JP4618519B2

JP4618519B2 - スピーカ装置

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Authority: JP
Inventors: 伸和鈴木; 勝瓜生; 芳雄大橋; 幸雄田中; 伸之錦織
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Description

この発明は、磁歪アクチュエータによって音響振動板に振動を加えて音響を再生するスピーカ装置に関する。

スピーカ装置として、磁歪アクチュエータによって音響振動板に振動を加えて音響を再生するものが考えられている。

具体的に、特許文献１（特開２００７−１６６０２７号公報）には、例えば、図８に示すように、アクリルなどからなる円筒状の音響振動板１１０を鉛直に支持し、音響振動板１１０の下端側に磁歪アクチュエータ１３０を複数配置して、それぞれの磁歪アクチュエータ１３０の駆動ロッド１３５を音響振動板１１０の下端面１１２に当接させ、音響振動板１１０にその下端面１１２に垂直な方向の、すなわち板面方向の振動を加えることが示されている。

この場合、音響振動板１１０の下端面１１２は縦波で励起されるが、振動弾性波が音響振動板１１０の板面方向に伝播することによって縦波と横波が混在した波となって、音響振動板１１０の板面に垂直な方向に横波によって音波が放射され、広がり感のある音場を得ることができる。

磁歪アクチュエータは、外部磁界を与えると形状が変化する磁歪素子を用いたアクチュエータで、磁歪素子として、最近は形状変化量が従来の１０００倍近い超磁歪素子が現れている。しかも、磁歪素子は、形状が変化する際の発生応力が大きいため、小型の磁歪アクチュエータでも、音響振動板を比較的大音量で鳴らすことができるとともに、鉄板などの硬い音響振動板でさえも鳴らすことができる。

さらに、磁歪アクチュエータは応答速度にも優れ、磁歪素子単体の応答速度はナノ秒オーダーである。

上に挙げた先行技術文献は、以下の通りである。
特開２００７−１６６０２７号公報

図８に示したスピーカ装置の、磁歪アクチュエータ１３０を支持する構造としては、図９に示すような構造が考えられる。

具体的に、音響振動板１１０が円筒状の場合、音響振動板１１０の外径より大きい外径の、ある高さ（厚み）を有する円板状のベース筐体１２０を設け、このベース筐体１２０の上面１２１の、等角間隔の４箇所の位置において、音響振動板１１０の下端部を、図９では省略したＬ字アングルなどの取り付け具によってベース筐体１２０に取り付ける。

ベース筐体１２０には、上記の取り付け位置の間の、等角間隔の４箇所の位置に、それぞれ上面１２１から下面１２２までに渡って上下方向に貫通した穴である収納部１２３を形成し、それぞれの収納部１２３内に、それぞれ磁歪アクチュエータ１３０を、それぞれの駆動ロッド１３５を上に向けて下側から挿入する。

さらに、ベース筐体１２０の下面１２２には、それぞれの収納部１２３内に挿入された、それぞれの磁歪アクチュエータ１３０を保持し、それぞれの駆動ロッド１３５の先端を音響振動板１１０の下端面１１２に当接させるように、板バネ１５１をネジ１５２および１５３によって取り付ける。

磁歪アクチュエータ１３０は、棒状の磁歪素子１３１の周囲にソレノイドコイル１３２が配置され、ソレノイドコイル１３２の周囲にマグネット１３３およびヨーク１３４が配置され、磁歪素子１３１の一端に駆動ロッド１３５が連結され、磁歪素子１３１の他端に固定盤１３６が取り付けられたアクチュエータ本体が、駆動ロッド１３５の先端部が外筐ケース１３９の外側に突出するように、外筐ケース１３９内に装填される。

さらに、駆動ロッド１３５にはシリコンゴムなどからなるダンピング材１３７が装填されるとともに、固定盤１３６の背後にはネジ１３８が挿入されて、磁歪素子１３１に予荷重Ｆ１が加えられる。

このように磁歪アクチュエータ１３０で磁歪素子１３１に予荷重Ｆ１を加えることによって、アクチュエータ駆動時の繰り返し応力に起因する磁歪素子１３１の破壊を防止することができる。

さらに、ソレノイドコイル１３２に制御電流が供給されて磁歪素子１３１に制御磁界が印加されたときの制御磁界に対する磁歪値の特性は、磁歪素子１３１に加えられる荷重によって大きく変化し、ある荷重が加えられたとき、制御磁界の変化に対して磁歪値が直線的に変化する磁界範囲が最も広くなり、かつ、その磁界範囲での制御磁界の変化に対する磁歪値の変化が最も大きくなる。

そのため、このときの荷重を最適値とし、このときの制御磁界に対する磁歪値の特性を最適な磁歪特性とする。

具体的に、例えば、磁歪素子１３１に加えられる荷重が１０５ｋｇ／ｃｍ^２であると、制御磁界の変化に対して磁歪値が直線的に変化する磁界範囲が最も広くなり、かつ、その磁界範囲での制御磁界の変化に対する磁歪値の変化が最も大きくなる。

