JP4378279B2 - オーディオスピーカーおよびオーディオスピーカーの組み立て方法 - Google Patents

Description

１．発明の分野
本発明は、一般的にオーディオスピーカー装置と製法に関する。特に、本発明は、液体サスペンション機構を用いたオーディオスピーカーとオーディオスピーカーの組み立て方法に関する。
２．関連技術の説明
従来のスピーカーは、一般的に、磁石組立部品とより大きなコーン型振動板の端を支持するために磁石組立部品から伸びる非磁性の環状の枠を備える。コーン型振動板のより小さい端は、磁石組立部品において提供される環状の磁気ギャップに伸びるボイスコイルに取り付けられる。その磁気ギャップにボイスコイルを正確に位置づけ、可動自在に取り付けるために、ボイスコイルは、通常は、波形をつけた環状のサスペンションにより取り囲む枠に取り付けられる。

ボイスコイルは、同一直線上の振動往復運動において、いかなる異なった点においても、回転したり、軸方向に対して斜めに動いたり、あるいは、異なる方向に動くといった他のタイプの動きを受けないで軸の方向に振動するように設計されている。万一ボイスコイルが、磁気ギャップの表面をこすると、コイルは、早期に故障する。ある一つの解決方法は、磁気ギャップ内にボイスコイルを位置づけ、可動自在に取り付けるため、低揮発性の油を基材とした磁性液体サスペンション機構を利用するというものである。その油を基材とした磁性粒子のコロイドは、磁気ギャップを横切って形成された永久磁界のゆえに微細な磁性粒子が磁気的にギャップ表面にひきつけられるため、ボイスコイルと磁気ギャップ表面に付着する。およそ０．０１マイクロメートルという微細な磁性粒子は、磁気ギャップにおいて、そのコロイドの液相を維持する。

しかしながら、磁気ギャップにおける低揮発性の油を基材とした磁性流体の使用は、問題がないわけではない。一つの問題は、動作中に磁気ギャップ外にその液体が吹き出たり、引き出されたりする傾向あり、それ故、ボイスコイルに接触する液体の量が激減する。この現象は、磁極の端の近くで磁極を取り巻く環状空洞における空気の瞬時の圧力変化を生じさせるボイスコイルの振動運動のためである。圧力を相殺する経路あるいは通路の利用が、この潜在的吹き出し問題を防ぐために用いられてきた。もう一つの問題は、位置決めと可動自在に取り付ける機構として、特別に調整された低揮発性の油を基材とした磁性流体を用いるという付加的な費用である。

スピーカー製造業者は、ヘッドホン、補聴器、携帯電話などの小型化された装置において用いられるスピーカーの大きさを絶えず縮小する試みをしてきた。１９９３年のＳｏｎｇらによる米国特許５，２４３，６６２号は、これらの小型装置あるいはマイクロスピーカーの一例である。それは、振動板、磁極を伴った永久磁石、磁石のヨークおよびコイルを有する小型化された動電気力の音発生器を開示している。そのコイルは振動板のへり近くに取り付けられ、そのヨークの外側で、振動板は曲げられそのヨークの外壁に取り付けられる。

１９８８年のＹａｍａｇｉｓｈｉによる米国特許４，７４２，８８７号は、駆動装置を含むハウジングを有するイヤホンを開示している。その駆動装置は、磁性プレート、ヨークおよび磁石により形成される磁気回路、及び、振動板と、そのヨークと磁石の間のギャップに収納されるボイスコイルにより形成される振動系を含む。その駆動装置は、ハウジングの内部を前面の空洞と背面の空洞に分割するように、そのハウジングの前面で開放されている音発生器近くを横切って伸張している。

１９８２年のＴｈｉｅｌｅによる米国特許４，３２０，２６３号は、磁気エアギャップを規定する磁極容器を有する電磁誘導音響変換器を開示していて、コイルは、エアギャップ内で動けるように装備され、かつ磁極容器から間隔を置いて配置され、エアギャップ内のコイルと磁極容器との間には磁性流体が広がっている。その振動板は、コイルに接続され、また、気密空間がお互いに連通しつつコイルの上及び下に位置するように、振動板は磁極容器に周状に取り付けられる。空間の気密の封止は、磁性流体の液体部分が蒸発するのを防ぎ、それは、電磁誘導音響変換機の性質の劣化に帰着する。

