JP2015039161A - スピーカ用磁気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイスコイルの熱を効果的に放出させ、ボイスコイルの耐熱性を向上させることができるスピーカ用磁気回路を提供する。【解決手段】ヨーク２は、円盤状の基端部２ａと、基端部２ａの中央部より突出した円柱状のセンタポール２ｂとを有する。リング形状のマグネット３は、基端部２ａ上に配置されている。リング形状のトッププレート４は、マグネット３上に、内周面がセンタポール２ｂの外周面に対向するように配置されている。非磁性リング部材５は、マグネット３の内周面側に配置され、内周径がトッププレート４の内周径と同一となっている。【選択図】図１

Description

本発明は、スピーカ用磁気回路に関する。

一般的な外磁型スピーカの磁気回路は、特許文献１に記載されているように、トッププレート、マグネット、ヨークを備える。ヨークの中央には、センタポールが突出している。トッププレートの内周面とセンタポールの外周面との間には、磁気ギャップが形成される。磁気ギャップ内には、ボイスコイルボビンに巻かれたボイスコイルが配置されている。

特許文献２には、スピーカの放熱性を高めるために、振動板からの空気を、磁気回路を覆うカバーに誘導して磁気回路を冷却することが記載されている。特許文献３には、トッププレートの上に放熱用の部材を設置してトッププレートを冷やすことが記載されている。特許文献４には、トッププレートの上下に放熱用の部品を設置することが記載されている。

特許文献２〜４に記載されている技術によれば、間接的にボイスコイルの熱を奪って、ボイスコイルを冷やすことができる。

特開平８−９４９４号公報 特開２００９−１２４２００号公報 特開２００６−６０４４３号公報 特開２００５−３４１４７５号公報

上記の技術によれば、トッププレートとヨークとの間に形成される磁気ギャップに位置している部分のボイスコイルの熱を奪うことができる。しかしながら、上記の技術では、磁気ギャップに位置していない部分のボイスコイルの熱を奪うことができず、ボイスコイル全体の熱を逃がすことができない。

本発明者がスピーカの熱故障を検証したところ、磁気ギャップに位置していない部分のボイスコイルが、レイヤーショートを起こすことが多いことが判明した。これは、磁気ギャップに位置していない部分のボイスコイルの熱をじゅうぶんに逃がせていないことを示している。

そこで本発明の目的は、ボイスコイルの熱を効果的に放出させ、ボイスコイルの耐熱性を向上させることができるスピーカ用磁気回路を提供することにある。

本発明は、円盤状の基端部と、前記基端部の中央部より突出した円柱状のセンタポールとを有するヨークと、前記基端部上に配置されたリング形状のマグネットと、前記マグネット上に、内周面が前記センタポールの外周面に対向するように配置されたリング形状のトッププレートと、前記マグネットの内周面側に配置され、内周径が前記トッププレートの内周径と同一の非磁性リング部材とを備えることを特徴とするスピーカ用磁気回路を提供する。

本発明によれば、スピーカ用磁気回路のボイスコイルの熱を効果的に放出させ、耐熱性を向上させることができる。

第１実施形態のスピーカ用磁気回路であり、ボイスコイルを非通電状態としたときのボイスコイルの位置を示す断面図である。 第１実施形態のスピーカ用磁気回路であり、ボイスコイルを通電状態としたときのボイスコイルの位置を示す断面図である。 第１実施形態のスピーカ用磁気回路に用いられる非磁性リング部材を示す斜視図である。 第１実施形態のスピーカ用磁気回路を用いたスピーカユニットを示す断面図である。 第２実施形態のスピーカ用磁気回路に用いられる非磁性リング部材を示す斜視図である。 第３実施形態のスピーカ用磁気回路に用いられる非磁性リング部材の斜視図である。

