JP5947234B2 - スピーカおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気ギャップ内のボイスコイルに通電することによって振動板を駆動させる角形のスピーカと、そのようなスピーカの製造方法に関するものである。

この種の角形スピーカは、矩形状のヨークとマグネットとを磁気ギャップを介して対向させると共に、このマグネットを上下一対のプレートで挟んで構成される磁気回路と、磁気ギャップ内に配置されたボイスコイルと、このボイスコイルに連結された振動板等を備えており、磁気回路の構成部品であるマグネットやヨーク等は相対的な位置関係を維持した状態で接着固定されるようになっている。

このようなスピーカでは、磁気ギャップを横切る磁束とボイスコイルに流れる電流との相互作用によってボイスコイルが振動し、それに伴ってボイスコイルに連結された振動板が振動するようになっている。ここで、磁気ギャップのギャップ長が狭いほどマグネットの磁気効率が高められるため、ギャップ長を狭めてボイスコイルを効率的に駆動させることが好ましいが、狭いギャップ長を維持しつつ磁気回路の構成部品を高い位置精度で接着固定するのは極めて困難であり、組立作業性も悪くなってしまうという問題がある。

従来より、このような問題を解消するスピーカとして、磁気ギャップを規定するスペーサ部等が形成された合成樹脂製の位置決め部材を準備し、この位置決め部材のスペーサ部を挟んだ一方の部位にヨークを接着固定すると共に、他方の部位にボトムプレートとマグネットおよびトッププレートを積層状態で接着固定した後、ボイスコイルを磁気ギャップ内に挿入すると共に、ボイスコイルに一体形成された接続部を位置決め部材の上端部に接着し、最後にダンパーと振動板を位置決め部材に組み込んでボイスコイルに連結するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１２０１５２号公報

特許文献１に開示されたスピーカでは、位置決め部材に形成されたスペーサ部によって磁気ギャップのギャップ長が規定されるため、位置決め部材を介して磁気回路の構成部品の相対的な位置関係を精度良く維持することができると共に、磁気回路を比較的簡単に組み立てることができる。しかしながら、磁気回路の構成部品を位置決め部材で位置決めしつつ接着固定して磁気ギャップを規定した後、この磁気ギャップ内にボイスコイルを挿入する工程を経てスピーカが組み立てられるため、位置決め部材のスペーサ部によって規定される磁気ギャップのギャップ長を狭くすると、各部材の累積誤差に起因してボイスコイルがヨークやプレートに接触してしまう虞がある。このような理由から磁気ギャップのギャップ長をあまり狭めることができず、特に、ボイスコイルとして基板に平面コイルが装着されたボイスコイル基板を用いた場合、ボイスコイル基板に厚み方向のバラツキを生じることが予測されるため、かかるバラツキを見越した分だけギャップ長を大きく設定しなければならず、駆動力の大きなスピーカを実現することが困難となる。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気ギャップのギャップ長を狭くすることのできるスピーカを提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明のスピーカは、非磁性材料からなるベースと、このベース上に積層状態で固定された平面視矩形状のボトムプレートとマグネットおよびトッププレートと、これらボトムプレートとマグネットおよびトッププレートの積層体に磁気ギャップを介して対向配置されたヨークと、前記磁気ギャップを維持した状態で前記ヨークを前記積層体に固定する非磁性材料からなる締結部材と、平面コイルを有して前記磁気ギャップ内に配置されたボイスコイル基板と、前記磁気ギャップの一端側から突出する前記ボイスコイル基板に接続された振動板とを備え、前記磁気ギャップの他端側に前記ボイスコイル基板の位置決め治具を抜き差し可能とする開口が設けられている構成とした。

