JP2850383B2 - 電気音響変換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、電磁誘導型の電気音響変換器に関する。

B.発明の概要 本発明は、電磁誘導型の電気音響変換器であり、振動
板の面積の大型化を図るとともに、振動板に設けられる
導電部及び導電部に誘導電流を誘起させる固定コイルの
少なくとも一方を超電導材料により形成することによ
り、音圧レベルの向上を図り広い周波数帯域まで入力さ
れる音響信号に忠実に再生することを可能とする。

C.従来の技術 従来、電磁誘導型のスピーカとして、実開昭50−1054
38号公報に記載されるようなものが提案されている。

この公報に記載されるスピーカは、導電性の材料に形
成したドーム型振動体を軸方向に進退自在に支持すると
ともに、この振動体の開放側の端部を磁気回路部により
形成される直流磁界中に配置し、ドーム型振動体の開放
側の端部の内周面側に同心円状に固定コイルを配したも
のである。

このスピーカは、固定コイルに音響信号に応じた駆動
電流を供給すると、ドーム型振動体の開放側の端部に電
磁誘導による誘導電流が誘起され、この二次電流と磁気
回路部により形成される直流財界との作用により、ドー
ム型振動体が駆動される。

このスピーカは、磁気ギャップすなわち磁気空隙部は
水平方向に形成され、この磁気空隙部内にドーム型振動
板と固定コイルを配置する構成となっているので、磁気
空隙部を狭くすることができなく磁気効率が悪くなって
しまっている。また、このスピーカは、誘導電流が誘起
される振動体を良好な導電性を有するように形成する必
要がり、振動体を構成する材料が限定され、機械的損
失、比重等について音響再生に好適な材料を用いること
が困難である。振動体を、例えば金属のように機械的損
失が小さく、比較的比重の大きい材料により構成した場
合には、特定の周波数で共振が発生し易く、また、入力
される信号に対する応答性が悪くなり良好な音響再生特
性が得られない。

一方、本出願人は、導電性を有する材料よりなる平板
状振動板を用いた電磁誘導型のスピーカを提案してい
る。

このスピーカは、第15図に示すように、中央にセンタ
ーポール101を一体に形成したヨーク102と、センターポ
ール101を囲んでヨーク102上に配置されるリング状のマ
グネット103と、このマグネット103上に配設されるリン
グ状のトッププレート104とからなる磁気回路部を備え
ている。この磁気回路部のセンターポール101とトップ
プレート104間の相対向する空隙が磁気ギャップ105とな
され、この磁気ギャップ105内にはマグネット103からの
磁束により直流磁界が形成されている。

マグネット103の内周側には、円盤形状に形成された
導電材よりなる平板状振動板106が、第15図中矢印ｆ方
向の上下方向の直流磁界に交差する方向に振動、すなわ
ち進退自在に支持されている。この平板状振動板106
は、マグネット103の内周面にダンパ部材107を介して支
持され、この振動板106に近接対向して固定コイル108が
配設されている。

このスピーカは、固定コイル108に音響信号に応じた
駆動電流（交流電流）が給電されると、電磁誘導により
導電材よりなる平板状振動板106に固定コイルと対向す
る部分に誘導電流が誘起され、この誘導電流が流れる短
絡コイルが形成される。そして、この短絡コイル部分に
流れる誘導電流と直流磁界との作用により振動板106が
直流磁界に交差する方向に駆動される。このとき、振動
板が直接に駆動されるため、広い周波数達域に亘って共
振が発生することを抑えることができ、駆動電流に対し
て忠実且つ良好な応答性をよく振動させることができ
る。

D.発明が解決しようとする課題 ところで、上述のような平板状振動板を用いた電磁誘
導型のスピーカは、広い周波数帯域に亘って大きな音圧
レベルで駆動することが困難である。

このスピーカにおいて、音圧レベルを上げるため、固
定コイル108に給電する駆動電流を増加させると、固定
コイル108からの発熱量が増大する。固定コイル108の発
熱量が増大すると、固定コイル108を構成する線材の電
気抵抗が大きくなり、駆動電流が流れにくくなり、音圧
レベルを上げることが困難となる。固定コイル108の発
熱量が増大すると、固定コイル108や振動板106を損傷し
てしまうおそれもある。

また、固定コイル108は、ハイパスフィルタとして作
用するため、低域の周波数帯域を再生することができな
くなり、周波数特性を劣化させてしまう。低域の周波数
特性の向上を図り、音圧レベルを向上するためには、固
定コイル108の巻数を増大させることによりインダクタ
ンスを増大させることが考えられるが、固定コイル108
の巻数を増加させると、固定コイル108の電気抵抗が大
きくなり、固定コイル108に大電流を供給することが困
難となってしまう。

