JPH04156200A

JPH04156200A - スピーカ用磁気回路

Info

Publication number: JPH04156200A
Application number: JP28077390A
Authority: JP
Inventors: Fumio Murayama; 文雄村山; Kunio Mitobe; 三戸部　邦男; Shuichi Watanabe; 修一渡辺; Masatoshi Sato; 政敏佐藤
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1992-05-28
Anticipated expiration: 2014-12-06
Also published as: JP2987188B2

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、スピーカを駆動するための磁気回路に係り、
特に軽量であり且つギャップの磁束密度を高くしたスピ
ーカ用磁気回路に関する。

（従来の技術）オーディオシステム等に組込まれているスピーカは、ア
ンプからの電気信号を音響信号に変換し、音響を外部に
出力するものである。

現在では、磁束と電磁力との作用によって電気信号を音
響信号に変換するダイナミック型のスピーカが主力とな
っている。

このようなダイナミック型スピーカとしては。

コーン型スピーカ、ドーム型スピーカ、ホーン型スピー
カ、平面型スピーカ等がある。

第１５図は、ダイナミック型スピーカの一例として、コ
ーン型スピーカを示すものである。

同図に示すように、コーン型スピーカのヨーク１には、
円柱状のポール部２及びヨークベース３が備えられてい
る。ヨークベース３上にはリング状のプレート４が配置
されており、プレート４とヨークベース３との間にはマ
グネット５が挟持されている。プレート４とボール部２
との間隙により形成される磁気ギャップＧには、円柱状
のボイスコイル６が矢印ａ−ｂ方向に移動自在に配置さ
れている。

プレート４には、フレーム７が取付けられている。フレ
ーム７のエツジ８とボイスコイル６との間には、振動板
９が配置されている。なお、ボイスコイル６は、ダンパ
１ｏによって磁気ギャップ内の定位置に保持されている
。なお、同図において符号１１は端子、符号１２はリー
ド線をそれぞれ示している。

そして、マグネット５からの磁束とボイスコイル６から
の電磁力の作用により、ボイスコイル６が矢印ａ又はｂ
方向に移動すると、振動板９が振動し、これにより音が
外部に輻射される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上述した従来のコーン型スピーカにおける磁
気回路にあっては、たとえば第１６図に示すように、ヨ
ーク１、マグネット５及びプレート４の断面形状がそれ
ぞれ矩形状とされている。

このため、本来必要とすべき磁気ギャップＧへの磁束φ
Ｄの効率が漏洩磁束φＡ、φＢ及びφＣの発生によって
低下してしまう。

また、マグネット５の外周部はｖａ洩磁束φＡ及びφＢ
に対する磁気ガードとして作用しているが、上下隅部の
寄与は小さい。

つまり、マグネット５からの磁力線は、ヨーク１、プレ
ート４及びマグネット５内を経由する。

このとき、ヨーク１、プレート４及びマグネット５の外
周に広がる漏洩磁束φＡ、φＢ及びφＣは、磁束密度の
大きいものとされてしまう。

このため、本来必要とすべき磁気ギャップへの磁束φＤ
の効率が漏洩磁束φＡ、φＢ及びφＣの発生によって低
くなり、変換効率の低下を招ｌ／１てしまう。

このような変換効率の低下を防止するものとして、たと
えば実公昭４６−８２７２号公報には、第１７図に示す
ように、ヨークベース３にテーノ（１３を設けた磁気回
路が開示されている。

しかし、このような磁気回路では、ヨークベース３にテ
ーパ１３を設けることによって漏洩磁束φＡ及びφＢを
減少させるようにしてはいるが、本来必要とすべき磁気
ギャップへの磁束φＤの変換効率を高めるには限界があ
る。更には、単にテーパ１３を設けた形状であるため、
磁気回路の軽量化及びコストダウンを図ることに関して
も限界がある。

