平面スピーカ
【課題】磁力線の向きに悪影響を与えず、ヨークの湾曲や間隔変動を抑える。
【解決手段】磁性体の第1ヨークと、磁性体の第2ヨークと、前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間に配置されるダイアフラムと、複数の磁石のN極とS極とを交互に前記ダイアフラム側に向けて前記第1ヨークに配置された磁石群と、前記磁石群の互いに隣接するN極とS極との間の磁力線と鎖交する方向であって前記ダイアフラムに設けられた導体パターンと、前記ダイアフラムにおいて前記導体パターンが設けられていない位置に設けられた穴部と、前記穴部を貫通すると共に前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間で前記所定間隔を維持するように配置された間隔維持部材とを備える。
【解決手段】磁性体の第1ヨークと、磁性体の第2ヨークと、前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間に配置されるダイアフラムと、複数の磁石のN極とS極とを交互に前記ダイアフラム側に向けて前記第1ヨークに配置された磁石群と、前記磁石群の互いに隣接するN極とS極との間の磁力線と鎖交する方向であって前記ダイアフラムに設けられた導体パターンと、前記ダイアフラムにおいて前記導体パターンが設けられていない位置に設けられた穴部と、前記穴部を貫通すると共に前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間で前記所定間隔を維持するように配置された間隔維持部材とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はスピーカに関し、特に、平板状のヨーク間にダイアフラムが配置された平面スピーカに関し、特にダイアフラムを大型化した場合にもヨークの間隔を適切に保つことが容易な平面スピーカに関する。
【背景技術】
【0002】
平面上の2枚のヨークの間に電極パターンを有する振動板を配置し、電極パターンと鎖交する磁力線を発生させる磁石を前記ヨークに配置することで、平面スピーカを構成することができる。この場合、振動板の電極パターンに電流を流すと、該電流と磁力線とにより振動板を垂直に振動させる力が発生する。
【0003】
この平面スピーカは、平面状の振動板の振動によって平面波を発生するため、減衰が少なく、離れた位置にも音を伝えられるという特徴を有している。
【0004】
なお、この種の平面スピーカについては、以下の特許文献に提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−102088公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このような平面スピーカでは、磁性体で構成された2枚のヨークの間に振動板が挟まれた構造になっており、該ヨークの内側面に磁石が配置された構造になっている。このため、2枚のヨーク間で吸引力が働いて適正間隔を保つことが難しくなる。
【0007】
一方、特許文献1では、このような問題を解消するため、2枚のヨーク間の一部の領域で磁石による反発力を発生させるようにして、吸引力を打ち消すようにしている。
【0008】
この場合、反発力を働かせる領域では磁力線の向きが変えられてしまうため、磁力線の向きが全体で均一でなくなるため、音響的に最適化を図ることが難しくなる。すなわち、音響的に最適な磁力線の向きと適切な反発力を得るための磁力線の向きとで、バランスを取ることが難しくなる。
【0009】
また、この場合には、吸引力を打ち消すことは可能であるが、逆に反発力が働くことになり、2枚のヨークの間隔が広がる方向に湾曲する可能性を有している。
【0010】
また、このような反発力が存在していると、製造時において2枚のヨークの位置合わせが困難になる。
【0011】
本発明は上記の問題点を解消するために成されたもので、音響的に適した磁力線の向きに悪影響を与えることなく、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能な平面スピーカを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
以上の課題を解決する本発明は、以下に記載するようなものである。
【0013】
(1)第1の発明は、磁性体で構成された平板状の第1ヨークと、前記第1ヨークと所定間隔で平行に配置され磁性体で構成された平板状の第2ヨークと、前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間に配置される平板状のダイアフラムと、複数の磁石のN極とS極とを交互に前記ダイアフラム側に向けるように前記第1ヨークにおいて前記ダイアフラム側の面に配置された磁石群と、前記磁石群の互いに隣接するN極とS極との間の磁力線と鎖交する方向であって前記ダイアフラムに設けられた導体パターンと、前記ダイアフラムの振動による音波を通過させるために前記第1ヨーク又は前記第2ヨークの少なくとも一方に設けられた貫通孔と、前記ダイアフラムにおいて前記導体パターンが設けられていない位置に設けられた穴部と、前記穴部を貫通すると共に前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間で前記所定間隔を維持するように配置された間隔維持部材と、を備えたことを特徴とする平面スピーカである。
