JPH10133666A

JPH10133666A - 電磁音響変換器

Info

Publication number: JPH10133666A
Application number: JP8285160A
Authority: JP
Inventors: Takao Imahori; 能男今堀; Isao Fushimi; 功伏見; Naoyuki Kikawa; 尚之木川; Kazushige Tajima; 和茂田島; Kazufumi Suzuki; 和詞鈴木
Original assignee: Star Micronics Co Ltd
Current assignee: Star Micronics Co Ltd
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-22
Anticipated expiration: 2016-10-28
Also published as: CN1151702C; JP3251868B2; US5953437A; CN1186406A; KR19980032944A; KR100478985B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】小型化及び偏平化を実現した電磁音響変換器
を提供する。【解決手段】鉄心１６の長さに対してマグネット２２
の高さ方向の厚みを小さくするとともに、鉄心の頂部側
にマグネットを設置することにより、マグネットの背面
側に空間部３８を形成し、この空間部を振動板２０の背
面空間２３の一部やコイル端末１９、２１と外部端子端
子１０、１２との接続処理等に利用し、以て電磁音響変
換器の小型化、偏平化を実現した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁変換によって
電気信号を音響に変換する電磁音響変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２０及び図２１は、従来の電磁音響変
換器の一般的な内部構造を示している。この電磁音響変
換器には、上ケース１００及び下ケース１０２からなる
外装ケース１０４が用いられている。下ケース１０２に
は段部１０６が設けられており、この段部１０６を上ケ
ース１００の下縁部で覆うようにして振動板１０８が支
持されている。この振動板１０８は、磁性材料で形成さ
れており、その中央には、重みを付けるための磁片１１
０が取り付けられている。

【０００３】そして、下ケース１０２側にはヨークの一
部を成すベース１１２が基板１１４と積層体を成して取
り付けられており、ベース１１２の中央部には基板１１
４を貫通する形態で鉄心１１６が立設され、この鉄心１
１６と振動板１０８との間にはギャップ１１８が設けら
れている。鉄心１１６には、コイル１２０が巻回されて
おり、鉄心１１６の高さに対してコイル１２０の巻回長
は僅かに小さく、その結果、鉄心１１６の頂部側がコイ
ル１２０から突出している。このコイル１２０の周囲部
には、空間を設けて環状を成すマグネット１２２が設置
されている。また、基板１１４に突設された棒状の端子
１２４、１２６には、ベース１１２の透孔部１２８から
コイル１２０の端末が外装ケース１０４の外部に引き出
され、基板１１４の背面側で半田付けによって接続され
ている。透孔部１２８には、図示しないが、絶縁とコイ
ル端末の保護や固定及び透孔の封止を行うための絶縁性
樹脂が充填される。

【０００４】また、振動板１０８の上面側には上ケース
１００を以て包囲された共鳴室１３０が形成されてお
り、この共鳴室１３０は、上ケース１００に形成された
放音筒１３２、即ち、放音孔１３４を以て外気に開放さ
れている。

【０００５】このような電磁音響変換器では、ベース１
１２、鉄心１１６、振動板１０８及びマグネット１２２
が磁気回路を形成し、マグネット１２２による静磁界が
振動板１０８に作用し、着磁した振動板１０８が鉄心１
１６側に引き付けられている。いわゆる、マグネット１
２２は振動板１０８に対してバイアス磁界として作用し
ているのである。このような静磁界が成す一方向の磁界
に対し、端子１２４、１２６間に交流やパルス等の電気
信号が加えられると、その信号電流がコイル１２０に流
れ、鉄心１１６には電気信号に応じた振動磁界が発生す
る。この振動磁界の方向がマグネット１２２の静磁界と
反対方向になる区間で振動板１０８は鉄心１１６より離
れる方向に振れ、静磁界と同一方向になる区間で鉄心１
１６側に引き付けられる。このような機械的な上下運動
は、電気信号の周波数に依存し、その結果、振動板１０
８が振動し、空気を振動させる。この振動が共鳴室１３
０で共振（共鳴）音響として増幅される。この音響は、
主として放音孔１３４から外部に放出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
電磁音響変換器が有する解決すべき課題を列挙すれば、
次の通りである。

