JP5032707B2 - 多機能マイクロスピーカー - Google Patents

Description

本発明は、多機能マイクロスピーカーに関し、より詳しくは、スピーカー磁気回路を弾性部材に支持させて、これと離隔されて位置した磁石を振動子としてまた他の弾性部材に備えることで、音響特性及び振動特性に優れた多機能マイクロスピーカーに関する。

一般的に、スピーカーは、電気的信号を音声信号に転換する装置である。マイクロスピーカーは、主に、小型の音響機器、例えば、携帯電話、ノート型パソコン、ＭＰ３プレーヤー、イヤホンなど、近来に受容が大きく増えている携帯用音響機器のための小型のスピーカーである。

ところで、マイクロスピーカーが採用された近頃の電子製品、特に、携帯電話のような移動通信機器は、振動信号を発生する構成を必ず備えている。すなわち、最近の移動通信機器は、着信音の代わりに頻繁に使用されている振動信号や、画面に直接情報を入力するタッチスクリーン方式において入力状態を確認させる振動信号を発生するための構成を備えていることである。

本発明の対象である多機能マイクロスピーカーは、音響発生のための構成を備えた既存のマイクロスピーカーに振動信号の発生のための構成をさらに備える。多機能マイクロスピーカーは、多機能アクチュエータ（ａｃｔｕａｔｏｒ）もしくは多機能電子音響変換機など多様に呼ばれている。

従来の構成の多機能マイクロスピーカーは、板バネに支持されている振動体を共振させることで振動を得る構造である。このような従来の一般的な多機能マイクロスピーカーは、コーン紙とも呼ばれる振動板がある方の磁気回路にボイスコイルがあってそこに音声信号用電流が印加されると音響が出力されて、ボイスコイルに振動信号用電流が印加されると振動が発生する方式を採用している。

従来の構成の多機能マイクロスピーカーを図１を参照して説明する。従来の多機能マイクロスピーカー１００は、ケース１１０、音響発生用振動板１０１、ボイスコイル１０２、上下方向にＮ極とＳ極が配置された永久磁石１０４、プレート１０３、ヨーク１０５、ウェイト１０６、上側サスペンション１０７及び下側サスペンション１０８を含めて構成されている。リード線ａ１１４とリード線ｂ１１５を通じてボイスコイル１０２に電流が印加される。

前記ボイスコイル１０２は、振動板の下面にその上端部が固定されており、巻取りされつつ下方に延長されている。プレート１０３は、永久磁石１０４の上面に固定されている。永久磁石１０４は、プレート１０３及びヨーク１０５と共にスピーカー磁気回路を形成する。ウェイト１０６は、永久磁石１０４、プレート１０３及びヨーク１０５と共に振動体を構成する。振動体は、上側サスペンション１０７と下側サスペンション１０８によって前記ケース１１０に弾性支持されている。

このような構成の多機能マイクロスピーカー１００のボイスコイル１０２にリード線ａ１１４とリード線ｂ１１５を通じて電流が印加されると、磁気回路内のボイスコイル１０２に電磁気力が発生することになって、これによって振動板１０１が振動して音響出力に働く。

すなわち、永久磁石１０４のＮ極から出した磁力線は、プレート１０３、ボイスコイル１０２及びヨーク１０５を順に通り過ぎ再び永久磁石１０４のＳ極に向かう磁界を形成する。この時、ボイルコイル１０２に電磁気力が発生すると、磁気回路による磁束と相互作用し、ボイスコイル１０４に固定された振動板１０１が振動されて音響を出力するスピーカー機能を働くものである。

一方、ボイスコイル１０２にリード線ａ１１４とリード線ｂ１１５を通じて低周波の電流が印加されると磁気回路を構成する永久磁石１０４、プレート１０３及びヨーク１０５にさらにウェイト１０６を含む振動体の上下運動を起こして振動が発生することになる。

