JP3991897B2

JP3991897B2 - Electromagnetic coupling type electrodynamic speaker

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Publication number: JP3991897B2
Application number: JP2003081140A
Authority: JP
Inventors: 正夫野呂
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP2004289649A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁結合式動電型スピーカの能率改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、動電型スピーカを改良したスピーカの一種に、電磁結合式動電型スピーカがある（例えば、非特許文献１参照。）。図４は、従来の電磁結合式動電型スピーカの概略構造を示した断面図である。電磁結合式動電型スピーカ１０１は、中央部にセンタポール１０２ａを備えた円盤型で断面が凸形状のヨーク１０２に、中空円筒型のマグネット１０３の一方の磁極を当接させ、このマグネット１０３の他方の磁極に中空円盤形で金属製のプレート１０４を当接させた構造である。また、センタポール１０２ａの先端部近傍における周囲に、１次コイル（固定励磁コイル）１０５が設けられている。プレート１０４の内周側の面１０４ａは、１次コイル１０５に対向して配置されており、また、プレート１０４と１次コイル１０５との間のギャップ（空隙）ＧＰには、ボイスコイル（２次コイル）１０６が配置されている。ボイスコイル１０６は、その始端と終端とが短絡されており、振動板（コーン紙）１０７に接続され、また、図外のダンパで支持されてセンタポール１０２ａに沿って振動自在である。
【０００３】
この電磁結合式動電型スピーカ１０１は、音声信号などの入力信号に応じた交流電流を１次コイル１０５に流すと、ボイスコイル１０６に２次電流（交流電流）が誘起され、交流磁界（信号磁束）１１１が発生する。また、この交流磁界とマグネット１０３による直流磁界（バイアス磁束）１１２との相互作用により、ボイスコイル１０６に２次電流に応じた駆動力（電磁力）が生じる。この駆動力によって、ボイスコイル１０６が固定された振動板１０７が振動して音波が発生する。
【０００４】
電磁結合式動電型スピーカは、従来の動電型スピーカのように錦糸線（引き出し線）を設ける必要が無いため、この錦糸線の断線や共振による異音が発生しない。また、電磁結合式動電型スピーカの２次コイルを１ターンのショートコイルで構成した場合、コイル部に燃えるものがないので、熱などによる破壊要因が大幅に減り、耐入力特性が大幅に向上する。
【０００５】
【非特許文献１】
稲永潔文、外２名，「電磁結合式動電型スピーカーについて」，ＪＡＳＪｏｕｒｎａｌ，社団法人日本オーディオ協会，’８９・２月号，ｐ．５−８
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電磁結合式動電型スピーカには、以下のような問題があった。
【０００７】
１．１次コイルから２次コイルへの結合損失が発生するため、出力音圧レベルが小さくなる。
【０００８】
２．１次コイルから２次コイルへの結合損失を小さくするために、１次コイルを金属製のプレートに対向する位置に設けて、１次コイルとこのプレートとの間にのエアギャップに２次コイルを設置しなければならない。また、信号磁束ループにエアギャップが含まれ、このエアギャップの長さを大きくするとスピーカの感度が低下するので、１次コイル及び２次コイルの巻数を多くすることができない。そのため、１次コイル及び２次コイルのインダクタンスを大きくすることができず、特に１ｋＨｚ以下の低域で電磁結合力が小さくなり、低域の音声を再生することができない。
【０００９】
３．図４に示すように、ボイスコイル１０６に発生する信号磁束１１１がマグネット１０３を通過するため、信号にひずみが発生しやすくなる。
【００１０】
４．２次コイル１０６に発生する信号磁束１１１がマグネット１０３を通過するため、マグネット１０３の減磁が発生しやすくなる。
【００１１】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するために、音声を低音域まで再生でき、信号の歪みやマグネットの減磁がほとんど発生しない能率の高い電磁結合式動電型スピーカを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１３】
（１）バイアス磁束を発生させるマグネットと、音声信号電流が入力される１次コイルと、この１次コイルと電磁的に結合され、前記バイアス磁束による磁界内で振動自在に支持される２次コイルと、前記マグネット及び前記１次コイルが固定された磁性部材と、を備えた電磁結合式動電型スピーカにおいて、
前記磁性部材は、エアギャップを介さずに、前記マグネット、前記１次コイル、及び前記２次コイルの周囲を囲む構造で、その対向する２面を接続するセンタポールを備えた中空の円柱形状であり、前記マグネット、前記１次コイル、及び前記２次コイルは、前記磁性部材の内側であって、前記センタポールの周囲に配置されたことを特徴とする。
【００１４】
この構成においては、磁性部材がエアギャップの無い閉磁路を形成し、１次コイルによって形成された交流信号磁束がこの閉磁路を通過して、２次コイルに相互誘導電流を生じさせる。そのため、交流信号磁束がマグネットを通過することがないので、信号の歪みがほとんど発生することがなく、またマグネットの減磁を発生しにくくすることができる。また、従来のように１次コイルを２次コイルと対向する位置に設置しなくても、２次コイルに効率良く誘導電流を発生させることができるので、１次コイルの巻数を従来よりも増加させることができる。これにより、コイルの自己インダクタンスを大きくすることができ、低音域においても信号が低下することがないので、高音域から低音域まで使用することができるスピーカを提供することが可能となる。また、これにより、１次コイルの巻線として従来よりも太い導線を使用することができるので大電流を流すことができるようになり、低音域用のスピーカを提供することが可能となる。また、マグネット、１次コイル、及び２次コイルは、箱体とセンタポールとによって囲まれているので、１次コイルと２次コイルとの電磁的結合に関与する交流信号磁束を、エアギャップを介さずに磁性部材内を通過する閉磁界ループを形成することができる。したがって、磁束の漏れがほとんど発生しないので、能率の高いスピーカを提供することができる。
