JPH018077Y2 - - Google Patents

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JPH018077Y2
JPH018077Y2 JP13054382U JP13054382U JPH018077Y2 JP H018077 Y2 JPH018077 Y2 JP H018077Y2 JP 13054382 U JP13054382 U JP 13054382U JP 13054382 U JP13054382 U JP 13054382U JP H018077 Y2 JPH018077 Y2 JP H018077Y2
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、2つの巻線からなるボイスコイルを
用いて低音域の再生限界周波を低下させるように
した動電形スピーカ装置に関するものである。
従来、この種のスピーカ装置として第1図に示
されるものがあつた。図示のスピーカ装置の基本
原理は、第1及び第2の2つの巻線1a,1bに
より構成したボイスコイル1を振動板2に結合
し、巻線部分を磁気回路の磁気ギヤツプ内に位置
させてなる動電形スピーカを使用し、第1の巻線
1aとこれに直列に接続したインダクタL及びキ
ヤパシタCからなるLC直列共振回路との直列回
路と、第2の巻線1bとを入力端子3,3′間に
並列接続し、かつLC直列共振回路の共振周波数
をスピーカの最低共振周波数OC付近に選択し、
このことによつて最低共振周波数OC付近におい
て第2の巻線1bだけでなく第1の巻線1aにも
信号電流が流れるようにしてスピーカの最低共振
周波数OC付近の音圧レベルを増大させ、見掛け
上スピーカの共振先鋭度QOCが大きくなつたと同
じに見えるようにしている。この音圧特性Aを単
一の巻線からなるボイスコイルの場合Bと比較し
て第2図に示す。またこのときのインピーダンス
特性Aを単一巻線からなるボイスコイルの場合B
と比較して第3図に示し、図から全帯域を通して
インピーダンス特性が平坦化されていることが判
る。
上述のようにこのスピーカ装置は最低共振周波
OCは変化せず、見掛けのQOCのみを変化させて
いるので、より低い周波数まで再生しようとすれ
ば、振動系の重量を大きくしてOCを低下させる
必要がある。この結果、音圧レベルが低下するの
で、元の音圧レベルを保つためにはより大きな駆
動力、つまり力係数Bl(B:磁気ギヤツプ磁束密
度、l:ボイスコイル有効長)を必要とし、必然
的にQOCの低下に結びつくため、期待したほどの
音圧レベルの上昇が得られない欠点があつた。
また、第3図に示すようにインピーダンスが低
下するため駆動増幅器の負荷としては重くなり、
増幅器の発熱が大きくなるなどの欠点もあつた。
本考案は上述した点に鑑みてなされたもので、
高能率で実質的な再生帯域を低音域側に拡大でき
るようにした動電形スピーカ装置を提供すること
にある。
以下本考案を第4図以降を参照して説明する
が、第1図と同等の部分には同一の符号を付して
ある。
第4図において、同一のボビンに第1の巻線1
aと第2の巻線1bを巻回してボイスコイル1を
形成し、このボイスコイル1を振動板2に結合す
ると共に、その巻線部分を磁気回路の磁気ギヤツ
プ内に位置させている点は第1図のスピーカ装置
と同じである。
第1の巻線1aの一端は、キヤパシタCとのイ
ンダクタLのそれぞれの一端に接続され、上記イ
ンダクタLの他端に第2の巻線1bの一端が接続
されている。また第1及び第2の巻線1a及び1
bの他端は信号の帰路に直接接続されている。
第4図の本考案のスピーカ装置の等価回路は第
5図に示すように表わされ、図中eは信号源の電
圧、C0はキヤパシタCの容量、L0はインダクタ
Lのインダクタンス、Mは第1及び第2の巻線1
a及び1bの相互インダクタンス、A1は第1の
巻線1aの力係数(=Bl1)、A2は第2の巻線1
bの力係数(=Bl2)、Zmは振動部の機械インピ
ーダンスであり、信号の角周波数をωとすると、
振動板2は以下に示す式で表わされる振動速度V
で振動するようになる。
V=A/B A=(X1+jY1){A1X4+A2X5 +j(A1Y4+A2Y5)} B=Zm(X3+jY3)(X5+jY5) +A1(A1−A2)−(X2+jY2) {A1X4+A2X5+j(A1Y4+A2Y5)} 上記式において、 X1=ω2MC0e Y1=ωC0R1e X2=A(1−ωMC0)−A2 Y2=−ωC0R1A2 X3=R1(1−ωL0C0)+R2 Y3=ω{L0−2M+C0(R1R2+ω2M2)} X4=R2 Y4=ω(L0−M) X5=R1 Y5=−ωM であり、R1及びR2はそれぞれ第1及び第2の巻
線1a及び1bの直流抵抗を表わす。
上記式によつて求められる振動板2の振動速度
Vは音圧Pとの間に、 |P|=ωρ|V|S/2πr なる関係があり、式中、ρは空気の密度、Sは振
