JP2005535212A - 組込型変換器回路付き電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

電気音響変換器（１）において、内部空間（２２）を取り囲む環状形状の磁石システム（１４）が備えられ、その内部空間（２２）内に集積回路（３１）が収容され、変換器（１）の可動コイル（２９）に送出されるべき電気信号が集積回路（３１）によって増幅されうる。

Description

本発明は、振動しうるように変換器軸心に平行に配置された膜と、エアギャップを画定する２つの磁石システム部品を有する磁石システムと、部分的にエアギャップ内に配置され、膜に結合された可動コイルと、回路フレーム、およびその回路フレームの上に装着される変換器回路の少なくとも１つの回路部品を有する回路モジュールと、を備えた変換器軸心を有する電気音響変換器に関する。

上記第１段落に記載された一般的なタイプの電気音響変換器は米国特許第６２４３４７２号明細書により公知である。この公知の変換器においては複数の回路部品が回路モジュールのボード状回路フレーム上に設けられている。そこでは、それらの回路部品はすべて膜とは反対側の回路フレーム保持面上に配置される。その結果、回路部品が変換器軸心の方向と平行に、膜とは反対側に回路フレーム保持部から突出し、そのため余分な空間を占拠し、それが変換器軸心方向に見た公知の変換器の必要空間を増大させている。このような変換器軸心方向に見た空間の増大は米国特許第６２４３４７２号明細書により公知のさらなる電気音響変換器には生じない。なぜなら、さらなる電気音響変換器では回路モジュールが磁石システム内に収容されるからである。しかしながら、この公知の変換器では回路モジュールに対して補修を行うことができず、また回路モジュールが不動作となったときにその交換を行うこともできない。このような回路モジュールの不動作は例えば回路部品の故障によって引き起こされる。そのような場合には電気音響変換器全体を交換しなければならなくなる。

本発明の目的は、上述の好ましくない状況を解消し、改良された電気音響変換器を実現することである。

この目的を達成するために、本発明による電気音響変換器は次のように構成される。すなわち、
振動しうるように変換器軸心に平行に配置された膜と、エアギャップを画定する２つの磁石システム部品を有する磁石システムと、部分的にエアギャップ内に配置され、膜に結合された可動コイルと、回路フレームと、その回路フレームの上に装着される変換器回路の少なくとも１つの回路部品を有する回路モジュールと、を備え、磁石システムは環状形状に構成されて内部空間を取り囲み、内部空間は変換器の製造中および前記回路モジュールが組み込まれる前に磁石システムの外部からアクセス可能であり、少なくとも１つの回路部品が、回路フレームにおける、膜に面する側の第１保持面上であって磁石システムの内部空間内に配置される。

本発明による特徴を備えることによって、第一に、組込型変換器回路を有する電気音響変換器の特に空間節約型の設計が構造的に簡単に可能となる。というのは、ボード状回路フレームを極度に薄く設計することができ、回路フレーム上に装着される少なくとも１つの回路部品を磁石システムの内部空間内に収容することができ、したがって変換器軸心に平行な付加的空間を必要とすることがないからである。第二に、たとえ電気音響変換器の完成後であっても、回路モジュールに容易かつ簡単にアクセスすることができ、しかも動作が不満足である事態が生じた場合であっても、それを容易かつ簡単に交換することができるからである。

本発明による電気音響変換器においては、変換器回路を作り出すために、回路フレーム上に別々の複数の回路部品を備えることができる。この種の変換器回路は膜技術によって実現することができる。しかし、回路フレームに結合されて変換器回路を形成する集積回路の形をとるただ１つの回路部品を備えるならば、それは非常に有利なものとなる。特に小型で空間節約型の解決策がその結果として実現されうる。

集積回路付きの実施態様においては、さらに付加的に請求項３に記載の特徴を備えるならば、さらに改善され、非常に好ましいものとなる。この種の解決策は、可動コイルと変換器回路との間の導電接続部を極めて単純に実現する上で有利なものである。

