JP2013085253A - スピーカ磁石の温度管理 - Google Patents

Abstract

【課題】装置ハウジングのヒートシンク部分に熱的に結合された磁石ユニットを備えた移動装置を提供する。
【解決手段】この移動装置は、磁石ユニットを含むスピーカドライバと、熱伝導率の高い材料で作られたヒートシンク部分を有するハウジングと、熱的コンポーネントとを備えている。ヒートシンク部分は、その第１の面がスピーカドライバに結合され、そして第２の面が移動装置の外部に露出される。熱的コンポーネントは、スピーカドライバをヒートシンク部分の第１の面に結合して、磁石ユニットから移動装置の外部への冷却経路を形成する。他の実施形態も説明される。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般的に、スピーカドライバが一体化される移動装置の外部ハウジングの熱伝導性部分に磁石ユニットが熱的に結合されるスピーカドライバに関する。

現在、オーディオ再生専用ではない広範囲なポータブル消費者向け電子装置が益々重要なオーディオ能力を発揮するものとなっている。これらのポータブル消費者向け電子装置は、例えば、スマートホン、ラップトップ、ノートブック、タブレットコンピュータ、及びパーソナルデジタルメディアプレーヤを含む。これらのポータブル消費者向け電子装置は、多くの場合、ｘ−ｙエリア及びｚ高さ即ち厚みの両方に制約があり、そこに含まれるスピーカドライバは、充分な音質を与えながらサイズ制約を満足するように設計されねばならない。

典型的に、スマートホン、等のポータブル消費者向け電子装置のスピーカドライバは、当然、音響出力ポートを除いて、スピーカボックスと称されるプラスチックハウジングに完全に包囲されたコイル及び磁石ユニットを含む。この構成の１つの欠点は、オーディオが再生されるときコイルが熱を発生しそしてプラスチックハウジングがその発生した熱をスピーカドライバに封じ込めることである。磁石ユニットが所定の温度を越えると、磁石ユニットは、消磁状態となり、その結果、スピーカドライバに熱的なダメージが及ぶことになる。この問題に対処するため、従来のスピーカドライバの磁石ユニットは、高温グレードの磁石を使用することが要求される。しかしながら、高温グレードの磁石は、低温グレードの磁石ほど磁束密度を蓄積することができず、そのような高温磁石を使用する従来のスピーカは、感度が不足したままである。

本発明の一実施形態において、スピーカドライバは、スピーカボックスに収容され、次いで、スピーカボックスは、例えば、移動電話のような消費者向け電子オーディオ装置の外部ハウジング内に設置される。このハウジングは、金属か又はスピーカボックスの材料より「熱伝導性」であると思われる他の材料で作られたヒートシンク部分を有する。熱伝導性のグリース、接着剤又はペーストである熱伝導性コンポーネントを使用して、スピーカドライバを移動装置ハウジングのヒートシンク部分に結合する。ヒートシンク部分は、一方の面がスピーカドライバに結合されそして他方の面が装置の外部に露出される。このような構成では、スピーカ磁石ユニットからの熱は、その磁石ユニットから装置の外部へと形成された冷却経路を使用して伝達される。それ故、磁石ユニットは、冷却経路を経て効果的に冷却されるので、低温グレードの磁石材料を使用することができる。

一実施形態において、スピーカドライバ及びスピーカボックスは、サイドファイアリングスピーカ又はサイドポート付きスピーカを形成する。スピーカドライバは、ダイアフラム、このダイアフラムに結合されたボイスコイル、及びヨーク（バスケット又は底部プレートとしても知られている）を備えている。ヨークの後面の一部分は、スピーカボックスの開口を通して露出され、そして熱的コンポーネントを通して装置ハウジングの熱導電性部分（例えば、ヒートシンク部分）に結合される。

