JP3694183B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、スピーカ装置に関し、特に磁界中のコイルに流れる駆動電流によって生じる電磁駆動力の反力を用いて振動板を駆動するスピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、スピーカ装置はオーディオ信号（電気信号）を入力して振動板を機械振動させ、当該振動板の振動を音響エネルギに変換する、いわゆる電気−音響変換器である。
【０００３】
スピーカ装置の代表例であるムービングコイル方式のダイナミックスピーカ（動電型スピーカ）の構造を図１２に示す。周知のごとく、ダイナミックスピーカは、例えば略円錐形状（コーン形状）を有する振動板１０１の中央部分の孔に、ボイスコイル１０２が卷回されたボイスコイルボビン１０３が嵌合固着し、フレーム１１２に取り付けられたエッジ１０８及びダンパ１０９によって、振動板１０１、ボイスコイル１０２、ボイスコイルボビン１０３が一体に弾性支持されることにより振動板１０１がダイナミックスピーカの中心軸Ｘ方向における所定の静止位置において支持されると共に、ボイスコイル１０２及びボイスコイルボビン１０３が磁石１０４、プレート１０５、ポールヨーク１０６からなる磁気回路１０７の磁気空隙内の所定の静止位置において空間支持される。
【０００４】
また、ボイスコイル１０２はその両端がフレーム１１２に設けられた正負の入力端子１１０にそれぞれリード線１１１を介して電気的に接続されていて、該入力端子１１０からオーディオ信号が供給されることにより磁気ギャップ内のボイスコイル１０２がオーディオ信号に応じた電磁駆動力を受けて振動板１０１と共にピストン振動方向に沿って前後に駆動する。その結果、振動板１０１からオーディオ信号に応じた音響エネルギが放射される。
【０００５】
このように、ムービングコイル方式のダイナミックスピーカは、その構造上ボイスコイルが振動板１０１と共に振動するので、フレーム１１２に設けられた正負の入力端子１１０とボイスコイル１０２をつなぐリード線１１１は、入力端子１１０から供給される電気入力をボイスコイル１０２に常に供給する必要がある。
【０００６】
また、リード線１１１は、振動中の振動板１０１の有効ストロークを確保すると共に振動板１０１の振動姿態に影響をおよぼさないようにするために、耐屈曲性を有し、適度に柔らかく且つ自己の姿勢維持が可能な程度の硬さを有する材料で形成されるのが望ましい。
【０００７】
また、リード線１１１は、振動板１０１の有効ストロークに対し突っ張らないように振動板１０１の振幅に対しある程度余裕ある長さを有する必要があるが、振動中にリード線１１１が振動板１０１、ダンパ１０９、フレーム１１２等にぶつかって不要な音を出さないようにするためにはリード線１１１の長さをあまり余裕を持たせて形成することができない。
【０００８】
したがって、従来、ムービングコイル方式のダイナミックスピーカでは、正負の各リード線１１１は、上述した範囲の長さを有し、その一端を入力端子１１０側に固定し、他方端を振動板１０１の表面上に引き出されたボイスコイル１０２の両端に振動板１０１の裏側からそれぞれ接続して該接続部分が振動板１０１上に固定すると共に、中間部分をややたるませた状態で振動板１０１やボイスコイル１０２、フレーム１１２等と接することがないように、振動板１０１の背面側とフレーム１１２との間において空中配線（図１２参照）によってスタイリングされるのが通常である。
【０００９】
上述のように、ムービングコイル方式のダイナミックスピーカは、静磁界内に空間配置された質量の小さいボイスコイル及びボイスコイルボビンが振動板に固着されて軽量の振動系を構成し、当該ボイスコイルに電気入力を与えることによりボイスコイルが電磁駆動して、振動板を前後に振動させるので、電気−音響変換効率の主要構成要素となる振動系の付加質量を容易に小さく設定でき、したがって電気−音響変換効率を高める上で比較的有利である。
【００１０】
従来のムービングコイル方式のダイナミックスピーカは概略以上のように構成され、簡単な構造と音響変換の効率良さからスピーカ装置の主流として広く用いられている。
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記ムービングコイル方式のダイナミックスピーカに代表されるスピーカ装置は、近年、家庭用のオーディオ装置等に用いられるのみならず、車載用としても用いられることが多く、使用者が臨場感あふれる大音量の再生音を望むため、スピーカ装置に大入力が供給される場合が多い。
【００１２】
ところが、上述したムービングコイル方式のダイナミックスピーカでは、リード線１１１をスタイリングする必要からリード線１１１の長さに自ずと限りがあり、リード線１１１が突っ張らない範囲での振幅しか得ることができない。
【００１３】
つまり、スピーカ装置に大入力を供給した場合に、振動板１０１やボイスコイル１０２の振動に伴なってリード線１１１の両端部分が繰り返し突っ張ったり大きく屈曲したりするので、その結果リード線１１１の両端部分が屈曲疲労して断線してしまう場合がある。その結果、スピーカ装置のコイルに電気入力が供給されない状態（コイル断線状態）を引き起こしてしまう場合がある。
【００１４】
また、ムービングコイル方式のダイナミックスピーカのボイスコイルに供給される電気入力は、その一部がボイスコイルに流れる駆動電流よって熱エネルギーに変換されてジュール熱となって放熱されて消費され、残りが振動系の駆動エネルギとなる。
【００１５】
従って、上述した、ムービングコイル方式のダイナミックスピーカに大入力が供給されて、振動板１０１やボイスコイル１０２が大振幅で振動する場合に、リード線１１１が上述の理由によって即座に断線しない場合であっても、振動板１の大振幅に伴ってリード線１１１のある部分が繰り返し屈曲し、その屈曲動作によって材料に疲労が生じて僅かであってもその屈曲部分が集中的に損傷する場合があり、その場合には、屈曲部分のリード線の断面積が減少するのでリード線の抵抗値が局所的に増すこととなる。
【００１６】
このような状態において、スピーカ装置にさらに大入力を供給し続けた場合には、リード線１１１の損傷部分に集中的にジュール熱が放熱または蓄積されるのでリード線１１１が急激に温度上昇してその部分が軟化してさらに屈曲し易くなり、結果的にリード線１１１を加速的に損傷させることとなり断線を引き起こす場合がある。その結果、スピーカ装置のコイルに電気入力が供給されない状態（コイル断線状態）を引き起こしてしまう場合がある。
【００１７】
そのため、従来ではリード線１１１に機械的、電気的な負荷がかからない範囲内においてスピーカ装置に電気入力を供給する必要があり、スピーカ装置に大入力を供給して振動板を大振幅で振動させることには自ずと限界があった。
【００１８】
本発明は、上述の問題点に鑑みなされたものであり、コイルに大入力を供給して振動板が大振幅で振動してもコイル断線することのないスピーカ装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決する手段】
請求項１記載の発明は、フレームに対して移動可能に設けられた振動板と、前記フレームに対して固定されたコイルと、前記コイルに磁束を付与する磁束付与手段と、を有し、前記振動板を前記コイルの軸方向に駆動するスピーカ装置であって、前記磁束付与手段は、前記コイルに対してコイル軸方向に略垂直な磁束を付与するものであり、前記振動板に固定された駆動マグネットを含み、前記コイルは前記コイル軸方向に分離した上部コイルと下部コイルとからなり、前記駆動マグネットは前記上部コイルに対面する上部マグネットと前記下部コイルに対面する下部マグネットとからなり、前記上部コイル及び前記下部コイルは互いに逆方向の電流が供給され、前記上部マグネット及び下部マグネットは互いに逆方向の磁束を発生するものであり、前記上部マグネットと前記下部マグトは磁性体からなるヨーク部材を介して連結されることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１に記載のスピーカ装置において、振動板は、コイルに電流が供給されることによってコイルに発生するコイル軸方向の力の反力により、コイル軸方向に駆動されることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載のスピーカ装置において、前記コイルは略筒状であることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項４記載の発明は、請求項１記載のスピーカ装置において、前記駆動マグネットはリング状であり、前記コイルが挿通されて配されることを特徴とする。
【００２３】
また、請求項５記載の発明は、請求項４に記載のスピーカ装置において、前記駆動マグネットは、内周部と外周部に磁極を有することを特徴とする。
