スピーカ用磁気回路、およびスピーカ
【課題】平板形状のヨークを備えた比較的薄型の磁気回路を有する場合であっても、比較的高音圧の再生音を出力すること、ボイスコイルの配置領域で比較的高い磁束密度の磁気回路を提供すること、ボイスコイルの配置領域で比較的均一性が高い磁束密度分布の磁気回路を提供すること、比較的高音質な再生音のスピーカを提供すること。
【解決手段】スピーカ１００は、平板形状の内磁石１１と、内磁石１１の一極側に配備される平板形状のプレート２と、外磁石１２の他極側に配備されるとともに、プレート２より径が大きな略平板形状に形成されたヨーク３と、ヨーク３上に配備されるとともに、内径がプレート２の外径より大きいリング形状に形成された外磁石１２とを有し、内磁石１１、外磁石１２、ヨーク３、プレート２が、略同心状に形成された磁気回路４を有する。
【解決手段】スピーカ１００は、平板形状の内磁石１１と、内磁石１１の一極側に配備される平板形状のプレート２と、外磁石１２の他極側に配備されるとともに、プレート２より径が大きな略平板形状に形成されたヨーク３と、ヨーク３上に配備されるとともに、内径がプレート２の外径より大きいリング形状に形成された外磁石１２とを有し、内磁石１１、外磁石１２、ヨーク３、プレート２が、略同心状に形成された磁気回路４を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ用磁気回路、およびスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオシステム等に備えられているスピーカは、アンプからの電気信号（電気エネルギ）を音響信号（音響エネルギ）に変換する電気変換器といえる。スピーカを動作原理により大別すると、動電型（ダイナミック型）、静電型、圧電型、放電型、電磁型などに分けられ、現在は音質の良さ等の諸条件を兼ね備えた高性能な動電型が主流を占めている。
【０００３】
例えば、動電型スピーカとして、内磁型磁気回路を備えたスピーカ（例えば、特許文献１参照）、外磁型磁気回路を備えたスピーカなどが知られている。
【特許文献１】特開２００５−１０２１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載のスピーカでは、ヨークを断面Ｕ字形状に形成するという煩雑な製造工程を要する。また、このスピーカでは、磁気間隙に磁束を集中させるために、断面Ｕ字形状のヨークの端部を更に内側に向けて屈曲させる工程を要する。
【０００５】
例えば平板形状のヨーク，平板形状のマグネット，および平板形状のプレートからなる簡単な構成の磁気回路の場合、ボイスコイルが配置されるプレート周辺領域の磁束密度が比較的小さく、スピーカ駆動時にボイスコイルに作用するローレンツ力が比較的小さい。このため磁気回路を採用したスピーカでは、音圧が比較的小さい場合がある。
また、磁気回路では、ボイスコイルの配置領域であるプレートの近傍領域における磁束密度分布の均一性が、ボイスコイルに作用するローレンツ力や音質に大きく影響する。
【０００６】
このため磁気回路は、ボイスコイルの配置領域であるプレートの近傍領域で、比較的大きな磁束密度、かつ比較的高く均一性の高い磁束密度分布であることが望まれている。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、平板形状のヨークを備えた比較的薄型の磁気回路を有する場合であっても、比較的高音圧の再生音を出力すること、ボイスコイルの配置領域で比較的高い磁束密度の磁気回路を提供すること、ボイスコイルの配置領域で比較的均一性が高い磁束密度分布の磁気回路を提供すること、比較的高音質な再生音のスピーカを提供すること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
本発明に係るスピーカ用磁気回路は、第１のマグネットと、前記第１のマグネットの一極側に配備されるプレートと、前記第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、前記プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークと、前記ヨーク上に配備されるとともに、内径が前記プレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットとを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るスピーカは、第１のマグネットと、前記第１のマグネットの一極側に配備されるプレートと、前記第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、前記プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークとを備えた磁気回路と、前記磁気回路の前記プレートの端部近傍に配備されたボイスコイルと、前記ボイスコイルを前記プレートの端部近傍に振動自在に支持する振動板と、前記振動板を振動自在に支持するスピーカフレームとを有し、前記磁気回路は、前記ヨーク上に配備されるとともに、内径が前記プレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットを備え、前記第１および第２のマグネット、ヨーク、およびプレートが同心状に形成されていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係るスピーカは、平板形状の第１のマグネットと、第１のマグネットの一極側に配備される平板形状のプレートと、第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークとを備えたスピーカ用磁気回路と、スピーカ用磁気回路のプレートの端部近傍に配備されたボイスコイルと、ボイスコイルをプレートの端部近傍に振動自在に支持する振動板と、振動板を振動自在に支持するスピーカフレームとを有し、スピーカ用磁気回路は、ヨーク上に配備されるとともに、内径がプレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットを備え、第１および第２のマグネット、ヨーク、およびプレートが略同心状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る上記構成のスピーカは、磁気回路が平板形状の第１のマグネット、平板形状のプレート、平板形状ヨーク、および上記リング形状の第２のマグネットを備え、それらが略同心状に形成されているので、プレートの端部近傍に配置されたボイスコイルの配置位置で、比較的大きな磁束密度を得ることができる。また、上記構成のスピーカでは、ボイスコイル近傍で、比較的大きな磁束密度が得られるので、比較的高音圧の再生音を放射することができる。また、本発明に係るスピーカは、磁気回路が上記構成のリング形状の第２のマグネットを備えているので、ボイスコイル配置領域で比較的均一性が高い磁束密度分布となり、比較的高音質の再生音を放射することができる。
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係るスピーカ、およびスピーカ用磁気回路を説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るスピーカ１００を説明するための正面図である。図２は図１に示したスピーカ１００のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は図２に示したボイスコイルボビン６２付近の拡大図である。図４（Ａ）は図１に示したスピーカ１００のコーン状振動部６３を説明するための図である。図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示した振動板６の断面図である。図５は図２に示したス磁気回路４のプレート付近の磁束密度の分布を説明するための図である。
【００１４】
図１，２に示すように、本実施形態に係るスピーカ１００は、磁石１、プレート２、ヨーク３、磁気回路４、スピーカフレーム（フレームともいう）５、振動板６、およびボイスコイル７を有する。また、本実施形態に係るスピーカ１００は、例えば中高音用スピーカとして用いられる。
【００１５】
本実施形態に係る磁石１は、内磁石（第１の磁石：メインマグネット）１１、および外磁石（第２の磁石：サブマグネット）１２を有する。内磁石１１は本発明に係る第１のマグネットの一実施形態に相当し、外磁石１２は本発明の第２のマグネットの一実施形態に相当する。内磁石１１，外磁石１２は、例えばネオジウム系、サマリウム・コバルト系、アルニコ系、フェライト系磁石等の永久磁石等により形成されている。また本実施形態に係るスピーカ用磁気回路４は、上記内磁石１１，外磁石１２，ヨーク３、およびプレート２を有する。
【００１６】
［内磁石１１］
本実施形態に係る内磁石１１は、例えば平板形状に形成されており、内磁石１１の一極側（上端部）には平板形状のプレート２が配備され、磁石１１の他極側（下端部）には略平板形状のヨーク３が配備されている。
内磁石１１は、例えば、外径ＬＸ１１がプレート２の外径ＬＸ２と略同じ又は小さく形成されている。本実施形態に係る内磁石１１は厚さＬＺ１１が、外磁石１２の厚さＬＺ１２と略同じとなるように形成されている。この内磁石１１の厚さＬＺ１１は、内磁石１１とヨーク３との接合面を基準とした距離（高さ）に相当する。
【００１７】
［外磁石１２］
外磁石１２は、内径ＬＸ１２１がプレート２の外径ＬＸ２より大きく、外径ＬＸ１２２が、ヨーク３の外径ＬＸ３と略同径又は小さいリング形状に形成されている。外磁石１２は厚さＬＺ１２が、内磁石１１の厚さＬＺ１１と略同じ形状となるように形成されている。この外磁石１２は、ヨーク３上に配備されている。外磁石１２の内周側には、内磁石１１およびプレート２が配置されている。
【００１８】
内磁石１１と外磁石１２は、互いに逆方向に着磁されている。詳細には、本実施形態に係る内磁石１１は、音響放射方向ＳＤ（内磁石１１とヨーク３との接合面に対して垂直な方向）に沿って着磁されており、外磁石１２は、その着磁方向に対して逆方向に着磁されている。
図５に示すように、本実施形態に係る磁気回路４では、例えば平板状のヨーク３，磁石１１、およびプレート２のみからなる磁気回路と比べて、ボイスコイル７の配置領域であるプレートの端部の近傍領域で、比較的高い磁束密度となる。ボイスコイル７は、例えば図５に示すように、プレート２の端部から径方向外側に向かって、規定距離だけ離れた位置における、２点鎖線に沿って（ｚ軸方向に沿って）配置される。
【００１９】
また、本実施形態に係る外磁石１２は、図２に示すように、高さ（厚み）ＬＺ１２がプレートの高さＬＺ２に対して略同一又は小さい形状に形成されている。外磁石１２の高さＬＺ１２は、この外磁石１２とヨーク３との接合面を基準とした距離（高さ）に相当する。
外磁石１２は、高さ（厚み）ＬＺ１２が内磁石１１の高さＬＺ１１と略同一または大きい形状に形成されている。後述するように、この外磁石１２を採用した磁気回路４は、ボイスコイル７の配置領域内のプレート２付近で比較的大きな磁束密度となる。また、ボイスコイル７の振動方向における磁束密度の分布を、特にプレート２の下方から上方にかけて略同一（均一）にすることができる。
【００２０】
また、外磁石１２は、内磁石１１のマグネットの近傍に配置されていることが好ましい。詳細には、外磁石１２の内径を比較的小さく形成して、外磁石１２を内磁石１１近傍に配置することで、ボイスコイル７の配置領域内の磁束密度を比較的大きくすることができる。
