JP4456925B2 - スピーカ装置 - Google Patents

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Description

この発明は、スピーカ装置の構成に関する。
図1は、従来のスピーカ装置の使用例を示している。
この図1の使用例は、例えば乗用車等のシートのフレームを構成するパイプをスピーカ装置の音波通路として利用することにより、シートの強度を保持しながらその外形を大きくしたり重量を増加させることなく、シート内部にスピーカ装置を取り付けるようにしたものであり、シート1の背もたれ部1Aの内部の両側に配置されて一端部2Aが開放されている一対の中空状のフレーム2の他端部2Bにスピーカ装置3がそれぞれ取り付けられているものである。
そして、フレーム2がスピーカ装置3から出力される音響の共振部または容積部分として利用されて、スピーカ装置3から出力される音響がフレーム2内を通って、開放端2Aから例えば乗用車等の室内に放音されるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
このようなシート内にそのフレーム用パイプを利用して取り付けられるようなスピーカ装置については、未だ専用のものが開発されておらず、従来のスピーカ装置を使用して取り付けた場合には、十分な音響効果を得ることが出来ない等の問題がある。
特開2003−235088号公報
この発明は、上記のような構造物内にそのフレーム用パイプ等を利用して取り付けられるスピーカ装置における問題点を解決することをその解決課題の一つとしている。
この発明(請求項1に記載の発明)によるスピーカ装置は、上記目的を達成するために、円筒状のケーシングと、このケーシングの内部に配置されてケーシングに対して同心状に支持された円筒状の外ヨーク部材と、この外ヨーク部材の内周面に取り付けられたボイスコイル部材と、前記外ヨーク部材の内部に同心状に配置されて外周面が前記ボイスコイル部材に所要の間隔を開けて対向された円盤状のプレート部材と、このプレート部材の中心を貫いて両側に伸びるセンターシャフトと、このセンターシャフトと前記ケーシングとの間に介装されてプレート部材を外ヨーク部材の中心線と平行な方向に振動自在に支持するダンパ部材と、前記プレート部材に取り付けられる1個以上のマグネット部材と、このマグネット部材に取り付けられた内フランジ部及び円筒状の本体部を有する1個以上の内ヨーク部材と、前記センターシャフトに連結された振動板部材と、この振動板部材の外周部と前記ケーシングとの間に介装されて前記振動板部材を前記ケーシングに対して振動自在に支持するエッジ部材とを備え、前記内ヨークの前記本体部の外周部は前記ボイスコイル及び前記外ヨークの内周部に所定の間隔をもって対向されていることを特徴としている。
この発明は、円筒形に成形されたケーシングの内部に、スピーカの駆動部を構成する円筒形の外ヨークが同心状に支持され、この外ヨークの内周面の中央部分にボイスコイルが取り付けられ、このボイスコイルに外周面が対向されるプレートが外ヨークの内部に同心状に配置されて、このプレートとケーシングの間に介装されたダンパによって外ヨークの中心線と平行な方向に振動自在に支持されており、このプレートにマグネットが取り付けられて帯磁され、さらに、このマグネットに内ヨークが取り付けられて、この内ヨークが外ヨークの内周面に所要の間隔を開けて対向されることにより磁気回路が構成され、エッジを介して外周部がケーシングに振動自在に支持された振動板がプレートに連結されているスピーカ装置をその最良の実施形態としている。
この実施形態によるスピーカ装置は、マグネットによって帯磁されたプレートと外ヨークとの間に形成される磁界内にボイスコイルが位置されて、このボイスコイルに電流が流れることによって電磁力が発生し、この電磁力によって、共振器等に固定されるケーシング内に同心状に支持されている外ヨークに対して、プレートが外ヨークの中心線と平行な方向に振動され、さらに、このプレートに連結されている振動板が振動されて音響を発生する。
