JP2009147712A - 電磁変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動膜の変位が大きくなった際、振動膜が緩衝部材を介して永久磁石に接触して、異音を発生させるのを防ぐために、振動膜の変位を制御するためのエッジ部を提供することを目的とする。
【解決手段】所定の間隔で並べられ、交互に異なる磁極で配置された永久磁石と、永久磁石に対向配置され、表面に蛇行パターンコイルが形成された振動膜と、振動膜の外周部に設けられ、永久磁石の方向に沿ってたわみ、振動膜を支持する弾性部材とを備えた。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えばオーディオ信号を再生する電磁変換器に関するものである。

従来から、永久磁石と振動膜とを組み合せた電磁変換器については、様々な技術が提案されている。この種の電磁変換器は、例えば特許文献１のように、永久磁石板と、その永久磁石板に対向するように配置した振動膜と、これら永久磁石板と振動膜との間に配置された緩衝部材とを備えている。これら永久磁石板、振動膜、緩衝部材は、固定部材で支持されており、永久磁石板が機械的に強固に固定されるのに対して、振動膜、緩衝部材が、厚み方向へ自由に変位できるように取付けられている。
ここで、永久磁石板は、帯状の異なる磁極が一定の間隔を置いて交互に形成されたものである（以下、この平行縞状の着磁パターンを多極着磁パターンともいう）。
また、振動膜は、永久磁石板の異なる磁極同士の間隙部分の、いわゆる着磁のニュートラルゾーンと称される部分に対向する位置に、蛇行形状の導体パターンからなるコイル（以下、蛇行コイルパターンともいう）が全面に形成されている。
さらに、緩衝部材は、振動膜のパターンに傷がつくことを防止するためや、振動膜が永久磁石板に接触した場合の異音を防止するための不織布等の緩衝部材が、振動膜と永久磁石板との間に設けられている。
この電磁変換器において、振動膜のコイルに電流（オーディオ信号）が流れると，そのコイルと永久磁石板の多極着磁パターンとが電磁的に結合し、フレミングの法則にしたがって振動膜にオーディオ振動が発生する。

特開平９−３３１５９６号公報

従来の電磁変換器は、上記のように構成されることで、振動膜が完全固定されていないため、固定部材への取付け部の周辺近傍でも変位を妨げられずにオーディオ振動を発生させる。また、振動膜と各永久磁石板とは、所定間隔離れた位置に平行に配置され、その間隔には不織布等からなる緩衝部材が設けられており、オーディオ振動を発生させる際に振動膜と永久磁石板とが接触して振動膜のパターンに傷がつくことや異音を発生させることを防止している。
しかし、振動膜の変位が大きくなると、緩衝部材に振動膜が接触した場合に緩衝部材では防ぐことができない異音が発生するという問題点があった。

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、振動膜の変位が大きくなった際、振動膜が緩衝部材を介して永久磁石に接触して異音を発生させるのを防止するために、振動膜の変位を妨げることなく振動膜の変位を制御する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、所定の間隔で並べられ、交互に異なる極性を着磁した帯状の永久磁石と、永久磁石の着磁形成面に対向して配置され、蛇行コイルパターンが表面上に形成された振動膜と、永久磁石及び振動膜を支持するフレームとを備えた電磁変換器において、振動膜が外周部に設けた弾性部材を介して前記フレームに支持され、弾性部材が振動膜の蛇行コイルパターンの形成面に直交する方向に沿った屈曲性を有するようにしたものである。

この発明によれば、振動膜の外周部に振動膜を支持する弾性部材を設け、この弾性部材が振動膜の蛇行コイルパターンの形成面に直交する方向に沿った屈曲性を有することにより、薄板ばね材で構成された周縁部が振動膜の変位を制御し、振動膜を永久磁石に接触させることがないため、異音の発生を防ぐという効果がある。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電磁変換器の構成と振動膜のエッジ部の構成・形状とを説明するための分解斜視図である。
また、図２は、図１の電磁変換器における着磁した永久磁石との配置を示すＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１の電磁変換器における振動膜の固定方法を示すＢ−Ｂ線断面図である。

