JPH0477520B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本説明は、低音用スピーカに対する環状空隙磁
石装置であつて、動作空隙内を大きなストローク
で運動する可動コイルと、軟鉄性の円柱形磁極
と、環状永久磁石とを有し、外環状永久磁石は、
前記磁極から距離を置いて、上方極板と下方極板
との間に配置されており、前記上方極板は動作空
隙の外周面を制限するものであり、前記下方極板
には、磁極の下方領域において当該磁極を取り囲
む開口部が設けられており、外開口部は動作空隙
の軸線方向延長上にある、環状磁石装置に関す
る。

低音スピーカにおいては、例えば振動板を極め
て柔軟に懸吊することが要請される。その結果、
ボイスコイルが磁石装置の動作空隙の主磁界を過
ぎた後に、内部の漂遊磁界によつて更に内方へと
移動させられ、殊にスピーカが過制御されると下
方の極板につきあたつてしまう。

ボイスコイルがこのように下方の極板に達する
のを防ぐために、従来は、スピーカの音響品質を
良くするのに望ましい値よりも硬く振動板および
ボイスコイルを懸吊せざるを得なかつた。

本発明の目的は、冒頭に述べた形式の環状空隙
磁石装置を、振動板およびボイスコイルを極めて
柔軟に懸吊して、仮りにスピーカが過制御された
場合でも、ボイスコイルが下方の極板に達しない
ように構成することにある。

この目的は本発明により、環状磁石装置を次の
ように構成して解決される。すなわち、前記開口
部は、制動空隙を形成しており、かつ上方極板に
対して距離を有しており、該距離は上方極板の厚
さよりも大きく、制動空隙内では、下方極板の導
磁性横断面が次のように減少されて、磁気抵抗が
形成されている、すなわち、制動空隙を通過する
磁束と制動空隙上方を通過する漂遊磁束との和
が、動作空隙下方の内部漂遊磁束よりも大きく、
前記２つの磁束が共に、動作空隙内の磁束および
動作空隙下方の漂遊磁束に対して反対方向である
ように下方極板の導磁性横断面が減少されている
ように構成して解決される。

本発明では、動作空隙３を通過する磁束１０ｂ
が、下方極板内の磁気抵抗１０ｅのため分割さ
れ、その結果この磁束の一部１０ａが制動空隙を
通過するようになる。また通常のように、動作空
隙下方に、磁極５から上方極板７へ延在する付加
的漂遊磁束１０ｃが形成される。相応する漂遊磁
束１０ｄは下方極板から磁極へ延在する。

漂遊磁束１０ｃは、動作空隙を通る磁束１０ｂ
と同じ方向で作用し、ボイスコイルが動作空隙下
方を既に通過した後にも作用する。この漂遊磁束
１０ｃに対して、漂遊磁束１０ｄは反対方向に作
用する。主制動磁束は、主磁束の磁束成分１０ａ
により形成される。制動作用を形成するために
は、制動空隙を通る磁束１０ａと制動空隙上方を
通過する磁束１０ｄとの和が、動作空隙下方の内
部漂遊磁束１０ｃよりも大きくなるようにするこ
とが重要である。なぜなら、この内部漂遊磁束１
０ｃは、上に述べたように、ボイスコイルが動作
空隙の下方に移動され、動作空隙を通る磁束がコ
イルにほとんど作用しなくなつても、このコイル
をなお下方に駆動するからである。言い替える
と、制動空隙を通過する磁束と制動空隙上方の漂
遊磁束とによつて形成される反対方向の磁界は、
動作空隙下方を通過する漂遊磁束により形成され
る磁界よりも、大きくなければならない。制動空
隙を通る磁束の向きが、動作空隙下方の漂遊磁束
の向きと反対方向であるから、ボイスコイルはア
クテイブに制動され、下方極板への底付きが阻止
される。

動作空隙の周囲の内部漂遊磁束に対して逆方向
の、前記の制動空隙中の磁束ならびに制動空隙の
上方の漂遊磁束によつて、その大きさを容易に調
整できる磁気反力が得られ、スピーカを過制御し
た場合でも可動コイルが下方極板に達することを
避けられる。しかもその際振動板の懸吊の柔軟性
には無関係である。

磁気抵抗は、下方極板の横断面積を減らすこと
により形成できる。しかしまた、下方極板と磁極
との間に導磁性の弱い連結部材を設けることによ
つても形成できる。

スピーカを所望の音響品質に容易に調整するた
めに、または経済性の点かた、下方極板に隣接し
て軟鉄環を設け、この軟鉄環が制動空隙の外周を
その軸線方向の長さの少なくとも一部に亘つて形
成するようにし、さらに軟鉄環を環状永久磁石の
内周面と導磁的に連結するとよい。こうすれば制
動空隙の深さおよび上方極板からの距離を、種々
の高さの軟鉄環を挿入することによつて変化する
ことができる。

