JP2005184589A - 電気音響変換器用ボイスコイルおよびこのボイスコイルを用いた電気音響変換器ならびにこの電気音響変換器を用いた電子機器および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は各種音響機器に使用される電気音響変換器用ボイスコイルに関するものであり、出力音圧レベルの向上が課題であった。
【解決手段】本発明の電気音響変換器用ボイスコイルは、振動板と結合されるボイスコイル上部の巻層数を、それ以外の部分よりも少なくしてボイスコイルを構成したものであり、この構成とすることにより、磁気ギャップ中の有効磁束の多い位置に、ボイスコイルの線輪密度の高い部分を配置することで、磁束の利用効率を向上させ、電気音響変換器の出力音圧レベルの向上を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は各種音響機器に使用される電気音響変換器用ボイスコイルおよび電気音響変換器、さらには各種電子機器や各種装置等に関するものである。

従来の電気音響変換器用ボイスコイルについて、図７により説明する。

図７は従来の電気音響変換器用ボイスコイルの断面図を示したものであり、特にボビンレスタイプの多層巻きのボイスコイルを示している。

図７（Ａ）に示すように、ボビンを使用せず、マグネットワイヤーからなる線材を２層巻きにしてボイスコイル８を構成している。

また、有効磁束を効率よく使用する目的から、図７（Ｂ）に示すように、線材を４層巻きにして、さらに多層化することでボイスコイルの有効線長を増大して構成しているものもあった。

尚、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開昭５８−１５３４９６号公報

上述のボイスコイルは、小型のスピーカやレシーバ等の電気音響変換器用ボイスコイルとして、そのコスト低減を図るため、構成部品点数削減の観点からボビンレス構成としている。

また、これらの小型のスピーカやレシーバ等は、携帯電話等の小型電子機器に使用されることが多く、耐入力的にも小さいためボビンを使用して高耐入力化を図る必要もない。

上記の理由から、この種の電気音響変換器用ボイスコイルはボビンレス構成が一般的であった。

ところが、このボビンレス構成のボイスコイルを使用して、電気音響変換器を構成すると、磁気回路により構成される磁気ギャップの有効磁束範囲内にボイスコイルの線輪部全体を配置することができなくなる。

このため、磁気ギャップの有効磁束を効率よく使用することができなくなり、磁束の利用効率が低下して出力音圧レベルの低下を招くという課題を有するものであった。

この原因は、ボビンレス構成のボイスコイル８は、ボビンが存在しないためボイスコイル８自身の上部を振動板７に結合しなければならないことにある。

このため、振動板７が最大限振幅しても、磁気ギャップに接触しないように、その振幅ストローク分を考慮して振動板７と磁気ギャップ部のクリアランスを設定している。

このように設定すると、ボイスコイル８の上部の振動板７に近い部分は、当然のことながら磁気ギャップの有効磁束範囲内から外れた位置に配置されてしまうことになる。

この有効磁束範囲内から外れた位置に配置されたボイスコイル８の振動板７に近い部分は、磁気ギャップの磁束を有効に利用することができなくなる。

そればかりか、紙等の通常のボビンに比べて、はるかに重い銅等からなるマグネットワイヤーで構成されているため、無用な振動系重量の増加により、大幅な出力音圧レベルの低下に至るものであった。

本発明は、上記課題を解決するもので、磁束の利用効率を改善させ、出力音圧レベルの向上を実現できる優れたボイスコイルを提供するものである。

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。

本発明の請求項１に記載の発明は、多層巻きボビンレスボイスコイルの振動板と結合されるボイスコイル上部の巻層数を、それ以外の部分よりも少なくしてボイスコイルを構成したものである。

この構成とすることにより、磁束の利用効率を改善させたボイスコイルを得ることができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、ボイスコイル中間部の巻層数を、それ以外の部分よりも多くしてボイスコイルを構成したものである。

この構成とすることにより、磁気ギャップ内の磁束分布を効率よく捉え、磁束の利用効率をさらに改善させたボイスコイルを得ることができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、ボイスコイルの線材を平角線として構成したものである。

この構成とすることにより、ボイスコイルの線間強度向上と、磁気ギャップ内へのボイスコイルの占積率を向上させ、磁束の利用効率をさらに改善させたボイスコイルを得ることができる。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のボイスコイルを用いて電気音響変換器を構成したものである。

この構成とすることにより、ボイスコイルの磁束の利用効率を改善させ、電気音響変換器の出力音圧レベルを向上させることができる。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４記載の電気音響変換器と、この電気音響変換器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。

この構成とすることにより、電子機器の出力音圧レベルを向上させることができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項４記載の電気音響変換器を移動手段に搭載して装置を構成したものであり、この構成とすることにより、装置に搭載された電気音響変換器の出力音圧レベルを向上させることができる。

以上のように、本発明の電気音響変換器用ボイスコイルは、振動板と結合されるボイスコイル上部の巻層数を、それ以外の部分よりも少なくしてボイスコイルを構成したものである。

