JPH06133394A - スピーカの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低域再生用スピーカに於いて大振幅時の振動
効率がよく磁気歪の少ないスピーカの構造を提供する。 【構成】 厚み方向に着磁しＮ極側を対向させた２つの
マグネットＭ１、Ｍ２で軟磁性材のセンタープレートＰ
を挟んでいる。このため磁束はセンタープレートＰの外
周（プラス側）から来て、両マグネットＭ１、Ｍ２の上
部および下部のＳ極（マイナス側）へ戻る。ボイスコイ
ル１はその巻き幅が、磁束分布がプラス側からマイナス
側へ変る上下の変移点の幅以下にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はスピーカのボイスコイ
ル構造に係り、センタープレートを挟んで厚み方向に着
磁された２つのマグネットの同極側を対向させ、この磁
気回路（以下反発磁気回路と記す）で形成された磁界
（以下反発磁界と記す）によりボイスコイルを駆動する
スピーカの構造に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、スピーカの構造では、図５および図
６に示すようなものが提供されていた。図５は反発磁気
方式のスピーカにおける磁気回路の磁束分布と磁力線の
向きを示す説明図、図６は従来のスピーカ構造を示す断
面図である。

【０００３】反発磁気回路でボイスコイル１ｃを駆動す
る場合、この磁気回路の性格から振動板が大振幅で振動
するスピーカには、この反発磁界用磁気回路は不適当と
されてきた。つまりこの磁気回路から得られた反発磁界
の磁束分布を図５で説明すると、マグネットＭ１、Ｍ２
の同極側（Ｎ極）を対向させることにより、反発した磁
束の流れが挟持されたセンタープレートＰに導かれ、こ
のセンタープレートＰの外周から流れ出し、直ちに反対
側の極（Ｓ極）に向って流れる。

【０００４】図５のようにセンタープレートＰ外周に磁
気ギャップを構成する磁性材のアウターリングＬ等を配
置した場合も、センタープレートＰ外周から流れ出した
磁束の流れの一部は、直ちに反対側の極（Ｓ極）に向か
って流れるが、流れのほとんどがアウターリングＬを通
過した後、反対側の極（Ｓ極）に向かって流れる。

【０００５】従って、この磁気回路に於ける磁束分布は
センタープレートＰ近傍の磁束が多く、上方或は下方向
に移動するに従い磁束は減少し、マグネットの厚さ方向
のほぼ１／３〜１／２近傍の位置で磁束は０になり、更
にこの０点から上方或い下方向に移動するに従い磁束の
流れがセンタープレート近傍と逆になって、磁束はマイ
ナス側に増えてマグネットの外周の上端部或いは下端部
の頂部が、マイナス磁束の最高値になり、この最高値点
より更に上方或は下方向に移動するに従い磁束は０値に
戻ってくる。

【０００６】本発明に係る図１のボイスコイル１が上下
振動して振動板６を駆動し音波を発生させていることは
周知のところであり、低音用のスピーカ（以下、ウーフ
ァと記す）等を駆動させるボイスコイル１は、極力低音
域の振幅効率を増やすための対応策から、図５および図
６に示すように通称ロングボイスコイルと称せられるボ
イスコイル１ｃは巻き幅がセンタープレートＰやトップ
プレートＴの対向幅の約２〜３倍のボイスコイル１を使
用することが一般的である。

【０００７】しかし、前記センタープレートＰの中心近
傍はボイスコイル１を駆動するのに充分な磁束が発生し
ているが、センタープレートＰの上下方向には、ボイス
コイル１の通常の動きを押えるマイナス側の磁束が発生
している。

【０００８】つまり、反発磁気回路にロングボイスコイ
ル１ｃをそのまま設置すると、ボイスコイル中央部近傍
は、センタープレートＰ近傍の磁束を受けるが、中央部
以外の部分、即ち上端部及び下端部近傍が図５に示す様
にマイナス側の磁束領域に入ってしまい、結果的にボイ
スコイル１ｃを振動する磁束が減少するため音圧レベル
が減少する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
のスピーカの構造では、ウーファ等を駆動させるボイス
コイルが、極力低音域の振幅効率を増やすための対応策
として、ロングボイスコイルを用い、巻き幅がトッププ
レートの対向幅の約２〜３倍のボイスコイルを使用する
のが一般的である。

