JP2013115678A - マイクロスピーカ用磁気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】小型のフェライト系磁石を使用し、かつポールピースを除いて部品点数を減らしコストダウンを図りつつも低温減磁し難い優れたスピーカ用磁気回路を提供する。
【解決手段】リング型のフェライト系磁石１１の中心の孔１１ａに、ヨーク１２の凹部底面１２ａに立設した磁性材柱１２ｂを挿入してフェライト系磁石１１の外周面１１ｃとヨーク１２の凹部内側壁１２ｃとの間に磁気ギャップＧを形成し、ポールピースを不要にしたことを特徴とする。磁石１１の中心の孔１１ａ内にヨーク１２に立設した磁性材柱１２ｂを挿入することで動作点での磁束密度を向上させ、低温でも磁束密度が低下しないようにしたので、安価なフェライト系磁石を用い、かつポールピースを除いて部品点数を減らしてコストダウンを図りつつも低温減磁し難い優れたスピーカ用磁気回路を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロスピーカを構成するための小型で内磁型のマイクロスピーカ用磁気回路に関する。

マイクロスピーカにおける小型化の進展に伴い、磁気回路としての組立性の良さと磁束密度の高さの点で、構成が簡単で磁石の寸法を大きく取れる内磁型の磁気回路が主流を占めている。

従来、内磁型の磁気回路は、例えば図７に示すように、コイン型の磁石１、トレイ状のヨーク２及び円板状のポールピース３で構成されており、ヨーク２の凹部底面２ａに磁石１が固着され、この磁石１上にポールピース３が接着されて磁気ギャップＧが形成される（例えば特許文献１、２参照）。そして、この磁気回路を組み立てる際には、ポールピース３を接着剤などで磁石１へ貼り付けた後、治具を使ってヨーク２の凹部底面２ａに接着剤などで固着している。

上記磁石１には、磁束密度が高く、強い磁力を持つＮｄなどの希土類が広く使用されており、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系焼結磁石を用いることで、磁気歪みの低減と高いエネルギー効率により高音質と超小型化を両立でき、小型のスピーカであってもパワフルで明瞭なサウンドを再現できる。

特開昭６０−１６７３０９号公報 実開昭５７−１３８４９６号公報

ところで、近年、上記希土類（Ｎｄ，Ｄｙ，Ｔｂ）などの価格が急激に高騰しており、高価な希土類に代えて安価な磁性材料を用いる磁気回路が注目されている。

図７に示した構成の磁気回路において、磁石１にフェライト系の磁性材料を用いると、図８に示すような磁束密度の分布となる。すなわち、磁気ギャップＧの下部に対応する部分のヨーク２の磁束密度が最も高く、周辺及び上方に行くにしたがって徐々に磁束密度が低下する。しかし、ポールピース３の存在によって、磁気ギャップＧの上部の磁束密度をある程度確保できる。これによって、磁石１の動作点での磁束密度が０．２３［Ｔ］（テスラ）以上となるので低温になっても減磁せず、温度変化による特性変動を抑制できる。

しかしながら、図７に示した構成の磁気回路は、磁石１、ヨーク２及びポールピース３の三つの部品が必要である。しかも、ポールピース３を磁石１に接着し、ポールピース３と一体化した磁石１を、治具を使って接着剤などでヨーク２へ固着する必要があるため、組み立ての手間も掛かる、という問題がある。

特にマイクロスピーカでは各構成部材の小型化が進んでいるため、接着剤の塗布位置や塗布量の精密な管理が必要となり、これらの管理を元来簡単ではない組立工程に組み込まなければならないため、接着方式によるマイクロスピーカの組立工程は更に複雑化し、コスト高の要因となる。

本発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、安価なフェライト系磁石を使用し、かつポールピースを排除して部品点数を減らすことで、コストダウンを図りつつも低温減磁し難いスピーカ用磁気回路を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のマイクロスピーカ用磁気回路は、リング型のフェライト系磁石１１の中心の孔１１ａに、ヨーク１２の凹部底面１２ａに立設した磁性材柱１２ｂを挿入してフェライト系磁石１１の外周面１１ｃとヨーク１２の凹部内側壁１２ｃとの間に磁気ギャップＧを形成し、ポールピースを不要にしたことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のマイクロスピーカ用磁気回路において、前記磁性材柱１２ｂは、前記ヨーク１２の底部から延長した中空円筒状であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のマイクロスピーカ用磁気回路において、前記磁性材柱１２ｂの上端は、前記磁石１１の上面１１ｂよりも上方に突出することを特徴とする。

本発明によれば、安価なフェライト系磁石を用い、かつヨークと磁石のみで磁気回路を構成し、ポールピースを使用しないので部品点数を減らしてコストダウンできる。また、磁石はヨークに立設した磁性材柱で位置決め可能であるので組立工程を簡単化してこの点からもコストダウンが図れる。しかも、リング型のフェライト系磁石の中心の孔内にヨークから延長した磁性材柱を挿入することで動作点での磁束密度を向上させているので、安価なフェライト系磁石を用いても希土類を用いた高価な磁石と同等の磁束密度を確保でき、低温でも減磁し難い。

