JPH10285693A - 音響変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型かつ低コストで、高感度かつ大入力・大
出力の、全帯域型または低音専用の、電磁結合形の音響
変換器を実現できるようにする。 【解決手段】 ヨーク１４の中央部前面にマグネット２
０を取り付け、ヨーク１４の外周部前方側にプレート３
０を取り付けて、マグネット２０の前面（前方端面）と
プレート３０の内周端部の後面とを、軸心方向（前後方
向）および水平方向の双方に対して斜めの方向に対向さ
せて、両者間に軸心方向に僅かな間隔のギャップ５を形
成する。マグネット２０を水平方向に、それぞれ筒状の
マグネット内周部２１とマグネット外周部２２とに分割
して、両者間に挟んで扁平かつ筒状に巻回した駆動コイ
ル１を取り付ける。ギャップ５に通して水平方向に振動
板５０を配置し、ギャップ５の位置において振動板５０
にショートされた二次コイル７を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電磁結合形（電
磁誘導形）の音響変換器、すなわち、スピーカやヘッド
ホンなどのように電気信号を音響に変換する電気音響変
換器、およびマイクロホンなどのように音響を電気信号
に変換する音響電気変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁結合形の音響変換器は、外磁型の場
合を例にとると、プレートとセンターポール・ヨークと
によってマグネットを挟んで、プレートとセンターポー
ル・ヨークのセンターポール部との間にギャップを有す
る磁気回路を形成し、その磁気回路のギャップ内におい
て、プレートまたはセンターポール部に第１コイルを固
定し、これと対向するように振動板に固定して磁気回路
のギャップ内に、ショートされた第２コイルを配置す
る。

【０００３】スピーカやヘッドホンなどの電気音響変換
器では、第１コイルを駆動コイル（一次コイル）とし
て、これに信号電流を供給すると、二次コイルとなる第
２コイルに、電磁結合により信号電流に応じた二次電流
が誘起されて、フレミングの左手の法則により、第２コ
イルに信号電流に応じた駆動力を生じ、第２コイルが固
定された振動板が振動して、信号電流に応じた音圧が発
生する。

【０００４】マイクロホンなどの音響電気変換器では、
音圧によって振動板が振動することにより、振動板に固
定された、一次コイルとなる第２コイルに、音圧に応じ
た一次電流が誘起され、出力コイル（二次コイル）とな
る第１コイルに、音圧に応じた出力電流が発生する。

【０００５】図１２および図１３は、それぞれ従来の電
磁結合スピーカの一例を示し、図１２はプレートに、図
１３はセンターポール部に、それぞれ駆動コイルを取り
付けた場合である。

【０００６】すなわち、図１２の電磁結合スピーカで
は、センターポール・ヨーク１０の底部前面にマグネッ
ト２０を取り付け、マグネット２０の前面にプレート３
０を取り付けて、センターポール・ヨーク１０のセンタ
ーポール部１１の先端部の外周面とプレート３０の内周
面との間にギャップ５を有する磁気回路６を形成し、プ
レート３０の内周面に駆動コイル１を取り付ける。

【０００７】センターポール・ヨーク１０の底部に穴１
２を形成し、背面に入力端子３を取り付けた端子板４を
取り付けて、駆動コイル１の引出線２を、穴１２に挿入
して入力端子３に半田付けによって接続する。引出線２
は駆動コイル１の巻き始めおよび巻き終りにそれぞれ設
けて、それぞれを別個の入力端子に接続する。

【０００８】ギャップ５内には、二次コイル７を挿入す
る。二次コイル７は、非磁性の導電材料、例えばアルミ
ニウムからなる１ターンのショートされた円筒体とし、
または複数ターンにわたって巻回してショートさせた巻
き線とする。

【０００９】プレート３０の前面にはフレーム４０の底
部を取り付け、コーン紙などの振動板５０の外周部のエ
ッジ５１およびガスケット４５をフレーム４０の外周部
に取り付ける。また、ダンパー４７の外周部をフレーム
４０に取り付け、振動板５０の内周部およびダンパー４
７の内周部を二次コイル７に取り付け、センターキャッ
プ４９を振動板５０の内周部または二次コイル７の先端
部に取り付ける。

【００１０】図１３の電磁結合スピーカでは、センター
ポール・ヨーク１０のセンターポール部１１の先端部の
外周面に凹部を形成し、この凹部に嵌め込んでセンター
ポール部１１に駆動コイル１を取り付ける。その他は、
図１２の電磁結合スピーカと同様である。

【００１１】そして、図１２または図１３の電磁結合ス
ピーカでは、駆動コイル１に信号電流を供給すると、電
磁結合により二次コイル７に信号電流に応じた二次電流
が誘起されて、フレミングの左手の法則により、二次コ
イル７に信号電流に応じた駆動力を生じ、二次コイル７
が固定された振動板５０が振動して、信号電流に応じた
音圧が発生する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
または図１３に示して上述した従来の電磁結合スピーカ
は、磁気回路６のギャップ５内に駆動コイル１を配置す
るため、駆動コイル１の厚み分だけ、ギャップ５の長さ
（スピーカの軸心に垂直な方向の長さ）を小さくするこ
とができず、ギャップ５での磁気力が弱くなって、スピ
ーカの感度が低くなる。ギャップ５での磁気力を強く
し、スピーカの感度を高くするために、マグネット２０
として大きなものを用いると、スピーカが大型化すると
ともに、スピーカのコストアップをきたす。

