(57)【要約】【課題】磁気回路に安価なマグネットを使用しても磁気効率を高めることが容易で、小型化および低コスト化に好適な「スピーカ」を提供すること。【解決手段】磁気回路１は内磁型で、厚み方向に着磁されたマグネット１０が外側ヨーク１１と内側ヨーク１２との間に挟み込まれていると共に、外側ヨーク１１の開口端側の内周面と内側ヨーク１２の鍔部１２ａの外周面との間に磁気ギャップＧが設けられている。外側ヨーク１１に密着しているマグネット１０の外側磁極面１０ａは凸状半球面であり、内側ヨーク１２に密着しているマグネット１０の内側磁極面１０ｂは凹状半球面であるが、磁極面１０ａの半径が磁極面１０ｂの半径よりもマグネット１０の厚み寸法分だけ長いため、磁極面１０ａは磁極面１０ｂよりも面積が大きい。また、マグネット１０の開口端側の端面１０ｃは、磁気ギャップＧを深さ方向から臨む位置に配置させてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に着磁されたマグネットを内側ヨークと該内側ヨークよりも大径な外側ヨークとの間に挟み込んだ積層構造部を有すると共に、前記外側ヨークの開口端側の内周面と前記内側ヨークの外周面との間に磁気ギャップを有する磁気回路を備え、前記磁気ギャップに配置されたボイスコイルに通電して振動板を振動させるスピーカにおいて、
前記磁気ギャップの近傍を除く前記内側ヨークに前記マグネット側へ突出する突き出し部を設け、前記マグネットの内側磁極面を前記突き出し部の外壁面に密着する凹状面となすと共に、前記マグネットの外側磁極面を前記内側磁極面と略相似形で面積の上回る凸状面となし、この外側磁極面を前記外側ヨークの内壁面に密着させ、且つ、前記マグネットの開口端側の端面を前記磁気ギャップを深さ方向から臨む位置に配置させたことを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記マグネットが内側磁極面と外側磁極面を半球面とした中空構造の半球体であることを特徴とするスピーカ。
【請求項３】
請求項１の記載において、前記マグネットが、平板状の底板部と、この底板部を包囲して開口面積を広げる向きに傾斜するテーパ部と、このテーパ部から開口端まで起立する筒部とを連続させてなる有底な筒状体であることを特徴とするスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイスコイルに通電して振動板を振動させる動電型スピーカに係り、特に、該スピーカに備えられる内磁型の磁気回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイスコイルの内側にマグネットを配置させる内磁型磁気回路は、スピーカの小型化に好適であると共に、外磁型磁気回路に比べて漏洩磁束が少なく磁気効率が良いという利点を有している。
【０００３】
図４は従来の一般的な内磁型磁気回路を備えたスピーカの断面図である。同図に示すスピーカは、磁気回路３０と、この磁気回路３０の磁気ギャップＧに配置されたボイスコイル３４と、外周部がボイスコイル３４に一体化されている振動板３５と、ダンパ３６を介してボイスコイル３４および振動板３５を弾性的に支持しているフレーム３７とによって主に構成されており、フレーム３７は磁気回路３０に固定されている。磁気回路３０は、厚み方向に着磁された平板状（例えば円板状）のマグネット３１と、同じく平板状の内側ヨーク３２と、有底筒状の外側ヨーク３３とからなり、磁気回路３０のうち外周部を除く部分が、マグネット３１を内側ヨーク３２と外側ヨーク３３との間に挟み込んだ積層構造部となっている。また、この磁気回路３０には、外側ヨーク３３の開口端側の内周面と内側ヨーク３２の外周面との間に磁気ギャップＧが設けられており、マグネット３１の磁気エネルギーによって磁気ギャップＧに必要な磁束密度を確保している。なお、ボイスコイル３４は筒状（例えば円筒状）のコイルボビンに巻装されることが多いが、ボイスコイル３４を筒状に成形してコイルボビンを省略した構成のものも知られている。
【０００４】
このように概略構成されたスピーカは、信号電流をボイスコイル３４に通電すると、公知の電磁駆動力が発生してボイスコイル３４が図４の上下方向に振動する。その結果、ボイスコイル３４と一体的に振動板３５が振動し、信号電流に応じた音が生成されるようになっている。
【０００５】
ところで、小型スピーカの内磁型磁気回路には大径なマグネットを用いることができないため、小径でも高性能なネオジウム（Ｎｄ）マグネットを用いる場合が多い。また、高温環境下で使用される可能性のある車載用スピーカ等においては、磁気回路に耐熱性が要求されるため、ディスプロシウム（Ｄｙ）を添加したネオジウムマグネットを用いることが主流となっている。しかしながら、ディスプロシウムを添加したネオジウムマグネットは高価なため、スピーカのコストアップの要因となっていた。しかも、ディスプロシウムは今後の供給見通しが不安定視されており、極端な供給減や暴騰も予想されるため、近年、ディスプロシウム等が不要で小径且つ高性能なマグネットの開発が要望されている。