また、外磁石１２は、体積が内磁石１１の体積よりも大きいことが好ましい。後述するように、ボイスコイル７の振動方向における磁束密度の分布を、特にプレート２の下方から上方にかけて略同一（均一）にすることができる。
また、外磁石１２は、例えば内磁石１１と略同じ大きさの磁力であることが好ましい。
外磁石１２の形状や大きさ、配置位置などについては、磁気回路の特性やボイスコイル付近の磁束密度分布などの諸条件により、適宜設定することが好ましく、詳細については後述する。
【００２１】
［プレート２］
プレート２は、平板形状に形成されており、内磁石１１の外径ＬＸ１１と略同じ又は大きい外径ＬＸ２に形成されている。また、プレート２は、例えば透磁率及び飽和磁束密度が比較的高い金属で形成されている。
【００２２】
［ヨーク３］
ヨーク３は、内磁石１１の他極側に配備されるとともに、外径ＬＸ３がプレート２の外径ＬＸ２より大きな平板形状に形成されている。本実施形態に係る平板形状のヨーク３は、プレート２の外径ＬＸ２の約２倍程度の外径ＬＸ３に形成されている。この内磁石１１の径ＬＸ１、プレート２の径ＬＸ２、ヨーク３の径ＬＸ３は、内磁石１１の厚さや磁力の大きさ、プレート２とヨーク３間の磁束密度の分布状態、振動板６の大きさや形状、ボイスコイル７の磁気特性や駆動特性等に基づいて適宜設定する。
ヨーク３は、例えば、透磁率及び飽和磁束密度が比較的高い金属で形成されている。
【００２３】
また、上記スピーカ用磁気回路４は、内磁石１１、外磁石１２、プレート２、およびヨーク３が略同心状に形成されている。詳細には、円形状に形成された内磁石１１、外磁石１２、プレート２、およびヨーク３が、中心軸を基準として同心円状に配置されている。
また、本実施形態に係るヨーク３は、外周端部３ａが外磁石１２の外径ＬＸ１２２と略同一、又はより大きく延出された形状に形成されるとともに、当該外周端部３ａにフレーム５（スピーカフレーム）が固定されている。
【００２４】
［フレーム５］
フレーム５は、ヨーク３の端部と係合する内周側に形成された係合段部５ａと、振動板６の端部と嵌合する外周側に形成された係合段部５ｂを有する。フレーム５は、例えば樹脂などの高分子材料、金属材料などにより構成されている。
本実施形態に係るスピーカ１００は、平板形状のヨーク３の外径ＬＸ３が、外磁石１２の外径ＬＸ１２２より大きく形成されており、外磁石１２よりも径方向外側に延出されたヨーク３の外周端部３ａにフレーム５が固定されている。
【００２５】
［振動板６］
振動板６は、例えば外端部がフレーム５により直接またはエッジを介して支持されるとともに、ボイスコイル７をプレート２の端部近傍に振動自在に支持している。振動板６としては、例えばドーム形状、コーン形状、平板形状、ホーン形状など各種形状を採用することができる。
本実施形態に係る振動板６は、図１，２に示すように、ドーム状振動部６１、ボイスコイルボビン（ボイスコイル支持部）６２、コーン状振動部６３、および外縁端部６４を有する。本実施形態に係る振動板６では、各構成要素、詳細にはドーム状振動部６１、ボイスコイルボビン６２、コーン状振動部６３、および外縁端部６４が一体成形されている。振動板６は、例えば金属材料、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の高分子材料、紙等の繊維材料により構成されている。金属材料としては、例えばアルミニウムやチタニウム、ジュラルミン、ベリリウム、マグネシウム合金等を採用することができる。高分子材料としては、例えばポリプロピレン樹脂や、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート等を採用することができる。
【００２６】
ドーム状振動部６１は、振動部６の中央部に凸形状に形成されている。ドーム状振動部６１は、例えば放射曲線形状、ドーム半球形状、円錐形状、多段曲線形状等、各種形状を採用することができる。本実施形態に係るドーム状振動部６１は、図２に示すように放射曲線形状に形成されている。例えば、ドーム状振動部６１は、ボイスコイルボビン６２、コーン状振動部６３、外縁端部６４によりプレート２上の規定位置に、ｚ軸方向（駆動方向：音響放射方向）に沿って振動可能に支持されている。ここで図３に示すように、図に向かって左右方向がｘ軸方向に相当し、図に向かって上下方向がｚ軸方向に相当し、ｘ軸方向，ｚ軸方向に直交する方向がｙ軸方向に相当する。ｚ軸方向は音響放射方向ＳＤに相当する。
【００２７】
ボイスコイルボビン６２は、振動板６の中央部と外縁端部６４の間に形成され、例えば図３に示すように、断面形状が略Ｌ字形状のボイスコイル支持部を形成している。ボイスコイルボビン６２は、筒状部６２ａおよび屈曲部６２ｂを有するものであれば、断面形状は略Ｌ字状のものに拘らない。例えば、筒状部６２ａの下端に連続する屈曲部６２ｂが凹状の曲面を有するものであってもよい。
筒状部６２ａは、例えば図３に示すように、振動方向（ｚ軸方向）に沿って形成されている。また、筒状部６２ａは、プレート２の端部２ａと規定距離ｇｘ１だけ離れた規定位置に位置するように、ドーム状振動部６１、コーン状振動部６３、および外縁端部６４により支持されている。屈曲部６２ｂは、図３に示すように、筒状部６２ａの下側端部から外側に向かって屈曲するように形成されている。この屈曲部６２ｂの長さＬ６２は、ボイスコイル７の厚さＬ７と略同じ長さ又はそれ以上の長さに設定されている。本実施形態では長さＬ６２は厚さＬ７の約２倍程度に設定されている。
【００２８】
［ボイスコイル７］
ボイスコイル７は、例えば導電線により形成されており、ボイスコイルボビン６２に巻回されている。また、ボイスコイル７には、例えば不図示の端子部に導電線等にて電気的に接続されており、その端子部から音声信号が入力されると、磁気回路４のプレート２近傍に配置されるボイスコイル７には音声信号のレベルに応じたローレンツ力（電磁気力）が生じる。
【００２９】
例えば予め形成された円形状のボイスコイル７を、ボイスコイルボビン６２とコーン状振動部６３により形成される凹部内に落とし込み、紫外線（ＵＶ）硬化剤などを注入してＵＶ照射を行う等によりボイスコイル７の固定が行われる。ここでＵＶ硬化剤として、２液ＵＶ硬化剤、嫌気性ＵＶ硬化剤等を使用することによってＵＶの未照射部の固定も可能になる。上述したように、屈曲部６２ｂの長さＬ６２をボイスコイル７の厚さＬ７と略同じ長さ又はそれ以上の長さに設定することで、簡単にボイスコイルボビン６２にボイスコイル７を設けることができる。
【００３０】
詳細には、図３に示すようにボイスコイル７は、筒状部６２ａの外周側面の領域Ｒ７に形成される。領域Ｒ７は、下端位置７１から上端位置７２までの範囲に設定されている。本実施形態に係る下端位置７１は、プレート２の下端部２ｄから下側に向かって、距離ｔだけ離れた位置に相当する。上端位置７２は、プレート２の上端部２ａから上側に向かって距離０．５ｔだけ離れた位置に相当する。ここで距離ｔは、プレート２の厚みｔに相当する距離である。
【００３１】
上述したようにボイスコイル７を上記領域Ｒ７に形成することで、振動板６が最大限振幅した場合であっても、ボイスコイル７をプレート２とヨーク３間の略均一な磁束分布範囲内に配置することができる。そのため歪の少ない音響特性のスピーカ１００を得ることができる。また、上述した実施形態に係るボイスコイル７では、いわゆるロングボイスコイル構造を採用したが、この形態に限られるものではない。ボイスコイル７として、例えばショートボイスコイル構造を採用してもよい。
【００３２】
コーン状振動部６３は、例えば図４に示すように、ボイスコイルボビン６２の下側端部から、振動板６の外縁端部６４にかけて形成されている。このコーン状振動部６３は、断面の母線形状が略円錐形状（コーン形状）に形成されている。また例えばコーン状振動部６３の形状は、断面の母線形状が円弧状に形成されたカーブドコーン形状、直線形状に形成されたフラットコーン形状、放物線状に形成されたパラボリックコーン形状等、各種形状を採用することができる。
【００３３】
例えば、一般的なスピーカは、狭い磁気間隙の間にボイスコイルを配置すべく、幅狭の断面Ｕ字形状のボイスコイルボビンを形成する必要がある。この幅狭の断面Ｕ字形状のボイスコイルボビンは、形成することが困難である。一方、本実施形態に係るスピーカ１００は、プレート２の端部とヨーク３の間の磁気間隙が、上記一般的なスピーカと比べて広く形成されており、プレート２の外周端部において開放された空間（以下、開口と呼称する）が形成されている。そのため、図４に示すように、ボイスコイルボビン６２およびコーン状振動部６３により形成される凹部の底部の幅を、開口側に向けて広く形成することができ、容易に形成可能である。
【００３４】
詳細には、図４（Ａ），４（Ｂ）に示すように、ボイスコイルボビン６２上のボイスコイル形成領域Ｒ７の上端部６２ｕと、その上端部６２ｕを通る水平面（ｘｙ平面）とコーン状振動部６３とが交差する位置６３ｕとの間の距離Ｌｘｕ１を開口側の幅とする。ボイスコイルボビン６２上のボイスコイル形成領域Ｒ７の下端部６２ｄと、その下端部６２ｄを通る水平面（ｘｙ平面）とコーン状振動部６３とが交差する位置６３ｄとの間の距離Ｌｄ２を底部の幅とする。この開口側の幅Ｌｘｕ１は、底部の幅Ｌｘｄ２よりも幅広である。好ましくは、開口側の幅Ｌｘｕ１は、ボイスコイル形成領域Ｒ７と略同程度の長さに形成されている。
上記構成の振動板６は、ボイスコイルボビン６２とコーン状振動部６３により形成される凹部において、その凹部の底部から開口側（上側に向けて）にかけて幅広に形成されるので、例えば断面Ｕ字形状のボイスコイルボビンを備える振動板と比べて、簡単に形成することができる。
【００３５】
外縁端部６４は、図４（Ａ），４（Ｂ）に示すように、フレーム５の係合段部５ｂと嵌合する嵌合部６４ａを有する。嵌合部６４ａは、裏面側に向けてｚ軸方向に沿って屈曲した筒形状の筒状部６４１と、内周側面６４１ａと、その筒状部６４１の下側端部から外側に向かってｘ軸に沿って屈曲した形状の端部６４２とを有する。筒状部６４１の内周側面６４１ａと、フレーム５の係合段部５ｂとが係合することで、磁気回路４やフレーム５に対する振動板６の位置決めが行われる。この際、フレーム５の係合段部５ｂの形状は、筒状部６４１の内周側面６４１ａと対応する形状に形成されている。
【００３６】
上記構成のスピーカ１００は、次のようにして組み立てられる。まず、図１〜５に示すように、内磁石１１の一極側にプレート２を配備し、磁石１の他極側に平板形状のヨーク３を配備し、ヨーク３上に外磁石１２を配置する。このとき例えば円形状の内磁石１１、外磁石１２、プレート２、ヨーク３の中心軸が一致するように配備する。射出成形装置等の製造装置により、ヨーク３にフレーム５を一体成形する。プレス加工装置や射出成型装置等の製造装置により、ドーム状振動部６１、ボイスコイルボビン６２、コーン状振動部６３、および外縁端部６４を備えた振動板６を一体成形する。
【００３７】
次に、予め円形状に係止めされたボイスコイル７を、ボイスコイルボビン６２およびコーン状振動部６３により形成される凹部に配置し、接着剤等によりボイスコイル７をボイスコイルボビン６２に固定する。また導電線をボイスコイルボビン６２に巻回すことにより、ボイスコイル７を所定位置に形成してもよい。次に、筒状部６４１の内周側面６４１ａと、フレーム５の係合段部５ｂとを嵌合させることで、磁気回路４やフレーム５に対する振動板６の位置決めを行う。位置決め後、振動板６とフレーム５とを接着剤等により固定して、スピーカ１００を得る。
【００３８】
上記構成のスピーカ１００では、ボイスコイル７が、内磁石１１、外磁石１２、プレート２、およびヨーク３により構成される磁気的な空間（磁束が分布する空間）内の規定位置に、振動板６により支持されている。
