JP2007158911A - 音響放射装置用電磁変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】音響特性に優れ、超磁歪素子の欠け防止、音漏れ防止に有効で、外部振動体に押し付ける角度が変わった場合にも、音質悪化や、音圧低下などを極力回避し得る構造を持つ音響放射装置用電磁変換装置を提供する。
【解決手段】コイル３は超磁歪素子４に磁界を印加して、超磁歪素子４を軸方向に伸縮駆動する。超磁歪素子４は一端が固定端、他端が可動端となっている。伸縮伝達部材５は一端側が超磁歪素子４の可動端に接続され、他端側が外部に導かれている。与圧部材６は弾性材料で構成され、伸縮伝達部材５を超磁歪素子４の方向に付勢する。第１の永久磁石１１及び第２の永久磁石１２は、超磁歪素子４に磁気バイアスを印加するものであり、超磁歪素子４の固定端側に配置された第１の永久磁石１１と、超磁歪素子４の可動端側に配置された第２の永久磁石１２とを含む。第１の永久磁石１１及び第２の永久磁石１２は、全体表面磁束が互いに異なる。
【選択図】図１

Description

本発明は、超磁歪素子を用いた音響放射装置用電磁変換装置に関する。

この種の電磁変換装置は、コイルに入力信号を供給して超磁歪素子に伸縮振動を生じさせ、超磁歪素子の伸縮端に直接的または間接的に接触される構成部品を、外部振動体に押し付けるなどにより、伸縮振動を外部振動体に伝え、音響を発生させる音響放射装置として用いられるもので、例えば特許文献１、特許文献２等に開示されている。

しかしながら、特許文献１、特許文献２等で代表される従来のこの種の電磁変換装置には、その機能を、実用的レベルまで高めるためには、更に改善すべき点が多く見られる。

まず、超磁歪素子は、磁界が印加されていない状態が最もサイズが小さく、印加磁界が強くなるにしたがって伸張する性質を有している。つまり、磁界が印加されていない状態からは超磁歪素子を収縮させることはできず、単に、伸張させることができるのみである。したがって、超磁歪素子を伸縮させるためには、超磁歪素子に所定の磁気バイアスを印加しておく必要がある。従って、そのような磁気バイアスを、効率的に印加する構造が検討されなければならない。

次に、超磁歪素子の歪率特性は非線形部分を含んでおり、磁気バイアスによって、歪率特性曲線のどの部分を利用するかが決定される。このため、音響的に良好な超磁歪素子の伸縮振動を得るためには、超磁歪素子に適切な磁気バイアスを印加することが極めて重要となる。そこで、そのような適切な磁気バイアスを見出し、それを具体的に実現する構造が検討されなければならない。

また、この種の電磁変換装置に用いられる超磁歪素子は、大きな伸縮振動を得ることができる。超磁歪材料としては、例えば、Ｔｂ０．３４−Ｄｙ０．６６−Ｆｅ１．９０を中心組成とする材料等を用いることができる。ところが、この種の材料は極めて脆く、特に超磁歪素子のかど部においては、所定外の方向から加わるわずかな衝撃で細かな欠けが発生するおそれがある。細かな欠けが発生し、その欠片が超磁歪素子の周囲に付着すると、超磁歪素子の伸縮振動に伴い周囲の部材と擦れ合い適切な、伸縮振動を阻害する。更に、欠片が、超磁歪素子の端面と、それに接触する他の部材との間に入り込むと、超磁歪素子の伸縮運動の伝達が阻害される。そこで、超磁歪素子の欠けを防止する手段が必要となる。

更に、この種の電磁変換装置は、超磁歪素子の伸縮動作により、音を発生させるものであることから、本来、発音すべきではない部分が、超磁歪素子の伸縮作用を直接又は間接に受け、音が発生してしまう、いわゆる音漏れの問題がある。この問題を如何にして解決するかも、実用レベルでは問題となる。

また、この種の電磁変換装置は、それ自体で、発音をえるものではなく、超磁歪素子の伸縮端に直接的または間接的に接触される構成部品を、外部振動体に押し付けるなどして、外部振動体に音響を発生させるものであるため、外部振動体に押し付ける角度が変わり、接触面積が小さくなった場合にも、音質悪化や、音圧低下などを極力回避し得る構造も、検討されなければならない。

上述した特許文献１及び特許文献２に開示された電磁変換装置は、上述した要求を完全に満たすまでには到っておらず、実用的レベルまで高めるためには、更に改善すべき点が多く見られる。
特開平１０−１４５８９２号公報 特開２００４−５７２６１号公報

本発明の課題は、音響特性の良好な音響放射装置用電磁変換装置を提供することである。

本発明のもう一つの課題は、超磁歪素子の欠けや、音漏れなどを防止するのに有効な音響放射装置用電磁変換装置を提供することである。

本発明の更にもう一つの課題は、外部振動体に押し付ける角度が変わった場合にも、音質悪化や、音圧低下などを極力回避し得る構造を持つ音響放射装置用電磁変換装置を提供することである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る音響放射装置用電磁変換装置は、外装体と、コイルと、超磁歪素子と、伸縮伝達部材と、与圧部材と、永久磁石とを含む。前記外装体は、内部空間を有している。前記コイル、前記超磁歪素子、前記伸縮伝達部材、前記与圧部材及び前記永久磁石は、前記外装体の前記内部空間内に収納されている。

