(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと該一次コイルに磁気的に結合された円筒状の二次コイルとからなる円筒状のコイル結合体によって形成されたオープン型の磁気回路と、
前記円筒状のコイル結合体の径方向の外側の近傍に配置された磁石と、
前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、
前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、
前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とするスピーカ装置。
【請求項２】
有底円筒状のヨークと、該ヨークの底部中央に設けられたセンターポールと、該センターポールに外嵌固定され駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと、該一次コイルに磁気的に結合された円筒状の二次コイルと、によって形成されたクローズ型の磁気回路と、
前記二次コイルの径方向の外側に配置された磁石と、
前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、
前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、
前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とするスピーカ装置。
【請求項３】
少なくとも、有底円筒状のヨークと、該ヨークの内周面に取り付けられ駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと、該一次コイルの内周面側に設けられ該一次コイルと磁気的に結合された円筒状の二次コイルと、によって形成された磁気回路と、
前記二次コイルの径方向の内側に配置された磁石と、
前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、
前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、
前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とするスピーカ装置。
【請求項４】
前記二次コイルを冷却する冷却装置を備えたことを特徴とする請求項１又は３に記載のスピーカ装置。
【請求項５】
前記二次コイルを、前記一次コイルをなす円筒の内側の表面あるいは外側の表面のうち前記磁石が配置される側の表面に巻回したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載のスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ装置に関し、特に励磁コイルから得られる磁界によって磁石を振動板と共に駆動するムービングマグネット方式（Ｍ−Ｍ方式）のスピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に家庭用や車載用のオーディオ装置として一般に用いられるスピーカ装置の一例を示す。
【０００３】
このスピーカ装置は、ムービングコイル方式によるものであり、ポールヨーク１０６の上部に環状磁石１０４が配置され、該磁石の上部に環状プレート１０５が配置されており、これらのポールヨーク１０６、磁石１０４及び環状プレート１０５によって磁気回路１０７が形成されている。
【０００４】
磁気回路１０７の磁気ギャップ１０７ａには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が配置されており、ボイスコイルボビン１０３は略円錐形状のコーン形振動板１０１の中央孔に固着され、該中央孔にはキャップ１１３が取り付けられている。振動板１０１はエッジ１０８及びダンパ１０９を介してフレーム１１２に弾性的に支持されており、これにより、振動板１０１、ボイスコイル１０２及びボイスコイルボビン１０３が一体となった状態でスピーカ装置の中心軸Ｘ方向に振動可能とされたムービングコイル方式のスピーカ装置を構成している。
【０００５】
また、フレーム１１２には正負の入力端子１１０が取り付けられており、正負の入力端子１１０にはボイスコイル１０２の両端がそれぞれリード線（線状線）１１１を介して電気的に接続されている。
【０００６】
そして、該入力端子１１０に駆動信号（駆動電流）が供給されることにより、磁気回路１０７の磁気ギャップ１０７ａ内でボイスコイル１０２が駆動信号に応じた電磁駆動力を受け、これにより、ボイスコイル１０２がボイスコイルボビン１０３及び振動板１０１と一体となってスピーカ装置の中心軸Ｘ方向に振動し、振動板１０１から駆動信号に応じた音響エネルギが放射される。
【０００７】
ところで、近年、室内のみならず車内でも臨場感あふれる大音量の音を再生できるスピーカ装置が要望されており、かかる要望に応えるべく、ボイスコイルを電気抵抗が略零の超電導部材で形成してボイスコイルに大きな駆動電流を供給できるようにし、これにより、高い効率で振動板を振動させて高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができるようにしたスピーカ装置が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボイスコイルを超電導部材で形成した従来のムービングコイル方式のスピーカ装置においては、ボイスコイルが振動するため、駆動電流によって発熱するボイスコイルを液体窒素等で冷却するための冷却装置が大型で且つ複雑な構造となるばかりか十分な冷却効果を得ることが難しく、この結果、スピーカ装置の大型化及び重量化を招くと共に、ボイスコイルの熱がスピーカ装置に悪影響を及ぼすという問題がある。
【０００９】
