JP2010124094A - 電磁変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動膜の分割振動による異音の発生を抑制する電磁変換器を得る。
【解決手段】平行に配置された複数の永久磁石１０に対向配置され、かつ永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分の対向する位置に、蛇行形状の導体コイルパターンからなる導体コイル２０ｂが形成され、複数の切れ目２２が設けられた振動膜２０と、振動膜に設けられた切れ目を介して振動膜に編み込まれる薄膜シート２１と、永久磁石、振動膜及び薄膜シートを保持するフレーム３０と、を備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、永久磁石と振動膜の表面に導体パターンを備えてオーディオ信号から音声再生を行う電磁変換器に関するものである。

永久磁石板と振動膜とを用いた矩形状の電磁変換器には、永久磁石板と振動膜を対向配置し、永久磁石板と振動膜との間に緩衝材を配置したものがある。これらの永久磁石板、振動膜及び緩衝部材はフレーム等の部材に覆われ、例えばスピーカ筐体に取り付けられている。
上記永久磁石板は、一定の間隔を置いて極性を交互に替えた帯状の着磁部位を有している。また、振動膜は、永久磁石板の交互に極性を替えて着磁されている部位の間隙の、いわゆる着磁ニュートラルゾーンと称される部分に対向させて、電磁コイルとして作用する蛇行形状の導体パターンを設けたものである。
振動膜に形成される導体パターンにオーディオ信号の電流が流れると、電磁コイルとして作用する導体パターンと永久磁石板が電磁的に結合し、フレミングの法則によって導体パターンを有する振動膜が振動する。この振動によって発生した音波は、永久磁石板とフレームに窄孔された放音孔を通して放射されてオーディオ再生が行われる（例えば、特許文献１参照）。
また、上記電磁変換器と同様な構成の電磁変換器も以前から存在し、「ガムーゾン形」と呼ばれる超薄型スピーカが存在している。これは、上記永久磁石板が棒状永久磁石になったものであり、その他の部材は同一のもので構成できる。棒状永久磁石は、同極を向かい合わせて（Ｎ極とＮ極またはＳ極とＳ極）、棒と垂直な配列方向には交互に極が並ぶ構成となる（例えば、非特許文献１参照）。この構成によれば、オーディオ再生の発音動作も上記と同じとなる。

特許第３１９２３７２号公報 佐伯多門監修、スピーカー＆エンクロージャー百科、誠文堂新光社、１９９９年５月発行

上記いずれの電磁変換器においても、その振動膜は導体パターンによる駆動力が振動面に一様に発生して、いわゆる全面駆動方式の電気音響変換器となっている。換言すれば、振動膜はピストン音源となり、平坦な音圧周波数特性を呈する電磁変換器が実現できるというものである。しかし実際には、振動膜は全帯域に亘って一様な駆動力が発生してピストン振動することは難しく、特に振動膜の縦横比を大きくするにしたがい振動膜が分割振動を発生しやすくなる。
図３は、従来の電磁変換器１００における分割振動を示す断面図である。図３（ａ）は、振動膜１２０の分割振動が１／２波長である場合の振動状態を示す断面図であり、図３（ｂ）は、振動膜１２０の分割振動が１波長である場合の振動状態を示す断面図である。
図３に示すように、従来の電磁変換器１００は、振動膜１２０の縦横比が大きくなるのにしたがい振動膜１２０が分割振動しやすくなり、部分的な大振幅により振動膜１２０が永久磁石板１１０に当たって異音を発生させてしまうという課題があった。また、振動膜１２０の分割振動によって音圧周波数特性に乱れを生じさせ、音圧が劣化するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、振動膜の分割振動を抑制し音圧周波数特性が平坦な電磁変換器を提供することを目的とする。

