JP2010226333A - 電磁変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な永久磁石を使用して必要とする磁束密度を得ることができ、また、振動膜の分割振動を減らすことにより、音圧レベルのロスを減らし、安価で効率のよい薄型電磁変換器を提供する。
【解決手段】上面が開口したコの字型に形成され、左右に配置されるヨーク１０と、ヨーク１０内に配置される永久磁石１１と、薄く柔軟な樹脂フィルムにより下面が開口した矩形箱型に形成され、側面にコイル１２ａを形成することによりボビン１２ｂが形成され、左右側面がヨーク１０と永久磁石間１１に配置される振動膜１２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。

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、さまざまな技術が提案されている。この種の電磁変換器は、永久磁石と、その永久磁石に対向するように配置された振動膜と、これら永久磁石と振動膜の間に配置された緩衝部材とを備えている（例えば特許文献１参照）。

この永久磁石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。また振動膜には、永久磁石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が全面に形成されている。

上記のように構成される電磁変換器では、振動膜に形成されるコイルに電流（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従って振動膜にオーディオ振動が生じ、音波が発生する。

ここで、上記永久磁石、振動膜及び緩衝部材は、フレームに覆われてスピーカ筐体に取り付けられており、この振動によって発生した音波は、永久磁石とフレームに設けた放射孔を通して外部に放射されてオーディオ再生が行われる。

特開平９−３３１５９６号公報

しかしながら従来の電磁変換器では、振動膜を挟むように永久磁石を配置し、この永久磁石の漏れ磁束を使用するように構成されていたため、効率が悪く、音圧を得るための振動膜の駆動に必要な磁束密度を上げるためには、ネオジウム鉄ボロン磁石などの最大エネルギー積（ＢＨｍａｘ）が高い永久磁石を使用する必要があり、高価な磁気回路となるという課題があった。また、振動膜は薄く、振動時の分割共振による音圧レベルのロスが発生するという課題があった。

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、ＢＨｍａｘの低い安価な永久磁石を使用して必要とする磁束密度を得ることができ、また、振動膜の分割振動を抑制することにより、音圧レベルのロスを減らすことができる安価で効率のよい薄型の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、上面が開口したコの字型に形成され、左右に配置されるヨークと、ヨーク内に配置される永久磁石と、薄く柔軟な樹脂フィルムにより下面が開口した矩形箱型に形成され、側面にコイルを形成することによりボビンが形成され、左右側面がヨークと永久磁石間に配置される振動膜とを備えたものである。

この発明によれば、振動膜は永久磁石とヨーク間の強い磁束により駆動することで、ＢＨｍａｘの低い安価な永久磁石を使用しても必要な磁束密度を得ることができる。また、振動膜を矩形箱型に形成し、振動膜の側面にコイルを形成することによりボビンを形成し、振動膜の剛性を高めることにより、分割共振による音圧レベルのロスを抑えることができる。

この発明の実施の形態１に係る電磁変換器の構造を示す分解斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る電磁変換器の構造を示す断面図である。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る電磁変換器１の構造を示す分解斜視図であり、図２はこの発明の実施の形態１に係る電磁変換器１の構造を示す断面図である。

電磁変換器１は、図１に示すように、ヨーク１０、永久磁石１１、振動膜１２及び制動エッジ１３を備えている。ヨーク１０は左側ヨーク１０ａ及び右側ヨーク１０ｂにより構成され、永久磁石１１は左側永久磁石１１ａ及び右側永久磁石１１ｂにより構成され、制動エッジ１３は前面制動エッジ１３ａ及び後面制動エッジ１３ｂにより構成されている。

左側ヨーク１０ａ及び右側ヨーク１０ｂは、図１に示すように、押し出し成形により上面に開口部を有するコの字型に形成される磁性体である。この左側ヨーク１０ａ及び右側ヨーク１０ｂは左右に所定距離おいて平行に配置され、左側ヨーク１０ａの内部には左側永久磁石１１ａ及び振動膜１２の左側面が配置され、右側ヨーク１０ｂの内部には右側永久磁石１１ｂ及び振動膜１２の右側面が配置される。

左側永久磁石１１ａ及び右側永久磁石１１ｂは、それぞれ両面２極着磁された棒状の永久磁石であり、フェライト磁石により形成されている。この左側永久磁石１１ａ及び右側永久磁石１１ｂは、図１に示すように、磁極の方向が左側永久磁石１１ａと右側永久磁石１１ｂで逆向きになるようにして、左側ヨーク１０ａ内の外側側面に、左側永久磁石１１ａの着磁形成面と水平な面が接着剤等により固定され、右側ヨーク１０ｂ内の外側側面に、右側永久磁石１１ｂの着磁形成面と水平な面が接着剤等により固定され、配置される。

上記のように構成されたヨーク１０及び永久磁石１１では、左側ヨーク１０ａ内の内側側面と左側永久磁石１１ａとのギャップ及び右側ヨーク１０ｂ内の内側側面と右側永久磁石１１ｂとのギャップで磁束が生じる。

振動膜１２は、図１に示すように、例えば、ＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）やＰＥＮ（Poly Ethylene Naphthalate）等の薄く柔軟な樹脂フィルムを熱成形することにより、下面に開口部を有する矩形箱型に形成されるものである。この振動膜１２の側面には、オーディオ信号の駆動電流を流すためのコイル１２ａをプリントまたは巻くことにより、ボビン１２ｂが形成されている。また、振動膜１２の前面には、熱成形により、振動膜１２の長手方向に沿って、所定の間隔をおいて複数の凹部１２ｃが形成されている。
このように構成される振動膜１２の左側面は、図２に示すように、左側ヨーク１０ａ内の内側側面と左側永久磁石１１ａとの間に配置され、振動膜１２の右側面は、右側ヨーク１０ｂ内の内側側面と右側永久磁石１１ｂとの間に配置される。

