JP2016010019A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイスコイルで発生した熱を効率よく放熱することのできる構造の「スピーカ装置」を提供するものである。【解決手段】ケース体１５と、ケース体１５の内部に固定された磁気回路２５と、筒形状のボビン２８に巻回され、磁気回路２５に形成されたギャップ２６内に配置されるボイスコイル２７と、ケース体１５の内部を仕切るように、内周縁部がボビン２８に接続され、外周縁部がケース体１５に接続された振動板３１と、を有するスピーカ装置１１であって、ボイスコイル２７の一部がギャップ２６の外部に位置する構成となる。【選択図】図１

Description

本発明は、ボビンに巻回されたボイスコイルが磁気回路のギャップに配置される構造のスピーカ装置に関する。

従来、特許文献１に開示されるスピーカ装置が知られている。このスピーカ装置では、マグネット、ヨーク等を含む磁気回路を収容する外周壁が流線形で且つ湾曲型の形状に形成されている点が特徴であり、このような形状とすることで、スピーカ装置の背面側に存在する空気が振動板側へ流動するときに、磁気回路収容部の外周壁付近の空気抵抗を小さくすることができる。これにより、空気の流動が円滑になり、音質の低下を防止すると共に、外周壁からの放熱を促進することができる。

特開２００６−２２９５２０号公報

上記した外周壁からの放熱の熱源は、磁気回路に形成されるギャップ内に位置するボイスコイルであり、ボイスコイルへの通電により発生した熱は、ヨークを通じて磁気回路収容部からスピーカ装置の内部空間に放熱される。

しかしながら、ボイスコイルはヨークに直接触れないようにギャップ内に配置されるため、ヨークとの間にある空気が断熱層として機能することになり、ボイスコイルで発生した熱を磁気回路収容部の外周壁から効率よく放熱することができない。ボイスコイルが所定温度を超える過熱状態におかれると、ボイスコイルに支障が生じスピーカ装置が故障するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ボイスコイルで発生した熱を効率よく放熱することのできる構造を有するスピーカ装置の提供を目的とする。

本発明に係るスピーカ装置は、ケース体と、該ケース体の内部に固定された磁気回路と、筒形状のボビンに巻回され、前記磁気回路に形成されたギャップ内に配置されるボイスコイルと、前記ケース体の内部を仕切るように、内周縁部が前記ボビンに接続され、外周縁部が前記ケース体に接続された振動板とを有するスピーカ装置であって、前記ボイスコイルの一部が前記ギャップの外部に位置する構成である。

このような構成によれば、ボイスコイルの一部がギャップの外部に位置するように設けられているので、ギャップ内のボイスコイルで発生した熱はギャップ内の空気層を介したヨークからの放熱の他に、ギャップの外部に位置するボイスコイルから周囲の空気に直接放熱でき、さらに振動板の振動により通流される空気に触れるので、ボイスコイル、磁気回路等を含めたスピーカ装置の冷却効果が向上する。

本発明に係るスピーカ装置において、前記ボイスコイルへの通電時に、前記ボイスコイルの一部が前記ギャップの外部に位置する構成とすることができる。

このような構成によれば、ボイスコイルへの通電時に、ボイスコイルの一部がギャップの外部に位置するので、通電によるボイスコイルからの発熱時には常にボイスコイルの一部からギャップの外の周囲の空気に直接放熱することができ、振動板の振動により通流される空気によりスピーカ装置全体の冷却効果がより向上する。

本発明に係るスピーカ装置において、前記振動板は、前記内周縁部が前記磁気回路とは逆の側に突出するように前記ボビンに接続される構成とすることができる。

このような構成によれば、振動板の内周縁部が磁気回路とは逆の側に突出する構成となるので、振動板とボビンとは鋭角で交わる空間となり、鈍角で交わる場合に較べて、振動板の振動による空気の通流がより強くギャップの外部に位置するボイスコイルの一部に直接当たるので、スピーカ装置の冷却効果はより一層向上する。

本発明に係るスピーカ装置において、前記振動板により仕切られた前記ケース体の内部のうち、前記磁気回路が設けられた側の内部と前記ケース体の外部とが連通するように前記ケース体に開口部が形成された構成とすることができる。

このような構成によれば、磁気回路が設けられた側のケース体の内部とケース体の外部とが連通するようにケース体に開口部が形成されるので、振動板の振動によってケース体の開口部から磁気回路が設けられた側の内部に外気を取り入れることができるので、ギャップの外部に位置するボイスコイルの部分からの放熱を促進させ、スピーカ装置の冷却効果をより向上させることができる。

