(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともボイスコイルボビンとダンパーとの接合部、振動板との接合部、ボイスコイルボビンの表面上のボイスコイルリード線とハンダ接合を必要とする位置に孔を設け、そのボイスコイルボビンの表面上に孔の無い補強紙を少なくとも一層以上重ね巻き貼着した構成からなるボイスコイルボビン部を有するボイスコイル。
【請求項２】
ボイスコイルボビンは金属箔からなり、補強紙は断熱性の優れた少なくともパルプまたはガラス繊維不織布からなる請求項１に記載のボイスコイル。
【請求項３】
ボイスコイルボビンに設けた孔は円周方向に略均等に配置され、形状は接合部接着幅の略２倍の直径を有する略円形とする請求項１または請求項２に記載のボイスコイル。
【請求項４】
少なくともボイスコイルボビンとダンパーとの接合部および振動板との接合部に設けた孔は円周方向に１／２ピッチ交互配置または同一ピッチ配置された円形孔あるいは前記円形孔を上下に連結形成した長円形の孔からなっており、ボイスコイルボビンの表面上のボイスコイルリード線とハンダ接合を必要とする位置に設けた孔は前記長円形の孔からなる請求項１または請求項３に記載のボイスコイル。
【請求項５】
ボイスコイルボビンに設けた孔の表面に重ね巻き貼着した補強紙上でボイスコイルリード線と金糸線をハンダ接合した請求項１に記載のボイスコイル。
【請求項６】
磁気回路の磁気ギャップに請求項１〜５のいずれか１つに記載のボイスコイルをはめこみ、このボイスコイルに磁気回路に結合したフレームに外周部を結合した振動板の中央部を結合してなるスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種音響機器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ものである。
【０００２】
【従来の技術】
発熱するボイスコイル線輪の放熱特性を良好にするための放熱孔としてボイスコイルボビンの側面に貫通孔を千鳥状に設けたボイスコイルや、巻線部上部のボイスコイルボビンの肉厚を機械的剛性を向上させるために線輪より厚くするとともに軽量化のため、或いはボイスコイルボビン内の空間が振動板の振動に伴って空気ポンプを形成し、磁気空隙に空気流を起こす等のため音質改善を目的に当該肉厚部に複数の孔を設けた構成のボイスコイルが実開昭６２−１０３３９３号公報や実開昭５５−１５０５９１号公報に開示されている。
【０００３】
従来のボイスコイル及びそれを用いたスピーカを図５、図６により説明する。図５はスピーカの半断面図であり、図６は同ボイスコイルの部分断面正面図である。同図によると、１はボイスコイルであり、磁気回路２の磁気空隙３にはめ込まれると共に磁気回路２に結合されたフレーム４にエッジ５を介して外周が結合された振動板６の内周と結合され、さらに外周が前記フレーム４に結合されたダンパー７の内周と結合されて支持されている。８はダストキャップである。
【０００４】
次にボイスコイル１の詳細について説明すると、ボイスコイルボビン１０にマグネットワイヤーを巻付けて形成したボイスコイル線輪１１の上部側ボイスコイルボビン１０上に補強紙１２を巻付けてボイスコイルボビン部１３を形成し、前記ボイスコイル線輪１１から引き出したボイスコイルリード線１４を前記補強紙１２上をはわし、金糸線１５ａ，１５ｂとハンダ接合して各々をボイスコイルボビン部１３上に接着剤１６ａ（１６ｂ）にて固定して形成されているものである。なお、ボイスコイルリード線１４の上からボイスコイルリード線１４を固定する紙を部分的に貼り付ける場合もある。前記ボイスコイル１には放熱孔１７が配置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成のボイスコイル１は、振動板６の振動による放熱孔１７からの空気の出入りにより放熱特性は良好になるが、ボイスコイルボビン１０に放熱孔１７を設けることによりボイスコイルボビン１０の剛性が部分的に弱くなって、異常音の原因になったり、ボイスコイル線輪１１の上部のボイスコイルボビン１０の肉厚を線輪より厚くするとともに当該肉厚部に複数の貫通孔を設けた構成のボイスコイルの場合には磁気回路２の磁気空隙３の寸法が課題となる。即ちボイスコイルボビン１０を厚くすることにより、磁極とボイスコイルボビン１０間の空隙寸法が狭くなるので、最低共振周波数の２〜３倍付近に発生するローリング振動時に振動系の傾斜のためにギャップ不良になり易くなる。これを防止するために磁極とボイスコイル１間の磁気空隙３の寸法を従来と同じにすると磁気空隙寸法が広くなり、スピーカの能率が悪くなる。
