(57)【要約】      （修正有）【課題】ボイスコイルが溶断してショートした場合でもインピーダンス変化が最小になるようなボイスコイルを提供する。【解決手段】ボイスコイル５は、中心軸ＣＬを中心とする筒状のボビン４に導線を巻回して構成される。ボビン４の中腹部をボイスコイル５の上端部として、導線は、巻き始めをＰＳ１として、ボイスコイル５の上端部よりもボイスコイル５の巻回幅の半分だけ下方向に位置する地点から上方向に向かって間隔を詰めて巻回される。導線がボイスコイル５の上端部で折り返され、ボイスコイル５の巻回幅の半分だけ下方向に巻回され、巻き始めＰＳ１よりも下では、ボビン４に直接巻回される。ボビン４の下端より少し手前にあるボイスコイル５の下端部で折り返され、ボビン４の径方向に重ねられて再度上方向に向かって巻回される。２層目における上下方向において巻き始めＰＳ１の位置で巻き終わりＰＥ１となる。【選択図】図２
2015070501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導線が軸を中心に前記導線の巻回始端から螺旋状に前記軸の一方側に向かって巻回され、
第一の巻回方向変換点に達したのち、前記軸の他方側に向かって巻回され、
第二の巻回方向変換点に達したのち、前記一方側に向かって巻回されて巻回終端にて巻回を終了し、
前記第一の巻回方向変換点から前記第二の巻回方向変換点までの距離を巻回幅として
前記巻回始端と前記巻回終端のそれぞれが前記巻回幅の範囲内に配置されるボイスコイル。
【請求項２】
前記ボイスコイルに近接して配置される金属部材を有し、
前記巻回始端と前記巻回終端のそれぞれが前記金属部材の前記軸の方向の幅の範囲内にある
ことを特徴とする請求項１に記載のボイスコイル。
【請求項３】
前記巻回幅は、前記幅以上である
ことを特徴とする請求項２に記載のボイスコイル。
【請求項４】
請求項２または３に記載のボイスコイルと、
磁気回路と、
振動板とを備え、
前記金属部材は、
前記磁気回路が外磁型の場合は環状のトッププレートであること、または前記磁気回路が内磁型または反発磁界型の場合はポールピースであること
を特徴とするスピーカユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイスコイル及びそれを備えたスピーカユニットに係る。
【背景技術】
【０００２】
従来、スピーカユニットの耐久性を確保するために、ボイスコイルやボイスコイル近傍の磁気回路部材の周辺の空気を流動させて冷却し、ボイスコイルの熱耐久性を改善する方法が考えられてきた。例えば、特許文献１には、ダンパの振動を利用して空気流入出用の孔を介し強制的に空気を出入りさせ、ボイスコイルや磁気回路の熱を流入出する空気により冷却することを特徴とするスピーカユニットが開示されている。
【０００３】
また、ボイスコイルは、被覆された導線をコイル状に巻回したものであり、何層かにわたって巻回されることがある。例えば、特許文献２に記載があるように、ボイスコイルの巻き始めと巻き終わりの両方がボイスコイルの上端または下端のいずれかに位置し、スピーカユニットの端子へと引き出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2005-354296号公報
【特許文献２】実開昭63-81591
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、どのような耐久性を確保する技術を用いても、ボイスコイルに流れる電流によるジュール熱に起因するボイスコイルの温度上昇による導線の溶断が避けられない場合がある。その場合、ボイスコイルの温度が最も高い箇所で導線が溶融して、付近の導線とショートする可能性が高い。
【０００６】
例えば、巻き始めと巻き終わりの両方がボイスコイルの上端部にあり、ボイスコイルの上端側が溶断した場合、または、巻き始めと巻き終わりの両方がボイスコイルの下端部にあり、ボイスコイルの下端側が溶断した場合において、付近の導線とショートしたときには、内側の層の導線と外側の層の導線がショートする。すると、スピーカユニットの端子間インピーダンスが極端に低くなり、スピーカユニットを使用できたとしても、低インピーダンスとなったスピーカには駆動アンプから大電流が流入し、スピーカユニットが故障に至ることがある。また、駆動アンプにも高い負荷をかけることになる。
【０００７】
そこで、本発明は、ボイスコイルが溶断してショートした場合でもインピーダンス変化が最小になるようなボイスコイル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】
【０００８】