本発明に係るスピーカ装置において、前記ケース体の開口部は、前記磁気回路の少なくとも一部を覆うように形成される構成とすることができる。

このような構成によれば、ケース体の開口部から取り入れた外気をギャップの外部に位置するボイスコイルの部分に最短の空気流として直接触れさせることができるので、より一層の冷却効果を得ることができる。

本発明に係るスピーカ装置によれば、ボイスコイルの一部がギャップの外部に位置するので、ギャップ内のボイスコイルで発生した熱は空気層を介したヨークからの放熱の他に、ギャップの外部に位置するボイスコイルの部分からギャップ外の周囲の空間の空気に直接放熱でき、さらに振動板の振動により通流する空気に触れるので、ボイスコイルを含むスピーカ装置の冷却効果を向上させることができる。

本発明の実施の一形態に係るスピーカ装置の断面構造を示す断面図である。 図１に示すスピーカ装置の冷却のために装置内の外気の通流を示す説明図である。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

本発明の実施の一形態に係るスピーカ装置は、図１に示すように構成される。

図１に示すように、スピーカ装置１１は、略円形の底部と、この底部の周囲から立ち上がる壁部を有する箱形状の、第１ケース体１２と第２ケース体１３とを、その壁部の端縁部同士を係止させて内部空間を形成するケース体１５を有する。第１ケース体１２の底部の中央には、円形の開口部１６ａと、開口部の周囲から外部に向けて突出する壁部１６ｂとを有するポート部１６が形成されている。また、第２ケース体１３の底部の中央には、円形の開口部１７が形成されている。

ポート部１６の開口部１６ａの略中央には、開口部１６側に底部を有する円筒状の外ヨーク２１が、ポート部１６の壁部１６ｂに所定ピッチで設けた固定具２０により固定されている。この固定具２０は、略Ｌ字形状の取付け用の金具片であり、複数個の固定具２０により外ヨーク２１を壁部１６ｂに所定の間隔で取り付け、固定する。これにより、外ヨーク２１は、その底部側がポート部１６内に位置する状態で固定される。

外ヨーク２１の内部には、その底部から順にプレート２２、マグネット２３及び内ヨーク２４が積層されており、プレート２２、マグネット２３及び内ヨーク２４と、外ヨーク２１との間には隙間となるギャップ２６が形成されている。上記の外ヨーク２１、プレート２２、マグネット２３及び内ヨーク２４で磁気回路２５が構成される。

ケース体１５の内部には、頂部に円形開口を有する円錐型のコーン紙等から成る振動板３１が、その外周縁部に設けたエッジ部３１を第１ケース体１２と第２ケース体１３との端縁部同士が係合する位置において、これらに挟持された状態で固定されている。振動板３１は、上記した位置での固定により、振動板３１の開口部を形成する頂部が、磁気回路２５と逆側である、第２ケース体１３の開口部１７側に突出するように配置されている。よって、振動板３１は、その外周縁部よりも内周縁部を含む頂部が磁気回路２５とは反対側に突出するように設けられている。そして、振動板３１により、ケース体１５の内部は、第１ケース体１２側の第１空間３５ａと、第２ケース体１３側の第２空間３５ｂとに仕切られている。また、中央に円形状の開口を有するリング状に形成された合成樹脂又は布等の部材であるダンパー３２が、その外周縁部を第２ケース体１３の開口部１７の周縁に固定されている。

磁気回路２５に形成されたギャップ２６には、一端の側にボイスコイル２７が巻回された断面円形の筒状（円筒状）のボビン２８が、ボイスコイル２７をギャップ２６内の所定位置に配置されるように挿入される。このボイスコイル２７とボビン２８とでボイスコイルユニット２９が構成される。ボビン２８の他端には、振動板３１の内周縁部（開口部の縁部）及びダンパー３２の内周縁部（開口部の縁部）が固定される。これにより、ボイスコイルユニット２９及び振動板３１の内周縁部がダンパー３２によって、ボビン２８の軸方向（長手方向）に振動可能となるように、弾性支持された構造となっている。

