(57)【要約】【課題】ヨークと永久磁石との間の間隙を大きくとることができ、ボイスコイルの設計が容易であるにも拘らず、もとの信号の再現特性に優れたスピーカの提供。【解決手段】互いに対向して配置された永久磁石列１１１および永久磁石列１１５と、永久磁石列１１１と永久磁石列１１５との間に配置され、三相音声信号が印加される三相コイル１３１と、三相コイル１３１によって振動せられる振動板２と、振動板２を弾性的に支持するとともに、永久磁石列１１１および永久磁石列１１５が固定されたフレーム８と、を有し、永久磁石列１１１は、特定方向に２πの整数等分ずつ磁極の方向が変化し、永久磁石列側１１５の磁場が強め合い、反対側の磁場が弱めあう永久磁石１１２を有し、永久磁石列１１５は、前記特定方向に２πの整数等分ずつ磁極の方向が変化し、永久磁石列１１１側の磁場が強め合い、反対側の磁場が弱め合う永久磁石１１６を有するスピーカ。【選択図】図１
2013211804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置された第１の永久磁石列および第２の永久磁石列と、
前記第１の永久磁石列と前記第２の永久磁石列との間に移動可能に配置され、三相に変換された音声信号が印加されるコイルと、
前記コイルによって振動せられる振動板と、
前記振動板を弾性的に支持するとともに、前記第１の永久磁石列および前記第２の永久磁石列に対して相対的に固定された位置にあるフレームと、
を有し、
前記第１の永久磁石列は、特定方向に２πの整数等分ずつ磁極の方向が変化し、前記第２の永久磁石列側の磁場が強め合い前記第２の永久磁石列側と反対側の磁場が弱め合うように前記特定方向に配列された複数の第１の永久磁石を有し、
前記第２の永久磁石列は、前記特定方向に２πの整数等分ずつ磁極の方向が変化し、前記第１の永久磁石列側の磁場が強め合い前記第１の永久磁石列側と反対側の磁場が弱め合うように前記特定方向に配列された複数の第２の永久磁石を有する
スピーカ。
【請求項２】
前記複数の第１の永久磁石の磁極の方向が前記特定方向に９０度ずつ回転するように前記複数の第１の永久磁石が前記特定方向に配列され、
前記複数の第２の永久磁石の磁極の方向が前記特定方向に９０度ずつ回転するように前記複数の第２の永久磁石が前記特定方向に配列され、
前記複数の第１の永久磁石の磁極の方向と前記複数の第２の永久磁石の磁極の方向が、前記特定方向と垂直な方向については同じ方向であり、前記特定方向の磁極の方向については反対方向である請求項１記載のスピーカ。
【請求項３】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は何れもリング状であり、前記特定方向は、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の中心軸方向である請求項１または２に記載のスピーカ。
【請求項４】
前記振動板はコーン型である請求項１〜３の何れか１項に記載のスピーカ。
【請求項５】
前記振動板は平面状である請求項１〜３の何れか１項に記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なスピーカは、図３に示すように、音声信号が入力される円筒状のボイスコイルａと、ボイスコイルａに固定された振動板ｂと、ボイスコイルａの振動板ｂが固定された側とは反対側の端部に相対するように配設された永久磁石ｃと、永久磁石ｃのボイスコイルａに相対する側の端面に固定され、ボイスコイルａの内側に貫入する円柱状のポールピースｄと、永久磁石ｃにおけるポールピースｄが固定された側とは反対側の端面に固定されているとともに、両端面が、ボイスコイルａを挟んでポールピースｄの側面に相対するように屈曲されたヨークｅと、ダンパｆおよびエッジｇを介して振動板ｂを弾性的に支持するフレームｈと、振動板ｂの中央開口部を覆蓋する球面状のキャップｉと、を有する。前記スピーカにおいては、ヨークｅもフレームｈに固定されている（特許文献１）。
【０００３】
ここで、小出力の音声信号で大きな音量を得ようとすれば、音声信号の強さに対する振動板の振幅を大きくする必要があり、そのためには、ヨークと永久磁石との間の磁束を強くする必要がある。
【０００４】
しかしながら、一般的なスピーカにおいては、ボイスコイルを振動させるための磁石として永久磁石が用いられており、永久磁石においては、得られる磁束密度に限界がある。
