JP2009253674A

JP2009253674A - 電磁変換器

Info

Publication number: JP2009253674A
Application number: JP2008099290A
Authority: JP
Inventors: Shunji Yoshida; 俊治吉田; Daisuke Kitagawa; 大祐北川
Original assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2009-10-29

Abstract

【課題】導体コイルパターンの折り返し部分にも磁束を発生させ、振動膜をより全面駆動に近づけて効率良く音圧を発生させる電磁変換器を提供する。
【解決手段】帯状の異なる磁極を交互に着磁した第１の着磁パターンと、第１の着磁パターンの磁極の帯状長手方向に垂直な両端辺に沿って帯状の互いに異なる磁極をそれぞれ着磁した第２の着磁パターンとが形成された永久磁石板と、永久磁石板の着磁形成面に対向して、蛇行形状の導体コイルパターンの折り返し部分が第２の着磁パターンに対応する位置に形成され、導体コイルパターンの直線部分が第１の着磁パターンの磁極の帯状長手方向に沿う位置に形成されており、導体コイルパターンに通電することにより、永久磁石板と電磁的に結合して厚み方向に振動する振動膜とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、永久磁石と振動膜とを組み合わせた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、特許文献１には、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。
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導体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。

特開平９−３３１５９６号公報

しかしながら、上記従来の電磁変換器は、振動膜の導体コイルパターンの折り返し部分が磁束を受けない構造であるため、オーディオ振動の駆動力が発生せず、コイルの分だけ質量が増すだけの無駄な部分であり、音圧向上の妨げになるという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、導体コイルパターンの折り返し部分にも磁束を発生させ、振動膜をより全面駆動に近づけて効率良く音圧を発生させる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、帯状の異なる磁極を交互に着磁した第１の着磁パターンと、第１の着磁パターンの磁極の帯状長手方向に垂直な両端辺に沿って帯状の互いに異なる磁極をそれぞれ着磁した第２の着磁パターンとが形成された永久磁石板と、永久磁石板の着磁形成面に対向して、蛇行形状の導体コイルパターンの折り返し部分が第２の着磁パターンに対応する位置に形成され、導体コイルパターンの直線部分が第１の着磁パターンの磁極の帯状長手方向に沿う位置に形成されており、導体コイルパターンに通電することにより、永久磁石板と電磁的に結合して厚み方向に振動する振動膜とを備えたものである。

この発明によれば、電磁変換器は、永久磁石板が第１の着磁パターンの磁極の帯状長手方向に垂直な両端辺に沿って帯状の互いに異なる磁極をそれぞれ着磁した第２の着磁パターンを形成しており、振動膜の導体コイルパターンの折り返し部分が第２の着磁パターンに対応する位置に形成したので、振動膜のコイルパターンの折り返し部分にも直交する磁束が発生し，駆動力を得ることができ、コイルパターンの有効長が長く取れ、振動膜からの音圧が向上するとともに、より全面駆動に近づけることができる。

以下、この発明の実施の一形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の電磁変換器の概観を示す斜視図であり、図２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。また、図３は、電磁変換器の着磁した永久磁石の配置を示す図１のＡ−Ａ断面図であり、図４は、電磁変換器の着磁した永久磁石のパターンおよび永久磁石のパターンに対応する振動膜の導体コイルパターンを示す平面図である。なお、図４では、放射音穴１１ａの数を省略してある。

電磁変換器１０は、永久磁石板１１，１２、振動膜１３、フレーム３０から構成され、
フレーム３０の上側フレーム３１および下側フレーム３２が、上側永久磁石板１１と下側永久磁石板１２と振動膜１３とを挟み込むように支持して構成されている。

上下の永久磁石板１１，１２は、図２〜図４に示すように、振動膜１３に対向するようにフレーム３０に固定されている。
永久磁石板１１は、帯状の異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）を交互に着磁した多極着磁パターン（第１の着磁パターン）１１ｂと、この多極着磁パターンの帯状の長手方向に垂直な両端辺に沿って挟み込むように互いに異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）を着磁した着磁パターン（第２の着磁パターン）１１ｃとから構成されている。永久磁石板１１の帯状の異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）の境界には振動膜１３の振動により発せられるオーディオ振動を外部に放射する放射音穴１１ａが所定の間隔で設けられており、この異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）の間の放射音穴１１ａには、いわゆる着磁のニュートラルゾーンが存在する。

本実施の形態１における永久磁石板１１は、図４に示すように、複数の帯状の異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）を交互に着磁した着磁パターン１１ｂがＮ極を中心にしてＳ極、このＳ極の外側にＮ極を配置するように５極が平行縞状に着磁されている。また、着磁パターン１１ｂの帯状長手方向に対して垂直の両端辺に互いに異なる帯状の磁極（Ｎ極、Ｓ極）が着磁された着磁パターン１１ｃが形成されている。これら着磁パターン１１ｂ，１１ｃの異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）の境界には、放射音穴１１ａが設けられている。

