JP4103704B2

JP4103704B2 - ボイスコイルを用いたスピーカおよびこのスピーカを用いた電子機器、装置

Info

Publication number: JP4103704B2
Application number: JP2003198322A
Authority: JP
Inventors: 昌英隅山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2008-06-18
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005039404A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種音響機器および情報通信機器および車載機器に使用されるボイスコイルを使用したスピーカに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のボイスコイルについて、図９により説明する。
【０００３】
図９は従来のボイスコイルの断面図を示したものである。
【０００４】
図９によると、マグネットワイヤー１２を巻線して線輪１０を形成してボイスコイル８を構成している。
【０００５】
ここで、このマグネットワイヤー１２は、その中心部に芯材１３があり、その外周部に絶縁被膜１４が設けられ、更にその外周部には融着被膜１５が設けられている。そして、この融着被膜１５をアルコール等の溶剤で溶かしながら巻線している。よって、この溶剤が蒸発、乾燥すればその線輪１０はもとより、ボビンのある場合は、線輪１０とボビンの接着も完了するものである。
【０００６】
特に、高耐入力対応のボイスコイルの場合は、耐熱グレードのマグネットワイヤーを使用してボイスコイル８を構成している。
【０００７】
さらに、耐熱用のボイスコイルについては、この後熱キュアを実施して被膜を熱硬化させて耐熱性を向上させている。
【０００８】
また、耐熱用のボイスコイルを使用したスピーカとしての、さらなる耐熱性の向上方法としては、磁気ギャップ内に熱伝導率の大きい放熱液体を充填したものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭５５−１６５４６号公報（特許第１１４８７００号公報）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のスピーカは、携帯用情報通信機器に使用されたり、特にボビン付きのボイスコイルを使用したものはミニコンポや車載用オーディオ機器、大型のものでは、コンサートホールや屋外のライブステージ等で使用されるプロ用のオーディオ機器に使用されることが多い。
【００１１】
これらのスピーカやスピーカシステムは、最近特に、その小型化、軽量化を強く要求されつつある。そして、その反面大出力化を狙うため、特にスピーカの高耐入力化の要求が強くなりつつある。
【００１２】
このため、スピーカやボイスコイルのサイズは小口径化しなければならない反面、高耐入力化を実現しなければならないという相反する課題を有するものであった。
【００１３】
すなわち、ボイスコイルのサイズを小口径化して、その放熱性の悪化によるボイスコイルの温度上昇値を高くしてしまうことで、ボイスコイルの焼損の危険性が高まった状態になる。更に、この状態に加え機器の大出力化を目的としたスピーカへの従来以上の大入力の印加がなされることになる。
【００１４】
このような状態では、大入力が印加されたボイスコイルは、ジュール熱の発生により、その線輪やボビンが空気中の酸素と化合することにより、燃焼という現象が発生し、焼損すなわち線輪のばらけや線材の熱溶断、ボビンの燃焼というスピーカを破壊に至らしめるものであった。
【００１５】
この対策として、被膜の耐熱性の向上を図ったり、太い線径のマグネットワイヤーを使用する等の耐入力対策を図っても、もはや限界に達しており、ボイスコイルの耐熱性の限界を超える温度上昇値となり、ボイスコイルの線輪のばらけや線材の熱溶断による焼損が発生するものであった。
【００１６】
これは、使用している高耐熱グレード被膜や、線材の耐熱温度を超える温度上昇値となる高い入力を印加せざるを得ない市場背景から生じる問題であった。
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するもので、高耐入力化対応可能で、スピーカの小型化、軽量化を満足できる優れたスピーカを提供するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
【００１９】
本発明の請求項１に記載の発明は、磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなるスピーカであって、ボイスコイルを少なくとも線輪とこの線輪を真空又は低圧状態で覆うケースとから構成し、かつ断熱性に富む材料を介してケースと振動板を結合させたものである。
【００２０】