【００２４】
また、請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一に記載のスピーカ装置において、前記磁束付与手段は、前記フレームの略中央に立設した磁性材料からなるポールヨーク部を含み、前記コイルは前記ポールヨーク部に対して貫通した状態で固定され前記マグネットと前記ポールヨーク部との間に形成されるギャップ内に位置することを特徴とする。
【００２５】
また、請求項７記載の発明は、請求項５に記載のスピーカ装置において、前記ポールヨーク部の上端及び下端に一対の反発マグネットを設けたことを特徴とする。
【００２９】
【作用】
本発明によれば、フレームに対して固定されたコイルに電気入力が供給されてコイルに駆動電流が流れることによりコイルにはコイル軸方向の電磁駆動力が発生し、コイルに対してコイル軸方向に略垂直な磁束を付与する磁束付与手段がその反力をコイル軸方向に受けることによって振動板をコイル軸方向に駆動するので、振動板が大振幅で振動してもコイル及びそれに接続されるリード線は振動板に引っ張られることがなく、従って、振動板の振幅に起因してコイルが断線することがない。
【００３０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明におけるスピーカ装置の好適な各実施形態について図をもとに以下に説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるスピーカ装置の初期状態（スピーカ装置に電気入力が供給されていない状態のこと。以下同じ。）における主要断面構造図である。第１の実施形態におけるスピーカ装置は、磁界中のコイルに流れる駆動電流によって生じる電磁駆動力を用いたムービングマグネット駆動（Ｍ−Ｍ駆動）方式によるスピーカ装置であり、以下これを説明する。
【００３２】
図１に示すように、スピーカ装置は、略円錐形状（コーン形状）を有する振動板１の中央部分の孔にスピーカ装置の中心軸Ｘを中心としたリング状の磁石（駆動マグネット）２の外周面が嵌合して振動板１に固定される。
【００３３】
磁石２は、例えば５５〜６５ＭＧ・Ｏｅ程度もしくはそれ以上の高い磁気エネルギ（Ｂ・Ｈ積）を有するネオジウム系金属化合物やサマリウム系金属化合物などの材料からなるリング状（ここでは中空円筒状）の希土類磁石であり、中心軸Ｘを中心としたラジアル方向に磁化されて、内周面側（内周部）と外周面側（外周部）が正負一対の磁極となる磁極を有する。
【００３４】
磁石２が固定された振動板１は、外周縁側がエッジ４を介してフレーム３に取り付けられると共に、内周縁側がダンパ５を介してフレームに取付けられており、これにより、中心軸Ｘ方向に移動可能であるように弾性支持される。また、磁石２はその上面が例えばアルミニウムや樹脂等を用いて形成された比較的質量の小さなリング状の剛体からなる支持枠６の一方端に同軸に固定される。さらに、支持枠６の他方端は、フレーム３に取り付けられたリング状のキャップ７の内周部分に取り付けられたダンパ８の内周側に固定される。
【００３５】
以上により、振動板１、磁石２及び支持枠６は一体の可動体を構成し、フレーム３に取り付けられたエッジ４及びダンパ５、８により、中心軸Ｘ方向において移動可能に弾性支持される。
【００３６】
また、フレーム３は、例えば鉄や銅やアルミニウムやイリジウムやマグネシウムまたはそれらを含む合金等の優れた熱伝導性を有する金属材料からなり、中心軸Ｘを略中心に底面から中心軸Ｘ方向に立設する磁性材料からなる中空円筒状のポールヨーク部３ａが略中央に固定されている。ポールヨーク部３ａは、熱伝導性を有し、リング状の磁石２よりもやや小さい内径を有する。
【００３７】
また、ヒートシンク１０は、熱伝導性を有する部材からなる放熱フィン等によって構成される放熱器であり、ポールヨーク部３ａに取り付けられてフレーム３に固定されることにより、ポールヨーク部３ａを含むフレーム３からの熱を伝えて外部空間に放熱する。
【００３８】
また、コイル９は、絶縁被膜を有する電線が同方向に複数回巻かれて形成される略筒状（ここでは中空円筒状）のコイルであり、ポールヨーク部３ａの外径にほぼ等しい内径を有し、ポールヨーク部３ａに貫通して底面及び内周面がポールヨーク部３ａに接する状態で固定されることによりフレーム３に固定される。また、コイル９の高さは、ここでは磁石２の高さに比して充分高いものとする。さらに図１に示すように、コイル９の下部がフレーム３に接触固定される。従って、コイル９はその中心軸（コイル軸）が中心軸Ｘ方向と一致するようにフレーム３に固定される。
【００３９】
また、コイル９は、上述したように、リング状の磁石２の内径よりもやや小さい外径を有するので、スピーカ装置は、磁石２が振動板１と共にエッジ４及びダンパ５、８によってスピーカ装置の中心軸Ｘ方向における所定の静止位置に弾性支持されると共に、コイル９がリング状の磁石２に挿通して配されて、コイル９の外周面と磁石２の内周面とが所定の間隔を有するリング状の空隙（ギャップ）を介して対向する。
【００４０】
磁石２とポールヨーク部３ａは、このリング状の空隙を有する磁束付与手段としての磁気回路を構成する。その結果、磁石２とポールヨーク部３ａは、コイル９に対してコイル軸方向に略垂直な磁束を付与している。
【００４１】
また、コイル９の両端はリード線などにより引き出されてスピーカ装置の図示せぬ入力端子に接続される。
【００４２】
スピーカ装置は、概略以上のように構成され、入力端子からコイル９に電気入力（オーディオ信号）が供給されてコイル９に駆動電流が流れることによりコイル９にはコイル軸方向の電磁駆動力が発生し、コイル９に対してコイル軸方向に略垂直な磁束を付与する磁石２がその反力をコイル軸方向に受けることによって振動板１をコイル軸方向、換言すれば、ピストン振動方向（つまり、中心軸Ｘ方向）に沿って前後に駆動する。その結果、振動板１からオーディオ信号に応じた音響エネルギが放射され、キャップ７に設けられた開口部７ａを通してスピーカ装置の前面に放射される。
【００４３】
図２は、第１の実施形態におけるスピーカ装置の駆動原理を示した図である。同図に示すように、リング状の磁石２はここでは内周面側がＮ極であり、外周面側がＳ極とする。この場合に磁石２のＮ極側から発せられる磁力線は図２に示す矢印の方向に沿って分布するので、磁石２の内周面側（Ｎ極側）と空隙を介して対向するコイル９の部分は、Ｎ極付近の高い磁束密度（Ｂ）を有する磁界中に配され、各電線が磁力線にほぼ直交するように交差する。
【００４４】
このような状態で図示せぬ入力端子からコイル９に電気入力が供給されると磁界中のコイル９の各電線中には常に同方向の駆動電流（Ｉ）が流れる。
【００４５】
ここで図２に示すようにコイル９の各電線中に紙面に垂直且つ表側から裏側にいたる方向に駆動電流が流れた場合、コイル９には図２に示すように紙面上方向に電気入力に応じた力が発生する。
【００４６】
ところが、コイル９は、その内周面がポールヨーク部３ａに接する状態でポールヨーク部３ａに固定されることによりフレーム３に固定されているので、磁石２は、反作用により上記コイル９が発生する力と大きさが同じで逆の方向の力（反力）を受ける。
【００４７】
上述したように、磁石２は、振動板１と共にエッジ４及びダンパ５、８によってスピーカ装置の中心軸Ｘ方向における所定の静止位置に弾性支持されているので、上記反力を受けることにより振動板１がこの反力の方向に駆動される。
その結果、振動板１は、コイル軸方向に沿って駆動される。
【００４８】
また、コイル９の各電線中に紙面に垂直且つ裏側から表側にいたる方向に駆動電流が流れた場合は同様にしてコイル軸方向に沿って上記とは逆の方向に駆動される。この場合に、磁石２は、振動板１と共に反力がエッジ４及びダンパ５、８による弾性力とつりあう位置まで移動して、電気入力に応じた振動板１の振幅を得ることができる。
【００４９】
以上により、スピーカ装置は、入力端子からコイル９に供給される電気入力に応じて、磁石２が振動板１と共にコイル軸方向に駆動されるので、振動板１がピストン振動方向に沿って駆動されて振動する。
【００５０】
この場合に、入力端子から供給される電気入力が大入力であってもコイル９の高さを充分高く形成しているので、スピーカ装置は、磁石２が振動板１と共に大振幅で振動する場合にも、コイル９には磁石２がコイル軸方向に略垂直な方向に付与する磁束が常に磁石２の静止位置における場合と同様な分布で交差することとなり、エッジ４、ダンパ５、８の振幅のリニアリティが充分確保されれば、大入力に対する振動板１の有効ストロークを確保することができ、振幅のリニアリティ特性が良好となる。
【００５１】
また、上述したように、コイル９は振動板１や磁石２などで構成される振動系とは磁気回路の空隙を介して対向配置されているので、磁石２や振動板１がコイル軸に沿って大振幅で振動しても振幅に起因してコイル９やコイル９を引き出すリード線などが断線することがない。
