JP2013201721A - スピーカ用磁気回路 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ギャップにおける磁束密度の向上と、主磁石及び反発磁石における高温減磁対策とを両立させたスピーカ用磁気回路を提供する。
【解決手段】カップ形状に形成され、当該カップ形状の開口側内周部に磁気ギャップＧＰを形成するポットヨーク１２と、ポットヨーク１２の内底部に接合してポットヨーク１２に第１磁極を生成する主磁石１４と、円盤形状に形成され、当該円盤形状の下面を前記主磁石１４の第２磁極に接合し、円盤形状の円周端面に第２磁極を生成して前記ポットヨーク１２の開口側内周部との間で前記磁気ギャップＧＰを形成するポールピース１６と、前記円盤形状のポールピース１６の上面に第２磁極を接合した反発磁石１８と、カップ形状に形成され、カップ形状の底面を前記反発磁石１８の第１磁極に接合し、カップ形状の側壁部２０ｆを前記磁気ギャップＧＰから離間する方向に延出させた放熱プレート２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、音響機器等に適用されるスピーカ用磁気回路に関し、特に、磁気ギャップ中の磁束密度と、高温減磁特性を向上させたスピーカ用磁気回路に関する。

近年、ネオジム磁石の価格高騰を受けて、スピーカの価格が上昇している。このような価格の上昇を緩和する対策として、磁気回路の更なる効率化が求められている。

磁石にネオジウムを使用した一般のスピーカでは、内磁型の磁気回路が多く用いられている。内磁型の磁気回路では、ポールピースからの磁束の漏洩を防ぐことによって、磁気ギャップの磁束密度が上昇することが知られている。

ポールピースからの磁束の漏洩を防ぐ構造として、主磁石と対向する方向に着磁した反発磁石を、ポールピースの上に載せる構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、主磁石と対向する方向に着磁した反発磁石をポールピースの上に設置すると共に、その反発磁石の上に更にプレートを載せて、ポールピースに対する実質的な磁石の面積を２倍にした構造が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特許文献１及び特許文献２に記載されている構造を用いることにより、ボイスコイルを挿入する磁気ギャップの磁束が向上するとしている。

また、特許文献１及び特許文献２に記載されている反発磁石を用い、これに加えて熱による磁束の減衰（高温減磁）の問題を解決する構造が知られている。この構造では、反発磁石の上に載せる放熱プレートを、ポールピース側に折り曲げて使用している（例えば、特許文献３参照）。

特許文献３に記載されている放熱プレートの構造を用いることによって、放熱プレートとポールピース上面との間の磁束漏洩を低減し、反発磁石のパーミアンス係数を上昇させて、高温減磁も防げるとしている。

特開昭５６−３４２９８号公報 特開平０７−１９３８９３号公報 特開２００９−２７５１１号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載されている反発磁石においては、熱による高温減磁の発生が懸念される。

特許文献３に記載されているスピーカ用磁気回路では、確かに熱による高温減磁の不具合は緩和される。しかし、反発磁石による磁気回路の磁束は、ボイスコイルを挿入してある磁気ギャップを通過せずに、ポールピースから放熱プレートへと直接通過する。従って、単に反発磁石を載せた状態の程度にまで、磁気ギャップ中の磁束密度が減少してしまうという不具合を生ずる。

本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、スピーカ用磁気回路の磁気ギャップにおける磁束密度を上昇させると共に、磁石の冷却を促進させて高温減磁が生じにくい磁気回路を提案するものである。

本発明に係るスピーカ用磁気回路は、カップ形状に形成され、当該カップ形状の開口側内周部に磁気ギャップを形成するポットヨークと、前記ポットヨークの内底部に接合してポットヨークに第１磁極を生成する主磁石と、円盤形状に形成され、当該円盤形状の下面を前記主磁石の第２磁極に接合し、円盤形状の円周端面に第２磁極を生成して前記ポットヨークの開口側内周部との間で前記磁気ギャップを形成するポールピースと、前記円盤形状のポールピースの上面に第２磁極を接合した反発磁石と、カップ形状に形成され、カップ形状の底面を前記反発磁石の第１磁極に接合し、カップ形状の側壁部を前記磁気ギャップから離間する方向に延出させた放熱プレートと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、主磁石による磁路と、反発磁石から放熱プレートの側壁部を経由した磁路との双方について、磁気ギャップを通過させることができる。よって、磁気ギャップにおける磁束密度を向上させることができる。これにより、スピーカの音圧特性を改善させて、スピーカの能率を向上させることができる。また、使用する希土類磁石の量を減じて、スピーカの価格を抑制することができる。