そして、音声信号が不図示の入力端子からリード線（導電線）を介してボイスコイル７に入力されると、ボイスコイル７にはその音声信号に応じてローレンツ力が生じる。そのローレンツ力が、振動板６をｚ軸方向に沿って振動させる駆動力となる。ボイスコイル７が備えられたボイスコイルボビン６２は、その駆動力により、ｚ軸方向に沿って振動し、ドーム状振動部６１、ボイスコイルボビン６２、およびコーン状振動部６３を振動させる。スピーカ１００は、ドーム状振動部６１、およびコーン状振動部６３が振動することにより粗密波（音波）を放射するので、一般的なドーム型スピーカとコーン状スピーカの２つの特性を兼ね備えている。
【００３９】
以上、説明したように、本発明の一実施形態に係るスピーカ１００は、平板形状の内磁石１１と、内磁石１１の一極側に配備される平板形状のプレート２と、内磁石１１の他極側に配備されるとともにプレート２より径が大きな略平板形状に形成されたヨーク３を備えた磁気回路４と、この磁気回路４のプレート２の端部近傍に配備されたボイスコイル７と、ボイスコイル７をプレート２の端部近傍に振動自在に支持する振動板６と、振動板６を振動自在に支持するスピーカフレーム５とを有し、磁気回路４が、ヨーク３上に配備されるとともに、内径がプレート２の外径より大きいリング形状に形成された外磁石１２を備え、内磁石１１，外磁石１２，ヨーク３，プレート２が、略同心状に形成されているので、ボイスコイル７の配置領域で比較的高い磁束密度となる。このためスピーカ１００は、平板形状のヨークを備えた比較的薄型の磁気回路４を有する場合であっても、比較的高音圧の再生音を提供することができる。
【００４０】
また、上記構成の磁気回路４は、ボイスコイル７の配置領域で比較的均一性が高い磁束密度分布となる。このためスピーカ１００は、比較的高音質な再生音を提供することができる。
【００４１】
また、本発明に係るスピーカ１００では、従来のようにヨークを形成するために煩雑な加工を行うことなく、簡単な構成の磁気回路４を得ることができる。
また、上記構成の磁気回路４は、プレート２の端部側に開放された空間（開口）が形成されているので、ボイルコイルから生じる熱（ジュール熱）がプレート２へ輻射熱として伝わることを抑止できること、振動板６の振動により空気の流動が生じることで、プレート２や内磁石１１、外磁石１２、ヨーク３等を冷却すること、内磁石１１、外磁石１２が冷却されることで高温減磁の発生を抑止すること、等が可能となる。
また、図示しないが、プレート２、内磁石１１、外磁石１２、ヨーク３に、例えば、熱伝導率が大きい銅やアルミニウム等からなる金属層を、その表面を覆うように形成しても構わない。金属層を形成することで、プレート２へボイスコイルからの熱が輻射熱として伝わっても、積極的に金属層を介して、例えばフレームへ熱を伝わらせることによって、磁気回路内の温度が高温になることを抑止することが可能になる。
【００４２】
［シミュレーション］
図６〜図１２は、本発明の一実施形態に係る磁気回路の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
次に、本願発明者は、磁気回路の磁束密度分布を確認すべく、形状や大きさ等が異なる外磁石１２を採用した磁気回路４について、コンピュータシミュレーションにより磁束密度分布を算出した。図６〜１２において、縦軸は磁束密度（Ｔ）を示し、横軸は距離（ｍｍ）を示している。
【００４３】
シミュレーションとしては、例えば磁気ベクトルポテンシャル（Ａ）法により、磁気回路４の磁気回路の磁気ベクトルポテンシャルを算出し、その算出結果に基づいて磁束密度を算出した。
【００４４】
シミュレーションに用いた磁気回路の一具体例は、ヨーク３の径が約２５ｍｍ，厚みが約１．５ｍｍであり、内磁石１１の径が約１２．５ｍｍ，厚みが約１．５ｍｍであり、プレート２の径が約１２．５ｍｍ，厚みが約１ｍｍであり、外磁石１２の内径が約１８ｍｍ，外径が約２４ｍｍ，高さが約２ｍｍである。そして、高さ（厚み）、体積、内径、外径などが異なる外磁石１２を採用した複数の磁気回路について、同様なシミュレーションを行った。
【００４５】
磁束密度は、例えば図５に示すように、ボイスコイル７の配置領域である、プレート２の端部近傍における値を算出している。
図６〜１２において、磁束密度の測定開始点（０ｍｍ）は、プレート２の端部から規定距離（０．２ｍｍ）外側に離れた位置で、かつプレート２の下端位置から１ｍｍだけｚ軸方向の下側の位置に設定されており、その測定開始点からｚ軸方向上側に沿って磁束密度を算出している。つまり、距離１．０ｍｍはプレート２の下端部と同じ高さであり、距離２．０ｍｍはプレート２の上端部と同じ高さである。
【００４６】
［外磁石１２の体積の最適化］
図６は、内径が一定値で高さが異なる（体積が異なる）外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
まず、外磁石１２の内径と外径を一定値とし、高さをパラメータとして、サブマグネットの体積が異なるスピーカについて、磁束密度を測定した。詳細には、内径が１８ｍｍ、外径が約２４ｍｍであり、高さが１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍである複数の外磁石１２を採用した磁気回路について、シミュレーションを行った。
【００４７】
その結果、図６に示すように、外磁石１２がない磁気回路と比べて、外磁石１２を設けた本発明に係る磁気回路では、ボイスコイル７の配置領域である距離１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ領域では、磁束密度の値が大きい。
また、外磁石１２の体積が内磁石１１の体積より大きい場合、詳細には外磁石１２の高さが１．５ｍｍより大きい場合には、ボイスコイル７の配置領域内の磁束密度が、プレート２の底面位置（１．０ｍｍに相当）から上部位置（２．０ｍｍに相当）にかけて、略同一（均一）となった。
【００４８】
このように外磁石１２の体積が内磁石１１の体積に対して大きな磁気回路では、ボイスコイル７の配置領域における磁束密度が、特にプレートの底面部から前面部にかけて均一となる。このため磁気回路４は、外磁石１２の体積が内磁石１１の体積に対して大きいことが好ましい。
【００４９】
また、図６に示すように、外磁石１２の高さが２．５ｍｍ（内磁石１１を基準として外磁石１２の体積が約１．７倍）を境として、外磁石１２がそれより高いと、磁束密度の分布の均一性が低下する。
このため、磁気回路４は、内磁石１１と外磁石１２の体積比が１〜１．７であることが好ましく、この体積比の場合、磁束密度の分布の均一性が比較的高い。
【００５０】
［外磁石１２の高さ依存性（体積比約１）］
図７は、内径（１８ｍｍ）および体積（体積比約１．０）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。図８は、内径（１７ｍｍ）および体積（体積比約０．９７）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。外磁石１２の高さは１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍとした。
【００５１】
図７，８に示すように、外磁石１２がない磁気回路と比べて、外磁石１２を設けた本発明に係る磁気回路では、いずれの場合でも、上記領域において磁束密度が高い値を示した。また、図７，８に示すように、外磁石１２が、内磁石１１の高さ（１．５ｍｍ）と同じ又は高く、プレート２の高さに対し略同一又はそれより小さいと、磁束密度分布の均一性が高いという特性がある。
【００５２】
このため、磁気回路４は、外磁石１２が、内磁石１１の高さ（１．５ｍｍ）と同じ又は高いことが好ましい。また、磁気回路４は、外磁石１２が、プレート２の高さに対し略同一又はそれより小さいことが好ましい。特に、外磁石１２の高さ（厚み）が１．５〜２．０ｍｍの場合、磁束密度分布の均一性が高い。
【００５３】
［外磁石１２の高さ依存性（体積比約１．７程度）］
図９は、内径（１８ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。図１０は、内径（１７ｍｍ）および体積（体積比約１．６）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。外磁石１２の高さは１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍとした。
【００５４】
図９，１０に示すように、外磁石１２がない磁気回路と比べて、外磁石１２を設けた本発明に係る磁気回路では、いずれの場合でも、上記領域において磁束密度が高い値を示した。また、図９，１０に示すように、外磁石１２が、内磁石１１の高さ（１．５ｍｍ）と同じ又は高く、プレート２の高さに対し略同一又はそれより小さいと、磁束密度分布の均一性が高いという特性がある。
【００５５】
このため、磁気回路４は、外磁石１２が、内磁石１１の高さ（１．５ｍｍ）と同じ又は高いことが好ましい。また、磁気回路４は、外磁石１２が、プレート２の高さに対し略同一又はそれより小さいことが好ましい。特に、外磁石１２の高さ（厚み）が１．５〜２．０ｍｍの場合、磁束密度分布の均一性が高い。
【００５６】
また、上記シミュレーション結果により、外磁石１２は、上記体積比の条件よりも、上記高さの条件の方が影響力が大きい。このため、外磁石１２は、体積比の条件より、上記高さの条件を満たすことが好ましく、このとき磁束密度の分布が比較的高い均一性を有する。
【００５７】
［外磁石１２の内径依存性］
図１１は、高さ（１．５ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で、内径および外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。図１２は、高さ（２．０ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で、内径および外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。外磁石１２の内径は、１５ｍｍ、１６ｍｍ、１７ｍｍ、１８ｍｍとした。
【００５８】
図１１，１２に示すように、外磁石１２がない磁気回路と比べて、外磁石１２を設けた本発明に係る磁気回路では、いずれの場合でも、上記領域において磁束密度が高い値を示した。
【００５９】
また図１１，１２に示すように、外磁石１２の内径が小さいほど、上記領域（ボイスコイル７の配置領域）において磁束密度が大きくなる。このため、外磁石１２は、内磁石１１の近傍に配置されていることが好ましく、詳細には、外磁石１２の内径が小さいほど、その領域の磁束密度が大きくなるので好ましい。
また、図１１，１２に示すように、体積が異なる外磁石１２に関し、同様の実験を行っても同じ傾向があることを確認した。つまり、外磁石１２は、上記体積比の条件よりも、上記内径の条件の方が影響力が大きい。このため、外磁石１２は、体積比の条件より、上記内径の条件を満たすことが好ましく、このとき磁束密度が比較的高くなる。
【００６０】
上記シミュレーションの結果を考慮して磁気回路４の変形例を説明する。図１３は、本発明に係る磁気回路の変形例を示す断面図である。
【００６１】
図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、外磁石１２の内径を一定値、外径と高さが異なる磁気回路を採用してもよい。
