JP2019125836A

JP2019125836A - 磁気回路

Info

Publication number: JP2019125836A
Application number: JP2018003272A
Authority: JP
Inventors: 隆司森重; Takashi Morishige
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-07-25

Abstract

【課題】振動強度を向上させつつ製造容易な磁気回路を提供する。【解決手段】一対の磁石２１Ａ、２１Ｂが、互いに極性が異なる面を対向させて配置されることから、反力が生じる部材同士を接近させる必要がなく、組立性を向上させることができ、磁気回路２を容易に製造することができる。一方の磁石２１Ａと一方のボイスコイル３Ａとの間に生じる駆動力が、他方の磁石２１Ｂと他方のボイスコイル３Ｂとの間に生じる駆動力に対し、同時に同方向を向くようにすれば、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂを用いることによって振動強度を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気回路に関する。

一般に、スピーカや振動ユニット等の振動を発生する装置では、ボイスコイルと磁気回路とが設けられることにより、電磁的な相互作用によって振動が発生するようになっている。このような振動発生装置では、振動強度（駆動力）を向上させることが要求される場合がある。例えば、振動発生装置はいろいろな対象物に用いることは可能であるが、一つの適用対象として自動車に用いることも可能である。その一例として車両の運転者に対して、他車両の接近方向を通知する際に振動発生装置を用いることも考えられるが、その際、強い振動強度を発生することができれば、運転者に通知しやすくすることができる。そこで、振動方向において２つのマグネットが並べられた磁気回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された磁気回路では、マグネットの同極同士が対向することにより、反発磁界が形成されている。

特開平１１−１２２６９５号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたように、駆動力を向上させるために反発磁界を形成しようとすると、反力に逆らって２つのマグネットを接近させて組み付ける必要があり、磁気回路の製造が困難であった。

したがって、本発明の課題は、振動強度を向上させつつ製造容易な磁気回路を提供することが一例として挙げられる。

前述した課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の磁気回路は、互いに極性が異なる面が対向するように配置される一対の磁石と、前記一対の磁石の対向方向における外側から、当該一対の磁石を挟み込むように配置される一対の端部ヨークと、前記一対の磁石の間に配置される中間ヨークと、を備え、前記中間ヨークは、前記一対の端部ヨークのそれぞれに対してエアギャップを形成することを特徴としたものである。

本発明の実施例に係る振動ユニットを示す断面図である。前記振動ユニットの磁気回路における等磁力線を示す断面図である。第１の比較例の磁気回路における等磁力線を示す断面図である。第２の比較例の磁気回路における等磁力線を示す断面図である。本発明の変形例に係るスピーカユニットを示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態に係る磁気回路は、互いに極性が異なる面が対向するように配置される一対の磁石と、一対の磁石の対向方向における外側から、一対の磁石を挟み込むように配置される一対の端部ヨークと、一対の磁石の間に配置される中間ヨークと、を備え、中間ヨークは、一対の端部ヨークのそれぞれに対してエアギャップを形成する。

一対の磁石が、互いに極性が異なる面が対向するように配置されることから、例えば、一対の被着磁部材によって中間ヨークを挟み込んだ状態で磁場を印加することにより、この被着磁部材を着磁して磁石に変化させ、磁気回路を形成することができる。このとき、一対の被着磁部材によって中間ヨークを挟み込む際に反力が生じない。また、一対の被着磁部材を着磁して磁石に変化させた後、これらを組み付けてもよく、この場合も同様に反力が生じない。いずれの製造方法であっても、反力が生じる部材同士を接近させる必要がないことから、組立性を向上させることができ、磁気回路を容易に製造することができる。

また、一方の磁石と一方のボイスコイルとによって駆動力が、他方の磁石と他方のボイスコイルとによって生じる駆動力に対し、同時に同方向を向くようにすれば、一対の磁石を用いることにより振動強度を向上させることができる。ボイスコイルに通電することによって生じる磁界の向きは、ボイスコイルの螺旋の向きと、交流電流又はパルス電流の位相と、によって決まることから、これらを適宜に設定すればよい。

中間ヨークは、対向方向との交差方向において一対の磁石よりも突出した突出部と、突出部から対向方向に延びて一対の端部ヨークのそれぞれに対してエアギャップを形成する一対の対向部と、を有することが好ましい。

