JP2007267012A - 立体多角ボイスコイル、振動板及び平面スピーカー - Google Patents

Abstract

【課題】高い音圧を発生させることが可能なボイスコイル、該ボイスコイルを内蔵する振動板、及び該振動板を用いた平面スピーカーを提供する。
【解決手段】立体多角ボイスコイル１１は、振動板１２に対して略垂直方向に積み重ねて形成されており、隣接する永久磁石１３の側面間に配置されている。このように、永久磁石１３で発生される磁力の最も強い位置に立体多角ボイスコイル１１を配置させることにより、立体多角ボイスコイル１１を固定している振動板１２に最も効率よく駆動力を発生させることができ、その結果音圧を上げることが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、平面スピーカー、及び該平面スピーカーのボイスコイル並びに該ボイスコイルが形成された振動板に関するものである。

従来から用いられているコーンスピーカーの概略構造を図６に示す。図６（ａ）はコーンスピーカー１００の断面図であり、（ｂ）はコーンスピーカー１００に内蔵されているボイスコイル１０２の斜視図である。コーンスピーカー１００は、円筒１０１に巻きつけられたボイスコイル１０２とコーン型ヨーク１０３の底面に固定された永久磁石１０８との間に働く駆動力で、円筒１０１に連結されたコーン型振動板１０５が振動する構造となっている。

ボイスコイル１０２は、図６（ｂ）に示すように、専用巻線機を用いて線状導体１１６を円筒１０１上に巻き付け、これを接着固定して形成している。ボイスコイル１０２に対して直角方向に磁力１０６が流れるように磁気回路が配置され、円筒１０１の中心軸方向に駆動力１０７が発生する構造となっている。

一方、上記のコーンスピーカーに比べて大幅に小型化が可能なスピーカーとして、平面スピーカーが従来から知られている（例えば特許文献１）。従来の平面スピーカーの概略構造を図７に示す。図７（ａ）は平面スピーカー１１０の断面図であり、（ｂ）は平面スピーカー１１０に内蔵されているボイスコイル内蔵平面振動板１１１の平面図である。
振動板１１１に内蔵されているボイスコイル１１２は、振動板１１１に対して平行に内蔵又は密着しており、このボイスコイル１１２に対して平行に極性の異なる磁石１１３が複数配置されて磁気回路が形成され、この磁気回路の漏洩磁場１１４を利用して振動板１１１上のボイスコイル１１２が上下の駆動力１０７を発生する構造となっている。
特開２００３−２８４１８７号

しかしながら、従来の平面スピーカーに関しては、以下のような問題があった。ボイスコイル内蔵平面振動板を用いた平面スピーカーは、極性の異なる磁石が配置された磁気回路の漏洩磁場を利用している為、磁束密度が弱い部分にボイスコイルが配置されている構造となっており、その結果音圧が低くなってしまうという問題があった。
そこで、本発明はこれらの問題を解決するためになされたものであり、高い音圧を発生させることが可能なボイスコイル、該ボイスコイルを内蔵する振動板、及び該振動板を用いた平面スピーカーを提供することを目的とする。

この発明の第１の態様は、所定の振動板上に線状導体を配索して形成されるボイスコイルであって、前記振動板に対し垂直方向に前記線状導体を積み重ねて形成されていることを特徴とする立体多角ボイスコイルである。

第２の態様は、交互に極性を変えて配設された複数の磁石の間に配置され、前記磁石から受ける駆動力が同一方向となるよう前記線状導体の配索の方向が決定されていることを特徴とする立体多角ボイスコイルである。

第３の態様は、前記線状導体が１本の連続した導体であって、前記線状導体を所定の配線パターンで配索しながら所定回数積み重ねて形成されていることを特徴とする立体多角ボイスコイルである。

第４の態様は、前記磁石を囲うように前記線状導体を配索してループを形成し、該ループを複数個積み重ねて形成されていることを特徴とする立体多角ボイスコイルである。

第５の態様は、前記線状導体を所定の配線パターンで配索されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を所定枚数積み重ねて形成されていることを特徴とする立体多角ボイスコイルである。

第６の態様は、前記線状導体を所定の配線パターンで所定本数配索されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を、前記複数の磁石の間に垂直方向に配置して形成されていることを特徴とする立体多角ボイスコイルである。

第７の態様は、第１の態様から第６の態様のいずれか１項に記載の立体多角ボイスコイルを所定の板材上に載置して形成されている、あるいは前記板材の内部に内包させて形成されていることを特徴とする振動板である。

