(57)【要約】【課題】  振動部の変位方向を高精度に設定し、振動部を変位可能に支持する構成を簡素化する。【解決手段】  所定の磁気ギャップを形成して磁束を発生させるマグネット６ａ，６ｂと、上記マグネット６ａ，６ｂの磁気ギャップ内に少なくとも一部が挿入されるボイスコイル８と、上記マグネット６ａ，６ｂ及び上記ボイスコイル８のいずれか一方に連結される振動部１１と、上記マグネット６ａ，６ｂ及び上記ボイスコイル８の他方に連結される固定部１２と、上記振動部１１を上記固定部１２に対して所定の方向に変位可能に支持する複数の支持部１３とを備え、上記振動部１１、上記固定部１２及び上記複数の支持部１３は、同一平面内に板状に形成される。【選択図】  図２
2007129574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の磁気ギャップを形成して磁束を発生させるマグネットと、
上記マグネットの磁気ギャップ内に少なくとも一部が挿入されるボイスコイルと、
上記マグネット及び上記ボイスコイルのいずれか一方に連結される振動部と、
上記マグネット及び上記ボイスコイルの他方に連結される固定部と、
上記振動部を上記固定部に対して所定の方向に変位可能に支持する複数の支持部とを備え、
上記振動部、上記固定部及び上記複数の支持部は、同一平面内に板状に形成されるスピーカ装置。
【請求項２】
上記振動部、上記固定部及び上記複数の支持部は、弾性を有する一枚の平面板の一部に複数の切り込み部を設けることで、形成される請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項３】
上記複数の支持部は、上記振動部に対して上記固定部から同じ方向に上記振動部を支持する請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項４】
上記振動部は、略矩形に形成され、
上記複数の支持部は、上記振動部の各辺に対して上記固定部から９０度ずつ異なる方向に支持する請求項１記載のスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号を音響に変換するために用いられるスピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気回路の磁気ギャップ中で移動可能とされたボイスコイルに電気信号を供給し、この電気信号に応じて振動板を振動させることにより電気信号を音響に変換するスピーカ装置がある。
【０００３】
このスピーカ装置は、例えば、固定部に対してエッジを介して支持された平板状の振動板と、この振動板を駆動させるボイスコイル及びマグネットとを備える。このスピーカ装置は、ボイスコイルに流される電流の向き及び大きさと、マグネットにより形成された磁束の向き及び大きさにより、振動板を駆動して、音響を発生させる。
【０００４】
しかしながら、振動板の変位の直線性の確保が難しく、この振動板用のエッジやダンパー等が劣化し易い等の問題があった。
【０００５】
また、スピーカ装置の振動板の口径を大きくすると、振動板エッジの占める割合も大きくなり、装置全体が大型化してしまう等の問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特公平６−９３８００号公報
【特許文献２】特開昭５９−７５８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、振動部の変位方向を高精度に設定することができ、振動部を変位可能に支持する構成を簡素化できるスピーカ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するため、本発明に係るスピーカ装置は、所定の磁気ギャップを形成して磁束を発生させるマグネットと、上記マグネットの磁気ギャップ内に少なくとも一部が挿入されるボイスコイルと、上記マグネット及び上記ボイスコイルのいずれか一方に連結される振動部と、上記マグネット及び上記ボイスコイルの他方に連結される固定部と、上記振動部を上記固定部に対して所定の方向に変位可能に支持する複数の支持部とを備え、上記振動部、上記固定部及び上記複数の支持部は、同一平面内に板状に形成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、振動部の変位方向を高精度に設定することができ、振動部を変位可能に支持する構成を簡素化するとともに、信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を適用したスピーカ装置について、図面を参照して説明する。
【００１１】
本発明を適用したスピーカ装置１は、図１乃至図３に示すように、所定の磁気ギャップを形成して磁束を発生させるマグネット６ａ，６ｂと、マグネット６ａ，６ｂの磁気ギャップ内に少なくとも一部が挿入されるボイスコイル８と、マグネット６ａ，６ｂに連結される振動部１１と、ボイスコイル８に連結される固定部１２と、振動部１１を固定部１２に対して所定の方向を振動方向ｚとして変位可能に支持する複数の支持部１３ａ〜１３ｄとを備える。
【００１２】
尚、ここでは、マグネット６ａ，６ｂに振動部１１を連結し、ボイスコイル８に固定部１２を連結するように構成したが、これに限られるものではなく、マグネット及びボイスコイルのいずれか一方に振動部を連結し、マグネット及びボイスコイルの他方に固定部を連結するように構成しても良い。