【００１３】しかも、駆動コイル１のインダクタンスを
大きくするために駆動コイル１のターン数を多くする
と、それだけギャップ５の長さが大きくなり、スピーカ
の感度が低下するので、駆動コイル１のインダクタンス
を大きくすることができない。そのため、駆動コイル１
と二次コイル７との電磁結合力が２ｋＨｚ程度以下の低
域で小さくなって、低音の再生ができない。そのため、
従来の電磁結合スピーカは、高音再生用としてしか用い
ることができない。

【００１４】また、駆動コイル１の外周面または内周面
はプレート３０またはセンターポール部１１と接する
が、その接触面積が小さいため、駆動コイル１からの放
熱が瞬時になされない。そのため、駆動コイル１として
太い線材を使用できないことと相まって、駆動コイル１
に急激に大電流を流すことができず、スピーカの許容入
力信号レベルを大きくすることができない。

【００１５】以上は、スピーカの場合であるが、ヘッド
ホンなどの他の電気音響変換器でも、同様である。ま
た、マイクロホンなどの音響電気変換器でも、入出力が
逆になるだけで、同様である。

【００１６】すなわち、従来の電磁結合形の音響電気変
換器は、変換器としての感度が低く、これを高くするた
めにマグネットとして大きなものを用いると、変換器が
大型化するとともに、変換器のコストアップをきたす。
しかも、一次コイル（第２コイル）と出力コイル（二次
コイル、第１コイル）との電磁結合力が低域で小さくな
って、低音の採取ができないとともに、出力コイルの放
熱などの点から、変換器の許容入力音圧レベルを大きく
することができない。

【００１７】そこで、この発明は、電磁結合形の音響変
換器において、第１に、変換器の大型化やコストアップ
をきたすことなく、変換器としての感度を高くすること
ができ、第２に、低音の再生または採取が可能となっ
て、全帯域型または低音専用の変換器を実現することが
でき、第３に、第１コイルの放熱などの点から、変換器
の許容入力レベルを大きくすることができる、ようにし
たものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】この発明では、ヨークに
取り付けたマグネットの端部と、前記ヨークに取り付け
たプレートの端部とを、当該音響変換器の軸心方向、お
よびこれに垂直な方向である水平方向の、双方に対して
斜めの方向に対向させて、これら端部間に磁気回路のギ
ャップを形成し、前記マグネットの内周面または外周面
に、扁平かつ筒状に巻回した第１コイルを、その軸心方
向の一端を前記ギャップに臨ませて配置し、前記ギャッ
プに通して前記水平方向に振動板を配置し、前記ギャッ
プ位置において前記振動板にショートされた第２コイル
を固定する。

【００１９】ここで、扁平というのは、筒の内径および
外径に比べて厚みが十分に小さいことである。

【００２０】

【発明の実施の形態】スピーカやヘッドホンなどの電気
音響変換器では、それぞれヨークに取り付けたマグネッ
トおよびプレートの端部を、電気音響変換器の軸心方向
（前後方向）および水平方向に対して斜めの方向に対向
させて、これら端部間に磁気回路のギャップを形成し、
マグネットの内周面または外周面に、扁平かつ筒状に巻
回した駆動コイル（一次コイル）を、その軸心方向の一
端をギャップに臨ませて配置し、ギャップに通して水平
方向に振動板を配置し、ギャップ位置において振動板に
ショートされた二次コイルを固定する。

【００２１】マグネットは水平方向に、それぞれ筒状の
マグネット内周部とマグネット外周部とに分割して、両
者間に挟んで扁平かつ筒状に巻回した駆動コイルを取り
付けることができる。あるいはまた、マグネットを１個
の筒状体によって形成して、その内周面または外周面に
扁平かつ筒状に巻回した駆動コイルを取り付けることが
できる。さらにまた、マグネットを１個の柱状体によっ
て形成して、その外周面に扁平かつ筒状に巻回した駆動
コイルを取り付けることができる。

【００２２】上記の構成の電気音響変換器では、マグネ
ットの端部とプレートの端部が、軸心方向および水平方
向に対して斜めの方向に対向して、これら間にギャップ
が形成され、そのギャップに臨んで、マグネットの内周
面または外周面に、扁平かつ筒状に巻回された駆動コイ
ルが配置されるとともに、そのギャップ内において、ギ
ャップ位置にショートされた二次コイルが固定された振
動板が水平方向に配置される。

【００２３】したがって、駆動コイルに信号電流を供給
すると、電磁結合により二次コイルに信号電流に応じた
二次電流が誘起され、ギャップを通る斜め方向の磁束の
水平方向成分によって、フレミングの左手の法則によ
り、二次コイルに信号電流に応じた駆動力を生じ、二次
コイルが固定された振動板が振動して、信号電流に応じ
た音圧が発生する。

【００２４】マグネットの内周面または外周面に配置す
る１枚（１筒）の駆動コイルは、水平方向に１層（１タ
ーン）または複数層（複数ターン）に巻回したものとす
ることができる。また、１枚の駆動コイルを、軸心方向
に分割して巻回した複数のコイルで構成することがで
き、その場合、その複数のコイルを直列または並列に接
続することができる。

【００２５】マグネットの内周面または外周面に、それ
ぞれ扁平かつ筒状に巻回した２枚（２筒）以上の駆動コ
イルを重ねて配置することもでき、その場合、その２枚
以上の駆動コイルを直列または並列に接続することがで
きる。