【０００７】コイル１２０と端子１２４、１２６と
の間の距離が長く、外装ケース１０４の背面側にコイル
端末の接続部分を露出させているため、露出したコイル
端末が損傷を受け易く、断線事故の原因になっていた。
そのため、絶縁樹脂による被覆処理等の防護対策が必要
であった。

【０００８】コイル端末の接続処理を外装ケース１
０４の外側に設置するため、電磁音響変換器の高さ方向
の厚みが大きくなり、電磁音響変換器の薄型化や小型化
を妨げる原因になっていた。

【０００９】従来、環状を成すマグネットの一部を
切り欠いて空間部を確保し、外装ケース１０４の内部で
コイル端末と端子１２４、１２６との接続処理を行うも
のがある。しかし、マグネット１２２の加工は容易では
なく、マグネット１２２の一部に磁路を切断する切欠き
を設けると、マグネット１２２と振動板１０８との磁気
結合力が低下し、マグネット１２２の切断部分による振
動板１０８の支持力が部分的に低下する。このようなマ
グネット１２２の加工は、加工コストが電磁音響変換器
のコスト上昇に繋がり、振動板１０８の支持力が部分的
に低下すること、換言すれば、振動板１０８の剛性が部
分的に変わることになるため、振動が不安定となり、音
質を低下させることになる。

【００１０】コイル１２０とマグネット１２２との
高さはほぼ一致しており、マグネット１２２の高さが電
磁音響変換器の小型化、偏平化を妨げている。一般に、
コイルが発生する磁力は入力電流と巻回数に依存してい
るが、コイルが発生する磁力に対してマグネットの磁力
は改善されて非常に高くなっており、磁力の大きいマグ
ネットでは、コイルに対して無駄な大きさとなってい
る。これが電磁音響変換器の小型化及び偏平化を阻害す
る。

【００１１】そこで、本発明は、小型化及び偏平化を実
現した電磁音響変換器を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の電磁音響変換器
は、図１ないし図１９に例示するように、鉄心（１６）
の長さに対してマグネット（２２）の高さ方向の厚みを
小さくするとともに、鉄心の頂部側にマグネットを設置
することにより、マグネットの背面側に空間部（３８）
を形成し、この空間部を振動板（２０）の背面空間（２
３）の一部やコイル端末（１９、２１）と外部端子（端
子１０、１２）との接続処理等に利用し、以て電磁音響
変換器の小型化、偏平化を実現した。

【００１３】即ち、本発明の電磁音響変換器は、図１な
いし図１９に例示するように、磁性材料で形成された振
動板（２０）に静磁界を作用させるとともに、電気信号
により発生させた振動磁界を作用させて、前記電気信号
を音響に変換する電磁音響変換器であって、前記振動板
に対してギャップ（３４）を設けて設置された鉄心（１
６）と、この鉄心に巻回されて前記電気信号により振動
磁界を発生させるコイル（１８）と、前記コイルを包囲
して前記鉄心の頂部側に設置され、前記鉄心の高さより
厚みが薄く設定されたマグネット（２２）とを備えたこ
とを特徴とする。現存する磁石材料を以てマグネットを
形成した場合、その磁力は、コイルによって発生する磁
力より大きくすることが可能なため、コイルの巻回長な
いし鉄心長に比較し、マグネットの厚みを薄く設定でき
る。この結果、マグネットの背面側に空間を形成し、こ
れを振動板の背面空間の容積拡大等に利用でき、音圧の
増強とともに、マグネットの薄型化が可能となり、電磁
音響変換器の小型化、薄型化を図ることができる。

【００１４】本発明の電磁音響変換器は、前記マグネッ
トの背面側に前記振動板の背面空間の一部を成す空間部
を形成したことを特徴とする。このマグネットの背面部
に形成された空間部が振動板の背面空間の一部に利用さ
れ、背面振動空間の拡大に寄与している。この結果、背
面空間による振動板への弾性付与効果を減らすことがで
き、音圧出力の向上及び周波数特性の平坦化に寄与する
ことができる。