【００１３】
また、スピーカ装置１は、図２に示すように、固定部１２を振動方向ｚの両側から挟み込んで固定する上側に設けられる第１のフレーム２と、下側に設けられる第２のフレーム３とを備える。第１のフレーム２及び第２のフレーム３は、図４（ａ）乃至図４（ｃ）、及び、図５（ａ）乃至図５（ｃ）に示すように、固定部１２を挟み込むのに適した大きさに形成されるとともに、振動部１１が振動方向ｚに変位できるような大きさの開口部が形成される。
【００１４】
ところで、上述した振動部１１、固定部１２及び複数の支持部１３ａ〜１３ｄは、図６に示すように、弾性を有する一枚の平面板である振動板１０の一部に複数の切り込み部を設けることで、同一平面内に板状に形成される。
【００１５】
すなわち、振動板１０は、例えばバネ用ステンレス薄板のようなバネ特性を有する材質により形成されている。この振動板１０には、四隅に板厚方向ｚに弾性変形可能な複数の支持部１３ａ〜１３ｄが設けられ、発音部である振動部１１を固定部１２に対して板厚方向ｚに変位可能に支持している。振動板１０に設けられた固定部１２並びに変位のない状態の振動部１１及び複数の支持部１３ａ〜１３ｄは、振動部１１の振動方向ｚ、すなわち変位方向ｚに対して直交する平面内に形成される。複数の支持部１３ａ〜１３ｄは、この平面内において、固定部１２の４箇所から同じ方向である第１の方向ｘに向けて形成されて、振動部１１を第１の方向ｘから支持している。複数の支持部１３ａ〜１３ｄは、一枚の平面板からなるので厚みが同じであるとともに、その長さ及び幅も等しく形成され、後述するように振動部１１を均等に支持するとともに、後述するように弾性変形の状態も等しくされているので、振動部１１の変位方向を高精度に設定することができる。ここでは、４個の支持部１３ａ〜１３ｄを設けるように構成したが、これに限られるものではなく、振動部１１を均等に支持するような複数の支持部であればよい。
【００１６】
振動板１０の固定部１２は、第１のフレーム２、第２のフレーム３によって挟み込まれ、締結ビス４により第１のフレーム２と第２のフレーム３とを締結することによって固定されている。
【００１７】
振動板１０の振動部１１には、図１、図２及び図７に示すように、その第１の方向ｘの両端に、それぞれマグネット６ａ，６ｂを備えたヨーク５が取り付けられている。ヨーク５は、振動部１１の第１の方向ｘの両側に取り付けられる基端部５ｃと、この基端部５ｃから振動部１１の振動方向ｚに立ち上がって形成される第１の立ち上がり壁５ａと、この第１の立ち上がり壁５ａと振動方向ｚに直交する第１の方向ｘに離間して相対向して形成される第２の立ち上がり壁５ｂと、この第１及び第２の立ち上がり壁５ａ，５ｂを連結する連結部５ｄとからなる。このヨーク５の第１及び第２の立ち上がり壁５ａ，５ｂの対向する面の内側には、相対向して一対のマグネット６ａ，６ｂが設けられている。ヨーク５及び一対のマグネット６ａ，６ｂは、所定の磁気ギャップを形成し、相対向する方向ｘに磁束を発生させる。
【００１８】
第１のフレーム２には、図２及び図３に示すように、その第１の方向ｘの両端に、それぞれボイスコイル８が巻回されたボビン７が配設されている。ボビン７は、ヨーク５の第２の立ち上がり壁５ｂ及びマグネット６ｂを包囲するように形成されている。そして、ボイスコイル８は、振動部１１の振動方向ｚと平行な方向を巻き軸方向としてボビン７の周囲に巻回されている。ボイスコイル８は、上述した一対のマグネット６ａ，６ｂの磁気ギャップ内にその一部が挿入されて、一対のマグネット６ａ，６ｂと対向して配置されている。
【００１９】
具体的には、図７に示すように、一対のマグネット６ａ，６ｂのそれぞれの極は、振動部１１側に配置された一方のマグネット６ａの内面側がＳ極（振動部側がＮ極）となっており、外側に配置された他方のマグネット６ｂの内面側がＮ極（外側がＳ極）となっており、磁束はＮ極からＳ極に向けて矢印ｆで示すように形成されている。
【００２０】
以上のように構成されたスピーカ装置１において、ボビン７に巻回されているボイスコイル８に交流電流を流すと、磁気ギャップ内に挿入された部分に流れる電流は、振動方向ｚ及び第１の方向ｘに直交する第２の方向ｙ（図５に示す紙面に垂直な方向）に流れ、ボイスコイル８にはフレミングの法則により磁束の方向ｘと電流の方向ｙとにそれぞれ直交する方向ｚに力が発生するが、ボイスコイル８及びボビン７は、第１のフレーム２に固定されているので、反力としてマグネット６ａ，６ｂ及びヨーク５には、第１の方向ｘ及び第２の方向ｙに直交する方向ｚに力が発生し、マグネット６ａ，６ｂ及びヨーク５は振動方向ｚに振動する。
【００２１】
また、ボイスコイル８に直流電流を流すと、その電流量に応じた分だけボイスコイル８に力Ｐが生じ、その反力として、同じ量だけマグネット６ａ，６ｂ及びヨーク５には力Ｐが発生する。その結果、ヨーク５の配設された振動板１０の振動部１１は、支持部１３ａ〜１３ｄを変形させながら変位する。各支持部１３ａ〜１３ｄのバネ定数をｋとすると、各支持部１３ａ〜１３ｄには、変位した分δだけ元の状態に戻ろうとする次式（１）に示す力Ｐが発生し、この力Ｐが電流によってボイスコイル８に生じた力と釣り合うと支持部１３ａ〜１３ｄの変形は止まり、振動板１０の振動部１１はδだけ変位した状態で止まる。ここで、ボイスコイル８に流している直流電流を切ると振動板１０の振動部１１はそのバネ力Ｐによって元の位置に戻る。
Ｐ＝ｋδ  ・・・（１）
【００２２】