【００２６】また、その２枚以上の駆動コイルを、それ
ぞれ軸心方向に分割して巻回した複数のコイルで構成
し、その複数のコイルを、２枚以上の駆動コイル内で全
て直列または並列に接続し、または１枚の駆動コイル内
で並列に接続した上で２枚以上の駆動コイル内で直列に
接続し、もしくは１枚の駆動コイル内で直列に接続した
上で２枚以上の駆動コイル内で並列に接続することがで
きる。

【００２７】ただし、それぞれ扁平かつ筒状に巻回した
２枚以上の駆動コイルを設ける場合には、マグネットを
水平方向に３つ以上の筒状部に分割し、その隣り合う２
つの筒状部の間ごとに１枚ずつ、扁平かつ筒状に巻回し
た駆動コイルを配置する方が、駆動コイルの放熱などの
点からは望ましい。

【００２８】そして、この発明の電気音響変換器におい
ては、駆動コイルは、その軸心方向の一端がギャップに
臨むだけで、ギャップ内に存在しない。したがって、磁
気回路のギャップ長を振動板および二次コイルの厚みに
クリアランスを加えたものとすることができ、振動板お
よび二次コイルの厚みを十分小さくすることによって、
磁気回路のギャップ長を駆動コイルの線径やターン数と
無関係に十分小さくすることができる。したがって、マ
グネットとして大きなものを用いなくても、ギャップで
の磁気力を強くすることができ、電気音響変換器の感度
を高くすることができる。

【００２９】しかも、駆動コイルのインダクタンスを大
きくするために駆動コイルのターン数を多くしても、ギ
ャップ長が大きくならず、電気音響変換器の感度が低下
しないので、駆動コイルのインダクタンスを大きくする
ことができる。そのため、駆動コイルと二次コイルとの
電磁結合力を低域でも大きくすることができ、低音の再
生が可能となる。そのため、全帯域型または低音専用の
電気音響変換器を実現することができる。

【００３０】また、駆動コイルは、その広い外周面また
は内周面においてマグネットと接するので、駆動コイル
からの放熱が瞬時になされる。そのため、駆動コイルと
して太い線材を使用できることと相まって、駆動コイル
に急激に大電流を流すことができ、変換器の許容入力信
号レベルを大きくすることができる。

【００３１】スピーカやヘッドホンなどの電気音響変換
器では、後述するように駆動コイルをデジタル音声信号
によって駆動することができる。

【００３２】マイクロホンなどの音響電気変換器では、
上記の扁平かつ筒状に巻回したコイルを出力コイル（二
次コイル）とし、振動板に固定したショートされたコイ
ルを一次コイルとする。

【００３３】したがって、音圧によって振動板が振動す
ることにより、振動板に固定されたショートされた一次
コイルに音圧に応じた一次電流が誘起され、扁平かつ筒
状に巻回された出力コイルに音圧に応じた出力電流が発
生する。

【００３４】音響電気変換器の場合にも、電気音響変換
器の場合と同様に、１枚の出力コイルを、軸心方向に分
割して巻回した複数のコイルで構成することができると
ともに、それぞれ扁平かつ筒状に巻回した２枚以上の出
力コイルを設けることができる。

【００３５】そして、この発明の音響電気変換器によれ
ば、電気音響変換器について上述したのと同様の理由に
よって、第１に、マグネットとして大きなものを用いな
くても、音響電気変換器の感度を高くすることができ、
第２に、低音の採取が可能となって、全帯域型または低
音専用の音響電気変換器を実現することができ、第３
に、出力コイルの放熱などの点から、変換器の許容入力
音圧レベルを大きくすることができる。

【００３６】以下に、この発明の幾つかの実施例を示
す。ただし、以下の実施例は、いずれもスピーカとして
駆動コイル（一次コイル）および二次コイルを備える場
合であるが、ヘッドホンなどの他の電気音響変換器でも
同様であり、また上述したところから明らかなように、
その駆動コイルを出力コイル（二次コイル）とし、二次
コイルを一次コイルとすることによって、基本的にその
まま音響電気変換器となるものである。

【００３７】また、以下の実施例は、いずれもマグネッ
トを水平方向に、それぞれ筒状のマグネット内周部とマ
グネット外周部とに分割して、両者間に挟んで扁平かつ
筒状に巻回した第１コイルを取り付ける場合であるが、
上述したところから明らかなように、マグネットを１個
の筒状体によって形成して、その内周面または外周面に
扁平かつ筒状に巻回した第１コイルを取り付け、あるい
はまた、マグネットを１個の柱状体によって形成して、
その外周面に扁平かつ筒状に巻回した第１コイルを取り
付けてもよい。

【００３８】

【実施例】

〔実施例１〕図１は、この発明の音響変換器の第１の例
を示し、電磁結合スピーカの場合である。

【００３９】この例では、ヨーク１４の中央部前面にマ
グネット２０を取り付け、ヨーク１４の外周部前方側に
プレート３０を取り付けて、後述のようにマグネット２
０の前方端部とプレート３０の内周端部との間にギャッ
プ５を有する磁気回路６を形成し、マグネット２０を水
平方向に、それぞれ筒状のマグネット内周部２１とマグ
ネット外周部２２とに分割して、両者間に扁平かつ筒状
に巻回した駆動コイル（一次コイル）１を配置し、ギャ
ップ５に通して水平方向に振動板５０を配置し、ギャッ
プ５の位置において振動板５０にショートされた二次コ
イル７を固定する。

