JP3894789B2 - スピーカ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ装置に関し、特に励磁コイルから得られる磁界によって磁石を振動板と共に駆動するムービングマグネット方式(M−M方式)のスピーカ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に家庭用や車載用のオーディオ装置として一般に用いられるスピーカ装置の一例を示す。
【0003】
このスピーカ装置は、ムービングコイル方式によるものであり、ポールヨーク106の上部に環状磁石104が配置され、該磁石の上部に環状プレート105が配置されており、これらのポールヨーク106、磁石104及び環状プレート105によって磁気回路107が形成されている。
【0004】
磁気回路107の磁気ギャップ107aにはボイスコイルボビン103の端部に巻回されたボイスコイル102が配置されており、ボイスコイルボビン103は略円錐形状のコーン形振動板101の中央孔に固着され、該中央孔にはキャップ113が取り付けられている。振動板101はエッジ108及びダンパ109を介してフレーム112に弾性的に支持されており、これにより、振動板101、ボイスコイル102及びボイスコイルボビン103が一体となった状態でスピーカ装置の中心軸X方向に振動可能とされたムービングコイル方式のスピーカ装置を構成している。
【0005】
また、フレーム112には正負の入力端子110が取り付けられており、正負の入力端子110にはボイスコイル102の両端がそれぞれリード線(線状線)111を介して電気的に接続されている。
【0006】
そして、該入力端子110に駆動信号(駆動電流)が供給されることにより、磁気回路107の磁気ギャップ107a内でボイスコイル102が駆動信号に応じた電磁駆動力を受け、これにより、ボイスコイル102がボイスコイルボビン103及び振動板101と一体となってスピーカ装置の中心軸X方向に振動し、振動板101から駆動信号に応じた音響エネルギが放射される。
【0007】
ところで、近年、室内のみならず車内でも臨場感あふれる大音量の音を再生できるスピーカ装置が要望されており、かかる要望に応えるべく、ボイスコイルを電気抵抗が略零の超電導部材で形成してボイスコイルに大きな駆動電流を供給できるようにし、これにより、高い効率で振動板を振動させて高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができるようにしたスピーカ装置が提案されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボイスコイルを超電導部材で形成した従来のムービングコイル方式のスピーカ装置においては、ボイスコイルが振動するため、駆動電流によって発熱するボイスコイルを液体窒素等で冷却するための冷却装置が大型で且つ複雑な構造となるばかりか十分な冷却効果を得ることが難しく、この結果、スピーカ装置の大型化及び重量化を招くと共に、ボイスコイルの熱がスピーカ装置に悪影響を及ぼすという問題がある。
【0009】
本発明はこのような問題を解消するためになされたものであり、高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができるのは勿論のこと、小型軽量化を図ることができると共に、十分な冷却効果を得ることができるスピーカ装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスピーカ装置は、請求項1に記載したように、駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと該一次コイルに磁気的に結合された円筒状の二次コイルとからなる円筒状のコイル結合体によって形成されたオープン型の磁気回路と、前記円筒状のコイル結合体の径方向の外側の近傍に配置された磁石と、前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とする。
あるいは、本発明に係るスピーカ装置は、請求項2に記載したように、有底円筒状のヨークと、該ヨークの底部中央に設けられたセンターポールと、該センターポールに外嵌固定され駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと、該一次コイルに磁気的に結合された円筒状の二次コイルと、によって形成されたクローズ型の磁気回路と、前記二次コイルの径方向の外側に配置された磁石と、前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とする。
あるいは、本発明に係るスピーカ装置は、請求項3に記載したように、少なくとも、有底円筒状のヨークと、該ヨークの内周面に取り付けられ駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと、該一次コイルの内周面側に設けられ該一次コイルと磁気的に結合された円筒状の二次コイルと、によって形成された磁気回路と、前記二次コイルの径方向の内側に配置された磁石と、前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とする。
【0011】
上記構成によって、駆動信号が供給される固定側の一次コイルに磁気的に結合された二次コイルを超電導部材で形成して、二次コイルに発生した無限大の誘導電流と磁石による直流磁界との相互作用により、磁石を振動板と一体に振動させるようにしているため、振動板を高い効率で振動させることができ、高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができる。
【0012】
また、二次コイルは一次コイルと同様に固定側で動かないため、駆動電流によって発熱する二次コイルを液体窒素等の中に封入して十分に冷却するための冷却装置を小型で且つ簡単な構造のものにすることができる。
【0013】
また、前記二次コイルは、請求項4に記載したように、冷却装置により冷却することができる。
【0014】