このボイスコイル８に音楽信号を電流として流すと、上述したように、マグネット６ａ，６ｂは、その信号電流に比例した分の力を生じ、変位して振動する。それにより振動板１０の振動部１１が空気を振動させ音響を発生させる。
【００２３】
本発明を適用したスピーカ装置１は、振動部１１、固定部１２及び複数の支持部１３ａ〜１３ｄを同一平面内に板状に形成した構成から、振動部１１を変位可能に支持する構成を簡素化することができるとともに、振動部１１と同一平面内に設けられた複数の支持部１３ａ〜１３ｄの均等な変形により振動部１１を変位させるので、振動部１１の変位方向を高精度に設定することができ、装置全体の信頼性を向上させることができ、装置の再生特性を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明を適用したスピーカ装置１は、振動部１１、固定部１２及び複数の支持部１３ａ〜１３ｄをバネ特性を有する平面板に複数の切り込み部を設けることで、同一平面内に板状に形成したので、部品点数を削減することを可能とし、さらに、治具、調整等を必要とすることなく、簡単に各部品のクリアランスを高精度に設定することを可能とする。さらに、この平面板である振動板１０をバネ用ステンレス薄板等により形成することで、従来のエッジ等で問題となっていた対環境信頼性を大幅に改善できる。
【００２５】
また、本発明を適用したスピーカ装置１は、複数の支持部１３ａ〜１３ｄを振動部１１の周囲に、同じ形状で均等に配置した構成から、振動板１０自体の大きさを小さくすることができ、従来の、大きな口径にするにともないエッジの占める割合が大きくなるという問題点を解消し、装置の小型化を実現するものである。
【００２６】
尚、このスピーカ装置１において、可動部側である振動部１１に連結されたマグネット６ａ，６ｂと、固定部側である固定部１２に第１のフレーム２を介して接合されたボビン７及びボイスコイル８との振動方向ｚに直交する平面におけるクリアランス、すなわち後述する第１乃至第４の間隔のうち、振動部１１の振動方向ｚへの変位に伴う振動方向ｚに直交する第１の方向ｘへの変位の影響を受ける間隔は、この振動部１１の第１の方向ｘへの変位を見越した量だけ、設計公差、部品公差、組立公差及び温度特性等の要因により必要とされるクリアランス（以下、「最低限のクリアランス」という。）に加えた大きさとされている。
【００２７】
具体的には、振動部１１の一方の側（図２に示す左側）に形成された、マグネット６ｂとボビン７との間隔である第１の間隔Ｃ１、及び、マグネット６ａとボイスコイル８との間隔である第２の間隔Ｃ２は、振動板１０の振動部１１の横方向の変位である第１の方向ｘの変位を考慮して決定される。同様に、振動部１１の他方の側（図２に示す右側）に形成された、マグネット６ａとボイスコイル８との間隔である第３の間隔Ｃ３、及び、マグネット６ｂとボビン７との間隔である第４の間隔Ｃ４は、振動板１０の振動部１１の横方向の変位である第１の方向ｘの変位を考慮して決定される。
【００２８】
すなわち、このスピーカ装置１において、振動部１１が複数の支持部１３ａ〜１３ｄにより同じ方向から支持され、この複数の支持部１３ａ〜１３ｄの弾性変形により振動部１１を振動方向ｚに変位させる構成により、複数の支持部１３ａ〜１３ｄが振動方向ｚに変形するとき、各支持部の先端の軌跡は円弧を描くように変位する。すなわち、各支持部の先端は、振動方向ｚに変位すると同時に第１の方向ｘに変位し、それに支持される振動部１１も振動方向ｚに変位されるとともに、第１の方向ｘにも微小に変位することになる。
【００２９】
そして、第１乃至第４の間隔Ｃ１〜Ｃ４は、振動部１１が振動方向ｚに変位するときの複数の支持部１３ａ〜１３ｄの変形に伴う振動部１１の振動方向ｚに直交する面内の変位、所謂横方向の変位を考慮して決定される。
【００３０】
スピーカ装置１は、可動部側と固定部側との磁気ギャップにおける第１乃至第４の間隔Ｃ１〜Ｃ４を、振動部１１の振動方向ｚの変位に伴う横方向（第１の方向ｘ）の変位を考慮して決定していることから、振動部１１とともに可動するマグネット６ａ，６ｂが固定部側に設けられているボビン７及びボイスコイル８に接触して振動部１１が所望の振動を行うことができなくなることを防止する。
【００３１】
次に、このスピーカ装置１における固定部側と可動部側との第１乃至第４の間隔Ｃ１〜Ｃ４について説明する。
【００３２】
図８に、振動板１０の四隅に配設されている支持部のうち一箇所の支持部１３ａの拡大図を示す。図８に示すように、振動板１０の可動側の振動部１１と、固定側の固定部１２とがバネ定数ｋを有した支持部１３ａで接合されている構成となっている。
【００３３】
ここで、公知の事実から、図９で示すような、質量Ｍの可動部を持ちバネ定数ｋのバネで支持されている振動系は、共振周波数ｆ０を持っており、この共振周波数ｆ０は、次式（２）で示すことができる。
ｆ０＝（１／２π）×（ｋ／Ｍ）１／２  ・・・（２）
【００３４】
振動板１０の可動部である振動部１１の質量を４Ｍとし、複数の支持部１３ａ〜１３ｄのうち一箇所の支持部１３ａのバネ定数をｋとすると、可動部である振動部１１全体の質量４Ｍを４つのバネとで支えていると考えた場合と、１ヶ所あたりのバネ定数ｋに可動部１ｂの１／４の荷重Ｍが作用していると考えた場合では、次式（３）で示すように、式（２）で示すｆ０はどちらも同じ値になる。
４ｋ／４Ｍ＝ｋ／Ｍ  ・・・（３）
【００３５】
