JP2007235232A - スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】薄型軽量化とともに、重量やサイズを増大させることなく、ボイスコイルで発生した熱を効率よく放熱させて、マグネットの性能劣化の防止を図る。
【解決手段】スピーカにおけるボビン１の第１および第２のボイスコイル２，３の間には、振動板７の内周部とダンパー８の内周部がそれぞれ接合されている。振動板７の外周部は、エッジ６を介してフレーム５の上段部に接続されている。ダンパー８の外周部は、フレーム５の中段部に接続されている。振動板７の内周部とダンパー８の内周部を第１および第２のボイスコイル２，３の間に接合するため、ボビン１の前後方向の長さを短くでき、スピーカ全体の奥行きも薄くできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の音響機器に使用されるスピーカに関する。

磁気ギャップ中に配置したボイスコイルの磁束密度分布を均一化させることで、スピーカの低域における第２高調波歪みを抑制するスピーカが提案されている（特許文献１参照）。

図１０は特許文献１に開示されたスピーカの磁気回路周辺の断面図である。図１０のスピーカは、マグネット１１を挟んで両面に接合されるトッププレート１１２およびボトムプレート１１３を有する磁気回路４と、磁気回路４の外側に配置されるボイスコイルボビン１と、ボイスコイルボビン１に互いに逆向きに巻回される二つのボイスコイル２，３と、ボイスコイル２，３と磁気ギャップ１４を介して配置されるヨーク１５とを備えている。

二つのボイスコイル２，３は、互いに逆向きに巻回されているため、磁気ギャップ１４中の磁束密度分布を均一化させることができ、第２高調波歪みを抑制できる。
特開平8-331691号公報

しかしながら、特許文献１のスピーカにおいては、以下の様な問題がある。すなわち、ヨーク１５は、マグネット１１や二つのボイスコイル２，３を取り囲むように配置されているため、ダンパーの内周部と振動板の内周部を二つのボイスコイル２，３の間に接合することは物理的に困難である。図１１は、特許文献１のスピーカにおいて、ボイスコイルボビン１に対する振動板７の内周部とダンパー８の内周部の接合状態の一例を示す断面図である。図１１からわかるように、ダンパー８の内周部と振動板７の内周部は、ヨーク１５よりも前方に位置するボイスコイルボビン１の外周に接合しなければならない。したがって、ボイスコイルボビン１の前後方向の長さが大きくなり、スピーカの薄型化が困難になる。また、ヨーク１５を設けることで、スピーカ全体の重量が増大するという問題もある。

さらに、ボイスコイルにより発生する熱の放熱に関しても、次のような問題がある。すなわち、スピーカに大電力信号が入力されると、ボイスコイル２，３から発生する熱が多くなる。この熱は磁気ギャップ１４を介してヨーク１５に伝達されて、ヨーク１５で放熱される。

しかしながら、ヨーク１５の放熱能力が不足している場合には、ボイスコイル２，３の熱が空気を介してトッププレート１１２とボトムプレート１１３に伝達され、さらに、マグネット１１に伝達され、マグネット１１の温度が高くなって、高温による減磁が起こって、音質が劣化してしまう。

ヨーク１５の放熱能力を高めるには、ヨーク１５の表面積をできるだけ増やすのが望ましい。しかしながら、表面積を増やそうとすると、スピーカの薄型軽量化を実現するのが困難になる。例えば、ヨーク１５のサイズを横方向（図１１の左右方向）に大きくした場合、ヨーク１５の重量が増えてしまう。また、ヨーク１５のサイズを縦方向（図１１の上下方向）に大きくした場合、スピーカ全体が前後方向に長くなってしまう。いずれにしても、ヨーク１５のサイズを大きくすると、スピーカ全体の重量やサイズが増大してしまう。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、薄型軽量化とともに、重量やサイズを増大させることなく、ボイスコイルで発生した熱を効率よく放熱させて、マグネットの性能劣化の防止を実現可能なスピーカを提供することにある。

本発明の一態様によれば、ボビンに互いに逆向きに巻回される第１および第２のボイスコイルと、前記ボビンの内側に配置されて前後方向に着磁されるマグネットと、前記マグネットを挟んで両面にそれぞれ接合される第１および第２のプレートと、を有する磁気回路と、前記磁気回路を固定するフレームと、内周部が前記ボビンに接合され、外周部がエッジを介して前記フレームの上段部に支持される振動板と、内周部が前記ボビンに接合され、外周部が前記フレームの中段部に支持されるダンパーと、を備え、前記振動板および前記ダンパーの少なくとも一方の内周部は、前記第２のボイスコイルより前側に位置する前記第１のボイスコイルと同じ位置かあるいは後ろ側に接合されることを特徴とすることを特徴とするスピーカが提供される。