【０００６】
特許文献１に開示されたスピーカでは、磁極面を湾曲させた形状のマグネットを用いて内磁型磁気回路を構成することにより、厚み方向に着磁されたマグネットを大径化せずに磁気的性能を高めるようにしている。磁気回路に用いられるマグネットの磁極面とは、ヨークに密着しているマグネットの表面のことであり、例えば図４におけるマグネット３１の場合は、内側ヨーク３２に接しているマグネット３１の図示上面と、外側ヨーク３３に接しているマグネット３１の図示下面が、Ｓ極またはＮ極に着磁された磁極面となっている。図４のマグネット３１では平坦な磁極面となっているが、磁極面が湾曲した形状のマグネットを用いれば、マグネットを大径化しなくてもヨークとの接触面積が増えるため、特許文献１に記載されているように磁気ギャップ内の磁束密度を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１０３３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した特許文献１に開示されている磁気回路では、マグネットの一方の磁極面と他方の磁極面が同じ大きさ（同一面積）に設定されていると共に、内側ヨークにマグネットよりも小径なセンターポール部が突設されて該センターポール部が磁気ギャップに包囲されている。そのため、磁極面が湾曲しているマグネットの外周部において磁気エネルギーが無駄になっており、且つ、内側ヨークのうちセンターポール部よりも大径な部分から磁束が漏れやすくなっている。したがって、特許文献１に開示されているような磁気回路では磁気ギャップ内の磁束密度をさほど高めることはできず、安価なマグネットを使用しつつ磁気効率の良い内磁型磁気回路を実現することは困難である。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気回路に安価なマグネットを使用しても磁気効率を高めることが容易で、小型化および低コスト化に好適なスピーカを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明は、厚み方向に着磁されたマグネットを内側ヨークと該内側ヨークよりも大径な外側ヨークとの間に挟み込んだ積層構造部を有すると共に、前記外側ヨークの開口端側の内周面と前記内側ヨークの外周面との間に磁気ギャップを有する磁気回路を備え、前記磁気ギャップに配置されたボイスコイルに通電して振動板を振動させるスピーカにおいて、前記磁気ギャップの近傍を除く前記内側ヨークに前記マグネット側へ突出する突き出し部を設け、前記マグネットの内側磁極面を前記突き出し部の外壁面に密着する凹状面となすと共に、前記マグネットの外側磁極面を前記内側磁極面と略相似形で面積の上回る凸状面となし、この外側磁極面を前記外側ヨークの内壁面に密着させ、且つ、前記マグネットの開口端側の端面を前記磁気ギャップを深さ方向から臨む位置に配置させるという構成にした。
【００１１】
このように構成されたスピーカの磁気回路では、内側ヨークと外側ヨークとの間に挟み込まれたマグネットのうち、内側ヨークと密着する内側磁極面が凹状面で、外側ヨークと密着する外側磁極面が内側磁極面と略相似形で面積の上回る凸状面となっているため、該マグネットの外周部においても厚み方向に着磁させることができ、磁気エネルギーの無駄が少ない。また、このマグネットは開口端側の端面、つまり両磁極面の周縁どうしの間に延在する端面を、磁気ギャップを深さ方向から臨む位置に配置させているため、該端面の近傍において内側ヨークや外側ヨークから磁束が漏れる可能性が低い。それゆえ、高価な材料を用いないマグネットであっても磁気ギャップ内の磁束密度を十分に高めることができる。
【００１２】
上記のスピーカにおいて、マグネットは例えば内側磁極面と外側磁極面を半球面とした中空構造の半球体であればよく、その場合、マグネットの両磁極面はいずれも半球面として形成され、外側磁極面の面積が内側磁極面の面積よりも大きくなるため、外周部も含めて放射状に着磁させたマグネットが得られる。
【００１３】