１９９４年のＡｔｈａｎａｓによる米国特許５，３３５，２８７号は、従来用いられる波形をつけたディスク状サスペンションの代わりに、ボイスコイルに対し、油を基材とした磁性流体サスペンションを用いたスピーカーを開示している。磁性流体を磁気ギャップから飛び散らせる内圧の上昇、あるいは減圧状態を防止するために、特別に設計された通気孔が磁石組立部品に形成される。

市場先導のコストの制約のため、携帯電話や他の普及した消費電子部品に用いられるマイクロスピーカーの製造業者は、磁気ギャップ内にボイスコイルを中心に位置づけるための波形をつけた機構を用いないマイクロスピーカーを設計した。マイクロスピーカーの磁気ギャップにボイスコイルを中心に位置づけるための磁性流体機構はまた、磁性流体が、これら小型スピーカーにおいて、音圧をあまりに減少させる、すなわち、鈍らせるが故に、用いられない。従って、ボイスコイルは、これら二つの特有な中心に位置付ける機構を用いることなく、磁気ギャップ中心に位置付けられ、可動自在に取り付けられる。

マイクロスピーカーの大きさはまた、組立工程中、製造業者に対しある問題を生み出す。現在、マイクロスピーカーの製造業者は、比較的高いマイクロスピーカーの不良率を経験している。その様な不良率の理由の一つは、組立工程が、手作業集約的な工程であることにある。不良の主な原因は、モノリシックなコイルに結びつく、典型的には約０．００８インチ（０．２ｍｍ）から約０．０１３インチ（０．３３ｍｍ）という直径を有するワイヤの断線、磁極片が非常に薄いが故にその磁極片の変形、および振動板に取り付けられるコイルがスピーカーの磁気ギャップに挿入され、決まった場所に固定される時のワイヤのヨークへの接触である。

ツイーターとかウーファーとして知られるより大型のスピーカーの製造業者はまた、スピーカーの性能を改善することを重大なことと考えている。スピーカーの性能を改善する一つの因子は、ボイスコイルとスピーカー磁石の間の磁気ギャップを狭くすることである。しかしながら、現行の製造技術は、磁気ギャップの大きさ、即ち、磁気ギャップがいかに狭められるかということを制限する。これは、ボイスコイル自身の構造の故に、芯出し冶具を用いるときでさえ、ボイスコイルを適切に中心に位置付けることにおける難しさのためである。

もう一つ別の問題は、波形をつけたディスク状サスペンションが、使用中にボイスコイルに過度の横の動きを許すことである。したがって、性能を改善するためにより狭い半径方向のギャップを用いることは、使用中に歪を生ずる磁性プレート／磁極の端をボイスコイルが擦ること、及び、スピーカーの早期の故障に帰結する。

それ故、必要とされることは、製造工程において、ボイスコイルが簡単に中心に位置付けられ、可動自在に取り付けられることを可能にする組立方法である。また必要とされることは、製造工程不良率を減少する組立方法である。更に必要とされることは、用いるのが安価で、その費用がマイクロスピーカーの製造中における不良率の減少によるオフセットより高い価値となる組立方法である。更にまた必要とされることは、より大型のスピーカーにボイスコイルと磁極／磁性プレートとの間により狭い磁気ギャップを具体化するのを可能にする組立方法である。

本発明の目的は、オーディオスピーカーと安価に実施できるオーディオスピーカー製造方法とを提供することである。本発明の他の目的は、振動板／ボイスコイル組立部品をヨーク／駆動装置組立部品に取り付ける間に、磁気ギャップにボイスコイルを中心に位置付けるオーディオスピーカー製造方法を提供することである。本発明の更なる別の目的は、マイクロスピーカー製造中においてマイクロスピーカーの不良率を低減させるオーディオスピーカー製造方法を提供することである。本発明のその上更に別の目的は、改善された性能のために現在用いられているより、より狭い半径方向の磁気ギャップの利用を可能にするオーディオスピーカーの製造方法を提供することである。

本発明は、組立工程中に、スピーカーのボイスコイルを、スピーカーの駆動装置の半径方向の磁気ギャップの中心に位置付けるための単純な方法と機構を提供することにより、これらと他の目的を達成する。その方法は、ボイスコイルを半径方向の磁気ギャップに挿入する前に、予め決められた量の潤滑流体を含む予め定められた量の揮発性磁性流体を半径方向の磁気ギャップに加える段階を含む。その揮発性磁性流体は、組立工程中、半径方向の磁気ギャップにボイスコイルを中心に位置付ける。ボイスコイルと振動板が、一旦スピーカーの支持構造に固定されると、その磁性流体の揮発性の部分は、スピーカーのボイスコイルと磁極／磁性プレートとの間にエアギャップを残しながら蒸発させられる。揮発性液体分散媒の蒸発の際、潤滑油は磁性粒子とともに後に残り、磁性プレート／磁極表面上に薄い磁性流体の層を形成する。