【０００６】
以上のように、従来ボイスコイル及びそれを用いたスピーカはスピーカ特性や、品質の安定面での課題を有していた。
【０００７】
なお、高耐入力を必要とするスピーカ、例えば、スピーカの仕様により差異はあるが、口径２５ｍｍのボイスコイル１を用いたスピーカの場合、入力をＤＩＮノイズ６０Ｗとするとボイスコイル線輪１１の温度は約２２５℃の温度まで上昇し、ボイスコイル線輪１１の発熱によってボイスコイルボビン１０自体の温度が２００℃以上となることがある。
【０００８】
従って、放熱性、耐熱性を考慮してアルミニウム箔などの金属箔を用いるが、熱伝導率が良いためにボイスコイルボビン１０と被着体の接合部、即ちダンパー７や振動板６との接合部の温度も非常に高くなり、ダンパー７との接合部にて接合剥がれを生じる場合がある。
【０００９】
図７はボイスコイルボビン１０にアルミニウム箔を用いた口径２５ｍｍのボイスコイル１を使用したスピーカの（ａ）振動状態、（ｂ）固定状態におけるボイスコイル線輪１１の温度とボイスコイルボビン１０の先端温度の実測値を使って熱伝導理論から求めたボイスコイルボビン１０の表面の温度分布図を表す。ボイスコイル線輪１１の上端部からボイスコイルボビン１０の先端側へ５ｍｍから１５ｍｍの範囲はダンパー７や振動板６、或いはボイスコイルリード線１４と金糸線１５ａ，１５ｂが接合される位置（１６ａの接合位置）に相当する。
【００１０】
振動状態で、２００℃のボイスコイル線輪１１の温度の場合に、前記範囲の温度は約８０℃から１４０℃の温度範囲にあり、支持系が突っ張る非直線領域ではボイスコイル１が固定状態になるために、ボイスコイルボビン１０の先端部で約１１０℃、前記範囲は約１１５℃から１５５℃と更に温度は高くなっていると推定できる。
【００１１】
ここで、（表１）に２液反応アクリル系接着剤の温度雰囲気中における被着材が鉄板どうし、及びボイスコイル１とダンパー７の接着強度（いわゆる接着剤の熱時強度）を示す。
【００１２】
【表１】
0004135288.tif 000002
【００１３】
この（表１）により前記接着剤の接着強度は高温になるほど小さくなり、１５０℃の温度における接着強度は常温時の１／１０以下になる。常温状態におけるボイスコイル１とダンパー７の接着強度は１５ｋｇ〜１８ｋｇであり、１５０℃雰囲気中においては２ｋｇ以下となる。２００℃の温度雰囲気中においてはほとんど接着強度が無いといえる。即ち、前記接合部に用いられる接着剤の耐熱性が大きな課題となり、高温状態での強度不足、いわゆる熱時強度劣化により接合不良が生じていた。従って、高耐入力スピーカの実現を考えると、ボイスコイル線輪１１の温度が２００℃を超える場合があり、スピーカの振動部品の接合部の接着剥がれの対策が必要不可欠となる。
【００１４】
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、スピーカの耐入力を向上し、品質の安定性に優れた高耐入力ボイスコイル及びそれを用いたスピーカを提供するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のボイスコイルは、ボイスコイルボビン上とダンパーの接合部、振動板との接合部、ボイスコイルボビン上のボイスコイルリード線とハンダ接合を必要とする位置に孔を設け、そのボイスコイルボビンの表面上に孔の無い断熱性の補強紙を少なくとも一層以上重ね巻き貼着した構成から成るもので、孔の位置はボイスコイルボビン部との被接合物、即ちダンパーや振動板を接着剤にて接合しているので、機械的強度の補強効果を有し、孔位置は他のボイスコイルボビン部と比較しても強く、異常音を発することもなく、座屈することも無い。
【００１６】
また、金属箔製のボイスコイルボビンとした場合の孔部は最良の断熱部であり、更に少なくとも一層以上重ね巻き貼着した補強紙上の接着剤の熱時強度劣化を防止できる最良の方法となる。
【００１７】
即ち、ボイスコイルボビンの熱伝導の優れた金属箔を用いた場合にボイスコイルボビン部との接合部において温度上昇を抑制することが耐入力スピーカに有効なる手段となる。断熱効果を有するのは、金属製ボイスコイルボビンの孔とボイスコイルボビンに重ね巻きする補強紙であり、この構造によって、接着剤の熱時強度の良好な範囲での使用が可能となり、スピーカの耐入力が大幅に向上する。
