JPS6116696A - スピ−カ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、スピーカ装置に関し、特にキャビネットに収
納された動電型スピーカユニットを含むスピーカ装置に
関する。

背景技術 従来、動電型スピーカ装置において、低域再生帯域を拡
大するために種々の手法が採られているが、基本的には
、次の事項１）〜３）を避けることが出来なかった。す
なわち、 １）スピーカユニットの振動板の前後の放射音波は逆位
相なので、これを隔離するためにスピーカユニットをキ
ャビネットに収納する必要がある。

２）スピーカシステムの最低共振周波数ｆＯは、振動系
の質量と振動系のステイフネスによって決定されるが、
スビニカユニットの振動系の支持スティフネスをいかに
小さくしても、キャビネットに収納することにより振動
系のステイフネスは大きくなってしまう。すなわち最低
共振周波数ｆＯは高くなってしまう。

３）球面波音源である限り、音圧周波数特性を平坦にで
きる領域は、振動系が質量制御すなわち加速度一定で振
動している領域に限られ最低共振周波数ｆＯ以下におい
ては１２ｄＢ１０ｃｔの傾斜で音圧周波数特性が低下す
る。

従って、上記の制約下において、いかにして最低共振周
波数ｆｏを低（するかが問題であり、そのために従来は
種々の手法が採られてきた。その手法としては、例えば
、以下に記載した（１）〜（４）の手法がある。すなわ
ち、 （１）振動系の質量を増加する。

（２）大きなキャビネットにスピーカユニットを収納す
る。

（３）スピーカユニットの口径を小さくして等価的にキ
ャビネットによるステイフネスを小さくする。

（４）振動系の支持スティフネスを極端に小さくする。

ところが、これら手法についても、それぞれ次の様な欠
点がある。すなわち、手法（１）においては、同じ駆動
力では感度が低下することになる。

感度を低下させない様に駆動力を増加させれば、それ以
上の割合で電磁制動が増加し、結局最低共振周波数ｔ’
ｏ付近では出力レベルが低下することになる。手法〈２
）では、外形寸法が大きくなるので、寸法が決められて
いる場合はこの手法は使えない。手法（３）の場合は手
法（１）と同様に感度が低下してしまう。手法（４）で
は、仮に支持部のステイフネスを零としても、キャビネ
ットのスティフネスは存在する。尚、一般的なブックシ
ェルタイブのスピーカシステムでは支持部のそれに比較
して２〜５倍程度大きい。

以上のように、従来採られてきた各手法では、最低共振
周波数を大′幅に低下させることは困難であり、小型ス
ピーカ装置においては特にそれが困難となっていた。ま
た、振動系の振動加速度を検出し、これをアンプにフィ
ードバラ＆するＭＦＢ（Ｍ　ｏｔ　ｉ、ｏｎａ　Ｉ、Ｆ
ｅｅｄｂａｃｋ　）方式でも、再生帯域の拡大は可能で
あるが、加速度を検出する手段が必要でかつアンプが特
殊なものとなるので、−殻付がなく、高価なものとなる
と共に、動作の不安定さやアンプの質による音質の変化
等の問題もあり、広く普及するに至っていないのが現状
である。

発明の概要 本発明は、上述した点に鑑みなされたもので□、感度の
低下を来すことなく最低共振周波数を低くすることによ
り、低域再生帯域の拡大を可能としたスピーカ装置を提
供することを目的とする。

本発明によるスピーカ装置は、通常のボイスコイルとは
電気的に独立したサブコイルを設け、このサブコイルに
ボイスコイルの変位方向の力が発生するように直流電流
を流すことによって負のスティフネスを発生させるよう
にしたことを特徴としている。

実　　施　　例 以下、本発明の実施例を図に基いて説明する。

第１図は、本発明によるスピーカ装置の機構部の断面図
であるが、左右対称のため右半分のみを示している。図
において、断面逆丁字形ポールヨーク１の底部周縁部に
は、厚み方向に着磁された環状のマグネット２が載置さ
れ、このマグネット２上には更に環状のプレート３が載
置され、これらによって磁気回路部が構成されている。

ポール！□ ヨーク１のセンターポール１Ａの周壁とプレート３の内
壁との間に形成された磁気ギャップ内には、ボビン４に
巻回されたボイスコイル５が挿入されている。ボビン４
はダンパ６を介してフレーム７により振動自在に支持さ
れている。ボビン４には振動板８がその中央孔にて結合
し、更にセンターキャップ９が冠着されている。振動板
８の開口周縁部は、ガスケット１０によってフレーム７
に固着せしめられたエツジ１１により支持されている。

