JP2014158232A - 電磁駆動装置及びスピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】駆動力の大きな「電磁駆動装置」及びそのような電磁駆動装置を備えた「スピーカ」を提供する。
【解決手段】このスピーカ１は、ボイスコイル基板９として絶縁基板１２に平角α巻きコイル１３を装着した平面コイルが用いられており、ボイスコイル基板９が配置される磁気ギャップＧのギャップ長を平角α巻きコイル１３の有効コイル部分Ａと無効コイル部分Ｂとで異ならせ、第２コイル部１３ｂとリード部１３ｃが存在する無効コイル部分Ｂのギャップ長Ｇ２に対して、第１コイル部１３ａが存在する有効コイル部分Ａのギャップ長Ｇ１が狭くなるように設定されている。
【選択図】図８

Description

本発明は、磁気回路の磁気ギャップ内に平面コイルを配置して構成される電磁駆動装置と、磁気ギャップ内のボイスコイルに通電することによって振動板を駆動させるスピーカに関するものである。

一般的に角形のスピーカは、磁気ギャップを介して対向するマグネットとヨーク等からなる磁気回路と、磁気回路の磁気ギャップ内に移動可能に配置されたボイスコイルと、ボイスコイルに連結された振動板等を備えており、磁気ギャップを横切る磁束とボイスコイルに流れる電流との相互作用によってボイスコイルを振動させるようになっている。このようなスピーカでは、磁気回路の構成部品とボイスコイルによって電磁駆動装置が構成されており、通常、ボイスコイルとして平面コイルが用いられている。

従来より、スピーカに用いられる平面コイルとして、絶縁基板に形成した凹部内に平角α巻きコイルを埋設すると共に、平角α巻きコイルの巻き始めと巻き終わりの端部である一対のリード部を絶縁基板の外表面に露出させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このような平面コイルにおいて、横長トラック形状に形成された平角α巻きコイルのうち、絶縁基板の長手方向に沿って平行に延びる一対の直線状部分が平面コイルの駆動に寄与する有効コイル部分であり、絶縁基板の短手方向に沿って平行に延びる一対の直線状部分は平面コイルの駆動に寄与しない無効コイル部分となっている。また、一対のリード部は絶縁基板の無効コイル部分に導出されており、これらリード部を介して平角α巻きコイルに通電されるようになっている。

国際公開第ＷＯ２０１０／０９７９７４号公報

ところで、前述したような電磁駆動装置では磁気ギャップのギャップ長を狭くするほどマグネットの磁気効率が高められるため、特許文献１に開示された従来のスピーカにおいては、ギャップ長を狭く設定することによってボイスコイルを効率的に駆動させることができる。しかしながら、ボイスコイルとして使用される平面コイルは、無効コイル部分である絶縁基板の両端部にリード部が導出されており、当該部分の板厚が有効コイル部分に比べて大きくなるため、磁気回路の磁気ギャップ全体をリード部の厚み分を含めたギャップ長に設定する必要があり、ギャップ長を狭めてスピーカの駆動力を高めることが困難であった。

なお、このような問題はスピーカに限らず、磁気ギャップに平面コイルを配置して構成される電磁駆動装置を備えた他の機器、例えば、電磁駆動装置によって対物レンズを駆動する光ピックアップ等においても同様である。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、駆動力の大きな電磁駆動装置を提供することにあり、その第２の目的は、磁気ギャップのギャップ長を狭くすることのできるスピーカを提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、本発明は、直方体形状のマグネットと、このマグネットに磁気ギャップを介して対向配置されたヨークと、絶縁基板に平角α巻きコイルを装着した平面コイルとを備え、前記平面コイルを前記磁気ギャップ内に移動可能に配置した電磁駆動装置において、前記平角α巻きコイルは、前記平面コイルの移動方向に対して直交方向へ延びる一対の第１コイル部と、前記平面コイルの移動方向に沿って延びる一対の第２コイル部と、これら第２コイル部から前記絶縁基板の外表面に導出された一対のリード部とを有し、前記第２コイル部と前記リード部が配置される磁気ギャップのギャップ長に対して、前記第１コイル部が配置される磁気ギャップのギャップ長が狭く設定されている構成とした。

このように構成された電磁駆動装置において、平角α巻きコイルの第２コイル部とリード部は平面コイルの駆動に寄与しない無効コイル部分であるが、この無効コイル部分をギャップ長の広い磁気ギャップ内に配置すると共に、有効コイル部分である第１コイル部をギャップ長の狭い磁気ギャップ内に配置するようにしたので、必要とされる磁気ギャップのギャップ長を狭くすることができると共に、マグネットの総磁束を平面コイルの有効コイル部分に集束させることができ、駆動力の大きな電磁駆動装置を実現できる。