【００１８】
以上のように本発明の構成からなる本発明のボイスコイル及びそれを用いたスピーカは大振幅にも耐えることができると同時に品質も安定し、製造工程も簡単で生産性の良好なものとなる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくともボイスコイルボビンとダンパーとの接合部、振動板との接合部、ボイスコイルボビンの表面上のボイスコイルリード線とハンダ接合を必要とする位置に複数個の孔を設け、そのボイスコイルボビンの表面上に孔の無い補強紙を少なくとも一層以上重ね巻き貼着した構成からなるボイスコイルボビン部を有するものであり、断熱効果と機械的剛性の向上が図れるものであり、耐久性が高く、品質の安定性に優れ、生産性が高く、かつ高耐入力のボイスコイルを実現することができるものである。
【００２０】
本発明の請求項２に記載の発明は、ボイスコイルボビンは金属箔からなり、補強紙は断熱性の優れたパルプまたはガラス繊維不織布からなる請求項１記載のボイスコイル及びそれを用いたスピーカであり、特に補強紙の断熱性、耐熱性が要求される場合においてスピーカの耐入力向上に役立つものである。
【００２１】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２記載のボイスコイルボビンに設けた孔を円周方向に略均等に配置し、形状は接合部接着幅の略２倍の直径を有する略円形としたものであり、孔周辺のボイスコイルボビンの温度から断熱性の優れた補強紙を介して厚み方向、或いは孔中央部方向に有効に温度低下が図られ、接着剤の熱時強度劣化を低減してスピーカの耐入力向上にも役立つものである。
【００２２】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１または請求項３記載のボイスコイルボビンとダンパーとの接合部、及び振動板との接合部に設けた孔を円周方向に１／２ピッチ交互配置するか、または同一ピッチ配置された円形孔、或いは前記円形孔を上下に連結形成した長円形の孔で形成し、ボイスコイルボビンの表面上のボイスコイルリード線とハンダ接合を必要とする位置に設けた孔は前記長円形の孔で形成したものであり、長円形の孔により孔中央部方向にさらに有効に温度低下を図り、ハンダ接合の軟化及び接着剤の熱時強度劣化を低減してスピーカの耐入力向上を図るものである。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１記載のボイスコイルボビン上に設けた孔の表面に重ね巻き貼着した補強紙上でボイスコイルリード線と金糸線をハンダ接合したものであり、孔周辺のボイスコイルボビンの温度から断熱性の優れた補強紙を介して厚み方向、或いは孔中央部方向に温度低下を図ることで、ハンダの軟化及び接着剤の熱時強度劣化を低減できるものである。
【００２４】
本発明の請求項６に記載の発明は、磁気回路の磁気ギャップに請求項１〜５のいずれか１つに記載のボイスコイルをはめこみ、このボイスコイルに磁気回路に結合したフレームに外周部を結合した振動板の中央部を結合したスピーカであり、耐入力の優れたものとすることができる。
【００２５】
以下、本発明のボイスコイル及びそれを用いたスピーカの一実施の形態を図１から図３により説明する。なお、説明にあたっては従来技術と同一部分は同一番号を付与し説明を省略して説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明のボイスコイルの一部断面正面図であり、図２は本発明のスピーカの部分断面図である。
【００２７】
まず、本発明のボイスコイルについて説明する。ボイスコイルボビン２２は振動板６との接合部２３の位置に直径５ｍｍの複数個の孔２３Ｈ（２３Ｈａ，２３Ｈｂ，２３Ｈｃ……）、及びダンパー７との接合部２４の位置に直径５ｍｍの複数個の孔２４Ｈ（２４Ｈａ，２４Ｈｂ，２４Ｈｃ……）、さらに金糸線との接合部の位置には前記の孔２３Ｈ，２４Ｈを連結した形状の２個の長円形孔２５Ｈ（２５Ｈａ，２５Ｈｂ）を設けている。
【００２８】
そして、前記ボイスコイルボビン２２にマグネットワイヤーを巻付け形成したボイスコイル線輪１１の上部側のボイスコイルボビン２２の表面上に孔のない補強紙２６を二層重ね巻き貼着してボイスコイルボビン部２１を形成し、前記ボイスコイル線輪１１から引き出したボイスコイルリード線１４を前記補強紙２６上をはわし、金糸線１５ａ，１５ｂとハンダ接合して各々をボイスコイルボビン部２１上の接合部２５に接着剤１６にて固着して形成するものである。なお、ボイスコイルリード線１４の上からボイスコイルリード線１４の固定紙を部分的に貼り付けることも可能である。
