JP2006135661A - ボイスコイル装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高入力に適し、耐熱、軽量且つ高強度のボイスコイル装置を得ること。
【解決手段】 本発明のボイスコイル装置１０は、高強度金属材料の薄板材を管状に丸めて形成されるボビン１１と、ボビン１１の薄板材の合わせ目を覆うようにボビン１１の表面に添着される耐熱繊維樹脂複合フィルム１２と、耐熱繊維樹脂複合フィルム１２上に巻き回されるボイスコイル１３とからなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイスコイル装置及びその製造方法に関するものである。

スピーカ装置の構成要素であるボイスコイル装置は、フィルム状部材を環状に丸めて形成されるボビン又は管状成形部材からなるボビンにボイスコイルの電線（絶縁被覆された電線）を巻き回すことで形成され、このボイスコイルに入力される信号によって生成される振動を振動板に伝えるための装置である。このボイスコイル装置は、一般に、スピーカの出力音圧を向上させて音の再現性を良くするためには軽量であることが望ましく、また、振動によって生じる屈曲歪みに耐える充分な耐久性を確保するためには高強度であることが求められる。

更には、入力が５０００Ｗを超えるようなサブウーハー等の高入力スピーカに適用されるボイスコイル装置は、ボイスコイルの発熱に耐える耐熱性が要求され、また、このような高入力時は前述した屈曲歪みが更に大きくなるので、耐久性を確保する上でボビンの屈曲強さが重要になる。

スピーカの高入力化に対応するためのボイスコイル装置の従来技術としては、ガラスイミド、ポリイミドフィルム等の耐熱性を有するフィルム材を複数枚重ねて巻いてボビンを形成するものや、耐熱性の繊維（複素環ポリイミドにイミド環を導入してなる繊維）を用いた織布とシリコーン樹脂からなる結合樹脂とによって形成されるボビンを用いたもの（下記特許文献１参照）等が知られている。

特開平７−７５１９７号公報

しかしながら、セラミック被覆電線（特開２００２−２２２６１６号公報参照）等によって電線の耐熱性が近年向上したことを受けてスピーカの高入力化が飛躍的に進んでおり、これによって、前述した繊維又は樹脂系の材料からなるボビンでは充分な耐久性が得られず、ボビンに亀裂が生じるという問題が生じることが確認されている。

これに対処できるものとしては、チタンのような高強度金属材料をボビンとして用いることが考えられるが、これによると以下のような問題が顕在化することになる。

すなわち、一つには、チタンのような高強度金属材料は剛性が高いため、管状部材に加工することができず、また、板状部材を巻いてボビンを形成する際には端部の合わせ目を丸めることができないので、ボビンを真円状に形成することができない。また、加工時に端部に「ばり」が生じ易いので、前述した真円状に形成できないことと相俟って、周囲に巻かれる電線を傷つけて、断線又はショートを起こし易いといった問題がある。

また一つには、チタンのような高強度の金属材料は一般に比重が大きいため、必然的にボイスコイル装置の重量が重くなり、スピーカの出力音圧を向上させるためには好ましくない。これに対して、軽量化を図るためにボビン材を薄くすると、振動時の屈曲歪みに耐えられなくなるといった問題が生じる。

また一つには、チタンのような高強度金属材料の表面は滑らかで硬いため、スピーカの高入力時に、周囲に巻かれる電線がボビンから脱落し易い。また、金属材料のボビンは熱伝導性が高いので、ボイスコイルで発生した熱をボビンと振動板との接着部やボビンとダンパーとの接着部に伝えて、これらの接着部に熱によるダメージを与え、ボイスコイル装置が脱落する不具合が生じるという問題もある。

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、スピーカ高入力時の耐久性が得られる充分な強度を備えること、チタンのような高強度金属材料を用いてボビンを形成するに際して、真円度の高いボビンを得ることができること、ボイスコイルの電線を傷つけないようにすること、スピーカの出力音圧確保のために軽量化が可能で、しかも充分な耐久性が得られること、ボビンからの電線の脱落やボイスコイル装置自体の脱落といった不具合が生じないこと等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるボイスコイル装置及びその製造方法は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。

［請求項１］スピーカの振動板に対してボイスコイルに入力される信号によって生成される振動を伝えるボイスコイル装置であって、高強度金属材料の薄板材を管状に丸めて形成されるボビンと、少なくとも前記薄板材の合わせ目を覆うように前記ボビンの表面に添着される耐熱繊維樹脂複合フィルムと、前記耐熱繊維樹脂複合フィルム上に巻き回される前記ボイスコイルとからなることを特徴とするボイスコイル装置。

