JP2001326994A - 電磁音響変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動板の背面空間を大きく確保しつつ、小型
マグネットを確実に固定でき、小型で高音圧の電磁音響
変換器を提供する。 【解決手段】 電磁音響変換器１は、磁性材料で形成さ
れたベース２４と、磁性材料で形成され、ベース２４に
立設する磁心２２と、磁性材料で形成され、磁心先端か
ら空隙を隔てて支持される振動板２０と、ベース２４、
磁心２２および振動板２０と共に磁気回路を構成し、静
磁界を供給するマグネット２５と、磁心周囲に配置さ
れ、該磁気回路に振動磁界を供給するコイル２３と、非
磁性材料で形成され、振動板２０の周縁部を支持する支
持リング２６と、これらの部材を収納するハウジング１
０などで構成され、支持リング２６にはマグネット２５
を位置決めするための突部２７が周方向に沿って間欠的
に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁音響変換によ
って音響を発生する電磁音響変換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来の電磁音響変換器の一例を
示す斜視図である。電磁音響変換器９０は、磁性材料で
形成され、中央に磁片９４が固定された振動板９３と、
振動板９３に振動磁界を供給するための電磁コイル（不
図示）と、振動板９３および電磁コイルを収納するハウ
ジング部材９１などで構成される。振動板９３と対向す
る天板９１ａには、磁片９４より直径が大きい放音開口
９１ｂが形成されていることから、一般に開放型の電磁
音響変換器と称される。

【０００３】電磁コイルに電気振動信号を供給すると、
電磁コイルが発生する振動磁界によって振動板９３が振
動して音響を発生し、放音開口９１ｂから外部に放射さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電磁音響変換器９０の
内部には、振動板９３の周縁部を支持する支持リング
と、静磁界を供給するリング状のマグネットが収納され
ている。マグネットの発生磁界を高めるため、マグネッ
ト寸法をできる限り大きく設計すると、マグネットは支
持リングの内側と密着する構造となる。

【０００５】一方、振動板の背面空間の体積が少ない
と、エアダンパ効果によって振動板の共振周波数f0が上
昇してしまい、変換器が小型になるほどエアダンパ効果
の影響がより大きくなる。

【０００６】こうした事情において、マグネット材料と
して高い最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）を示すものを
選択し、マグネット寸法の小型化を図ることで、マグネ
ットと支持リングとの間に空間を確保できるため、背面
空間の体積を増加させることができる。この場合、マグ
ネットが支持リングから離れるため、接着剤を用いた固
定方法が考えられるが、接着剤の経年劣化や接着工程に
伴うコスト増加などが懸念される。

【０００７】本発明の目的は、振動板の背面空間を大き
く確保しつつ、小型マグネットを確実に固定でき、小型
で高音圧の電磁音響変換器を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁性材料で形
成されたベース部材と、磁性材料で形成され、ベース部
材に立設する磁心と、磁性材料で形成され、磁心先端か
ら空隙を隔てて支持される振動板と、ベース部材、磁心
および振動板と共に磁気回路を構成し、静磁界を供給す
るためのマグネットと、磁心周囲に配置され、該磁気回
路に振動磁界を供給するためのコイルと、非磁性材料で
形成され、振動板の周縁部を支持するための支持リング
部材と、ベース部材、磁心、コイル、マグネット、支持
リング部材および振動板を収納するためのハウジング部
材とを備え、支持リング部材には、マグネットを位置決
めするための位置決め部が周方向に沿って間欠的に形成
されることを特徴とする電磁音響変換器である。

【０００９】本発明に従えば、支持リング部材にマグネ
ットの位置決め部を周方向に沿って間欠的に形成するこ
とによって、接着剤なしでマグネットを確実に固定でき
るとともに、マグネットと支持リング部材との間に形成
された空間が振動板の背面空間に開放されるため、振動
板の背面空間を増加させることができる。その結果、変
換器を小型化した場合でも、エアダンパ効果の影響を低
減できる。