【００１５】本発明の電磁音響変換器は、前記マグネッ
トの背面側に前記電気信号を受ける外部端子と前記コイ
ルの端末との接続部を設置したことを特徴とする。マグ
ネットの背面側に形成された空間部に外部端子とコイル
端末との接続部を設置することにより、外装ケース内に
外部端子とコイル端末との接続部を収納でき、その結
果、電磁音響変換器の小型化及び偏平化を図ることがで
きる。特に、この空間部の外側に面実装が可能な端子を
配置すれば、電磁音響変換器の偏平化及び小型化を高め
ることができる。

【００１６】本発明の電磁音響変換器は、外装ケース又
は外装ケースの内部に設置された支持部材で前記マグネ
ットを支持させたことを特徴とする。マグネットを鉄心
の頂部側の位置に設置する手段として、外装ケースやそ
の内部に設置された支持部材を使用すれば、所望の位置
にマグネットを設置、固定することができる。

【００１７】また、本発明の電磁音響変換器は、前記マ
グネットに前記鉄心の直径方向の肉厚を大きく設定した
マグネットを用いたことを特徴とする。マグネットの薄
型化により磁力の低下が問題となる場合には、その補償
を直径方向の厚みを大きくすることにより行う。また、
このような厚さ調整により、マグネットの磁力を所望の
大きさに設定できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電磁音響変換器を
図面に示した実施形態を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明の電磁音響変換器の実施形
態を示している。この電磁音響変換器は、偏平な角筒体
からなる外装ケース２を以て構成され、この外装ケース
２は、角筒体を成すケース４の開口部側を蓋を成すベー
ス部６を以て閉塞したものである。ケース４及びベース
部６は、例えば、熱可塑性樹脂で成形されたものであ
る。ケース４の上面部には複数の放音孔８が形成されて
おり、ベース部６側には、平板状の端子１０が突出して
おり、この端子１０は、ケース４の側壁側にＬ字形に折
り曲げられ、プリント基板の導体パターン上に半田付け
等により電気的な接続が行われる、いわゆる面実装が可
能な端子を構成している。この端子１０と反対側には、
同一形状の端子１２（図２）が形成されている。

【００２０】次に、図２は、外装ケース２の天井面側を
切り欠いた電磁音響変換器を示し、図３は図２のIII −
III 線断面図、図４は図２のIV−IV線断面図を示してい
る。ベース部６には、上部側にベース１４がインサート
成形され、その背面側には端子１０、１２がインサート
成形されている。ベース１４は、磁性材料で形成されて
おり、その中心部には円柱状の鉄心１６が取り付けられ
ている。この鉄心１６には、コイル１８が巻回されてお
り、コイル長は鉄心１６の高さより小さく、そのため、
鉄心１６の頂部側はコイル１８の終端部から露出してい
る。

【００２１】また、ベース部６の上面には、振動板２０
やマグネット２２の支持部材として支持リング２４が設
置され、この支持リング２４の周囲部はケース４の内壁
部に当たって位置決めされている。支持リング２４は、
外装ケース２と同様に合成樹脂で形成されており、支持
部２６には環状のマグネット２２が支持されており、マ
グネット２２の外周面は支持リング２４の内周面部によ
って位置決めされている。これによって、マグネット２
２の中心と鉄心１６の中心が一致している。この実施形
態は、マグネット２２とともに支持リング２４を樹脂に
より一体成形、即ち、マグネット２２をインサート成形
としたものである。また、この支持リング２４の支持部
２８には、振動板２０のエッジが載置されており、この
振動板２０のエッジの上方への移動を阻止する手段とし
て、ケース４の突部３２が設けられている。この振動板
２０と鉄心１６の頂部との間には一定幅のギャップ３４
が形成されている。

