JPS603275B2 - スピ−カ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメカニカルフィル夕を備えたスピーカに関し、
ボビンや振動板のローリング（回転現象）を防止し、か
つ磁気ギャップを狭くして高能率の再生を可能にしたも
のである。

第１図はメカニカルフィル夕を備えたスピ−力を示すも
のであり、１はセンターポール、２はマグネット、３は
プレート、４はセンターポール１とプレート３の間の磁
気ギャップ中に移動自在に装着されたボイスコイルボビ
ン４に設けられたボイスコイル、６はボビン４とプレー
ト３の間を結合するダンパ、７はフレーム、８はエッジ
９は前縁がエッジ８を介してフレーム７に結合されたコ
ーン形の振動板、１０はボビン４と振動板９の後縁を結
合するメカニカルフィル夕である。

このメカニカルフィル夕１０は怪方向に波状に形成され
たいわゆるコルゲーション構造をもつダンパで構成され
ている。このように構成すれば、高音の再生を阻止し、
低音のみ再生することができる。

すなわち、低い周波数の信号が入力されると、ボビン４
がゆるやかに振動し、メカニカルフィル夕１０もボビン
４の動きに追従して動作し、それに応じて振動板９が駆
動されるから低音の再生が行われる。ところが高い周波
数の信号が入力されると、ボビン４が激しく振動し、メ
カニカルフィル夕１０がボビン４の振動に追従しされな
くなり、ボビン４の振動はメカニカルフィル夕１０で吸
収され、振動板９には伝達されなくなる。その結果高音
の再生は阻止される。ところで、このようなスピーカを
スピーカボツクスのバッフル板に取付け、第２図のよう
にボビン４の軸を横方向に配置すると、振動板９の重量
によって振動板９とボビン４がたわみ、ボビン４とセン
ターポール１（またはボイスコイル５とプレート３）の
間のギャップ幅がギャップ円周方向に一定でなくなる。

この状態でスピーカを駆動すると、重心と支持点とのず
れによるローリング（回転現象）が発生し、狭いギャッ
プ部分でボビン４とセンターポ−ル１、あるいはボイス
コイル５とプレート３の間がこすれあう、いわゆるギャ
ップこすりと呼ばれる現象が起り、これによって異常音
が発生したり、歪が生じる。

この問題を解決するために、ギャップ幅をあら夕かじめ
大きくすることも考えられるが、このようにすると磁束
密度が下がり、スピーカの能率が低下するという新たな
問題が発生する。

特にこの例のようにメカニカルフィル夕１０をコルゲー
ションダンパで構成した場合には、ボビン４の軸が第３
図のａからｂへ変化する動きに対してきわめて変形しや
すく、上述のたわみやローリングが発生しやすい。

この問題を解決する方法として、第４図に示すようにコ
ルゲーションダンパ１１をもう１枚付加し、２重ダンパ
にすることが考えられる。

このようにすれば２枚のダンパ間の距離がモ−メントの
うでとなり、かつダンパの隆方向の変位に対するばね定
数が大きくなるため、１枚のダンパのときの変形に比べ
てモーメントが大きくなり、第３図のａからｂへの変形
も起りにくくなる。このような２重ダンパを利用して実
際のスピーカを構成する場合には、第５図に示すように
付加すべきダンパ１１をダンパそのものとして使用し、
第１図に示したダンパ９とともにボビン４とフレーム７
（またはプレート３）の間に結合するか、あるいは第６
図に示すように、付加すべきダンパ１１をメカニカルフ
ィル夕として使用し、第１図に示したメカニカルフィル
ター０とともにボビン４と振動板９の間に結合すること
が考えられる。

もちろんダンパそのものを２重機造にし、メカニカルフ
ィル夕も２重機造にすることも考えられるが、このよう
な複雑な構造はコスト的に不利になり、実用的でない。
ここで第５図，第６図のスピーカの力学的関係を模式化
すると第７図にのようになる。