本発明はこのような問題を解消するためになされたものであり、高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができるのは勿論のこと、小型軽量化を図ることができると共に、十分な冷却効果を得ることができるスピーカ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスピーカ装置は、請求項１に記載したように、駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと該一次コイルに磁気的に結合された円筒状の二次コイルとからなる円筒状のコイル結合体によって形成されたオープン型の磁気回路と、前記円筒状のコイル結合体の径方向の外側の近傍に配置された磁石と、前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とする。
あるいは、本発明に係るスピーカ装置は、請求項２に記載したように、有底円筒状のヨークと、該ヨークの底部中央に設けられたセンターポールと、該センターポールに外嵌固定され駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと、該一次コイルに磁気的に結合された円筒状の二次コイルと、によって形成されたクローズ型の磁気回路と、前記二次コイルの径方向の外側に配置された磁石と、前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とする。
あるいは、本発明に係るスピーカ装置は、請求項３に記載したように、少なくとも、有底円筒状のヨークと、該ヨークの内周面に取り付けられ駆動信号が供給される円筒状の一次コイルと、該一次コイルの内周面側に設けられ該一次コイルと磁気的に結合された円筒状の二次コイルと、によって形成された磁気回路と、前記二次コイルの径方向の内側に配置された磁石と、前記磁石が固定されたボビンが固着された状態で振動可能な振動板とを具備し、前記磁石が前記二次コイルに発生する誘導電流と前記磁石による直流磁界との相互作用によって電磁駆動されて前記振動板が振動するスピーカ装置であって、前記二次コイルを超電導部材により形成したことを特徴とする。
【００１１】
上記構成によって、駆動信号が供給される固定側の一次コイルに磁気的に結合された二次コイルを超電導部材で形成して、二次コイルに発生した無限大の誘導電流と磁石による直流磁界との相互作用により、磁石を振動板と一体に振動させるようにしているため、振動板を高い効率で振動させることができ、高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができる。
【００１２】
また、二次コイルは一次コイルと同様に固定側で動かないため、駆動電流によって発熱する二次コイルを液体窒素等の中に封入して十分に冷却するための冷却装置を小型で且つ簡単な構造のものにすることができる。
【００１３】
また、前記二次コイルは、請求項４に記載したように、冷却装置により冷却することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係るスピーカ装置は、請求項５に記載したように、前記二次コイルを、前記一次コイルをなす円筒の内側の表面あるいは外側の表面のうち前記磁石が配置される側の表面に巻回すことが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るスピーカ装置の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
なお、各実施の形態に示すスピーカ装置は、固定の励磁コイルから得られる磁界によって磁石を振動板と共に駆動するムービングマグネット方式（Ｍ−Ｍ方式）である。
【００１８】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための一部を破断した図である。
【００１９】
まず、図１に示すように、第１の実施の形態のスピーカ装置１０は、熱伝導性に優れた部材からなる碗状のカバー１内の略中央に絶縁被膜を有する電線を複数巻回して形成された円筒状の一次コイル２が固定され、一次コイル２の外周側に電気抵抗が略零の超電導部材からなる電線を複数巻回して形成された円筒状の二次コイル３が装着されている。
【００２０】
本実施の形態では、二次コイル３は一次コイル２の外周面に直接巻回されて、一次コイル２に磁気的に結合されており、一次コイル２及び二次コイル３からなるコイル結合体によってオープン型の磁気回路４を形成している。
【００２１】
また、一次コイル２の両端は、直接又は例えばリード線２ａ等を介してカバー１の外部に引き出された後、端子を介して駆動信号供給手段（共に図示せず）に電気的に接続されている。
【００２２】
一次コイル２及び二次コイル３からなる円筒状のコイル結合体の外周近傍にはボビン５の端部に固定されたリング状の磁石６が二次コイル３の外周面に径方向に対向した状態で配置される。ボビン５は略円錐形状のコーン形振動板７の中央孔に固着されている。該中央孔にはキャップ８が取り付けられている。
【００２３】
磁石６は、例えばネオジウム系金属化合物やサマリウム系金属化合物などの材料からなり、径方向に磁化されて内周面と外周面とで一対の磁極Ｎ，Ｓを形成している。
【００２４】
振動板７はエッジ９及びダンパ１２を介してカバー１の上端に固定された熱伝導性に優れた部材からなるフレーム１１に弾性的に支持されており、これにより、振動板７、ボビン５及び磁石６が一体となった状態でスピーカ装置の中心軸Ｘ方向に振動可能とされたムービングマグネット方式のスピーカ装置を構成している。
【００２５】
そして、駆動信号供給手段から一次コイル２に音響再生のための駆動信号（駆動電流）が供給されると、一次コイル２に供給された駆動電流に応じた周波数の磁界が超電導部材で形成された二次コイル３に無限大の誘導電流を発生させ、この誘導電流と磁石６による直流磁界との相互作用により、磁石６が電磁駆動され、ボビン５及び振動板７と一体となってスピーカ装置の中心軸Ｘ方向に振動し、これにより、振動板７から駆動信号に応じた音響エネルギが放射される。
【００２６】
上記構成のスピーカ装置においては、音源からの駆動信号が供給される固定側の一次コイル２に磁気的に結合された二次コイル３を超電導部材で形成して該二次コイル３に発生した無限大の誘導電流と磁石６による直流磁界との相互作用により、磁石６をボビン５及び振動板７と一体に振動させるようにしているため、振動板７を高い効率で振動させることができ、高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができる。
