JP2004221651A - ボイスコイル及びこれを用いたスピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】効率よく電流容量を大きくし、耐入力性等を向上させる。
【解決手段】ボイスコイル１０を、互いに絶縁された複数の単位電線１１を電気的にみて並列に一つにまとめることにより形成された線材１２により構成する。複数の単位電線１１は、それらを撚ることにより一つにまとめよもよいし、撚ることなしに融着材料等により接合して一つにまとめてもよい。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音響機器等に使用されるボイスコイル及びそれを用いたスピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカ等に用いられるボイスコイルは、単線である線材をボビンに巻回することにより形成される。一般に、スピーカにおける耐入力性の向上、音質・周波数特性の改善、又は耐熱性の向上等を実現するためには、線材の電流容量を大きくすればよい。そして、線材の電流容量を大きくするには、ボイスコイルの線材を太くすればよい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ボイスコイルの線材に電流を流したとき、表面効果により、電流は線材の表面を流れるにすぎない。そのため、線材を太くしても、電流容量はあまり増加しない。その結果、耐入力性の向上、音質・周波数特性の改善、又は耐熱性の向上等の現実的な成果を得るためには、線材を大幅に太くしなければならない。
【０００４】
しかし、ボイスコイルは、その機能上、軽いことが望ましい。また、ボイスコイルは、ボビンと磁気回路との間の狭い空隙に収納されるため、ボビンに巻回された状態におけるボイスコイル全体の厚さ（すなわち線材が積層された状態におけるその積層断面の厚さ）は小さいことが望ましい。線材の太さは、これらの要請との調和を図りながら設定することが望まれる。この結果、線材を太くすることには限界があり、電流容量を大きくすることが困難であるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記に例示したような問題点に鑑みなされたものであり、本発明の第１の課題は、線材の全体的な径を維持しつつ又は大幅に大きくすることなく、線材の電流容量を大きくすることができるボイスコイル及びこれを用いたスピーカを提供することにある。
【０００６】
本発明の第２の課題は、線材の全体的な径を維持しつつ又は大幅に大きくすることなく、耐入力性の向上、音質・周波数特性の改善、又は耐熱性の向上を実現することができるボイスコイル及びこれを用いたスピーカを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１に記載のボイスコイルは、互いに絶縁された複数の単位電線を電気的にみて並列に一つにまとめることにより形成された線材を備えている。
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１３に記載のスピーカは、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のボイスコイルを備えている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本発明の第１実施形態に係るボイスコイルを示す側面図である。図２は、図１中のボイスコイルの直径方向断面を拡大して示す断面図である。なお、図１及び図２は、いずれも、本発明の第１実施形態によるボイスコイルの構成要素等を、その技術思想を説明する限りにおいて具体化したものであり、各構成要素等の形状、大きさ、位置、接続関係などは、これに限定されるものではない。このことは、本発明の他の実施形態の説明のために用いる図３ないし図７についても同様である。
【００１１】
図１及び図２に示すように、本発明の第１実施形態に係るボイスコイル１０は、互いに絶縁された複数の単位電線１１を電気的にみて並列に一つにまとめることにより形成された線材１２を備えている。線材１２は複数の単位電線１１を撚ることにより形成されている。各単位電線１１は導体である。また、図１及び図２では、単位電線１１間相互の絶縁を実現する構成を具体的に示していないが、単位電線１１間相互の絶縁は、例えば、個々の単位電線１１の外周側に絶縁体を設けること、又は、単位電線１１を互いに離すようにして配置した上で、単位電線１１間を絶縁材料により接合・固定することによって実現することができ、いずれの構成を採用してもよい。
【００１２】