ボイスコイルユニット２９が、ダンパー３２によりボビン２８の軸方向に振動可能となるように弾性支持されると共に、その振動が生じるボイスコイル２７への通電時において、ボイスコイル２７はその一部が常にギャップ２６の外部に位置するように設けられている。ボイスコイル２７のギャップ２６の外部に位置する部分は、第１ケース体１２と振動板３１とで仕切られた第１空間３５ａ内の空気に直接触れる位置に置かれることになる。

第１ケース体１２に設けたポート部１６の外部側の先端開口部には、フィルタ３７が取付けられており、第１空間３５ａ内に取り入れる外気についてフィルタで除塵している。また、第１ケース体１２の外表面にはスピーカ装置１１の外部と電気的に接続される端子４１が設けられており、ボイスコイル２７に接続されるリード線４２が第１空間３５ａから第１ケース体１２を貫通して端子４１に接続されている。

ボイスコイル２７が巻回されたボビン２８の一端側と反対の他端側の先端には、蓋状のキャップ３８が固着され、ボビン２８の内部を封止している。また、第２ケース体１３の開口部１７を封止するために、開口部１７全体を覆うように蓋状のカバー部材３９が第２ケース体１３の外表面に固定されている。

次に、本発明の実施形態に係るスピーカ装置１１の動作について、図２を参照して説明する。図２は、スピーカ装置１１の作動時（通電による振動時）における装置内の外気の通流を示す説明図である。

図２に示すように、スピーカ装置１１では、端子板４１及びリード線４２を介してボイスコイル２７に音信号に応じた電流が流れると、ボイスコイル２７に流れる電流と磁気回路２５のギャップ２６内に形成される磁界との電磁作用により、ボイスコイルユニット２９（ボイスコイル２７及びボビン２８）は、ボビン２８の軸方向（長手方向）に振動し、さらにボビン２８の端部に固定される振動板３１もボビン２８の軸方向に振動して（図２に示すＦ方向）、所定の音を発する。

振動板３１によるボビン２８の軸方向（長手方向）への振動は、電気信号に応じた音の発生に加え、第１ケース体１２に設けたポート部１６の開口部１６ａからの外気の通流（図２の破線Ｂで示す）を促進する。振動板３１が第２ケース体１３側に振れると、振動板３１により仕切られた第１空間３５ａ内では圧力の低下が生じてポート部１６の開口部１６ａから外気を取り入れ（図２の破線Ｂで外気の流路を示す）、振動板３１が第１ケース体１２側に振れると、第１空間３５ａ内の圧力が増加して、第１空間３５ａ内の空気をポート部１６の開口部１６ａから排出する。したがって、振動板３１の振動により第１空間３５ａには、ポート部１６の開口部１６ａを介して外気との交換による通流が活発に行われることになる。

特に、本実施形態の振動板３１は、上記したように、振動板３１の開口部（内周縁部）が形成されている頂部が、磁気回路２５と逆側である、第２ケース体１３の開口部１７側に突出するように配置されているので、振動板３１とボビン２８の周壁との間は９０°より小さい角度（鋭角）であり、９０°より大きい角度（鈍角）となる場合に比べて、第１空間３５ａは狭い空間となることから、振動板３１の振動による圧力変化を受け易く、振動による空気の流通速度が増加する。外部からポート部１６の開口部１６ａにより第１空間３５ａ内に通流した空気（外気）は、図２に示すように、磁気回路２５、ボイスコイルユニット２９に直接触れることができる（破線Ｂで外気の流路を示す）。特に、振動板３１とボイスコイルユニット２９とが接続する近傍の空間には、流入した外気が行き場を失い、振動板３１による振動の影響を受け易くなり、ギャップ２６の外部に位置するボイスコイル２７に直接触れることになる。

したがって、ボイスコイル２８への通電時、すなわち振動板３１の振動の際に、ボイスコイル２８の一部はギャップ２６の外側に位置しているので、熱源となるボイスコイル２８は、ギャップ２６の外側に位置する部分が、振動板３１の振動により通流する外気と直接触れることができるので、ギャップ２６内に位置する部分より放熱が促進される。なお、ギャップ２６内に位置するボイスコイル２８に生じた熱は、ギャップ２６内の空気層を介して外ヨーク２１に伝熱され、外ヨーク２１から第１空間３５ａ内に放熱されるが、外ヨーク２１の外表面もポート部１６の開口部１６ａから通流する外気に触れるので、放熱効果が向上する。

