JP6102662B2 - Voice coil and speaker unit including the same - Google Patents
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Description
本発明は、ボイスコイル及びそれを備えたスピーカユニットに係る。 The present invention relates to a voice coil and a speaker unit including the voice coil.
従来、スピーカユニットの耐久性を確保するために、ボイスコイルやボイスコイル近傍の磁気回路部材の周辺の空気を流動させて冷却し、ボイスコイルの熱耐久性を改善する方法が考えられてきた。例えば、特許文献1には、ダンパの振動を利用して空気流入出用の孔を介し強制的に空気を出入りさせ、ボイスコイルや磁気回路の熱を流入出する空気により冷却することを特徴とするスピーカユニットが開示されている。 Conventionally, in order to ensure the durability of the speaker unit, there has been considered a method for improving the thermal durability of the voice coil by flowing and cooling the air around the voice coil and the magnetic circuit member in the vicinity of the voice coil. For example, Patent Document 1 is characterized in that the vibration of a damper is used to force air in and out through an air inflow / outflow hole, and the heat of the voice coil and magnetic circuit is cooled by the air flowing in / out. A speaker unit is disclosed.
また、ボイスコイルは、被覆された導線をコイル状に巻回したものであり、何層かにわたって巻回されることがある。例えば、特許文献2に記載があるように、ボイスコイルの巻き始めと巻き終わりの両方がボイスコイルの上端または下端のいずれかに位置し、スピーカユニットの端子へと引き出されている。
The voice coil is a coil of a coated conductive wire, and may be wound over several layers. For example, as described in
ところで、どのような耐久性を確保する技術を用いても、ボイスコイルに流れる電流によるジュール熱に起因するボイスコイルの温度上昇による導線の溶断が避けられない場合がある。その場合、ボイスコイルの温度が最も高い箇所で導線が溶融して、付近の導線とショートする可能性が高い。 By the way, even if any technique for ensuring durability is used, in some cases, fusing of the conductor due to the temperature rise of the voice coil due to Joule heat due to the current flowing in the voice coil cannot be avoided. In that case, there is a high possibility that the conducting wire melts at a place where the temperature of the voice coil is the highest and short-circuits with a nearby conducting wire.
例えば、巻き始めと巻き終わりの両方がボイスコイルの上端部にあり、ボイスコイルの上端側が溶断した場合、または、巻き始めと巻き終わりの両方がボイスコイルの下端部にあり、ボイスコイルの下端側が溶断した場合において、付近の導線とショートしたときには、内側の層の導線と外側の層の導線がショートする。すると、スピーカユニットの端子間インピーダンスが極端に低くなり、スピーカユニットを使用できたとしても、低インピーダンスとなったスピーカには駆動アンプから大電流が流入し、スピーカユニットが故障に至ることがある。また、駆動アンプにも高い負荷をかけることになる。 For example, both the start and end of winding are at the upper end of the voice coil, and the upper end of the voice coil is blown, or both the start and end of winding are at the lower end of the voice coil, and the lower end of the voice coil is In the case of fusing, when short-circuiting with a nearby conductor, the conductor of the inner layer and the conductor of the outer layer are short-circuited. Then, even if the impedance between the terminals of the speaker unit becomes extremely low and the speaker unit can be used, a large current flows from the drive amplifier into the speaker having a low impedance, and the speaker unit may break down. In addition, a high load is applied to the drive amplifier.
そこで、本発明は、ボイスコイルが溶断してショートした場合でもインピーダンス変化が最小になるようなボイスコイルを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a voice coil that minimizes a change in impedance even when the voice coil is fused and short-circuited.
導線が軸を中心に前記導線の巻回始端から螺旋状に前記軸の一方側に向かって巻回され、第一の巻回方向変換点に達したのち、前記軸の他方側に向かって巻回され、第二の巻回方向変換点に達したのち、前記一方側に向かって巻回されて前記第一の巻回方向変換点に達することなく巻回終端にて巻回を終了し、前記第一の巻回方向変換点と前記第二の巻回方向変換点を巻回幅として前記巻回始端と前記巻回終端のそれぞれが前記巻回幅の範囲内に配置されるボイスコイルである。
A conducting wire is spirally wound from the winding start end of the conducting wire around the shaft toward one side of the shaft, reaches the first winding direction conversion point, and then winds toward the other side of the shaft. Is turned, after reaching the second winding direction conversion point, is wound toward the one side and finishes winding at the winding end without reaching the first winding direction conversion point , A voice coil in which each of the winding start end and the winding end is disposed within the winding width with the first winding direction conversion point and the second winding direction conversion point as winding widths. is there.