そのため、磁歪アクチュエータ１３０では、予荷重Ｆ１が、その最適値の１０５ｋｇ／ｃｍ^２となるように、すなわち、例えば、磁歪素子１３１の直径が２ｍｍ、断面積が３．１４ｍｍ^２であるときには、磁歪素子１３１に３．３０ｋｇの荷重が加えられるように、ネジ１３８の締め付け具合が調整される。

しかしながら、図９に示す構成では、製造された多数のスピーカ装置の間での、または１つのスピーカ装置の複数の磁歪アクチュエータまたは収納部の間での、寸法上や調整上のばらつきによって、磁歪素子１３１に加えられる荷重が大きく変化し、磁歪特性が大きく変化する。

例えば、磁歪アクチュエータ１３０の全長（駆動ロッド１３５の先端からネジ１３８の底面までの長さ）が設計値より短い場合、または音響振動板１１０の下端面１１２からベース筐体１２０の下面１２２までの距離が設計値より長い場合には、駆動ロッド１３５の音響振動板１１０への接触圧が減少し、場合によっては駆動ロッド１３５の先端と音響振動板１１０の下端面１１２との間に僅かな隙間を生じる。

そのため、予荷重Ｆ１が上記の最適値に設定されていても、磁歪素子１３１に加えられる荷重が上記の最適値に対して減少し、磁歪特性が上記の最適な磁歪特性に対してずれてしまう。

逆に、磁歪アクチュエータ１３０の全長が設計値より長い場合、または音響振動板１１０の下端面１１２からベース筐体１２０の下面１２２までの距離が設計値より短い場合には、板バネ１５１により磁歪アクチュエータ１３０が音響振動板１１０に押し付けられることによって、磁歪素子１３１には予荷重Ｆ１より大きい荷重が加えられる。

そのため、予荷重Ｆ１が上記の最適値に設定されていても、磁歪素子１３１に加えられる荷重が上記の最適値に対して増加し、磁歪特性が上記の最適な磁歪特性に対してずれてしまう。

また、図９の構成では、磁歪アクチュエータ１３０を１０００時間以上というような長時間駆動することによって、音響振動板１１０の下端面１１２の駆動ロッド１３５が当接する部分が磨耗したとき、上記のように音響振動板１１０の下端面１１２からベース筐体１２０の下面１２２までの距離が設計値より長い場合と同様の結果を来たす。

さらに、図９の構成では、ネジ１５２がゆるく締め付けられ、ネジ１５３がきつく締め付けられる、というように、ネジ１５２の締め付け具合とネジ１５３の締め付け具合とが異なっていると、磁歪アクチュエータ１３０の軸方向が鉛直方向に対して傾いて、音響振動板１１０に加えられる振動の方向および大きさが所期の方向および大きさと異なったものとなり、所期の音質および音量が得られなくなる。

そこで、この発明は、磁歪アクチュエータによって音響振動板に振動を加えて音響を再生するスピーカ装置において、磁歪アクチュエータや支持体などの寸法上または調整上のばらつきや音響振動板の磨耗などにかかわらず、常に好適な磁歪特性が得られ、一定の音質および音量が得られるようにしたものである。

この発明のスピーカ装置は、音響振動板と、この音響振動板と対向する一面に臨む穴状の収納部が形成された支持体と、予荷重が加えられた磁歪素子およびその一端に連結された駆動ロッドを有し、その駆動ロッドが上記音響振動板に当接するように上記収納部内に挿入された、上記音響振動板に振動を加える磁歪アクチュエータと、上記収納部内において上記磁歪アクチュエータの上記駆動ロッド側とは反対側に挿入された、上記磁歪アクチュエータを上記音響振動板側に押して上記磁歪素子に荷重を加えるバネと、を備え、上記バネは、上記磁歪素子に加えられる上記予荷重と上記荷重の和が、上記磁歪素子が好適な磁性特性をとるための範囲内となるよう、上記磁歪素子に上記荷重を加え、上記磁歪素子は、上記駆動ロッド側とは反対側から、上記バネが上記荷重を加える方向と同一方向に一定の大きさの上記予荷重が加えられる。

上記の構成の、この発明のスピーカ装置では、磁歪アクチュエータや支持体などの寸法上または調整上のばらつきや音響振動板の磨耗などに応じて、ある場合にはバネの磁歪アクチュエータを音響振動板側に押す力が好適な範囲内で増加し、別の場合にはバネの磁歪アクチュエータを音響振動板側に押す力が好適な範囲内で減少して、磁歪素子に加えられる荷重が好適な範囲内で増加または減少し、磁歪特性が好適な範囲内で変化する。

したがって、磁歪アクチュエータや支持体などの寸法上または調整上のばらつきや音響振動板の磨耗などにかかわらず、常に好適な磁歪特性を得ることができ、一定の音質および音量を得ることができる。

しかも、バネは穴状の収納部内に挿入されていて、磁歪アクチュエータの中心を音響振動板側に押すので、磁歪アクチュエータの軸方向が所期の方向に対して傾いて、音響振動板に加えられる振動の方向および大きさが所期の方向および大きさと異なったものとなってしまうことがない。

以上のように、この発明によれば、磁歪アクチュエータや支持体などの寸法上または調整上のばらつきや音響振動板の磨耗などにかかわらず、常に好適な磁歪特性を得ることができ、一定の音質および音量を得ることができる。

