JP4876167B2 - 反発型磁気回路及びスピーカー装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカー装置における、反発型磁気回路の構造に関する。

従来より、複数の磁石をポールピース（センタープレートとも呼称される）を挟んで同極同士が対向するように配置して、ポールピースの外周部とヨークの内周部との間の磁気ギャップに反発磁界を発生させる反発型磁気回路を備えるスピーカー装置が知られている（例えば、特許文献１及び２を参照）。

特許文献１に記載のスピーカー用磁気回路は、ボトムプレートと、ボトムプレート上に配置された第１の希土類磁石と、第１の希土類磁石上に配置されたポールピースと、ポールピース上に配置された第２の希土類磁石と、第２の希土類磁石上に配置されたプレートと、第１の希土類磁石及びポールピースを取り囲むように設けられたヨークと、を備え、ポールピースの上下面に対して、保持力及びエネルギー積の大きな第１及び第２の希土類磁石を同極同士が対向するように配置して構成される。

また、特許文献２に記載のスピーカー装置では、２枚のマグネットの同極同士が対向配置され、その対向配置された２枚のマグネットの間に金属製のプレートが介在され、その金属製のプレート外周面と対向する位置に巻線部が位置するようにボイスコイルが配置され、さらに、ボイスコイルの外周側で、かつ、前記金属製のプレートに対向する位置にアウターリングが配置されて構成される反発型磁気回路を備え、アウターリングの外周面に反発型磁気回路に発生する渦電流をショートさせるためのショートリングが設けられている。

特許第３１０６３３８号公報 特開２００３−１６３９９２号公報

上記の特許文献１に係るスピーカー用磁気回路を備えたスピーカー装置では、ボイスコイルに電流を印加することによって、ボイスコイルからジュール熱が生じ、そのジュール熱が輻射熱となってポールピースへ伝わり、さらに第１及び第２の希土類磁石へ伝わり、さらにボトムプレート及びプレートへと伝わる。これにより、第１及び第２の希土類磁石へ伝わった前記輻射熱は夫々ボトムプレート及びプレートにて放熱される。

しかしながら、かかるスピーカー装置において、長時間に亘ってボイスコイルが駆動されると、これによって前記輻射熱が第１及び第２の希土類磁石の各々に蓄熱され、その蓄熱（例えば、８０℃以上）が要因となり、第１及び第２の希土類磁石の各々の減磁が引き起こされ、これによって、第１及び第２の希土類磁石の各々の磁気特性が低下してしまうといった課題がある。特に、このスピーカー用磁気回路では、磁石として希土類磁石を用いているので、このような不具合がより顕著となって現れる。

また、このようなスピーカー装置では、ボイスコイルに電流が印加されることで、前記の電流が要因となり、前記プレートからポールピースに向けて磁束（「第２の磁束」と呼称する）が発生する。このような第２の磁束が形成される領域では、電流歪が生じ易くなってしまうといった課題がある。

本発明が解決しようとする課題としては、上記のようなものが例として挙げられる。本発明は、反発型磁気回路を備えるスピーカー装置において、主に、前記磁石の蓄熱に起因した磁石の磁気特性の低下を抑止すること、電流歪を抑止すること、等の課題が一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、磁石と複数の磁石の各々とを同極同士が対向するように配置した反発型磁気回路であって、ヨークと、ポールピースと、トッププレートと、を備え、前記ヨークの上には、前記ポールピースが配置されており、前記ポールピースの上には、前記トッププレートが配置されており、前記ヨークと前記ポールピースとの間には、前記磁石が配置されており、前記ポールピースと前記トッププレートとの間には、前記複数の磁石が配置されており、前記複数の磁石の間には、金属層が配置されていることを特徴とする。
請求項１２に記載の発明は、磁石と複数の磁石の各々とを同極同士が対向するように配置した反発型磁気回路であって、ヨークと、ポールピースと、トッププレートと、を備え、前記ヨークの上には、前記ポールピースが配置されており、前記ポールピースの上には、前記トッププレートが配置されており、前記ヨークと前記ポールピースとの間には、前記複数の磁石が配置されており、前記複数の磁石の間には、金属層が配置されており、前記ポールピースと前記トッププレートとの間には、前記磁石が配置されていることを特徴とする。

本発明の実施例に係る反発型磁気回路を有するスピーカー装置の断面図。 本実施例及び比較例に係る各反発型磁気回路の要部断面図。 本発明の変形例１に係る反発型磁気回路を有するスピーカー装置の断面図。 変形例１に係る反発型磁気回路を有するスピーカー装置の音圧レベルと周波数の関係を示すグラフ。 比較例に係る反発型磁気回路を有するスピーカー装置の音圧レベルと周波数の関係を示すグラフ。 本発明の変形例２に係る反発型磁気回路を有するスピーカー装置等の断面図。 本発明のその他の変形例に係る反発磁気回路を有するスピーカー装置の断面図。

符号の説明

１、１ｚ ヨーク
１ａ アンダープレート
１ｂ 外周部
２、４、５ 磁石
３ ポールピース
６ トッププレート
７ プレート
１５ 金属層
３０、３０ｘ、３０ｙ 磁気回路
３１ 振動体
３２ 支持体
３３ 磁気ギャップ
１００、１００ｘ、１００ｙ スピーカー装置

本発明の１つの実施形態では、磁石と複数の磁石の各々とを同極同士が対向するように配置した反発型磁気回路は、ヨークと、ポールピースと、トッププレートと、を備え、前記ヨークの上には、前記ポールピースが配置されており、前記ポールピースの上には、前記トッププレートが配置されており、前記ヨークと前記ポールピースとの間には、前記磁石が配置されており、前記ポールピースと前記トッププレートとの間には、前記複数の磁石が配置されている。好適な例では、上記の反発型磁気回路を備えることを特徴とするスピーカー装置を構成することができる。

