JPH1051882A - スピーカユニットおよびスピーカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁結合型のスピーカユニットおよびこれを
使用したスピーカ装置において、その効率を向上させる
とともに、デジタルオーディオ信号を直接に再生音とす
る。 【解決手段】 中心導体１０１の周囲に磁性層１０２を
有する線材１００を巻回して電磁結合型のスピーカユニ
ットの１次コイルを構成する。１次コイルを複数のコイ
ルにより構成する。１次コイルと、定電流回路と、スイ
ッチ回路とを、１組ずつ直列接続する。スイッチ回路
を、デジタルオーディオ信号の各ビットにしたがって、
それぞれオン・オフ制御する。

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、電磁結合型のス
ピーカユニットおよびこれを使用したスピーカ装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】スピーカユニットとして電磁結合型のも
のがあるが、これについて図５により説明すると、次の
とおりである。

【０００３】すなわち、図５において、符号１０は、そ
の電磁結合型のスピーカユニット１０の一例を示し、こ
の例においては、ポールピース１１のセンターポール部
１２の先端部の周囲に、凹部あるいは溝１３が形成さ
れ、この溝１３に１次コイル（駆動コイル）１が設けら
れている。

【０００４】さらに、ポールピース１１のフランジ部１
４には、センターポール部１２と近接する位置におい
て、透孔あるいは開口１５が形成され、フランジ部１４
の後面に、端子板１６が取り付けられている。そして、
１次コイル１のリード線（コイル１の両端）１７が、セ
ンターポール部１２の周面に接着されるとともに、開口
１５に挿入され、端子板１６の端子１８にハンダ付けな
どにより接続されている。

【０００５】また、ポールピース１１のフランジ部１４
の前面（図５における上面）には、永久磁石２１が接着
され、この永久磁石２１の前面に、プレート２２が接着
されて、センターポール部１２の先端部の外周面とプレ
ート２２の内周面との間に空隙２３を有する磁気回路２
０が形成されている。

【０００６】そして、空隙２３には、２次コイル（ボイ
スコイル）２が配されている。この２次コイル２は、こ
の例では、非磁性の導電材料、例えばアルミニウムから
なるパイプないし円筒体とされ、１ターンのショートコ
イルとされている。

【０００７】さらに、２次コイル２には、コーン３２の
内周部と、防塵キャップ３３と、ダンパ３４の内周部と
が取り付けられ、プレート２２には、スピーカフレーム
３５が取り付けられている。そして、コーン３２の外周
部にエッジ３１が取り付けられるとともに、このエッジ
３１と、ガスケット３６とがスピーカフレーム３５に取
り付けられ、ダンパ３４の外周部がスピーカフレーム３
５に取り付けられている。

【０００８】このような構成において、１次コイル１に
オーディオ信号が供給されると、そのオーディオ信号に
対応して空隙２３の磁界が変化する。そして、この磁界
の変化により、２次コイル２に起電力が生じるととも
に、２次コイル２はショートコイルとされているので、
２次コイル２にはオーディオ信号に対応した電流が流れ
る。

【０００９】したがって、フレミングの左手の法則によ
り２次コイル２が、オーディオ信号に対応して振動する
とともに、このとき、２次コイル２と一体にコーン３２
が振動する。したがって、スピーカユニット１０から
は、オーディオ信号に対応した再生音が出力される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な電磁結合型のスピーカユニット１０においては、１次
コイル１がセンターポール部１２に設けられるので、１
次コイル１の厚さだけ磁気回路の空隙２３が広くなり、
この空隙２３における磁気の力が小さくなってしまう。

【００１１】そして、空隙２３における磁気の力が小さ
くなれば、２次コイル２の振動の幅が小さくなり、結果
として、スピーカユニット１０の出力音圧レベルが低く
なってしまう。すなわち、スピーカユニット１０の効率
が低下してしまう。

【００１２】この発明は、このような問題点を解決しよ
うとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明においては、磁
気回路に空隙が形成され、この空隙の近傍部分に１次コ
イルが固定され、上記空隙内に２次コイルが配されると
ともに、上記２次コイルにコーンが取り付けられ、上記
１次コイルが、周囲に磁性層を有する線材が巻回されて
構成され、上記１次コイルに流れる電流により上記２次
コイルに電流が誘起されて上記コーンが振動するように
されたスピーカユニットとするものである。

