特開 2024-151835 電気音響変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151835

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】電気音響変換装置

(51)【国際特許分類】

   H04R 9/04 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

H04R9/04 104A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065573

(22)【出願日】2023-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】322003857

【氏名又は名称】パナソニックオートモーティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 哲

(72)【発明者】

【氏名】段 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】香川 晋弥

【テーマコード（参考）】

5D012

【Ｆターム（参考）】

5D012BA06

5D012BC02

5D012CA04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】内側のボイスコイルに接続される信号線が外側のボイスコイルの振動への影響を抑制した状態で配線される電気音響変換装置を提供する。
【解決手段】電気音響変換装置１００は、振動板と、振動板に取り付けられる内ボイスコイル１２１と、内ボイスコイル１２１の外側において内ボイスコイル１２１を囲むように配置される外ボビン１２４に取り付けられる外ボイスコイル１２２と、磁気回路と、振動板および磁気回路を保持するフレーム１５０と、を備える。外ボビン１２４は、内ボイスコイル１２１の信号線である一対の内信号線１６１が貫通状態で配線される孔状、または切り欠き状の配線部１２５を備える。フレーム１５０は、内ボイスコイル１２１から延出される信号線である一対の内信号線１６１および外ボイスコイル１２２から延出される信号線である一対の外信号線１６２が貫通状態でそれぞれ配線される挿通部１５１を有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動板と、
前記振動板に取り付けられる内ボイスコイルと、
前記内ボイスコイルの外側において前記内ボイスコイルを囲むように配置される外ボビンに取り付けられる外ボイスコイルと、
磁気回路と、
前記振動板、および前記磁気回路を保持するフレームと、を備え、
前記外ボビンは、前記内ボイスコイルの信号線である一対の内信号線が貫通状態で配線される孔状、または切り欠き状の配線部を備える
電気音響変換装置。

【請求項2】

前記配線部を埋め、前記配線部を通過する前記内信号線の一部を前記外ボビンに固定する充填部を備える
請求項１に記載の電気音響変換装置。

【請求項3】

前記内信号線は、前記内ボイスコイルを構成するマグネットワイヤよりも柔軟性の高い錦糸線である
請求項１または２に記載の電気音響変換装置。

【請求項4】

前記外ボビンの外側において、前記外ボイスコイルの信号線である一対の外信号線、および一対の前記内信号線は、同一方向に向かって前記フレームの外に至るまで配線される請求項１または２に記載の電気音響変換装置。

【請求項5】

前記外信号線の一方と前記内信号線の一方とが接続される第一端子と、
前記外信号線の他方と前記内信号線の他方とが接続される第二端子と、
を備える
請求項４に記載の電気音響変換装置。

【請求項6】

前記内信号線には、前記外ボイスコイルの信号線である一対の外信号線に入力される音響信号の帯域よりも高音域の音響信号が増幅装置から入力される
請求項１または２に記載の電気音響変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スピーカやマイクなどの電気音響変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、スピーカなどの電気音響変換装置の周波数帯域を高音域に広げるために、振動部の小口径化などに関する技術が提案されている。一方、振動部の小口径化は、電気と音響との変換能率とは背反である。そこで、特許文献１には、一つの振動板に同軸に配置された二つのボイスコイルを取り付け、高い能率を確保しつつ周波数帯域を高音域に広げることが可能な技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平６－１３２９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、内外二つのボイスコイルが振動板に取り付けられた電気音響変換装置では、内側に配置されたボイスコイルに接続される信号線は、外側のボイスコイルの振動に影響を与えることなく配線することが望まれる。

【0005】

本開示の目的は、振動板に二つのボイスコイルが取り付けられる電気音響変換装置であって、内側のボイスコイルに接続される信号線が外側のボイスコイルの振動への影響を抑制した状態で配線される電気音響変換装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る電気音響変換装置の１つは、振動板と、前記振動板に取り付けられる内ボイスコイルと、前記内ボイスコイルの外側において前記内ボイスコイルを囲むように配置される外ボビンに取り付けられる外ボイスコイルと、磁気回路と、前記振動板、および前記磁気回路を保持するフレームと、を備え、前記外ボビンは、前記内ボイスコイルの信号線である一対の内信号線が貫通状態で配線される孔状、または切り欠き状の配線部を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る電気音響変換装置において、内ボイスコイルに接続される内信号線が外ボビンに設けられた配線部に刺し通された状態で配線されるため、外ボイスコイルの振動に与える影響を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る電気音響変換装置の外観を振動板側から示す斜視図である。