さらに、本発明に係るスピーカ装置は、請求項5に記載したように、前記二次コイルを、前記一次コイルをなす円筒の内側の表面あるいは外側の表面のうち前記磁石が配置される側の表面に巻回すことが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスピーカ装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0017】
なお、各実施の形態に示すスピーカ装置は、固定の励磁コイルから得られる磁界によって磁石を振動板と共に駆動するムービングマグネット方式(M−M方式)である。
【0018】
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための一部を破断した図である。
【0019】
まず、図1に示すように、第1の実施の形態のスピーカ装置10は、熱伝導性に優れた部材からなる碗状のカバー1内の略中央に絶縁被膜を有する電線を複数巻回して形成された円筒状の一次コイル2が固定され、一次コイル2の外周側に電気抵抗が略零の超電導部材からなる電線を複数巻回して形成された円筒状の二次コイル3が装着されている。
【0020】
本実施の形態では、二次コイル3は一次コイル2の外周面に直接巻回されて、一次コイル2に磁気的に結合されており、一次コイル2及び二次コイル3からなるコイル結合体によってオープン型の磁気回路4を形成している。
【0021】
また、一次コイル2の両端は、直接又は例えばリード線2a等を介してカバー1の外部に引き出された後、端子を介して駆動信号供給手段(共に図示せず)に電気的に接続されている。
【0022】
一次コイル2及び二次コイル3からなる円筒状のコイル結合体の外周近傍にはボビン5の端部に固定されたリング状の磁石6が二次コイル3の外周面に径方向に対向した状態で配置される。ボビン5は略円錐形状のコーン形振動板7の中央孔に固着されている。該中央孔にはキャップ8が取り付けられている。
【0023】
磁石6は、例えば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り、径方向に磁化されて内周面と外周面とで一対の磁極N,Sを形成している。
【0024】
振動板7はエッジ9及びダンパ12を介してカバー1の上端に固定された熱伝導性に優れた部材からなるフレーム11に弾性的に支持されており、これにより、振動板7、ボビン5及び磁石6が一体となった状態でスピーカ装置の中心軸X方向に振動可能とされたムービングマグネット方式のスピーカ装置を構成している。
【0025】
そして、駆動信号供給手段から一次コイル2に音響再生のための駆動信号(駆動電流)が供給されると、一次コイル2に供給された駆動電流に応じた周波数の磁界が超電導部材で形成された二次コイル3に無限大の誘導電流を発生させ、この誘導電流と磁石6による直流磁界との相互作用により、磁石6が電磁駆動され、ボビン5及び振動板7と一体となってスピーカ装置の中心軸X方向に振動し、これにより、振動板7から駆動信号に応じた音響エネルギが放射される。
【0026】
上記構成のスピーカ装置においては、音源からの駆動信号が供給される固定側の一次コイル2に磁気的に結合された二次コイル3を超電導部材で形成して該二次コイル3に発生した無限大の誘導電流と磁石6による直流磁界との相互作用により、磁石6をボビン5及び振動板7と一体に振動させるようにしているため、振動板7を高い効率で振動させることができ、高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができる。
【0027】
また、二次コイル3は一次コイル2と同様に固定側で動かないため、駆動電流によって発熱する二次コイル3を液体窒素等の中に封入して十分に冷却するための冷却装置を小型で且つ簡単な構造のものにすることができ、この結果、スピーカ装置の小型化及び軽量化を図ることができると共に、スピーカ装置内の冷却を十分なものにすることができる。
【0028】
また、磁石6はボビン5に固定される小型のもので足り、従来のように磁気回路に配置される大型の磁石を必要としないため、磁気回路4の小型軽量化ひいてはスピーカ装置の更なる小型軽量化を図ることができる。
【0029】
さらに、超電導部材で形成された二次コイル3が一次コイル2の外周面に直接巻回されて該一次コイル2に磁気的に結合されているため、二次コイル3に効率よく誘導電流を発生させることができる(相互誘導定数K≒1)。
【0030】
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態を説明する。図2は本発明の第2の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための一部を破断した図である。
【0031】
前述の第1の実施の形態は、一次コイル2及び二次コイル3からなるコイル結合体によってオープン型の磁気回路4を形成した場合であるが、第2の実施の形態のスピーカ装置20は、図2に示すように、カバー1に代えて、熱伝導性の優れた軟鉄等の軟磁性材料からなる有底円筒状のヨーク22と該ヨーク22の底部中央にヨーク22と一体或いは別体に構成されるセンターポール21を備え、センターポール21に一次コイル2を外嵌固定して一次コイル2、超伝導部材より成る二次コイル3及びセンターポール21、ヨーク22によってクローズ型の磁気回路23を構成したものもある。ヨーク22の外周と一次コイル2,二次コイル3との間には磁気ギャップ23aが形成され、この磁気ギャップ23aに磁石6が配置される。
【0032】
この実施の形態では、一次コイル2に駆動電流を供給することにより、一次コイル2、二次コイル3、センターポール21、ヨーク22により駆動電流に応じた磁束ループが形成される。そして、この磁束ループ内の磁気ギャップ23aに磁石6が配置されることにより、磁石6が電磁駆動され磁石6と協働して振動板7が振動する。
【0033】
(第3の実施の形態)
次に、第3の実施の形態を説明する。
図3は本発明の第3の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための要部断面図である。