上記の構成において、ヨークに突出部とその両端に連続する段落部とが一体形成されており、突出部を第１コイル部に対向させると共に、段落部を第２コイル部に対向させるように構成することが好ましい。

この場合において、マグネットを一対のプレートで挟持して積層体となし、この積層体の側端面とヨークの側壁部とが非磁性材料からなる締結部材を介して連結されていると、磁気ギャップのギャップ長を簡単かつ確実に設定することができて好ましい。その際、締結部材がアルミニウム等の熱伝導率の高い金属平板からなると、平面コイルで発生する熱がヨークから締結部材を介して放熱されるため、放熱効果が上昇して好ましい。

また、上記第２の目的を達成するために、本発明のスピーカは、上記した構成の電磁駆動装置と、この電磁駆動装置が取り付けられたベースと、このベースにダンパーを介して支持された振動板とを備え、この振動板が平面コイルの絶縁基板に連結されている構成とした。

このように構成されたスピーカでは、磁気ギャップのギャップ長を平面コイルの有効コイル部分と無効コイル部分とで異ならせており、磁気回路に必要とされる有効コイル部分のギャップ長を最適な寸法に設定できるため、ギャップ長を狭めて駆動力の大きなスピーカを提供することができる。

本発明の電磁駆動装置では、平面コイルの無効コイル部分をギャップ長の広い磁気ギャップ内に配置すると共に、有効コイル部分をギャップ長の狭い磁気ギャップ内に配置するようにしたので、必要とされる磁気ギャップのギャップ長を狭くすることができると共に、マグネットの総磁束を平面コイルの有効コイル部分に集束させることができ、駆動力の大きな電磁駆動装置を実現できる。

また、本発明のスピーカでは、磁気ギャップのギャップ長を平面コイルの有効コイル部分と無効コイル部分とで異ならせており、磁気回路に必要とされる有効コイル部分のギャップ長を最適な寸法に設定できるため、ギャップ長を狭めて駆動力の大きなスピーカを提供することができる。

本発明の実施形態例に係るスピーカの平面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 図１のIII-III線に沿う断面図である。 該スピーカに備えられるボイスコイル基板の説明図である。 該スピーカの組立工程を示す説明図である。 該スピーカの組立工程を示す説明図である。 該スピーカの組立工程を示す説明図である。 該スピーカに備えられる磁気回路の説明図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１〜図３に示すように、本実施形態例に係るスピーカ１は、一対の載置面２ａ等を有するベース２と、このベース２の各載置面２ａにそれぞれ積層状態で固定されたボトムプレート３とマグネット４およびトッププレート５と、これらボトムプレート３とマグネット４およびトッププレート５からなる積層体６に２つの磁気ギャップＧを介して配置されたアウターヨーク７と、各アウターヨーク７を対応する積層体６に固定する計４つの締結部材８と、磁気ギャップＧ内に配置されたボイスコイル基板９と、磁気ギャップＧから突出するボイスコイル基板９の上端部に連結された振動板１０と、この振動板１０の裏面とベース２の段付き部２ｂとの間に介設されたダンパー１１とによって主に構成されている。なお、これら各部材は図示せぬ有底形状のフレーム内に収納されており、このフレームに振動板１０の外縁部がエッジを介して連結されるようになっている。

ベース２はアルミニウム等の非磁性材料からなり、このベース２には矩形状の段付き部２ｂを挟んで平行に延びる一対の載置面２ａが形成されている。また、段付き部２ｂには一対の台座２ｃが突出形成されており、これら台座２ｃにそれぞれダンパー１１の下面部が接着固定されている。図２に示すように、ダンパー１１は全体的に椀状でその下面部は断面波形の円環状に形成されている。

ボトムプレート３とマグネット４およびトッププレート５はいずれも板状部材であり、これら３部材はボトムプレート３とトッププレート５間にマグネット４を挟持して積層体６を構成している。ここで、ボトムプレート３はベース２の載置面２ａ上に接着固定されており、このボトムプレート３上にマグネット４が接着固定されると共に、マグネット４上にトッププレート５が接着固定されている。ただし、ボトムプレート３とトッププレート５はマグネット４よりも幾分幅広となっており、ボトムプレート３とトッププレート５がマグネット４に対して突出した状態で積層されている。そして、このような積層体６とアウターヨーク７によって磁気回路が構成されており、この磁気回路は２つの磁気ギャップＧを有する２ギャップ構造となっている。すなわち、積層体６のボトムプレート３とトッププレート５はインナーヨークとして機能しており、ボトムプレート３とアウターヨーク７との間に下側の磁気ギャップＧが形成されると共に、トッププレート５とアウターヨーク７との間に上側の磁気ギャップＧが形成されている。また、マグネット４を上下のプレート３，５で挟持してなる積層体６と、積層体６に磁気ギャップＧを介して対向配置されたアウターヨーク７と、磁気ギャップＧ内に移動可能に配置されたボイスコイル基板９とによって電磁駆動装置が構成されている。