【００１４】したがって、空隙が等価的に狭くなり、効
率が向上する。

【００１５】また、この発明においては、スピーカユニ
ットと、複数ｎ個の定電流回路と、ｎ個のスイッチ回路
とを有し、上記スピーカユニットは、磁気回路に空隙が
形成されるとともに、この空隙の近傍部分にｎ個の１次
コイルが固定され、上記空隙内に２次コイルが配される
とともに、上記２次コイルにコーンが取り付けられ、上
記１次コイルが、周囲に磁性層を有する線材が巻回され
て構成され、上記ｎ個の１次コイルに流れる電流により
上記２次コイルに電流が誘起されて上記コーンが振動す
る電磁結合型のスピーカとされ、上記ｎ個の１次コイル
と、上記ｎ個の定電流回路と、上記ｎ個のスイッチ回路
とが、１組ずつ直列接続され、上記ｎ個のスイッチ回路
が、デジタルオーディオ信号の各ビットにしたがって、
それぞれオン・オフ制御されるようにしたスピーカ装置
とするものである。

【００１６】したがって、デジタルオーディオ信号がＤ
／Ａ変換しなくても直接に再生音として出力される。

【００１７】

【発明の実施の形態】スピーカユニット１０は、図５に
おいて説明したような構成とされるものであるが、１次
コイル１が図１〜図４に示すように構成される。

【００１８】すなわち、図１は、１次コイル１として巻
回される導線１００の断面を示すもので、信号電流の流
れる中心導線１０１が良導体の線材、例えば銅線により
形成されている。そして、この中心導線１０１の周囲
に、例えば鉄材による磁性層１０２がメッキなどの手法
により形成されるとともに、この磁性層１０２の周囲に
絶縁層１０３が形成されている。なお、このような磁性
メッキ線は量産されているので、容易に入手することが
できる。

【００１９】さらに、絶縁層１０３の周囲に接着層１０
４が形成される。この接着層１０４は、例えばエポキシ
系樹脂のように、加熱すると、接着性を示し、冷却する
と、接着した状態で固化するものとされる。

【００２０】そして、この導線１００が、例えば図２Ａ
に示すように、空芯の１次コイル１に巻回される。この
場合、巻回時に加熱し、その後、冷却することにより、
その巻回された状態が保持される。

【００２１】そして、この１次コイル１が、図２Ｂにも
示すように、ポールピース１１のセンターポール部１２
の凹部あるいは溝１３に嵌め込まれるとともに、加熱お
よび冷却されてセンターポール部１２に接着・固定され
る。

【００２２】あるいは、図３に示すように、磁性材料か
らなるボビン１９に、導線１００が巻回されるととも
に、加熱および冷却されてボビン１９に接着・固定され
て１次コイル１が構成される。そして、このボビン１９
がセンターポール部１２の溝１３に圧入され、接着剤に
より接着・固定される。

【００２３】あるいは、図４に示すように、導線１００
が、センターポール部１２の溝１３に直接に巻回され、
加熱および冷却されて接着・固定される。

【００２４】そして、スピーカユニット１０が、例えば
次のような工程により製造される。すなわち、まず、１
次コイル１が、図２〜４において説明した方法により、
溝１３に取り付けられる。

【００２５】次に、１次コイル１の引き出し線１７が、
センターポール部１２の周面に接着されるとともに、開
口１５を通じて端子板１６の端子１８に例えばハンダ付
けされる。

【００２６】続いて、ポールピース１１のフランジ部１
４の前面に接着剤が塗布されてから永久磁石２１が乗せ
られ、永久磁石２１がフランジ部１４に固定される。な
お、このとき、フランジ部１４の段差により、永久磁石
２１の中心と、センターポール部１２の中心との位置合
わせが行われる。

