JPH01253400A - 可動磁石形スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可動磁石形スピーカに関し、特に優れた最大
磁気エネルギ積を有し、かつ、低密度であって慣性が少
ない磁石を用いることによって、広い周波数領域で一様
再生が可能な高能率の可動磁石形スピーカに関する。

〔従来の技術〕

電気音響変換器であるスピーカは、その構成から可動線
輪形スピーカと可動磁石形スピーカに分類される。そし
て、従来は慣性を極力低減して忠実度（ｆｉｄｅｌｉｔ
ｙ）を向上するための前者が大部分であった。

しかして、後者のスピーカも技術的には古くから検討さ
れ、例えば実公昭１０−２８８号公報には道管の上下部
が磁石の磁極端に遊嵌し中央部には振動用磁石を併設し
たスピーカが記載されている。

また、磁石を含む棒状鉄心であって互いに異なる極性を
有す磁極片を可動体として、固定子鉄心の平衡位置を中
心として可逆に偏位しうるように支承した可動磁石形ス
ピーカも知られており、構成が簡単で強力な音声出力を
得ることを目的としている（特公昭４０−２０１２１号
公報参照）。

更に、コアの周囲を振動可能に配設され、軸方向の端部
に互いに異極の磁極を有する可動磁石形スピーカも知ら
れている（特公昭５９−２２３９号公報参照）、この発
明はコアの破産を正字状にしてコイル巻数を増加して高
出力を得んとするものである。また、同じ技術的思想に
立脚して軸方向に３つの磁極を有するものも知られてい
る（特公昭５９−２２４０号公報参照）。これもコイル
巻数を増加することによって、磁石の駆動力不足を補償
せんとするものである。

なお、これら２発明において可動磁石はコーンと一体に
設けられると記載されているが具体的には開示されてお
らず、周知の接着剤による結合と解される。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記の可動磁石形スピーカは磁石が最強のものでも希土
類・コバルト磁石に限られており、慣性低減の制約を受
けるため質量は制限される結果、駆動力が不足するため
それを補償すべくコイルの巻数を増加させる工夫がなさ
れてきた。そのためインダクタンスは増加し、特に高周
波で増大が著しい結果、音声電流の特に高周波成分に対
し減衰が著しく、忠実度（ｆｉｄｅｌｉｔｙ）、直線性
（ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）に劣るものであった。

また、磁石自体も駆動力を確保するために小型化できず
、慣性力が大きく音声の忠実な再現が困難であった。

更に、磁石と振動板は各々別個に製造され、接着剤によ
って結合されるが、品質管理及び自動化の比較的困難な
接着工程を必須とすることと、その接続部はコーンと一
体となって駆動の際には常時振動するためにコーンの歪
み、更には破断故障に至ることがあった。コーン材質は
通常紙などだからである。

従って、本発明の目的は巻線回数を増大させることなく
広い周波数領域で音声の忠実な再現が可能な高能率の可
動磁石形スピーカを提供することである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は、音声電流を流すコイルと、該コイルの発生す
る磁束の通路となるヨークと、振動板が結合された可動
磁石とを備え、音声電流によって生成される磁束と前記
可動磁石との反発吸引によって振動板を振動させて音声
に変換する可動磁石形スピーカにおいて、前記可動磁石
がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ここでＲはＹを含む希土類
元素の１種又は２種以上の組合わせ、Ｆｅは鉄であって
一部をＦｅ以外の遷移金属又は他の金属元素又は非金属
元素で置換でき、Ｂは硼素）であることを特徴とする可
動磁石形スピーカである。

本発明において可動磁石はＲ−Ｆｅ−Ｂ系であって、特
に肉厚が２１）以下で密度が７．４　ｇ　／　ｃｃ以下
のものが好ましく、最大磁気エネルギ積（ＢＨ）ｍａｘ
は７ＭＧＯｅＯものが好適である。

その理由は、肉厚が２龍を越えると質量が増大する割に
は磁気的駆動力が不足するからである。

これは、肉厚が厚（なるに従って磁化に寄与する部分の
相対的割合が減少するからである。また駆動時の空気抵
抗も増大する。より好ましい肉厚は１　＋ｎ以下である
が、本発明に係るＲ−Ｆｅ−Ｂ系磁石では優れた（ＢＨ
）ｍａｘと加工性の良さでそれが不可能である。

密度が７．４　ｇ　／　ｃｃを越える場合は、慣性力が
大きく可動磁石の応答性が悪化するための音声の忠実度
が低下する。より好ましい密度は６．５ｇ／ｃｃ以下で
ある。