【００１０】しかし、センタープレートの中心近傍はボ
イスコイルを駆動するのに充分な磁束が発生している
が、上下方向にはボイスコイルの動きを押さえるマイナ
ス側（逆向き）の磁束が発生している。

【００１１】したがって、（ロング）ボイスコイル中央
部近傍はセンタープレート近傍の磁束を受けるが、上端
部及び下端部近傍はマイナス側の磁束領域に入ってしま
い、結果的にボイスコイルを駆動する磁束が減少したこ
とになるため、音圧レベルが減少するという問題があっ
た。

【００１２】この発明は上記した点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは従来例の欠点を解消
し、低域再生用スピーカに於いて大振幅時の振動効率が
よく磁気歪の少ないスピーカの構造を提供するところに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明のスピーカの構
造は厚み方向に着磁された２つのマグネット（Ｍ１、Ｍ
２）の同極面を対向させ、このマグネット（Ｍ１、Ｍ
２）により磁性材からなるセンタープレート（Ｐ）を挟
持させて磁気回路を構成し、この磁気回路によって形成
された磁界により、ボイスコイル（１）を駆動するスピ
ーカに於いて、ボイスコイル（１）の巻き幅が、前記、
磁気回路が有する磁束分布のプラス側からマイナス側へ
の変移点（Ａ、Ｂ）間の幅（ｄ）以下になるよう構成し
たものである。

【００１４】また、ボイスコイルの巻き幅を前記変移点
（Ａ、Ｂ）の幅（ｄ）より１０〜２０％小さくしたもの
である。

【００１５】

【作用】この発明によれば、ボイスコイルの巻き幅を、
図５に示す磁気分布のプラス領域からマイナス領域に変
る変移点Ａ、Ｂの幅ｄ以下にしているので、ボイスコイ
ルは大振幅で振動する低域再生時にも、マイナス側磁束
領域の逆作用をほとんど受けない。

【００１６】

【実施例】この発明に係るスピーカの構造の実施例を図
１乃至図５に基づき説明する。なお、従来例と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略する。

【００１７】図１は本発明の断面図である。図２(A)(B)
は反発磁気回路の構造図であり、(A) は断面による分解
斜視図、(B)は断面斜視図である。図３(A)(B)(C) は反発
磁気回路の磁束分布とボイスコイル駆動要部の断面とを
示す図であり、(A)はボイスコイル幅を変移点幅より小さ
くした図、(B)は同幅を変移点幅と等しくした図、(C)は同
幅を変移点幅より大きくした図である。図４は本発明の
スピーカ及び従来スピーカの比較特性図である。

【００１８】本発明のスピーカは通称８インチウーファ
と称される口径のもので、当然の如く反発磁気回路を有
している。本実施例の使用マグネットＭ１、Ｍ２はネオ
ジウム系のマグネットで、形状は外径３７．４ｍｍ、内
径１６ｍｍ、厚さ９ｍｍのリング状のものを２個使用
し、このマグネットＭ１、Ｍ２をそれぞれ厚さ方向に着
磁してある。マグネットＭ１、Ｍ２、センタープレート
Ｐ、及びアウターリングＬを支持するため図１及び図２
に示すようなアルミ製のホルダ４を作製した。

【００１９】このホルダ４の底部４４の中央に、底部４
４から上方に向かった円筒状のセンターガイド部４１を
設け、更にこのセンターガイド部４１の下端部にマグネ
ットＭ１、Ｍ２及びセンタープレートＰの高さ方向の位
置出し機能を有した段部４２を設けてある。この段部４
２にアクリル系の接着剤を塗布した後、前記マグネット
Ｍ２をＮ極を図２に於いて上方に向け、このマグネット
内径部Ｍ２１をセンターガイド部４１に挿入する。ホル
ダーガイド部４１の外径は１５．９５ｍｍに加工してあ
る。