本発明の実施例に係るマイクロスピーカ用磁気回路を示す断面図である。 図１に示した磁気回路の磁気シミュレーション結果を示しており、磁束密度の分布を示す図である。 比較例のマイクロスピーカ用磁気回路を示す断面図である。 図３に示した磁気回路の磁気シミュレーション結果を示しており、磁束密度の分布を示す図である。 本発明の実施例と比較例のマイクロスピーカ用磁気回路における温度と磁束密度との関係を比較して示す減磁曲線図である。 従来、本発明の実施例、及び比較例の各磁気回路における磁気シミュレーション結果を示しており、磁気ギャップの高さ位置と磁束密度との関係を示す図である。 従来のマイクロスピーカ用磁気回路を示す断面図である。 図７に示した磁気回路の磁気シミュレーション結果を示しており、磁束密度の分布を示す図である。

本発明の実施の形態に係るスピーカ用磁気回路は、中心に孔を有するリング型のフェライト系（ボンド磁石を含む）磁石と、トレイ状のヨークとを用いて磁気回路を構成するものである。上記ヨークは凹部底面から立設された磁性材柱を有し、この磁性材柱にフェライト系磁石の中心の孔を挿入して、ヨークの凹部底面にフェライト系磁石を固着している。

このように、安価なフェライト系磁石を用い、かつ磁気回路にポールピースを用いないようにすることで部品点数を減らしてコストダウンできる。また、リング型のフェライト系磁石の中心の孔にヨークの磁性材柱を挿入してヨークの凹部底面に磁石を固着することで位置合わせを不要にでき、組立工程を簡単化できるので、この点からもコストダウンを図れる。しかも、ヨークから延長した磁性材柱をリング型のフェライト系磁石の中心の孔内に挿入することで動作点での磁束密度を向上させ、低温での減磁を抑制できる。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施例に係るマイクロスピーカ用磁気回路を示す断面図である。図１に示すように、このマイクロスピーカ用磁気回路１０は、リング型のフェライト系磁石１１と、鋼鉄などの磁性体からなるヨーク１２とで構成され、ポールピースを不要にした構成になっている。

上記ヨーク１２はトレイ状をなし、凹部底面１２ａの中央に磁性材柱１２ｂが垂直に立設されている。上記磁性材柱１２ｂは、本例ではヨーク１２の底部を上方に延長した中空円筒状になっている。また、上記磁石１１は、中心の孔１１ａが磁性材柱１２ｂに挿入され、この磁性材柱１２ｂで位置決めされてヨーク１２の凹部底面１２ａ上に接着剤などで固着される。ここで、上記ヨーク１２の磁性材柱１２ｂの上端は、磁石１１の上面１１ｂよりも上方に突出している。

これによって、上記フェライト系磁石１１の外周面１１ｃとヨーク１２の凹部内側壁１２ｃとの間に磁気ギャップＧが形成される。

上記フェライト系磁石１１及びヨーク１２の各サイズの具体的な一例をあげると次の通りである。磁石１１の直径φ１＝３〜１０ｍｍ、厚さＴ１＝１〜３ｍｍ、孔１１ａの直径φ２＝２〜４ｍｍ（磁性材柱１２ｂの外径とほぼ一致する）である。また、ヨーク１２のフランジ外周の直径φ３＝９〜２０ｍｍ、ヨーク１２の高さＨ１＝２〜５ｍｍ、ヨーク本体部の直径φ４＝６〜１２ｍｍ、ヨーク本体部の内径φ５＝４〜１１ｍｍ、磁性材柱１２ｂの中空円筒の内径φ６＝１．５〜４．５ｍｍ、磁性材柱１２ｂの高さＨ２＝１．５〜４ｍｍである。よって、磁性材柱１２ｂにおける磁石１１の上面１１ｂからの突出量は０．５〜２ｍｍ程度である。

上記のような構成によれば、安価なフェライト系磁石を用い、ポールピースを用いないので部品点数を減らすことができコストダウンできる。しかも、リング型のフェライト系磁石１１の中心の孔１１ａにヨーク１２の磁性材柱１２ｂを挿入してヨーク１２の凹部底面１２ａに磁石１１を固着するので位置合わせが不要であり、組立工程を簡単化できるので、この点からもコストダウンを図れる。

図２は、図１に示した磁気回路の磁気シミュレーション結果を示しており、磁束密度の分布を示す図である。この磁束密度の分布は、磁性材柱１２ｂ内の磁束密度が最も高く、周辺にいくにしたがって徐々に磁束密度が低下する。また、磁気ギャップＧの下部に対応する部分のヨーク１２内の磁束密度も高く、上方に行くにしたがって徐々に磁束密度が低下する。従って、図１に示した磁気回路における磁束密度の分布は、上記２つの磁束密度の分布を合成したものとなる。