ボイスコイル５は磁気ギャップにおける磁束を有効に利
用して効率を向上せしめるために、その巻幅が磁気ギャ
ップにおける磁極対向幅（プレート３の厚み）より広い
いわゆるロングボイスコイルとなっている。このボイス
コイル５とは別にボビン４には更に、ボイスコイル５の
巻幅方向における両側に位置するように一対のサブコイ
ル１２ａ、１２ｂが巻回されている。この一対のサブコ
イル１２ａ、１２ｂは、各々の巻回方向が同じ場合は互
いに逆極性となるように直列に、逆方向巻回の場合は同
極性となるように直列に接続される。

ボイスコイル５およびサブコイル１２ａ、１２ｂの相対
位置は、第２図に示される様に、磁気ギャップ中の磁束
分布との対応において、サブコイル１２ａ、１２ｂのボ
イスコイル５側の各端部が磁束分布の急激な傾斜の始ま
り位置に一致するように設定される。

第３図は本スピーカ装置の回路図であり、キャビネット
Ｃに収納されたスビーカユニツｌ−Ｓ　Ｐのボイスコイ
ル５には、信号源１３がらのオーディオ信号がアンプ１
４を介して供給される。一方、直列接続された一対のサ
ブコイル１２ａ、１２ｂの両端には外部直流電源１５が
接゛続されており、この直流電源１５から各サブコイル
１２ａ、１２ｂに直流電流が供給される。この直流電流
の値は直流型８ｉ；ｉ１５に内臓された可変抵抗器ＶＲ
の調整によって可変となっている。

本スピーカ装置における諸元の一例の数値を、表１に示
す。

［表　　１］ 次に、本発明の作用について説明する。

まず、サブコイル１２ａおよび１２ｂに直流電流■を直
流電源１５から供給する。このとき、それぞれのコイル
１２ａ、１２ｂには磁極の中央に向って力が働くように
直流゛電流Ｉの向きを設定しておけば、入力信号がない
状態では各々に発生する力が逆向きで同一の大きさとな
るのでバランス状態となり、各コイルは静止状態を維持
する。

今、入力信号が供給されボイスコイル５が第２図におい
て下方向にΔＸだけ、変位したとすると、一方のサブコ
イル１２ａが磁束密度の急な傾斜部に入り力が増大する
。一方、他方のサブコイル１２ｂは磁束密度が低い緩か
な傾斜部に入り力がやや減少する。従って合成力として
は、ボイスコイ。

ル５の変位方向の力となる。

ここで、磁束密度の傾きをＫ〈本実施例ではに＝２００
０（Ｇ／ｍｍ）とする）、位置をＸとし、磁束密度が傾
斜部分で、Ｂｏｘ＝に−Ｘなる式で表わされるとすれば
、直流電流Ｉを流したときにＸ位置で発生する力Ｆｘは
、コイルの有効長を９とすれば、 Ｆｘ　＝Ｂｏｘ−Ｑ＝に−Ｘ−Ｑ　・Ｉ等価スティフネ
スＳは、 ５＝Ｆｘ　／Ｘ＝Ｋ　−Ｑ　−１ となる。そして、表１に示した本スピーカ装置における
諸元をあてはめて計算すると、表２に示す如き結果が得
られる。尚、等価ステイフネスＳはボイスコイル５の変
位方向に力が発生するようにとられているので負スティ
フネスＳＮとなる。

［表　２］ ここで、従来装置におけるキャビネット収納状態での最
低共振周波数ｒｏｃを計算してみると、ｆｏｃ＝１／２
π　　　ｕ＋　　ｃ　　　ｌｌｌ。

＝５１．２　（Ｈｚ　） となる。

これに対して、本発明装置において、表２に示される様
な負ステイフネスＳＮを付加した場合の最低共振周波数
ｆＯｃＮを計算すると、表３に示す如くなる。ただし、
等価ステイフネスＳＯは、Ｓｏ　＝Ｓｕ　＋Ｓｃ　−８
Ｎ である。この関係が第４図に示す。第４図では、変位−
抗力の関係を表わしているので、ステイフネスは図示の
曲線の傾きとなることは言うまでもない。尚、第４図に
おいて、（ωはスピーカユニットの変位−抗力の関係、
（ｂ）はキャビネットの変位−抗力の関係、（Ｃ）はス
ピーカユ、ニット＋キャビネットの変位−抗力の関係、
（小は本発明装置により付加される変位−抗力の関係、
Ｔｅｌは全体を合成し。

た実質的な変位−抗力の関係をそれぞれ示している。

［表　３］ 第３図において、直流電＃１１５から出力される直流電
流の値が可変であるので、その値を変化させることによ
り極めて容易に最低共振周波数を変化させることができ
、最適値の設定を簡単に行なうことができる。尚、直流
電源１５はその出力特性が定電流特性、すなわち電源内
部インピーダンスが極めて高い状態であることが望まし
し１゜なぜなら、負°ステイフネスを発生するためのサ
ブコイル１２ａ、１″２ｂも磁界内で振動するために逆
起電力が発生することになるが、もし電源の内部インピ
ーダンスが低い場合は、この逆起電力が短絡して短絡電
流が流れるため制動作用が生じ、結果的に振幅が減少し
て低域再生帯域の拡大に対して不利となるからである。