【０００５】
したがって、ヨークと永久磁石との間の磁束を強めるために、ヨークと永久磁石との間の間隙を小さくする必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３４１２１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ヨークと永久磁石との間の間隙を小さくすると、スピーカ、特にボイスコイルの設計が困難になる。
【０００８】
本発明は、ボイスコイルの設計が容易であり、且つもとの信号の再現特性に優れたスピーカを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明はスピーカに関し、互いに対向して配置された第１の永久磁石列および第２の永久磁石列と、前記第１の永久磁石列と前記第２の永久磁石列との間に配置され、三相に変換された音声信号が印加されるコイルと、前記コイルによって振動せられる振動板と、前記振動板を弾性的に支持するとともに、前記第１の永久磁石列および前記第２の永久磁石列に対して相対的に固定された位置にある固定されたフレームと、を有し、前記第１の永久磁石列は、特定方向に２πの整数等分ずつ磁極の方向が変化し、前記第２の永久磁石列側の磁場が強めあい前記第２の永久磁石列側と反対側の磁場が弱めあうように前記特定方向に配列された複数の第１の永久磁石を有し、前記第２の永久磁石列は、前記特定方向に２πの整数等分ずつ磁極の方向が変化し、前記第１の永久磁石列側の磁場が強めあい前記第１の永久磁石列側と反対側の磁場が弱めあうように前記特定方向に配列された複数の第２の永久磁石を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のスピーカにおいて、前記複数の第１の永久磁石の磁極の方向が前記特定方向に９０度ずつ回転するように前記複数の第１の永久磁石が前記特定方向に配列され、前記複数の第２の永久磁石の磁極の方向が前記特定方向に９０度ずつ回転するように前記複数の第２の永久磁石が前記特定方向に配列され、前記複数の第１の永久磁石の磁極の方向と前記複数の第２の永久磁石の磁極の方向が、前記特定方向と垂直な方向については同じ方向であり、前記特定方向の磁極の方向については反対方向であることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のスピーカにおいて、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は何れもリング状であり、前記特定方向は、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の中心軸方向であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のスピーカにおいて、前記振動板がコーン型であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のスピーカにおいて、前記振動板が平面状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボイスコイルの設計が容易であり、しかも、もとの信号の再現特性に優れたスピーカが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態１に係るスピーカを長手方向に沿って切断した断面を示す断面図である。
【図２】図２は、実施形態１のスピーカを図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図３は、従来のスピーカの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
１．実施形態１
以下、本発明のスピーカの一例について説明する。
＜構成＞
図１に示すように、実施形態１のスピーカ１は、ダンパ４とエッジ６とによってフレーム８に弾性的に支持されているとともに、円錐状に広がる振動板と、三相に変換された音声信号が入力されることによって振動板２を振動させる加振装置１０と、を備える。加振装置１０はフレーム８に固定されている。
【００１７】
図１に示すように、加振装置１０は、ハルバッハ配列した永久磁石を備えるリニア電動機として構成され、円筒状の固定子１０５と、固定子１０５の軸方向に可動する円筒状の可動子１０７と、を備えている。