［１．第１の実施形態：図１〜図５］
第１の実施形態として、支持体としてのベース筐体に、収納部として貫通した穴を形成し、その穴内に、磁歪アクチュエータ、バネの一例としてのコイルスプリング、およびそのコイルスプリングを圧縮させる部材を装填する場合を示す。

（１−１．スピーカ装置全体の構成の一例：図１）
図１は、第１の実施形態のスピーカ装置の一例を示し、図１（Ａ）は、上面図（上方から見た図）、図１（Ｂ）は、支持体としてのベース筐体については図１（Ａ）のラインＢ−Ｂの部分を断面にした側面図である。

音響振動板１０は、例えば、アクリルによって、両端を開口とした円筒状に形成し、厚みを２ｍｍ、直径を１０ｃｍ、長さ（高さ）を１００ｃｍとする。

ベース筐体２０は、例えば、アルミニウムによって、音響振動板１０の外径より大きい外径の、ある高さ（厚み）を有する円板状に形成する。

音響振動板１０は、一端側の端面を上端面１１とし、他端側の端面を下端面１２として、その軸方向を鉛直方向とし、その中心軸をベース筐体２０の中心軸に合わせるように、ベース筐体２０の上面２１に取り付ける。

具体的に、ベース筐体２０の上面２１の等角間隔の４箇所の位置において、それぞれ、Ｌ字アングル４１の一端を、ベース筐体２０との間にシリコンゴムからなるダンピング材４２を介在させて、ネジ４３によってベース筐体２０に取り付けるとともに、音響振動板１０の内側および外側に、それぞれシリコンゴムからなるダンピング材４４および４５を介在させて、Ｌ字アングル４１の他端を、ネジ４６およびナット４７によって音響振動板１０の下端部に取り付ける。

このようにダンピング材４４，４５および４２を介して音響振動板１０をベース筐体２０に取り付けることによって、音響振動板１０の振動がベース筐体２０に伝播してベース筐体２０側に音像が定位することを防止することができる。

さらに、ベース筐体２０には、Ｌ字アングル４１の取り付け位置の間の、等角間隔の４箇所の位置に、それぞれ上面２１から下面２２までに渡って上下方向に貫通した穴である収納部２３を形成する。

このベース筐体２０のそれぞれの収納部２３内に、それぞれ磁歪アクチュエータ３０を、それぞれの駆動ロッド３５を上に向けて下側から挿入し、さらに、それぞれの収納部２３内の磁歪アクチュエータ３０の下側に、それぞれコイルスプリング（コイルバネ）５１およびネジ５２を挿入する。

ネジ５２は、駆動ロッド３５の先端が音響振動板１０の下端面１２に当接し、かつコイルスプリング５１が所定量圧縮される位置まで、収納部２３内に挿入する。

ベース筐体２０の下面２２には、等角間隔の３箇所の位置に、脚部２７を形成する。

また、必要に応じて、音響振動板１０とベース筐体２０との間の密閉度を高めるために、音響振動板１０の下端面１２とベース筐体２０の上面２１との間には、磁歪アクチュエータ３０の駆動ロッド３５の位置を除く位置に、シリコンゴムなどからなるダンピング材１３を介在させる。

以上の構成の図１の例のスピーカ装置で、音声信号によって磁歪アクチュエータ３０を駆動すると、その音声信号に応じて、磁歪アクチュエータ３０の後述の磁歪素子が、その軸方向に伸縮し、駆動ロッド３５が同じ方向に変位して、音響振動板１０の下端面１２に縦波の振動が加えられる。

この縦波は、音響振動板１０の板面に沿って上端面１１まで伝播するが、その伝播の過程で縦波と横波が混在した波となって、音響振動板１０の板面に垂直な方向に横波が音波として放射される。

したがって、音響振動板１０の板面全体に一様に音像が広がり、音響振動板１０全体に渡って均一に音像が定位する。

それぞれの磁歪アクチュエータ３０を、同一の音声信号で駆動することによって、無指向性を得ることが可能となるが、それぞれの磁歪アクチュエータ３０を、異なるチャンネルの音声信号、または同じ音声信号から得られたレベルや遅延時間または周波数特性が異なる音声信号で駆動することによって、より広がり感のある音場を得ることが可能となる。

なお、図１（Ａ）に示すようにベース筐体２０の中央部を開口部２９として、この開口部２９にダイナミックスピーカのスピーカユニットを、例えばスピーカ前面側を下方に向けて取り付け、例えば、音響振動板１０および磁歪アクチュエータ３０を、可聴周波数帯域の高域側を受け持つツィータとして機能させ、ダイナミックスピーカを、可聴周波数帯域の低域側を受け持つウーファとして機能させることもできる。

（１−２．第１の例：図２〜図４）
第１の実施形態の第１の例として、磁歪アクチュエータとして予荷重を加えたものを用いる場合を示す。

＜構成：図２＞
図２に、この場合の、図１の例のスピーカ装置のベース筐体２０のそれぞれの収納部２３内に、磁歪アクチュエータ３０、コイルスプリング５１およびネジ５２が装填された状態を示す。