また、上記のスピーカ用磁気回路において、マグネットが、平板状の底板部と、この底板部を包囲して開口面積を広げる向きに傾斜するテーパ部と、このテーパ部から開口端まで起立する筒部とを連続させてなる有底な筒状体であると、外径寸法が同等の中空半球状のマグネットに比べて、内側磁極面や外側磁極面の面積が増大するため、内側ヨークや外側ヨークとマグネットとの接触面積が増大して磁気ギャップ内の磁束密度を大幅に高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のスピーカでは、磁気回路に使用されるマグネットが、内側ヨークと密着する内側磁極面が凹状面で、外側ヨークと密着する外側磁極面が内側磁極面と略相似形で面積の上回る凸状面となっており、このマグネットの外周部においても厚み方向に着磁させることができるため、磁気エネルギーの無駄が少なくなっている。また、このマグネットは開口端側の端面を、磁気ギャップを深さ方向から臨む位置に配置させているため、該端面の近傍において内側ヨークや外側ヨークから磁束が漏れる可能性が低くなっている。したがって、高価な材料を用いないマグネットであっても磁気ギャップ内の磁束密度を十分に高めることができる。つまり、この磁気回路は磁気効率が高めやすい構造なので、安価なマグネットを使用しつつ所要の磁気的性能を確保することができ、それゆえ、本発明のスピーカは小型化および低コスト化を図ることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るスピーカの断面図である。
【図２】該スピーカの磁気回路における磁気ギャップ付近の磁束密度を示す特性図である。
【図３】本発明の第２実施形態例に係るスピーカの断面図である。
【図４】従来例に係るスピーカの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態例について図面を参照しながら説明する。まず、図１および図２を参照しながら本発明の第１実施形態例に係るスピーカについて説明する。
【００１７】
図１に示すスピーカは、内磁型の磁気回路１を備えた小型の車載用スピーカであり、磁気回路１の構造が図４に示す従来の内磁型磁気回路と大きく異なっている。この磁気回路１に組み込まれているマグネット１０は中空構造の半球体であり、マグネット１０の着磁方向は厚み方向に設定されている。マグネット１０の外側磁極面１０ａは、半球状に形成された外側ヨーク１１の内壁面に密着している。また、内側ヨーク１２は円環状の鍔部１２ａを除く部分がマグネット１０側へ突出する半球状の突き出し部１２ｂとして形成されており、この突き出し部１２ｂの外壁面にマグネット１０の内側磁極面１０ｂが密着している。さらに、突き出し部１２ｂの内壁面は凹所１２ｃを画成しており、この凹所１２ｃがスピーカの振動板３と対向している。
【００１８】
詳しく説明すると、磁気回路１において、マグネット１０を内側ヨーク１２と外側ヨーク１１との間に挟み込んでいる積層構造部１３は中空半球状であり、この積層構造部１３の前面側の中央部に凹所１２ｃが設けられている。そして、マグネット１０には、内側ヨーク１２の突き出し部１２ｂの外壁面に密着する凹状半球面として内側磁極面１０ｂが形成されていると共に、外側ヨーク１１の内壁面に密着する凸状半球面として外側磁極面１０ａが形成されている。外側磁極面１０ａの半径は内側磁極面１０ｂの半径よりもマグネット１０の厚み寸法分だけ長いため、外側磁極面１０ａの面積は内側磁極面１０ｂの面積よりも大きい。また、この磁気回路１には、外側ヨーク１２の開口端側の内周面と内側ヨーク１２の鍔部１２ａの外周面との間に磁気ギャップＧが設けられており、磁気ギャップＧを深さ方向から臨む位置にマグネット１０の開口端側の端面１０ｃを配置させている。
【００１９】
図１に示すスピーカの全体の構成について説明すると、このスピーカは、前述した磁気回路１と、磁気ギャップＧに配置されたボイスコイル２と、外周部がボイスコイル２に一体化されている振動板３と、ダンパ４を介してボイスコイル２および振動板３を弾性的に支持しているフレーム５とによって主に構成されており、フレーム５が磁気回路１の外側ヨーク１１に固定されている。また、かかる構成のスピーカは、信号電流をボイスコイル２に通電すると、公知の電磁駆動力が発生してボイスコイル２が図１の上下方向に振動するため、ボイスコイル２と一体的に振動板３が振動し、信号電流に応じた音が生成されるようになっている。
【００２０】
なお、本実施形態例において、外側ヨーク１１の開口端の内径は２７ｍｍであり、内側ヨーク１２の鍔部１２ａの外径は２５ｍｍなので、半径１３．５ｍｍと半径１２．５ｍｍの同心円の間に磁気ギャップＧが画成されている。図２に実線で示すグラフは磁気回路１の磁気ギャップＧ付近の磁束密度を測定した結果であり、同図の横軸は磁気回路１の中心線からの距離、縦軸は磁束密度を示している。また、図２に破線で示すグラフは比較例の磁気回路で磁気ギャップ付近の磁束密度を測定した結果である。この比較例とは図４に示した従来構造の磁気回路であり、その構成要素（マグネットやヨーク）の正面視の大きさおよび材質は、磁気回路１の構成要素（マグネット１０やヨーク１１，１２）の正面視の大きさおよび材質と同じである。図２から明らかなように、本実施形態例に係るスピーカの磁気回路１では、磁気ギャップＧ内の磁束密度が比較例における磁気ギャップ内の磁束密度の２倍近くまで高まっている。