上記した外気の第１空間３５ａ内での噴流平均速度Ｖｐについては、振動板３１の面積Ｓｄ、ポート部１６の開口部１６ａの断面積Ｓｐ、振動板３１の平均振動速度Ｖｄとの間に、Ｖｐ＝Ｓｄ÷Ｓｐ×Ｖｄ（適宜「Ｓｄ／Ｓｐ*Ｖｄ」と略記する）の関係がある。噴流平均速度Ｖｐを最大化するほど冷却効果が上昇するが、噴流速度が増加するほどノイズが増加し、いわゆるＳ／Ｎ比が悪化する。したがって、噴流平均速度Ｖｄは、Ｓ／Ｎ比による制限がかかる。外気による噴流を冷却に使用するには、磁気回路２５とポート部１６との距離も影響すると考えられるが、噴流平均速度Ｖｄが振動板３１の平均振動速度Ｖｄの２倍程度であれば冷却効果が見込めることから、Ｓｄ／Ｓｐを２倍以上となるように設定する。

本実施形態では、ボイスコイル２７への通電時において、ボイスコイル２７の一部がギャップ２６の外側に位置するので、ボイスコイル２７での発熱の際、その一部は振動板３１の振動により通流される外気に直接触れて放熱することができ、磁気回路２５からの放熱と併せて、スピーカ装置全体としての放熱による冷却効果を向上させることができる。

本実施形態では、ボイスコイル２７への通電時（振動板３１の振動時）において、ボイスコイルの一部がギャップ２６の外側に位置するように設けたものであるが、ギャップ２６の外側に位置する部分のボイスコイル２７全体に対する割合は、放熱効率、スピーカ装置１１の音質への影響等を考慮して決定することができる。また、振動板３１は円錐形状の頂部が磁気回路２５とは反対側に突出するように配置しているが、これは上記したように振動板３１の振動による外気の取り入れをより一層効果的に行うためである。なお、振動板３１の頂部を磁気回路２５側に突出させても、ボイスコイル２７の一部がギャップ２６の外側に位置するように設けたので、本実施形態には及ばないものの、一定程度の冷却効果を得ることができる。

また、本実施形態では、第１ケース体１２に設けたポート部１６に磁気回路２５全体が覆われているので、磁気回路２５、ボイスコイルユニット２９全体に外気が通流して冷却効果を促進するが、磁気回路２５の一部がポート部１６に覆われた状態であっても、ボイスコイル２７の一部がギャップ２６の外側に位置するように設けたので、所定の冷却効果を得ることができる。

以上、説明したように、本発明に係るスピーカ装置は、ボイスコイルで発生した熱をギャップの外側の周囲の空気に直接放熱でき、ボイスコイルの冷却効果を向上させることができるので、放熱効果の優れたダイナミック型のスピーカ装置の放熱構造として有用である。

１１ スピーカ装置
１２ 第１ケース体
１３ 第２ケース体
１５ ケース体
１６ ポート部
１６ａ 開口部（ポート部）
１６ｂ 壁部
１７ 開口部（第２ケース体）
２１ 外ヨーク
２２ プレート
２３ マグネット
２４ 内ヨーク
２５ 磁気回路
２６ ギャップ
２７ ボイスコイル
２８ ボビン
２９ ボイスコイルユニット
３１ 振動板
３２ ダンパー
３８ キャップ
３９ カバー部材

Claims (5)

1. ケース体と、
   該ケース体の内部に固定された磁気回路と、
   筒形状のボビンに巻回され、前記磁気回路に形成されたギャップ内に配置されるボイスコイルと、
   前記ケース体の内部を仕切るように、内周縁部が前記ボビンに接続され、外周縁部が前記ケース体に接続された振動板と、
   を有するスピーカ装置であって、
   前記ボイスコイルの一部が前記ギャップの外部に位置するスピーカ装置。
2. 前記ボイスコイルへの通電時に、前記ボイスコイルの一部が前記ギャップの外部に位置する請求項１に記載のスピーカ装置。
3. 前記振動板は、前記内周縁部が前記磁気回路とは逆の側に突出するように前記ボビンに接続される請求項１又は２に記載のスピーカ装置。
4. 前記振動板により仕切られた前記ケース体の内部のうち、前記磁気回路が設けられた側の内部と前記ケース体の外部とが連通するように前記ケース体に開口部が形成された請求項１乃至３のいずれかに記載のスピーカ装置。
5. 前記ケース体の開口部は、前記磁気回路の少なくとも一部を覆うように形成される請求項１乃至４のいずれかに記載のスピーカ装置。

Images