導線が軸を中心に前記導線の巻回始端から螺旋状に前記軸の一方側に向かって巻回され、第一の巻回方向変換点に達したのち、前記軸の他方側に向かって巻回され、第二の巻回方向変換点に達したのち、前記一方側に向かって巻回されて巻回終端にて巻回を終了し、前記第一の巻回方向変換点と前記第二の巻回方向変換点を巻回幅として前記巻回始端と前記巻回終端のそれぞれが前記巻回幅の範囲内に配置されるボイスコイルである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ボイスコイルが溶断しショートした場合でも従来よりもインピーダンス変化を小さくできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係るボイスコイルを備えたスピーカユニットの縦断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係るボイスコイルを備えたスピーカユニットのボイスコイル部分の拡大図。
【図３】本発明の実施の形態に係るボイスコイルの巻回の模式図と温度上昇箇所を示す図。
【図４】従来のボイスコイルの巻回の模式図と温度上昇箇所を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。まず、図１に、本発明の実施の形態に係るボイスコイル５を備えた動電型スピーカユニット１の縦断面を示し、スピーカユニット１の構成を説明する。
以下の説明において、上下の各方向は図１の矢印の方向に規定されている。本発明の実施の形態のボイスコイル５を備えたスピーカユニット１を駆動させたときの放音方向を軸として、スピーカユニット１の前面側を上、反対側を下としている。
【００１２】
外磁型の磁気回路６は、断面がT字型のヨーク６２と、環状のマグネット６４と、環状のトッププレート６１から形成される。ダンパ７、エッジ８、ターミナル１０を支持するフレーム９がトッププレート６１の上側に接続される。
【００１３】
ボイスコイル５は、ヨーク６２のポール部６３の外周より大きく、トッププレート６１の内周よりも小さい径の筒状のボビン４に被覆された導線５１が巻回されて形成される。ボイスコイル５の位置を基準にして上側のボビン４の中腹部に振動板２の内周部が接続され、振動板２の外周部には環状のエッジ８の内周部が接続され、エッジ８の外周部はフレーム９に接続される。また、ボイスコイル５と振動板２の内周部の接続点の間に環状のコルゲーション形状のダンパ７の内周部が接続され、ダンパ７の外周部はフレームに接続される。ここで、エッジ８とダンパ７は、上下方向に垂直な面内の可撓性よりも上下方向の可撓性が強いため、ボビン４に巻回されたボイスコイル５は放音方向に振動自在となる。
【００１４】
ボビン４に巻回されたボイスコイル５の巻き始めＰＳ１（図１には図示しない）と、巻き終わりＰＥ１（図１には図示しない）とは、ボビン４のダンパ７の内周部よりも上までボビンに沿って引き出されてから、フレーム９に支持されたターミナル１０に接続される。
【００１５】
上述のような構成のスピーカユニット１に音楽信号が入力されると、ボイスコイル５は音楽信号の交流電圧に応じて上下振動し、振動板２を上下に振動させて空気を振動させる。
【００１６】
次に、本発明のボイスコイル５の巻回方法について説明する。
図２に、図１のＡ部の本発明のボイスコイル５の近傍の拡大図を示す。
ボイスコイル５の径方向に関して、ボイスコイル５は、ポール部６３の外周部とトッププレート６１の内周部の間に位置する。ボイスコイル５の内側と外側には間隙があり、ポール部６３の外周部とボイスコイル５が巻回されたボビン４の内周部の間の間隙を内側の磁気ギャップＢｇｉｎとし、ボイスコイル５の外周部とトッププレート６１の内周部の間の間隙を外側の磁気ギャップＢｇｏｕｔとする。ＢｇｉｎおよびＢｇｏｕｔは、スピーカユニット１の駆動時に、ボビン４の振動が径方向にぶれてもボビン４の内側がポール部６３に接触したり、ボイスコイル５がトッププレート６１に接触したりしないように設定される。
【００１７】
ボイスコイル５は、中心軸CLを中心とする筒状のボビン４に導線５１を巻回して構成される。ボビン４の中腹部をボイスコイル５の上端部として、導線５１は、ボイスコイル５の上端部よりもボイスコイル５の巻回幅の半分だけ下方向に位置する地点から上方向に向かって間隔を詰めて巻回される。
このとき、導線５１のターミナルから巻き始めＰＳ１までは、ボビン４のダンパ７よりも上の地点から巻き始めＰＳ１まで、ボビン４の上下方向に沿って配置される。
【００１８】