第８の態様は、複数の磁石が交互に極性を変えて配設された磁気回路と対向する位置に配置され、前記立体多角ボイスコイルが隣接する前記磁石の間に位置するよう配置されていることを特徴とする振動板である。

第９の態様は、第４の態様に記載の立体多角ボイスコイルが、前記板材上の前記磁石を囲う位置に配置されていることを特徴とする振動板である。

第１０の態様は、前記立体多角ボイスコイルが、前記磁気回路の中心軸に対して線対称、または前記磁気回路の中心に対して点対称となるように配置されていることを特徴とする振動板である。

第１１の態様は、第７の態様から第１０の態様のいずれか１項に記載の振動板を備えることを特徴とする平面スピーカーである。

以上説明したように本発明によれば、磁力の最も強い部分に配置可能な立体多角ボイスコイル、該立体多角ボイスコイルを内蔵した振動板、および該振動板を用いて音圧を高めた平面スピーカーを提供することができる。
また、前記立体多角ボイスコイルを内部に結線部分を有しない一体構造とすることにより、信頼性の高い平面スピーカーを実現することが可能となる。さらに、前記立体多角ボイスコイルを振動板上に対称に配置することにより、音のひずみを小さくできるといった効果が得られる。

図面を参照して本発明の好ましい実施の形態における立体多角ボイスコイル、振動板及び平面スピーカーの構成について詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
平面スピーカーの音圧を上げるためには、コーンスピーカーと同様に、永久磁石が発生する磁力の強い位置にボイスコイルを配置する必要がある。平面スピーカーでは、複数の永久磁石が磁極を交互に反転させながら平面状に配置されており、このように形成された磁気回路で磁力が最も強い位置は、隣接する前記永久磁石の側面間に位置している。

そこで、本発明の立体多角ボイスコイルは、上記の隣接する前記永久磁石の側面間に配置されるようにしている。本発明の第１の実施の形態に係る立体多角ボイスコイル、振動板、及び平面スピーカーを図１に示す。図１において、（ａ）は本実施形態の立体多角ボイスコイル１１を用いた振動板１２及び平面スピーカー１０を示す断面図であり、（ｂ）は振動板１２及び該振動板１２に配索されている立体多角ボイスコイル１１の配置を示す平面図である。

立体多角ボイスコイル１１は、振動板１２に対して略垂直方向に積み重ねて形成されており、隣接する永久磁石１３の側面間に配置されている。このように、永久磁石１３で発生される磁力の最も強い位置に立体多角ボイスコイル１１を配置させることにより、立体多角ボイスコイル１１を固定している振動板１２に最も効率よく駆動力を発生させることができ、その結果音圧を上げることが可能となる。

図１（ｂ）は、立体多角ボイスコイル１１を振動板１２上に配置する一実施例を示している。同図では立体多角ボイスコイル１１が、永久磁石１３の１つを囲むように略正方形のリングを形成しており、本実施例では極性が同じ永久磁石１３のみに前記リングを配置するようにしている。各リングに流れる電流方向は、前記駆動力の方向が前記リングのすべてで同じになるように決定するのが好ましく、これにより前記駆動力をさらに効率よく発生させることができるといった効果が得られる。

なお、図１に示すような立体多角ボイスコイル１１を形成する方法として、例えば図２に示すような方法がある。同図では、平面状の板材１６の所定の位置にコイル１７を平面状に配索しておき、コイル１５が複数本密接に配索されている位置の中心を押し出して溝１８が形成されるよう成型加工して立体多角ボイスコイル１１及び振動板１２を形成している。

本発明の第２の実施の形態に係る立体多角ボイスコイル、振動板、及び平面スピーカーを図３に示す。同図において、（ａ）は本実施形態の立体多角ボイスコイル２１を用いた振動板２２及び平面スピーカー２０を示す断面図、（ｂ）は振動板２２及び該振動板２２に配索されている立体多角ボイスコイル２１の配置を示す斜視図、（ｃ）は永久磁石１３に発生する磁力方向と立体多角ボイスコイル２１の巻き方向及び駆動力との関係を説明する斜視図である。

本実施形態では、極性の異なるものを含めてすべての永久磁石１３を囲むように前記リングを形成して立体多角ボイスコイル２１を構成している。前記リングの各辺は、永久磁石１３で発生される磁力２３の最も強い位置に配置される。