【００２２】そして、振動板２０の上面には振動板２０
の質量を増強するための手段として円板状の磁片３６が
取り付けられており、この振動板２０は、マグネット２
２の静磁界の作用により吸引状態にある。この結果、振
動板２０はマグネット２２側に引き付けられて固定状態
になる。この振動板２０の背面側には背面空間２３、振
動板２０の上面側には共鳴室２５が形成されている。

【００２３】コイル端末１９、２１は、マグネット２２
の背面側、即ち、支持リング２４の下側の空間部３８に
適切な配線による最短距離を以て引き出され、端子１
０、１２に半田付け等の接続手段により接続されて電気
的に導通が取られている。

【００２４】次に、この電磁音響変換器を分解してその
製造方法とともに各部を説明する。図５及び図６は、リ
ードフレームを示し、図６は図５のVI−VI線断面図であ
る。このリードフレームには、矩形の枠体からなるフレ
ーム部４０の複数の位置決め孔４２が形成され、位置決
め孔４２には図示しないベース部の成形時、成形型の位
置決めピンを挿入し、成形型とフレーム部４０の位置関
係が高精度に設定される。フレーム部４０の透孔部４４
には、フレーム部４０の対向する縁部から端子１０、１
２となる矩形を成すリード部４６、４８が突出し、この
リード部４６、４８の終端部にはリード部４６、４８の
突出方向と直交する方向に補助リード部５０、５２が形
成され、その端部には補助リード部５０、５２より面積
が広い、例えば円形を成すパット部５４、５６が形成さ
れている。リード部４６における補助リード部５０及び
パット部５４と、リード部４８における補助リード部５
２及びパット部５６とは、回転対称の位置に設定されて
いる。そして、補助リード部５０及びパット部５４は、
リード部４６の近傍で補助リード部５０を屈曲させるこ
とにより、リード部４６とは異なる高さに設定されて平
行面を成している。補助リード部５２及びパット部５６
とリード部４８との関係も同様である。即ち、リード部
４６、４８とパット部５４、５６との間には間隔ｄが形
成されている。図５における二点鎖線は、ベース部６を
示している。

【００２５】このリードフレームには、図７〜図１０に
示すように、熱可塑性樹脂等により、リードフレームの
リード部４６、４８及びパット部５４、５６が露出する
ようにインサート成形によりベース部６が形成されると
ともに、ベース１４が取り付けられる。図７はベース部
６の平面図、図８は図７のVIII−VIII線断面図、図９は
図７のIX−IX線断面図、図１０はベース部６の背面図で
ある。ベース部６は、電磁音響変換器の平面形状に対応
しており、また、その厚さはリード部４６、４８とパッ
ト部５４、５６との間隔ｄの厚さに形成されている。そ
の結果、ベース部６の背面側にはリード部４６、４８が
露出し、また、ベース部６の上面側にはパット部５４、
５６及びベース１４の表面部が露出している。また、ベ
ース部６の背面側には、パット部５４、５６に対応する
位置に開孔５８、６０が形成され、開孔５８、６０から
パット部５４、５６の一部を半田付けの便宜のために露
出させている。

【００２６】ベース１４は、図１１及び図１２に示すよ
うに、一定の厚みを有する磁性材料板で形成されてお
り、その形状は、円板に円弧状の切欠き６２、６４を形
成したものであって、その中心に鉄心１６の固定孔６６
が形成され、この固定孔６６を中心に挟んで縁部側に貫
通孔６８が形成されている。各貫通孔６８は、ベース１
４をインサート成形する際の樹脂を通過させることがで
き、ベース部６にベース１４が強固に固定される。

【００２７】また、図１３及び図１４は、支持リング２
４を示しており、図１４は図１３のXIV −XIV 線断面図
である。この支持リング２４は、マグネット２２を支持
する支持部２６、振動板２０を支持する支持部２８が形
成されている。支持部２８は、振動板２０の周縁を一様
に支持するために周回状であるのに対し、支持部２６
は、９０度の角度間隔を以て形成された複数の突部であ
り、支持リング２４をベース部６上に支持する脚部を構
成している。このため、各支持部２６、２８の間には、
空間部３８が形成されている。即ち、支持リング２４の
下側に形成された空間部３８は背面空間２３の一部を構
成し、背面空間２３の拡大に寄与している。支持部２６
の大きさ、即ち、空間内を占める容積を小さくすること
により、背面空間２３の容積を可及的に拡大することが
できる。