ここで、この反発型磁気回路の構成において、前記ポールピースと前記トッププレートとの間に、複数の磁石ではなく、１つの磁石が配置されている反発型磁気回路を備える比較例に係るスピーカー装置を想定した場合、比較例では、ボイスコイルに電流を印加することによって、ボイスコイルからジュール熱が生じ、そのジュール熱が輻射熱となってポールピースへ伝わり、さらにポールピースの上側及び下側に各々配置された各磁石へ伝わり、さらにトッププレート等へと伝わる。これにより、各磁石へ伝わった前記輻射熱はトッププレートにて放熱される。また、ボイスコイルから生じたジュール熱が輻射熱となってポールピースへ伝わり、さらにポールピースの下側及び下側に各々配置された各磁石へ伝わり、さらにヨーク等へと伝わる。これにより、各磁石へ伝わった前記輻射熱はヨークにて放熱される。

しかしながら、比較例において、長時間に亘ってボイスコイルが駆動されると、これによって前記輻射熱が各磁石に蓄熱され、その蓄熱（例えば、８０℃以上）が要因となり、各磁石の減磁が引き起こされ、これによって各磁石の磁気特性が低下してしまうといった課題がある。特に、比較例において、各磁石として希土類磁石を用いた場合には、このような不具合がより顕著となって現れる。

この点、上記の反発型磁気回路では、磁石と複数の磁石の各々とを同極（Ｎ極又はＳ極）同士が対向するように配置して構成される。そして、この反発型磁気回路は、ヨークと、ポールピースと、トッププレートと、を備える。ヨークの上には、ポールピースが配置されている。ポールピースの上には、トッププレートが配置されている。ヨークとポールピースとの間には、前記磁石が配置されており、ポールピースとトッププレートとの間には、前記複数の磁石が配置されている。

このように、ポールピースとトッププレートとの間に複数の磁石を分割して配置することにより、当該複数の磁石のうち、トッププレートに近い側に配置される磁石に対して前記輻射熱が伝わり難くなる。即ち、この反発型磁気回路では、ポールピースを介して伝わる前記輻射熱によって、トッププレートとポールピースとの間に配置された磁石の磁気特性が低下することを抑止するべく、ポールピースとトッププレートとの間に対して、複数の磁石を分割して配置するようにしている。

その結果、長時間に亘ってボイスコイルを駆動した際、前記輻射熱がポールピースに伝わり続けても、トッププレート側に配置される磁石の温度が上昇しにくくなり、その温度上昇を要因として前記複数の磁石の各々が減磁することを抑止でき、これに伴って前記複数の磁石の各々の磁気特性が低下することを抑止できる。また、仮にポールピース側に配置された磁石に対して、前記輻射熱による減磁などの磁気特性の低下が発生したとしても、ポールピースとトッププレートとの間に配置された磁石全体の磁気特性が大きく低下してしまうことを最小限に留めることができる。さらに、磁石の間に接着剤が介在した場合であっても、トッププレート側に配置される磁石へ前記輻射熱が伝わることを抑止できる。

同様に、ポールピースとヨークとの間に複数の磁石を分割して配置することで、上記のような、ヨーク側に配置される磁石へ前記輻射熱が伝わることを抑止できる。

上記の反発型磁気回路の一つの態様では、前記複数の磁石の間には、金属層が配置されている。

ここで、上記の比較例では、ボイスコイルに電流が印加されることで、前記電流が要因となり、トッププレートからポールピースに向けて磁束（「第２の磁束」と呼称する）が発生する。このような第２の磁束が形成される領域では、電流歪が生じ易くなってしまうといった課題がある。

この点、この態様では、前記複数の磁石の間に金属層が配置されている。これにより、金属層に誘導電流が発生し、電流を流されたボイスコイルによって反発型磁気回路に電流歪みが生じることを抑止することができる。

好適な例では、前記金属層を構成する材料の少なくとも１つは、前記磁石より熱伝導率が大きいことが好ましい。または、前記金属層を構成する材料の少なくとも１つは、前記磁石より電気伝導率が大きいことが好ましい。このように、前記複数の磁石の間に配置される前記金属層を構成する材料のうち少なくとも１つを、例えばアルミニウム、ニッケル等の熱伝導率又は電気伝導率が大きい金属材料（合金も含む）からなる層とすることで、誘導電流の発生がより促進される。前記の誘導電流の発生が要因となり、反発型磁気回路における電流歪みの発生を抑止することができる。但し、前記金属層は、複数の磁石間において磁束の通過を阻害しない程度に薄いことが求められる。そのため、前記金属層の厚さは、例えば１５μｍとすることが好ましい。

上記の反発型磁気回路の他の態様では、前記複数の磁石のうち、少なくとも１つの磁石の表面には金属層が形成されている。これにより、金属層に誘導電流が発生し、電流を流されたボイスコイルによって反発型磁気回路に電流歪みが生じることを抑止することができる。特に、前記複数の磁石のうち、少なくとも１つの磁石の外側側面に金属層を形成することで、前記少なくとも１つの磁石の表面で熱伝導が大きくなり、前記少なくとも１つの磁石が蓄熱することを抑止することができる。さらに、ポールピースからトッププレートへ熱が伝わる経路が多く形成されること、前記経路が長いこと、反発型磁気回路の外部と接触する表面積が大きくなることから、前記輻射熱として放出され易くなり、反発型磁気回路の温度が高くなりにくくなる。また、ポールピースとトッププレートとを金属層が熱的に接続しているので、ポールピースから前記磁石へ熱が伝わることを抑止し、トッププレートへ熱を伝わり易くでき、トッププレートから熱を輻射熱として放出しやすくなるという利点もある。

上記の反発型磁気回路の他の態様では、前記トッププレートの外径は、前記ポールピースの外径よりも小さい。

ここで、上記の比較例では、トッププレート近傍での磁束の向きが、ポールピース近傍での磁束と略逆向きとなる。そのため、磁気的な観点より、ボイスコイルの振動に対し、大きな制動力が作用し、十分な振幅を得ることができないといった課題がある。また、上記の比較例では、ボイスコイルで発生するジュール熱が輻射熱として、トッププレートへ伝わり、さらにトッププレートの下側に配置された磁石へ伝わり、当該磁石の温度が上昇して、当該磁石の減磁が引き起こされ、その磁気特性が低下してしまうといった課題がある。