【００４０】ヨーク１４には、中心孔を形成するととも
に、その周囲に窓１４ａを形成する。プレート３０に
は、中心孔３５を形成するとともに、その周囲に放音孔
３６を形成する。

【００４１】マグネット内周部２１の外径は、駆動コイ
ル１の内径とほぼ等しくし、マグネット外周部２２の内
径は、駆動コイル１の外径とほぼ等しくする。そして、
マグネット内周部２１およびマグネット外周部２２から
なるマグネット２０の前面（前方端面）と、プレート３
０の内周端部の後面とを、軸心方向（前後方向）および
水平方向の双方に対して斜めの方向に対向させて、両者
間に軸心方向に僅かな間隔のギャップ５を形成する。こ
の場合、水平方向において磁束が飽和しない程度に駆動
コイル１の近傍部分に集中してギャップ５を通るよう
に、必要に応じてマグネット外周部２２の外周面の前方
部分をテーパ面とする。

【００４２】図６に示すように、駆動コイル１は、軸心
方向の一端側を巻き始めとし、他端側を巻き終りとし
て、扁平かつ筒状に巻回し、巻き始めおよび巻き終りに
引出線１ｓおよび１ｅを設ける。

【００４３】また、図７に示すように、駆動コイル１
を、軸心方向に分割して巻回した、例えば３個のコイル
１Ｐ，１Ｑ，１Ｒで構成することができる。この場合、
それぞれのコイル１Ｐ，１Ｑ，１Ｒは、軸心方向の一端
側を巻き始めとし、他端側を巻き終りとして、巻き始め
および巻き終りに引出線１ｓおよび１ｅを設ける。

【００４４】この場合、それぞれのコイル１Ｐ，１Ｑ，
１Ｒを並列に接続することによって、細い線材を使用し
た駆動コイル１に、より大きな入力電流を流すことがで
きるとともに、スピーカの一次側の抵抗が小さくなるこ
とにより、スピーカを駆動する増幅器との整合が容易と
なる。

【００４５】図６のように分割されない、または図７の
ように分割した駆動コイル１を、マグネット内周部２１
の外周面に接着剤によって取り付け、その駆動コイル１
の外周面にマグネット外周部２２を接着剤によって取り
付ける。

【００４６】この場合、例えば、マグネット外周部２２
の所定角度位置にスリットを形成し、ヨーク１４の背面
に入力端子３を取り付けた端子板４を取り付け、駆動コ
イル１の引出線１ｓおよび１ｅを、マグネット外周部２
２のスリット内に接着剤によって固定し、ヨーク１４の
窓１４ａに通して、入力端子３に半田付けによって接続
する。引出線１ｓおよび１ｅは、別個の入力端子に接続
する。

【００４７】振動板５０は、ポリエステルフィルムなど
の絶縁薄板によって形成し、この例では、図４にも示す
ように平板状のものとする。この振動板５０のギャップ
５を横切る位置に、金属箔の貼付や金属の蒸着などによ
って、扁平かつ環状のショートされた二次コイル７を形
成し、振動板５０の最外周部にダイヤフラムリング５５
を取り付ける。ショートされた二次コイルは、図１およ
び図４に示した二次コイル７の内周位置より内側の部分
を除いて、内周位置より外側の部分全体に形成してもよ
い。

【００４８】そして、この二次コイル７が固定された振
動板５０を、二次コイル７がマグネット２０の前面とプ
レート３０の内周端部の後面との間に位置してギャップ
５を横切るように、ヨーク１４の外周部前方側に接着剤
によって取り付ける。

【００４９】上述した電磁結合スピーカでは、駆動コイ
ル１に信号電流を供給すると、電磁結合により二次コイ
ル７に信号電流に応じた二次電流が誘起され、ギャップ
５を通る斜め方向の磁束の水平方向成分によって、フレ
ミングの左手の法則により、二次コイル７に信号電流に
応じた駆動力を生じ、二次コイル７が固定された振動板
５０が振動して、信号電流に応じた音圧が発生する。

【００５０】そして、この例によれば、駆動コイル１
は、その軸心方向の一端がギャップ５に臨むだけで、ギ
ャップ５内に存在しない。したがって、ギャップ５の長
さを振動板５０および二次コイル７の厚みにクリアラン
スを加えたものとすることができ、振動板５０および二
次コイル７の厚みを十分小さくすることによって、ギャ
ップ５の長さを駆動コイル１の線径やターン数と無関係
に十分小さくすることができる。したがって、マグネッ
ト２０として大きなものを用いなくても、すなわちスピ
ーカの大型化やコストアップをきたすことなく、ギャッ
プ５での磁気力を強くすることができ、スピーカの感度
を高くすることができる。

【００５１】実際上、振動板５０および二次コイル７の
厚みを０．１５ｍｍ程度とすると、ギャップ５の軸心方
向の長さは、これに０．４０ｍｍを加えた０．５５ｍｍ
程度というように、著しく小さくすることができる。