【００１８】
固定子１０５は、リング状の永久磁石１１２の磁極がその中心軸を含む断面において９０度ずつ回転するように永久磁石１１２を隣接させて構成される第１の永久磁石列としての外側永久磁石列１１１と、リング状の永久磁石１１６の磁極がその中心軸を含む断面において９０度ずつ回転するように永久磁石１１６を隣接させて構成される第２の永久磁石列としての内側永久磁石列１１５と、を備えている。
【００１９】
外側永久磁石配列１１１の永久磁石１１２の数と内側永久磁石配列１１５の永久磁石１１６の数は同じである、外側永久磁石配列１１１の永久磁石１１２のうち径方向に着磁した永久磁石１１２の磁極方向と、永久磁石配列１１５の永久磁石１１６のうち径方向に着磁した永久磁石１１６の磁極方向は、同じ半径上に配置されているもの同士は同じである。外側永久磁石配列１１１の永久磁石１１２のうち軸方向に着磁した永久磁石１１２の磁極方向と、内側永久磁石配列１１５の永久磁石１１６のうち軸方向に着磁した永久磁石１１６の磁極方向は、同じ半径上に配置されているもの同士は反対である。
【００２０】
外側永久磁石配列１１１では、永久磁石１１２の磁極を軸方向に９０度ずつ回転させながら配列しているので、配列の一方の側（本実施の形態では外側）の磁場が弱まり、その配列の他方の側（本実施の形態では内側、内側永久磁石配列１１５側）では、その分磁場が強くなって、外側永久磁石配列１１１の片側（本実施の形態では内側）に強い磁場を発生させることができる。また、内側永久磁石配列１１５では、永久磁石１１６の磁極を軸方向に９０度ずつ回転させながら配列しているので、配列の一方の側（本実施の形態では内側）の磁場が弱まり、その配列の他方の側（本実施の形態では外側、外側永久磁石配列１１１側）では、その分磁場が強くなって、内側永久磁石配列１１５の片側（本実施の形態では外側）に強い磁場を発生させることができる。
【００２１】
一方、可動子１０７は、三相コイル１３１が巻装された円筒状のボビン１３３と、一端が振動板２の中央部に固定されているとともに、ボビン１３３が装着されている延長管１３５と、を備える。三相コイル１３１からは三相交流電流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相、および中性点電流に対応する４本のリード線１３７が引き出されている。４本のリード線１３７は、延長管１３５および振動板２に沿ってスピーカ１の外部に引き出され、１本面、２本目、３本目、および４本目は、夫々駆動装置１０９のＵ極、Ｖ極、Ｗ極、および中性点極に電気的に接続されている。したがって、４本のリード線１３７には、駆動装置１０９の発生する三相交流電圧に応じた三相交流電流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相、および中性点電流が流れ、三相コイル１３１が励磁されて所定の推力で可動子１０７が軸方向に移動する。なお、駆動装置１０９は、増幅器や音声合成装置などの音声信号発生源１０８からの単相の音声信号を三相の音声信号に変換する機能を有する。
【００２２】
このように外側磁石配列１１１と内側永久磁石配列１１５とを構成しているので、外側永久磁石配列１１１と内側永久磁石配列１１５との間の空間の磁場は強くなり、その一方では、外側永久磁石配列１１１の外側と内側永久磁石配列１１５の内側には、磁場は殆ど漏れなくなる。そして、外側永久磁石列１１１と内側永久磁石列１１５との間の間隙中に半径方向の磁束が極めて多く分布するようになる。半径方向の磁束が極めて多く分布するこの間隙中に三相コイル１３１が配置されており、磁束の大部分が三相コイル１３１と直角に鎖交するので、駆動装置１０９から供給される電力を効率よく推力に変換できる。このように、三相コイル１３１が配置される領域の磁場が強くなるので、三相コイル１３１に鉄心を使用しなくても、三相コイル１３１が強く励磁され、大きい推力で可動子１０７を軸方向に移動することができる。そして、鉄心を使用しないので、コギングをなくすかまたは小さくできる。
【００２３】