このように構成されたスピーカでは、ベース上にボトムプレートとマグネットおよびトッププレートを積層状態で固定した後、この積層体の端面に一対の位置決め治具で挟まれたボイスコイル基板を介してヨークを押し当て、この状態を維持したまま締結部材によってヨークを積層体に固定すると、積層体の端面とボイスコイル基板の内面との間に一方の位置決め治具が挟持されると共に、ボイスコイル基板の外面とヨークとの間に他方の位置決め治具が挟持される。したがって、締結部材によってヨークを積層体に固定した後、一対の位置決め治具を開口から抜き取れば、ボイスコイル基板の厚み寸法のバラツキに関わらず、積層体とボイスコイル基板の間、ならびにボイスコイル基板とヨークとの間に、それぞれ位置決め治具の厚みに相当する隙間が確保され、積層体とヨークとの間に必要な磁気ギャップのギャップ長を狭く設定することができる。

上記の構成において、締結部材の形状や固定手段等は特に限定されないが、板状に形成した締結部材をヨークの側端面と積層体の側端面とにそれぞれ接着固定すると、ヨークを積層体に対して簡単に連結することができて好ましい。

また、上記の目的を達成するために、本発明によるスピーカの製造方法は、非磁性材料からなるベース上に平面視矩形状のボトムプレートとマグネットおよびトッププレートからなる積層体を固定する工程と、平面コイルが施されたボイスコイル基板を内ギャップ治具と外ギャップ治具との間に挟持し、この外ギャップ治具にヨークを押し当てて前記内ギャップ治具を前記積層体の端面に圧接させた後、この状態のまま前記ヨークを非磁性材料からなる締結部材を用いて前記積層体に固定する工程と、前記ボイスコイル基板に振動板を接続する工程と、前記内ギャップ治具と前記外ギャップ治具を前記ボイスコイル基板に沿って前記振動板から離反する方向へ抜き取る工程とを含むようにした。

このようなスピーカでは、ベース上にボトムプレートとマグネットおよびトッププレートを積層状態で固定した後、この積層体の端面に内ギャップ治具とボイスコイル基板および外ギャップ治具の順に重ね合わせた状態でヨークを押し付けると、ボイスコイル基板の内面が内ギャップ治具を介して積層体の端面に圧接されると共に、ヨークが外ギャップ治具を介してボイスコイル基板の外面に圧接される。そして、この状態を維持下ままヨークを締結部材を用いて積層体に固定した後、ボイスコイル基板に振動板を連結してから内ギャップ治具と外ギャップ治具を振動板と反対方向へ抜き取ると、ボイスコイル基板の厚み寸法のバラツキに関わらず、積層体とボイスコイル基板の間に内ギャップ治具の厚みに相当する隙間が確保されると共に、ボイスコイル基板とヨークとの間に外ギャップ治具の厚みに相当する隙間が確保され、積層体とヨークとの間に必要な磁気ギャップのギャップ長を狭く設定することができる。

本発明によれば、ボイスコイル基板の厚み寸法のバラツキに関わらず、磁気ギャップのギャップ長が位置決め治具（ギャップ治具）によって最適な寸法に規定されるため、磁気ギャップのギャップ長を狭めて駆動力の大きなスピーカを提供することができる。

本発明の実施形態例に係るスピーカの平面図である。 図１のII−II線に沿う断面図である。 図１のIII-III線に沿う断面図である。 該スピーカに備えられるボイスコイル基板の説明図である。 該スピーカの組立工程を示す説明図である。 該スピーカの組立工程を示す説明図である。 該スピーカの組立工程を示す説明図である。

発明の実施の形態について図面を参照して説明すると、図１〜図３に示すように、本実施形態例に係るスピーカ１は、一対の載置面２ａ等を有するベース２と、このベース２の各載置面２ａにそれぞれ積層状態で固定されたボトムプレート３とマグネット４およびトッププレート５と、これらボトムプレート３とマグネット４およびトッププレート５からなる積層体６に２つの磁気ギャップＧを介して配置されたアウターヨーク７と、各アウターヨーク７を対応する積層体６に固定する計４つの締結部材８と、磁気ギャップＧ内に配置されたボイスコイル基板９と、磁気ギャップＧから突出するボイスコイル基板９の上端部に連結された振動板１０と、この振動板１０の裏面とベース２の段付き部２ｂとの間に介設されたダンパー１１とによって主に構成されている。なお、これら各部材は図示せぬ有底形状のフレーム内に収納されており、このフレームに振動板１０の外縁部がエッジを介して連結されるようになっている。