本発明によれば、スピーカの薄型軽量化とともに、重量やサイズを増大させることなく、ボイスコイルで発生した熱を効率よく放熱させることができるため、マグネットの性能劣化の防止が図れる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一態様について説明する。

（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態によるスピーカの断面図である。図１のスピーカは、ボイスコイルボビン１（以下、単にボビン１と呼ぶ）に互いに逆向きに巻回される第１および第２のボイスコイル２，３と、ボビン１の内側に配置される磁気回路４と、磁気回路４を固定するフレーム５と、内周部がボビン１に接合されて外周部がエッジ６を介してフレーム５の上段部に支持されるコーン形振動板７（以下、単に振動板７と呼ぶ）と、内周部がボビン１に接合されて外周部がフレーム５の中段部に支持されるダンパー８と、ボビン１の前面側を覆うダストキャップ９とを備えている。

磁気回路４は、前後方向に着磁されるマグネット１１と、マグネット１１の前面に接合される第１のプレート１２と、マグネット１１の底面に接合される第２のプレート１３とを有する。

ボビン１の第１および第２のボイスコイル２，３の間には、振動板７の内周部とダンパー８の内周部がそれぞれ接合されている。振動板７の外周部は、エッジ６を介してフレーム５の上段部に接続されている。

このように、振動板７の内周部とダンパー８の内周部を第１および第２のボイスコイル２，３の間に接合するため、ボビン１の前後方向の長さを短くでき、スピーカ全体の奥行きも薄くできる。

なお、第１および第２のボイスコイル２，３の巻回方向を逆にしている理由は、第１のプレート１２と第２のプレート１３にそれぞれ発生する磁束の方向が逆向きのため、第１のボイスコイル２と第２のボイスコイルに流れる電流の方向を逆向きにして、ボイスコイルに発生する力を同じ方向にするためである。

図１のスピーカは、ヨークを省略した、いわゆるヨークレスの構造である。図２（ａ）は図１のスピーカの間隙１４ａ周辺の磁束の方向を模式的に示した図である。また、図２（ｂ）はボビン１の外側に筒状のヨーク１５を配置した場合の磁束の方向を示した図である。

ヨークレスの場合、図２（ａ）に示すように、第１のプレートの外周と第２のプレートの外周との間に磁力線１６が形成される。一方、ヨーク１５を設けた場合、図２（ｂ）に示すように、第１および第２のプレート１２，１３とヨーク１５の第１のプレートの外周と第２のプレートの外周との間に磁力線１６が形成される。いずれの場合も、第１および第２のボイスコイル２，３に交流電流を流すことで、ボビン１を前後に振動させることができる。

ヨークレスの構造にすると、第１および第２のボイスコイル２，３に鎖交する磁束が少なくなる可能性はあるが、第１および第２のボイスコイル２，３が第１および第２のプレート１２，１３に近接しているため、スピーカとしての十分な性能は得られる。また、ヨークが無いことから、振動板７の内周部とダンパー８の内周部は、ボビン１の外周のどこにでも接合することが可能となり、本実施形態のように、振動板７の内周部とダンパー８の内周部は、第１および第２のボイスコイル２，３の間に接合することができる。したがって、ボビン１の前後方向の長さを短くでき、スピーカの薄型化が可能となる。また、ヨーク１５を省略することで、スピーカ全体の重量を軽くすることができる。以上の観点から、本実施形態では、ヨークレスの構造を採用した。

フレーム５は、樹脂等で形成される一体構造になっている。フレーム５の底部の中央部には、磁気回路４の底面に接合される磁気回路接続段部５ａが形成されている。

第１および第２のボイスコイル２，３で発生した熱は、磁気回路４を介してフレーム５に伝達する。したがって、フレーム５の材料としては、例えば耐熱性のあるプラスチックが用いられる。より具体的には、耐熱性のある耐熱性ＡＢＳ（アクリロニトリルブタジエンスチレン）やＰＰ（ポリプロピレン）などが考えられる。フレーム５の材料として、プラスチック等の樹脂を使用する理由は軽量化を図るためであるが、金属を用いた場合ほどの放熱性能は得られない。したがって、重量が問題にならないのであれば、フレーム５の材料として放熱性能に優れた非磁性体金属（例えば、アルミニウム）を用いてもよい。