【００２７】次に、永久磁石２１の前面に接着剤が塗布
されるとともに、プレート２２が乗せられ、プレート２
２が磁石２１に固定される。なお、このとき、プレート
２２の内周と、センターポール部１２の外周との間に、
ギャップガイド（図示せず）が差し込まれ、空隙２３が
規整される。そして、接着剤の乾燥後、ギャップガイド
が引き抜かれる。

【００２８】また、フレーム３５が、カシメなどの手法
によりプレート２２にあらかじめ取り付けられ、あるい
は空隙２３の完成後、ネジなどの手段によりプレート２
２に取り付けられる。

【００２９】次に、スペーサ（図示せず）が用意され
る。この場合、そのスペーサはパイプ状とされ、その外
径は２次コイル２の内径に合わせた大きさとされ、内径
はセンターポール部１２の外径に合わせた大きさとされ
ている。そして、このスペーサが２次コイル２の内側に
差し込まれた状態で、２次コイル２が空隙２３の所定の
位置に配置され、この配置状態で、ダンパ３４が、２次
コイル２と、フレーム３５にそれぞれ接着される。

【００３０】さらに、エッジ３１の取り付けられたコー
ン３２の外周がフレーム３５に接着されるとともに、ガ
スケット３６が接着される。また、コーン３２の内周が
２次コイル２の外周に接着・固定される。そして、接着
剤の乾燥後、スペーサが引き抜かれ、防塵キャップ３３
がコーン３２の頂部あるいは２次コイル２の先端に接着
される。

【００３１】そして、最後に永久磁石２１が着磁され、
図５のスピーカユニット１０は完成とされる。

【００３２】以上のような構成によれば、１次コイル１
は、信号電流の流れる中心導体１０１に対して磁性層１
０２が形成されているので、この磁性層１０２が磁気的
にセンターポール部１２あるいはプレート２２の一部と
して作用し、空隙２３が等価的に狭くなったように作用
する。したがって、スピーカユニット１０としての効率
が向上し、音圧レベルが上昇する。

【００３３】しかも、１次コイル１の線材として、量産
されている磁性メッキ線を使用することができるので、
コストの上昇がほとんどなく、たとえ上昇するとして
も、最少に抑えることができる。

【００３４】上述においては、この発明を電磁結合型の
スピーカユニット１０に適用した場合であるが、以下に
おいては、この発明を、デジタルオーディオ信号をＤ／
Ａ変換することなく、直接に再生音を得ることのできる
スピーカ装置に適用した場合である。

【００３５】今、デジタルオーディオ信号ＳDが、ＣＤ
やＤＡＴなどにおいて使用されているフォーマットであ
るすれば、すなわち、量子化ビット数が16ビットで、
２’ｓコンプリメント形式であるとすれば、図７に示す
ように、そのＭＳＢはサインビットであり、そのデジタ
ルオーディオ信号ＳDがＤ／Ａ変換されたときのアナロ
グオーディオ信号の極性を示し、ＬＳＢ〜２ＳＢが、そ
のアナログオーディオ信号のレベル（絶対値）を示して
いる。

【００３６】そこで、上述の１次コイル１は、デジタル
オーディオ信号ＳDに対応して、例えば、15個のコイル
１Ａ〜１Ｎ、１Ｐから構成される。そして、コイル１Ａ
〜１Ｐの巻き数は、デジタルオーディオ信号ＳDの各ビ
ットの重みに対応した値とされる。

【００３７】すなわち、例えば、図７に示すように、コ
イル１Ａ〜１Ｐが、デジタルオーディオ信号のＬＳＢ〜
２ＳＢに対応するとすれば、コイル１Ａの巻き数は２
回、コイル１Ｂの巻き数は４回、コイル１Ｃの巻き数は
８回、…というように、あるビットに対応するコイルの
巻き数は、１つ下位のビットに対応するコイルの巻き数
の２倍とされる。

【００３８】したがって、コイル１Ａ〜１Ｐの巻数の比
は、項比２の等比級数で、２**０〜２**14とされている
（x**yは、xのy乗を示す。以下同様）。なお、これらコ
イル１Ａ〜１Ｐは、図１により説明したように、磁性層
１０２を有する導線１００とされ、上述のようにスピー
カユニット１０が構成される。