本発明の実施形態に係る振動ユニットは、上記の磁気回路を備えた振動ユニットであって、一対のエアギャップのそれぞれに配置される一対のボイスコイルと、中間ヨークに接続される少なくとも１つのサスペンションと、サスペンションが接続される外装ケースと、を備え、ボイスコイルに交流電流又はパルス電流を流すことで、磁気回路を対向方向に駆動する。

このような振動ユニットによれば、上記の磁気回路を備えることにより、振動強度を向上させつつ容易に製造することができる。

外装ケースにおいて対向方向に対向する２面のそれぞれに配置される一対の振動板をさらに備え、一対の振動板に対し、一対のボイルコイルのそれぞれが接続されていることが好ましい。上記のようにボイルコイルの螺旋の向きと、電流の位相と、を適宜に設定することにより、一対の振動板に対し、同時に同方向の駆動力を加えることができ、振動強度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る磁気回路製造方法は、上記の磁気回路を製造するための磁気回路製造方法であって、一対の被着磁部材によって中間ヨークを挟み込んだ状態で磁場を印加することにより、被着磁部材を着磁して磁石に変化させる。このような製造方法によれば、反力が生じる部材同士を接近させる必要がないことから、組立性を向上させることができる。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。本実施例の振動ユニット１は、図１に示すように、磁気回路２と、一対のボイスコイル３Ａ、３Ｂと、３つのサスペンション４Ａ〜４Ｃと、外装ケース５と、一対の振動板６Ａ、６Ｂと、を備える。振動ユニット１は、例えば移動体としての車両の座席に搭載され、着座者に振動を伝達するために用いられる。

本実施例では、振動ユニット１における振動の発生方向（振動方向）をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する平面内の２方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、図１では、振動ユニット１のうちＸ方向における半分を図示しているが、残りの半分はＹＺ平面を対称面として面対称な形状を有している。また、振動ユニット１は、Ｚ方向から見て全体が円形となっており、ＺＸ平面を通る断面と、ＹＺ平面を通る断面と、は略同一形状を有している。

磁気回路２は、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂと、中間ヨーク２２と、一対の端部ヨークとしての一対のプレート２３Ａ、２３Ｂと、を備える。

一対の磁石２１Ａ、２１Ｂは、Ｚ方向に並んでいる。以下では、Ｚ方向における磁石２１Ａ側を「一方側」とし、磁石２１Ｂ側を「他方側」とする。一対の磁石２１Ａ、２１Ｂは、互いに極性が異なる面が対向するように配置されている。例えば、一方側の磁石２１Ａにおいて、一方側の面がＮ極であり他方側の面がＳ極であるとともに、他方側の磁石２１Ｂにおいて、一方側の面がＮ極であり他方側の面がＳ極であればよい。

中間ヨーク２２は、例えば鉄等の強磁性体によって形成され、Ｚ方向一方側の第１部材２２Ａと他方側の第２部材２２Ｂとによって構成されるとともに、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂの間に配置されている。中間ヨーク２２は、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂによって挟み込まれる被挟持部２２１と、ＸＹ平面の各方向において一対の磁石２１Ａ、２１Ｂから突出した突出部２２２と、突出部２２２からＺ方向に沿って延びる一対の対向部２２３Ａ、２２３Ｂと、を有する。尚、突出部２２２は、ＸＹ平面全体において一対の磁石２１Ａ、２１Ｂから突出していてもよいし、突出しない部分を有していてもよい。

第１部材２２Ａは、被挟持部２２１において一方側の磁石２１Ａにおける他方側の面に接触し、第２部材２２Ｂは、被挟持部２２１において他方側の磁石２１Ｂにおける一方側の面に接触する。一方側の対向部２２３Ａは第１部材２２Ａに形成され、他方側の対向部２２３Ｂは第２部材２２Ｂに形成されている。

一対のプレート２３Ａ、２３Ｂは、例えば鉄等の強磁性体によって形成され、一対の磁石２１Ａ、２１ＢをＺ方向における外側から挟み込むように配置される。一方側のプレート２３Ａが、一方側の磁石２１Ａにおける一方側の面に接触し、他方側のプレート２３Ｂが、他方側の磁石２１Ｂにおける他方側の面に接触する。

一方側の磁石２１Ａとプレート２３Ａとの合計のＺ方向寸法は、一方側の対向部２２３Ａの突出寸法と略等しい。同様に、他方側の磁石２１Ｂとプレート２３Ｂとの合計のＺ方向寸法は、他方側の対向部２２３Ｂの突出寸法と略等しい。即ち、一方側の対向部２２３Ａとプレート２３ＡとがＸＹ平面内の各方向において対向し、エアギャップＧＡが形成されている。同様に、他方側の対向部２２３Ｂとプレート２３ＢとがＸＹ平面内の各方向において対向し、エアギャップＧＢが形成されている。