【００５２】しかも、駆動コイル１のインダクタンスを
大きくするために駆動コイル１のターン数を多くして
も、ギャップ５の長さが大きくならず、スピーカの感度
が低下しないので、駆動コイル１のインダクタンスを大
きくすることができる。そのため、駆動コイル１と二次
コイル７との電磁結合力を低域でも大きくすることがで
き、低音の再生が可能となる。そのため、全帯域型また
は低音専用のスピーカを実現することができる。

【００５３】実施例の電磁結合スピーカを低音専用スピ
ーカとするには、振動板５０または二次コイル７の厚み
を多少大きくして、振動板５０または二次コイル７を重
くし、スピーカ支持系をハイコンプライアンスとして、
スピーカ振動系の最低共振周波数を下げるようにした方
が望ましい。

【００５４】さらに、実施例の電磁結合スピーカによれ
ば、駆動コイル１は、その広い内周面および外周面にお
いてマグネット内周部２１およびマグネット外周部２２
と接するので、駆動コイル１からの放熱が瞬時になされ
る。そのため、駆動コイル１として、例えば０．２５ｍ
ｍ径というような太い線材を使用できることと相まっ
て、駆動コイル１に急激に大電流を流すことができ、ス
ピーカの許容入力信号レベルを大きくすることができ
る。

【００５５】以上を総合すると、実施例の電磁結合スピ
ーカによれば、小型かつ低コストで、高感度かつ大入力
・大出力の、全帯域型または低音専用のスピーカを実現
することができる。

【００５６】図１の電磁結合スピーカは、以下のような
方法によって組み立てることができる。まず、駆動コイ
ル１を上記のように巻回して、平らな板の上に置いたマ
グネット内周部２１の外周面に接着剤によって取り付
け、引出線１ｓおよび１ｅを上方に引き出しておいて、
駆動コイル１の外周面にマグネット外周部２２を接着剤
によって取り付け、引出線１ｓおよび１ｅをマグネット
外周部２２のスリット内に接着剤によって固定する。ま
た、振動板５０には上記のように二次コイル７を形成
し、ダイヤフラムリング５５を取り付けておく。

【００５７】次に、上記のように駆動コイル１を挟持し
たマグネット（正確には着磁前のもの）２０を、ヨーク
１４の中央部前面に接着剤によって取り付ける。このと
き、ヨーク１４の中心とマグネット２０の中心が同心と
なるようにする。

【００５８】ヨーク１４には、あらかじめ入力端子３を
取り付けた端子板４を取り付けておく。したがって、マ
グネット２０をヨーク１４に取り付けた段階で、引出線
１ｓおよび１ｅを入力端子３に接続することができる。

【００５９】次に、上記のように二次コイル７を形成
し、ダイヤフラムリング５５を取り付けた振動板５０
を、接着剤によってヨーク１４の外周部前方側に取り付
ける。あらかじめ二次コイル７を振動板５０の所定位置
に形成しておくことによって、このとき、ギャップ５の
所定位置に二次コイル７が位置するようになる。

【００６０】次に、プレート３０をヨーク１４の外周部
前方側に接着剤によって取り付ける。これによって、マ
グネット２０の前面とプレート３０の内周端部の後面と
の間にギャップ５が形成される。

【００６１】その接着剤の乾燥後、マグネット内周部２
１およびマグネット外周部２２を、前方側がＮ極とな
り、後方側がＳ極となるように、あるいは逆に、後方側
がＮ極となり、前方側がＳ極となるように、着磁すれ
ば、スピーカの組み立てが完了する。

【００６２】駆動コイル１は、図６に示すような、それ
ぞれ扁平かつ筒状に巻回した３枚の駆動コイル１Ｓ，１
Ｔおよび１Ｕを重ねたものとすることができる。この場
合、駆動コイル１Ｓ，１Ｔ，１Ｕは、それぞれ内周側を
巻き始めとし、外周側を巻き終りとして、それぞれの巻
き始めおよび巻き終りに引出線１ｓおよび１ｅを設け
る。

【００６３】この場合、駆動コイル１Ｓ，１Ｔおよび１
Ｕを直列に接続することができ、その場合には、全体と
して一つの駆動コイルのターン数をより多くし、インダ
クタンスをより大きくすることができる。

【００６４】また、駆動コイル１Ｓ，１Ｔおよび１Ｕを
並列に接続することもできる。その場合には、全体とし
て一つの駆動コイルに、より大きな入力電流を流すこと
ができるとともに、スピーカの一次側の抵抗が小さくな
ることにより、スピーカを駆動する増幅器との整合が容
易となる。

【００６５】さらに、図８に示すように、それぞれの駆
動コイル１Ｓ，１Ｔ，１Ｕを、軸心方向に、互いにター
ン数の等しい５個のコイル１Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１
Ｏ〜１Ｋに分割することができる。この場合も、それぞ
れのコイル１Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１Ｏ〜１Ｋは、内
周側を巻き始めとし、外周側を巻き終りとして、その巻
き始めおよび巻き終りに引出線１ｓおよび１ｅを設け
る。

【００６６】また、図９に示すように、それぞれの駆動
コイル１Ｓ，１Ｔ，１Ｕを、軸心方向に、ターン数の比
がＮ：Ｎ／２：Ｎ／４：Ｎ／８：Ｎ／１６となる５個の
コイル１Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１Ｏ〜１Ｋに分割する
こともできる。この場合も、それぞれのコイル１Ｅ〜１
Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１Ｏ〜１Ｋは、内周側を巻き始めと
し、外周側を巻き終りとして、その巻き始めおよび巻き
終りに引出線１ｓおよび１ｅを設ける。