最大磁気エネルギ積（Ｂｌｌ）ｍａｘは磁石の減磁曲線
上の磁束密度（Ｂｄ）と減磁率の強さ（Ｈｄ）との積の
最大値であって、外部で有効に使用することが可能な磁
石の単位体積当りの磁気エネルギであり、永久磁石の性
能の指標となる。従って（ＢＨ）　ｗａｘが大きいほど
スピーカ用磁気回路を組んだときの空隙の磁束密度（Φ
）が大きくなり、その結果、スピーカとしての能率はΦ
２に比例して改善される。

なおΦとスピーカ能率との関係式は磁気回路設計の成書
く例えばトリクラプス技術資料第５８号ｐ９．５〜９．
９゜トリクラプス社刊行）を参照されたい。本発明にお
いて（ＢＨ）ｍａｘは所謂ボンド磁石を用いる場合は、
ｔｆｆｉが軽いため７　　ＭＧＯｅ程度から使用可能で
ある。一方、所謂焼結磁石を用いる場合には密度が高く
必然的に質量が増大するため、２５ＭＧＯｅ以上が必要
であり好ましくは３０ＭＧＯｅ以上が良い。Ｒ−Ｆｅ−
Ｂ系磁石はこの要件は具備しうる優れた磁石である。

本発明に係る可動磁石の製造方法は粉末冶金法によって
焼結体を得る方法、溶湯重合法によって得られる薄片（
フレーク）、粉末等を非磁性のバイダ材料とともに固化
する方法〔以下ｒＲＱＩＪと略称する。）。溶湯急冷法
によって得られた薄片（フレーク）、粉末等をホットプ
レスによって緻密化して固化する方法（以下ｒＲＱＩＩ
Ｊと呼ぶ、）、溶湯急冷法にあって得られた薄片（フレ
ーク）、粉末等を予備固化した後に高温加工によって磁
気的異方性を付与する方法〔以下（ＲＱ■」と呼ぶ、）
。

更に固化したＲＱＩ［［を再粉砕することによって磁気
異方性磁粉を得た後、ラジアル異方性、（多）極、異方
性磁界中でバインダとともに圧縮又は射出成形により所
謂ポンド磁石とする方法〔以下ｒＲＱｎＢＪと呼ぶ。）
等、種々の製造方法によることが可能である。

とりわけＲＱＩ［［Ｂは、薄肉円筒（リング）状磁石の
製造に好適であり、本発明の要件を十分に具備するもの
である。

本発明に係る可動磁石の形状は、リング（円筒状）、多
角形、平板状、ブロック状等いずれの形態であってもよ
く、その着磁パターンは、ラジアル（放射状）異方性、
極異方性（多極着磁異方性）、経二極、軸方向異方性等
、用途に応じて選択できる。

また、必ずしも異方性である必要はなく、小型スピーカ
においては等方性の磁石を使用することも可能である。

また本発明に係るリング状の可動磁石は振動板に結合さ
れることがスピーカとしての機能で必須である。従って
、従来通りエポキシ樹脂等の接着剤によって結合させる
こともできるが、本発明において特にＲＱＩ又はＲＱＩ
［ＩＢの場合にはバインダと共に同時に圧縮成形、射出
成形し得るから、インサート成形又はアウトサート成形
の技術を活用することによって、接着剤などで一体結合
することも可能であり、それによって工程削減、信顛性
向上等の効果が期待できる。というのは、接着剤の管理
条件はよく知られているように注意を必要とし、特に二
液性接着剤の場合は配合比の不良等により接着不良を来
たし、使用中の剥離事故につながることもあった。また
、接着時のスジなどによって、スピーカの振動板に歪が
加わって音声の忠実な再現を妨げることになる。

本発明における振動板は、コーン形、ホーン形、平板形
いずれでもよい。材質は通常普通紙で足りるが、比弾性
率の高いＡ１．ＢＮ等も使用でき、薄いほど弾性率が向
上するエンプラであるＬＣＰも使用できる。特にＡｆ、
ＢＮ等や耐熱性の良好なＬＣＰ等は、本発明のＲＱＩ、
ＲＱＩＩＩＢにおける一体成形に適する。