【００５２】
また、コイル９は、電気入力が供給されて駆動電流が流れた場合に、駆動電流の大きさに応じたジュール熱を放熱するが、コイル９の内周面がポールヨーク部３ａに接する状態で固定されているので、放熱されたジュール熱は優れた熱伝導性を有するポールヨーク部３ａによって即座に直接吸熱され、さらにポールヨーク部３ａに取り付けられたヒートシンク１０及びフレーム３に伝えられてヒートシンク１０またはフレーム３から外部空間に放熱される。
【００５３】
したがって、コイル９は、供給される電気入力が大入力である場合でもコイル９自体の温度が急激に上昇することがないので直流抵抗値が大きく変化せず、したがって電気入力の大きさに対する駆動電流値は直線的に比例する。その結果、スピーカ装置は、大入力に対するパワーリニアリティ特性が良好となる。
【００５４】
また、コイル９は、ポールヨーク部３ａに固定されることによりフレーム３に固定され、コイル９の両端に接続されるリード線から電気入力が供給されるので、スピーカ装置が動作中は、コイル９及びリード線が振動板１を含むスピーカ装置の振動系によって突っ張ったり屈曲したりすることがないので、コイル９及びリード線に機械的負荷がかからない。したがって、スピーカ装置に大入力を供給して振動板１が大振幅で振動してもコイル断線を生じない。
【００５５】
また、コイル９は、供給される電気入力が大入力である場合でもコイル９自体にジュール熱が蓄積しないので過熱状態にならない。その結果、スピーカ装置に大入力を供給しても、コイル９またはコイル９に接続されるリード線は熱による断線を生じることがない。
【００５６】
（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態におけるスピーカ装置の主要断面構造図である。第２の実施形態におけるスピーカ装置は、磁界中の２個のコイルに流れる駆動電流によって生じる電磁駆動力を用いたムービングマグネット駆動（Ｍ−Ｍ駆動）方式によるスピーカ装置であり、以下これを説明する。なお、図３におけるスピーカ装置の各構成中、先に説明した第１の実施形態におけるスピーカ装置の構成部分と同等の構成部分については同一の符号を付している。
【００５７】
図３に示すように、スピーカ装置は、略円錐形状（コーン形状）を有する振動板１の中央部分の孔に中心軸Ｘを中心としたリング状（ここでは中空円筒状）の磁性体からなる連結ヨーク１１の外周面が嵌合して固着されている。また、連結ヨーク１１の内周側面の上下の両端部分には駆動マグネットとしての２つの磁石（上部マグネット）１４、磁石（下部マグネット）１５が連結ヨーク１１を介して連結されて、該連結ヨーク１１に一体に固着されている。
【００５８】
磁石１４、１５は、磁石２と同様に、例えば５５〜６５ＭＧ・Ｏｅ程度もしくはそれ以上の高い磁気エネルギ（Ｂ・Ｈ積）を有するネオジウム系金属化合物やサマリウム系金属化合物などの材料からなるリング状の希土類磁石であり、中心軸Ｘを中心としたラジアル方向に磁化されて、内周面側（内周部）と外周面側（外周部）が正負一対の磁極となる磁極を有する。また、磁石１４、１５は、互いの内周部どうし及び外周部どうしがそれぞれ逆極性となるように磁化されている。
【００５９】
連結ヨーク１１は、磁石１４、１５の外周部の両極を磁気的に連結し、ここでは、磁石１４の外周部のＮ極から発せられる磁力線による磁束を磁石１５の外周部のＳ極側に有効に導くための磁性体からなるヨーク部材であり、当該磁束が磁石１４、１５の外周側へ大きく磁気漏洩するのを防ぐことができる。
【００６０】
連結ヨーク１１及び磁石１４、１５が固着された振動板１は、外周縁側がエッジ４を介してフレーム１２に取り付けられると共に、内周縁側がダンパ５、１３を介してフレーム１２に取付けられており、これにより、中心軸Ｘ方向に移動可能であるように弾性支持されている。
【００６１】
また、フレーム１２は、フレーム３と同様に、例えば鉄や銅やアルミニウムやイリジウムやマグネシウムまたはそれらを含む合金等の優れた熱伝導性を有する金属材料からなり、中心軸Ｘを略中心に底面から中心軸Ｘ方向に立設する磁性材料からなる中空円筒状のポールヨーク部１２ａが略中央に固定されている。ポールヨーク部１２ａは、熱伝導性を有し、リング状の磁石１４、１５の内径よりもやや小さい外径を有する。
【００６２】
また、ヒートシンク１６は、熱伝導性を有する部材からなる放熱フィン等によって構成される放熱器であり、ポールヨーク部１２ａに取り付けられてフレーム１２に固定されることにより、ポールヨーク部１２ａを含むフレーム１２からの熱を伝えて外部空間に放熱する。
【００６３】
また、コイル（上部コイル）１７、コイル（下部コイル）１８は、絶縁被膜を有する電線が各コイルにおいてそれぞれ同方向に複数回巻かれて形成される略筒状（ここでは中空円筒状）のコイルであり、ポールヨーク部１２ａの外径にほぼ等しい内径を有し、ポールヨーク部１２ａに貫通して内周面がポールヨーク部１２ａに接する状態で上記振動板１の所定の静止位置において支持される磁石１４、１５に対向する高さ位置に互いにそれぞれ逆方向に巻かれた状態で固定されることによりフレーム３に固定される。従って、コイル１７、１８はそれぞれの中心軸（コイル軸）が中心軸Ｘ方向と一致するようにフレーム１２に固定される。
【００６４】
また、コイル１７、１８は、上述したように、リング状の磁石１４、１５の内径よりもやや小さい外径を有するので、スピーカ装置は、連結ヨーク１１に連結された磁石１４、１５が振動板１と共にエッジ４及びダンパ５、１３によってスピーカ装置の中心軸Ｘ方向における所定の静止位置に弾性支持されると共に、コイル１７、１８がそれぞれリング状の磁石１４、１５に挿通して配されて、コイル１７、１８の外周面と磁石１４、１５の内周面とが所定の間隔を有するリング状の空隙を介してそれぞれ対向する。
【００６５】
その結果、磁石１４、１５とポールヨーク部１２ａと連結ヨーク１１は、この２つのリング状の空隙を有する磁束付与手段としての磁気回路を構成し、コイル１７、１８に対してそれぞれコイル軸方向に略垂直で、且つ、互いに逆方向の磁束を付与している。
【００６６】
また、この場合にポールヨーク部１２ａと連結ヨーク１１は、それぞれ磁気回路のヨーク部材を構成する。なお、磁性材料からなるポールヨーク部１２ａは、ここでは、磁石１５の内周部のＮ極から発せられる磁力線による磁束を磁石１４の外周部のＳ極側に有効に導くので、磁石１５から発せられる磁力線による磁束がポールヨーク部１２ａの中空内部側へ大きく磁気漏洩するのを防ぐことができる。
【００６７】
また、コイル１７、１８の各両端はリード線などにより引き出されてスピーカ装置の図示せぬ入力端子に接続される。
【００６８】
スピーカ装置は、概略以上のように構成され、入力端子からコイル１７、１８に電気入力（オーディオ信号）を同時に供給することにより、コイル１７、１８には互いに逆方向の駆動電流が流れ、それぞれ交差する互いに逆方向の磁束によってコイル軸方向に同方向となる電磁駆動力が発生し、コイル１７、１８に対してコイル軸方向に略垂直な磁束を付与する磁石１４、１５がその反力をそれぞれコイル軸方向に同方向に受けることによって振動板１をコイル軸方向、換言すれば、ピストン振動方向（つまり、中心軸Ｘ方向）に沿って前後に駆動する。その結果、振動板１からオーディオ信号に応じた音響エネルギが放射され、スピーカ装置の前面に放射される。
【００６９】
図４は、第２の実施形態におけるスピーカ装置の駆動原理を示した図であり、図４中、（ａ）はスピーカ装置の初期状態における磁石１４、１５及び連結ヨーク１１の配置状態を示し、（ｂ）は正の電気入力がコイル１７、１８に供給された場合の磁石１４、１５及び連結ヨーク１１の配置状態を示し、（ｃ）は負の電気入力が駆動コイルに供給された場合の磁石１４、１５及び連結ヨーク１１の配置状態を示している。
【００７０】
同図に示すように、ここでは、磁石１４は内周面側をＳ極とし外周面側をＮ極とし、磁石１５は内周面側をＮ極とし外周面側をＳ極とする。従って、磁石１４、１５の各Ｎ極側から発せられる磁力線は、そのほとんどが磁石１４、１５と連結ヨーク１１とポールヨーク部１２ａによって形成される磁気回路内を図４（ａ）に示す矢印の方向に沿って分布するので、磁石１４、１５の各内周面側と対向するコイル１７、１８は、上記磁気回路の各空隙内に配される電線の部分がそれぞれ磁力線にほぼ直交するように交差する。
【００７１】
また、図４では、コイル１７は正の電気入力が供給された場合に紙面の表側から裏側に向かって垂直な方向に駆動電流が流れ、負の電気入力が供給された場合に紙面の裏側から表側に向かって垂直な方向に駆動電流が流れるようにその巻き方向が設定されていることとし、コイル１８は、正の電気入力が供給された場合に紙面の裏側から表側に向かって垂直な方向に駆動電流が流れ、負の電気入力が供給された場合に紙面の表側から裏側に向かって垂直な方向に駆動電流が流れるようにその巻き方向が設定されていることとする。