［請求項５］スピーカの振動板に対してボイスコイルに入力される信号によって生成される振動を伝えるボイスコイル装置の製造方法であって、高強度金属材料からなる薄板材を管状に丸めてボビンを形成し、少なくとも前記薄板材端部の合わせ目を覆うように耐熱繊維樹脂複合フィルムを前記ボビンの表面に添着させ、前記耐熱繊維樹脂複合フィルム上に前記ボイスコイルの電線を巻き回すことを特徴とするボイスコイル装置の製造方法。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係るボイスコイル装置を示す断面図である。このボイスコイル装置１０は、ボビン１１、耐熱繊維樹脂複合フィルム１２、ボイスコイル１３からなり、スピーカの振動板に対してボイスコイル１３に入力された信号によって生成される振動を伝えるものである。

ボビン１１は、高強度金属材料の薄板材を管状に丸めて形成されたものである。高強度金属材料としては、チタンを主成分とする材料（チタン又はチタン合金）を採用することができるが、特にこれに限定されるものではない。

耐熱繊維樹脂複合フィルム１２は、図２に示すように、少なくともボビン１１を形成する薄板材の合わせ目１１Ａを覆うようにボビン１１の表面に添着されるものである。すなわち、この耐熱繊維樹脂複合フィルム１２は、図２（ａ）に示すように、ボビン１１の全周に亘って添着されるものであってもよいし、同図（ｂ）に示すように、ボビン１１における合わせ目１１Ａを覆う一部に添着されるものであってもよい。

また、耐熱繊維樹脂複合フィルム１２は、図１に示すようにボビン１１の高さ方向全域を覆うように添着することもできるし、図３（ａ）に示すように、ボイスコイル１３の巻き線部のみの領域（矢印ａの領域）を覆うように添着してもよく、また、同図（ｂ）に示すように、ボイスコイル１３の下端からボビン１１の中程くらいまでの領域（矢印ｂの領域）を覆うように添着してもよい。

そして、この耐熱繊維樹脂複合フィルム１２は、耐熱繊維からなるクロス材を樹脂でコートしたものである。耐熱繊維からなるクロス材の素材例を挙げると、有機質繊維としては、アラミド繊維，液晶ポリマー繊維，アセテート繊維，ポリアミド繊維等を挙げることができ、無機質繊維としては、ガラス繊維，セラミックス繊維，炭化ケイ素繊維，ボロン繊維，アモルファス繊維等を挙げることができるが、特にこれらに限るものではない。また、コート樹脂材料の例を挙げると、ポリイミド樹脂，ポリアミド樹脂，フェノール樹脂，ＡＳ樹脂，ＡＢＳ樹脂，ＰＰ樹脂，ポリエステル樹脂，ポリウレタン樹脂，塩化ビニル樹脂，ポリスチレン樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，ポリフェニレンサルファイド樹脂，アクリル樹脂，ポリエーテル樹脂等を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。また、フィルム材の物理特性としては、耐熱性を有し、ある程度の柔軟性と必要な引張強度を有するものであればよい。

ボイスコイル１３は、従来から用いられている絶縁被覆電線を巻き回したものであり、高入力用としては前述したようなセラミック被覆電線等を用いることができる。

このボイスコイル装置の製造方法を説明する。先ず、前述した高強度金属材料からなる薄板材を管状に丸めてボビン１１を形成する（ここで、ボビン１１単独で管状に保持される必要はなく、耐熱繊維樹脂複合フィルム１２の添着によって管状に保持されればよい）。次に、少なくともボビン１１の薄板材端部の合わせ目を覆うように耐熱繊維樹脂複合フィルム１２をボビン１１の表面に添着させる。この耐熱繊維樹脂複合フィルム１２は、フィルムを予め環状に成形しておいて、その中に丸めたボビン１１を挿入するようにしても良いし、或いは丸めたボビン１１に対してその外側からフィルムを貼り付けるようにしても良い。その後に、耐熱繊維樹脂複合フィルム１２上にボイスコイル１３の電線を巻き回すことで、前述したボイスコイル装置１０が得られる。

このような特徴を有するボイスコイル装置１０及びその製造方法の作用を説明すると、以下のとおりである。

先ず、図４（ａ）に示すように、高強度金属材料の薄板材単独でボビン１１を形成しようとした場合には、金属材料の剛性の高さ故にボビン１１の合わせ目１１Ａが丸くなり難く、薄板材の端部が外側に張り出した状態になり、ボビン１１の真円度を確保できない。これによって、前述したようなボイスコイル電線の損傷等の問題や真円度が得られないことで振動板等への接着支持不良を招き易いという問題が生じることになる。これに対して、本発明の実施形態によると、ボビン１１の表面に少なくとも合わせ目１１Ａを覆うように耐熱繊維樹脂複合フィルム１２を添着するので、高強度金属材料の薄板材端部の広がりを耐熱繊維樹脂複合フィルム１２が押さえる作用をなし、真円度の高いボビン１１を形成できるようになる。