【図2】実施の形態１に係る電気音響変換装置の振動板を省略して示す斜視図である。

【図3】実施の形態１に係る電気音響変換装置の内ボイスコイルと外ボイスコイルを示す斜視図である。

【図4】図１中に示すＩ－Ｉ線の位置で切断した実施の形態１に係る電気音響変換装置を示す断面図である。

【図5】実施の形態１に係る外ボビンの内信号線が刺し通される部分を示す斜視図である。

【図6】実施の形態２に係る電気音響変換装置の外観を振動板側から示す斜視図である。

【図7】実施の形態２に係る電気音響変換装置の振動板を省略して示す斜視図である。

【図8】図６中に示すＩＩ－ＩＩ線の位置で切断した実施の形態２に係る電気音響変換装置を示す断面図である。

【図9】信号線と電極との接続例１を示す図である。

【図10】信号線と電極との接続例２を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示に係る電気音響変換装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本開示を説明するために一例を挙示するものであり、本開示を限定する主旨ではない。例えば、以下の実施の形態において示される形状、構造、材料、構成要素、相対的位置関係、接続状態、数値、数式、方法における各段階の内容、各段階の順序などは、一例であり、以下に記載されていない内容を含む場合がある。また、平行、直交などの幾何学的な表現を用いる場合があるが、これらの表現は、数学的な厳密さを示すものではなく、実質的に許容される誤差、ずれなどが含まれる。また、同時、同一などの表現も、実質的に許容される範囲を含んでいる。

【0010】

また、図面は、本開示を説明するために適宜強調、省略、または比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状、位置関係、および比率とは異なる。

【0011】

また、以下では複数の発明を一つの実施の形態として包括的に説明する場合がある。また、以下に記載する内容の一部は、本開示に関する任意の構成要素として説明している。

【0012】

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電気音響変換装置１００の外観を振動板１１０側から示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る電気音響変換装置１００の振動板１１０を省略して示す斜視図である。図３は、実施の形態１に係る電気音響変換装置１００の内ボイスコイル１２１と外ボイスコイル１２２とを示す斜視図である。図４は、図１中に示すＩ－Ｉ線の位置で切断した電気音響変換装置１００を示す断面図である。

【0013】

これらの図に示すように、電気音響変換装置１００は、振動板１１０と、内ボイスコイル１２１と、外ボイスコイル１２２と、磁気回路１３０と、フレーム１５０と、を備えている。

【0014】

振動板１１０は、内ボイスコイル１２１、および外ボイスコイル１２２が結合される部材であり、中立位置を基準に前後方向（図中Ｚ軸方向）に変位することによる空気の振動と内ボイスコイル１２１、および外ボイスコイル１２２に発生する音響信号とを変換する部材である。振動板１１０の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態１の場合、振動板１１０の形状は、全体視円形である。振動板１１０は、内ボイスコイル１２１が結合される円形環状の内結合部１１１と、外ボイスコイル１２２が結合される円形環状の外結合部１１２と、を備えている。

【0015】

内結合部１１１、および外結合部１１２は、断面が台形状であり、外側（図中Ｚ＋側）に向かって膨出している。内ボイスコイル１２１、および外ボイスコイル１２２はそれぞれ、台形の上底に対応する平面な頂上面部に取り付けられている。内結合部１１１の内側は、外側に向かって膨出するドーム形状の内膜部１１４で封止されている。内結合部１１１と外結合部１１２との間は、断面が円弧状であり、外側に膨出する環膜部１１５で連結されている。外結合部１１２とフレーム１５０との間は、断面が円弧状であり、外側に膨出するエッジ１１６で連結されている。

【0016】

なお、振動板１１０の形状は、円錐形、楕円錐形、角錐形、楕円板、矩形平板などでもかまわない。振動板１１０を構成する材料は、特に限定されるものではないが、例えば、紙、樹脂などを挙示することができる。

