(57)【要約】【課題】  コイル位置での磁束密度のバラツキを低減し、音圧の低下や歪みの増加をもたらす振動板の不均一な振動を抑制する。【解決手段】  底面部１６ａとその回りを囲む周壁部１６ｂとよりなるヨーク１６内に磁石１７が配置されて、周壁部１６ｂと磁石１７との間に磁気空隙１８が形成され、その磁気空隙１８上に振動板１３の板面に形成されたスパイラル状コイル１４が位置されているフラットコイルスピーカにおいて、周壁部１６ｂのコイル１４と対向する先端面を外周側から内周側に向かってコイル１４と漸次離間するように傾斜した傾斜面１６ｃによって構成する。周壁部１６ｂ先端面に傾きがない場合に比し、磁束線が寝てくるため、コイル外周部での磁束密度の振動板１３の板面と平行方向の成分が大きくなり、コイル１４の内周側から外周側にかけての磁束密度のバラツキが低減する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面部とその回りを囲む周壁部とよりなるヨーク内に磁石が配置されて、周壁部と磁石との間に磁気空隙が形成され、その磁気空隙上に振動板の板面に形成されたスパイラル状コイルが位置されているフラットコイルスピーカにおいて、
上記周壁部の、上記コイルと対向する先端面が外周側から内周側に向かって上記コイルと漸次離間するように傾斜された傾斜面によって構成されていることを特徴とするフラットコイルスピーカ。
【請求項２】
請求項１記載のフラットコイルスピーカにおいて、
上記ヨークと磁石とよりなる磁気回路が上記振動板を挟んで対面配置され、上記コイルが上記振動板の両面に形成されていることを特徴とするフラットコイルスピーカ。
【請求項３】
請求項１又は２記載のフラットコイルスピーカにおいて、
上記傾斜面の上記振動板の板面に対する傾斜角が２０°以上６０°以下とされていることを特徴とするフラットコイルスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は振動板の板面にスパイラル状にコイル（ボイスコイル）が形成されてなるフラットコイル形のスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は従来提案されているこの種のフラットコイルスピーカの構造を示したものであり、この例では円筒形をなす下フレーム１１と上フレーム１２とを備え、振動板１３は周縁がこれら下フレーム１１と上フレーム１２とに挟まれて支持された構造となっている。下フレーム１１及び上フレーム１２は例えば樹脂製とされる。
振動板１３は平板部１３ａと、その平板部１３ａの周囲を支持するエッジ部１３ｂと、そのエッジ部１３ｂの周囲に位置して下フレーム１１と上フレーム１２とに挟持される固定部１３ｃとよりなり、エッジ部１３ｂは径方向において断面ドーム形状をなすように構成されている。
【０００３】
振動板１３は例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の絶縁フィルムによって形成され、平板部１３ａの板面にはスパイラル状をなすコイル１４がパターン形成され、フラットコイルとされて設けられている。
下フレーム１１の閉塞された下端面には開口１５が設けられており、この開口１５に軟鉄等の軟磁性材よりなるヨーク１６が配置されている。ヨーク１６は底面部１６ａとその回りを囲む円筒状周壁部１６ｂとよりなり、底面部１６ａが外側とされて下フレーム１１に取り付けられている。
【０００４】
ヨーク１６の底面部１６ａの内面には円板状をなす磁石１７が配置され、これら磁石１７とヨーク１６とによって磁気回路が構成されている。磁石１７は例えばネオジウム磁石とされる。振動板１３の平板部１３ａは磁石１７及びヨーク１６の周壁部１６ｂの先端面と対向されており、周壁部１６ｂと磁石１７との間に環状に形成された磁気空隙１８上にコイル１４が位置されている。なお、上フレーム１２の開放された上端面にはバッフル１９が取り付けられている。図７中、１９ａは放音のための孔を示す。
上記のような構造を有するフラットコイルスピーカはコイル１４が磁気空隙１８に発生する磁界中に置かれ、このコイル１４に電気信号が供給されることにより、電磁誘導作用によってコイル１４が振動し、これにより振動板１３が振動して音波を放射するものとなっており、このように振動板の板面にフラットコイルを設ける構造のスピーカは例えば特許文献１等にも記載されている。
【特許文献１】特開平９−１３０８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したようなフラットコイルスピーカでは一般にコイル位置において一様な磁束密度分布を得ることが難しいという問題がある。図８Ａ，Ｂはこの様子をコイルがフラットコイルではなく、振動板の板面と垂直方向に巻回されて円筒状とされた通常のスピーカと対比して示したものであり、図８Ａに示したフラットコイルスピーカでは図８Ｂに示した通常のスピーカ構造と比べて、コイル１４を横切る磁束線２１は大回りした磁束線となるため、磁束密度のバラツキが大きくなりやすい。なお、図８Ｂにおける２２はポールピースを示す。