図３（ｃ）に示すように、本実施形態では、前記各リングに発生する駆動力２４の方向がすべて同じになるように、前記各リングに流れる電流の向きを対向する位置の永久磁石１３の極性によって変えている。すなわち、前記各リングの巻き方向２５を極性（磁力方向２３）によって逆方向にしている。これにより、立体多角ボイスコイル２１に働く駆動力２４の向きをすべて一定にすることができる。

本発明の第３の実施の形態に係る立体多角ボイスコイル及び振動板を図４に示す。同図において、（ａ）は本実施形態の立体多角ボイスコイル３１を用いた振動板３２を示す斜視図、（ｂ）は立体多角ボイスコイル３１の配線方向を説明する平面図、（ｃ）は別の配線方向を説明する平面図である。

本実施形態では、立体多角ボイスコイル３１が連続する１本の線状導体で形成されており、同じ配線パターンを所定回数だけ重ねて立体化している。すなわち、本実施形態の立体多角ボイスコイル３１は、連続する１本の線状導体を用いて、いわゆる一筆書きの方法で形成されている。

図４（ａ）に示す配線パターンで立体多角ボイスコイル３１を形成する場合、前記線状導体は図４（ｂ）に示すような向きで順次配索される。そして、このように形成された立体多角ボイスコイル３１は、対称軸３３及び３４に対して線対称となっている。このように、立体多角ボイスコイル３１の配線パターンが対称性を有する場合には、振動板３２にバランス良く駆動力を発生させることができ、音の歪みを小さくすることが可能となるといった効果が得られる。

一筆書きの方法で前記線状導体を配索する配線パターンとしては、図４（ａ）、（ｂ）に示す本実施形態の立体多角ボイスコイル３１の配線パターンだけでなく、例えば、隣接する永久磁石１３で形成されるすべての間隔に立体多角ボイスコイルが配置されるような別の配線パターンとすることもできる。この場合の、前記線状導体の配線方向を図４（ｃ）に示した。同図に示す前記配線パターンの場合には、図４（ｂ）に示すような対称性は得られない。

図４に示すように、立体多角ボイスコイル３１が、連続する１本の線状導体を用いて一筆書きの方法で形成される場合には、立体多角ボイスコイル３１の途中で結線が形成されていないことから、信頼性の高いボイスコイルを提供することが可能となる。
その一方で、立体多角ボイスコイル３１を形成するために、前記線状導体を所定の配線パターンで所定回数だけ積み重ねて立体化させる場合、積み重なる前記線状導体間は接着されていないため、前記のように積み重ねて立体化させるのが困難であった。
そこで、自己融着線を用いて立体多角ボイスコイル３１を形成する一実施例を、図５を用いて説明する。

図５は、前記線状導体を所定の配線パターンで所定回数だけ積み重ねて立体多角ボイスコイル３１を形成するための治具を示している。図５（ａ）に示す治具４１は、立体多角ボイスコイル３１と対向する位置に配置される永久磁石１３と同じ配置で、立方体４２が配置されたものである。立方体４２の側面に沿って自己融着線４３を前記所定回数配索し、その後所定の溶剤で隣接する自己融着線４３同士を固着させることで、立体多角ボイスコイル３１を形成することができる。

図５（ｂ）は、立体多角ボイスコイル３１を形成するための別の治具を示す斜視図である。同図に示す治具４４は、ピン４５を所定間隔の定ピッチで配置しており、ピン４５に自己融着線４３を巻き付け、その後、その後所定の溶剤で隣接する自己融着線４３同士を固着させることで、立体多角ボイスコイル３１を形成することができる。
治具４１または４４を用いて形成される立体多角ボイスコイル３１は、コイルの途中に結線部分を形成しないことから、結線不良や断線といった不具合が発生するおそれがなくなり、高い信頼性の立体多角ボイスコイル３１を提供することができる。また、治具４１または４４を用いることで作業性も大幅に改善される。