次に振動板１０の四隅に配設されている複数の支持部１３ａ〜１３ｄについて、材料力学で言う片持ち梁の撓みの場合を照らし合わせて考える。図１０に示すように、材料力学の片持ち梁の撓みの公式から、材質の縦弾性係数をＥ、この変形部である梁の長さをｌ、断面二次モーメントをＩ、とすると梁の撓みδは、次式（４）のようになる。この式（４）において、断面二次モーメントＩは、梁（支持部１３）の断面の厚さをｈとし、幅をｂとした角断面とした場合は、式（５）で示すことができる。
δ＝Ｐｌ３／（３ＥＩ）  ・・・（４）
Ｉ＝ｂｈ３／１２  ・・・（５）
【００３６】
式（４）を式（５）を用いて変形すると、次式（６）のようになる。
δ＝４Ｐｌ３／（Ｅｂｈ３）  ・・・（６）
【００３７】
この片持ち梁がδだけ変位した時に梁の先端は、図１１で示すように、横方向にｘ０だけ変位する。このことを図１に示すスピーカ装置１の振動板１０にあてはめると、可動部である振動部１１に配設されたヨーク５、マグネット６ａ，６ｂは、振動板１０の振動部１１が振動方向ｚにδだけ変位した時には横方向である第１の方向ｘににｘ０だけ変位する。
【００３８】
そして、マグネット６ｂとボビン７とのクリアランスである第１及び第４の間隔Ｃ１，Ｃ４と、マグネット６ａとボイスコイル８表面のクリアランスである第２及び第３の間隔Ｃ２，Ｃ３は、振動部１１のこの第１の方向ｘの変位ｘ０の影響を受け、撓みがゼロの時に比べて、第１及び第３の間隔Ｃ１、Ｃ３が縮小し、第２及び第４の間隔Ｃ２、Ｃ４が拡大する。
【００３９】
今、撓みδがゼロの時に、第２及び第４の間隔Ｃ２、Ｃ４を変位ｘ０以外の他の要因、即ち設計公差、部品公差、組立公差、温度特性などの要因を考えたときに必要とされる最低限のクリアランスに設定しておくと、振動板１０の可動部１１がδだけ変位したとき、クリアランスは、変位ｘ０の分だけ広くなり問題はない。
【００４０】
同様に、撓みδがゼロの時に、第１及び第３の間隔Ｃ１、Ｃ３を変位ｘ０以外の他の要因を考えたときに必要とされる最低限のクリアランスに設定しておくと、振動板１０の振動部１１がδだけ変位したとき、クリアランスは、変位ｘ０の分だけ狭くなり、必要とされるクリアランスが確保できなくなってしまい、振動部１１が固定側に接触する等の問題が起きる。そこで、あらかじめ振動板１０の振動部１１がδだけ変位しｘ０だけクリアランスが小さくなることを見越して、振動部１１がδだけ変位した時のクリアランスＣ１を必要とされる最低限のクリアランスに設定しておく事によって、この問題を解決した。
【００４１】
すなわち、この最低限のクリアランスをｃとすると、第１及び第３の間隔Ｃ１、Ｃ３を（ｃ＋ｘ０）以上となるように配置し、第２及び第４の間隔Ｃ２、Ｃ４をｃ以上となるように配置することで、複数の支持部１３ａ〜１３ｄが変位することで振動部１１が振動方向ｚに直交する平面内で左右に平行移動した場合にも、ボイスコイル８又はボビン７とマグネット６ａ，６ｂとが接触する等の問題を発生させることなく、良好に振動部１１を振動させることができる。
【００４２】
以上のように、本発明を適用したスピーカ装置１は、可動側であるマグネット６ａ，６ｂと、固定側であるボイスコイル８及びボビン７との磁気ギャップにおける第１乃至第４の間隔Ｃ１〜Ｃ４を、振動部１１の振動方向ｚの変位に伴う振動方向に直交する面内の変位を考慮して決定していることから、振動部１１とともに可動するマグネット６ａ，６ｂが固定部側に設けられているボビン７及びボイスコイル８に接触することにより、振動部１１が所望の振動を行うことができなくなるのを防止して、簡素な構成で変位方向を高精度に設定することができる。
【００４３】
尚、上述したスピーカ装置１においては、マグネット及びボイスコイルを上述した図１乃至図３に示すように構成したが、これに限られるものではなく、図１２乃至図１４に示すようにマグネット及びボイスコイルを構成してもよい。
【００４４】
次に、図１２乃至図１４に示すマグネット及びボイスコイルを備えるように構成したスピーカ装置２１について説明する。尚、以下の説明において、上述したスピーカ装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明及び図面は省略する。
【００４５】
本発明を適用したスピーカ装置２１は、図１２乃至図１４に示すように、所定の磁気ギャップを形成して磁束を発生させるマグネット２６ａ，２６ｂと、マグネット２６ａ，２６ｂの磁気ギャップ内に少なくとも一部が挿入されるボイスコイル２８と、マグネット２６ａ，２６ｂに連結される振動部１１と、ボイスコイル２８に連結される固定部１２と、振動部１１を固定部１２に対して所定の方向を振動方向ｚとして変位可能に支持する複数の支持部１３ａ〜１３ｄとを備える。
【００４６】
尚、ここでは、マグネット２６ａ，２６ｂに振動部１１を連結し、ボイスコイル２８に固定部１２を連結するように構成したが、これに限られるものではなく、マグネット及びボイスコイルのいずれか一方に振動部を連結し、マグネット及びボイスコイルの他方に固定部を連結するように構成しても良い。
【００４７】
また、スピーカ装置２１は、スピーカ装置１と同様に、固定部１２を振動方向ｚの両側から挟み込んで固定する上側に設けられる第１のフレーム２２と、下側に設けられる第２のフレーム２３とを備える。
【００４８】
振動部１１、固定部１２及び複数の支持部１３ａ〜１３ｄは、上述したように、弾性を有する一枚の平面板である振動板１０の一部に複数の切り込み部を設けることで、同一平面内に板状に形成される。振動板１０の固定部１２は、上述のスピーカ装置１の場合と同様に、第１のフレーム２２、第２のフレーム２３によって挟み込まれて固定されている。