【０００６】
また、図８Ｂに示した通常のスピーカではコイル１４の上端が振動板１３と結合され、上端１点で振動板１３を駆動するものとなっているのに対し、図８Ａに示したフラットコイルスピーカではコイル１４の各点にその位置での磁束密度に比例した駆動力がかかるため、磁束密度のバラツキがそのまま振動板駆動力のバラツキとなり、このような駆動力のバラツキは振動板１３の不均一な振動の原因となって音圧の低下や歪みの増加を招くものとなっていた。
この発明の目的は上述した問題に鑑み、コイル位置での磁束密度のバラツキを低減し、振動板の不均一な振動を抑制できるようにしたフラットコイルスピーカを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明によれば、底面部とその回りを囲む周壁部とよりなるヨーク内に磁石が配置されて、周壁部と磁石との間に磁気空隙が形成され、その磁気空隙上に振動板の板面に形成されたスパイラル状コイルが位置されているフラットコイルスピーカにおいて、上記周壁部のコイルと対向する先端面が外周側から内周側に向かってコイルと漸次離間するように傾斜された傾斜面によって構成されているものとされる。
請求項２の発明では、請求項１の発明において、ヨークと磁石とよりなる磁気回路が振動板を挟んで対面配置され、コイルが振動板の両面に形成されているものとされる。
【０００８】
請求項３の発明では請求項１又は２の発明において、上記傾斜面の振動板の板面に対する傾斜角が２０°以上６０°以下とされる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、振動板への駆動力として寄与するコイル位置での磁束密度の振動板の板面と平行方向の成分の、内周側から外周側にかけてのバラツキを従来に比し、低減することができ、よって音圧の低下や歪みの増加をもたらす振動板の不均一な振動を抑制することができ、その点で良好な性能を有するフラットコイルスピーカを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明を実施するための最良の形態を図面を参照して実施例により説明する。
図１Ａはこの発明によるフラットコイルスピーカの一実施例の構造を示したものであり、図７と対応する部分には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。この例ではヨーク１６の周壁部１６ｂの、コイル１４と対向する先端面が外周側から内周側に向かってコイル１４と漸次離間するように傾斜された傾斜面１６ｃによって構成され、このように周壁部１６ｂの先端面を傾斜面１６ｃとすることでコイル位置における磁束密度のバラツキを低減できるものとなっている。
【００１１】
図２Ａはこのようにヨーク１６の周壁部１６ｂの先端面を傾斜面１６ｃとし、傾きをもたせた場合の磁束線分布をシミュレーションで求めて示したものであり、図２Ｂはヨーク１６の周壁面１６ｂの先端面に傾きのない図７に示した従来構造の磁束線分布を比較用として示したものである。図中、点線は磁束線を示す。なお、図２Ａにおいて傾斜面１６ｃの振動板１３の板面に対する傾斜角θ（図１Ｂ参照）は３０°となっている。
フラットコイルスピーカにおいて振動板への駆動力として寄与するのはコイルを横切る磁束の振動板の板面と平行方向の成分（以下、ここでは水平方向成分と言う。）である。ヨーク先端面に傾きがない場合には、図２Ｂに示したようにコイル１４の右端部（外周部）では磁束線が振動板１３の板面とほぼ垂直方向に通るため、磁束の水平方向成分が小さい。これに対し、図２Ａのヨーク先端面に傾きを設けた場合では磁束線が寝てくるため、水平方向成分がその分大きくなる。但し、ヨーク先端面の傾きのため、コイル１４の左端側（内周側）では磁束密度自体が低くなる。
【００１２】
図３は傾斜角θを０°，２０°，６０°，７５°とした時のコイル位置での内周側から外周側にかけての磁束密度の水平方向成分の分布をシミュレーションで求めて示したものであり、シミュレーションにおいて各部の寸法には下記に示す値を用いた。なお、下記における各記号を図１Ｂ中に示す。
・コイル          外径φ１＝１１．５ｍｍ    厚さｔ１＝０．０４５ｍｍ
内径φ２＝９．２５ｍｍ
・ヨーク          外径φ３＝１１．５ｍｍ    厚さｔ２＝０．５ｍｍ
内径φ４＝１０．５ｍｍ    高さＨ＝１．４５ｍｍ
・磁石            外径φ５＝９．５ｍｍ      厚さｔ３＝０．７５ｍｍ
・ヨーク，磁石段差Ｄ＝０．２ｍｍ
・ヨーク，振動板間隙Ｓ＝０．４ｍｍ
この図３から明らかなように、磁束密度の水平方向成分は傾斜角θが大きくなると最大値が小さくなり、一方最小値は大きくなり、全体としてなだらかな傾向を示すようになる。