以下、添付図面を参照して、第１〜第３実施形態のスピーカ用磁気回路を詳細に説明する。便宜上、図面での上下方向をスピーカ用磁気回路またはスピーカユニットの上下方向とする。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、スピーカ用磁気回路１は、ヨーク２と、マグネット３と、トッププレート４と、非磁性リング部材５とを備える。

ヨーク２は、円盤状に形成された基端部２ａと、基端部２ａの上面中央部分に上方に突出する円柱状のセンタポール２ｂとを有する。ヨーク２は、磁性体からなる。

マグネット３は、センタポール２ｂの半径にギャップＧを加えた半径を有する貫通穴３ｈを有するリング形状に形成されている。マグネット３は、貫通穴３ｈにセンタポール２ｂが貫通した状態で、基端部２ａ上に配置されている。マグネット３は、図１の上下方向に着磁されている。

トッププレート４は、センタポール２ｂの半径にギャップＧよりも小さい磁気ギャップＭＧを加えた半径を有する貫通穴４ｈを有するリング形状に形成されている。トッププレート４は、マグネット３上に配置されている。トッププレート４は磁性体からなる。

センタポール２ｂは、トッププレート４の貫通穴４ｈに挿入されている。トッププレート４の内周面は、センタポール２ｂの外周面に対向している。

非磁性リング部材５は、トッププレート４の内周径（貫通穴４ｈの径）と同一の内周径を有する。非磁性リング部材５は、マグネット３の内周面と、トッププレート４の下面とに密着するように配置されている。

マグネット３の内周面の位置は、トッププレート４の内周面の位置よりも非磁性リング部材５の厚さだけ、径方向外側に位置している。よって、非磁性リング部材５をマグネット３の内周面に配置すると、トッププレート４の内周面の位置と非磁性リング部材５の内周面の位置とがほぼ一致する。

非磁性リング部材５の内周面と下端面が交わる角部５ｅは、丸みを帯びた滑らかな曲面のフィレットとなっている。

図３は、第１実施形態における非磁性リング部材５の斜視図である。図３に示すように、第１実施形態における非磁性リング部材５の内周面は一様な滑らかな面（平坦面）である。

スピーカ用磁気回路１を用いたスピーカユニット６は、図４に示すよう構成される。トッププレート４の上面に略円錐台形状に形成されたフレーム７が固着されている。

フレーム７の下方に形成された段部７ａには、リング状のダンパ８の外周部が固着されている。ダンパ８には、同心円状のコルゲーションが形成されている。ダンパ８の内周部には、円筒状のボイスコイルボビン９が固着されている。

ボイスコイルボビン９のダンパ８が固着されている箇所よりも下方の外周には、ボイスコイル１０が巻かれている。ボイスコイル１０は、ボイスコイルボビン９の下端部から所定の範囲で巻かれている。

ボイスコイル１０が非通電状態のとき、ボイスコイルボビン９の下方部分は、センタポール２ｂの外周面とトッププレート４の内周面の間に形成される磁気ギャップＭＧに位置している。ボイスコイル１０は、上方部分が磁気ギャップＭＧには位置しておらず、下方部分は大方、磁気ギャップＭＧに位置している。

ボイスコイルボビン９の上方部分には、上向きに拡径する振動板１１の内周部が固着されている。振動板１１の外周部には、断面形状が半円に形成されたリング状のエッジ１２の内周部が固着されている。エッジ１２の外周部は、フレーム７の上方に形成された段部７ｂに固着されている。

振動板１１の中腹部にボイスコイルボビン９の上部開口を塞ぐようにドーム状のキャップ１３が固着されている。

ボイスコイル１０に音声信号が入力されて、ボイスコイル１０が通電状態となると、磁気回路の作用により、ボイスコイルボビン９及びボイスコイル１０は音声信号に合わせて上下動する。これによって、振動板１１が上下方向に振動して、スピーカユニット６は音を発する。