本発明によれば、ボイスコイルが溶断しショートした場合でも従来よりもインピーダンス変化を小さくできるという効果を奏する。 According to the present invention, even when the voice coil is melted and short-circuited, the impedance change can be made smaller than before.
(実施の形態)
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図1に、本発明の実施の形態に係るボイスコイル5を備えた動電型スピーカユニット1の縦断面を示し、スピーカユニット1の構成を説明する。
以下の説明において、上下の各方向は図1の矢印の方向に規定されている。本発明の実施の形態のボイスコイル5を備えたスピーカユニット1を駆動させたときの放音方向を軸として、スピーカユニット1の前面側を上、反対側を下としている。
(Embodiment)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, FIG. 1 shows a longitudinal section of an electrodynamic speaker unit 1 including a
In the following description, the upper and lower directions are defined in the directions of the arrows in FIG. The front side of the speaker unit 1 is up and the opposite side is down, with the sound emitting direction when the speaker unit 1 including the
外磁型の磁気回路6は、断面がT字型のヨーク62と、環状のマグネット64と、環状のトッププレート61から形成される。ダンパ7、エッジ8、ターミナル10を支持するフレーム9がトッププレート61の上側に接続される。
The outer magnet type
ボイスコイル5は、ヨーク62のポール部63の外周より大きく、トッププレート61の内周よりも小さい径の筒状のボビン4に被覆された導線51が巻回されて形成される。ボイスコイル5の位置を基準にして上側のボビン4の中腹部に振動板2の内周部が接続され、振動板2の外周部には環状のエッジ8の内周部が接続され、エッジ8の外周部はフレーム9に接続される。また、ボイスコイル5と振動板2の内周部の接続点の間に環状のコルゲーション形状のダンパ7の内周部が接続され、ダンパ7の外周部はフレームに接続される。ここで、エッジ8とダンパ7は、上下方向に垂直な面内の可撓性よりも上下方向の可撓性が強いため、ボビン4に巻回されたボイスコイル5は放音方向に振動自在となる。
The
ボビン4に巻回されたボイスコイル5の巻き始めPS1(図1には図示しない)と、巻き終わりPE1(図1には図示しない)とは、ボビン4のダンパ7の内周部よりも上までボビンに沿って引き出されてから、フレーム9に支持されたターミナル10に接続される。
The winding start PS1 (not shown in FIG. 1) and the winding end PE1 (not shown in FIG. 1) of the
上述のような構成のスピーカユニット1に音楽信号が入力されると、ボイスコイル5は音楽信号の交流電圧に応じて上下振動し、振動板2を上下に振動させて空気を振動させる。
When a music signal is input to the speaker unit 1 configured as described above, the
次に、本発明のボイスコイル5の巻回方法について説明する。
図2に、本発明のボイスコイル5の近傍の拡大図を示す。
ボイスコイル5の径方向に関して、ボイスコイル5は、ポール部63の外周部とトッププレート61の内周部の間に位置する。ボイスコイル5の内側と外側には間隙があり、ポール部63の外周部とボイスコイル5が巻回されたボビン4の内周部の間の間隙を内側の磁気ギャップBginとし、ボイスコイル5の外周部とトッププレート61の内周部の間の間隙を外側の磁気ギャップBgoutとする。BginおよびBgoutは、スピーカユニット1の駆動時に、ボビン4の振動が径方向にぶれてもボビン4の内側がポール部63に接触したり、ボイスコイル5がトッププレート61に接触したりしないように設定される。
Next, a method for winding the
FIG. 2 shows an enlarged view of the vicinity of the
With respect to the radial direction of the
ボイスコイル5は、中心軸CLを中心とする筒状のボビン4に導線51を巻回して構成される。ボビン4の中腹部をボイスコイル5の上端部として、導線51は、ボイスコイル5の上端部よりもボイスコイル5の巻回幅の半分だけ下方向に位置する地点から上方向に向かって間隔を詰めて巻回される。
このとき、導線51のターミナルから巻き始めPS1までは、ボビン4のダンパ7よりも上の地点から巻き始めPS1まで、ボビン4の上下方向に沿って配置される。
The
At this time, from the terminal of the conducting