この実施形態によるスピーカ装置によれば、外ヨークを支持するケーシングの外径をこのスピーカ装置が取り付けられる共振器等の外径と同じかそれ以下の大きさに設定することによって、構造物内に設置するような場合でも、その取り付けスペースを特に確保する必要がなくなるので、その取り付けが容易になるとともに、十分な音響効果を得ることが出来るようになる。
さらに、この実施形態によるスピーカ装置は、ムービング・マグネット方式の構成を備えることによって、最低共振周波数を低くすることができ、これによって、超低音の再生が可能になる。
図2は、この発明によるスピーカ装置の実施形態における第1実施例を示す側断面図であり、図3は、図2のIII−III線における断面図である。
この図2および3において、スピーカ装置10は、このスピーカ装置10が取り付けられるパイプ(図示せず)の外径とほぼ等しいかそれよりも小さい外径を有する円筒状のケーシング11内に、このケーシング11よりも外径が小さい円筒状の磁性体によって形成された外ヨーク12が、その両端部とケーシング11との間にそれぞれ介装された連結バー11Aによって、同心状に支持されている。
外ヨーク12には、その内周面側中央部分に、リング状の凹溝12Aが形成されており、この凹溝12A内につる巻き状のボイスコイル13が嵌合された状態で固定されている。
この外ヨーク12内のボイスコイル13に対向する位置に、外ヨーク12の内径よりも小さい外径を有する円盤状のプレート14が配置され、このプレート14に、その中心部を貫通するように固定されたセンタ・シャフト15が取り付けられている。
このセンタ・シャフト15の一方の端部(図2において左側端部)とケーシング11との間には、ダンパ16が介装され、他方の端部(図2において右側端部)にプレート状の振動板17がその中心部を連結されることによって固定されている。
そして、この振動板17の外周部とケーシング11との間にエッジ18が介装され、このエッジ18とダンパ16とによって、振動板17およびセンタ・シャフト15がケーシング11および外ヨーク12に対して同心状にかつ軸線方向に振動自在に支持されている。
プレート14の外径は、このプレート14の外周面とボイスコイル13の内周部との間に所要の磁気ギャップが形成される大きさに設定されている。
そして、このプレート14の両側の面に、それぞれ、プレート14の外径よりも小さい外径を有するリング状の一対のマグネット(この例においては、ネオジウム・マグネット)19A,19Bが、プレート14に対して同じ極(この例の場合は、N極)が当接されるように同心状に固定されて、プレート14に対する帯磁を行っている。
さらに、このマグネット19A,19Bのそれぞれの外側の側面には、下記のような形状を有する内ヨーク20A,20Bが、固定されている。
すなわち、内ヨーク20A,20Bは、外周面の径がそれぞれボイスコイル13の内径よりも所定の寸法だけ小さい略円筒形状に成形された本体部20Aa,20Baのそれぞれの内端側(マグネット19A,19Bにそれぞれ対向する側)に、内フランジ部20Ab,20Bbが一体的に形成された形状を備えている。
そして、この内フランジ部20Ab,20Bbがそれぞれマグネット19A,19Bの外側面に接着等によって同心状に固定されることによって、内ヨーク20A,20Bが、それぞれ、本体部20Aa,20Baの外周面とボイスコイル13の内周部との間に全周に亘って同一寸法の隙間を開けた状態で、外ヨーク12内に同心状に位置されている。
このとき、内ヨーク20A,20Bは、本体部20Aa,20Baの外周面の内端側(マグネット19A,19Bに固定されている側)の略半分の部分がボイスコイル13に対向され、外端側の略半分の部分が外ヨーク12に対向されている。
なお、この内ヨーク20A,20Bは、後述するように、マグネット19A,19Bから外ヨーク12側に向かった磁束を外ヨーク12からその内側方向に向けて、マグネット19A,19Bに帰還する方向に導くように機能するととともに、外ヨーク12との隙間における空気抵抗を高めることによって、プレート14によって仕切られた両側の空間の間の空気の流通を制限するように機能する。
図4は、上記スピーカ装置10における磁力線の流れを示す作動説明図である。