このように複数の単位電線１１が一体化した線材１２を、ボイスコイルボビンに巻回することにより、ボイスコイルとしての機能を実現することができる。線材１２に電流を流すときには、複数の単位電線１１に並列に電流を流す。
【００１３】
このような構成を有するボイスコイル１０によれば、互いに絶縁された複数の単位電線１１を一つにまとめる構成としたから、線材１２の全体的な直径ｄ１を維持しつつ又は大幅に大きくすることなく、線材１２の電流容量を大きくすることができる。すなわち、表面効果により、電流がそれぞれの単位電線１１の表面近傍のみを流れるとしても、線材１２には複数の単位電線１１が存在するので、線材１２全体としてみれば、電流が流れる領域は大きい。したがって、線材１２の直径ｄ１を維持したまま、電流容量を大きくすることができる。また、電流容量を維持したまま、線材１２の直径ｄ１を小さくすることができる。例えば、それぞれの直径が比較的小さい複数の単位電線１１を一つにまとめることによって形成された直径ｄ１の線材１２と、直径ｄ１の単体の電線からなる線材とを、電流容量について比較すると、線材１２の方が、電流容量が大きい。
【００１４】
ボイスコイル１０によれば、電流容量を大きくすることができるので、ボイスコイル１０を用いたスピーカ等の耐入力性の向上、音質・周波数特性の改善、又は耐熱性の向上を図ることができる。また、十分な電流容量を確保しながら、線材１２の直径ｄ１を維持し又は小さくすることもできるので、ボイスコイルの重さを維持し又は軽くすることができる。また、ボイスコイル１０をボビンに巻回した状態におけるボイスコイル全体の厚さ（すなわち線材１２が積層された状態におけるその積層断面の厚さ）を維持し又は小さくすることができる。
【００１５】
図１及び図２では、複数の単位電線１１を撚ることにより一つにまとめることによって線材１２を形成している。この構成は、例えば線材１２としてリッツ線を用いることにより実現してもよい。また、複数の単位電線１１を一つにまとめる構成はこれに限られない。例えば、線材を、複数の単位電線を編むことにより形成してもよい。また、線材を、複数の単位電線をねじり合わせることにより形成してもよい。さらに、線材を、複数の単位電線を束ねることにより形成してもよい。
【００１６】
また、複数の単位電線を融着材料により一体化することにより線材を形成してもよい。図３及び図４はこの実施形態を示している。すなわち、図３は、本発明の第２実施形態に係るボイスコイルの側面図であり、図４は、図３中のボイスコイルの直径方向断面を拡大して示す断面図である。図３及び図４中のボイスコイル２０は、互いに絶縁された複数の単位電線２１を電気的にみて並列に一つにまとめることにより形成された線材２２を備えている。線材２２は、複数の単位電線２１を撚ったり、編んだり、ひねり合わせることなく、それぞれ相互に離した状態で単に並列に配置し、それぞれの単位電線２１を相互に融着材料２３で接合し、一体化することにより形成されている。融着材料２３としては例えばポリアミド系樹脂、エポキシ系樹脂などを用いることができるが、これに限られない。なお、複数の単位電線２１を撚ったり、編んだり、ひねり合わせることなく、一つにまとめるために融着材料を用いたが、他の方法を用いてもよい。例えば、すべての単位電線２１を絶縁チューブでまとめて覆う構成としてもよい。
【００１７】
一方、ボイスコイルの線材の周囲に融着層を形成してもよい。図５はこの実施形態を示している。すなわち、図５は、本発明の第３実施形態に係るボイスコイルを示す側面図である。図５中のボイスコイル３０は、第１実施形態に係るボイスコイル１０と同様に、互いに絶縁された複数の単位電線１１を電気的にみて並列に一つにまとめることにより形成された線材１２を備えている。そして、線材１２の周囲には融着層３１が形成されている。このように融着層３１が形成された線材１２をボビンにメタノールなどを塗布しながら巻回し、これに熱を加え、融着層を熱硬化させれば、線材１２をボビンに密着固定させることができる。
【００１８】
図１ないし図５では、個々の単位電線の具体的な構成を示していない。そこで、これより単位電線の具体的な構成について説明する。図６は本発明の第４実施形態に係るボイスコイルの直径方向断面を拡大して示す断面図である。図６に示すように、ボイスコイル４０は、複数の単位電線４１を電気的にみて並列に一つにまとめることにより形成された線材４２を備えており、それぞれの単位電線４１は、導線４３と、この導線４３の周囲に設けられた絶縁層４４とを備えており、それぞれの単位電線４１は、絶縁層４４により互いに絶縁されている。導線４３の材料としては、例えば、銅、ニッケル、アルミニウムなどの導電材料あるいは銅クラッドアルミニウム線などを用いることができ、絶縁層４４の材料としては、例えば、ポリエステル、ポリエステルイミド、アミドイミド、ポリイミドなどの絶縁材料を用いることができるが、これらに限定されない。