この点、この態様では、トッププレートの外径がポールピースの外径よりも小さいので、トッププレートの近傍から発生する漏れ磁束（ポールピースの近傍に発生する磁束の方向に対して反対方向に生じる漏れ磁束）により、ボイスコイルに働く前記制動力を低減することができる。よって、印加する電流に応じた、振幅をボイスコイルに与えることができ、振動板を大きく振動させることが可能となる。

また、トッププレートの外径がポールピースの外径よりも小さいので、ボイスコイルとトッププレートとの距離を離すことができる。このように、ボイスコイルから、トッププレートを離すことで、前記輻射熱がトッププレートへ伝わることを抑止することができる。これにより、トッププレートの下側に配置された磁石の温度が上昇することを抑止することができ、当該磁石の温度上昇に要因として当該磁石が減磁することを抑止でき、これに伴って当該磁石の磁気特性が低下することを抑止できる。

上記の反発型磁気回路の他の態様では、前記ヨークは、アンダープレートと、当該アンダープレートを取り囲む外周部と、を備え、前記アンダープレートの上には、前記磁石、前記ポールピース、前記複数の磁石、前記トッププレートがこの順に配置されており、前記ヨークの前記外周部の上にはプレートが配置されている。

ここで、上記の比較例では、ポールピースからヨークに向けて磁束が生じている（磁束が閉じている）。この閉じた磁束がある領域では、電流歪みが生じやすいという課題がある。また、比較例では、ボイスコイルのジュール熱が輻射熱として、ヨークに伝わるため、そのヨークの上に配置された磁石の温度が上昇してしまい、これによって前記磁石の減磁が引き起こされ、その磁気特性が低下してしまうといった課題がある。ここで、前記磁石がポールピースの下側に存在すれば、さらにポールピースからの熱も前記磁石へ伝わるため前記磁石の温度がさらに上昇し、これによって前記磁石の減磁がより引き起こされ、その磁気特性がより低下してしまうといった課題がある。

また、上記の比較例の構成を前提として、ヨークの外周部が筒状の形状を有し、そのヨークの外周部の上面がポールピースの上面と略同一の高さにある反発型磁気回路を備える他の比較例に係るスピーカー装置を想定した場合、他の比較例では、磁気ギャップの上方（音響放射方向）と下方（音響放射方向に対し反対方向）にて、その磁束の向きが対称性を有しない構成となる。そのため、他の比較例では、ボイスコイルの振動方向が、磁気ギャップを介して異なり、異常振動が生じ易くなるといった課題がある。さらに、他の比較例では、ボイスコイルに作用する電磁気力（ローレンツ力）の大きさが、磁気ギャップを介して異なり、所望の振幅を得られないこと、良好な音響特性を得られないこと、等の課題がある。

この点、この態様では、ヨークはアンダープレートと、当該アンダープレートを取り囲む外周部とを備える。そして、アンダープレートの上には、前記磁石、ポールピース、前記複数の磁石、トッププレートがこの順に配置されている。また、ヨークの前記外周部の上には、前記ヨークと別体のプレートが配置されている。

このように、ヨークを複数の部材（プレートとヨーク自体）に分割して、磁気ギャップを形成するプレートと、プレートを支持するヨークとに分けることで、前記プレートに誘導電流を発生させることができるので前記の第２の磁束の発生を抑止でき、これにより反発型磁気回路を備えるスピーカー装置に対して電流歪みが発生することを抑止できる。

また、ヨークの上にプレートを配置することで、プレートからヨークへ前記輻射熱が伝わりにくくなる。これにより、ヨークとポールピースとの間に配置された前記磁石の温度が上昇することを抑止することができる。その結果、前記磁石の温度上昇を要因として前記磁石が減磁することを抑止でき、これに伴って前記磁石の磁気特性が低下することを抑止できる。

また、この態様では、プレートを、ヨークの内周部よりも、ポールピースに向かって突出させることによって、磁気ギャップの上方（音響放射方向）と下方（音響放射方向に対し反対方向）にて磁束の向きが略対称性を有することになる。そのため、ボイスコイルの振動方向や振幅、ボイスコイルに作用する駆動力も、磁気ギャップを介して略対称性を有し、異常振動、振幅や音響特性が低下することを抑止することができる。さらに、プレートの厚みを大きくする、又はプレートの内周部をヨークの下端部へ向かって突出させることで、ボイスコイルが大きく振動しても、ボイスコイルに磁束が作用する領域、すなわち磁気ギャップの幅（振動方向）が大きくなり、磁気回路の駆動力が振幅に依らず一定になり、再生音の歪みを低減することができる。

上記の反発型磁気回路の他の態様では、前記ヨークの下端部から前記プレートの上面までの高さは、前記ヨークの前記下端部から前記ポールピースの上面までの高さよりも高い。

この態様では、ヨークの下端部からプレートの上面までの高さを、ヨークの下端部からポールピースの上面までの高さよりも高くすることで、プレートとトッププレートの距離を近づけることができる。このように、プレートをトッププレートに近づけることで、パーミアンス係数（磁束密度を磁束で除算した値）を大きくできる。そのため、トッププレートとポールピースとの間に配置される前記複数の磁石の動作点を大きくできる。一方で、前記複数の磁石の動作点を大きくするために、前記複数の磁石の各々の厚さを大きくする手段もある。しかし、前記磁石の各々の厚さを大きくした割には、磁気ギャップ内の磁束密度はさほど大きくならないというデメリットがある。そのため、この態様のように、プレートをトッププレートに近づける手段が、前記磁石の各々の厚さを大きくするよりも、磁気ギャップの磁束密度をより大きくすることができる点で好ましい。

上記の反発型磁気回路の他の態様では、前記複数の磁石の各々は、少なくともフェライト系磁石と希土類系磁石とを有する。

この構成において、仮に、前記複数の磁石を構成する希土類系磁石が前記輻射熱の蓄熱によって、その磁気特性が低下したとしても、前記複数の磁石すべてが希土類系磁石である場合と比べ、複数の磁石全体としての磁気特性の低下が小さく、スピーカー装置の音響特性の低下を最小限に留めることができる。

