(57)【要約】【課題】励磁型マグネットを使用することにより高音質・高効率を得ることのできる励磁型スピーカを提供する。【解決手段】励磁コイル、センターポール、磁極ヨーク及びトッププレートを含む励磁型マグネットと、該励磁型マグネットによって形成される磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルと、ボイスコイルに結合された状態で振動可能な振動板とを備え、振動板の周縁がフレームに固定されているスピーカにおいて、上記励磁コイルは、隣接する線間に空隙を生じないように真四角線を密に巻回して、隣接する線間の空隙をなくし、励磁コイルの断面の占有面積の有効性を向上せしめて電流密度を上げて磁束密度を増大し、励磁コイルの抵抗値の低下によって、熱損や自己発熱を押さえ、省エネルギーの面からも優れた作用効果を奏することが出来る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターポールピース、励磁コイル、磁極ヨーク及びトッププレートからなる励磁型マグネットと、トッププレートに取付けられたフレームと、前記センターポールピースとトッププレート間の磁気ギャップに移動可能に配置したボイスコイルを巻回したボイスコイルボビンと、該ボイスコイルボビンに結合したコーン振動板と、該コーン振動板とフレーム間に配したダンパーとを備える励磁型スピーカにおいて、
上記励磁コイルは、隣接する線間に空隙を生じないように真四角線を密に巻回してなることを特徴とする励磁型スピーカ。
【請求項２】
上記ボイスコイルを巻回するボイスコイルボビン及び該ボイスコイルボビンに結合されるコーン振動板を和紙にて形成したことを特徴とする請求項１記載の励磁型スピーカ。
【請求項３】
上記ボイスコイルを巻回するボイスコイルボビンをガンビ和紙で構成し、該ボイスコイルボビンに結合されるコーン振動板をコーゾ和紙にて形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の励磁型スピーカ。
【請求項４】
上記コーン振動板に和紙製のサブコーン及びドーム状ダイアフラムを結合してフルレンジの音域を再生可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載の励磁型スピーカ。
【請求項５】
上記サブコーンをガンビ和紙で構成し、上記ドーム状ダイアフラムを純金製薄板で形成したことを特徴とする請求項４記載の励磁型スピーカ。
【請求項６】
上記ドーム状ダイアフラムを錫製薄板で形成したことを特徴とする請求項４記載の励磁型スピーカ。
【請求項７】
上記ドーム状ダイアフラムをアルミニウム薄板で形成したことを特徴とする請求項４記載の励磁型スピーカ。
【請求項８】
上記ボイスコイルを、真四角線をボイスコイルボビンに巻回して形成したことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の励磁型スピーカ。
【請求項９】
センターポールピース、励磁コイル、センターポールピースの周囲に配した磁極ヨーク及びトッププレートを備えるスピーカ用励磁型マグネットにおいて、
前記励磁コイルの巻線に断面が真四角の銅線を、隣接する線間に空隙を生じないようにセンターポールピースの周りに密に巻回してなることを特徴とするスピーカ用励磁型マグネット。
【請求項１０】
上記センターポールピース、磁極ヨーク及びトッププレートの少なくとも一つにパーメンジュールを使用したことを特徴とする請求項９記載のスピーカ用励磁型マグネット。
【請求項１１】
上記磁極ヨークを円筒部分と円盤状部分とで形成したことを特徴とする請求項９記載のスピーカ用励磁マグネット。
【請求項１２】
上記センターポールピースと磁極ヨークとを一体成形したことを特徴とする請求項９記載のスピーカ用励磁型マグネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ及びスピーカ用マグネットに関し、さらに詳細には、励磁型マグネットと軽量振動板との組み合わせによって低入力、高音声出力を可能とした励磁型スピーカ及び該スピーカ用励磁型マグネットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可聴周波数のスピーカとして、再生音の高効率化、高忠実度化を図る目的のために、マグネット、振動板等の構成に幾多の改良がなされてきたが、基本的には、マグネットを用いた磁気回路中で振動板に連結されたボイスコイルに音声信号電流を流すことにより振動板を振動させ、再生音を得る構成に変りはないものの、上記再生音の高効率化、高忠実度化の目的を達成するためには、スピーカの各構成素子のより良い素材の開発が重要な課題の一つであった。