アウターヨーク７には、積層体６に対向して平行に延びる矩形状の突出部７ａと、この突出部７ａの長手方向の両端から屈曲して外側へ延びる一対の段落部７ｂと、段落部７ｂから直角に折れ曲がって後方へ延びる一対の側壁部７ｃとが一体形成されており、アウターヨーク７の全長はマグネット４や両プレート３，５からなる積層体６と略同じ寸法に設定されている。

締結部材８はアルミニウム等の熱伝導率が高い平板状の非磁性材料からなり、この締結部材８をアウターヨーク７の各側壁部７ｃと積層体６の各側端面に接着固定することにより、アウターヨーク７は所定の磁気ギャップＧを維持した状態で一対の締結部材８によって積層体６に連結されている。

ボイスコイル基板９は磁気回路の磁気ギャップＧ内に配置された平面コイルであり、図４に示すように、このボイスコイル基板９は、矩形状の絶縁基板１２と、この絶縁基板１２に装着された平角α巻きコイル１３とで構成されている。なお、図４はボイスコイル基板９を模式的に表した説明図であり、同図（ａ）はボイスコイル基板９の正面図、同図（ｂ）はボイスコイル基板９の平面図、同図（ｃ）はボイスコイル基板９の側面図をそれぞれ示している。

平角α巻きコイル１３は、ボイスコイル基板９の駆動方向に対して直交する方向（図４のＸ軸方向）へ延びる一対の第１コイル部１３ａと、これら第１コイル部１３ａに連続してボイスコイル基板９の駆動方向（図４のＹ軸方向）へ延びる一対の第２コイル部１３ｂと、各第２コイル部１３ｂから導出するリード部１３ｃとを有しており、そのうち第１コイル部１３ａと第２コイル部１３ｂは絶縁基板１２に埋設されているが、リード部１３ｃは第２コイル部１３ｂの外表面上に引き出され絶縁基板１２の外表面に沿って上方へ導出されている。第１コイル部１３ａはボイスコイル基板９の駆動に寄与する有効コイル部分（図４中の矢印Ａ部分）であり、この有効コイル部分Ａにアウターヨーク７の突出部７ａが対向するようになっている。第２コイル部１３ｂとリード部１３ｃを含む平角α巻きコイル１３の両端部はボイスコイル基板９の駆動に寄与しない無効コイル部分（図４中の矢印Ｂ部分）であり、これら無効コイル部分Ｂにアウターヨーク７の段落部７ｂがそれぞれ対向するようになっている。なお、平角α巻きコイル１３は絶縁基板１２の表面に接着により装着されていても良い。

図８に示すように、磁気回路の磁気ギャップＧはボイスコイル基板９の中央付近と両端部とでギャップ長を異にしており、第１コイル部１３ａの存する有効コイル部分Ａのギャップ長をＧ１、第２コイル部１３ｂとリード部１３ｃの存する無効コイル部分Ｂのギャップ長をＧ２とすると、無効コイル部分Ｂのギャップ長Ｇ２に対して有効コイル部分Ａのギャップ長Ｇ１が狭く設定されている（Ｇ１＜Ｇ２）。これにより、リード部１３ｃの存在によって厚みの増した無効コイル部分Ｂに必要とされるギャップ長Ｇ２を確保した上で、有効コイル部分Ａにおけるギャップ長Ｇ１を狭く設定することができ、それに伴ってスピーカ１の駆動力を高めることができる。また、アウターヨーク７は積層体６の全長に亘って対向しており、ボイスコイル基板９の有効コイル部分Ａよりもマグネット４の全長（有効長）の方が長いため、マグネット４の有効長の総磁束を平角α巻きコイル１３の有効コイル部分Ａに集束させて磁束密度を高めることができる。しかも、アウターヨーク７の側壁部７ｃと積層体６の側端面とがアルミニウム等の熱伝導率の高い締結部材８で連結されているため、ボイスコイル基板９で発生する熱をアウターヨーク７と締結部材８を介して効率良く放熱することができる。なお、磁気ギャップＧの下方にボイスコイル基板９を挟むように一対の開口Ｓが確保されており、これら開口Ｓを介して後述する位置決め治具（内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５）が抜き差し可能となっている。