【００７２】
振動板１に固定された連結ヨーク１１及び磁石１４、１５は、スピーカ装置の初期状態において、フレーム１２に取り付けられたエッジ４によって振動板１を介して弾性支持されると共に、フレーム１２に取り付けられたダンパ５及びダンパ１３によって内周縁部が中心軸Ｘ方向において弾性支持されることにより、図４（ａ）に示すように、磁石１４の内周面の中央部分がコイル１７の外周面の略中央に対向し磁石１５の内周面の中央部分がコイル１８の外周面の略中央に対向する所定の静止位置において静止保持される。
【００７３】
次に、スピーカ装置の図示せぬ入力端子から正の電気入力をコイル１７、１８に同時に供給した場合は、コイル１７には、紙面の表側から裏側に向かって垂直な方向に駆動電流が流れるので空隙内で交差する磁力線によって紙面下方向に電気入力に応じた力が発生する。また、コイル１８には、紙面の表側から裏側に向かって垂直な方向に駆動電流が流れるので空隙内で交差する磁力線によって同じく紙面下方向に電気入力に応じた力が発生する。
【００７４】
ところが、コイル１７、１８は、その内周面がポールヨーク部１２ａに接する状態でポールヨーク部１２ａに固定されることによりフレーム１２に固定されているので、磁石１４、１５は、それぞれコイル１７、１８に発生する力の反作用を受けるが、磁石１４、１５が連結ヨーク１１に一体に固着されているので、磁石１４、１５は連結ヨーク１１と共に上記コイル１７、１８が発生した力を合成した力と大きさが同じで逆の方向の力（合成反力）を受ける。その結果、振動板１は、コイル軸方向に沿って紙面上方に駆動される。
【００７５】
図４（ｂ）はこの状態を示したものであり、振動板１は、この合成反力がエッジ４及びダンパ５、１３による弾性力とつりあう位置まで移動して、正の電気入力に応じた振動板１の振幅を得ることができる。
【００７６】
次に、スピーカ装置の図示せぬ入力端子から負の電気入力をコイル１７、１８に同時に供給した場合は、コイル１７には、紙面の裏側から表側に向かって垂直な方向に駆動電流が流れるので空隙内で交差する磁力線によって紙面上方向に電気入力に応じた力が発生する。また、コイル１８には、紙面の裏側から表側に向かって垂直な方向に駆動電流が流れるので空隙内で交差する磁力線によって同じく紙面上方向に電気入力に応じた力が発生する。
【００７７】
ところが、コイル１７、１８は、上述したように、ポールヨーク部１２ａに固定されることによりフレーム１２に固定されているので、磁石１４、１５は、それぞれコイル１７、１８に発生する力の反作用を受けるが、磁石１４、１５が連結ヨーク１１に一体に固着されているので、磁石１４、１５は連結ヨーク１１と共に上記コイル１７、１８が発生した力を合成した力と大きさが同じで逆の方向の力（合成反力）を受ける。その結果、振動板１は、コイル軸方向に沿って紙面下方に駆動される。
【００７８】
図４（ｃ）はこの状態を示したものであり、振動板１は、この合成反力がエッジ４及びダンパ５、１３による弾性力とつりあう位置まで移動して、負の電気入力に応じた振動板１の振幅を得ることができる。
【００７９】
以上により、スピーカ装置は、入力端子からコイル１７、１８に供給される電気入力（オーディオ信号）に応じて、連結ヨーク１１に固着された磁石１４、１５が振動板１と共にコイル軸方向に駆動されるので、振動板１がピストン振動方向に沿って駆動されて振動する。
【００８０】
この場合に、コイル１７、１８は、振動板１や磁石１４、１５や、連結ヨーク１１などで構成される振動系とは磁気回路の空隙を介して対向配置されてポールヨーク部３ａに固定されることによりフレーム３に固定されているので、コイル１７、１８の各両端に接続されるリード線から電気入力が供給されてスピーカ装置が動作する場合は、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線が振動板１を含むスピーカ装置の振動系によって突っ張ったり屈曲したりすることがないので、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線に機械的負荷がかからない。したがって、スピーカ装置に大入力を供給して振動板１が大振幅で振動してもコイル断線を生じない。
【００８１】
また、コイル１７、１８は、電気入力が供給されて駆動電流が流れた場合に、駆動電流の大きさに応じたジュール熱を放熱するが、各コイルの内周面がポールヨーク部１２ａに接する状態で固定されているので、放熱されたジュール熱は優れた熱伝導性を有するポールヨーク部１２ａによって即座に直接吸熱され、さらにポールヨーク部１２ａに取り付けられたヒートシンク１６及びフレーム１２に伝えられてヒートシンク１６またはフレーム１２から外部空間に放熱される。
【００８２】
したがって、コイル１７、１８は、供給される電気入力が大入力である場合でも当該各コイル自体の温度が急激に上昇することがないので直流抵抗値が大きく変化せず、したがって入力の大きさに対する駆動電流値は直線的に比例する。その結果、スピーカ装置は、大入力に対するパワーリニアリティ特性が良好となる。
【００８３】
また、コイル１７、１８は、供給される電気入力が大入力である場合でも各コイル１７、１８自体にジュール熱が蓄積しないので過熱状態にならない。その結果、スピーカ装置に大入力を供給しても、コイル１７、１８またはコイル１７、１８に接続されるリード線は熱による断線を生じることがない。
【００８４】
以上のように、第２の実施形態におけるスピーカは、振動板１を含む振動系に設けられた２つの磁石１４、１５を用いて磁気回路を形成したスピーカ装置の例によって説明したが、これに限らず、以下の第３の実施形態に示すように４つの磁石によって磁束付与手段としての磁気回路を構成しても良い。
【００８５】
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態におけるスピーカ装置の主要断面構造図である。第３の実施形態におけるスピーカ装置は、第２の実施形態におけるスピーカ装置の各構成に加えてポールヨーク部１２ａとコイル１７、１８の間にそれぞれ磁石１９、２０を設けてスピーカ装置を構成した例である。なお、図５に示すスピーカ装置の構成部分のうち、先に説明した第２の実施形態におけるスピーカ装置の構成部分と同等の部分については同一の符号を付してあり、ここでは重複を避けるためその詳細説明は省略する。
【００８６】
磁石１９、２０は、磁石１４、１５と同様に、例えば５５〜６５ＭＧ・Ｏｅ程度もしくはそれ以上の高い磁気エネルギ（Ｂ・Ｈ積）を有するネオジウム系金属化合物やサマリウム系金属化合物などの材料からなるリング状の希土類磁石であり、中心軸Ｘを中心としたラジアル方向に磁化されて、内周面側（内周部）と外周面側（外周部）が正負一対の磁極となる磁極を有する。
【００８７】
また、磁石１９は、磁石１４と同方向に磁化されて内周面側がフレーム１２に固定されたポールヨーク部１２ａの外周面側に嵌合し、磁石１９の外周面側がコイル１７の内周面側に嵌合するようにコイル１７及び磁石１４と同軸に配される。また、磁石１９及びコイル１７は上記振動板１の所定の静止位置における磁石１４に対向する高さ位置においてポールヨーク部１２ａに対し固定されることによりフレーム１２に固定される。
【００８８】
また、磁石２０は、磁石１５と同方向に磁化されて内周面側がフレーム１２に固定されたポールヨーク部１２ａの外周面側に嵌合し、磁石２０の外周面側がコイル１８の内周面側に嵌合するようにコイル１８及び磁石１５と同軸に配される。また、磁石２０及びコイル１８は上記振動板１の所定の静止位置における磁石１５に対向する高さ位置においてポールヨーク部１２ａに対し固定されることによりフレーム１２に固定される。
【００８９】
その結果、磁石１４、１５、１９、２０とポールヨーク部１２ａと連結ヨーク１１は、２つのリング状の空隙を有する磁束付与手段としての磁気回路を構成し、コイル１７、１８に対してそれぞれコイル軸方向に略垂直で、且つ、互いに逆方向の磁束を付与している。なお、本実施形態におけるスピーカ装置の上記磁気回路の各空隙は、先の第２の実施形態における磁気回路の各空隙よりも磁石１９、２０が追加された分大きな磁束密度（Ｂ）を得ることができるので、コイル１７、１８を電磁駆動するための有効磁束を増すことができ、結果として、スピーカ装置の感度を高くすることができる。
【００９０】
また、コイル１７、１８は、振動板１や磁石１４、１５や、連結ヨーク１１などで構成される振動系とは磁気回路の空隙を介して対向配置されてポールヨーク部１２ａに固定されることによりフレーム１２に固定されているので、コイル１７、１８の各両端に接続されるリード線から電気入力が供給されてスピーカ装置が動作する場合は、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線が振動板１を含むスピーカ装置の振動系によって突っ張ったり屈曲したりすることがないので、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線に機械的負荷がかからない。したがって、スピーカ装置に大入力を供給して振動板１が大振幅で振動してもコイル断線を生じない。