図２は、ボイスコイル１０への音声信号入力による最大振幅時に、ボイスコイルボビン９が最も下方（基端部２ａ側）に位置した状態を示す。非磁性リング部材５の下端（基端部２ａ側の端部）は、ボイスコイルボビン９が最も下方に位置したときのボイスコイル１０の下端よりも下方に位置している。

図２の状態では、ボイスコイル１０は、下方部分が磁気ギャップＭＧには位置しておらず、上方部分が磁気ギャップＭＧに位置している。

非磁性リング部材５は、例えば、アルミニウムを主体とした金属で形成されている。具体的には、非磁性リング部材５は、アルミニウムもしくはアルミニウム合金などの非磁性体で形成されており、磁気ギャップＭＧ内の磁束密度に影響を与えない。

上記のように、非磁性リング部材５の内周面下端の角部５ｅはフィレットとなっているため、ボイスコイルボビン９の上下動による乱流が起きにくい。

非磁性リング部材５の下方のマグネット３の内周面とセンタポール２ｂの間に構成されるギャップＧは、磁気ギャップＭＧよりも大きい。

一般に物体に接触している空気の移動速度が上昇すると空気の熱伝達率が上がる。これは、式（１）で定義される熱伝達率ｈが熱流束密度Ｊと比例関係にあることから明らかである。

式（１）において、Qは熱移動量(W)、Jは熱流束密度(W/m²)、Aは伝熱面積(m²)、Twは物体表面の温度(K)、Taは流体の温度(K)である。但し、Tw>Taである。

つまり、ボイスコイル１０に接触している空気の移動速度が上昇すると、空気の熱伝達率が上がることになる。ボイスコイル１０に接触している空気の移動速度を速くすれば、効率的に空気がボイスコイル１０の熱を奪うことができる。

空気の移動速度を上昇させるためには、ボイスコイル１０が移動する領域の、移動方向と直交する方向の断面積を小さくすればよい。

図１，図２に示すように、マグネット３の内径はトッププレート４の内径よりも大きい。磁気ギャップＭＧの下部分のギャップＧは、磁気ギャップＭＧよりも大きい。第１実施形態では、マグネット３の内周面に、トッププレート４と同一の内周径を有する非磁性リング部材５が配置されていることから、ボイスコイル１０が移動する領域で、断面積が一定となっている。

よって、第１実施形態のスピーカ用磁気回路１によれば、空気の移動速度を非磁性リング部材５が存在しない場合と比較して速くすることができ、効率的にボイスコイル１０の熱を奪うことができる。

第１実施形態では、非磁性リング部材５の下端がヨーク２の基端部２ａに当接せず、基端部２ａの近傍にはギャップＧが形成されている。

もし、非磁性リング部材５の下端が基端部２ａに当接していると、ボイスコイル１０の下降時に空気の圧縮比率が高まるため、ボイスコイル１０が動きにくくなる。基端部２ａの近傍にギャップＧが存在することにより、ボイスコイル１０をスムーズに動かすことができる。

また、小さな音声信号によりボイスコイル１０のストロークが小さい場合、ギャップＧの最下部では空気の流動がなくなり、熱が停滞する。基端部２ａの近傍に存在する磁気ギャップＭＧよりも大きなギャップＧは空気室となる。よって、空気の循環が起こり熱の停滞を防ぐことができる。

第１実施形態のスピーカ用磁気回路１によれば、ボイスコイル１０の熱を効果的に放出させ、ボイスコイル１０の耐熱性を向上させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、図５を参照して、第２実施形態のスピーカ用磁気回路を説明する。ここでは、第２実施形態が第１実施形態と異なる点のみを説明し、重複する説明は省略する。

図５は、第２実施形態における非磁性リング部材５２の斜視図である。第２実施形態のスピーカ用磁気回路は、第１実施形態のスピーカ用磁気回路１における非磁性リング部材５を非磁性リング部材５２に置換したものである。

