JP3165693U - スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】ボイスコイルを効率よく冷却し、ボイスコイルの温度上昇を抑えて、高耐入力かつ大出力で、安定した音圧を出力するスピーカを提供する。【解決手段】磁性体の上部プレート２０と下部プレート１２間に磁石１８を配し、下部プレート１２中心から延びたセンターポール１４を介して形成された磁気回路を有する。センターポール１４と上部プレート２０との間に形成された環状の磁気ギャップ２４と、上部プレート２０の上面に固定されたフレーム２６と、筒軸方向に通気可能な通気孔４０を筒壁内部に沿って複数設けられ、外周の円周方向に沿って全周に凹部３６が設けられたボビン３０を備える。ボビン３０の凹部３６に巻回され磁気ギャップ２４中に位置したボイスコイル３８と、フレーム２６の周縁に外縁部が固定されボビン３０が中央部に連結された振動板２８を備え、磁気ギャップ２４内をボビン３０が筒軸方向に振動する。【選択図】図１

Description

この考案は、ボイスコイルに生じる熱を放熱する機能を有するスピーカに関する。

従来、スピーカを構成する部材であるボイスコイルは、振動板に連結されたボビンに巻回され、音響信号である駆動電流が入力されるとボイスコイルによりボビンが振動し、これに結合された振動板が駆動され音圧が出力される。その際、ボイスコイルは、駆動電流により発熱する。一般に、スピーカの磁気ギャップを形成する空間は狭いため、スピーカ内部の空気が容易に外部空間と通気できず、ボイスコイルの熱が十分に放熱されず冷却されにくいものである。そのため、発熱によってボイスコイルの抵抗値が増大し、入力電流が減少し適正な出力音圧が得られなくなる場合があった。さらには、ボイスコイルとボビン自体が熱変形したり、ボイスコイルがボビンから剥離して、磁気ギャップを形成する上部プレート内周面に接触し、異常音の発生や断線による破損で使用不能に至る可能もあった。

そこで、発熱するボイスコイルを効果的に冷却する機能を有したスピーカとして、特許文献１では、磁気ギャップを形成したプレートの内周面と、ボビン内周面に対面するセンターポールの外周面の間に、磁気ギャップ形成部の内面が切り欠かれた通気孔を設け、通気路が形成されたものが開示されている。このスピーカは、振動板が振動すると通気路を空気が流通して、ボビンに巻回されたボイスコイルを冷却する。

また、特許文献２には、第一のスピーカの上部プレート内周面に、所定の間隔で切り欠いた第一の通気孔が設けられ、センターポール基部近傍の下部プレートには、所定間隔で第二の通気孔が設けられたスピーカが開示されている。このスピーカは、第一のスピーカと同軸上の背面位置に、第一のスピーカより小径の第二のスピーカが外側へ開口して取り付けられ、第一のスピーカと第二のスピーカの背面は、通気管で連通状態に形成されている。そして、第二のスピーカの振動により、第一のスピーカの通気孔を空気が流通し、ボイスコイルを冷却する。

特許文献３には、スピーカのホルダに、磁気ギャップ部に連通する通気口を設け、ボビンには、その筒軸方向に延設され通気口に侵入し得るように形成された延出部を設けたスピーカ装置が開示されている。これにより、ボイスコイルの熱が磁気ギャップを形成するマグネット等の部材に空気を介して伝達されるとともに、下部が延出されて表面積が増大されたボビンにも伝達されて冷却され、さらに、磁気ギャップ部に連通する通気口が外気に接するため、効率よく冷却される。

そのほか、特許文献４では、センターポール中央に、貫通状態に通気孔が形成され、ボイスコイルによる振動板の振動により生じた内部の空気への圧力が、通気孔から解放されるとともに、外部から通気孔へ霧状のワックスなどの異物の侵入が防止されたスピーカ装置が開示されている。