【００９１】
また、上述した各実施形態では、振動板１を含む振動系に設けられた２つの磁石１４、１５の各外周部を連結ヨーク１１を用いて磁気的に連結することにより、磁石１４の外周部のＮ極から発せられる磁力線による磁束を磁石１５の外周部のＳ極側に有効に導くと共に、当該磁束が磁石１４、１５の外周側へ大きく磁気漏洩するのを防ぐことにより、コイル１７、１８を電磁駆動するための磁気回路の空隙内の磁束密度を高めて有効磁束を増すように構成したが、以下の第４の実施形態に示すように、アウターヨーク２１を用いて磁束付与手段としての磁気回路を構成したスピーカ装置であっても良い。
【００９２】
（第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態におけるスピーカ装置の主要断面構造図である。なお、図６に示すスピーカ装置の構成部分のうち、先に説明した第３の実施形態におけるスピーカ装置の構成部分と同等の部分については同一の符号を付してあり、ここでは重複を避けるためその詳細説明は省略する。
【００９３】
図６において、スピーカ装置は、磁石１４、１５が先の第２の実施形態と同様にそれぞれポールヨーク部１２ａに固定されたコイル１７、１８と対向するように配されていて、磁石１４と磁石１５が支持枠２２によって上下に連結されて、さらに磁石１４の上面が支持枠２３の下端に固定されて、支持枠２３の上端が振動板１の中央部分の孔に嵌合されて固定されている。支持枠２２、２３は、いずれも例えばアルミニウムや樹脂等を用いて形成された比較的質量の小さなリング状の剛体からなる。
【００９４】
従って、振動板１、支持枠２２、２３、磁石１４、１５は、フレーム１２に取り付けられたエッジ４及びダンパ５によって磁石１４、１５がコイル１７、１８と対向配置されるスピーカ装置の中心軸Ｘ方向における所定の静止位置において一体に弾性支持されるので、フレーム１２に対して中心軸Ｘ方向に移動可能に弾性支持される。
【００９５】
また、アウターヨーク２１は、中空円筒状の磁性体からなり、磁石１４、１５よりもやや大きい内径を有し、ポールヨーク部１２ａと同軸となるようにフレーム１２に固定されている。これにより、ポールヨーク部１２ａ及びアウターヨーク２１は、リング状の空隙を形成する。また、アウターヨーク２１の高さは、上記所定の静止位置に配される上部マグネット（磁石１４）の上面とおなじ高さかもしくは上面よりもやや高く形成されている。当該リング状の空隙内には、上記弾性支持された磁石１４、１５がそれぞれ配される。
【００９６】
その結果、コイル１７、１８がそれぞれリング状の磁石１４、１５に挿通して配されて、コイル１７、１８の外周面とアウターヨーク２１の内周面とがそれぞれ所定の間隔を有するリング状の空隙を有してそれぞれ対向する。また、磁石１４、１５の外周面とアウターヨーク２１の内周面とが所定の間隔を有してそれぞれ対向する。
【００９７】
磁石１４、１５とポールヨーク部１２ａとアウターヨーク２１は、上記２つのリング状の空隙を有する磁束付与手段としての磁気回路を構成し、コイル１７、１８に対してそれぞれコイル軸方向に略垂直で、且つ、互いに逆方向の磁束を付与している。また、この場合にポールヨーク部１２ａとアウターヨーク２１は、それぞれ磁気回路のヨーク部材を構成する。
【００９８】
図７は、上記磁気回路の磁束の流れを示す図である。アウターヨーク２１は、磁石１４の外周部のＮ極から発せられる磁力線による磁束を磁石１５の外周部のＳ極側に有効に導くので、当該磁束がアウターヨーク２１の外周側へ大きく磁気漏洩するのを防いでいる。また、ポールヨーク部１２ａは、磁石１５の内周部のＮ極から発せられる磁力線による磁束を磁石１４の外周部のＳ極側に有効に導くので、磁石１５から発せられる磁力線による磁束がポールヨーク部１２ａの中空内部側へ大きく磁気漏洩するのを防いでいる。
【００９９】
これにより、磁石１４、１５が配される２つのリング状の空隙の磁束密度を高めることができ、その結果、コイル１７、１８を電磁駆動するための有効磁束が増す。
【０１００】
このように、本実施形態では、フレーム１２に固定されるアウターヨーク２１によって振動系のコイル１７、１８を電磁駆動するための有効磁束を高めることができるので、振動系の一部を構成する支持枠２２、２３をそれぞれ剛性を維持する範囲内で軽量に形成することができる。
【０１０１】
したがって、スピーカ装置の振動系は質量が小さいほど中音域に比して高音域の感度が高くなり、高音域の再生限界周波数を拡大することができるので、このような音響特性をスピーカ装置に求める場合には、本実施形態によるスピーカ装置が好適といえる。
【０１０２】
また、コイル１７、１８は、振動板１や磁石１４、１５や、支持枠２２、２３などで構成される振動系とは磁気回路の空隙を介して対向配置されてポールヨーク部１２ａに固定されることによりフレーム１２に固定されているので、コイル１７、１８の各両端に接続されるリード線から電気入力が供給されてスピーカ装置が動作する場合は、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線が振動板１を含むスピーカ装置の振動系によって突っ張ったり屈曲したりすることがないので、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線に機械的負荷がかからない。したがって、スピーカ装置に大入力を供給して振動板１が大振幅で振動してもコイル断線を生じない。
【０１０３】
なお、本実施形態は上述したスピーカ装置に限らず、アウターヨーク２１と先の第２の実施形態において述べた連結ヨーク１１を併用して磁束付与手段としての磁気回路を構成したスピーカ装置であっても良い。つまり、支持枠２２の代りに連結ヨーク１１を用いて磁石１４と磁石１５とを連結し、連結ヨーク１１の外周側に所定間隔に配されるアウターヨーク２１によって磁気回路を形成するスピーカ装置でも良い。
【０１０４】
上述のように、本発明によるスピーカ装置では、電気入力が供給されるコイルがフレームに固定されたポールヨーク部に固定されているので、電気入力がコイルに大入力で供給される場合でもポールヨーク部やコイルの高さ等を適宜振幅に合わせて設定すれば上述したいずれの実施形態によっても大振幅が可能であるが、過大入力が供給された場合には振動系を構成する磁石がポールヨーク部の下部付近にぶつかる、いわゆる底当たり現象を起こしたり、ポールヨーク部の高さに限りがある場合には磁石がポールヨークから飛び出してしまったり、最悪の場合には、磁石がポールヨーク部の上面に乗り上げるおそれがある。このような状態を避けるために工夫したスピーカ装置を以下の第５の実施形態により説明する。
【０１０５】
（第5の実施形態）
第５の実施形態におけるスピーカ装置は、第２の実施形態におけるスピーカ装置の各構成に加えてポールヨーク部１２ａに磁石１４、１５に対する反発磁石を一対で設けてスピーカ装置を構成した例である。第５の実施形態におけるスピーカ装置の構造及びその駆動原理を図８により以下に説明する。なお、図８に示すスピーカ装置の構成部分のうち、先に説明した第２の実施形態におけるスピーカ装置の構成部分と同等の部分については同一の符号を付してあり、ここでは重複を避けるためその詳細説明は省略する。
【０１０６】
図８は、本発明の第５の実施形態におけるスピーカ装置の駆動原理を示した図であり、図８中、（ａ）はスピーカ装置の初期状態における磁石１４、１５及び連結ヨーク１１の配置状態を示し、（ｂ）は正の電気入力がコイル１７、１８に供給された場合の磁石１４、１５及び連結ヨーク１１の配置状態を示し、（ｃ）は負の電気入力が駆動コイルに供給された場合の磁石１４、１５及び連結ヨーク１１の配置状態を示している。
【０１０７】
先ず、図８（ａ）によって本実施形態におけるスピーカ装置の構造を説明する。
第５の実施形態におけるスピーカ装置は、フレーム１２に固定されたポールヨーク部１２ａの上端の外周面及び、フレーム１２に固定される下端の外周面にリング状の反発磁石（上部反発マグネット）２４、反発磁石（下部反発マグネット）２５が一対で設けられている。
【０１０８】
反発磁石２４、２５は、ポールヨーク部１２ａの外周面にそれぞれ嵌合し、例えば５５〜６５ＭＧ・Ｏｅ程度もしくはそれ以上の高い磁気エネルギ（Ｂ・Ｈ積）を有するネオジウム系金属化合物やサマリウム系金属化合物などの材料からなる中心軸Ｘを中心としたリング状（ここでは中空円筒状）の希土類磁石であり、外径がコイル１７、１８の外径と等しいかまたはそれ以下の寸法でそれぞれ形成されている。
【０１０９】