【００２７】
また、二次コイル３は一次コイル２と同様に固定側で動かないため、駆動電流によって発熱する二次コイル３を液体窒素等の中に封入して十分に冷却するための冷却装置を小型で且つ簡単な構造のものにすることができ、この結果、スピーカ装置の小型化及び軽量化を図ることができると共に、スピーカ装置内の冷却を十分なものにすることができる。
【００２８】
また、磁石６はボビン５に固定される小型のもので足り、従来のように磁気回路に配置される大型の磁石を必要としないため、磁気回路４の小型軽量化ひいてはスピーカ装置の更なる小型軽量化を図ることができる。
【００２９】
さらに、超電導部材で形成された二次コイル３が一次コイル２の外周面に直接巻回されて該一次コイル２に磁気的に結合されているため、二次コイル３に効率よく誘導電流を発生させることができる（相互誘導定数Ｋ≒１）。
【００３０】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を説明する。図２は本発明の第２の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための一部を破断した図である。
【００３１】
前述の第１の実施の形態は、一次コイル２及び二次コイル３からなるコイル結合体によってオープン型の磁気回路４を形成した場合であるが、第２の実施の形態のスピーカ装置２０は、図２に示すように、カバー１に代えて、熱伝導性の優れた軟鉄等の軟磁性材料からなる有底円筒状のヨーク２２と該ヨーク２２の底部中央にヨーク２２と一体或いは別体に構成されるセンターポール２１を備え、センターポール２１に一次コイル２を外嵌固定して一次コイル２、超伝導部材より成る二次コイル３及びセンターポール２１、ヨーク２２によってクローズ型の磁気回路２３を構成したものもある。ヨーク２２の外周と一次コイル２，二次コイル３との間には磁気ギャップ２３ａが形成され、この磁気ギャップ２３ａに磁石６が配置される。
【００３２】
この実施の形態では、一次コイル２に駆動電流を供給することにより、一次コイル２、二次コイル３、センターポール２１、ヨーク２２により駆動電流に応じた磁束ループが形成される。そして、この磁束ループ内の磁気ギャップ２３ａに磁石６が配置されることにより、磁石６が電磁駆動され磁石６と協働して振動板７が振動する。
【００３３】
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を説明する。
図３は本発明の第３の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための要部断面図である。
【００３４】
第３の実施の形態のスピーカ装置の要部３０は、図３に示すように、円筒状のヨーク３４の内周面に一次コイル３２を取り付けると共に、一次コイル３２の内周面側に液体窒素が封入された冷却装置３６を配置する。そして、冷却装置３６内に超電導部材で形成した二次コイル３３を収容し、一次コイル３２及び二次コイル３３からなる円筒状のコイル結合体の径方向内側に、磁石６をヨーク３４の底部の中央に構成されるセンターポール３１と二次コイル３３との間（磁気ギャップ３５ａ）に位置させて、配置するようにしたものである。また、図３に示した要部以外の部分は、第１の実施の形態と同様の構成である。
【００３５】
なお、図３では、一次コイル３２、二次コイル３３及びセンターポール３１、ヨーク３４によってクローズ型の磁気回路３５を形成しているが、オープン型の磁気回路とする場合はセンターポール３１は不要となる。
【００３６】
なお、本発明の磁気回路、磁石及び振動板等の構成は、前述の各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００３７】
また、例えば、図５に示すように、一次コイルと二次コイルを扁平状に巻装した扁平コイルをヨークの底部に配置するように構成してもよい。また、一次コイルと二次コイルはヨークの外側、内側あるいはセンターポールに巻装するように構成する他に他の箇所に取り付けるようにしてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳記したように、請求項１〜３に記載した発明によれば、高い音圧レベルで良好な特性の音響再生を行うことができるのは勿論のこと、小型軽量化を図ることができると共に、十分な冷却効果を得ることができるスピーカ装置を提供することができる。
【００３９】
また、請求項４に記載した発明によれば、二次コイルは冷却装置により冷却することができる。
【００４０】
さらに、請求項５に記載した発明によれば、二次コイルを、一次コイルをなす円筒の内側の表面あるいは外側の表面のうち磁石が配置される側の表面に巻回すことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための一部を破断した図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための一部を破断した図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態であるスピーカ装置を説明するための要部断面図である。
【図４】従来のスピーカ装置を説明するための断面図である。
【図５】本発明において、一次コイルと二次コイルを扁平状に巻装した扁平コイルをヨークの底部に配置した構成の（ａ）は断面模式図、（ｂ）は扁平コイルの巻装の模式図である。
【符号の説明】
２，３２  一次コイル
２ａ  リード線
３，３３  二次コイル
４，２３  磁気回路
５  ボビン
６  磁石
７  振動板
８  キャップ
９  エッジ
１０，２０  スピーカ装置
１１  フレーム
１２  ダンパ
２１，３１  センターポール
２２，３４  ヨーク
２３ａ，３５ａ  磁気ギャップ
３０  スピーカ装置の要部
３５  冷却装置
３６  磁気回路
【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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