上述の実施の形態では、三相コイル１３１が、半径方向の磁束が極めて多く分布する間隙中に配置されるので磁束の大部分が三相コイル１３１と直角に鎖交し、より少ない電流で大きな推力が発生する。外側永久磁石配列１１１では、永久磁石１１２の磁極を軸方向に９０度ずつ回転させながら配列して、外側永久磁石配列１１１の外側の磁場が弱まり、外側永久磁石配列１１１の内側では、その分磁場が強くなって、外側永久磁石配列１１１の内側に強い磁場を発生させ、また、内側永久磁石配列１１５では、永久磁石１１６の磁極を軸方向に９０度ずつ回転させながら配列して、内側永久磁石配列１１５の内側の磁場が弱まり、内側永久磁石配列１１５の外側では、その分磁場が強くなって、内側永久磁石配列１１５の外側に強い磁場を発生させたが、磁極を軸方向に９０度ずつ回転させなくても、例えば、４５度ずつ回転させてもよく、軸方向に２πの整数等分ずつ磁極の方向が変化するように複数の第１の永久磁石を軸方向に配列して、第１の永久磁石の配列の内側の磁場が強めあい、外側の磁場が弱めあうようにし、軸方向に２πの整数等分ずつ磁極の方向が第１の永久磁石の配列とは反対方向に変化するように複数の第２の永久磁石を軸方向に配列して、第１の永久磁石の配列の内側に配置し、第２の永久磁石の配列の外側の磁場が強めあい、内側の磁場が弱めあうように配置してもよい。
【００２４】
＜作用＞
次に、本実施の形態のスピーカ１の動作について説明する。
音声信号発生源１０８から駆動装置１０９に音声信号が入力されると、駆動装置１０９は入力された音声信号に対応する三相の励磁電流を三相コイル１３１に供給する。これによって三相コイル１３１は音声信号に応じて周期的に励磁されて推力を発生し、可動子１０７を軸線方向に振動する。可動子１０７の振動は、延長管１３５を介して振動板２に伝達され、振動板２を振動させる。
【００２５】
固定子１０５では、外側永久磁石配列１１１においては、永久磁石１１２の磁極を軸方向に９０度ずつ回転させながら配列して、外側永久磁石配列１１１の外側の磁場が弱まり、外側永久磁石配列１１１の内側では強い磁場が発生するようにしている。また、内側永久磁石配列１１５では、永久磁石１１６の磁極を軸方向に９０度ずつ回転させながら配列して、内側永久磁石配列１１５の内側の磁場が弱まり、内側永久磁石配列１１５の外側では、その分磁場が強くなって、内側永久磁石配列１１５の外側に強い磁場が発生するようにしている。
【００２６】
したがって、外側永久磁石列１１１と内側永久磁石列１１５との間の間隙中に半径方向の磁束が極めて多く分布している。具体的には、外側永久磁石列１１１と内側永久磁石列１１５との間の間隙中の磁束密度は、従来のスピーカのポールピースとヨークとの間の磁束密度の約２倍になる。そして、半径方向の磁束が極めて多く分布するこの間隙中に三相コイル１３１が配置されているので、磁束の大部分が三相コイル１３１と直角に鎖交し、駆動装置１０９から供給される電力を効率よく推力に変換できる。その結果、三相コイル１３１は空芯コイルであるから慣性モーメントが小さいにも拘らず、可動子１０７には大きなトルクが作用するので、大きな振幅が得られるため、低音域でも高音域でも振動板２の振動を大きく取れる。このため、スピーカ１は、従来のヨークとポールピースとボイスコイルとを有するスピーカと比較して周波数範囲を広げることができる。
【００２７】
また、外側永久磁石配列１１１および内側永久磁石配列１１５の何れにおいても、リング状の永久磁石１１２および永久磁石１１６の磁極をハルバッハ配列としており、ヨークやポールピースのような鉄心を有しない。したがって、音声信号発生源１０８からの音声信号を再現性良く再現できる。また、高周波で大電流を流しても発生する音に歪みを生じることがない。
【００２８】
また、振動板２の振幅を従来と同じとすればよいのであれば、外側永久磁石列１１１と内側永久磁石列１１５との間の間隙を、従来のヨークとポールピースとボイスコイルとを有するスピーカにおけるヨークとポールピースとの間隙の約２倍とすることができるから、従来のボイスコイルに相当する三相コイル１３１の設計が楽になる。
【００２９】
以上、振動板２が円錐状であるスピーカの例について説明したが、本発明は、振動板が平面状である平面スピーカにも適用できる。
【符号の説明】
【００３０】
１    スピーカ
２    振動板
８    フレーム
１０    加振装置
１０５    固定子
１０７    可動子
１０８    音声信号発生源
１０９    駆動装置
１１１    外側永久磁石列
１１２、１１６  永久磁石
１１５    内側永久磁石列
１３１    三相コイル
【図１】
2013211804.tif 000003
【図２】
2013211804.tif 000004
【図３】
2013211804.tif 000005