この構成により、ボイスコイル線輪は真空または低圧で脱酸素状態に置かれているため、燃焼という酸素と化合する現象が発生しにくくなり焼損、すなわち熱溶断や線輪ばらけ発生までの温度を向上させることができる。よって、高耐入力化を実現しつつ、スピーカの小型化、軽量化を満足させることができる。
【００２１】
また、ボイスコイル線輪は真空または低圧で脱酸素状態に置かれているため、その熱が外部に伝わりにくくなるため、スピーカを構成する他の部品の熱劣化や焼損を防止することもできる。またボイスコイルはケースと振動板との間に断熱性に富む材料を介して振動板に結合しているので、さらなるスピーカの高耐入力化を実現させることができる。
【００２２】
本発明の請求項２に記載の発明は、線輪は、線材を巻線して形成され、互いの線材を接触させずに線輪を形成してボイスコイルを構成したものである。この構成により、温度上昇により絶縁被膜が破壊されてもボイスコイルのレアショートの発生を防止することができる。
【００２３】
さらに、絶縁被膜のないワイヤーを使用して線輪を構成することもできる。この構成により、ボイスコイルの低コスト化を図ることができる。
【００２４】
本発明の請求項３に記載の発明は、線輪の一ターンごとに絶縁用ボビンを設けてボイスコイルを構成したものである。この構成により、温度上昇により絶縁被膜が破壊されてもボイスコイルのレアショートの発生を防止することができる。
【００２５】
また、ボイスコイルの線輪ばらけの発生を防止することもできる。
【００２６】
さらに、絶縁被膜のないワイヤー、融着被膜のないワイヤーを使用して線輪を構成することもできる。この構成により、ボイスコイルのさらなる低コスト化を図ることができる。
【００２７】
本発明の請求項４に記載の発明は、線輪とケースとの間に、線輪がケースに内接することのないように断熱性に富む材料を介在させてボイスコイルを構成したものである。この構成により、ボイスコイルの線輪から発生する熱が、線輪に接触している部品に伝わりにくくなるため、スピーカを構成する他の部品の熱劣化や焼損を防止することができる。
【００２８】
本発明の請求項５に記載の発明は、ケースをガラス系の材料にてボイスコイルを構成したものである。この構成により、ケースの耐熱性を向上させることができる。
【００２９】
本発明の請求項６に記載の発明は、ケースをセラミック系の材料にてボイスコイルを構成したものである。この構成により、ケースの耐熱性をさらに向上させることができる。
【００３０】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６記載のいずれか１つのスピーカと、このスピーカに入力する電気信号の増幅手段とを備えて電子機器を構成したものである。この構成により、スピーカの高耐入力化を実現した電子機器を得ることができる。
【００３１】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項６記載のいずれか１つのスピーカを移動手段に搭載して装置を構成したものである。
【００３２】
この構成により、スピーカの高耐入力化を実現した装置を得ることができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、同様の内容については、その説明を省略して説明する。
【００３４】
以下、本発明の特に請求項１に記載のスピーカに使用するボイスコイルについて説明する。
【００３５】
図１はそのボイスコイルを示す断面図である。
【００３６】
図１によると、線輪３０と、この線輪３０を覆うケース３１によりボイスコイル２８を構成している。そして、このケース３１の内部は密閉にして、真空または低圧状態にしている。
【００３７】
ここでは、ボビンのない状態の線輪３０の例を示しているが、線輪３０はその上端部と下端部をケース３１に結合することで、ケース３１内部での位置を支持している。この支持方法に関しては、当実施の形態に限定されることなく、ケース３１の内部側面をボビンがわりに使用する等、線輪３０とケース３１の位置が固定され、線輪３０の駆動力により簡単にはずれることのない固定方法であればその機能を満足させることができる。
【００３８】
そして、リード線のみ、ケース３１の外部に引出して構成している。これは、リード線を直接引出しするか、もしくはケースの一部に設けられた電極部を通じて外部へ引出しても良い。
【００３９】
この構成により、ボイスコイル２８の線輪３０は、密閉されたケース３１の内部にあり、このケース３１の内部は真空または低圧で脱酸素状態に置かれているため、線輪３０は焼損、すなわち熱溶断や線輪ばらけ発生までの温度を向上させることができ、高耐入力化を実現させることができる。
【００４０】
さらに、この構成によりスピーカの小型化、軽量化を満足させることができる。
【００４１】
このボイスコイル２８の線輪３０が焼損するという現象は、燃焼により起こるものであり、この燃焼は酸素と化合することにより発生するものであることから、線輪３０を脱酸素状態または低酸素状態に置くことで、燃焼の発生を著しく低減させることができる。