第７図において１２はボイスコイル質量、１３，１４は
ダンパおよびメカニカルフィル夕に相当するぜんまし、
ばね、１５，１６は支点、１７は振動板質量、〆，‘ま
ボイスコイル質量１２と支点１５の距離、夕２ は支点
１５とぜんまし、ばね１４の距離、ぐ３，夕４ はぜん
まし、ばね４と支点１６の距離を重心で配分した距離、
８，０′，のはボイスコイル３質量１２に外力ｆが働い
たときに変位する角度、ｘは外力ｆによるボイスコイル
質量１２の変位を表わしている。そしてばね１３は第５
図のダンパ６，１１と第６図のダンパ６に相当し、ぱね
１４は第５図のメカニカルフィル夕４と第６図のメカ４
ニカルィルタ１０，１１に相当する。ここでばね１３，
１４のモーメントＭ，Ｍ′とそれらの変位角８，のの関
係を、それぞれＭ＝Ｋ，ｘ８，Ｍ＝Ｋ２×のと定義した
ばね定数Ｋ，，Ｋ２を使うと、ボイスコイル質量１２に
外力ｆが加わったときの変位ｘは次の｛１１式で表わさ
れる。

但し■も＝ｉ■Ｒ・夕・−ｉのＲ２″３云≧享子４−〆
．ｍ沙２で２２ＱのＲ３−そ４ｍ２の２）（ぐ２十そり
（そ３十そ４）……‘２１ Ｒ，：‘まね１３の機械抵抗 Ｒ２：ばね１４の機械抵抗 ｍ・：ボイスコイル質量１２ ｍ２：振動板質量１７ の ：振動角周波数 【１１式で示される変位ｘが最大となる共振角周波数の
＝の。

での共振尖鋭度Ｑは、Ｑ＝牛学 但し Ｒ：材料の機械抵抗 Ｍ：振動系の質量 Ｃ：振動系のコンブラィアンス ｛３１式より、Ｃ，Ｍ，Ｒが同じ条件のスピーカでは、
Ｑは共振角周波数のｏの変数とならないので、【１１式
ののの含まれる項（■式で示されるＱ）は定数として扱
える。

したがって｛１）式よりばね定数Ｋ．，Ｋ２はそれぞれ
独立に大きいほど変位ｘは４・さくなり、ローリングた
わみに対して強くなることがわかる。

またぐ２は長いほどよいが、これはスべ−サが長くなっ
たりボビンが弱くなったりするので現実には限界があり
、むやみに長くできない。またぐ３ 十そ４は短い方が
よいが、これもコーン形振勤板を使用する限り、メカニ
カルフィル夕に相当するばね１４及びエッジに相当する
支持点１６と振動板質量１７の位置が異なるのでそ３
十夕４ ＝０とならず‘１｝式で示される変位ｘを小さ
くするには限界があることがわかる。そしてこのような
メカニカルフィル夕を有する低音専用スピーカを構成す
る際には、最低共振周波数が低く且つ、高能率を達成す
ることが望ましく、そのためには振動板の重量をできる
だけ大きくし、かつ磁気ギャップをできるだけ狭くする
必要がある。

ところが、そうすると、振動板重量によるギャップ内の
ボビンのねじれが大きく、かつギャップが狭いため、ロ
ーリングやギャップこすり等の問題が発生する。したが
ってこのような条件を満足させるためには、第２図のよ
うな振動板のねじれを一層小さくする必要があり、第５
図，第６図に示したような構成では、十分これを実現す
ることができない。本発明はこのような考案に基づき、
メカニカルフィル夕を有するスピーカにおいて、ローリ
ングをきわめて４・さくし、低音城での大振幅駆動時に
ギャップこすりによる異常音もなく且つ、ギャップを狭
くして磁束密度を高め高能率の駆動を可能にしたスピー
カを提供するものである。

第８図は本発明の一実施例を示すものであり、第１図〜
第６図と同一機能をもつ部分には同一符号を付して説明
を省略する。

そして１８は振動板９とフレーム７の間に結合された第
２のダンパである。このように構成すれば、動作特性，
量産性，音圧特性が、いずれも第１図に示した従釆のも
のや第５図，第６図に示したものに比べて著しく優れた
ものになる。

以下上記実施例の動作特性，量産性，音圧特性につき、
第１図〜第７図のものと比較しながら説明する。ゆ 動
作特性 第８図に示す実施例の動作特性を説明する前に、第５図
，第６図のちがし、をわかりやすくするために、それぞ
れの動作を定性的に説明する。

