JP2016048877A - 導線とこれを用いたコイル、および前記コイルを用いたラウドスピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】ラウドスピーカに於いて、直流抵抗値の小さなボイスコイルを提供する。
【解決手段】導線２２は、金属製の中心導線２３Ａと、表層導体部２３Ｂを含んでいる。表層導体部２３Ｂは、第１グラフェン層２４Ａと、金属導体層２５と、第２グラフェン層２４Ｂを含んでいる。第１グラフェン層２４Ａは、中心導線２３Ａの表面に形成されている。金属導体層２５は、第１グラフェン層２４Ａの外側に設けられている。第２グラフェン層２４Ｂは、導体層の表面に形成されている。これにより、表層導体部２３Ｂに複数の層のグラフェン層が形成され、各グラフェン層の厚みが薄くとも導線の直流抵抗値を小さくできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、導線と、この導線を巻きまわして形成されたコイルと、このコイルを用いたラウドスピーカに関する。

以下、従来のボイスコイルについて説明する。従来のボイスコイルは、導線を複数回巻き回して形成されている。なお、ボイスコイルの導線の材質は、たとえば銅を用いている。なお、導線の表面は、絶縁皮膜によって絶縁処理されている。さらに、導線は、絶縁皮膜の上に、あらかじめ熱可塑性の樹脂などによる融着皮膜が形成されている。

そして、線材を巻きまわした状態で、融着皮膜を溶融させている。その後で加熱などによって、溶融した融着皮膜を硬化することにより、隣接した導線同士を結着して、ボイスコイルが作製されている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００１−３５９１９２号公報

しかしながら従来のボイスコイルにおいて、巻きまわし回数が多くなると、導線の有する直流抵抗成分によって、ボイスコイルが発熱するという課題を有していた。

そこで本発明は、この問題を解決したもので、直流抵抗値を小さくできる導線を提供することが目的である。

この目的を達成するために本発明の導線は、表層導体部と、中心導線とを含んでいる。表層導体部は、中心導線の表面に形成された第１グラフェン層と、前記第１グラフェン層の外側に設けられた金属導体層と、前記導体層の表面に形成された第２グラフェン層とを含んでいる。これにより所期の目的を達成することができる。

以上のように本発明によれば、表層導体部に複数のグラフェン層が形成されているので、表層導体部の直流抵抗値を小さくできる。したがって、この導線を巻き回してコイルを作製すれば、コイルのインピーダンスも小さくできる。

本発明の実施の形態の導線の断面図 本発明の実施の形態の他の例の導線の断面図 本発明の実施の形態におけるラウドスピーカの断面図 本実施の形態におけるコイルの要部断面図 本実施の形態におけるコイルの要部拡大断面図 本実施の形態におけるコイルのインピーダンス特性図

以下本実施の形態におけるボイスコイルについて説明する。

（実施の形態１）
図１は、導線２２の断面図である。以下本実施の形態における導線２２について図１を参照しながら説明する。導線２２は、中心導線２３Ａと、表層導体部２３Ｂを含んでいる。表層導体部２３Ｂは、グラフェン層２４と、金属導体層２５を含んでいる。グラフェン層２４は、第１グラフェン層２４Ａと、第２グラフェン層２４Ｂを含んでいる。第１グラフェン層２４Ａは、中心導線２３Ａ表面に形成されている。金属導体層２５は、第１グラフェン層２４Ａの外側に設けられている。そして、第２グラフェン層２４Ｂは、金属導体層２５の表面に設けられている。

以上のような構成により、表層導体部２３Ｂに複数のグラフェン層２４が形成されているので、表層導体部２３Ｂの直流抵抗値を小さくできる。

図２は、他の例の導線２２の断面図である。導線２２について、図２を参照しながらさらに詳しく説明する。中心導線２３Ａは、銅によって形成されていることが好ましい。この構成により、導線２２の直流抵抗値を小さくできる。なお、中心導線２３Ａは、単一の金属によって形成する構成に限られず、複数の金属による層を含んでも良い。中心導線２３Ａは、表面に第１触媒層２３Ｃを含むことが好ましい。第１触媒層２３Ｃは、第１グラフェン層２４Ａの成長を助長する。この構成により、第１グラフェン層２４Ａの厚みを大きくできる。したがって、表層導体部２３Ｂの直流抵抗値をさらに小さくできる。また、第１グラフェン層２４Ａの厚みを大きくできるので、グラフェン層２４の層数を少なくできる。したがって、導線２２上に表層導体部２３Ｂを形成するための工数を低減できる。