そこで、本発明は、上述の実情に鑑みて提案されるも
のであって、広い周波数帯域に亘って、十分な音圧レベ
ルで入力される音響信号に忠実に駆動でき、駆動に伴う
発熱を抑え、良好な音圧周波数特性を実現できる電気音
響変換器を提供することを目的とする E.課題を解決するための手段 上述の課題を解決し上記目的を達成するため、本発明
に係る電磁誘導型電気音響変換器は、中央にセンターポ
ールを設けたヨークと上記センターポールの外側に配設
されるマグネットと上記マグネット上に配設されるトッ
ププレートで構成され、高さ方向において上記トッププ
レートの底面より所定の空隙を保持して上記センターポ
ールの頂部が低く位置されて上記センターポールと上記
トッププレートとの間で磁気ギャップを形成し、上記磁
気ギャップに直流磁界を発生させる磁気回路部と、上記
磁気ギャップ内に配置され高さ方向に振動し得る平板状
の振動板と、上記磁気ギャップ内の振動板の近傍位置で
且つ上記振動板と所定間隔を隔てて固定された固定コイ
ルとを設ける。そして、上記振動板に少なくとも上記磁
気ギャップの直流磁界の磁束通路と交差する部分で且つ
上記固定コイルと対向する部分に導電部を設け、この導
電部に上記固定コイルとの電磁誘導による誘導電流を流
す短絡コイルを形成し、上記導電部及び固定コイルの少
なくとも一方を超電導材料により形成したものである。

F.作用 本発明に係る電磁誘導型電気音響変換器は、進退自在
に支持され少なくとも一部が導電部となされるとともに
この導電部の少なくとも一部が磁気回路部の直流磁界中
に位置された振動板の導電部に対向して配設された固定
コイルに音響信号に応じた駆動電流が供給されると、導
電部に電磁誘導による誘導電流が誘起され、この導電部
に誘導電流を流す短絡コイルが形成され、この短絡コイ
ルに流れる誘導電流と直流磁界との作用により振動板が
振動する。

G.実施例 以下、本発明をスピーカに適用した例を挙げて説明す
る。

（Ｇ−１）第１の実施例（第１図乃至第４図） 本発明が適用されたスピーカは、第１図及び第２図に
示すように、外磁型の磁気回路部１を有し、この磁気回
路部１に薄い平板状をなす平板状振動板７及び給電コイ
ル９が取り付けられている。給電コイルは、固定コイル
として構成されている。

磁気回路部１は、円盤状に形成され中央部に円柱状を
なすセンターポール２が一体的に突設されたヨーク３を
備えている。これらセンターポール２及びヨーク３は、
高透磁性の磁性材料により形成されている。ヨーク３の
上面側には、センターポール２を囲むようにリング状の
マグネット４が配設されている。このマグネット４の上
面には、ヨーク３と同様の材料によりリング状に形成さ
れたトッププレート５が配設されている。このトッププ
レート５の開口径は、マグネット４の開口径より小径と
なされている。そのため、トッププレート５の内周面5a
は、マグネット４の内周面4aよりもやや内方に突出して
いる。

すなわち、本発明に係るスピーカを構成する磁気回路
部１は、中央にセンターポール２を設けたヨーク３と、
センターポール２を囲んで配設されるリング状をなすマ
グネット４と、マグネット４上に配設されるトッププレ
ート５をもって構成されている。この磁気回路部１は、
高さ方向においてトッププレート５の底面より所定の空
隙を保持してセンターポール２の頂部が低く位置されて
センターポール２とトッププレート５との間で磁気ギャ
ップ６を形成している。この磁気ギャップ６内には、第
２図中矢印Ｂに示すように、マグネット４からの磁束に
より直流磁界が放射状に発生している。

このように構成された磁気回路部１に、平板状振動板
７が水平に取り付けられている。この平板状振動板７
は、導電性を有する薄い金属板よりマグネット４の内周
に対応する大きさの円形に形成されている。この平板状
振動板７を構成する材料は、応答性を良好となすために
比重が小さく、また、電流が流れ易いように比抵抗率が
小さい金属が用いられる。このような金属としては、ア
ルミニウム、チタン、ベリリウム、マグネシウム、銅又
はこれらの合金等が用いられる。

平板状振動板７は、センターポール２の上方側に、後
述するように振動されたときにセンターポール２の先端
部に接触しないように、センターポール２との間に所定
間隔を隔てて、外周側がマグネット４の内周面4aにダン
パ部材８を介して磁気ギャップ６内の磁束に斜めに交差
する方向に振動すなわち進退自在に支持される。ダンパ
部材８は、平板状振動板７を確実に支持するとともに、
平板状振動板７の進退を広い周波数帯域に亘って阻害す
ることなく、また、分割振動が生じにくい材料より形成
される。すなわち、ダンパ部材８は、軽量で、縦弾性率
Ｅと密度ρとの比により表される比縦弾性率E/ρが大き
く、かつ内部損失Tan δの値が適度に大きな材料が適し
ている。