【００１９】
また、導体の周囲に絶縁層を形成し、さらにその周囲に融着層を形成してもよい。図７はこの実施形態を示している。すなわち、図７は本発明の第５実施形態に係るボイスコイルの直径方向断面を拡大して示す断面図である。図７中のボイスコイル５０は、複数の単位電線５１を電気的にみて並列に一つにまとめることにより形成された線材５２を備えており、それぞれの単位電線５１は、導線５３と、この導線５３の周囲に設けられた絶縁層５４と、この絶縁層５４の周囲に設けられた融着層５５を備えている。それぞれの単位電線５１は、絶縁層５４により、互いに絶縁されている。また、それぞれの単位電線５１は、融着層５５により、互いに接合・固定が可能である。例えば、融着層５５に熱を加え、これを一度溶解し、その後、固化させれば、それぞれの単位電線５１を融着層５５を介して接合・固定することができる。また、融着層５５に溶剤を塗布し、融着層５５の表面の粘性を高めることによって、複数の単位電線５１を相互に接着（仮接着）させることができる。これにより、線材５２の製造が容易になる。
【００２０】
なお、図１ないし図７では、線材を４本又は７本の単位電線で形成する場合を例に挙げたが、線材を構成する単位電線の数はこれに限られない。線材を構成する単位電線の数は２本以上であればよい。例えば、２本の単位電線をひねり合わせることによって線材を形成してもよい。もっとも、単位電線を撚る場合や編む場合には、３本以上の単位電線が必要となる。この場合には、線材は３本以上の単位電線により形成する。
【００２１】
また、図１ないし図７に示すボイスコイルにおいて、複数の単位電線は、線材の直径方向断面の外形が上下又は左右対称の形状を有するように一つにまとまめられている。本発明のボイスコイルは、必ずしも複数の単位電線を、線材の直径方向断面の外形が上下又は左右対称の形状を有するように一つにまとめなくてもよい。しかし、複数の単位電線を、線材の直径方向断面の外形が上下又は左右対称の形状を有するように一つにまとめることにより、線材をボビンに巻回する際に線材が巻きやすくなり、線材を均等に積層させることができ、線材の巻回の密接性を高めることができ、又は巻回数を増やすことができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図８ないし図１２に基づいて説明する。以下の実施例は、本発明のボイスコイルをスピーカのボイスコイルに適用した例である。
【００２３】
図８は本発明の実施例に係るボイスコイルを含むスピーカを示す縦断面図である（左半分のみを図示）。図８に示すように、スピーカ１００は、リング状のマグネット１０１を挟んでヨーク１０２とプレート１０３とで構成される磁気回路を備えている。ヨーク１０２とプレート１０３との間に形成される磁気空隙１０４中には、ボイスコイルボビン１０５に同心円状に巻回されたボイスコイル１０６が挿入されている。さらに、プレート１０３にはフレーム１０７が固定されており、フレーム１０７とボイスコイルボビン１０５との間にはダンパー１０８が設けられている。ボイスコイルボビン１０５の先端部は振動板１０９に接着・固定されており、振動板１０９の外周側は、スピーカエッジ１１０を介してフレーム１０７の外周側と結合されている。また、ボイスコイルボビン１０５の先端部にはダストキャップ１１１が取り付けられている。
【００２４】
ボイスコイル１０６に電気信号が入力されると、磁気空隙１０４の径方向に向かう磁束とボイスコイル１０６に流れる同心円状の電流によって、ボイルコイルボビン１０５と共に振動板１０９が振動し、これにより電気信号が音響に変換される。
【００２５】
図９は、図８中のスピーカ１００に含まれるボイスコイルボビン１０５及びボイスコイル１０６を拡大して示した断面図である（左半分のみを図示）。図９に示すように、ボイスコイル１０６は、ボイスコイルボビン１０５の外周側に線材１２１に巻回することにより形成されている。
【００２６】
図１０は、図９中のボイスコイル１０６の線材１２１を拡大して示した断面図である。図１０に示すように、ボイスコイル１０６の線材１２１は、互いに絶縁された７本の単位電線１２２を電気的にみて並列に一つにまとめることにより形成されている。それぞれの単位電線１２２は、互いにねじり合うことなく、ほぼ並行した状態で伸長している。また、それぞれの単位電線１２２は、線材１２１の直径方向断面の外形が上下又は左右対称の形状を有するように一つにまとまめられている。なお、本実施例では、それぞれの単位電線１２２をねじり合わせない構成としたが、それぞれの単位電線１２２を互いに撚り、編み、又はねじり合わせる構成としてもよい。