【００１０】また本発明は、磁性材料で形成されたベー
ス部材と、磁性材料で形成され、ベース部材に立設する
磁心と、磁性材料で形成され、磁心先端から空隙を隔て
て支持される振動板と、ベース部材、磁心および振動板
と共に磁気回路を構成し、静磁界を供給するためのマグ
ネットと、磁心周囲に配置され、該磁気回路に振動磁界
を供給するためのコイルと、非磁性材料で形成され、振
動板の周縁部を支持するための支持リング部材と、ベー
ス部材、磁心、コイル、マグネット、支持リング部材お
よび振動板を収納するためのハウジング部材とを備え、
マグネットには、支持リング部材と係合する係合突部が
形成されることを特徴とする電磁音響変換器である。

【００１１】本発明に従えば、マグネットに支持リング
部材と係合する係合突部を形成することによって、接着
剤なしでマグネットを確実に固定できるとともに、マグ
ネットと支持リング部材との間に形成された空間が振動
板の背面空間に開放されるため、振動板の背面空間を増
加させることができる。その結果、変換器を小型化した
場合でも、エアダンパ効果の影響を低減できる。

【００１２】また本発明は、支持リング部材の底面に、
内側と外側とを連通する連通溝が形成されることを特徴
とする。

【００１３】本発明に従えば、支持リング部材の底面に
連通溝を形成することによって、振動板の背面空間を外
部空間へ連通させる経路を確保できるため、背面空間の
密閉性が小さくなり、エアダンパ効果の影響をより低減
できる。

【００１４】また本発明は、ベース部材またはハウジン
グ部材に、前記連通溝と外部空間とを連通する連通開口
が形成されることを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、連通溝と外部空間とを連
通する連通開口をベース部材またはハウジング部材に形
成することによって、振動板の背面空間から外部空間ま
でを連通でき、断面積が大きく音響インピーダンスの小
さい連通路を確保できる。そのため、振動板の背面空間
におけるエアダンパ効果を効率的に低減でき、小型で高
音圧の電磁音響変換器を実現できる。

【００１６】また本発明は、ベース部材の底面側に、接
続ランドを有する端子基板が取り付けられ、ベース部材
には、該接続ランドを露出させるための接続開口が形成
され、コイルのリード線は、該接続開口において接続ラ
ンドと接続処理されることを特徴とする。

【００１７】本発明に従えば、ベース部材に接続ランド
を露出させるための接続開口を形成し、コイルリード線
の接続処理を該接続開口で行なうことで、リード線の接
続処理作業が容易になるとともに、接続処理部を配置す
るスペースを別途確保しなくても済むため、変換器の小
型化が図られる。また、接続処理部は変換器内部に収納
され、外部に露出しなくなるため、接続処理部の信頼性
を向上できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態を
示す分解斜視図である。図２（ａ）は放音孔１１側から
見た正面図（左半分）および断面図（右半分）であり、
図２（ｂ）は底面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）の
Ａ−Ａ線に沿った端面図である。

【００１９】電磁音響変換器１は、ハウジング１０の中
にベース２４、磁心２２、コイル２３、マグネット２
５、支持リング２６、振動板２０が収納されて構成さ
れ、全体として扁平の円柱形状を成す。全体の寸法はた
とえば直径12mm×高さ3mm程度である。

【００２０】ベース２４は、円周上に切欠部２４ａが形
成された円板形状を成す。ここでは円周上に１２０度間
隔で３つの切欠部２４ａを形成した例を示し、そのうち
２つの切欠部２４ａはＵ字状に形成される。ベース２４
の中央には円柱状の磁心２２が立設し、磁心２２の周り
にコイル２３が配置される。ベース２４および磁心２２
は磁性材料で形成され、両者は加締め等によって一体化
して単一のポールピース部材として構成しても構わな
い。

【００２１】ベース２４の底面側には、ベース２４の外
径より僅かに小さい円板状のプリント基板３０が取り付
けられる。プリント基板３０の上面には、コイル２３の
リード線２３ａ，２３ｂと半田処理等によって電気接続
するための接続ランド３１ａ，３１ｂがそれぞれ形成さ
れる。接続ランド３１ａ，３１ｂは、Ｕ字状に形成され
た切欠部２４ａに配置され、ベース２４の厚さによって
接続処理部３２ａ，３２ｂのスペースを確保している。

【００２２】こうした接続処理部３２ａ，３２ｂを内部
空間側に配置することによって、リード線２３ａ，２３
ｂの接続処理作業が容易になるとともに、部品の薄型化
が図られ、実装時の高さ寸法を小さくできる。また、接
続処理部３２ａ，３２ｂが外部に露出しなくなるため、
接続処理部の信頼性を向上できる。