なお、振動板７の外周部側に同心円状に複数の屈曲部
を設けることにより、振動板７の外周部側を直接マグネ
ット４の内周面4aに支持するようにしてもよい。

また、振動板７を薄くし、十分な可撓性を有するよう
にすることにより、振動板７の外周部側を直接マグネッ
ト４の内周面4aに支持するようにしてもよい。

そして、平板状振動板７の磁気ギャップ６内に位置さ
れた部分の一方の面に近接して対向するように、給電コ
イル９が所定の支持部材10に固定されて配設されてい
る。給電コイル９は、センターポール２の先端側の周囲
を囲むように設けられている。給電コイル９には、この
給電コイル９の一端部9a及び他端部9bを介して音響信号
に応じた駆動電流が給電される。

そして、平板状振動板７の磁気ギャップ６内に位置さ
れた部分の一方の面に近接して対向するように、給電コ
イル９が、センターポール２の外周面とマグネット４の
内周面4aとの間に亘って配設された隔壁10上に配設され
ている。給電コイル９は、線材をリング状に巻回して形
成され、センターポール２の先端側の外周囲を囲むよう
に配設されている。この給電コイル９は、Nb₃Sn、YBa₂C
u₃O₇−ｘや、あるいは、Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃Ox等のBi系材料、
又はTl₂Ba₂Ca₂Cu₃Ox等のTl系材料等の超電導材料が用い
られている。この給電コイル９には、巻線の一端部9a及
び他端部9bを介して、音響信号に応じた駆動電流が給電
される。

このスピーカには、冷却体、例えば液体ヘリウム等の
冷却液をセンターポール２の周囲に循環させることによ
りセンターポール２及び給電コイル９を冷却する冷却装
置11が設けられている。冷却装置11は、駆動モータ12に
より駆動されるポンプ装置13を備え、例えば液体窒素又
は液体ヘリウムの冷却体を貯蔵する貯蔵タング14より、
輸送パイプ15を介して冷却液をヨーク３上に送り出す。
ヨーク３上に送り出された冷却液は、ヨーク３の上面、
センターポール２の周面、マグネット４の内周面4a及び
隔壁10の下面により構成される循環路を循環することに
より、給電コイル９を冷却し、所定の放出孔を介して空
中に放散される。なお、マグネット４は、ネオジウム系
材料により形成されているので、冷却されても減磁効果
を抑えることができる。

なお、冷却装置11は、センターポール５等を冷却した
後の冷却液を、所定の冷却処理を施して後に再び貯蔵タ
ンク14に回収するように構成してもよい。

このように構成された本発明に係るスピーカは、給電
コイル９に音響信号に応じた駆動電流が供給されると、
駆動電流に応じた周波数の交流磁界を発生し、この交流
磁界が平板状振動板７の給電コイル９に対向した部分と
鎖交することにより、平板状振動板７に電磁誘導による
誘導電流を誘起させる。この誘導電流は、平板状振動板
７の給電コイル９と対向する部分を含むリング状の部
分、すなわち、給電コイル９により形成される交流磁界
が鎖交する磁気結合部分7aにおいて最も電流密度が高く
なるように流れる。すなわち、この部分に短絡コイルが
形成されることになる。誘導電流は、駆動電流に対応す
る交流成分であって、誘導電流が流れている部分が磁気
ギャップ６内に位置されているため、誘導電流と磁気ギ
ャップ６内の直流磁界との作用により駆動力を発生し、
平板状振動板７の駆動が第１図中矢印Ｆ方向（上下方
向）に振動する。

本発明に係るスピーカは、給電コイル９を超電導材料
により形成され、液体窒素又は液体ヘリウム等の冷却液
により冷却されるので、電気抵抗を略零とすることがで
き、給電コイル９に供給し得る駆動電流を大きくするこ
とができ、さらに駆動電流を供給することによって発生
する発熱を抑えることができる。

また、このスピーカは、給電コイル９の電気抵抗を略
零とすることができるので、定電流駆動アンプで駆動す
ることができ、広い周波数帯域に亘って給電コイル９に
供給される駆動電流を一定とすることができ、良好な周
波数特性をもって音響再生を行うことができる。

さらに、本発明に係るスピーカは、給電コイル９を銅
等の導電材料により形成し、平板状振動板７を超電導材
料により形成するようにしてもよい。この場合には、冷
却装置11は、第３図に示すように、トッププレート５の
外周側より内周側に至るように設けられた透孔16を介し
て冷却体を平板状振動板７の周囲に送出するように構成
する。