【００２０】挿入したマグネットＭ２の上面に接着剤を
塗布した後、外径３８．４３ｍｍ、内径１５，９５ｍ
ｍ、厚さ６ｍｍのリング状で内径の稜線部にＣ０．４の
面取り加工を施した鉄製のセンタープレートＰの内径部
Ｐ１を、センターガイド部４１に圧入し、センタープレ
ートＰの下面が、挿入したマグネットＭ２のＮ極側に密
着する位置まで押し込む。更に圧入後のセンタープレー
トＰの上面に接着剤を塗布し、マグネットＭ１のＮ極を
下方に向けてこのマグネットの内径部Ｍ１１をセンター
ガイド部４１に挿入し、センタープレートＰの上面に密
着する位置まで押し込み、この状態でマグネットＭ１、
Ｍ２の同極、つまりＮ極同志が向かい合い、且つセンタ
ープレートＰを挟持した状態で、センタープレート外周
部Ｐ２がマグネットＭ１、Ｍ２の外周部Ｍ１２、Ｍ２２
より約０．５ｍｍ外側に飛び出た状態で設置される。

【００２１】更にセンタープレートＰの外周部に内径４
０．９７ｍｍ、外径４５ｍｍ、高さ１２ｍｍの鉄製のリ
ングＬを配置し、幅１．２７ｍｍの磁気ギャップを設
け、この磁気ギャップ内の磁束密度は約０．９テラスの
数値を得ている。

【００２２】この磁気ギャップの磁束分布は図３のよう
になっており、センタープレートＰの略対向幅に約０．
９テラスのプラス側磁束分布を示し、センタープレート
Ｐの上方或は下方向に移動するに従い磁束は減少し、本
実施例の場合上下方向約３ｍｍ、即ちマグネットの厚さ
方向のほぼ１／３近傍の位置で磁束は０になり、更にこ
の０点から上方或は下方向に移動するに従い、磁束の流
れがセンタープレートＰ近傍と逆になり、磁束はマイナ
ス側に増えてマグネットの外周の上端部或は下端部の頂
部近傍がマイナス磁束の最高値（−０．３５テスラ）に
なる。この最高値点より更に上方或は下方向に移動する
に従い磁束は０値に戻ってきている。

【００２３】この磁気回路をフレーム３に取り付ける場
合、前記、ホルダ４をフレーム３に取付けるが、このホ
ルダ４は外側に幅約２ｍｍ、厚さ３ｍｍのフランジ部４
３を設け、更に、このフランジ部４３から外側に突出し
た舌片状の凸部４６を９０度振り分けで４か所設けてあ
り、この凸部４６の中央部近傍に５ｍｍのタップ４５加
工を施してある。前記、フランジ部４３にゴム系の接着
剤を塗布した後フレーム３の底部に取り付けるが、この
フレーム３の底部には前記タップ４５に対応した位置に
直径５．５の取付け穴を設けてあり、図１のようにネジ
５でこの磁気回路とフレーム３を固定してある。フレー
ム３は外径約２１５ｍｍ深さ約３０ｍｍの通称８インチ
と呼ばれているもので、１．２ｍｍ厚の鉄板製プレスフ
レームである。

【００２４】前記磁気回路に図３のようにボイスコイル
１を設置するが、このボイスコイル１はボビン１１材が
厚さ０．１ｍｍのアルミ製で、コイル線が通称１ＰＲＥ
ＳＶＷと称される導体直径０．２１の銅線に絶縁剤をコ
ーティングしたものを、巻き幅を約１０ｍｍとしてボイ
スコイル１ａとし、ボビン１１の下端部に巻き付け直線
抵抗は３、４Ωにしてある。

【００２５】なお、ボイスコイル１ａは、図３に示すよ
うに、反発磁気回路の有する磁束分布のプラス側からマ
イナス側への変移点Ａ、Ｂ、即ち磁束０点Ａ〜０点Ｂま
での幅ｄ（約１２ｍｍ）の１７％減となっている。