磁歪アクチュエータ３０は、棒状の磁歪素子３１の周囲にソレノイドコイル３２が配置され、ソレノイドコイル３２の周囲にマグネット３３およびヨーク３４が配置され、磁歪素子３１の一端に駆動ロッド３５が連結され、磁歪素子３１の他端に固定盤３６が取り付けられたアクチュエータ本体が、駆動ロッド３５の先端部が外筐ケース３９の外側に突出するように、例えばアルミニウムからなる外筐ケース３９内に装填される。

さらに、駆動ロッド３５にはシリコンゴムなどからなるダンピング材３７が装填されるとともに、固定盤３６の背後にはネジ３８が挿入されて、磁歪素子３１に予荷重Ｆ１が加えられる。

このように予荷重Ｆ１が加えられた磁歪アクチュエータ３０は、例えば、磁歪アクチュエータ３０の製造とスピーカ装置の製造とを別の者（メーカー）が行う場合において、磁歪アクチュエータ３０を製造した者が製造後の磁歪アクチュエータ３０の試験を行う際などに、磁歪素子３１の破壊を防止することができる、という利点がある。

なお、ソレノイドコイル３２に音声信号を供給して、磁歪アクチュエータ３０を音声信号で駆動したとき、磁歪素子３１が細いほど高域が再生されるため、磁歪素子３１の直径は、例えば２ｍｍというように小さくする。

図２の例では、上記のように音響振動板１０をベース筐体２０に支持した状態で、以上の構成の磁歪アクチュエータ３０を収納部２３内に挿入し、さらにコイルスプリング５１を収納部２３内に挿入した後、ネジ５２を収納部２３内に、コイルスプリング５１が圧縮されて、駆動ロッド３５の先端が音響振動板１０の下端面１２に当接し、磁歪素子３１に上記の予荷重Ｆ１に加えてコイルスプリング５１によって荷重Ｆ２が加えられる位置まで挿入する。

この場合、コイルスプリング５１の一端側（上端部）が磁歪アクチュエータ３０の底部のネジ３８に直接、接触していると、ネジ５２を回して収納部２３内に挿入したとき、コイルスプリング５１がネジ５２と一緒に回転するため、磁歪アクチュエータ３０の磁歪素子３１に捩じれ応力が加わり、磁歪素子３１が折れるおそれがある。

そのため、図示するように、磁歪アクチュエータ３０とコイルスプリング５１との間に、コイルスプリング５１が抵抗を受けずに滑らかに回転するような、金属やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などからなるリング５７を挿入することが望ましい。

これによって、ネジ５２を回して収納部２３内に挿入し、コイルスプリング５１がネジ５２と一緒に回転したとき、コイルスプリング５１が抵抗を受けずに滑らかに回転して、磁歪素子３１に捩じれ応力が加わらないため、磁歪素子３１が折れるおそれがなくなる。

さらに、この場合、磁歪アクチュエータ３０を駆動して音響振動板１０に振動を加えたとき、収納部２３の内周面で磁歪アクチュエータ３０の外筐ケース３９がベース筐体２０と接触することによって、外筐ケース３９またはベース筐体２０に傷が付き、または外筐ケース３９またはベース筐体２０が磨耗することがある。

そのため、図示するように、外筐ケース３９の外周面とベース筐体２０の収納部２３の内周面との間に、両者が直接接触することを防止し、かつ磁歪アクチュエータ３０の駆動に影響を及ぼさない、潤滑油などの薄膜５９を形成または装填することが望ましい。

＜磁歪特性および荷重：図３および図４＞
図２の例では、予荷重Ｆ１と荷重Ｆ２の和のトータル荷重Ｆｔ（＝Ｆ１＋Ｆ２）を、以下のような最適値に設定する。

ソレノイドコイル３２に制御電流が供給されて磁歪素子３１に制御磁界が印加されたときの制御磁界に対する磁歪値の特性は、トータル荷重Ｆｔに応じて、例えば、図３で示すように変化する。

図３で、
（ａ）曲線１は、トータル荷重ＦｔがＦα＝１０５ｋｇ／ｃｍ^２の場合、
（ｂ）曲線２は、トータル荷重Ｆｔが０．５Ｆα＝５２．５ｋｇ／ｃｍ^２の場合、
（ｃ）曲線３は、トータル荷重Ｆｔが０．３Ｆα＝３１．５ｋｇ／ｃｍ^２の場合、
（ｄ）曲線４は、トータル荷重Ｆｔが１．５Ｆα＝１５７．５ｋｇ／ｃｍ^２の場合、
（ｅ）曲線５は、トータル荷重Ｆｔが１．８Ｆα＝１８９ｋｇ／ｃｍ^２の場合、
である。

トータル荷重Ｆｔは、単位面積（１ｃｍ^２）当たりの荷重であるが、磁歪素子３１は、例えば、直径を２ｍｍ、断面積を３．１４ｍｍ^２とする。

したがって、実際に磁歪素子３１に加えられるトータル荷重Ｇｔは、
（ｆ）曲線１では、Ｇα＝３．３０ｋｇ、
（ｇ）曲線２では、０．５Ｇα＝１．６５ｋｇ、
（ｈ）曲線３では、０．３Ｇα＝０．９９ｋｇ、
（ｉ）曲線４では、１．５Ｇα＝４．９５ｋｇ、
（ｊ）曲線５では、１．８Ｇα＝５．９４ｋｇ、
である。