次に、この図4に基づいて、スピーカ装置10の作動の説明を行う。
図4において、マグネット19A,19Bによって形成される磁界の磁力線は、N極に帯磁されているプレート14から対向する外ヨーク12の方向に向かい、この外ヨーク12内を左右に分かれて通過して、この外ヨーク12からそれぞれ外ヨーク12の内周面に対向している内ヨーク20A,20Bに向かい、この内ヨーク20A,20B内を通ってマグネット19A,19Bに帰還する。
この状態で、例えば、ボイスコイル13の上側部分(図4に図示されている部分)に電流が手前側(紙面の裏側から表側)に流れると、フレミングの法則により、プレート14からボイスコイル13の方向に向かう磁力線Aの方向の磁界によってプレート14に対して図4において左方向に電磁力が発生し、ボイスコイル13が固定されていることによって、プレート14が右方向x1に付勢される。
このとき、同時に、外ヨーク12からボイスコイル13が取り付けられている部分を通ってそれぞれ内ヨーク20A,20Bに向かう磁力線Bの方向の磁界によって、図4において右方向の電磁力が発生して、内ヨーク20A,20Bが左方向x2に付勢される。
しかしながら、外ヨーク12から内ヨーク20A,20Bに向かう磁界の磁力線は、磁力線Bで示される部分の他、磁力線Cで示されるように、外ヨーク12からボイスコイル13が取り付けられていない部分を通って内ヨーク20A,20Bに向かうことによって、電磁力を発生させない部分があるために、磁力線Aの部分の磁界によるプレート14に対する右方向x1の付勢力の方が、磁力線Bの部分の磁界によるプレート14に対する左方向x2の付勢力よりも大きくなる。
これによって、プレート14が、磁力線Aの方向の磁界により、ボイスコイル13を流れる電流の大きさに比例した幅だけ図4の右方向x1に移動される。
同様にして、ボイスコイル13に上記と反対方向に電流が流れると、プレート14が左方向x2に移動され、この結果、センタ・シャフト15を介して振動板17が振動される。
上記スピーカ装置10は、図2に示されるように、ケーシング11の外径をこのスピーカ装置10が取り付けられるパイプの外径と同じかそれよりも小さい大きさに設定することによって、例えば図1の例のように構造物のフレームを構成するパイプに取り付けて、このフレーム・パイプをスピーカ装置10の音響共振部または音響容積部として利用するような場合でも、構造物内にスピーカ装置10の取り付けスペースを特に確保する必要がなく、これによって、その取り付けが容易になるとともに、十分な音響効果を得ることが出来るようになる。
そして、上記スピーカ装置10は、ムービング・マグネット方式の構成を備えることによって、最低共振周波数を低くすることができ、これによって、超低音の再生が可能になる。
なお、上記においては、スピーカ装置10のマグネット19A,19Bに、リング状に成形されたマグネットが使用されている例が示されているが、このリング状のマグネット19A,19Bの代わりに、複数のブロック状のマグネットをプレート14の外縁部側面に円周状に配置して取り付けるようにしても良い。
また、外ヨーク12およびプレート14,内ヨーク20A,20Bは、渦電流の発生を減少させるために、それぞれの任意の位置に電気的な遮断を行うためのスリットを形成したり、または、それぞれを複数のピースによって構成する用にしても良い。
また、ケーシング11の外周面にフィン構造を設けるようにしてもよく、通電によりボイスコイル12から発生する熱を連結バー11Aを介してケーシング11に伝達して、ケーシング11の外周面から放熱されるようにすることにより、放熱の促進による電気入力の効率化を図ることが出来るようになる。
また、ダンパ16は、通気性のあるものであれば、あらゆる材料や形状のものが使用可能である。
図5ないし13は、それぞれ、上記スピーカ装置10の使用例を示す断面図である。
図5には、スピーカ装置10のケーシング11の一端側に、このケーシング11と同径のパイプP1が音響共振部として接続された第1の使用例が示されている。