いま、モーメントをム、ィナーシャを１、変位角をａと
すると伍１影 であり、モーメント山はイナーシャ１に比例する。

ィナーシャ１は、回転している物体の回転の中心から質
点ｄｍまでの距離をｒとすると１＝ノｒ２ｄｍ
““”【４１となる。

第５図の場合には、ボビン４がダンパ６と１１で支持さ
れているので、ボビン４の回転はほぼダンパ６と１１の
中間の位置を中心として起こる。

一方、ボイスコイル５の亀○とダンパ６，１１間の中央
の位置との距離より、振動板９の薫じとダンパ６，１
１間の中央との距離の方が長く、かつ質量は振動板９の
方が１“音位あるため、４式で示されるィナーシャは振
動板９の方が大きく、ボイスコイル５の方が小さい。し
たがって、まず振動板９がモーメントを受けてロ−リン
グを起こす。次にメカニカルフィル夕１０を介して振動
板９のローリング振動がボビン４に影響を与える。この
ときのモーメントは、振動板９の亀０からダンパ６，１
１間の中央までの距離が長いので大きい。その結果、
ボイスコイル５がギャップこすりを起こす。一方、第６
図の場合には、２つのメカニカルフィル夕１０，１１に
よって振動板９とボビン４が結合されており、振動板９
の重心からメカニカルフィル夕１０，１ １の中央まで
の距離が小さいためィナーシヤは小さく、それだけボビ
ン４と振動板９は第２図のようなねじれに対して強くな
る。

もしメカニカルフィル夕１０，１１が硬く、曲げに対す
るばね定数が十分大きい場合には、振動板９とボビン４
が直接結合された普通のスピーカと同等とみなせる。こ
のような理由から、第６図のスピーカは第５図のスピー
カよりローリングに対して強いといえる。

これは。｝式のＫ２の係数〔１十〆２全２夕４）が・よ
り大きいので、Ｋ，よりＫ２を大きくする方が‘１１式
の分母は大きくなり、その結果、ｘが小さくなることか
らも理解できる。 しかし、第６図のスピーカでも１０
と１１がメカニカルフィル夕であるかぎりやわらかいも
のであるため、ローリングに対して普通のスピーカより
弱くなる。これに対して第８図に示した本発明のスピー
カにおいては、第２のダンパ１８をフレーム７と振動板
９の間に結合しているから、振動板９の蚤０と振動板９
のローリングの回転中心位置との距離が短くなる。その
結果‘４’式で示されるィナーシャは小さくなり、それ
だけローリングを小さくすることができる。また、通常
、振動板９の重量はボイスコイル５の重量の数倍である
から、そのような大きな重量を第５図のように重心から
離れた位層で２重ダンパするより、第８図の実施例のよ
うに重心近くで支持する方がはるかに効果的であり、こ
の意味からも第８図の実施例がローリングに対して強い
ことが理解できる。そして、第８図のようにすれば、振
動板９についてみれば、エッジ８と第２ダンパ１８とが
２重ダンパ構造になるため、振動板９のたるみがなくな
り、ボビン４がねじれてギャップ幅が円周方向に不均一
になることはなくなる。

そのためローリングの影響を避けるために磁気ギャップ
を広くする必要もなく、したがって磁束密度を高くして
高能率のスピーカを実現することができる。またメカニ
カルフィル夕１０が第２のダンパ１８で支持されている
ため、振動板９にわずかなローリングが起きても、ボビ
ン４が振動板９のローリングによって影響される量は小
さい。

さらにボビン４に対しても、メカニカルフィルター０お
よび第２ダンパ１８と、第１のダンパ６とによって２重
ダンパ構造が構成されるため、振動板９と同様にたるみ
やローリングが発生し１こく〈なる。

このように第８図の実施例によれば、メカニカルフィル
ター０を除く３枚の支持系ダンパ６，８，１８により、
振動板９とボビン４の合計２カ所に２重ダンパ構造が構
成されるため、第３図で述べたような振動方向以外の方
向の変位が生じにくく、仮に発生しても上記３枚のダン
パ６，８，１８のそれぞれの距離がモ−メントのうでと
なり、そのうでの長さと各ダンパ６，８，１８の半径方
向のばね定数で決まるモーメントによる力が３働き、し
かもこのときのうでの長さとばね定数は第５図，第６図
のものに比べてはるかに大きくなるから、上述の変位を
効果的に抑制することができ、その結果、ローリングや
ギャップこすりのきわめて少ないスピーカを構成するこ
とができる。