【００６７】そして、図８または図９のように駆動コイ
ルを総計１５個のコイル１Ａ〜１Ｏに分割する場合に
は、後述する実施例４で示すように、駆動コイルを１６
ビットのデジタル音声信号によって駆動することができ
る。

【００６８】〔実施例２〕図２は、この発明の音響変換
器の第２の例を示し、図１の実施例１と同様に電磁結合
スピーカの場合である。

【００６９】この例では、図５にも示すように、振動板
５０の二次コイル７の内側の部分をドーム部５２とし、
二次コイル７の外側の部分をエッジ部５３とする。その
他は実施例１と同じである。

【００７０】この実施例２によれば、二次コイル７の外
側の振動板部分をエッジ部５３とすることによって、振
動板５０の最低共振周波数を下げることができ、振幅を
大きくすることができるとともに、振動板５０の中心部
分をドーム部５２とすることによって、振動板５０の強
度を大きくすることができる。

【００７１】〔実施例３〕図３は、この発明の音響変換
器の第３の例を示し、図１、図２の実施例１，２と同様
に電磁結合スピーカの場合である。この例では、振動板
５０を実施例２と同様にするとともに、プレート３０の
内周端部３８を後方側に突出させる。

【００７２】この実施例３によれば、プレート３０の後
方側に突出した内周端部３８に磁束が集中するので、ギ
ャップ５での磁気力をより強くすることができ、スピー
カの感度をより高くすることができる。

【００７３】〔実施例４〕実施例１において上述したよ
うに、例えば、図１〜図３の実施例１〜３の駆動コイル
１を、図６に示すような、それぞれ扁平かつ筒状に巻回
した３枚の駆動コイル１Ｓ，１Ｔおよび１Ｕを重ねたも
のとするとともに、それぞれの駆動コイル１Ｓ，１Ｔ，
１Ｕを、図８に示したように、軸心方向に、互いにター
ン数の等しい５個のコイル１Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１
Ｏ〜１Ｋに分割し、または図９に示したように、軸心方
向に、ターン数の比がＮ：Ｎ／２：Ｎ／４：Ｎ／８：Ｎ
／１６となる５個のコイル１Ｅ〜１Ａ，１Ｊ〜１Ｆ，１
Ｏ〜１Ｋに分割する場合には、駆動コイル１を１６ビッ
トのデジタル音声信号によって駆動することができる。

【００７４】この発明の電気音響変換器、例えばスピー
カを、このようにデジタル音声信号によって駆動する場
合の例を、実施例４として示す。

【００７５】図１０は、駆動装置部を含むスピーカ装置
の一例を示し、ＣＤプレーヤやＤＡＴ（デジタルオーデ
ィオテープレコーダ）などからの、例えば４４．１ｋＨ
ｚまたは４８ｋＨｚのサンプリング周波数で１６ビット
にデジタル化された、シリアルデータのデジタル音声信
号Ｄｓが、シリアルパラレル変換器１１０によって、パ
ラレルデータのデジタル音声信号Ｄｐに変換される。

【００７６】そのパラレルデータとされた１６ビットの
デジタル音声信号Ｄｐは、図１１に示すような２’ｓコ
ンプリメントコードで、かつ直線的に量子化されたもの
で、そのデジタル音声信号Ｄｐから、デコーダ１２０に
よって、デジタル音声信号ＤｐのＭＳＢ（最上位ビッ
ト）をサインビットとして、ＭＳＢを除く下位１５ビッ
トである２ＳＢ〜ＬＳＢ（最下位ビット）のそれぞれに
つき、後述するような４個の制御信号Ｇ１〜Ｇ４を生成
する。

【００７７】スピーカは、例えば、図８または図９のよ
うに駆動コイルを総計１５個のコイル１Ａ〜１Ｏに分割
したもので、図１１に示すように、コイル１Ａをデジタ
ル音声信号ＤｐのＬＳＢに対応させ、以下、コイル１
Ｂ，１Ｃ‥‥１Ｎ，１Ｏをデジタル音声信号Ｄｐの１５
ＳＢ，１４ＳＢ‥‥３ＳＢ，２ＳＢに対応させて、図１
０に示すように、それぞれのコイル１Ａ‥‥１Ｎ，１Ｏ
に対して、コイル駆動回路６０Ａ‥‥６０Ｎ，６０Ｏを
設ける。

【００７８】コイル駆動回路６０Ａは、例えば、定電流
源６５Ａと、それぞれスイッチング素子としての４個の
ＦＥＴ６１〜６４と、対応するコイル１Ａとを、ブリッ
ジ接続して構成し、ＦＥＴ６１，６３がオン、ＦＥＴ６
２，６４がオフのときには、定電流源６５Ａの電流Ｉａ
がコイル１Ａにプラス方向に流れ、ＦＥＴ６１，６３が
オフ、ＦＥＴ６２，６４がオンのときには、定電流源６
５Ａの電流Ｉａがコイル１Ａにマイナス方向に流れ、Ｆ
ＥＴ６１〜６４がすべてオンまたはオフのときには、コ
イル１Ａに電流が流れないようにする。他のコイル駆動
回路も、同様である。