【００３９】そして、スピーカ装置の信号系が、例えば
図６に示すように構成される。すなわち、符号４１Ａ〜
４１Ｎ、４１Ｐは定電流回路を示す。この定電流回路４
１Ａ〜４１Ｐは、正および負の電源ラインに接続され、
外部からの制御信号にしたがって吐き出し型モードある
いは吸い込み型モードで動作するものである。そして、
吐き出し型モードのときには、所定の一定の大きさの直
流電流（定電流）Ｉを負荷に供給し、吸い込み型モード
のときには、吐き出し型モードのときと等しい大きさの
直流電流Ｉを負荷から吸い込むものである。

【００４０】そして、これら定電流回路４１Ａ〜４１
Ｎ、４１Ｐの出力端と、接地との間に、双方向性のスイ
ッチ回路４２Ａ〜４２Ｎ、４２Ｐと、スピーカユニット
１０の１次コイル１Ａ〜１Ｎ、１Ｐとが、１組ずつ直列
接続される。この場合、スイッチ回路４２Ａ〜４２Ｐの
それぞれは、例えば、ＭＯＳ−ＦＥＴのドレイン・ソー
ス間を、互いに逆方向に直列接続して構成することがで
きる。

【００４１】さらに、デジタルオーディオ信号ＳDが、
入力端子２２１を通じて直列並列変換回路２２２に供給
され、信号ＳDは、１サンプル分ずつ直列／並列変換さ
れて並列データとされ、この並列データのＭＳＢが、定
電流回路４１Ａ〜４１Ｐに、吐き出し型モードと吸い込
み型モードとの制御信号信号として供給され、定電流回
路４１Ａ〜４１Ｐは、ＭＳＢ＝“０”のときには吐き出
し型モードとして動作し、ＭＳＢ＝“１”のときには吸
い込み型モードとして動作するように制御される。

【００４２】また、変換回路２２２からの並列データの
ＬＳＢ〜２ＳＢがデコーダ回路２２３に供給されるとと
もに、ＭＳＢがデコーダ回路２２３に供給され、ＬＳＢ
〜２ＳＢは、折り返し２進符号における下位15ビットの
形式、すなわち、デジタルオーディオ信号ＳDの絶対値
を示す２進データに変換あるいはデコードされる。

【００４３】そして、この変換後のＬＳＢ〜２ＳＢがス
イッチ回路４２Ａ〜４２Ｐにその制御信号として供給さ
れ、ビットが“０”のとき、対応するスイッチ回路はオ
フとされ、“１”のとき、オンとされる。

【００４４】このような構成によれば、デジタルオーデ
ィオ信号ＳDのＭＳＢが“０”のときには、定電流回路
４１Ａ〜４１Ｐは吐き出し型モードの動作となるので、
定電流回路４１Ａ〜４１Ｐ→スイッチ回路４２Ａ〜４２
Ｐ→１次コイル１Ａ〜１Ｐ→接地の極性に定電流Ｉ〜Ｉ
が流れる。

【００４５】また、信号ＳDのＭＳＢが“１”のときに
は、定電流回路４１Ａ〜４１Ｐは吸い込み型モードの動
作となるので、接地→１次コイル１Ａ〜１Ｐ→スイッチ
回路４２Ａ〜４２Ｐ→定電流回路４１Ａ〜４１Ｐの極性
に定電流Ｉ〜Ｉが流れる。

【００４６】すなわち、ＭＳＢの値によって１次コイル
１Ａ〜１Ｐを流れる定電流Ｉ〜Ｉの極性が反転する。し
たがって、スピーカユニット１０のコーン３２の偏位方
向は、信号ＳDのＭＳＢにより制御される。

【００４７】また、そのとき、デコーダ回路２２３から
出力される並列データのＬＳＢ〜２ＳＢが、信号ＳDか
らＤ／Ａ変換されたときのアナログオーディオ信号の絶
対値を示している。さらに、ＬＳＢ〜２ＳＢのうちのあ
るビットが“１”のとき、スイッチ回路４２Ａ〜４２Ｐ
のうちの対応するスイッチ回路がオンになり、１次コイ
ル１Ａ〜１Ｐのうちの対応する１次コイルに定電流Ｉが
流れる。そして、１次コイル１Ａ〜１Ｐは、上記のよう
な巻き数比とされている。