油を基材とした磁性流体は、典型的には、低揮発性で、相対的に高分子量の炭化水素油のような油を基材とした液体分散媒を用いる。これらの油を基材とした磁性流体は、組立中及びスピーカーの動作中に磁気ギャップの中心にボイスコイルを維持するために用いられる。その磁性流体が、油を基材とした磁性流体である理由は、スピーカーの使用中と同様に組立工程中と組立工程後において、室温あるいは高温で磁性流体が蒸発するのを防ぐためである。ボイスコイルと磁極と磁性プレートとの間の空間、即ち、半径方向のギャップ内に留まり、かつ、その空間を満たすことは、オーディオスピーカーに油を基材とした磁性流体を使用することの基本的要求事項である。もし油を基材とした磁性流体が蒸発すれば、磁性流体は凝固し、スピーカーを故障させる。

油を基材とした磁性流体とは異なり、本発明の揮発性磁性流体は、相対的に少量の潤滑油をともなった比較的揮発性の液体分散媒を有するものである。揮発性液体分散媒は、典型的には、油を基材とした液体分散媒に対する要求と異なり、室温または高温で蒸発することができる揮発性液体である。有用な揮発性液体の例は、水やオクタン、ヘプタンおよびヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒である。

潤滑油は、揮発性液体分散媒の蒸発の際、後に残る磁性粒子と潤滑油が、磁極容器の表面に沿って油を基材とした磁性流体フィルムまたは層を形成するような種類と量であり、ボイスコイルが磁性プレート及び／又は磁極に接触するのを防ぐ。磁性流体の潤滑性と磁気的斥力は、ボイスコイルが磁性プレートの端に近づいたとき、ボイスコイルを中心方向に動かすであろう。その上、万一ボイスコイルが磁性流体層に接触する場合には、その層の潤滑特性が、低摩擦界面を提供し、潤滑層がないスピーカーにおけるのと同レベルの歪を引き起こさないであろう。

油を基材とした液体分散媒の磁性流体は、高温への適応性を必要とする、なぜなら、磁性流体を含む半径方向のギャップにおけるボイスコイルの振動運動は、熱の発生源であるからである。油を基材とした液体分散媒の磁性流体と異なり、本発明の後に残る磁性流体は、高温への適応性を必要としない。これは、本発明のボイスコイルが、磁性流体と常時接触しないからである。典型的には、１００℃で６ｃＳｔ以上の粘度を有する油を用いる油を基材とした分散媒流体と比較して、１００℃で４ｃＳｔ（センチストークス）以下の粘度を有する軽い潤滑油が用いられる。軽い潤滑油として用いることができる油のタイプは、例えば、炭化水素、エステル、エーテル、パーフルオロカーボン、及び、シリコーンである。

磁極容器の表面上に磁性粒子と潤滑油の厚い残留層を形成しないよう、一般的に飽和磁化は、ある与えられたスピーカー形状に対するボイスコイル中心位置づけ機構として利用するため、できるだけ低くする。加えて、揮発性磁性流体に用いられる潤滑油の体積パーセントは、揮発性液体分散媒の蒸発後に残留する流体の飽和磁化に逆比例する。これは、潤滑油を加えた揮発性磁性流体の全量に対する潤滑油の体積パーセントが低ければ低いほど、揮発性液体分散媒の蒸発後、後に残る潤滑油の体積に対する磁性粒子の濃度が高くなるからである。揮発性磁性流体の初期飽和磁化と用いられる潤滑油の量の範囲は、応用次第である。別の言葉で言えば、それは、スピーカーのタイプ、磁気ギャップの大きさ、及び、ボイスコイルの大きさによって決まる。