さらに制動空隙の軸線方向の長さの一部を環状
永久磁石によつて形成してもよい。その場合永久
磁石を２つの連なつた永久磁石から構成するとよ
く、そのうちの動作空隙とは反対側の磁石の内周
面が、制動空隙の外周の軸線方向の長さの少なく
とも一部を形成するようにすると有利である。

次に図示の本発明の有利な実施例を用いて、本
発明の詳細な説明を行う。

第１図は、環状空隙を有する磁石装置１と円錐
形振動板２とフレーム２ａとを備えた低音スピー
カを示す。振動板には円筒体４ｂが固定連結され
ており、この円筒体にボイスコイル４ａが設けら
れている。振動板２の下端とフレーム２ａとの間
にはダンパ２ｂが設けられている。フレーム２ａ
は通常のように磁石装置に連結されている。

環状磁石装置１は軟鉄から成る円柱形磁極５
と、厚さＤの環状永久磁石６とを有しており、永
久磁石は磁極５に対し同心的に、環状で厚さd₂の
上方の極板（トツププレート）７と、下方の極板
（ヨークプレート）８との間に固定的に設けられ
ている。磁極５とと、磁極に対し同心的に設けら
れた上方極板７の内周との間には動作空隙３が形
成されており、この動作空隙中にボイスコイル４
ａがはいつている。

第１図において、他の図の場合にも同様に、磁
極５と下方極板８とは一体に構成されている。し
かし通常磁極５と極板８とは２つの別個の部材で
あり、例えばねじやリベツトなどで互いに固定連
結されている。この点を第１図で破線５ａによつ
て示した。

ボイスコイル４ａは、磁石装置の動作空隙３中
で相応のストロークで、例えば低音スピーカ（ウ
ーハー）では、典型的な大きなストロークで運動
する。

下方極板８の中に、または下方極板のところに
磁極５を動作空隙３の軸線方向延長線上において
取囲む円筒形で深さd₃の制動空隙９が設けられて
おり、この制動空隙にはボイスコイルの下端部が
はいれるようになつている。

制動空隙９の開放端９ａは、いずれの実施例に
おいても上方極板７の下面から距離d₁のところに
位置し、この距離d₁は少なくとも上方極板７の厚
さd₂に相当するものとし、これより大きい方が有
利である。

下方極板８の上面より下に延在する制動空隙９
によつて、制動空隙の下端部において下方極板の
横断面積が減少し、この減少した横断面が磁気抵
抗１０ｅとして作用する。

第１図には、制動空隙９と磁気抵抗１０ｅとを
通つて発生する磁束を破線で示した。下方極板８
から磁極５へと流れる磁束は、制動空隙９を通る
主磁束１０ａに対する磁気抵抗１０ｅに基づいて
発生する。そして漂遊磁束１０ｄは、制動空隙９
の開放端９ａの上方を、下方極板８のエツジおよ
び上面から磁極５へと流れる。制動空隙を通る主
磁束１０ａと漂遊磁束１０ｄとが制動磁束を形成
し、その和は、磁極５と上方極板７との間の内部
漂遊磁束１０ｃ（動作空隙３の下方に生ずる）の
大きさに少なくとも等しく、大きいほど有利であ
る。ボイスコイル４ａは磁石装置の内方にはいる
と、適当に励磁された場合結局動作空隙３の磁界
の外に完全に出てしまう。このときボイスコイル
は漂遊磁束１０ｃの磁界によつて更に内方へ駆動
される。この漂遊磁束１０ｃによる駆動力に抗し
て、制動磁束の和１０ａおよび１０ｃが作用す
る。これによりボイスコイル４ａは積極的に制動
されるので、下方極板につきあたるのが阻止され
る。

第２図以下に示す別の実施例については、単に
環状磁石装置のみ示した。その際同じまたは同じ
作用をする部材には、各々第１図の場合と同じ記
号を付けた。従つて以下に述べる実施例では、第
１図の実施例と異なる特徴についてのみ説明す
る。

第２図の磁石装置では、下方の極板８の中心線
の左側に、材料節約のため、ないしは重量軽減の
ために、下方極板下面に制動空隙９の外方に向か
つて半径方向に段状部８ａを設ける実施例が示さ
れている。中心線の右側に、（段状部を設けるた
めに）下方極板が環状体８ｂと板８ｃとから成る
実施例が示されている。板８ｃは、その厚さによ
り磁気抵抗を定めており、中央部が磁極５に固定
されている。