【００２６】また、振動系部品の振動板６は、外径約１
９４ｍｍ（エッジ含む）ネック径３９．６ｍｍ、深さ約
２７．８ｍｍ、のパルプ製のコーン状振動板を使用し、
ダンパー２は綿布等にフェノールを含浸させたコルゲー
ション等を熟成型した一般的なものである。この振動系
部品を前記磁気回路とフレーム３を組立てたものに取り
付け、スピーカ［１］として完成させ測定したところ、
図４の実線で示す特性を得ることができた。

【００２７】また、この磁気回路に直流抵抗は前記と同
様３、４Ωとし、コイル線の直径を変更し、且つコイル
巻き幅約１６ｍｍにして、変移点Ａ、Ｂの幅ｄより大き
いボイスコイル１ｃとした。また、コイル巻き幅を１２
ｍｍとし、変移点Ａ、Ｂの幅ｄと略同じにしてボイスコ
イル１ｂとした。

【００２８】これらのボイスコイル１ｂ、１ｃを作製
し、前記と同様の振動板６及びダンパ２を取付け、ボイ
スコイル１ｂを用いたものをスピーカ［２］、ボイスコ
イル１ｃを用いたものをスピーカ［３］として完成させ
測定したところ、図４に示すような特性を得ることがで
きた。スピーカ［２］は細い一点鎖線、スピーカ［３］
は細い点線でそれぞれの特性を示してある。

【００２９】更に図６に示す反発磁気回路でない従来一
般の磁気回路で、ヨークポールＹの直径は３８．４３ｍ
ｍ、トッププレートＴの厚さは６ｍｍで内径４０．９７
ｍｍ幅１．２７ｍｍの磁気ギャップを作製して、この磁
気ギャップ内の磁束密度を本実施例の反発磁気回路同様
約０．９テスラの数値を得るマグネットサイズとし、こ
の磁気回路においてロングボイスコイルにあたる１６ｍ
ｍ巻き幅のボイスコイル１ｃを使用して前記同様の振動
板とダンパを取付け、スピーカ［４］として完成させ測
定したところ、図４の太い破線で示す特性を得ることが
できた。

【００３０】従来スピーカの典型として、スピーカ
［４］を基準に比較検討したところ、コイル巻き幅を約
１６ｍｍにしたボイスコイル１ｃを有したスピーカ
［３］の場合は、通常の磁気回路を有したスピーカ
［４］より音圧レベルがほぼ全域に於いて３ｄＢ以上ダ
ウンし実用上問題がある。

【００３１】しかし、スピーカ［４］に対して変移点
Ａ、Ｂの幅ｄ以下で、尚且つこの幅ｄより約１７％巻き
幅が少ないボイスコイル１ａを有したスピーカ［１］の
場合は、特に最低共振周波数以下近傍の特性が若干異な
るものの、低域に於ける音圧レベルは実用上の問題点は
ほとんどない。また、コイル巻き幅を１２ｍｍ、即ち変
移点Ａ、Ｂの幅ｄと略同じにしたコイル１ｂを有したス
ピーカ［２］の場合も、スピーカ［４］と比較して音圧
レベルが若干低下するが、実用上問題がない程度の性能
を確保している。

【００３２】これらを総合してみると、ボイスコイルの
巻き幅は、変移点Ａ、Ｂの幅ｄより１０〜２０％小さく
設定するのが好ましいといえる。

【００３３】なお、本実施例の磁気回路は前記のような
磁束分布を示したが、この磁束分布はマグネット断面形
状、センタープレート断面形状、アウターリングＬの断
面形状等により変化する。しかし前記の如く、マグネッ
トの厚さ方向の略１／３〜１／２近傍の位置で磁束は０
になり、更にこの０点から上方或いは下方向に移動する
に従い、磁束がマイナス側に増える基本的な磁束分布は
変わらないため、ボイスコイルの巻き幅は前記と同様の
幅が有効である。