【0014】
(2)第2の発明は、(1)において、前記間隔維持部材は非磁性体である、ことを特徴とする平面スピーカである。
【0015】
(3)第3の発明は、(1)−(2)において、前記間隔維持部材は、前記磁石と前記第2ヨークとの間に配置される。ことを特徴とする平面スピーカである。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
【0017】
(1)以上の平面スピーカの発明では、平板状の2枚の磁性体ヨークの間に導体パターンを有するダイアフラムが挟まれた構造になっており、これら2枚のヨーク間には磁石群による吸着力が作用するものの、2枚のヨーク間には間隔維持部材が配置されているため、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能になり、良好な特性の平面スピーカを実現できる。
【0018】
また、反発力が発生する領域は存在していないため、反発力によってヨークがたわむことはなく、また、製造時の位置決めが難しくなることもない。
【0019】
(2)また、以上の(1)において、2枚のヨーク間には非磁性体の間隔維持部材が配置されているため、音響的に適した磁力線の向きに悪影響を与えることなく、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能になり、良好な特性の平面スピーカを実現できる。
【0020】
(3)また、以上の(1)−(2)において、間隔維持部材は、磁石と第2ヨークとの間に配置されるため、ダイアフラムに設けられた導体パターンの経路を邪魔することがないため、ボイスコイルとして作用する導体パターンと磁力線との鎖交に悪影響を与えることなく、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能になり、良好な特性の平面スピーカを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施形態の平面スピーカの全体構成を示す構成図である。
【図2】本発明の実施形態の平面スピーカの断面構成を示す構成図である。
【図3】本発明の実施形態の平面スピーカのダイアフラムの構成を示す構成図である。
【図4】本発明の実施形態の平面スピーカの磁石群の配置を示す構成図である。
【図5】本発明の実施形態の平面スピーカのダイアフラムの電流を示す構成図である。
【図6】本発明の実施形態の平面スピーカのダイアフラムと磁石群の配置を示す構成図である。
【図7】本発明の実施形態の平面スピーカの全体構成を示す構成図である。
【図8】本発明の実施形態の平面スピーカの断面構成を示す構成図である。
【図9】本発明の実施形態の平面スピーカの間隔維持部材の配置例を示す構成図である。
【図10】本発明の実施形態の平面スピーカの特性を示す特性図である。
【図11】本発明の実施形態の平面スピーカの特性を示す特性図である。
【図12】本発明の実施形態の平面スピーカの特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態)を詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
図1では本発明の第1実施形態の平面スピーカ100を分解斜視図により示し、図2では本発明の第1実施形態の平面スピーカ100を断面構成図により示している。
【0023】
ここで、本実施形態の平面スピーカ100は、磁性体で構成された平板状の第1ヨーク110と、第1ヨーク110と所定間隔で平行に配置され磁性体で構成された平板状の第2ヨーク120と、複数の磁石のN極とS極とを交互(図4参照)に後述するダイアフラム150側に向けるように第1ヨーク110において内面に配置される磁石群130(図1破線)と、第1ヨーク110と第2ヨーク120との間で所定間隔を維持するように配置された間隔維持部材140と、第1ヨーク110と第2ヨーク120との間に配置される平板状の振動可能な部材で構成されたダイアフラム150と、磁石群130の互いに隣接するN極とS極との間の磁力線と鎖交する方向であってダイアフラム150のいずれかの面に設けられたジグザグ線状の導体パターン160と、ダイアフラム150において導体パターン160が設けられていない位置において間隔維持部材140を貫通させるように設けられた穴部150Hと、第1ヨーク110とダイアフラム150とが周端部において所定間隔を維持するように保つ第1外枠部170と、ダイアフラム150と第2ヨーク120とが周端部において所定間隔を維持するように保つ第2外枠部180と、ダイアフラム150の振動による音波を通過させるために第1ヨーク110又は第2ヨーク120の少なくとも一方に設けられた貫通孔(図1では第2ヨーク120側に示す)と、を備えて構成される。
