JPH01298000A - スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 この発明は、スピーカ、特、に誘導形のスピーカに関す
る。

〔発明の概要〕

この発明は、スピーカにおいて、導電部と給電コイルの
一方の高さを、他方の高さに対して高くすることにより
、音声信号電流と振動板の振幅間における線形性を維持
でき、歪を発生することがないようにしたものである。

〔従来の技術〕

従来の動電形のスピーカでは、直流磁界中のボイスコイ
ルに音声信号電流を流すことにより駆動力を得ている。

この音声信号電流は、通常、振動板としてのコーン紙に
固着されているリード線によって外部からボイスコイル
に給電されていた。

しかしながら、従来の動電形のスピーカは、リード線を
備えているため振動板の進退動によりリード線が切断さ
れ易いという欠点があった。一方、リード線が切断され
ない場合であっても、振動板の進退動における線形性が
阻害されるため音の歪が発生し易く、またリード線自身
が共振して異音を発生するという欠点があった。更に、
製造の際、スピーカの狭いギャップからリード線を引き
出して位置決めし、接着・固定しなければならないため
組立が面倒であるという欠点があった。

そこで、上述した各種の欠点を解消するものとして、リ
ード線を除去した誘導形のスピーカが特公昭５６−２７
０３９号公報に開示されている。上記公報に開示される
スピーカは、リード線を除去すると共に、ボイスコイル
ボビンに巻回されているボイスコイルの近傍に駆動コイ
ルを配置する。そして、この駆動コイルに音声信号電流
を供給し、この駆動コイルからボイスコイルに磁気誘導
で音声信号を供給するようにしたものである。即ち、電
力増幅器からの音声信号電流が駆動コイルに流れると、
駆動コイルからは音声信号に対応した交流磁束が発生さ
れ、この交流磁束は至近距離にあるボイスコイルと密接
に鎖交する。一方ボイスコイルは、それ自身が短絡され
ているので、上述の交流磁束によってボイスコイルに短
絡電流が流れる。ボイスコイルはポールピースと周囲磁
極で作られる磁界内に位置しているため、ボイスコイル
には直流磁界の強さと短絡電流の大きさとの積に比例し
た力が働く。この力は、ボイスコイルからボイスコイ、
ルボビンを通してコーン紙を振動させ、通常のスピーカ
の如く、コーンから音が放射されるものである。

上記公報に開示される技術にあっては、リード線を除去
しているために、リード線に起因する各種の欠点が解消
されているものの、次のような問題が別に発生すること
になった。

ボイスコイルは、−船釣にボイスコイルボビンに対し接
着剤で固定されているため、ボイスコイルに発生した駆
動力が直接コーンに伝わり難いという欠点があった。

またボイスコイルは、短絡電流によって必ず発熱するが
、この熱の放散が良好に行われ難いという欠点があった
。

そして、スピーカの感度向上のために、コイルボビンと
駆動コイルとの間隙〔磁気空隙部〕を狭くすると共に、
この間隙内においてボイスコイルを多数回、巻回するこ
とが要求されている。従って、ボイスコイルに用いられ
る金属線の径は必然的に小さくなり、金属線の熱容量が
小さ（なる。

この結果、上述したような熱の放散の問題と相俟って、
ボイスコイルは発熱により断線し易くなり、そのため電
流容量が制限されてしまうという欠点があった。

更に、上述の発熱が操り返されることによって紙製のボ
イスコイルボビンが炭化してしまうという欠点があった
。

そこで、第７図に示すように、ボイスコイルを除去した
誘導形スピーカが提案されている（実開昭５０−１０５
４３８号公報参照）。

第７図に示されているスピーカ６１は、環状の導電部６
３を有し、振動自在に支持されている振動板６４と、振
動板６４に対し機械的に分離され、且つ導電部６３に対
し電気的に結合されている給電コイル６５とから、主に
構成される。

磁気空隙部６２は、磁気回路構成部材としてのマグネッ
ト６６を挟持するトッププレート６７′と、ヨークプレ
ート６８のセンターボール６９との間において環状に形
成される。

振動板６４は、ドーム型とされ、全体が薄板状の良導電
体により構成されている。この振動板６４は、導電部６
３が磁気空隙部６２に位置する状態で、トッププレート
６７上に、ダンパ７０で振動自在に支持されている。