つまり、ヨークベース３にテーパ１３を設けたにも拘ら
ず、各ヨークベース３及びプレート４の外周縁部から依
然として漏洩磁束φＢが発生してしまうためである。ま
た、テーパ１３のテーパ角を調節することによっである
程度の軽量化及びコストダウンを図ることは可能ではあ
るが、鉄材内部の磁束密度の分布状態を考察してみると
、依然として磁束密度の小さい部分、即ち無駄な部分が
残ってしまい、軽量化及びコストダウンを踏まえた上で
の最適な形状を得ることができないためでもある。

なお、第１６図及び第１７図に示した磁気回路に拘らず
、他の磁気回路にあっては、ボール部２の軸方向に沿っ
て中空部を設けたものもある。

この中空部は、たとえば同軸型複合スピーカにあっては
、他のスピーカを同軸上に取付けるためのボルト六とさ
れている。また、大口径のスピーカにあっては、振動板
の動きを良くするための通風孔とされている。

このように、ボール部２の軸方向に沿って中空部を設け
たものにあっては、その中空部の分だけ重量が軽くなる
。しかし、実際にはその中空部による軽量化の寄与は不
十分である。

したがって、このような限界があることにより、特に車
載用の小型のスピーカにあっては、音質の向上、軽量化
及び低コスト化を図る上で妨げとなってしまう。

本発明は、このような事情に対処して成されたもので、
音質の向上、軽量化及び低コスト化を図ることのできる
スピーカ用磁気回路を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するために、ヨークベースと
プレートとの間にマグネットが挟持されてなるスピーカ
用磁気回路において、少なくとも前記ヨークベースにこ
の外周縁部の肉厚が薄くなるように、内側に湾曲した形
状のテーパが設けられていることを特徴とする。

（作　　　用）本発明のスピーカ用磁気回路では、ψなくともヨークベ
ースにこの外周縁部の肉厚が薄くなるように、内側に湾
曲した形状のテーパを設けたことにより、ヨークベース
の外周縁部から発生する漏洩磁束を極力阻止することが
可能となるので、ギャップの磁束密度を高めることがで
きる。

また、少なくともヨークベースに設けたテーパを、内側
に湾曲した形状としたので、磁気回路の軽量化に寄与す
る少なくともヨークベースの厚みが、たとえば第１７図
に示した従来の磁気回路のヨークベースに比べて薄くな
る。これにより、磁気回路の軽量化を図ることができる
とともに、コストダウンも同時に達成することができる
。

（実　施　例）以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は、本発明のスピーカ用磁気回路の一実施例を示
すものである。

同図に示すように、磁気回路のヨーク１５には、円柱状
のボール部１６及びヨークベース１７が備えられている
。ヨークベース１７上にはリング状のプレート１８が配
置されており、プレート１８とヨークベース１７との間
にはマグネット１９が挟持されている。ここで、ヨーク
ベース１７及びプレート１８には、これらの外周縁部の
肉厚が薄くなるように、テーパ１７　ａ、　　ｌ　８　
ａがそれぞれ形成されている。また、各テーパ１７ａ、
１８ａは、それぞれヨークベース１７の内側に湾曲した
形状とされている。

プレート１８とボール部１６との間隙により形成される
磁気ギャップには、円柱状のボイスコイル（図示省略）
が上下方向に移動自在に配置されている。

このような構成の磁気回路では、テーパ１７ａ。

１８ａにより、ヨークベース１７及びプレート１８それ
ぞれの外周縁部の肉厚が薄くされるので、従来の磁気回
路における漏洩磁束φＢの発生を防止することができる
。但し、各ヨークベース１７及びプレート１８の外周縁
部の肉厚は、加工精度等によって限度があるため、多少
の漏洩磁束φＢの発生がある。