本発明の方法は、揮発性磁性流体を得、予め決められた量の潤滑油を揮発性磁性流体に添加することを含む。揮発性磁性流体と潤滑油の混合物は、それからスピーカーの半径方向の磁気ギャップ加えられる。揮発性磁性流体は、ディスペンサーを用いるか、あるいは中実の針状の棒又は中空の棒（すなわち毛細管）を磁性流体に浸け、その中実の棒、中空の棒又はディスペンサーを磁気ギャップ近くに位置付けることにより加えられるであろう。磁性流体のぬれ性と駆動装置の磁界は、揮発性磁性流体をスピーカーの磁気ギャップに満たさせる。振動板／ボイスコイル組立部品のボイスコイルは、それから中心を定められたヨーク、すなわち磁極片上に位置を定められ、そしてボイスコイルは、磁気ギャップに挿入される。揮発性磁性流体は、ボイスコイルが磁気ギャップ中で中心に位置付けられるようにしながらボイスコイル周りに配置されるようになる。振動板／ボイスコイル組立部品は、それから定められた位置に固定される。一旦固定されると、揮発性磁性流体は、磁性プレートと磁極の表面の周りに配置された磁性粒子を含んだ潤滑油の薄いフィルム／層を残しながら、かつ、ボイスコイルを磁気ギャップ中に可動自在のままの状態にしながらで蒸発させられる。残った潤滑油と磁性粒子の混合物は、それ自身、より低い粘度の油を基材とした磁性流体である。それは、磁界により磁性プレートと磁極の表面に沿って薄いフィルムまたは層を形成する特質を有するが、その磁性流体フィルム内で磁性粒子が懸濁した状態を保つのに十分である。

本発明の好ましい実施例は、図１−図５に示されている。さて、図１に戻ると、スピーカー１０の単純化された断面図が示されている。スピーカー１０は、駆動装置２０と振動系４０とを含む。駆動装置２０は、支持枠またはヨーク２２、磁石２４および磁性プレート２６により形成される磁気回路を含む。振動系４０は、振動板４２とボイスコイル４４を含み、それらで形成される。ボイスコイル４４は、ヨーク２２、磁石２４と磁性プレート２６により形成された半径方向のギャップ４６に動ける状態で置かれる。ボイスコイル４４と半径方向のギャップ４６は、典型的には磁性プレート／磁極、それぞれの表面上に、スピーカー１０の組立で用いられる揮発性磁性流体の揮発性液体分散媒基材の蒸発により生じた残渣層５０を有する。残渣層５０は、磁性粒子の懸濁物質を含む軽い潤滑油からなる。

スピーカー１０は、典型的には、携帯電話あるいは類似の製品において使用するための薄型のスピーカーまたは典型的にはツイーターあるいはウーファー及び類似の製品として知られるスピーカーである。本発明の重要性のより良い理解のため、現在入手できるマイクロスピーカーの典型的な寸法の一覧が提供される。磁性プレート２６は、約０．４ｍｍの厚みを有する直径約７．９ｍｍのディスク状のものである。磁石２４もまた、約０．６ｍｍの厚みを有する直径約７．４ｍｍのディスク状のものである。支持枠つまりヨーク２２は、約０．７５ｍｍの半径方向のギャップ４６を提供する磁石２４と磁性プレート２６とのためのハウジングを形成する。半径方向のギャップ体積は、約８．１５ｍｍ³である。ボイスコイル４４は、外径約８．７ｍｍ、内径約８．３ｍｍを有し、半径方向のギャップ４６において約２．１４ ｍｍ³のボイスコイル体積を形成する。

上述のマイクロスピーカーについての典型的な寸法から、スピーカー製造業者が、製造において、相対的に高い不良率を持つことが理解できる。半径方向のギャップ４６の中のボイスコイル４４の接近した仕様と、マイクロスピーカー１０の大きさは、駆動装置２０と振動系４０の取り扱いを困難であきあきさせる。これは、振動系４０が駆動装置２０に取り付けられるとき、ボイスコイル４４に結びつくワイヤの断線、磁性プレート２６の変形、および／または、ヨーク２２へのボイスコイル４４の接触を引き起こす。

本発明は、スピーカーの組立工程中に半径方向のギャップ４６の中にボイスコイル４４を中心に位置付ける方法を提供する。本発明の方法は、予め決められた量の潤滑油を含有する揮発性磁性流体の使用を含む。揮発性磁性流体は、一般的に、揮発性の液体分散媒あるいは基材液体、多数の磁性粒子、揮発性液体分散媒中に多数の磁性粒子を分散させるための分散剤、及び、予め決められた量の潤滑油を含む。いくつかの利用できる液体分散媒は、水やヘキサン、ヘプタンおよびオクタン等の脂肪族炭化水素である。液体分散媒として揮発性液体を基材としたいかなる従来の磁性流体も使用されるであろうし、その様な揮発性磁性流体の製法は、当業者の知識の範囲内である。芳香族炭化水素や他の極性溶剤も基材である液体分散媒として利用できるであろうが、これらのタイプの液体の使用は、スピーカー組立工程において、もし接着剤が用いられるとすれば、その完全性に影響を与えるかもしれない。