【0017】

内ボイスコイル１２１は、一端部が内磁気ギャップ１４１（図２、図４参照）内に配置され、他端部が振動板１１０の内結合部１１１に取り付けられる部品であり、振動板１１０とともに振動することにより内磁気ギャップ１４１内に定常的に存在する磁束との相互作用し、空気の振動と音響信号とを変換する部品である。

【0018】

内ボイスコイル１２１の巻軸（中心軸）は、振動板１１０の振動（振幅）の方向（図中Ｚ軸方向）に配置され、内磁気ギャップ１４１内の磁束の方向と直交している。

【0019】

本実施の形態１の場合、内ボイスコイル１２１は、金属性の一本の線材が巻軸方向（図中Ｚ軸方向）に複数回巻回されることにより構成される全体視円筒形のコイルである。また、内ボイスコイル１２１は、径方向に複数層（本実施の形態１の場合２層）のコイルが電気的に直列に接続されて配置されており、巻き始めと巻き終わりとはいずれも振動板１１０側に位置している。また、内ボイスコイル１２１からは、コイルを構成する線材の両端部にそれぞれ接続される一対の内信号線１６１が延在している。内信号線１６１の詳細については後述する。

【0020】

本実施の形態１の場合、内ボイスコイル１２１は、内ボビン１２３を備えている。内ボビン１２３は、コイルを形成する線材が巻き付けられる基礎となる筒状の部材であり、アルミニウムや樹脂等の材料から構成される。なお、内ボイスコイル１２１は、内ボビンを備えていなくてもかまわない。

【0021】

外ボイスコイル１２２は、内ボイスコイル１２１の外側において内ボイスコイル１２１を囲むように振動板１１０に取り付けられる部品である。外ボイスコイル１２２は、外磁気ギャップ１４２（図２、図４参照）内に定常的に存在する磁束との相互作用により巻軸方向（図中Ｚ軸方向）の振動と音響信号とを変換する。

【0022】

本実施の形態１の場合、外ボイスコイル１２２の巻軸（中心軸）は、内ボイスコイル１２１の巻軸と同軸上に配置されている。外ボイスコイル１２２は、内ボイスコイル１２１と同様、金属性の一本の線材が巻軸方向（図中Ｚ軸方向）に複数回巻回されることにより構成される全体視円筒形のコイルである。また、外ボイスコイル１２２は、径方向に複数層（本実施の形態１の場合２層）のコイルが電気的に直列に接続されて配置されており、巻き始めと巻き終わりとはいずれも振動板１１０側に位置している。また、外ボイスコイル１２２からは、外信号線１６２が延在している。

【0023】

外ボイスコイル１２２は、外ボビン１２４を備えている。外ボビン１２４は、外ボイスコイル１２２を形成する線材が巻き付けられる基礎となる筒状の部材であり、アルミニウムや樹脂等の材料から構成される。外ボビン１２４は、内ボイスコイル１２１から延出される信号線である一対の内信号線１６１が貫通状態でそれぞれ配線される孔状、または切り欠き状の一対の配線部１２５（図２、図３、図５参照）を備える。

【0024】

本実施の形態１の場合、配線部１２５は、振動板１１０側の端縁部から振動板１１０と反対側に向かって広がる切り欠きである。配線部１２５を切り欠きにすることで、外ボビン１２４を越えて内信号線１６１を配線する際の作業が容易になる。図５に示すように、
配線部１２５には、配線部１２５を埋め、配線部１２５を通過する内信号線１６１の一部を外ボビン１２４に固定する充填部１２６が設けられている。充填部１２６の材質などは限定されるものではない。本実施の形態１の場合、充填部１２６は、外ボビン１２４と振動板１１０とを連結する際に用いられる接着剤により形成される。

【0025】

なお、内ボイスコイル１２１と外ボイスコイル１２２の線材を巻き回す方向は同一方向でも異なる方向でも構わない。巻き回す方向はそれぞれに発生する音響信号の位相により決定される。