上記の反発型磁気回路の他の態様では、前記ヨークと前記ポールピースとの間には、前記磁石が複数設けられている。

このように、ヨークとポールピースとの間に複数の磁石を分割して配置することにより、ポールピースを介して伝わる前記輻射熱によって、ヨークとポールピースとの間に配置された前記複数の磁石の各々の温度が上昇することを抑止することができる。その結果、その温度上昇を要因として前記複数の磁石の各々が減磁することを抑止でき、これに伴って前記複数の磁石の各々の磁気特性が低下することを抑止できる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

[スピーカー装置の構成]
まず、図１を参照して、本発明の実施例に係る反発型磁気回路を備えるスピーカー装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施例に係る反発型磁気回路３０を備えるスピーカー装置１００を、その中心軸Ｌ１を通る位置で切断した断面図を示す。

スピーカー装置１００は、反発型磁気回路３０、振動体３１及び支持体３２を備える。 （反発型磁気回路の構成）
反発型磁気回路３０は、ヨーク１、磁石２、ポールピース３、複数の磁石４及び５、トッププレート６、及びプレート７を構成部材として有し、磁石２と複数の磁石４及び５とを同極（Ｎ極又はＳ極）同士が対向するように配置した構成を有する。

ヨーク１は、円板状の形状を有するアンダープレート１ａと、ほぼ筒状の形状を有する外周部１ｂと、を有する。外周部１ｂは、アンダープレート１ａと一体的に形成され、アンダープレート１ａ、磁石２及びポールピース３の一部を夫々取り囲んでいる。磁石２は、円板状の形状を有し、ヨーク１のアンダープレート１ａ上に配置されている。ポールピース３は、円板状の形状を有し、磁石２上に配置されている。磁石４は、円板状の形状を有し、ポールピース３上に配置されている。磁石５は、円板状の形状を有し、磁石４上に配置されている。好適な例では、複数の磁石４及び５の各々は、少なくともフェライト系磁石と希土類系磁石とを有することが好ましい。トッププレート６は、円板状の形状を有し、磁石５上に配置されている。トッププレートの外径ｄ１は、ポールピース３の外径ｄ２よりも小さい。プレート７は、環状の形状及びヨーク１の外周部１ｂの内壁より内側（中心軸Ｌ１側）へ張り出す形状（又は突出する形状）を有し、ヨーク１の外周部１ｂ上に配置されている。好適な例では、プレート７は、ヨーク１と同一の材料にて形成されていることが好ましい。ヨーク１の下端部からプレート７の上面までの高さｄ３は、ヨーク１の下端部からポールピース３の上面までの高さよりも高い。

以上の構成を有する反発型磁気回路３０では、プレート７とポールピース３の間に磁気ギャップ３３が形成されており、この磁気ギャップ３３には、磁石２と複数の磁石４及び５とよって生成される反発磁界が形成されている。

（振動体の構成）
振動体３１は、ボイスコイルボビン９、ボイスコイル１０、ダンパー１１、振動板１２、及びエッジ１３を構成部材として有し、その各構成部材の構成は次の通りである。

ボイスコイルボビン９は、筒状の形状を有し、ポールピース３、複数の磁石４及び５、トッププレート６の各々を取り囲むように配置されている。ボイスコイルボビン９には、反発型磁気回路３０で発生する熱をスピーカー装置１００の外部へ放熱するための開口９ａが設けられている。

ボイスコイル１０は、ボイスコイルボビン９の外周面の下端部に巻かれており、磁気ギャップ３３内に位置している。ボイスコイル１０は、一対のプラス／マイナスのリード線（図示略）を有する。プラスのリード線はＬ（又はＲ）チャンネル信号の入力配線であり、マイナスのリード線はグランド（ＧＮＤ：接地）信号の入力配線である。一対のプラス／マイナスのリード線の各々は、後述する支持体３２の適当な位置に取り付けられたスピーカー端子（図示略）の各々に対し電気的に接続されている。なお、前記スピーカー端子の各々には、アンプ側から引き出された一対の出力配線の各々に電気的に接続される。

ダンパー１１は、ボイスコイルボビン９を弾性的に支持する役割を有する。ダンパー１１は、環状の形状を有し、同心円状の複数の波形形状（コルゲーション）を備えて構成される。ダンパー１１の内周縁部は、ボイスコイルボビン９の外周面の中央部付近に取り付けられている一方、ダンパー１１の外周縁部は、後述する支持体３２の中央部付近に取り付けられている。

振動板１２は、コーン状の形状を有し、ボイスコイル１０へ入力される音声信号に応じた音波を放射する機能を有する。振動板１２の内周縁部はボイスコイルボビン９の外周面の上端部に取り付けられている。

エッジ１３は、環状の形状及びΩ状の断面形状を有し、振動板１２を弾性的に支持する。エッジ１３の内周縁部は、振動板１２の外周部に取り付けられている一方、エッジ１３の外周縁部は、支持体３２の外周部上に取り付けられている。

（支持体の構成）
支持体３２は、略椀状の形状を有し、振動体３１及び反発型磁気回路３０を支持する。支持体３２は、反発型磁気回路３０を収容している。ヨーク１のアンダープレート１ａと対向する支持体３２の部分には、反発型磁気回路３０で発生する熱をスピーカー装置１００の外部へ放熱するための開口３２ａが設けられている。

かかるスピーカー装置１００では、アンプ側の一対の出力配線から出力された音声信号は、各スピーカー端子を経由し、さらにボイスコイル１０の一対のプラス／マイナスのリード線を通じて、当該ボイスコイル１０へ入力される。これにより、フレミングの左手の法則に基づき、磁気ギャップ３３内でボイスコイル１０に電磁気力（ローレンツ力）が作用し、ボイスコイル１０と共に振動板１２等が音響放射方向Ｙ１及びその逆方向に動くことで、振動板１２から音響放射方向Ｙ１に向けて音波が放射される。