立体多角ボイスコイル３１を形成するさらに別の方法として、前記線状導体を所定の配線パターンで配索されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を所定枚数積み重ねることで立体多角ボイスコイル３１を形成することも可能である。
あるいは、前記線状導体を所定の配線パターンで所定本数配索されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を、前記複数の磁石１３の間に垂直方向に配置して立体多角ボイスコイル３１を形成することも可能である。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る立体多角ボイスコイル、振動板及び平面スピーカーの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における立体多角ボイスコイル、振動板及び平面スピーカーの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る立体多角ボイスコイル、振動板、及び平面スピーカーを示す図である。図１（ａ）は立体多角ボイスコイル、振動板及び平面スピーカーの断面図であり、（ｂ）は振動板及び立体多角ボイスコイルの配置を示す平面図である。 図２は、図１に示す立体多角ボイスコイルを形成する方法を示す断面図を示す。 図３は、本発明の第２の実施の形態に係る立体多角ボイスコイル、振動板、及び平面スピーカーを示す図である。図３（ａ）は立体多角ボイスコイル、振動板及び平面スピーカーの断面図であり、（ｂ）は振動板及び立体多角ボイスコイルの配置を示す斜視図、（ｃ）は永久磁石に発生する磁力方向と立体多角ボイスコイルの巻き方向及び駆動力との関係を説明する斜視図である。 図４は、本発明の第３の実施の形態に係る立体多角ボイスコイル及び振動板を示す図である。図４（ａ）は立体多角ボイスコイル及び振動板を示す斜視図、（ｂ）は立体多角ボイスコイルの配線方向を説明する平面図、（ｃ）は別の配線方向を説明する平面図である。 図５は、立体多角ボイスコイルを形成するための治具を示す斜視図及びコイルの巻き方向を示す平面図である。図５（ａ）は複数の立方体から形成された治具を示す図であり、（ｂ）は、複数のピンから形成された治具を示す図である。 図６は、従来のコーンスピーカーを示す概略構造図である。図６（ａ）はコーンスピーカーの断面図であり、（ｂ）はコーンスピーカーに内蔵されているボイスコイルの斜視図である。 図７は、従来の平面スピーカーの概略構造図である。図７（ａ）は平面スピーカーの断面図であり、（ｂ）は平面スピーカーに内蔵されているボイスコイル内蔵平面振動板の平面図である。

符号の説明

１０，２０，３０ 平面スピーカー
１１、２１、３１ 立体多角ボイスコイル
１２、２２、３２ 振動板
１３、１１３ 永久磁石
１４ エッジ
１５ ヨーク
１６ 板材
１７ コイル
１８ 溝
２３ 磁力方向
２４ 駆動方向
２５ 巻き方向
３３，３４ 対称軸
４１、４４ 治具
４２ 立方体
４３ 自己融着線
４５ ピン
１００ コーンスピーカー
１０１ 円筒
１０２ ボイスコイル
１０３ コーン型ヨーク
１０４ エッジ
１０５ コーン型振動板
１０６ 磁力
１０７ 駆動力
１０８ 永久磁石
１１０ 平面スピーカー
１１１ ボイスコイル内蔵平面振動板
１１２ ボイスコイル
１１４ 漏洩磁場
１１５ 平面型のヨーク
１１６ 線状導体

Claims (11)

1. 所定の振動板上に線状導体を配索して形成されるボイスコイルであって、
   前記振動板に対し垂直方向に前記線状導体を積み重ねて形成されている
   ことを特徴とする立体多角ボイスコイル。
2. 交互に極性を変えて配設された複数の磁石の間に配置され、
   前記磁石から受ける駆動力が同一方向となるよう前記線状導体の配索の方向が決定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の立体多角ボイスコイル。
3. 前記線状導体は１本の連続した導体であって、
   前記線状導体を所定の配線パターンで配索しながら所定回数積み重ねて形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体多角ボイスコイル。
4. 前記磁石を囲うように前記線状導体を配索してループを形成し、該ループを複数個積み重ねて形成されている
   ことを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の立体多角ボイスコイル。
5. 前記線状導体を所定の配線パターンで配索されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を所定枚数積み重ねて形成されている
   ことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項４のいずれか１項に記載の立体多角ボイスコイル。
6. 前記線状導体を所定の配線パターンで所定本数配索されたＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）を、前記複数の磁石の間に垂直方向に配置して形成されている
   ことを特徴とする請求項２または請求項４に記載の立体多角ボイスコイル。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の立体多角ボイスコイルを所定の板材上に載置して形成されている、あるいは前記板材の内部に内包させて形成されている
   ことを特徴とする振動板。
8. 複数の磁石が交互に極性を変えて配設された磁気回路と対向する位置に配置され、
   前記立体多角ボイスコイルが隣接する前記磁石の間に位置するよう配置されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の振動板。
9. 請求項４に記載の立体多角ボイスコイルが、前記板材上の前記磁石を囲う位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の振動板。
10. 前記立体多角ボイスコイルが、前記磁気回路の中心軸に対して線対称、または前記磁気回路の中心に対して点対称となるように配置されている
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の振動板。
11. 請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載の振動板を備える
    ことを特徴とする平面スピーカー。

Images