【００１７】
（２）前記磁性部材は、前記センタポールに接続された一方の面が開口し、側面と前記センタポールとが複数のアーチによって接続されたことを特徴とする。
【００１８】
この構成においては、音波を発生させる振動板を磁性部材の内部に設けても、音波を外部に伝えることができる。
【００１９】
（３）前記磁性部材は、前記センタポールに接続された一方の面における前記センタポールの周囲に複数の貫通孔を有し、前記２次コイルは、この貫通孔を介して音波を発生させる振動板に接続されたことを特徴とする。
【００２０】
２次コイルは、磁性部材によって周囲を囲まれているが、貫通口を介して振動板に接続されているので、１次コイルに入力された音声信号に応じた電磁力を振動板に伝達して音波を発生させることができる。
【００２１】
（４）前記２次コイルは、音波を発生させる振動板を兼ねた１ターンコイルであることを特徴とする。
【００２２】
この構成においては、２次コイルは振動板を兼ねているので、スピーカの部品点数を削減することができ、製造コスト低減することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る電磁結合式動電型スピーカの概略構成図であり、（Ａ）は電磁結合式動電型スピーカの構造を示した断面図、（Ｂ）は振動伝達体の斜視図、（Ｃ）はこのスピーカのヨークの外側の上面図である。なお、電磁結合式動電型スピーカは、任意の向きに取り付けることができるが、以下の説明では図１に示した位置関係に基づいて各部を説明する。
【００２４】
図１（Ａ）に示すように、電磁結合式動電型スピーカ１（以下、スピーカ１と称する。）は、ヨーク２、マグネット３、プレート４、１次コイル（固定励磁コイル）５、２次コイルであるボイスコイル６、振動板であるコーン紙７、振動伝達体８、フレーム９、ガスケット１０、ダンパ１１、及びダストキャップ１２を備えている。
【００２５】
ヨーク２は、円柱型で中空の磁性部材（磁性体）である。ヨーク２は、上壁２ｆ、側壁２ｇ、及び下壁２ｈから成るケーシング内のほぼ中央に、上壁２ｆと下壁２ｈとを接続する円柱形状のセンタポール２ａが形成されている。また、ヨーク２は、外側の上面（以下、外上面と称する。）２ｅを直径の位置でセンタポール２ａに沿って切断すると、断面が日の字形状になる。
【００２６】
ヨーク２の内部には、マグネット３、プレート４、１次コイル５、ボイスコイル６がセンタポール２ａの周囲に配置されている。マグネット３は、中空円筒型の永久磁石であり、ヨーク２の内部の下面（以下、内下面と称する。）２ｂに一方の磁極面（図ではＳ極）が当接しており、センタポール２ａと側壁２ｇと所定の間隔を空けて配置されている。なお、マグネット３は、図１（Ａ）において実線で示した位置に代えて、点線で示したように、ヨーク２の内部の上面２ｃに一方の磁極面（図ではＳ極）が当接し、他方の面がプレート４に当接するように配置しても良い。
【００２７】
プレート４は、中空円盤型の金属板であり、一方の面の大半がマグネット３の他方の磁極面（図ではＮ極）に当接している。また、プレート４は、マグネット３の磁束をセンタポール２ａに導くために、内径がマグネット３の内径よりも小さく、一方の面の一部がマグネット３に当接せずに、マグネット３の内側面よりも中心側に突出するように配置されている。プレート４の内周面４ａは、センタポール２ａに対向しており、センタポール２ａとの間には所定幅のエアギャップ（空隙）ＧＰが形成されている。また、このエアギャップＧＰには、ボイスコイル６が配置されている。
【００２８】
ボイスコイル６は、中空円筒型のコイルであり、センタポール２ａの周囲に、センタポール２ａ及びプレート４と所定の間隔を空けて、ダンパ１１に接続された振動伝達体８によりその端部が支持され、センタポール２ａに沿って上下に振動自在に配置されている。ボイスコイル６がワンターンコイルの場合、円筒型の銅板などを用いると良い。
【００２９】
１次コイル５は、所定の巻数の中空円筒型コイルであり、センタポール２ａとヨーク２の内側の内下面２ｂに当接して配置されている。
【００３０】
フレーム９は、ヨーク２の外上面２ｅに結合された碗状の部材であり、このフレーム９の先端周縁部にリング状のガスケット１０と共に、コーン紙７の周縁部が固着されている。また、このコーン紙７の中央部には、図１（Ｂ）に示した円筒形でかご型の振動伝達体８の上部が接合されている。図１（Ｃ）に示すように、ヨーク２の外上面２ｅには、センタポール２ａの周囲に沿って所定の間隔で複数の孔（開口部）２ｄが形成されている。振動伝達体８の各棒部８ａは、孔２ｄを貫通して、ヨーク２の内部においてボイスコイル６と下部で接合されている。
【００３１】
コーン紙７は、音波を発生させる振動板であり、その中央部上面にはダストキャップ１２が貼り付けられている。
【００３２】
上記のように、スピーカ１では、ヨーク２がマグネット３、プレート４、１次コイル５、及びボイスコイル６を囲む形状である。本発明では、ヨーク２をこのような形状にしたことにより、スピーカ１の能率を大幅に向上させることができる。以下、詳細に説明する。
【００３３】
図２は、本発明の第１実施形態に係る電磁結合式動電型スピーカで発生する磁束を示した図である。図２（Ａ）は、マグネットのバイアス磁束を示しており、マグネット３のバイアス磁束（直流磁束）は、プレート４からエアギャップＧＰを経由して、センタポール２ａから壁２ｆ，２ｇ，２ｈを経てマグネット３に至る磁路Ａと、センタポール２ａから壁２ｈを経由してマグネット３に至る磁路Ｂを通過する。
【００３４】
図２（Ｂ）は、１次コイル５の信号磁束を示しており、１次コイル５に交流電流を流すことで発生する信号磁束は、センタポール２ａから壁２ｈ，２ｇ，２ｆを経由してセンタポール２ａに至る磁路Ｃを通過する。なお、エアギャップＧＰにおける空気の透磁率よりもヨーク２を構成する磁性部材の透磁率の方が高いため、１次コイル５に交流電流を流すことで発生する信号磁束は、マグネット３、プレート４、及びエアギャップＧＰを通過しない。
【００３５】
