JPH09247790A - スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動体を軽くすることによって、小音量時の
微少振動に対するリニアリティを向上させることができ
ると共に、マグネットを強化することなく出力音圧レベ
ルを大きくすることができ、しかも、過度電気信号に対
応可能なスピーカを提供する。 【構成】 マグネット２と、マグネット２との電磁誘導
作用で移動するボイスコイル３と、ボイスコイル３に連
結された軽量な振動体４とを備えている。具体的には、
振動体４を、気体収納体４０にヘリウムガス４１を充填
して風船状の球体にし、この振動体４の基部と中央周縁
部とを、鹿皮などで形成された腰の弱い柔軟性あるダン
パ５とエッジ６とで支持した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、電磁誘導作用に
よって振動体を振動させることで音波を放射する動電形
のスピーカに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のスピーカとしては、図５
に示すようなコーン形のスピーカがある。図５のスピー
カ１００は、マグネットを構成するＳ極部１０１とＮ極
部１０２との間に、ボイスコイル１０３を移動自在に配
置している。そして、このボイスコイル１０３に、ダン
パ１０４で支持されたセンタキャップ１０５とコーン１
０６とを取り付け、コーン１０６の周縁をエッジ１０７
でフレーム１０８に支持した構成となっている。このよ
うな構成により、ボイスコイル１０３に音声電気信号を
通電すると、ボイスコイル１０３とマグネット１０１，
１０２との電磁誘導作用によって、ボイスコイル１０３
が図の上下に移動して、コーン１０６が振動するように
なっている。ところで、スピーカ１００は、ボイスコイ
ル１０３が低い周波数で振動する場合には、ダンパ１０
４，コーン１０６，エッジ１０７もそれに連動して一体
に振動する。しかし、１ｋＨｚ以上の高周波数でボイス
コイル１０３が振動すると、歪みが発生して、ダンパ１
０４，コーン１０６，エッジ１０７がバラバラに振動
し、いわゆる分割振動が発生する。そこで、この分割振
動現象を防止するため、コーン１０６の厚みを増した
り、補強リブを入れると共に、重みの増したコーン１０
６を支持するダンパ１０４とエッジ１０７とを腰の強い
素材で形成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
のスピーカでは、次のような問題がある。重いコーン１
０６を腰の強いダンパ１０４とエッジ１０７で支持して
いるので、コーン１０６の動きが鈍くなり、小音量時の
微少振動に対するリニアリティが劣化すると共に、スピ
ーカ１００の出力音圧レベルが低下してしまう。出力音
圧レベルを上げるために、マグネット１０１，１０２の
強さを大きくすることが考えられるが、このようなマグ
ネットは高価であり、スピーカ１００のコストアップに
繋がる。また、重いコーン１０６は、慣性モーメントが
大きいので、過度電気信号に対応し難い。すなわち、図
６の（ａ）に示すような過度電気信号Ｓがボイスコイル
１０３に入力すると、コーン１０６がこの電気信号Ｓの
大きさに対応して動くが、電気信号Ｓが無くなった後
も、その動きが長い間止まらず、図６の（ｂ）に示すよ
うに、スピーカ音に多くの波形歪みｖが生じることとな
る。

【０００４】本発明は、上記した課題を解決するために
なされたもので、振動体を軽くすることによって、小音
量時の微少振動に対するリニアリティを向上させること
ができると共に、マグネットを強化することなく出力音
圧レベルを大きくすることができ、しかも、過度電気信
号に対応可能なスピーカを提供することを目的としてい
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、通電時にマグネットとの電磁誘
導作用によって移動するボイスコイルと、このボイスコ
イルに連結された振動体と、この振動体の基部を移動可
能に支持するダンパと、振動体の周縁部を移動可能に支
持するエッジとを具備するスピーカにおいて、上記振動
体は、気密な気体収納体と、この気体収納体に充填され
た空気より軽量な気体とを具備する構成とした。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１に記載のスピ
ーカにおいて、上記気体収納体を、風船状の球体で形成
し、上記気体を、この球体内に充填した構成としてあ
る。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１に記載のスピ
ーカにおいて、上記気体収納体を、気密な蜂の巣状の板
体で形成し、上記気体をこの板体の各巣穴内に充填した
構成としてある。