さらにまた、本発明に係るスピーカは、給電コイル９
及び振動板７の双方を超電導材料により形成するように
してもよい。

ところで、本発明に係るスピーカは、給電コイル９と
振動板７との間に、磁性流体満たすようにしてもよい。
この磁性流体は、所定の溶媒と磁性粉末とがコロイド状
に混合されたものである。この磁性流体は、給電コイル
９と振動板７との間の磁気結合をより高密度となし、こ
れらの間の電磁誘導をより高効率となす。また、磁性流
体は、粘性を有するので、振動板７の振動の制動し減衰
を与える。この磁性流体は、冷却装置11により冷却され
るため、揮発することなく、所定の場所に保持される。

なお、本発明に係るスピーカは、上述したようなリン
グ状のマグネット４及び円形の平板状振動板７を備えて
なるものに限られず、矩形枠状のマグネット及び矩形の
平板状振動板を用いて構成するようにしてもよい。

また、本発明に係るスピーカは、第４図に示すよう
に、振動板７上にイコライザ40を配設し、さらに、トッ
ププレート５にホーン41を配設することにより、ホーン
型のスピーカとして構成してもよい。この場合には、振
動板７の熱はイコライザ40やホーン41を介して放熱する
ことができ、振動板７を効率よく冷却することができ
る。

（Ｇ−２）第２の実施例（第５図） 本発明に係るスピーカは、第５図に示すように、一対
の磁気ギャップがセンターポールの両側に形成されるよ
うに構成された磁気回路部を用いて構成してもよい。

この磁気回路部は、第５図に示すように、断面矩形の
センターポール17が一体的に突設された矩形のヨーク18
を備えている。このヨーク18上には、センターポール17
を挟んで相対向するように棒状をなす第１及び第２のマ
グネット19,20が配設されている。これら一対のマグネ
ット19,20の上面には、それぞれ板状をなす一対の第１
及び第２のトッププレート21,22が配設されている。こ
の磁気回路部は、センターポール17と第１のトッププレ
ート21との間の空隙及びセンターポール17と第２のトッ
ププレート22との間の空隙がそれぞれ第１及び第２の磁
気ギャップとなる。

なお、第５図に示す磁気回路部においても、高さ方向
において第１及び第２ののトッププレート21,22の底面
より所定の空隙を保持してセンターポール17の頂部が低
く位置されてセンターポール17と第１及び第２のトップ
プレート21,22との間で磁気ギャップを形成している。

このスピーカは、矩形の導電体よりなる平板状振動板
23が、センターポール17の上方側に、センターポール17
の上面との間に所定の間隔を隔てて配設されている。こ
の振動板23は、前述した円形の振動板７と同様の材料よ
り形成されている。平板状振動板23は、センターポール
17の両側面に平行となる二辺を一対のマグネット19,20
に支持され、第１及び第２の磁気ギャップ内の直流磁界
に交差する方向に進退自在となるように支持されてい
る。また、振動板23のセンターポール17の両端側の二辺
は、一対の支持板24に支持されている。これら支持板24
は、ヨーク18の各マグネット19,20の各端部間に嵌合す
るように配設され、振動板23の背面側の空間を略密閉す
る。

そして、超電導材料により形成された略矩形の給電コ
イル25が、センターポール17の周囲を囲むように、振動
板23の第１及び第２の磁気ギャップ内に位置する部分に
近接して対向配設している。給電コイル25は、センター
ポール17と各マグネット19,20との間に亘って設けられ
た隔壁26に取り付けられる。

給電コイル25は、液体窒素または液体ヘリウム等の冷
却液によって冷却される。このスピーカには、上述した
第１の実施例のスピーカと同様に、冷却装置11が設けら
れている。

この冷却装置11は、冷却液を貯蔵する貯蔵タンク14よ
り、輸送パイプ15を介して冷却液をヨーク18上に送り出
す。ヨーク18上に送り出された冷却液は、ヨーク18の上
面、センターポール17の周面、各マグネット19,20の内
側面及び隔壁26の下面により構成される循環路を循環す
ることにより、給電コイル25を冷却し、所定の放出孔を
介して空中に放散される。

この第５図に示すスピーカを駆動するには、上述の第
１の実施例のスピーカと同様に、給電コイル25に音響信
号に応じた駆動電流が供給されると、駆動電流に応じた
周波数の交流磁界を発生し、この交流磁界が振動板23の
給電コイル25に対向した部分と鎖交することにより、振
動板23に電磁誘導による誘導電流を誘起させる。この誘
導電流は、振動板23の給電コイル25と対向する部分を含
むリング状の部分、すなわち、給電コイル25により形成
される交流磁界が鎖交する磁気結合部分7aにおいて最も
電流密度が高くなるように流れる。そして、この電流密
度が高くなった部分が短絡コイルとなる。この短絡コイ
ルに流れる誘導電流は、駆動電流に対応する交流成分で
あって、誘導電流が流れてている部分が磁気ギャップ内
に位置されているため、誘導電流と磁気ギャップ内の直
流磁界との作用により駆動力を発生し、振動板23の上下
方向に振動される。

