JPH0722435B2 - スピ−カ - Google Patents

スピ−カ

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JPH0722435B2
JPH0722435B2 JP60082365A JP8236585A JPH0722435B2 JP H0722435 B2 JPH0722435 B2 JP H0722435B2 JP 60082365 A JP60082365 A JP 60082365A JP 8236585 A JP8236585 A JP 8236585A JP H0722435 B2 JPH0722435 B2 JP H0722435B2
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JP
Japan
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speaker
frequency band
driving force
voice coil
diaphragm
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JP60082365A
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JPS61242196A (ja
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徹 森
誠 小橋
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02Details
    • H04R9/04Construction, mounting, or centering of coil
    • H04R9/046Construction
    • H04R9/047Construction in which the windings of the moving coil lay in the same plane

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
  • Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、略半円筒状に形成した振動子を並列的に連設
した振動子部の各連設部にボイスコイルが捲回又は接合
された振動板をもつスピーカに係り、ボイスコイルを形
成する構成及び構造とそれらに付属する分割ネットワー
クの接続に関する。
〔発明の背景〕
複数のボイスコイルを有したスピーカとして、特開昭55
−25265号に記載のように、1つのボビンに複数のボイ
スコイルを捲回した第2図に示す構成がある。また、従
来から薄形のスピーカとして、第3図に示す断面構造を
もったスピーカ(俗称:プラットハラ形という)があ
る。これらのスピーカは利点もあるが、欠点も多い。
以下、本発明に至った理由と、本発明の利点について記
述する。
〔従来例1〕;複数のボイスコイルを有したスピーカと
して、特開昭55−25265号に記載のように、1つのボビ
ンに複数のボイスコイルを捲回した、第2図に示す構成
がある。このスピーカ1は、全帯域を再生(駆動)する
ボイスコイル2と、ローパスフィルタ3によって、200H
z以下を再生するボイスコイル4からなっている。そし
て、その音圧周波数特性は、第4図に示すように、ボイ
スコイル2によって特性イ、ボイスコイル4によって特
性ロのように再生され、2つのボイスコイル2、4によ
って合成特性ハのように200Hz以下の特性が強調された
特性となる。
また、このスピーカイの電気インピーダンス特性は、特
性ニのようになる。この理由は、200Hz以下の帯域で
は、ボイスコイル2、4が並列に駆動されるので所定の
電気インピーダンスZs(例えば8Ω)より低い値とな
る。さらに、ボイスコイルを捲回しているのでインダク
タンスを生じ、高音域になるに従って電気インピーダン
スZsが増加し、特性ニのようにうねった電気インピーダ
ンス特性となる。このために、スピーカを駆動する電力
増幅器の動作が不安定になり易い欠点があった。
〔従来例2〕;近年、耐熱性の合成樹脂シート(以後単