図6には、スピーカ装置10のケーシング11の一端側に、基端側がケーシング11と同径で先端側がラッパ状に広がったホーンP2が接続された第2の使用例が示されている。
図7には、スピーカ装置10のケーシング11の両端に、ケーシング11と同径であるが長さが異なっていて互いに異なる共振を行うパイプP3とP4がそれぞれ接続された第3の使用例が示されている。
図8には、スピーカ装置10のケーシング11の一端側に、基端側がケーシング11の外径よりも大きい音響容積部P5Aを構成し先端部がケーシング11と同径のパイプ状の音響共振部P5Bを構成するパイプ(ヘルムホルツ共振器)P5が接続された第4の使用例が示されている。
図9には、図7の例の場合と同様に、スピーカ装置10のケーシング11の両端に、ケーシング11と同径であるが長さが異なっていて互いに異なる共振を行うパイプP6とP7がそれぞれ接続されているが、図7の例においてはパイプP3とP4の先端開口部が互いに180°反対向きに向けられていたのに対し、パイプP6,P7が湾曲されてそれぞれの先端開口部P6a,P7aが同じ向きに向けられている第5の使用例が示されている。
図10には、スピーカ装置10のケーシング11の両端に、それぞれ、ケーシング11の外径よりも大きい音響容積部P8A,P9Aと、この音響容積部P8A,P9A内に設けられて同じ方向に開口されるとともに互いに長さが異なるパイプ状の音響共振部P8B,P9Bとによって構成されるバンドパス再生器P8,P9が接続された第6の使用例が示されている。
図11には、図8の例の場合と同様に、スピーカ装置10のケーシング11の一端側に、基端側がケーシング11の外径よりも大きい音響容積部P10Aを構成し先端部が小径の音響共振部P10Bを構成するヘルムホルツ共振器P10が接続されているが、図8の例ではヘルムホルツ共振器P5の先端開口部がスピーカ装置10の取り付け位置と反対側に位置されていたのに対し、ヘルムホルツ共振器P10の音響共振部P10Bが180°湾曲されて先端開口部P10aがスピーカ装置10と同じ側に位置されている第7の使用例が示されている。
図12には、図5の例の場合と同様に、スピーカ装置10のケーシング11の一端側に、ケーシング11と同径のパイプP11が音響共振部として接続されているが、図5の例ではパイプP1の先端開口部がスピーカ装置10の取り付け位置と反対側に位置されていたのに対し、パイプP11が180°湾曲されて先端開口部P11aがスピーカ装置10と同じ側に位置されている第8の使用例が示されている。
図13には、図6の例の場合と同様に、スピーカ装置10のケーシング11の一端側に、基端側がケーシング11と同径で先端側がラッパ状に広がったホーンP12が接続されているが、図6の例ではホーンP2の先端開口部がスピーカ装置10の取り付け位置と反対側に位置されていたのに対し、ホーンP12が180°湾曲されて先端開口部P12aがスピーカ装置10と同じ側に位置されている第9の使用例が示されている。
図14は、この発明によるスピーカ装置の実施形態における第2の実施例を示す側断面図である。
この図14のスピーカ装置30は、内ヨーク30A,30Bの本体部30Aa,30Baのそれぞれの外端部分30Ac,30Bcが、外ヨーク12側に接近する向きに湾曲されていて、この外端部分30Ac,30Bcと外ヨーク12の内周面との間の隙間が、本体部30Aa,30Baと外ヨーク12の内周面との間の隙間よりも小さくなっている。
さらに、この実施例においては、第1実施例のプレート状の振動板17の代わりに、コーン形振動板37が取り付けられている。
他の部分の構成は、図2の第1実施例のスピーカ装置10の構成とほぼ同様であり、同一の構成部分については、図2のスピーカ装置10と同一の符号が付されている。
内ヨーク30A,30Bは、第1実施例の場合においても説明したように、マグネット19A,19Bから外ヨーク12側に向かった磁束を外ヨーク12からその内側方向に向けて、マグネット19A,19Bに帰還する方向に導く機能を有するととともに、外ヨーク12との隙間における空気抵抗を高めることによって、プレート14によって仕切られた両側の空間の間の空気の流通を制限する機能を有しているが、上記のように、外ヨーク12に対向している内ヨーク30A,30Bの外端部分30Ac,30Bcが本体部30Aa,30Baよりも外ヨーク12に接近していることによって、外ヨーク12からの磁束をマグネット19A,19Bに帰還する方向に導く機能と、プレート14の両側の空間の間における空気の流通を制限する機能が強化されて、これにより、スピーカ装置30の音響発生効率をさらに向上させることが出来るようになる。