しかし、上述の通常の構造を有する従来の多機能マイクロスピーカーは、磁気回路を構成している部品らが同時に振動体も構成しているため、様々な問題を有している。すなわち、振動体の動きが振動板の動きと干渉してノイズが発生することになって、上側と下側のサスペンション間の平坦度が一定に維持することが困難で不安定な振動が発生するなどの問題があった。

また、上述の通常の構造以外にも、ボイスコイルを複数個を備える従来技術もあるが、このような従来技術の場合、構造が複雑で振動体の空間活用度が低くて振動力の向上に限界がある問題があった。

上述の問題を解決するためのものであって、本発明の目的は、磁気回路とは離隔されつつ磁気場へ相互接続する別途の振動子を備えることで、振動騒音が減少されて、相互動き間の干渉を最小化した多機能マイクロスピーカーを提供することにある。

前記のような目的を達成するために、本発明の多機能マイクロスピーカーは、フレームと、前記フレームにその外周部が固定された振動板と、前記振動板の下面に固定されたボイスコイルと、前記フレームにその一側が固定されて、弾性を有する第１弾性部材と、前記第１弾性部材に固定され、受容溝を有するヨークと、前記受容溝の底面に固定された第１永久磁石と、前記第１永久磁石の上面に固定されたプレートと、前記第１弾性部材から下方に離隔されて位置して、前記フレームにその一側が固定されて、弾性を有する第２弾性部材と、前記第２弾性部材に固定されつつ、前記第１弾性部材及びヨークと離隔されて固定された第２磁石と、を含めて構成されたことを特徴とする。

一方、前記第１弾性部材及び第２弾性部材のうち少なくとも一つは、板形状であることが好ましい。

また、前記第１弾性部材及び第２弾性部材は、板形状であって、前記第１弾性部材は、その外周部が前記フレームに固定されて、前記ヨークは前記第１弾性部材の上面に固定されて、前記第２弾性部材は、その外周部が前記フレームに固定されて、前記第２磁石は、前記第２弾性部材の上面に固定されたことが好ましい。

一方、前記第１弾性部材及び第２弾性部材は、板形状であって、前記第１弾性部材は、その外周部が前記フレームに固定されて、前記ヨークは前記第１弾性部材の上面に固定されて、前記第２弾性部材は、その外周部が前記フレームに固定されて、前記第２磁石は、前記第２弾性部材の下面に固定されて、前記第１弾性部材と前記第２弾性部材は、対向しつつ平行に離隔されたことが好ましい。

一方、前記第１永久磁石は、上から下方にＮ極とＳ極が配置された永久磁石であって、前記第２磁石は、上から下方にＳ極とＮ極が配置された永久磁石であるか、または、上から下方にＮ極とＳ極が配置された永久磁石であることが好ましい。

一方、前記第２磁石は、電磁石（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔ）であってもよい。

一方、前記第１弾性部材は、板形状であって、前記第１弾性部材の下面に第３磁石がさらに備えることが好ましい。また、前記第３磁石は、上から下方にＮ極とＳ極が配置されたことが好ましい。

一方、前記第２弾性部材及び第２磁石のうち少なくとも一つに、質量部材がさらに備えることが好ましい。

本発明による多機能マイクロスピーカーによれば、音響を発生する振動板と振動を発生する振動子の間の干渉が最小化されるという効果を得ることができる。
また、スピーカー磁気回路を構成する部分の変位振幅は最小化されて、振動子の変位振幅は最大化されるという効果を得ることができる。
また、スピーカーと振動子の間の相互干渉が最小化されるので、スピーカーと振動子の特性の変更及び改善が容易にできるという効果を得ることができる。

従来の多機能マイクロスピーカーの概略的な断面図である。 本発明による一実施形態の多機能マイクロスピーカーの部分斜視図である。 図２に示す多機能マイクロスピーカーの概略的な分解斜視図である。 図２に示す多機能マイクロスピーカーの概略的な断面図である。 本発明による他の実施形態の多機能マイクロスピーカーを示す図である。 本発明によるまた他の実施形態の多機能マイクロスピーカーを示す図である。