【0024】
ここで、間隔維持部材140は、第1ヨーク110と第2ヨーク120の周端部以外の位置において、1個又は複数個配置されている。また、この間隔維持部材140は、磁石群130のいずれかの磁石と第2ヨーク120との間において、第1ヨーク110と第2ヨーク120の所定間隔を維持することも可能である。
【0025】
また、導体パターン160を備えたダイアフラム150は、フレキシブルプリント基板の手法で構成することができる。
【0026】
なお、図1および図2では原理的構成のため簡単に示しているが、ダイアフラム150と導体パターン160とは、具体的には図3のように構成される。ここで、導体パターン160は、多数のジグザグ線が端部で接続されて、一端の電極部160aから他端の電極部160bへ電流が流れるように構成されている。この場合、図3において、電極部160aと電極部160aとに交流信号を供給すると、電極パターン160全体で、図5以降に説明する向き(またはその反対向き)に電流が流れるよう構成されている。
【0027】
図4は、磁極の向きを説明するために磁石群130の一部を取り出して示す配置図である。ここで、磁石群130の各磁石は、図4のように隣接する磁石間で磁極の向きが交互に反転するように配置されている。
【0028】
図5は、導体パターン160に流れる電流の向きを説明するために、導体パターン160の一部を取り出して示す配置図である。ここで、図5の導体パターン160は、図4の磁石群130に対応する状態で示している。
【0029】
なお、図5で矢印で示す電流は、平面スピーカ100に供給される交流信号における所定のタイミングの電流の向きであり、別なタイミングでは全体として反対向きに電流が流れるものである。
【0030】
また、図6は、磁石群130の磁極の向き(図4参照)と導体パターン160の電流の向き(図5参照)とを重ねて示す説明図である。ここで、破線矢印は磁石による磁力線の向きを示し、実線矢印は図5と同じ向きの電流を示している。
【0031】
ここで、磁石群130の各磁石の周囲を囲むように、かつ、磁石群130の磁極の向きが交互に反転することに対応して、磁石の周囲を流れる電流の向きが交互に反転するように、ジグザグ線状の導体パターン160が配置されている。
【0032】
このため、電流と磁力線とは略90°の角度で交わるようになり、電流が磁界から受ける力の方向はダイアフラム面に略直交する方向となる。図6に示す電流の状態では、導体パターン160によってダイアフラム150は紙面手前方向の力が発生する。また、電流の向きが図6と反対になると、導体パターン160によってダイアフラム150は紙面奥方向への力が発生する。
【0033】
すなわち、導体パターン160に交流信号を供給すると、導体パターン160を流れる電流により生じる力によって、ダイアフラム150は面と垂直方向に振動する。なお、ダイアフラム150が振動して発生した音は、第1ヨーク110及び第2ヨーク120の少なくとも一方に設けられた貫通孔を通過して放射される。
【0034】
なお、この平面スピーカ100においてダイアフラム150の振動により発生する音は平面波になるため、このダイアフラム150に穴部150Hが設けられていても周波数特性の乱れや音圧の低下は発生しないことが実験により確認された。
【0035】
そして、この平面スピーカ100では、間隔維持部材140が第1ヨーク110と第2ヨーク120の周端部以外の位置において1個又は複数個配置されているため、第1ヨーク110と第2ヨーク120の所定間隔を維持することが可能になる。このため、周波数特性も音圧特性も適正な状態を長期間保つことが可能になる。
【0036】
すなわち、2枚のヨーク間には磁石群による吸着力が作用するものの、2枚のヨーク間には間隔維持部材140が配置されているため、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能になり、良好な特性の平面スピーカを実現できる。また、反発力が発生する領域は存在していないため、反発力のために磁石配置を最適配置から犠牲にすることもない。また、間隔維持部材140は非磁性体であるため、音響的に適した磁力線の向きに悪影響を与えることない。さらに、間隔維持部材140は、磁石と第2ヨーク120との間に配置することで、ダイアフラム150に設けられた導体パターン160の経路を一切邪魔することがなく、導体パターン160と磁力線との鎖交に悪影響を与えることなく、良好な特性の平面スピーカを実現できる。
【0037】
すなわち、何も対策がない場合には、磁石群130の吸引力によって、第1ヨーク110と第2ヨーク120とが接近するように湾曲するが、本実施形態ではそのような問題は発生しない。一方、磁石を用いて反発させる場合には、反発による湾曲、製造時位置合わせ困難、磁力線の不均一による音響特性への悪影響、などの問題が発生するが、本実施形態ではそのような問題は発生しない。
【0038】
