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ボイスコイル（ボビン、カラー、巻線から構成される）は、スピーカーコーンの先端に取り付けられたコイル状のワイヤーです。ボイスコイルは、流れる電流に対する磁場の反応によってコーンに駆動力を与えます。
この用語は、ハードディスクドライブ内部のヘッドを動かすのに使われるようなボイスコイル式リニアモーターにも使われます。これらはより大きな力を発生させ、より長い距離を移動しますが、同じ原理で動作します。サーボバルブの動作やデジタルカメラの電子フォーカス調整などの一部の用途では、これらはボイスコイルモーター（VCM）として知られています。[ 1 ]
ボイスコイルに電流を流すと磁場が発生します。この磁場によって、スピーカーのフレームに固定された永久磁石の磁場がボイスコイルに作用し、スピーカーのコーンが動きます。ボイスコイルに音声波形を印加すると、コーンは元の入力信号に対応する音圧波を再現します。
スピーカーの可動部品は、慣性による減衰が大きすぎることなく高周波音を正確に再現するために、質量が小さくなければならないため、ボイスコイルは通常、できるだけ軽量に作られており、そのため繊細です。コイルに過大な電流を流すと、コイルが過熱する可能性があります（オーム加熱を参照）。リボンワイヤと呼ばれる平らなワイヤで巻かれたボイスコイルは、丸線で巻かれたコイルよりも磁気ギャップ内の充填密度が高くなります。一部のコイルは、表面が密封されたボビンとカラー材料で作られており、コイルから熱を奪って磁石構造に伝導することでコイルの冷却を助ける強磁性流体に浸すことができます。低周波で過剰な入力電力が加わると、コイルが通常の限界を超えて動き、歪みや機械的な損傷を引き起こす可能性があります。
電力処理能力は、電線の絶縁体、接着剤、ボビン材料の耐熱性に関係しており、磁気ギャップ内のコイルの位置によって影響を受ける可能性があります。ほとんどのスピーカーは、巻線が磁気ギャップの高さよりも高い「オーバーハング」ボイスコイルを使用しています。このトポロジーでは、コイルの一部が常にギャップ内に留まります。電力処理能力は、許容できる熱量とボイスコイルから除去できる熱量によって制限されます。一部のマグネット設計では、伝導冷却を改善し、電力処理能力を大幅に向上させるために、磁気ギャップの上下にアルミニウム製のヒートシンクリングが含まれています。他のすべての条件が一定である場合、ボイスコイル巻線の面積はコイルの電力処理能力に比例します。したがって、巻線の高さ が 12 mm の直径 100 mm のボイスコイルは、巻線の高さが 24 mm の直径 50 mm のボイスコイルと同様の電力処理能力を持ちます。
「アンダーハング」ボイスコイル設計（下記参照）では、コイルは磁気ギャップよりも短く、 X maxと呼ばれる限られた可動範囲で一定の起電力が得られる構造になっています。コイルが過駆動されるとギャップから外れ、大きな歪みが発生し、鋼材の放熱効果が失われて急速に発熱する可能性があります。
多くのハイファイ機器、そしてほぼすべてのプロ用低周波スピーカー（ウーファー）には、ボイスコイルを強制空冷するための通気孔がマグネットシステムに設けられています。コーンとダストキャップのポンピング動作によって冷たい空気が吸い込まれ、熱い空気が排出されます。この冷却方法はコーンの動きに依存するため、中音域や高音域では効果がありませんが、中音域やツイーターに通気孔を設けることで音響的な利点が得られる場合もあります。
初期のスピーカーでは、ボイスコイルは紙製のボビンに巻かれていましたが、これは比較的低い出力レベルには適していました。より強力なアンプが普及するにつれて、紙製ボビンの代わりにアルミニウム合金1145箔が広く使われるようになり、ボイスコイルは出力の増加にも耐えられるようになりました。現代のハイファイ・スピーカーのボイスコイルは、 150℃、あるいは180℃までの動作温度に耐えられる材料を使用しています。業務用スピーカーでは、300℃未満の高温と機械的ストレスが同時にかかる厳しい環境下でもボイスコイルの耐久性を向上させるため、高度な熱硬化性複合材料が利用できるようになりました。