本発明による一実施形態による多機能マイクロスピーカーを添付の図２〜図４を参照して詳しく説明する。
図２は、本発明による一実施形態の多機能マイクロスピーカーの部分斜視図であって、図３は、図２に示す多機能マイクロスピーカーの概略的な分解斜視図であり、図４は、図２に示す多機能マイクロスピーカーの概略的な断面図である。

本発明の多機能マイクロスピーカー１は、携帯電話のような移動通信端末機や、ＰＭＰのような小型機器に主に採用されるものであって、スピーカーの音響発声機能及び信号としての振動発声機能を共に備えている。

多機能マイクロスピーカー１は、フレーム１０、振動板（ｄｉａｐｈｒａｇｍ）２０、ボイスコイル３０、第１弾性部材４０、ヨーク（ｙｏｋｅ）５０、第１永久磁石６０、プレート７０、第２弾性部材８０及び第２磁石９０を含めて構成されている。

前記フレーム１０は、通常のプラスチックで構成されており、スピーカーの外形を構成し内部に各種の構成部品が固定される。フレーム１０は、上部に上部フレーム１２をされに備える。上部フレーム１２には、蓋部材１４が結合される。蓋部材１４は、便利上に図４にだけ示している。本発明の実施形態の場合、フレーム１０は、全体的に円筒形状である。

上部フレーム１２と蓋部材１４の間には、振動板２０の外周部が固定される。上部フレーム１２と蓋部材１４及び振動板２０が相互結合された結合体を本体の役割を果たすフレーム１０に結合することで、組立工程が効率よく行われる。

前記振動板２０は、上下に振動しつつ人が聞き取れる音圧を作り出す。振動板２０の外周部は、フレーム１０に上述のように固定される。振動板２０は、通常的に、高分子化合物で製作される。

本発明の実施形態の振動板２０は、ボイスコイル３０の上端部が結合された境界部分を基に内方に位置した内側部分と外方に位置した外側部分に分ける。内側部分と外側部分は各々ドーム（ｄｏｍｅ）形になっており、境界部分は平らになっている。外側部分は、エッジ（ｅｄｇｅ）とも呼ばれて本発明の実施形態の場合、音響特性を考慮して櫛形の溝が円周に沿って複数形成されている。一方、振動板は具体的な形状、材質及び厚さにおいて多様な変化が可能である。

前記ボイスコイル３０は、振動板２０の下面に固定される。ボイスコイル３０の上端部は、振動板２０の境界部分の下面に固定されている。ボイスコイル３０は、導線が上向き方向に巻取りして形成されたものである。ボイスコイル３０は、フレームに備えた端子（図示せず）と電機的に接続されている。ボイスコイル３０は、端子を通じて外部から電流が供給される。

ボイスコイル３０の下部は、プレート７０とヨーク５０の間の空間に位置する。ボイスコイル３０に高周波の電流が流されると、第１永久磁石６０による磁気場との相互関係により、上下方向に運動することになる。これによって、ボイスコイル３０に結合されている振動板２０が振動して音響が発生することになる。

前記第１弾性部材４０は、弾性を有し、フレーム１０にその一側が固定されている。弾性とは、物体に外部から力を加えると体積と模様が変形するが、除荷すれば元の寸法に戻れようとする性質をいい、変形の種類に応じて体積弾性と形状弾性に分ける。本発明の場合、第１弾性部材４０は、主に形状弾性に関するものである。

本発明の実施形態の場合、第１弾性部材４０は、板形状であってフレームの形態に対応されるよう円板状である。第１弾性部材４０は、リン青銅のような金属板材で製造される。一方、他の実施形態では、第１弾性部材が高分子弾性物質で製造されてもよい。