【００１３】
表１は傾斜角θの違いによるコイル位置での磁束密度の平均値と磁束密度の最大値と最小値の比を表にまとめて示したものである。
【００１４】
【表１】
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傾斜角θが４５°の時、平均磁束密度は最大となり、傾斜角θが７５°になると、平均磁束密度は傾斜角θが０°の時より小さくなることがわかる。一方、傾斜角θが０°の時にはコイル位置での磁束密度の最大値と最小値が７倍以上異なっており、これは振動板にかかる駆動力も場所によって７倍以上異なっていることを示す。これに対し、傾斜角θを大きくするに伴い、最大値と最小値の比は小さくなり、つまりコイルの内周側から外周側にかけての磁束密度のバラツキが小さくなる。
【００１５】
従って、この例のようにヨーク１６の周壁部１６ｂの先端面を傾斜面１６ｃとして傾きをもたせることにより、コイル位置での平均磁束密度を低下させることなく、磁束密度のバラツキを低減することができ、このように磁束密度のバラツキを低減することにより、振動板の均一かつ良好な振動状態が得られるものとなる。なお、傾斜角θの大きさは平均磁束密度及び磁束密度の最大値と最小値の比より、２０°〜６０°の範囲とするのが好ましい。
図４は振動板１３の両面にコイル１４を形成し、この振動板１３を挟んでヨーク１６及び磁石１７をそれぞれ対面配置して振動板１３の両側に磁気回路を設けた例を示したものであり、図１に示した片側磁気回路構成に対してこのような構成とすることもできる。なお、この例では上フレーム１２はその閉塞された上端面に開口３１が設けられており、その開口３１に下フレーム１１と同様にヨーク１６が配置されている。図中、３２は放音のための孔を示す。
【００１６】
図５はこのように両側磁気回路構成とし、かつ両側のヨーク１６のコイル１４と対向する周壁部先端面をそれぞれ傾斜面１６ｃとした場合の磁束線分布を図２と同様、シミュレーションで求めて示したものであり、図６は図３と同様、傾斜角θを０°，２０°，６０°，７５°とした時のコイル位置での内周側から外周側にかけての磁束密度の水平方向成分の分布を示したものである。なお、シミュレーションにおいて各部の寸法には図３の場合と同じ値を用い、振動板１３に対して磁気回路が対称に配置されているものとした。
図５に示したように振動板１３の両側に磁気回路がある場合には、双方の磁気回路からの磁束線が反発し合うため、磁束線はコイル部分で振動板１３の板面と平行方向に走るようになり、効率よく駆動力を取り出すことができるものとなる。これにより、振動板片側面のコイル位置での磁束密度の水平方向成分は図６に示したように図３と比較して約２倍となり、そのコイル１４が振動板１３の両側にあることで、都合４倍の感度アップが望めるものとなる。従って、このような両側に磁気回路を配置した構成は特に高い感度が必要な場合に有用である。
【００１７】
表２はこの両側磁気回路構成において、傾斜角θの違いによるコイル位置での磁束密度の平均値と磁束密度の最大値と最小値の比を表にまとめて示したものである。
【００１８】
【表２】
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この例では傾斜角θが６０°の時、平均磁束密度が最大となっており、また傾斜角θを大きくするに伴い、最大値と最小値の比が小さくなり、磁束密度のバラツキが小さくなっていることがわかる。傾斜角θの大きさは片側磁気回路の場合と同様、２０°〜６０°の範囲内で設定される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】Ａはこの発明によるフラットコイルスピーカの一実施例を示す断面図、Ｂはその部分拡大図。
【図２】Ａは図１に示したフラットコイルスピーカのコイル部分での磁束線分布を示す図、Ｂは比較用として図７に示した従来のフラットコイルスピーカのコイル部分での磁束線分布を示す図。
【図３】図１に示したフラットコイルスピーカの傾斜角θの違いによるコイル位置での磁束密度分布を示すグラフ。
【図４】この発明によるフラットコイルスピーカの他の実施例を示す断面図。
【図５】図４に示したフラットコイルスピーカのコイル部分での磁束線分布を示す図。
【図６】図４に示したフラットコイルスピーカの傾斜角θの違いによるコイル位置での磁束密度分布を示すグラフ。
【図７】従来提案されているフラットコイルスピーカの構造を示す断面図。
【図８】Ａは図７に示したフラットコイルスピーカにおけるコイルを横切る磁束線を示す図、Ｂは比較用としてフラットコイルではない通常のスピーカにおけるコイルを横切る磁束線を示す図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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