【００２７】
それぞれの単位電線１２２は、融着材１２３によって互いに接合・一体化されている。この融着材１２３は、単位電線１２２を覆うようにして単位電線１２２を束ねており、また、線材１２１の外周面を形作っている。
【００２８】
個々の単位電線１２２は、それぞれ、導線１２４と、導線１２４の周囲に設けられた絶縁層１２５とを備えている。
【００２９】
ボイスコイル１０６のそれぞれの単位電線１２２には、振動板１０９を振動させて音響を生じさせるための電気信号が流れる。このため、個々の単位電線１２２の両端は、それぞれ、この電気信号を供給するための回路に接続されている。単位電線１２２はそれぞれ互いに電気的に並列となるように回路に接続されており、各単位電線１２２には同じ電気信号が同時に供給される。
【００３０】
図１１はボイスコイル１０６ないし線材１２１が製造される前に、ボイスコイル１０６ないし線材１２１の材料として供給される単位電線１２２を示す断面図である。ボイスコイル１０６ないし線材１２１が製造される前の段階では、単位電線１２２の絶縁層１２５の周囲には融着層１２６が被覆されている。ボイスコイル１０６ないし線材１２１を製造するときには、線材１２１を形成するのに必要な数の単位電線１２２を、所定の距離を確保して接近させた状態、互いに接触させた状態、撚った状態、編んだ状態、又はねじり合わせた状態で加熱し、各単位電線１２２の融着層１２６を溶解させた後、固化させる。これにより、それぞれの単位電線１２２の融着層１２６が、図１０に示す融着材１２３となり、これを介してそれぞれの単位電線１２２が接合・一体化される。なお、この接合・一体化の製造工程は、線材１２１をボイスコイルボビン１０５に巻回する前の段階で行ってもよいし、線材１２１をボイスコイルボビン１０５に巻回した後の段階で行ってもよい。
【００３１】
図１２はボイスコイル１０６の製造方法の一例を示している。図１２に示すように、ボイスコイル１０６を製造するために、まず、図１１に示すような融着層１２６が被膜された単位電線１２２を用意する。次に、線材１２１を構成する単位電線の数、すなわち本実施例の場合には７つの送り出しボビン１４１（４つのみ図示）に単位電線１２２をそれぞれ巻回し、これら送り出しボビン１４１からローラ１４２を介して単位電線１２２を送り出す。送り出された７本の単位電線１２２を束ね口１４３の挿入し、束ね口１４３により、これら単位電線１２２を互いに接触させた状態に配置する。次に、互いに接触した状態の単位電線１２２を溶剤塗布器１４４に送り、溶剤塗布器１４４により溶剤（例えばメタノール等）を塗布し、これら単位電線１２２を互いに仮接着（半接着）させる。次に、仮接着させた単位電線１２２を自動巻回機等により、ボイスコイルボビン１０５に巻回する。次に、ボイスコイルボビン１０５に巻回された単位電線１２２をボイスコイルボビン１０５と共に、例えば約２００度に加熱し、それぞれの単位電線１２２に被膜された融着層１２６を硬化させる。その後、ボイスコイルボビン１０５に巻回された単位電線１２２をボイスコイルボビン１０５と共に常温で放置し、安定させる。このようにして、ボイスコイル１０６が形成される。なお、以上説明した製造方法は、複数の単位電線１２２がねじり合うことなく並列に伸長する構成を有するボイスコイル１０６の製造方法である。複数の単位電線１２２が撚り又はねじり合わせる構成のボイスコイルを製造する場合には、例えば、送り出しボビン１４１、ローラ１４２等を含む装置を、図１２中の矢示方向に回転させればよい。また、ボイスコイルボビン１０５側を回転させてもよい。
【００３２】
以上、詳述したとおり、本発明の実施例に係るボイスコイル１０６によれば、互いに絶縁された複数の単位電線１２２を一つにまとめて線材１２１を形成する構成としたから、線材１２１の全体的な直径を維持しつつ又は大幅に大きくすることなく、線材１２１の電流容量を大きくすることができる。また、電流容量を維持したまま、線材１２１の直径を小さくすることができる。したがって、ボイスコイル１０６を用いたスピーカ１００の耐入力性の向上、音質・周波数特性の改善、又は耐熱性の向上を図ることができる。また、十分な電流容量を確保しながら、線材１２１の直径を維持し又は小さくすることもできるので、ボイスコイル１０６の重さを維持し又は軽くすることができる。また、ボイスコイル１０６をボビンに巻回した状態におけるコイル全体の厚さ（すなわち線材１２１が積層された状態におけるその積層断面の厚さ）を維持し又は小さくすることができる。
【００３３】
