可動式鉄製スピーカー

ムービングアイアンスピーカーは、最も初期のタイプの電気スピーカーでした。今日でも、小型で低コストであることが音質よりも重要視される一部の小型スピーカーで使用されています。ムービングアイアンスピーカーは、鉄金属製のダイヤフラムまたはリード、永久磁石、および絶縁ワイヤのコイルで構成されています。コイルは永久磁石の周りに巻かれ、ソレノイドを形成します。オーディオ信号がコイルに適用されると、磁場の強度が変化し、弾力のあるダイヤフラムまたはリードが変化する力に応じて動きます。^[1]ベルの 電話受信機のムービングアイアンスピーカーは この形式でした。大型ユニットには、鉄金属製のリードに取り付けられた 紙製のコーンがありました。

ムービングアイアンスピーカーにはいくつかの種類があります。現代の減衰ムービングアイアン機構は優れた音質を提供でき、ヘッドフォンに使用されています。

最初の可動鉄製トランスデューサーである電話受話器またはイヤホンは、 1870年代の最初の電話システムとともに進化しました。可動鉄製ホーンスピーカーは、スピーカーを駆動できる最初の増幅装置である三極真空管が1913年頃に完成した後、イヤホンから発展しました。これらはラジオ受信機や最初の拡声システムで使用されました。可動鉄製コーンスピーカーは1920年頃に登場しました。1930年頃には、エドワード・ケロッグとチェスター・ライスが1925年に開発した可動コイルコーンスピーカーに置き換えられました。今日でも、可動鉄製ドライバー機構は、一部のイヤホン、家電製品、小型PCスピーカーに使用されています。

いくつかのバリエーションがあります。各話者は、次の特性のグループから 1 つの特性を持ちます。

• 可動部材の拘束手段：
  • ダイヤフラム
  • 弾力のある金属リード
• 音響負荷:
  • 円錐
  • ディスク
  • ホーン
  • 共鳴室
  • なし
• 駆動方式:
  • シングルエンドドライブ
  • バランスドアーマチュア
  • インダクタダイナミック
• ダンピング:
  • はい
  • いいえ

ダイヤフラム型スピーカーは、外側の縁に保持された薄い半柔軟性の鉄製ディスクを使用します。ディスクは中央で駆動され、磁力によって前後に曲がります。この技術では小型のドライバーしか作れません。大型ダイヤフラムは質量が大きすぎるため、慣性が大きく、十分な周波数応答が得られません。

これは、次のような用途で使用されている、人気のあるタイプのトランスデューサー設計です。

• 初期（戦前）^{[説明が必要]} ヘッドフォン
• 戦前のホーン型スピーカー
• 手頃な価格のモダンなヘッドフォン
• 1980年代初頭までのほとんどの電話用イヤホン
• ミニチュアブザー

帯域幅が狭く、出力が控えめなことが、これらのデバイスのほとんどにおける制限です。

リード機構は、片方の端に固定された平らなバネ鋼片を使用し、もう一方の端はボイスコイルからの磁場によって動かされます。リードはコーンまたはプリーツ紙の振動板を動かします。

円錐

コーンローディングは、多かれ少なかれ常にスプリング機構とともに使用されます。これら 2 つを組み合わせることで、駆動されるメンバーをあまり堅固に固定せずに済み、より大きな動きが可能になります。また、コーンは、テーブルトップサイズのホーンに比べて、より低い周波数を処理することができます。その結果、これらのスピーカーは、小型のホーンスピーカーよりも低音レスポンスが向上します。スプリングの力により、可動鉄片が抑制されます。動きが大きくなると、非線形性が大きくなり、歪みが大きくなるという欠点があります。紙製コーンローディング可動鉄片スピーカーは、戦前に使用されていました。これらには、いくつかの顕著な問題がありました。磁気ギャップは通常、任意の出力ボリュームで良好な感度が得られるように手動で調整可能でした。そのため、調整ミスがよくありました。過剰駆動または調整ミスがあると、鉄片が磁石にくっつくことがありました。その結果、大きな「バタン」という音がして、その後ほぼ無音になりました。大きな低音はエンドストッピングを引き起こしました。ソフトなエンドストッピングを生成するように設計されている現代のスピーカーとは異なり、これらのスピーカーの鉄片がポールピースに当たると、騒々しい共鳴チャタリング音が発生しました。

ディスク

あまり人気がなかったのは、紙ディスクを装填したスピーカーです。このスピーカーにはディスクを保持するための外枠が必要です。コーン型スピーカーと同様に機能しますが、ディスクの外側の動きが中心よりも小さいため、同じ音量と低音出力を得るにはディスクをかなり大きくする必要がありました。このタイプの例としては、スターリング プライマックスがあります。^[2]ディスクは剛性を高めるためにプリーツ加工されています。

ホーン

ホーンは通常、ダイヤフラム タイプのドライバーによって駆動されます。ホーンの問題は、適切な低音レスポンスを得るには非現実的なホーン サイズが必要であり、戦前のスピーカーで人気があった卓上サイズのホーンでは低音レスポンスが非常に不足していました。実際、低音レスポンスはほとんどありませんでした。ダイヤフラム駆動のホーン スピーカーは、現代では中音域のスコーカーやツイーターとして使用され、適切に設計されていれば、これらの周波数範囲を適切に処理できます。ただし、初期のスピーカーは、1 つのユニットで可能な限り多くのオーディオ範囲をカバーしようとしたため、低音だけでなく高音域のレスポンスも非常に悪くなっていました。

