JP2006005819A - 高温用スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気ギヤップの大きさに関係なく、磁気回路内の空気を攪拌するフランジの大きさを自由に設定でき、充分なストロークがとれ、製作コストの低減が図られ、かつスピーカユニットの組み立てが非常に容易な、高温用スピーカを提供する。
【解決手段】 ボイスコイル８を巻回したボイスコイルボビン９の下端部にフィン９ａを設けると共に、積層されて磁気回路７を構成するボトムヨーク３、マグネット５およびトッププレート６の構成部品のうち、少なくとも1つの構成部品の積層面に、中心部より外周部に向かって曲線を描いてエアー抜き用の通気溝１４を形成し、ボイスコイル８の上下動に従ってフィン９ａも上下動させ、磁気回路７内の空気を攪拌し、熱せられた空気を、前記通気溝１４を介して外部に排出する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、各種音響機器に使用されるスピーカ、特に、高温環境下でのボイスコイルの発熱による温度上昇を効率的に抑え、ボイスコイルの損傷を防ぐことのできる高温用スピーカに関するものである。

振動板、ボイスコイル、フレーム、磁気回路等から構成されているスピーカにおいて、ボイスコイルは、コイルボビンに巻回された状態で磁気回路を形成するボトムヨークとトッププレートで形成された磁気ギャップの中で保持され、音声信号に対応した駆動電流がボイスコイルに印加されると、ボトムヨークとセンタープレートの間に位置するマグネットによる磁気ギャップ内の磁束との関係で、ボイスコイルボビンに駆動力が発生し、ボイスコイルに固着されている振動板が上下に振動し、音声に変換される。

しかしながら、大入力を要求されるスピーカでは、ボイスコイルの温度上昇が激しくなり、発熱によりボイスコイルを破損することもあるため、放熱機構として、外部から発熱部を強制的にファンモータ等で冷却する方法や、ボイスコイルの振動による空気の流れによりボイスコイルを冷却する方法等が提案されている。

すなわち、実開平６−２９２９９号公報（特許文献１）で開示された高温用スピーカユニットにおいては、ボイスコイルボビンの上部に非磁性材料からなるフィンを取付け、前記ボイスコイルボビンとフレーム間に通気性を有するダンパーを設けるとともに、ボイスコイル近傍の空気を磁気ギャップ、ダンパーを通って外に出るように移動させ、ボイスコイルの冷却を促すようにする構造が採られている。

また、実開平６−１９３９６号公報（特許文献２）では、熱電変換素子をボイスコイル近傍に配置し、ボイスコイルに発生した熱によって熱電変換素子に起電力を発生させ、この起電力によりモータを回転させ、モータと連動するファンの回転によって生じた空気流をボイスコイル近傍に導き、ボイスコイルを冷却するよう構成したスピーカが提案されている。

さらに、特開平８−１０２９９４号公報（特許文献３）においては、センターポールの軸線方向に貫通し、内部を通る空気の流れをスピーカ外部から内部方向に規制する吸気弁を有する吸気孔と、センターポールの軸線方向に貫通し、内部を通る空気の流れをスピーカ内部から外部方向に規制する排気弁を有する排気孔とを有し、振動板の振動によるスピーカ内部の圧力変化によって、吸気孔にスピーカ外部から内部方向への空気流を、排気孔にスピーカ内部から外部方向への空気流をそれぞれ発生させ、磁気回路付近の空気を強制的に循環させるよう構成したスピーカにおいて、ヨークまたはトッププレートのマグネットと当接する面に、径方向に延在する溝を設けたスピーカが提案されている。
実開平 ６− ２９２９９号公報（実用新案登録請求の範囲） 実開平 ６− １９３９６号公報（実用新案登録請求の範囲） 特開平 ８−１０２９９４号公報（特許請求の範囲）