曲線１のようにトータル荷重ＦｔがＦα＝１０５ｋｇ／ｃｍ^２（トータル荷重ＧｔがＧα＝３．３０ｋｇ）のとき、制御磁界の変化に対して磁歪値が直線的に変化する磁界範囲が最も広くなり、かつ、その磁界範囲での制御磁界の変化に対する磁歪値の変化が最も大きくなる。

そのため、Ｆα＝１０５ｋｇ／ｃｍ^２，Ｇα＝３．３０ｋｇを、最適値とする。トータル荷重Ｆｔを最適値Ｆαとし、バイアス磁界を５００Ｏｅ程度として、ソレノイドコイル３２に音声信号を供給して磁歪素子３１に制御磁界を印加すれば、最適な磁歪特性とすることができる。

図３では省略しているが、トータル荷重Ｆｔが、Ｆα＝１０５ｋｇ／ｃｍ^２より小さくても、８０ｋｇ／ｃｍ^２以上であれば、曲線２や曲線３の場合と比較して、制御磁界の変化に対して磁歪値が直線的に変化する磁界範囲が広く、かつ、その磁界範囲での制御磁界の変化に対する磁歪値の変化が大きい。

逆に、トータル荷重Ｆｔが、Ｆα＝１０５ｋｇ／ｃｍ^２より大きくても、１１０ｋｇ／ｃｍ^２以下であれば、曲線４や曲線５の場合と比較して、制御磁界の変化に対して磁歪値が直線的に変化する磁界範囲が広く、かつ、その磁界範囲での制御磁界の変化に対する磁歪値の変化が大きい。

そのため、トータル荷重Ｆｔが８０〜１１０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲、トータル荷重Ｇｔに換算して２．５１〜３．４５ｋｇの範囲は、磁歪アクチュエータ３０の駆動上、好適な範囲である。

トータル荷重Ｆｔは、最適値Ｆαに設定するが、例えば、その１／２の０．５Ｆα＝５２．５ｋｇ／ｃｍ^２ずつを、予荷重Ｆ１および荷重Ｆ２に分担させる。

すなわち、磁歪アクチュエータ３０では、ネジ３８によって磁歪素子３１に、Ｆ１＝０．５Ｆα＝５２．５ｋｇ／ｃｍ^２相当のトルクを加える。実際に磁歪素子３１に加えられる予荷重Ｇ１に換算すると、Ｇ１＝０．５Ｇα＝１．６５ｋｇである。

一方、荷重Ｆ２については、ネジ５２によってコイルスプリング５１を圧縮することによって磁歪素子３１に、Ｆ２＝０．５Ｆα＝５２．５ｋｇ／ｃｍ^２の荷重を加える。実際に磁歪素子３１に加えられる荷重Ｇ２に換算すると、Ｇ２＝０．５Ｇα＝１．６５ｋｇである。

例えば、コイルスプリング５１として、自由長が３２．３ｍｍ、バネ定数が０．２〜０．３ｋｇｆ／ｍｍのものを用い、図４に示すように、これを自由長３２．３ｍｍに対して約５ｍｍ圧縮することによって、荷重Ｆ２をＦ２＝０．５Ｆα＝５２．５ｋｇ／ｃｍ^２とする。

そのため、図２の例では、磁歪アクチュエータ３０では予荷重Ｆ１が０．５Ｆα＝５２．５ｋｇ／ｃｍ^２となり、かつ、ネジ５２をコイルスプリング５１が約５ｍｍ圧縮される位置まで収納部２３内に挿入することによって、荷重Ｆ２が０．５Ｆα＝５２．５ｋｇ／ｃｍ^２となり、トータル荷重Ｆｔ（＝Ｆ１＋Ｆ２）がＦα＝１０５ｋｇ／ｃｍ^２となるように、磁歪アクチュエータ３０やベース筐体２０などの各部品およびコイルスプリング５１やネジ５２などの各部材を設計製作し、スピーカ装置を組み立てる。

この場合、製造された多数のスピーカ装置の間で、または１つのスピーカ装置の複数の磁歪アクチュエータまたは収納部の間で、寸法上や調整上のばらつきを生じても、コイルスプリング５１の縮み量の変化によって、そのばらつきが吸収される。

例えば、磁歪アクチュエータ３０の全長（駆動ロッド３５の先端からネジ３８の底面までの長さ）Ｌが設計値より短い場合、または音響振動板１０の下端面１２からネジ５２の上面までの距離Ｄが設計値より長い場合には、コイルスプリング５１の縮み量が設定値より減少する。このとき、トータル荷重Ｆｔが最適値Ｆαより減少するが、その減少量は僅かであって、トータル荷重Ｆｔは上記の８０〜１１０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内となる。

逆に、磁歪アクチュエータ３０の全長Ｌが設計値より長い場合、または上記の距離Ｄが設計値より短い場合には、コイルスプリング５１の縮み量が設定値より増加する。このとき、トータル荷重Ｆｔが最適値Ｆαより増加するが、その増加量は僅かであって、トータル荷重Ｆｔは上記の８０〜１１０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内となる。

