JP2004304483A

JP2004304483A - スピーカ用ボイスコイル及びスピーカ装置

Info

Publication number: JP2004304483A
Application number: JP2003094404A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ishigaki; 敏宏石垣; Yutaka Moriyama; 豊森山
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Also published as: US20040197003A1; CN1535072A

Abstract

【課題】耐水性に優れ且つ強度面でも有効なボイスコイル及びそれを用いたスピーカ装置を提供する。
【解決手段】導線１は、芯材１０と、この芯材１０を被覆する銅被覆層１１と、必要に応じてその外周に設けられる絶縁層１２よりなる。ここで、芯材１０は、アルミニウム純度９０％以上の展伸用アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金によって形成されており、銅被覆層１１の被覆率が面積比で２５〜４０％に設定されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ用ボイスコイル及びスピーカ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカ用ボイスコイルでは、一般の導線と同様に銅を主体とした導線が用いられることが多いが、銅は比重が大きいためボイスコイル自体が重くなり、スピーカの振動特性に影響を及ぼすことになる（高音再生特性が低下する。）。特に高音再生用スピーカ（トゥイータ）におけるボイスコイルでは、できるだけ軽い方が望ましいので、比重が小さく単位重量当たりの導電率が高いアルミ線又はアルミ合金が用いられている。しかしながら、アルミニウムは化学的に活発な金属であるため空気に触れると酸化被膜が形成され、半田付けが非常に困難になるという問題がある。また、強度の面で、引張強度が弱く、耐屈曲性が悪く、また金属疲労によって断線し易いという問題がある。
【０００３】
そこで、アルミ線の弱点を改良したボイスコイルとして、アルミ線又はアルミ合金を芯材としてその周りを銅で被覆した銅クラッドアルミ線が用いられることも多い（下記非特許文献１，下記特許文献１参照）。
【０００４】
【非特許文献】
佐伯多門監修「新版スピーカ＆エンクロージャー百科」（株）誠文堂新光社発行，２００１年４月１０日，ｐ．６３
【特許文献１】
特開２００１−２７１１９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したようにアルミ線の弱点を改良した銅クラッドアルミ線は、銅被覆率を抑えることでアルミ線の有する軽量化の利点を維持することができる。しかしながら、以下に示すように、使用環境が厳しい特定用途のスピーカにおいては、十分な信頼性が得られるとは言い難い。
【０００６】
すなわち、例えば車載用スピーカへの適用を考えた場合、車載用スピーカは雨や洗車時に水が車内に侵入することがしばしばあり、アルミ線が水に濡れた場合にはアルミニウムはイオン化し易い性質があるため劣化し易く、耐水性の面で問題がある。
【０００７】
また、車載用スピーカ等の小型スピーカへの適用を考えた場合、コイルの巻径が必然的に小さくなるが、銅クラッドアルミ線は、芯材がアルミ線であるから銅線に比べると耐屈曲性が悪くまた金属疲労によって断線し易く、このような小型スピーカへの適用には不利である。また、引張強度においても、アルミ線よりは良いが銅線に比べると悪く、強度が要求される特定用途には適さないという問題がある。
【０００８】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、軽量化により高音再生への適応性を確保しながら、耐水性に優れ且つ強度面でも有効なボイスコイル及びそれを用いたスピーカ装置を提供すること、或いは特に車載用に適したボイスコイル及びスピーカ装置を提供することが本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明は、以下の各請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
【００１０】
（請求項１）アルミニウム純度９０％以上の展伸用アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金に面積比２５〜４０％の銅を被覆した導線によって形成されたスピーカ用ボイスコイル。
【００１１】
（請求項２）アルミニウム純度９０％以上の展伸用アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金に面積比２５〜４０％の銅を被覆した導線によってボイスコイルを形成したスピーカ装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係るボイスコイルに採用される導線を示す説明図（断面図）である。導線１は、芯材１０と、この芯材１０を被覆する銅被覆層１１と、必要に応じてその外周に設けられる絶縁層１２により構成される。ここで、芯材１０は、アルミニウム純度９０％以上の展伸用アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金によって形成されており、銅被覆層１１の被覆率が面積比で２５〜４０％に設定されている。絶縁層１２は、例えば、ポリエステル等の絶縁塗料を被膜した絶縁皮膜又は有機溶剤に溶解したアルコール可溶性ポリアミド系樹脂塗料を使用した融着皮膜等からなる。
【００１３】
このような実施形態のボイスコイルによると、展伸用アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金は引張強度並びに耐屈曲性が優れるため、従来の銅クラッドアルミ線と比較して強度面で有効な導線１を得ることができる。また、芯材１０の銅被覆率（面積比）を２０％以下とした場合には、ボイスコイルの表面に傷が付くと芯材１０にまで傷が達して、この芯材１０が水により腐食する可能性が高いが、銅被覆率（面積比）を２５〜４０％と大きくすることで、比較的深い傷でも芯材１０にまで傷が達し難くなり、その結果、ボイスコイルの耐水性を向上させることができ、ボイスコイルが露出した状態で取り扱われる車載用スピーカ等への適応性が向上する。
【００１４】
また、銅被覆率（面積比）が４５％を超えると、この被覆率が０％の場合に比べてボイスコイルの比重が２倍を超えることになり、ボイスコイルの軽量化が達成できなくなる。実施形態に係るボイスコイルによると銅被覆率（面積比）を２５〜４０％の範囲に抑えているので、高音再生に適するボイスコイルの軽量化を達成しながら、前述した耐水性を確保することができる。
【００１５】
以下に本発明の実施形態に係るボイスコイルの特性を従来技術との比較によって説明する。
【００１６】
［導電性］表１は、前述した芯材１０に対して銅被覆率（銅比率：面積比）を変えた場合の比重及び導電性（導電率，比電気抵抗）を示したものである。
【００１７】
【表１】