ボイスコイル３Ａ、３Ｂは、Ｚ方向の両側が開口した筒状に形成されている。一方側のボイスコイル３Ａは、コイル支持部３１Ａによって支持されることで、エアギャップＧＡに配置されている。コイル支持部３１Ａは一方側の振動板６Ａに接続されている。即ち、ボイスコイル３Ａはコイル支持部３１Ａを介して振動板６Ａに接続されている。他方側のボイスコイル３Ｂは、コイル支持部３１Ｂによって支持されることで、エアギャップＧＢに配置されている。コイル支持部３１Ｂは一方側の振動板６Ｂに接続されている。即ち、ボイスコイル３Ｂはコイル支持部３１Ｂを介して振動板６Ｂに接続されている。

３つのサスペンション４Ａ〜４Ｃは、全体が円環板状に形成されるとともに環状部分に適宜な貫通孔を有するダンパであって、その内周部が中間ヨーク２２に接続され、その外周部が外装ケース５に接続されている。

Ｚ方向一方側のサスペンション４Ａは、中間ヨーク２２における一方側の対向部２２３Ａの先端部に接続されており、対向部２２３Ａには、サスペンション４Ａを支持するために外周側に突出した突出部２２４Ａが形成されている。Ｚ方向他方側のサスペンション４Ｂは、中間ヨーク２２における他方側の対向部２２３Ｂの先端部に接続されており、対向部２２３Ｂには、サスペンション４Ｂを支持するために外周側に突出した突出部２２４Ｂが形成されている。

Ｚ方向中央のサスペンション４Ｃの内周部は、中間ヨーク２２の第１部材２２Ａと第２部材２２ＢとによってＺ方向から挟み込まれている。尚、図示の例では、サスペンション４Ｃを挟み込むための切欠きが第２部材２２Ｂのみに形成されているが、このような切欠きは、第１部材２２Ａのみに形成されていてもよいし、両方に形成されていてもよい。

外装ケース５は、磁気回路２とボイスコイル３Ａ、３Ｂとサスペンション４Ａ〜４Ｃとを収容するケースであって、Ｚ方向を軸方向とするとともに両端が開口した円筒状に形成されている。外装ケース５は、Ｚ方向一方側の第１ケース部５Ａと他方側の第２ケース部５Ｂとによって構成されているものとするが、１部材により形成されていてもよい。また、第１ケース部５Ａと第２ケース部５Ｂとは、ＸＹ平面を対称面として面対称な形状を有していてもよいし、多少の非対称性を有していてもよい。外装ケース５の内周面には、サスペンション４Ａ〜４Ｃの外周部が接続されている。

ここで、振動板６Ａ、６Ｂに生じる駆動力の向きについて説明する。振動板６Ａ、６Ｂには、同時に同方向（Ｚ方向の一方側又は他方側）の駆動力が生じる。一方側のプレート２３Ａが接触する磁石２１Ａの極と、他方側のプレート２３Ｂが接触する磁石２１Ｂの極と、は互いに異なっている。また、一方側の対向部２２３Ａを有する第１部材２２Ａが接触する磁石２１Ａの極と、他方側の対向部２２３Ｂを有する第２部材２２Ｂが接触する磁石２１Ｂの極と、は互いに異なっている。従って、一方側のエアギャップＧＡにおける磁界の向きと、他方側のエアギャップＧＢにおける磁界の向きと、は互いに逆向きとなる。

上記のようにエアギャップＧＡ、ＧＢの磁界の向きが互いに逆向きとなることから、一対の振動板６Ａ、６Ｂに同時に同方向の駆動力を生じさせるためには、一方側のボイスコイル３Ａに通電した際に発生する磁界の向きと、他方側のボイスコイル３Ｂに通電した際に発生する磁界の向きと、が互いに逆向きとなる必要がある。このためには、一対のボイスコイル３Ａ、３Ｂの螺旋の向きを逆向き（ＸＹ平面を対称面として面対称）にし、且つ、通電する交流電流又はパルス電流の位相を同位相とするか、或いは、一対のボイスコイル３Ａ、３Ｂの螺旋の向きを同じ向き（ＸＹ平面を対称面として非対称）にし、且つ、通電する交流電流又はパルス電流の位相を逆位相とすればよい。