別の実施形態は、磁石ユニットを有するスピーカドライバを最初にスピーカボックス内に設置して、部分的に包囲し、ドライバの一部分をスピーカボックスから露出したままにする製造方法である。スピーカドライバの露出部分は、次いで、熱的コンポーネントを使用して、消費者向け電子オーディオ装置の外部ハウジングの熱伝導性部分に結合させる。

以上の概要は、本発明の全ての態様の余すところのないリストを含むものではない。本発明は、以上に概要を述べた種々の態様の全ての適当な組み合わせから実施できる全てのシステム、装置及び方法、並びに以下の詳細な説明に開示されて特許請求の範囲に特に指摘されたものを包含することが意図される。そのような組み合わせは、以上の概要に特に示されなかった特定の効果を有することができる。

本発明の実施形態は、同様の要素が同じ参照番号で示された添付図面に一例として例示されるが、これに限定されない。本開示における「一」及び「１つの」実施形態とは、必ずしも、同じ実施形態ではなく、少なくとも１つを意味する。

サイズ及び厚みに制約がありそして典型的に本発明の実施形態が具現化されるスピーカドライバを指定するポータブル消費者向け電子装置の一例を示す。 スピーカボックス及びスピーカドライバの一実施形態の上面図である。 消費者向け電子装置の一実施形態の側面図である。 移動装置の熱伝導性部分に熱的結合された磁石ユニットを有するスピーカドライバを備えた移動装置の製造方法を例示するフローチャートである。

以下の説明では、多数の特定の細部を述べる。しかしながら、本発明の実施形態は、これらの特定の細部なしに具現化できることを理解されたい。他の点については、この説明の理解を不明瞭にしないために、良く知られた回路、構造及び技術は、示されていない。

図１は、サイズ及び厚みに制約がありそして典型的に本発明の実施形態が具現化されるスピーカドライバを指定するポータブル消費者向け電子装置（又は「移動装置」）の一例を示す。図１に示すように、移動装置１は、カリフォルニア州クパチーノのアップル社から入手できるｉＰｈｏｎｅ^TM装置のような移動電話通信装置又はスマートホンである。又、移動装置１は、ｉＰａｄ^TM装置のようなタブレットコンピュータ、ｉＰｏｄ^TM装置のようなパーソナルデジタルメディアプレーヤ、又はＭａｃＢｏｏｋＡｉｒ^TM装置のようなノートブックコンピュータでもよく、これらも全て、カリフォルニア州クパチーノのアップル社から入手できるものである。装置ハウジング２（外部ハウジングも称される）は、装置１の複数の電子コンポーネントを包囲する。例えば、装置１は、プロセッサ、プロセッサにより実行するためのオペレーティングシステム及びアプリケーションソフトウェアを含むデータ記憶装置、ディスプレイパネル、及びスピーカドライバにオーディオ信号を与えるオーディオコーデックのような電子的コンポーネントを含む。図１に示すように、装置ハウジング２の後面は、高い熱伝導率を有する材料（例えば、アルミニウム）で作られたヒートシンク部分４を有する。ヒートシンク部分４の材料は、移動装置１に一体化されるスピーカボックスの材料よりも「熱伝導性」であると思われる。装置ハウジング２は、装置１の底部側に位置されたスピーカポート３（例えば、音響ポート）を有する。図１は、移動装置１を示すが、本発明の実施形態は、カリフォルニア州クパチーノのアップル社から入手できるｉＭａｃ^TM、等のコンパクトデスクトップコンピュータのような非移動装置において具現化されてもよい。

図２は、スピーカボックス及びスピーカドライバの一実施形態の上面図である。この実施形態において、スピーカボックス５は、スピーカポート（図示せず）を含む音響チャンバーで、ディスク形状に形成されたスピーカドライバ６を部分的に包囲する。スピーカボックス５は、精密な製造に対して比較的安価な低伝導性又は非伝導性材料（例えば、プラスチック）で作られる。スピーカボックス５は、開口を有し、そしてスピーカドライバ６の片側は、開口から露出される。スピーカドライバ６を部分的にしか包囲しないことにより、オーディオが再生されるときに発生する熱がスピーカドライバ６に捕えられることはない。更に、スピーカドライバ６の片側が露出された状態では、スピーカボックス５の厚み及びスピーカボックス５の重量が減少される。ある実施形態では、スピーカボックス５及びスピーカドライバ６がサイドファイアリングスピーカ又はサイドポート付きスピーカを形成する。従って、図３に示すｚ方向に測定されるスピーカボックス５の厚みに対して垂直な方向に音が進行する。