特開平８−１４０１９２号公報 特開平８−１６８０９０号公報 特開２００４−５６５４４号公報 特開平５−３１６５９２号公報

しかし、上記従来の技術では、スピーカを構成する上部プレートの内周面とセンターポールの間に形成された磁気ギャップは狭く、磁気ギャップ間に挿通されたボイスコイルを冷却するには、空気の通気が十分ではなかった。特許文献１では、ボイスコイルを冷却する空気は、上部プレート内周面に設けられた通気孔と、これに対面してセンターポール外周面に設けられた通気孔を通過するが、ダンパの気密性が低くなる程度で、通気性が高いものではない。従って、ダンパの通気性が障害となり、ボイスコイル周辺の通気性は、十分ではなかった。

また、特許文献２では、第一のスピーカの上部プレート内周面、センターポール外周面、下部プレートに連通状態に半円状の切り欠きを所定間隔に形成されるが、切り欠きが形成されない位置では、ボイスコイルとの隙間が狭く、通気が十分でないため、冷却が難しいものであった。さらに、切り欠き部分で磁気ギャップが広がり、電気信号を音にする効率が落ちてしまうものであった。

さらに、特許文献３では、空気を介してボイスコイルの熱が、磁気ギャップを形成する部材に伝達されて、放熱されるが、空気は熱伝導性が高くない上、磁気ギャップの間隔が狭いため、ボイスコイルの冷却は十分ではなかった。

そのほか、特許文献４では、センターポール中央に貫通した通気孔により、センターキャップ内部の空気が振動板の振動で容易に換気される。しかし、ボイスコイルが位置する磁気ギャップは、上部プレートであるアッパープレートの内周面とボイスコイルの間隔が狭く、リング状の磁石の内側で、ボビン下部外周位置の空気の循環が十分ではなく、ボイスコイルの冷却も十分ではなかった。

この考案は、上記従来技術の問題に鑑みて成されたもので、ボイスコイルを効率よく冷却し、ボイスコイルの温度上昇を抑えて、高耐入力かつ大出力で安定した音圧を出力することができるスピーカを提供することを目的とする。

この考案は、磁性体の上部プレートと下部プレート間に磁石を配し、前記下部プレート中心から延びたセンターポールを介して形成された磁気回路と、前記センターポールと上部プレートとの間に形成された環状の磁気ギャップと、前記上部プレートの上面に固定されたフレームと、筒軸方向に通気可能な通気孔が筒壁内部に沿って複数設けられているとともに、外周の円周方向に沿って全周に凹部が設けられたボビンと、前記ボビンの凹部に巻回され前記磁気ギャップ中に位置したボイスコイルと、前記フレームの周縁に外縁部が固定され前記ボビンが中央部に連結された振動板とを備え、前記磁気ギャップ内を前記ボビンが筒軸方向に振動することにより、前記ボビンの通気孔を空気が通過するスピーカ。

前記下部プレート及びセンターポールには、中心部に貫通した通気穴が設けられ、前記ボビンの振動により前記通気穴を空気が流通するものである。前記ボビンの凹部に巻回された前記ボイスコイルの外周は、前記凹部からはみ出さないものである。また、前記ボビンの外周に設けられた前記凹部内面に、前記通気孔内部が連通しているものである。

また、前記ボビンに巻回された前記ボイスコイルは、１層または多層に巻回されていても良い。

この考案のスピーカによれば、ボビンの凹部にワイヤが巻回されて形成されたボイスコイルは、ボビン筒壁内部に形成された通気孔を通過する空気により冷却され、ボイスコイルの温度上昇が抑えられる。そのため、高耐入力かつ大出力で、長時間の使用にも安定した音圧を出力することが可能なものである。また、ボビンの構造的な質量増加は僅かであり、従来のものと比較して大幅に、長時間に亘り高効率な音楽再生が可能となる。

この考案の一実施形態のスピーカの概略縦断面図である。 この実施形態のスピーカのボビンと巻回されたボイスコイルを示す斜視図である。 この実施形態のスピーカのボイスコイルが巻回されたボビンの概略縦断面図である。 この考案の他の実施形態のスピーカの概略縦断面図である。