前記コイルは、前記超磁歪素子に磁界を印加して、前記超磁歪素子を前記筒体の軸方向に伸縮駆動する。前記超磁歪素子は、一端が固定端、他端側が可動端となっている。前記伸縮伝達部材は、一端側が前記超磁歪素子の他端に連なり、他端側が前記外装体の開口部を通して外部に導かれている。前記与圧部材は、弾性材料で構成され、前記伸縮伝達部材を前記超磁歪素子の方向に付勢している。前記永久磁石は、前記超磁歪素子に磁気バイアスを印加するものであって、前記超磁歪素子の前記固定端側に配置された第１の永久磁石と、前記超磁歪素子の前記可動端側に配置された第２の永久磁石とを含んでいる。

本発明の特徴は、上述した構成おいて、前記第１の永久磁石及び前記第２の永久磁石について、その全体表面磁束を互いに異ならせた点にある。この構成によれば、音響歪が少なくなり、音質が良好になることが分かった。その理由は、明確ではないが、超磁歪素子に対するバイアス磁界の印加が、適正化されるためではないかと思われる。

具体的な配置として、前記第２の永久磁石は、その全体表面磁束が、前記第１の永久磁石のそれよりも小さいことが好ましい。このような配置であれば、可動側に位置する第２の永久磁石の質量を小さくし、慣性重量を小さくできるから、超磁歪素子の伸縮に対する応答性が良好になり、音響特性が向上する。

超磁歪素子は、一本でも、複数本でもよい。複数本の超磁歪素子を用いる場合は、それらが直列に連なる構造を採用することができる。この構造によれば、一本の超磁歪素子を用いた場合に生じがちな折損事故を回避することができる。複数本の超磁歪素子を用いる場合の好ましい態様の１つは、第３の永久磁石を介して、複数本の超磁歪素子を直列に連ねることである。こうすることにより、超磁歪素子の内部におけるバイアス磁界の分布を均一化し、音響歪を低減することができる。

本発明にかかる電磁変換装置は、磁性ヨークを含むことができる。前記磁性ヨークは、前記第１の永久磁石と、前記超磁歪素子との間に配置される。磁性ヨークは、平面積が前記第１の永久磁石のそれよりも大きいことが好ましい。そのような磁性ヨークによれば、音響的歪が低減されることが分かった。その理由は、コイルによる交番磁界が、超磁歪素子の内部で均一化されるためではないかと思われる。前記磁性ヨークは、前記第２の永久磁石と、前記超磁歪素子との間に配置されていてもよい。この場合も、磁性ヨークの平面積を、第２の永久磁石のそれよりも大きくする。更に、磁性ヨークは、第１の永久磁石及び第２の永久磁石の両者と、超磁歪素子との間に配置されていてもよいし、前記第１の永久磁石又は前記第２の永久磁石よりも外側に位置してもよい。

別の態様として、前記第１の永久磁石、前記第２の永久磁石または前記磁性ヨークのうち、前記超磁歪素子と接する磁性部材について、前記超磁歪素子と接触する面に、その接触領域にかかる凹部を設け、前記超磁歪素子を、前記凹部に充填された接着剤によって、前記第１の永久磁石、前記第２の永久磁石または前記磁性ヨーク等の磁性部材と接着する構造を採用することができる。この構造によれば、超磁歪素子が、第１の永久磁石、前記第２の永久磁石または前記磁性ヨークなどの磁性部材と一体化され、一緒に振動することになるので、物理的に脆い超磁歪素子が、コイルの交番磁界による微振動を受けてチッピングを起こすなどの不具合を回避することができる。また、コイルの交番磁界が、超磁歪素子と磁性ヨークとに印加されても、両者間に離接動作が生じることがないので、いわゆる音漏れが抑制される。

超磁歪素子のチッピング、及び、音漏れを防止するのに有効なもう一つの手段は、前記超磁歪素子、前記第１の永久磁石、前記第２の永久磁石または前記磁性ヨークのうち、互いに隣り合うものの間の少なくとも一箇所において、その端面間に、有機質の緩衝部材を設けることである。この構造によれば、緩衝部材の緩衝作用により、超磁歪素子のチッピングを回避するとともに、音漏れを抑制することができる。

前記緩衝部材は、スポンジ様弾性層と、耐摩耗層との積層とし、前記耐摩耗層が前記超磁歪素子の端面と接する関係で配置することが好ましい。このような積層構造であれば、伸縮伝達部材を外部振動体に押し付けたとき、スポンジ様弾性層が極限まで圧縮されて、第１の永久磁石及び第2の永久磁石と実質的に一体化され、超磁歪素子の動きを、第１の永久磁石、第2の永久磁石及び伸縮伝達部材に忠実に伝える。従って、超磁歪素子の伸縮に忠実に追従した発音動作が確保される。逆に、伸縮伝達部材を外部振動体から離したときは、スポンジ様弾性層が弾性復元し、ハンマリング及び音漏れが防止される。