この条件では、外磁石１２の体積を、内磁石１１に対して大きくすることで、プレートの下端部付近から上端部付近にかけて、ボイスコイル７の配置領域の磁束密度を略均一にすることができる。
【００６２】
また、図１３（Ｅ）〜（Ｈ）に示すように、外磁石１２の体積が一定値、内径が一定値、高さが異なる磁気回路を採用してもよい。
この条件では、外磁石１２の高さを、プレートの高さに対し略同一もしくはそれよりも小さくすることで、ボイスコイル７の配置領域の磁束密度を大きくすることができる。
【００６３】
また、図１３（Ｉ）〜（Ｋ）に示すように、外磁石１２の体積が一定値、高さが一定値、内径が異なる磁気回路を採用してもよい。
この条件では、磁石１２の内径を小さくすることで、特に外磁石１２を内磁石１１に近づけることで、ボイスコイル７の配置領域の磁束密度を大きくすることができる
【００６４】
［第２実施形態］
図１４（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係るスピーカ１００Ｂを説明するための断面図である。第１実施形態との相違点を説明する。
本実施形態に係るスピーカ１００は、例えば比較的大きな径のコーン状振動部を備えた中高音用スピーカとして用いられる。
詳細には、スピーカ１００Ｂは、図１４（Ａ）に示すように、ボイスコイルボビン６２Ｂにボイスコイル７が巻回されており、ボイスコイルボビン６２Ｂの上端部にコーン状振動部６３Ｃの内周部が固定され、コーン状振動部６３Ｃの外周部が、外周端部（エッジ６４Ｄ）を介してフレーム５Ｂに振動自在に固定されている。また、ボイスコイルボビン６２Ｂの上端部にはドーム形状のキャップ６１Ｂが取り付けられている。
また、ダンパ９は、外周部がフレーム５Ｂの中央部に形成された平坦部５１Ｂに固定され、内周部がボイスコイルボビン６２Ｂに固定されている。
【００６５】
以上、説明したように、比較的大きな径のコーン状振動部を有する場合であっても、本発明に係る磁気回路を採用することができるので、中高音用スピーカに本発明に係る磁気回路を用いることができる。
【００６６】
［第３実施形態］
図１４（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るスピーカ１００Ｃを説明するための断面図である。第１実施形態との相違点を説明する。
本実施形態に係るスピーカ１００Ｃは、図１４（Ｂ）に示すように、ヨーク３の径と、外磁石１２の外径ＬＸ１２２が略同一である。また、フレーム５Ｃは、ヨーク３Ｃの端部３ａに固定されている。
【００６７】
上記構成のスピーカ１００Ｃでは、上述したようにヨーク３の径と、外磁石１２の外径ＬＸ１２２が略同一であるので、第１実施形態と比べて、より小型に形成することができる。
【００６８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。上述した実施形態を組み合わせて実施してもよい。
また、磁気回路４の形状は、円形状に限られるものではなく、矩形状、楕円形状、多角形状など、各種形状に形成されていてもよい。
また、スピーカの形状は、円形状に限られるものではなく、矩形状、楕円形状、多角形状など、各種形状に形成されていてもよい。
また、磁気回路４は、中心部に貫通孔が形成されていてもよい。
また、ボイスコイル７とプレート２の間に、磁性流体を設けてもよい。磁性流体を設けることにより、ボイスコイル７の熱（ジュール熱）を積極的にプレートへ伝えることで、ボイスコイル７の温度が高温になることを抑止することができる。
また、磁気回路４は、上記大きさに限られるものではなく、例えば、縦、横、高さ等の比率が上記条件を満たすように形成されていてもよいし、比較的高い磁束密度を得るために適宜変更してもよい。
【００６９】
以上、説明したようにスピーカ１００は、平板形状の内磁石１１と、内磁石１１の一極側に配備される平板形状のプレート２と、外磁石１２の他極側に配備されるとともに、プレート２より径が大きな平板形状に形成されたヨーク３と、ヨーク３上に配備されるとともに、内径がプレート２の外径より大きいリング形状に形成された外磁石１２とを有し、内磁石１１、外磁石１２、ヨーク３、プレート２が、略同心状に形成された磁気回路４を有するので、ボイスコイルの配置領域で比較的高い磁束密度となる。上記構成の磁気回路４を備えるスピーカ１００は、比較的高音圧の再生音を提供することができる。
また、上記構成の磁気回路４は、ボイスコイルの配置領域で比較的均一性が高い磁束密度分布となる。上記構成の磁気回路４を備えるスピーカ１００は、比較的高音質な再生音を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスピーカ１００を説明するための正面図である。
【図２】図１に示したスピーカ１００のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図２に示したボイスコイルボビン６２付近の拡大図である。
【図４】（Ａ）は図１に示したスピーカ１００のコーン状振動部６３を説明するための図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板６の断面図である。
【図５】図２に示したス磁気回路４のプレート付近の磁束密度の分布を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る磁気回路の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図であり、内径が一定値で高さが異なる（体積が異なる）外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図７】内径（１８ｍｍ）および体積（体積比約１．０）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図８】内径（１７ｍｍ）および体積（体積比０．９７）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図９】内径（１８ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図１０】内径（１７ｍｍ）および体積（体積比約１．６）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図１１】高さ（１．５ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で、内径および外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図１２】高さ（２．０ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で、内径および外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る磁気回路の変形例を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るスピーカ１００Ｂを説明するための断面図であり、（Ｂ）は本発明の第３実施形態に係るスピーカ１００Ｃを説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 磁石
２ プレート
３ ヨーク
４ 磁気回路
５ スピーカフレーム（フレーム）
６ 振動板
７ ボイスコイル
１１ 内磁石（第１の磁石：メインマグネット）
１２ 外磁石（第２の磁石：サブマグネット）
６１ ドーム状振動部
６２ ボイスコイルボビン（ボイスコイル支持部）
６３ コーン状振動部
６４ 外縁端部
１００ スピーカ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ用磁気回路、およびスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオシステム等に備えられているスピーカは、アンプからの電気信号（電気エネルギ）を音響信号（音響エネルギ）に変換する電気変換器といえる。スピーカを動作原理により大別すると、動電型（ダイナミック型）、静電型、圧電型、放電型、電磁型などに分けられ、現在は音質の良さ等の諸条件を兼ね備えた高性能な動電型が主流を占めている。
【０００３】
例えば、動電型スピーカとして、内磁型磁気回路を備えたスピーカ（例えば、特許文献１参照）、外磁型磁気回路を備えたスピーカなどが知られている。
【特許文献１】特開２００５−１０２１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載のスピーカでは、ヨークを断面Ｕ字形状に形成するという煩雑な製造工程を要する。また、このスピーカでは、磁気間隙に磁束を集中させるために、断面Ｕ字形状のヨークの端部を更に内側に向けて屈曲させる工程を要する。
【０００５】
例えば平板形状のヨーク，平板形状のマグネット，および平板形状のプレートからなる簡単な構成の磁気回路の場合、ボイスコイルが配置されるプレート周辺領域の磁束密度が比較的小さく、スピーカ駆動時にボイスコイルに作用するローレンツ力が比較的小さい。このため磁気回路を採用したスピーカでは、音圧が比較的小さい場合がある。
また、磁気回路では、ボイスコイルの配置領域であるプレートの近傍領域における磁束密度分布の均一性が、ボイスコイルに作用するローレンツ力や音質に大きく影響する。
【０００６】
このため磁気回路は、ボイスコイルの配置領域であるプレートの近傍領域で、比較的大きな磁束密度、かつ比較的高く均一性の高い磁束密度分布であることが望まれている。
【０００７】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、平板形状のヨークを備えた比較的薄型の磁気回路を有する場合であっても、比較的高音圧の再生音を出力すること、ボイスコイルの配置領域で比較的高い磁束密度の磁気回路を提供すること、ボイスコイルの配置領域で比較的均一性が高い磁束密度分布の磁気回路を提供すること、比較的高音質な再生音のスピーカを提供すること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。