アルミニウムは、低コスト、接着の容易さ、構造強度といった利点から、スピーカー業界で広く使用されていました。しかし、特にプロ用オーディオ機器において高出力アンプが登場すると、アルミニウムの限界が露呈しました。アルミニウムは、ボイスコイルからスピーカーの接着部分に熱を効率的に、しかし不便な形で伝達し、熱劣化や焼損を引き起こします。磁気ギャップ内でのアルミニウムボビンの動きは、材料内部に渦電流を発生させ、温度をさらに上昇させ、長期的な耐久性を阻害します。1955年、デュポン社はアルミニウムの欠点を持たないポリイミド樹脂フィルムであるカプトンを開発し、カプトン、そして後にカネカ・アピカルがボイスコイルに広く採用されました。これらの濃い茶色のプラスチックフィルムは、ほとんどのハイファイボイスコイルで成功を収めましたが、コストの高さや、高温時に軟化するという残念な性質など、あまり好ましくない特性もいくつかありました。 Hisco P450は、プロ用スピーカーの音の軟化という問題を解決するために1992年に開発された、薄いガラス繊維布にポリイミド樹脂を含浸させた熱硬化性複合材です。ポリイミドの優れた特性とガラス繊維の耐熱性および剛性を兼ね備えています。過酷な物理的ストレスや300℃までの動作温度にも耐え、その剛性によってスピーカーの「冷たい」周波数特性を維持します。
ボイスコイルの巻線に実際に使用されるワイヤーは、ほとんどの場合、電気絶縁被覆を施した銅線であり、場合によっては接着剤で被覆されることもあります。銅線は、製造が容易で汎用性の高いボイスコイルを、リーズナブルなコストで提供します。スピーカーに最高の感度や高周波応答の拡張が求められる場合は、コイルの可動質量を減らすためにアルミニウム線を使用することもあります。アルミニウム線は製造環境ではややデリケートですが、同ゲージの銅線の約3分の1の質量で、約3分の2の電気伝導率を持っています。銅被覆アルミニウム線が使用されることもあり、銅線に比べてコイルの質量を大幅に削減できるだけでなく、巻線も容易になります。
陽極酸化処理されたアルミニウム平線を使用すると、他のボイスコイル線に用いられるエナメルコーティングよりも絶縁性酸化層が強固になり、絶縁破壊に対する耐性が向上します。これにより、軽量で低インダクタンスのボイスコイルが実現し、小型の広帯域スピーカーでの使用に最適です。このようなコイルの主な出力制限要因は、ワイヤーをボビンに、またはボビンをスパイダーとコイルに接着する接着剤の熱軟化点です。
ボイスコイルは、スピーカー以外にも、時間軸と力軸の直線性や長いストロークが求められる用途に使用できます。真空や宇宙空間などの環境では、コイル損失を低減するために、設計段階で特別な配慮が必要です。熱放散を促進するために、いくつかの具体的な方法が用いられます。
上の図は、ボイスコイルが磁場に浸される2つの方法を示しています。最も一般的な方法は、ボイスコイルの高さが磁気ギャップの高さよりも大きいオーバーハング設計です。主にハイエンドスピーカーで使用されるアンダーハング設計では、コイルの高さがギャップの高さよりも小さくなっています。両方の方法の違い、利点、欠点を以下に示します。
オーバーハングコイル
下吊りコイル
どちらのトポロジーも同じ目標を目指している。それは、印加された信号を忠実に再現するドライバを実現するために、コイルに直線的な力を作用させることである。
「ボイスコイル」という用語は一般化され、磁場内で物体を往復運動させるためにソレノイドを使用する、検流計のような機構全般を指すようになった。
特に、ムービングヘッド式ディスクドライブにおいて読み書きヘッドを動かすコイルを指す場合によく用いられます。この用途では、非常に軽量なコイルが、永久希土類磁石によって生成される強力な磁場内に設置されます。ボイスコイルは、ヘッドの位置決めを行うサーボシステムのモーター部分であり、電気制御信号によって駆動され、その結果生じる力によってヘッドが迅速かつ正確に位置決めされます。