スポンジ様弾性体は上述のような重要な機能を発揮するが、その反面、材質が柔らかいので、超磁歪素子と直接接触すると、接触部分が摩耗して穴があいてしまい、結局は音漏れを引き起こしてしまう。そこで、本発明では、スポンジ様弾性体の利点を損なうことなく、耐摩耗性を向上させるために、スポンジ様弾性体の上に、耐摩耗性フィルムを貼り付けてある。

本発明に係る電磁変換装置において、超磁歪素子の固定端を受ける受部材は、凹部を有する構造とし、第１の永久磁石の厚み方向の一部もしくは全部が凹部内にあるような組立構造をとることができる。このような構造であると、全体形状を小型化するとともに、超磁歪素子を正確に位置決めし、所定の特性を得ることができる。

伸縮伝達部材は、先端を外部振動体に押し付けて接触させる部分となるので、外部振動体に対する押し付け角度に関わらず、音圧の大きな安定した発音動作特性を確保する必要がある。その手段として、伸縮伝達部材は、まず、前記第２の永久磁石又は前記磁性ヨークと非接合状態で接触させる。そして、突出部と、鍔部とを備える構造とし、前記突出部は、前記開口部よりも小さな外径を有して、前記開口部を通して外部に導く。前記鍔部は、前記突出部の後端にあって、前記開口部を囲むケース隔壁と対面させる。そして、前記鍔部と、前記ケース隔壁との間に弾性体を配置する。

上記構造によれば、外部振動体に対する押し付け角度が変わった場合も、伸縮伝達部材は、まず、第２の永久磁石又は磁性ヨークと非接合状態で接触しているので、第２の永久磁石又は磁性ヨークのうえで、外部振動体に対する押し付け角度に対応して、変位することができる。

伸縮伝達部材の突出部は、開口部よりも小さな外径を有しているから、突出部と開口部との間に生じる隙間の範囲内で、外部振動体に対する押し付け角度に対応して、変位することができる。

しかも、前記突出部の後端にあって、前記開口部を囲むケース隔壁と対面する鍔部と、ケース隔壁との間に弾性体が配置されているから、伸縮伝達部材が、外部振動体に対する押し付け角度に対応して変位した場合も、弾性体の伸縮作用により、与圧を一定に保ち、音質悪化や、音圧低下などを回避し得る。

本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。但し、添付図面は、単なる例示に過ぎない。

上述したように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
（ａ）音響特性の良好な音響放射装置用電磁変換装置を提供することができる。
（ｂ）超磁歪素子の欠けや、音漏れなどを防止するのに有効な音響放射装置用電磁変換装置を提供することができる。
（ｃ）外部振動体に押し付ける角度が変わった場合にも、音質悪化や、音圧低下などを極力回避し得る構造を持つ音響放射装置用電磁変換装置を提供することができる。

図１は本発明に係る音響放射装置用電磁変換装置の一例を示す正面断面図である。図示された音響放射装置用電磁変換装置は、外装体２と、コイル３と、超磁歪素子４と、伸縮伝達部材５と、与圧部材６と、第１の永久磁石１１と、第２の永久磁石１２とを含んでいる。図示実施例では、更に、ボビン７を含んでいる。

外装体２は、磁性材料、非磁性導電材料、セラミック又はプラスチック材料の何れによって構成してもよい。外装体２を、磁性材料によって構成した場合は、リーケージフラックスが減り、磁気効率が上がる。導電性のある磁性材料、例えば金属磁性材料によって構成した場合は、高いシールド作用が得られるが、周波数特性の劣化や渦電流による発熱の問題を生じることがある。非磁性導電材料によって構成した場合は、渦電流損の問題は依然として残る。セラミック又はプラスチック材料で構成した場合は、発熱の問題は生じないが、リーケージフラックスが増え、磁気効率が低下する。従って、外装体２の構成材料は、上述した長所と短所とを比較考量して、場面に適合すべく選定する必要がある。

図示された外装体２は、筒体２１と、鉄等の剛性材料によって構成された受部材２２とを有し、内部空間２３を形成している。外装体２、コイル３、超磁歪素子４、伸縮伝達部材５、与圧部材６、永久磁石１及びボビン７は、外装体２の内部空間２３の内部に収納されている。したがって、構成部品の全体を外装体２によって保護することができる。

外装体２は、筒体２１の一端に受部材２２を配置し、これを、筒体２１に固定した構造となっている。受部材２２は、鉄等の剛性材料によって構成され、一部が切り欠かれた平板形状で、内側板面に第１の永久磁石１１を埋設する凹部２２１を有する。凹部２２１の内部には、第１の永久磁石１１の一部を埋設してある。この構造は、第１の永久磁石１１の位置決めを確実にする。

凹部２２１は、第１の永久磁石１１の厚み方向の全部を埋設する構造であってもよい。このような構造であると、全体形状を小型化するとともに、超磁歪素子４を正確に位置決めし、所定の特性を得ることができる。また、受部材２２を磁性体で構成した場合は、受部材２２がヨークとして機能することになるので、音響歪の低減などの効果が得られる。