ボビン4に巻回された導線51がボイスコイル5の上端部(第一の巻回方向転換点)で折り返され、ボビン4の径方向に重ねられて下方向に向かって巻回される。導線51が丸線の場合は、巻き崩れを防ぐために2層目の巻き始めは、1層目の巻き終わりの導線51と1巻き前の1層目の導線51との上下方向に見たときの中間に2層目の導線51が位置するようにする。これによって2層目は、ボイスコイル5の1層目の上端から導線51の半径分だけ下側に位置することになり、巻き崩れを防ぐことができる。
The conducting
ボイスコイル5の上端部(第一の巻回方向転換点)で折り返された導線51は、ボイスコイル5の巻回幅の半分だけ下方向に巻回され、巻き始めPS1よりも下では、ボビン4に直接巻回される。
The conducting
巻回された導線51は、ボビン4の下端より少し手前にあるボイスコイル5の下端部(第二の巻回方向転換点)で折り返され、ボビン4の径方向に重ねられて再度上方向に向かって巻回される。上述のように、2層目は、1層目の巻き終わりの導線51と1巻き前の1層目の導線51との上下方向に見たときの中間に2層目の導線51が位置するようにして巻き崩れを防ぐ。
The wound conducting
巻回方向を転換した導線51は、2層目における上下方向において巻き始めPS1の位置で巻き終わりPE1となる。この往復の巻回によって、従来の2層巻きと同じ巻き数になる。このとき、巻き始めPS1と巻き終わりPE1との位置関係は、重量バランスの観点からボビン4を上から見て周方向に対向する位置にあることが望ましい。
The conducting
巻き終わった導線51は、巻き終わりPE1から既に2層分巻回されているボイスコイル5に沿って上方向にトッププレート61の上端から離れた箇所まで引き出され、そこから空中に引き出されてターミナル10に接続される。Bgoutは、この引き出された導線51の直径も考慮して設定される。
The
本発明の実施の形態では、ボイスコイル5の巻回幅WVCがトッププレート61の幅WTPより大きいため、ボイスコイル5の上端および下端部がトッププレート61よりはみ出す。
In the embodiment of the present invention, since the winding width WVC of the
なお、本発明の実施の形態のボイスコイル5は、巻回幅の中央部の巻き始めPS1から上方向に巻回されているが、巻き始めPS1から下方向に巻回されて、上下対象にボイスコイル5を巻回してもよい。
Note that the
次に、本発明の構成のボイスコイル5を用いたスピーカユニット1を駆動させたときに起こるショートについて説明する。
Next, a short circuit that occurs when the speaker unit 1 using the
図3に本発明の実施の形態によるボイスコイル5の巻回の模式図と温度上昇箇所を示す。
ボイスコイル5の巻き始めPS1から巻き終わりPE1までの導線51の巻回経路を実線で示す。紙面右側の導線51の巻回の様子は、Sの字を左右反転したような形態になり、紙面左側ではSの字のような形態になる。
FIG. 3 shows a schematic diagram of the winding of the
The winding path of the
ここで、ボイスコイル5に電流が流れたときの蓄熱の様子について説明する。
スピーカユニット1を音楽信号によって駆動させると、導線51に電流が流れてボイスコイル5からジュール熱が発生し発熱する。発熱量は、導線51のどの箇所でも一様に同じとなる。このジュール熱は、ボイスコイル5周辺に位置する磁気回路6を構成する部材のうち、主に使用される強磁性体の金属である鉄でできているトッププレート61や、ヨーク62のポール部63に輻射されて、ボイスコイル5の中央付近の温度が下がる。
Here, the state of heat storage when a current flows through the
When the speaker unit 1 is driven by a music signal, a current flows through the
一方、図3のP1、およびP2の箇所のボイスコイル5は、トッププレート幅WTPから上下にはみ出したボイスコイル5の上端および下端は、輻射させる金属部材が周辺に少ないために放熱が悪く蓄熱しやすい。これは、巻回方法によらず、ボイスコイル5の巻回幅WVCとトッププレートの幅WTPの長さの関係に依存している。
On the other hand, the
特にボイスコイル5の上端側は、ボイスコイル5の上方に金属部材が無いために、ボイスコイル5の上端、中央、下端のうちで放熱が最も悪い。
In particular, since there is no metal member above the
また、ボイスコイル5の下端側は、振動の最中は常にポール部63が近接しているため、ボイスコイル5の上端側よりは放熱が良いが、ボイスコイル5の外周側には熱伝導の良い部材が無いため、ボイスコイル5の上端側に次いで放熱が悪い。
Further, since the
また、ボイスコイル5の中央部は、振動中でもボイスコイル5の内側がポール部63、外側がトッププレート61に常に近接しているため、最も放熱が良い。
Further, the central portion of the