この発明に係る電磁変換器は、平行に配置された複数の永久磁石に対向配置され、かつ永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分の対向する位置に、蛇行形状の導体コイルパターンからなる導体コイルが形成され、複数の切れ目が設けられた振動膜と、振動膜に設けられた切れ目を介して振動膜に編み込まれる薄膜シートと、永久磁石、振動膜及び薄膜シートを保持するフレームと、を備えたものである。

この発明によれば、振動膜に設けられた切れ目を介して振動膜に編み込まれる薄膜シートを備えたので、振動膜の分割振動を抑制することができるとともに、音圧周波数特性を平坦にして安定させることができる。また、振動膜自体に重量を付加しないので、振動膜の駆動に与える影響を少なくできる。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１の構成を示す図である。図１（ａ）は電磁変換器１の構成を示す薄膜シート２１の編み込み位置での断面図であり、図１（ｂ）は電磁変換器１の上部磁気回路（上側永久磁石１１及び上側フレーム３１）を取り去ったときの振動膜２０面を示した平面図である。
図２は、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１の動作状態を示すための電磁変換器１の長手方向側面の断面図である。

電磁変換器１は、図１（ａ）に示すように、永久磁石１０、振動膜２０、薄膜シート２１及びフレーム３０を備えている。永久磁石１０は複数の上側永久磁石１１及び複数の下側永久磁石１２により構成され、フレーム３０は上側フレーム３１及び下側フレーム３２により構成されている。

複数の上側永久磁石１１及び複数の下側永久磁石１２は、それぞれ両面２極着磁された棒状の永久磁石であり、図１（ａ）に示すように、一定の間隔を置いて平行かつ振動膜２０に対向する面の極性が交互に異なるように配列され、上側フレーム３１及び下側フレーム３２に接着剤等で接着され固定されている。

振動膜２０は、矩形状の薄い高分子樹脂シートからなる基材２０ａと、基材２０ａの両面に蛇行形状の導体コイルパターンに形成された導体コイル２０ｂとで構成されている。蛇行形状の導体コイルパターンからなる導体コイル２０ｂは、金属箔のプレスやエッチングなどにより形成されるものである。振動膜２０に形成される導体コイル２０ｂは永久磁石２０の異なる磁極の間隙に対向する位置に形成される。

また、振動膜２０には、振動膜２０の長手方向を分割するように配置される薄膜シート２１を編み込むための切れ目２２が設けられている。この切れ目２２は、図１に示すように、振動膜２０の短手方向に所定の間隔で振動膜２０の長手方向に沿って形成されている。

薄膜シート２１は、例えば、振動膜２０の基材２０ａと同じ耐熱性の高い高分子樹脂で形成される。また、薄膜シート２１は、振動膜２０の短手方向の幅より長く形成し、振動膜２０をある程度の振幅までは自由振動させ、それ以上では制振させるように構成する。この薄膜シート２１は、振動膜２０に所定の間隔で入れられた切れ目２２に通して編み込むことで、振動膜２０の長手方向を分割する。振動膜２０の短手方向の両辺から突出する薄膜シート２１の長手方向両端部分は、フレーム３０に挟み込まれ支持される。この発明の実施の形態１では、図１に示すように４枚の薄膜シート２１により振動膜２０を分割する。

フレーム３０は、例えば鉄などの金属からなる上側フレーム３１と下側フレーム３２を合わせたことにより内部に空洞が形成される筐体構造であり、形成された空洞に永久磁石１０、薄膜シート２１の編み込まれた振動板２０が収納される。また、図示していないが、フレーム３０には、オーディオ信号の駆動電流を供給するための入力端子が設けられている。

図１（ａ）に示すように、上側フレーム３１及び下側フレーム３２には、振動板２０が振動したときに外部に音波を放出させるための放音孔３１ａ，３２ａが形成されている。放音孔３１ａ，３２ａは、複数の上側永久磁石１１及び複数の下側永久磁石１２のそれぞれの異なる磁極間のほぼ中間部分に対応する位置に、複数の上側永久磁石１１及び複数の下側永久磁石１２の長手方向に沿って所定の間隔で設けられている。