外装体２は、受部材２２と対向する側に開口部２４を有している。開口部２４は、筒体２１の他端に形成した内向きつばによるケース隔壁２５を有する。

ボビン７は高分子材料の成形体で、筒状部７０及びその両端と中央にそれぞれつば部７１、７２、７３を有している。中央のつば部７３はボビン７の筒状部７０の外周面を２分割し、２つの巻線スペースを構成している。

コイル３は、超磁歪素子４に磁界を印加して、超磁歪素子４を筒体２１の軸方向に伸縮駆動するものであって、ボビン７の巻線スペースに巻かれている。巻き方は、任意でよいが、分割巻きでよい結果が得られている。分割巻きとしては、はじめに、つば部７１ー７３間の巻線スペースに、コイル巻き厚の半分まで巻き、次につば部７３ー７２間の巻線スペースに移り、同様にコイル巻き厚の半分まで巻く作業を繰り返して完成させる方法を採用できる。分割巻きの方法は、巻線スペース及び巻き厚を更に細かく分割する方法であってもよい。コイル３を分割巻きすることにより、音に張りがでて、抜けるようなよい音になる。

ボビン７の筒状部７０の内部には超磁歪素子４が挿入されている。図示された超磁歪素子４は、例えば、Ｔｂ０．３４−Ｄｙ０．６６−Ｆｅ１．９０を中心組成とする材料等を用い円柱状に形成される。超磁歪素子４は、相対する両端のうち、一端が第１の永久磁石１１を介して受部材２２によって受けられ、他端側には第２の永久磁石１２が隣接している。

伸縮伝達部材５は、小径部５１１と大径部５１２とを有し、大径部５１２が第２の永久磁石１２を介して、超磁歪素子４の他端側に連結され、小径部５１１が開口部２４を通して外部に導出されている。伸縮伝達部材５の材質は硬いほうが望ましく、鉄、真鍮等で構成される。

ケース隔壁２５の内側には、摩擦抵抗の小さい摺動性に富む有機質材料で構成された軸受２６が設けられており、伸縮部材５の小径部５１１は、この軸受６に接触する状態で外部に導かれている。このような構造であれば、伸縮伝達部材５の横ぶれが防止できる。また、伸縮部材５の小径部５１１と軸受６との間の摩擦を最小化し、音漏れを防止することもできる。伸縮伝達部材５の小径部５１１は、開口部２４との間に隙間を有して外部に導かれており、従って、伸縮伝達部材５の小径部５１１とケース隔壁２５との接触を回避し得る。

与圧部材６は、弾性材料で構成され、伸縮伝達部材５を超磁歪素子４の方向に付勢する。与圧部材６は、高分子材料を主成分とする弾性材料、金属製板ばね、または、金属コイルばねが使用できる。与圧部材６は、伸縮伝達部材５の大径部５１２との間に圧縮されて介在し、伸縮伝達部材５を超磁歪素子４の方向に付勢する。

第１の永久磁石１１及び第２の永久磁石１２は、超磁歪素子４に磁気バイアスを印加するものである。本発明の特徴の一つは、これらの第１の永久磁石１１及び第２の永久磁石１２について、その全体表面磁束を互いに異ならせた点にある。この構成によれば、音響歪が少なくなり、音質が良好になることが分かった。その理由は、明確ではないが、超磁歪素子４に対するバイアス磁界の印加が、適正化されるためではないかと思われる。

具体的な配置として、第２の永久磁石１２は、その全体表面磁束が、第１の永久磁石１１のそれよりも小さいことが好ましい。このような配置であれば、可動側に位置する第２の永久磁石１２の慣性重量を小さくできるから、超磁歪素子４の伸縮に対する応答性が良好になり、音響特性が向上する。全体表面磁束に差を持たせる具体的手段は、第１の永久磁石１１と第２の永久磁石１２の厚みが同一であることを前提にすれば、第１の永久磁石１１の直径Ａ１よりも、第２の永久磁石１２の直径Ａ２を小さくすることである。全体表面磁束に差を持たせる別の具体的手段として、第１の永久磁石１１と第２の永久磁石１２の材質を、互いに異ならせることも有効である。

図２は本発明に係る電磁変換装置に音響駆動部１００を付加した音響放射装置を示す図である。音響駆動部１００は、ＡＭＰ１０１、音源１０２及び電池１０３などを有して構成され、音源１０２から供給された音声信号（主としてを、音楽信号）を、ＡＭＰ１０１で増幅し、ＡＭＰ１０１から出力される増幅音声信号によって、電磁変換装置のコイル９を励振する。