金属導体層２５は、中心導線２３Ａと同じ材料によって形成してもかまわない。金属導体層２５は、銅によって形成することが好ましい。この構成により、金属導体層２５の直流抵抗値を小さくできる。なお、金属導体層２５はニッケルによって形成しても良い。ニッケルは、第２グラフェン層２４Ｂを成長させる触媒として働く。この構成により、第２グラフェン層２４Ｂの厚みを大きくできる。また、第１グラフェン層２４Ａの厚みを大きくできるので、グラフェン層２４の層数を少なくできる。したがって、導線２２上に表層導体部２３Ｂを形成するための工数を低減できる。

また、金属導体層２５は、単一の金属によって形成した構成に限られず、複数の金属層を含んでも良い。金属導体層２５は、第２触媒層２５Ａを含むことが好ましい。なお、第２触媒層２５Ａはニッケルによって形成することが好ましい。この構成により、第２グラフェン層２４Ｂの厚みを大きくできる。

さらに、導線２２は、第１グラフェン層２４Ａと第２グラフェン層２４Ｂによって形成された構成に限られず、３層以上のグラフェン層２４によって構成されていても良い。たとえば、導線２２をｎ層のグラフェン層２４によって構成する場合、表層導体部２３Ｂは、ｎ−１層の金属導体層２５によって形成されている。なお、グラフェン層２４と、金属導体層２５とは、交互に積層されている。この構成により、さらに導線２２の直流抵抗値を小さくできる。

次に、導線２２を巻き回して作製されたボイスコイル１２を用いたラウドスピーカ１１について図面を参照しながら説明する。図３は、ラウドスピーカ１１の断面図である。ラウドスピーカ１１は、ボイスコイル１２と、フレーム１３と、振動板１４と、磁気ギャップ１５Ａを有する磁気回路１５とを含んでいる。

振動板１４の外周は、フレーム１３に連結されている。なお、振動板１４は、エッジを含むことが好ましい。磁気回路１５は、フレーム１３に結合されている。また、振動板１４は、ダストキャップやサイドコーンなどを含んでもかまわない。ボイスコイル１２は、第１端部と、第２端部を有している。ボイスコイル１２の第１端部は、磁気ギャップに挿入されている。一方、ボイスコイル１２の第２端部は、振動板１４に結合されている。そして、振動板１４は、ボイスコイル１２に入力された信号に応じて、ボイスコイル１２の巻き軸方向に振動する。

ラウドスピーカ１１は、さらに端子１７を含むことが好ましい。端子１７は、フレーム１３に固定されている。端子１７に接続された他の機器から、端子１７に対して音声信号が入力される。そして、端子１７は、ボイスコイル１２と電気的に接続されている。この構成により、端子１７へ入力された信号が、ボイスコイル１２へと供給されている。

ボイスコイル１２は、導線２２に絶縁皮膜及び融着皮膜をコーティングした線材が複数回巻き回されて形成されている。この構成により、ボイスコイル１２の直流抵抗値を小さくでき、ボイスコイル１２の発熱による温度上昇を小さくできる。したがって、ボイスコイル１２へ入力される信号の振幅を大きくできる。その結果、ラウドスピーカ１１の耐入力を大きくできる。また、グラフェンは、銅などの金属に比べて非常に軽い。つまり、図１に示すように、導線２２は、表層導体部２３Ｂにグラフェン層２４を形成しているので、非常に軽い。したがって、図３に示すボイスコイル１２に入力された信号に対して振動板１４の応答速度が向上する。また、導線２２の直流抵抗値が小さいので、ボイスコイル１２の線長を長くすることが出来る。その場合、駆動力の大きさを示す指標であるＢＬ値を大きく出来るため、振動板１４の駆動力を大きく出来る。したがって、振動板１４の速度を大きくできるので、ラウドスピーカ１１の音圧レベルを大きく出来る。

図４は、ボイスコイル１２の要部断面図である。ボイスコイル１２はボビン１２Ａとコイル１２Ｂを含んでも良い。この場合、コイル１２Ｂは、導線２２を巻き回されて作製されている。そして、コイル１２Ｂは、ボビン１２Ａの周囲にまきまわされている。なお、ボイスコイル１２は、ボビン１２Ａを含む構成に限られず、コイル１２Ｂを直接に振動板１４へ結合する構成でもかまわない。

図３に示すように、端子１７とボイスコイル１２の間は、金糸線１６によって接続してもかまわない。この場合、ボイスコイル１２と金糸線１６との接続部は、ボビン１２Ａ上に形成することが好ましい。この場合、図１に示す中心導線２３Ａは、銅によって形成することが好ましい。この構成により、ボイスコイル１２と金糸線１６は、はんだによって接続できる。この場合、ボイスコイル１２と金糸線１６との接続部において、図１に示す表層導体部２３Ｂは剥離されている。そして、金糸線１６は、はんだによって中心導線２３Ａと直接に接続されている。