したがって、本発明の実施形態に係るボイスコイル装置１０は、ボビン１１の真円度を確保することで、ボイスコイル電線の損傷を無くすことができて、ボイスコイル１３の断線又はショートの問題を解消することができると共に、ボビン１１の振動板等への装着を容易且つ確実に行うことができ、更には、ボビン１１の振動時の挙動を安定化することができる。また、ボイスコイル装置１０の製造時には、ボビン１１の真円度確保によって、ボイスコイル１３の電線を巻き回す作業を高精度且つ容易に行うことができる。

このボビン１１の真円度確保に際しては、図１に示すように、耐熱繊維樹脂複合フィルム１２をボビン１１の全周に亘って添着させ、且つボビン１１の高さ全域に耐熱繊維樹脂複合フィルム１２を添着させた実施形態が最も効果的であるが、図２（ｂ）に示した例のように、ボビン１１における合わせ目１１Ａを覆う一部に耐熱繊維樹脂複合フィルム１２を添着したものや、図３（ａ），（ｂ）に示した例のように、ボイスコイル１３の巻き線部のみの領域或いはボイスコイル１３の下端からボビン１１の中程くらいまでの領域を覆うように耐熱繊維樹脂複合フィルム１２を添着した例であっても、ある程度の効果を得ることができる。

また、チタン等の高強度金属材料は一般に比重が高いが、本発明の実施形態に係るボイスコイル装置１０によると、耐熱繊維樹脂複合フィルム１２を設けることで強度確保ができるので、ボビン１１を形成する高強度金属材料の薄板材の厚みをある程度薄くすることができる。これによって、必要な屈曲強度を確保した上でボイスコイル装置１０の軽量化が可能になり、スピーカの出力音圧を充分に大きくすることができる。更に、チタン等の高強度金属材料は、非常に硬く厚みが大きいと加工し難いが、前述したように、本発明の実施形態に係るボイスコイル装置１０ではボビン１１を形成する薄板材を薄くできるので、その加工を容易に行うことができる。

また、チタン等の高強度金属材料の表面は滑らかで硬いため、スピーカ高入力時にはボビンからボイスコイルの電線が脱落し易いという問題があるが、本発明の実施形態に係るボイスコイル装置１０によると、ボビン１１の表面に耐熱繊維樹脂複合フィルム１２を添着させて、その上にボイスコイル１３の電線を巻き回しているので、繊維のクロス材を有する耐熱繊維樹脂複合フィルム１２の表面荒さによる摩擦抵抗と、柔軟性のある耐熱繊維樹脂複合フィルム１２に電線が食い込むことによって保持力が得られることで、高入力時の発熱で電線表面の接着層が軟化・熱分解して接着強度が低下した場合でも、電線がボビン１１から脱落することはない。これによって、高入力時のボイスコイル装置１０の耐久性を大きく向上させることができる。

更には、ボイスコイル装置１０の製造時には、耐熱繊維樹脂複合フィルム１２に電線を食い込ませながらボイスコイル１３を巻き回すことができるので、電線の位置決めが容易になり電線巻き回し時の作業性を向上させることができる。

また、スピーカを高入力で動作させた場合、単に薄い金属材料のボビンを用いた場合には、ボビンはその振幅動作によって歪みが生じ、また、その屈曲動作によってボイスコイルの巻き線とボビンの境目で亀裂が生じることがある。これに対して、本発明の実施形態に係るボイスコイル装置１０では、ボイスコイル１３の下側からボイスコイル１３の巻き線とボビン１１の境目を含む領域でボビン１１の高さ方向に沿って耐熱繊維樹脂複合フィルム１２を添着させているので、振幅動作に対する強度確保と前述した境目の亀裂に対する防護を耐熱繊維樹脂複合フィルム１２が担うことになり、高入力時におけるボビン１１の破損を防止することができる。

更には、ボイスコイル１３で発生した発熱は、耐熱繊維樹脂複合フィルム１２で一部遮断され、金属製のボビン１１には伝わり難くしているので、スピーカの高入力時であってもボイスコイル装置１０と振動板等との接着部が熱的なダメージを受けることがない。

以上のように、本発明の実施形態に係るボイスコイル装置１０によると、スピーカ高入力時の耐久性が得られる充分な強度を備え、チタンのような高強度金属材料を用いてボビンを形成するに際して、真円度の高いボビンを得ることができ、ボイスコイルの電線を傷つけることがなく、スピーカの出力音圧確保のために軽量化が可能で、しかも充分な耐久性が得られ、更には、ボビンからの電線の脱落やボイスコイル装置自体の脱落といった不具合が生じない。