給電コイル６５は、振動板６４に対して機械的に分離し
、且つ環状の導電部６３に対して相互誘導作用により電
気的に結合させるものである。従って、給電コイル６５
は、環状導電部６３の外周位置あるいは内周位置または
開口端縁部の位置において導電部６３に対向させて配設
される０図示の例における給電コイル６５は、環状の導
電部６３の内側に位置させるべく、センターボール６９
の先端外周面に固定されている。

上述の構成において、まず、給電コイル６５に音声信号
電流を流すと、これに対応した交流磁束が生じ、この交
流磁束に基づいて振動板６４の環状の導電部６３には、
相互誘導現象により誘導電流が発生する。この導電部６
３の誘導電流は、磁気空隙部６２の位置において均一磁
束分布の直流磁界と作用して振動板６４を励振させ、音
波を放射する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、振動板６４は、誘導電流に応じて、第
８図中矢示Ｕ−Ｄ方向に進退動する。

第８図中、均一磁束分布の直流磁界の範囲（以下、均一
磁界範囲と略称す）をＬｌ、導電部６３の長さをＬ２と
すると、従来は均一磁界範囲Ｌ１と長さＬ２が略々等し
くされていた。

今、振動板６４が矢示Ｕ方向に長さ２だけ移動した場合
を考えると、導電部６３の端部７１は、均一磁界範囲Ｌ
ｌ中の点Ｐ１に達する。この状態では、導電部６３の内
、（Ｌｌりに相当する長さだけが均一磁界範囲Ｌｌ内に
あり、それ以外の導電部６３〔即ち、Ｌ２−（Ｌｌ−β
）に相当する長さ〕は全て均一磁界範囲Ｌｌ外に移動す
る。

均一磁界範囲Ｌ１を外れると、磁束密度が極めて低くな
るため、誘導電流を一定とすれば、振動板６４に対する
駆動力が太き（低下してしまうものであった。即ち、誘
導電流に応じて振動板６４の振幅が大きくなり、導電部
６３が均一磁界範囲Ｌ１から大きく出ると、駆動力が減
少するため、音声振動の変化に対し、振動板の振幅が忠
実に応答しなくなり、線形性が損なわれ、歪が発生する
という問題点があった。

ところで、導電形のスピーカでは、上述の問題を解決す
るために第９図に示すような構成が提案されている。即
ち、ボイスコイルボビン７２を、通常のものよりも長く
形成すると共に、このボイスコイルボビン７２の周囲に
ボイスコイル７３を多数回、巻回する、いわゆるロング
ボイスコイル形にするものである。この構成によれば、
振動板６４が大きく進退動しても、ボイスコイル７３及
びボイスコイルボビン７２は、必ず均一磁界範囲Ｌｌの
全体にわたって残るため、駆動力が低下するという問題
は解消される。

しかしながら、振動板６４に対する駆動力は、主に均一
磁界範囲Ｌｌ内のボイスコイル７３に流れる音声信号電
流に依存するため、均一磁界範囲Ｌｌ外のボイスコイル
７３に流れる音声信号電流は駆動力の発生に寄与せず、
電力的に無駄が生ずるという問題点があった。

また、ボイスコイル７３が長くなるため、ボイスコイル
７３のインピーダンスが増大し、特に高域の特性を劣化
させるという問題点があった。

更に、ボイスコイルボビン７２にボイスコイル７３が巻
回されているため、前述したようなボイスコイル７３の
発熱による種々の問題が再び発生してしまうものであっ
た。

従って、この発明の目的は、音声信号に忠実に応答し得
る線形性の良い誘導形のスピーカを提供することにある
。

［課題を解決するための手段〕 この発明に係るスピーカは、環状の導電部を有する振動
板と、導電部に対して所定の間隙をもって対向するよう
に配設される給電コイルと、給電コイルが取付けられる
磁気回路とを備え、導電部と給電コイルの一方の高さを
他方の高さに対して高くしたことを特徴としている。

〔作用〕

給電コイルに音声信号電流を流すと、音声信号に対応し
た交流磁束が発生する。導電部と給電コイルの内、一方
は他方よりも高くされているので、環状の導電部は、上
述の交流磁束とより密接に鎖交する。導電部には、相互
誘導現象で音声信号に忠実に対応する誘導電流が誘起さ
れる。