本発明による電気音響変換器においては、回路フレームにおける、膜とは反対側の第２保持面上にスポットまたはストリップの形をした互いに同一平面上を走る複数の接続コンタクトが備えられる。しかし、回路フレームの、膜とは反対側の第２保持面上に、それぞれ環状セクタの形状を有する４つの接続コンタクトが備えられるならば、それは改良された非常に有利なものとなりうる。この種の実施態様は実用上非常に改善された有利なものでありうる。

回路モジュールは例えば少なくとも１つのねじで取り付けられうる。しかしながら回路モジュールは分離工具なしに取り外すことができるように設計されるのが特に好ましい。このため例えば変換器の回路モジュールと他の部品との間にラッチング結合部またはバヨネット結合部を備えることができる。変換器の回路モジュールと他の部品との間に、より大きな広さ、またはより少ない広さで拡がる締りばめ部を備えることもできる。

本発明の上述の特徴およびさらなる特徴を以下に説明する。

以下、図面に示す実施例を参照して本発明をさらに説明する。なお、本発明は図示のものに限定されるものではない。

図１は電気音響変換器１を示すものである。この実施例では、それはラウドスピーカである。変換器１はほぼ中心対称に設計されており、変換器軸心２を持っている。

変換器１はポット型ハウジング３を持っている。ハウジング３は金属製であって、ベース壁４および側壁５を備えている。ベース壁４は円板状のせり上がり部６を形成しており、そのせり上がり部６の中に音響伝達開口が設けられている（図示せず）。変換器軸心２に関して放射方向に走る４つのストリップ型ラグ７が側壁５から突き出している。ラグ７の目的は、ハウジング３内に収容される変換器１の部品を所定の軸方向位置に取り付けることである。この種のラグ７は５つ以上設けても良い。ハウジング３内に収容される変換器１の部品の放射方向位置は側壁５によって定められる。変換器軸心２の方向に、および変換器軸心２の領域内で、ポット型ハウジング３の高さは３．２ｍｍである。変換器軸心２の方向に対して直角に走る方向に見たハウジング３の直径は１３．２ｍｍである。したがって、この場合、変換器１は超小型設計であるということができる。変換器１は例えば携帯電話やそれに類似する通信装置に使用するために備えられる。この種の通信装置は特に小型であることが求められ、そのため内部に用いられる変換器１のような部品もそうである。また特に小型であると共に手に取りうるほどの少ない占有空間であることが求められる。したがって、この種の変換器１に関しては、たとえ１０分の１ｍｍを単位としてその数倍といえども、そのサイズが公知の変換器に比較して小さいほど有利である。

変換器１は膜８を含んでいる。膜８はその周辺部９がほぼＵ字状に形成されており、そのＵ字状周辺部９がリング１０に連結される。リング１０は膜８が製造される時に膜８に連結される。リング１０は輸送目的に役立ち、また組立目的にも役立つ。変換器１が製造される時、リング１０はそれに接続された膜８と共にハウジング３内に、変換器軸心２の方向に平行に挿入される。その場合、ラグ７はもちろんまだ曲げられておらず、変換器軸心２にほぼ平行に走る方向に伸びている。膜８は、Ｕ字状周辺部９に隣接する中間部１１、この中間部１１に隣接する環状取付部１２、およびこの環状取付部１２の内側に位置し音響発生の機能を果たす中心部１３を備えている。音響発生のために膜８は振動しうるように全体として変換器軸心２に平行に配置されている。