図１に示すように、電磁変換器１０は、互いに対向して配置される帯状の上側永久磁石１１（永久磁石）および下側永久磁石１２（永久磁石）と、この上下の永久磁石１１，１２から所定の間隔を空けて挟まれるように配置される振動膜１３と、これらを永久磁石１１，１２の外側から覆うように支持するフレーム３０とを備えている。

図１，２に示すように、上側永久磁石１１は、複数の帯状の永久磁石を、所定の間隔を空けて並べられ、交互に異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）となるように配列したものである。また、下側永久磁石１２は、複数の帯状の永久磁石を、上側永久磁石１１に対向する位置に同じ磁極で配列されており、それぞれフレーム３０の内壁に接着されている。

振動膜１３は、薄く柔軟な矩形状の樹脂フィルム１３ａの両面に、蛇行形状の導体パターンからなる蛇行コイルパターン１３ｂをプリント配線した構造になっている。この樹脂フィルム１３ａの一方の面に形成された蛇行コイルパターン１３ｂの長手方向の直線部分は、永久磁石１１の異なる磁極（Ｎ極，Ｓ極）の中間位置に対向するように設けられている。また、同様に他方の面に形成された蛇行コイルパターン１３ｂの長手方向の直線部分は、永久磁石１２の異なる磁極（Ｎ極，Ｓ極）の中間位置に対向するように設けられている。

図１，３に示すように、この振動膜１３の外周には、矩形の長手方向の四隅にエッジ部１４が設けられており、エッジ部１４は、弾性を有する薄板ばね材（弾性部材）１５が伸縮性を有する伸縮材１６を介して振動膜１３を支持しており、それぞれの一辺を重ねるように接着剤等で接着されて作成されている。
薄板ばね材１５は、屈曲性を有し、永久磁石１１，１２の方向に沿ってたわむように設けられており、例えば、りん青銅や黄銅などの縦弾性係数が小さい材料を使用して屈曲性を有するように作成されている。また、伸縮材１６は、薄板ばね材１５の外周部に設けられており、例えば、イソプレンゴムやニトリルゴムなどの伸縮性に優れた柔軟材を使用して作成されている。

フレーム３０は、それぞれ一方の面が開口している上側フレーム３１、下側フレーム３２の開口面を合わせて構成される。この上側フレーム３１、下側フレーム３２の開口面に対する面には、振動膜１３の蛇行コイルパターン１３ｂに対向する位置に振動膜１３からの音波を放射する放射音穴３１ａ、３２ａが形成されている。
この放射音穴３１ａを有する面の内壁には、上側永久磁石１１が設けられており、放射音穴３２ａを有する面の内壁には、上側永久磁石１１と対向して下側永久磁石１２が設けられている。
これら上側フレーム３１および下側フレーム３２は、それぞれの開口面の端部でエッジ部１４の薄板ばね材１５をその厚み方向から挟み込んで振動膜１３を支持している。

次に電磁変換器１０の振動膜１３の動作について説明する。
図４は電磁変換器における振動膜が変位した様子を示す断面図である。
図４に示すように、振動膜１３の蛇行コイルパターン１３ｂに電流が流れると、その蛇行コイルパターン１３ｂと永久磁石１１，１２の多極着磁パターンとが電磁的に結合するため、フレミングの法則により振動膜１３が変位して振動が発生する。この振動がフレーム内の空気を振動させることにより、フレーム３０の放射音穴３１ａおよび３２ａからオーディオ振動として放射される。
この際、振動膜１３は、薄板ばね材１５がたわむとともに伸縮材１６が伸び縮みすることにより蛇行コイルパターン１３ｂの形成面に直交する方向に沿って変位する。
一方、この薄板ばね材１５のたわみ及び伸縮材１６の伸び縮みには限界があるため、振動膜１３の変位が制御され、上側永久磁石１１、下側永久磁石１２に接触することはない。
すなわち、振動膜１３は、薄板ばね材１５及び伸縮材１６により永久磁石１１，１２に接触しないように制御される。