尚、本発明は、サブコイル１２ａ、１２ｂに直流電流を
流すことによって負ステイフネスを得ようとするもので
あるから、構成においては、上記実施例に限定されるも
のではない。すなわち、磁界（磁束密度の分布）の傾斜
部分に位置するサブコイルに直流電流をその力が変位を
拡大する方向（負スティフネスとなる向き）に流すよう
にさえ構成されていれば、磁気ギャップおよびサブコイ
ルの数は複数であっても全く同等の効果が得られるので
ある。

また、上記実施例では、２個のサブコイルを用いている
が、それぞれのコイルが静止、位置から磁極と反対方向
へ変位している間は、負ステイフネスの値としては小さ
い、すなわち殆ど作用していないので、この期間のみ直
流電流を遮断することにより、電力効率を上げることが
できる。具体的には、第５図に示すように、それぞれの
ザブコイルにサイリスタ１６ａ、１６ｂを接続し、その
ゲートに変位の方向に極性が合致した入力信号（ローパ
スフィルタ１．７および直流アンプ１８を経たオーディ
オ信号）を取り出し、て印加することにより、各サブコ
イルに対して一方向性の直流電流が得られ、上記目的が
達成されるのである。

第６図には本発明による′スピーカ装置の機構部の他の
実施例における磁気回路部の磁束分布に対する各コイル
の位置関係が示されている。本実施例においては、マグ
ネット２の上下にトッププレート３ａおよびバックプレ
ート３ｂが配され、これらプレート３ａ、３ｂと対向す
るポールヨーク１Ｂの対向部分が凸状に形成されて一対
の磁気ギャップを構成している。これら一対の磁気ギャ
ップには一対のボイスコイル５ａ、５ｂが配され、これ
ら一対のボイスコイル５ａ、５ｂ間に単一のサブコイル
１２が配された構成となっている。

この構成によれば、サブコイル１２が磁束密度分布にお
けるゼロクロス近傍の直線−分に位置するので、負ステ
イフネスの直線性が良く、又一対のボイスコイル５ａ　
、５ｂがプッシュプル動作を行なうため、２次歪を少な
くすることができる。

尚、上記各実施例においては、サブコイルをボイスコイ
ルと同じ磁気回路部に配したが、負ステイフネルを得る
ための専用の磁気回路部を別に設け、この磁気回路部に
サブコイルを配しても良いことは勿論である。

効　　　果 以上説明したように、本発明によれば、通常のボイスコ
イルとは電気的に独立したザブコイルを設け、このサブ
コイルにボイスコイルの変位方向の力が発生するように
直流電流を流すことによって負のスティフネスを発生さ
せ、等価スディフネスを低減させるようにしたので、最
低共振周波数を下げることができ、低域再生限界を拡大
できると共に、振動系質量を増加して最低共振周波数を
低下させる従来の方法に比較して感度の低下がなく、さ
らにはＭＦＢ方式で問題になる構造の複雑化やアンプの
質による音質の変化、動作の不安定等の問題もないスピ
ーカ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスピーカ装置の機構部を示す断面
図、第２図は第１図におｔプる磁気回路部の磁束分布に
対する各コイルの位置関係を示す図、第３図はかかるス
ピーカ装置の回路系のブロック図、第４図は各種状態に
おける変位−抗力の関係を示す図、第５図は本発明によ
るスピーカ装置の回路光の他の実施例を示すブロック図
、第６図は本発明によるスピーカ装置の機構部の他の実
施例における磁気回路部の磁束分布に対する各コイルの
位置関係を示す図である。 主要部分の符号の説明 ２・・・・・・マグネット　３・・・・・・プレート４
・・・・・・ボビン ５．５ａ　、５ｂ・・・・・・ボイスコイル８・・・・
・・振動板 １２、１２ａ　、’１２ｂ・・・・・・サブコイル１５
・・・・・・直流型ＩＩＩ　　ＳＰ・・・・・・スピー
カユニットＣ・・・・・・キャビネット 本１図 尾２図 ：＃３図 菓ｄ　図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャビネットに収納された動電型スピーカユニッ
   トを含むスピーカ装置であって、オーディオ信号が供給
   されるボイスコイルと、前記ボイスコイルとは電気的に
   独立して設けられたサブコイルと、前記サブコイルに直
   流電流を供給する直流電源とを備え、前記サブコイルに
   前記ボイスコイルの変位方向の力が発生するように直流
   電流を流すことを特徴とするスピーカ装置。
2. （２）前記ボイスコイルはその巻幅が磁気回路部の磁極
   対向幅より広いロングボイスコイルであり、前記サブコ
   イルは前記ボイスコイルの巻幅方向における両側に設け
   られた一対のコイルからなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のスピーカ装置。
3. （３）前記直流電源による直流電流の値が可変であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第記載のスピーカ装置。