このように、第１の実施形態では、第１および第２のボイスコイル２，３の間に振動板７の内周部とダンパー８の内周部を接合するため、スピーカの前後方向の長さを短くでき、スピーカの薄型化が図れる。また、ヨーク１５が不要なため、スピーカの軽量化が図れる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態は、ヒートシンクを有することを特徴としている。

図３は本発明の第２の実施形態によるスピーカの断面図である。図３では、図１と共通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。

図３のスピーカは、図１のスピーカと同様の構造の第１および第２のボイスコイル２，３と、磁気回路４と、コーン形振動板７と、ダンパー８とを備えている。この他、図３のスピーカは、磁気回路４の前面に接合される第１のヒートシンク２１と、磁気回路４の底面に接合される第２のヒートシンク２２とを備えている。

第１のヒートシンク２１は、砲弾形状に加工されており、第１のヒートシンク２１の中央部に近い側ほどスピーカの前方に突き出している。ただし、第１のヒートシンク２１の先端部は、スピーカのフレーム５の最前面よりも後方に位置している。

図４は、第１のヒートシンク２１、磁気回路４およびボビン１の位置関係を示す図である。図示のように、第１のヒートシンク２１は、磁気回路４の第１のプレート１２に接合されており、第１のヒートシンク２１と第１のプレート１２の外側に、間隙１４ａを介してボビン１が配置されている。第１のヒートシンク２１の外径は、第１のプレート１２の外径以下である。

一方、第２のヒートシンク２２は、図３に示すようにフレーム５の底部に接続され、その中央部には、磁気回路４の底面に接合される磁気回路接続段部２２ａが形成されている。磁気回路接続段部２２ａと磁気回路４の底面との接合には、例えば耐熱性の接着剤が用いられる。

第１および第２のヒートシンク２１，２２はいずれも、放熱性に優れた非磁性体金属（例えば、アルミニウム）で形成されている。

図３のスピーカも、図１と同様にヨークレスの構造であり、第１および第２のボイスコイル２，３の間に、振動板７の内周部とダンパー８の内周部が接合されている。これにより、スピーカの前後方向の長さを短くできる点も、図１のスピーカと同様である。

以下、本実施形態によるスピーカの放熱のメカニズムについて説明する。スピーカに大電力信号が連続して入力されると、ボイスコイルの温度が上昇し、その熱が空気を介して第１および第２のプレート１２，１３に伝達される。

第１のプレート１２には第１のヒートシンク２１が接合され、第２のプレート１３には第２のヒートシンク２２が接合されているため、第１および第２のプレート１２，１３の熱は速やかに第１および第２のヒートシンク２１，２２に伝達して放熱される。

第１および第２のヒートシンク２１，２２の放熱効率を向上させるには、両ヒートシンクの体積および表面積を大きくすればよい。両ヒートシンクのサイズを大きくしても表面積は大きくできるが、スピーカ全体のサイズも大きくなるため、望ましくない。むしろ、両ヒートシンクの外表面にリブや凹凸を形成して表面積を広げるのが望ましい。ただし、第１のヒートシンク２１の形状は、音響的な特性（特に、高域の音）に影響する可能性がある。このため、音響的な特性も考慮に入れて、第１および第２のヒートシンク２１，２２の形状を決定するのが望ましい。

第１および第２のヒートシンク２１，２２と磁気回路４は、耐熱性の接着剤で接合してもよいし、ネジ止めしてもよいし、カシメ部材でカシメ固定してもよい。

図５は第１および第２のヒートシンク２１，２２を磁気回路４にネジ止めしたスピーカの一例を示す断面図である。磁気回路４の前側に配置される第１のヒートシンク２１ａの中央部には、後方に延びるシャフト２３が一体に形成されており、このシャフト２３の先端側側面にはネジ溝が形成されている。

磁気回路４を構成する第１のプレート１２ａ、マグネット１１ａおよび第２のプレート１３ａの各中央部には、シャフト２３を嵌挿するための孔がそれぞれ形成されている。同様に、第２のヒートシンク２２ｂの中央部にも、シャフト２３を嵌挿するための孔が形成されている。

磁気回路４と第２のヒートシンク２２ｂの各孔を位置合わせした状態で、前側から第１のヒートシンク２１ａのシャフト２３を各孔に嵌挿し、シャフト２３の先端部に第２のヒートシンク２２ｂの後方からナット２４を取り付けて固定する。これにより、第１および第２のヒートシンク２１，２２と磁気回路４を簡易かつ堅固に固定でき、熱の放熱性がよくなる。