【００４９】
振動板１０の振動部１１には、マグネット２６ａ，２６ｂを備えたヨーク２５が取り付けられている。ヨーク２５は、振動部１１の背面側に取り付けられ、第１の方向ｘに向けて形成される基端部２５ｅと、この基端部２５ｅの両側から振動部１１の振動方向ｚに立ち上がって形成される第１の立ち上がり壁２５ａと、この第１の立ち上がり壁２５ａと振動方向ｚに直交する第１の方向ｘに離間して相対向して形成される第２の立ち上がり壁２５ｂと、振動方向ｚ及び第１の方向ｘに直交する第２の方向ｙに離間して形成され第１及び第２の立ち上がり壁２５ａ，２５ｂを連結する第３及び第４の立ち上がり壁２５ｃ，２５ｄとからなる。このヨーク２５の第１及び第２の立ち上がり壁２５ａ，２５ｂの対向する面の内側には、相対向して一対のマグネット２６ａ，２６ｂが設けられている。ヨーク２５及び一対のマグネット２６ａ，２６ｂは、所定の磁気ギャップを形成し、相対向する方向ｘに磁束を発生させる。
【００５０】
第１のフレーム２には、ボイスコイル２８が巻回されたボビン２７が配設されている。ボビン２７は、一対のマグネット２６ａ，２６ｂの真ん中から振動方向ｚの上側に離間した位置に設けられている。そして、ボイスコイル２８は、ボビン２７に対して、半分が第１の方向ｘに直交する平面内で巻回され、残りの半分が振動方向ｚに直交する平面内で巻回されている。すなわち、ボイスコイル２８は、第１の方向ｘを巻き軸方向として第１の方向ｘに直交する平面内でボビン２７の周囲に巻き回されたものの、振動方向ｚの上側半分を９０度外側に折り曲げて振動方向ｚに直交する平面に配置したように形成されている。ボイスコイル２８は、その第１の方向ｘに直交する平面内で巻回された部分の一部が一対のマグネット２６ａ，２６ｂの磁気ギャップ内に挿入されて、一対のマグネット２６ａ，２６ｂと対向して配置されている。
【００５１】
以上のように構成されたスピーカ装置２１において、ボビン２７に巻回されているボイスコイル２８に交流電流を流すと、磁気ギャップ内に挿入された部分に流れる電流は、振動方向ｚ及び第１の方向ｘに直交する第２の方向ｙに流れ、ボイスコイル２８にはフレミングの法則により磁束の方向ｘと電流の方向ｙとにそれぞれ直交する方向ｚに力が発生するが、ボイスコイル２８及びボビン２７は、第１のフレーム２に固定されているので、反力としてマグネット２６ａ，２６ｂ及びヨーク２５には、第１の方向ｘ及び第２の方向ｙに直交する方向ｚに力が発生し、マグネット２６ａ，２６ｂ及びヨーク２５は振動方向ｚに振動する。
【００５２】
このボイスコイル２８に音楽信号を電流として流すと、上述したように、マグネット２６ａ，２６ｂは、その信号電流に比例した分の力を生じ、変位して振動する。それにより振動板１０の振動部１１が空気を振動させ音響を発生させる。
【００５３】
本発明を適用したスピーカ装置２１は、スピーカ装置１と同様に、振動部１１、固定部１２及び複数の支持部１３ａ〜１３ｄを同一平面内に板状に形成した構成から、振動部１１を変位可能に支持する構成を簡素化することができるとともに、振動部１１と同一平面内に設けられた複数の支持部１３ａ〜１３ｄの均等な変形により振動部１１を変位させるので、振動部１１の変位方向を高精度に設定することができ、装置全体の信頼性を向上させることができ、装置の再生特性を向上させることができる。
【００５４】
また、本発明を適用したスピーカ装置２１は、スピーカ装置１と同様に、部品点数を削減し、各部品のクリアランスを高精度に設定することを可能とし、さらに、対環境信頼性を大幅に改善でき、装置の小型化を実現するものである。
【００５５】
さらに、本発明を適用したスピーカ装置２１は、上述したスピーカ装置１と比較して、ヨーク２５、マグネット２６ａ，２６ｂ及びボイスコイル２８の構成を上述のような構成とすることで、装置の振動方向ｚの厚みを薄くすることができ、装置のさらなる小型化を実現するものである。
【００５６】
尚、このスピーカ装置２１におけるマグネット２６ａとボイスコイル２８との間隔、及び、マグネット２６ｂとボビン２７との間隔は、上述したスピーカ装置１と同様に決定される。
【００５７】
尚、上述したスピーカ装置１、２１においては、振動部１１、固定部１２及び支持部１３ａ〜１３ｄを上述した図６に示すように構成したが、これに限られるものではなく、図１５に示すように振動部５１、固定部５２及び支持部５３ａ〜５３ｄを構成してもよい。
【００５８】
次に、図１５に示す振動部、固定部及び振動板を備えるように構成したスピーカ装置４１について説明する。尚、以下の説明において、上述したスピーカ装置１と共通する部分については、共通の符号を付して詳細な説明及び図面は省略する。
【００５９】
本発明を適用したスピーカ装置４１は、図１５に示すように、所定の磁気ギャップを形成して磁束を発生させるマグネット６ａ，６ｂと、マグネット６ａ，６ｂの磁気ギャップ内に少なくとも一部が挿入されるボイスコイル８と、マグネット６ａ，６ｂに連結される振動部５１と、ボイスコイル８に連結される固定部５２と、振動部５１を固定部５２に対して所定の方向を振動方向ｚとして変位可能に支持する複数の支持部５３ａ〜５３ｄとを備える。
【００６０】
尚、ここでは、マグネット６ａ，６ｂに振動部５１を連結し、ボイスコイル８に固定部５２を連結するように構成したが、これに限られるものではなく、マグネット及びボイスコイルのいずれか一方に振動部を連結し、マグネット及びボイスコイルの他方に固定部を連結するように構成しても良い。