【００４８】したがって、スピーカユニット１０のコー
ン３２が偏位するとき、その偏位量はＬＳＢ〜２ＳＢの
示す絶対値に対応することになる。

【００４９】これらの結果、スピーカユニット１０のコ
ーン３２は、信号ＳDの１サンプル分ごとに、そのＭＳ
ＢおよびＬＳＢ〜２ＳＢに対応した方向および大きさに
偏位するので、スピーカユニット１０からはデジタルオ
ーディオ信号ＳDの再生音が出力されることになる。

【００５０】そして、この場合、一般のスピーカと同
様、スピーカユニット１０の振動系は、高域には反応し
にくく、特に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、１次コイル１Ａ〜１
Ｐが44.1ｋHzまたは48ｋHzのサンプリング周波数のデジ
タルオーディオ信号ＳDで駆動されても、そのサンプリ
ング周波数の成分はほとんど再生されない。仮に微小な
音圧で再生されても、20ｋHzを越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、支障を生じること
がない。

【００５１】また、１次コイル１Ａ〜１Ｐは、デジタル
オーディオ信号ＳDをＤ／Ａ変換したときのアナログオ
ーディオ信号の周波数成分にかかわらず、デジタルオー
ディオ信号ＳDのサンプリング周波数で駆動されるの
で、低域から高域まで再生することができる。

【００５２】こうして、このスピーカ装置によれば、デ
ジタルオーディオ信号をＤ／Ａ変換することなく再生音
に変換することができる。また、１次コイル１Ａ〜１Ｐ
に対して双方向に定電流Ｉを流すとき、その定電流Ｉを
オン・オフ制御するスイッチ回路は、１次コイル１Ａ〜
１Ｐの１個につき１個でよい。したがって、コストを低
減することができるとともに、信頼性を高めることがで
きる。

【００５３】なお、上述においては、１次コイル１Ａ〜
１Ｐの巻き数の比が、デジタルオーディオ信号ＳDのＬ
ＳＢ〜２ＳＢに対応して２**０〜２**14であるとした
が、１次コイル１Ａ〜１Ｐの巻き数をすべて等しくする
とともに、定電流回路４１Ａ〜４１Ｐの定電流の大きさ
の比を、項比２の等比級数で、２**０〜２**14とするこ
ともできる。

【００５４】あるいは、両者を組み合わせることもで
き、すなわち、定電流回路４１Ａ〜４１Ｐの定電流の大
きさと、１次コイル１Ａ〜１Ｐの巻き数との積の比が、
デジタルオーディオ信号ＳDのＬＳＢ〜２ＳＢの重みに
対応していればよい。

【００５５】また、１次コイル１（１Ａ〜１Ｐ）の一部
を、コイル１と対向するプレート２２の内周面に取り付
けてもよい。あるいは、１次コイル１のすべてをプレー
ト２２の内周面に取り付けることもできる。さらに、セ
ンターポール部１２と、フランジ部１４とが別々に形成
されるとともに、これらがネジなどにより一体に組み立
てたものであってもよい。

【００５６】

【発明の効果】この発明によれば、電磁結合型のスピー
カの効率を改善することができる。しかも、そのための
コストの上昇がほとんどない。また、デジタルオーディ
オ信号をＤ／Ａ変換しなくても、直接に再生音を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一部の一形態を示す断面図である。

【図２】この発明の一部の一形態を示す斜視図である。

【図３】この発明の一部の一形態を示す斜視図である。

【図４】この発明の一部の一形態を示す斜視図である。

【図５】この発明の一形態を示す断面図である。

【図６】この発明の一形態を示す接続図である。

【図７】この発明を説明するための図である。

【符号の説明】

１、１Ａ〜１Ｐ…１次コイル、２…２次コイル、１０…
スピーカユニット、１１…ポールピース、１２…センタ
ーポール部、１８…端子、２０…磁気回路、２１…永久
磁石、２２…プレート、２３…空隙、３１…エッジ、３
２…コーン、３３…防塵キャップ、３４…ダンパ、３５
…スピーカフレーム、４１Ａ〜４１Ｐ…定電流回路、４
２Ａ〜４２Ｐ…スイッチ回路、１００…導線、１０１…
中心導体、１０２…磁性層、１０３…絶縁層、１０４…
接着層、２２１…入力端子、２２２…直列並列変換回
路、２２３…デコーダ回路、ＳD…デジタルオーディオ
信号