本発明に係るスピーカ用磁気回路は、第１のマグネットと、前記第１のマグネットの一極側に配備されるプレートと、前記第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、前記プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークと、前記ヨーク上に配備されるとともに、内径が前記プレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットとを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るスピーカは、第１のマグネットと、前記第１のマグネットの一極側に配備されるプレートと、前記第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、前記プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークとを備えた磁気回路と、前記磁気回路の前記プレートの端部近傍に配備されたボイスコイルと、前記ボイスコイルを前記プレートの端部近傍に振動自在に支持する振動板と、前記振動板を振動自在に支持するスピーカフレームとを有し、前記磁気回路は、前記ヨーク上に配備されるとともに、内径が前記プレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットを備え、前記第１および第２のマグネット、ヨーク、およびプレートが同心状に形成されていることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係るスピーカは、平板形状の第１のマグネットと、第１のマグネットの一極側に配備される平板形状のプレートと、第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークとを備えたスピーカ用磁気回路と、スピーカ用磁気回路のプレートの端部近傍に配備されたボイスコイルと、ボイスコイルをプレートの端部近傍に振動自在に支持する振動板と、振動板を振動自在に支持するスピーカフレームとを有し、スピーカ用磁気回路は、ヨーク上に配備されるとともに、内径がプレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットを備え、第１および第２のマグネット、ヨーク、およびプレートが略同心状に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る上記構成のスピーカは、磁気回路が平板形状の第１のマグネット、平板形状のプレート、平板形状ヨーク、および上記リング形状の第２のマグネットを備え、それらが略同心状に形成されているので、プレートの端部近傍に配置されたボイスコイルの配置位置で、比較的大きな磁束密度を得ることができる。また、上記構成のスピーカでは、ボイスコイル近傍で、比較的大きな磁束密度が得られるので、比較的高音圧の再生音を放射することができる。また、本発明に係るスピーカは、磁気回路が上記構成のリング形状の第２のマグネットを備えているので、ボイスコイル配置領域で比較的均一性が高い磁束密度分布となり、比較的高音質の再生音を放射することができる。
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係るスピーカ、およびスピーカ用磁気回路を説明する。
【００１３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るスピーカ１００を説明するための正面図である。図２は図１に示したスピーカ１００のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は図２に示したボイスコイルボビン６２付近の拡大図である。図４（Ａ）は図１に示したスピーカ１００のコーン状振動部６３を説明するための図である。図４（Ｂ）は図４（Ａ）に示した振動板６の断面図である。図５は図２に示したス磁気回路４のプレート付近の磁束密度の分布を説明するための図である。
【００１４】
図１，２に示すように、本実施形態に係るスピーカ１００は、磁石１、プレート２、ヨーク３、磁気回路４、スピーカフレーム（フレームともいう）５、振動板６、およびボイスコイル７を有する。また、本実施形態に係るスピーカ１００は、例えば中高音用スピーカとして用いられる。
【００１５】
本実施形態に係る磁石１は、内磁石（第１の磁石：メインマグネット）１１、および外磁石（第２の磁石：サブマグネット）１２を有する。内磁石１１は本発明に係る第１のマグネットの一実施形態に相当し、外磁石１２は本発明の第２のマグネットの一実施形態に相当する。内磁石１１，外磁石１２は、例えばネオジウム系、サマリウム・コバルト系、アルニコ系、フェライト系磁石等の永久磁石等により形成されている。また本実施形態に係るスピーカ用磁気回路４は、上記内磁石１１，外磁石１２，ヨーク３、およびプレート２を有する。
【００１６】
［内磁石１１］
本実施形態に係る内磁石１１は、例えば平板形状に形成されており、内磁石１１の一極側（上端部）には平板形状のプレート２が配備され、磁石１１の他極側（下端部）には略平板形状のヨーク３が配備されている。
内磁石１１は、例えば、外径ＬＸ１１がプレート２の外径ＬＸ２と略同じ又は小さく形成されている。本実施形態に係る内磁石１１は厚さＬＺ１１が、外磁石１２の厚さＬＺ１２と略同じとなるように形成されている。この内磁石１１の厚さＬＺ１１は、内磁石１１とヨーク３との接合面を基準とした距離（高さ）に相当する。
【００１７】
［外磁石１２］
外磁石１２は、内径ＬＸ１２１がプレート２の外径ＬＸ２より大きく、外径ＬＸ１２２が、ヨーク３の外径ＬＸ３と略同径又は小さいリング形状に形成されている。外磁石１２は厚さＬＺ１２が、内磁石１１の厚さＬＺ１１と略同じ形状となるように形成されている。この外磁石１２は、ヨーク３上に配備されている。外磁石１２の内周側には、内磁石１１およびプレート２が配置されている。
【００１８】
内磁石１１と外磁石１２は、互いに逆方向に着磁されている。詳細には、本実施形態に係る内磁石１１は、音響放射方向ＳＤ（内磁石１１とヨーク３との接合面に対して垂直な方向）に沿って着磁されており、外磁石１２は、その着磁方向に対して逆方向に着磁されている。
図５に示すように、本実施形態に係る磁気回路４では、例えば平板状のヨーク３，磁石１１、およびプレート２のみからなる磁気回路と比べて、ボイスコイル７の配置領域であるプレートの端部の近傍領域で、比較的高い磁束密度となる。ボイスコイル７は、例えば図５に示すように、プレート２の端部から径方向外側に向かって、規定距離だけ離れた位置における、２点鎖線に沿って（ｚ軸方向に沿って）配置される。
【００１９】
また、本実施形態に係る外磁石１２は、図２に示すように、高さ（厚み）ＬＺ１２がプレートの高さＬＺ２に対して略同一又は小さい形状に形成されている。外磁石１２の高さＬＺ１２は、この外磁石１２とヨーク３との接合面を基準とした距離（高さ）に相当する。
外磁石１２は、高さ（厚み）ＬＺ１２が内磁石１１の高さＬＺ１１と略同一または大きい形状に形成されている。後述するように、この外磁石１２を採用した磁気回路４は、ボイスコイル７の配置領域内のプレート２付近で比較的大きな磁束密度となる。また、ボイスコイル７の振動方向における磁束密度の分布を、特にプレート２の下方から上方にかけて略同一（均一）にすることができる。
【００２０】
また、外磁石１２は、内磁石１１のマグネットの近傍に配置されていることが好ましい。詳細には、外磁石１２の内径を比較的小さく形成して、外磁石１２を内磁石１１近傍に配置することで、ボイスコイル７の配置領域内の磁束密度を比較的大きくすることができる。
また、外磁石１２は、体積が内磁石１１の体積よりも大きいことが好ましい。後述するように、ボイスコイル７の振動方向における磁束密度の分布を、特にプレート２の下方から上方にかけて略同一（均一）にすることができる。
また、外磁石１２は、例えば内磁石１１と略同じ大きさの磁力であることが好ましい。
外磁石１２の形状や大きさ、配置位置などについては、磁気回路の特性やボイスコイル付近の磁束密度分布などの諸条件により、適宜設定することが好ましく、詳細については後述する。
【００２１】
［プレート２］
プレート２は、平板形状に形成されており、内磁石１１の外径ＬＸ１１と略同じ又は大きい外径ＬＸ２に形成されている。また、プレート２は、例えば透磁率及び飽和磁束密度が比較的高い金属で形成されている。
【００２２】
［ヨーク３］
ヨーク３は、内磁石１１の他極側に配備されるとともに、外径ＬＸ３がプレート２の外径ＬＸ２より大きな平板形状に形成されている。本実施形態に係る平板形状のヨーク３は、プレート２の外径ＬＸ２の約２倍程度の外径ＬＸ３に形成されている。この内磁石１１の径ＬＸ１、プレート２の径ＬＸ２、ヨーク３の径ＬＸ３は、内磁石１１の厚さや磁力の大きさ、プレート２とヨーク３間の磁束密度の分布状態、振動板６の大きさや形状、ボイスコイル７の磁気特性や駆動特性等に基づいて適宜設定する。
ヨーク３は、例えば、透磁率及び飽和磁束密度が比較的高い金属で形成されている。
【００２３】
また、上記スピーカ用磁気回路４は、内磁石１１、外磁石１２、プレート２、およびヨーク３が略同心状に形成されている。詳細には、円形状に形成された内磁石１１、外磁石１２、プレート２、およびヨーク３が、中心軸を基準として同心円状に配置されている。
また、本実施形態に係るヨーク３は、外周端部３ａが外磁石１２の外径ＬＸ１２２と略同一、又はより大きく延出された形状に形成されるとともに、当該外周端部３ａにフレーム５（スピーカフレーム）が固定されている。
【００２４】
［フレーム５］
フレーム５は、ヨーク３の端部と係合する内周側に形成された係合段部５ａと、振動板６の端部と嵌合する外周側に形成された係合段部５ｂを有する。フレーム５は、例えば樹脂などの高分子材料、金属材料などにより構成されている。
本実施形態に係るスピーカ１００は、平板形状のヨーク３の外径ＬＸ３が、外磁石１２の外径ＬＸ１２２より大きく形成されており、外磁石１２よりも径方向外側に延出されたヨーク３の外周端部３ａにフレーム５が固定されている。
【００２５】
［振動板６］
振動板６は、例えば外端部がフレーム５により直接またはエッジを介して支持されるとともに、ボイスコイル７をプレート２の端部近傍に振動自在に支持している。振動板６としては、例えばドーム形状、コーン形状、平板形状、ホーン形状など各種形状を採用することができる。
本実施形態に係る振動板６は、図１，２に示すように、ドーム状振動部６１、ボイスコイルボビン（ボイスコイル支持部）６２、コーン状振動部６３、および外縁端部６４を有する。本実施形態に係る振動板６では、各構成要素、詳細にはドーム状振動部６１、ボイスコイルボビン６２、コーン状振動部６３、および外縁端部６４が一体成形されている。振動板６は、例えば金属材料、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂等の高分子材料、紙等の繊維材料により構成されている。金属材料としては、例えばアルミニウムやチタニウム、ジュラルミン、ベリリウム、マグネシウム合金等を採用することができる。高分子材料としては、例えばポリプロピレン樹脂や、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアリレート等を採用することができる。
【００２６】
ドーム状振動部６１は、振動部６の中央部に凸形状に形成されている。ドーム状振動部６１は、例えば放射曲線形状、ドーム半球形状、円錐形状、多段曲線形状等、各種形状を採用することができる。本実施形態に係るドーム状振動部６１は、図２に示すように放射曲線形状に形成されている。例えば、ドーム状振動部６１は、ボイスコイルボビン６２、コーン状振動部６３、外縁端部６４によりプレート２上の規定位置に、ｚ軸方向（駆動方向：音響放射方向）に沿って振動可能に支持されている。ここで図３に示すように、図に向かって左右方向がｘ軸方向に相当し、図に向かって上下方向がｚ軸方向に相当し、ｘ軸方向，ｚ軸方向に直交する方向がｙ軸方向に相当する。ｚ軸方向は音響放射方向ＳＤに相当する。
【００２７】
ボイスコイルボビン６２は、振動板６の中央部と外縁端部６４の間に形成され、例えば図３に示すように、断面形状が略Ｌ字形状のボイスコイル支持部を形成している。ボイスコイルボビン６２は、筒状部６２ａおよび屈曲部６２ｂを有するものであれば、断面形状は略Ｌ字状のものに拘らない。例えば、筒状部６２ａの下端に連続する屈曲部６２ｂが凹状の曲面を有するものであってもよい。
筒状部６２ａは、例えば図３に示すように、振動方向（ｚ軸方向）に沿って形成されている。また、筒状部６２ａは、プレート２の端部２ａと規定距離ｇｘ１だけ離れた規定位置に位置するように、ドーム状振動部６１、コーン状振動部６３、および外縁端部６４により支持されている。屈曲部６２ｂは、図３に示すように、筒状部６２ａの下側端部から外側に向かって屈曲するように形成されている。この屈曲部６２ｂの長さＬ６２は、ボイスコイル７の厚さＬ７と略同じ長さ又はそれ以上の長さに設定されている。本実施形態では長さＬ６２は厚さＬ７の約２倍程度に設定されている。
