JP2009177712A - 電磁変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動膜を均一に大振幅させ、かつ、振動膜の変位を制御するための簡易な工程で成形できる振動膜のエッジを設けた電磁変換器を提供する。
【解決手段】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を備えた電磁変換器において、振動膜は、外周部を外側に延長してなるエッジ外端部を介して支持されるものである。
【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。

従来から、永久磁石と振動膜とを組み合わ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。例えば、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た電磁変換器において、この永久磁石板、振動膜、緩衝部材がそれぞれ四隅に設けた穴に支持棒を挿通して支持されており、永久磁石板がナットにより機械的に強固に固定されているのに対して、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り付けられた構成の電磁変換器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
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、平行縞状の着磁パターンを形成しており（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言う）、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、この蛇行形状の導体パターンを蛇行コイルパターンとも言う）が全面に形成されている。
また、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。
これら永久磁石板、振動膜および緩衝部材は、フレームに覆われてスピーカ筺体に取付けられている。
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。
このように構成されている電磁変換器は、振動膜が完全固定されていないため、支持棒への取り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ことができる。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。

特開平０９−３３１５９６号公報

また、この種の電磁変換器として、例えば、振動膜の一部がフレームに貼り付けて固定されているものがある。しかし、振動膜のコイルパターンに近い周辺部を支点として強固に固定する構成のため、振動膜の振幅を大きくできず、オーディオ信号を忠実に再生できないという問題がある。
また、上記特許文献１に開示される電磁変換器は、振動膜が厚み方向への変位を制御されていないため、大きく振幅させると均一に振幅させることができないという問題がある。
さらに、従来技術として、振動系の制御にゴムのような弾性部材を用いてエッジを形成する方法があるが、この方法によるエッジ形状の成形は形状維持のための加工工程が多いという問題がある。

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、振動膜を均一に大振幅させ、かつ、振動膜の変位を制御するための簡易な工程で成形できる振動膜のエッジを設けた電磁変換器を提供することを目的としている。

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を備えた電磁変換器において、振動膜は、外周部を外側に延長してなるエッジ外端部を介して支持されるものである。

この発明によれば、振動膜の外周部を外側に延長してなるエッジ外端部を介して支持されているので、エッジ外端部の伸縮により振動膜を均一に大振幅させる効果がある。

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１（ａ）は、この発明の実施の形態１による電磁変換器の全体図であり、図１（ｂ）は、この電磁変換器の構成を説明するための分解斜視図である。
図２は電磁変換器と振動膜、エッジの配置を示す断面図である。図２（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図であり、図２（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
図３（ａ），（ｂ）はエッジ成形前後の振動板の構成を示す断面図である。
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は変換器におけるエッジの形状、幅、支持箇所の種類を示す図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、電磁変換器１０は、帯状の上側永久磁石１１，下側永久磁石１２と、この上下の永久磁石１１，１２に対向する中間位置に配置した振動膜１５と、上下の永久磁石１１，１２と振動膜１５とを一定の間隔を空けて配置させるための上側スペーサ１３，下側スペーサ１４と、これら上下の永久磁石１１，１２と振動膜１５と上下のスペーサ１３，１４とを挟み込んで支持するフレーム２０（上側フレーム２１，下側フレーム２２）とにより構成されている。

上下の永久磁石１１，１２は、図２（ａ）に示すように、上側フレーム２１，下側フレーム２２の振動膜１５に対向する面に振動膜１５のコイルパターンを挟むようにして、帯状の異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）の磁石が所定の間隔を置いて交互に配置されており、それぞれ上側フレーム２１，下側フレーム２２に固定されている。

上下のスペーサ１３，１４は、図１（ｂ）、図２（ａ），（ｂ）に示すように、上下の永久磁石１１，１２と振動膜１５とを一定の間隔を空ける程度の厚みを有した枠形状であり、その枠の内部で振動膜１５が振動できるように構成されている。

振動膜１５は、図１（ｂ）、図２（ａ），（ｂ）に示すように、薄く柔軟な矩形状の樹脂フィルム１５ａの両面に、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言う）１５ｂをプリント配線などにより形成したものである。この樹脂フィルム１５ａの一方の面に形成された蛇行コイルパターン１５ｂ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１５ｂ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。

ここで、図２（ｂ）に示すように、振動膜１５の両端には、この振動膜１５の外周部を外側に延長してエッジ部（エッジ外端部）１６が設けられており、エッジ部１６はプレス機械等で塑性加工され永久磁石１１，１２方向へ波形状に成形されている。このエッジ部１６は、上側スペーサ１３，下側スペーサ１４により挟み込むように接着されることで振動膜１５がフレーム２０に支持されるように構成されている。

図３（ａ）はエッジ成形前の振動膜１５の断面図を示した図である。振動膜１５は、蛇行形状の導体パターン１５ｂの導体部が樹脂フィルム１５ａの両面から挟み込むような層の構造になっている。
図３（ｂ）は本発明のエッジ成形後の振動膜１５の断面を示した図である。波状のエッジ部１６は、振動膜１５と同様に蛇行形状の導体パターン１５ｂの導体部が樹脂フィルム１５ａの両面から挟み込むような層の構造になっている。
すなわち、エッジ部１６は、振動膜１５を延長して樹脂フィルム１５ａと樹脂フィルム１５ａを挟み込む蛇行コイルパターン１５ｂから構成され、波形状に成形されている。このような構造にすることで、エッジ部１６の剛性導体により弾性を有する構成になる。