変換器１はさらに磁石システム１４を備えている。磁石システム１４は、永久磁石１５、環状の第１ヨーク１６、およびＬ字状断面を有する第２ヨーク１７を備えている。第１ヨーク１６は永久磁石１５に対して緊密に配置されている。第２ヨーク１７は、同様に永久磁石１５に対して緊密に配置されたディスク状第１セクション１８と、この第１セクション１８から変換器軸心２に平行に突出する中空円筒状の第２セクション１９とからなっている。変換器１が製造される時は、まず第１ヨーク１６が、次に永久磁石１５および第１ヨーク１６が、それぞれハウジング３内に変換器軸心２に平行に挿入される。磁石システムの３つの部品１６，１５および１７が挿入された後、ハウジング３のラグ７が図１および図２に示されているように所定の位置に曲げられる。それにより膜８および磁石システム１４が固定される。第２ヨーク１７の第２セクション１９の自由端と第１ヨーク１６の内縁部との間にエアギャップ２０が形成されている。このエアギャップ２０は磁石システムの２つの部品すなわち第１ヨーク１６および第２ヨーク１７によって画定されている。磁石システム１４は、膜８とは反対側を向き、磁石システム１４を外部に対して画定する境界面２１を持ち、その境界面２１は第２ヨーク１７の第１セクション１８の環状面によって形成されている。

図１および図２から分かるように、磁石システム１４は、有利なるように、本実施例では環状に形成されている。磁石システム１４は内部空間２２を取り囲んでいる。この内部空間２２は、磁石システム１４が製造される時、その全領域にわたって磁石システム１４の外部からアクセスすることができ、変換器軸心２に直角に位置させられ、回路モジュール２３（その設計については次に説明する）が取り付けられる前に位置決めされ、またその内部空間２２は変換器軸心２によって貫通される。

内部空間２２にコンタクトキャリア２４が取り付けられている。このコンタクトキャリア２４はプラスチックで作られ、２つの可動コイル接点２５を保持している。図１には２つの可動コイル接点２５の一方のみが断面で示されている。２つの可動コイル接点２５は押し出し加工手段によってコンタクトキャリア２４に結合される。各可動コイル接点２５はＵ字状セクション２６を備えており、その２つの脚部の間に一方の可動コイルワイヤの端末（エンド）２７がクランプされる。各可動コイル接点２５は、Ｕ字状セクション２６の脚部から突出するＬ字状セクション２８を備えている。

変換器１は可動コイル２９を含んでいる。この可動コイル２９は部分的にエアギャップ２０内に配置されており、図示されていない接着結合部によって膜８にその取付部１２で連結されている。可動コイル２９は磁石システム１４と相互作用する。すなわち、音響的に再生されるべき信号を表す電気信号が可動コイル２９に送出され、その結果、可動コイル２９が振動を生じ、それが膜８に、音響的に再生されるべき信号をもたらす。可動コイル２９に送出された電気信号は増幅される必要があり、もし適用可能なら、可動コイル２９に送出される前にその信号波形が改善されなければならない。変換器回路は必要な信号処理を行うように、特に信号を増幅するように設計され、そのような目的のために必要とされるものである。

変換器１において、この変換器回路は変換器１に直接結合される。すでに述べた回路モジュール２３は、この目的のために変換器１内に設けられている。回路モジュール２３はボード状回路フレーム３０を備えている。この回路フレーム３０は軸心方向に見て環状磁石システム１４の境界面２１に隣接して配置されている。本実施例におけるボード状の回路フレーム３０上にはそれに付属して今やただ１つの回路部品３１が設けられている。この回路部品３１は回路フレーム３０に結合された集積回路３１によって形成されている。集積回路３１は図１では概略的にしか示されていないが、これは変換器回路を形成する。ここで集積回路３１は膜８に面する回路フレーム３０の第１保持面３２上に適当な方法で配置される。これは、集積回路３１が磁石システム１４の内部空間２２内に配置され、その結果、集積回路３１を収容するために、内部空間２２でいずれかに利用しうる空間を作り出すという大きな利点を達成するとの事実を引き起こす。それにより、集積回路３１を収容するための付加的な空間を必要とせず、このことが変換器回路を含む変換器１の高さを可能な限り低くする点において利点となる。それにより集積回路３１はほぼポット状のプラスチックジャケット３３内に埋め込まれる。プラスチックジャケット３３から２つの接続コンタクト３４が突出している。接続コンタクト３４はプラスチックジャケット３３に押し出し加工によって結合される。各接続コンタクト３４は可動コイルコンタクト２５に導電性をもって接続される。その場合、導電性接続は、各実施例において、接続コンタクト３４と可動コイルコンタクト２５のＬ字状セクション２８との間で行われる。２つの接続コンタクト３４のそれぞれは集積回路３１の端子（図示せず）に接続される。本実施例では、回路フレーム３０は小さなプリント配線基板の形をしており、それにプラスチックジャケット３３が結合される。しかしながら、回路フレーム３０およびプラスチックジャケット３３は一体に構成することもできる。その場合、回路フレーム３０もプラスチック製ということになり、その結果、特に単純で好ましい実施態様が達成される。