また、放熱プレートの側壁部を、磁気ギャップから離間する方向に延出させたことにより、磁気ギャップにおける磁束密度を向上させつつ、主磁石及び反発磁石の放熱を促進して、主磁石及び反発磁石の高温減磁を緩和させることができる。

また、他の発明は、前記放熱プレートの内底部に、放熱体を接合したことを特徴とする。

本発明によれば、放熱プレートの熱抵抗を減少させて、主磁石及び反発磁石の高温減磁を緩和させることができる。

本発明によれば、放熱プレートの側壁部を反発磁石の反対側に延出させたので、反発磁石の磁路をポットヨーク側に迂回させると共に、放熱プレートとポットヨーク間の磁路の磁気抵抗を減少させることができる。このように、反発磁石から発生する磁束を、磁気ギャップとポットヨークとを経由して、放熱プレートへ流入（誘導）させることができるので、ボイスコイルを挿入する磁気ギャップの磁束密度を向上させることができる。また、放熱プレートの側壁部を延出させてあるので、放熱面積を増やすことができる。これにより、反発磁石及び主磁石の熱を効率よく放熱することができる。側壁部の延出量を長く増やすことで、更に放熱効率を向上させることができる。

本発明に係るスピーカ用磁気回路によれば、磁気ギャップの磁束密度の上昇と、主磁石及び反発磁石における高温減磁対策とを両立させることができる。

本発明に係るスピーカ用磁気回路の断面図である。 （１ａ）は、従来の一般のスピーカ用磁気回路の断面図を示す図である。（２ａ）は、特許文献１に記載されている従来のスピーカ用磁気回路の断面図を示す図である。（３ａ）は、特許文献２に記載されている従来のスピーカ用磁気回路の断面図を示す図である。（４ａ）は、特許文献３に記載されている従来のスピーカ用磁気回路の断面図を示す図である。（５ａ）は、本発明に係るスピーカ用磁気回路の断面図を示す図である。（１ｂ）〜（５ｂ）は、それぞれの構成における磁気ギャップの磁束線を表す図である。 図２（１ａ）〜（５ａ）に示した各構成と、磁気ギャップＧＰの中心部における平均磁束密度との関係を表した図表である。 （ａ）は、スピーカ用磁気回路における放熱体の単体の平面図である。（ｂ）は、図１の放熱プレートの上部に放熱体を接合したスピーカ用磁気回路の正面断面図である。

図１に、本発明に係るスピーカ用磁気回路の断面図を示す。図１は、スピーカにおける磁気回路の構造を説明する図であり、スピーカ用磁気回路１０を、一点鎖線で示す中心線に沿って切断した正面断面図である。なお、スピーカを構成するためのフレーム、ボイスコイル及びスピーカコーンの記載は省略してある。

スピーカ用磁気回路１０は、カップ形状に形成されて開口側内周部に磁気ギャップＧＰを形成するポットヨーク１２と、ポットヨーク１２の内底部に接合してポットヨークにＳ極（第１磁極）を生成する主磁石１４と、円盤形状に形成されて下面を主磁石１４のＮ極（第２磁極）に接合したポールピース１６と、ポールピース１６の上面にＮ極（第２磁極）を接合した反発磁石１８と、カップ形状に形成されて、カップ形状の底面を反発磁石１８のＳ極（第１磁極）に接合すると共に、カップ形状の側壁部２０ｆを磁気ギャップＧＰから離間する方向に延出させた放熱プレート２０とから構成される。

ポットヨーク１２と、ポールピース１６と、放熱プレート２０とは、磁性体により構成する。こうすることで、円盤形状のポールピース１６における円周端面にＮ極が生成され、ポットヨーク１２の開口側にＳ極が生成される。従って、ポールピース１６の円周端面と、ポットヨーク１２の開口側内周部との間で磁束密度が高い磁気ギャップＧＰが形成される。