図３は、移動装置の一実施形態の側面図である。この実施形態において、移動装置１は、ハウジング２のヒートシンク部分４と、スピーカドライバ６を部分的に包囲するスピーカボックス５とを備えている。ヒートシンク部分４は、図３に示したように、一方の面が熱的コンポーネント１１を使用してスピーカドライバ６に結合され、そして別の面が移動装置１の外部に露出される。熱的コンポーネント１１は、例えば、熱的グリース、伝導性接着剤又は伝導性ペーストである。

図３に示すように、スピーカドライバ６は、ダイアフラム７、該ダイアフラム７に結合されたボイスコイル８、磁石ユニット９及びヨーク１０を含む。ボイスコイル８が位置されるエアギャップの磁界を向上させるために頂部プレートが含まれてもよい。ダイアフラム７は、その外側端がスピーカドライバ６のフレーム又は頂部プレートに取り付けられる。ダイアフラム７は、スピーカドライバ６を前部容積部及び後部容積部へと音響的に分割する。オーディオが再生されると、後部容積部はダイアフラム７の片面と連通し、そしてダイアフラム７の他面は、音波をスピーカポート３の外部に向ける。図３を参照すれば、磁性材料（例えば、鉄）で作られたヨーク１０は、永久磁石を含む磁石ユニット９に結合される。ヨーク１０は、使用されるいかなる典型的な幾何学形状で形成されてもよい。例えば、ヨーク１０は、円形、長方形又は方形として形成される。スピーカドライバ６は、厚みに制約のある移動装置使用されるものであるから、スピーカボックス５及びスピーカ６の組み合わせで、例えば、サイドファイアリングスピーカ又はサイドポート付きスピーカのようなフラットなスピーカが形成される。この形式のスピーカでは、ダイアフラム７及びボイスコイル８は、両方とも、ｚ方向に動き、音波は、ｚ方向に垂直な方向に進行する。図１を参照すれば、音波は、底部側に位置したスピーカポート３を経て移動装置１を出る。

図３に更に示すように、スピーカボックス５は、スピーカドライバ６を部分的に包囲し、そしてスピーカドライバ６の一部分を露出させる開口を含む。図３に示すように、スピーカドライバ６に含まれたヨーク１０は、その一部分がスピーカボックス５の開口を経て露出される。再生されるべきオーディオに対して、スピーカドライバ６へ電流が付与される。これは、ボイスコイル８に熱を発生させ、熱は、ボイスコイル８が結合された磁気ユニット９へ伝達される。スピーカボックス５に付与される電力の量は、熱に対する磁石ユニット９の弾力性により制限される。磁石が過熱すると、構造的又は機械的なダメージが磁石に及び、その消磁を招く。磁石ユニット９の熱を減少するため、磁石ユニット９は、装置ハウジング２のヒートシンク部分４に熱的に結合される。

特に、スピーカボックス５の開口を通して露出したヨーク１０の一部分は、熱的コンポーネント１１を使用してヒートシンク部分４に結合される。ヨーク１０は、磁石ユニット９に結合されるので、磁石ユニット９の熱は、ハウジング２のヒートシンク部分４、ヨーク１０及び熱的コンポーネント１１を経て装置１の外部へ伝達される。従って、磁石ユニット９と装置１の外部との間に冷却経路が形成される。更に、ヨーク１０をヒートシンク部分４に結合する熱的コンポーネント１１は、著しい熱質量を形成し、これも、磁石ユニット９の温度を低下させる。