図３は、図２に示した音響放射装置の使用状態を示す図で、特に、本発明の主題である電磁変換装置の部分を抽出して示してある。図示するように、本発明に電磁変換装置を付加した音響放射装置は、伸縮伝達部材５の小径部５１１を外部振動体Ｐに当接させて用いる。これにより、コイル３による励振に基づく超磁歪素子４の伸縮振動を、伸縮伝達部材５から外部振動体Ｐに伝達し、外部振動体Ｐの振動による音響を放射できる。外部振動体Ｐには、特に制限はなく、金属、ガラス、木、合成樹脂又はそれらの組み合わせ材料を用いて構成することができる。また、その形状も、平板状、ブロック状など、任意でよい。利用できる外部振動体Ｐの具体例を挙げると、野外広告板、屋内広告板、自動車のガラス窓、テーブル、テレビ外箱など、枚挙に暇がない。

本発明に係る電磁変換装置は、種々の態様を採ることができる。その例を、図４〜図２１を参照して説明する。これらの図面において、図１〜図３に現れた構成部分に相当する部分については、同一の参照符号を付し、重複説明は省略することがある。

まず、図４は本発明に係る電磁変換装置の別の実施例を示す正面断面図である。この実施例の特徴は、複数本の超磁歪素子４１、４２を用い、これらを直列に配置したことである。この構造によれば、一本の超磁歪素子を用いた場合に生じがちな折損事故を回避することができる。

図４に図示する実施例のもう一つの特徴は、複数本の超磁歪素子４１、４２を第３の永久磁石１３を介して、直列に連ねたことである。こうすることにより、超磁歪素子４１、４２の内部におけるバイアス磁界の分布を均一化し、音響歪を低減することができる。第３の永久磁石１３は、外径が、超磁歪素子４１、４２のそれよりも小さいことが好ましいが、同じでもよい。

図５は本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。この実施例の特徴は、第１の永久磁石１１及び第２の永久磁石１２と、超磁歪素子４との接続構造に工夫を加えた点にある。

まず、第１の永久磁石１１と、超磁歪素子４の接続構造について、図５とともに、図６及び図７を併せて参照すると、第１の永久磁石１１は、超磁歪素子４と接触する面に、その接触領域にかかる凹部８６を有し、第１の永久磁石１１及び超磁歪素子４は、凹部８６に充填された接着剤８５によって固着されている。

このような構造によれば、超磁歪素子４が第１の永久磁石１１と一体化されるので、超磁歪素子４が、第１の永久磁石１１と一緒に伸縮動作を行うことになる。このため、コイル３の交番磁界が印加されても、超磁歪素子４と、第１の永久磁石１１と間に離接動作が生じることがないので、超磁歪素子４が、第１の永久磁石１１に対して繰り返し衝突するハンマリングが起こらなくなり、ハンマリングによる超磁歪素子４のチッピングを回避することができるとともに、音漏れが防止される。

図６、図７の実施例では、凹部８６はリング状となっているが、これに限らず、種々の態様を採ることができる。その一例を図８〜図１０に示す。まず、図８、図９の例では、円形状の凹部８６を、間隔を隔てて等配してある。図１０の例では、円形状ではなく、扇型の凹部８６を、間隔を隔てて等配してある。もっとも、等配する必要も、４個に限定する必要もないし、円形状もしくは扇型である必要もない。

次に、第２の永久磁石１２と超磁歪素子４の接続構造について、図５とともに、図１１を参照して説明すると、超磁歪素子４と第２の永久磁石１２との間に、スポンジ様弾性体９１及び耐摩耗性フィルム９２を積層した有機質の緩衝部材９を挟み込んである。この構造によれば、ハンマリングによるチッピング、及び、音漏れを抑制することができる。

即ち、スポンジ様弾性体９１は、弾力性に富むから、伸縮伝達部材５を外部振動体に押し付けたとき、スポンジ様弾性層９１が極限まで圧縮されて、第2の永久磁石１２と実質的に一体化され、超磁歪素子４の動きを第2の永久磁石１２及び伸縮伝達部材５に忠実に伝える。従って、超磁歪素子４の伸縮に忠実に追従した発音動作が確保される。逆に、伸縮伝達部材５を外部振動体から離したときは、スポンジ様弾性層９１が弾性復元し、ハンマリング及び音漏れが防止される。

スポンジ様弾性体９１は上述のような重要な機能を発揮するが、その反面、材質が柔らかいので、超磁歪素子４と直接接触すると、接触部分が摩耗して穴があいてしまい、結局は音漏れを引き起こしてしまう。そこで、本発明では、スポンジ様弾性体９１の利点を損なうことなく、耐摩耗性を向上させるために、スポンジ様弾性体９１の上に、耐摩耗性フィルム９２を貼り付けてある。

スポンジ様弾性体９１としては、スポンジのほか、弾力性のある発泡シリコーン、発泡ウレタンなどを用いることができ、耐摩耗性フィルム９２としては、ポリエチレンフィルム、ポリイミドフィルムなどを用いることができる。耐摩耗性フィルム９２は２５μｍ〜５０μｍ程度であればよく、スポンジ様弾性体８７は、耐摩耗性フィルム９２の数倍〜数十倍の厚みがあればよい。

緩衝部材９は、超磁歪素子４、第１の永久磁石１１及び第２の永久磁石１２のうち、互いに隣り合うものの間において、その端面間の少なくとも一箇所に配置されていればよい。図示実施例はその一例を示すに過ぎない。