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気回路に空隙が形成され、 この空隙の近傍部分に１次コイルが固定され、 上記空隙内に２次コイルが配されるとともに、 上記２次コイルにコーンが取り付けられ、 上記１次コイルが、周囲に磁性層を有する線材が巻回さ
   れて構成され、 上記１次コイルに流れる電流により上記２次コイルに電
   流が誘起されて上記コーンが振動するようにされたスピ
   ーカユニット。
2. 【請求項２】請求項１に記載のスピーカユニットにおい
   て、 上記線材が磁性メッキ線であるようにされたスピーカユ
   ニット。
3. 【請求項３】請求項２に記載のスピーカユニットにおい
   て、 上記１次コイルが、複数のコイルに分割されているよう
   にされたスピーカユニット。
4. 【請求項４】請求項２に記載のスピーカユニットにおい
   て、 上記１次コイルが、複数のコイルに分割されるととも
   に、 この分割されたコイルが、デジタルオーディオ信号のビ
   ットの重みに対応した巻き数とされているようにされた
   スピーカユニット。
5. 【請求項５】スピーカユニットと、 複数ｎ個の定電流回路と、 ｎ個のスイッチ回路とを有し、 上記スピーカユニットは、 磁気回路に空隙が形成されるとともに、 この空隙の近傍部分にｎ個の１次コイルが固定され、 上記空隙内に２次コイルが配されるとともに、 上記２次コイルにコーンが取り付けられ、 上記１次コイルが、周囲に磁性層を有する線材が巻回さ
   れて構成され、 上記ｎ個の１次コイルに流れる電流により上記２次コイ
   ルに電流が誘起されて上記コーンが振動する電磁結合型
   のスピーカとされ、 上記ｎ個の１次コイルと、上記ｎ個の定電流回路と、上
   記ｎ個のスイッチ回路とが、１組ずつ直列接続され、 上記ｎ個のスイッチ回路が、デジタルオーディオ信号の
   各ビットにしたがって、それぞれオン・オフ制御される
   ようにしたスピーカ装置。
6. 【請求項６】請求項５に記載のスピーカ装置において、 上記ｎ個の定電流回路は、定電流を吐き出すモードと、
   吸い込むモードとを有するものとされ、 上記ｎ個の定電流回路のモードが、上記デジタルオーデ
   ィオ信号のＭＳＢにより同時に切り換え制御されるとと
   もに、 上記ｎ個のスイッチ回路が、上記デジタルオーディオ信
   号のうち、これがＤ／Ａ変換されたときのアナログオー
   ディオ信号のレベルを決定するビットによりそれぞれオ
   ン・オフ制御されるようにしたスピーカ装置。
7. 【請求項７】請求項６に記載のスピーカ装置において、 上記ｎ個の１次コイルは、上記デジタルオーディオ信号
   のビットの重みに対応した巻き数とされ、 上記ｎ個の定電流回路の定電流は互いに等しい大きさと
   されるようにしたスピーカ装置。
8. 【請求項８】請求項６に記載のスピーカ装置において、 上記ｎ個の１次コイルは互いに等しい巻き数とされ、 上記ｎ個の定電流回路の定電流は、上記デジタルオーデ
   ィオ信号のビットの重みに対応した大きさとされるよう
   にしたスピーカ装置。
9. 【請求項９】請求項６に記載のスピーカ装置において、 上記ｎ個の定電流回路の定電流の大きさと、上記ｎ個の
   １次コイルの巻き数との積が、上記デジタルオーディオ
   信号のビットの重みに対応した大きさとされるようにし
   たスピーカ装置。