【００２８】
［ボイスコイル７］
ボイスコイル７は、例えば導電線により形成されており、ボイスコイルボビン６２に巻回されている。また、ボイスコイル７には、例えば不図示の端子部に導電線等にて電気的に接続されており、その端子部から音声信号が入力されると、磁気回路４のプレート２近傍に配置されるボイスコイル７には音声信号のレベルに応じたローレンツ力（電磁気力）が生じる。
【００２９】
例えば予め形成された円形状のボイスコイル７を、ボイスコイルボビン６２とコーン状振動部６３により形成される凹部内に落とし込み、紫外線（ＵＶ）硬化剤などを注入してＵＶ照射を行う等によりボイスコイル７の固定が行われる。ここでＵＶ硬化剤として、２液ＵＶ硬化剤、嫌気性ＵＶ硬化剤等を使用することによってＵＶの未照射部の固定も可能になる。上述したように、屈曲部６２ｂの長さＬ６２をボイスコイル７の厚さＬ７と略同じ長さ又はそれ以上の長さに設定することで、簡単にボイスコイルボビン６２にボイスコイル７を設けることができる。
【００３０】
詳細には、図３に示すようにボイスコイル７は、筒状部６２ａの外周側面の領域Ｒ７に形成される。領域Ｒ７は、下端位置７１から上端位置７２までの範囲に設定されている。本実施形態に係る下端位置７１は、プレート２の下端部２ｄから下側に向かって、距離ｔだけ離れた位置に相当する。上端位置７２は、プレート２の上端部２ａから上側に向かって距離０．５ｔだけ離れた位置に相当する。ここで距離ｔは、プレート２の厚みｔに相当する距離である。
【００３１】
上述したようにボイスコイル７を上記領域Ｒ７に形成することで、振動板６が最大限振幅した場合であっても、ボイスコイル７をプレート２とヨーク３間の略均一な磁束分布範囲内に配置することができる。そのため歪の少ない音響特性のスピーカ１００を得ることができる。また、上述した実施形態に係るボイスコイル７では、いわゆるロングボイスコイル構造を採用したが、この形態に限られるものではない。ボイスコイル７として、例えばショートボイスコイル構造を採用してもよい。
【００３２】
コーン状振動部６３は、例えば図４に示すように、ボイスコイルボビン６２の下側端部から、振動板６の外縁端部６４にかけて形成されている。このコーン状振動部６３は、断面の母線形状が略円錐形状（コーン形状）に形成されている。また例えばコーン状振動部６３の形状は、断面の母線形状が円弧状に形成されたカーブドコーン形状、直線形状に形成されたフラットコーン形状、放物線状に形成されたパラボリックコーン形状等、各種形状を採用することができる。
【００３３】
例えば、一般的なスピーカは、狭い磁気間隙の間にボイスコイルを配置すべく、幅狭の断面Ｕ字形状のボイスコイルボビンを形成する必要がある。この幅狭の断面Ｕ字形状のボイスコイルボビンは、形成することが困難である。一方、本実施形態に係るスピーカ１００は、プレート２の端部とヨーク３の間の磁気間隙が、上記一般的なスピーカと比べて広く形成されており、プレート２の外周端部において開放された空間（以下、開口と呼称する）が形成されている。そのため、図４に示すように、ボイスコイルボビン６２およびコーン状振動部６３により形成される凹部の底部の幅を、開口側に向けて広く形成することができ、容易に形成可能である。
【００３４】
詳細には、図４（Ａ），４（Ｂ）に示すように、ボイスコイルボビン６２上のボイスコイル形成領域Ｒ７の上端部６２ｕと、その上端部６２ｕを通る水平面（ｘｙ平面）とコーン状振動部６３とが交差する位置６３ｕとの間の距離Ｌｘｕ１を開口側の幅とする。ボイスコイルボビン６２上のボイスコイル形成領域Ｒ７の下端部６２ｄと、その下端部６２ｄを通る水平面（ｘｙ平面）とコーン状振動部６３とが交差する位置６３ｄとの間の距離Ｌｄ２を底部の幅とする。この開口側の幅Ｌｘｕ１は、底部の幅Ｌｘｄ２よりも幅広である。好ましくは、開口側の幅Ｌｘｕ１は、ボイスコイル形成領域Ｒ７と略同程度の長さに形成されている。
上記構成の振動板６は、ボイスコイルボビン６２とコーン状振動部６３により形成される凹部において、その凹部の底部から開口側（上側に向けて）にかけて幅広に形成されるので、例えば断面Ｕ字形状のボイスコイルボビンを備える振動板と比べて、簡単に形成することができる。
【００３５】
外縁端部６４は、図４（Ａ），４（Ｂ）に示すように、フレーム５の係合段部５ｂと嵌合する嵌合部６４ａを有する。嵌合部６４ａは、裏面側に向けてｚ軸方向に沿って屈曲した筒形状の筒状部６４１と、内周側面６４１ａと、その筒状部６４１の下側端部から外側に向かってｘ軸に沿って屈曲した形状の端部６４２とを有する。筒状部６４１の内周側面６４１ａと、フレーム５の係合段部５ｂとが係合することで、磁気回路４やフレーム５に対する振動板６の位置決めが行われる。この際、フレーム５の係合段部５ｂの形状は、筒状部６４１の内周側面６４１ａと対応する形状に形成されている。
【００３６】
上記構成のスピーカ１００は、次のようにして組み立てられる。まず、図１〜５に示すように、内磁石１１の一極側にプレート２を配備し、磁石１の他極側に平板形状のヨーク３を配備し、ヨーク３上に外磁石１２を配置する。このとき例えば円形状の内磁石１１、外磁石１２、プレート２、ヨーク３の中心軸が一致するように配備する。射出成形装置等の製造装置により、ヨーク３にフレーム５を一体成形する。プレス加工装置や射出成型装置等の製造装置により、ドーム状振動部６１、ボイスコイルボビン６２、コーン状振動部６３、および外縁端部６４を備えた振動板６を一体成形する。
【００３７】
次に、予め円形状に係止めされたボイスコイル７を、ボイスコイルボビン６２およびコーン状振動部６３により形成される凹部に配置し、接着剤等によりボイスコイル７をボイスコイルボビン６２に固定する。また導電線をボイスコイルボビン６２に巻回すことにより、ボイスコイル７を所定位置に形成してもよい。次に、筒状部６４１の内周側面６４１ａと、フレーム５の係合段部５ｂとを嵌合させることで、磁気回路４やフレーム５に対する振動板６の位置決めを行う。位置決め後、振動板６とフレーム５とを接着剤等により固定して、スピーカ１００を得る。
【００３８】
上記構成のスピーカ１００では、ボイスコイル７が、内磁石１１、外磁石１２、プレート２、およびヨーク３により構成される磁気的な空間（磁束が分布する空間）内の規定位置に、振動板６により支持されている。
そして、音声信号が不図示の入力端子からリード線（導電線）を介してボイスコイル７に入力されると、ボイスコイル７にはその音声信号に応じてローレンツ力が生じる。そのローレンツ力が、振動板６をｚ軸方向に沿って振動させる駆動力となる。ボイスコイル７が備えられたボイスコイルボビン６２は、その駆動力により、ｚ軸方向に沿って振動し、ドーム状振動部６１、ボイスコイルボビン６２、およびコーン状振動部６３を振動させる。スピーカ１００は、ドーム状振動部６１、およびコーン状振動部６３が振動することにより粗密波（音波）を放射するので、一般的なドーム型スピーカとコーン状スピーカの２つの特性を兼ね備えている。
【００３９】
以上、説明したように、本発明の一実施形態に係るスピーカ１００は、平板形状の内磁石１１と、内磁石１１の一極側に配備される平板形状のプレート２と、内磁石１１の他極側に配備されるとともにプレート２より径が大きな略平板形状に形成されたヨーク３を備えた磁気回路４と、この磁気回路４のプレート２の端部近傍に配備されたボイスコイル７と、ボイスコイル７をプレート２の端部近傍に振動自在に支持する振動板６と、振動板６を振動自在に支持するスピーカフレーム５とを有し、磁気回路４が、ヨーク３上に配備されるとともに、内径がプレート２の外径より大きいリング形状に形成された外磁石１２を備え、内磁石１１，外磁石１２，ヨーク３，プレート２が、略同心状に形成されているので、ボイスコイル７の配置領域で比較的高い磁束密度となる。このためスピーカ１００は、平板形状のヨークを備えた比較的薄型の磁気回路４を有する場合であっても、比較的高音圧の再生音を提供することができる。
【００４０】
また、上記構成の磁気回路４は、ボイスコイル７の配置領域で比較的均一性が高い磁束密度分布となる。このためスピーカ１００は、比較的高音質な再生音を提供することができる。
【００４１】
また、本発明に係るスピーカ１００では、従来のようにヨークを形成するために煩雑な加工を行うことなく、簡単な構成の磁気回路４を得ることができる。
また、上記構成の磁気回路４は、プレート２の端部側に開放された空間（開口）が形成されているので、ボイルコイルから生じる熱（ジュール熱）がプレート２へ輻射熱として伝わることを抑止できること、振動板６の振動により空気の流動が生じることで、プレート２や内磁石１１、外磁石１２、ヨーク３等を冷却すること、内磁石１１、外磁石１２が冷却されることで高温減磁の発生を抑止すること、等が可能となる。
また、図示しないが、プレート２、内磁石１１、外磁石１２、ヨーク３に、例えば、熱伝導率が大きい銅やアルミニウム等からなる金属層を、その表面を覆うように形成しても構わない。金属層を形成することで、プレート２へボイスコイルからの熱が輻射熱として伝わっても、積極的に金属層を介して、例えばフレームへ熱を伝わらせることによって、磁気回路内の温度が高温になることを抑止することが可能になる。
【００４２】
［シミュレーション］
図６〜図１２は、本発明の一実施形態に係る磁気回路の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図である。
次に、本願発明者は、磁気回路の磁束密度分布を確認すべく、形状や大きさ等が異なる外磁石１２を採用した磁気回路４について、コンピュータシミュレーションにより磁束密度分布を算出した。図６〜１２において、縦軸は磁束密度（Ｔ）を示し、横軸は距離（ｍｍ）を示している。
【００４３】
シミュレーションとしては、例えば磁気ベクトルポテンシャル（Ａ）法により、磁気回路４の磁気回路の磁気ベクトルポテンシャルを算出し、その算出結果に基づいて磁束密度を算出した。
【００４４】
シミュレーションに用いた磁気回路の一具体例は、ヨーク３の径が約２５ｍｍ，厚みが約１．５ｍｍであり、内磁石１１の径が約１２．５ｍｍ，厚みが約１．５ｍｍであり、プレート２の径が約１２．５ｍｍ，厚みが約１ｍｍであり、外磁石１２の内径が約１８ｍｍ，外径が約２４ｍｍ，高さが約２ｍｍである。そして、高さ（厚み）、体積、内径、外径などが異なる外磁石１２を採用した複数の磁気回路について、同様なシミュレーションを行った。
【００４５】
磁束密度は、例えば図５に示すように、ボイスコイル７の配置領域である、プレート２の端部近傍における値を算出している。
図６〜１２において、磁束密度の測定開始点（０ｍｍ）は、プレート２の端部から規定距離（０．２ｍｍ）外側に離れた位置で、かつプレート２の下端位置から１ｍｍだけｚ軸方向の下側の位置に設定されており、その測定開始点からｚ軸方向上側に沿って磁束密度を算出している。つまり、距離１．０ｍｍはプレート２の下端部と同じ高さであり、距離２．０ｍｍはプレート２の上端部と同じ高さである。
【００４６】
［外磁石１２の体積の最適化］
図６は、内径が一定値で高さが異なる（体積が異なる）外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
まず、外磁石１２の内径と外径を一定値とし、高さをパラメータとして、サブマグネットの体積が異なるスピーカについて、磁束密度を測定した。詳細には、内径が１８ｍｍ、外径が約２４ｍｍであり、高さが１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍである複数の外磁石１２を採用した磁気回路について、シミュレーションを行った。