［ボイスコイル装置の材料例と強度比較］
下記表は、各種金属材料ボビンからなる比較例等と本発明の実施例（ボビン材質：チタン，耐熱繊維樹脂複合フィルム：フェノール樹脂含有ガラスクロス材）との強度比較をしたものである。

上記の表から明らかなように、本発明の実施例は、ボビン厚さが同等又はそれ以上の金属材料単体のボビンと比較して、充分に高い引張強度を得ることができ、また、振動に伴う屈曲に対しても充分に有効な強度を備えている（屈曲回数は、２５ｍｍ幅にカットしたボビン材に１ｋｇの重りを付け毎分３０回、往復１８０°（片側９０°）の試験を行い、材料が切れるまでの回数を測定したもの）。

［適用スピーカ例］
図５は、本発明の実施形態に係るボイスコイル装置１０を適用したスピーカ例を示したものである。ここでは、コーン型の振動板を有するスピーカを示しているが、これに限らず、ドーム型、平板型等の各種の振動板を駆動するボイスコイル装置に適用できることは言うまでもない。

図示のスピーカＳＰは、マグネット１と、このマグネット１の底面に取り付けられたヨーク２と、マグネット１の上面に取り付けられたセンタープレート３と、振動板４と、センターキャップ５と、前述したボイスコイル装置１０とを備えている。

ここで、マグネット１は、例えば、ネオジム磁石等の高磁束密度の磁石からなり、円板形状をしたものである。ヨーク２は、底板プレート２Ａと、側壁部２Ｂと、環状プレート２Ｃとからなり、底板プレート２Ａ、側壁部２Ｂ、環状プレート２Ｃはいずれも、例えば、鉄又はその合金等の磁性材料からなる。そして、環状プレート２Ｃの内周面とセンタープレート３の外周面との間に磁気ギャップを形成し、この磁気ギャップとマグネット１とヨーク２とで磁気回路を形成している。センタープレート３も、例えば、鉄又はその合金等の磁性材料からなり、円板形状であって、マグネット１に取り付けられている。

ボイスコイル装置１０はこの磁気ギャップ内にボイスコイル１３が位置するように支持されており、ボイスコイル１３に入力された信号によって生成される振動を振動板４に伝えるものである。

振動板４は、例えば、紙パルプによる抄紙、ポリプロピレン等の樹脂による射出成形、或いはアルミニウム、チタン、ベリリウム等の合金薄板のプレス加工により成形されるものであって、エッジ４Ａを介してヨーク２上に装着されたフレーム６の外周縁部に固定されている。また、このエッジ４Ａが固定されたフレーム６の外周縁部にはガスケット７が取り付けられ、フレーム６内部との気密性を確保している。

このようなスピーカＳＰは、前述した特徴を有するボイスコイル装置１０を採用することで、高入力時の耐久性が高く、且つ大きな出力音圧を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るボイスコイル装置を示す断面図である。 本発明の実施形態における耐熱繊維樹脂複合フィルムの添着状態例を示す説明図である。 本発明の実施形態における耐熱繊維樹脂複合フィルムの添着状態例を示す説明図である。 本発明の実施形態にボイスコイル装置の作用例を示す説明図である。 本発明の実施例を示した説明図である。

符号の説明

１０ ボイスコイル装置
１１ ボビン
１１Ａ 合わせ目
１２ 耐熱繊維樹脂複合フィルム
１３ ボイスコイル

Claims (5)

1. スピーカの振動板に対してボイスコイルに入力された信号によって生成される振動を伝えるボイスコイル装置であって、
   高強度金属材料の薄板材を管状に丸めて形成されるボビンと、
   少なくとも前記薄板材の合わせ目を覆うように前記ボビンの表面に添着される耐熱繊維樹脂複合フィルムと、
   前記耐熱繊維樹脂複合フィルム上に巻き回される前記ボイスコイルとからなることを特徴とするボイスコイル装置。
2. 前記高強度金属材料はチタンを主成分とする材料であることを特徴とする請求項１記載のボイスコイル装置。
3. 前記耐熱繊維樹脂複合フィルムは前記ボビンの全周に亘って添着されることを特徴とする請求項１又は２に記載のボイスコイル装置。
4. 前記耐熱繊維樹脂複合フィルムは前記ボビンの高さ方向全域を覆うように添着されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボイスコイル装置。
5. スピーカの振動板に対してボイスコイルに入力された信号によって生成される振動を伝えるボイスコイル装置の製造方法であって、
   高強度金属材料からなる薄板材を管状に丸めてボビンを形成し、少なくとも前記薄板材端部の合わせ目を覆うように耐熱繊維樹脂複合フィルムを前記ボビンの表面に添着させ、前記耐熱繊維樹脂複合フィルム上に前記ボイスコイルの電線を巻き回すことを特徴とするボイスコイル装置の製造方法。

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