銅比率：面積比％，比重：ｇ／ｃｍ^３，導電率：％
比電気抵抗：１０^−８Ω・ｍ
銅線（銅比率１００％）の比重は８．８９ｇ／ｃｍ^３，固有抵抗は１．７２４×１０^−８Ω・ｍ，導電率は銅線を１００％とした場合の相対値。
【００１８】
表１の記載から明らかなように、アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材１０に対して銅被覆率（銅比率：面積比）を２５％以上に高めることによって、一般に使用されている銅クラッドアルミ線（純アルミ線の芯材に面積比１５％の銅被覆）の比電気抵抗２．５５４１０^−８Ω・ｍ（比重：３．３２ｇ／ｃｍ^３，導電率：６７．５％）を下まわるまで導線１の比電気抵抗を下げることができる。
【００１９】
［引張強度］図２は、前述した芯材１０に対して銅被覆率（面積比）を変えた場合の引張強度（線径：０．２ｍｍ）を示したグラフである。また、図３は、本発明の実施形態に係るボイスコイルを形成する導線と従来技術との引張強度における比較を示した図である。図において、「１５ＣＣＡＷφ０．２０」は、純アルミ線を芯材として銅を面積比１５％で被覆した線径０．２０ｍｍの導線、「３０ＣＣＡＷφ０．２０」は、純アルミ線を芯材として銅を面積比３０％で被覆した線径０．２０ｍｍの導線、「Ｈ３０ＣＣＡＷφ０．２０」は、アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に銅を面積比３０％で被覆した線径０．２０ｍｍの導線（実施例１）、「Ｈ４０ＣＣＡＷφ０．２０」は、アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に銅を面積比４０％で被覆した線径０．２０ｍｍの導線（実施例２）、「銅線φ０．１７」は、銅１００％で線径０．１７ｍｍの導線、「銅線φ０．２０」は、銅１００％で線径０．２０ｍｍの導線を示している。
【００２０】
これらの図から明らかなように、アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に銅を被覆した導線は、銅被覆率を大きくする程、引張強度を大きくすることができる。そして、図３における、「Ｈ３０ＣＣＡＷφ０．２０」（実施例１）と「３０ＣＣＡＷφ０．２０」（従来の銅クラッドアルミ線）との比較からも明らかなように、アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に銅被覆を行ったものでは、銅被覆率が同じでも従来の純アルミ線を被覆した導線に比べて引張強度が大きい。
【００２１】
下記の［表２］に、前述した導線によって形成されたボイスコイルによるスピーカ感度（ｄＢ）を示す（値は、口径１６ｃｍのスピーカで、マイクから１ｍの距離で測定した値で、３００，４００，５００，６００Ｈｚの出力音圧（ｄＢ）の平均値。１Ｗ入力。）。
【００２２】
【表２】