動板の面積、rは距離である。
この音圧を表わす式に基き本考案のスピーカ装
置の音圧特性を描くと、第6図にAで示すように
なり、見かけの最低共振周波数OCが、インダク
タL及びキヤパシタCの値の組合せにより、OC
より低い任意の周波数OC′に移動され、単一巻線
のボイスコイルの場合の特性Bと比較すれば明ら
かなように、低音再生帯域が著しく拡大されてい
ることが判る。なお、第7図はインピーダンス特
性を示し、Aが本考案、Bが単一巻線の場合の特
性である。
第8図は音圧特性とアドミタンス特性の実測値
を示し、図中Aが本考案による装置のもの、Bが
第4図において第2の巻線1bを開放すると共に
キヤパシタCを短絡した単一巻線からなるボイス
コイルを有する通常のスピーカ装置のものであ
る。
第9図は第1の巻線1aと第2の巻線1bの力
係数Bl1とBl2を変化させた場合のアドミタンス、
音圧の各特性を計算により求めて示しており、イ
がBl1:Bl2=2:1、ロがBl1:Bl2=3:1、ハ
がBl1:Bl2=4:1の場合の特性である。
第5図の等価回路は特に説明しなかつたが密閉
型のキヤビネツトを使用した場合のもので、バス
レフ型のキヤビネツトを使用した場合には、第1
0図に示すように、第5図のものとは若干異なる
等価回路になる。第10図において、第5図と同
等のものは同一符号を付してあるので、第5図に
示されないもののみを説明する。図中M0は振動
系の等価質量、Csは支持系の等価コンプライア
ンス、Rmは支持系の機械抵抗、Ccはキヤビネツ
トの等価コンプライアンス、Mpはバスレフダク
トの等価質量、Rpバスレフダクトの等価機械抵
抗であり、音圧周波数特性を知るためには、キヤ
ビネツトのコンプライアンスCcを流れる体積速
度Vcを求めればよいのでこれを計算すると次式
を得る。
Vc=A/B A={X7X1−Y7Y1 +j(Y7X1+Y1X7)}{A1X4+A2X5 +j(A1Y4+A2Y5)} B={X7X3−Y8Y3 +j(X7Y3+Y8X3)}〔X6X5−Y6Y5 +A1(A1−A2)+j(Y6Y5+X6Y5) −{(X7X2−Y8Y2)+j (X7Y2+Y8X2)}〕{A1X4+A2X5 j(A1Y4+A2Y5)} この式において、 X1=ω2MC0e Y1=ωC0R1e X2=A1(1−ω2MC0)−A2 Y2=−ωC0R1A2 X3=R1(1−ω2L0C0)+R2 Y3=ω{L0−2M+C0(R1R2+ω2M2)} X4=R2 Y4=ω(L−M) X5=R1 Y5=−ωM X6=Rm+Rp/(1−ω2MpCc)2+ω2Cc2Rp2 Y6=ωM0−1/ωCs +ωMp(1−ω2MpCc)−CcRp2/(1−ω2MpCc)2
ωCcRp2 X7=Rp Y7=ωMp Y8=ωMp−1/ωCs である。
なお、音圧特性は次式により求められる。
|P|=ωρ|Vc|S/2πr 式中、Pは空気の密度、Sは振動板の面積、r
は距離である。
第10図に示す等価回路を有するスピーカ装置
について、第11図のアドミタンス、音圧特性を
参照しながら更に説明する。同図において、1点
波線は単一巻線からなるボイスコイルをもつたス
ピーカを密閉型キヤビネツトに収納したときの各
特性を表わし、共振先鋭度QOC0.5程度でのシス
テムの最低共振周波数OCは図のような位置にな
る。同じスピーカを密閉型キヤビネツトと同内容
積のバスレフ型キヤビネツトに収納し、ダクトの
共振周波数を1とすると、同図に点線で示すよう
な特性になり、アドミタンスの極大周波数が1
一致し、音圧特性の低域再生限界周波数もほぼこ
1の付近となり、見掛けのQが高く、すなわち
音圧が高くなる。
一方、本考案のスピーカ装置をバスレフ型キヤ
ビネツトに収納すると、第1図における容量C0
と、その後に接続されているインダクタンスL0
及び機械回路の等価的なインダクタンス成分を含
めた等価インダクタンス(Le)とにより、駆動
力の増大を得、音圧レベルが増大することになる
(実線)。このことは実線のアドミタンス特性にお
いても、周波数1で極大となつていることでも判
る。なお、2点破線は、密閉型キヤビネツトに収
納したときの各特性を示す。
ところで、周波数1においては、第2の巻線1
bにより多くの電流を流すようにした方が音圧の
増大効果が大きいことが実験により確認された
が、このための最適値は第1及び第2の巻線1
a,1bの力係数A1,A2と直流抵抗R1,R2との
選び方によつて設定しうる。
シミユレーシヨンの結果、A1:A2=1:0.25
〜0.5程度が最も効果が大きいことが判つた。ま
た直流抵抗については、第1、第2の巻線のいず
れにおいても小さい方が音圧増大効果は大きい
が、アドミタンスが大きくなり過ぎて実質的な電
気入力が大きくなつてしまうため、すなわち駆動
増幅器の出力を増大させるため、目安としては1
ににおけるアドミタンスの極大値を中域のアドミ
タンスとほぼ等しい値にすることが望ましい。