なお、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取るこのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うボイスコイル並びにこれを用いたスピーカもまた本発明の技術思想に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るボイスコイルを示す側面図である。
【図２】図１中のボイスコイルの直径方向断面を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係るボイスコイルの側面図である。
【図４】図３中のボイスコイルの直径方向断面を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係るボイスコイルを示す側面図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係るボイスコイルの直径方向断面を拡大して示す断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係るボイスコイルの直径方向断面を拡大して示す断面図である。
【図８】本発明の実施例に係るボイスコイルを含むスピーカを示す縦断面図である。
【図９】図８中のスピーカに含まれるボイスコイルボビン及びボイスコイルを拡大して示した断面図である。
【図１０】図９中のボイスコイルの線材を拡大して示した断面図である。
【図１１】本発明の実施例に係るボイスコイルないし線材が製造される前に、ボイスコイルないし線材の材料として供給される単位電線を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例に係るボイスコイルの製造方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０、５０、１０６…ボイスコイル
１１、２１、４１、５１、１２２…単位電線
１２、２２、４２、５２、１２１…線材
２３、１２３…融着材料
３１…融着層
４３、５３、１２４…導線
４４、５４、１２５…絶縁層
５５、１２６…融着層
１００…スピーカ

Claims (13)

1. 互いに絶縁された複数の単位電線を電気的にみて並列に一つにまとめることにより形成された線材を備えたことを特徴とするボイスコイル。
2. 前記線材は前記複数の単位電線を撚ることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイル。
3. 前記線材は前記複数の単位電線を編むことにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイル。
4. 前記線材は前記複数の単位電線をねじり合わせることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイル。
5. 前記線材は前記複数の単位電線を束ねることにより形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイル。
6. 前記線材は前記複数の単位電線を融着材料により一体化することにより形成されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のボイスコイル。
7. 前記線材はリッツ線であることを特徴とする請求項１に記載のボイスコイル。
8. 前記線材の周囲には融着層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のボイスコイル。
9. 前記線材は３本以上の単位電線から構成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載のボイスコイル。
10. 前記複数の単位電線のそれぞれは、導線と、この導線の周囲に設けられた絶縁層とを備えていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載のボイスコイル。
11. 前記複数の単位電線のそれぞれには融着層が被覆されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載のボイスコイル。
12. 前記複数の単位電線は、線材の直径方向断面の外形が上下又は左右対称の形状を有するように一つにまとまめられていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載のボイスコイル。
13. 請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載のボイスコイルを備えたことを特徴とするスピーカ。

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