【００２３】図２（ｂ）に示すように、プリント基板３
０の底面には、外部回路基板との電気接続を得るための
接続ランド３３ａ，３３ｂがそれぞれ同心円状に形成さ
れる。接続ランド３３ａ，３３ｂの一部には、スルーホ
ール３４ａ，３４ｂが形成され、上面側の接続ランド３
１ａ，３１ｂと底面側の接続ランド３３ａ，３３ｂとの
導通が図られる。

【００２４】図１に戻って、マグネット２５はリング状
を成し、ベース２４の上に磁心２２に対して同心円に配
置される。マグネット２５とコイル２３との間は環状の
内部空間が確保される。

【００２５】支持リング２６は非磁性材料で形成され、
支持リング２６の外径はベース２４の外径とほぼ一致
し、ベース２４に接触して配置される。図２（ａ）に示
すように、支持リング２６の内側には複数の環状段差が
形成され、そのうち突部２７が支持リング２６の内側に
突出するように１２０度間隔で３つ形成される。

【００２６】突部２７は、マグネット２５の外面に当接
してマグネット２５のセンタリングを行なう垂直壁面
と、マグネット２５の上面に当接してマグネット２５の
上下位置を決定する係止ストッパとを有し、接着剤なし
でマグネット２５の位置決めと固定を実現している。

【００２７】またマグネット２５の小型化によって、支
持リング２６の内面とマグネット２５との間には環状の
内部空間が確保され、さらに突部２７を周方向に沿って
間欠的に形成することによって、この内部空間が振動板
の背面空間に開放されるため、振動板の背面空間が増加
して、エアダンパ効果の影響を低減できる。

【００２８】支持リング２６の底面には、内側空間と外
側空間とを連通するための連通溝２９が形成される。連
通溝２９は、ベース２４の切欠部２４ａの位置と対応す
るように１２０度間隔で３つ形成される。

【００２９】突部２７の上部には水平な台座２８が環状
に形成され、この台座２８に円板状の振動板２０が載置
され、振動板２０は環状段差によって位置決めされる。

【００３０】振動板２０は磁性材料で形成され、周縁部
において支持リング２６の台座２８によって支持され、
振動板２０の背面中央と磁心２２の先端との間は一定の
空隙が確保される。振動板２０の前面中央には円板状の
磁片２１が固定され、振動板２０の質量を増加させて空
気の振動効率を向上させている。

【００３１】ハウジング１０は、熱可塑性樹脂等の合成
樹脂で形成され、ベース２４の外径形状に合うように円
筒箱状に形成される。ハウジング１０とベース２４およ
びプリント基板３０とは、図２（ｃ）に示すように、接
着剤やモールド樹脂等の接合材１９によって接合され
る。

【００３２】ハウジング１０の天板には、振動板２０と
対向するように磁片２１より大きな直径を有する放音開
口１１が形成され、開放型の電磁音響変換器を構成す
る。たとえば、磁片２１の直径は6mm、放音開口１１の
直径は8mm程度である。放音開口１１には、磁片２１の
上方を通過するように周縁部同士をブリッジ連結した梁
部１２がハウジング１０とともに一体形成される。ここ
では、１２０度間隔で配置した３本梁として構成した例
を示しているが、１８０度間隔の２本梁構成や９０度間
隔の４本梁構成、その他５本梁以上でも構わない。

【００３３】こうした梁部１２を形成することによっ
て、振動板２０の接触防止およびハウジング１０の補強
を図ることができる。梁部１２は、図２（ｃ）に示すよ
うに、振動板２０の正常な振動を妨げず、かつ変換器全
体が高くならないような位置に形成される。

【００３４】梁部なしの放音開口の開口面積Ｓｏと梁部
ありの有効開口面積Ｓｅとの比Ｓｅ／Ｓｏは７０％以上
であることが好ましく、梁部が音響特性に与える影響は
無視できるほど少なくなる。

【００３５】ハウジング１０の側面底部には、切欠部１
３が１２０度間隔で３つ形成される。切欠部１３は、支
持リング２６の連通溝２９の位置と対応し、さらに図２
（ｂ）に示すように、ベース２４の切欠部２４ａの位置
とも対応している。