この実施形態では、磁石ユニット９の熱が減少されるので、磁石ユニット９は、従来の磁石ユニットより低い温度に維持することができる。従って、磁石ユニット９は、低温グレードの磁石を含み、そして従来の磁石ユニットに使用することが要求された高温グレードの磁石とは対照的に、この低温グレードの磁石は、高い磁束密度を蓄積でき、スピーカドライバ６の全感度を改善する。

本発明の次の実施形態は、通常、フローチャート、フロー図、構造図又はブロック図として描かれるプロセスとして説明する。フローチャートは、オペレーションを逐次プロセスとして述べるが、多くのオペレーションは、パラレルに又は同時に遂行することができる。更に、オペレーションの順序は、アレンジし直すこともできる。プロセスは、そのオペレーションが完了したときに、終了となる。プロセスは、方法、手順、等に対応する。

図４は、移動装置のハウジングの熱伝導性部分に熱的結合された磁石ユニットを有するスピーカドライバを備えた移動装置の製造方法を例示するフローチャートである。この方法４００は、スピーカハウジングに磁石ユニットを含むスピーカドライバを部分的に包囲することで始まる。部分的に包囲されたスピーカドライバは、その一部分がスピーカボックスから露出される（ブロック４０１）。スピーカボックスは、スピーカドライバの一部分を露出させる開口を含む。ブロック４０２において、部分的に包囲されたスピーカドライバの露出部分は、熱的コンポーネントを使用して装置のハウジングのヒートシンク部分に結合される。従って、スピーカドライバと、移動装置のハウジングの外部との間に冷却経路が確立される。

幾つかの実施形態に関して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明は、ここに述べる実施形態に限定されず、請求項の精神及び範囲内で修正及び変更を加えて実施できることが明らかであろう。従って、以上の説明は、限定ではなく例示とみなすべきである。上述した本発明の異なる態様に対して多数の他の変形があるが、簡潔さという点で、詳細に述べなかった。従って、他の実施形態は、特許請求の範囲内に包含される。

１：装置
２：装置ハウジング
３：スピーカポート
４：ヒートシンク部分
５：スピーカボックス
６：スピーカドライバ
７：ダイアフラム
８：ボイスコイル
９：磁石ユニット
１０：ヨーク
１１：熱的コンポーネント

Claims (19)