【００２９】
次に、前記ボイスコイルを用いたスピーカ３０について説明する。前記ボイスコイル２０は磁気回路２の磁気空隙３にはめ込まれると共に、磁気回路２に結合されたフレーム４にエッジ５を介して外周が結合された振動板６の内周接合部３１と前記ボイスコイルボビン部２１上の前記接合部２３の位置において接着結合され、さらに外周が前記フレーム４に結合されたダンパー７の内周接合部３２と前記ボイスコイルボビン部２１上の接合部２４の位置において接着結合されて支持されている。
【００３０】
次に上記スピーカの作用を説明する。図４はボイスコイルボビン部２１の構成の違いとボイスコイルボビン部２１の表面温度分布図を示す。ボイスコイル線輪温度を２００℃同一にして、ボイスコイルボビン２２をアルミニウム箔のみａ（実線）、アルミニウム箔＋補強紙１層ｂ（一点鎖線）、アルミニウム箔＋補強紙２層ｃ（二点鎖線）、樹脂製フィルムのみｄ（点線）の各場合におけるボイスコイルボビン部２１の表面の温度分布から温度低減効果をみたものである。
【００３１】
ダンパー７との接合部はボイスコイル線輪１１の上端部から約１０ｍｍ、振動板６との接合部は約１５ｍｍの個所である。
【００３２】
従来型のボイスコイル（放熱孔なし）を用い、ノイズ信号入力を６０Ｗ程度にした時、ボイスコイル線輪温度が２００℃になり、先端温度は１１１℃であった。断熱効果を有する補強紙を一層重ね巻きしたダンパー接合部温度は１１１℃、振動板接合部温度は９２℃と推定される。
【００３３】
本実施の形態１のボイスコイル２０を用いた場合には、同等のノイズ信号入力でボイスコイル線輪温度は２００℃となり、アルミニウム箔に補強紙を二層重ね巻きしたダンパー接合部温度は１００℃、振動板接合部温度は７８℃と推定される。
【００３４】
さらに樹脂製ボイスコイルボビンのみの場合の１００℃近傍における２．５ｍｍ離れた温度低下が約２０ｄｅｇであることから、孔を設けたボイスコイルボビン部２１の補強紙２６の中心部は約１５〜２０ｄｅｇ低く、ダンパー接合部温度は約８２℃、振動板接合部温度は約６０℃になると推定できる。即ち、本発明のボイスコイル２０はボイスコイルボビン２２に部分的に断熱効果を有する孔部２３Ｈ，２４Ｈを数箇所配置し、さらに補強紙２６を二層重ね巻き貼着することにより、接着剤への熱時強度劣化を防止することができると考えられる。、
（表２）は構成の違いによるボイスコイルボビン部の表面の温度分布と接着剤の熱時強度から推計した従来ボイスコイルと本発明のボイスコイルボビンとダンパーの接着強度比較を示す。詳しくは、アルミニウム箔製のボイスコイルボビンの温度に対し、従来の一層重ね巻き貼着したクラフト補強紙の表面温度（Ｋｒａｆｔ１表面温度）におけるボイスコイルボビン部とダンパーの接着強度と本発明の二層重ね巻き貼着したクラフト補強紙の表面温度（Ｋｒａｆｔ２表面温度）と孔を塞ぐ断熱製クラフトボビンの表面温度におけるボイスコイルボビン部とダンパーの接着強度の比較を示したものである。
【００３５】
【表２】
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【００３６】
１３０℃以上のボイスコイル線輪温度において本発明のスピーカは従来比１５〜２０％の高いボイスコイルボビン温度でも接合強度が確保されている。これを入力換算する。ボイスコイル線輪温度と入力の関係は、ボイスコイル線輪温度（Tvc）が真のスピーカ入力（Wtr）に比例、即ちボイスコイル線輪温度が上昇することによるインピーダンス上昇を考慮した真の入力に比例する。常温（To）にて設定した入力をWoとし、マグネットワイヤーの温度係数をα（銅線の場合α＝０．００３９、単位：１／℃）、スピーカの抵抗をRo（Ω）とすると、下記のように表される。
【００３７】
Tvc−To＝k×Wtr＝k×V＾2/[Ro{1+α×(Tvc−To)}]＝k×Wo/{1+α×(Tvc-To)}
故に、
Wo＝(Tvc-To)×{1+α×(Tvc-To)}/kとなり、Wo'とWoの比をとると、
Wo'/Wo＝[(Tvc'-To)×{1+α×(Tvc'-To)}]/[(Tvc-To)×{1+α×(Tvc-To)}]
これから、本発明のスピーカは従来品に対し約１．３倍の入力を印加できることになる。即ち、本発明のスピーカは、ＤＩＮ ８０Ｗ相当の入力に対しても接合強度が確保され接合剥離は生じないものと、推定できる。