第１図および第２図の実施例では、制動空隙９
がその深さ全体d₃に亘つて下方極板８の中に入つ
ているが、第３ａ図の実施例では下方極板は制動
空隙の深さd₃の一部しか形成していない。下方極
板８の上面には軟鉄環１２が設けられており、軟
鉄環１２の外周面は永久磁石６の内周面６ａに導
磁的に当接しており、軟鉄環の内周面は、制動空
隙を、その深さの一部に亘つて形成している。

同様に第３ｂ図の実施例でも軟鉄環１２が設け
られているが、この場合軟鉄環は、その内周面が
制動空隙をその深さd₃全体に亘つて形成するよう
な高さにされている。この場合軟鉄環１２は、下
方極板８の相応の切欠き１３に挿入されている。

第１図，第２図，第３ａ図，第３ｂ図の実施例
と異なり、第４図および第５図の実施例では、下
方極板８が環状に形成されており、下方極板と磁
極５との間に軟鉄の橋絡部は設けられていない。
第４図の実施例では、下方極板８の内周面と磁極
５の外周面との間に所定の高さの環状体１４が設
けられており、この環状体を介して両部材が互い
に連結されている。環状体１４は非磁性体、例え
ば黄銅，アルミニウム，合成樹脂等から成る。第
５図の実施例では、環状の下方極板８と磁極５と
を、非磁性体から成る板１５上に取付けることに
より、第４図の実施例と同様の効果を得ている。
第４図および第５図の実施例では軟鉄の橋絡部を
設けないので、全磁束が制動空隙を通過する。

第６図の実施例では、環状永久磁石６が２つの
各々厚さD₁ないしD₂を有する部分磁石環６ｂお
よび６ｃから成り、これらを合わせた厚さは第１
図の永久磁石６の厚さＤに相当する。上方の部分
磁石６ｂは、第１図の永久磁石６の内径と同じ内
径を有している。下方の部分磁石６ｃの内径は制
動空隙９の外径に相当する。従つて下方の部分磁
石６ｃはその内周面で制動空隙９の外周面を形成
しており、制動空隙は下方極板８中に環状の溝９
ｂの分だけ延在している。この溝が下方極板の横
断面積を低下させており、横断面は磁気抵抗を決
定している。部分磁石６ｂの厚さd₁は、やはり上
方極板７の下面から制動空隙９の開放端９ａまで
の間隔が動作空隙の深さつまりは上方極板の厚さ
d₂以上になるように選定されている。

この実施例の利点は、第３ａ図および第３ｂ図
の実施例と同様、制動空隙の高さが予め定められ
ている場合に下方極板の厚さを、第１図または第
２図の実施例の場合より僅かにすることができる
ことにある。これにより磁石装置の重量が軽減さ
れる。

第６図には、磁極５の左側に漂遊磁束が示され
ている。この実施例では漂遊磁束の、磁極に向つ
て流れる下部領域１０ｄはほぼ半径方向に制動空
隙９を通つて流れる。

第３ｂ図の実施例の環状空隙磁石装置で、 d₂＝８mm d₁＝14mm d₃＝10mm に選んで、音響センサを用いて高さ全体d₁＋d₂＋
d₃に亘つての磁束密度Ｂを測定した。その際制動
空隙の底部では有用な測定結果が得られないの
で、測定は深さ30mmまでの範囲に限つてのみ行な
つた。この測定結果を第７図のグラフに示す。

磁束は、横軸より上方では磁極から外へと流
れ、横軸より下方では磁極へ向つて流れる。グラ
フから分かるように上方極板７の厚さd₂すなわち
動作空隙３の深さに亘つての磁束密度はほぼ一定
である。高さd₁すなわち上方極板７の下面と制動
空隙９の開放端９ａとの間では、磁束密度は漂遊
磁束１０ｃのためかなり急激に低下する。そして
磁束密度は点Ｙにおいて、即ち上方極板７の下面
から９mmの距離の点で、値０になる。点Ｙからは
漂遊磁束１０ｄが作用する。磁束密度はここで磁
束が逆方向に向き再び上昇しはじめ、ほぼ制動空
隙９の開放端９ａの領域で最大値に達する。この
最大値は、下方極板中の磁気抵抗の大きさに依存
する。それから磁束密度は制動空隙の測定した領
域の深さに亘つてほぼ一定に保たれる。磁束密度
は第７図のグラフではテスラ（Ｔ）単位にした。