【０００３】
最も一般的に、音楽再生、音声再生等において使用されているスピーカは、コーン状に成形した振動板をボイスコイルと永久磁石を採用したマグネットとを用いて振動させる型式のもので、高出力、高忠実度で音声の再生が可能なスピーカを得るためには、高磁束密度が必要とされることから、従来、高磁束密度が得られる強力な永久磁石の開発に多くの努力が払われてきた。しかしながら、再生音の高効率化、高忠実度化の目的の達成のために、未だ満足出来るほどの高磁束密度が得られるスピーカ用マグネットは実現されないでいる。
【０００４】
一方、初期のスピーカでは励磁型のマグネットを採用したものがラジオ、レコードプレーヤー等の音響機器に採用されていたが、強力な永久磁石の開発に伴って、殆どの励磁型スピーカは姿を消していった。しかし、最近になって重量と容積の巨大化を招くことなく、強力なスピーカマグネットを得るために、励磁型マグネットが見直され、超電導コイルを励磁コイルとして採用して高磁束密度を得るようにしたスピーカも開発されている（特許文献１参照）。
【０００５】
図1は、従来型のマグネットを使用したムービングコイル型スピーカの一例を示すもので、このスピーカ装置１００は、ポール磁極ヨーク１０６の上部に環状マグネット１０４が配置され、この環状マグネット１０４の上部に環状プレート１０５が配置されて磁気回路１０７が形成されている。
【０００６】
磁気回路１０７の磁気ギャップ１０７ａには、コーン状振動板１０１の中央孔に固着されているボイスコイルボビン１０３の端部に巻回されたボイスコイル１０２が配置されている。また、中央孔部分にはキャップ１１３が設けられ、コーン状振動板１０１の外周部はエッジ１０８がを介してフレーム１１２の外周部に固着されている。
【０００７】
また、コーン状振動板１０１の中央部は、ダンパ１０９を介してフレーム１１２に支持されている。これにより、コーン状振動板１０１、ボイスコイル１０２およびボイスコイルボビン１０３が一体となってスピーカ装置１００の中心軸Ｘ方向に振動するように構成されている。
【０００８】
ボイスコイル１０２には、フレーム１１２に設けられた入力端子１１０に印加される駆動信号がリード線１１１を介して供給されることにより、ボイスコイル１０２が駆動信号に応じて磁束を発生し、磁気回路１０７の磁気ギャップ１０７ａの磁界との相互作用によって電磁駆動力を受け、これにより、コーン状振動体１０１がスピーカ装置１００の中心軸Ｘ方向に振動し、入力された駆動信号に応じた音声が再生される。
【特許文献１】特開平０１−１０１７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題としては、従来技術において得ることの出来なかった高磁束密度を、励磁型マグネットを用いて実現し、かかる励磁型マグネットをスピーカに適用する点にある。前述したような永久磁石を用いた従来技術では、磁束密度を上げるためマグネットの大型化は免れず、使用に際して重量、容積等種々の問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るスピーカは、磁気回路を構成するマグネットおよび磁極ヨークを大型化することなく、目的達成のための強力な磁束密度を得るために、励磁型のマグネットに新たな知見に基づく真四角線を巻回したコイルを採用することにより、コイル巻線の断面積を大きくし、励磁コイル組み込みスペースでの効率を、丸線の場合の効率：６６．６％から真四角線の効率：９９．９％へと向上することにより、従来技術による励磁型マグネットでは達成することの出来なかった高磁束密度を実現し、高能率で、高分解能の極めて透明感のある今までに体験したことのない再生音を得ることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の特徴とする真四角線を巻回した励磁コイルは、隣接する巻線間に空隙を生じないように真四角線を密に巻回しているので、従来の丸線を密に巻回した励磁コイルが隣接する線間に多くの空隙が存在する励磁コイルに比べて、電線密度大きくすることが出来、巻回した真四角線励磁コイルの断面の占有面積の有効性を丸線の場合いに比べて、理論上１．２７倍に向上せしめることが出来、総磁束エネルギーもこれに比例して向上せしめることが可能となった。また、励磁コイルの断面積の占有面積を占積率で２７％アップすることが可能となり、励磁コイルの省スペース化と励磁磁束のパワー・アップが可能となり、真四角線を同じサイズの丸線と比較した場合、抵抗値が１５〜２０％以上低下するという顕著な効果を奏することが出来、強い磁束を得ることが出来る。また、励磁コイルの抵抗値が低下するため、熱損や自己発熱を押さえることが出来るため、省エネルギーの面からも優れた作用効果を奏することが出来る。