振動板１０は平面視矩形状に形成されており、この振動板１０の相対向する２辺の外縁部が磁気ギャップＧの上方に突出するボイスコイル基板９の上端部に接着固定されている。また、振動板１０の裏面中央部とベース２の段付き部２ｂとの間に前述したダンパー１１が介設されており、このダンパー１１によって振動板１０はボイスコイル基板９の駆動方向へ直線的に振動するようにベース２に支持されている。

このように構成されたスピーカ１では、一対のリード部１３ｃを介して平角α巻きコイル１３に通電されると、図４（ａ）において上側の第１コイル部１３ａと下側の第１コイル部１３ａに逆向きの電流が流れるため、どちらの第１コイル部１３ａにも同じ向きの電磁駆動力が作用する。フレミングの左手の法則により、この電磁駆動力の向きはＹ軸方向となるので、ボイスコイル基板９が磁気ギャップＧ内をＹ軸方向へ上下動し、それに伴って振動板１０が振動して音声を発生するようになっている。

次に、本実施形態例に係るスピーカ１の組立工程を図５〜図７を参照して説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、一対の載置面２ａや段付き部２ｂ等が形成されたベース２を準備し、図５（ｂ）に示すように、このベース２の各載置面２ａ上にそれぞれボトムプレート３を接着固定する。次に、図５（ｃ）に示すように、ボトムプレート３上にマグネット４を接着固定した後、図５（ｄ）に示すように、ボトムプレート３とマグネット４の外側に内ギャップ治具１４を配置する。この内ギャップ治具１４には所定の厚みを有する板状の位置決め突部１４ａが形成されており、この位置決め突部１４ａの厚みによってボイスコイル基板９の内面とインナーヨーク（ボトムプレート３およびトッププレート５）との間のクリアランスが規定されるようになっている。

次に、図６（ａ）に示すように、マグネット４上にトッププレート５を接着固定し、ボトムプレート３とトッププレート５間にマグネット４が挟持された積層体６を形成する。なお、図５（ｄ）に示した内ギャップ治具１４の配置工程を省略し、マグネット４上にトッププレート５を接着固定して積層体６を形成した後に、積層体６の外側に内ギャップ治具１４を配置するようにしても良い。

次に、図６（ｂ）に示すように、内ギャップ治具１４の外側にボイスコイル基板９を配置した後、図６（ｃ）に示すように、ボイスコイル基板９の外側に外ギャップ治具１５を配置する。この外ギャップ治具１５には所定の厚みを有する板状の位置決め突部１５ａが形成されており、この位置決め突部１５ａの厚みによってボイスコイル基板９の外面とアウターヨーク７の突出部７ａとの間のクリアランスが規定されるようになっている。

次に、図６（ｄ）に示すように、外ギャップ治具１５の外側にアウターヨーク７を配置し、このアウターヨーク７の突出部７ａを位置決め突部１５ａに押し当てることにより、内ギャップ治具１４の位置決め突部１４ａを積層体６のボトムプレート３とトッププレート５に圧接させる。その際、アウターヨーク７の段落部７ｂはボイスコイル基板９の無効コイル部分Ｂと非接触状態で対向するため、ボイスコイル基板９のリード部１３ｃにアウターヨーク７からの押圧力は作用しない。

次に、図７（ａ）に示すように、この状態を維持したままアウターヨーク７の側壁部７ｃと積層体６の側端面に締結部材８を接着固定し、アウターヨーク７の長手方向の両端部を一対の締結部材８を介して積層体６に連結する。

次に、図７（ｂ）に示すように、ベース２の段付き部２ｂに設けられた一対の台座２ｃにそれぞれダンパー１１の下面部を接着固定した後、図７（ｃ）に示すように、振動板１０の裏面を各ダンパー１１の上端に接着固定すると共に、振動板１０の相対向する両外縁部を各ボイスコイル基板９の上端部にそれぞれ接着固定する。その際、ボイスコイル基板９は内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５との間に挟持されて位置規制されているため、振動板１０をボイスコイル基板９に対して簡単に接着固定することができる。

次に、図７（ｄ）に示すように、内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５をボイスコイル基板９の板面に沿って振動板１０から離反する方向（図の下方）へ抜き取ると、インナーヨーク（ボトムプレート３およびトッププレート５）とアウターヨーク７との間に磁気ギャップＧが形成される。その結果、磁気ギャップＧの下方に両位置決め突部１４ａ，１５ａの断面形状に相当する開口Ｓが形成され、図１〜図３に示すようなスピーカ１が得られる。最後に、ベース２を磁気回路の構成部品や振動板１０等と一緒に図示せぬフレーム内に収納し、このフレームの上部開口端と振動板１０の外縁部とをエッジで連結することにより、スピーカ１の組立作業が完成する。