【0034】
第3の実施の形態のスピーカ装置の要部30は、図3に示すように、円筒状のヨーク34の内周面に一次コイル32を取り付けると共に、一次コイル32の内周面側に液体窒素が封入された冷却装置36を配置する。そして、冷却装置36内に超電導部材で形成した二次コイル33を収容し、一次コイル32及び二次コイル33からなる円筒状のコイル結合体の径方向内側に、磁石6をヨーク34の底部の中央に構成されるセンターポール31と二次コイル33との間(磁気ギャップ35a)に位置させて、配置するようにしたものである。また、図3に示した要部以外の部分は、第1の実施の形態と同様の構成である。
【0035】
なお、図3では、一次コイル32、二次コイル33及びセンターポール31、ヨーク34によってクローズ型の磁気回路35を形成しているが、オープン型の磁気回路とする場合はセンターポール31は不要となる。
【0036】
なお、本発明の磁気回路、磁石及び振動板等の構成は、前述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【0037】
また、例えば、図5に示すように、一次コイルと二次コイルを扁平状に巻装した扁平コイルをヨークの底部に配置するように構成してもよい。また、一次コイルと二次コイルはヨークの外側、内側あるいはセンターポールに巻装するように構成する他に他の箇所に取り付けるようにしてもよい。
【0038】
【発明の効果】
以上詳記したように、請求項1〜3に記載した発明によれば、高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができるのは勿論のこと、小型軽量化を図ることができると共に、十分な冷却効果を得ることができるスピーカ装置を提供することができる。
【0039】
また、請求項4に記載した発明によれば、二次コイルは冷却装置により冷却することができる。
【0040】
さらに、請求項5に記載した発明によれば、二次コイルを、一次コイルをなす円筒の内側の表面あるいは外側の表面のうち磁石が配置される側の表面に巻回すことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための一部を破断した図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための一部を破断した図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための要部断面図である。
【図4】従来のスピーカ装置を説明するための断面図である。
【図5】本発明において、一次コイルと二次コイルを扁平状に巻装した扁平コイルをヨークの底部に配置した構成の(a)は断面模式図、(b)は扁平コイルの巻装の模式図である。
【符号の説明】
2,32 一次コイル
2a リード線
3,33 二次コイル
4,23 磁気回路
5 ボビン
6 磁石
7 振動板
8 キャップ
9 エッジ
10,20 スピーカ装置
11 フレーム
12 ダンパ
21,31 センターポール
22,34 ヨーク
23a,35a 磁気ギャップ
30 スピーカ装置の要部
35 冷却装置
36 磁気回路
Claims (5)
- 駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと該一次コイルに磁気的に結合された円筒状の二次コイルとからなる円筒状のコイル結合体によって形成されたオープン型の磁気回路と、
前記円筒状のコイル結合体の径方向の外側の近傍に配置された磁石と、
前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、
前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、
前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とするスピーカ装置。 - 有底円筒状のヨークと、該ヨークの底部中央に設けられたセンターポールと、該センターポールに外嵌固定され駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと、該一次コイルに磁気的に結合された円筒状の二次コイルと、によって形成されたクローズ型の磁気回路と、
前記二次コイルの径方向の外側に配置された磁石と、
前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、
前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、
前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とするスピーカ装置。 - 少なくとも、有底円筒状のヨークと、該ヨークの内周面に取り付けられ駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと、該一次コイルの内周面側に設けられ該一次コイルと磁気的に結合された円筒状の二次コイルと、によって形成された磁気回路と、
前記二次コイルの径方向の内側に配置された磁石と、
前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、
前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、
前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とするスピーカ装置。 - 前記二次コイルを冷却する冷却装置を備えたことを特徴とする請求項1又は3に記載のスピーカ装置。
- 前記二次コイルを、前記一次コイルをなす円筒の内側の表面あるいは外側の表面のうち前記磁石が配置される側の表面に巻回したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1に記載のスピーカ装置。
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