反発磁石２４、２５は、中心軸Ｘ方向に磁化されて、上面側と下面側が正負一対の磁極となる磁極を有し、互いの上面側どうし及び下面側どうしがそれぞれ同極性となるように磁化されている。
【０１１０】
また、図８に示すように、磁石２４の下面側の磁極は、磁石１４の内周面側の磁極と同極（ここではＳ極）であり、反発磁石２５の上面側の磁極は、磁石１５の内周面側の磁極と同極（ここではＮ極）となるように一対で設けられる。
【０１１１】
なお、本実施形態のスピーカ装置のその他の構成部分は、先の第２の実施形態におけるスピーカ装置の構成と同様である。
【０１１２】
次に、スピーカ装置の図示せぬ入力端子から正の電気入力をコイル１７、１８に同時に供給した場合は、先の図４（ｂ）と同様に、磁石１４、１５が連結ヨーク１１と共に上記コイル１７、１８が発生した力を合成した力と大きさが同じで逆の方向の力（合成反力）を受け、振動板１がコイル軸方向に沿って紙面上方に駆動される。
【０１１３】
この場合に、正の電気入力が過大であれば、磁石１４、１５はそれぞれコイル１７、１８から紙面上方に大きく飛び出してしまい、磁石１４の上面側が反発磁石２４の下面側に移動接近する。
【０１１４】
ところが、反発磁石２４の下面側と磁石１４の上面側は同極の磁極を有するので、互いに反発する力が生じる。この反発力は、磁石１４が反発磁石２４に接近するほど強く生じるので、移動中の磁石１４の移動が抑えられ、反発力が上記合成反力とつりあう位置において磁石１４が停止する。
【０１１５】
図８（ｂ）はこの状態を示したものであり、その結果、反発磁石２４は、磁石１４がポールヨーク部１２ａの上方に飛び出すのを阻止することができる。
【０１１６】
次に、スピーカ装置の図示せぬ入力端子から負の電気入力をコイル１７、１８に同時に供給した場合は、先の図４（ｃ）と同様に、磁石１４、１５が連結ヨーク１１と共に上記コイル１７、１８が発生した力を合成した力と大きさが同じで逆の方向の力（合成反力）を受け、振動板１がコイル軸方向に沿って紙面下方に駆動される。
【０１１７】
この場合に、負の電気入力が過大であれば、磁石１４、１５はそれぞれコイル１７、１８から紙面下方に大きく移動して、磁石１５の下面側が反発磁石２５の上面側に移動接近する。
【０１１８】
ところが、反発磁石２５の上面側と磁石１５の下面側は同極の磁極を有するので、互いに反発する力が生じる。この反発力は、磁石１５が反発磁石２５に接近するほど強く生じるので、移動中の磁石１５の移動が抑えられ、反発力が上記合成反力とつりあう位置において磁石１５が停止する。
【０１１９】
図８（ｃ）はこの状態を示したものであり、その結果、反発磁石２５は、磁石１５がポールヨーク部１２ａの下部付近に底当たりするのを阻止することができる。
【０１２０】
また、コイル１７、１８は、振動板１や磁石１４、１５や、連結ヨーク１１などで構成される振動系とは磁気回路の空隙を介して対向配置されてポールヨーク部１２ａに固定されることによりフレーム１２に固定されているので、コイル１７、１８の各両端に接続されるリード線から電気入力が供給されてスピーカ装置が動作する場合は、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線が振動板１を含むスピーカ装置の振動系によって突っ張ったり屈曲したりすることがないので、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線に機械的負荷がかからない。したがって、スピーカ装置に大入力を供給して振動板１が大振幅で振動してもコイル断線を生じない。
【０１２１】
また、本発明によるスピーカ装置では、上述した各実施形態のように大入力を供給することにより振動板に固着された磁石が振動板と共にコイル軸方向に大振幅で移動することができるが、一般にエッジやダンパなどで弾性支持された振動系を有するスピーカ装置では、振動系はその振幅が大きくなるほど横ぶれ（いわゆるローリング）しやすくなり、場合によっては振動系が磁気回路などにぶつかるおそれがある。
【０１２２】
このような状態を避けるために工夫したスピーカ装置を以下の第６の実施形態により説明する。
【０１２３】
（第６の実施形態）
第６の実施形態におけるスピーカ装置は、第２の実施形態におけるスピーカ装置の各構成に加えてポールヨーク部１２ａに磁石１４、１５に対する反発磁石を一対で設けることによってスピーカ装置を構成した例である。第６の実施形態におけるスピーカ装置の構造及びその駆動原理を図９により以下に説明する。なお、図９に示すスピーカ装置の構成部分のうち、先に説明した第２の実施形態におけるスピーカ装置の構成部分と同等の部分については同一の符号を付してあり、ここでは重複を避けるためその詳細説明は省略する。
【０１２４】
図９は、本発明の第６の実施形態におけるスピーカ装置の駆動原理を示した図であり、図９中、（ａ）はスピーカ装置の初期状態における磁石１４、１５及び連結ヨーク１１の配置状態を示し、（ｂ）は正の電気入力がコイル１７、１８に供給された場合の磁石１４、１５及び連結ヨーク１１の配置状態を示し、（ｃ）は負の電気入力が駆動コイルに供給された場合の磁石１４、１５及び連結ヨーク１１の配置状態を示している。
【０１２５】
先ず、図９（ａ）によって本実施形態におけるスピーカ装置の構造を説明する。
第６の実施形態におけるスピーカ装置は、フレーム１２に固定されたポールヨーク部１２ａの外側面であってコイル１７の上方部分に中空円筒状の非磁性体からなるスペーサ２６が嵌合し、さらにスペーサ２６の外側面に円筒形状の反発磁石２７が中心軸Ｘと同軸となるように嵌合している。
【０１２６】
一方、ポールヨーク部１２ａの外側面であってコイル１７の下方部分には、中空円筒状の非磁性体からなるスペーサ２８が嵌合し、さらにスペーサ２８の外側面に円筒形状の反発磁石２９が中心軸Ｘと同軸となるように嵌合している。
【０１２７】
反発磁石２７、２９は、例えば５５〜６５ＭＧ・Ｏｅ程度もしくはそれ以上の高い磁気エネルギ（Ｂ・Ｈ積）を有するネオジウム系金属化合物やサマリウム系金属化合物などの材料からなるリング状（ここでは中空円筒状）の希土類磁石であり、中心軸Ｘを中心としたラジアル方向に磁化されて、内周面側（内周部）と外周面側（外周部）が正負一対の磁極となる磁極を有し、且つ、互いの外周面側どうしが同極性となるように磁化されている。
【０１２８】
また、図９に示すように、反発磁石２７の外周面側の磁極は、磁石１４の内周面側の磁極と同極（ここではＳ極）であり、反発磁石２９の外周面側の磁極は、磁石１５の内周面側の磁極と同極（ここではＮ極）となるように一対で配される。
【０１２９】
次に、スピーカ装置の図示せぬ入力端子から正の電気入力をコイル１７、１８に同時に供給した場合は、先の図４（ｂ）と同様に、磁石１４、１５が連結ヨーク１１と共に上記コイル１７、１８が発生した力を合成した力と大きさが同じで逆の方向の力（合成反力）を受け、振動板１がコイル軸方向に沿って紙面上方に駆動される。
【０１３０】
この場合に、正の電気入力が過大であれば、磁石１４、１５はそれぞれコイル１７、１８から紙面上方に大きく移動するので、エッジ４、ダンパ５、１３によって支持されている磁石１４、１５、連結ヨーク１１、振動板１は横ぶれを起こそうとして、磁石１４が水平方向（コイル軸方向に垂直な方向）の一方向に移動してその内周面側が反発磁石２７の外周面に接近しようとする。
【０１３１】
ところが、反発磁石２７の外周面側と磁石１４の内周面側は同極の磁極を有するので、互いに反発する力が生じる。この反発力は、磁石１４が反発磁石２７に接近するほど強く生じるので、磁石１４が紙面上方に移動中に磁石１４が反発磁石２７にぶつかることがない。
【０１３２】
図９（ｂ）はこの状態を示したものであり、その結果、正の電気入力がスピーカ装置のコイル１７、１８に供給された場合に反発磁石２７は、磁石１４が磁石１５、連結ヨーク１１、振動板１と一体でコイル軸方向に沿って振動板１の前方向に移動する場合の横ぶれを阻止することができる。
【０１３３】
次に、スピーカ装置の図示せぬ入力端子から負の電気入力をコイル１７、１８に同時に供給した場合は、先の図４（ｃ）と同様に、磁石１４、１５が連結ヨーク１１と共に上記コイル１７、１８が発生した力を合成した力と大きさが同じで逆の方向の力（合成反力）を受け、振動板１がコイル軸方向に沿って紙面下方に駆動される。
【０１３４】
この場合に、負の電気入力が過大であれば、磁石１４、１５はそれぞれコイル１７、１８から紙面下方に大きく移動するので、エッジ４、ダンパ５、１３によって支持されている磁石１４、１５、連結ヨーク１１、振動板１は横ぶれを起こそうとして、磁石１５が水平方向（コイル軸方向に垂直な方向）の一方向に移動してその内周面側が反発磁石２９の外周面に接近しようとする。
【０１３５】
ところが、反発磁石２９の外周面側と磁石１５の内周面側は同極の磁極を有するので、互いに反発する力が生じる。この反発力は、磁石１５が反発磁石２９に接近するほど強く生じるので、磁石１５が紙面下方に移動中に磁石１５が反発磁石２９にぶつかることがない。