フレーム２０の上側フレーム２１と下側フレーム２２は、振動膜１５の蛇行コイルパターン１５ｂに対向する面にオーディオ振動を放射するための放射音穴２１ａ，２２ａが形成されている。

なお、本実施の形態１では、エッジ部１６を１サイクルの波形状に成形したが、波形状のサイクル数は求められる弾性に応じて適宜設計するものであれば良い。
また、本実施の形態１では、振動膜１５の矩形の短辺の二辺に設けるように構成したが、振動膜１５を支持できる構成であれば、振動膜１５の外周部の少なくとも一部に設けるものであっても良い。
さらに、本実施の形態１では、エッジ部１６を振動膜１５の矩形の短辺の二辺全てに設けるように構成したが、振動膜１５の矩形の短辺の四隅に設けるなど、エッジ部１６の幅を変えても良い。

図４の（ａ）〜（ｃ）にエッジ部１６の構成を示す。
図４（ａ）はエッジ部１６の波形状を示した図である。左がエッジ部１６を一周期の波形状に成形したものであり、右がエッジ部１６を２サイクルの波形状に成形したものである。エッジ部１６の波数が多いほどエッジの弾性が強くなる。
図４（ｂ）はエッジ部１６の幅の違いを示した図である。左は振動膜の短辺全てにエッジを成形したもの、右は短辺両端にエッジを設けたものであり、エッジ部１６の幅が広いほど弾性が増すことになる。
図４（ｃ）はエッジ部１６の支持を矩形の短辺の二辺の中央位置に配置した図である。振動変位は長辺方向の方が大きくなる傾向があるので、安定した支持を得るために横に配置するようにしても良い。

次に本実施の形態１の構成による動作について説明する。
この電磁変換器において、振動膜１５の蛇行コイルパターン１５ｂに電流（オーディオ信号）が流れると、この蛇行コイルパターン１５ｂと永久磁石１１，１２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より振動膜１５が変位して振動が発生する。この振動がフレーム１０内の空気を振動させフレーム１０の放射音穴１１ａおよび１２ａからオーディオ振動として放射される。
この際、振動膜１５は、エッジ部１６の波形状の伸び縮みにより蛇行コイルパターン１５ｂに直交する方向に沿って変位する。
一方、エッジ部１６の伸び縮みには限界があるため、振動膜１５の変位が制御されて、上下の永久磁石１１，１２に接触することはない。
すなわち、振動膜１５は、エッジ部１６により永久磁石１１，１２に接触しないように制御される。

以上説明した実施の形態１によれば、電磁変換器１０は、フレーム２０と、フレーム２０の上下のフレーム２１，２２に多極着磁パターン配列して接着されている上下の永久磁石１１，１２と、上下のフレーム２１，２２で狭持されるスペーサ１３，１４と、このスペーサに狭持される振動膜１５とを備え、振動膜１５の周縁部に振動膜１５を延長して波形状に成形されるエッジ部１６を設け、剛性のある導体を波形状にしたことにより弾性を有するので、振動膜１５を均一に大振幅させることができる。また、振動膜１５とエッジ部１６とが樹脂フィルム１５ａと蛇行コイルパターン１５ｂの導体部とで構成されるので基材・導体を雄雌の型でプレスする一般的なプレス加工により一体に形成加工できるため、簡易な製造工程で成形できる。また剛性な波型であることからエッジ部１６はバネとしての性質を有するため、材質を変えなくてもエッジ部１６の形状、幅を変えることで容易に弾性を変えることができるという効果がある。

なお、図３，４でエッジ断面形状を波形状のエッジ部１６で示したが、正弦波状や三角波状などの波形状以外に半ロール状等の略半円状に成形してもよく、他にも弾性を有するような任意の形状に成形しても同様の効果を得られる。

また、本実施の形態１では、上下のフレーム２１，２２と上下のスペーサ１３，１４とを別の部材として示したが、それぞれ予め一体化させて上下のフレーム２１，２２を構成することで、さらに組立工程を削減することができる。

さらに、エッジ部１６の蛇行コイルパターン１５ｂを引き出し線として構成することで、蛇行コイルパターン１５ｂの給電部としても利用できる。

この発明の実施の形態１の電磁変換器の構成を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１の電磁変換器の位置関係と固定方法を示す断面図である。 この発明の実施の形態１の電磁変換器における振動板の断面図を示す図である。 この発明の実施の形態１の電磁変換器におけるエッジの形状と支持方法の種類を示す図である。

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 上側スペーサ（スペーサ）、１４ 下側スペーサ（スペーサ）、１５ 振動膜、１５ａ 樹脂フィルム、１５ｂ 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）、１６ エッジ部（エッジ外端部）、２０ フレーム、２１ 上側フレーム（フレーム）、２１ａ，２２ａ 放射音穴、２２ 下側フレーム（フレーム）。

Claims (6)

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を備えた電磁変換器において、
   前記振動膜は、外周部を外側に延長してなるエッジ外端部を介して支持されることを特徴とする電磁変換器。
2. エッジ外端部は、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振幅を有する波形状又は半ロール形状であることを特徴とする請求項１記載の電磁変換器。
3. エッジ外端部は、永久磁石及び振動膜を覆うように支持する上下のフレームで狭持されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁変換器。
4. エッジ外端部は、上下のスペーサを介して上下のフレームに狭持されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電磁変換器。
5. エッジ外端部は、振動膜の全円周、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４のうちのいずれか１項記載の電磁変換機。
6. エッジ外端部に形成したコイルパターンを蛇行コイルパターンへの給電部とすることを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の電磁変換器。

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