【００７９】そして、デコーダ１２０からの、デジタル
音声信号Ｄｐの２ＳＢ，３ＳＢ‥‥ＬＳＢのそれぞれに
ついての制御信号Ｇ１〜Ｇ４を、対応するコイル駆動回
路６０Ｏ，６０Ｎ‥‥６０ＡのそれぞれのＦＥＴ６１〜
６４のゲートに供給する。

【００８０】制御信号Ｇ１〜Ｇ４は、デジタル音声信号
ＤｐのＭＳＢが０で、対応する下位ビットが１のときに
は、制御信号Ｇ１，Ｇ３がＦＥＴ６１，６３をオンにす
るレベル、制御信号Ｇ２，Ｇ４がＦＥＴ６２，６４をオ
フにするレベルとなり、ＭＳＢが０で、対応する下位ビ
ットも０のとき、またはＭＳＢが１で、対応する下位ビ
ットも１のときには、制御信号Ｇ１〜Ｇ４がＦＥＴ６１
〜６４をオフにするレベルとなり、ＭＳＢが１で、対応
する下位ビットが０のときには、制御信号Ｇ１，Ｇ３が
ＦＥＴ６１，６３をオフにするレベル、制御信号Ｇ２，
Ｇ４がＦＥＴ６２，６４をオンにするレベルとなるもの
である。

【００８１】したがって、ＭＳＢが０のときには、ある
下位ビットが１のときにのみ、これに対応するコイルに
プラス方向に信号電流が流れ、逆にＭＳＢが１のときに
は、ある下位ビットが０のときにのみ、これに対応する
コイルにマイナス方向に信号電流が流れる。

【００８２】電磁結合スピーカなどの電磁結合形の電気
音響変換器の振動系の駆動力Ｆは、二次コイルに誘起さ
れる二次電流ｉと、磁気回路のギャップに生じる磁束の
密度Ｂと、磁気回路のギャップ内にある二次コイルの長
さＬとの積として、Ｆ＝ＢＬｉで表され、磁束密度Ｂお
よび長さＬは一定であるので、振動系の駆動力Ｆは、二
次コイルに誘起される二次電流ｉに比例することにな
る。そして、二次コイルに誘起される二次電流ｉは、駆
動コイル（一次コイル）に流れる信号電流と駆動コイル
のターン数との積に比例する。

【００８３】そして、図８のように１５個のコイル１Ａ
〜１Ｏのターン数を等しくする場合には、デジタル音声
信号Ｄｐの１５ＳＢ，１４ＳＢ，１３ＳＢ‥‥に対応す
るコイル１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ‥‥に対応するコイル駆動回
路６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ‥‥の定電流源６５Ｂ，６５
Ｃ，６５Ｄ‥‥の電流Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ‥‥を、デジタ
ル音声信号ＤｐのＬＳＢに対応するコイル１Ａに対応す
るコイル駆動回路６０Ａの定電流源６５Ａの電流Ｉａと
の関係で、Ｉｂ＝２Ｉａ，Ｉｃ＝２Ｉｂ＝４Ｉａ，Ｉｄ
＝２Ｉｃ＝８Ｉａ‥‥とする。

【００８４】したがって、この場合、図１〜図３のよう
に二次コイル７が固定された振動板５０が、デジタル音
声信号ＤｐのＭＳＢの値に応じた方向に、１５個のコイ
ル１Ａ〜１Ｏのそれぞれに対応するビットの重みに比例
した量だけ偏位し、デジタル音声信号Ｄｐに忠実に音声
が再生されることになる。

【００８５】また、図９のように１５個のコイル１Ａ〜
１Ｏ中のコイル１Ｅ，１Ｊ，１Ｏとコイル１Ｄ，１Ｉ，
１Ｎとコイル１Ｃ，１Ｈ，１Ｍとコイル１Ｂ，１Ｇ，１
Ｌとコイル１Ａ，１Ｆ，１Ｋとのターン数の比をＮ：Ｎ
／２：Ｎ／４：Ｎ／８：Ｎ／１６とする場合には、デジ
タル音声信号Ｄｐの１５ＳＢ，１４ＳＢ，１３ＳＢ，１
２ＳＢ，１１ＳＢ，１０ＳＢ，９ＳＢ，８ＳＢ，７Ｓ
Ｂ，６ＳＢ，５ＳＢ，４ＳＢ，３ＳＢ，２ＳＢに対応す
るコイル１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，
１Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｎ，１Ｏに対応する
コイル駆動回路６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅ，６０
Ｆ，６０Ｇ，６０Ｈ，６０Ｉ，６０Ｊ，６０Ｋ，６０
Ｌ，６０Ｍ，６０Ｎ，６０Ｏの定電流源６５Ｂ，６５
Ｃ，６５Ｄ，６５Ｅ，６５Ｆ，６５Ｇ，６５Ｈ，６５
Ｉ，６５Ｊ，６５Ｋ，６５Ｌ，６５Ｍ，６５Ｎ，６５Ｏ
の電流Ｉｂ，Ｉｃ，Ｉｄ，Ｉｅ，Ｉｆ，Ｉｇ，Ｉｈ，Ｉ
ｉ，Ｉｊ，Ｉｋ，Ｉｌ，Ｉｍ，Ｉｎ，Ｉｏを、デジタル
音声信号ＤｐのＬＳＢに対応するコイル１Ａに対応する
コイル駆動回路６０Ａの定電流源６５Ａの電流Ｉａとの
関係で、Ｉａ＝Ｉｂ＝Ｉｃ＝Ｉｄ＝Ｉｅ，Ｉｆ＝Ｉｇ＝
Ｉｈ＝Ｉｉ＝Ｉｊ＝３２Ｉａ，Ｉｋ＝Ｉｌ＝Ｉｍ＝Ｉｎ
＝Ｉｏ＝３２Ｉｆ＝３２×３２Ｉａとする。