なお、本実施の形態１では、薄板ばね材１５は、りん青銅または黄銅で作成されていると記載しているが、これに限られるものではなく、縦弾性係数の小さい屈曲性のある材料であれば、大きなたわみを得られる。
また、伸縮材１６は、イソプレンゴムまたはニトリルゴムで作成されると記載しているが、これに限られるものではなく、伸縮性の優れた柔軟材であればよい。
さらに、エッジ部１４は、薄板ばね材１５が伸縮材１６を介して振動膜１３に設けて、振動膜１３を支持するようにしたが、伸縮材１６が薄板ばね材１５を介して振動膜１３に設けるようにした場合でも、実施の形態１と同様の効果を得られる。

なお、本実施の形態１において、図１では，振動膜１３の矩形の長辺方向の四隅にエッジ部１４を設けたが、図５のように振動膜１３の外周の少なくとも一部にエッジ部１４を設ければよい。
図５は電磁変換器における振動膜の外周部に設けた他のエッジ部１４の作成位置を示す図である。
図５の（ａ）〜（ｄ）に示すように、振動膜１３の外周全周をエッジ部１４にする方法、あるいは振動膜１３の矩形の短辺の二辺のみや長辺の二辺のみをエッジ部１４にする方法、さらには、振動膜１３の矩形の長辺の二辺のみの場合において、中央部から矩形の端方向に所定の間隔分対称に切り取り、四隅をエッジ部１４にする方法などでエッジ部１４を設けることにより実施の形態１と同様の効果を得られる。

さらに、オーディオ振動を大きくするような薄板ばね材１５および伸縮材１６にしたとしても、振動膜１３が接触しない距離に上側永久磁石１１と下側永久磁石１２とを配置することにより、低音再生帯域の拡大が可能となる。

以上説明した実施の形態１によれば、電磁変換器は、フレーム３０と、フレーム３０に多極着磁パターンで配列して接着されている永久磁石１１，１２と、永久磁石１１，１２間にフレーム３０で狭持される振動膜１３とを備え、振動板１３の周縁に設けられるエッジ部１４が、屈曲する薄板ばね材１５および伸縮する伸縮材１６により構成されているので、振動板１３の変位が最適に制御され、振動膜１３が永久磁石１１，１２に接触することなく、異音の発生を防ぐという効果を奏する。また、オーディオ信号に忠実なオーディオ振動を発生させることができるという効果を奏する。

実施の形態１の電磁変換器の構成と振動膜エッジの形状を示す分解斜視図である。 実施の形態１の電磁変換器と着磁した磁石の配置を示す図１のＡ−Ａ線断面図である。 実施の形態１の電磁変換器と振動膜の固定方法を示す図１のＢ−Ｂ線断面図である。 実施の形態１の電磁変換器と振動膜の変位の様子を示す図１のＢ−Ｂ線断面図である。 実施の形態１の電磁変換器における振動膜の他の支持方法を示す図である。

符号の説明

１０ 電磁変換器、１１ 上側永久磁石（永久磁石）、１２ 下側永久磁石（永久磁石）、１３ 振動膜、１３ａ 樹脂フィルム、１３ｂ 蛇行形状の導体パターンからなるコイル（蛇行コイルパターン）、１４ エッジ部、１５ 薄板ばね材（弾性部材）、１６ 伸縮材、３０ フレーム、３１ 上側フレーム、３１ａ，３２a 音放射穴、３２ 下側フレーム。

Claims (4)

1. 所定の間隔で並べられ、交互に異なる極性を着磁した帯状の永久磁石と、前記永久磁石の着磁形成面に対向して配置され、蛇行コイルパターンが表面上に形成された振動膜と、前記永久磁石及び前記振動膜を支持するフレームとを備えた電磁変換器において、
   前記振動膜は、外周部に設けた弾性部材を介して前記フレームに支持され、
   前記弾性部材は、前記振動膜の蛇行コイルパターンの形成面に直交する方向に沿った屈曲性を有することを特徴とする電磁変換器。
2. 伸縮部材を介して弾性部材を振動膜の外周部に取り付けたことを特徴とする請求項１記載の電磁変換器。
3. 弾性部材に取り付けた伸縮部材を介して振動膜の外周部をフレームに支持したことを特徴とする請求項１記載の電磁変換器。
4. 弾性部材は、振動膜の全外周、前記振動膜の対向する二辺及び前記振動膜の対角に位置する各頂点のいずれかに設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の電磁変換器。

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