この構成とすることにより、磁束の利用効率を改善させたボイスコイルを得ることができ、電気音響変換器の出力音圧レベルを向上させることができる。

このように本発明は、性能向上を実現できる優れた電気音響変換器用ボイスコイルや電気音響変換器、さらにはこれらの電気音響変換器を搭載した電子機器や装置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。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１に記載の発明について説明する。

図１は本発明の一実施形態のボイスコイルの断面図を示したものである。

図１に示すように、多層巻きで、かつボビンレスタイプのボイスコイルの中で、２層巻きのボイスコイルについて説明する。

図１（Ａ）に示すように、マグネットワイヤーの１層目を、巻線治具の表面に、上から下へ巻回して１層目の線輪２８Ａを形成させる。

この１層目の線輪２８Ａの巻き始め部２８Ａａが、振動板と結合されるボイスコイル２８の上部となる。

一方、この１層目の線輪２８Ａの下部から２層目を１層目の外側に下から上へ巻回して２層目の線輪２８Ｂを形成させる。

ここで、この２層目の線輪２８Ｂは、上部まで形成せず、途中で巻回を止め、リード線のみ上部まで固着引出ししている。

すなわち、この構成は、１層目のみ上部から下部まで巻幅広く線輪形成され、２層目は下部から中間部のみに線輪形成したものである。

これは、振動板と結合されるボイスコイルの上部の巻層数を、それ以外の部分よりも少なくしてボイスコイルを構成したものである。

この構成とすることにより、スピーカを構成したときに、磁気ギャップの磁束密度の集中する位置に、ボイスコイル巻線部の線輪密度の高い部分を配置させることができ、磁束の利用効率を改善させたボイスコイルを得ることができる。

一方、磁気ギャップの磁束密度の低い位置には、ボイスコイル巻線部の線輪密度の低い部分を配置させることができ、線輪密度を低下させることで、この部分の重量を低減させ、スピーカの音圧レベル向上を図ることができる。

また、前述の説明は２層巻きのボイスコイルについて説明したが、図１（Ｂ）や図１（Ｃ）に示すように、４層巻きの構成としても実施することができる。

図１（Ｂ）は、１層目２８Ａのみを上部から下部まで巻幅広く線輪形成し、２層目２８Ｂと３層目２８Ｃと４層目２８Ｄは下部から中間部のみに線輪形成したものである。

また、図１（Ｃ）は、１層目２８Ａと２層目２８Ｂを上部から下部まで巻幅広く線輪形成し、３層目２８Ｃと４層目２８Ｄは下部から中間部のみに線輪形成したものである。

さらに、６層巻きについても同様に実施することができ、多層巻きであれば全て当構成を応用することができる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。

実施の形態１と同様の内容については、その説明を省略しながら説明する。

図２は本発明の一実施の形態の請求項２に記載のボイスコイルの断面図を示したものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、図２（Ａ）に示すように、ボイスコイル中間部の巻層数を、それ以外の部分よりも多くしてボイスコイルを構成したものである。

この構成とすることにより、磁気ギャップ内の磁束分布に合わせて、この磁束分布を効率よく捉え、磁束の利用効率をさらに改善させたボイスコイルを得ることができる。

また、実施の形態１でも説明したように、当説明は２層巻きのボイスコイルについて説明したが、図２（Ｂ）や図２（Ｃ）に示すように、４層巻きの構成としても実施することができる。

図２（Ｂ）は、１層目２８Ａのみを上部から下部まで巻幅広く線輪形成し、２層目２８Ｂと３層目２８Ｃと４層目２８Ｄは中間部のみに線輪形成したものである。

また、図２（Ｃ）は、１層目２８Ａと２層目２８Ｂを上部から下部まで巻幅広く線輪形成し、３層目２８Ｃと４層目２８Ｄは中間部のみに線輪形成したものである。

さらに、６層巻きについても同様に実施することができ、多層巻きであれば全て当構成を応用することができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３に記載の発明について説明する。

図３は、本発明の一実施の形態の請求項３に記載のボイスコイルの断面図を示したものである。

前述の実施の形態１および実施の形態２と異なる点についてのみ説明すると、ボイスコイル２９の線材を平角線として構成したものである。

この構成とすることにより、丸線と比べて、その線材の形状から各線間の接着面積を拡大することができ、ボイスコイルの線間強度を向上させることができる。

よって、スピーカの高耐入力化を図ることができる。

また、丸線と比べて、その線材の形状から、線輪間の隙間をなくすことができ、磁気ギャップ内へのボイスコイル２９の占積率を向上させ、磁束の利用効率をさらに改善させたボイスコイルを得ることができる。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項４に記載の発明について説明する。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のボイスコイルを用いて電気音響変換器を構成したものである。

図４は、本発明の一実施の形態の請求項４に記載の電気音響変換器であるスピーカの断面図を示したものである。

図４に示すように、多層巻きで、かつボビンレスタイプのボイスコイル２８を使用してスピーカ３０を構成したものであり、そのボイスコイル２８は、請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のボイスコイルを用いて構成している。