【００１２】
これら励磁型マグネットの改善に加えて、本発明では、略円錐形状をした手漉きコーゾ和紙からなるコーン状振動板の中央孔部分にガンビ和紙からなるボイスコイルボビンを固着して振動体系の軽量化を図り、振動体系のコンプライアンスを最善の状態に迄近づけることにより、再生音の高忠実度化をさらに実現することが可能となり、かかる振動体系を本発明の励磁型マグネットとの組み合わせることによって、予想以上の音響再生効果を奏せしめることが出来、本発明によれば、例えば、直径１６．５１ｃｍ（６．５インチ）の単一のスピーカによって、従来の２ウエイ、３ウエイのスピーカシステムの音域を超える再生音を実現することが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明にかかる実施の形態について図面に基づいて説明する。図２は本発明にかかる励磁型スピーカの断面図、図３は丸線を用いた励磁コイルの部分断面図、図４は本発明の真四角線を用いた励磁コイルの部分断面図、図５は本発明の励磁型マグネットの他の実施例を示す断面図、図６は本発明の励磁型マグネットの更に他の実施例を示す断面図、図７は本発明の真四角線コイル採用の励磁型スピーカによる再生音の周波数特性の測定結果を示す図、図8は丸線コイル採用の励磁型スピーカとによる再生音の周波数特性の測定結果を示す図である。
【００１４】
本発明にかかる励磁型スピーカは、中央の円柱状のセンターポールピースを取り囲んで励磁コイルが巻回され、このセンターポールピースの外側には、センターポールピースとの間に磁気ギャップを形成して磁気回路を構成する環状のトッププレート及び磁極ヨークを有している。中央のセンターポールピースは、直流電源から励磁コイルに供給される直流により励磁される。
【００１５】
図２において、１はセンターポールピース、２は励磁コイル、３は磁極ヨーク、４はトッププレート、１３はトッププレートに取付けられたフレーム基台、５はセンターポールピースとトッププレート間の磁気ギャップ、６はボイスコイル、７はボイスコイルボビン、８はボイスコイルボビンに結合したコーン振動板、９はコーン振動板とフレーム１０間に配したダンパーを示す。
【００１６】
本発明の特徴とする励磁コイル２は、図４にその一部断面を示すように、隣接する巻線間に空隙を生じないように真四角線を密に巻回したもので、図３に示す従来型の丸線を密に巻回した励磁コイルが隣接する線間に多くの空隙が存在するものに比べて飛躍的に電線密度が増加していることが理解される。即ち、本発明の真四角線を巻回した励磁コイルは、図3の従来型の丸線を巻回した例示コイルに比較して、断面積の占有面積の有効性を理論上１．２７倍に向上せしめることが出来、総磁束エネルギーもこれに比例して向上することが出来る。また、励磁コイルの断面積の占有面積の有効性から、励磁コイルの省スペース化（占積率で２７％アップ）と励磁磁束のパワー・アップが可能となり、同じサイズの丸線と比較した場合、抵抗値が１５〜２０％以上低下することにより、強い磁束を得ることが出来、また、励磁コイルの抵抗値が低下するため、熱損や自己発熱を押さえることが出来るため、省エネルギーの面からも有効である。
【００１７】
本発明の励磁コイルは、図４の断面図に示す様に、隣接する線間に空隙を生じないように真四角線を密に巻回した為、励磁電流密度を飛躍的に増大することが可能となり、しかも、励磁コイル内を流れる電流の表皮効果と相俟って、極めて効率の良いスピーカ用の励磁マグネットの形成が可能となった。本発明では、永久磁石を利用したマグネット或いは丸線励磁コイルを使用した励磁型マグネットでは達成することが出来なかった高磁束密度を励磁型のマグネットにおいて実現することが可能となった。
【００１８】
さらに、本発明では、真四角線による励磁コイルの採用に加えて、磁気回路を構成するセンターポールピース、環状トッププレート及び磁極ヨークにパーメンジュールを使用することにより、マグネットとしての磁気特性を更に改善することが出来、スピーカ用マグネットとしては、理想に近い励磁型マグネットを得ることが出来た。
【００１９】
図５、図６は、本発明の励磁マグネットの他の実施例を示すもので、図５の励磁型マグネットは、磁極ヨークを円筒部分3-1、円板状部分3-2で構成したもので、磁極ヨークの製作が容易となる利点がある。また、図６の励磁型マグネットは、センターポール１と磁極ヨーク３とを一体に成形したもので、磁路の継ぎ目を少なくして漏洩磁束を極力低減し且つ磁気抵抗を低くすることが出来、励磁型グネットの効率を高め得る効果がある。