特許文献１に記載の高温用スピーカユニットは、入力信号により、ボイスコイルが上下方向に往復運動を行なうと、その運動に伴ってフィンも同時に振動し、このフィンによる空気の攪拌作用によって、ボイスコイル近傍の空気を、磁気ギャップとダンパーの穴を通って空気の流れを発生させ、ボイスコイルを冷却するため、このフィン自体を別体で製作してボイスコイルボビンに装着する必要がある。また、ダンパーにも熱を逃がすための穴を形成する必要があるので、製品のコストアップが避けられず、生産工程も増すなど実用的には解決すべき課題がある。

特に、この方式においては、小型化あるいは磁気高効率化のために、磁気ギャップそのものを小さくするにつれ、僅かなギャップも更に小さくなることから、放熱に十分な空気を送り込むことは困難となるという課題を有し、温度上昇した空気を、僅かな磁気ギャップを通して排出する場合も同じことが言える。

また、従来のボイスコイルボビンの下部にフィンを取付けることや、ボイスコイルの巻回されていない部分に放熱フィンを設けることは、これらのフィンが磁気ギャップ部分に入るので、ボイスコイルの巻回よりも厚くすることができない。また、ストロークは磁気回路部分に当たるために採れないことなど、スピーカユニットの組み立てが難しいという問題点があった。

また、特許文献２に記載のスピーカは、磁気回路の近傍にファンを有するモータを配置する必要上、スピーカの大型化、重量増、コストアップに繋がるため、小型スピーカには適さず、スピーカの構造をも複雑化するおそれがある。

さらに、特許文献３に記載のスピーカにおいては、放熱部をバックプレートあるいはトッププレートに形成するので、ダンパーの強度は従来同様に保持できるものの、振動板の振動によるスピーカ内部の圧力変化によるため、効率的な冷却を行なうことが難しく、実用性の点に問題がある。

この発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、磁気ギヤップの大きさに関係なく、磁気回路内の空気を攪拌するフィンの大きさを自由に設定でき、充分なストロークがとれ、製作コストの低減が図られ、かつスピーカユニットの組み立てが非常に容易で、効率的な冷却ができる高温用スピーカを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載の発明は、
ボイスコイルを巻回したボイスコイルボビンにフィンを装着し、ボイスコイルの上下運動によって空気を攪拌し、磁気回路近傍の熱を磁気回路外に放散させるよう構成された高温用スピーカにおいて、
前記ボイスコイルボビンの下端部に断面Ｌ字状のフィンを装着するとともに、
磁気回路を構成するボトムヨーク、マグネットおよびトッププレートの構成部品のうち、少なくとも1つの構成部品の積層面に、中心部より外周部に向かって曲線を描くようにエアー抜き用の通気溝を形成したこと
を特徴とする高温用スピーカである。

また、この発明の請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の高温用スピーカにおいて、
前記フィンは、
マグネット方向に延出するフィン面が、攪拌効率を上げるよう変形されていること
を特徴とするものである。

また、この発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１又は２に記載の高温用スピーカにおいて、
前記フィンは、
前記ボイスコイルボビンと同質材で形成され、ボイスコイルボビンの下端部に一体的に形成されたものであること
を特徴とするものである。

また、この発明の請求項４に記載の発明は、
請求項１〜３のいずれかに記載の高温用スピーカにおいて、
前記磁気回路は、
マグネットの上面及び／又は下面と、ボトムヨークの上面およびトッププレートの下面に、いずれも前記通気溝が形成されていること
を特徴とするものである。

また、この発明の請求項５に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれかに記載の高温用スピーカにおいて、
前記通気溝は、
中心部より外周部に向かって、その幅が拡がるように形成されていること
を特徴とするものである。

また、この発明の請求項６に記載の発明は、
請求項１〜４のいずれかに記載の高温用スピーカにおいて、
前記通気溝は、
中心部より外周部に向かって、その幅が狭まるように形成されていること
を特徴とするものである。

この発明の高温用スピーカは、ボイスコイルを巻回したボイスコイルボビンの下端部にフィンを設けるとともに、積層されて磁気回路を構成するボトムヨーク、マグネットおよびトッププレートの構成部品のうち、少なくとも1つの構成部品の積層面に、中心部より外周部に向かって曲線を描くエアー抜き用の通気溝を形成しているので、ボイスコイルボビンの上下運動によってギャップ内の熱せられた空気が直接フィンで掻き出され、掻き出された熱を有する空気は、磁気回路の構成部品に設けた通気溝を通じて磁気回路外に排出される。同時にフィンの作用で、外部の新鮮な空気を磁気回路内に引き込み、循環させるので、ボイスコイルの発熱を抑え、発熱によるボイスコイルの破損を防止することができる。