以上より、スピーカユニット1の駆動中のボイスコイル5の上端、下端、中央部の蓄熱による温度分布は、ボイスコイル5の上端が最も高く、次いでボイスコイル5の下端が高く、ボイスコイル5の中央部は最も温度が低くなる。例えば、スピーカユニット1の定格入力を超えた使用が行われた場合には、上述の温度の高い箇所で蓄熱が進み、導線51の絶縁被膜が溶融して破損する。ボイスコイル5の1層目と2層目がショートした場合には、抵抗値が小さくなり、大電流が流れ焼損する。特に、ボイスコイル5の上端のP1の箇所と下端のP2の箇所が溶断しやすくなる。
From the above, the temperature distribution due to heat accumulation at the upper, lower, and central portions of the
例えば、温度上昇によって図3のボイスコイル5のP1の箇所が溶断して、付近の導線51とショートしたとすると、ボイスコイル5のP1から上端側の折り返し部分までに巻回された導線51がショートされる。このショートされた分のインピーダンスは、ボイスコイル5の全体のインピーダンスに比べて小さい。これによって、想定外の温度上昇が起きても、スピーカユニット1の全体としてのインピーダンス変化を少なく抑えられ、その後も当初の定格入力の範囲で使用を続けることができる。P2部分がショートした場合も同様である。
For example, if the P1 portion of the
比較例として、図4に従来技術によるボイスコイルの巻回の模式図と温度上昇箇所を示す。
ボイスコイル50の巻き始めPS2から巻き終わりPE2までの導線51の巻回経路を実線で示す。導線51の巻回の様子は、Uの字のような形態になる。
As a comparative example, FIG. 4 shows a schematic diagram of a winding of a voice coil according to the prior art and a temperature rise portion.
The winding path of the
ボイスコイル50の上端に巻き始めPS2と巻き終わりPE2を配置してターミナル10へ引き出す場合、ボイスコイル50の上端の巻き初めPS2からボイスコイル50の下端で折り返し、ボイスコイル50の上端の巻き終わりPE2で巻き終わる。温度分布は導線51の巻回方法に依存しないので、ボイスコイル50の温度分布も、上端が最も高く、次いで下端が高く、中央部は最も温度が低くなる。
When the winding start PS2 and winding end PE2 are arranged at the upper end of the
ここで、温度上昇によって図4のボイスコイル5のP2の箇所が溶断して、付近の導線51とショートしたとすると、ボイスコイル50のP2から下端側の折り返し部分までに巻回された導線51がショートされる。このショートされた分のインピーダンスは、ボイスコイル50の全体のインピーダンスに比べて小さく、インピーダンスの変化は少ない。しかし、ボイスコイル50のP1の箇所が溶断して、付近の導線51とショートした場合には、ショートされる導線51が大きく、ほぼスピーカユニット1がショートした状態になる。この状態では、当初の定格入力で使用すると、さらに過大電流が流れ、導線51が切れてオープンになり、スピーカユニット1はまったく動作しない状態になる。
If the P2 portion of the
なお、実施の形態では、ボビン4に巻きつけて巻回するボイスコイル5を示したが、ボビン4が無く、ボイスコイル5のみで形成されてもよい。
In the embodiment, the
なお、実施の形態では、トッププレート61の幅WTPよりもボイスコイル5の巻回幅WVCの方が大きい場合について示したが、ボイスコイル5の巻回幅WVCがトッププレート61の幅WTPと同じ場合についても同様の効果が得られる。スピーカユニット1を駆動させると、ボイスコイル5は、ボイスコイル5の上端および下端がトッププレート幅WTPから飛び出して振動する。この状態のときにも、前述のボイスコイル5の近傍の金属部材の分布によって、ボイスコイル5の上端、中央部、下端の温度分布になるため、本発明の導線51の巻回方法によって同様の効果が得られる。
In the embodiment, the case where the winding width WVC of the
なお、実施の形態では、ボイスコイル5の巻き始めPS1と巻き終わりPE1が、上下方向に関してほぼ同じ位置になっているが、上下方向にずれた位置にあってもよい。例えば、巻き始めPS1からボイスコイル5の上端側へ巻回するとして、巻き始めPS1が巻き終わりPE1よりも上方にあってもよい。この場合は、巻き始めPS1と巻き終わりPE1の間は、巻回される導線51が1層になる。
In the embodiment, the winding start PS1 and the winding end PE1 of the
また、例えば、巻き始めPS1からボイスコイル5の上端側へ巻回するとして、巻き始めPS1が巻き終わりPE1よりも下方にあってもよい。この場合は、巻き始めPS1と巻き終わりPE1の間は、巻回される導線51が3層になる。
Further, for example, when winding from the winding start PS1 to the upper end side of the
前述の2つの例において、巻き始めPS1と巻き終わりPE1は、トッププレート61の幅WTPの間にあることが望ましい。
In the two examples described above, it is desirable that the winding start PS1 and the winding end PE1 are between the width WTP of the