【００２８】この支持リング２４には図示していない
が、マグネット２２が支持リング２４の成形によりイン
サート成形される。このような成形方法を用いることに
より、支持リング２４とマグネット２２との結合を強化
でき、電磁音響変換器の組立上、部品点数を削減できる
ので、組立て時間の短縮を図ることができる。

【００２９】そして、図１５〜図１７は、ケース４を示
し、図１５はその平面図、図１６は図１５のXVI −XVI
線断面図、図１７はその背面図である。ケース４は、背
面側を開放した角筒体であって、円形の複数の放音孔８
が形成されている。このケース４の天井面には、振動板
２０に対応する円環状の立壁７０が形成されており、そ
の内側には、振動板２０の上方移動を制限するために中
心方向に突出する複数の突部３２が４５度の角度間隔を
以て形成されている。また、ケース４の天井面の角隅部
には、対角線上に一対の嵌合ピン７４が突出しており、
この先端部はベース部６の嵌合孔７６に挿入される。ま
た、ケース４の開口部には、係合凹部７８が形成されて
おり、この係合凹部７８には、ベース部６の係合段部８
０が挿入される。ケース４とベース部６は、このような
係合関係により位置決めされるとともに、両者は超音波
溶着や接着剤等の結合手段を以て一体化され、強固に結
合される。

【００３０】以上のように、この電磁音響変換器によれ
ば、鉄心１６又はコイル１８の高さに比較し、マグネッ
ト２２の厚みを小さくし、マグネット２２を鉄心１６の
頂部側に支持リング２４を以て固定し、マグネット２２
の下面側とベース１４又はベース部６との間に空間部３
８を形成したので、この空間部３８が背面空間２３の拡
大に寄与している。また、支持リング２４の支持部２６
の容積はその形態により、背面空間２３に占める割合を
低減させることができ、より背面空間２３の拡大を図る
ことができる。

【００３１】また、上記実施形態に示したように、マグ
ネット２２の厚さを削減して空間部３８を形成したこと
により、この空間部３８で外部端子である端子１０、１
２とコイル端末１９、２１との半田処理、即ち、それら
の接続処理を行い、その接続部分の収納空間を形成して
いる。しかも、上記実施形態では、この空間部３８に接
続部を収納した結果、ベース部６の背面部には、面実装
用の外部端子であるフラットな接続面を形成した端子１
０、１２が露出するのみであり、外装ケース２の背面側
の単純化が図られている。

【００３２】なお、この電磁音響変換器の放音孔８につ
いては、図１８のように、ケース４の側面部側に矩形の
放音孔９を形成する等、放音方向に応じて任意の箇所に
形成することができる。

【００３３】また、支持リング２４にマグネット２２を
固定するには、図１９の（Ａ）に示すように、支持部２
６を設け、その上に載せる形態、図１９の（Ｂ）に示す
ように、支持リング２４の内壁部にリング状の支持部２
６を突出させ、その内側にマグネット２２を固定する形
態でもよい。このような形態では、マグネット２２の背
面側に広い空間部３８が得られ、背面空間２３の拡大や
コイル端末１９、２１の接続空間を広く取ることができ
る。また、図１９の（Ｃ）に示すように、支持リング２
４の内側に埋め込む形態で固定してもよい。このような
固定構造では、マグネット２２の強度を利用して支持リ
ング２４の直径方向の肉厚を薄くできる結果、電磁音響
変換器の直径方向の大きさを削減でき、小型化に寄与す
るとともに、背面空間２３の拡大を図ることができる。

【００３４】なお、マグネット２２の直径方向の肉厚
は、コイル１８の直径や外装ケース２の内容積との関係
により、任意に厚く設定することができる。マグネット
２２の肉厚を大きくすることにより、高さ方向の厚みの
削減を補償することが可能である。そのため、高価な磁
石材料を用いなくても、十分な磁力が得られる。