ここで、ｌ！１図の磁気回路の理想的な形状は、たとえ
ば第２図に示すようになる。

つまり、各ヨークベース１７及びプレート１８の外周縁
部の肉厚は、その先端が鋭角となる程度に薄くされる。

ここで、第３図を用いて各テーパ１７ａ、１８ａによる
作用について説明する。

まず、同図に示すように、マグネット１９の外径をＸＩ
、その内径をＩ２、ボール部１６の径をＩ３とする。ま
た、マグネット１９の内部の磁束密度をＢｍとしたとき
、ヨーク１５の内部磁束密度Ｂｉが一定となるヨークベ
ース１７のツバ厚ｔを求める。なお、ここでは、マグネ
ット１９の外周部の漏洩φＡ、φＢは無く、その内部の
磁束の全てはヨーク１５に流込むものとする。

■ｘ２≦Ｘ≦Ｘ＋の場合、Ｘ　−Ｘ　＋の間に存在する
磁束は、 φｍ　　（Ｘ）　ニアＣ（ＸＩ２−Ｘ”　）　Ｂｍとな
る。

一方、ヨーク１５のツバ内部の磁束は、φ１（ｘ）＝２
π・Ｘ−ｔ−Ｂｉとなり、 φｍ　＝φｉ　より、ｘ　（Ｉ１２−Ｉ２）Ｂｍ＝２πΦＸ−ｔ−Ｂ１−°、
ｔ　（ｘ）＝　（ｘ＋２　Ｉ２）Ｂｍ　／　（２ｘ−Ｂ
ｉ）■Ｘ３≦Ｘ≦Ｘ２の場合、ｘ　−ｘ　１の間に存在
する磁束は、 φｍ　　（ｘ）　＝π（ＸＩ”−Ｘ２２）　Ｂｍとなる
。

一方、ヨーク１５のツバ内部の磁束は、φｍ　（ｘ）＝
２π・ｘ−ｔ−Ｂｉ ”　ｔ　（ｘ）＝　（ｘ＋２　Ｘ２２）Ｂｍ　／（２ｘ
−Ｂｉ）続いて、Ｘ　”　Ｘ　ｔにおける傾きを求めると、ｄ　
ｔ　（ｘ）　／ｄ　ｘ＝Ｂｍ　／　（２Ｂｉ　）・　（
−Ｘ１２／ｘ２−１）ｄ　ｔ　（ｘ）　／ｄ　ｔ　（ｘ＝Ｘ＋　）　＝−Ｂｍ
　／Ｂｉという条件が求まる。

この条件を考察してみると、ｘ２≦Ｘ≦ｘ１においては
、ｔ　（ｘ）　＝　（ｃｌ　／ｘ）　−ｃ２　・ｘ　　（
ｃｌ　。

ｃ２は定数）となり、ヨークベース１７の外形は内側に湾区した形と
なる。

Ｘ３≦Ｘ≦ｘ２においては、ｔ　（ｘ）＝ｃ３　／ｘ　　（ｃ３は定数）となり、こ
こでもまたヨークベース１７の下色の形状は内側に湾曲
した形となる。

なお、この値は、漏洩磁束φＡが無いものとして求めら
れたものである。したがって、実際の豪気回路にあって
は、漏洩磁束φＡが存在するたどに、磁束の一部がボー
ル部１６を通過しない。このため、ツバ厚の増加率はこ
の式よりも小さくなるが、ヨークベース１７の低面の形
状が内側に演曲するという条件は変わらない。このこと
は、有限要素法等の数値計算で確認することができる。

なお、以上の考察は、プレート１８の形状についても当
てはまり、テーパ１８ａが内側に湾曲した形状となる。

第４図は、第２図の理想形状の磁気回路にて発生する磁
力線をシミュレーションした磁力線分布図を示すもので
ある。

１　　　この分布図から解る通り、マグネット１９のＮ
極から放出された磁力線ｇ１は、プレート１８の外周縁
部に集中し、プレート１８の内部を透過する磁束ｇ２と
なって磁気ギャップＧに導かれる。