【００２１】
このように磁気ギャップＧ内の磁束密度が従来構造のものに比べて格段に高まっている理由について説明すると、まず、本実施形態例の磁気回路１では、マグネット１０の磁極面１０ａ，１０ｂが半球面として形成されているため、外側ヨーク１１や内側ヨーク１２との接触面積が大きくなっている。また、中空半球状のマグネット１０は、外側磁極面１０ａの面積が内側磁極面１０ｂの面積よりも大きく、外周部も含めて放射状に着磁させることができる。そのため、マグネット１０の外周部においても厚み方向に着磁させることができ、磁気エネルギーの無駄が少なくなっている。しかも、このマグネット１０は、磁極面１０ａ，１０ｂの周縁どうしの間に延在する円環状の端面１０ｃを、磁気ギャップＧを深さ方向から臨む位置に配置させているため、端面１０ｃの近傍において内側ヨーク１２や外側ヨーク１１から磁束の漏れる可能性が低くなっている。それゆえ、この磁気回路１は、ディスプロシウムを添加したネオジウムマグネットのような高価なマグネットを用いなくても、磁気ギャップＧ内の磁束密度を十分に高めることが可能である。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態例に係るスピーカの磁気回路１は、マグネット１０の磁極面１０ａ，１０ｂとヨーク１１，１２との接触面積が大きいことに加えて、マグネット１０の外周部でも磁気エネルギーの無駄が少なく、さらに、マグネット１０の端面１０ｃ近傍でヨーク１１，１２から磁束が漏れにくくしてあるため、高価な材料を用いないマグネット１０であっても磁気ギャップＧ内の磁束密度を十分に高めることができる。つまり、磁気回路１が磁気効率を高めやすい構造であるため、安価なマグネット１０を使用しつつ所要の磁気的性能を確保することができる。それゆえ、このスピーカは小型化および低コスト化を図ることが容易である。
【００２３】
また、本実施形態例に係るスピーカでは、磁気回路１の内側ヨーク１２の凹所１２ｃによって振動板３の背面側の空間容量が増大しているため、動作時の背圧が低減し、低い周期数帯域まで再生可能である。
【００２４】
次に、図３を参照しながら本発明の第２実施形態例に係るスピーカについて説明する。なお、図３において図１と対応する部分には同一符号が付してあるため、重複する説明は適宜省略する。
【００２５】
図３に示すスピーカは、磁気回路１の形状が第１実施形態例と異なっている。すなわち、第２実施形態例に係るスピーカの磁気回路１において、マグネット１０は、円板状の底板部１０ｄと、この底板部１０ｄを包囲して開口面積を広げる向きに傾斜するテーパ部１０ｅと、このテーパ部１０ｅから開口端まで起立する円筒部１０ｆとを連続させてなる有底な円筒状体となっている。また、内側ヨーク１２の突き出し部１２ｂや外側ヨーク１１の形状も、マグネット１０の形状に合わせて有底な略円筒状にしてある。そのため、マグネット１０は、凹状面である内側磁極面１０ｂを突き出し部１２ｂの外壁面に密着させていると共に、凸状面である外側磁極面１０ａを外側ヨーク１１の内壁面に密着させている。
【００２６】
なお、この第２実施形態例においても、マグネット１０の両磁極面１０ａ，１０ｂは略相似形であり、外側磁極面１０ａの面積が内側磁極面１０ｂの面積よりも大きくなっている。また、マグネット１０の開口端側の端面１０ｃは円環状であり、この端面１０ｃを磁気ギャップＧを深さ方向から臨む位置に配置させてある。
【００２７】
このように第２実施形態例では、マグネット１０を有底な円筒状体にしてあるため、外径寸法が同等の中空半球状のマグネット（第１実施形態例）と比べた場合、外側磁極面１０ａの面積も内側磁極面１０ｂの面積も増大する。その結果、外側ヨーク１１や内側ヨーク１２とマグネット１０との接触面積が増大するため、磁気ギャップＧ内の磁束密度を大幅に高めることができる。
【００２８】
なお、上記した第１および第２実施形態例では、正面視の外形が円形状のスピーカ用磁気回路を例示しているが、正面視の外形が正方形状や長方形状、楕円形状等のスピーカ用磁気回路であっても、本発明を適用することによって小型化および低コスト化が図れることは勿論である。
【符号の説明】
【００２９】
１  磁気回路
２  ボイスコイル
３  振動板
４  ダンパ
５  フレーム
１０  マグネット
１０ａ  外側磁極面
１０ｂ  内側磁極面
１０ｃ  端面
１０ｄ  底板部
１０ｅ  テーパ部
１０ｆ  円筒部（筒部）
１１  外側ヨーク
１２  内側ヨーク
１２ａ  鍔部
１２ｂ  突き出し部
１２ｃ  凹所
１３  積層構造部
Ｇ  磁気ギャップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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