【０００８】上記請求項１の発明によれば、ボイスコイ
ルに通電すると、マグネットとの電磁誘導作用によっ
て、ボイスコイルが移動する。すると、ボイスコイルに
連結され且つその基部と周縁部とがダンパとエッジで支
持された振動体が、ボイスコイルと連動する。このと
き、振動体が、空気より軽量な気体を気体収納体に充填
した構造となっているので、腰の弱い柔らかな素材で形
成したダンパ及びエッジであっても、振動体を支持する
ことができる。

【０００９】上記請求項２の発明によれば、ボイスコイ
ルの通電によって、空気より軽量な気体が充填された風
船状の球体が振動する。

【００１０】上記請求項３の発明によれば、ボイスコイ
ルの通電によって、気体が各巣穴内に充填された気密な
蜂の巣状の板体が振動する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係るスピーカを示す断面図である。図１に示すように、
本実施形態のスピーカ１は、マグネット２と、ボイスコ
イル３と、振動体４と、ダンパ５及びエッジ６とを具備
している。

【００１２】マグネット２は、断面略コ字状のＳ極部２
０と、Ｓ極部２０の内側に所定の間隙を持たせて固設さ
れたＮ極部２１とで形成されている。ボイスコイル３
は、振動体４の基部に固着された連結材３０の外周に巻
き付けられた状態で、Ｓ極部２０とＮ極部２１との間に
位置されている。これにより、ボイスコイル３に電気信
号電流が通電されると、マグネット２との電磁誘導作用
によって、ボイスコイル３が前後方向（図１の上下方
向）に移動する。

【００１３】振動体４は、気密なプラスチック製の気体
収納体４０に、空気より極めて軽量なヘリウムガス４１
を充填し、風船状の球体に膨らませて形成したもので、
振動体４全体の重さを軽量にした構造となっている。具
体的には、図５に示した従来のスピーカ１００が直径３
０ｃｍのウーハーとすると、そのコーン１０６の重さは
７０ｇ程度になる。したがって、スピーカ１をウーハー
として構成する場合には、振動体４の直径を約３０ｃｍ
とし、その重さを１０分の１の７ｇ程度に設定する。こ
の振動体４の基部には、上記したように、連結材３０が
固着され、気体収納体４０とボイスコイル３とが連結材
３０を介して連結されている。これによって、ボイスコ
イル３に通電すると、振動体４が、ボイスコイル３の振
動に対応した振動を行うこととなる。

【００１４】上記のような振動体４の基部と周縁部と
は、ダンパ５とエッジ６とによって支持されている。ダ
ンパ５は、その外周端部をＳ極部２０の前面に固着され
た取付部５０に固着させ、内周端部を連結材３０の外周
面に固着させた状態で、取付部５０と連結材３０のと間
に取り付けられている。一方、エッジ６は、Ｓ極部２０
の前面に取り付けられたラッパ状のフレーム７内に収納
された振動体４の略中央周縁部を支持している。具体的
には、フレーム７の先端周縁部内に取付部６０が嵌めら
れており、この取付部６０に、エッジ６の外周端部が固
着され、気体収納体４０の略中央周縁部に、エッジ６の
内周端部が固着されている。このようなダンパ５とエッ
ジ６とは、例えば鹿皮など、腰が弱く柔軟性のある素材
で形成されている。すなわち、振動体４を支持すると共
に、振動体４の振動に追従しうる素材で形成されてい
る。