チャンバー装填

ブリーパーは共鳴室を使用して音の出力を増大させます。これにより、音圧レベル (SPL) の帯域幅が犠牲になります。このようなユニットはスピーチには適していません。このようなユニットは、主な競合製品であるピエゾサウンダーよりも小型で安価です。

読み込みなし

ヘッドフォンで使用される可動鉄製トランスデューサーには、通常、負荷（コーン、ホーン、ディスク）が付いていません。これらのトランスデューサーからの音量出力は、ヘッドフォンでの使用には十分です。

シングルエンドドライブ

初期のスピーカーは、通常、シングルエンド駆動でした。この単純な動作方法では、大量の第 2 高調波歪みと相互変調歪みが発生しました。

バランスドアーマチュア

バランスド・アーマチュア・ムービング・アイアン・スピーカーは、シングルエンド駆動スピーカーの高い歪みレベルを低減する目的で開発されました。このスピーカーは歪み率を低減しましたが、歪みを偶数倍音歪みから奇数倍音歪みに変えてしまい、いくつかの点で歪みがさらに不快なものになったため、その成功はまちまちでした。

インダクタダイナミックスピーカー

これらは 1920 年代に短期間成功を収めましたが、すぐにムービング コイル スピーカーに取って代わられました。インダクタ ダイナミック スピーカーは、以前のムービング アイアン タイプの非線形問題を解決し、より快適なリスニング体験を提供しました。ID スピーカーの主な欠点は、高音域の応答が非常に悪く、特徴的な鈍いドローン音になることでした。インダクタ ダイナミック ムービング アイアン スピーカーは現在では珍しいものです。ムービング コイル機構は、ムービング アイアンのさまざまな欠点がなく、より優れた音質を提供し、導入後すぐにインダクタ ダイナミックを凌駕しました。

多くの可動鉄製スピーカーにはダンピングがありません。つまり、可動部がオーディオ帯域で自由に共振します。これにより音質が低下しますが、ダンピングを導入すると感度が大幅に低下します。これは、増幅が非常に高価だった戦前の時代には非現実的であったため、可動鉄製スピーカーはダンピングなしで使用されてきた歴史があります。^[要出典]

この技術を採用した最新のヘッドフォンには、音質を大幅に向上させるダンピングが組み込まれています。感度の低下は、最新の機器では問題になりません。^{[なぜ? ]}

これらのスピーカーは誘導負荷を呈するため、スピーカーのインピーダンスは周波数に比例しますが、低周波数では巻線抵抗のためにこの比例関係から逸脱し、高周波数では巻線間容量のためにこの比例関係から逸脱します。

このようなスピーカーでは、オーディオスペクトル全体にわたってインピーダンスが 100:1 以上変化するのが普通です。

その結果、アンプとのおおよそのインピーダンス整合さえ不可能になります。これは周波数応答に大きな影響を与え、アンプは低周波数で非常に低いインピーダンス負荷に耐えることができなければなりません。

このようなデバイスはバルブ（真空管）アンプで使用できますが、トランジスタで使用する場合は、低周波での過電流を防ぐために、直列抵抗器やコンデンサなどの何らかの予防措置が必要になることがよくあります。または、アンプを選択してスピーカー抵抗を駆動することもできますが、これによりインピーダンスの不整合が悪化し、出力電力がアンプの設計仕様をはるかに下回ります。

減衰のないムービングアイアンスピーカーには、次のような欠陥があります。

• 全体的な非線形性とそれに伴う高調波歪み
• 重度の相互変調歪み
• 低音の反応が小さい
• 高音域のレスポンスが悪い
• 数kHzでの強い非減衰共振
• 全体的なインピーダンス不整合
• 脱磁しやすい

戦前のアンティークのムービングアイアンスピーカーにも、次のような欠陥がありました。

• コーン型スピーカーの場合、可動鉄片がポールピースに張り付く傾向があり、その結果「バタン」という音が発生し、その後に音の出力が非常に小さくなります。
• 大きな低音を出すと雑音が入る
• 調整の必要性
• 当時人気があったホーンスピーカーは指向性があった

インピーダンス

初期のムービングアイアンスピーカーは、通常、高インピーダンスで、トランスや直流ブロッキングなしで出力三極管に直接接続するように設計されていました。電気入力信号からほとんどの低音を取り除くことで、品質と出力レベルを大幅に改善できます。これは、スピーカーと直列にコンデンサを使用するだけで実現できます。卓上ホーンは、最も高い低音周波数しか再生できないため、ほとんどの低音入力を取り除いても、目立った低音は失われません。これにより、振動板やリードの変位が減り、高調波歪みや相互変調歪みが軽減されます。

極性

スピーカーに直流が存在する場合、極性が重要になります。極性が間違っていると磁場が弱まり、永久磁石が消磁されてスピーカーが機能しなくなることがあります。AC のみで駆動する場合、極性は問題になりません。最近のアンプのほとんどは、スピーカーに AC のみを供給します。ただし、初期のラジオで可動鉄製スピーカーを使用する場合、通常は DC が存在するため、スピーカーに表示されている極性に従うか、スピーカーから DC 成分を除去する手段を使用する必要があります。これは、多くの場合、チョークとコンデンサを使用して行われました。

ヘッドフォン

バランスド・アーマチュア機構は、現代のヘッドフォンでは一般的に使用されています。これらはダンピングを利用して、満足のいくサウンドを実現します。

シンプルなインターホン

可動式鉄製ダイヤフラムトランスデューサーはマイクロフォニック性が非常に高く、アンプなしで 2 つを接続するとインターコムとして使用できます。

• アンティークラジオ

• コーン型スピーカーの写真^{[永久リンク切れ]}
• スターリング・プライマックス・ディスクスピーカーの写真
• メカニズムの図