特に、この発明においては、前記フィンをボイスコイルボビンの下端部に設けているので、磁気ギヤップの大きさに関係なくフィンの大きさを自由に設定でき、充分なストロークがとれ、製作コストの低減が図られ、かつスピーカユニットの組み立てが、非常に容易になる高温用スピーカを提供することができる。

また、ボイスコイルボビンに設けるフィンは、そのフランジ面を特定形状に変形させることによって、磁気回路内の熱を効率的に攪拌し、円滑に磁気回路の構成部品に形成された通気溝から外部に放出させ、さらに、外部の空気を引き込み循環させることによって、一層冷却効果を高めることができる。

また、前記フィンをボイスコイルボビンに一体化させることによって、部品点数を増やすことなくボイスコイルを冷却することができ、また、スピーカの組み立て作業も容易とすることができる。

また、積層によって磁気回路を構成する構成部品の、いずれか一つの構成部品の積層面に、中心部から外周部に向かって曲線を描くようにエアー抜き用の通気溝を形成し、通気溝の表面積を増加させているので、フィンで攪拌された熱が通気溝を通って外部に放出される際、効果的に冷却されて排出される。

また、前記構成部品において、マグネットは、上下両面に通気溝を形成することによって、より放熱効果を高めることができる。その際、トッププレートの下面またはボトムヨークの上面に形成する通気溝と、マグネットの上面または下面に形成する通気溝とを相対させて形成すれば、断面積の大きな放熱孔が形成されるので、一層冷却効果を期待することができる。

以下、この発明にかかる高温用スピーカの実施の形態を、添付の図面に基づいて具体的に説明するに、図１はこの発明にかかる高温用スピーカの一例を示す正面図、図２は同一部切欠き正面図、図３は同要部の拡大説明図、図４は磁気回路を構成するボトムヨークを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。図５は磁気回路を構成するトッププレートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図、図６は磁気回路の構成部品に形成される通気溝の形状を示し、（ａ）は渦巻き型、（ｂ）は開放型、（ｃ）は閉鎖型を示す。また、図７はフィンの説明図で、（ａ）は一体成型の一例を、（ｂ）は一体成型の他の例を、（ｃ）は分離型の一例を、（ｄ）は分離型の他の例を示す。図８はフィンの一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面の一部を示す。図９はフィンの他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面の一部を示す。図１０はフィンのさらに他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面の一例を、（ｃ）は側面の他の例を示す。図１１はフィンのさらに他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面の一例を、（ｃ）は側面の他の例を示す。

この発明の高温用スピーカ１は、図２で明らかなように、上面中央部にセンターポール２を有するボトムヨーク３、前記ボトムヨーク３に形成されたリング状の突起４を位置決め用として、ボトムヨーク３上に固着される永久磁石からなるリング状のマグネット５、およびこのマグネット５の上面に固着されるトッププレート６とから構成された磁気回路７と、前記磁気回路７のセンターポール２の外周とトッププレート６の内周間に形成される磁気ギャップ内に保持されるボイスコイル８と、前記ボイスコイル８を捲回保持するボイスコイルボビン９と、前記ボイスコイルボビン９を所定の位置に保持するダンパー１０と、中心部が前記ボイスコイルボビン９の上端外周部に固着される振動板１１と、前記トッププレート７に固着されるフレーム１２と、前記振動板１１をフレーム１２の外周部に固着するエッジ１３から構成されているものである。

この発明の高温用スピーカ１において、前記ボイスコイルボビン９は、下端部にフィン９ａを装着したもので、このフィン９ａは、図７で明らかなように、断面がＬ字状であって、マグネット５方向に向けて水平に延出するフランジを有するものである。