ベース２はアルミニウム等の非磁性材料からなり、このベース２には矩形状の段付き部２ｂを挟んで平行に延びる一対の載置面２ａが形成されている。また、段付き部２ｂには一対の台座２ｃが突出形成されており、これら台座２ｃにそれぞれダンパー１１の下面部が接着固定されている。図２に示すように、ダンパー１１は全体的に椀状でその下面部は断面波形の円環状に形成されている。

ボトムプレート３とマグネット４およびトッププレート５はいずれも板状部材であり、これら３部材はボトムプレート３とトッププレート５間にマグネット４を挟持して積層体６を構成している。ここで、ボトムプレート３はベース２の載置面２ａ上に接着固定されており、このボトムプレート３上にマグネット４が接着固定されると共に、マグネット４上にトッププレート５が接着固定されている。ただし、ボトムプレート３とトッププレート５はマグネット４よりも幾分幅広となっており、ボトムプレート３とトッププレート５がマグネット４に対して突出した状態で積層されている。そして、このような積層体６とアウターヨーク７によって磁気回路が構成されており、この磁気回路は２つの磁気ギャップＧを有する２ギャップ構造となっている。すなわち、積層体６のボトムプレート３とトッププレート５はインナーヨークとして機能しており、ボトムプレート３とアウターヨーク７との間に下側の磁気ギャップＧが形成されると共に、トッププレート５とアウターヨーク７との間に上側の磁気ギャップＧが形成されている。

アウターヨーク７には、積層体６に対向して平行に延びる矩形状の突出部７ａと、この突出部７ａの長手方向の両端から屈曲して外側へ延びる一対の段落部７ｂと、段落部７ｂから直角に折れ曲がって後方へ延びる一対の側壁部７ｃとが形成されており、アウターヨーク７の全長はマグネット４や両プレート３，５と略同じ寸法に設定されている。

締結部材８はアルミニウム等の平板状の非磁性材料からなり、この締結部材８をアウターヨーク７の各側壁部７ｃと積層体６の各側端面に接着固定することにより、アウターヨーク７は所定の磁気ギャップＧを維持した状態で一対の締結部材８によって積層体６に連結されている。

ボイスコイル基板９は磁気回路の磁気ギャップＧ内に配置されており、図４に示すように、このボイスコイル基板９は、矩形状の絶縁基板１２と、この絶縁基板１２に装着された平角α巻きコイル１３とで構成されている。なお、図４はボイスコイル基板９を模式的に表した説明図であり、同図（ａ）はボイスコイル基板９の正面図、同図（ｂ）はボイスコイル基板９の平面図、同図（ｃ）はボイスコイル基板９の側面図をそれぞれ示している。

平角α巻きコイル１３は、ボイスコイル基板９の駆動方向に対して直交する方向（図４のＸ軸方向）へ延びる一対の第１コイル部１３ａと、これら第１コイル部１３ａに連続してボイスコイル基板９の駆動方向（図４のＹ軸方向）へ延びる一対の第２コイル部１３ｂと、各第２コイル部１３ｂから導出するリード部１３ｃとを有しており、そのうち第１コイル部１３ａと第２コイル部１３ｂは絶縁基板１２に埋設されているが、リード部１３ｃは第２コイル部１３ｂの外表面上に引き出され絶縁基板１２の外表面に沿って上方へ突出している。第１コイル部１３ａはボイスコイル基板９の駆動に寄与する有効コイル部分（図４中の矢印Ａ部分）であり、この有効コイル部分Ａにアウターヨーク７の突出部７ａが対向するようになっている。第２コイル部１３ｂとリード部１３ｃを含む平角α巻きコイル１３の両端部はボイスコイル基板９の駆動に寄与しない無効コイル部分（図４中の矢印Ｂ部分）であり、これら無効コイル部分Ｂにアウターヨーク７の段落部７ｂがそれぞれ対向するようになっている。なお、平角α巻きコイル１３は絶縁基板１２の表面に接着により装着されていても良い。