以上説明したように、本実施形態例に係るスピーカ１では、ボイスコイル基板９として絶縁基板１２に平角α巻きコイル１３を装着した平面コイルが用いられており、このボイスコイル基板９が配置される磁気ギャップＧのギャップ長を平角α巻きコイル１３の有効コイル部分Ａと無効コイル部分Ｂとで異ならせ、第２コイル部１３ｂとリード部１３ｃが存在する無効コイル部分Ｂのギャップ長Ｇ２に対して、第１コイル部１３ａが存在する有効コイル部分Ａのギャップ長Ｇ１が狭くなるようになっている。これにより、リード部１３ｃの存在によって厚みの増した無効コイル部分Ｂに必要とされるギャップ長Ｇ２を確保した上で、有効コイル部分Ａにおけるギャップ長Ｇ１を狭く設定することができ、それに伴ってスピーカ１の駆動力を高めることができる。

また、本実施形態例に係るスピーカ１では、アウターヨーク７に突出部７ａを挟んで一対の段落部７ｂを一体形成し、この突出部７ａをボイスコイル基板９の有効コイル部分Ａ（第１コイル部１３ａ）に対向させると共に、段落部７ｂを無効コイル部分Ｂ（第２コイル部１３ｂとリード部１３ｃ）に対向させるようにしたので、アウターヨーク７の形状によってギャップ長Ｇ１とギャップ長Ｇ２を異ならせることができる。しかも、アウターヨーク７の側壁部７ｃと積層体６の側端面とがアルミニウム等の熱伝導率の高い締結部材８で連結されているため、ボイスコイル基板９で発生する熱をアウターヨーク７と締結部材８を介して効率良く放熱することができる。

なお、上記実施形態例では、電磁駆動装置を備えた機器としてスピーカ１を例示して説明したが、磁気回路の磁気ギャップに平面コイルが配置された電磁駆動装置を備える他の機器、例えば、電磁駆動装置よって対物レンズを駆動する光ピックアップに本発明を適用することも可能である。

１ スピーカ
２ ベース
２ａ 載置面
２ｂ 段付き部
２ｃ 台座
３ ボトムプレート
４ マグネット
５ トッププレート
６ 積層体
７ アウターヨーク
７ａ 突出部
７ｂ 段落部
７ｃ 側壁部
８ 締結部材
９ ボイスコイル基板（平面コイル）
１０ 振動板
１１ ダンパー
１２ 絶縁基板
１３ 平角α巻きコイル
１３ａ 第１コイル部
１３ｂ 第２コイル部
１３ｃ リード部
Ｇ 磁気ギャップ
Ｇ１，Ｇ２ ギャップ長

Claims (5)

1. 直方体形状のマグネットと、このマグネットに磁気ギャップを介して対向配置されたヨークと、絶縁基板に平角α巻きコイルを装着した平面コイルとを備え、前記平面コイルを前記磁気ギャップ内に移動可能に配置した電磁駆動装置において、
   前記平角α巻きコイルは、前記平面コイルの移動方向に対して直交方向へ延びる一対の第１コイル部と、前記平面コイルの移動方向に沿って延びる一対の第２コイル部と、これら第２コイル部から前記絶縁基板の外表面に導出された一対のリード部とを有し、
   前記第２コイル部と前記リード部が配置される磁気ギャップのギャップ長に対して、前記第１コイル部が配置される磁気ギャップのギャップ長が狭く設定されていることを特徴とする電磁駆動装置。
2. 請求項１の記載において、前記ヨークに突出部とその両端に連続する段落部とが一体形成されており、前記突出部を前記第１コイル部に対向させると共に、前記段落部を前記第２コイル部に対向させたことを特徴とする電磁駆動装置。
3. 請求項２の記載において、前記マグネットを一対のプレートで挟持して積層体となし、この積層体の側端面と前記ヨークの側壁部が非磁性材料からなる締結部材を介して連結されていることを特徴とする電磁駆動装置。
4. 請求項３の記載において、前記締結部材が熱伝導率の高い金属平板からなることを特徴とする電磁駆動装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電磁駆動装置と、この電磁駆動装置が取り付けられたベースと、このベースにダンパーを介して支持された振動板とを備え、前記振動板が前記平面コイルの前記絶縁基板に連結されていることを特徴とするスピーカ。