このように、第２の実施形態によるスピーカでは、磁気回路４の前面側に第１のヒートシンク２１ａを接合し、底面側に第２のヒートシンク２２ｂを接合するため、第１および第２のボイスコイル２，３で発生された熱が第１および第２のプレート１２ａ，１３ａに伝達しても、これらプレートの熱を第１および第２のヒートシンク２１ａ，２２ｂにより迅速に放熱させることができる。したがって、第１および第２のボイスコイル２，３と磁気回路４が高温にならなくなり、マグネット１１ａの性能劣化を防止できる。また、第１の実施形態と同様に、ヨークレスの構造にして、第１および第２のボイスコイル２，３間に振動板７とダンパー８を接合するため、ボビン１の前後方向の長さを短くでき、薄型軽量のスピーカを作製できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、第２の実施形態よりもヒートシンクの数を減らすものである。

図６は本発明の第３の実施形態によるスピーカの断面図である。図６では、図３と共通する構成部分には同一符号を付しており、以下では相違点を中心に説明する。

図６のスピーカは、ボビン１の前方に図１と同様のダストキャップ９を配置し、フレーム５の底部には図３と同様の第２のヒートシンク２２を接合している。すなわち、図６のスピーカは、図３のような第１のヒートシンク２１を持たない。

したがって、図６のスピーカは、図３のスピーカよりも放熱性能が劣るが、その分、軽量化することができ、間隙１４ａにゴミが付着するおそれもなくなる。

第３の実施形態は、第１および第２のボイスコイル２，３で発生する熱量がそれほど多くない場合に有効である。このような場合、第１および第２のボイスコイル２，３から磁気回路４に伝達された熱を第２のヒートシンク２２だけで放熱できるため、必ずしも第１のヒートシンク２１を設ける必要はなく、図６のスピーカで十分な放熱性能が得られる。

なお、図６の変形例として、図３に示すように、磁気回路４の前方に第１のヒートシンク２１を設けて、磁気回路４の後方の第２のヒートシンク２２を省略してもよい。この場合も、図３よりも放熱性能が劣るが、図６と同様の放熱性能が得られる。

図６のスピーカにおける磁気回路４と第２のヒートシンク２２は、接着剤で固定してもよいし、ネジ止めしてもよいし、カシメ部材でかしめてもよい。

図７はリベットを用いて磁気回路４と第２のヒートシンク２２ｂをかしめたスピーカの一例を示す断面図である。図７のスピーカは、磁気回路４と第２のヒートシンク２２ｂを図８に示すリベット３１でカシメている。図９のリベット３１は、フランジ３２と、フランジ３２の内部に嵌挿されてフランジ３２よりも長いシャフト３３と、フランジ３２とシャフト３３の境界位置に設けられる鍔部３４とを有する。シャフト３３は、フランジ３２内を移動可能とされているが、シャフト３３の先端部は、フランジ３２の内径よりも大きい径を有する。

磁気回路４と第２のヒートシンク２２ｂの各中央部には、フランジ３２を嵌挿可能な径の孔がそれぞれ形成されている。

図９（ａ）は磁気回路４と第２のヒートシンク２２ｂの孔にフランジ３２を嵌挿した状態を示している。この状態で、シャフト３３を図９（ａ）の矢印の向きに引っ張ると、シャフト３３の先端部がフランジ３２の内径よりも大きいために、図９（ｂ）のように、フランジ３２の端部が膨れ上がって、フランジ３２の内径にシャフト３３の先端部がめり込む。それとともに、シャフト３３が切断される。これにより、膨れ上がったフランジ３２の端部と鍔部３４との間に磁気回路４と第２のヒートシンク２２ｂとがカシメ固定される。

このように、第３の実施形態では、磁気回路４の前方または後方のみにヒートシンクを設けるため、図３よりも構造が簡略化して、より軽量化でき、かつコストも低減できる。

（その他の実施形態）
上述した各実施形態では、第１および第２のボイスコイル２，３の間に振動板７とダンパー８の各内周部を接合したが、振動板７の内周部およびダンパー８の内周部は、ボビン１の外周であれば、どこにでも配置することが可能である。例えば、ダンパー８のみを第１および第２のボイスコイル２，３の間に配置し、振動板７は第１のボイスコイル２よりも前側に配置してもよい。