【0026】

磁気回路１３０は、着磁された永久磁石である磁石１３１と、磁石１３１が放出する磁力線の経路を制御し、少なくとも内磁気ギャップ１４１を形成するヨーク１３２と、を備えている。磁気回路１３０には、内磁型と外磁型が存在し、それぞれの型により磁石１３１の形状、ヨーク１３２の形状が異なる。本実施の形態１の場合、磁気回路１３０は外磁型であり、磁石１３１は、円環形状をなしている。ヨーク１３２は、磁石１３１の音の放出側に配置される円環状のトッププレート１３４と、トッププレート１３４と共に磁石１３１を挟む位置に配置される円環状のベースプレート１３３と、ベースプレート１３３の内周部からトッププレート１３４に至るまで突出するセンターポール１３５と、ベースプレート１３３の外周縁部から振動板１１０方向に起立状に設けられる環状の壁部１３６と、を備えている。トッププレート１３４とセンターポール１３５とは同心上に配置され、トッププレート１３４とセンターポール１３５との隙間が内磁気ギャップ１４１を形成する。トッププレート１３４と壁部１３６との隙間が外磁気ギャップ１４２を形成する。

【0027】

磁石１３１は、高い磁気エネルギーを有する例えばネオジム系磁石などを使用するのが好ましい。これにより、磁石１３１の厚みを薄くでき、電気音響変換装置１００全体の厚みを薄くすることができる。さらに、軽量化も実現させることができる。

【0028】

フレーム１５０は、エッジ１１６を介して振動板１１０を保持し、磁気回路１３０を保持する部材である。フレーム１５０の形状は、限定されるものではなく、本実施の形態１の場合、円筒形状である。フレーム１５０を構成する材料は、特に限定されるものではないが、本実施の形態１の場合、フレーム１５０は、絶縁性を有する樹脂成形品である。フレーム１５０は、内ボイスコイル１２１から延出される信号線である一対の内信号線１６１、および外ボイスコイル１２２から延出される信号線である一対の外信号線１６２が貫通状態でそれぞれ配線される挿通部１５１が設けられる。挿通部１５１は、孔状、または切り欠き状（本実施の形態１の場合、切り欠き状）である。フレーム１５０が備える挿通部１５１の数は限定されるものではないが、本実施の形態１の場合、フレーム１５０は、４箇所に挿通部１５１を備えており、内信号線１６１、および外信号線１６２のそれぞれが配線されている。

【0029】

内信号線１６１、および外信号線１６２を含む信号線は、音響信号をボイスコイルに入力する、またはボイスコイルから音響信号を出力する電線である。信号線の種類は、限定されるものではなく、ボイスコイルを形成する線材（いわゆるマグネットワイヤ）でもよく、錦糸線（フレキシブルワイヤ）でもかまわない。本実施の形態１の場合、内信号線１６１、外信号線１６２は、内ボイスコイル１２１を構成するマグネットワイヤよりも柔軟性の高い錦糸線が採用されている。

【0030】

内信号線１６１は、内ボビン１２３から配線部１２５に向かってトッププレート１３４と平行、またはほぼ平行に配線される。また、外ボビン１２４の外側においては、内信号線１６１は、外信号線１６２と同一方向（図中Ｙ－方向）に向かってフレーム１５０の外に至るまで配線されている。内信号線１６１と外信号線１６２とはほぼ同一平面上に配置されている。

【0031】

実施の形態１にかかる電気音響変換装置１００によれば、内ボイスコイル１２１に対応した内膜部１１４の面積が小さく、重量が軽いため高い周波数の振動に有利に働き、電気音響変換装置１００の周波数帯域を高音域に広げることができる。また、外ボイスコイル１２２に対応した環膜部１１５の面積が大きいため音圧レベルの向上に有利に働く。したがって、振動板１１０の全体を小口径化した場合でも内ボイスコイル１２１、および外ボイスコイル１２２により音響信号と空気の振動との変換能率を高めることができる。

【0032】

また、内ボイスコイル１２１と接続される内信号線１６１は、内ボビン１２３と外ボビン１２４との間に架橋状に配線されるため、電気音響変換装置１００の駆動時に内信号線１６１が撓んで振動板１１０と接触することを抑制できる。

【0033】

（実施の形態２）
電気音響変換装置１００の実施の形態２について説明する。なお、前記実施の形態１と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの（部分）には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態１と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。