ボイスコイル６には、ヨーク２の磁路Ｃを信号磁束が通過すると電磁誘導により起電力が生じて誘導電流が発生する。また、ボイスコイル６は、マグネット３によるバイアス磁束（磁界）から、ボイスコイル６にセンタポール２ａに沿った方向に電磁力を受ける。例えば、ボイスコイル６に図２（Ｃ）に示すような方向に電流が流れることで発生する磁束は、センタポール２ａ，壁２ｈ，壁２ｇ，壁２ｆ，センタポール２ａを経由する閉磁界ループである磁路Ｄを通過する。また、ボイスコイル６は、マグネット３によるバイアス磁束（磁界）から、図２（Ｃ）における下側の方向に電磁力を受ける。
【００３６】
スピーカ１では、音声信号に応じた大きさの交流電流が１次コイル５に流れるので、ボイスコイル６はこの音声信号に応じた電磁力を受けて振動し、２次コイル６が固定されたコーン紙７が振動して音波が発生する。
【００３７】
このように、スピーカ１では、１次コイル５に交流電流を流すことで発生した信号磁束は、マグネット３を通過することなく、ヨーク２内のみを通過するので、信号の歪みがほとんど発生することがなく、またマグネットの減磁が発生しにくくなる。
【００３８】
また、磁路Ｃ，磁路Ｄを通過する磁束は、エアギャップを介することなくヨーク２の内部を通過するので、１次コイル５をボイスコイル６及びプレート４と対向する位置に設置しなくても、ボイスコイル６に効率良く誘導電流を発生させることができる。また、従来のように巻数に制限が無く、任意の巻数にすることができる。
【００３９】
さらに、上記のように１次コイル５の巻数を増加させることができるので、一般のトランス並みの自己インダクタンスが得られる。したがって、１ｋＨｚ以下の低音域においても信号が低下することがないので、高音域から低音域まで使用することができるスピーカを提供することができる。また、１次コイル５は、巻線として従来よりも太い導線を使用することも可能であり、大電流を流すことができるので、スピーカ１を低音域用（ウーハー）のスピーカとして作成することも可能となる。
【００４０】
加えて、１次コイル５に発生する磁束は、すべてセンタポール２ａを通過して、ボイスコイル６に鎖交するので、１次コイル５とボイスコイル６との結合率が良く、能率が非常に高い電磁結合式動電型スピーカを提供することができる。
【００４１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る電磁結合式動電型スピーカについて説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る電磁結合式動電型スピーカの概略構成図であり、（Ａ）はこのスピーカの正面図であり、（Ｂ）はこのスピーカのＡ−Ａ’断面図である。
【００４２】
電磁結合式動電型スピーカ５１（以下、スピーカ５１と称する。）は、ボイスコイルが振動板を兼ねたリボン型スピーカである。スピーカ５１は、ヨーク５２、マグネット５３、プレート５４、１次コイル（固定励磁コイル）５５、２次コイルである振動板５６、及びアーチ部材５７を備えた構成である。
【００４３】
ヨーク５２は、側壁５２ｇ及び下壁５２ｈから成る皿型の磁性部材である。また、ヨーク５２は、下壁５２ｈのほぼ中央部に円柱形のセンタポール５２ａが形成されており、下壁５２ｈを直径の位置でセンタポール５２ａに沿って切断すると、断面が山の字形状になる。また、ヨーク５２のセンタポール５２ａの上面及び側壁５２ｇの上面には、アーチ部材５７の下面が当接している。
【００４４】
アーチ部材５７は、センタポール５２ａと側壁５２ｇとを接続するアーチ形の磁性部材であり、例えば図３に示したように十字形に配置された４本のアーチ５７ａの間に開口部を備えている。アーチ部材５７は、もちろん、さらに複数のアーチを備えた構成であっても良い。
【００４５】
ヨーク２のセンタポール５２ａ、側壁５２ｇ、及び下壁５２ｈと、アーチ部材５７とに囲まれた空間には、マグネット５３、プレート５４、１次コイル５５、及び振動板５６が、センタポール５２ａの周囲に配置されている。マグネット５３は、中空円筒型の永久磁石であり、ヨーク５２の内部の下面（以下、内下面と称する。）５２ｂに一方の磁極面（図ではＳ極）が当接しており、センタポール５２ａと側壁５２ｇと所定の間隔を空けて配置されている。
【００４６】
プレート５４は、中空円盤型の金属板であり、一方の面の大半がマグネット５３の他方の磁極面（図ではＮ極）に当接している。また、プレート５４は、マグネット５３の磁束をセンタポール５２ａに導くために、内径がマグネット５３の内径よりも小さく、一方の面の一部がマグネット５３に当接せずに、マグネット５３の内側面よりも中心側に突出するように配置されている。プレート５４の内周面は、センタポール５２ａに対向しており、センタポール５２ａとの間には所定幅のエアギャップ（空隙）ＧＰが形成されている。また、このエアギャップＧＰには、振動板５６が配置されている。
【００４７】
振動板５６は、アルミや銅などの非磁性体で形成された中空円盤型の板材である。振動板５６は、２次コイル（ワンターンコイル）と音波を発生する振動板とを兼ねており、センタポール５２ａの周囲に、センタポール５２ａ及びプレート５４と所定の間隔を空けて、１次コイル５５に対向して配置され、センタポール５２ａに沿って振動自在に保持されている。例えば、振動板５６は、プレート５４とセンタポール５２ａとの間に設けた伸縮自在な非磁性体の膜（図示せず）に貼り付けた構造である。振動板５６は、入力信号に応じて振動して音波を発生する。
【００４８】
１次コイル５５は、所定の巻数の中空円筒型コイルであり、マグネット５３よりも内周側で、センタポール５２ａとヨーク５２の内側の内下面２ｂに当接して配置されている。
【００４９】
図３（Ｂ）に示したように、スピーカ５１では、マグネット５３のバイアス磁束（直流磁束）は、プレート５４からエアギャップＧＰを経由して、センタポール５２ａからアーチ部材５７、側壁５２ｇ，下壁５２ｈを経てマグネット５３に至る磁路Ｆと、センタポール２ａから下壁５２ｈを経由してしてマグネット３に至る磁路Ｇを通過する。
【００５０】
また、１次コイル５５に音声信号などの入力信号に応じた交流電流を流すと、信号磁束はセンタポール５２ａから下壁５２ｈ及び側壁５２ｇを経由して、さらにアーチ部材５７を経てセンタポール２ａに至る磁路Ｈを通過する。
【００５１】