【００３５】本発明の電磁音響変換器の実験結果によれ
ば、マグネット２２を薄くし、マグネット２２とベース
１４とを離間させても、マグネット２２を形成する磁気
材料の性能が改善されているため、従来の電磁音響変換
器と同等の音響出力や音圧が得られることが確認されて
いる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
次の効果が得られる。ａ．電磁音響変換器の小型化及び偏平化を図ることがで
きるとともに、振動板の背面空間を拡大でき、音圧出力
の向上及び周波数特性の平坦化に寄与することができ
る。ｂ．マグネットには単純形状の円筒型を用いることがで
きるため、マグネットの加工を伴う従来の電磁音響変換
器に比較して製造コストの低減を図ることができる。ｃ．円筒型のマグネットを用いているため、切欠き等の
磁力を低下させる部分がなく、振動板に対して一様な磁
場を与えることができ、磁場の偏りによる音質の変化を
生じることがない。ｄ．マグネットの背面側に形成された空間部で外部端子
とコイル端末との接続ができるため、従来のように、外
装ケースの外部に接続部を設けていた電磁音響変換器に
比較し、小型化や偏平化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電磁音響変換器の一実施形態を示す斜
視図である。

【図２】電磁音響変換器のケースを切り欠いて示した平
面図である。

【図３】図２のIII −III 線断面図である。

【図４】図２のIV−IV線断面図である。

【図５】電磁音響変換器の製造に使用するリードフレー
ムを示す平面図である。

【図６】図５のVI−VI線断面図である。

【図７】リードフレーム上に形成されたベース部を示す
平面図である。

【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。

【図９】図７のIX−IX線断面図である。

【図１０】リードフレーム上に形成されたベース部を示
す背面図である。

【図１１】ベースを示す平面図である。

【図１２】ベースを示す側面図である。

【図１３】支持リングを示す平面図である。

【図１４】図１３のXIV −XIV 線断面図である。

【図１５】ケースを示す平面図である。

【図１６】図１５のXVI −XVI 線断面図である。

【図１７】ケースの背面図である。

【図１８】電磁音響変換器の変形例を示す斜視図であ
る。

【図１９】支持リングの変形例を示す断面図である。

【図２０】従来の電磁音響変換器を示す縦断面図であ
る。

【図２１】従来の電磁音響変換器を示す底面図である。

【符号の説明】

１０、１２端子（外部端子）１６鉄心１８コイル１９、２１コイル端末２０振動板２２マグネット２３背面空間３４ギャップ３８空間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田島和茂静岡県静岡市中吉田20番10号スター精密株式会社内 (72)発明者鈴木和詞静岡県静岡市中吉田20番10号スター精密株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性材料で形成された振動板に静磁界と
ともに、電気信号により発生させた振動磁界を作用させ
て、前記電気信号を音響に変換する電磁音響変換器であ
って、前記振動板に対してギャップを設けて設置された鉄心
と、この鉄心に巻回されて前記電気信号により振動磁界を発
生させるコイルと、前記コイルを包囲して前記鉄心の頂部側に設置され、前
記鉄心の高さより厚みを薄く設定したマグネットと、を
備えたことを特徴とする電磁音響変換器。
【請求項２】前記マグネットの背面側に前記振動板の
背面空間の一部を成す空間部を形成したことを特徴とす
る請求項１記載の電磁音響変換器。
【請求項３】前記マグネットの背面側に前記電気信号
を受ける外部端子と前記コイルの端末との接続部を設置
したことを特徴とする請求項１記載の電磁音響変換器。
【請求項４】前記マグネットを外装ケース又は外装ケ
ースの内部に設置された支持部材で支持したことを特徴
とする請求項１、２又は３記載の電磁音響変換器。
【請求項５】前記マグネットに前記鉄心の直径方向の
肉厚を大きく設定したマグネットを用いたことを特徴と
する請求項１、２、３又は４記載の電磁音響変換器。