本発明で有用な潤滑油は、炭化水素、エステル、エーテル、パーフルオロカーボン、及び、シリコーンのような油である。より好ましい油は、鉱油および合成炭化水素を含む炭化水素油である。その様な炭化水素油の中で、芳香族炭化水素は、脂肪族炭化水素よりスピーカーに用いられる他の材料とより反応するであろう。パラフィン系、ナフテン系およびポリαオレフィン系が、好ましいであろう。ポリαオレフィンは、低流動点、低粘度、低揮発性および不活性というその特性の故に、最も好ましい。加えて、ダンピングとか熱伝達目的のための従来の磁性流体に用いられるポリαオレフィンは、１００℃で６ｃＳｔ以上であるのに対し、より低い分子量のポリαオレフィン（６ｃＳｔより小さい）、好ましくは４ｃＳｔ以下のものを使用することが好ましい。これは、高分子量のポリαオレフィンが、より高い分子量のポリαオレフィンの中に磁性粒子を分散するために、磁性粒子上に第二の大きな分散剤を必要とするからである。その第二の大きな分散剤は、揮発性液体分散媒の蒸発後、より厚い残留層を残すよりおおきな体積の残留粒子を生成するが故に、より高い分子量のポリαオレフィンは、より好ましくない。

先の技術における油を基材とした磁性流体の使用は、その油を基材とした流体が、磁性流体Ｏリングシールを形成しつつ、常にコイルと磁性プレート／磁極に接触していることを必要とする。先の技術と異なり、揮発性液体分散媒の蒸発後に残留する本発明の残留磁性流体層は、できるだけ薄くあるべきで、磁性流体Ｏリングシールを形成すべきではない。それ故、溶剤を基材とした磁性流体中の潤滑油の量は、潤滑油を加えた初期の溶剤を基材とした磁性流体の全体積の５０体積％より多くあるべきではない。潤滑油の体積％が小さければ小さいほど、残留層はより薄くなる。次の表は、揮発性液体分散媒の蒸発後、残留する磁性流体の典型的な飽和磁化を示す。

揮発性液体分散媒の蒸発後に残留する磁性流体は、１０００Ｇまでの飽和磁化を有するであろうと信じられる。しかしながら、１０００Ｇより高い飽和磁化を有する残留する磁性流体の粘度は、本発明の最善の使用に対し高すぎると考えられる。

磁性流体の単位体積当たりの磁性粒子の量は、磁性流体の飽和磁化により表され、それはガウスで示される。低い飽和磁化の流体は、より高い飽和磁化を持つ磁性流体より磁性粒子のより薄い残留層を残す傾向がある。しかしながら、用いられる製造手順に依存していずれかが用いられる。低い飽和磁化を有する磁性流体を用いることは、ボイスコイルを中心に位置付けるために流体で磁気ギャップを満たすことになろうが、揮発性液体の蒸気が半径方向のギャップから逃れられる方法を提供するために、一時的にあるいは中間的な位置に振動板を固定することを必要とするであろう。スピーカーの組立技術に通じた人は、過度の実験をすることなく、低い飽和磁化を有する揮発性磁性流体を用いた本発明の方法を利用するために最も経済的な組立手順をより上手に決定することができるであろう。

より高い飽和磁化をもつ磁性流体を用いることは、空気の通路を有する不完全な液体Ｏリングを形成する半径方向のギャップの不完全な充填を許すであろうが、より強く磁気的に中心に位置づける力を提供する。空気の通路は、磁性流体の揮発性液体の蒸気が半径方向のギャップから逃れることを可能にするルートとしての役割をする。好ましくは、本発明で用いられる飽和磁化の範囲は、ボイスコイル４４、及び／または磁性プレート２６上に、比較的厚い潤滑油／磁性粒子の残留層を形成しないように、合理的に低く維持される。ある揮発性磁性流体組成物に対する適切な飽和磁化は、揮発性磁性流体の揮発性液体基材として用いられる液体分散媒の種類、スピーカーの大きさ、半径方向のギャップの大きさ、ボイスコイルと半径方向のギャップとの間の隙間等を含むいろいろな因子に依存するであろう。