なお、上記においては、内ヨーク30A,30Bの本体部30Aa,30Baの外端部分30Ac,30Bcを外ヨーク12側に湾曲させることによって外ヨーク12との間の隙間を減少させているが、この本体部30Aa,30Baの外端部の外周面にリング状の他の部品を取り付けて外ヨーク12との間の隙間を減少させるようにしても良い。
図15は、この発明によるスピーカ装置の実施形態における第3の実施例を示す側断面図である。
この図15において、スピーカ装置40は、前述した第1実施例のスピーカ装置10がプレート14の両側に一対ずつのマグネット19A,19Bと内ヨーク20A,20Bが取り付けられているのに対し、プレート14の一方の側(図示の例では、振動板17に対向する右側)にのみマグネット49と内ヨーク50が取り付けられている。
他の部分の構成は、図2の第1実施例のスピーカ装置10の構成とほぼ同様であり、同一の構成部分については、図2のスピーカ装置10と同一の符号が付されている。
このスピーカ装置40は、マグネット49によって形成される磁界の磁力線が、N極に帯磁されているプレート14から対向する外ヨーク12の方向に向かい、この外ヨーク12内を図15の右方向に通過して、この外ヨーク12から外ヨーク12の内周面に対向している内ヨーク50に向かい、この内ヨーク50内を通ってマグネット49に帰還する。
この状態で、例えば、ボイスコイル13に電流が流されると、フレミングの法則によって電磁力が発生し、ボイスコイル13が固定されていることによって、プレート14とともに振動板17が振動される。
従来のスピーカ装置の使用例を示す斜視図である。 この発明の実施形態の第1実施例を示す側断面図である。 図2のIII−III線における断面図である。 同例のスピーカ装置における磁気回路の構成を示す説明図である。 同例のスピーカ装置の第1使用例を示す側断面図である。 同例のスピーカ装置の第2使用例を示す側断面図である。 同例のスピーカ装置の第3使用例を示す側断面図である。 同例のスピーカ装置の第4使用例を示す側断面図である。 同例のスピーカ装置の第5使用例を示す側断面図である。 同例のスピーカ装置の第6使用例を示す側断面図である。 同例のスピーカ装置の第7使用例を示す側断面図である。 同例のスピーカ装置の第8使用例を示す側断面図である。 同例のスピーカ装置の第9使用例を示す側断面図である。 この発明の実施形態の第2実施例を示す側断面図である。 この発明の実施形態の第3実施例を示す側断面図である。
符号の説明
10,30,40 …スピーカ装置
11 …ケーシング
11A …連結バー
12 …外ヨーク(外ヨーク部材)
13 …ボイスコイル(ボイスコイル部材)
14 …プレート(プレート部材)
15 …センタ・シャフト
16 …ダンパ(ダンパ部材)
17,37 …振動板(振動板部材)
18 …エッジ(エッジ部材)
19A,19B,49 …マグネット(マグネット部材)
20A,20B,30A,30B,50
…内ヨーク(内ヨーク部材)
20Aa,20Ba,30Aa,30Ba
…本体部
30Ac,30Bc …外端部分
P,P1,P3,P4,P5,P6,P7,P11
…パイプ(音響共振部材)
P2,P12 …ホーン(音響共振部材)
P8,P9 …バンドパス再生器(音響共振部材)
P10 …ヘルムホルツ共振器(音響共振部材)

Claims (18)

  1. 円筒状のケーシングと、
    このケーシングの内部に配置されてケーシングに対して同心状に支持された円筒状の外ヨーク部材と、
    この外ヨーク部材の内周面に取り付けられたボイスコイル部材と、
    前記外ヨーク部材の内部に同心状に配置されて外周面が前記ボイスコイル部材に所要の間隔を開けて対向された円盤状のプレート部材と、