このフィン９ａは、図７（ａ）に示すように、ボイスコイル８の下部巻き部との間に若干の間隔を存して、ボイスコイルボビン９の下端部を外側（マグネット５方向）に折り曲げて一体的に形成したもの、図７（ｂ）に示すように、ボイスコイル８の下部巻き部に接してボイスコイルボビン９の下端部を外側に折り曲げて一体的に形成したものであってもよい。また、ボイスコイルボビン９とは別個に、断面Ｌ字状のフィン９ａをボイスコイルボビン９と同質材で形成し、図７（ｃ）に示すように、このフィン９ａをボイスコイルボビン９の下端外周部に固着して一体化させるか、図７（ｄ）に示すように、ボイスコイルボビン９の下端内周部に固着して一体化させてもよい。

さらに、このフィン９ａは、前記ボイスコイル８が入力によって磁気ギャップ内を上下動するに際し、ボイスコイル８と一体的に上下動し、磁気回路７内の熱を攪拌するものであるので、そのフランジ面を、図８に示すようにフラットにする場合、図９のように羽状に折曲げる場合、図１０のように中心部を上方または下方に膨出させる場合、図１１のように中心部を上方または下方に膨出させるとともに、この膨出部に直交させて所要間隔で膨出部を形成する場合などがある。なお、フィン９ａをどの様な形状にするかは、適用するスピーカの口径などを参考に決定することができる。

また、この発明の高温用スピーカ１において、前記磁気回路７は、先に述べたように、ボトムヨーク３の上面にマグネット５を、このマグネット５の上面にトッププレート６を順次積層し、各積層面を接着剤などで固着して一体化させるものであるが、前記フィン９ａで攪拌した磁気回路７内の熱を、磁気回路７外に排出させるため、少なくとも一つの積層面には通気溝１４を形成したもので、ボトムヨーク３、マグネット５およびトッププレート６とで磁気回路７の構成部品を形成している。

すなわち、ボトムヨーク３にあっては、図４に示すように、マグネット５の裏面と接合する上面に、センターポール２の外周部（実質的にセンターポール３を中心部とする）から外周部に向かって曲線を描いて４つのエアー抜き用の通気溝１４を形成したもので、当然のことながら前記位置決め用の突起４にも通気溝１４は形成されている。

また、図５に示すように、マグネット５の上面と接合するリング状のトッププレート６の下面に、その内周部から外周部に向かって曲線を描いて４つのエアー抜き用の通気溝１４を形成してもよい。さらに、このエアー抜き用の通気溝１４は、図２または図３に示すように、前記トッププレート６の下面またはボトムヨーク３の上面と接合するマグネット５の、いずれか一方の接合面または両方の接合面（積層面）に形成してもよい。

なお、マグネット５の上面及び／又は下面に、前記エアー抜き用の通気溝１４を形成するに際しては、それぞれボトムヨーク３もしくはトッププレート６に形成された通気溝１４と相対する部位に通気溝１４を形成し、積層時に両者の通気溝１４，１４によって任意の断面形状を有する空隙部を形成させれば、より効率的な排熱処理が可能となる。

また、前記ボトムヨーク３、マグネット５およびトッププレート６に形成する通気溝１４の形状は、基本的には断面をチャンネル状とするものであるが、これに限定されるものではなく、断面Ｖ字状またはＵ字状であっても、他の形状であってもよく、特段の制限はないものであるが、通気溝１４の幅が広いほど、また、内周部から外周部に至るまでの距離が長いほど、空気と触れる表面積が増えるので、冷却効果を高めることができる。

また、前記磁気回路７の構成部材であるボトムヨーク３、マグネット５、トッププレート６に形成する通気溝１４は、図示の例では４本形成されているが、その本数についても特段の制限はない。なお、各構成部材に形成される通気溝は、図６（ａ）に示すように渦巻き状であるが、図６（ｂ）に示すように、中心部における開口幅よりも外周部における開口幅が大きい開放型、さらには図６（ｃ）に示すように、中心部における開口幅よりも外周部における開口幅が小さい閉鎖型であってもよい。要は、適用せんとするスピーカの用途、口径などによって適宜選択されるものである。