【００４２】
また、ボイスコイル２８の線輪３０は、密閉されたケース３１の内部にあり、真空で脱酸素状態に置かれているため、その熱が外部に伝わりにくくなるため、スピーカを構成する他の部品の熱劣化や焼損を防止することもできる。
【００４３】
上述のような理由から、スピーカの高耐入力化を図ることができ、よって、ボイスコイル２８の線輪３０からの発生熱を吸収する磁気回路の熱容量も小さくて済むことからスピーカの小型化、軽量化を満足させることができる。
【００４４】
また、ボイスコイルの形態については、前述の形態に限定されることなく、平面形状のボイスコイル、さらにはプリントコイルやエッチングにより形成されたボイスコイル等についても応用することができる。
【００４５】
図５は、請求項１に記載のスピーカに使用する別のボイスコイルを示す断面図である。
【００４６】
図５によると、内部を真空状態にして構成したケース３１の一部でボビン３６を形成してボイスコイル２８を構成したものである。この構成により、ボイスコイル２８と振動板との結合をボビン３６を用いて実施することができ、部品点数の削減と生産工数の削減によりスピーカの生産性を向上させることができる。
【００４７】
以下、本発明の特に請求項２に記載のスピーカに使用するボイスコイルについて説明する。
【００４８】
図２は、そのボイスコイルを示す断面図である。
【００４９】
図２によると、線輪３０は、線材３７を巻線して形成され、互いの線材３７を接触させずにボイスコイル２８を構成したものである。この構成により、温度上昇により絶縁被膜が破壊されてもボイスコイル２８の線輪３０のレアショートの発生を防止することができる。
【００５０】
さらに、絶縁被膜のない線材を使用して線輪３０を構成することもできる。この構成により、ボイスコイル２８の低コスト化を図ることができる。
【００５１】
以下、本発明の特に請求項３に記載のスピーカに使用するボイスコイルについて説明する。
【００５２】
図３は、そのボイスコイルを示す断面図である。
【００５３】
図３によると、線輪３０の一ターンごとに絶縁用ボビン３６Ａを介してボイスコイル２８を構成したものである。この構成により、温度上昇により絶縁被膜が破壊されてもボイスコイル２８のレアショートの発生を防止することができる。
【００５４】
また、この絶縁用ボビン３６Ａにより、ボイスコイル２８の線輪３０に駆動力が加わっても、絶縁用ボビン３６Ａにより線輪３０が強固にガイドされているため、線輪３０のばらけ発生を防止することもできる。
【００５５】
さらに、絶縁被膜のない線材や融着被膜のない線材を使用して線輪３０を構成することもできる。この構成により、ボイスコイル２８のさらなる低コスト化を図ることができる。
【００５６】
以下、本発明の請求項４に記載のスピーカに使用するボイスコイルについて説明する。
【００５７】
図４は、そのボイスコイルを示す断面図である。
【００５８】
図４によると、線輪３０とケース３１との間に断熱性に富む材料３８を介してボイスコイル２８を構成したものである。この構成により、ボイスコイル２８の線輪３０から発生する熱が、断熱性に富む材料３８により熱的に遮断され、ケース３１に伝わりにくくなるため、スピーカを構成する他の部品の熱劣化や焼損を防止することができる。
【００５９】
以下、本発明の請求項５と請求項６に記載のスピーカに使用するボイスコイルについて説明する。
【００６０】
当発明は、基本的な構成は前記同様であるため図面を省略するが、請求項５は内部を真空状態にして構成したケースをガラス系の材料としてボイスコイルを構成したものである。
【００６１】
また、請求項６は、内部を真空状態にして構成したケースをセラミック系の材料としてボイスコイルを構成したものである。
【００６２】
このように、内部を真空状態にして構成したケースをガラス系の材料やセラミック系の材料としてボイスコイルを構成することで、ケースの耐熱性を向上させることができ、高耐入力用のボイスコイルを実現することができる。
【００６３】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の請求項１から請求項６に記載の発明について説明する。
【００６４】
図６は、本発明の一実施の形態のボイスコイルを使用したスピーカの断面図である。
【００６５】
図６に示すように、着磁されたマグネット２１を上部プレート２２とヨーク２３により挟み込んで磁気回路２４を構成している。この磁気回路２４のヨーク２３にフレーム２６を結合し、このフレーム２６の周縁部に振動板２７を結合している。そして振動板２７とボイスコイル２８のケース３１との間に断熱性に富む材料３９を介して結合し、スピーカを構成している。この構成により、ケース３１の熱が、振動板２７に伝わりにくくなるため、振動板２７の熱劣化や焼損を防止することができる。尚、ここではボイスコイルとして一例しか示していないが、上述した請求項１から請求項６記載のボイスコイルを図６のボイスコイルとして採用することで、請求項１から請求項６記載の発明の一実施の形態となる。