【０１３６】
図９（ｃ）はこの状態を示したものであり、その結果、負の電気入力がスピーカ装置のコイル１７、１８に供給された場合に反発磁石２９は、磁石１５が磁石１４、連結ヨーク１１、振動板１と一体でコイル軸方向に沿って振動板１の後方向に移動する場合の横ぶれを阻止することができる。
【０１３７】
また、コイル１７、１８は、振動板１や磁石１４、１５や、連結ヨーク１１などで構成される振動系とは磁気回路の空隙を介して対向配置されてポールヨーク部１２ａに固定されることによりフレーム１２に固定されているので、コイル１７、１８の各両端に接続されるリード線から電気入力が供給されてスピーカ装置が動作する場合は、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線が振動板１を含むスピーカ装置の振動系によって突っ張ったり屈曲したりすることがないので、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線に機械的負荷がかからない。したがって、スピーカ装置に大入力を供給して振動板１が大振幅で振動してもコイル断線を生じない。
【０１３８】
また、上述した各実施形態におけるスピーカ装置は、いずれも磁石とヨーク部材によって磁束付与手段としてのいわゆる開磁路型の磁気回路を構成して磁気回路のリング状の空隙内に磁束を生成し、この磁束と直交するようにコイルを空隙内に配することにより振動板と一体に設けられた磁石をコイルの電磁駆動力の反力で駆動させるＭ−Ｍ駆動方式のスピーカ装置で構成したが、本提Ｄは、これらに限らず、以下の第７の実施形態に示すように、例えば、磁束の漏洩の少ない閉磁路型の磁気回路によってスピーカ装置を構成しても良い。
【０１３９】
（第７の実施形態）
第７の実施形態におけるスピーカ装置は、第２の実施形態におけるスピーカ装置のポールヨーク部１２ａの代りに支持枠３０及びヨーク３１を用いてコイル１７、１８を支持すると共にフレーム１２に固定し、さらに、断面が逆Ｕ字形状のヨーク３２を第２の実施形態における連結ヨーク１１に固定することによって形成される閉磁路型の磁気回路を有するスピーカ装置であり、以下これを図１０によって説明する。
【０１４０】
図１０は、本発明の第７の実施形態におけるスピーカ装置の磁気回路部分の主要断面構造図である。なお、図１０に示すスピーカ装置の構成部分のうち、先に説明した第２の実施形態におけるスピーカ装置の構成部分と同等の部分については同一の符号を付してあり、ここでは重複を避けるためその詳細説明は省略する。
【０１４１】
図１０において、支持枠３０は、熱伝導性を有する非磁性体からなる中空円筒状の支持体であり、中心軸Ｘと同軸に配されてその外径がコイル１８の外径と同じかもしくはコイル１８の外径よりも若干小さい寸法で形成されている。
【０１４２】
また、ヨーク３１は、熱伝導性を有する磁性体からなる中空円筒状のヨーク部材であり、コイル１７、１８の内周面と嵌合した状態で支持枠３０に連結されて支持されることにより、コイル１７、１８を中心軸Ｘと同軸に、且つ、フレーム１２に対し第２の実施形態の場合と同様の高さ位置に固定する。
【０１４３】
また、先の第２の実施形態と同様に、連結ヨーク１１及び磁石１４、１５が固着された振動板１は、フレーム１２に取り付けられたエッジ４によって外周縁部が中心軸Ｘ方向において弾性支持されると共にフレーム１２に取り付けられたダンパ５及びダンパ１３によって内周縁部が中心軸Ｘ方向において弾性支持されてスピーカ装置の中心軸Ｘ方向における所定の静止位置に弾性支持され、磁石１４、１５がそれぞれコイル１７、１８と対向する所定の高さ位置に配される。
【０１４４】
したがって、コイル１７、１８がそれぞれリング状の磁石１４、１５に挿通して配されて、コイル１７、１８の外周面と磁石１４、１５の内周面とが所定の間隔を有するリング状の空隙を介してそれぞれ対向する。
【０１４５】
また、連結ヨーク１１の上端にはヨーク３２が固着されている。ヨーク３２は、図１０に示すように、中心軸Ｘを同軸とする２つの中空円筒体がそれぞれの上面側において互いに連結されて形成される磁性体からなるヨーク部材であり、断面が逆Ｕ字形状を有し、外側の中空円筒体が連結ヨークに固定されると共に内側の中空円筒体がヨーク３１の内周面と僅かな隙間を隔てて配されている。
【０１４６】
以上により、磁石１４、１５とヨーク３１と連結ヨーク１１は、この２つのリング状の空隙を有する磁束付与手段としての閉磁路型の磁気回路を構成し、コイル１７、１８に対してそれぞれコイル軸方向に略垂直で、且つ、互いに逆方向の磁束を付与している。また、この場合にヨーク３１、３２と連結ヨーク１１は、それぞれ磁気回路のヨーク部材を構成する。
【０１４７】
なお、磁性材料からなるヨーク３１は、ここでは、磁石１５の内周部のＮ極から発せられる磁力線による磁束を磁石１４の外周部のＳ極側に有効に導くので、磁石１５から発せられる磁力線による磁束がヨーク３１の中空内部側へ大きく磁気漏洩するのを防ぐことができる。
【０１４８】
また、ヨーク３２は、上記磁気回路によって形成される磁束のうち、主として、磁石１４のＮ極から発せられる磁力線が磁石１４の上方の空間へ漏洩して磁石１４のＳ極へ導入される分の漏洩磁束（図１０中、点線で示す部分）を逆Ｕ字形状の断面に沿ってヨーク３１に有効に導くことにより、磁石１４の上方空間への磁気漏洩を防いでいる。ヨーク３１に導かれた磁束は、磁石１４と対向するリング状の空隙内をコイル１７とほぼ直交に交差するように通って再び磁石１４の内周面側のＳ極に導かれる。
【０１４９】
その結果、磁石１４と対向するリング状の空隙内では、コイル１７とほぼ直交に交差する磁力線が増し、コイル１７を電磁駆動するための有効磁束を増すことができ、結果として、スピーカ装置の感度を高くすることができる。
【０１５０】
また、コイル１７、１８は、振動板１や磁石１４、１５や、連結ヨーク１１や、ヨーク３２などで構成される振動系とは磁気回路の空隙を介して対向配置されてヨーク３１と共に支持枠３０に固定されることによりフレーム１２に固定されているので、コイル１７、１８の各両端に接続されるリード線から電気入力が供給されてスピーカ装置が動作する場合は、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線が振動板１を含むスピーカ装置の振動系によって突っ張ったり屈曲したりすることがないので、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線に機械的負荷がかからない。したがって、スピーカ装置に大入力を供給して振動板１が大振幅で振動してもコイル断線を生じない。
【０１５１】
また、上述した各実施形態におけるスピーカ装置は、振動板と一体に設けられた磁石をコイルの電磁駆動力の反力で駆動させるＭ−Ｍ駆動方式のスピーカ装置で構成したが、本発明は、これらに限らず、例えば、磁石をコイルと共にフレーム側に固定し、磁性体からなるヨーク部材を振動板と一体に設けることにより、これら磁石とヨーク部材を含む磁束付与手段としての磁気回路を構成して、当該磁気回路のリング状の空隙内に磁束を生成し、上記コイルをこの磁束と直交するように空隙内に配することにより、ヨーク部材をコイルの電磁駆動力の反力で駆動させる電磁駆動方式のスピーカ装置で構成しても良い。この一例を以下の第８の実施形態に示す。
【０１５２】
（第８の実施形態）
第８の実施形態におけるスピーカ装置は、第２の実施形態におけるスピーカ装置のポールヨーク部１２ａの代りに支持枠３３及び磁石３４、ヨーク３５、３６を用いてコイル１７、１８を支持すると共にフレーム１２に固定し、さらに、第２の実施形態における連結ヨーク１１及び磁石１４、１５の代りにヨーク３７を振動板１に固定することによって磁束手段としての磁気回路を構成してコイル１７、１８を磁気回路の空隙内に配し、コイル１７、１８に対してそれぞれコイル軸方向に略垂直で、且つ、互いに逆方向の磁束を付与する構成を有するスピーカ装置であり、以下これを図１１により説明する。
【０１５３】
図１１は、本発明の第８の実施形態におけるスピーカ装置の初期状態における磁気回路部分の主要断面構造図である。なお、図１１に示すスピーカ装置の構成部分のうち、先に説明した第２の実施形態におけるスピーカ装置の構成部分と同等の部分については同一の符号を付してあり、ここでは重複を避けるためその詳細説明は省略する。
【０１５４】
図１１において、支持枠３３は、熱伝導性を有する非磁性体からなる中空円筒状の支持体であり、中心軸Ｘと同軸に配されてその外径がコイル１７、１８のいずれか大きい方の外径と同じかもしくは若干小さい寸法で形成されている。
【０１５５】
支持枠３３上にはヨーク３６、磁石３４、ヨーク３５が順次載置されて互いに固定されている。
【０１５６】