「　　磁気ギャップＧを呂だ磁力線ｇ３は、磁気ギヤツ
ブＧ側にあるヨーク１５の端面からヨーク１５内に導入
され、磁力線ｇ４としてマグネット１９の′　　Ｓ極側
に導かれる。

このとき、マグネット１９内の磁力線ｇ１は、矢印で示
すようにほぼ同一の方向性をもっている。

また、磁束密度のレベルも等磁束密度線Ｌ１〜Ｌ３□　
　で示すように、磁気ギャップＧで非常に高い分布とな
っている。

他方、マグネット１９、プレート１８及びヨーク１５の
外側に広がる漏洩磁束φ１及びφ２は、非常に磁束密度
が低い状態になっている。その結果、磁気ギャップＧを
通過する磁束φが大きくなり、ボイスコイル等に効率よ
く磁力線が作用する。

これに対し、従来の磁気回路においては、たとえば第５
図及び第６図に示すように、等磁束密度線Ｌ１〜Ｌ３に
よる磁気ギャップＧでの磁力線の集中度が小さくなって
いる。また、漏洩磁界φ１及びφ２にあっては、本実施
例に比べて大きなものとなっている。

つまり、たとえば第１６図で示した断面が矩形状のヨー
ク１、プレート４及びマグネット５等からなる磁気回路
においては、マグネット５を迂回してプレート４からヨ
ークベース３に流れる漏洩磁束φＡ及び磁気ギャップＧ
を通らず、プレート４からボール部２に流れる漏洩磁束
φＢが多くなるためである。

更に、第７図は、この実施例における磁気回路の性能及
び重量を従来の磁気回路と対比させて示すものである。

なお、同図において、Ｂｇはギャップの磁束密度、φｇ
はギャップ内磁束、φｍはマグネット内総磁束をそれぞ
れ示している。

同図から解る通り、Ｂｇ　　（Ｔ）において本実施例の
ものは、特性の最もよい従来例■に比べてもｏ、ｏｏｓ
テスラーの差分だけ優れている。

また、各部分の重量及び総重量においては、従来例■、
■に比べても、極めて低い値を示している。

第８図は、第１図の磁気回路の断面形状を変えた場合の
他の実施例を示すものである。なお、以下に説明する図
において、第１図と共通する部分には同一符号を付し重
複する説明を省略する。

つまり、同図に示す磁気回路では、ヨーク１５の円柱状
のボール部１６の下部側に凹部１６ａが形成されている
。このような凹部１６ａは、鍛造によっても比較的得ら
れやすく、僅かではあるが磁気回路の軽量化をもたらす
ことが可能となる。

第９図は、第８図の磁気回路の断面形状を変えた場合の
更に他の実施例を示すものであり、ヨーク１５の円柱状
のボール部１６に上部側にも凹部１６ｂが形成されてい
る。このように、ボール部１６の下部側に設けられた凹
部１６ａに加え、その上部側に凹部１６ｂを設けること
により、第８図の磁気回路に比べて更にＩＩ量化をもた
らすことが可能となる。

第１０図は、第９図の磁気回路の断面形状を変えた場合
の他の実施例を示すものであり、ヨーク１５の円柱状の
ポール部１６に、この軸方向に沿って貫通孔１６ｃが設
けられている。このように、ポール部１６にこの軸方向
に沿って貫通孔１６ｃを設けることにより、第９図の磁
気回路に比べて更に軽量化をもたらすことが可能となる
。

このように、以上の各実施例においては、ヨークベース
及びプレートに、外周縁部の肉厚が薄くなるように、内
側に湾曲した形状のテーパを設けた。このため、特にヨ
ークベースの外周縁部から発生する漏洩磁束を極力阻止
することが可能となるので、ギャップの磁束密度を高め
ることができる。

なお、以上の各実施例においては、ヨークベース及びプ
レートのそれぞれに、内側に湾曲した形状のテーパを設
けた場合について説明したが、この例に限らずヨークベ
ースのみにそのテーパな設けてもよい。この場合には、
少なくともヨークベースの外周縁部から発生する漏洩磁
束を極力阻止することが可能となる。