したがって、図２の例では、寸法上や調整上のばらつきにかかわらず、トータル荷重Ｆｔが好適な範囲内とされ、磁歪アクチュエータ３０を常に、制御磁界の変化に対して磁歪値が直線的に変化する磁界範囲が広く、かつ、その磁界範囲での制御磁界の変化に対する磁歪値の変化が大きい、好適な磁歪特性で駆動することができる。

また、磁歪アクチュエータ３０を長時間駆動すると、音響振動板１０の下端面１２の駆動ロッド３５が当接する部分が磨耗する。試験によると、音響振動板１０をアクリルによって形成し、駆動ロッド３５を鉄製にし、ソレノイドコイル３２にピーク電圧が６〜７Ｖｒｍｓの音楽信号を供給して、磁歪アクチュエータ３０を１０００時間駆動したとき、音響振動板１０の下端面１２の駆動ロッド３５が当接した部分が約１０μｍ磨耗した。

図２の例では、このように長時間の使用によって、音響振動板１０の下端面１２の駆動ロッド３５が当接する部分が磨耗した場合でも、その磨耗量は僅かであるので、上記のように距離Ｄが設計値より長い場合と同様に、トータル荷重Ｆｔは上記の８０〜１１０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内に保持され、磁歪アクチュエータ３０を上記の好適な磁歪特性で駆動することができる。

さらに、図２の例では、コイルスプリング５１が磁歪アクチュエータ３０の中心を音響振動板１０側に押すため、磁歪アクチュエータ３０の軸方向が鉛直方向に対して傾いてしまうことがなく、音響振動板１０に対して常に一定の方向の一定の大きさの振動が加えられる。

（１−３．第２の例：図５）
磁歪アクチュエータとしては、予荷重が加えられていないものを用いることもできる。

図５に、第１の実施形態の第２の例として、この場合の例を示す。音響振動板１０や、その支持構造などは、図１の例と同じである。

図５の例の磁歪アクチュエータ６０は、図２の例の磁歪アクチュエータ３０と同様に、棒状の磁歪素子３１の周囲にソレノイドコイル３２が配置され、ソレノイドコイル３２の周囲にマグネット３３およびヨーク３４が配置され、磁歪素子３１の一端に駆動ロッド３５が連結され、磁歪素子３１の他端に固定盤３６が取り付けられたアクチュエータ本体が、駆動ロッド３５の先端部が外筐ケース３９の外側に突出するように、例えばアルミニウムからなる外筐ケース３９内に装填されるが、図２の例の磁歪アクチュエータ３０とは異なり、上記のネジ３８およびダンピング材３７が設けられず、磁歪素子３１に予荷重が加えられていない。

この場合、横応力に強くなるように、例えば、駆動ロッド３５の円板部と外筐ケース３９との間にオーリング６７が取り付けられる。

このように予荷重が加えられない磁歪アクチュエータ６０は、上記のネジ３８およびダンピング材３７のような予荷重を加えるための部品が必要でないため、構造がシンプルとなる利点がある。

この例では、上記のように音響振動板１０をベース筐体２０に支持した状態で、以上の構成の磁歪アクチュエータ６０を収納部２３内に、駆動ロッド３５を上に向けて下側から挿入し、さらに上記のリング５７およびコイルスプリング５１を収納部２３内に挿入した後、ネジ５２を収納部２３内に、コイルスプリング５１が圧縮されて、駆動ロッド３５の先端が音響振動板１０の下端面１２に当接し、磁歪素子３１にコイルスプリング５１によって荷重Ｆ３が加えられる位置まで挿入する。

この例では、このコイルスプリング５１によって加えられる荷重Ｆ３が、磁歪素子３１に加えられるトータル荷重Ｆｔである。したがって、荷重Ｆ３を上記のような最適値Ｆαに設定する。

これによって、この例でも、図２の例と同様に、磁歪アクチュエータ６０やベース筐体２０などの寸法上または調整上のばらつきや音響振動板１０の磨耗などにかかわらず、磁歪アクチュエータ６０を常に、制御磁界の変化に対して磁歪値が直線的に変化する磁界範囲が広く、かつ、その磁界範囲での制御磁界の変化に対する磁歪値の変化が大きい、好適な磁歪特性で駆動することができる。

さらに、この例でも、図２の例と同様に、コイルスプリング５１が磁歪アクチュエータ６０の中心を音響振動板１０側に押すため、磁歪アクチュエータ６０の軸方向が鉛直方向に対して傾いてしまうことがなく、音響振動板１０に対して常に一定の方向の一定の大きさの振動が加えられる。

（１−４．他の例）
図２の例、および図５の例は、収納部２３内に、コイルスプリング５１を圧縮させる部材としてネジ５２を挿入する場合であるが、ネジ５２に代えて栓状の部材を挿入してもよい。

この場合、例えば、収納部２３の内周面に当該部材の挿入位置を規制する段差または傾斜を形成し、または当該部材の一端側を径が大きい頭部（底部）とし、当該部材を収納部２３内に、上記の段差または傾斜で規制される位置まで、または上記の頭部がベース筐体２０の下面２２に突き当たる位置まで挿入したとき、コイルスプリング５１の縮み量が所定量となり、トータル荷重Ｆｔが最適値Ｆαとなるように、各部品および各部材を設計製作する。