さらに、第1ヨーク110または第2ヨーク120の少なくとも一方を非磁性体にすれば磁石群130の吸引力による問題は発生しないものの、磁気抵抗が上昇することによる音圧低下という問題が発生するが、本実施形態の構成では第1ヨーク110と第2ヨーク120の両方を磁性体としているために音圧低下の問題は発生しない。
〔第2実施形態〕
図7では本発明の第2実施形態の平面スピーカ100を分解斜視図により示し、図8では本発明の第2実施形態の平面スピーカ100を断面構成図により示している。
【0039】
なお、第1実施形態と同一物には同一番号を付すことで重複した説明を省略する。
【0040】
ここで、第1実施形態と異なる部分は、第1外枠部170により囲まれた空間において磁石群130とダイアフラム150の間でダイアフラム150の振動を吸収するダンパ170Dと、第2外枠部180により囲まれた空間においてダイアフラム150と第2ヨーク120の間でダイアフラム150の振動を吸収するダンパ180Dと、を備えて構成されたことである。
【0041】
この場合、ダンパ170Dとダンパ180Dとは、ダイアフラム150と同様に、間隔維持部材140を通す穴部が設けられている。なお、ダンパ170Dとダンパ180Dとは、ダイアフラム150の振動による音を透過させつつダンパとして作用するため、不織布などを用いることができる。
〔実施形態により得られる効果〕
ここで、以上の実施形態と、間隔維持部材を有しない従来技術とについて、平面スピーカ100を駆動した際に、第1ヨーク100又は第2ヨーク120が振動する変位をシミュレーションにより求めた。
【0042】
なお、間隔維持部材を有しない従来技術の構成(図9(a))、平面スピーカ100を縮小した形状の4箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(b))、平面スピーカ100を縮小して45度傾けた菱形形状の4箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(c))、略円形の8箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(d))、の4種類について変位を求めた。
【0043】
図10は、間隔維持部材を有しない従来技術の構成(図9(a))と、平面スピーカ100を縮小した形状の4箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(b))について、変位の周波数特性を示す特性図である。120Hz付近と250Hz付近で発生していた変位のピーク(不要振動)が1/10に抑えられる効果が確認された。
【0044】
図11は、間隔維持部材を有しない従来技術の構成(図9(a))と、平面スピーカ100を縮小して45度傾けた菱形形状の4箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(c))について、変位の周波数特性を示す特性図である。120Hz付近と250Hz付近で発生していた変位のピーク(不要振動)が1/10に抑えられ、さらに平坦な特性が300Hz付近まで拡大しており、少ない間隔維持部材でありながら良好な効果が確認された。
【0045】
図12は、間隔維持部材を有しない従来技術の構成(図9(a))と、略円形の8箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(d))について、変位の周波数特性を示す特性図である。120Hz付近と250Hz付近で発生していた変位のピーク(不要振動)が1/10に抑えられ、さらに平坦な特性が400Hz付近まで拡大する効果が確認された。
【0046】
また、以上のことから、複数の間隔維持部材を配置する場合には、平面スピーカ100の形状を縮小した形でない状態に配置することが良好であり(図11、図12参照)、また、間隔維持部材の個数を増やすことでより良い特性が得られることが判明した。
【符号の説明】
【0047】
100 スピーカ
110 第1ヨーク
120 第2ヨーク
130 磁石群
140 間隔維持部材
150 ダイアフラム
160 導体パターン
170 第1外枠部
180 第2外枠部
【技術分野】
【0001】
本発明はスピーカに関し、特に、平板状のヨーク間にダイアフラムが配置された平面スピーカに関し、特にダイアフラムを大型化した場合にもヨークの間隔を適切に保つことが容易な平面スピーカに関する。
【背景技術】
【0002】
平面上の2枚のヨークの間に電極パターンを有する振動板を配置し、電極パターンと鎖交する磁力線を発生させる磁石を前記ヨークに配置することで、平面スピーカを構成することができる。この場合、振動板の電極パターンに電流を流すと、該電流と磁力線とにより振動板を垂直に振動させる力が発生する。
【0003】
この平面スピーカは、平面状の振動板の振動によって平面波を発生するため、減衰が少なく、離れた位置にも音を伝えられるという特徴を有している。
【0004】
なお、この種の平面スピーカについては、以下の特許文献に提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2003−102088公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