振動板は、上述の誘導電流の大きさと直流磁界の強さの
積に比例した力により駆動される。この場合、誘導電流
は、上述したように音声信号に忠実に対応しており、ま
た直流磁界の強さも変化しないため、振動板に対して生
ずる駆動力は音声振動に対応したものとなる。従って、
振動板の励振時、音声信号と、振動板の振幅との間は、
線形性が灘”持され、歪を発生することがない。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例について図面を参照して説明す
る。この実施例は、第１図乃至第６図に示すようにドー
ム型のスピーカに対し、この発明を適用したものである
。尚、この説明は以下の順序でなされる。

（Ａ）第１実施例について ＣＢ）第２実施例について （Ｃ）変形例１について ＣＤ）変形例２について′ （Ｅ）変形例３について （Ａ）第１実施例について 第１図には、この発明に係る第１実施例が示されている
。第１図に示す構成において、スピーカｌは、振動板２
と、ダンパ９と、１次給電コイル３と、プレート４と、
マグネット５と、ヨークプレート６と、ポールピース１
１とから主に構成されている。

ドーム型の振動Ｖｉ２は、半球形状に形成されている振
動部１５と、開口縁部７に環状に形成されている導電部
８とからなる。この振動板２は、導電部８が磁気空隙部
ｌＯ内に位置する状態で、ダンパ９により振動自在に支
持されている。

導電部８は、第１図及び第２図に示されるように、磁気
空隙部１０より更に下方にわたって形成され、その長さ
はＬ２とされている。この導電部８は、振動板２が誘導
電流に応じて大きく進退動しても、導電部８が均一磁束
分布の直流磁界の範囲Ｌｌ（以下、均一磁界範囲と略す
）の全体にわたって必ず残るようにされている（長さＬ
２＞均一磁界範囲Ｌｌ）。

上述の振動部１５は、合成樹脂のような絶縁性物質によ
って形成され、また導電部８は、全体が良導電体、例え
ばアルミニューム、ベリリウム、マグネシウム等の金属
により構成される。

上述の磁気空隙部１０は、プレート４と、ヨークプレー
ト６のポールピース１１との間において環状に形成され
る。

ダンパ９は、バネ性を有するもので、環状に形成されて
いる。ダンパ９は、内周側が導電部８の周囲に接続され
ていると共に、外周側がプレート４上に固定されている
。

１次給電コイル３は、環状の導電部８を相互誘導作用に
より電気的に結合させるものであり、導電部８に対して
所定の間隙を置いて対向状態に配設されている。、この
１次給電−コイル３は、巻き方（巻きピッチ等）、高さ
方向の長さ共に従来同様とされており、第２図に示され
るように、高さ方向（図中矢示Ｕ−Ｄ方向）における長
さがＬ３とされている。１次給電コイル３の長さＬ３は
、均一磁界範囲Ｌ１と等しく　（Ｌ３＝Ｌ１）されてい
るため、導電部８の長さＬ２は、１次給電コイル３の長
さＬ３よりも大となる（Ｌ２＞Ｌ３）。また、この１次
給電コイル３は、導電部８の外周対応位置或いは内周対
応位置に対向寄せて配設する。

図示の例における１次給電コイル３は、環状の導電部８
の外周に対応させるべく、プレート４の一側端面１２に
固定されている。もし、１次給電コイル３を導電部８の
内周対応位置に設ける場合には、ポールピース１１の外
周１３側に固定される。

尚、この１次給電コイル３は、導電部８の外周対応位置
或いは内周対応位置の双方に設けても良い。

プレート４、マグネット５、ヨークプレート６、ポール
ピース１１は、磁気回路を構成するものである。即ち、
第１図に示すように、ヨークプレート６上の外周部にマ
グネット５が固定されており、このマグネット５上の外
周部にプレート４が固定されている。そしてマグネット
５からプレート４へ、・またマグネット５からヨークプ
レート６、ポールピース１１へといった経路で磁気空隙
部１０を隔てて磁気回路が形成されている。

上述のプレート４からポールピース１１にかけては、均
一磁束分布の直流磁界が、均一磁界範囲Ｌｌ内で形成さ
れている。そして、このプレート４の高さ方向（第２図
中矢示ＵＤ方向）の長さは前述した均一磁界範囲Ｌ１と
されている。