【００４７】
その結果、図６に示すように、外磁石１２がない磁気回路と比べて、外磁石１２を設けた本発明に係る磁気回路では、ボイスコイル７の配置領域である距離１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ領域では、磁束密度の値が大きい。
また、外磁石１２の体積が内磁石１１の体積より大きい場合、詳細には外磁石１２の高さが１．５ｍｍより大きい場合には、ボイスコイル７の配置領域内の磁束密度が、プレート２の底面位置（１．０ｍｍに相当）から上部位置（２．０ｍｍに相当）にかけて、略同一（均一）となった。
【００４８】
このように外磁石１２の体積が内磁石１１の体積に対して大きな磁気回路では、ボイスコイル７の配置領域における磁束密度が、特にプレートの底面部から前面部にかけて均一となる。このため磁気回路４は、外磁石１２の体積が内磁石１１の体積に対して大きいことが好ましい。
【００４９】
また、図６に示すように、外磁石１２の高さが２．５ｍｍ（内磁石１１を基準として外磁石１２の体積が約１．７倍）を境として、外磁石１２がそれより高いと、磁束密度の分布の均一性が低下する。
このため、磁気回路４は、内磁石１１と外磁石１２の体積比が１〜１．７であることが好ましく、この体積比の場合、磁束密度の分布の均一性が比較的高い。
【００５０】
［外磁石１２の高さ依存性（体積比約１）］
図７は、内径（１８ｍｍ）および体積（体積比約１．０）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。図８は、内径（１７ｍｍ）および体積（体積比約０．９７）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。外磁石１２の高さは１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍとした。
【００５１】
図７，８に示すように、外磁石１２がない磁気回路と比べて、外磁石１２を設けた本発明に係る磁気回路では、いずれの場合でも、上記領域において磁束密度が高い値を示した。また、図７，８に示すように、外磁石１２が、内磁石１１の高さ（１．５ｍｍ）と同じ又は高く、プレート２の高さに対し略同一又はそれより小さいと、磁束密度分布の均一性が高いという特性がある。
【００５２】
このため、磁気回路４は、外磁石１２が、内磁石１１の高さ（１．５ｍｍ）と同じ又は高いことが好ましい。また、磁気回路４は、外磁石１２が、プレート２の高さに対し略同一又はそれより小さいことが好ましい。特に、外磁石１２の高さ（厚み）が１．５〜２．０ｍｍの場合、磁束密度分布の均一性が高い。
【００５３】
［外磁石１２の高さ依存性（体積比約１．７程度）］
図９は、内径（１８ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。図１０は、内径（１７ｍｍ）および体積（体積比約１．６）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。外磁石１２の高さは１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、２．５ｍｍ、３．０ｍｍとした。
【００５４】
図９，１０に示すように、外磁石１２がない磁気回路と比べて、外磁石１２を設けた本発明に係る磁気回路では、いずれの場合でも、上記領域において磁束密度が高い値を示した。また、図９，１０に示すように、外磁石１２が、内磁石１１の高さ（１．５ｍｍ）と同じ又は高く、プレート２の高さに対し略同一又はそれより小さいと、磁束密度分布の均一性が高いという特性がある。
【００５５】
このため、磁気回路４は、外磁石１２が、内磁石１１の高さ（１．５ｍｍ）と同じ又は高いことが好ましい。また、磁気回路４は、外磁石１２が、プレート２の高さに対し略同一又はそれより小さいことが好ましい。特に、外磁石１２の高さ（厚み）が１．５〜２．０ｍｍの場合、磁束密度分布の均一性が高い。
【００５６】
また、上記シミュレーション結果により、外磁石１２は、上記体積比の条件よりも、上記高さの条件の方が影響力が大きい。このため、外磁石１２は、体積比の条件より、上記高さの条件を満たすことが好ましく、このとき磁束密度の分布が比較的高い均一性を有する。
【００５７】
［外磁石１２の内径依存性］
図１１は、高さ（１．５ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で、内径および外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。図１２は、高さ（２．０ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で、内径および外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。外磁石１２の内径は、１５ｍｍ、１６ｍｍ、１７ｍｍ、１８ｍｍとした。
【００５８】
図１１，１２に示すように、外磁石１２がない磁気回路と比べて、外磁石１２を設けた本発明に係る磁気回路では、いずれの場合でも、上記領域において磁束密度が高い値を示した。
【００５９】
また図１１，１２に示すように、外磁石１２の内径が小さいほど、上記領域（ボイスコイル７の配置領域）において磁束密度が大きくなる。このため、外磁石１２は、内磁石１１の近傍に配置されていることが好ましく、詳細には、外磁石１２の内径が小さいほど、その領域の磁束密度が大きくなるので好ましい。
また、図１１，１２に示すように、体積が異なる外磁石１２に関し、同様の実験を行っても同じ傾向があることを確認した。つまり、外磁石１２は、上記体積比の条件よりも、上記内径の条件の方が影響力が大きい。このため、外磁石１２は、体積比の条件より、上記内径の条件を満たすことが好ましく、このとき磁束密度が比較的高くなる。
【００６０】
上記シミュレーションの結果を考慮して磁気回路４の変形例を説明する。図１３は、本発明に係る磁気回路の変形例を示す断面図である。
【００６１】
図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、外磁石１２の内径を一定値、外径と高さが異なる磁気回路を採用してもよい。
この条件では、外磁石１２の体積を、内磁石１１に対して大きくすることで、プレートの下端部付近から上端部付近にかけて、ボイスコイル７の配置領域の磁束密度を略均一にすることができる。
【００６２】
また、図１３（Ｅ）〜（Ｈ）に示すように、外磁石１２の体積が一定値、内径が一定値、高さが異なる磁気回路を採用してもよい。
この条件では、外磁石１２の高さを、プレートの高さに対し略同一もしくはそれよりも小さくすることで、ボイスコイル７の配置領域の磁束密度を大きくすることができる。
【００６３】
また、図１３（Ｉ）〜（Ｋ）に示すように、外磁石１２の体積が一定値、高さが一定値、内径が異なる磁気回路を採用してもよい。
この条件では、磁石１２の内径を小さくすることで、特に外磁石１２を内磁石１１に近づけることで、ボイスコイル７の配置領域の磁束密度を大きくすることができる
【００６４】
［第２実施形態］
図１４（Ａ）は、本発明の第２実施形態に係るスピーカ１００Ｂを説明するための断面図である。第１実施形態との相違点を説明する。
本実施形態に係るスピーカ１００は、例えば比較的大きな径のコーン状振動部を備えた中高音用スピーカとして用いられる。
詳細には、スピーカ１００Ｂは、図１４（Ａ）に示すように、ボイスコイルボビン６２Ｂにボイスコイル７が巻回されており、ボイスコイルボビン６２Ｂの上端部にコーン状振動部６３Ｃの内周部が固定され、コーン状振動部６３Ｃの外周部が、外周端部（エッジ６４Ｄ）を介してフレーム５Ｂに振動自在に固定されている。また、ボイスコイルボビン６２Ｂの上端部にはドーム形状のキャップ６１Ｂが取り付けられている。
また、ダンパ９は、外周部がフレーム５Ｂの中央部に形成された平坦部５１Ｂに固定され、内周部がボイスコイルボビン６２Ｂに固定されている。
【００６５】
以上、説明したように、比較的大きな径のコーン状振動部を有する場合であっても、本発明に係る磁気回路を採用することができるので、中高音用スピーカに本発明に係る磁気回路を用いることができる。
【００６６】
［第３実施形態］
図１４（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るスピーカ１００Ｃを説明するための断面図である。第１実施形態との相違点を説明する。
本実施形態に係るスピーカ１００Ｃは、図１４（Ｂ）に示すように、ヨーク３の径と、外磁石１２の外径ＬＸ１２２が略同一である。また、フレーム５Ｃは、ヨーク３Ｃの端部３ａに固定されている。
【００６７】
上記構成のスピーカ１００Ｃでは、上述したようにヨーク３の径と、外磁石１２の外径ＬＸ１２２が略同一であるので、第１実施形態と比べて、より小型に形成することができる。
【００６８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。上述した実施形態を組み合わせて実施してもよい。
また、磁気回路４の形状は、円形状に限られるものではなく、矩形状、楕円形状、多角形状など、各種形状に形成されていてもよい。
また、スピーカの形状は、円形状に限られるものではなく、矩形状、楕円形状、多角形状など、各種形状に形成されていてもよい。
また、磁気回路４は、中心部に貫通孔が形成されていてもよい。
また、ボイスコイル７とプレート２の間に、磁性流体を設けてもよい。磁性流体を設けることにより、ボイスコイル７の熱（ジュール熱）を積極的にプレートへ伝えることで、ボイスコイル７の温度が高温になることを抑止することができる。
また、磁気回路４は、上記大きさに限られるものではなく、例えば、縦、横、高さ等の比率が上記条件を満たすように形成されていてもよいし、比較的高い磁束密度を得るために適宜変更してもよい。
【００６９】
以上、説明したようにスピーカ１００は、平板形状の内磁石１１と、内磁石１１の一極側に配備される平板形状のプレート２と、外磁石１２の他極側に配備されるとともに、プレート２より径が大きな平板形状に形成されたヨーク３と、ヨーク３上に配備されるとともに、内径がプレート２の外径より大きいリング形状に形成された外磁石１２とを有し、内磁石１１、外磁石１２、ヨーク３、プレート２が、略同心状に形成された磁気回路４を有するので、ボイスコイルの配置領域で比較的高い磁束密度となる。上記構成の磁気回路４を備えるスピーカ１００は、比較的高音圧の再生音を提供することができる。
また、上記構成の磁気回路４は、ボイスコイルの配置領域で比較的均一性が高い磁束密度分布となる。上記構成の磁気回路４を備えるスピーカ１００は、比較的高音質な再生音を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るスピーカ１００を説明するための正面図である。
【図２】図１に示したスピーカ１００のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３】図２に示したボイスコイルボビン６２付近の拡大図である。
【図４】（Ａ）は図１に示したスピーカ１００のコーン状振動部６３を説明するための図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示した振動板６の断面図である。