（Ｇ−３）第３の実施例（第６図及び第７図） また、本発明に係るスピーカは、第６図に示すよう
に、平板状振動板27を導電性を有する導電性高分子フィ
ルムにより形成するようにしてもよい。

すなわち、このスピーカは、上述した各実施例のスピ
ーカと同様に、外磁型の磁気回路部１を備えている。こ
の磁気回路部１は、センターポール２が設けられたヨー
ク３、リング状のマグネット４及びリング状のトッププ
レート５から構成され、センターポール２の先端側とト
ッププレート５の内周面5aとの間のリング状の空隙が磁
気ギャップ６となされている。

この磁気回路部１に、マグネット４の開口部を対応す
るように形成された平板状振動板27が取り付けられてい
る。この振動板27は、導電性高分子フィルムにより、全
面に亘って一様な導電性を有するように形成されてい
る。この振動板27は、センターポール２の上方側に、こ
のセンターポール２の先端面に接触しないように所定間
隔を隔て外周縁をマグネット４の内周面4aに支持され
て、磁気回路部の上下方向に進退自在となるように支持
されている。

平板状振動板27を構成する導電性高分子フィルムは、
高分子材料中にカーボンや金属パウダー等を混入してな
る材料より形成されたフィルムである。また、ポリアセ
チレンのベースにヨウ素をドーピング処理して導電性を
帯びるようにした材料からなるフィルムも用いることが
できる。

そして、振動板27の磁気ギャップ６内に位置する部分
に対向して、超電導材料によりなる給電コイル９がセン
ターポール２の周囲とマグネット４の内周面4aとの間に
亘って設けられた隔壁10に支持されて配置されている。

また、上述の各実施例のスピーカと同様に、ヨーク３
の上面、センターポール２の周面、マグネット４の内周
面4a及び隔壁10の下面により構成される循環路に冷却液
を循環させることにより給電コイル９を冷却するように
パイプ15の先に冷却装置が設けられる。

このように構成されたスピーカは、給電コイル９に音
響信号に応じた駆動電流が供給されると、給電コイル９
に供給された駆動電流に応じた周波数の交流磁界が発生
し、この交流磁界により振動板27に誘導電流が誘起さ
れ、給電コイル９と対向した振動板27に短絡コイルが形
成され、この短絡コイルに流れる誘導電流と磁気ギャッ
プ６内の直流磁界との作用により、振動板27が上下方向
に振動される。

振動板27は、高分子材料より形成されているため、機
械的損失が比較的大きく、また軽く形成することができ
るので、特定の周波数における共振の発生を抑えること
ができ、駆動電流に対し応答性の良く駆動することがで
きる。

振動板27を絶縁性高分子フィルムにより構成する場合
には、第７図に示すように、その一部のみが導電性を有
するようにしてもよい。この場合には、平板状振動板27
は、絶縁性高分子フィルムにより形成され、この絶縁性
高分子フィルムの一部にカーボンや金属パウダーをリン
グ状に混入加工したリング状導電部27aを形成する。そ
して、この振動板27をマグネット４の内周面に取り付け
るこのリング状導電部27aは、給電コイル９と対向する
部分、すなわち給電コイル９と磁気結合する部分に形成
される。このように構成されたスピーカは、導電部27a
以外の部分に表層電流の誘起（いわゆる表皮効果）が防
止され、導電部27aのみに誘導電流が集中されるので、
駆動効率が一層向上される。

このスピーカにおいて、振動板27は、円形のみならず
矩形やその他の形状に形成することもできる。

（Ｇ−４）第４の実施例（第８図及び第９図） 本発明に係るスピーカは、平板状振動板の磁気結合部
分のみが導電性を有するように絶縁性高分子フィルムに
所定形状の導体板を取り付けるように構成してもよい。

このスピーカは、第８図に示すように、上述した各実
施例のスピーカと同様に、外磁型の磁気回路部１を備え
る。この磁気回路部１は、センターポール２が設けられ
たヨーク３、リング状のマグネット４及びリング状のト
ッププレート５から構成されており、センターポール２
の先端側とトッププレート５の内周面5aとの間のリング
状の空隙が磁気ギャップ６となされている。

この磁気回路部１に、センターポール２の上方側に、
このセンターポール２の上面に接触しないようにこの上
面との間に所定の間隔を隔てて平板状振動板28が配設さ
れる。平板振動板28は、マグネット４の内周面4aに外周
縁を支持され、磁気ギャップ６内の直流磁界に直交する
方向に進退自在となるように支持されている。