次いで、スピーカ１の動作について説明する。

１次給電コイル３に音声信号電流を流すと、この音声信
号に対応した交流磁束が発生する。。環状の導電部８は
、上述の交流磁束と密接に鎖交するため、導電部８には
、相互誘導現象により音声、信号に対応した誘導電流が
発生する。この誘導電流は、導電部８の均一磁界範囲Ｌ
ｌ内を主に流れ、均一磁界範囲Ｌｌ外では、殆ど流れな
い。導電部８は、磁気空隙部ＩＯ内に位置しているので
、導電部８には、磁気空隙部ｌＯにおける直流磁界の強
さと誘導電流の大きさとの積に比例した力が働く、即ち
、導電部８の誘導電流は、磁気空隙部ｌＯ内において直
流磁界と作用して振動板２を直接的に駆動させ、音波を
放射する。

スピーカ１の作動時、振動板２は、誘導電流に応じて第
２図中、矢示Ｕ−Ｄ方向へ進退動する。

第２図中、振動板２が矢示Ｕ方向へ長さｉｌだけ移動し
た場合を考えると、導電部８の端部１４は、均一磁界範
囲Ｌｌ内に達することがない。

この状態において、導電部８は、均一磁界範囲Ｌ１の全
体にわたって必ず存在することになるため、導電部８に
は、音声信号に゛忠実に対応する誘導電流が誘起される
。

導電部８には、誘導電流の大きさと、直流磁界の強さと
の積に比例した力が加わる。上述した如く、誘導電流は
、音声信号に忠実に対応しており、また直流磁界の強さ
も変化しないため、振動板２に生ずる駆動力は音声信号
に対応したものとなる。

従って、音声信号電流と振動板との間の線形性が維持さ
れ、歪を発生しない。

この第１実施例における１次給電コイル３は、従来同様
の巻き方、長さであるため、インピーダンスが増大せず
、高域でも特性の劣化しない良好な周波数特性が得られ
る。

また従来のロングボイスコイル形のスピーカと比較する
と、均一磁界範囲Ｌｌ外の導電部８には、誘導電流が殆
ど流れないため、電力的に無駄を生ずることがなく効率
を増すことができる。

そして、第１実施例の構成は、振動板２の振幅が比較的
大きい、低音用スピーカ（ウーファ−）に適する。

（Ｂ）第２実施例について この第２実施例が前記第１実施例と異なる点は、１次給
電コイル２０の長さＬ５を導電部２１の長さＬ４よりも
大きくしたことである。

第３図において長さＬ５は長さＬ４より大きく設定され
ているので、１次給電コイル２０は、高さ方向（第３図
中矢示Ｕ−Ｄ方向）において、導電部２１より長いもの
となる。

スピーカ１の作動時、振動板２は、誘導電流に応じて第
３図中、矢示Ｕ−Ｄ方向へ進退動する。

第３図中、振動板２が矢示Ｕ方向へ長さ１２だけ移動し
た場合を考えると、導電部２１の端部１４は均一磁界範
囲Ｌｌ内に入り、均一磁界範囲Ｌ１と導電部２１の重複
する部分の長さは減少する。

しかしながら、１次給電コイル２０が長さＬ５として延
長形成されているため、１次給電コイル２０と導電部２
１の交流結合度は一定に保たれる。

従って、導電部２１に誘起される誘導電流は、音声信号
に忠実に対応したものとなる。

誘導電流は、音声信号に忠実に対応しており、また直流
磁界の強さも変化しないため、振動板２に生ずる駆動力
は、音声信号に対応したものとなる。従って、音声信号
と振動板の振幅との間における線形性が維持され、歪を
発生することがない。

この第２実施例における振動板２は、導電部２１を短く
形成しているので、軽量化できる。

この第２の実施例の構成は、振動板２の振幅の比較的小
さい、高音用スピーカ（ツイータ−）に適している。

尚、その他の内容は、餉１実施例と同様につき、同一部
分を同一符号で示すに止め、重複説明を省略する。

（Ｃ）変形例１について 第４図には、変形例１を示す、これは、１次給電コイル
３０を、平角巻線で構成するものである。

即ち、通常用いられている断面が円形状の導線に代えて
、断面が方形上の平角巻線３１をプレート４の内周に複
数枚重ねて取付けるものである。

ｌ茨給電コイル３０を、平角巻線３１で構成する種々の
利点がある。

第１に、上述の丸い導線が他の導線或いはプレート４に
点接触するのに対し平角巻線３１は面接触するため、熱
伝導性が良好であり、１次給電コイル３０に生ずる熱の
放散が容易になる。