また可動磁石の材質はＲ−Ｆｅ−Ｂ系が好ましい。肉厚
ｌ鰭以下、密度６ｇ／ｃｃ以下の要件を具備しうるちの
だからである。ここに、ＲはＹを含む希土類元素のうち
少な（とも１種であって、２種以上の組合わせでもよい
。Ｒは８〜３０原子％を含有することが好ましい。８原
子％未満では、結晶構造はα鉄と同一の立方晶組織が多
くなるため磁気特性、特に保磁力が得られないからであ
る。一方、３０原子％を越えるとＲリッチ（富化、濃縮
）な非磁性相が多くなり残留磁束密度（Ｂｒ）　も低下
して得れた永久磁石が得られないからである。

硼素（Ｂ）は２〜２８原子％の範囲が好ましい。

２原子％未満では菱面体組織となって高い保磁力は得ら
れず、２８原子％を越えるとＢリッチな非磁性相が多く
なり、残留磁束密度（Ｂｒ）が低下するため優れた永久
磁石が得られないからである。

Ｆｅは４２〜９０原子％の含有が好ましい。４２原子％
未満ではＢｒが低下し、９０原子％を越えると高い保磁
力が得られないからである。

また、前記Ｒ−Ｆｅ−８基本系に種々の添加元素Ｃｏ。

ＡＩ、　Ｎｂ、　Ｗ、　Ｇｅ、　Ｃｒ、　Ｍｏ＋　Ｚｒ
、　Ｈｆ等を加えると更に保磁力等を向上できる。

以下、実施例によって本発明に係る可動磁石形スピーカ
を詳細に説明する。

〔実施例〕

（実施例１・・・可動磁石組立の製造）Ｎｄ　１ｓＦ８
ｔＪ７Ｇａ　１合金をアーク溶解によって作成し、溶湯
をＡｒ雰囲気中で単ロール法によりフレーク状薄片を作
製した。ロール周速は３０ｍ／ｓｅｅで得られた薄片は
約３０μ麟の厚さをもった不定形であった。この薄片を
３２メツシユ以下になるように粗粉砕し、金型成形によ
り成形体を作製した。成形圧は６　　ｔｏｎ／ｃａｌで
あり磁場印加は行っていない。成形体の密度は５．８ｇ
／ｃｃであった。得られた成形体を７００℃でホットプ
レスした。ホットプレスの温度は７００℃で圧力は２　
　ｔｏｎ／ａＪであるホットプレスによって得られた密
度は７．３０ｇ　／　ｃｃである。こうして高密度化さ
れたバルク体を更に７００℃ですえ込み加工した。試料
の高さはすえ込み加工の前後で圧縮比率が３になるよう
に調整した（すえ込み前の高さをｈｏとし、すえ込み後
の高さをｈとするとｈ０／ｈ＝３）。

すえ込み加工された試料をＡｒ雰囲気中で７５０℃に加
熱し６０分保持した後、水冷（冷却速度は７℃／５ｅｃ
）シた。この熱処理によって当初、ｌｌｃが４．８　ｋ
ｏｅのものが１３．０　ｋＯｅまで向上した。

この熱処理された試料を粗粉砕し、２５０〜５００μｍ
の粒度範囲になるように調整し磁粉を得た。この磁粉に
１６シ０１％のエポキシ樹脂を乾式で混合し、外径φ２
０、内径φ１９、高さ７（単位能）であって放射状（ラ
ジアル）方向に磁界を印加した状態で磁場中成形し、こ
の際、耐熱性のエンジニアリングプラスチックであって
スピーカ振動板として最近注目されているＬＣＰ製の振
動板をインサート成形して一体化した。その後、１２０
℃×３時間の熱硬化処理を施し、可動磁石組立（磁石と
振動板が一体化されたもの）を得た。

（実施例２） （実施例１）で得た可動磁石組立を第１図に示すスピー
カに組み込んだ。スピーカの口径は１６０鶴である。コ
イルに音声電流が流されることによってヨークを磁束の
通路とし、空隙での磁束とリング状の可動磁石との反発
吸収によって可動磁石が動き、その結果振動板をふるわ
せて音声に変換される。

（比較例１）として重量比でＣｎが２６．５％、ＣＯが
５９．５％、Ｓａ＋が８．０％、Ｆｅが５．０％、Ｚｒ
カ月、０％なる組成の希土類コバルト磁石で（実施例１
）の磁石と同一寸法のものを作製した。ここで肉厚０．
５Ｈのものを直接得ることは困難であったので、外径φ
２２、内径φ１９のものを予め作って、外周研削によっ
て外径をφ２０にした。この際、研削が困難であるため
歩留は４３％であった。更に、この場合は振動板を２液
性のエポキシ樹脂で接着する必要があるため工程が手間
どった。