【００８６】したがって、この場合にも、図１〜図３の
ように二次コイル７が固定された振動板５０が、デジタ
ル音声信号ＤｐのＭＳＢの値に応じた方向に、１５個の
コイル１Ａ〜１Ｏのそれぞれに対応するビットの重みに
比例した量だけ偏位し、デジタル音声信号Ｄｐに忠実に
音声が再生されることになる。しかも、この場合には、
最小の電流値と最大の電流値との間の電流値の比を、
１：３２×３２というように小さくすることができる。

【００８７】スピーカ振動系は、２０ｋＨｚを超えるよ
うな高い周波数の成分はほとんど再生しない。したがっ
て、上述した各例のように駆動コイルの各コイル１Ａ〜
１Ｏを４４．１ｋＨｚまたは４８ｋＨｚのサンプリング
周波数のデジタル音声信号Ｄｐで駆動しても、そのサン
プリング周波数成分はほとんど再生されない。かりに微
小な音圧で再生されても、２０ｋＨｚを超える音は人間
の耳でほとんど聞き取ることができないので、音楽を聴
く時などでも支障を生じない。

【００８８】そして、上述した各例によれば、Ｄ／Ａコ
ンバータおよびパワーアンプを使用しないで、デジタル
音声信号によって直接、音声を再生する、歪みの小さ
い、最大出力の大きいスピーカを実現することができ
る。

【００８９】なお、上述したように駆動コイルをデジタ
ル音声信号によって駆動する場合、駆動電流の小さいビ
ットに対応する駆動コイルは相対的に細くし、駆動電流
の大きいビットに対応する駆動コイルは相対的に太くす
ることによって、歪みが小さく効率の良い駆動を行うこ
とができる。

【００９０】

【発明の効果】上述したように、この発明によれば、小
型かつ低コストで、高感度かつ大入力・大出力の、全帯
域型または低音専用の音響変換器を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の音響変換器を示す断面図である。

【図２】実施例２の音響変換器を示す断面図である。

【図３】実施例３の音響変換器を示す断面図である。

【図４】振動板の一例を示す平面図および断面図であ
る。

【図５】振動板の他の例を示す平面図および断面図であ
る。

【図６】第１コイルの一例を示す斜視図である。

【図７】第１コイルの他の例を示す斜視図である。

【図８】第１コイルのさらに他の例を示す斜視図であ
る。

【図９】第１コイルのさらに他の例を示す斜視図であ
る。

【図１０】この発明の電気音響変換器をデジタル音声信
号によって駆動する場合の駆動装置部を含む変換器装置
の一例を示す接続図である。

【図１１】図１０の変換器装置におけるデジタル音声信
号の各ビットと各コイルとの関係を示す図である。

【図１２】従来の電磁結合スピーカの一例を示す断面図
である。

【図１３】従来の電磁結合スピーカの他の例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１，１Ｓ，１Ｔ，１Ｕ…駆動コイル（第１コイル）、１
Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１
Ｉ，１Ｊ，１Ｋ，１Ｌ，１Ｍ，１Ｎ，１Ｏ，１Ｐ，１
Ｑ，１Ｒ…コイル、１ｓ，１ｅ…引出線、３…入力端
子、４…端子板、５…ギャップ、６…磁気回路、７…二
次コイル、１４…ヨーク、２０…マグネット、２１…マ
グネット内周部、２２…マグネット外周部、３０…プレ
ート、３６…放音孔、３８…内周端部、５０…振動板、
５２…ドーム部、５３…エッジ部、６０Ａ〜６０Ｏ…コ
イル駆動回路、６５Ａ〜６５Ｏ…定電流源、１１０…シ
リアルパラレル変換器、１２０…デコーダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村口 高弘 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 篠原 幾夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ヨークに取り付けたマグネットの端部と、
   前記ヨークに取り付けたプレートの端部とを、当該音響
   変換器の軸心方向、およびこれに垂直な方向である水平
   方向の、双方に対して斜めの方向に対向させて、これら
   端部間に磁気回路のギャップを形成し、 前記マグネットの内周面または外周面に、扁平かつ筒状
   に巻回した第１コイルを、その軸心方向の一端を前記ギ
   ャップに臨ませて配置し、 前記ギャップに通して前記水平方向に振動板を配置し、
   前記ギャップ位置において前記振動板にショートされた
   第２コイルを固定した音響変換器。
2. 【請求項２】請求項１の音響変換器において、 前記第１コイルが一次コイルとしての駆動コイルであ
   り、当該音響変換器が電気音響変換器である音響変換
   器。
3. 【請求項３】請求項１の音響変換器において、 前記第１コイルが二次コイルとしての出力コイルであ
   り、当該音響変換器が音響電気変換器である音響変換
   器。
4. 【請求項４】請求項１の音響変換器において、 前記第１コイルを分割して巻回した複数のコイルで構成
   し、その複数のコイルを直列または並列に接続した音響
   変換器。
5. 【請求項５】請求項２の音響変換器において、 前記駆動コイルをデジタル音声信号によって駆動する音
   響変換器。