この振動板28は、絶縁性高分子フィルムよりマグネッ
ト４の開口部に対応する形状に形成された振動板本体28
aの一方の面に、金属や導電性高分子フィルム、あるい
は超電導材料からなる第１のリング状導体板29が取り付
けられている。第１の導体板29の振動板本体28aへの取
り付けは、接着剤等を用いて接合される。第１の導体板
29は、磁気ギャップ６に対応する形状に形成され、振動
板本体28aの磁気ギャップ６内に位置する部分に取り付
けられる。

そして、第１の導体板29に対向するように、給電コイ
ル９がセンターポール２の周囲とマグネット４の内周面
4aとの間に亘って配設されたた隔壁10を支持されて配置
されている。

このように構成されたスピーカは、給電コイル９の音
響信号に応じた駆動電流が供給されると、駆動電流に応
じた周波数の交流磁界を発生し、この交流磁界が振動板
23の給電コイル25に対向した部分と鎖交することによ
り、振動板23の短絡コイルとなるリング状導電板に電磁
誘導による誘導電流が誘起され、この誘導電流と磁気ギ
ャップ６内の直流磁界との作用により振動板23の駆動が
行われる。

また、振動板28は、第９図に示すように、振動板本体
28aの相対向する両面にそれぞれ第１及び第２のリング
状導体板29,30を取り付けるようにしてもよい。

このように、振動板28が振動板本体28aとこの振動板
本体28aの片面あるいは両面に取り付けられた導体板と
により構成されたスピーカも、振動板28は、円形のみな
らず矩形やその他の形状に形成することができる。

また、第８図及び第９図に示した実施例も、ヨーク３
の上面、センタポール２の周面、マグネット４の内周面
4a及び隔壁10の下面により構成される循環路に冷却体を
循環させるようにパイプ15に冷却装置を設けて冷却する
ようにしている。

（Ｇ−５）第５の実施例（第10図及び第11図） 本発明に係るスピーカは、全面が導電性を有する平板
状振動板を用いて構成する場合には、平板状振動板の面
積あたりの電気抵抗が部分によって異なるように構成し
てもよい。

このスピーカは、第10図及び第11図に示すように、上
述した各実施例と同様に、外磁型の磁気回路部１を備え
ている。この磁気回路部１は、センターポール２が設け
られたヨーク３、リング状のマグネット４及びリング状
のトッププレート５から構成され、センターポール２の
先端側とトッププレート５の内周面5aとの間のリング状
の空隙が磁気ギャップ６となされている。

この磁気回路部１には、平板状振動板31が取り付けら
れる。この振動板31は、金属板よりマグネット４の開口
部に対応する形状に形成され、センターポール２の上方
側に、このセンターポール２の上面に接触しないように
所定の間隔を隔てて、外周縁をマグネット４の内周面4a
にダンパ部材８を介して進退自在に支持されている。

この振動板31の磁気ギャップ６内に位置する部分に対
向するように、超電導材料により形成された給電コイル
９がセンターポール２の周囲とマグネット４の内周面4a
との間に亘って配設された隔壁10に支持されている。

また、上述の各実施例のスピーカと同様に、ヨーク３
の上面、センターポール２の周面、マグネット４の内周
面4a及び隔壁10の下面により構成される循環路に冷却液
を循環させることにより、給電コイル９を冷却する冷却
装置11が構成されている。

そして、振動板31には、給電コイル９に対向する部
分、すなわち給電コイル９により発生する磁界が密接に
鎖交する磁気結合部分を面積あたりの電気抵抗を小さく
するように肉厚に形成した肉厚導電部31aを設ける。

このように振動板31に肉厚導電部31aを形成するに
は、平坦な金属板からなる振動板本体31bに、この振動
板本体31bと同種あるいは異種の金属材料よりなるリン
グ状部材31cを導電接着剤などで接合する。第10図は、
振動板本体31bの下面にリング状部材31cを設けた例を示
し、第11図は振動板本体31bの上面及び下面にリング状
部材31cを設けた例を示した。

なお、このリング状部材31は、超導電材料から構成し
てもよい。

このように構成されたスピーカは、給電コイル９に音
響信号に応じた駆動電流が供給されると、駆動電流に応
じた周波数の交流磁界を発生し、この交流磁界が振動板
31の給電コイル９に対向した部分と鎖交することによ
り、振動板31のリング状部分31c、すなわち肉厚導電部3
1aが短絡コイルとなりに電磁誘導による誘導電流が誘起
され、この誘導電流と磁気ギャップ６内の直流磁界との
作用により振動板23が振動される。