このような平面スピーカでは、磁性体で構成された2枚のヨークの間に振動板が挟まれた構造になっており、該ヨークの内側面に磁石が配置された構造になっている。このため、2枚のヨーク間で吸引力が働いて適正間隔を保つことが難しくなる。
【0007】
一方、特許文献1では、このような問題を解消するため、2枚のヨーク間の一部の領域で磁石による反発力を発生させるようにして、吸引力を打ち消すようにしている。
【0008】
この場合、反発力を働かせる領域では磁力線の向きが変えられてしまうため、磁力線の向きが全体で均一でなくなるため、音響的に最適化を図ることが難しくなる。すなわち、音響的に最適な磁力線の向きと適切な反発力を得るための磁力線の向きとで、バランスを取ることが難しくなる。
【0009】
また、この場合には、吸引力を打ち消すことは可能であるが、逆に反発力が働くことになり、2枚のヨークの間隔が広がる方向に湾曲する可能性を有している。
【0010】
また、このような反発力が存在していると、製造時において2枚のヨークの位置合わせが困難になる。
【0011】
本発明は上記の問題点を解消するために成されたもので、音響的に適した磁力線の向きに悪影響を与えることなく、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能な平面スピーカを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
以上の課題を解決する本発明は、以下に記載するようなものである。
【0013】
(1)第1の発明は、磁性体で構成された平板状の第1ヨークと、前記第1ヨークと所定間隔で平行に配置され磁性体で構成された平板状の第2ヨークと、前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間に配置される平板状のダイアフラムと、複数の磁石のN極とS極とを交互に前記ダイアフラム側に向けるように前記第1ヨークにおいて前記ダイアフラム側の面に配置された磁石群と、前記磁石群の互いに隣接するN極とS極との間の磁力線と鎖交する方向であって前記ダイアフラムに設けられた導体パターンと、前記ダイアフラムの振動による音波を通過させるために前記第1ヨーク又は前記第2ヨークの少なくとも一方に設けられた貫通孔と、前記ダイアフラムにおいて前記導体パターンが設けられていない位置に設けられた穴部と、前記穴部を貫通すると共に前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間で前記所定間隔を維持するように配置された間隔維持部材と、を備えたことを特徴とする平面スピーカである。
【0014】
(2)第2の発明は、(1)において、前記間隔維持部材は非磁性体である、ことを特徴とする平面スピーカである。
【0015】
(3)第3の発明は、(1)−(2)において、前記間隔維持部材は、前記磁石と前記第2ヨークとの間に配置される。ことを特徴とする平面スピーカである。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
【0017】
(1)以上の平面スピーカの発明では、平板状の2枚の磁性体ヨークの間に導体パターンを有するダイアフラムが挟まれた構造になっており、これら2枚のヨーク間には磁石群による吸着力が作用するものの、2枚のヨーク間には間隔維持部材が配置されているため、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能になり、良好な特性の平面スピーカを実現できる。
【0018】
また、反発力が発生する領域は存在していないため、反発力によってヨークがたわむことはなく、また、製造時の位置決めが難しくなることもない。
【0019】
(2)また、以上の(1)において、2枚のヨーク間には非磁性体の間隔維持部材が配置されているため、音響的に適した磁力線の向きに悪影響を与えることなく、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能になり、良好な特性の平面スピーカを実現できる。
【0020】
(3)また、以上の(1)−(2)において、間隔維持部材は、磁石と第2ヨークとの間に配置されるため、ダイアフラムに設けられた導体パターンの経路を邪魔することがないため、ボイスコイルとして作用する導体パターンと磁力線との鎖交に悪影響を与えることなく、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能になり、良好な特性の平面スピーカを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の実施形態の平面スピーカの全体構成を示す構成図である。
【図2】本発明の実施形態の平面スピーカの断面構成を示す構成図である。
【図3】本発明の実施形態の平面スピーカのダイアフラムの構成を示す構成図である。
【図4】本発明の実施形態の平面スピーカの磁石群の配置を示す構成図である。