【００３４】また、センタープレートＰ外周部に鉄等の
軟磁性材からなるアウターリングＬ等を配置せず、この
軟磁性材をボイスコイル１のコイル線の芯または外皮と
して、このボイスコイル１を作製することにより軟磁性
材を配置したスピーカ等に於いても、マイナス側の磁束
発生箇所である変移点Ａ、Ｂは基本的に同様であり、コ
イルの巻き幅は前記実施例と同様の幅が有効である。

【００３５】

【発明の効果】この発明に係るスピーカの構造によれ
ば、反発磁気回路は磁束分布が上下方向に対称的に分布
している。従って、ボイスコイルの駆動方向に対して対
称的に分布していることとなり、ボイスコイルが振動板
を上下方向に駆動する場合でも上下均等な駆動力を得る
ことが可能で、この作用は磁束分布が上下方向に非対称
的に分布している従来一般の磁気回路では得ることが困
難であり極めて大きな利点である。

【００３６】また、上記反発磁気回路に於いて、ボイス
コイルの巻き幅を変移点Ａ、Ｂの幅ｄと略同じか、もし
くはそれ以下にすることにより、ウーファ等が大振幅で
振動する低域再生時にも、マイナス側磁束領域の逆作用
はほとんど受けず、従来のスピーカ［１］に較べて遜色
のない図４に示す実線（スピーカ［１］）および一点鎖
線（スピーカ［２］）のような音圧特性が得られる。

【００３７】したがって、ボイスコイルの駆動方向に対
して、磁束分布が対照的に分布していて磁気歪みの少な
い高性能ウーファが作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明におけるスピーカの構造の断面図であ
る。

【図２】(A)は本発明に於ける磁気回路の構造を示す断
面による分解斜視図である。(B)は本発明における磁気
回路の構造を示す断面斜視図である。

【図３】(A)(B)(C) は本発明に於ける磁気回路の磁束分
布とボイスコイル駆動要部の断面を示す図であり、(A)
はスピーカ［１］を示す図、(B) はスピーカ［２］を示
す図、(C) はスピーカ［３］を示す図である。

【図４】本発明を実施したスピーカ及び従来スピーカの
比較特性図である。

【図５】反発磁気回路の磁束分布と磁力線の向きを示す
説明図である。

【図６】従来例のスピーカの構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ボイスコイル １１ ボイスコイルボビン １ａ ボイスコイル（ｄ＞） １ｂ ボイスコイル（ｄ＝） １ｃ ボイスコイル（ｄ＜） ２ ダンパー ３ フレーム ４ ホルダ ４１ ホルダセンターガイド ４２ ホルダ段部 ４３ ホルダフランジ部 ４４ ホルダ底部 ４５ ホルダタップ部 ４６ ホルダフランジ凸部 ５ ネジ ６ 振動板 Ａ 変移点（上の磁束分布０点） Ｂ 変移点（下の磁束分布０点） Ｌ リング Ｍ１ マグネット（上） Ｍ２ マグネット（下） Ｍ１１ マグネット（上）内周部 Ｍ２１ マグネット（下）内周部 Ｍ１２ マグネット（上）外周部 Ｍ２２ マグネット（下）外周部 Ｐ センタープレート Ｐ１ センタープレート内周部 Ｐ２ センタープレート外周部 ｄ 変移点の幅（有効磁束幅）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み方向に着磁された２つのマグネット
   （Ｍ１、Ｍ２）の同極面を対向させ、このマグネット
   （Ｍ１、Ｍ２）により磁性材からなるセンタープレート
   （Ｐ）を挟持させて磁気回路を構成し、この磁気回路に
   よって形成された磁界によりボイスコイル（１）を駆動
   するスピーカにおいて、 ボイスコイル（１）の巻き幅が、前記磁気回路が有する
   磁束分布のプラス側からマイナス側への変移点（Ａ、
   Ｂ）間の幅（ｄ）以下になるよう構成したことを特徴と
   するスピーカの構造。
2. 【請求項２】前記ボイスコイル（１）の巻き幅を前記変
   移点（Ａ、Ｂ）間の幅（ｄ）より１０〜２０％小さくし
   たことを特徴とする請求項１記載のスピーカの構造。