第12図は更に他の実施例を示し、各巻線と直
列に可変抵抗器VR1,VR2を追加挿入している。
この可変抵抗器VR1,VR2を変化させると第13
図a及びbに示すように低域特性を簡単に変化さ
せることができる。特にVR2は最低音域の所謂肩
特性を任意にコントロールできるので、スピーカ
を設置した室の定在波によつて低域にピークが生
じる場合などの解消手段として有効である。また
VR1は最低音域の肩特性をほとんど変化させずに
中低音域のレベルをコントロールできるので、例
えば壁面にピツタリ密着して設置したり、壁面へ
埋め込んだり、或は室のコーナーに設置した場合
などに起りやすい中低音域過多によるブーミーな
低音の解消に有効である。
図示の例では、VR1及びVR2は所謂連続可変型
の可変抵抗器を示しているが、固定抵抗器とスイ
ツチの組合せにて構成しても良いことは勿論であ
る。またVR1とVR2はそれぞれ単独でも、或は連
動して変化するものであつてもよい。
更に、バスレフ条件を変化させる、ダクトの全
長L及び開口面積Spを変化させたときの音圧特
性の変化を第14図に示す。すなわち、ダクトの
等価質量Mpが大きくなれば、見掛けのQは小さ
くなるが、低域再生限界周波数は低下する。逆に
Mpを小さくすれば、逆に見掛けのQは大きくな
り、低域再生限界周波数は上昇する。
なお、上記Mpを可変とする具体的な手段とし
ては、従来から用いられているスライド式のダク
トや継足し方式のダクトを用いても良い。開口面
積を可変する手段としても、従来のシヤツター式
を用いてもよい。この場合、シヤツターを全閉し
て密閉型として動作させ、かつ回路素子のCの値
C0を大とすることにより、第15図に示すよう
に更に低音域側へ再生周波数帯域を拡大すること
ができる。
本考案は上述したように、ボイスコイルを2つ
の巻線で構成し、その一方の巻線とインダクタと
の直列回路と他方の巻線との並列回路にキヤパシ
タを直列に接続しているため、インダクタとキヤ
パシタの値の組合せにより、実際の最低共振周波
数より低い任意の最低共振周波数を選定すること
ができ、低音再生帯域を著しく拡大することがで
きる。また、振動系質量を増加することにより低
音再生帯域を拡大したものに比較して音圧レベ
ル、能率を高くすることができ、従つて同音圧レ
ベルのものに比べより小形の磁気回路で済むよう
になり、経済的である。更に、同じ程度の低音再
生帯域のものと比べた場合、振動系の軽量化が図
れるので、中高音域の再生に有利な立上りのよい
スピーカとすることができる。更にまた、超低音
域の音圧レスポンスの低下が急峻であるため、レ
コードのソリなどに起因する不必要な超低音入力
によるコーンの過大振幅が抑えられ、混変調歪の
発生が防止できるなどの従来のスピーカにはない
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例を示す回路図、第2図及び第3
図は第1図の例の音圧特性及びインピーダンス特
性をそれぞれ示すグラフ、第4図は本考案の基本
回路構成を示す回路図、第5図は第4図の回路の
等価回路図、第6図及び第7図は第5図の等価回
路に基き計算して求めた音圧特性及びインピーダ
ンス特性を従来例の特性と比較してそれぞれ示す
グラフ、第8図は第4図の装置についての音圧特
性及びアドミタンス特性の実測値を従来例の実測
値と比較してそれぞれ示すグラフ、第9図はボイ
スコイルを構成する2つの巻線の力係数を変化さ
せた場合の音圧特性及びアドミタンス特性の変化
を計算に基いて示したグラフ、第10図は第4図
の装置をバスレフ型キヤビネツトに収納したとき
の等価回路、第11図は従来例及び第5図の例の
ものと比較して第10図の装置の音圧特性及びア
ドミタンス特性を示すグラフ、第12図は第10
図の例において各巻線に可変抵抗器を挿入した等
価回路図、第13図は第12図の例において可変
抵抗器を可変したときの音圧レベルの変化を示す
グラフ、第14図はダクト条件を変化されたとき
の第10図の装置の音圧特性を示すグラフ、及び
第15図は第10図の例においてダクト開口を全
閉してC0を変化させたときの音圧特性を示すグ
ラフである。 1……ボイスコイル、1a,1b……巻線、L
……インダクタ、C……キヤパシタ。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 同一ボビンに巻回した2つの巻線からなるボイ
    スコイルを有する動電形スピーカを備え、前記2
    つの巻線の一方とインダクタとの直列回路と前記
    2つの巻線の他方との並列回路にキヤパシタを直
    列に接続したことを特徴とする動電形スピーカ装
    置。
JP13054382U 1982-08-31 1982-08-31 動電形スピ−カ装置 Granted JPS5936688U (ja)

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