【図5】本発明の実施形態の平面スピーカのダイアフラムの電流を示す構成図である。
【図6】本発明の実施形態の平面スピーカのダイアフラムと磁石群の配置を示す構成図である。
【図7】本発明の実施形態の平面スピーカの全体構成を示す構成図である。
【図8】本発明の実施形態の平面スピーカの断面構成を示す構成図である。
【図9】本発明の実施形態の平面スピーカの間隔維持部材の配置例を示す構成図である。
【図10】本発明の実施形態の平面スピーカの特性を示す特性図である。
【図11】本発明の実施形態の平面スピーカの特性を示す特性図である。
【図12】本発明の実施形態の平面スピーカの特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態)を詳細に説明する。
〔第1実施形態〕
図1では本発明の第1実施形態の平面スピーカ100を分解斜視図により示し、図2では本発明の第1実施形態の平面スピーカ100を断面構成図により示している。
【0023】
ここで、本実施形態の平面スピーカ100は、磁性体で構成された平板状の第1ヨーク110と、第1ヨーク110と所定間隔で平行に配置され磁性体で構成された平板状の第2ヨーク120と、複数の磁石のN極とS極とを交互(図4参照)に後述するダイアフラム150側に向けるように第1ヨーク110において内面に配置される磁石群130(図1破線)と、第1ヨーク110と第2ヨーク120との間で所定間隔を維持するように配置された間隔維持部材140と、第1ヨーク110と第2ヨーク120との間に配置される平板状の振動可能な部材で構成されたダイアフラム150と、磁石群130の互いに隣接するN極とS極との間の磁力線と鎖交する方向であってダイアフラム150のいずれかの面に設けられたジグザグ線状の導体パターン160と、ダイアフラム150において導体パターン160が設けられていない位置において間隔維持部材140を貫通させるように設けられた穴部150Hと、第1ヨーク110とダイアフラム150とが周端部において所定間隔を維持するように保つ第1外枠部170と、ダイアフラム150と第2ヨーク120とが周端部において所定間隔を維持するように保つ第2外枠部180と、ダイアフラム150の振動による音波を通過させるために第1ヨーク110又は第2ヨーク120の少なくとも一方に設けられた貫通孔(図1では第2ヨーク120側に示す)と、を備えて構成される。
【0024】
ここで、間隔維持部材140は、第1ヨーク110と第2ヨーク120の周端部以外の位置において、1個又は複数個配置されている。また、この間隔維持部材140は、磁石群130のいずれかの磁石と第2ヨーク120との間において、第1ヨーク110と第2ヨーク120の所定間隔を維持することも可能である。
【0025】
また、導体パターン160を備えたダイアフラム150は、フレキシブルプリント基板の手法で構成することができる。
【0026】
なお、図1および図2では原理的構成のため簡単に示しているが、ダイアフラム150と導体パターン160とは、具体的には図3のように構成される。ここで、導体パターン160は、多数のジグザグ線が端部で接続されて、一端の電極部160aから他端の電極部160bへ電流が流れるように構成されている。この場合、図3において、電極部160aと電極部160aとに交流信号を供給すると、電極パターン160全体で、図5以降に説明する向き(またはその反対向き)に電流が流れるよう構成されている。
【0027】
図4は、磁極の向きを説明するために磁石群130の一部を取り出して示す配置図である。ここで、磁石群130の各磁石は、図4のように隣接する磁石間で磁極の向きが交互に反転するように配置されている。
【0028】
図5は、導体パターン160に流れる電流の向きを説明するために、導体パターン160の一部を取り出して示す配置図である。ここで、図5の導体パターン160は、図4の磁石群130に対応する状態で示している。
【0029】
なお、図5で矢印で示す電流は、平面スピーカ100に供給される交流信号における所定のタイミングの電流の向きであり、別なタイミングでは全体として反対向きに電流が流れるものである。
【0030】
また、図6は、磁石群130の磁極の向き(図4参照)と導体パターン160の電流の向き(図5参照)とを重ねて示す説明図である。ここで、破線矢印は磁石による磁力線の向きを示し、実線矢印は図5と同じ向きの電流を示している。
【0031】
ここで、磁石群130の各磁石の周囲を囲むように、かつ、磁石群130の磁極の向きが交互に反転することに対応して、磁石の周囲を流れる電流の向きが交互に反転するように、ジグザグ線状の導体パターン160が配置されている。
【0032】
このため、電流と磁力線とは略90°の角度で交わるようになり、電流が磁界から受ける力の方向はダイアフラム面に略直交する方向となる。図6に示す電流の状態では、導体パターン160によってダイアフラム150は紙面手前方向の力が発生する。また、電流の向きが図6と反対になると、導体パターン160によってダイアフラム150は紙面奥方向への力が発生する。
【0033】