図１〜図３に戻り、ボイスコイル基板９が配置される磁気ギャップＧのギャップ長は、第２コイル部１３ｂとリード部１３ｃの存する無効コイル部分Ｂに対して、第１コイル部１３ａの存する有効コイル部分Ａの方が狭くなっており、かつ、この有効コイル部分Ａよりもマグネット４の全長（有効長）の方が大きくなるように設定されている。これにより、無効コイル部分Ｂにおける絶縁基板１２とリード部１３ｃの厚み分を含めたギャップクリアランスを確保した上で、有効コイル部分Ａにおけるギャップ長を狭くすることができると共に、マグネット４の有効長の総磁束を平角α巻きコイル１３の有効コイル部分Ａに集束させて磁束密度を高めることができる。また、磁気ギャップＧの下方にボイスコイル基板９を挟むように一対の開口Ｓが確保されており、これら開口Ｓを介して後述する位置決め治具（内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５）が抜き差し可能となっている。

振動板１０は平面視矩形状に形成されており、この振動板１０の相対向する２辺の外縁部が磁気ギャップＧの上方に突出するボイスコイル基板９の上端部に接着固定されている。また、振動板１０の裏面中央部とベース２の段付き部２ｂとの間に前述したダンパー１１が介設されており、このダンパー１１によって振動板１０はボイスコイル基板９の駆動方向へ直線的に振動するようにベース２に支持されている。

このように構成されたスピーカ１では、一対のリード部１３ｃを介して平角α巻きコイル１３に通電されると、図４（ａ）において上側の第１コイル部１３ａと下側の第１コイル部１３ａに逆向きの電流が流れるため、どちらの第１コイル部１３ａにも同じ向きの電磁駆動力が作用する。フレミングの左手の法則により、この電磁駆動力の向きはＹ軸方向となるので、ボイスコイル基板９が磁気ギャップＧ内をＹ軸方向へ上下動し、それに伴って振動板１０が振動して音声を発生するようになっている。

次に、本実施形態例に係るスピーカ１の組立工程を図５〜図７を参照して説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、一対の載置面２ａや段付き部２ｂ等が形成されたベース２を準備し、図５（ｂ）に示すように、このベース２の各載置面２ａ上にそれぞれボトムプレート３を接着固定する。次に、図５（ｃ）に示すように、ボトムプレート３上にマグネット４を接着固定した後、図５（ｄ）に示すように、ボトムプレート３とマグネット４の外側に内ギャップ治具１４を配置する。この内ギャップ治具１４には所定の厚みを有する板状の位置決め突部１４ａが形成されており、この位置決め突部１４ａの厚みによってボイスコイル基板９の内面とインナーヨーク（ボトムプレート３およびトッププレート５）との間のクリアランスが規定されるようになっている。

次に、図６（ａ）に示すように、マグネット４上にトッププレート５を接着固定し、ボトムプレート３とトッププレート５間にマグネット４が挟持された積層体６を形成する。なお、図５（ｄ）に示した内ギャップ治具１４の配置工程を省略し、マグネット４上にトッププレート５を接着固定して積層体６を形成した後に、積層体６の外側に内ギャップ治具１４を配置するようにしても良い。

次に、図６（ｂ）に示すように、内ギャップ治具１４の外側にボイスコイル基板９を配置した後、図６（ｃ）に示すように、ボイスコイル基板９の外側に外ギャップ治具１５を配置する。この外ギャップ治具１５には所定の厚みを有する板状の位置決め突部１５ａが形成されており、この位置決め突部１５ａの厚みによってボイスコイル基板９の外面とアウターヨーク７の突出部７ａとの間のクリアランスが規定されるようになっている。

次に、図６（ｄ）に示すように、外ギャップ治具１５の外側にアウターヨーク７を配置し、このアウターヨーク７の突出部７ａを位置決め突部１５ａに押し当てることにより、内ギャップ治具１４の位置決め突部１４ａを積層体６のボトムプレート３とトッププレート５に圧接させる。その際、アウターヨーク７の段落部７ｂはボイスコイル基板９の無効コイル部分Ｂと非接触状態で対向するため、ボイスコイル基板９のリード部１３ｃにアウターヨーク７からの押圧力は作用しない。