図５に示すように、第２実施形態における非磁性リング部材５２の内周面には、周方向に並んだ複数の縦溝５２ａが設けられている。縦溝５２ａは、ボイスコイル１０の移動方向と平行な方向に伸びている。図５に示す例では、複数の縦溝５２ａは周方向に均等に並んでいる。

これにより、ボイスコイル１０が最大振幅で下降したときのギャップを磁気ギャップＭＧと同一のギャップとしつつ、ギャップ内の空気の非磁性リング部材５２との接触面積を増やすことができる。よって、第２実施形態によれば、効率的にボイスコイル１０の熱を奪うことができる。

第２実施形態のスピーカ用磁気回路によれば、ボイスコイル１０の熱を効果的に放出させ、ボイスコイル１０の耐熱性を向上させることができる。

＜第３実施形態＞
次に、図６を参照して、第３実施形態のスピーカ用磁気回路を説明する。ここでは、第３実施形態が第１実施形態と異なる点のみを説明し、重複する説明は省略する。

図６は、第３実施形態における非磁性リング部材５３の斜視図である。第３実施形態のスピーカ用磁気回路は、第１実施形態のスピーカ用磁気回路１における非磁性リング部材５を非磁性リング部材５３に置換したものである。

図６に示すように、第３実施形態における非磁性リング部材５３の内周面には、ドット状の複数の凹部５３ａが形成されている。凹部５３ａは、例えば半球状である。図６に示す例では、複数の凹部５３ａは内周面内に均等に配置されている。

これにより、第２実施形態と同様にボイスコイル１０が最大振幅で下降したときのギャップを磁気ギャップＭＧと同一のギャップとしつつ、ギャップ内の空気の非磁性リング部材５３との接触面積を増やすことができる。よって、第３実施形態によれば、効率的にボイスコイル１０の熱を奪うことができる。

第３実施形態のスピーカ用磁気回路によれば、ボイスコイル１０の熱を効果的に放出させ、ボイスコイル１０の耐熱性を向上させることができる。

本発明は、以上説明した第１〜第３実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能である。

１ スピーカ用磁気回路
２ ヨーク
２ａ 基端部
２ｂ センタポール
３ マグネット
４ トッププレート
５，５２，５３ 非磁性リング部材
１０ ボイスコイル
５２ａ 縦溝
５３ａ 凹部
Ｇ ギャップ
ＭＧ 磁気ギャップ

Claims (7)

1. 円盤状の基端部と、前記基端部の中央部より突出した円柱状のセンタポールとを有するヨークと、
   前記基端部上に配置されたリング形状のマグネットと、
   前記マグネット上に、内周面が前記センタポールの外周面に対向するように配置されたリング形状のトッププレートと、
   前記マグネットの内周面側に配置され、内周径が前記トッププレートの内周径と同一の非磁性リング部材と、
   を備えることを特徴とするスピーカ用磁気回路。
2. 前記センタポールの外周面と前記トッププレートの内周面との間に形成される磁気ギャップ内に配置されたボイスコイルをさらに備え、
   前記非磁性リング部材の前記基端部側の端部は、前記ボイスコイルに音声信号が入力されて前記ボイスコイルが最も前記基端部側に位置したときの前記ボイスコイルの前記基端部側の端部よりも、前記基端部側に位置している
   ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ用磁気回路。
3. 前記非磁性リング部材の前記基端部側の端部と前記基端部との間には、前記磁気ギャップよりも大きい、前記センタポールの外周面と前記マグネットの内周面との間に形成される、ギャップが形成されていることを特徴とする請求項２記載のスピーカ用磁気回路。
4. 前記非磁性リング部材は、アルミニウムを含む金属により形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピーカ用磁気回路。
5. 前記非磁性リング部材の内周面は、平坦面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスピーカ用磁気回路。
6. 前記非磁性リング部材の内周面には、周方向に並んだ複数の縦溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスピーカ用磁気回路。
7. 前記非磁性リング部材の内周面には、複数のドット状の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスピーカ用磁気回路。

Images