ヨーク３５、３６は、熱伝導性を有する磁性体からなるヨーク部材であり、中心軸Ｘを中心とするリング状に形成され、各外周側面がそれぞれコイル１７、１８の内周面に嵌合して固着されている。
【０１５７】
一方、磁石３４は、例えば５５〜６５ＭＧ・Ｏｅ程度もしくはそれ以上の高い磁気エネルギ（Ｂ・Ｈ積）を有するネオジウム系金属化合物やサマリウム系金属化合物などの材料からなる中心軸Ｘを中心としたリング状（ここでは中空円筒状）の希土類磁石であり、中心軸Ｘ方向に磁化されて、上面側と下面側が正負一対の磁極を有してなる。
【０１５８】
支持枠３３は、その上面がヨーク３６及びコイル１８と接する状態でヨーク３６及びコイル１８を共に固定支持することにより、磁石３４、ヨーク３５と共にコイル１７を固定支持し、コイル１７、１８を中心軸Ｘと同軸に、且つ、フレーム１２に対し第２の実施形態の場合と同様の高さ位置に固定する。
【０１５９】
一方、振動板１の中央部分の孔に中心軸Ｘを中心とした中空円筒状の磁性体からなるヨーク３７の外周面が嵌合して振動板１に固定されている。
【０１６０】
ヨーク３７及び振動板１は、フレーム１２に取り付けられたエッジ４によって外周縁部が中心軸Ｘ方向において一体に弾性支持されると共に、フレーム１２に取り付けられたダンパ５によって振動板１及びヨーク３７の内周縁部が中心軸Ｘ方向において弾性支持され、ダンパ１３によってヨーク３７の内周縁部が中心軸Ｘ方向において弾性支持される。
【０１６１】
これにより、ヨーク３７の内周側面は、図１１に示すように、ヨーク３５の外周側面及びヨーク３６の外周側面と対向することにより、所定の間隔を有する２つのリング状の空隙を形成する。また、この場合に、ヨーク３７は、コイル１７、１８と対向する所定の高さ位置に配される。
【０１６２】
したがって、コイル１７、１８は、それぞれリング状の磁石３４に挿通して配されて、上記各リング状の空隙を介してそれぞれヨーク３７と対向する。
【０１６３】
以上により、磁石３４及びヨーク３５、３６、３７は、この２つのリング状の空隙を有する磁束付与手段としての閉磁路型の磁気回路を構成し、これら各空隙内に磁石３４が発する磁力線による磁束を生成し、コイル１７、１８に対しコイル軸方向に略垂直で、且つ互いに逆方向の磁束を付与している。また、この場合に、ヨーク３５、３６、３７は、それぞれ磁気回路のヨーク部材を構成する。
【０１６４】
なお、本実施形態のスピーカ装置のその他の構成部分は、先の第２の実施形態におけるスピーカ装置の構成と同様である。
【０１６５】
次に、スピーカ装置の動作を説明すると、先ず、スピーカ装置の図示せぬ入力端子から電気入力が供給されると、図示せぬリード線を介して同時にコイル１７、１８に駆動電流が流れる。
【０１６６】
この場合に、磁気回路によってそれぞれコイル軸方向に略垂直で、且つ互いに逆方向の磁束が付与されるコイル１７、１８には、同時に逆方向の駆動電流が流れるので、コイル軸方向に沿った同方向の電磁駆動力を発する。
【０１６７】
ところが、各コイルは、上述したように、ヨーク３５、３６、磁石３４と共に支持枠３３によってフレーム１２に固定されているので、コイル１７、１８と対向配置されたヨーク３７が各コイルが発生した力を合成した力と大きさが同じで逆の方向の力（合成反力）を受けて振動板１と一体に合成反力の方向に移動する。これにより、スピーカ装置は、供給される電気入力に応じて振動板１をコイル軸方向に沿って前後に駆動することができる。
【０１６８】
また、コイル１７、１８は、振動板１やヨーク３７などで構成される振動系とは磁気回路の空隙を介して対向配置されて、磁石３４に固定されたヨーク３５、３６にそれぞれ固定されて、支持枠３３に固定されることによりフレーム１２に固定されているので、コイル１７、１８の各両端に接続されるリード線から電気入力が供給されてスピーカ装置が動作する場合は、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線が振動板１を含むスピーカ装置の振動系によって突っ張ったり屈曲したりすることがないので、コイル１７、１８及びそれらに接続されるリード線に機械的負荷がかからない。したがって、スピーカ装置に大入力を供給して振動板１が大振幅で振動してもコイル断線を生じない。
【０１６９】
【発明の効果】
本発明によれば、フレームに対して固定されたコイルに電気入力が供給されてコイルに駆動電流が流れることによりコイルにはコイル軸方向の電磁駆動力が発生し、コイルに対してコイル軸方向に略垂直な磁束を付与する磁束付与手段がその反力をコイル軸方向に受けることによって振動板をコイル軸方向に駆動するので、振動板が大振幅で振動してもコイル及びそれに接続されるリード線は振動板に引っ張られることがなく、従って、振動板の振幅に起因してコイルが断線することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるスピーカ装置の初期状態における主要断面構造図である。
【図２】第１の実施形態におけるスピーカ装置の駆動原理を示した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるスピーカ装置の主要断面構造図である。
【図４】第２の実施形態におけるスピーカ装置の駆動原理を示した図である。
【図５】本発明の第３の実施形態におけるスピーカ装置の主要断面構造図である。
【図６】本発明の第４の実施形態におけるスピーカ装置の主要断面構造図である。
【図７】第４の実施形態における磁気回路の磁束の流れを示す図である。
【図８】本発明の第５の実施形態におけるスピーカ装置の駆動原理を示した図である。
【図９】本発明の第６の実施形態におけるスピーカ装置の駆動原理を示した図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態におけるスピーカ装置の主要断面構造図である。
【図１１】本発明の第８の実施形態におけるスピーカ装置の主要断面構造図である。
【図１２】従来のムービングコイル方式のダイナミックスピーカの構造図である。
【符号の説明】
１・・・・振動板
２、１４、１５、１９、２０、３４・・・・磁石
３、１２・・・・フレーム
３ａ、１２ａ・・・・ポールヨーク部
４・・・・エッジ
５、８、１３・・・・ダンパ
６、２２、２３、３０、３３・・・・支持枠
７・・・・キャップ
７ａ・・・・開口部
９、１７、１８・・・・コイル
１０、１６・・・・ヒートシンク
１１・・・・連結ヨーク
２１・・・・アウターヨーク
２４、２５、２７、２９・・・・反発磁石
２６、２８・・・・スペーサ
３１、３２、３５、３６、３７・・・・ヨーク

Claims (7)

1. フレームに対して移動可能に設けられた振動板と、前記フレームに対して固定されたコイルと、前記コイルに磁束を付与する磁束付与手段と、を有し、前記振動板を前記コイルの軸方向に駆動するスピーカ装置であって、
   前記磁束付与手段は、前記コイルに対してコイル軸方向に略垂直な磁束を付与するものであり、前記振動板に固定された駆動マグネットを含み、
   前記コイルは前記コイル軸方向に分離した上部コイルと下部コイルとからなり、前記駆動マグネットは前記上部コイルに対面する上部マグネットと前記下部コイルに対面する下部マグネットとからなり、前記上部コイル及び前記下部コイルは互いに逆方向の電流が供給され、前記上部マグネット及び下部マグネットは互いに逆方向の磁束を発生するものであり、
   前記上部マグネットと前記下部マグトは磁性体からなるヨーク部材を介して連結されることを特徴とするスピーカ装置。
2. 前記振動板は、前記コイルに電流が供給されることによって前記コイルに発生する前記コイル軸方向の力の反力により、前記コイル軸方向に駆動されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
3. 前記コイルは略筒状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ装置。
4. 前記駆動マグネットはリング状であり、前記コイルが挿通されて配されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
5. 前記駆動マグネットは、内周部と外周部に磁極を有することを特徴とする請求項４に記載のスピーカ装置。
6. 前記磁束付与手段は、前記フレームの略中央に立設した磁性材料からなるポールヨーク部を含み、前記コイルは前記ポールヨーク部に対して貫通した状態で固定され前記マグネットと前記ポールヨーク部との間に形成されるギャップ内に位置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載のスピーカ装置。
7. 前記ポールヨーク部の上端及び下端に一対の反発マグネットを設けたことを特徴とする請求項５に記載のスピーカ装置。

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