次に、図７（ａ）に示すように、この状態を維持したままアウターヨーク７の側壁部７ｃと積層体６の側端面に締結部材８を接着固定し、アウターヨーク７の長手方向の両端部を一対の締結部材８を介して積層体６に連結する。

次に、図７（ｂ）に示すように、ベース２の段付き部２ｂに設けられた一対の台座２ｃにそれぞれダンパー１１の下面部を接着固定した後、図７（ｃ）に示すように、振動板１０の裏面を各ダンパー１１の上端に接着固定すると共に、振動板１０の相対向する両外縁部を各ボイスコイル基板９の上端部にそれぞれ接着固定する。その際、ボイスコイル基板９は内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５との間に挟持されて位置規制されているため、振動板１０をボイスコイル基板９に対して簡単に接着固定することができる。

次に、図７（ｄ）に示すように、内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５をボイスコイル基板９の板面に沿って振動板１０から離反する方向（図の下方）へ抜き取ると、インナーヨーク（ボトムプレート３およびトッププレート５）とアウターヨーク７との間に磁気ギャップＧが形成される。その結果、磁気ギャップＧの下方に両位置決め突部１４ａ，１５ａの断面形状に相当する開口Ｓが形成され、図１〜図３に示すようなスピーカ１が得られる。最後に、ベース２を磁気回路の構成部品や振動板１０等と一緒に図示せぬフレーム内に収納し、このフレームの上部開口端と振動板１０の外縁部とをエッジで連結することにより、スピーカ１の組立作業が完成する。

このように構成されたスピーカ１において、磁気ギャップＧ内に配置されたボイスコイル基板９の厚み寸法は必ずしも一定であると限らず、ボイスコイル基板９に製造上の寸法誤差を生じることが予測されるが、前述した各工程を経て製造されたスピーカ１では、ボイスコイル基板９の厚み寸法のバラツキに関わらず、磁気ギャップＧのギャップ長が製品毎に最適値に設定されるようになっている。

すなわち、ボイスコイル基板９の厚みをＴ１、内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５の位置決め突部１４ａ，１５ａの厚みを同じＴ２とすると、磁気ギャップＧのギャップ長はＴ１＋２・Ｔ２として表せられるが、位置決め突部１４ａ，１５ａの厚みＴ２は不変であるから、ボイスコイル基板９の厚み寸法のバラツキによってＴ１の値が増減すると、それに伴って磁気ギャップＧのギャップ長も増減する。つまり、磁気ギャップＧのギャップ長はボイスコイル基板９の厚みＴ１に応じて変化するものの、ボイスコイル基板９の内面とインナーヨーク（ボトムプレート３およびトッププレート５）との間に位置決め突部１４ａの厚みＴ２に相当する隙間が確保されると共に、ボイスコイル基板９の外面とアウターヨーク７の突出部７ａとの間に位置決め突部１５ａの厚みＴ２に相当する隙間が確保されるため、ボイスコイル基板９の厚み寸法Ｔ１のバラツキに関わらず、磁気回路に必要な磁気ギャップＧのギャップ長を製品毎に狭く設定することができる。

以上説明したように、本実施形態例に係るスピーカ１では、非磁性材料からなるベース２と、ベース２上に積層状態で固定された平面視矩形状のボトムプレート３とマグネット４およびトッププレート５からなる積層体６と、この積層体６に磁気ギャップＧを介して対向配置されたアウターヨーク７と、磁気ギャップＧを維持した状態でアウターヨーク７の側端面を積層体６の側端面に連結する非磁性材料からなる締結部材８と、平角α巻きコイル１３を有して磁気ギャップ内に配置されたボイスコイル基板９と、磁気ギャップＧの一端側から突出するボイスコイル基板９に連結されると共にベース２にダンパー１１を介して支持された振動板１０とを備え、磁気ギャップＧの他端側にボイスコイル基板９の位置決め治具（内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５）を抜き差し可能とする開口Ｓが設けられているため、ボイスコイル基板９の厚み寸法のバラツキに関わらず、磁気ギャップＧのギャップ長を製品毎に狭く設定して駆動力を高めることができる。