この磁路Ｈを信号磁束が通過すると、ワンターンコイルである振動板５６には電磁誘導により起電力が生じて誘導電流が発生する。この時、振動板５６に発生した電流によってマグネット５３によるバイアス磁束（磁界）から、振動板５６にセンタポール５２ａに沿った方向に電磁力を受ける。
【００５２】
スピーカ５１は、音声信号に応じた交流電流が１次コイル５５に流されると、振動板５６はこの音声信号に応じた電磁力を受けて振動して音波を発生する。
【００５３】
このように、スピーカ５１は、磁性部材で形成されたヨーク５２及びアーチ部材５７で、マグネット５３、プレート５４、１次コイル５５、及び振動板５６が囲まれた構成である。したがって、スピーカ５１は、スピーカ１と同様に、信号磁束がマグネット５３を通過しない構造なので、信号歪みの発生やマグネット５３の減磁が非常に発生しにくい。また、１次コイル５５と振動板（ボイスコイル）５６との結合率が高く、能率が高い。
【００５４】
なお、スピーカ５１においては、アーチ部材５７のアーチの断面積が小さいため磁路の磁束密度が制限される。そのため、スピーカ５１における磁路の断面積を増加させる場合には、アーチ部材５７のアーチの本数を増加させると良い。しかしながら、振動板５６の面積は、スピーカ５１の構造上、スピーカ１の振動板７よりも小さくなる。そのため、スピーカ５１は、低音域の再生にはあまり適しておらず、高音域用のスピーカとして用いると良い。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００５６】
（１）コイルの自己インダクタンスを大きくすることができ、低音域においても信号が低下することがないので、高音域から低音域まで使用することができるスピーカを提供できる。また、１次コイルの巻線として従来よりも太い導線を使用することができるので大電流を流すことができるようになり、低音域用のスピーカを提供できる。また、磁束の漏れがほとんど発生しないので、能率の高いスピーカを提供することができる。
【００５８】
（２）音波を発生させる振動板を磁性部材の内部に設けても、音波を外部に伝えることができる。
【００５９】
（３）２次コイルは、磁性部材によって周囲を囲まれているが、貫通口を介して振動板に接続されているので、１次コイルに入力された音声信号に応じた電磁力を振動板に伝達して音波を発生させることができる。
【００６０】
（４）２次コイルは振動板を兼ねているので、スピーカの部品点数を削減することができ、製造コスト低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電磁結合式動電型スピーカの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電磁結合式動電型スピーカで発生する磁束を示した図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る電磁結合式動電型スピーカの概略構成図である。
【図４】従来の電磁結合式動電型スピーカの概略構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１，５１，１０１−電磁結合式動電型スピーカ
２，５２，１０２−ヨーク
３，５３，１０３−マグネット
４，５４，１０４−プレート
５，５５，１０５−１次コイル
６，１０６−ボイスコイル
７−コーン紙
８−振動伝達体
５６−振動板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to improving the efficiency of an electromagnetically coupled electrodynamic speaker.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, there is an electromagnetically coupled electrodynamic speaker as one type of speaker that improves the electrodynamic speaker (see, for example, Non-Patent Document 1). FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a conventional electromagnetically coupled electrodynamic speaker. The electromagnetically coupled electrodynamic speaker 101 has a disc-shaped yoke 102 having a center pole 102 a at the center and a magnetic pole of a hollow cylindrical magnet 103 in contact with a yoke 102 having a convex cross section. This is a structure in which a metal plate 104 is in contact with the other magnetic pole in a hollow disk shape. A primary coil (fixed excitation coil) 105 is provided around the vicinity of the tip of the center pole 102a. An inner peripheral surface 104 a of the plate 104 is disposed to face the primary coil 105, and a voice coil (secondary) is provided in a gap GP between the plate 104 and the primary coil 105. Coil) 106 is disposed. The voice coil 106 is short-circuited at the start and end, is connected to a diaphragm (cone paper) 107, is supported by a damper (not shown), and can vibrate along the center pole 102a.