1. プロセッサ、該プロセッサにより実行するためのオペレーティングシステム及びアプリケーションソフトウェアを含むデータ記憶装置、ディスプレイパネル、及びオーディオコーデックを含めて、装置の複数の電子的コンポーネントが設置される外部ハウジングであって、この外部ハウジングは、高い熱伝導率を有するヒートシンク部分を含み、このヒートシンク部分は、第１の面及び第２の面を有し、この第２の面が装置の外部に露出されるような外部ハウジングと、
   磁石ユニットを含むスピーカドライバであって、前記オーディオコーデックからのオーディオ信号により駆動されるスピーカドライバと、
   前記スピーカドライバを前記ヒートシンク部分の前記第１の面に結合する熱的コンポーネントと、
   を備えた消費者向け電子装置。
2. 前記スピーカドライバは、更に、ダイヤフラム、該ダイヤフラムに結合されたボイスコイル、及び前記磁石ユニットを包囲するヨークを含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記熱的コンポーネントは、熱的グリース、伝導性接着剤、及び伝導性ペーストの１つである、請求項１に記載の装置。
4. 前記磁石ユニットは、前記ヒートシンク部分に熱的に結合され、前記磁石ユニットからの熱は、冷却経路を使用して伝達され、その冷却経路は、前記磁石ユニットから前記装置の外部へと形成される、請求項１に記載の装置。
5. 前記磁石ユニットは、低温グレードの磁石を含む、請求項１に記載の装置。
6. 前記スピーカドライバ及びスピーカボックスは、サイドファイアリングスピーカ又はサイドポート付きスピーカを形成し、前記装置は、移動電話通信装置、スマートホン、パーソナルデジタルメディアプレーヤ、タブレットコンピュータ、ノートブックコンピュータ及びコンパクトデスクトップのうちの１つである、請求項１に記載の装置。
7. 開口を含み且つ低い熱伝導率を有するスピーカボックスと、
   ダイヤフラム、該ダイヤフラムに結合されたボイスコイル、該ボイスコイルに結合された磁石ユニット、及び該磁石ユニットに結合されたヨークを含むスピーカドライバと、
   を備え、前記スピーカボックスは、前記スピーカドライバを部分的に包囲し、
   前記ヨークの一部分が前記スピーカボックスの開口を通して露出されて、熱的コンポーネントを使用して装置ハウジングのヒートシンク部分に結合され、そのヒートシンクは、高い熱伝導率を有するものである、装置。
8. 前記熱的コンポーネントは、熱的グリース、伝導性接着剤、及び伝導性ペーストの１つである、請求項７に記載の装置。
9. 前記磁石ユニットは、前記ヒートシンク部分に熱的に結合され、前記磁石ユニットからの熱は、冷却経路を使用して伝達され、その冷却経路は、前記磁石ユニットから、前記ヨーク、熱的コンポーネント及びヒートシンク部分を経て前記装置の外部へと形成される、請求項７に記載の装置。
10. 前記磁石ユニットは、低温グレードの磁石を含む、請求項７に記載の装置。
11. 前記ヒートシンク部分は、金属プレートである、請求項７に記載の装置。
12. 前記装置は、移動電話通信装置、スマートホン、パーソナルデジタルメディアプレーヤ、タブレットコンピュータ、ノートブックコンピュータ及びコンパクトデスクトップのうちの１つであり、前記スピーカドライバ及びスピーカボックスは、サイドファイアリングスピーカ又はサイドポート付きスピーカを形成する、請求項７に記載の装置。
13. 前記ヒートシンク部分は、第１の面及び第２の面を有し、その第１の面は、熱的コンポーネントを使用して前記ヨークの１つの露出部分に結合され、その第２の面は、移動装置の外部に露出される、請求項７に記載の装置。
14. スピーカドライバをスピーカボックスで部分的に包囲し、その部分的に包囲されたスピーカドライバは、一部分がスピーカボックスから露出し、そのスピーカドライバは、磁石ユニットを含むものであり、
    熱的コンポーネントを使用して、前記部分的に包囲されたスピーカドライバの前記露出部分を装置のハウジングのヒートシンク部分に結合する、
    ことを含む方法。
15. 前記熱的コンポーネントは、熱的グリース、伝導性接着剤、及び伝導性ペーストの１つであり、前記磁石ユニットは、前記ヒートシンク部分に熱的に結合され、前記磁石ユニットからの熱は、冷却経路を使用して伝達され、その冷却経路は、前記磁石ユニットから、前記装置の外部へと形成され、そして前記磁石ユニットは、低温グレードの磁石を含む、請求項１４に記載の方法。
16. 前記スピーカドライバ及びスピーカボックスは、サイドファイアリングスピーカ又はサイドポート付きスピーカを形成し、そして前記装置は、移動電話通信装置、スマートホン、パーソナルデジタルメディアプレーヤ、タブレットコンピュータ、ノートブックコンピュータ及びコンパクトデスクトップのうちの１つである、請求項１４に記載の方法。
17. プラスチック材料を使用して前記スピーカボックスを形成し、そして前記スピーカボックスに開口を含ませ、
    前記部分的に包囲されたスピーカドライバの露出部分は、前記開口を通して露出される、請求項１４に記載の方法。
18. 前記部分的に包囲されたスピーカドライバの露出部分は、前記スピーカドライバに含まれて前記磁石ユニットに結合されるヨークの一部分である、請求項１７に記載の方法。
19. 前記ヒートシンク部分は、金属で作られ、そして前記ヨークは、磁性材料で作られる、請求項１８に記載の方法。