【図５】図２に示したス磁気回路４のプレート付近の磁束密度の分布を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る磁気回路の磁束密度分布のシミュレーション結果を示す図であり、内径が一定値で高さが異なる（体積が異なる）外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図７】内径（１８ｍｍ）および体積（体積比約１．０）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図８】内径（１７ｍｍ）および体積（体積比０．９７）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図９】内径（１８ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図１０】内径（１７ｍｍ）および体積（体積比約１．６）が一定値で高さおよび外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図１１】高さ（１．５ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で、内径および外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図１２】高さ（２．０ｍｍ）および体積（体積比約１．７）が一定値で、内径および外径が異なる外磁石を採用した磁気回路の磁束密度分布を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る磁気回路の変形例を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るスピーカ１００Ｂを説明するための断面図であり、（Ｂ）は本発明の第３実施形態に係るスピーカ１００Ｃを説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 磁石
２ プレート
３ ヨーク
４ 磁気回路
５ スピーカフレーム（フレーム）
６ 振動板
７ ボイスコイル
１１ 内磁石（第１の磁石：メインマグネット）
１２ 外磁石（第２の磁石：サブマグネット）
６１ ドーム状振動部
６２ ボイスコイルボビン（ボイスコイル支持部）
６３ コーン状振動部
６４ 外縁端部
１００ スピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のマグネットと、
前記第１のマグネットの一極側に配備されるプレートと、
前記第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、前記プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークと、
前記ヨーク上に配備されるとともに、内径が前記プレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットとを有し、
前記第１および第２のマグネット、ヨーク、およびプレートが略同心状に形成されていることを特徴とする
スピーカ用磁気回路。
【請求項２】
前記第１および第２のマグネットは、互いに逆方向に着磁されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項３】
前記第２のマグネットは、外径が前記ヨークと略同径に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項４】
前記第２のマグネットは、高さが前記プレートの高さに対して略同一又は小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項５】
前記第２のマグネットは、前記第１のマグネットの近傍に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項６】
前記第２のマグネットは、体積が前記第１のマグネットの体積よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項７】
前記第２のマグネットは、高さが前記第１のマグネットの高さよりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の磁気回路。
【請求項８】
前記磁気回路を支持するスピーカフレームを備え、
前記ヨークは、外周端部が前記第２のマグネットの外径より大きく延出された形状に形成されるとともに、当該延出された外周端部にスピーカフレームが固定されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の磁気回路。
【請求項９】
前記第２のマグネットは、第１のマグネットと略同じ大きさの磁力であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項１０】
前記第２のマグネットは、外径が前記プレートの外径の２倍程度であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項１１】
第１のマグネットと、前記第１のマグネットの一極側に配備されるプレートと、前記第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、前記プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークとを備えた磁気回路と、
前記磁気回路の前記プレートの端部近傍に配備されたボイスコイルと、
前記ボイスコイルを前記プレートの端部近傍に振動自在に支持する振動板と、
前記振動板を振動自在に支持するスピーカフレームとを有し、
前記磁気回路は、前記ヨーク上に配備されるとともに、内径が前記プレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットを備え、
前記第１および第２のマグネット、ヨーク、およびプレートが略同心状に形成されていることを特徴とする
スピーカ。
【請求項１２】
前記第１および第２のマグネットは、互いに逆方向に着磁されていることを特徴とする請求項１１に記載のスピーカ。
【請求項１３】
前記第２のマグネットは、外径が前記ヨークと略同径に形成されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のスピーカ。
【請求項１４】
前記ヨークは、外周端部が前記第２のマグネットの外径より大きく延出された形状に形成されるとともに、当該延出された外周端部にスピーカフレームが固定されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のスピーカ。
【請求項１】
第１のマグネットと、
前記第１のマグネットの一極側に配備されるプレートと、
前記第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、前記プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークと、
前記ヨーク上に配備されるとともに、内径が前記プレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットとを有し、
前記第１および第２のマグネット、ヨーク、およびプレートが略同心状に形成されていることを特徴とする
スピーカ用磁気回路。
【請求項２】
前記第１および第２のマグネットは、互いに逆方向に着磁されていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項３】
前記第２のマグネットは、外径が前記ヨークと略同径に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項４】
前記第２のマグネットは、高さが前記プレートの高さに対して略同一又は小さいことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項５】
前記第２のマグネットは、前記第１のマグネットの近傍に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項６】
前記第２のマグネットは、体積が前記第１のマグネットの体積よりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項７】
前記第２のマグネットは、高さが前記第１のマグネットの高さよりも大きいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の磁気回路。
【請求項８】
前記磁気回路を支持するスピーカフレームを備え、
前記ヨークは、外周端部が前記第２のマグネットの外径より大きく延出された形状に形成されるとともに、当該延出された外周端部にスピーカフレームが固定されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の磁気回路。
【請求項９】
前記第２のマグネットは、第１のマグネットと略同じ大きさの磁力であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項１０】
前記第２のマグネットは、外径が前記プレートの外径の２倍程度であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のスピーカ用磁気回路。
【請求項１１】
第１のマグネットと、前記第１のマグネットの一極側に配備されるプレートと、前記第１のマグネットの他極側に配備されるとともに、前記プレートより径が大きな略平板形状に形成されたヨークとを備えた磁気回路と、
前記磁気回路の前記プレートの端部近傍に配備されたボイスコイルと、
前記ボイスコイルを前記プレートの端部近傍に振動自在に支持する振動板と、
前記振動板を振動自在に支持するスピーカフレームとを有し、
前記磁気回路は、前記ヨーク上に配備されるとともに、内径が前記プレートの外径より大きいリング形状に形成された第２のマグネットを備え、
前記第１および第２のマグネット、ヨーク、およびプレートが略同心状に形成されていることを特徴とする
スピーカ。
【請求項１２】
前記第１および第２のマグネットは、互いに逆方向に着磁されていることを特徴とする請求項１１に記載のスピーカ。
【請求項１３】
前記第２のマグネットは、外径が前記ヨークと略同径に形成されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のスピーカ。
【請求項１４】
前記ヨークは、外周端部が前記第２のマグネットの外径より大きく延出された形状に形成されるとともに、当該延出された外周端部にスピーカフレームが固定されていることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のスピーカ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−９４６２６（Ｐ２００９−９４６２６Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６１０１２（Ｐ２００７−２６１０１２）
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【出願人】（０００２２１９２６）東北パイオニア株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【出願人】（０００２２１９２６）東北パイオニア株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
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