本発明の残留層５０はまた、ツイーターやウーファー等のスピーカーの製造工程において、従来の要求より明らかに有利な点を提供する。本発明の予め決められた量の潤滑油を含有する揮発性磁性流体の使用は、ツイーターやウーファー等のスピーカーの製造において従来用いられてきたより、より小さい半径方向のギャップを有するこれらのタイプのスピーカーの製造を可能にする。残留する潤滑油を基材とした磁性流体は、半径方向のギャップの磁性プレート／磁極の表面に沿って磁性流体層を提供するが、より小さい半径方向のギャップは、改善されたスピーカーの性能を提供する。更に、磁性流体層は、スピーカーの使用中勝手に起こる半径方向のギャップに沿ったボイスコイルの擦れにより生ずる歪の擬音的効果を減少させるのに必要な摩擦の低減を提供する。

さて、図２−図５に戻ると、マイクロスピーカーを用いた本発明の方法が示されている。その方法は、ツイーターとかウーファー等のより大きなタイプのスピーカーに対しても類似していると理解されるべきである。図２は、支持枠つまりヨーク２２、磁石２４及び磁性プレート２６により形成される磁気回路を有するマイクロスピーカー１０の駆動装置２０を示している。典型的には僅か数マイクロリットル以下の予め決められた量の揮発性磁性流体８０が、半径方向のギャップ４６に加えられる。磁性流体８０は、針状の形の先端を持ったディスペンサー８２、あるいは単に適正な大きさの針状の棒を磁性流体に浸し、それから棒の先端に滴あるいは小滴を有する針状の棒を半径方向のギャップ４６近くに位置させ、揮発性磁性流体の滴あるいは小滴を半径方向のギャップ４６に移すことにより加えられる。適正な大きさの毛細管が、針状の棒に代わり置き換えられるであろうことに注意されたい。

図３は、半径方向のギャップ４６における揮発性磁性流体８０の位置を示している。振動板４２とボイスコイル４４とを有する振動系４０は、ボイスコイル４４がヨーク２２、磁石２４及び磁性プレート２６により形成される半径方向のギャップ４６と整列するように、駆動装置２０の上に置かれる。一旦整列させられると、振動系４０は、定位置に置かれる。図４は、駆動装置２０に置かれた振動系４０を示している。ヨーク２２と磁性プレート２６をともなった磁石２４により確立された磁界の故に、揮発性磁性流体８０は、ボイスコイル４４を半径方向のギャップ４６の中心に位置付ける。振動系４０は、これで駆動装置２０に対し、定められた位置に固定される。

振動系４０が駆動装置２０の定められた位置に固定された後、揮発性磁性流体８０は、図５に示されるようにマイクロスピーカー１０から蒸発させられる。揮発性基材の液体分散媒は蒸発させられるけれども、半径方向のギャップ４６の表面上には、残留層５０が残される。残留層５０は、蒸発させられた揮発性磁性流体からの潤滑油に分散した多数の磁性粒子から成る。

蒸発の後に残される磁性粒子のおおよその量を決定するために、潤滑油を含まない代表的な磁性流体試料に関し、試験が実施された。揮発性液体分散媒としてヘプタンをもちいた２タイプの磁性流体が、用意された。これら磁性流体の作製は、当業者に知られる従来の方法で準備された。第一の実施例においては、オレイン酸が分散剤として用いられ、過剰な量のオレイン酸は、除去された。第二の実施例においては、オレイン酸が分散剤として用いられ、いくらかの過剰な量のオレイン酸（体積で５％）が磁性流体中に留まった。それぞれのタイプの磁性流体は、種々のサンプルに分けられ、個々のサンプルに対し、その飽和磁化が調整された。集合したサンプルは、５０、１００、２００、及び４００ガウスの飽和磁化を有するそれぞれのタイプの磁性流体に相当する。

磁性のハウジング、磁石、スペーサー、スリーブ、及び上部磁性プレートから成る試験装備が用意された。その試験装備は、コイルと振動板がないドームツイーターに類似している。その試験装備の半径方向のギャップ体積は、約１１６ｍｍ³であった。異なった飽和磁化値を有するそれぞれの種類の磁性流体は、その試験装備の半径方向のギャップに注入された。約１２０ｍｍ³の体積が、個々の試験で注入された。揮発性基材の液体分散媒は、蒸発により除かれ、半径方向のギャップに残留した磁性粒子の状態が観察された。