また、永久磁石板１２は、永久磁石板１１と同様に着磁パターン１２ｂ，１２ｃと放射音穴１２ａとが設けられている。

振動膜１３は、図２〜４に示すように、薄く柔軟な矩形の樹脂フィルム１３ａの両面に、蛇行形状の導体パターンからなるコイル（以下、導体コイルパターンとも言う）１３ｂをプリント配線などにより形成したものである。樹脂フィルム１３ａの導体コイルパターン１３ｂは、永久磁石板１１の着磁パターン１１ｂに対向する面に形成され、着磁パターン１１ｂの帯状長手方向に沿った直線部分及び帯状長手方向に垂直な両端辺に対応するように配置された折り返し部分は、永久磁石板１１の着磁パターン１１ｂ，１１ｃのそれぞれの異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）の境界にある放射音穴１１ａに対応する位置に設けられている。また、振動膜１３は、永久磁石板１２の着磁パターン１２ｂ，１２ｃに対向する面にも同様に導体コイルパターン１３ｂが形成されている。

フレーム３０は、上側の永久磁石板１１を支持している上側フレーム３１と、下側の永久磁石板１２を支持している下側フレーム３２とで構成され、振動膜１３の導体コイルパターン１３ｂに対向する部分に放射音穴３１ａ，３２ａが形成されている。この放射音穴３１ａ，３２ａは、永久磁石板１１，１２の放射音穴１１ａ，１２ａに対応する位置に設けられている。

ここで、永久磁石板１１の着磁方法について説明する。
図５は本発明の永久磁石板１１の着磁・構成方法を示す平面図である。
図５（ａ）に示すように、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石などの材料で永久磁石板１１の原型を形成し、専用の着磁ヨークを用いて１回で着磁パターン１１ｂの多極着磁パターンと着磁パターン１１ｃの多極着磁パターンとを着磁して作成する。また、永久磁石板１２についても永久磁石板１１と同様の方法で作成する。このように永久磁石板１１，１２を作成すれば、作業工程が削減でき作業性が向上する。
また、図５（ｂ）に示すように、永久磁石板１１を着磁パターン１１ｂ及び着磁パターン１１ｃの長さで帯状磁石の原型を形成して一般的な着磁ヨークにより個々に着磁し、磁極が交互になるように組み合わせて接着剤などで接着して永久磁石板１１を作成するようにしてもよい。また、永久磁石板１２についても同様に作成できる。このように永久磁石板１１，１２を作成すれば、２種類の長さの帯状磁石の着磁した表裏を組み合わせればよいので簡易で大量に作成することができる。

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１３の導体コイルパターン１３ｂに電流（オーディオ信号）が流れると、この導体コイルパターン１３ｂと永久磁石板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１３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、着磁パターン１１ｂ，１２ｂと直交する導体コイルパターン１３ｂの折り返し部分の導体は、着磁パターン１１ｂ，１２ｂと着磁パターン１１ｃ，１２ｃとの所定の間隔に対応する部分に配置されるので、導体コイルパターン１３ｂに電流（オーディオ信号）が流れることで駆動して折り返し部分を含めた振動膜１３を振動させる。

電磁変換器１０は、磁極を交互に形成した着磁パターン１１ｂ，１２ｂの帯状長手方向に垂直な両端辺から着磁パターン１１ｂ，１２ｂを挟み込むような着磁パターン１１ｃ，１２ｃを形成したので、導体コイルパターン１３ｂの折り返し部分の導体にも直交する磁束が発生して振動膜１３を振動させる駆動力を得ることができ、より振動板の全面駆動に近づけることができる。

このように実施の形態１の電磁変換器１０は、永久磁石板１１，１２が、所定の間隔をおいて磁極を交互に形成した着磁パターン１１ｂ，１２ｂの長手方向両端に、着磁パターン１１ｂ，１２ｂと垂直な着磁パターン１１ｃ，１２ｃを設けて、導体コイルパターン１３ｂの折り返し部分も駆動させるようにしたものである。

以上のように、この実施の形態１によれば、導体コイルパターン１３ｂの折り返し部分も駆動させるようにすることができるので、導体コイルパターンの有効長が長く取れ、音圧の向上とともに全面駆動に近づけることができるという効果がある。

なお、図４、図５で示す永久磁石板１１，１２は着磁パターン１１ｂ，１２ｂの帯状長手方向に垂直な両端辺の一辺にはＮ極のみ、他方の辺にはＳ極とこのＳ極の外側にＮ極を着磁し配置されているが、これは、図６に示すように振動膜２３の表と裏の導体コイルパターン２３ｂをスルーホール２３によって繋ぐ場合や片面で２ターンの導体コイルパターン２３ｂを設けた場合に、振動膜１３の短手方向と平行な右端の導体コイルパターンを異なる極性で挟み込んで駆動力を発生させることができる構成である。したがって、図２、図４の振動膜１３の導体コイルパターン１３ｂを用いる場合は着磁パターン１１ｃのＳ極の外側にＮ極を配置しなくても本実施の形態と同様の効果を得られる。