以下、この考案のスピーカの一実施形態について、図１〜図３を基にして説明する。この実施形態のスピーカ１０は、図１に示すように、金属製の磁性体から成る円形の下部プレート１２の中央に、円柱状のセンターポール１４が一体に形成され、センターポール中央には軸方向に貫通した通気穴１６が形成されている。また、センターポール１４の頂端部外周面１４ａは、後述する上部プレート２０の厚みとほぼ同じ幅に形成され、僅かにその下方の外周より太く形成されている。この下部プレート１２には、センターポール１４の頂端部外周面１４ａの下端に届く厚みを有し、下部プレート１２より外径が僅かに大きいリング状の磁石１８が、同軸に配置されている。磁石１８の上には、金属製の磁性体から成るリング状の上部プレート２０が、同軸に取り付けられて、磁気回路が形成されている。

上部プレート２０は、磁石１８より外径がやや小さく形成され、中央の開口部は、磁石１８の開口部より僅かに小径に形成されている。さらに、センターポール１４の頂端部外周面１４ａと、上部プレート２０の中央開口部の内周面２０ａとの間に隙間が設けられて、磁気ギャップ２４が形成されている。

磁気回路を形成する上部プレート２０上面には、中空の円錐台状のフレーム２６の小径開口部側が、上部プレート２０に取り付けられている。フレーム２６は、適宜の形状であれば良く、側面に穴や溝等の空間が形成されていても良い。フレーム２６の大径開口部側の縁には、円錐台状の振動板２８の大径端縁部が固定されている。そして、振動板２８の中央開口部には、筒状のボビン３０が挿入されて、ボビン３０外周の上方に連結されている。また、ボビン３０の開口部を覆うように、ドーム状のセンターキャップ３２が、振動板２８に取り付けられている。さらに、振動板２８の中央部に固定されたボビン３０には、振動板２８の下方に位置して、外周端縁部がフレーム２６の内側に固定された円環状のダンパ３４の内周縁部が固定され、ボビン３０もダンパ３４の内周縁部によって支持されている。

ボビン３０の外周中央部は、適宜な幅で図２に示すように、円周方向に沿って全周が切除されたように凹部３６が設けられている。その凹部３６には、適宜な巻数によりコイル線材が一重または適宜の層数に巻回され、ボビン３０外周面より低い外径のボイスコイル３８が形成されている。ボビン３０の筒壁内部は、図２、図３に示すように、筒軸方向に複数の通気孔４０が全周に亘り形成され、ボイスコイル３８中心軸方向に通気孔４０が形成されている。さらに、凹部３６が通気孔４０に連通していても良い。

ボビン３０は、磁気ギャップ２４が形成された空間内に、ボイスコイル３８が位置するように挿通され、上部プレート２０の内周面２０ａ、及びセンターポール１４の頂端部外周面１４ａと接触せずに適度な隙間を有した状態で、磁気ギャップ２４による磁界方向と直交する方向へ振動自在に形成されている。

次に、この実施形態のスピーカ１０の動作について説明する。ボイスコイル３８に接続された図示しないリード線から音響信号が入力されると、磁気ギャップ２４に挿通されたボビン３０が振動し、振動板２８が駆動される。同時に、ボイスコイル３８は、電気入力により発熱する。このとき、筒軸方向にボビンが移動すると、図１、図３に示すように、ボビン３０の移動に合わせて筒壁内部に形成された通気孔４０を空気が移動する。例えば、ボビン３０が下方へ移動すると、下部プレート１２及びセンターポール１４、磁石１８、上部プレート２０に囲まれた空間部４２の空気が、ボビン３０の通気孔４０へ流入する。この際、通気孔４０を移動する空気の気流は、ボイスコイル３８の周囲を通過する際にボイスコイル３８の熱を奪い、暖まった空気はセンターキャップ３２の内部に移動する。同時に、センターキャップ３２内の空気は、センターポール１４の通気穴１６から外部へ排出される。反対に、振動板２８の振動により、センターキャプ３２の位置が上方へ移動すると、センターポール１４の通気穴１６から外部の空気が吸い込まれ、センターキャップ３２内の空気の温度が下がる。このとき、同時に、ボビン３０の通気孔４０にセンターキャップ３２内の空気が流入し、通気孔４０を移動する空気の気流は、ボイスコイル３８の周囲を通過すると同時にボイスコイル３８の熱を奪って冷却する。そして、暖まった空気は外部空間の空気と混合し、冷却される。このように、振動板２８の振動に伴って、ボビン３０の通気孔４０を経て空気が繰り返し通気されてボイスコイル３８が冷却される。