このように、ヨーク１２の凹部底面１２ａに立設した磁性材柱１２ｂをリング型のフェライト系磁石１１の中心の孔１１ａ内に挿入することで動作点での磁束密度（Ｂｄ）を向上させることができ、磁気ギャップＧの磁束密度は０．２３［Ｔ］（テスラ）以上になる。

従って、図５に破線５で示すように、当該磁気回路は−２０℃でも減磁しない。よって、安価なフェライト系磁石を用いても希土類を用いた高価な磁石と同等の磁束密度を確保できる。

図３は、比較例のマイクロスピーカ用磁気回路を示す断面図である。この磁気回路は、図１に示した本発明の磁気回路及び図７に示した従来の磁気回路との比較のために、コイン型のフェライト系磁石１と、トレイ状のヨーク２とで磁気回路を構成し、ポールピースを設けない構造にした。そして、上記磁石１は、治具で位置決めしてヨーク２の凹部底面に接着剤で固着した。ポールピースを使用しないので部品点数を削減でき、かつポールピースを磁石１に接着する必要がないので図７に示した従来の磁気回路に比べて組み立て工程も容易である。

図４は、上記図３に示した磁気回路の磁気シミュレーション結果を示しており、磁束密度の分布を示す図である。本比較例の場合、磁気ギャップＧの下部に対応する部分のヨーク２内の磁束密度が最も高く、上方に行くにしたがって徐々に磁束密度が低下する。ヨーク２以外に磁束密度の低下を抑制する部材（ポールピース）が存在しないので、磁石１の中央付近及び磁石１のヨーク２の上端から離れた上部の磁束密度は０．１５［Ｔ］（テスラ）以下になった。

この結果、図５に一点鎖線６で示すように、磁束密度が０．１５［Ｔ］（テスラ）以下の部分の存在によって２０℃でも減磁することが分かる。

このように、磁石１を一般的なコイン型にした場合、磁束密度が大きく低下し、低温で減磁することをシミュレーションで確認し、図１に示した本発明の構造に必然性があることを確認した。

図６は、従来、本発明の実施例、及び比較例の各磁気回路における磁気シミュレーション結果を示しており、磁気ギャップの高さ位置と磁束密度との関係を示す図である。本発明の磁気回路においては、従来の磁気回路に対し、磁気ギャップの高さ位置が１．１ｍｍ程度より低い位置では磁束密度が少し小さいが、１．１ｍｍより高い位置では１．８ｍｍ程度まで磁束密度が大きくなっている。

すなわち、磁束のピーク位置が０．３ｍｍ程度高い位置にシフトしているものの、ポールピースがなくても従来の磁気回路と同等の磁束を確保できている。このピーク位置のシフトによる磁束密度への影響は、磁性材柱１２ｂの上端を磁石１１の上面１１ｂよりも上方に突出させることで防ぐことができる。この突出量は、減磁を防ぐために少なくとも磁石の上面と同じかそれ以上の範囲が好ましい。

一方、比較例の磁気回路は、本発明の磁気回路よりも、ギャップの高さ位置が０．１ｍｍから１．８ｍｍの広範囲で磁束密度が高いが、前述したように低温減磁の問題が発生し、低温になると磁束密度が低下する。

以上説明したように、本発明によれば、安価なフェライト系磁石とヨークのみで磁気回路を構成でき、ポールピースを使用しないので部品点数を減らしてコストダウンできる。また、磁石はヨークに立設した磁性材柱で位置決め可能であるので組立工程を簡単化でき、この点からもコストダウンが図れる。

しかも、リング型のフェライト系磁石の中心の孔にヨークから延長した磁性材柱を挿入することで、動作点での磁束密度を向上させているので、磁石にフェライト系の安価な磁性材料を用いても高価な希土類を用いた磁気回路と同等の磁束を確保でき、低温でも減磁し難い優れたマイクロスピーカ用磁気回路が得られる。

１ 磁石
２ ヨーク
２ａ 凹部底面
３ ポールピース
５ 破線
６ 一点鎖線
１０ 磁気回路
１１ 磁石
１１ａ 孔
１１ｂ 上面
１１ｃ 外周面
１２ ヨーク
１２ａ 凹部底面
１２ｂ 磁性材柱
１２ｃ 凹部内側壁
Ｇ 磁気ギャップ

Claims (3)

1. リング型のフェライト系磁石（１１）の中心の孔（１１ａ）に、ヨーク（１２）の凹部底面（１２ａ）に立設した磁性材柱（１２ｂ）を挿入してフェライト系磁石（１１）の外周面（１１ｃ）とヨーク（１２）の凹部内側壁（１２ｃ）との間に磁気ギャップ（Ｇ）を形成し、ポールピースを不要にしたことを特徴とするマイクロスピーカ用磁気回路。
2. 前記磁性材柱（１２ｂ）は、前記ヨーク（１２）の底部から延長した中空円筒状であることを特徴とする請求項１記載のマイクロスピーカ用磁気回路。
3. 前記磁性材柱（１２ｂ）の上端は、前記磁石（１１）の上面（１１ｂ）よりも上方に突出することを特徴とする請求項１または２記載のマイクロスピーカ用磁気回路。
   

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