また、本実施の形態における永久磁石板１１，１２の着磁パターン１１ｂ，１２ｂは交互に異なる磁極が５極着磁されているとしたが、着磁される磁極は５極に限るものではない。また、導体コイルパターン１３ｂ，２３ｂの折り返し回数も本実施の形態に記載した回数に限るものではない。永久磁石板１１，１２に着磁される磁極と導体コイルパターン１３ｂ，２３ｂの折り返し回数とが上記のように対応するものであれば、本実施の形態と同様の効果が得られる。

本発明の実施の形態１の電磁変換器の概観を示す斜視図である。本発明の実施の形態１の電磁変換器の構成を示す分解斜視図である。本発明の実施の形態１の電磁変換器の着磁した永久磁石の配置を示す図１のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施の形態１の電磁変換器における着磁した永久磁石のパターン方向を示す平面図である。本発明の実施の形態１の電磁変換器における永久磁石の着磁・構成方法を示す図である。本発明の実施の形態１の電磁変換器における導体コイルパターンの別の例を示す平面図である。

符号の説明

１０電磁変換器、１１，１２永久磁石板、１１ａ，１２ａ放射音穴、１１ｂ，１２ｂ着磁パターン（第１の着磁パターン）、１１ｃ，１２ｃ着磁パターン（第２の着磁パターン）、１３，２３振動膜、１３ａ，２３ａ樹脂フィルム、１３ｂ，２３ｂ導体コイルパターン、２３ｃスルーホール、３０フレーム、３１上側フレーム（フレーム）、３２下側フレーム（フレーム）、３１ａ，３２ａ放射音穴。

Claims

帯状の異なる磁極を交互に着磁した第１の着磁パターンと、前記第１の着磁パターンの前記磁極の帯状長手方向に垂直な両端辺に沿って帯状の互いに異なる磁極をそれぞれ着磁した第２の着磁パターンとが形成された永久磁石板と、
前記永久磁石板の着磁形成面に対向して、蛇行形状の導体コイルパターンの折り返し部分が前記第２の着磁パターンに対応する位置に形成され、前記導体コイルパターンの直線部分が前記第１の着磁パターンの前記磁極の帯状長手方向に沿う位置に形成されており、前記導体コイルパターンに通電することにより、前記永久磁石板と電磁的に結合して厚み方向に振動する振動膜とを備えた電磁変換器。
帯状の異なる磁極を交互に着磁した第１の着磁パターンと、前記第１の着磁パターンの前記磁極の帯状長手方向に垂直な両端辺に沿って帯状の互いに異なる磁極をそれぞれ着磁した第２の着磁パターンとが形成された永久磁石板と、前記永久磁石板の着磁形成面に対向して、蛇行形状の導体コイルパターンの折り返し部分が前記第２の着磁パターンに対応する位置に形成され、前記導体コイルパターンの直線部分が前記第１の着磁パターンの前記磁極の帯状長手方向に沿う位置に形成されており、前記導体コイルパターンに通電することにより、前記永久磁石板と電磁的に結合して厚み方向に振動する振動膜とを備えた電磁変換器の製造方法において、
前記永久磁石板を、前記第１及び前記第２の着磁パターンに対応する磁極部分を有する着磁ヨークを用い、永久磁石材料板に対し前記第１及び前記第２の着磁パターンを同時に着磁して形成することを特徴とする電磁変換器の製造方法。
帯状の異なる磁極を交互に着磁した第１の着磁パターンと、前記第１の着磁パターンの前記磁極の帯状長手方向に垂直な両端辺に沿って帯状の互いに異なる磁極をそれぞれ着磁した第２の着磁パターンとが形成された永久磁石板と、前記永久磁石板の着磁形成面に対向して、蛇行形状の導体コイルパターンの折り返し部分が前記第２の着磁パターンに対応する位置に形成され、前記導体コイルパターンの直線部分が前記第１の着磁パターンの前記磁極の帯状長手方向に沿う位置に形成されており、前記導体コイルパターンに通電することにより、前記永久磁石板と電磁的に結合して厚み方向に振動する振動膜とを備えた電磁変換器の製造方法において、
前記永久磁石板を、複数の帯状の第１の永久磁石部材を異なる磁極が交互に並ぶように組み合わせ、互いに異なる磁極が着磁された第２の永久磁石部材を、前記組み合わせた第１の永久磁石部材の前記磁極の帯状長手方向に垂直な両端辺にそれぞれ貼り合わせて形成することを特徴とする電磁変換器の製造方法。