第１弾性部材４０の外周部は、フレーム１０の内側壁から突出された突出部１１の上面に固定される。第１弾性部材４０の略中央の部分には、ヨーク５０が固定される。第１弾性部材４０は、フレーム１０に固定された外周部及びヨーク５０が結合された略中央部分を除いた残りの部分に、図３に示すように、貫通されて円周方向に延長された長孔４２を複数個を備えている。

第１弾性部材４０には、長孔４２が備えているため、要する程度の弾性変更が可能である。長孔４２の具体的形状を変形すると、振動の幅を調節することも可能である。

前記ヨーク５０は、第１弾性部材４０に固定される。ヨーク５０の内方は、凹んだ受容溝が備える。ヨーク５０は、磁力がよく通じられる材料で構成される。

前記第１永久磁石６０は、ヨーク５０の受容溝に対応されるよう円板形態に形成される。第１永久磁石６０は、ヨーク５０の内部底面に固定される。第１永久磁石６０は、上から下方にＮ極とＳ極が配置された永久磁石である。

前記プレート７０は、第１永久磁石６０とほぼ同様の直径を有し、第１永久磁石６０の上面に固定されている。プレート７０は、磁力がよく通じられる材料で構成される。

第１永久磁石６０及びプレート７０は、ヨーク５０の内側壁と離隔されて固定される。第１永久磁石６０及びプレート７０の外側面とヨーク５０の内側壁の間には、空間が形成され、この空間にはボイスコイル３０の下部が位置する。

一方、第１永久磁石６０、プレート７０とヨーク５０は、スピーカー磁気回路を構成する。すなわち、永久磁石６０から発生した磁束はプレート７０を経てヨーク５０に入る磁束経路（ｐａｔｈ）を形成する。

前記第２弾性部材８０は、第１弾性部材４０から下方に離隔されて位置して、第１弾性部材４０と同様にフレーム１０にその一側が固定されて、弾性を有する。

本発明の実施形態の場合、第２弾性部材８０は、第１弾性部材４０と同様の形状と材質で形成されている。但し、他の実施形態の場合、第１弾性部材４０及び第２弾性部材８０の形状と材質は、相互同一でなくてもよく、共振周波数、変位、振動力を考慮して多様に変更することができる。

第２弾性部材８０の外周部は、フレーム１０の内側壁から突出された突出部１１の下面に固定される。第２弾性部材８０にも複数の長孔８２が備えている。

前記第２磁石９０は、第２弾性部材８０に固定される。第２磁石９０は、第１弾性部材４０及びヨーク５０と離隔されて固定される。本発明の実施形態の場合、ヨーク５０は、第１弾性部材８０の上面に固定されているため、第２磁石９０が第１弾性部材４０と離隔されれば当然ヨーク５０とも離隔されるようになる構成になっている。しかし、第１弾性部材４０の形状が板形態と異なる他の形状を有する実施形態の場合には、第２磁石９０が第１弾性部材４０のみならず、ヨーク５０とも離隔されなければならない。

本発明の実施形態の場合、第２磁石９０は、第２弾性部材８０の上面に固定されている。また、第２磁石９０は、上から下方にＳ極とＮ極が配置された永久磁石である。従って、第２磁石９０と、上から下方にＮ極とＳ極で配置されている第１永久磁石６０との間には相互押し出す斥力が働く。

一方、本発明の実施形態の場合、第２磁石は、上から下方にＳ極とＮ極が配置された永久磁石であることを例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、上から下方にＮ極とＳ極が配置されてもよく、永久磁石ではなく電磁石（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔ）であってもよい。第２磁石を電磁石にする場合にも、極性の上下方向の配置は永久磁石の場合と同様に変更することができる。このように、第２磁石のＮ極とＳ極の上下方向の配置を異ならせることで、振動子の要する振動特性を得ることができる。一方、第２磁石９０と第２弾性部材８０は、振動子を構成する。