また、上述した各実施形態では、振動板７はコーン形であったが、形状に制限はなく、ドーム形状であってもフラット形状であってもよい。

本発明の第１の実施形態によるスピーカの断面図。 （ａ）は図１のスピーカの磁気ギャップ１４周辺の磁束の方向を模式的に示した図、（ｂ）はボビン１の外側に筒状のヨーク１５を配置した場合の磁束の方向を示した図。 本発明の第２の実施形態によるスピーカの断面図。 本発明の第２の実施形態における第１のヒートシンク２１、磁気回路４およびボビン１の位置関係を示す図。 本発明の第２の実施形態における第１および第２のヒートシンク２１，２２を磁気回路４にネジ止めしたスピーカの一例を示す断面図。 本発明の第３の実施形態によるスピーカの断面図。 本発明の第３の実施形態におけるリベットを用いて磁気回路４と第２のヒートシンク２２ｂをかしめたスピーカの一例を示す断面図。 本発明の第３の実施形態におけるリベットの構造を示す図。 本発明の第３の実施形態における磁気回路４と第２のヒートシンク２２ｂの孔にフランジ３２を嵌挿した状態を示す図。 従来例におけるスピーカの磁気回路周辺の断面図。 図１０の従来例において、ボイスコイルボビンに対する振動板の内周部とダンパーの内周部の接合状態の一例を示す断面図。

符号の説明

１ ボイスコイルボビン
２ 第１のボイスコイル
３ 第２のボイスコイル
４ 磁気回路
５ フレーム
５ａ、２２ａ 磁気回路接続段部
６ エッジ
７ コーン形振動板
８ ダンパー
９ ダストキャップ
１１、１１ａ マグネット
１２、１２ａ 第１のプレート
１３、１３ａ 第２のプレート
１４ 磁気ギャップ
１４ａ 間隙
１５ ヨーク
１６ 磁力線
２１、２１ａ 第１のヒートシンク
２２、２２ｂ 第２のヒートシンク
２３ シャフト
２４ ナット
３１ リベット
３２ フランジ
３３ シャフト
３４ 鍔部

Claims (10)

1. ボビンに互いに逆向きに巻回される第１および第２のボイスコイルと、
   前記ボビンの内側に配置されて前後方向に着磁されるマグネットと、前記マグネットを挟んで両面にそれぞれ接合される第１および第２のプレートと、を有する磁気回路と、
   前記磁気回路を固定するフレームと、
   内周部が前記ボビンに接合され、外周部がエッジを介して前記フレームの上段部に支持される振動板と、
   内周部が前記ボビンに接合され、外周部が前記フレームの中段部に支持されるダンパーと、を備え、
   前記振動板および前記ダンパーの少なくとも一方の内周部は、前記第２のボイスコイルより前側に位置する前記第１のボイスコイルと同じ位置かあるいは後ろ側に接合されることを特徴とするスピーカ。
2. 前記ダンパーの内周部は、前記ボビンの前記第１および第２のボイスコイルの間に接合され、
   前記振動板の内周部は、前記ボビンの前記第１および第２のボイスコイルの間か、あるいは前記第１および第２のボイスコイルよりも前側に接合されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
3. 前記磁気回路の前面および底面の少なくとも一方に接合され、前記ボイスコイルにより発生して前記第１および第２のプレートに伝達された熱の少なくとも一方を放熱するヒートシンクを備えることを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカ。
4. 前記ヒートシンクは、前記磁気回路の前面側に配置される前記第１のプレートに接合されることを特徴とする請求項３に記載のスピーカ。
5. 前記ヒートシンクの最前部は、前記フレームの最前部よりも後方に位置することを特徴とする請求項４に記載のスピーカ。
6. 前記ヒートシンクは、底面中央部から後方に延びるシャフトを有し、
   前記磁気回路の中央部に形成された孔に前記シャフトを嵌挿した状態で、前記シャフトと前記磁気回路とを固定するナットをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスピーカ。
7. 前記ヒートシンクは、前記磁気回路の底面側に配置される前記第２のプレートに接合されることを特徴とする請求項３に記載のスピーカ。
8. 前記ヒートシンクの中央部には、前記第２のプレートに接合される接続段部が設けられ、
   前記ヒートシンクの外周部は、前記フレームの底部に接合されることを特徴とする請求項７に記載のスピーカ。
9. 前記ボビンの前面に取り付けられるダストキャップと、
   前記磁気回路の底面側に配置される前記第２のプレートに接合され、前記ボイスコイルにより発生されて前記第２のプレートに伝達された熱を放熱するヒートシンクと、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカ。
10. 前記ヒートシンクと前記磁気回路とをカシメ固定するカシメ部材を備えることを特徴とする請求項１乃至５、７乃至９のいずれかに記載のスピーカ。

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