オレイン酸の分散剤／界面活性剤を有し、過剰な分散剤／界面活性剤を含まない１００ガウスの磁性流体は、磁性プレート２６の外側に約０．０９ｍｍの残留層、半径方向のギャップ４６の内側に約０ｍｍから約０．０１ｍｍの残留層を形成した。残留層は、ぱりぱりでひびが入り、べとべとしていないように見えた。オレイン酸の分散剤を有し、磁性流体の体積に対し体積で約５％の過剰なオレイン酸の分散剤／界面活性剤を含む１００ガウスの磁性流体は、磁性プレートの外側に約０．２５ｍｍの残留層、半径方向のギャップ４６の内側に約０ｍｍから約０．０１ｍｍの残留層を形成した。残留層は、非常にべとべとしているように見えた。それらの結果は、揮発性基材の液体分散媒に多数の磁性粒子を分散させるために用いられる界面活性剤は、好ましくは、磁性流体から過剰な界面活性剤が除かれた、オレイン酸のように比較的に短い分子の尾を有するものであることを示している。それらの結果はまた、揮発性磁性流体に以前に議論された量の潤滑油を添加することが、その何れもが歪あるいはスピーカーの故障の原因となるボイスコイル振動運動を妨げるべとべとした残留層あるいは乾いたぱりぱりの残留層の発達を妨げるであろうことを示している。

その試験装備の半径方向のギャップ体積は、マイクロスピーカーの半径方向のギャップ体積よりおよそ１４倍大きいが、マイクロスピーカーの半径方向のギャップがドームツイータースピーカーの半径方向のギャップより小さい傾向にあるが故に、そして、ボイスコイルにより占められる体積がまた蒸発段階前に半径方向のギャップに置かれる揮発性流体の量を減少するであろうが故に、用いられる磁性流体の体積と結果として生ずる磁性粒子の残留層はまた、同様のガウス値を持つ揮発性磁性流体を用いた試験装備で観察されたのに比例して少なくなる、また、確実により少なくなるであろう。

本発明の残留層５０はまた、ツイーターやウーファー等のスピーカーの製造工程において、従来の要求より明らかに有利な点を提供する。揮発性磁性流体８０の使用は、スピーカーの性能を改善するために、製造業者により小さい半径方向のギャップの使用可能にする。残留層５０は、万一、使用中ボイスコイルが磁性プレート／磁極に接触するようになる場合、ボイスコイルが滑らかにすべるであろう潤滑層を提供する。ボイスコイルが残留層５０に沿って滑らかにすべることができるが故に、スピーカーからより歪みの少ない音を聞くことができる。

本発明のより好ましい実施例は、ここで説明されてきたが、上記は単に例示に過ぎない。この説明中に開示された発明の更なる修正が、当業者に実施できるであろうが、すべてのその様な修正は、添付された請求の範囲により規定される本発明の範囲内であると考えられる。

スピーカーの単純化された断面図である。 スピーカー支持構造の単純化された断面図である。 磁気ギャップ内に揮発性磁性流体を伴ったスピーカー支持構造の単純化された断面図である。 ボイスコイル周りの磁気ギャップに揮発性磁性流体を用い、組立られたスピーカーの単純化された断面図である。 磁気ギャップ内の揮発性磁性流体が蒸発させられた後、組立られたスピーカーの単純化された断面図である。

Claims (23)