かかる構成からなるこの発明の高温用スピーカ１は、入力端子からボイスコイル８に入力信号が加わると、ボイスコイル８の駆動によってボイスコイルボビン９も上下方向に駆動を始め、ボイスコイルボビン９の下端部に一体的に付設されたフィン９ａも同時に上下動する。したがって、図３で明らかなように、トッププレート６の内周部下面、マグネット５の内周面、ボトムヨーク３の中央部上面およびセンターポール２の外周面で囲われる空隙部内の熱せられた空気が、フィン９ａによって攪拌されて強制的に流れが形成されるため、攪拌された空気は、前記トッププレート６の下面、マグネット５の上下面およびボトムヨーク３の上面にそれぞれ形成された各通気溝１４を通じて磁気回路７外に排出される。同時に外部の新鮮な空気も磁気回路７内に吸引され、内部の空気とともに循環するので、冷却が効率的に行なわれる。

図３の実施例においては、磁気回路７を構成するボトムヨーク３、マグネット５およびトッププレート６のいずれにも通気溝１４が形成されているが、先に述べたように、この発明の高温用スピーカ１は、前記実施例にのみ限定されるものではなく、適用するスピーカの形状や用途、口径などを考慮し、磁気回路７を構成する構成部品のいずれかの積層面、すなわち接合面に、エアー抜き用の通気溝を形成することができるものである。

この発明にかかる高温用スピーカの一例を示す正面図である。 同一部切欠き正面図である。 同要部の拡大説明図である。 磁気回路を構成するボトムヨークを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 磁気回路を構成するトッププレートを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。 磁気回路の構成部品に形成される通気溝の形状を示し、（ａ）は渦巻き型、（ｂ）は開放型、（ｃ）は閉鎖型を示す。 フィンの説明図で、（ａ）は一体成型の一例を、（ｂ）は一体成型の他の例を、（ｃ）は分離型の一例を、（ｄ）は分離型の他の例を示す。 フィンの一例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面の一部を示す。 フィンの他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面の一部を示す。 フィンのさらに他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面の一例を、（ｃ）は側面の他の例を示す。 フィンのさらに他の例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面の一例を、（ｃ）は側面の他の例を示す。

符号の説明

１ 高温用スピーカ
２ センターポール
３ ボトムヨーク
４ 位置決め用の突起
５ マグネット
６ トッププレート
７ 磁気回路
８ ボイスコイル
９ ボイスコイルボビン
９ａ フィン
１０ ダンパー
１１ 振動板
１２ フレーム
１３ エッジ
１４ エアー抜き用の通気溝

Claims (6)

1. ボイスコイルを巻回したボイスコイルボビンにフィンを装着し、ボイスコイルの上下運動によって空気を攪拌し、磁気回路近傍の熱を磁気回路外に放散させるよう構成された高温用スピーカにおいて、
   前記ボイスコイルボビンの下端部に断面Ｌ字状のフィンを装着するとともに、
   磁気回路を構成するボトムヨーク、マグネットおよびトッププレートの構成部品のうち、少なくとも1つの構成部品の積層面に、中心部より外周部に向かって曲線を描くようにエアー抜き用の通気溝を形成したこと
   を特徴とする高温用スピーカ。
2. 前記フィンは、
   マグネット方向に延出するフランジ面が、攪拌効率を上げるよう変形されていること
   を特徴とする請求項１に記載の高温用スピーカ。
3. 前記フィンは、
   前記ボイスコイルボビンと同質材で形成され、ボイスコイルボビンの下端部に一体的に形成されたものであること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の高温用スピーカ。
4. 前記磁気回路は、
   マグネットの上面及び／又は下面と、ボトムヨークの上面およびトッププレートの下面に、いずれも前記通気溝が形成されていること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高温用スピーカ。
5. 前記通気溝は、
   中心部より外周部に向かって、その幅が拡がるように形成されていること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高温用スピーカ。
6. 前記通気溝は、
   中心部より外周部に向かって、その幅が狭まるように形成されていること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高温用スピーカ。