ボイスコイル１２と金糸線１６との接続部において、図１に示す第２グラフェン層２４Ｂの表面に、銅による表面処理層を形成しても良い。この構成により、金糸線１６は、はんだによって表面処理層と接続されている。この場合、ボイスコイル１２と金糸線１６との接続部において、図１に示す表層導体部２３Ｂを剥離する必要はない。

図５は、ボイスコイル１２の要部拡大断面図である。隣り合う導線２２同士は、密着していることが好ましい。そこで、導線２２の表面に絶縁皮膜２６を形成しておくことが好ましい。この構成により、隣り合う導線２２同士が短絡することを抑制できる。

さらに、ボイスコイル１２は、融着皮膜２７を含むことが好ましい。融着皮膜２７は、絶縁皮膜２６の表面に接着されており、隣接した導線２２同士を結着している。このように融着皮膜２７によって、導線２２同士が結着されているので、ボイスコイル１２の形態を維持できる。

ボイスコイル１２において、中心導線２３Ａや金属導体層２５は、非磁性材料であることが好ましい。この構成により、磁気ギャップ１５Ａでの磁力によって、ボイスコイル１２が引っ張られることを抑制できる。なお、中心導線２３Ａや金属導体層２５は、銅によって形成することが好ましい。この構成により、ボイスコイル１２の直流抵抗値を小さくできる。なお、中心導線２３Ａや金属導体層２５は、銅によって形成した構成に限られず、アルミニウムによって形成しても良い。この場合、導線２２を軽くできる。また、金属導体層２５は、銅によって形成する構成に限られず、ニッケルによって形成しても良い。さらに、金属導体層２５は、ニッケルによる第２触媒層２５Ａを含むことが好ましい。また、中心導線２３Ａは、ニッケルによる第１触媒層２３Ｃを含むことが好ましい。

図６は、ボイスコイル１２のインピーダンス特性図である。横軸は、周波数であり、縦軸はインピーダンス値を示している。特性曲線３１は、従来のボイスコイルのインピーダンス特性を示している。一方、特性曲線３２は、図３に示すボイスコイル１２のインピーダンス特性を示している。

特性曲線３２に示されるように、図２に示すボイスコイル１２は、低い音域の周波数の信号に比べて、高い音域の周波数の信号に対して、大きなインピーダンス値を示す。高い音域の周波数の信号は、図１に示す表層導体部２３Ｂを伝達している。そこで、図１に示すように、表層導体部２３Ｂを複数のグラフェン層２４によって形成しているので、表層導体部２３Ｂの直流抵抗値は小さい。したがって、図５に示す特性曲線３２と特性曲線３１を比べると、高い周波数においてのインピーダンスの減少幅は、低い周波数においてのインピーダンスの減少幅よりも大きい。したがって、図３に示すボイスコイル１２は、インピーダンスが大きな高い音域の信号に対して、よりインピーダンスを低減することができる。

なお、導線２２によって、ラウドスピーカ１１に用いるボイスコイル１２を形成したが、これに限られず、各種回路で用いられるコイルを形成してもかまわない。たとえば、電源回路に対して、導線２２をまきまわしたコイルを用いた場合、電源回路の発熱による温度上昇を低減できる。

本発明にかかる導線は、直流抵抗値が小さいという効果を有し、ラウドスピーカ等のボイスコイルに用いると有用である。

１１ ラウドスピーカ
１２ ボイスコイル
１２Ａ ボビン
１２Ｂ コイル
１３ フレーム
１４ 振動板
１５ 磁気回路
１５Ａ 磁気ギャップ
１６ 金糸線
１７ 端子
２２ 導線
２３Ａ 中心導線
２３Ｂ 表層導体部
２３Ｃ 第１触媒層
２４ グラフェン層
２４Ａ 第１グラフェン層
２４Ｂ 第２グラフェン層
２５ 金属導体層
２５Ａ 第２触媒層
２６ 絶縁皮膜
２７ 融着皮膜
３１ 特性曲線
３２ 特性曲線

Claims (6)

1. 金属製の中心導線と、
   前記中心導線の表面に形成された第１グラフェン層と、前記第１グラフェン層の外側に設けられた金属導体層と、前記導体層の表面に形成された第２グラフェン層とを含む表層導体部と、を備えた、
   導線。
2. 前記中心導線は、銅によって形成された、
   請求項１に記載の導線。
3. 前記金属導体層は、前記中心導線と同じ材料によって形成された、
   請求項１に記載の導線。
4. 前記金属導体層は、ニッケルによって形成された、
   請求項１に記載の導線。
5. 請求項１に記載の導線が、巻き回されて形成された、
   コイル。
6. フレームと、
   外周が前記フレームに連結された振動板と、
   前記フレームに結合され、磁気ギャップを有した磁気回路と、
   前記磁気ギャップに挿入された第１端部と、前記振動板に結合された第２端部を含む請求項５記載のコイルと、を備えた、
   ラウドスピーカ。

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