JPH0593199U - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーディオ装置等に使われるコーンスピーカ
に関し、特にコーンの中央部と周辺部に同一方向の力が
加わるようにすることでエッジ共振による音響出力の歪
みを極力低減したコーンスピーカを提供することを目的
とする。 【構成】 円錐状の振動板からなるコーン１、音響信号
源５からの電気信号を音響振動へ変換することにより前
記コーン１の中央部を駆動する第１の電気−音響変換手
段２、前記音響信号源５からの電気信号を音響振動へ変
換し前記第１の電気−音響変換手段２による駆動とは逆
位相で前記コーン１の周辺部を駆動する第２の電気−音
響変換手段３、そして前記コーン１、前記第１の電気−
音響変換手段２及び前記第２の電気−音響変換手段３を
支持するスピーカフレーム４から構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はオーディオ装置等に使われるコーンスピーカに関し、特に入力信号に 対する音響出力の歪みを極力低減したコーンスピーカに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

コーンスピーカは振動板の振動を直接空気に伝え、音として聴取するから直接 放射スピーカとも呼ばれる。 図３には従来のコーンスピーカの一般的な構造例が図式的に描かれている。そ こではコーンと呼ばれる円錐状の振動板１２の中央にボイスコイル１７が巻かれ 、ボイスコイル１７には音響信号ライン２２からのオーディオ電気信号がスピー カフレーム１１に取り付けられた端子板１８を介して与えられる。永久磁石２０ とそれを取り囲む透磁性部材から成るセンターポール２１及びヨーク１９は閉磁 路を形成し、図ではいわゆる外磁形の磁気回路を形成している。

【０００３】 また、前記ボイスコイル１７を前記センターポール２１とヨーク１９の間の磁 界中に正しく保持するためにダンパ１６が、そしてコーンの周辺部を支持するた めにエッジ１３が使われている。なお、コーン中央部のセンターキャップ１５は 前記磁気回路の防塵を目的としたものである。 今、前記音響信号ライン２２からのオーディオ電気信号が前記ボイスコイル１ ７に与えられると、前記センターポール２１とヨーク１９の間の磁界とボイスコ イル１７の電流との関係でフレミングの左手の法則によりコーンは前記信号に従 って上下動し、その振動によって音響出力が発せられる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、前述した従来のコーンスピーカの駆動方法はコーン１２中央の ボイスコイル１７による一点駆動とコーン１２の中央部の前記ダンパ１６及び周 辺部の前記エッジ１３による二点支持によっている。従来から入力信号に対して 前記コーン１２をリニヤに振動させるため、コーン１２やダンパ１６、エッジ１ ３等の材質さらにはその上に同心円状に形成された波形のコリュゲーション等の 改良が続けられてきたが、前述したようにボイスコイル１７による一点駆動そし てダンパ１６及びエッジ１３による二点支持による方法ではその改良にも構造的 に限界があった。

【０００５】 図４には従来のコーンスピーカの歪み率周波数特性の一例が示されている。 図において、特性曲線２３はいわゆる音圧周波数特性を示しており、これは無 響室内に置かれたスピーカのボイスコイルに一定電圧の可聴周波数を加え、スピ ーカの軸上の一定距離に標準マイクロホンを配置して、前記可聴周波数を連続的 に変化させてその出力電圧を測定し音圧レベルに換算したものである。 前記音圧周波数特性２３は、低音域においてコーンやボイスコイルの質量、そ れらの振動中の慣性質量、そしてエッジやダンパの弾性力等によってきまる最低 共振周波数で最大となってそれ以降の中音域の音圧特性は一定に近づき、そして 高音域ではコーン形状、開口角、材料、ボイスコイルの質量などで決まる再生限 界周波数以上で周波数の２乗に比例して減衰することから図のような特性曲線と なる。