なお、以上の各実施例においては、マグネットの断面を
矩形状とした場合について説明したが、この例に限らず
、たとえば第１１図に示すように、マグネット１９の外
周縁部を外側に膨らむように湾曲させた形状としてもよ
く、またたとえば第１２図に示すように、その角部をカ
ットした形状としてもよい。このように、マグネットの
断面形状を湾曲形状又はカット形状とすることにより、
磁気回路の軽量化を更に促進させることができる。

また、高価な磁性材料の節減が図られるため、磁気回路
の低コスト化も同時に促進させることができる。更には
、マグネット内部の磁束密度がより均一化されるため、
低温減磁の局部的発生を抑制することが可能となるため
、ギャップの磁束密度を更に高めることができる。

ちなみに、第１１図及び第１２図における理想的な磁気
回路の断面は、たとえば第１３図及び第１４図に示す形
状となる。

なお、第１１図及び第１２図に示した磁気回路において
は、マグネットの断面形状を変えた場合についてのみ説
明したが、この例に限らずポール部の断面形状を第８図
乃至第１０図に示したように凹部や貫通孔を併せて設け
てもよい。この場合には、更に磁気回路の軽量化やコス
トダウンも同時に達成することが可能となる。

また、ヨークベースのみにそのテーパを設けてもよく、
この場合には、上記同様に少なくともヨークベースの外
周縁部から発生する漏洩磁束を極力阻止することが可能
となる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明の磁気回路によれば、少な
くともヨークベースにこの外周ａ部の肉厚が薄くなるよ
うに、内側に湾曲した形状のテーパを設けたことにより
、ヨークベースの外周縁部から発生する漏洩磁束を極力
阻止することが可能。

どなるので、ギャップの磁束密度を高めることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスピーカ用磁気回路の一実施例を示す
断面図、第２図はその理想的な形状を示す断面図、第３
図は第２図の理想断面形状における各テーパのもたらす
作用を説明するための断面図、第４図は第２図の理想形
状の磁気回路にて発生する磁力線をシミュレーションし
た磁力線分布を示す図、第５図及び第６図は従来の磁気
回路にて発生する磁力線をシミュレーションした磁力線
分布を示す図、第７図は第１図の磁気回路における性能
及び重量を従来の磁気＠路と対比させて示す図、第８図
は第１図の磁気回路のポール部の断面形状を変えた場合
の他の実施例を示す断面図、第９図はその磁気回路のポ
ール部の断面形状を変えた場合の更に他の実施例を示す
断面図、第１０図はその磁気回路のポール部の断面形状
を変えた場合の他の実施例を示す断面図、第１１図は第
１図のマグネットの断面形状を変えた場合の他の実施例
を示す断面図、第１２図はそのマグネットの断面形状を
変えた場合の更に他の実施例を示す断面図、第１３図及
び第１４図は第１１図及び第１２図の磁気回路の理想形
状を示す断面図、第１５図は従来のダイナミック型スピ
ーカの一例としてのコーン型スピーカを示す断面図、第
１６図及び第１７図はその要部を示す断面図である。１５・・・ヨーク、１６・・・ポール部、１６ａ、１６
ｂ・・・凹部、１６ｃ・・・貫通孔、１７　ａ、　　１
８　ａ・・・テーパ、１７・・・ヨークベース、　１８
・・・プレート、９・・・マグネット。特許出願人　　　　パイオニア株式会社代　理　人　　
　　弁理士　心構　信淳同　　　　　　弁理士　小　倉
　亘第６図第１１図第１３図第１４図第１６図第１７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ヨークベースとプレートとの間にマグネットが挟
持されてなるスピーカ用磁気回路において、少なくとも
前記ヨークベースにこの外周縁部の肉厚が薄くなるよう
に、内側に湾曲した形状のテーパが設けられていること
を特徴とするスピーカ用磁気回路。