以上のようにして得られた試料を第１図に示す磁気回路
に組込んだ。従来の動電形スピーカを比べて概ね１／３
の大きさになった。すなわち振動板の大きさを（実施例
１）と同様にして、それを駆動するに必要な電力を計算
し、周知の設計手段によって作製した動電形スピーカを
（比較例２）として第３図に示す。

つぎに、本発明の詳細な説明する。コイル１に音声電流
が加えられていない場合、コア２のギャップには磁束が
生成されず、可動磁石はダンパ（図示せず）によって支
持されているので可動磁石３は移動せず、従って振動板
も何ら変位しない。

いま、コイル１に音声電流を印加して励磁すると、それ
に応じた交流磁束がギャップに発生し、可動磁石３は反
発吸引によって左右変位する。可動磁石の変位に伴なっ
て、一体に結合された振動板も一体となって振動するた
め振動板から音波が発射される。

次に、（実施例２）、（比較例１，２）で作製したスピ
ーカの音響特性を測定した。

第４図に出力音圧周波数特性を示す。本発明によると実
効周波数帯域が著しく広がり、特に高音域での改善が著
しいことがわかる。

第５図に高調波ひずみ率の周波数特性を示す。

本発明によると特に高音域での改善が著しいことがわか
る。

第６図に電気インピーダンスの周波数特性を示す。本発
明によると低音共振周波数も低温側に相当改善されるこ
とがわかる。

（実施例３） 第７図で本発明の別の実施例を示す。ソレノイイド状コ
イル１がギャップを介してリング状可動磁石３に対向し
ている。なおソレノイドをリング状磁石の内側に設ける
変形例も考えられる。

第８図は、本発明の別の実施例を示す。これは第７図の
場合の変形であって、ヨーク２にセンターボールを設け
、可動磁石の駆動力を増大させるものである。

第９図は平板状の可動磁石を示す。コイル１は普通の絶
Ｉｉ電線でもよく、ディスク状のコイルでもよい。また
平板状をブロック状に変更することも可能である。

本発明によれば、薄肉磁石によって充分な駆動力が出る
ため、従来のように巻線回数を増加させる必要がなく、
その結果インダクタンスを増加せずにスピーカとしての
音響特性を著しく改善して、広い周波数領域で忠実度、
直線性の優れたスピーカを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスピーカの一実施例を示す断面図
、第２図は可動磁石組立の一実施例を示す図、第３図は
従来の動電形スピーカの断面図、第４図は本発明並びに
比較例の出力音圧周波数特性を示す図、第５図は同じく
高調波ひずみ率の周波数特性を示す図、第６図は同じ（
電気インピーダンスの周波数特性を示す図、第７図ない
し９図は本発明の別の実施例を示す図である。 第１図 第２図 第３図 第５図 周波数（Ｈｚ） 第６図 第７図 ｊＩｓ図 第９図 手続祁）正１斗（自発） 昭和　ｑβ、１０イ了　ヨ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）音声電流を流すコイルと、該コイルの発生する磁
   束の通路となるヨークと、振動板が結合された可動磁石
   とを備え、音声電流によって生成される磁束と前記可動
   磁石との反発吸引によって振動板を振動させて音声に変
   換する可動磁石形スピーカにおいて、 前記可動磁石がＲ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（ここでＲはＹ
   を含む希土類元素の１種又は２種以上の組合わせ、Ｆｅ
   は鉄であって一部をＦｅ以外の遷移金属又は他の金属元
   素又は非金属元素で置換でき、Ｂは硼素）であることを
   特徴とする可動磁石形スピーカ。
2. （２）前記可動磁石が肉厚２ｍｍ以下、密度６．５ｇ／
   ｃｃ以下である請求項１記載の可動磁石形スピーカ。
3. （３）前記可動磁石の最大磁気エネルギ積（ＢＨ）ｍａ
   ｘが７ＭＧＯｅ以上の請求項１に記載の可動磁石形スピ
   ーカ。
4. （４）前記可動磁石が肉厚２ｍｍ以下、密度７．４ｇ／
   ｃｃ以下である請求項１記載の可動磁石形スピーカ。
5. （５）前記可動磁石の最大磁気エネルギ積（ＢＨ）ｍａ
   ｘが２５ＭＧＯｅ以上の請求項１に記載の可動磁石形ス
   ピーカ。
6. （６）前記可動磁石が異方性磁石である請求項１ないし
   ５のいずれかの項に記載の可動磁石形スピーカ。
7. （７）前記可動磁石と振動板が一体結合された請求項１
   に記載の可動磁石形スピーカ。