なお、超磁歪素子４のチッピング防止手段として、例えば、テフロン（登録商標）のシートを用いることも考えられるが、当該シートは硬さがあるため、チッピング防止には有効であっても、音漏れ防止に対する有効性は低い。

図５は、第１の永久磁石１１の側を接着し、第２の永久磁石１２の側に緩衝部材９を配置した例を示しているが、第２の永久磁石１２の側を接着し、第１の永久磁石１１の側に緩衝部材９を配置してもよいし、図１２に図示するように、第１の永久磁石１１の側、及び、第２の永久磁石１２の側の双方に、緩衝部材９を配置してもよい。つまり、上述した接着構造と緩衝部材挟み込み構造は、同一の電磁変換装置において、使い分けることができる。また、図１２において、第１の永久磁石１１と隣接する緩衝部材９は省略してもよい。

図１３は本発明に係る電磁変換装置の別の実施例を示す正面断面図である。この実施例の特徴は、２本の超磁歪素子４１、４２を用い、それらを直列に連ねたこと、及び、超磁歪素子４１、４２の間に第３の永久磁石１３を配置したことにある。第１の永久磁石１１は超磁歪素子４１の端面に接着（８５、８６）され、第２の永久磁石１２は超磁歪素子４２の端面に接着（８５、８６）されている。その接着構造の詳細は、図４〜図１０に示したとおりである。

上述したように、２本の超磁歪素子４１、４２を用い、それらが直列に連ねる構造によれば、一本の超磁歪素子を用いた場合に生じがちな折損事故を回避することができる。また、第３の永久磁石１３を介して、超磁歪素子４１、４２を直列に連ねてあるので、超磁歪素子４１、４２の内部におけるバイアス磁界の分布を均一化し、音響歪を低減することができる。

図１４は本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。この実施例では、直列に連ねた超磁歪素子４１、４２の間に第３の永久磁石１３を配置した点では、図１３の実施例と同じであるが、第２の永久磁石１２と超磁歪素子４２との間に緩衝部材９を配置した点で異なる。緩衝部材９の詳細は、図１１を参照して説明したとおりである。

図１５は本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。この実施例では、直列に連ねた超磁歪素子４１、４２の間に第３の永久磁石１３を配置した点では、図１３、図１４の実施例と同じであるが、第１の永久磁石１１と超磁歪素子４１との間、及び、第２の永久磁石１２と超磁歪素子４２との間に緩衝部材９、９を配置した点で異なる。

図１３〜図１５の実施例が示唆するように、接着構造と弾性体挟み込み構造は、複数の超磁歪素子４１、４２を用いた場合にも、使い分けることができる。

図１６は本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。この実施例の特徴は、第１の磁性ヨーク８１及び第２の磁性ヨーク８２を備えることである。第１の磁性ヨーク８１は、超磁歪素子４の一端側に接着されており、この第１の磁性ヨーク８１に第１の永久磁石１１が隣接している。第２の磁性ヨーク８２は、超磁歪素子４の他端側に接着されており、この第２の磁性ヨーク８２に第２の永久磁石１２が隣接している。第１の磁性ヨーク８１及び第２の磁性ヨーク８２は、フェライトや鉄等で構成される。

第１の磁性ヨーク８１及び第２の磁性ヨーク８２があると、コイル磁束のリーケージを小さくして、音量を増大させるとともに、音響歪を小さくすることができる。この観点から、第１の磁性ヨーク８１は、第１の永久磁石１１よりも外径が大きく、また、第２の磁性ヨーク８２は第２の永久磁石１２よりも外径が大きいことが好ましい。

図１６に示す実施例の場合、第１の磁性ヨーク８１及び第２の磁性ヨーク８２が超磁歪素子４に隣接することとなるので、これらの相互間に、図４〜図１１に図示した接続構造が適用される。図４〜図１１を参照しながら図１６を見ると、第１の磁性ヨーク８１は、超磁歪素子４と接触する面に、その接触領域にかかる凹部８６を有し、第１の磁性ヨーク８１及び超磁歪素子４は、凹部８６に充填された接着剤８５によって固着されている。第２の磁性ヨーク８２と、超磁歪素子４との間には、緩衝部材９が配置されている。

この構造によれば、超磁歪素子４が第１の磁性ヨーク８１と一体化されるので、物理的に脆い超磁歪素子４が、コイル３の交番磁界によるハンマリングを受けてチッピングを起こすなどの不具合を回避することができること、および、音漏れが抑制されることなどは既に述べたとおりである。

緩衝部材９は、超磁歪素子４、第１の永久磁石１１、第２の永久磁石１２及び磁性ヨーク８２のうち、互いに隣り合うものの間において、その端面間の少なくとも一箇所に配置されていればよい。図示実施例はその一例を示すに過ぎない。

図１７は本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。この実施例では、第１の磁性ヨーク８１と超磁歪素子４との間、及び、第２の磁性ヨーク８２と超磁歪素子４との間に、緩衝部材９、９が配置されている。他の構成は、図１６のものと異ならない。