【００１５】次に、本実施形態のスピーカが示す動作に
ついて説明する。図２は、過度電気信号に対する応答性
を示す波形図であり、図２の（ａ）は過度電気信号を示
し、図２の（ｂ）はスピーカ音を示す。図１において、
ボイスコイル３に電気信号電流を通電すると、マグネッ
ト２との電磁誘導作用によって、ボイスコイル３が電気
信号の波形に対応した振動を行う。これにより、基部が
連結材３０を介して連結された振動体４が、ボイスコイ
ル３と一体に振動する。この振動体４の振動が空気の疎
密波となって、音波を放射し、スピーカ音が発生する。

【００１６】このとき、振動体４を支持するダンパ５及
びエッジ６によって、振動体４の振動運動が拘束されそ
うになるが、上記のごとく、ダンパ５及びエッジ６が、
鹿皮など、腰が弱く柔軟性のある素材で形成されている
ので、ダンパ５及びエッジ６が振動体４の振動を拘束す
ることなく、振動体４と一体となって運動する。この結
果、軽量な振動体４は、ボイスコイル３の動きと一致し
た振動をすることができ、小音量時の微少振動に対する
リニアリティが向上する。また、振動体４が極めて軽量
であるので、マグネット２の強さを大きくすることな
く、出力音圧レベルを向上させることができる。さら
に、振動体４が球体であるので、製造が容易であり、製
造コストの削減化を図ることができる。

【００１７】また、図２の（ａ）に示すような過度電気
信号Ｓがボイスコイル３に通電されると、振動体４が、
過度電気信号Ｓの立ち上がりと立ち下がりに追従した動
きをする。このとき、振動体４は、重さが零ではないの
で、多少の慣性モーメントがあり、電気信号Ｓが無くな
ると同時に停止することはできない。しかし、振動体４
は極めて軽量であるので、マグネット２とボイスコイル
３との電磁制動によって、振動体４の動きが短時間で停
止する。この結果、図２の（ｂ）に示すように、スピー
カ音に生じる波形歪みｖは、僅かなものとなる。すなわ
ち、図２の（ｂ）と図６の（ｂ）とを比較すれば明らか
なように、本実施形態のスピーカ１の方が従来のスピー
カ１００よりも、過度電気信号Ｓに対する応答特性がは
るかに向上していることが判る。

【００１８】（第２の実施形態）図３は、 本発明の第
２の実施形態に係るスピーカを示す断面図であり、図４
は、振動体の構造を一部破断して示す斜視図である。な
お、図１に示した要素と同一要素については、同一符号
を付して説明する。本実施形態のスピーカ１０では、振
動体の構造が上記第１の実施形態のスピーカ１における
振動体４の構造と異なる。

【００１９】図３において、符号８が振動体であり、フ
レーム７の前面内部に配置されている。この振動体８
は、気密な蜂の巣状の板体である円形状のハニカム板８
０と、このハニカム板８０を後面から支持するコーン８
８とで形成されている。ハニカム板８０は、図４に示す
ように、平面状の前面部８１と後面部８２とを所定間隔
を置いて平行に配置して、これら前面部８１及び後面部
８２との間に、隔壁部８３で画成された６角形の巣穴８
４を多数設け、各巣穴８４内にヘリウムガス４１を充填
した構造となっている。コーン８８は、アルミなどをラ
ッパ状にして形成したもので、フレーム７内に取り付け
られている。具体的には、コーン８８の後部が、連結材
３０に固着されたセンタキャップ３１に取り付けられ、
前部が、ハニカム板８０の後面部８２に取り付けられて
いる。これにより、コーン８８内部が気密に保持され、
この内部にヘリウムガス４１が充填されている。