以下、上述の構成を有する多機能マイクロスピーカー１の作用と効果を説明する。
本発明の実施形態の多機能マイクロスピーカー１は、第２磁石９０と第２弾性部材８０で構成される振動子が、第１永久磁石６０とプレート７０とヨーク５０で構成される磁気回路と相互離隔されているが、磁気回路と振動子は磁気場に相互接続されているため、音響発生のための振動板２０の振動の動きと、第２磁石９０と第２弾性部材８０で構成される振動子の振動の動きの相互干渉が最小化されるという長所がある。

すなわち、従来の多機能マイクロスピーカーの場合、磁気回路を構成する組立体が振動体の役割も同時に果たしているため、音響発生のための振動板の動きと振動体としての磁気回路を構成する組立体の振動の動きが相反する短所があったが、本発明による一実施形態の多機能マイクロスピーカーによれば、磁気回路を構成する部品らとは離隔された振動子を第２磁石と第２弾性部材で構成することで、このような短所を著しく改善したものである。

本発明の多機能マイクロスピーカーは、スピーカー磁気回路と振動子を物理的に分離させこれらを磁気場に接続した特徴的な構成を備えることによって、スピーカー磁気回路が最小変位で振動しつつ、同時に振動子を振動するように働く振動源としての動作することもできる。すなわち、磁気回路の変位振幅は最小化して、磁石振動子の変位振幅を最大化することができるよう構成してスピーカーの音響性能の変化は最小にして、振動子の機能を同時に駆動することができるようにすることである。このような構成により、振幅と制動を効率よく用いることができるという長所がある。また、振動騒音が減少するという長所もあり、単なる構造により製造単価を低くするという効果もある。

また、一つのボイスコイルのみで音と振動を充実に再生することができるという長所がある。また、振動板と振動子の駆動干渉と駆動力減少現状を改善することができるという長所がある。

また、振動板２０と振動子の相互干渉が最小化されるため、音響発生のための振動板２０と振動子の特性を変更するかまたは制御することが容易であるという長所がある。

また、振動子を構成する第２弾性部材の弾性率と第２磁石の磁力を調整して共振周波数と振動力を調整することができるという長所がある。

振動子と磁気回路の重さを調整して共振周波数と振動力を付加的に調整することができる。

一方、本発明の実施形態の場合、第１、２弾性部材４０、８０を第１、２サスペンション（ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）とも称することもできる。第１、２弾性部材４０、８０が本発明の実施形態の場合、板バネの弾性部材であることで例に挙げたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、第１、２弾性部材は、板形状ではなく他の立体的な形状、例えば、コイル形状のスプーリングやまたは立体的な屈曲を有する多様な形状に変更されてもよい。

一方、図５と図６には、各々、本発明による２つの他の実施形態の多機能マイクロスピーカーが示している。

図５に示す多機能マイクロスピーカーは、図２〜図４を参照して説明した一実施形態と比較して、第２磁石９０が第２弾性部材８０の下面に固定されたという点が異なる。これにいよって振動子の振動幅がよりもっと確保されるという長所があり、磁気回路と振動子の間の磁気場の分布がより一定になる可能性があるという長所がある。しかし、これを除いた残りの構成は上述の一実施形態と同様であってこれによる作用効果も同様である。一方、フレーム１０の下端部には、下側蓋１６が備えている。

図６に示す多機能マイクロスピーカーは、図２〜図４を参照して説明した一実施形態と比較して、第１弾性部材４０の下面に第３磁石６２をさらに備える点が異なる。本発明のまた他の実施形態の場合、第３磁石６２は永久磁石であり、上から下方にＮ極とＳ極が配置されている。

本発明のまた他の実施形態の場合、第３磁石６２を備えることで、第１磁石６０の磁力を補強することができるという長所がある。また、磁気回路を構成する部品らの総質量を増加することによって、振動子の振幅と振動速度を速くすることが可能であるという長所がある。一方、これを除いた残りの構成は上述の一実施形態と同様であってこれによる作用効果も同様である。