[0003]
In this electromagnetic coupling type electrodynamic speaker 101, when an alternating current corresponding to an input signal such as an audio signal is passed through the primary coil 105, a secondary current (alternating current) is induced in the voice coil 106, and an alternating magnetic field (signal) Magnetic flux) 111 is generated. Further, due to the interaction between the AC magnetic field and the DC magnetic field (bias magnetic flux) 112 by the magnet 103, a driving force (electromagnetic force) corresponding to the secondary current is generated in the voice coil 106. Due to this driving force, the diaphragm 107 to which the voice coil 106 is fixed vibrates to generate sound waves.
[0004]
Since the electromagnetically coupled electrodynamic speaker does not need to be provided with a tinsel wire (leader wire) unlike the conventional electrodynamic speaker, no abnormal noise is generated due to the disconnection or resonance of the tinsel wire. In addition, when the secondary coil of an electromagnetically coupled electrodynamic speaker is composed of a short coil of one turn, there is nothing to burn in the coil section, so the cause of destruction due to heat is greatly reduced, and input resistance characteristics are greatly improved. To do.
[0005]
[Non-Patent Document 1]
Yoshifumi Inanaga, 2 others, “About electromagnetically coupled electrodynamic speakers”, JAS Journal, Japan Audio Association, '89 -February, p. 5-8
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional electromagnetic coupling type electrodynamic speaker has the following problems.
[0007]
1. Since a coupling loss from the primary coil to the secondary coil occurs, the output sound pressure level decreases.
[0008]
2. In order to reduce the coupling loss from the primary coil to the secondary coil, the primary coil is provided at a position facing the metal plate, and the air gap between the primary coil and the plate is set to 2 The next coil must be installed. In addition, since the signal magnetic flux loop includes an air gap, and the length of the air gap is increased, the sensitivity of the speaker is lowered. Therefore, the number of turns of the primary coil and the secondary coil cannot be increased. For this reason, the inductances of the primary coil and the secondary coil cannot be increased, and the electromagnetic coupling force is reduced particularly at a low frequency of 1 kHz or less, and the low frequency sound cannot be reproduced.
[0009]
3. As shown in FIG. 4, since the signal magnetic flux 111 generated in the voice coil 106 passes through the magnet 103, the signal is likely to be distorted.
[0010]
4. Since the signal magnetic flux 111 generated in the secondary coil 106 passes through the magnet 103, demagnetization of the magnet 103 is likely to occur.
[0011]
In order to solve the above problems, the present invention provides an electromagnetically coupled electrodynamic loudspeaker having a high efficiency capable of reproducing sound up to a low frequency range and hardly causing signal distortion and magnet demagnetization. Objective.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration as means for solving the above problems.
[0013]
(1) A magnet that generates a bias magnetic flux, a primary coil to which an audio signal current is input, and a secondary coil that is electromagnetically coupled to the primary coil and is oscillated in a magnetic field by the bias magnetic flux. And an electromagnetically coupled electrodynamic speaker comprising the magnet and the magnetic member to which the primary coil is fixed,
The magnetic member surrounds the magnet, the primary coil, and the secondary coil without an air gap, and has a hollow cylindrical shape with a center pole that connects two opposing surfaces. In addition, the magnet, the primary coil, and the secondary coil are disposed inside the magnetic member and around the center pole .
[0014]
In this configuration, the magnetic member forms a closed magnetic circuit without an air gap, and the AC signal magnetic flux formed by the primary coil passes through this closed magnetic circuit and generates a mutual induction current in the secondary coil. For this reason, since AC signal magnetic flux does not pass through the magnet, signal distortion hardly occurs and it is possible to make it difficult for magnet demagnetization to occur. In addition, since the induced current can be generated efficiently in the secondary coil without installing the primary coil at a position facing the secondary coil as in the conventional case, the number of turns of the primary coil is increased compared to the conventional case. Can be made. Thereby, since the self-inductance of the coil can be increased and the signal does not decrease even in the low sound range, a speaker that can be used from the high sound range to the low sound range can be provided. In addition, this makes it possible to use a thicker conductive wire as the winding of the primary coil, so that a large current can flow, and it is possible to provide a loudspeaker speaker. In addition, since the magnet, primary coil, and secondary coil are surrounded by the box and the center pole, the alternating current signal magnetic flux involved in the electromagnetic coupling between the primary coil and the secondary coil is changed to the air gap. It is possible to form a closed magnetic field loop that passes through the magnetic member without intervention. Therefore, since leakage of magnetic flux hardly occurs, a highly efficient speaker can be provided.
[0017]
(2) The magnetic member is characterized in that one surface connected to the center pole is open and the side surface and the center pole are connected by a plurality of arches.
[0018]
In this configuration, even if a diaphragm for generating sound waves is provided inside the magnetic member, the sound waves can be transmitted to the outside.
[0019]
(3) The magnetic member has a plurality of through holes around the center pole on one surface connected to the center pole, and the secondary coil vibrates to generate a sound wave through the through hole. It is connected to a board.