比較測定として従来形式の環状空隙磁石装置で
の、即ち制動空隙を備えない磁石装置での磁束密
度の測定を行なつた。この場合、動作空隙中の磁
束密度は制動空隙を備えた磁石装置の場合と同じ
である。動作空隙の下方ではグラフに破線で示す
曲線に相応する磁束密度が測定された。この曲線
は低下の勾配が緩く、全範囲に亘つて横軸の上方
にある。下方極板の上面の直前において、即ち点
Ｘにおいて、磁束密度はなお約0.3Tである。従
つて従来の磁石装置ではボイスコイルの内方への
運動を制限する逆方向の磁界が形成されない。む
しろ下方極板８の上面にまで、ボイスコイルの浸
入運動を起こす磁界が作用する。この磁界がスピ
ーカの過制御の際にボイスコイルが下方極板につ
きあたる原因となる。

これに対し本発明の環状空隙磁石装置では、ス
ピーカが過制御された場合でもボイスコイルが下
方極板に達しない。ボイスコイルの浸入運動は、
制動空隙の上部および制動空隙内に発生される逆
方向磁界によつて制動されるので制限される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の制動空隙を有する環状磁石
装置を備えたスピーカの一部を切欠して示す縦断
面図、第２図は本発明の環状磁石装置の別の実施
例の縦断面図、第３ａ図および第３ｂ図は、制動
空隙の外周を形成するために軟鉄環を設ける、２
つの異なる実施例の縦断面図、第４図は、磁極と
下方極板とが制動空隙の下部で非磁性材料から成
るスペーサリングによつて互いに連結されている
実施例の縦断面図、第５図は磁極と下方極板とが
非磁性材料から成る板または円盤によつて互いに
固定連結されている実施例の縦断面図、第６図は
制動空隙がその軸線方向の長さの一部に亘つて、
環状永久磁石によつて形成されている実施例の縦
断面図、第７図は本発明の環状空隙磁石装置の高
さに亘つての磁束密度の経過を示すグラフ図であ
る。 ３……動作空隙、５……磁極、６，６ｂ，６ｃ
……環状永久磁石、７……上方極板、８……下方
極板、９……制動空隙、１０ａ……制動空隙中の
磁束、１０ｂ……動作空隙中の磁束、１０ｃ……
動作空隙下方の漂遊磁束、１０ｄ……制動空隙上
方の漂遊磁束、１０ｅ……磁気抵抗、１２……軟
鉄環。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 低音用スピーカに対する環状空隙磁石装置で
   あつて、 動作空隙３内を大きなストロークで運動する可
   動コイル４ａと、 軟鉄製の円柱形磁極５と、 環状永久磁石６とを有し、 該環状永久磁石６は、前記磁極５から距離を置
   いて、上方極板７と下方極板８との間に配置され
   ており、 前記上方極板７は動作空隙３を制限するもので
   あり、 前記下方極板８には、磁極５の下方領域におい
   て当該磁極５を取り囲む開口部９が設けられてお
   り、該開口部９は動作空隙３の軸線方向延長上に
   ある、環状磁石装置において、 前記開口部９は制動空隙９を形成しており、か
   つ上方極板７に対して距離ｄ１を有しており、 該距離ｄ１は上方極板７の厚さｄ２よりも大き
   く、 制動空隙９内では、下方極板８の導磁性横断面
   が次のように減少されて、磁気抵抗１０ｅが形成
   されている、すなわち、制動空隙９を通過する磁
   束１０ａと制動空隙上方を通過する漂遊磁束１０
   ｄとの和が、動作空隙３下方の内部漂遊磁束１０
   ｃよりも大きく、前記２つの磁束１０ａ，１０ｄ
   が共に、動作空隙３内の磁束１０ｂおよび動作空
   隙下方の漂遊磁束１０ｃに対して反対方向である
   ように下方極板８の導磁性横断面が減少されてい
   ることを特徴とする環状空隙磁石装置。 ２ 制動空隙９を少なくとも下方極板８の上側領
   域で制限する軟鉄環１２が下方極板８に設けられ
   ており、該軟鉄環は外周面において導磁的に、永
   久磁石６の内周面と当接している特許請求の範囲
   第１項記載の環状永久磁石装置。 ３ 制動空隙９の外側は、その軸線方向長ｄ３の
   一部に亘つて、永久磁石６の内周面６と接してお
   り、前記軸線方向長ｄ３は、永久磁石の高さＤと
   上方極板の厚さｄ２との差よりも小さい特許請求
   の範囲第１項記載の環状永久磁石装置。 ４ 環状永久磁石６は２つの重ね合わせた環状磁
   石６ｂ，６ｃから構成され、それら２つのうち、
   動作空隙３とは反対側の永久磁石６ｃの内周面６
   ｄが、制動空隙９の外側と接している特許請求の
   範囲第３項記載の環状永久磁石装置。