３なお本発明は第９図に示すように蟹体１９をフレーム
と兼用し、振動板９の前縁をエッジ８を介して直接瞳体
１９に取付けるタイプのスピーカに応用してもローリン
グ，ギャップこすりを効果的に防止することができる。

４一般にこのようなスピーカでは
ｔ簾体１９が衝撃を受けたり、湿気を吸ったり、乾燥し
たりすることにより雀体１９の板面が歪みやすいという
問題がある。このため第６図のように振動系をェッジ８
とダンパ６だけで支持すると、誓体１９の歪によってバ
ツフル板に相当する板面と界滋部を取付けた板面との寸
法が変わり、ボビンがギャップに対してずれるため、た
ちまちギャップこすりを起こすという問題がある。とこ
ろが、第９図に示すように振動板９とプレート３上に固
着したダンパ台２０との間に第２のダンパ１８を結合す
‐れば、ボビン４が第１のダンパ６とメカニカルフィル
夕１０で２重に支持され、振動板９がエッジ８と第２の
ダンパ１８とで２重に支持されるため、錘体１９の歪に
よるボビン４の変位はきわめて少なく、変形はすべてエ
ッジ８に集中する。

そしてボビン４の変位はただちにギャップこすりを起こ
し異常音を発生するが、エッジ８の変形は外観上もわか
りにくく、性能への影響もほとんどない。このため本発
明は第９図のようなスピ−力に応用しても効果的である
。‘ｂー 量産性一般にスビーカの組立てには接着部分
が多く、接着剤の乾燥時間が短いほどスピーカの量産速
度は上がる。

ところが、乾燥時間の短い接着剤は、瞬間接着剤のよう
に接着強度が十分でなく、また一般に接着強度は接着面
積に比例するため接着面積は広いほどよいという背景も
あり、これらの理由からスピーカの量産性を高めること
は困難である。第５図．第６図あるいは第８図のスピー
カを組立てる場合「 センターポール１、マグネット２
、プレート３、ボビン４、ボイスコイル５、ダンパ６か
らなる界磁部は予め準備工程で一体に組み立てておき、
完成ラインでボビン４と振動板９にメカニカルフィル夕
１０を接着するのが通例である。

そして、予め一体に組み立てられた界磁部と振動板９と
をメカニカルフィルター０を介して接着する場合、振動
板９の振動方向を沿直方向にたてて作業するのが通例で
ある。このため第５図，第６図のスピーカでは、作業中
に第１０図に示すように振動板９が自重で沈み込み、メ
カニカルフィルター０が変形して接着部の円の径が変化
したり、薮着央力も大きくとれないため接着不完全にな
りやすいという問題がある。

そのため実際の組立てに際しては、予めメカニカルフィ
ル夕１０を振動板９に接着しておき、ボビン４を何らか
の方法で振動板９の沈み分だけ下げておき、ボビン４と
振動板９の接着位層を合わせるという工程を経てからメ
カニカルフィル夕１０とボビン４の接着を行わなければ
ならない。ところが、このようにすると、ボビン４とメ
カニカルフィル夕１０の接着部は線接触であるから接着
時間を十分長くとって接着強度を大きくする必要があり
、そのため量産性が低くなる。しかるに第８図に示す本
発明のスピーカでは、振動板９の後緑がボビン４とフレ
ーム７の間で支持されたメカニカルフィル夕１０と第２
のダンパ１８の上において接着されるため、第１１図に
示すように振動板９の自重による沈み込みはきわめて小
さくなり、鞍着央力も十分大きくすることができる。

またこの場合の接着部は面接触になるため、第５図，第
６図のようにボビン４とメカニカルフィル夕１０を線接
触で接着するものに比べて短時間で接着できる。したが
ってボビン４とメカニカルフィル夕１０とは準備工程で
十分時間をかけて強固に接着することができ、全線立作
業時間を大幅に短縮することができる。また、ボビン４
とメカニカルフィル夕１０の接着が準備工程で行えるの
で、振動板９を接着する時にボビン４とメカニカルフィ
ル夕１０の位置合せをする必要がなく、工数の削減が期
待できる。

低音専用のスピーカでは、振動板質量が１００夕にもな
り、通常のスピーカの倍以上になるから、特に振動板接
着時の沈み込みが大きな問題となるが、本発明によれば
このような問題も確実に解決することができる。さらに
、低音専用のスピーカでは、最低共振周波数を下げる必
要性から、ボイスコイルの重量を大きくするためにボビ
ンに付加質量を取付ける場合がある。