次に上記のように構成された電磁変換器１の動作について説明する。
複数の上側永久磁石１１と上側フレーム３１により上部磁気回路が形成され、複数の下側永久磁石１２と下側フレーム３２により下部磁気回路が形成されている。形成された磁気回路内に配置された振動膜２０の両面に形成された導体コイルパターン２０ｂにオーディオ信号の駆動電流が流れると、フレミングの左手の法則により、振動膜２０が上下方向に振動する。振動膜２０が上下方向に振動することにより発生した音波は上側フレーム３１及び下側フレーム３２に形成された放音孔３１ａ，３２ａから放出される。

ここで、振動膜２０は、薄膜シート２１によって編み込まれるようにして分割され、フレーム３０に支持されるので、振動膜２０の大きな振幅を抑えた複数の振幅でオーディオ振動を発生させることができる。この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１では、振動膜２０が３／２波長以上の分割振動であるとき永久磁石１０に接触しないとして、図２に示すように、４枚の薄膜シート２１により分割されている。このように、振動膜２０は、永久磁石１０に接触しない複数の振幅に分割することで異音は発生せず、音圧周波数特性が平坦になり安定する。
さらに、薄膜シート２１は、振動膜２０に設けられた切れ目２２により編み込むので、振動膜２０自体に薄膜シート２１の重量を付加することはなくなり、振動膜２０の駆動に与える影響を少なくすることができる。

以上のように、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１によれば、分割振動の部分的な大振幅を抑制することができるので、異音や音圧周波数特性の乱れを防止することができる。さらに、振動膜２０自体に重量を付加しないので、振動膜２０の駆動に与える影響を軽減することができる。

なお、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１は、４枚の薄膜シート２１を振動膜２０に編み込み支持することで説明したが、これに限ることなく、電磁変換器１の振動膜２０の振幅や電磁変換器１の構成等に応じて薄膜シート２１の枚数は変更されるものである。

また、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１の薄膜シート２１は、振動膜２０の基材２０ａと同じ高分子樹脂を用いて説明したが、これに限られるものではなく、振動膜２０の振動に影響の少ない軽量のアセテートシート、布シート、紙シートなどを用いてよい。また、これらのシートは、少なくとも通電時に高温になる導体コイル２０ｂに接触する部分が耐熱性の高い素材であることが望ましい。

また、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１では、永久磁石１０として棒状の永久磁石を用いて構成したが、棒状の永久磁石の代わりに、一定の間隔をおいて極性を交互に異なるように替えて着磁させた板状の永久磁石を用いることも可能である。上記板状の永久磁石を用いて電磁変換器１を構成することでも、この発明の実施の形態１と同様の効果を得ることができ、さらに十分な機械的強度を持たせることができる。

この発明の実施の形態１に係る電磁変換器の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電磁変換器の動作を示す断面図である。 従来の電磁変換器の動作を示す断面図である。

符号の説明

１ 電磁変換器、１０ 永久磁石、１１ 上側永久磁石、１２ 下側永久磁石、２０ 振動膜、２０ａ 基材、２０ｂ 導体コイル、２１ 薄膜シート、２２ 切れ目、３０ フレーム、３１ 上側フレーム、３１ａ 放音孔、３２ 下側フレーム、３２ａ 放音孔。

Claims (1)

1. 平行に配置された複数の永久磁石に対向配置され、かつ上記永久磁石の異なる磁極同士の間隙部分の対向する位置に、蛇行形状の導体コイルパターンからなる導体コイルが形成され、複数の切れ目が設けられた振動膜と、
   上記振動膜に設けられた上記切れ目を介して上記振動膜に編み込まれる薄膜シートと、
   上記永久磁石、上記振動膜及び上記薄膜シートを保持するフレームと、
   を備えた電磁変換器。

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