【００２３】
ここで、線径０．２０ｍｍの従来の銅クラッドアルミ線（１５ＣＣＡＷφ０．２０）をボイスコイルとして用いたスピーカの出力音圧を銅線で得ようとする場合、銅線では線径０．１７の導線を用いる必要がある。線径０．２０においてアルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に銅被覆を行ったものでは、銅被覆率２５％で線径０．１７の銅線の強度を超えることになる。なお、銅被覆率３０％のアルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に銅被覆を行ったもの（Ｈ３０ＣＣＡＷφ０．２０）でも、線径０．１７の銅線とスピーカの感度はほとんど変わらない。
【００２４】
［耐水性］図４は、耐水性の評価を行う実験方法を説明する説明図である。この実験方法としては、線径０．２ｍｍの導線を用い、ポリイミドフィルムからなるボビン４１に直流抵抗３．２Ωのボイスコイル４２（巻径２５ｍｍ）を形成し、ボイスコイル４２の表面に縦に軽くカッター傷を付け、ボイスコイル４２の容器４３に溜めた３％塩化ナトリウム水溶液に浸した。そして、ＡＣ電源４５を用い、１０Ｖの電源を印加して、ボイスコイル４２が断線するまでの時間を測定した。
【００２５】
図５は、前述した芯材１０に対して銅被覆率（面積比）を変えた場合の耐水性（線径：０．２ｍｍ）を示したグラフである。図から明らかなように、銅被覆率を高める程、耐水性が向上するのがわかる。図６は前述した各種導線と純アルミ線（線径：０．２ｍｍ）における耐水性の比較結果を示す説明図である。アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に銅を２５％以上被覆した導線（Ｈ３０ＣＣＡＷφ０．２０，Ｈ４０ＣＣＡＷφ０．２０）は、従来の銅クラッドアルミ線（１５ＣＣＡＷφ０．２０，３０ＣＣＡＷφ０．２０）に比べて耐水性が著しく向上している。実質的には、線径０．１７の銅線と同等以上の耐水性を示している。
【００２６】
［ボイスコイル重量］前述したＨ３０ＣＣＡＷφ０．２０，Ｈ４０ＣＣＡＷφ０．２０の各導線（線径：０．２ｍｍ）、線径０．１７ｍｍの銅線，線径０．２ｍｍの銅線を用い、ポリイミドフィルムのボビンに直流抵抗３．２Ωのボイスコイルを形成（巻径２５ｍｍ）し、各ボイスコイルの重量を測定した。その結果を［表３］に示す。
【００２７】
【表３】