一方、本発明によるさらに他の実施形態の場合、示されなかったが、第２弾性部材及び第２磁石のうち少なくとも一つに、質量部材をさらに構成することができる。すなわち、振動子を構成する第２磁石やまたは第２弾性部材のうち何れか一つの一側に望む重さを有する質量部材を備えるよう構成することができる。必要に応じては、第２磁石と第２弾性部材の両側に質量部材を備えてもよい。質量部材を追加することで、共振周波数と振動力を改善することが可能である。

１…多機能マイクロスピーカー、１０…フレーム、１１…突出部、１２…上部フレーム、２０…振動板、３０…ボイスコイル、４０…第１弾性部材、５０…ヨーク、６０…第１永久磁石、７０…プレート、８０…第２弾性部材、９０…第２磁石。

Claims (10)

1. フレームと、
   前記フレームにその外周部が固定される振動板と、
   前記振動板の下面に固定されるボイスコイルと、
   前記フレームにその一側が固定されて、弾性を有する第１弾性部材と、
   前記第１弾性部材に固定され、受容溝を有するヨーク（ｙｏｋｅ）と、
   前記受容溝の底面に固定される第１永久磁石と、
   前記第１永久磁石の上面に固定されるプレートと、
   前記第１弾性部材から下方に離隔されて位置して、前記フレームにその一側が固定されて、弾性を有する第２弾性部材と、
   前記第２弾性部材に固定されつつ、前記第１弾性部材及びヨークと離隔されて固定される第２磁石と、を含めて構成することを特徴とする多機能マイクロスピーカー。
2. 前記第１弾性部材及び第２弾性部材のうち少なくとも一つは、板形状であることを特徴とする請求項１に記載の多機能マイクロスピーカー。
3. 前記第１弾性部材及び第２弾性部材は、板形状であり、
   前記第１弾性部材は、その外周部が前記フレームに固定され、
   前記ヨークは、前記第１弾性部材の上面に固定され、
   前記第２弾性部材は、その外周部が前記フレームに固定され、
   前記第２磁石は、前記第２弾性部材の上面に固定されることを特徴とする請求項２に記載の多機能マイクロスピーカー。
4. 前記第１弾性部材及び前記第２弾性部材は、板形状であり、
   前記第１弾性部材は、その外周部が前記フレームに固定され、
   前記ヨークは、前記第１弾性部材の上面に固定され、
   前記第２弾性部材は、その外周部が前記フレームに固定され、
   前記第２磁石は、前記第２弾性部材の下面に固定され、
   前記第１弾性部材と前記第２弾性部材は、対向して平行に離隔されることを特徴とする請求項２に記載の多機能マイクロスピーカー。
5. 前記第１永久磁石は、上から下方にＮ極とＳ極が配置される永久磁石であり、
   前記第２磁石は、上から下方にＳ極とＮ極が配置される永久磁石であることを特徴とする請求項１に記載の多機能マイクロスピーカー。
6. 前記第１永久磁石は、上から下方にＮ極とＳ極が配置される永久磁石であり、
   前記第２磁石は、上から下方にＮ極とＳ極が配置される永久磁石であることを特徴とする請求項１に記載の多機能マイクロスピーカー。
7. 前記第２磁石は、電磁石（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔ）であることを特徴とする請求項１に記載の多機能マイクロスピーカー。
8. 前記第１弾性部材は、板形状であり、
   前記第１弾性部材の下面もしくは前記ヨークの下面に第３磁石がさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多機能マイクロスピーカー。
9. 前記第３磁石は、上から下方にＮ極とＳ極が配置されることを特徴とする請求項８に記載の多機能マイクロスピーカー。
10. 前記第２弾性部材及び第２磁石のうち少なくとも一つに、質量部材がさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の多機能マイクロスピーカー。

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