ボビン４に巻回された導線５１がボイスコイル５の上端部（第一の巻回方向転換点）で折り返され、ボビン４の径方向に重ねられて下方向に向かって巻回される。導線５１が丸線の場合は、巻き崩れを防ぐために２層目の巻き始めは、１層目の巻き終わりの導線５１と１巻き前の１層目の導線５１との上下方向に見たときの中間に２層目の導線５１が位置するようにする。これによって２層目は、ボイスコイル５の１層目の上端から導線５１の半径分だけ下側に位置することになり、巻き崩れを防ぐことができる。
【００１９】
ボイスコイル５の上端部（第一の巻回方向転換点）で折り返された導線５１は、ボイスコイル５の巻回幅の半分だけ下方向に巻回され、巻き始めＰＳ１よりも下では、ボビン４に直接巻回される。
【００２０】
巻回された導線５１は、ボビン４の下端より少し手前にあるボイスコイル５の下端部（第二の巻回方向転換点）で折り返され、ボビン４の径方向に重ねられて再度上方向に向かって巻回される。上述のように、２層目は、１層目の巻き終わりの導線５１と１巻き前の１層目の導線５１との上下方向に見たときの中間に２層目の導線５１が位置するようにして巻き崩れを防ぐ。
【００２１】
巻回方向を転換した導線５１は、２層目における上下方向において巻き始めＰＳ１の位置で巻き終わりＰＥ１となる。この往復の巻回によって、従来の２層巻きと同じ巻き数になる。このとき、巻き始めＰＳ１と巻き終わりＰＥ１との位置関係は、重量バランスの観点からボビン４を上から見て周方向に対向する位置んいあることが望ましい。
【００２２】
巻き終わった導線５１は、巻き終わりＰＥ１から既に２層分巻回されているボイスコイル５に沿って上方向にトッププレート６１の上端から離れた箇所まで引き出され、そこから空中に引き出されてターミナル１０に接続される。Ｂｇｏｕｔは、この引き出された導線５１の直径も考慮して設定される。
【００２３】
本発明の実施の形態では、ボイスコイル５の巻回幅ＷＶＣがトッププレート６１の幅ＷＴＰより大きいため、ボイスコイル５の上端および下端部がトッププレート６１よりはみ出す。
【００２４】
なお、本発明の実施の形態のボイスコイル５は、巻回幅の中央部の巻き始めＰＳ１から上方向に巻回されているが、巻き始めＰＳ１から下方向に巻回されて、上下対象にボイスコイル５を巻回してもよい。
【００２５】
次に、本発明の構成のボイスコイル５を用いたスピーカユニット１を駆動させたときに起こるショートについて説明する。
【００２６】
図３に本発明の実施の形態によるボイスコイル５の巻回の模式図と温度上昇箇所を示す。
ボイスコイル５の巻き始めＰＳ１から巻き終わりＰＥ１までの導線５１の巻回経路を実線で示す。紙面右側の導線５１の巻回の様子は、Sの字を左右反転したような規則になり、紙面左側ではSの字のような規則になる。
【００２７】
ここで、ボイスコイル５に電流が流れたときの蓄熱の様子について説明する。
スピーカユニット１を音楽信号によって駆動させると、導線５１に電流が流れてボイスコイル５からジュール熱が発生し発熱する。発熱量は、導線５１のどの箇所でも一様に同じとなる。このジュール熱は、ボイスコイル５周辺に位置する磁気回路６を構成する部材のうち、主に使用される強磁性体の金属である鉄でできているトッププレート６１や、ヨーク６２のポール部６３に輻射されて、ボイスコイル５の中央付近の温度が下がる。
【００２８】
一方、図４のＰ１、およびＰ２の箇所のボイスコイル５は、トッププレート幅ＷＴＰから上下にはみ出したボイスコイル５の上端および下端は、ふく射させる金属部材が周辺に少ないために放熱が悪く蓄熱しやすい。これは、巻回方法によらず、ボイスコイル５の巻回幅ＷＶＣとトッププレートの幅ＷＴＰの長さの関係に依存している。
【００２９】
特にボイスコイル５の上端側は、ボイスコイル５の上方に金属部材が無いために、ボイスコイル５の上端、中央、下端のうちで放熱が最も悪い。
【００３０】
また、ボイスコイル５の下端側は、振動の最中は常にポール部６３が近接しているため、ボイスコイル５の上端側よりは放熱が良いが、ボイスコイル５の外周側には熱伝導の良い部材が無いため、ボイスコイル５の上端側に次いで放熱が悪い。
【００３１】
また、ボイスコイル５の中央部は、振動中でもボイスコイル５の内側がポール部６３、外側がトッププレート６１に常に近接しているため、最も放熱が良い。
【００３２】
以上より、スピーカユニット１の駆動中のボイスコイル５の上端、下端、中央部の蓄熱による温度分布は、ボイスコイル５の上端が最も高く、次いでボイスコイル５の下端が高く、ボイスコイル５の中央部は最も温度が低くなる。例えば、スピーカユニット１の定格入力を超えた使用が行われた場合には、上述の温度の高い箇所で蓄熱が進み、導線５１の絶縁被膜が溶融して破損する。ボイスコイル５の1層目と2層目がショートした場合には、抵抗値が小さくなり、大電流が流れ焼損する。特に、ボイスコイル５の上端のＰ１の箇所と下端のＰ２の箇所が溶断しやすくなる。
【００３３】