【００３６】こうした連通溝２９、切欠部２４ａ、切欠
部１３を設け、突部２７を間欠的に配置することによっ
て、振動板２０の背面空間Ｖｂと外部空間Ｖｃとを連通
させる通路を形成することができる。ここでは、３つの
外部連通路を１２０度間隔で配置した例を示している
が、１８０度間隔の２つ連通路構成や９０度間隔の４つ
連通路構成、その他５つ以上の外部連通路や非対称配置
でも構わない。

【００３７】次に動作について説明する。マグネット２
５は厚さ方向に磁化されており、たとえばマグネット２
５の底面がＮ極、上面がＳ極に着磁している場合、マグ
ネット２５の底面から出た磁力線はベース２４の周縁部
→ベース２４の中央部→磁心２２→振動板２０の中央部
→振動板２０の周縁部→マグネット２５の上面という経
路で通過して、全体として閉じた磁気回路を構成する。
マグネット２５はこうした磁気回路に静磁界を供給する
機能を有し、この静磁界によって振動板２０は磁心２２
およびマグネット２５側に吸引された状態で安定に支持
される。

【００３８】磁心２２に巻回されたコイル２３は、回路
基板から接続ランド３３ａ，３３ｂ、スルーホール３４
ａ，３４ｂ、接続ランド３１ａ，３１ｂおよびリード線
２３ａ，２３ｂを経由して電気振動信号が供給される
と、磁気回路に振動磁界を供給する。すると静磁界と振
動磁界との重畳によって振動板２０が振動し、振動板２
０の前面側空気および背面側空気を振動する。

【００３９】振動板２０の前面側で発生した音響は、放
音開口１１から外界に放出される。振動板２０の背面側
で発生した音響は、前面側音響と逆位相であるため、前
面側音響との干渉をできる限り抑制する必要がある。そ
のため、振動板２０の背面側音響は、環状の内部空間、
突部２７と突部２７の間、支持リング２６とマグネット
２５との隙間、連通溝２９、切欠部２４ａ、およびハウ
ジング１０の切欠部１３を通じて外界に放出している。

【００４０】こうした背面音響の連通路を設けることに
よって、振動板２０の背面空間におけるエアダンパ効果
を効率的に低減でき、小型で高音圧の電磁音響変換器を
実現できる。

【００４１】また、ハウジング１０の側壁に切欠部１３
を形成することによって、変換器底面を回路基板に密着
実装した状態でも背面通路が塞がれなくなるため、実装
高さを低減化できる。

【００４２】図３（ａ）は本発明の実施の他の形態を示
す分解斜視図であり、図３（ｂ）は図２（ｃ）に対応し
た端面図である。本実施形態は、図１と比べてマグネッ
ト２５および支持リング２６の形状が相違し、その他の
部材については図１のものと同様である。

【００４３】マグネット２５はリング状を成し、外周面
に係合突部２５ａが１２０度間隔で３つ形成される。

【００４４】支持リング２６は非磁性材料で形成され、
支持リング２６の外径はベース２４の外径とほぼ一致
し、ベース２４に接触して配置される。支持リング２６
の内側には複数の環状段差が形成され、そのうち突部２
７が支持リング２６の内側に突出するように全周に渡っ
て形成される。

【００４５】図３（ｂ）に示すように、突部２７は、マ
グネット２５の係合突部２５ａの外面に当接してマグネ
ット２５のセンタリングを行なう垂直壁面と、マグネッ
ト２５の係合突部２５ａの上面に当接してマグネット２
５の上下位置を決定する係止面とを有し、接着剤なしで
マグネット２５の位置決めと固定を実現している。

【００４６】マグネット２５の小型化によって、支持リ
ング２６の内面とマグネット２５との間には環状の内部
空間が確保され、さらに係合突部２５ａを周方向に沿っ
て間欠的に形成することによって、この内部空間が振動
板の背面空間に開放されるため、振動板の背面空間が増
加して、エアダンパ効果の影響を低減できる。

【００４７】以上の説明において、マグネット２５と支
持リング２６との係止箇所を１２０度間隔で３つ形成し
た例を示したが、１８０度間隔の２箇所係止構成や９０
度間隔の４箇所係止構成、その他５箇所以上の係止や非
対称配置でも構わない。

【００４８】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、支
持リング部材にマグネットの位置決め部を周方向に沿っ
て間欠的に形成し、あるいはマグネットに支持リング部
材と係合する係合突部を形成することによって、接着剤
なしでマグネットを確実に固定できるとともに、マグネ
ットと支持リング部材との間に形成された空間が振動板
の背面空間に開放されるため、エアダンパ効果の影響を
低減できる。