磁歪アクチュエータ３０または６０としては、音響振動板１０の下端面１２の駆動ロッド３５が当接する部分の磨耗を低減するために、駆動ロッド３５の先端部に緩衝部材を設けてもよい。

緩衝部材は、シート状に形成して、接着剤によって駆動ロッド３５の先端面に貼り付けてもよいが、キャップ状に形成して、駆動ロッド３５の先端部に装填した（被せた）方が、駆動ロッド３５への装着および駆動ロッド３５からの取り外しが容易になる点で、より好ましい。

緩衝部材の厚みが大きいと、緩衝部材が音響振動板１０の下端面１２に当接することによって音質が変化するので、緩衝部材の厚みはコンマ数ｍｍ以下とする。

緩衝部材は、基本的には、駆動ロッド３５による音響振動板１０への衝撃を緩和するものとして、駆動ロッド３５および音響振動板１０の材質より軟らかい材質の材料によって形成すればよい。

しかし、緩衝部材が軟らかすぎると、圧縮の撓みが大きくなって、音響振動板１０への加振の伝達力が低下し、音圧が落ちてしまう。逆に、駆動ロッド３５および音響振動板１０の材質より軟らかくても、緩衝部材が一定値以上硬いと、密着性が悪くなって、音響振動板１０への加振の伝達力が低下し、音圧が落ちてしまう。

そのため、緩衝部材の材料としては、軟らかさ（硬さ）の尺度の１つであるジュロメーターＤが３０〜７５の範囲内の軟らかさ（硬さ）の材料が好適である。そのような材料の１つとして、フッ素樹脂の１つであるＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレンコポリマー）がある。

［２．第２の実施形態：図６および図７］
上述した第１の実施形態は、支持体としてのベース筐体２０に収納部２３として貫通した穴を形成する場合であるが、磁歪アクチュエータおよびバネ（コイルスプリング）が挿入される収納部は、貫通していない、底部を有する穴（溝）でもよい。第２の実施形態として、この場合を示す。

（２−１．第１の例：図６）
図６に、第２の実施形態の第１の例を示す。音響振動板１０や、その支持構造などは、図１の例と同じである。

図６の例では、ベース筐体２０に、収納部２３として、ベース筐体２０の下面２２側に貫通しない穴を形成して、その収納部２３内に、コイルスプリング５１を、ベース筐体２０の上面２１側から挿入し、さらに、収納部２３内のコイルスプリング５１の上側に、図２に示したような、予荷重Ｆ１が加えられている磁歪アクチュエータ３０を挿入する。

この場合、音響振動板１０をベース筐体２０に取り付けていない状態で、コイルスプリング５１および磁歪アクチュエータ３０を収納部２３内に挿入し、その後、磁歪アクチュエータ３０の駆動ロッド３５の先端が音響振動板１０の下端面１２に当接して、コイルスプリング５１が圧縮されるように、図１の例で上述したように音響振動板１０をベース筐体２０に取り付ける。

このとき、コイルスプリング５１の縮み量が所定量となることによって、磁歪アクチュエータ３０において磁歪素子３１に加えられる予荷重Ｆ１と圧縮された状態のコイルスプリング５１によって磁歪素子３１に加えられる荷重Ｆ２との和のトータル荷重Ｆｔ（＝Ｆ１＋Ｆ２）が上記の最適値Ｆαとなるように、磁歪アクチュエータ３０やベース筐体２０などの各部品およびコイルスプリング５１などの各部材を設計製作し、スピーカ装置を組み立てる。

したがって、この例でも、製造された多数のスピーカ装置の間での、または１つのスピーカ装置の複数の磁歪アクチュエータまたは収納部の間での、寸法上や調整上のばらつき、および、音響振動板１０の下端面１２の駆動ロッド３５が当接した部分の磨耗による寸法上の変化が、コイルスプリング５１の縮み量の変化によって吸収されて、トータル荷重Ｆｔ（＝Ｆ１＋Ｆ２）が好適な範囲内とされ、磁歪アクチュエータ３０を常に、制御磁界の変化に対して磁歪値が直線的に変化する磁界範囲が広く、かつ、その磁界範囲での制御磁界の変化に対する磁歪値の変化が大きい、好適な磁歪特性で駆動することができる。

さらに、この例でも、コイルスプリング５１が磁歪アクチュエータ３０の中心を音響振動板１０側に押すため、磁歪アクチュエータ３０の軸方向が鉛直方向に対して傾いてしまうことがなく、音響振動板１０に対して常に一定の方向の一定の大きさの振動が加えられる。

なお、この例でも、外筐ケース３９の外周面とベース筐体２０の収納部２３の内周面との間に、両者が直接接触することを防止し、かつ磁歪アクチュエータ３０の駆動に影響を及ぼさない、潤滑油などの薄膜５９を形成または装填することが望ましい。