この場合、第５図，第６図のスピーカでは、完成工程で
メカニカルフィル夕１０をボビン４に接着した後、付加
質量をボビン４に接着することになる。このとき付加質
量の接着乾燥時間が長くなり、量産化が図れないため、
接着時間の短い接着剤を使うことになるが、そのような
接着剤を使用すると接着強度が弱くなるという問題が生
ずる。しかるに、第８図に示す本発明のスピーカでは、
メカニカルフィル夕１０が予め準備工程でボビン４に接
着されているため、完成工程でのフィル夕１０の接着時
間は不要である。

したがって付加質量の接着時間は多少長くなってもよい
から、ゴム系等の強度の大きい接着剤が使用でき、付加
質量の接着強度を十分大きくすることができる。また、
第５図，第６図のスピーカでは完成工程で６，１０，１
１の３つの部品を接着する必要があるが、第８図の本
発明のスピーカでは第１のダンパ６とメカニカルフィル
夕１０の２つの部品の接着で済むから、この点でも作業
性を良くすることができる。もちろん、メカニカルフィ
ル夕１０と第２のダンパ１８とは一体に構成されていて
もよいし、適当な形状のアダプタを介して一体に結合さ
れたものでもよく、アダプタを使用する場合には、この
アダブタを介して振動板９の後縁をメカニカルフィル夕
１０と第２のダンパ１８に接着するようにしてもよい。

｛ｃー 音圧特性 第５図．第６図のスピーカでは、ローリングをさらに小
さくするために第１のダンパ６と第２のダンバ（または
メカニカルフイルタ）１１をかたくすることがある。

ところが、このようにすると、スピーカの最低共振周波
数が、第１のダンパ６と第２のダンパ（またはメカニカ
ルフィル夕）１１とボイスコイル質量でほぼ決まるため
、最低共振周波数が高くなってしまう。しかるに第８図
に示す本発明のスピーカでは、第１のダンパ６を十分や
わらかくすることができ、第２のダンパ１８は多少かた
くても問題にならないから、最低共振周波数を下げるこ
とができる。

なぜならエッジ８、第２のダンパ１８、キャビネットの
コンブラムアンスは特価回路上並列になり、一般にはキ
ャビネットのコンブライアソスが支配的であり、特に小
さいキャビネットでは、キャビネット内の空気コンブラ
ィアンスが小さいため第２のダンパ１８のコンブラィア
ンスが青圧特性に影響を与えることが極めて少ないから
である。なお、第２のダンパ１８の取付位置は振動板９
の後縁に限られるものではなく、振動板９のどの位置に
取付けてもよいが、エッジ８から遠いほど好ましいこと
はいうまでもない。

また、ローリングに関しては、ローリング回転中心と振
動板９の重心が一致する方がよい。また、上記実施例で
はメカニカルフィル夕１０および第２のダンパ１８をコ
ルゲーション構造をもつダンパで構成したものについて
説明したが、ちようダンパ等でもよく、第３図に示した
ように鼠以外の方向に変位しやすいものならばどのよう
なものに対しても本発明は効果的である。

以上のように本発明によれば、メカニカルフィル夕を備
えたスピーがこおいて、ボビンや振動板のローリングを
防止し、磁気ギャップを狭くして高能率の再生を可能に
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図は従来例の断面図、第３図はその動作説
明のための図、第４図は従釆例の改善方法を概念的に示
す図、第５図，第６図は改善された従釆例の半断面図、
第７図は第５図，第６図の動作説明図、第８図は本発明
の一実施例の断面図、第９図は本発明の他の実施例の断
面図、第１０図，第１１図はそれぞれ第５図，第８図に
示すスピーカの組立時の状態を示す半断面図である。 １…センターポール、２…マグネット、３…プレート、
４…ボイスコイル、５…ボイスコイル、６…第１のダン
バ、７…クレーム、８…エッジ、９・・・振動板、１０
・・・メカニカルフィル夕、１８・・・第２のダンパ、
１９…キャビネット。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図 第ＩＵ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボイスコイルボビンと振動板の間にメカニカルフイ
   ルタを介して結合したスピーカにおいて、振動板とフレ
   ームもしくはフレームと等価な部品の間にダンパを接合
   したことを特徴とするスピーカ。