当該磁気ギャップＧＰにボイスコイルを挿通させて、図１の紙面に垂直な方向に電流を流すと、磁界及び電流に垂直な方向に推力が発生して、ボイスコイルとスピーカコーンを駆動することができる。

図１に示すスピーカ用磁気回路１０では、ポールピース１６の上面に反発磁石１８を配置し、更に反発磁石１８の上部に放熱プレート２０を配置したので、磁気ギャップＧＰにおける磁束密度を向上させることができる。さらに、放熱プレート２０の側壁部２０ｆを、磁気ギャップＧＰ及び反発磁石１８から離間する方向に延出させたことにより、磁気ギャップＧＰにおける磁束密度を向上させつつ、主磁石１４及び反発磁石１８の放熱を促進して、主磁石１４及び反発磁石１８の高温減磁を緩和させることができる。

放熱プレート２０の直径は大径であることが好ましいが、ボイスコイルボビンとの接触を避けるためには、ポールピース１６の外径と同等か、それ以下とすることが好ましい。放熱プレート２０の厚さは、ポールピース１６の厚さと同等か、それ以下とすることが好ましい。放熱プレート２０の厚さをポールピース１６よりも厚く設定すると、反発磁石１８の冷却に有利となる。しかし、放熱プレート２０の厚さを厚くすると、質量の増加と加工性の悪化を伴うこととなり、側壁部２０ｆを延出させるための加工が困難となる可能性がある。

放熱プレート２０における側壁部２０ｆの延出量（高さ）は、少なくともポールピース１６の厚さの半分か、それ以上であることが好ましい。なお、当該側壁部２０ｆの延出量には、素材の厚さは含まないものとする。放熱プレート２０における側壁部２０ｆの延出量が少なくなると、放熱の効果が減少してしまう。

図１には示していないが、ポットヨーク１２に鉄製のフレームを装着することもできる。この場合に反発磁石１８の磁束は、ポールピース１６から磁気ギャップＧＰを通ってポットヨーク１２に入ることに加えて、更に鉄製のフレームを通って、放熱プレート２０の側壁部２０ｆに入る。これにより、更に磁気ギャップＧＰの磁束密度を上昇させることができる。

次に、図２及び図３を用いて、本発明に係るスピーカ用磁気回路１０の磁気ギャップＧＰを通過する磁束について、従来技術と対比しながら説明する。図２（１ａ）は、従来の一般のスピーカ用磁気回路の断面図を示す図であり、（１ｂ）は、その磁束についてのシミュレーションを行って磁束線を用いて表した図である。（２ａ）は、特許文献１に記載されている従来のスピーカ用磁気回路の断面図を示し、（２ｂ）は、その磁束についてシミュレーションを行った結果を示す図である。（３ａ）は、特許文献２に記載されている従来のスピーカ用磁気回路の断面図を示し、（３ｂ）は、その磁束についてシミュレーションを行った結果を示す図である。（４ａ）は、特許文献３に記載されている従来のスピーカ用磁気回路の断面図を示し、（４ｂ）は、その磁束についてシミュレーションを行った結果を示す図である。（５ａ）は、本発明に係るスピーカ用磁気回路１０の断面図を示し、（５ｂ）は、その磁束についてシミュレーションを行った結果を示す図である。図３は、図２（１ａ）〜（５ａ）に示した各構成と、磁気ギャップＧＰの中心部における平均磁束密度との関係を表した図表である。なお、平均磁束密度は、空隙（磁気ギャップ）の中心にてポールピースの厚さに限定した場合の平均磁束密度を表す。

図２（１ａ）及び（１ｂ）に示す、従来の一般のスピーカ用磁気回路では、主磁石１４による磁束がポールピース１６とポットヨーク１２の上方の空間に漏洩している。従って、図３に示すように、磁気ギャップＧＰにおける磁束密度が最も低い状態となっている。

図２（２ａ）及び（２ｂ）に示す、特許文献１に記載されている従来のスピーカ用磁気回路では、ポールピース１６の上面に反発磁石１８を接合したことによって、図３に示すように、磁気ギャップＧＰの磁束密度を向上させている。