この実施形態のスピーカ１０によれば、ボビン３０の凹部３６に巻回されて形成されたボイスコイル３８は、ボビン３０の筒壁内部に形成された通気孔４０を通過する空気により冷却され、ボイスコイル３８の温度上昇が低減される。そのため、高耐入力かつ大出力で安定した音圧を出力することが可能なものである。センターポール１４に形成された通気穴１６により、スピーカ１０内部空間の空気が外部へ通気されるため、空間部４２やセンターキャップ３２の内部の空気の温度上昇が抑えられる。さらに、振動板２８及びセンターキャップ３２の振動によるスピーカ１０内部の空気の通気が良好になり、内部空気の膨張圧縮による振動板２８の駆動時のコンプライアンスの低下や非線形性が改善され、音圧の低下及び歪みの低減も可能なものである。

また、ボビン３０の凹部３６内にボイスコイル３８が巻回され、ボイスコイル３８が上部プレート２０の内周面２０ａに接することが無く安全である。さらに、コイル線材を２重に巻回してボイスコイル３８を形成しても良く、ボイスコイル３８の外周は、ボビン３０の外周面からはみ出さない状態に形成されていれば良い。ボイスコイル３８のコイル線材を複数層に巻回した場合、一重に形成されたボイスコイル３８に比べ、より大出力で安定した音圧を出力することが可能なものである。

さらに、ボイスコイル３８の形成位置は、例えば、ボビン３０の外周面及び内周面の同位置に、凹部３６を形成して、コイル線材を各々巻回し、裏表一体にボイスコイル３８を形成するものでも良い。これにより、より大出力で音圧を出力可能である。

なお、この考案のスピーカは上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、下部プレート１２及びセンターポール１４の中心に通気穴１６がなく、ボビン３０の通気口４０の上端部が閉鎖され、振動板２８とダンパ３４との間に開口部４４を形成したものでも良い。この場合は、磁気ギャップ２４の下面側の空間と、振動板２８の背面側の空間からスピーカ１０のフレーム２６の外側の空間との間で通気が行われるものである。

その他、ボビンの通気口の形状は、図２に示すほか、段ボールの断面のようなものでも良く、適宜の位置に通気口が設けられたものでも良い。また、スピーカの振動板の口径や素材は、再生する音響信号に合わせて適宜設定可能なものである。また、ボビンを形成する素材は、非磁性体であれば良く、熱伝導性が良好なものであればより好ましく、スピーカの大きさに合わせてボビンの大きさも適宜設定可能なものである。さらに、各部材の形状や素材など適宜変更可能である。

１０ スピーカ
１２ 下部プレート
１４ センターポール
１６ 通気穴
１８ 磁石
２０ 上部プレート
２４ 磁気ギャップ
２６ フレーム
２８ 振動板
３０ ボビン
３４ ダンパ
３６ 凹部
３８ ボイスコイル
４０ 通気孔

Claims (4)

1. 磁性体の上部プレートと下部プレート間に磁石を配し、前記下部プレート中心から延びたセンターポールを介して形成された磁気回路と、前記センターポールと上部プレートとの間に形成された環状の磁気ギャップと、前記上部プレートの上面に固定されたフレームと、筒軸方向に通気可能な通気孔が筒壁内部に沿って複数設けられているとともに、外周の円周方向に沿って全周に凹部が設けられたボビンと、前記ボビンの凹部に巻回され前記磁気ギャップ中に位置したボイスコイルと、前記フレームの周縁に外縁部が固定され前記ボビンが中央部に連結された振動板とを備え、前記磁気ギャップ内を前記ボビンが筒軸方向に振動することにより、前記ボビンの通気孔を空気が通過することを特徴とするスピーカ。
2. 前記下部プレート及びセンターポールには、中心部に貫通した通気穴が設けられ、前記ボビンの振動により前記通気穴を空気が流通する請求項１記載のスピーカ。
3. 前記ボビンの凹部に巻回された前記ボイスコイルの外周は、前記凹部からはみ出さないものである請求項１記載のスピーカ。
4. 前記ボビンの外周に設けられた前記凹部内面に前記通気孔内部が連通している請求項３記載のスピーカ。
   

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