図３に示されているようにそれぞれ環状セクタの形状をした４つの端子コンタクト３６が回路フレーム３０の、膜８とは反対側の第２保持面３５に上に設けられている。これらの端子コンタクト３６のうちの２つは音響信号として再生されるべき電気信号を導くために用いられる。他の２つの端子コンタクト３６は集積回路３１のための直流電源電圧を供給するために用いられる。

本実施例の場合、回路モジュール２３は図示していないラッチ結合方式によって取り付けられる。しかし、このラッチ結合方式は変換器１の他の部品相互間、例えば第２ヨーク１７と回路フレーム３０との間の結合にも応用することができる。回路モジュール２３をラッチ結合方式によって取り付けることにより、回路モジュール２３を変換器１の残余部分から分離工具を用いることなしに取り外すことが可能になる。このようにして回路モジュール２３は分離工具なしに取り外しの可能な設計となる。しかし、回路モジュール２３はクイックリリース型のスナップ結合方式またはバヨネット結合方式で取り付けることも可能である。回路モジュール２３はまた例えばスポット状の接着結合方式またはスポット状の溶接結合方式によって取り付けることも可能である。

変換器１により、第一に、集積回路３１を収容するのに変換器軸心２の方向に非常に小さな付加的必要空間、すなわちボード状回路フレーム３０のために必要なわずかな空間しか必要としないという特別な利点を達成することができる。しかもそれは１０分の１ｍｍを単位としてその数倍にしか過ぎない。第二に、たとえ変換器１の完成後であっても回路モジュール２３は簡単かつ容易にアクセス可能であるという利点を達成することができる。しかも回路モジュール２３は十分な動作をすることができなくなった場合には、簡単かつ容易に交換することができる。

図１ないし４による変換器１の変形例においては、ハウジング３の側壁５にまで伸びる回路フレームが設けられないものとする。ただしその代わり、回路フレーム３０は内部空間２２の内径にちょうど等しい外径を持っており、しかもジャケット３０が回路フレーム３０と共に、膜８とは反対側の回路フレーム３０の第２保持面３５が磁石システム１４の境界面２１に合わせて整列するか、境界面２１に関して内部空間に軸心方向にいくらかのオフセットをもって位置するように、回路フレーム３０の第２保持面３５が磁石システム１４の境界面２１と整列させられる。このようにして、この場合も、回路フレーム３０は磁石システム１４の境界面２１に隣接して、特にほぼ放射方向に隣接して配置される。その結果、集積回路３１を含む回路モジュール２３を収容するために、変換器軸心２の方向に何の付加的空間を必要とすることもない。変換器１のこの変形例では、回路フレーム３０はプラスチックジャケット３３のベース壁の形をとることができる。