【００２０】かかる構成により、電気信号電流の通電に
よって、ボイスコイル３が振動すると、センタキャップ
３１に取り付けられたコーン８８とハニカム板８０と
が、ボイスコイル３と一体に振動し、スピーカ音が発生
する。振動体８の上記振動の際に、振動体８にねじれが
発生することがあるが、振動体８が、ハニカム板８０で
形成され、コーン８８によって後面から支持された構造
となっているので、ねじれ強度が大きく、ねじれによっ
て損傷することはない。すなわち、本実施形態では、振
動体の捻れ強度を増大することで、スピーカの耐久性の
向上を図っている。その他の構成，作用効果は上記第１
実施形態のスピーカと同様であるのでその記載は省略す
る。

【００２１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変
形や変更が可能である。上記第１実施形態のスピーカで
は、振動体を球体形状にしたが、例えば、扁平な風船状
に形成しても良いことは明らかである。また、上記第２
実施形態のスピーカでは、振動体のハニカム板を平板状
に形成したが、例えば、図５に示したコーン１０６のよ
うなラッパ状に形成して、センタキャップ３１部分に取
り付ける構造とすることもできる。さらに、上記第１及
び第２のスピーカでは、振動体４，８に充填する気体を
ヘリウムガス４１としたが、これに限るものではなく、
空気より軽量の気体であるならば、水素などあらゆる気
体を適用することができることは勿論である。

【００２２】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１の
発明によれば、振動体を、空気より軽量な気体を気体収
納体に充填した軽量構造としたので、腰の弱い柔らかな
素材で形成したダンパ及びエッジであっても、振動体を
支持することができる。この結果、振動体の動きが迅速
になり、小音量時の微少振動に対するリニアリティを向
上させることができるという効果がある。また、マグネ
ットの強さを大きくすることなく、スピーカの出力音圧
レベルを向上させることができるので、スピーカのコス
トダウンを図ることができる。さらに、振動体が軽いこ
とから、過度電気信号に即座に対応することができる。

【００２３】請求項２の発明によれば、振動体を、空気
より軽量な気体が充填された風船状の球体で形成したの
で、振動体が、微少振動に対してさらに迅速に動き、微
少振動に対するリニアリティをさらに向上させることが
でき、しかも、球体であるので、製造が容易であり、製
造コストの削減化を図ることができるという効果があ
る。

【００２４】請求項３の発明によれば、振動体を気密な
蜂の巣状の板体で形成したので、振動時のねじれ強度が
増大し、耐久性を向上させることができるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るスピーカを示す
断面図である。

【図２】図１のスピーカの過度電気信号に対する応答性
を示す波形図であり、図２の（ａ）は過度電気信号を示
し、図２の（ｂ）はスピーカ音を示す。

【図３】本発明の第２の実施形態に係るスピーカを示す
断面図である。

【図４】図３の振動体の構造を一部破断して示す斜視図
である。

【図５】従来例に係るスピーカを示す断面図である。

【図６】図５のスピーカの過度電気信号に対する応答性
を示す波形図であり、図６の（ａ）は過度電気信号を示
し、図６の（ｂ）はスピーカ音を示す。

【符号の説明】

１・・・スピーカ、 ２・・・マグネット、 ３・・・
ボイスコイル、 ４・・・振動体、 ５・・・ダンパ、
６・・・エッジ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 通電時にマグネットとの電磁誘導作用に
   よって移動するボイスコイルと、このボイスコイルに連
   結された振動体と、この振動体の基部を移動可能に支持
   するダンパと、振動体の周縁部を移動可能に支持するエ
   ッジとを具備するスピーカにおいて、 上記振動体は、気密な気体収納体と、この気体収納体に
   充填された空気より軽量な気体と、 を具備することを特徴とするスピーカ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のスピーカにおいて、 上記気体収納体を、風船状の球体で形成し、上記気体
   を、この球体内に充填した、 ことを特徴とするスピーカ。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のスピーカにおいて、 上記気体収納体を、気密な蜂の巣状の板体で形成し、上
   記気体をこの板体の各巣穴内に充填した、 ことを特徴とするスピーカ。