図１８は本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。この実施例の特徴は、２本の超磁歪素子４１、４２を用い、それらを直列に連ねたこと、及び、超磁歪素子４１、４２の間に第３の永久磁石１３を配置したことにある。第１の磁性ヨーク８１は超磁歪素子４１の端面に接着（８５、８６）されており、第２の磁性ヨーク８２は有機質弾性層９を介して超磁歪素子４２の端面と対向している。その接続構造の詳細は、図４〜図１１に示したとおりである。もっとも、図４〜図１１の参酌に当たっては、第１の永久磁石１１を第１の磁性ヨーク８１に、第２の永久磁石１２は第２の磁性ヨーク８２に、それぞれ置き換える必要がある。

図１９は本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。この実施例の特徴は、伸縮伝達部材５の構造にある。伸縮伝達部材５は、先端を外部振動体に押し付けて接触させる部分となるので、外部振動体に対する押し付け角度が変わっても、ある角度範囲では、接触面積を一定化し、安定した発音動作特性、特に一定した音圧を確保する必要がある。

その手段として、この実施例では、伸縮伝達部材５は、まず、第２の永久磁石１２又は第２の磁性ヨーク８２と非接合状態で接触させる。そして、接触端側に、突出部５１と、外向きつば部５２とを備える構造とする。突出部５１は、開口部２４よりも小さな外径を有し、開口部２４の内壁面との間に隙間Ｇ１を確保して、開口部２４から外部に導く。外向きつば部５２は、突出部５１の後端にあって、開口部２４を囲むケース隔壁と対面させる。そして、外向きつば部５２と、ケース隔壁２５との間に弾性体６１を配置する。

コイル３は、先に述べた各実施例に比較して、線径の太い線材を用いて、厚く巻かれており、これにより、コイル励振電流に対するインピーダンスを適正化し、周波数特性、特に、低周波領域における周波数特性を改善し、音質を向上させることができる。

上記構造によれば、図２０に示すように、外部振動体Ｐに対する押し付け角度が変わった場合、伸縮伝達部材５は、第２の永久磁石１２と非接合状態で接触しているので、第２の永久磁石１２の上で、外部振動体Ｐに対する押し付け角度に対応して、変位することができる。このため、伸縮伝達部材５の先端面の全体が、外部振動体Ｐに接触することとなるので、角度付けにもかかわらず、外部振動体Ｐに対して垂直に押し付けた場合と遜色のない音圧レベルを確保することができる。

伸縮伝達部材５の突出部５１は、開口部２４よりも小さな外径を有しているから、突出部５１と開口部２４との間に生じる隙間Ｇ１の範囲内で、外部振動体Ｐに対する押し付け角度に対応して、変位することができる。

しかも、開口部２４を囲むケース隔壁２５と、外向きつば部５２との間に弾性体６１が配置されているから、伸縮伝達部材５が、外部振動体Ｐに対する押し付け角度に対応して変位した場合も、弾性体６１の伸縮作用により、与圧を一定に保ち、音質悪化や、音圧低下などを極力回避し得る。更に、図１９の実施例では、受部材２２と蓋２６との間に弾性体６２を配置してあるので、全体が、この弾性体６２によるバネ圧も受けることになる。

また、第１の永久磁石１１の全体が、磁性体でなる受部材２２の凹部２２１の内部に配置され、第１の磁性ヨーク８１によって、凹部２２１を閉じてある。この構造は、軸方向の長さの最小化手段である。一見、第１の永久磁石１１に対して、磁性体でなる受部材２２及び第１の磁性ヨーク８１による閉磁路が形成され、第１の永久磁石１１の磁束が、超磁歪素子４に作用せず、所定の特性が得られないようにも思える。しかし、実際には、閉磁路にも関わらず、開磁路との対比において、第１の磁性ヨーク８１の中心線上で見た漏れ磁束に、有意差は認められず、ほぼ一定に保たれており、動作上、何ら問題がないことが確認されている。

図２１は本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。この実施例は、複数の超磁歪素子４１、４２を、第３の永久磁石１３を介して直列に配置した点を除けば、図２０に示した実施例と同じである。

図２２は、本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。この実施例は、超磁歪素子４に対する第２の永久磁石１２及び第２の磁性ヨーク８２の関係を、先に述べた実施例とは、逆にしたものである。即ち、超磁歪素子４の一端面に、第２の永久磁石１２を隣接させ、第２の永久磁石１２に第２の磁性ヨーク８２を隣接させてある。
そして、第２の永久磁石１２と第２の磁性ヨーク８２との間に、有機質緩衝部材９を設けてある。この実施例においても、他の実施例と同等の作用効果を得ることができる。図示は省略するが、有機質緩衝部材９は、第２の永久磁石１２と超磁歪素子４との間に設けてもよい。

以上、好ましい実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、当業者であれば、その基本的技術思想および教示に基づき、種々の変形例を想到できることは自明である。例えば、図１９〜図２１に開示された伸縮伝達部材５の構造を、図１〜図１８に示した実施例に転用すること、図１〜図１８に開示された永久磁石又は磁性ヨークと、超磁歪素子との間の接続構造を、図１９〜図２１に示した実施例に転用することなどは、自由である。