にプラスチックシートという)が入手できるようになっ
て、第5図に示すようにプラスチックシートを略半円筒
状の振動子5aを連設した振動板5を加熱・加圧成形し、
振動子群の各連接部5bにボイスコイルを捲回または接合
し振動系を形成した第3図に示す断面構造の全帯域形の
スピーカが製造されるようになった。
このスピーカの利点は、振動系の質量が軽く構成できる
ので、従来のコー形の全帯域形に比べ過渡特性が良く、
又形態的には極薄形のスピーカユニットに構成できるこ
とである。
その反面、振動系の質量が軽くなったために、第6図に
示すように、音圧周波数特性が平坦にならなく周波数が
高くなるに従って増大(段差hが生じる)する欠点が生
じる。
この原因は、第7図に示すようにスピーカの放射インピ
ーダンスZr特性のXrが周波数によって変化するためであ
る。
放射インピーダンスZrは Zr=Rr+JXr である。ここで、Rrは放射抵抗、Xrは放射リアクタンス
と呼ばれ、近似的に となる。ここで、Zo:特性インピーダンス(Zo=ρoc) ρo:空気中の密度 c:音速 k:波定波 λ:波長 a:振動板の半径 ω:2πf :周波数 ただし、第3図、第5図で示したスピーカは角形のもの
が多いが、ここでは説明を簡単にするためにピストン円
板として記述している。
また、Xr=ωMaただし とおくと、Maは周波数に無関係な1つの質量である。こ
の質量Maは振動板の片面に付加する質量で空気の付加質
量と呼ばれ、無限大バッフル中のスピーカではこの2倍
の値となる。しかし、この関係はka<1の低い帯域では
ほぼ成立つが、ka>1の高い帯域ではXrは第7図に示す
ように漸次減少するので、Maも減少することが分る。
一方、質量制御領域(f>fo)でka<1の帯域の出力音
圧レベル(SPL)は次式で求まる。
ここで、C:定数 B:磁束密度 l:ボイスコイルの長さ a:振動系の実効半径 Mo:振動系の実効質量、Mo=Md+MV+Ma Zs:ボイスコイルの電気インピーダンス である。実行質量Moは、振動系の振動板の質量Md、ボイ
スコイルの質量MV、空気の付加質量Maからなる。第7図
からも分るように、ka>1の周波数では前述したよう
に、空気の付加質量Maが漸次減少するので、音圧周波特
性は第6図に示すように段差(h=6dB)が生じ聴感上
好ましくない音質となる。この特性のスピーカの振動板
の寸法は、13cm×13cmの角形で、空気の付加質量2Ma=
2.6g、振動板の質量1.4g、ボイスコイルの質量1.2gであ
った。
しかし、空気の付加質量Maは、振動板の実効半径aの三
乗に比例するので、振動板が大きくなるに従ってこの段
位hが大きくなる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、かかる事情を鑑みて、一枚の振動板に
おいて全帯域を再生し、音圧周波数特性が平坦でかつ音
像定位が良好で、過渡特性の良いスピーカを提供するに
ある。
〔発明の概要〕
振動板5の連接部5bに複数または複層からなるボイスコ
イルを捲回または接合する。そして、第6図の点線ホで
示すように、低音側の音圧レベルを上昇させるか、又は
鎖線へで示すように高音側の音圧レベルを低下させるよ
うに、かつ各帯域を駆動するボイスコイルに分割ネット
ワークを接続すると共に、駆動力に重み付けをして多重
駆動を行い音圧周波数特性を平坦にする。
〔発明の実施例〕
以下、実施例を図を用いて説明する。
〔実施例1〕;本実施例は、音圧レベルの低い低音側の
レベルを上昇させる手段である。そのときのスピーカの
構造の1例は第3図に既に示してある。ここで、は振
動板、5aは振動子、5bは接合部、6は、複数または複層
のボイスコイルで、接合部に捲回または、および接合し
ている。7は着磁した複数のマグネット、8、9はヨー
クプレート、10はダンパー、11はフレームである。
第1図は複数(複層)のボイスコイルとそれに付随する
分割ネットワークの結線図である。ここで、12、13、14
はボイスコイル、15はローパスフィルタ(LPF)16とハ
イパスフィルタ(HPF)17からなる分割ネットワーク(D
NW)、18は減衰器(ATT)である。ここで、発明の手段
を説明しやすくするために、前述の段差が6dBであると
仮定して、低音側Lの音圧レベル(SPL)を6dB上昇させ
るには、スピーカの端子から見た電気インピーダンスZs