[0020]
Although the secondary coil is surrounded by a magnetic member, it is connected to the diaphragm via a through-hole, so that an electromagnetic force corresponding to the audio signal input to the primary coil is transmitted to the diaphragm. Sound waves can be generated.
[0021]
(4) The secondary coil is a one-turn coil that also serves as a diaphragm for generating sound waves.
[0022]
In this configuration, since the secondary coil also serves as the diaphragm, the number of speaker parts can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electromagnetically coupled electrodynamic speaker according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a cross-sectional view showing the structure of an electromagnetically coupled electrodynamic speaker, and FIG. A perspective view of the vibration transmitting body, (C) is a top view of the outside of the yoke of this speaker. In addition, although an electromagnetic coupling type electrodynamic speaker can be attached in arbitrary directions, each part is demonstrated based on the positional relationship shown in FIG. 1 in the following description.
[0024]
As shown in FIG. 1A, an electromagnetically coupled electrodynamic speaker 1 (hereinafter referred to as speaker 1) includes a yoke 2, a magnet 3, a plate 4, a primary coil (fixed excitation coil) 5, and a secondary. A voice coil 6 as a coil, cone paper 7 as a diaphragm, a vibration transmission body 8, a frame 9, a gasket 10, a damper 11, and a dust cap 12 are provided.
[0025]
The yoke 2 is a cylindrical and hollow magnetic member (magnetic body). The yoke 2 is formed with a columnar center pole 2a that connects the upper wall 2f and the lower wall 2h substantially at the center in the casing including the upper wall 2f, the side wall 2g, and the lower wall 2h. Further, when the yoke 2 is cut along an outer upper surface (hereinafter referred to as an outer upper surface) 2e along the center pole 2a at a diameter, the cross section becomes a Japanese character.
[0026]
Inside the yoke 2, a magnet 3, a plate 4, a primary coil 5, and a voice coil 6 are arranged around the center pole 2a. The magnet 3 is a hollow cylindrical permanent magnet, and one magnetic pole surface (S pole in the figure) is in contact with the lower surface (hereinafter referred to as the inner lower surface) 2b of the yoke 2, and the center pole 2a Arranged at a predetermined distance from the side wall 2g. In the magnet 3, instead of the position shown by the solid line in FIG. 1A, as shown by the dotted line, one magnetic pole surface (S pole in the figure) abuts on the upper surface 2c inside the yoke 2, You may arrange | position so that the other surface may contact | abut to the plate 4. FIG.
[0027]
The plate 4 is a hollow disk-shaped metal plate, and most of one surface is in contact with the other magnetic pole surface (N pole in the figure) of the magnet 3. The plate 4 has an inner diameter smaller than the inner diameter of the magnet 3 in order to guide the magnetic flux of the magnet 3 to the center pole 2 a, and a part of one surface does not contact the magnet 3. It arrange | positions so that it may protrude to the center side rather than. The inner peripheral surface 4a of the plate 4 faces the center pole 2a, and an air gap (gap) GP having a predetermined width is formed between the center pole 2a and the center pole 2a. A voice coil 6 is disposed in the air gap GP.
[0028]
The voice coil 6 is a hollow cylindrical coil, and its end is supported around the center pole 2a by a vibration transmitting body 8 connected to the damper 11 with a predetermined distance from the center pole 2a and the plate 4. It is arranged so as to freely vibrate up and down along the center pole 2a. When the voice coil 6 is a one-turn coil, a cylindrical copper plate or the like may be used.
[0029]
The primary coil 5 is a hollow cylindrical coil having a predetermined number of turns, and is disposed in contact with the center pole 2 a and the inner lower surface 2 b inside the yoke 2.
[0030]
The frame 9 is a bowl-shaped member coupled to the outer upper surface 2 e of the yoke 2, and the peripheral edge portion of the cone paper 7 is fixed to the peripheral edge portion of the frame 9 together with the ring-shaped gasket 10. In addition, the upper portion of the cylindrical cage transmission body 8 shown in FIG. 1B is joined to the central portion of the cone paper 7. As shown in FIG. 1C, a plurality of holes (openings) 2d are formed on the outer upper surface 2e of the yoke 2 at predetermined intervals along the periphery of the center pole 2a. Each rod portion 8 a of the vibration transmitting body 8 passes through the hole 2 d and is joined to the voice coil 6 at the lower portion inside the yoke 2.
[0031]
The cone paper 7 is a diaphragm that generates sound waves, and a dust cap 12 is attached to the upper surface of the central portion thereof.
[0032]
As described above, in the speaker 1, the yoke 2 has a shape surrounding the magnet 3, the plate 4, the primary coil 5, and the voice coil 6. In the present invention, since the yoke 2 has such a shape, the efficiency of the speaker 1 can be greatly improved. Details will be described below.
[0033]
FIG. 2 is a diagram showing magnetic flux generated in the electromagnetically coupled electrodynamic speaker according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 (A) shows the bias magnetic flux of the magnet. The bias magnetic flux (DC magnetic flux) of the magnet 3 passes through the air gap GP from the plate 4 and passes through the walls 2f, 2g, and 2h from the center pole 2a. It passes through a magnetic path A leading to the magnet 3 and a magnetic path B leading from the center pole 2a to the magnet 3 via the wall 2h.
[0034]
FIG. 2 (B) shows the signal magnetic flux of the primary coil 5, and the signal magnetic flux generated by passing an alternating current through the primary coil 5 passes through the walls 2h, 2g, and 2f from the center pole 2a. It passes through a magnetic path C that reaches the center pole 2a. Since the magnetic permeability of the magnetic member constituting the yoke 2 is higher than the magnetic permeability of air in the air gap GP, the signal magnetic flux generated by flowing an alternating current through the primary coil 5 is the magnet 3 and the plate 4. And does not pass through the air gap GP.