例えば、温度上昇によって図３のボイスコイル５のＰ１の箇所が溶断して、付近の導線５１とショートしたとすると、ボイスコイル５のＰ１から上端側の折り返し部分までに巻回された導線５１がショートされる。このショートされた分のインピーダンスは、ボイスコイル５の全体のインピーダンスに比べて小さい。これによって、想定外の温度上昇が起きても、スピーカユニット１の全体としてのインピーダンス変化を少なく抑えられ、その後も当初の定格入力の範囲で使用を続けることができる。Ｐ２部分がショートした場合も同様である。
【００３４】
比較例として、図４に従来技術によるボイスコイルの巻回の模式図と温度上昇箇所を示す。
ボイスコイル５の巻き始めＰＳ１から巻き終わりＰＥ１までの導線５１の巻回経路を実線で示す。導線５１の巻回の様子は、Ｕの字のような規則になる。
【００３５】
ボイスコイル５０の上端に巻き始めＰＳ２と巻き終わりＰＥ２を配置してターミナル１０へ引き出す場合、ボイスコイル５０の上端の巻き初めＰＳ２からボイスコイル５０の下端で折り返し、ボイスコイル５０の上端の巻き終わりＰＥ２で巻き終わる。温度分布は導線５１の巻回方法に依存しないので、ボイスコイル５０の温度分布も、上端が最も高く、次いで下端が高く、中央部は最も温度が低くなる。
【００３６】
ここで、温度上昇によって図３のボイスコイル５のＰ２の箇所が溶断して、付近の導線５１とショートしたとすると、ボイスコイル５のＰ２から下端側の折り返し部分までに巻回された導線５１がショートされる。このショートされた分のインピーダンスは、ボイスコイル５の全体のインピーダンスに比べて小さく、インピーダンスの変化は少ない。しかし、ボイスコイル５０のＰ１の箇所が溶断して、付近の導線５１とショートした場合には、ショートされる導線５１が大きく、ほぼスピーカユニット１がショートした状態になる。この状態では、当初の定格入力で使用すると、さらに過大電流が流れ、導線５１が切れてオープンになり、スピーカユニット１はまったく動作しない状態になる。
【００３７】
なお、実施の形態では、ボビン４に巻きつけて巻回するボイスコイル５を示したが、ボビン４が無く、ボイスコイル５のみで形成されてもよい。
【００３８】
なお、実施の形態では、トッププレート６１の幅ＷＴＰよりもボイスコイル５の巻回幅ＷＶＣの方が大きい場合について示したが、ボイスコイル５の巻回幅ＷＶＣがトッププレート６１の幅ＷＴＰと同じ場合についても同様の効果が得られる。スピーカユニット１を駆動させると、ボイスコイル５は、ボイスコイル５の上端および下端がトッププレート幅ＷＴＰから飛び出して振動する。この状態のときにも、前述のボイスコイル５の近傍の金属部材の分布によって、ボイスコイル５の上端、中央部、下端の温度分布になるため、本発明の導線５１の巻回方法によって同様の効果が得られる。
【００３９】
なお、実施の形態では、ボイスコイル５の巻き始めＰＳ１と巻き終わりＰＥ１が、上下方向に関してほぼ同じ位置になっているが、上下方向にずれた位置にあってもよい。例えば、巻き始めＰＳ１からボイスコイル５の上端側へ巻回するとして、巻き始めＰＳ１が巻き終わりＰＥ１よりも上方にあってもよい。この場合は、巻き始めＰＳ１と巻き終わりＰＥ１の間は、巻回される導線５１が１層になる。
【００４０】
また、例えば、巻き始めＰＳ１からボイスコイル５の上端側へ巻回するとして、巻き始めＰＳ１が巻き終わりＰＥ１よりも下方にあってもよい。この場合は、巻き始めＰＳ１と巻き終わりＰＥ１の間は、巻回される導線５１が３層になる。
【００４１】
前述の２つの例において、巻き始めＰＳ１と巻き終わりＰＥ１は、トッププレート６１の幅ＷＴＰの間にあることが望ましい。
【００４２】
なお、実施の形態では、外磁型の磁気回路のスピーカユニットを示したが、内磁型や反発磁界型の磁気回路でもよい。内磁型や反発磁界型の場合は、ポールピースが実施の形態のトッププレート６１と同じ役割を果たし、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００４３】
１  スピーカユニット
２  振動板
３  キャップ
４  ボビン
５、５０  ボイスコイル
５１  導線
６  磁気回路
６１  トッププレート
６２  ヨーク
６３  ポール部
６４  マグネット
７  ダンパ
８  エッジ
９  フレーム
１０  ターミナル
Ｂｇｉｎ  内側の磁気ギャップ
Ｂｇｏｕｔ  外側の磁気ギャップ
ＣＬ  中心軸
ＰＳ１、ＰＳ２  巻き始め
ＰＥ１、ＰＥ２  巻き終わり
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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