このスピーカは、肉厚導電部31aのみが肉厚となされ
ていることにより、肉厚導電部31aの面積あたりの電気
抵抗が小さくされており、誘導電流が一層流れ易くなさ
れている。そのため、このスピーカは、誘導電流をより
多く流すことができ振動板31を大きな力で駆動すること
ができ、音圧レベルを口授することができる。

なお、振動板31は、肉厚導電部31aに取り付けられる
リング状部材31cを金や銀等の比抵抗率の極めて低い材
料より形成することにより、振動板31の全体の重量の増
大を抑えつつ、肉厚導電部31aの電気抵抗を小さくこと
ができる。

また、振動板31の所定部分のみを肉厚となすには、メ
ッキや蒸着、スパッタリング等を施すことにより振動板
本体31bの片面あるいは両面に所定の金属を被着させる
ようにしてもよい。

さらに、平板状振動板31は、肉厚導電部31a以外の部
分を、切削やエッチング等により薄くし、面積あたりの
電気抵抗率を大きくすることにより、相対的に肉厚導電
部31aが肉厚であって電気抵抗が小さくなるように形成
してもよい。この場合には、振動板31は、肉厚導電部31
aについて電気抵抗を小さくするに十分な厚さとなすと
ともに、全体として軽量化することができ、この平板状
振動板31を用いたスピーカの感度を向上させることがで
きる。

さらに、振動板31の肉厚導電部31a以外の部分の電気
抵抗を大きくするには、電気抵抗を大きくさせたい部分
に酸化膜を形成するようにしてもよい。

このように平板状振動板31を形成することにより、肉
厚導電部31a以外の部分に表層電流の誘起（いわゆる表
皮効果）が防止され、肉厚導電部31aのみに誘導電流を
集中させることができ、駆動効率を一層向上することが
できる。

そして、このスピーカにおいても、振動板31は、円形
のみならず矩形やその他の形状に形成してもよい。

（Ｇ−６）第６の実施例（第12図乃至第14図） 本発明に係るスピーカの前述した第２及び第３の実施
例において、前述した第６図及び第８図に示したよう
に、振動板の所定部分のみを導電性を有する部分となす
場合には、この導電性を有する部分は螺旋状の部分を有
する閉ループとしてもよい。

すなわち、この例において、振動板27,28は、第12図
に示すように、導電部32が振動板27,28の一方の上に螺
旋状に形成されている。この導電部32は、振動部27,28
の給電コイル９に対向する部分を含む磁気結合部分内に
位置するように形成されている。この導電部32は、その
一端部32a及び他端部32bを平板状振動板27,28の他方の
面側に臨ませ、この他方の面側において各端部32a,32b
が短絡部材33により短絡されることにより閉ループ、す
なわち短絡コイルを構成している。

このような導電性を有する部分が螺旋状を有するよう
になされた振動板27,28を用いてスピーカを構成する
と、誘導電流を複数巻回数を有するコイルに流すのと同
等の作用が得られ、振動板27,28をより効率よく駆動す
ることができる。

すなわち、このスピーカにおいては、振動板27,28を
駆動する力をＦとすると、磁気回路部１により形成され
る直流磁界の強さをＢとし、誘導電流の電流量をＩと
し、この誘導電流の流れる部分の直流磁界内における長
さをＬしたとき、 Ｆ＝BIL の関係が成立している。直流磁界の強さＢ及び誘導電流
の電流量Ｉが一定であれば、振動板27,28を駆動する力
Ｆは、上記長さＬに比例する。上述のスピーカにおい
て、導電部32が螺旋状であることにより上記長さＬが長
くなされ、平板状振動板27,28を駆動する力Ｆが大きく
なる。

また、このスピーカの振動板27,28における導電性を
有する部分は、複数の閉ループからなるようにしてもよ
い。

すなわち、この例において、振動板27,28は、第13図
に示すように、複数の導電部34が、振動板27,28の片面
あるいは両面にそれぞれ閉ループ、すなわち短絡コイル
を形成し互いに同心円状をなすように形成されている。
これら導電部34は、それぞれ振動板27,28の給電コイル
９に対向する部分を含む磁気結合部分内に位置するよう
に形成されている。

このように形成された振動板27,28を用いてスピーカ
を構成する場合にも、誘導電流を複数巻回したコイルに
流すのと同等の作用が得られる。すなわち、このスピー
カにおいては、誘導電流の流れる部分の直流磁界内の長
さＬが長くなされることにより、振動板27,28を駆動す
る力Ｆが大きくなり、振動板27,28がより効率よく駆動
される。

さらに、振動板27,28は、導電性を有する部分が、互
いに並列して離間配置された複数の閉ループからなるよ
うに形成してもよい。

すなわち、この振動板27,28は、第14図に示すよう
に、複数の導電部35が、振動板27,28の片面あるいは両
面にそれぞれ閉ループ、すなわち短絡コイルを形成する
ように互いに離間して並列に形成されている。これら導
電部35は、それぞれ振動板27,28の給電コイル９に対向
する部分を含む磁気結合部分内に位置するように形成さ
れている。