以上の構成を有するスピーカー装置１００では、反発型磁気回路３０は、ヨーク１と、ポールピース３と、トッププレート６と、を備え、ヨーク１の上には、ポールピース３が配置されており、ポールピース３の上には、トッププレート６が配置されており、ヨーク１とポールピース３との間には、磁石２が配置されており、ポールピース３とトッププレート６との間には、複数の磁石４及び５が配置されている点に特徴を有する。

ここで、この反発型磁気回路３０において、ポールピース３とトッププレート６との間に、複数の磁石４及び５ではなく、１つの磁石が配置されている反発型磁気回路を備える比較例に係るスピーカー装置を想定した場合、比較例では、ボイスコイル１０に電流を印加することによって、ボイスコイル１０からジュール熱が生じ、そのジュール熱が輻射熱となってポールピース３へ伝わり、さらにポールピース３の上側及び下側に各々配置された複数の磁石４及び５並びに磁石２へ伝わり、さらにトッププレート６及びヨーク１へと伝わる。これにより、磁石２及び前記１つの磁石へ伝わった前記輻射熱は、トッププレート６及びヨーク１にて放熱される。

しかしながら、比較例において、長時間に亘ってボイスコイル１０が駆動されると、これによって前記輻射熱が磁石２及び前記１つの磁石の各々に蓄熱され、その蓄熱（例えば、８０℃以上）が要因となり、磁石２及び前記１つの磁石の各々の減磁が引き起こされ、それらの磁気特性が低下してしまうといった課題がある。特に、比較例において、磁石２及び前記１つの磁石として希土類磁石を用いた場合には、このような不具合がより顕著となって現れる。

この点、この反発型磁気回路３０では、特に、ポールピース３とトッププレート６との間に複数の磁石４及び５が配置されている。

このように、ポールピース３とトッププレート６との間に複数の磁石４及び５を分割して配置することにより、当該複数の磁石４及び５のうち、トッププレート６に近い側に配置される磁石５に対して前記輻射熱が伝わり難くなる。即ち、この反発型磁気回路３０では、ポールピース３を介して伝わる前記輻射熱によって、トッププレート６とポールピース３との間に配置された複数の磁石４及び５の各々の磁気特性が低下することを抑止するべく、ポールピース３とトッププレート６との間に対して、複数の磁石４及び５を分割して配置するようにしている。

その結果、長時間に亘ってボイスコイル１０を駆動した際、前記輻射熱がポールピース３に伝わり続けても、トッププレート６側に配置される磁石５の温度が上昇しにくくなり、その温度上昇を要因として複数の磁石４及び５の各々が減磁することを抑止でき、これに伴って複数の磁石４及び５の磁気特性が低下することを抑止できる。また、仮にポールピース３側に配置された磁石４に対して、前記輻射熱による減磁などの磁気特性の低下が発生したとしても、ポールピース３とトッププレート６との間に配置された複数の磁石４及び５全体の磁気特性が大きく低下してしまうことを最小限に留めることができる。さらに、複数の磁石４及び５の間に、それらを接合するための接着剤が介在していた場合であっても、トッププレート６側に配置される磁石５へ前記輻射熱が伝わることを抑止できる。

同様に、ポールピース３とヨーク１との間に磁石４及び５を分割して配置することで、上記のような、ヨーク１側に配置される磁石２へ前記輻射熱が伝わることを抑止できる。

また、本実施例に係る反発型磁気回路３０では、トッププレート６の外径ｄ１が、ポールピース３の外径ｄ２よりも小さい点に特徴を有する。

ここで、上記の比較例では、トッププレート６近傍での磁束の向きが、ポールピース３近傍での磁束と略逆向きとなる。そのため、磁気的な観点より、ボイスコイル１０の振動に対し、大きな制動力が作用し、十分な振幅を得ることができないといった課題がある。また、上記の比較例では、ボイスコイル１０で発生するジュール熱が輻射熱として、トッププレート６へ伝わり、さらにトッププレート６の下側に配置された前記１つの磁石へ伝わり、当該１つの磁石の温度が上昇して、当該１つの磁石の減磁が引き起こされ、その磁気特性が低下してしまうといった課題がある。

この点、本実施例に係る反発型磁気回路３０では、トッププレート６の外径ｄ１がポールピース３の外径ｄ２よりも小さいので、トッププレート６の近傍から発生する漏れ磁束（ポールピース３の近傍に発生する磁束の方向に対して反対方向に生じる漏れ磁束）により、ボイスコイル１０に働く前記制動力を低減することができる。よって、印加する電流に応じた、振幅をボイスコイル１０に与えることができ、振動板１２を大きく振動させることが可能となる。

また、トッププレート６の外径ｄ１がポールピース３の外径ｄ２よりも小さいので、ボイスコイル１０とトッププレート６との距離を離すことができる。このように、ボイスコイル１０から、トッププレート６を離すことで、前記輻射熱がトッププレート６へ伝わることを抑止することができる。これにより、トッププレート６の下側に配置された複数の磁石４及び５の各々の温度が上昇することを抑止することができる。複数の磁石４及び５の各々の温度上昇を要因として複数の磁石４及び５の各々が減磁することを抑止でき、これに伴って複数の磁石４及び５の磁気特性が低下することを抑止できる。

また、本実施例に係る反発型磁気回路３０では、ヨーク１は、アンダープレート１ａと、当該アンダープレート１ａを取り囲む外周部１ｂと、を備え、アンダープレート１ａの上には、磁石２、ポールピース３、複数の磁石４及び５、トッププレート６がこの順に配置されており、ヨーク１の外周部１ｂの上面１ｂａには、ヨーク１と別体のプレート７が配置されている点に特徴を有する。

ここで、上記の比較例では、ポールピース３からヨーク１に向けて磁束が生じている（磁束が閉じている）。この閉じた磁束がある領域では、電流歪みが生じやすいという課題がある。また、比較例では、ボイスコイル１０のジュール熱が輻射熱として、ヨーク１に伝わるため、そのヨーク１の上に配置された前記磁石の温度が上昇してしまい、これによって前記磁石の減磁が引き起こされ、その磁気特性が低下してしまうといった課題がある。ここで、前記磁石がポールピース３の下側に存在すれば、さらにポールピース３からの熱も前記磁石へ伝わるため前記磁石の温度がさらに上昇し、これによって前記磁石の減磁がより引き起こされ、その磁気特性がより低下してしまうといった課題がある。