[0035]
When the signal magnetic flux passes through the magnetic path C of the yoke 2, an electromotive force is generated in the voice coil 6 by electromagnetic induction and an induced current is generated. The voice coil 6 receives electromagnetic force from the bias magnetic flux (magnetic field) generated by the magnet 3 in the direction along the center pole 2a. For example, the magnetic flux generated when a current flows through the voice coil 6 in the direction shown in FIG. 2C is a closed magnetic field loop that passes through the center pole 2a, the wall 2h, the wall 2g, the wall 2f, and the center pole 2a. It passes through a certain magnetic path D. The voice coil 6 receives electromagnetic force from the bias magnetic flux (magnetic field) generated by the magnet 3 in the lower direction in FIG.
[0036]
In the speaker 1, an alternating current having a magnitude corresponding to the audio signal flows through the primary coil 5, so that the voice coil 6 vibrates by receiving an electromagnetic force corresponding to the audio signal, and the cone to which the secondary coil 6 is fixed. The paper 7 vibrates and generates sound waves.
[0037]
Thus, in the speaker 1, the signal magnetic flux generated by passing an alternating current through the primary coil 5 passes only through the yoke 2 without passing through the magnet 3, so that signal distortion is almost generated. In addition, demagnetization of the magnet is less likely to occur.
[0038]
Further, since the magnetic flux passing through the magnetic path C and the magnetic path D passes through the inside of the yoke 2 without passing through the air gap, the primary coil 5 must not be installed at a position facing the voice coil 6 and the plate 4. However, an induction current can be efficiently generated in the voice coil 6. Moreover, there is no restriction | limiting in the number of turns like the past, and it can be made into arbitrary numbers of turns.
[0039]
Furthermore, since the number of turns of the primary coil 5 can be increased as described above, a self-inductance similar to that of a general transformer can be obtained. Therefore, since the signal does not decrease even in a low sound range of 1 kHz or less, a speaker that can be used from a high sound range to a low sound range can be provided. Further, the primary coil 5 can use a thicker conductive wire than the conventional coil as a winding, and can pass a large current. Therefore, the speaker 1 can be made as a low-frequency (woofer) speaker. It becomes possible.
[0040]
In addition, since all the magnetic flux generated in the primary coil 5 passes through the center pole 2a and interlinks with the voice coil 6, the coupling ratio between the primary coil 5 and the voice coil 6 is good and the efficiency is very high. A high electromagnetic coupling type electrodynamic speaker can be provided.
[0041]
[Second Embodiment]
Next, an electromagnetically coupled electrodynamic speaker according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an electromagnetically coupled electrodynamic speaker according to a second embodiment of the present invention, (A) is a front view of the speaker, and (B) is AA ′ of the speaker. It is sectional drawing.
[0042]
The electromagnetically coupled electrodynamic speaker 51 (hereinafter referred to as speaker 51) is a ribbon speaker in which a voice coil also serves as a diaphragm. The speaker 51 includes a yoke 52, a magnet 53, a plate 54, a primary coil (fixed excitation coil) 55, a diaphragm 56 as a secondary coil, and an arch member 57.
[0043]
The yoke 52 is a dish-shaped magnetic member composed of a side wall 52g and a lower wall 52h. Further, the yoke 52 is formed with a cylindrical center pole 52a substantially at the center of the lower wall 52h. When the lower wall 52h is cut along the center pole 52a at a diameter, the cross section becomes a mountain shape. Become. The lower surface of the arch member 57 is in contact with the upper surface of the center pole 52a of the yoke 52 and the upper surface of the side wall 52g.
[0044]
The arch member 57 is an arch-shaped magnetic member that connects the center pole 52a and the side wall 52g. For example, as shown in FIG. 3, the arch member 57 includes openings between four arches 57a arranged in a cross shape. Yes. Of course, the arch member 57 may be configured to further include a plurality of arches.
[0045]
In the space surrounded by the center pole 52a, the side wall 52g and the lower wall 52h of the yoke 2 and the arch member 57, a magnet 53, a plate 54, a primary coil 55, and a diaphragm 56 are provided around the center pole 52a. Is arranged. The magnet 53 is a hollow cylindrical permanent magnet, and one magnetic pole surface (S pole in the figure) is in contact with the lower surface (hereinafter referred to as the inner lower surface) 52b of the yoke 52, and the center pole 52a The side wall 52g is arranged at a predetermined interval.
[0046]
The plate 54 is a hollow disk-shaped metal plate, and most of one surface is in contact with the other magnetic pole surface (N pole in the drawing) of the magnet 53. Further, the plate 54 has an inner diameter smaller than the inner diameter of the magnet 53 in order to guide the magnetic flux of the magnet 53 to the center pole 52 a, and a part of one surface does not contact the magnet 53, so It arrange | positions so that it may protrude to the center side rather than. The inner peripheral surface of the plate 54 faces the center pole 52a, and an air gap (gap) GP having a predetermined width is formed between the center pole 52a and the center pole 52a. A diaphragm 56 is disposed in the air gap GP.