このように構成された振動板27,28を用いたスピーカ
は、誘導電流を複数巻回したコイルに流すのと同等の作
用が得られ、振動板27,28をより効率よく駆動すること
ができる。

なお、本発明に係る電気音響変換器は、上述した各実
施例のように、スピーカとして構成するのみならず、マ
イクロホンとして構成することもできる。

本発明に係る電気音響変換器をマイクロホンとして構
成した場合には、外部より入射される音響により平板状
振動板が振動され、この振動板の振動と直流磁界との相
互作用により振動坂内に電流が誘起される。振動板内に
誘起された電流は、電磁誘導により固定コイル、すなわ
ち導出コイルに誘起電流を発生させるこのマイクロホン
においては、導出コイルの両端より音響に対応した電気
出力が得られる。

また、上述した各例においては、ヨークに適宜透孔等
を設けることにより、スピーカとして構成した場合の振
動板の背面側の音圧の調整や、マイクロホンとして構成
した場合の指向性の調整等を行うことができる。

H.発明の効果 上述のように、本発明に係る電磁誘導型電気音響変換
器は、中央にセンターポールを設けたヨークと上記セン
ターポールを囲んで配設されるマグネットと上記マグネ
ット上に配設されるトッププレートで構成され、高さ方
向において上記トッププレートの底面より所定の空隙を
保持して上記センターポールの頂部が低く位置されて上
記センターポールと上トッププレートとの間で磁気ギャ
ップを形成し、上記磁気ギャップに直流磁界を発生させ
る磁気回路部の上記磁気ギャップ中に、短絡コイルを形
成した導電部が直流磁界に交差されて上記磁気回路部の
高さ方向に振動するように振動板を配置しているので、
磁気ギャップを狭くでき、振動板の面積の大型化を図
り、大型の面積の振動板を効率よく駆動でき、良好な音
圧周波数特性を得ることができる。

さらに、振動板の導電部及び固定コイルの少なくとも
一方を、超電導材料により形成しているので、コイルに
供給される駆動電流を増大することができるとともに、
発熱を抑えることができるので、大きな駆動電流を用い
て高能率で大型の面積の振動板を振動させることがで
き、高い音圧レベルで広い周波数帯域に亘って良好な特
性を有する音響再生を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明をスピーカに適用した第１の実施例を示
す斜視図であり、第２図は第１図に示すスピーカの縦断
面図であり、第３図は本発明に係るスピーカの他の例を
示す斜視図であり、第４図はホーン型スピーカの縦断面
図である。 第５図は本発明をスピーカに適用した第２の実施例を示
す斜視図である。 第６図は本発明をスピーカに適用した第３の実施例を示
す斜視図であり、第７図は第３の実施例の他の例を示す
縦断面図である。 第８図は本発明をスピーカに適用した第４の実施例を示
す斜視図であり、第９図は第４の実施例の他の例を示す
縦断端面図である。 第10図は本発明をスピーカに適用した第５の実施例を示
す斜視図であり、第11図は第５の実施例の他の例を示す
縦断端面図である。 第12図は本発明に係るスピーカに用いられる平板状振動
板の他の例を示す平面図であり、第13図は平板状振動板
のさらに他の例を示す平面図であり、第14図は平板状振
動板のさらに他の例を示す平面図である。 第15図は平板状振動板を有する従来の電磁誘導型スピー
カを示す縦断面図である。 １……磁気回路部、６……磁気ギャップ、7,23,27,28,3
1……振動板、９……給電コイル、28a……振動板本体、
32,34,35……導電部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中央にセンターポールを設けたヨークと上
   記センターポールの外側に配設されるマグネットと上記
   マグネット上に配設されるトッププレートで構成され、
   高さ方向において上記トッププレートの底面より所定の
   空隙を保持して上記センターポールの頂部が低く位置さ
   れて上記センターポールと上記トッププレートとの間で
   磁気ギャップを形成し、上記磁気ギャップに直流磁界を
   発生させる磁気回路部と、 上記磁気ギャップ内に配置され高さ方向に振動し得る平
   板状の振動板と、 上記磁気ギャップ内の振動板の近傍位置で且つ上記振動
   板と所定間隔を隔てて固定された固定コイルとを設け、 上記振動板には少なくとも上記磁気ギャップの直流磁界
   の磁束通路と交差する部分で且つ上記固定コイルと対向
   する部分に導電部を設け、この導電部に上記固定コイル
   との電磁誘導による誘導電流を流す短絡コイルを形成
   し、 上記導電部及び固定コイルの少なくとも一方を超電導材
   料により形成してなる電磁誘導型電気音響変換器。