また、上記の比較例の構成を前提として、ヨーク１の外周部１ｂが筒状の形状を有し、そのヨーク１の外周部１ｂの上面１ｂａがポールピース３の上面と略同一の高さにある反発型磁気回路３０ｘを備える他の比較例では、図２（ｂ）に示すように、磁気ギャップ３３の上方（音響放射方向Ｙ１）と下方（音響放射方向Ｙ１に対し反対方向）にて、その磁束３３ｗの向きが対称性を有しない構成となる。なお、図２（ｂ）では、便宜上、ポールピース３上に配置される１つの磁石と、その１つの磁石上に配置されるトッププレートの図示を夫々省略している。そのため、他の比較例では、ボイスコイル１０の振動方向が、磁気ギャップ３３を介して異なり、異常振動が生じ易くなるといった課題がある。さらに、他の比較例では、ボイスコイル１０に作用する電磁気力（ローレンツ力）の大きさが、磁気ギャップ３３を介して異なり、所望の振幅を得られないこと、良好な音響特性を得られないこと、等の課題がある。

この点、本実施例に係る反発型磁気回路３０では、ヨーク１は、アンダープレート１ａと、当該アンダープレート１ａを取り囲む外周部１ｂと、を備える。そして、アンダープレート１ａの上には、磁石２、ポールピース３、複数の磁石４及び５、トッププレート６がこの順に配置されており、ヨーク１の外周部１ｂの上面１ｂａには、ヨーク１と別体にて形成され、ヨーク１の外周部１ｂの内壁より内側（中心軸Ｌ１側）へ張り出す形状（又は突出する形状）を有するプレート７が配置されている点に特徴を有する。

このように、ヨーク１を複数の部材（プレート７とヨーク１自体）に分割して、磁気ギャップ３３を形成するプレート７と、プレート７を支持するヨーク１とに分けることで、プレート７に誘導電流を発生させることができるので前記の第２の磁束の発生を抑止でき、これにより反発型磁気回路３０を備えるスピーカー装置１００に対して電流歪みが発生することを抑止できる。

また、ヨーク１の外周部１ｂの上面１ｂａに、ヨーク１と別体のプレート７を配置することで、プレート７からヨーク１へ前記輻射熱が伝わりにくくなる。これにより、ヨーク１とポールピース３との間に配置された複数の磁石４及び５の各々の温度が上昇することを抑止することができる。その結果、複数の磁石４及び５の各々の温度上昇を要因として複数の磁石４及び５の各々が減磁することを抑止でき、これに伴って複数の磁石４及び５の磁気特性が低下することを抑止できる。

また、この構成によれば、図２（ａ）に示すように、プレート７を、ヨーク１の内周部よりも、ポールピース３に向かって突出させることによって、磁気ギャップ３３の上方（音響放射方向Ｙ１）と下方（音響放射方向Ｙ１に対し反対方向）にて磁束３３ｗの向きが略対称性を有することになる。そのため、ボイスコイル１０の振動方向や振幅、ボイスコイル１０に作用する駆動力も、磁気ギャップ３３を介して略対称性を有し、異常振動、振幅や音響特性が低下することを抑止することができる。さらに、プレート７の厚みを大きくする、又はプレート７の内周部をヨーク１の下端部へ向かって突出させることで、ボイスコイル１０が大きく振動しても、ボイスコイル１０に磁束が作用する領域、すなわち磁気ギャップ３３の幅（振動体３１の振動方向側の幅）が大きくなり、反発型磁気回路３０の駆動力が振幅に依らず一定になり、再生音の歪みを低減することができる。また、これにより、振動体３１の構成要素と反発型磁気回路３０との接触を防止することができる。なお、図２（ａ）は、本実施例に係る反発型磁気回路３０の要部断面図であり、便宜上、ポールピース３上に配置される複数の磁石４及び５と、磁石５上に配置されるトッププレート６の図示を夫々省略している。

また、本実施例に係る反発型磁気回路３０では、ヨーク１の下端部からプレート７の上面までの高さｄ３は、ヨーク１の下端部からポールピース３の上面までの高さｄ４よりも高い点に特徴を有する。

このように、ヨーク１の下端部からプレート７の上面までの高さｄ３を、ヨーク１の下端部からポールピース３の上面までの高さｄ４よりも高くすることで、プレート７とトッププレート６の距離を近づけることができる。このように、プレート７をトッププレート６に近づけることで、パーミアンス係数（磁束密度を磁束で除算した値）を大きくできる。そのため、トッププレート６とポールピース３との間に配置される複数の磁石４及び５の動作点を大きくできる。一方で、複数の磁石４及び５の動作点を大きくするために、複数の磁石４及び５の各々の厚さを大きくする手段もある。しかし、複数の磁石４及び５の各々の厚さを大きくした割には、磁気ギャップ３３内の磁束密度はさほど大きくならないというデメリットがある。そのため、この構成のように、プレート７をトッププレート６に近づける手段が、複数の磁石４及び５の各々の厚さを大きくするよりも、磁気ギャップ３３の磁束密度をより大きくすることができる点で好ましい。

また、本実施例に係る反発型磁気回路３０では、複数の磁石４及び５の各々は、少なくともフェライト系磁石と希土類系磁石とを有する点に特徴を有する。

この構成において、仮に、複数の磁石４及び５の各々を構成する希土類系磁石が前記輻射熱の蓄熱によって、その磁気特性が低下したとしても、複数の磁石４及び５の各々すべてが希土類系磁石である場合と比べ、複数の磁石４及び５全体としての磁気特性の低下が小さく、スピーカー装置１００の音響特性の低下を最小限に留めることができる。

[変形例１]
上記した比較例では、ボイスコイル１０に電流が印加されることで、前記電流が要因となり、トッププレート６からポールピース３に向けて磁束（「第２の磁束」と呼称する）が発生する。このような第２の磁束が形成される領域では、電流歪が生じ易くなってしまうといった課題がある。