【００２８】
［表３］から明らかなように、アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に銅を３０％，４０％被覆した線径０．２０の導線を用いたボイスコイルは、線径０．１７ｍｍの銅線を用いたボイスコイルより軽い。Ｈ３０ＣＣＡＷφ０．２０を用いてボイスコイルを形成した場合、それを用いたスピーカ（口径１６ｃｍ）の出力音圧は５０００〜１５０００Ｈｚの中〜高音域において、線径０．１７ｍｍの銅線を用いたスピーカと比較して２〜３ｄＢ程度感度が高い（マイクから１ｍの距離で測定。１Ｗ入力。）。
【００２９】
以上の特性からみると、本発明の実施例であるＨ３０ＣＣＡＷφ０．２０，Ｈ４０ＣＣＡＷφ０．２０の各導線によって形成されたボイスコイルは、線径０．１７ｍｍの銅線によって形成されたボイスコイルより軽く形成でき、中〜高音域の再生特性を向上させることができる。そして、この実施例によると線径０．１７ｍｍの銅線と同等又はそれ以上の引張強度，耐水性，スピーカ感度を示す。すなわち、実施例の導線によると、従来の銅クラッドアルミ線では不十分であった、車載用等の使用環境が厳しい状況下でも十分な信頼性が得られ且つ高音再生が良好なボイスコイルを得ることができる。
【００３０】
図７は、このような実施形態のボイスコイルを採用したスピーカ装置を示す説明図である（同図（ａ）は部分切断図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。）。スピーカ装置２は、エッジ２０を介して支持された振動板２１にボイスコイルボビン２２が装着されており、このボイスコイルボビン２２にボイスコイル２３が巻かれている。そして、ここでは通常のリード線引き出し方法が採用されており、ボイスコイル２３から取り出されたリード線２３Ａはボイスコイルボビン２２及び振動板２１を伝って引き出され、振動板２１の途中で錦糸線２４に接続されている。
【００３１】
従来の銅クラッドアルミ線（１５ＣＣＡＷφ０．２０）によると、前述したような通常のリード線引き出しを行うとスピーカの振動によってリード線が断線するので、このようなリード線引き出しを行うことができなかった。本発明の実施形態に係るボイスコイル２３によると、引張強度の向上によって断線の心配がなく、前述した通常のリード線引き出しを行うことが可能になる。これによって、ボイスコイルのコストダウンが可能になる。
【００３２】
以下に本発明の実施形態の特徴をまとめると、本発明の実施形態に係るスピーカ用ボイスコイル及びスピーカ装置は、アルミニウム純度９０％以上の展伸用アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金に面積比２５〜４０％の銅を被覆した導線によってボイスコイルを形成している。これによると、先ず、芯材を展伸用アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金にすることで引張強度及び耐屈曲性を向上させることができ、また、銅被覆率（面積比）を２５％以上確保することで高い耐水性が得られ、更に芯材をアルミニウム純度９０％以上にして銅被覆率（面積比）を４０％以下に抑えることで高音再生に適する軽量化を可能にしている。これによって、車載用等の使用環境が厳しい状況下での適用性が優れ、且つ高音再生に適したボイスコイル或いはスピーカ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るボイスコイルに採用される導線を示す説明図（断面図）である。
【図２】アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に対して銅被覆率（面積比）を変えた場合の引張強度（線径：０．２ｍｍ）を示したグラブである。
【図３】実施例と従来技術との引張強度における比較を示した図である。
【図４】耐水性の評価を行う実験方法を説明する説明図である。
【図５】アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金の芯材に対して銅被覆率（面積比）を変えた場合の耐水性（線径：０．２ｍｍ）を示したグラフである。
【図６】実施例と従来技術との耐水性の比較結果を示す説明図である。
【図７】実施形態のボイスコイルを採用したスピーカ装置を示す説明図である（同図（ａ）は部分切断図、同図（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。）。
【符号の説明】
１導線
１０芯材
１１銅被覆層
１２絶縁層
２スピーカ装置
２０エッジ
２１振動板
２２ボイスコイルボビン
２３ボイスコイル
２３Ａリード線
２４錦糸線

Claims

アルミニウム純度９０％以上の展伸用アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金に面積比２５〜４０％の銅を被覆した導線によって形成されたスピーカ用ボイスコイル。
アルミニウム純度９０％以上の展伸用アルミニウム・マグネシウム・シリコン合金に面積比２５〜４０％の銅を被覆した導線によってボイスコイルを形成したスピーカ装置。