【００６１】
また、スピーカ装置４１は、上述スピーカ装置１と同様に、固定部５２を振動方向ｚの両側から挟み込んで固定する上側に設けられる第１のフレーム２と、下側に設けられる第２のフレーム３とを備える。
【００６２】
振動部５１、固定部５２及び複数の支持部５３ａ〜５３ｄは、弾性を有する一枚の平面板である振動板５０の一部に複数の切り込み部を設けることで、同一平面内に板状に形成される。
【００６３】
すなわち、振動板５０は、例えば、バネ用ステンレス薄板のようなバネ特性を有する材質により形成されている。この振動板５０には、四隅に板厚方向ｚに弾性変形可能な複数の支持部材５３ａ〜５３ｄが設けられ、発音部である振動部５１を固定部５２に対して板厚方向ｚに変位可能に支持している。振動板５０に設けられた固定部５２並びに変位のない状態の振動部５１及び複数の支持部５３ａ〜５３ｄは、振動部５１の振動方向ｚ、すなわち変位方向に対して直交する平面内に形成される。振動部５１は、略矩形に形成され、複数の支持部５３ａ〜５３ｄは、この平面内において、固定部５２の４箇所から振動部５１の各辺に対して９０度ずつ異なる方向に向けて形成されて、振動部５１をこの９０度ずつ異なる方向から支持している。複数の支持部５３ａ〜５３ｄは、一枚の平面板からなるので厚みが同じとされており、またその長さ及び幅が後述するように振動部５１を均等に支持するように形成されているので、振動方向ｚの変位と、振動方向に直交する面内方向の変位とが等しくされており、振動部５１の変位方向を高精度に設定することができる。ここでは、４個の支持部５３ａ〜５３ｄを設けるように構成したが、これに限られるものではなく、振動部５１を均等に支持するような複数の支持部であればよい。
【００６４】
振動板５０の固定部５２は、上述したスピーカ装置１と同様に、第１のフレーム２、第２のフレーム３によって挟み込まれて固定されている。
【００６５】
また、上述したスピーカ装置１と同様に、振動板５０の振動部５１には、図示しないマグネット６ａ，６ｂを備えたヨーク５が取り付けられている。そして、第１のフレーム２には、図示しないボイスコイル８が巻回されたボビン７が配設されている。
【００６６】
以上のように構成されたスピーカ装置４１において、ボビン７に巻回されているボイスコイル８に交流電流を流すと、上述したスピーカ装置１と同様に、電流の方向ｙと磁束の方向ｘとの関係で、ボイスコイル８にはフレミングの法則により力が発生するが、ボイスコイル８及びボビン７は、第１のフレーム２に固定されているので、反力としてマグネット６ａ，６ｂ及びヨーク５には、振動方向ｚに力が発生し、振動する。
【００６７】
このボイスコイル８に音楽信号を電流として流すと、上述したように、マグネット６ａ，６ｂは、その信号電流に比例した分の力を生じ、変位して振動する。それにより振動板５０の振動部５１が空気を振動させ音響を発生させる。
【００６８】
本発明を適用したスピーカ装置４１は、スピーカ装置１と同様に、振動部５１、固定部５２及び複数の支持部５３ａ〜５３ｄを同一平面内に板状に形成した構成から、振動部５１を変位可能に支持する構成を簡素化することができるとともに、振動部５１と同一平面内に設けられた複数の支持部５３ａ〜５３ｄの均等な変形により振動部５１を変位させるので、振動部５１の変位方向を高精度に設定することができ、装置全体の信頼性を向上させることができ、装置の再生特性を向上させることができる。
【００６９】
また、本発明を適用したスピーカ装置４１は、スピーカ装置１と同様に、部品点数を削減し、各部品のクリアランスを高精度に設定することを可能とし、さらに、対環境信頼性を大幅に改善でき、装置の小型化を実現するものである。
【００７０】
また、本発明を適用したスピーカ装置４１は、振動板５０の複数の支持部５３ａ〜５３ｄが、略矩形とされた振動部５１の各辺に対して固定部５２から９０度ずつ異なる方向に支持する構成により、振動部５１を振動部５１に平行な面内において微小に回転しながら変位させることができ、この９０度ずつ異なる方向から支持部５３ａ〜５３ｄに支持されるとともに、この支持部５３ａ〜５３ｄの弾性変形により振動方向ｚに変位させることにより、安定した振動を実現することができる。
【００７１】
また、本発明を適用したスピーカ装置４１は、振動板５０の複数の支持部５３ａ〜５３ｄの幅を調整し、それぞれの支持部５３ａ〜５３ｄのバネ定数を調整することで、振動部５１に面振れ等を発生させることなく安定した所望の振動により再生特性を実現する。
【００７２】
ここで、複数の支持部５３ａ〜５３ｄの幅を調整することで、バネ定数を調整し、面振れ等を防止させることについて説明する。
【００７３】
振動板５０の発音部である振動部５１が板厚方向ｚにδだけ変位すると、支持部５３ａ〜５３ｄは、材料力学上の片持ち梁とみなす事ができ、上述の図１０及び図１１を用いて説明したように、その梁の先端では横方向にｘ０だけ変位する。
【００７４】
図１５に示すように、四隅の支持部５３ａ〜５３ｄは、その支持する方向及び形成された方向がそれぞれ９０度ずつ違っており、支持する振動部５１を包囲するように形成されている。
【００７５】
ここで、まず支持部５３ａについて検討する。図１６（ａ）に示すように、支持部５３ａが板厚方向ｚにδ変位すると第２の方向ｙにｘ１変位し、その分だけ振動板５０の振動部５１は、図１５に示す矢印Ｌ１の方向に移動する。