図２（３ａ）及び（３ｂ）に示す、特許文献２に記載されている従来のスピーカ用磁気回路では、ポールピース１６の上面に反発磁石１８を接合し、更にその上面に放熱プレート８２０を接合してある。図３に示すように、この構成を用いることにより、磁気ギャップＧＰの磁束密度を更に向上させている。しかし、ポットヨーク１２から放熱プレート８２０への磁束の流入経路が長く、実施例１に比較して、磁気ギャップＧＰの磁束の上昇は少ない。

図２（４ａ）及び（４ｂ）に示す、特許文献３に記載されている従来のスピーカ用磁気回路では、カップ形状の放熱プレート９２０を接合してあり、そのカップ形状の側壁部は、磁気ギャップＧＰに接近する方向に延出させてある。この構成を用いることにより、放熱プレート９２０の側壁部において放熱の効果が得られるのと、反発磁石１８による磁束が、短い経路を取りながらポールピース１６から、放熱プレート９２０へ流入しやすくなるので、反発磁石１８による磁気回路のパーミアンスが大きくなり、反発磁石１８の高温減磁を緩和する効果はあるものと認められる。しかし、図３に示すように、磁気ギャップＧＰの磁束密度は、円盤形状の放熱プレート８２０を用いた場合（特許文献２）よりも低下してしまっている。これは、ポールピース１６から放熱プレート９２０に直接、磁束が流入するためであり、反発磁石１８の磁気回路においては、磁束が磁気ギャップＧＰを通過しなくなるためである。従って、磁気ギャップＧＰにおける磁束密度の向上と、高温減磁の緩和とを両立させることができていなかった。

図２（５ａ）及び（５ｂ）に示す、本発明に係るスピーカ用磁気回路１０では、側壁部２０ｆを磁気ギャップＧＰから離間する方向に延出させたカップ形状の放熱プレート２０を、反発磁石１８の上面に接合してある。図３に示すように、この構成を用いることにより、磁気ギャップＧＰにおける磁束密度を維持しながら、側壁部２０ｆにおいて放熱の効果を得ることができる。従って、磁気ギャップＧＰにおける磁束密度の向上と、高温減磁の緩和とを両立させさることができる。

次に、放熱効果を更に向上させる実施形態について、図４を用いて説明する。図４（ａ）は、スピーカ用磁気回路１１０の放熱プレート２０の内底部に接合させる放熱体２２単体の平面図である。図４（ｂ）は、図１に示したスピーカ用磁気回路１０の放熱プレート２０の上部に、更に放熱体２２を接合したスピーカ用磁気回路１１０の正面断面図である。なお、図１に示した構成と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

図４に示すように、スピーカ用磁気回路１１０における放熱プレート２０の内底部に、放熱体２２を接合して配置することによって、放熱プレート２０の冷却を促進することができる。放熱プレート２０を経由して冷却を行うことにより、主磁石１４及び反発磁石１８の冷却を促進させて、主磁石１４及び反発磁石１８の高温減磁を緩和することができる。

尚、本発明は上述した実施形態および変形例に限定されるものではない。例えば、ポットヨーク１２の形状は、単にカップ状とは限らず、主磁石１４の接合面だけがポールピース１６側に盛り上がった、いわゆるバンピングタイプであっても良い。
また、反発磁石１８の径は主磁石１４と同等であっても良い。
また、その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。

１０、１１０…スピーカ用磁気回路
１２…ポットヨーク
１４…主磁石
１６…ポールピース
１８…反発磁石
２０…放熱プレート
２０ｆ…側壁部
２２…放熱体
ＧＰ…磁気ギャップ

Claims (2)

1. カップ形状に形成され、当該カップ形状の開口側内周部に磁気ギャップを形成するポットヨークと、
   前記ポットヨークの内底部に接合してポットヨークに第１磁極を生成する主磁石と、
   円盤形状に形成され、当該円盤形状の下面を前記主磁石の第２磁極に接合し、円盤形状の円周端面に第２磁極を生成して、前記ポットヨークの開口側内周部との間で前記磁気ギャップを形成するポールピースと、
   前記円盤形状のポールピースの上面に第２磁極を接合した反発磁石と、
   カップ形状に形成され、カップ形状の底面を前記反発磁石の第１磁極に接合し、カップ形状の側壁部を前記磁気ギャップから離間する方向に延出させた放熱プレートと、
   を備えるスピーカ用磁気回路。
2. 前記放熱プレートの内底部に、放熱体を接合したことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ用磁気回路。

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