また、このように構成されたスピーカ１の製造方法が、ベース２の載置面２ａ上にボトムプレート３とマグネット４およびトッププレート５を順次積層して接着固定する工程と、平角α巻きコイル１３が設けられたボイスコイル基板９を内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５との間に挟持し、この外ギャップ治具１５にアウターヨーク７を押し当てて内ギャップ治具１４をボトムプレート３とトッププレート５の端面に圧接させた後、この状態を維持したままアウターヨーク７の側端面を締結部材８によって積層体６の側端面に接着固定する工程と、ボイスコイル基板９に振動板１０の外縁部を接続すると共に、この振動板１０をダンパー１１を介してベース２に支持する工程と、内ギャップ治具１４と外ギャップ治具１５をボイスコイル基板９に沿って振動板１０から離反する方向へ抜き取る工程とを含んでいるため、ボイスコイル基板９の厚み寸法のバラツキに関わらず、インナーヨーク（ボトムプレート３およびトッププレート５）とボイスコイル基板９の内面との間に内ギャップ治具１４の厚みに相当する隙間が確保されると共に、ボイスコイル基板９の外面とアウターヨーク７との間に外ギャップ治具１５の厚みに相当する隙間が確保され、磁気回路に必要な磁気ギャップＧのギャップ長を製品毎に狭く設定することができる。

なお、上記実施形態例では、平面コイルである平角α巻きコイル１３が絶縁基板１２に装着されたボイスコイル基板９を用いた場合について説明したが、このようなボイスコイル基板９の替わりに、導電パターンを略矩形の渦巻状に形成した平面コイルが設けられたボイスコイル基板を用いることも可能である。

１ スピーカ
２ ベース
２ａ 載置面
２ｂ 段付き部
２ｃ 台座
３ ボトムプレート
４ マグネット
５ トッププレート
６ 積層体
７ アウターヨーク
７ａ 突出部
７ｂ 段落部
７ｃ 側壁部
８ 締結部材
９ ボイスコイル基板
１０ 振動板
１１ ダンパー
１２ 絶縁基板
１３ 平角α巻きコイル（平面コイル）
１３ａ 第１コイル部
１３ｂ 第２コイル部
１３ｃ リード部
１４ 内ギャップ治具（位置決め治具）
１５ 外ギャップ治具（位置決め治具）
Ｓ 開口

Claims (3)

1. 非磁性材料からなるベースと、このベース上に積層状態で固定された平面視矩形状のボトムプレートとマグネットおよびトッププレートと、これらボトムプレートとマグネットおよびトッププレートの積層体に磁気ギャップを介して対向配置されたヨークと、前記磁気ギャップを維持した状態で前記ヨークを前記積層体に固定する非磁性材料からなる締結部材と、平面コイルを有して前記磁気ギャップ内に配置されたボイスコイル基板と、前記磁気ギャップの一端側から突出する前記ボイスコイル基板に接続された振動板とを備え、
   前記磁気ギャップの他端側に前記ボイスコイル基板の位置決め治具を抜き差し可能とする開口が設けられていることを特徴とするスピーカ。
2. 請求項１の記載において、板状に形成した前記締結部材を前記ヨークの側端面と前記積層体の側端面にそれぞれ接着固定したことを特徴とするスピーカ。
3. 非磁性材料からなるベース上に平面視矩形状のボトムプレートとマグネットおよびトッププレートからなる積層体を固定する工程と、
   平面コイルが施されたボイスコイル基板を内ギャップ治具と外ギャップ治具との間に挟持し、この外ギャップ治具にヨークを押し当てて前記内ギャップ治具を前記積層体の端面に圧接させた後、この状態のまま前記ヨークを非磁性材料からなる締結部材を用いて前記積層体に固定する工程と、
   前記ボイスコイル基板に振動板を接続する工程と、
   前記内ギャップ治具と前記外ギャップ治具を前記ボイスコイル基板に沿って前記振動板から離反する方向へ抜き取る工程と、
   を含むことを特徴とするスピーカの製造方法。