【００７６】
次に、支持部５３ｂについて検討すると、図１６（ｂ）に示すように、支持部５３ｂが板厚方向ｚにδ変位すると第１の方向ｘにｘ２変位し、その分だけ振動板５０の振動部５１は、図１５に示す矢印Ｌ２の方向に移動する。同様に、支持部５３ｃが板厚方向ｚにδ変位すると、第２の方向ｙにｘ３変位し、その分だけ振動部５１は、矢印Ｌ３の方向に移動する。また、支持部５３ｄが板厚方向ｚにδ変位すると、第１の方向ｘにｘ４変位し、その分だけ振動部５１は、矢印Ｌ４の方向に移動する。
【００７７】
このようにして、支持部５３ａ〜５３ｄの振動部５１への接続する四箇所全てが矢印Ｌ１〜Ｌ４の方向に同時に移動すると、振動板５０の振動部５１が振動部５１と平行な面内において回転することになる。
【００７８】
この振動部５１の回転の中心をＣとし、回転中心Ｃから四つの支持部５３ａ〜５３ｄの中心までの距離ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４が全て同じ場合は、振動方向ｚに直交する横方向変位ｘｎによる振動板５０の振動部５１の回転角は全て同じになり、振動板５０の振動部５１は、振動方向ｚへの変位δに従って、振動方向ｚに直交する面内においてスムーズに微回転する。ここで、回転中心Ｃと、振動部５１の第１の方向ｘの中心線と、第２の方向ｙの中心線との交点は一致している。そして、距離ｒ１，ｒ３は、支持部５３ａ，５３ｃと回転中心Ｃとの第１の方向ｘの距離であり、距離ｒ２，ｒ４は、支持部５３ｂ，５３ｄとの回転中心Ｃとの第２の方向ｙの距離である。
【００７９】
次に、回転中心Ｃから四つの支持部５３ａ〜５３ｄの中心までの距離ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４が全て同じではない場合を検討する。
【００８０】
この場合についても同様に、支持部５３ａについて検討する。図１５、図１６（ａ）及び図１６（ｃ）に示すように、回転中心Ｃからの支持部５３ａの中心までの第１の方向ｘの距離をｒ１とすると振動方向ｚに直交する横方向変位ｘ１による回転角θ１は、次式（７）に示すものとなる。同様に、図１５、図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）に示すように、支持部５３ｂの回転角θ２は、式（８）に示すものとなり、支持部５３ｃの回転角θ３は、式（９）に示すものとなり、支持部５３ｄの回転角θ４は、式（１０）に示すものとなる。
【００８１】
θ１＝ＣＯＴ（ｘ１／ｒ１）  ・・・（７）
θ２＝ＣＯＴ（ｘ２／ｒ２）  ・・・（８）
θ３＝ＣＯＴ（ｘ３／ｒ３）  ・・・（９）
θ４＝ＣＯＴ（ｘ４／ｒ４）  ・・・（１０）
【００８２】
支持部５３ａ〜５３ｄの長さｌ１〜ｌ４及び撓みδがそれぞれ同じ場合は、横方向変位ｘ１〜ｘ４もそれぞれ同じとなる。ここで、支持部５３ａ〜５３ｄに対する回転中心Ｃからの距離ｒ１〜ｒ４がそれぞれ違う場合、横方向変位ｘ１〜ｘ４がそれぞれ同じでも回転角θ１〜θ４は違ったものになる。そこで、回転角θ１〜θ４を同じにするためには、式（７）〜式（１０）が次式（１１）で表すことができるので、ｘｎ／ｒｎが等しくなるようにすれば良い。
θｎ＝ＣＯＴ（ｘｎ／ｒｎ）  ・・・（１１）
振動板５０の発音部である振動部５１が音響を発生する場合、振動部５１はこの振動部５１が形成された面に平行に変位させたい。すなわち、振動板５０の振動部５１が変位した場合でも元の振動板５０に対して角度を持たないように変位させたい。よって、振動板５０の振動部５１の四隅の変位δを同じにする必要がある。
【００８３】
そこで、距離ｒ１〜ｒ４に応じて、長さｌ１〜ｌ４を変化させ、横方向変位ｘ１〜ｘ４を変化させて、ｘｎ／ｒｎを同じにする事ができる。その結果、回転角θ１〜θ４を同じにする事が可能となる。ところが、長さｌｎを変化させてｘｎを変化させると、バネ定数ｋまでもが変化してしまう。
【００８４】
ここで、長さｌｎを変化させてｘｎを変化させると、バネ定数ｋが変化することについて説明する。上述したように、材料力学の片持ち梁の公式（１２）、（１３）を用いる。まず式（１３）を変形して式（１４）を得る。この式（１４）と式（１２）から式（１５）を得ることができる。
【００８５】
δ＝Ｐｌ３／（３ＥＩ）  ・・・（１２）
Ｐ＝ｋδ  ・・・（１３）
ｋ＝Ｐ／δ  ・・・（１４）
ｋ＝３ＥＩ／ｌ３  ・・・（１５）
【００８６】
ここで、梁の断面形状が厚さをｈとし、幅をｂとした角断面の場合、断面二次モーメントＩは、式（１６）のようになり、この式（１６）と上述の式（１５）とから式（１７）を得ることができる。
Ｉ＝ｂｈ３／１２  ・・・（１６）
ｋ＝Ｅｂｈ３／（４ｌ３）  ・・・（１７）
【００８７】
式（１７）に示すように、梁の長さｌが変化するとその３剰に反比例してバネ定数ｋは変化する。よって、長さｌを変化させて横方向変位ｘｎを変化させると、バネ定数ｋは変化する。
【００８８】
そして、バネ定数ｋが変化してしまうと、各支持部５３ａ〜５３ｄの共振周波数ｆ０は、Ｍをそのバネに掛かる部分質量とすると、式（１８）のようになるので、それぞれ違ったものとなってしまう。
ｆ０＝（１／２π）×（ｋ／Ｍ）１／２  ・・・（１８）
各支持部５３ａ〜５３ｄで、その部分質量Ｍとバネ定数ｋとから決まる共振周波数ｆ０が違うと、ある周波数の振動を振動板５０の振動部５１に加えた場合、各支持部５３ａ〜５３ｄにおいて、振動の位相がずれてしまい、動的に見ると振動部５１が同一平面上を動かず、面振れを起こしてしまう。よって、この面振れを防止するためには、各支持部５３ａ〜５３ｄのバネ定数ｋを必ず同じにする必要がある。