    このプレート部材の中心を貫いて両側に伸びるセンターシャフトと、
    このセンターシャフトと前記ケーシングとの間に介装されてプレート部材を外ヨーク部材の中心線と平行な方向に振動自在に支持するダンパ部材と、
    前記プレート部材に取り付けられる1個以上のマグネット部材と、
    このマグネット部材に取り付けられた内フランジ部及び円筒状の本体部を有する1個以上の内ヨーク部材と、
    前記センターシャフトに連結された振動板部材と、
    この振動板部材の外周部と前記ケーシングとの間に介装されて前記振動板部材を前記ケーシングに対して振動自在に支持するエッジ部材と、
    を備え
    前記内ヨークの前記本体部の外周部は前記ボイスコイル及び前記外ヨークの内周部に所定の間隔をもって対向されていることを特徴とするスピーカ装置。
  2. 前記振動板部材が、円盤形状を備えている請求項1に記載のスピーカ装置。
  3. 前記振動板部材が、コーン形状を備えている請求項1に記載のスピーカ装置。
  4. 前記プレート部材の両側に、前記マグネット部材が前記プレート部材を同じ極に帯磁する向きにそれぞれ取り付けられ、このそれぞれの前記マグネット部材に前記内ヨーク部材が取り付けられて、プレート部材の両側に内ヨーク部材が配置されている請求項1に記載のスピーカ装置。
  5. 前記プレート部材の片側にのみ、前記マグネット部材とこのマグネット部材に取り付けられた前記内ヨーク部材が配置されている請求項1に記載のスピーカ装置。
  6. 前記内ヨーク部材の外ヨークの本体部の一部が、それ以外の部分よりも外ヨーク部材側により接近していて、この前記外ヨーク部材側に接近している部分と前記外ヨーク部材との間の間隔が、前記内ヨーク部材の前記ボイスコイル部材に対向している部分と前記ボイスコイル部材との間の間隔よりも小さくなっている請求項に記載のスピーカ装置。
  7. 前記マグネット部材が、リング形を有していて、前記プレート部材に同心状に取り付けられている請求項1に記載のスピーカ装置。
  8. 複数個のマグネット部材が、前記プレート部材の外周部に沿って配置されて取り付けられている請求項1に記載のスピーカ装置。
  9. 前記外ヨーク部材およびプレート部材,内ヨーク部材の少なくとも何れか一つに、渦電流発生防止用スリットが設けられている請求項1に記載のスピーカ装置。
  10. 前記ケーシングの外周面に、放熱用フィン部材が設けられている請求項1に記載のスピーカ装置。
  11. 前記ケーシングの一端側に、このケーシングとほぼ同径のパイプ状の音響共振部材が接続されている請求項1に記載のスピーカ装置。
  12. 前記音響共振部材がラッパ状の開口部を備えている請求項1に記載のスピーカ装置。
  13. 前記音響共振部材の開口部が、この音響共振部材のケーシングとの接続側の端部と同じ側に位置されている請求項1に記載のスピーカ装置。
  14. 前記ケーシングの両端に、それぞれ、ケーシングとほぼ同径で長さの異なるパイプ状の二つの音響共振部材が接続されている請求項1に記載のスピーカ装置。
  15. 前記ケーシングの両端に接続された音響共振部材のそれぞれの開口部が、互いに同じ向きに開口されている請求項1に記載のスピーカ装置。
  16. 前記ケーシングの一端側に、基端側がケーシングの外径よりも大きい音響容積部を構成し先端部がこの音響容積部よりも小径の音響共振部を構成するヘルムホルツ共振部材が接続されている請求項1に記載のスピーカ装置。
  17. 前記ヘルムホルツ共振部材の音響共振部の開口部が、ヘルムホルツ共振部材の外ヨーク部材に接続される音響容積部の基端側と同じ側に位置されている請求項1に記載のスピーカ装置。
  18. 前記ケーシングの両端に、それぞれ、ケーシングの外径よりも大きい音響容積部と、この音響容積部内に設けられて同じ方向に開口されるとともに互いに長さが異なるパイプ状の音響共振部とによって構成される二つのバンドパス再生部材が接続されている請求項1に記載のスピーカ装置。
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