そこで、本発明の変形例１では、図１の対応図である図３に示すように、反発型磁気回路３０ｘにおいて、複数の磁石４及び５の間に金属層１５を配置することで、かかる課題を解決する。

ここで、図４は、この反発型磁気回路３０ｘを用いたスピーカー装置１００ｘの音圧レベル[ｄＢ]と周波数特性[Ｈｚ]の関係を示すグラフである。図４において、実線で示すグラフｇ１はスピーカー装置１００ｘの周波数特性を、また、破線で示すグラフｇ２はスピーカー装置１００ｘの２次高調波歪を、また、一点鎖線で示すグラフｇ３はスピーカー装置１００ｘの３次高調波歪を夫々示す。但し、前記２次高調波歪、前記３次高調波歪に関し、その音圧レベルを３０[ｄＢ]加算して図示されている。また、図５は、反発型磁気回路３０ｘにおいて、ポールピース３上に、複数の磁石４及び５を設けるのではなく、１つの磁石を設けた構成を有する比較例に係る反発型磁気回路を備えたスピーカー装置（図示略）の音圧レベル[ｄＢ]と周波数特性[Ｈｚ]の関係を示すグラフである。図５において、実線で示すグラフｇ１１は当該比較例に係るスピーカー装置の周波数特性を、また、破線で示すグラフｇ１２は当該比較例に係るスピーカー装置の２次高調波歪を、また、一点鎖線で示すグラフｇ１３は当該比較例に係るスピーカー装置の３次高調波歪を夫々示す。

変形例１に係るスピーカー装置１００ｘの２次高調波歪（特に、図４の領域Ａ１の部分）、当該比較例に係るスピーカー装置の２次高調波歪（特に、図５の領域Ａ２の部分）とを比較して分かるように、変形例１に係るスピーカー装置１００ｘの２次高調波歪は、当該比較例に係るスピーカー装置の２次高調波歪と比べ小さくなっている。これにより、金属層１５に誘導電流が発生し、電流を流されたボイスコイル１０によって反発型磁気回路３０ｘに電流歪みが生じることを抑止することができる。

好適な例では、金属層１５を構成する材料の少なくとも１つは、磁石２（又は磁石４及び５）より熱伝導率が大きいことが好ましい。または、金属層１５を構成する材料の少なくとも１つは、磁石２（又は磁石４及び５）より電気伝導率が大きいことが好ましい。このように、複数の磁石４及び５の間に配置される金属層１５を構成する材料のうち少なくとも１つを、例えばアルミニウム、ニッケル等の熱伝導率又は電気伝導率が大きい金属材料（合金も含む）からなる層とすることで、誘導電流の発生がより促進される。前記の誘導電流の発生が要因となり、反発型磁気回路３０ｘにおける電流歪みの発生を抑止することができる。但し、金属層１５は、複数の磁石４及び５の間において磁束の通過を阻害しない程度に薄いことが求められる。そのため、金属層１５の厚さは、例えば約１５μｍとすることが好ましい。

[変形例２]
また、本発明では、変形例１の構成に代えて、変形例２として、図６に示すように、反発型磁気回路３０ｙにおいて、複数の４及び５の表面にそれぞれ金属層４ｘ、５ｘを形成することで、変形例１にて示唆した課題等を解決するようにしても構わない。なお、図６（ａ）は、図１に対応する変形例２に係る反発型磁気回路３０ｙを備えるスピーカー装置１００ｙの断面図であり、図６（ｂ）及び（ｃ）は、反発型磁気回路３０ｙの構成要素である磁石４、５の各断面図を示す。

好適な例では、金属層４ｘ、５ｘは、それぞれ前記の金属層１５と同様の構成材料にて形成されていることが好ましい。また、金属層４ｘ、５ｘは、複数の磁石４及び５の間において磁束の通過を阻害しない程度に薄いことが求められる。そのため、金属層４ｘ、５ｘの各厚さは、例えば約１５μｍとすることが好ましい。これにより、上記した変形例１と同様に、変形例２に係るスピーカー装置１００ｙの２次高調波歪（図示略）は、変形例１における前記比較例に係るスピーカー装置の２次高調波歪に比べて小さくなる。これにより、金属層４ｘ、５ｘに夫々誘導電流が発生し、電流を流されたボイスコイル１０によって反発型磁気回路３０ｙに電流歪みが生じることを抑止することができる。

特に、磁石４、５の外側側面に金属層４ｘ、５ｘを形成することで、磁石４、５の表面で熱伝導が大きくなり、複数の磁石４及び５が蓄熱することを抑止することができる。さらに、ポールピース３からトッププレート６へ熱が伝わる経路が多く形成されること、前記経路が長いこと、反発型磁気回路３０ｙの外部と接触する表面積が大きくなることから、前記の輻射熱として放出され易くなり、反発型磁気回路３０ｙの温度が高くなりにくくなる。また、ポールピース３とトッププレート６とを金属層４ｘ、５ｘが熱的に接続しているので、ポールピース３から複数の磁石４及び５へ熱が伝わることを抑止し、トッププレート６へ熱を伝わり易くでき、トッププレート６から熱を輻射熱として放出しやすくなるという利点もある。

なお、上記の変形例２では、複数の磁石４及び５の各表面に金属層４ｘ、５ｘを形成するようにしたが、これに限らず、本発明では、上記した変形例２の有利な点を得る為、複数の磁石４及び５のうち、磁石４の表面、或いは、磁石５の表面に対して金属層を形成するようにしても構わない。

[その他の変形例]
上記した実施例並びに変形例１及び２では、ヨーク１のアンダープレート１ａとポールピース３の間に１つの磁石２を設けていたが、これに限らず、本発明では、ヨーク１のアンダープレート１ａとポールピース３の間に複数の磁石を設けるようにしても構わない。

このように、ヨーク１のアンダープレート１ａとポールピース３との間に前記複数の磁石を分割して配置することにより、ポールピース３を介して伝わる前記輻射熱によって、ヨーク１のアンダープレート１ａとポールピース３との間に配置された前記複数の磁石の各々の温度が上昇することを抑止することができる。その結果、前記複数の磁石の各々の温度上昇を要因として前記複数の磁石の各々が減磁することを抑止でき、これに伴って前記複数の磁石の各々の磁気特性が低下することを抑止できる。