【００３８】
（実施の形態２）
図３は本発明のボイスコイルの他の実施の形態の一部断面正面図である。ボイスコイルボビン４２は振動板６との接合部２３の位置及びダンパー７との接合部２４の位置を横切るように配設された同一ピッチ或いは１／２ピッチずらした短径５ｍｍの長円形孔４５Ｈ（４５Ｈａ，４５Ｈｂ，４５Ｈｃ……）を複数個配設し、金糸線との接合部４５は実施の形態１で述べたように前記長円形孔４５Ｈのうち一対の長円形孔を使用している。
【００３９】
前記ボイスコイルボビン４２にマグネットワイヤーを巻付けて形成したボイスコイル線輪１１の上部側ボイスコイルボビン４２の表面上に補強紙２６を二層重ね巻き貼着してボイスコイルボビン部４１を形成し、前記ボイスコイル線輪１１から引き出したボイスコイルリード線１４を前記補強紙２６上をはわし、金糸線１５ａ，１５ｂとハンダ接合して各々をボイスコイルボビン部４１上に接着剤１６ａ（１６ｂ）にて固定して形成するものである。
【００４０】
スピーカに関しては実施の形態１で述べた構成と同様なため説明を省略する。
【００４１】
次に上記実施の形態２のボイスコイル及びそれを用いたスピーカについてその作用を説明する。
【００４２】
上記構成により、ボイスコイルボビン４２上のボイスコイルとダンパーとの接合部、振動板との接合部、及びボイスコイルボビン表面上のボイスコイルリード線１４とハンダ接合をボイスコイルボビン部４１の表面上の狭い範囲で処理できるとともに、ボイスコイルボビン４２に設けた多数の孔により懸念される機械的強度劣化を、補強紙２６との重ね巻きにより防止でき、ボイスコイル線輪１１に発生する駆動力を振動板に効率良く伝達すると共に、孔周辺のボイスコイルボビン４２の温度から断熱性の優れた補強紙２６を介して厚み方向、或いは長円形の孔により孔中央部方向にさらに有効に温度低下が図られ、ハンダ接合の軟化及び接着剤の熱時強度劣化を低減してスピーカの耐入力向上にも役立つものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上のように本発明のボイスコイル及びそれを用いたスピーカは、少なくともボイスコイルボビン上とダンパーとの接合部、振動板との接合部、ボイスコイルボビンの表面上のボイスコイルリード線とハンダ接合を必要とする位置に孔を設け、そのボイスコイルボビンの表面上に孔の無い補強紙を少なくとも一層以上重ね巻き貼着した構成からなるボイスコイルボビン部を有するものであり、ボイスコイルボビンの孔とボイスコイルボビンに重ね巻きする補強紙で断熱効果があり、接合部温度上昇の低減を図り、接着剤の熱時強度特性の良好な範囲での使用を可能とし、スピーカの耐入力が大幅に向上するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボイスコイルの一実施の形態の一部断面正面図
【図２】同スピーカの部分断面図
【図３】同他の実施の形態のボイスコイルの一部断面正面図
【図４】同要部であるボイスコイルボビン部の表面温度分布図
【図５】従来のスピーカの半断面図
【図６】従来のボイスコイルの一部断面正面図
【図７】（ａ）スピーカ振動系部品の振動状態におけるボイスコイルボビンの表面の温度分布図
（ｂ）固定状態におけるボイスコイルボビン表面の温度分布図
【符号の説明】
２  磁気回路
３  磁気空隙
４  フレーム
５  エッジ
６  振動板
７  ダンパー
１１  ボイスコイル線輪
１４  ボイスコイルリード線
１５ａ，１５ｂ  金糸線
１６（１６ａ，１６ｂ）  接着剤
１７  放熱孔
２０，４０  ボイスコイル
２１，４１  ボイスコイルボビン部
２２，４２  ボイスコイルボビン
２３  （ボイスコイルボビン部上の振動板との）接合部
２３Ｈ（２３Ｈａ，２３Ｈｂ，２３Ｈｃ……），２４Ｈ（２４Ｈａ，２４Ｈｂ，２４Ｈｃ……），２５Ｈ（２５Ｈａ，２５Ｈｂ）  円形の孔
２４  （ボイスコイルボビン部上のダンパーとの）接合部
２５  （ボイスコイルボビン部上の金糸線ハンダとの）接合部
２６  補強紙
３０  スピーカ
３１  振動板の内周接合部
３２  ダンパーの内周接合部
４５Ｈ（４５Ｈａ，４５Ｈｂ，４５Ｈｃ……）  長円形孔
【図１】
0004135288.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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