【０００６】 特性曲線２４は歪み率を示している。これはスピーカからの全音響出力とスピ ーカ音響出力中の入力周波数とは異なる全高調波成分との比を百分率で表したも のである。 歪みが発生する原因にはボイスコイルが均等な磁束分布の外へ出たときに生じ る起磁力低下の場合、また図の低音域における歪みのようにコーンの振幅が周波 数の２乗に比例して大きくなることによる非線型歪みの大幅な増加等がある。ま たエッジやダンパの変位に対する非直線変化も振幅の大きいときには歪みの原因 となる。中、高音域の歪みはコーンのエッジ全体が共振を起こしてコーンと逆位 相の振動をする高次の共振や、分割振動による局部的な過大振動によって発生す ることが多い。また、前記再生限界周波数近辺で歪みが増加するのはコーンの振 幅が周波数の２乗に比例して減衰する非線型歪みによる。

【０００７】 図５は前述したエッジ１３全体が共振を起こしてコーン１２と逆位相で振動す る様子を示したものである。 図において、実線と点線の交点部分を境にコーン１２の振動方向とエッジ１３ の振動方向が逆となるためコーン１２とエッジ１３の振動方向が同じ基本波に対 してその高調波が発生することになる。これはコーン１２の中央部におけるボイ スコイル１７の一点駆動そしてコーン１２の周辺部におけるエッジ１３の固定と いうコーンスピーカの基本的な構造によりるものであり、そして前記コーン１２ やエッジ１３の形状、材質、厚み、重量さらには前記コリュゲーション等の影響 をうける。

【０００８】 そこで本考案の目的は前記問題点に鑑み、特に図５に示したエッジの共振特性 による音響出力歪みを低減すべく、前記ボイスコイル１７によるコーン１２中央 部の駆動の他に、コーン１２の周辺部を従来のように固定することなく前記ボイ スコイルに相当する駆動手段を用いて前記コーン１２の中央部のボイスコイルと 周辺部の駆動手段との振動（駆動）方向が逆位相となるようにし、それによって コーン１２自体には入力信号周波数や振幅等によらず常に均一な力だけが加わり 、いわゆるコーン１２を折り曲げる力が働かないコーンスピーカを提供しようと するものである。これによれば前述したエッジ付近の共振特性は発生せず、従っ てそれによる音響出力歪みも生じないことになる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案によれば図１に示すように、円錐状の振動板からなるコーン１、音響信 号源５からの電気信号を音響振動へ変換することにより前記コーン１の中央部を 駆動する第１の電気−音響変換手段２、前記音響信号源５からの電気信号を音響 振動へ変換し前記第１の電気−音響変換手段２による駆動とは逆位相で前記コー ン１の周辺部を駆動する第２の電気−音響変換手段３、そして前記コーン１、前 記第１の電気−音響変換手段２及び前記第２の電気−音響変換手段３を支持する スピーカフレーム４から構成するコーンスピーカが提供される。

【００１０】

【作用】

前記第１の電気−音響変換手段２は音響信号源５からの電気信号をコーン１の 中央部の音響振動へと変換する。前記コーン１の周辺部に配置された前記第２の 電気−音響変換手段３は音響信号源５からの電気信号を前記コーン１の周辺部の 音響振動へ変換する際に前記第１の電気−音響変換手段２とは逆位相で変換する 。従って、前記コーン１の上下振動の際に前記２つの電気−音響変換手段１，２ の間で一方が前記コーン１を押すと他方は引く、また一方が引くと他方は押すた めコーン１内部には前記入力信号の周波数及び振幅が変化しても略均一な力が加 わり、特にコーン１を折り曲げようとする力は働かない。従って、この状態で図 ５に示すエッジ共振歪みは発生しないことになる。

【００１１】

【実施例】

図２は本考案によるコーンスピーカの一実施例を図式的に示したものである。 なお、図２において図３の従来例と同じものについては同一符号が付されている 。また、図１との関係では第１の電気−音響変換手段２が図２の前述した磁気回 路１６〜２２に相当し、図１のコーン１とスピーカフレーム４は図２のコーン１ ２とスピーカフレーム１１にそれぞれ対応する。本考案の特徴をなす図１の第２ の電気−音響変換手段３は図２の永久磁石３１、ヨーク３２、コーンの突起部分 ３３そしてそれに巻かれた第２のボイスコイル３４から構成される。