=8Ωとすると、第1図において、高音側H再生用ボイ
スコイル14は8Ωであり、ボイスコイル12、13は、低音
側L再生用でそれぞれボイスコイル14の倍の線長lにし
てその電気インピーダンスは16Ωとする。そのとき、ボ
イスコイル12、13、14の構成は第8図のようにすれば良
い。スピーカの端子にiなる電流の信号が印加されたと
すると、ボイスコイル14には駆動力Bliが生じる。一
方、ボイスコイル12、13にはそれぞれi/2の電流が流れ
るので、2つのコイルの合成の駆動力F=2×(B×2l
×i/2)=2Bliとなり、低音側Lの駆動力は6dBだけ高
い。その結果、第9図に示すように、ローパスフィルタ
16を通した低音側Lは音圧周波数特性トとなる(フィル
タ16を通さない場合、点線で示す特性チである)。ま
た、ハイパスフィルタ17を通した高音側Hは音圧周波数
特性リとなる(フィルタ17を通さない場合、点線で示す
特性ヌである)。特性トとリを合成すると全帯域にわた
り平坦な音圧周波数特性となる。同様に、スピーカの入
力端子から見た電気インピーダンスZsも所定のインピー
ダンスより低下することはない。
段差hが6dB以上の場合は、低音側Lのボイスコイルの
数を逐次増加するか、減衰器18で高音側Hの音圧レベル
(SPL)を低下させれば良い。
また、段差hが6dB以下の場合は、ボイスコイル12、13
の電気インピーダンスはそれぞれ16Ωとして、ボイスコ
イルの線長を短かくして(導電体の断面積を小さくして
電気インピーダンスを合せる)、高音側Hのレベル(SP
L)に合せれば良い。
スピーカの端子から見た電気インピーダンスが8Ω以外
の場合、これに準じてボイスコイルを変えれば良い。ま
た分割ネットワーク15の分割周波数cはka=1〜3の
間の周波数を選択すれば良い。
従来例1では、200Hz以下の限られた帯域の音圧レベル
の増大しか図れなく、さらに電気インピーダンスの低下
を生じているが、本発明では広帯域にわたり音圧レベル
を平坦に増大させることができる。その結果、全帯域に
わたって平坦な音圧周波数特性が得られ、電気インピー
ダンスZsは所定値(8Ω)を大幅に低下することはな
い。
〔実施例2〕;本実施例は、音圧レベルの高い高音側H
のレベルの低下させる手段である。第10図は複数(複
層)のボイスコイルとそれに付随する分割ネットワーク
の結線図である。ここで、19、20はボイスコイル、21は
ローパスフィルタ(LPF)22およびハイパスフィルタ(H
PF)23からなる分割ネットワーク(DNW)、24は減衰器
(ATT)、25は、ボイスコイル19との合計で電気インピ
ーダンスZs=8Ωとするための抵抗器(R)である。
ここで、本発明の手段を説明しやすくするために前述の
段差hが6dBであると仮定して、高音側Hの音圧レベル
(SPL)を6dB低下させるには、スピーカの端子から見た
電気インピーダンスZs=8Ωとすると、ボイスコイル1
9、20はそれぞれ同じ線長lで直列接続となっている。
そのとき、ボイスコイル19、20の構成は第11図のように
すれば良い。また電気インピーダンスはそれぞれ4Ωと
し、抵抗器25は4Ωとする。低音側Lの信号は、ボイス
コイル19、20の両方に流れるので、駆動力F=B×2l×
i=2Bliである。一方、高音側Hはボイスコイル19のみ
に流れるので駆動力F=Bliとなり、高音側Hの駆動力
Fは6dB低下することになる。その結果、第12図に示す
ように、ローパスフィルタ22を通した低音側Lは音圧周
波数特性ルとなる(フィルタ22を通さない場合、点線で
示す特性ヲである)。またハイパスフィルタ23を通した
高音側Hは音圧周波数特性ワとなる(フィルタ23を通さ
ない場合、点線で示す特性カである)。特性ルとワを合
成すると全帯域にわたり平坦な音圧周波数特性となり、
ボイスコイル19の電気インピーダンスは4Ωであるので
抵抗器25との和で8Ωとすることによって同様にスピー
カの入力端子から見た電気インピーダンスZsは所定値
(8Ω)を大幅に低下することはない。このようにボイ
スコイル19、20を単に直列接続して電気インピーダンス
Zs=8Ωで構成した全帯域形のスピーカの音圧周波数特
性の段差が6dBの場合、本実施例のように全帯域に亘っ
て、平坦な音圧周波数特性が得られる。