【００２０】
これら励磁型マグネットの改善に加えて、本発明では、励磁型マグネットの磁気回路中に形成される磁気ギャップに、細い真四角線または丸線の銅線などからなるボイスコイルが巻回される例えばガンビ和紙にて形成したボイスコイルボビンを位置せしめ、このボイスコイルボビンを略円錐形状をした手漉きコーゾ和紙からなるコーン状振動板の中央孔部分に固着して振動体系の軽量化を図り、もってコンプライアンスを最善の状態に迄近づけることにより、再生音の高忠実度化をさらに実現することが可能となり、本発明の励磁型マグネットと組み合わせることによって、予想以上の音響再生効果を奏せしめることが出来た。
【００２１】
本発明の前記手漉き和紙のコーン振動板に、さらにガンビ和紙製のサブコーン及び純金製、錫製又はアルミニウム製薄板からなるドーム状のキャップを結合することによって、フルレンジの音域を再生することが可能となり、本発明によれば、径１６．５１ｃｍ（６．５インチ）の単一のスピーカによって、従来の２ウエイ、３ウエイのスピーカシステムの音域を超える再生音を実現することが出来た。
【００２２】
（測定結果）
本発明の真四角線コイル採用の励磁型スピーカと丸線コイル採用の励磁型スピーカとによる再生音の周波数特性を測定した結果を図７及び図８に示す。
（比較の条件）
１）励磁コイル以外の磁気回路の構成素子は両者共に同じものを使用
２）励磁電圧：１２V
３）使用したガウスメーター：株式会社ユーデーエス製の「HGM3000O」
【００２３】
（測定結果）
１）磁束密度    ・真四角線使用の場合
励磁電圧    １２V
磁束密度    １５５００  ガウス
・丸線使用の場合
励磁電圧    １２V    
磁束密度    １４２００  ガウス
２）再生周波数  ・真四角線使用の場合
図７    参照
・丸線使用の場合
図８    参照
３）視聴結果    真四角線使用の場合と丸線使用の場合の視聴差
本発明の真四角線を使用した場合.丸線使用の場合に比べて、能率が上がり、分解能が大変良くなり、アンプ電源の良い部分、悪い部分までもが一段と聞き分け出来るようになり、結果として、アンプ自体の電源環境の改善が必要となった。アンプ電源の電源環境を改善した上で、再度視聴を行なった結果、本発明の真四角線使用の励磁型スピーカは、今まで体験したことのない再生音で鳴り響き、その楽音情報の多さは感動ものであった。
【００２４】
上記測定結果の顕著な差異に基づく試聴結果の差異は、両者の再生周波数特性を示す図７及び図８からも容易に窺い知ることが出来る。即ち、本発明の真四角線コイルを使用した図７では、丸線コイルを使用した図８のものに比べて、高域及び低域で再生音に顕著な延びが認められ、また、周波数帯域全体に亘って、数デシベルの改善が認められることからも明らかである。
【００２５】
なお、本発明のスピーカは、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、前述の実施形態においては、コーン形のスピーカ装置について説明したが、ドーム形のスピーカ装置にも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来型のスピーカ装置を示す断面図。
【図２】本発明にかかる励磁型マグネットを用いた励磁型スピーカの断面図。
【図３】丸線を密に巻回した励磁コイルの部分断面図。
【図４】本発明の真四角線を密に巻回した励磁コイルの部分断面図。
【図５】本発明の励磁型マグネットの他の実施例を示す断面図。
【図６】本発明の励磁型マグネットの更に他の実施例を示す断面図。
【図７】本発明の真四角線コイル採用の励磁型スピーカによる再生音の周波数特性の測定結果を示す図。
【図８】丸線コイル採用の励磁型スピーカとによる再生音の周波数特性の測定結果を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
１    センターポール
２    励磁コイル  
３    磁極ヨーク
４    トッププレート
５    磁気ギャップ
６    ボイスコイル
７    ボイスコイルボビン
８    振動版
９    ダンパー
１０  フレーム（筐体）
１１  サブコーン
１２  ドーム状ダイアフラム
１３  フレーム基台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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