第２に、プレート４と導電部８間の磁気空隙部ｌＯは非
常に狭小な空間であるにもかかわらず、導線をできる限
り多く巻回したいという要望がある、丸い導線を用いた
場合では、点接触のため、他の導線或いはプレート４と
の間に必然的に隙間が生じてしまう、しかしながら平角
巻線３１は、面接触であるため、上述の隙間を生じない
、従って、同一体積の空間であれば巻数をより大にでき
、狭小な空間である磁気空隙部１０をより有効に利用で
きる。

（Ｄ）変形例２について 第５図には、変形例２を示す。これは磁気空隙部１０に
、磁性流体４０を入れたものである。

この磁性流体４０は、例えば鉄のような磁性体の粉末を
油に混入してゲル状にしたものである。

磁性流体４０を磁気空隙部１０に入れることにより、種
々の利点が期待できる。

第１に、磁気空隙部ｌＯに磁性流体４０があると、等価
的に磁気空隙部１０がせばまったことになり、磁束密度
が上がり、効率が向上する。

第２に、振動板２の導電部８に発生した熱が、磁性流体
４０を経て磁気回路〔プレート４、マグネット５、ヨー
クプレート６〕に入るので、冷却効果がある。

第３に、振動系の共振回路のＱをコントロールする場合
、磁性流体４０があると、液体の粘性損失により振動系
の特性のコントロールがより容易に行える。

（Ｅ）変形例３について 第６図には、変形例３を示す。これは、高さ方向（第６
図中矢示Ｕ−Ｄ方向）に長く形成されている１次給電コ
イル５０の背後に吸熱体５１を接触させて設けるもので
ある。

この吸熱体５１は、１次給電コイル５０と接触させて設
けられるため、全体形状が円環状に形成されている。

このような吸熱体５１を設けることにより、以下のよう
な利点がある。

即ち、第６図のように、プレート４の断面〔均一磁界範
囲Ｌｌ）よりも長く、１次給電コイル５０を形成した場
合〔長さをＬ６とする〕、プレート４に接触していない
１次給電コイル５０の部分５２に発生する熱は、輻射熱
として放散される以外に効果的に放散する手段がない。

そこで、上述の部分５２の背後に、吸熱体５１を接触さ
せて設けることにより、効果的な熱の放散経路となし得
るものである。

〔発明の効果〕

この発明に係るスピーカは、導電部と給電コイルの一方
の高さを他方の高さに対して高くしたことを特徴として
いるので、振動板が誘導電流に応じて進退動しても、導
電部には、音声信号に忠実に対応する誘導電流が誘起さ
れ、一方直流磁界の強さも変化しない々め、音声信号に
忠実に対応する駆動力が形成される。これにより、音声
信号と振動板と振幅との間における線形性を維持でき、
歪を発生することがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す断面図、第２図は
第１図中の磁気空隙部を示す部分拡大断面図、第３図は
この発明の第２実施例を示す第２図同様の部分拡大断面
図、第４図はこの発明の変形例１を示す部分拡大断面図
、第５図は変形例２を示す部分拡大断面図、第６図は変
形例３を示す部分拡大断面図、第７図は従来の誘導形の
スピーカを示す断面図、第８図は第７図中■部の部分拡
大断面図、第９図はロングボイスコイル形のスピーカの
構成を示す部分拡大断面図である。 図面における主要な符号の説明 １．６１：スピーカ、　２．６４：振動板、３．２０．
３０，５０　：　１次給電コイル、４ニブレート、　　
５．６６：マグネット、６．６８：ヨークプレート、 ８．２１．６３：導電部、　６５：給電コイル、６７：
トッププレート。 代理人　　　弁理士　杉　浦　正　知 ３．１次、袷ｉコイル 新面図 第１図 ｆｐ分手広人＠信汀口 第５図 音トＮＡ大ぼ印面図 第６図 画面図 第７図 第８図 Ａ／。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 環状の導電部を有する振動板と、 上記導電部に対して所定の間隙をもって対向するように
   配設される給電コイルと、 給電コイルが取付けられる磁気回路とを備え、上記導電
   部と上記給電コイルの一方の高さを他方の高さに対して
   高くしたことを特徴とするスピーカ。