本発明に係る音響放射装置用電磁変換装置の一例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置に音響駆動部を付加した音響放射装置の回路図である。 図１に示した電磁変換装置を、図２に示したような音響放射装置として用いた状態を示す図である。 本発明に係る電磁変換装置の別の実施例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 超磁歪素子と磁性ヨークの接着構造を示す平面図である。 図６に示した接着構造を示す断面図である。 超磁歪素子と磁性ヨークの別の接着構造を示す平面図である。 図８に示した接着構造を示す断面図である。 超磁歪素子と磁性ヨークの更に別の接着構造を示す平面図である。 超磁歪素子と永久磁石との間に配置された緩衝部材を挟み込んだ状態を示す断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 図１９に示した電磁変換装置を、音響放射装置として用いた状態を示す図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。 本発明に係る電磁変換装置の更に別の実施例を示す正面断面図である。

符号の説明

１１、１２、１３ 永久磁石
２ 外装体
２２ 受部材
２３ 内部空間
３ コイル
４、４１、４２ 超磁歪素子
５ 伸縮伝達部材
６ 与圧部材
７ ボビン
８１、８２ 磁性ヨーク

Claims (10)

1. 外装体と、コイルと、超磁歪素子と、伸縮伝達部材と、与圧部材と、永久磁石とを含む音響放射装置用電磁変換装置であって、
   前記外装体は、内部空間を有しており、
   前記コイル、前記超磁歪素子、前記伸縮伝達部材、前記与圧部材及び前記永久磁石は、前記外装体の前記内部空間内に収納されており、
   前記コイルは、前記超磁歪素子に、交番磁界を印加するものであり、
   前記超磁歪素子は、一端が固定端、他端側が可動端となっており、
   前記伸縮伝達部材は、一端側が前記超磁歪素子の可動端に連なり、他端側が前記外装体の開口部を通して外部に導かれており、
   前記与圧部材は、弾性材料で構成され、前記伸縮伝達部材を前記超磁歪素子の方向に付勢しており、
   前記永久磁石は、前記超磁歪素子に磁気バイアスを印加するものであって、前記超磁歪素子の拘束端側に配置された第１の永久磁石と、前記超磁歪素子の可動端側に配置された第２の永久磁石とを含んでおり、
   前記第１の永久磁石及び前記第２の永久磁石は、全体表面磁束が互いに異なる、
   音響放射装置用電磁変換装置。
2. 請求項１に記載された電磁変換装置であって、前記第２の永久磁石は、その全体表面磁束が、前記第１の永久磁石のそれよりも小さい、電磁変換装置。
3. 請求項２に記載された電磁変換装置であって、前記第２の永久磁石は，その全体表面積が、前記第１の永久磁石のそれよりも小さい、電磁変換装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載された電磁変換装置であって、前記超磁歪素子は複数であり、第３の永久磁石を介して、直列に連なる、電磁変換装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載された電磁変換装置であって、更に、磁性ヨークを含んでおり、前記磁性ヨークは、前記第１の永久磁石もしくは前記第２の永久磁石と前記超磁歪素子との間、又は、前記第１の永久磁石もしくは前記第２の永久磁石よりも外側に位置し、平面積が前記第１の永久磁石又は前記第２の永久磁石のそれよりも大きい、電磁変換装置。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載された電磁変換装置であって、
   前記第１の永久磁石、前記第２の永久磁石または前記磁性ヨークのうち、前記超磁歪素子と接するものは、前記超磁歪素子と接触する面に、その接触領域にかかる凹部を有しており、
   前記超磁歪素子は、前記凹部に充填された接着剤によって、前記第１の永久磁石、前記第２の永久磁石または前記磁性ヨークと接着されている、
   電磁変換装置。
7. 請求項１乃至５の何れかに記載された電磁変換装置であって、前記超磁歪素子、前記第１の永久磁石、前記第２の永久磁石または前記磁性ヨークのうち、互いに隣り合うものの間の少なくとも一箇所において、その端面間に、有機質の緩衝部材を有する、電磁変換装置。
8. 請求項７に記載された電磁変換装置であって、前記緩衝部材は、スポンジ様弾性層と、耐摩耗層との積層でなり、前記耐摩耗層が前記超磁歪素子の端面と接する、電磁変換装置。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載された電磁変換装置であって、
   前記外装体は、前記超磁歪素子の固定端を受ける受部材を有し、前記受部材は、凹部を有し、前記第１の永久磁石の厚み方向の一部もしくは全部が凹部内にある、
   電磁変換装置。
10. 請求項１乃至９の何れかに記載された電磁変換装置であって、
    前記伸縮伝達部材は、突出部と、鍔部とを備え、前記第２の永久磁石又は前記磁性ヨークと非接合状態で接触しており、
    前記突出部は、前記開口部よりも小さな外径を有して、前記開口部を通して外部に導かれており、
    前記鍔部は、前記突出部の後端にあって、前記開口部を囲むケース隔壁と対面しており、
    前記鍔部と、前記ケース隔壁との間に弾性体が配置されている、
    電磁変換装置。
    
    

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