1. 振動系をスピーカーの駆動装置に取り付ける方法であって、
   揮発性液体分散媒基材と予め決められた量の潤滑油を含む予め決められた量の揮発性磁性流体を前記駆動装置の半径方向のギャップに配置し、
   前記振動系を、前記振動系のボイスコイルが前記半径方向のギャップに動ける状態で置かれる前記駆動装置と整列させ、
   前記振動系を前記駆動装置に固定し、
   前記揮発性磁性流体から前記揮発性液体分散媒基材を除去する
   ことを特徴とする方法。
2. 更に、前記揮発性磁性流体を調整することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記調整する段階は、更に、多数の磁性粒子を得、前記多数の磁性粒子を揮発性基材の液体分散媒に懸濁させ、前記液体分散媒に前記多数の磁性粒子を分散させるために前記揮発性液体分散媒基材に十分な量の分散剤を添加し、予め決められた量の潤滑油を添加することを含む、請求項２記載の方法。
4. 更に、前記液体分散媒から過剰な分散剤を除去する、請求項３記載の方法。
5. 更に、前記潤滑油を添加する前記段階は、前記揮発性磁性流体の５０体積％以下である量の潤滑油を添加することを含む、請求項３記載の方法。
6. 更に、前記潤滑油を添加する前記段階は、炭化水素、エステル、エーテル、パーフルオロカーボンまたはシリコーン潤滑油の一つを添加することを含む、請求項３記載の方法。
7. 更に、前記潤滑油を添加する前記段階は、１００℃で６センチストークスより小さい粘度を有する潤滑油を添加することを含む、請求項３記載の方法。
8. スピーカーの振動系を前記スピーカーの駆動装置に取り付ける方法であって、
   予め決められた量の潤滑油を含むある量の揮発性磁性流体を前記駆動装置の半径方向の ギャップに配置し、
   前記振動系を、前記振動系のボイスコイルが前記半径方向のギャップに動ける状態で置かれる前記駆動装置と整列させ、
   前記振動系を前記駆動装置に固定し、
   前記半径方向のギャップから前記揮発性磁性流体の実質上すべての揮発性成分を除去する
   ことを特徴とする方法。
9. オーディオスピーカーであって、
   半径方向のギャップを規定する磁極容器を形成する中心部分を有する支持枠を備える駆動装置と、
   振動板と前記振動板の一方側に取り付けられたボイスコイルとを備える振動系であって、前記振動系が前記駆動装置に固定され、前記ボイスコイルが前記半径方向のギャップに動ける状態で置かれている、そのような振動系と、
   前記ボイスコイルと前記磁極容器の間にエアギャップが存在する、前記磁極容器と前記ボイスコイルの一つ以上の表面に配置された残留磁性流体層であって、前記残留磁性流体は潤滑油中に分散された多数の磁性粒子からなる、そのような残留磁性流体層と、
   を備えた、オーディオスピーカー。
10. 前記残留磁性流体層が、予め決められた量の潤滑油を含む揮発性磁性流体の揮発性液体分散媒基材の蒸発により形成される請求項９記載のスピーカー。
11. 前記潤滑油は、１００℃で６センチストークスより小さい粘度を有する請求項９記載のスピーカー。
12. 前記潤滑油は、炭化水素、エステル、エーテル、パーフルオロカーボンあるいはシリコーン油の一つである請求項１１記載のスピーカー。
13. 前記残留磁性流体層は、１，０００ガウス以下の飽和磁化を有する請求項９記載のスピーカー。
14. 前記多数の磁性粒子は、その上に一つの分散剤を有する請求項９記載のスピーカー。
15. オーディオスピーカーであって、
    半径方向のギャップを規定する磁極容器を形成する中心部分を有する支持枠を備える駆動装置と、
    振動板と前記振動板の一方側に取り付けられたボイスコイルとを備える振動系であって、前記振動系が前記駆動装置に固定され、前記ボイスコイルが前記半径方向のギャップに動ける状態で置かれている、そのような振動系と、
    予め決められた量の潤滑油を含む揮発性磁性流体であって、前記揮発性磁性流体は前記ボイスコイル周辺の前記半径方向のギャップに一時的に配置され、前記揮発性磁性流体は揮発性液体分散媒を有する、そのような揮発性磁性流体と、
    を備えた、オーディオスピーカー。
16. 前記揮発性液体分散媒は、水、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素および他の極性溶剤のうちの少なくとも一つを有する請求項１５記載のスピーカー。
17. 前記脂肪族炭化水素は、ヘキサン、ヘプタン、オクタンから成る群から選択される請求項１６記載のスピーカー。
18. 前記予め決められた量の潤滑油を含む前記揮発性磁性流体は、揮発性液体分散媒、多数の磁性粒子、及び、前記揮発性液体分散媒中に前記多数の磁性粒子を分散させるために十分な量の分散剤を含む、請求項１５記載のスピーカー。
19. 前記揮発性磁性流体は、前記液体分散媒の除去後、前記磁極容器と前記ボイスコイルの表面上の、前記多数の磁性粒子と前記潤滑油を含む残留磁性流体の量を最小限にするために十分低い飽和磁化を有する請求項１５記載のスピーカー。
20. 前記潤滑油は、前記潤滑油を前記揮発性磁性流体に添加する前において、１００℃で６センチストークスより小さい粘度を有する請求項１５記載のスピーカー。
21. 前記潤滑油は、炭化水素、エステル、エーテル、パーフルオロカーボンあるいはシリコーン油の一つである請求項１５記載のスピーカー。
22. 前記揮発性磁性流体は多数の磁性粒子を含み、前記多数の磁性粒子は、その上に一つの分散剤を有する請求項１５記載のスピーカー。
23. 前記潤滑油は、前記揮発性磁性流体の５０体積％以下の濃度である請求項１５記載のスピーカー。

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