【0034】

実施の形態２に係る電気音響変換装置１００は、図６、図７に示すような全体視矩形である。振動板１１０は、矩形板状である。内ボイスコイル１２１、および外ボイスコイル１２２は矩形環状である。内ボビン１２３、および外ボビン１２４も矩形環状である。実施の形態２に係る電気音響変換装置１００も、前記実施の形態と同様に、外ボイスコイル１２２が巻き付けられる外ボビン１２４には、内ボイスコイル１２１の内信号線１６１が刺し通される配線部１２５が設けられている。また、配線部１２５には、刺し通された内信号線１６１の一部を外ボビン１２４に固定する充填部１２６が設けられている（図６、図７、図８において不図示）。

【0035】

実施の形態２に係る磁気回路１３０も、外磁型であり、磁石１３１は、矩形環形状をなしている。ヨーク１３２は、磁石１３１の音の放出側に配置される矩形環状のトッププレート１３４と、トッププレート１３４と共に磁石１３１を挟む位置に配置される矩形板状のベースプレート１３３と、ベースプレート１３３の中心部からトッププレート１３４に至るまで突出する角柱状のセンターポール１３５と、ベースプレート１３３の外周縁部から振動板１１０方向に起立状に設けられる矩形環状の壁部１３６と、を備えている。トッププレート１３４とセンターポール１３５とは同心上に配置され、トッププレート１３４とセンターポール１３５との隙間が内磁気ギャップ１４１を形成する。トッププレート１３４と壁部１３６との隙間が外磁気ギャップ１４２を形成する。

【0036】

実施の形態に２に係るフレーム１５０は、矩形の箱状であり、振動板１１０、内ボイスコイル１２１、外ボイスコイル１２２、および磁気回路１３０を収容している。フレーム１５０の外周面には、フレーム１５０の外側にまで延出された信号線の先端が固定される端子１７０が設けられている。端子１７０は、音響信号を入力するまたは音響信号を出力するための電線が取り付けられる部材である。実施の形態２の場合、電気音響変換装置１００は、一対の内信号線１６１、および一対の外信号線１６２のそれぞれに個別に接続される４個の端子１７０を備えている。このようにすることで、内ボイスコイル１２１と外ボイスコイル１２２との間で異なる音響信号を入出力することができる。例えば、内信号線１６１には、外ボイスコイル１２２の信号線である一対の外信号線１６２に入力される音響信号の帯域よりも高音域の音響信号が増幅装置から入力されるようにしてもかまわない。

【0037】

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書におい
て記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。

【0038】

例えば、電気音響変換装置１００は、図９に示すように、外信号線１６２の一方と内信号線１６１の一方とが接続される第一端子１７１と、外信号線１６２の他方と内信号線１６１の他方とが接続される第二端子１７２と、を備えてもかまわない。これによれば、内ボイスコイル１２１と外ボイスコイル１２２とを並列に接続することができる。

【0039】

また、電気音響変換装置１００は、図１０に示すように、外信号線１６２の一方が接続される第三端子１７３と、内信号線１６１の一方が接続される第四端子１７４と、外信号線１６２の他方と内信号線１６１の他方とが接続される第五端子１７５と、を備えてもかまわない。これによれば、内ボイスコイル１２１と外ボイスコイル１２２とを直列に接続することができる。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本開示は、マイクやスピーカなどの電気音響変換装置に利用可能であり、特に高音域における音響と音響信号との間で変換を行う電気音響変換装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0041】

１００ 電気音響変換装置
１１０ 振動板
１１１ 内結合部
１１２ 外結合部
１１４ 内膜部
１１５ 環膜部
１１６ エッジ
１２１ 内ボイスコイル
１２２ 外ボイスコイル
１２３ 内ボビン
１２４ 外ボビン
１２５ 配線部
１２６ 充填部
１３０ 磁気回路
１３１ 磁石
１３２ ヨーク
１３３ ベースプレート
１３４ トッププレート
１３５ センターポール
１３６ 壁部
１４１ 内磁気ギャップ
１４２ 外磁気ギャップ
１５０ フレーム
１５１ 挿通部
１６１ 内信号線
１６２ 外信号線
１７０ 端子
１７１ 第一端子
１７２ 第二端子
１７３ 第三端子
１７４ 第四端子
１７５ 第五端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】