【００８９】
一方、上述した理由から、距離ｒ１〜ｒ４に応じて長さｌ１〜ｌ４を変化させ、横方向変位ｘ１〜ｘ４を変化させて、ｘｎ／ｒｎを同じにして、回転角θ１〜θ４を同じにする必要があることから、長さｌを変化させて横方向変位ｘｎを変化させても、バネ定数ｋが一定になる方法を考えなければならない。ここで、断面二次モーメントＩに注目するとＩは、式（１９）のように、バネ定数ｋに、式（２０）のように、かかわっている。よって、ｌを変化させてもバネ定数ｋを一定にするには、梁の幅ｂを変化させ、（ｂ／ｌ３）を一定にすることによって、バネ定数ｋを一定にすることが出来る。
Ｉ＝ｂｈ３／１２  ・・・（１９）
ｋ＝３ＥＩ／ｌ３＝Ｅｂｈ３／（４ｌ３）  ・・・（２０）
【００９０】
以上のことから、支持部５３ａ〜５３ｄに対する回転中心Ｃからの距離ｒ１〜ｒ４がそれぞれ違う場合でも、距離ｒ１〜ｒ４に応じて長さｌ１〜ｌ４を変化させ、横方向変位ｘ１〜ｘ４を変化させてｘｎ／ｒｎを同じにし、振動板５０の発音部である振動部５１の回転角を全て同じにして、振動板５０の振動部５１を変位δに従ってスムーズに微回転することを可能とした。尚且つ、梁の幅ｂを変化させ、バネ定数ｋをコントロールし全てのバネ定数ｋ１〜ｋ４をすべて同じにして、支持部５３ａ〜５３ｄのそれぞれの部分での共振周波数ｆ０を同じにすることを可能とした。
【００９１】
以上のように、本発明を適用したスピーカ装置４１は、振動板５０の支持部５３ａ〜５３ｄの幅、長さ及び位置を調整し、それぞれの支持部５３ａ〜５３ｄのバネ定数を調整することで、面振れ等を発生することなく、振動部５１の変位方向を高精度に設定することができ、装置全体の信頼性を向上させることができ、装置の再生特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明を適用したスピーカ装置の平面図である。
【図２】本発明を適用したスピーカ装置の図１のＹ’−Ｙ’断面を示す断面図である。
【図３】本発明を適用したスピーカ装置の図１のＸ’−Ｘ’断面を示す断面図である。
【図４】本発明を適用したスピーカ装置を構成する上側に設けられる第１のフレームを示す図であり、（ａ）は、第１のフレームの平面図であり、（ｂ）は、第１のフレームのＹ’−Ｙ’断面を示す断面図であり、（ｃ）は、第１のフレームのＸ’−Ｘ’断面を示す断面図である。
【図５】本発明を適用したスピーカ装置を構成する下側に設けられる第２のフレームを示す図であり、（ａ）は、第２のフレームの平面図であり、（ｂ）は、第２のフレームのＹ’−Ｙ’断面を示す断面図であり、（ｃ）は、第２のフレームのＸ’−Ｘ’断面を示す断面図である。
【図６】本発明を適用したスピーカ装置を構成する振動部、固定部及び複数の支持部を示す平面図である。
【図７】本発明を適用したスピーカ装置を構成するヨーク、マグネット及びボイスコイルを示す断面図である。
【図８】本発明を適用したスピーカ装置を構成する振動部及び支持部の拡大平面図である。
【図９】質量Ｍを有する可動部をバネ定数ｋのバネで支持する一般的な振動系を示す図である。
【図１０】（ａ）は、一般的な材料力学の片持ち梁の撓みを説明するための図であり、（ｂ）は、この梁の長手方向に直交する断面を示す断面図である。
【図１１】本発明を適用したスピーカ装置を構成する支持部の弾性変形の状態を説明するための図である。
【図１２】本発明を適用したスピーカ装置の他の例の平面図である。
【図１３】他の例のスピーカ装置の図１２のＹ’’−Ｙ’’断面を示す断面図である。
【図１４】他の例のスピーカ装置の図１２のＸ’’−Ｘ’’断面を示す断面図である。
【図１５】更に他の例のスピーカ装置を構成する振動部、固定部及び複数の支持部を示す平面図である。
【図１６】更に他の例のスピーカ装置を構成する複数の支持部の変位について説明するための図であり、（ａ）は、振動部の断面方向における支持部５３ａの変位を示す図であり、（ｂ）は、振動部の断面方向における支持部５３ｂの変位を示す図であり、（ｃ）は、振動部の平面方向における支持部５３ａ，５３ｂの変位を示す図である。
【符号の説明】
【００９３】
１  スピーカ装置、  ２  第１のフレーム、  ３  第２のフレーム、  ５  ヨーク、  ６  ａ，６ｂ  マグネット、  ７  ボビン、  ８  ボイスコイル、  １０  振動板、  １１  振動部、  １２  固定部、  １３  支持部
【図１】
2007129574.tif 000003
【図２】
2007129574.tif 000004
【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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【図９】
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【図１０】
2007129574.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2007129574.tif 000016
【図１５】
2007129574.tif 000017
【図１６】
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