【００６６】
この構成とすることで、さらなる高耐入力化を実現しつつ、小型化、軽量化を満足できるスピーカを実現することができる。
【００６７】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の請求項７に記載の発明について説明する。
【００６８】
図７は、本発明の一実施の形態の電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステムの外観図を示したものである。
【００６９】
図７に示すように、本発明のスピーカ４０をエンクロジャー４１に組込んで、スピーカシステムを構成し、このスピーカに入力する電気信号の増幅手段であるアンプ４２と、このアンプ４２に入力されるソースを出力するプレーヤ４３とを備えて、電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステム４４を構成したものである。
【００７０】
この構成とすることにより、ミニコンポシステム等の電子機器の高出力化と、小型化、軽量化を実現させることができる。
【００７１】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の請求項８に記載の発明について説明する。
【００７２】
図８は、本発明の一実施の形態である移動手段を備えた装置である自動車５０の断面図を示したものである。
【００７３】
図８に示すように、本発明のスピーカ４０をリアトレイに組込んで、自動車５０を構成したものである。
【００７４】
この構成とすることにより、自動車５０に搭載されたスピーカ４０の高耐入力化と、小型化、軽量化を実現させることができる。
【００７５】
これにより、自動車５０等装置の性能向上、小型化、軽量化を可能とすることができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ボイスコイルを線輪と、この線輪を覆うケースとから構成し、ケースの内部を真空状態または低圧状態にして構成したものである。この構成により、ボイスコイル線輪は真空で脱酸素状態に置かれているため焼損することはなく、高耐入力化を実現しつつ、スピーカの小型化、軽量化を満足させることができる。
【００７７】
また、ボイスコイル線輪は真空で脱酸素状態に置かれているため、その熱が外部に伝わりにくくなるため、スピーカを構成する他の部品の熱劣化や焼損を防止することもできる。
【００７８】
このように本発明は、高耐入力対応可能で小型化、軽量化が実現できる優れたボイスコイルおよびスピーカを提供することができ、その工業的価値は非常に大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボイスコイルの断面図
【図２】ボイスコイルの断面図
【図３】ボイスコイルの断面図
【図４】ボイスコイルの断面図
【図５】ボイスコイルの断面図
【図６】本発明の一実施の形態のスピーカの断面図
【図７】本発明の一実施の形態のスピーカを使用した電子機器の外観図
【図８】本発明の一実施の形態のスピーカを使用した装置の断面図
【図９】従来のボイスコイルの断面図
【符号の説明】
８ボイスコイル
１０線輪
１２マグネットワイヤー
１３芯材
１４絶縁被膜
１５融着被膜
２１マグネット
２２上部プレート
２３ヨーク
２４磁気回路
２５磁気ギャップ
２６フレーム
２７振動板
２８ボイスコイル
３０線輪
３１ケース
３６ボビン
３６Ａボビン
３７線材
３８断熱材
３９断熱材
４０スピーカ
４１エンクロジャー
４２アンプ
４３プレーヤ
４４ミニコンポシステム
５０自動車

Claims

磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなるスピーカであって、前記ボイスコイルは、少なくとも線輪とこの線輪を真空又は低圧状態で覆うケースとから構成され、かつ断熱性に富む材料を介して前記ケースと前記振動板が結合していることを特徴とするボイスコイルを用いたスピーカ。
線輪は、線材を互いに接触させずに巻線して形成された請求項１記載のボイスコイルを用いたスピーカ。
線輪は、一ターンごとに絶縁用ボビンを介して巻線して形成された請求項１記載のボイスコイルを用いたスピーカ。
線輪とケースとの間に、前記ケースに前記線輪が内接することのないように断熱性に富む材料を介在させた請求項１記載のボイスコイルを用いたスピーカ。
ケースをガラス系の材料により構成した請求項１記載のボイスコイルを用いたスピーカ。
ケースをセラミック系の材料により構成した請求項１記載のボイスコイルを用いたスピーカ。
請求項１から請求項６のいずれか１項記載のボイスコイルを用いたスピーカと、このスピーカに入力する電気信号の増幅手段とを備えた電子機器。
請求項１から請求項６のいずれか１項記載のボイスコイルを用いたスピーカを移動手段に搭載した装置。