また、上記の実施例及び変形例１、２では、ヨーク１の外周部１ｂの上面１ｂａにプレート７を設けているが、図１の対応図である図７（ａ）に示すように、ヨーク１とプレート７を一体に形成（ヨーク１ｚに相当）しても構わなく、ヨーク１の外周部１ｂがポールピース３に向かって突出した形状等であれば良い。

また、上記の実施例及び変形例１、２では、振動体３１がボイスコイルボビン９、ボイスコイル１０、ダンパー１１、振動板１２、及びエッジ１３を構成部材として有しているが、この他に、必要に応じて、図１の対応図である図７（ｂ）に示すように、振動体３１はセンターキャップ１４を有していても構わない。

その他、本発明では、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形をすることが可能である。

本発明は、家庭用、携帯機器用、車載用などの各種のスピーカー装置用の反発型磁気回路として利用することができる。

Claims (19)

1. 磁石と複数の磁石の各々とを同極同士が対向するように配置した反発型磁気回路であって、
   ヨークと、ポールピースと、トッププレートと、を備え、
   前記ヨークの上には、前記ポールピースが配置されており、
   前記ポールピースの上には、前記トッププレートが配置されており、
   前記ヨークと前記ポールピースとの間には、前記磁石が配置されており、
   前記ポールピースと前記トッププレートとの間には、前記複数の磁石が配置されており、
   前記複数の磁石の間には、金属層が配置されていることを特徴とする反発型磁気回路。
2. 前記金属層を構成する材料の少なくとも１つは、前記磁石より熱伝導率が大きいことを特徴とする請求項１に記載の反発型磁気回路。
3. 前記金属層を構成する材料の少なくとも１つは、前記磁石より電気伝導率が大きいことを特徴とする請求項１に記載の反発型磁気回路。
4. 前記複数の磁石のうち、少なくとも１つの磁石の表面には金属層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の反発型磁気回路。
5. 前記トッププレートの外径は、前記ポールピースの外径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の反発型磁気回路。
6. 前記ヨークは、アンダープレートと、当該アンダープレートを取り囲む外周部と、を備え、
   前記アンダープレートの上には、前記磁石、前記ポールピース、前記複数の磁石、前記トッププレートがこの順に配置されており、
   前記ヨークの前記外周部の上にはプレートが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の反発型磁気回路。
7. 前記ヨークの下端部から前記プレートの上面までの高さは、前記ヨークの前記下端部から前記ポールピースの上面までの高さよりも高いことを特徴とする請求項６に記載の反発型磁気回路。
8. 前記プレートは、前記ヨークの内周部よりも、前記ポールピースに向かって突出していることを特徴とする請求項７に記載の反発型磁気回路。
9. 前記複数の磁石の各々は、少なくともフェライト系磁石と希土類系磁石とを有することを特徴とする請求項１に記載の反発型磁気回路。
10. 前記ヨークと前記ポールピースとの間には、前記磁石が複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の反発型磁気回路。
11. 請求項１に記載の反発型磁気回路と、前記反発型磁気回路を支持するフレームと、当該フレームに支持される振動体とを備え、
    前記振動体は、振動板と、当該振動板を前記フレームに支持するエッジと、当該振動板に支持されるボイスコイルが巻きまわされたボイスコイルボビンと、当該ボイスコイルを前記フレームに支持するダンパとを備えることを特徴とするスピーカー装置。
12. 磁石と複数の磁石の各々とを同極同士が対向するように配置した反発型磁気回路であって、
    ヨークと、ポールピースと、トッププレートと、を備え、
    前記ヨークの上には、前記ポールピースが配置されており、
    前記ポールピースの上には、前記トッププレートが配置されており、
    前記ヨークと前記ポールピースとの間には、前記複数の磁石が配置されており、
    前記複数の磁石の間には、金属層が配置されており、
    前記ポールピースと前記トッププレートとの間には、前記磁石が配置されていることを特徴とする反発型磁気回路。
13. 前記金属層を構成する材料の少なくとも１つは、前記磁石より熱伝導率が大きいことを特徴とする請求項１２に記載の反発型磁気回路。
14. 前記金属層を構成する材料の少なくとも１つは、前記磁石より電気伝導率が大きいことを特徴とする請求項１２に記載の反発型磁気回路。
15. 前記ヨークは、前記磁石を支持する板状のアンダープレートと、当該アンダープレートを囲む筒状の外周部と、前記アンダープレートと前記外周部との間に設けられ前記磁石から前記ヨークに向かう方向に突出して湾曲状の断面形状を有する湾曲部とを備え、
    前記ヨークの外周部の上に配置される共に、当該ヨークとは別部材で形成されるプレートの上面は、前記ポールピースの上面のより高いことを特徴とする請求項１に記載の反発型磁気回路。
16. 前記プレートを支持する前記ヨークの外周部の上面は、前記ポールピースの下面及び上面の間における高さに位置しており、
    前記ヨークの外周部から前記ポールピースに向かって突出する前記プレートの一部分は、その下端部が前記ポールピースの下面と実質的に同じ高さにあり、前記ヨークの外周部の内側を覆っていることを特徴とする請求項１５に記載の反発型磁気回路。
17. 前記トッププレートの外径は、前記ポールピースの外径より小さいことを特徴とする請求項１６に記載の反発型磁気回路。
18. 請求項１７に記載の反発型磁気回路と、前記反発型磁気回路を支持するフレームと、当該フレームに支持される振動体とを備え、
    前記振動体は、振動板と、当該振動板を前記フレームに支持するエッジと、当該振動板に支持されるボイスコイルが巻きまわされたボイスコイルボビンと、当該ボイスコイルを前記フレームに支持するダンパとを有し、
    前記ヨークの外周部から前記フレームに向かって突出する前記プレートの一部分の端部は、前記フレームの近傍に配置されていることを特徴とするスピーカー装置。
19. 請求項１１もしくは請求項１８に記載のスピーカー装置を備えることを特徴とする自動車。

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