すなわち、着磁されたマグネット２１を上部プレート２２およびヨーク２３により挟み込んで内磁型の磁気回路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を結合している。このフレーム２６の周縁部に、振動板２７の外周を接着し、この振動板２７にボイスコイル２８の上部２８ａを結合するとともに、反対側の下部２８ｂを上記磁気回路２４の磁気ギャップ２５にはまり込むように結合して構成している。

ここで、このボイスコイル２８の設定位置は、その線輪密度が高く集中している位置を、磁気回路２４の磁気ギャップ２５の磁束が多く分布している位置に合わせて配置構成している。

この構成とすることにより、磁束の利用効率を改善させることができ、スピーカ３０の音圧レベル向上を図ることができる。

また、従来ではその重量のため、スピーカ３０の音圧レベル向上の阻害要因となっていた磁束の有効利用ができないボイスコイル２８の上部２８ａの巻層数を減らし、重量低減を図ることにより、軽量化させスピーカ３０の音圧レベル向上に寄与することができる。

よって、この構成とすることにより、ボイスコイル２８の磁束の利用効率を改善させ、電気音響変換器の出力音圧レベルを向上させることができる。

（実施の形態５）
以下、実施の形態５を用いて、本発明の特に請求項５に記載の発明について説明する。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の電気音響変換器と、この電気音響変換器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。

図５は、本発明の一実施の形態の電子機器である携帯電話の要部断面図を示したものである。

図５に示すように、請求項４記載の電気音響変換器であるスピーカ３０を搭載して携帯電話８０を構成している。

ここで、この携帯電話８０の構成としては、スピーカ３０と増幅回路４０と液晶等の表示モジュール６０等の各部品やモジュール等を外装ケース７０の内部に搭載して携帯電話８０の要部を構成している。

この構成とすることにより、携帯電話等の電子機器等の出力音圧レベルを向上させることができる。

よって、電子機器に搭載した電気音響変換器の変換効率を向上させることで、電子機器に搭載されているバッテリーの小型化や省エネ化を図ることができ、さらには電子機器の小型化や軽量化を図ることができる。

（実施の形態６）
以下、実施の形態６を用いて、本発明の特に請求項６に記載の発明について説明する。

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の電気音響変換器を移動手段に搭載して装置を構成したものである。

図６は、本発明の一実施の形態の装置である自動車９０の断面図を示したものである。

図６に示すように、本発明の電気音響変換器であるスピーカ３０をリアトレイやフロントパネルに組み込んで、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用して自動車９０を構成したものである。

この構成とすることにより、自動車９０に組み込んだカーナビゲーションやカーオーディオの出力音圧レベルを向上させることができる。

よって、移動手段に搭載した電気音響変換器の変換効率を向上させることで、移動手段に搭載されているバッテリーの小型化や省燃費化を図ることができる。

これにより、地球環境への貢献も可能となる。

本発明にかかる電気音響変換器用ボイスコイルは、磁束の利用効率を改善させ、出力音圧レベルの向上が必要な各種音響機器に使用される電気音響変換器用ボイスコイルおよび電気音響変換器、さらには各種電子機器や各種装置等の用途にも適用できる。

（Ａ）本発明の一実施の形態におけるボイスコイルの断面図、（Ｂ）本発明の一実施の形態におけるボイスコイルの断面図、（Ｃ）本発明の一実施の形態におけるボイスコイルの断面図 （Ａ）本発明の一実施の形態におけるボイスコイルの断面図、（Ｂ）本発明の一実施の形態におけるボイスコイルの断面図、（Ｃ）本発明の一実施の形態におけるボイスコイルの断面図 本発明の一実施の形態におけるボイスコイルの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態における電子機器の要部断面図 本発明の一実施の形態における装置の断面図 （Ａ）従来のボイスコイルの断面図、（Ｂ）従来のボイスコイルの断面図

符号の説明

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
２８Ａ １層目
２８Ａａ ボイスコイル上部
２８ａ ボイスコイル上部
２８ｂ ボイスコイル下部
２８Ｂ ２層目
２８Ｃ ３層目
２８Ｄ ４層目
２９ 平角線ボイスコイル
３０ スピーカ
４０ 増幅回路
６０ 表示モジュール
７０ 外装ケース
８０ 携帯電話
９０ 自動車

Claims (6)

1. 多層巻きのボビンレスボイスコイルであって、振動板と結合されるボイスコイル上部の巻層数は、それ以外の部分よりも巻層数が少ない電気音響変換器用ボイスコイル。
2. ボイスコイル中間部の巻層数は、それ以外の部分よりも巻層数が多い請求項１記載の電気音響変換器用ボイスコイル。
3. ボイスコイルの線材は平角線とした請求項１または請求項２記載の電気音響変換器用ボイスコイル。
4. 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り、前記ボイスコイルは請求項１から請求項３のいずれか１つに記載のボイスコイルを用いて構成した電気音響変換器。
5. 請求項４記載の電気音響変換器と、この電気音響変換器に入力する電気信号の増幅手段とを備えた電子機器。
6. 請求項４記載の電気音響変換器を移動手段に搭載した装置。

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