【００１２】 図２の前記第２の電気−音響変換手段２に相当する部分以外はすでに説明した 従来例（図３）とかわるところがないので、ここでは改めて説明しない。 図２の永久磁石３１と透磁性部材から成るヨーク３２はいわゆる内磁形の磁気 回路を形成する。前述したように本例ではコーン１２中央の磁気回路は外磁形の 磁気回路を使用している。内磁形は磁気漏れが少ないという利点と大きな磁気エ ネルギーを得るのに長い磁石を必要とするため磁気抵抗が大きくなるという欠点 とを有し、それとは反対に外磁形は磁気漏れは大きいが、磁石の断面積を大きく とれるためフェライトのような高磁力、高磁気抵抗のものが使用できる等の特徴 がある。従って、本実施例では大きな駆動力を必要とするコーン１２中央には外 磁形の磁気回路が、そしてそれを補助し大きな形状若しくは複数個の設置による コーン１２周辺部の磁気回路には内磁形が使用されている。

【００１３】 図２のコーン１２の周囲で前記エッジ１３の内側に設けられたコーン突起部３ ３は本考案による磁気回路のヨーク３２の間の空隙に挿入される。前記コーン突 起部３３には音響信号ライン２２と接続された第２のボイスコイル３４が巻かれ る。この場合、前述したように従来のボイスコイル１７に働く力と本考案による 第２のボイルコイル１４に働く力が逆方向に働くようにするため、コイル１４へ の音響信号ライン２２の接続方向、コイル１４の巻き方向そして永久磁石３１の 極性等が調整される。従って、本例のコーン１２の場合、入力周波数及び入力振 幅に係わらずコーン１２の中央部と周辺部には常に同一方向の力が均一に加わっ た状態が維持されるためコーン１２を折り曲げるような力は働かず、前述したエ ッジ共振による音響出力歪みは発生しない。

【００１４】 なお、図２の実施例の場合コーン１２の外周部にドーナッツ状の磁気回路が配 置された場合が示されているが、例えば、その外周部における磁気回路の４点配 置等のように局所的に本考案による磁気回路を配置してもよい。その場合にも本 考案による前述したのと同様な効果が得られることは明らかである。

【００１５】

【考案の効果】

以上述べたように、本考案によるコーンスピーカはエッジの共振特性による音 響出力歪みを原理的に発生せず、もし前記音響出力歪みが現実のスピーカにおい て発生したとしても、それは従来のコーンスピーカよりも著しく低減したものと なる。 また、本考案による第２の電気−音響変換手段はコーンの全外周にドーナッツ 状に設けることも、又は前記外周の数点に局所的に配置することも可能で、スピ ーカの用途、形状、性能そしてコスト等による製造上の要請に柔軟に対処できる 。 さらに、本考案による前記第２の電気−音響変換手段は従来のスピーカにその 形状を殆ど変えることなく組み込むことが可能なため、オーディオ装置内部のス ピーカだけを本考案によるスピーカに容易に置き換えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案によるコーンスピーカの基本構成を示し
た図である。

【図２】本考案によるコーンスピーカの一実施例を図式
的に示したものである。

【図３】従来のコーンスピーカの一般的な構造例を図式
的に示した図である。

【図４】従来のコーンスピーカの歪み率周波数特性の一
例を示した図である。

【図５】従来のエッジ全体の共振によるコーンとの逆位
相の振動状態を図式的に示した図である。

【符号の説明】

１…コーン ２…第１の電気−音響変換手段 ３…第２の電気−音響変換手段 ４…スピーカフレーム ５…音響信号源 １２…コーン １３…エッジ １６…ダンパ １７，３４…ボイスコイル １９，３２…ヨーク ２０，３１…永久磁石 ２１…センターポール ２２…音響信号ライン

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円錐状の振動板からなるコーン（１）、
   音響信号源（５）からの電気信号を音響振動へ変換する
   ことにより前記コーン（１）の中央部を駆動する第１の
   電気−音響変換手段（２）、前記音響信号源（５）から
   の電気信号を音響振動へ変換し前記第１の電気−音響変
   換手段（２）による駆動とは逆位相で前記コーン（１）
   の周辺部を駆動する第２の電気−音響変換手段（３）、
   そして前記コーン（１）、前記第１の電気−音響変換手
   段（２）及び前記第２の電気−音響変換手段（３）を支
   持するスピーカフレーム（４）から構成することを特徴
   とするコーンスピーカ。