なお、実施の形態では、外磁型の磁気回路のスピーカユニットを示したが、内磁型や反発磁界型の磁気回路でもよい。内磁型や反発磁界型の場合は、ポールピースが実施の形態のトッププレート61と同じ役割を果たし、同様の効果が得られる。
In the embodiment, the speaker unit of the outer magnet type magnetic circuit is shown, but an inner magnet type or a repulsive magnetic field type magnetic circuit may be used. In the case of the inner magnet type or the repulsive magnetic field type, the pole piece plays the same role as the
1 スピーカユニット
2 振動板
3 キャップ
4 ボビン
5、50 ボイスコイル
51 導線
6 磁気回路
61 トッププレート
62 ヨーク
63 ポール部
64 マグネット
7 ダンパ
8 エッジ
9 フレーム
10 ターミナル
Bgin 内側の磁気ギャップ
Bgout 外側の磁気ギャップ
CL 中心軸
PS1、PS2 巻き始め
PE1、PE2 巻き終わり
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Bgin Inner magnetic gap Bgout Outer magnetic gap CL Center axis PS1, PS2 Start of winding PE1, PE2 End of winding
Claims (4)
第一の巻回方向変換点に達したのち、前記軸の他方側に向かって巻回され、
第二の巻回方向変換点に達したのち、前記一方側に向かって巻回されて前記第一の巻回方向変換点に達することなく巻回終端にて巻回を終了し、
前記第一の巻回方向変換点から前記第二の巻回方向変換点までの距離を巻回幅として前記巻回始端と前記巻回終端のそれぞれが前記巻回幅の範囲内に配置されるボイスコイル。 A conducting wire is spirally wound from the winding start end of the conducting wire around the shaft toward one side of the shaft,
After reaching the first winding direction conversion point, it is wound toward the other side of the shaft,
After reaching the second winding direction conversion point, the winding is finished at the winding end without being wound toward the one side and reaching the first winding direction conversion point ,
Each of the winding start end and the winding end is arranged within the range of the winding width, with a distance from the first winding direction conversion point to the second winding direction conversion point as a winding width. Voice coil.
前記巻回始端と前記巻回終端のそれぞれが前記金属部材の前記軸の方向の幅の範囲内にあることを特徴とする請求項1に記載のボイスコイル。 A metal member disposed adjacent to the voice coil;
2. The voice coil according to claim 1, wherein each of the winding start end and the winding end end is within a range of a width of the metal member in the axis direction.
前記金属部材は、前記磁気回路が外磁型の場合は環状のトッププレートであること、または前記磁気回路が内磁型または反発磁界型の場合はポールピースであることを特徴とするスピーカユニット。 A voice coil according to claim 2, a magnetic circuit, and a diaphragm.
The speaker unit according to claim 1, wherein the metal member is an annular top plate when the magnetic circuit is an outer magnet type, or a pole piece when the magnetic circuit is an inner magnet type or a repulsive magnetic field type.
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