【００４９】また、支持リング部材の底面に連通溝を形
成することによって、振動板の背面空間を外部空間へ連
通させる経路を確保できるため、背面空間の密閉性が小
さくなり、エアダンパ効果の影響をより低減できる。

【００５０】また、連通溝と外部空間とを連通する連通
開口をベース部材またはハウジング部材に形成すること
によって、断面積が大きく音響インピーダンスの小さい
連通路を確保できるため、エアダンパ効果を効率的に低
減でき、小型で高音圧の電磁音響変換器を実現できる。

【００５１】また、ベース部材に接続ランドを露出させ
るための接続開口を形成し、コイルリード線の接続処理
を該接続開口で行なうことで、リード線の接続処理作業
が容易になるとともに、変換器の小型化、接続処理部の
信頼性向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す分解斜視図であ
る。

【図２】図２（ａ）は放音孔１１側から見た正面図（左
半分）および断面図（右半分）であり、図２（ｂ）は底
面図であり、図２（ｃ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿っ
た端面図である。

【図３】図３（ａ）は本発明の実施の他の形態を示す分
解斜視図であり、図３（ｂ）は図２（ｃ）に対応した端
面図である。

【図４】従来の電磁音響変換器の一例を示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ 電磁音響変換器 １０ ハウジング １１ 放音開口 １２ 梁部 １３ 切欠部 ２０ 振動板 ２２ 磁心 ２３ コイル ２３ａ，２３ｂ リード線 ２４ ベース ２４ａ 切欠部 ２５ マグネット ２５ａ 係合突部 ２６ 支持リング ２７ 突部 ２９ 連通溝 ３０ プリント基板 ３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂ 接続ランド ３２ａ，３２ｂ 接続処理部 ３４ａ，３４ｂ スルーホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 義治 静岡県静岡市中吉田20番10号 スター精密 株式会社内 Ｆターム(参考） 5D021 AA12

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料で形成されたベース部材と、 磁性材料で形成され、ベース部材に立設する磁心と、 磁性材料で形成され、磁心先端から空隙を隔てて支持さ
   れる振動板と、 ベース部材、磁心および振動板と共に磁気回路を構成
   し、静磁界を供給するためのマグネットと、 磁心周囲に配置され、該磁気回路に振動磁界を供給する
   ためのコイルと、 非磁性材料で形成され、振動板の周縁部を支持するため
   の支持リング部材と、 ベース部材、磁心、コイル、マグネット、支持リング部
   材および振動板を収納するためのハウジング部材とを備
   え、 支持リング部材には、マグネットを位置決めするための
   位置決め部が周方向に沿って間欠的に形成されることを
   特徴とする電磁音響変換器。
2. 【請求項２】 磁性材料で形成されたベース部材と、 磁性材料で形成され、ベース部材に立設する磁心と、 磁性材料で形成され、磁心先端から空隙を隔てて支持さ
   れる振動板と、 ベース部材、磁心および振動板と共に磁気回路を構成
   し、静磁界を供給するためのマグネットと、 磁心周囲に配置され、該磁気回路に振動磁界を供給する
   ためのコイルと、 非磁性材料で形成され、振動板の周縁部を支持するため
   の支持リング部材と、 ベース部材、磁心、コイル、マグネット、支持リング部
   材および振動板を収納するためのハウジング部材とを備
   え、 マグネットには、支持リング部材と係合する係合突部が
   形成されることを特徴とする電磁音響変換器。
3. 【請求項３】 支持リング部材の底面に、内側と外側と
   を連通する連通溝が形成されることを特徴とする請求項
   １または２記載の電磁音響変換器。
4. 【請求項４】 ベース部材またはハウジング部材に、前
   記連通溝と外部空間とを連通する連通開口が形成される
   ことを特徴とする請求項３記載の電磁音響変換器。
5. 【請求項５】 ベース部材の底面側に、接続ランドを有
   する端子基板が取り付けられ、 ベース部材には、該接続ランドを露出させるための接続
   開口が形成され、 コイルのリード線は、該接続開口において接続ランドと
   接続処理されることを特徴とする請求項１，２または４
   記載の電磁音響変換器。