すなわち、導体パターン160に交流信号を供給すると、導体パターン160を流れる電流により生じる力によって、ダイアフラム150は面と垂直方向に振動する。なお、ダイアフラム150が振動して発生した音は、第1ヨーク110及び第2ヨーク120の少なくとも一方に設けられた貫通孔を通過して放射される。
【0034】
なお、この平面スピーカ100においてダイアフラム150の振動により発生する音は平面波になるため、このダイアフラム150に穴部150Hが設けられていても周波数特性の乱れや音圧の低下は発生しないことが実験により確認された。
【0035】
そして、この平面スピーカ100では、間隔維持部材140が第1ヨーク110と第2ヨーク120の周端部以外の位置において1個又は複数個配置されているため、第1ヨーク110と第2ヨーク120の所定間隔を維持することが可能になる。このため、周波数特性も音圧特性も適正な状態を長期間保つことが可能になる。
【0036】
すなわち、2枚のヨーク間には磁石群による吸着力が作用するものの、2枚のヨーク間には間隔維持部材140が配置されているため、ヨークの湾曲やヨーク間の間隔変動を抑えて均一な間隔を保つことが可能になり、良好な特性の平面スピーカを実現できる。また、反発力が発生する領域は存在していないため、反発力のために磁石配置を最適配置から犠牲にすることもない。また、間隔維持部材140は非磁性体であるため、音響的に適した磁力線の向きに悪影響を与えることない。さらに、間隔維持部材140は、磁石と第2ヨーク120との間に配置することで、ダイアフラム150に設けられた導体パターン160の経路を一切邪魔することがなく、導体パターン160と磁力線との鎖交に悪影響を与えることなく、良好な特性の平面スピーカを実現できる。
【0037】
すなわち、何も対策がない場合には、磁石群130の吸引力によって、第1ヨーク110と第2ヨーク120とが接近するように湾曲するが、本実施形態ではそのような問題は発生しない。一方、磁石を用いて反発させる場合には、反発による湾曲、製造時位置合わせ困難、磁力線の不均一による音響特性への悪影響、などの問題が発生するが、本実施形態ではそのような問題は発生しない。
【0038】
さらに、第1ヨーク110または第2ヨーク120の少なくとも一方を非磁性体にすれば磁石群130の吸引力による問題は発生しないものの、磁気抵抗が上昇することによる音圧低下という問題が発生するが、本実施形態の構成では第1ヨーク110と第2ヨーク120の両方を磁性体としているために音圧低下の問題は発生しない。
〔第2実施形態〕
図7では本発明の第2実施形態の平面スピーカ100を分解斜視図により示し、図8では本発明の第2実施形態の平面スピーカ100を断面構成図により示している。
【0039】
なお、第1実施形態と同一物には同一番号を付すことで重複した説明を省略する。
【0040】
ここで、第1実施形態と異なる部分は、第1外枠部170により囲まれた空間において磁石群130とダイアフラム150の間でダイアフラム150の振動を吸収するダンパ170Dと、第2外枠部180により囲まれた空間においてダイアフラム150と第2ヨーク120の間でダイアフラム150の振動を吸収するダンパ180Dと、を備えて構成されたことである。
【0041】
この場合、ダンパ170Dとダンパ180Dとは、ダイアフラム150と同様に、間隔維持部材140を通す穴部が設けられている。なお、ダンパ170Dとダンパ180Dとは、ダイアフラム150の振動による音を透過させつつダンパとして作用するため、不織布などを用いることができる。
〔実施形態により得られる効果〕
ここで、以上の実施形態と、間隔維持部材を有しない従来技術とについて、平面スピーカ100を駆動した際に、第1ヨーク100又は第2ヨーク120が振動する変位をシミュレーションにより求めた。
【0042】
なお、間隔維持部材を有しない従来技術の構成(図9(a))、平面スピーカ100を縮小した形状の4箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(b))、平面スピーカ100を縮小して45度傾けた菱形形状の4箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(c))、略円形の8箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(d))、の4種類について変位を求めた。
【0043】
図10は、間隔維持部材を有しない従来技術の構成(図9(a))と、平面スピーカ100を縮小した形状の4箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(b))について、変位の周波数特性を示す特性図である。120Hz付近と250Hz付近で発生していた変位のピーク(不要振動)が1/10に抑えられる効果が確認された。
【0044】
図11は、間隔維持部材を有しない従来技術の構成(図9(a))と、平面スピーカ100を縮小して45度傾けた菱形形状の4箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(c))について、変位の周波数特性を示す特性図である。120Hz付近と250Hz付近で発生していた変位のピーク(不要振動)が1/10に抑えられ、さらに平坦な特性が300Hz付近まで拡大しており、少ない間隔維持部材でありながら良好な効果が確認された。
