をミリセカンド（ｍＳ）で表わしている。図５Ａのグラフにおいて、最初の立ち上がり波形ａは、ステップ信号入力に対応して発生したパルス状の波形である。ステップ信号入力のパルスは１個なので、理想的スピーカにおいては、出力は直ちに零に復帰し消滅する筈であるが、実際には復帰後ｂの期間（約１．５ミリ秒）に亘って減衰振動が継続している。これは、ボイスコイルボビンの歪みによる影響と考えられる。なお減衰振動終了後持続する低周波の過渡的な波形ｃは、低域共振周波数ｆｏの波形である。
【００２０】
図５Ｂは、図５Ａの測定に使用したコーン型ダイナミックスピーカのボイスコイルボビンの開口に、実施例１に示すように平板を貼りつけたスピーカについて、同様の測定を行った結果のグラフである。図５Ｂのグラフでも、最初のパルスａの電圧が零に復帰後、ｂの期間（約１．５ミリ秒）に亘って僅かの減衰振動が存在するが、図５Ｂでは、図５Ａに比してその値は著しく改善されていることが判る。これは平板１０による、ボイスコイルボビン７の変形抑制効果と考えられる。なお実施例２，実施例３に示すように平板を取り付けた場合も、図５Ｂのグラフと全く同様の効果を確認することができた。またスピーカ口径が変化した場合においても、図５Ｂに示すのと同一の改善が見られた。これはスピーカ口径が変化してもコーン振動子やボイスコイルボビンの強度比はほぼ一定なためと思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第一の実施例
【図２】本発明の第二の実施例
【図３】本発明の第二の実施例
【図４】本発明の第三の実施例
【図５】本発明の効果を表わすグラフ
【図６】従来のスピーカの構造
【符号の説明】
【００２２】
１・・・ヨーク，２・・・マグネット，３・・・プレート，４・・・フレーム，５・・・振動子，６・・・ガスケット，７・・・ボイスコイルボビン，１０・・・ボイスコイル，２０・・・平板
【図１】
2008109587.tif 000003
【図２】
2008109587.tif 000004
【図３】
2008109587.tif 000005
【図４】
2008109587.tif 000006
【図５】
2008109587.tif 000007
【図６】
2008109587.tif 000008