段差hが6dB以上の場合は、ボイスコイル20の長さを長
く(>4Ω)、ボイスコイル19の長さを短かくして(<
4Ω)、合成インピーダンスを8Ωになるように、抵抗
器25の抵抗値を大きく(R>4Ω)する方法と、減衰器
(ATT)24で高域側のレベルを下げる方法が考えられ
る。
次に段差hが6dB以下の場合は、前述と逆にボイスコイ
ル20の長さを短く(<4Ω)、ボイスコイル19の長さを
長く(>4Ω)して、合成インピーダンスを8Ωになる
ように、抵抗器25の抵抗値を小さく(R<4Ω)すれば
良い。
このように、本発明によれば、平坦な音圧周波数特性が
得られ、電気インピーダンスZsは所定値(8Ω)を大幅
に低下することはない。
〔発明の効果〕
以上により明らかなように本発明によれば、一枚の振動
板で全帯域を平坦な音圧周波数を再生でき、音像定位が
良くしかも過渡特性の良いスピーカが得られる。さら
に、電気インピーダンス特性は所定値(例べば8Ω)を
大幅に低下しないので、スピーカを駆動する電力増幅器
の動作を安定にする効果がある。
本発明の技術は、例えば、他の方式の動電形スピーカに
も応用出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1のスピーカのボイスコイル、
分割ネットワークなどの構成を示す結線図、第2図は従
来例の2つのボイスコイルをもつスピーカの結線図、第
3図は従来及び本発明のスピーカの断面構造図、第4図
は第2図のスピーカの特性図、第5図は第3図のスピー
カに用いられている振動板の斜視図、第6図は従来のス
ピーカの音圧周波数特性図、第7図はピストン円板の放
射インピーダンス特性図、第8図は本発明のボイスコイ
ルの捲き方を示す構成図、第9図は本発明の目的の主旨
を示す音圧周波数特性の模式図、第10図は本発明の実施
例2のスピーカのボイスコイル、分割ネットワークなど
の構成を示す結線図、第11図はボイスコイルの捲き方を
示す構成図、第12図は音圧周波数特性の模式図である。 ……振動板、6……複数(複層)からなるボイスコイ
ル、7……柱状マグネット、8、9……ヨークプレー
ト、10……ダンパ、11……フレーム、12、13、14、19、
20……複数のボイスコイル、15、21……分割ネットワー
ク、16、22……ローパスフィルタ、17、23……ハイパス
フィルタ、18、24……減衰器、25……抵抗器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】略半円筒状に形成された複数の振動子を並
    列的に連設し、各振動子の間の連設部にボイスコイルを
    巻回または接合して成る振動板を有する平面駆動形のス
    ピーカにおいて、 入力端子より入力された音声信号を、所望の周波数帯域
    毎に分離して出力する帯域分割ネットワークを設け、且
    つ、前記ボイスコイルを複数用意し、前記帯域分割ネッ
    トワークから出力された各周波数帯域毎の音声信号をそ
    れぞれ導く信号経路中に、それぞれ、複数の前記ボイス
    コイルを分けて接続して、各信号経路毎の、前記ボイス
    コイルによって発生される駆動力によって、前記振動板
    を多重駆動すると共に、 ka<1(但し、kは波定数、aは前記振動板の等価的な
    半径である。)の周波数帯域の音声信号を導く信号経路
    に係る前記駆動力に比べ、ka≧1の周波数帯域の音声信
    号を導く信号経路に係る前記駆動力の方が小さくなるよ
    う、各信号経路毎の駆動力に重み付けをすることによ
    り、音圧周波数特性が前記音声信号の全周波数帯域にわ
    たって略一定になるようにし、且つ、各信号経路毎の電
    気インピーダンスを互いに略等しくなるようにすること
    により、前記入力端子から見た電気インピーダンスが前
    記音声信号の全周波数帯域にわたって略一定になるよう
    にしたことを特徴とするスピーカ。
JP60082365A 1985-04-19 1985-04-19 スピ−カ Expired - Lifetime JPH0722435B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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