[0047]
The diaphragm 56 is a hollow disk type plate material made of a nonmagnetic material such as aluminum or copper. The diaphragm 56 serves as a secondary coil (one-turn coil) and a diaphragm that generates sound waves, and the primary coil 55 is spaced from the center pole 52a and the plate 54 around the center pole 52a. And is held so as to vibrate along the center pole 52a. For example, the diaphragm 56 has a structure attached to a stretchable non-magnetic film (not shown) provided between the plate 54 and the center pole 52a. The diaphragm 56 vibrates according to the input signal and generates a sound wave.
[0048]
The primary coil 55 is a hollow cylindrical coil having a predetermined number of turns, and is disposed on the inner peripheral side of the magnet 53 in contact with the center pole 52 a and the inner lower surface 2 b inside the yoke 52.
[0049]
As shown in FIG. 3B, in the speaker 51, the bias magnetic flux (DC magnetic flux) of the magnet 53 passes from the plate 54 via the air gap GP, and from the center pole 52a to the arch member 57, the side wall 52g, and the lower wall. It passes through a magnetic path F that reaches the magnet 53 via 52h and a magnetic path G that reaches the magnet 3 via the lower wall 52h from the center pole 2a.
[0050]
When an alternating current corresponding to an input signal such as an audio signal is passed through the primary coil 55, the signal magnetic flux passes from the center pole 52a to the center pole 2a via the lower wall 52h and the side wall 52g and further through the arch member 57. It passes through the magnetic path H to reach.
[0051]
When the signal magnetic flux passes through the magnetic path H, an electromotive force is generated by electromagnetic induction in the diaphragm 56 which is a one-turn coil, and an induced current is generated. At this time, the electromagnetic force is applied to the diaphragm 56 in the direction along the center pole 52a from the bias magnetic flux (magnetic field) generated by the magnet 53 by the current generated in the diaphragm 56.
[0052]
When an alternating current corresponding to an audio signal is passed through the primary coil 55, the speaker 51 receives an electromagnetic force corresponding to the audio signal and vibrates to generate a sound wave.
[0053]
As described above, the speaker 51 has a configuration in which the magnet 53, the plate 54, the primary coil 55, and the diaphragm 56 are surrounded by the yoke 52 and the arch member 57 formed of a magnetic member. Therefore, like the speaker 1, the speaker 51 has a structure in which the signal magnetic flux does not pass through the magnet 53, so that signal distortion and demagnetization of the magnet 53 are very unlikely to occur. Further, the coupling ratio between the primary coil 55 and the diaphragm (voice coil) 56 is high, and the efficiency is high.
[0054]
In the speaker 51, since the cross-sectional area of the arch of the arch member 57 is small, the magnetic flux density of the magnetic path is limited. Therefore, when the cross-sectional area of the magnetic path in the speaker 51 is increased, the number of arches of the arch member 57 is preferably increased. However, the area of the diaphragm 56 is smaller than the diaphragm 7 of the speaker 1 due to the structure of the speaker 51. For this reason, the speaker 51 is not very suitable for low-frequency reproduction, and may be used as a high-frequency speaker.
[0055]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0056]
(1) Since the self-inductance of the coil can be increased and the signal does not decrease even in the low sound range, a speaker that can be used from the high sound range to the low sound range can be provided. In addition, since a thicker conductive wire can be used as the winding of the primary coil than before, a large current can be passed, and a speaker for a low sound range can be provided. In addition, since leakage of magnetic flux hardly occurs, a highly efficient speaker can be provided.
[0058]
(2) Even if a diaphragm for generating sound waves is provided inside the magnetic member, the sound waves can be transmitted to the outside.
[0059]
(3) Although the secondary coil is surrounded by a magnetic member, the secondary coil is connected to the diaphragm via a through-hole, so that an electromagnetic force corresponding to the audio signal input to the primary coil is applied to the diaphragm. Can be transmitted to generate sound waves.
[0060]
(4) Since the secondary coil also serves as a diaphragm, the number of parts of the speaker can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electromagnetically coupled electrodynamic speaker according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing magnetic flux generated in the electromagnetically coupled electrodynamic speaker according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an electromagnetically coupled electrodynamic speaker according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a conventional electromagnetically coupled electrodynamic speaker.
[Explanation of symbols]
1, 51, 101-Electromagnetic coupling type electrodynamic speaker 2, 52, 102-Yoke 3, 53, 103-Magnet 4, 54, 104-Plate 5, 55, 105-Primary coil 6, 106-Voice coil 7 -Cone paper 8-vibration transmission body 56-diaphragm

Claims

A magnet that generates a bias magnetic flux, a primary coil to which an audio signal current is input, a secondary coil that is electromagnetically coupled to the primary coil and is oscillated in a magnetic field by the bias magnetic flux; In an electromagnetically coupled electrodynamic speaker comprising a magnet and a magnetic member to which the primary coil is fixed,
The magnetic member surrounds the magnet, the primary coil, and the secondary coil without an air gap, and has a hollow cylindrical shape with a center pole that connects two opposing surfaces. The electromagnetic coupling type electrodynamic speaker , wherein the magnet, the primary coil, and the secondary coil are arranged inside the magnetic member and around the center pole .

2. The electromagnetically coupled electrodynamic speaker according to claim 1 , wherein one surface of the magnetic member connected to the center pole is opened, and the side surface and the center pole are connected by a plurality of arches.

The magnetic member has a plurality of through holes around the center pole on one surface connected to the center pole, and the secondary coil is connected to a diaphragm that generates sound waves through the through hole. The electromagnetically coupled electrodynamic speaker according to claim 1 .

The secondary coil is electromagnetically coupled type electrodynamic loudspeaker as claimed in any one of claims 1 to 3 is a one-turn coil which also serves as a diaphragm for generating sound waves.