【0045】
図12は、間隔維持部材を有しない従来技術の構成(図9(a))と、略円形の8箇所に間隔維持部材を有する実施形態(図9(d))について、変位の周波数特性を示す特性図である。120Hz付近と250Hz付近で発生していた変位のピーク(不要振動)が1/10に抑えられ、さらに平坦な特性が400Hz付近まで拡大する効果が確認された。
【0046】
また、以上のことから、複数の間隔維持部材を配置する場合には、平面スピーカ100の形状を縮小した形でない状態に配置することが良好であり(図11、図12参照)、また、間隔維持部材の個数を増やすことでより良い特性が得られることが判明した。
【符号の説明】
【0047】
100 スピーカ
110 第1ヨーク
120 第2ヨーク
130 磁石群
140 間隔維持部材
150 ダイアフラム
160 導体パターン
170 第1外枠部
180 第2外枠部
【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁性体で構成された平板状の第1ヨークと、
前記第1ヨークと所定間隔で対向するように配置され磁性体で構成された平板状の第2ヨークと、
前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間に配置される平板状のダイアフラムと、
複数の磁石のN極とS極とを交互に前記ダイアフラム側に向けるように前記第1ヨークにおいて前記ダイアフラム側の面に配置された磁石群と、
前記磁石群の互いに隣接するN極とS極との間の磁力線と鎖交する方向であって前記ダイアフラムに設けられた導体パターンと、
前記ダイアフラムの振動による音波を通過させるために前記第1ヨーク又は前記第2ヨークの少なくとも一方に設けられた貫通孔と、
前記ダイアフラムにおいて前記導体パターンが設けられていない位置に設けられた穴部と、
前記穴部を貫通すると共に前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間で前記所定間隔を維持するように配置された間隔維持部材と、
を備えたことを特徴とする平面スピーカ。
【請求項2】
前記間隔維持部材は非磁性体である、
ことを特徴とする請求項1に記載の平面スピーカ。
【請求項3】
前記間隔維持部材は、前記磁石と前記第2ヨークとの間に配置される。
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の平面スピーカ。
【請求項1】
磁性体で構成された平板状の第1ヨークと、
前記第1ヨークと所定間隔で対向するように配置され磁性体で構成された平板状の第2ヨークと、
前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間に配置される平板状のダイアフラムと、
複数の磁石のN極とS極とを交互に前記ダイアフラム側に向けるように前記第1ヨークにおいて前記ダイアフラム側の面に配置された磁石群と、
前記磁石群の互いに隣接するN極とS極との間の磁力線と鎖交する方向であって前記ダイアフラムに設けられた導体パターンと、
前記ダイアフラムの振動による音波を通過させるために前記第1ヨーク又は前記第2ヨークの少なくとも一方に設けられた貫通孔と、
前記ダイアフラムにおいて前記導体パターンが設けられていない位置に設けられた穴部と、
前記穴部を貫通すると共に前記第1ヨークと前記第2ヨークとの間で前記所定間隔を維持するように配置された間隔維持部材と、
を備えたことを特徴とする平面スピーカ。
【請求項2】
前記間隔維持部材は非磁性体である、
ことを特徴とする請求項1に記載の平面スピーカ。
【請求項3】
前記間隔維持部材は、前記磁石と前記第2ヨークとの間に配置される。
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の平面スピーカ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2013−30885(P2013−30885A)
【公開日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−164202(P2011−164202)
【出願日】平成23年7月27日(2011.7.27)
【出願人】(000112565)フォスター電機株式会社 (113)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年2月7日(2013.2.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年7月27日(2011.7.27)
【出願人】(000112565)フォスター電機株式会社 (113)
【Fターム(参考)】
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