次に、磁気回路２を製造するための磁気回路製造方法の一例について説明する。着磁可能であり、磁石２１Ａ、２１Ｂを構成するための部材を被着磁部材とする。第１部材２２Ａと第２部材２２Ｂとを互いに固定して中間ヨーク２２を構成し、この中間ヨーク２２を一対の被着磁部材によって挟み込み、この状態で磁場を印加することにより、被着磁部材を着磁して磁石２１Ａ、２１Ｂに変化させる。

尚、着磁する際には、磁石２１Ａ、２１Ｂにプレート２３Ａ、２３Ｂが固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。また、振動ユニット１を構成する各部品を組み付けた後に、磁場を印加して着磁し、振動ユニット１を完成させてもよい。即ち、少なくとも一対の被着磁部材によって中間ヨーク２２を挟み込んだ状態で磁場を印加すればよく、その他の部材の組み付けタイミングと、磁場印加のタイミングと、の前後は任意である。

また、一対の被着磁部材を着磁して磁石２１Ａ、２１Ｂに変化させた後に、この磁石２１Ａ、２１Ｂによって中間ヨーク２２を挟み込んで固定してもよい。

以上の磁気回路２の発生磁場を等磁力線によって表すと、図２のようになる。即ち、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂには、互いに近づくような力が作用する。一方、第１の比較例の磁気回路７の発生磁場を等磁力線によって表すと、図３のようになる。磁気回路７は、一対の磁石７１Ａ、７１Ｂと、中間ヨーク７２と、一対の端部ヨーク７３Ａ、７３Ｂと、を備え、一対の磁石７１Ａ、７１Ｂは、同極性の面が対向するように配置されている。中間ヨーク７２及び一対の端部ヨーク７３Ａ、７３Ｂは、それぞれ、中間ヨーク２２及び一対の端部ヨーク２３Ａ、２３Ｂと同様の構成を有する。このような磁気回路７の発生磁場は図３のように表され、一対の磁石７１Ａ、７１Ｂには互いに反発するような力が作用する。また、第２の比較例の磁気回路８の発生磁場を等磁力線によって表すと、図４のようになる。磁気回路８は、１つの磁石８１と、１つの下側ヨーク８２と、１つの上側ヨーク８３と、を備える。下側ヨーク８２及び上側ヨーク８３は、それぞれ、中間ヨーク２２の第１部材２２Ａ及び端部ヨーク２３Ａと同様の構成を有する。

上記の構成により、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂが、互いに極性が異なる面を対向させて配置されることから、一対の被着磁部材によって中間ヨーク２２を挟み込んだ状態で磁場を印加することにより、この被着磁部材を着磁して磁石２１Ａ、２１Ｂに変化させ、磁気回路２を形成する際に反力が生じない。また、一対の被着磁部材を着磁して磁石２１Ａ、２１Ｂに変化させた後、これらを組み付ける場合も同様に反力が生じない。いずれの製造方法であっても、反力が生じる部材同士を接近させる必要がないことから、組立性を向上させることができ、磁気回路２を容易に製造することができる。

また、中間ヨーク２２を挟み込んだ一対の磁石２１Ａ、２１Ｂには反力が生じないことから、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂを接近して配置させやすく、磁気回路２を小型化することができる。

また、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂと中間ヨーク２２とを１ユニット化しやすく、サスペンションの数を減らしやすい。即ち、一方側の磁石と一方側の中間ヨークとを第１のユニットとするとともに、他方側の磁石と他方側の中間ヨークとを第２のユニットとし、これらのユニットを対向方向に分離して配置した場合、各ユニットを安定して保持するためには、それぞれ２つ以上のサスペンションを設けることが好ましい。これに対し、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂと中間ヨーク２２とを１ユニット化すれば、実施例に示すように３つのサスペンション４Ａ〜４Ｃによって（即ち中央のサスペンション４Ｃを共通化して）このユニットを安定して保持することができる。

また、一方の磁石２１Ａと一方のボイスコイル３Ａとの間に生じる駆動力が、他方の磁石２１Ｂと他方のボイスコイル３Ｂとの間に生じる駆動力に対し、同時に同方向を向くようにすれば、一対の磁石２１Ａ、２１Ｂを用いることによって振動強度を向上させることができる。

なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。

例えば、前記実施例では、磁気回路２が振動ユニット１に設けられるものとしたが、変形例として図５に示すように、磁気回路２０をスピーカ装置１０に設けてもよい。

スピーカ装置１０は、磁気回路２０と、一対の振動部３０Ａ、３０Ｂと、エンクロージャ４０と、を備える。一対の振動部３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ、フレーム１１と、フレーム１１に支持される振動板１２と、振動板１２をフレーム１１に支持するエッジ１３と、振動板１２に直接的に支持される筒状のボイスコイル１４と、ボイスコイル１４をフレーム１１に支持するダンパ１５と、を備える。

磁気回路２０は、前記実施例の磁気回路２と同様に、互いに極性が異なる面を対向させて配置される一対の磁石２０１Ａ、２０１Ｂと、一対の磁石２０１Ａ、２０１Ｂの間に配置される中間ヨーク２０２と、一対の磁石２０１Ａ、２０１ＢをＺ方向における外側から挟み込むように配置される一対の端部ヨークとしてのプレート２０３Ａ、２０３Ｂと、を備える。また、中間ヨーク２０２は、ＸＹ平面において一対の磁石２０１Ａ、２０１Ｂから突出した突出部と、突出部からＺ方向に延びて一対のプレート２０３Ａ、２０３Ｂのそれぞれに対してエアギャップを形成しつつＸＹ平面内の各方向に対向する一対の対向部と、を有する。ボイスコイル１４はこのエアギャップに配置される。

変形例のスピーカ装置１０によれば、前記実施例の振動ユニット１と同様に、反力が生じる部材同士を接近させる必要がないことから、組立性を向上させることができ、磁気回路２０を容易に製造することができる。また、一方の磁石２０１Ａと一方のボイスコイル１４との間に生じる駆動力が、他方の磁石２０１Ｂと他方のボイスコイル１４との間に生じる駆動力に対し、同時に同方向を向くようにすれば、一対の磁石２０１Ａ、２０１Ｂを用いることによって振動強度を向上させることができる。

また、前記実施例では、振動ユニット１が３つのサスペンション４Ａ〜４Ｃを備えるものとしたが、サスペンションの数及び配置は、発生する駆動力の大きさや、用いるダンパ部材の性能に応じて適宜に設定されればよい。例えば、Ｚ方向中央部のサスペンションを省略し、Ｚ方向両端部にのみサスペンションを設けてもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施例に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施例に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

１振動ユニット
２、２０磁気回路
２１Ａ、２１Ｂ磁石
２２中間ヨーク
２２２突出部
２２３Ａ、２２３Ｂ対向部
２３Ａ、２３Ｂプレート（端部ヨーク）
３Ａ、３Ｂボイスコイル
４Ａ〜４Ｃサスペンション
５外装ケース
６Ａ、６Ｂ振動板

Claims

互いに極性が異なる面が対向するように配置される一対の磁石と、
前記一対の磁石の対向方向における外側から、当該一対の磁石を挟み込むように配置される一対の端部ヨークと、
前記一対の磁石の間に配置される中間ヨークと、を備え、
前記中間ヨークは、前記一対の端部ヨークのそれぞれに対してエアギャップを形成することを特徴とする磁気回路。
前記中間ヨークは、前記対向方向との交差方向において前記一対の磁石よりも突出した突出部と、前記突出部から前記対向方向に延びて前記一対の端部ヨークのそれぞれに対してエアギャップを形成する一対の対向部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の磁器回路。
請求項１又は２に記載の磁気回路を備えた振動ユニットであって、
一対の前記エアギャップのそれぞれに配置される一対のボイスコイルと、
前記中間ヨークに接続される少なくとも１つのサスペンションと、
前記サスペンションが接続される外装ケースと、を備え、
前記ボイスコイルに交流電流又はパルス電流を流すことで、前記磁気回路を前記対向方向に駆動することを特徴とする振動ユニット。
前記外装ケースにおいて前記対向方向に対向する２面のそれぞれに配置される一対の振動板をさらに備え、
前記一対の振動板に対し、前記一対のボイルコイルのそれぞれが接続されていることを特徴とする請求項３に記載の振動ユニット。
請求項１又は２に記載の磁気回路を製造するための磁気回路製造方法であって、
一対の被着磁部材によって前記中間ヨークを挟み込んだ状態で磁場を印加することにより、当該被着磁部材を着磁して前記磁石に変化させることを特徴とする磁気回路製造方法。