回路モジュール２３に関して述べておかなければならないのは、回路モジュール２３はＳＭＤ対応設計のものであり、したがって携帯電話または類似の装置のＰＣＢにＳＭＤ方式によって結合することが可能である、ということである。それによって回路モジュール２３はＳＭＤ対応の変換器１用アダプタを形成することになり、その場合、そのアダプタは顧客の要求またはアプリケーションケースに応じて変換器１の残余の部分に接続したり接続しなかったりすることができる。

さらに述べておかなければならないのは、膜８とは反対側の磁石システム１４の境界面２１と膜８に面する回路フレーム３０の第１保持面３２との間に、中間層を備えることもできることである。その中間層は、回路フレーム３０と磁石システム１４の第２ヨーク１７との間に特に良好な熱伝達を達成するように設計される。

変換器１に関しては、変換器１に回路モジュール２３を備えないことも可能であるということも述べておかなければならない。すなわち、携帯電話または類似の機器に組み込むためのこの種の回路モジュール２３を備えない変換器１を顧客に供給することも可能である。その場合、回路モジュール２３を備えないで供給されるこの種の変換器１は音響的に再生されるべき電気信号を外部変換器回路から変換器１に供給されなければならない。その場合、その外部変換器回路は２つの可動コイルコンタクト２５のＬ字状セクション２８に直接結合される。

本発明による電気音響変換器はマイクロフォンであってもよいことを述べておく。

回路モジュールを備えた本発明の第１実施例による電気音響変換器の縦断面図である。 回路モジュールなしの図１による変換器を背後から見た斜視図である。 図１による変換器の回路モジュールを背後から見た斜視図である。 図１による変換器の回路モジュールを前面から見た斜視図である。

Claims (6)

1. 振動しうるように変換器軸心（２）に平行に配置された膜（８）と、
   エアギャップ（２０）を画定する２つの磁石システム部品（１６，１８）を有する磁石システム（１４）と、
   部分的に前記エアギャップ（２０）内に配置され、前記膜（８）に結合された可動コイル（２９）と、
   回路フレーム（３０）と、その回路フレーム（３０）の上に装着される変換器回路の少なくとも１つの回路部品（３１）と、を有する回路モジュール（２３）と、
   を備え、
   前記磁石システム（１４）は環状形状に構成されて内部空間（２２）を取り囲み、前記内部空間（２２）は変換器（１）の製造過程および前記回路モジュール（２３）が組み込まれる前に前記磁石システム（１４）の外部からアクセス可能であり、
   少なくとも１つの回路部品（３１）が、前記回路フレーム（３０）における、前記膜（８）に面する側の第１保持面（３２）上であって前記磁石システム（１４）の内部空間（２２）内に配置されている、
   変換器軸心（２）を有する電気音響変換器（１）。
2. 回路フレーム（３０）に結合された集積回路（３１）によって形成されたただ１つの回路部品（３１）が備えられ、前記集積回路（３１）が変換器回路を形成する請求項１に記載の電気音響変換器（１）。
3. 前記集積回路（３１）がプラスチックジャケット（３３）内に埋め込まれると共に、２つの接続コンタクト（３４）が前記プラスチックジャケット（３３）上に備えられ、前記接続コンタクトのそれぞれが可動コイル（２５）に接続されている請求項２に記載の電気音響変換器（１）。
4. 前記回路フレーム（３０）における、前記膜（８）とは反対側の第２保持面（３５）上に、それぞれ環状セクタの形状を有する４つの接続コンタクト（３６）が備えられている請求項１に記載の電気音響変換器（１）。
5. 前記回路モジュール（２３）が分離工具なしに取り外すことができるように設計されている請求項１に記載の電気音響変換器（１）。
6. 前記変換器（１）がポット状ハウジング（３）を持ち、前記変換器軸心の方向に見たその高さは２．０ｍｍないし５．０ｍｍの間の値を持ち、前記変換器軸心の方向に直角なその直径は６．０ｍｍないし２０．０ｍｍの間の値を持っている請求項１に記載の電気音響変換器（１）。
   

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