（２−２．第２の例：図７）
図７に、第２の実施形態の第２の例を示す。音響振動板１０や、その支持構造などは、図１の例と同じである。

図７の例では、ベース筐体２０に、収納部２３として、ベース筐体２０の下面２２側に貫通しない穴を形成して、その収納部２３内に、コイルスプリング５１を、ベース筐体２０の上面２１側から挿入し、さらに、収納部２３内のコイルスプリング５１の上側に、図５に示したような、予荷重が加えられていない磁歪アクチュエータ６０を挿入する。

この場合、コイルスプリング５１の縮み量が所定量となることによって、コイルスプリング５１によって磁歪素子３１に加えられる荷重Ｆ３がトータル荷重Ｆｔとして上記の最適値Ｆαとなるように、磁歪アクチュエータ６０やベース筐体２０などの各部品およびコイルスプリング５１などの各部材を設計製作し、スピーカ装置を組み立てる。

したがって、この例でも、製造された多数のスピーカ装置の間での、または１つのスピーカ装置の複数の磁歪アクチュエータまたは収納部の間での、寸法上や調整上のばらつき、および、音響振動板１０の下端面１２の駆動ロッド３５が当接した部分の磨耗による寸法上の変化が、コイルスプリング５１の縮み量の変化によって吸収されて、トータル荷重Ｆｔ（＝Ｆ３）が好適な範囲内とされ、磁歪アクチュエータ６０を常に、制御磁界の変化に対して磁歪値が直線的に変化する磁界範囲が広く、かつ、その磁界範囲での制御磁界の変化に対する磁歪値の変化が大きい、好適な磁歪特性で駆動することができる。

さらに、この例でも、コイルスプリング５１が磁歪アクチュエータ６０の中心を音響振動板１０側に押すため、磁歪アクチュエータ６０の軸方向が鉛直方向に対して傾いてしまうことがなく、音響振動板１０に対して常に一定の方向の一定の大きさの振動が加えられる。

［３．他の例または実施形態］
上記の各例のように音響振動板を円筒状とする場合、その一端または両端を有底のものとしてもよい。

例えば、図１の例で、音響振動板１０の上端側を有底のものとすれば、上端側の底部からも音波が放射され、音像の広がり感をより高めることが可能となる。

また、音響振動板は、円筒状に限らず、半円筒状や楕円筒状、または中心軸方向に垂直な断面が多角形となる角筒状でもよく、筒状に限らず、例えば平板状でもよい。

音響振動板を平板状とする場合も、例えば、図１の例のように円筒状とする場合と同様に、音響振動板の一端側をベース筐体のような支持体に支持すればよい。

さらに、音響振動板は、筒状や平板状に限らず、半球状、球状、円錐状、角錐状、箱型状などでもよい。

音響振動板の材料としては、アクリルに限らず、ガラスなどを用いることもできる。

第１の実施形態のスピーカ装置の全体的な構成の一例を示す図である。第１の実施形態の第１の例のスピーカ装置の主要部を示す図である。制御磁界に対する磁歪値の特性の一例を示す図である。図２の例におけるコイルスプリングの縮み量とコイルスプリングによる荷重との関係の一例を示す図である。第１の実施形態の第２の例のスピーカ装置の主要部を示す図である。第２の実施形態の第１の例のスピーカ装置の主要部を示す図である。第２の実施形態の第２の例のスピーカ装置の主要部を示す図である。特許文献に示されたスピーカ装置の一例の基本的な構成を示す図である。図８の例のスピーカ装置の磁歪アクチュエータ支持構造の一例を示す図である。

符号の説明

主要部については図中に記述したので、ここでは省略する。

Claims

音響振動板と、
この音響振動板と対向する一面に臨む穴状の収納部が形成された支持体と、
予荷重が加えられた磁歪素子およびその一端に連結された駆動ロッドを有し、その駆動ロッドが上記音響振動板に当接するように上記収納部内に挿入された、上記音響振動板に振動を加える磁歪アクチュエータと、
上記収納部内において上記磁歪アクチュエータの上記駆動ロッド側とは反対側に挿入された、上記磁歪アクチュエータを上記音響振動板側に押して上記磁歪素子に荷重を加えるバネと、
を備え、
上記バネは、
上記磁歪素子に加えられる上記予荷重と上記荷重の和が、上記磁歪素子が好適な磁性特性をとるための範囲内となるよう、上記磁歪素子に上記荷重を加え、
上記磁歪素子は、
上記駆動ロッド側とは反対側から、上記バネが上記荷重を加える方向と同一方向に一定の大きさの上記予荷重が加えられる
スピーカ装置。
請求項１のスピーカ装置において、
上記収納部は、上記支持体の上記一面とは反対側の面に貫通した穴であり、当該収納部内に、上記バネおよびこれを圧縮させる部材が装填されているスピーカ装置。
請求項２のスピーカ装置において、
上記部材は、ネジであるスピーカ装置。
請求項１のスピーカ装置において、
上記収納部は、上記支持体の上記一面とは反対側の面に貫通していない穴であるスピーカ装置。
請求項１のスピーカ装置において、
上記磁歪アクチュエータは、上記音響振動板に少なくともその端面に対して直交する方向の振動成分を加えるスピーカ装置。
請求項１のスピーカ装置において、
上記支持体は、上記収納部として複数の穴が形成され、それぞれの穴に上記磁歪アクチュエータおよび上記バネが挿入されているスピーカ装置。