ここで、振動膜１２の側面にプリントされ、または巻かれることにより形成されるコイル１２ａは、オーディオ信号の駆動電流が流れたときに、振動膜１２を同一方向（図２の上下方向）に動かすため、駆動電流の向きが振動膜１２の左側面と右側面とで反対方向に流れるように構成される。

前面制動エッジ１３ａ及び後面制動エッジ１３ｂは、例えば、平織りの布にゴム若しくは樹脂を含浸又はコートして、熱プレス成形することにより半円状に形成されるものであり、振動膜１２が振動する際に発生する分割共振を制動するものである。図２に示すように、この前面制動エッジ１３ａは、振動膜１２の前面の短手方向両端に１本ずつ設けられ、後面制動エッジ１３ｂは、振動膜１２左右側面の下端に１本ずつ設けられる。この前面制動エッジ１３ａの短手方向の一方の端面は、振動膜１２の前面の短手方向両端に振動膜１２の長手方向に沿って接着剤により固定され、他端面は左右側永久磁石１１ａ，１１ｂの上面の短手方向の振動膜１２側端にそれぞれ接着剤により固定される。同様にして、後面制動エッジ１３ｂの短手方向の一方の端面は、振動膜１２の左右側面の下端に接着剤により固定され、他端面は左右側永久磁石１１ａ，１１ｂの下面の短手方向の振動膜１２側端にそれぞれ接着剤により固定される。この前面制動エッジ１３ａ及び後面制動エッジ１３ｂにより、振動膜１２は永久磁石１１に固定される。

次に上記のように構成された電磁変換器１の動作について説明する。
左側ヨーク１０ａ及び左側永久磁石１１ａにより磁気回路が形成され、右側ヨーク１０ｂ及び右側永久磁石１１ｂに磁気回路が形成されている。この左右に形成された磁気回路内に配置された振動膜１２の左右側面に形成されるコイル１２ａにオーディオ信号の駆動電流が流れると、フレミングの左手の法則により、振動膜１２が前後方向、すなわち図２の上下方向に振動する。この振動膜１２が前後方向に振動することにより発生する音波は外部に放出される。

ここで、ヨーク１０と永久磁石１１間のギャップ寸法が狭いほど磁束は強力になるが、ヨーク１０等の製作寸法誤差により、ヨーク１０が、ヨーク１０と永久磁石１１間のギャップ内部に配置される振動膜１２の左右側面に形成されるボビン１２ｂとの干渉を起こす恐れがあり、ヨーク１０等の製作誤差を考慮したギャップ寸法が必要となるが、このヨーク１０は寸法制度の良い押し出し成形にて製作されるため、ヨーク１０と永久磁石１１間のギャップを狭めることが可能となり、強力な磁束を得ることができる。

また、振動膜１２は、薄く柔軟な樹脂フィルムにより構成されているが、熱成形により矩形箱型に形成し、振動膜１２の側面にコイル１２ａを有するボビン１２ｂを形成して、剛性を高めるように構成されている。さらに、振動膜１２の前面は、熱成形により凹部１２ｃが振動膜１２の長手方向に沿って、所定の間隔をおいて複数形成されることにより、振動膜１２が振動する際に発生する分割共振を抑えられるように構成されている。

さらに、振動膜１２の前面に設置される前面制動エッジ１３ａ及び振動膜１２の後面に設置される後面制動エッジ１３ｂにより、振動膜１２が振動する際に生じる分割共振を制動して、振動膜１２に形成されるボビン１２ｂによる剛性向上と合わせて音圧レベルのロスを抑えることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、振動膜１２を矩形箱型形状に形成し、ヨーク１０と永久磁石１１間の強い磁束間に、振動膜１２の左右側面にコイル１２ａをプリントまたは巻くことにより形成されるボビン１２ｂを配置することで、フェライト磁石などのように比較的低いＢＨｍａｘの安価な永久磁石を使用することによっても、音圧を得るための振動膜１２の駆動に必要な磁束密度を得ることができる。
また、矩形箱型に形成される振動膜１２の前後面の短手方向両端に制動エッジ１３を設け、振動膜１２の前面に振動膜１２の長手方向に沿って凹部を形成し、振動膜１２の側面にコイル１２ａをプリントまたは巻くことによりボビン１２ｂを形成して、振動膜１２の剛性を高めることによって、振動膜１２が振動する際に発生する分割共振による音圧レベルのロスを抑えることができる。

なお、この発明の実施の形態１に係る電磁変換器１では、永久磁石１０としてＢＨｍａｘの低いフェライト磁石を用いて説明をしたが、これに限るものではなく、磁石体積を減らしてコストを削減したネオジウム鉄ボロン磁石等を用いて構成してもよい。

１ 電磁変換器、１０ ヨーク、１０ａ 左側ヨーク、１０ｂ 右側ヨーク、１１ 永久磁石、１１ａ 左側永久磁石、１１ｂ 右側永久磁石、１２ 振動膜、１２ａ コイル、１２ｂ ボビン、１２ｃ 凹部、１３ エッジ、１３ａ 前面制動エッジ、１３ｂ 後面制動エッジ。

Claims (4)

1. 上面が開口したコの字型に形成され、左右に配置されるヨークと、
   前記ヨーク内に配置される永久磁石と、
   薄く柔軟な樹脂フィルムにより下面が開口した矩形箱型に形成され、側面にコイルを形成することによりボビンが形成され、左右側面が前記ヨークと前記永久磁石間に配置される振動膜と
   を備えた電磁変換器。
2. 前記振動膜は、前記振動膜の分割共振を制動するための制動エッジにより、前記永久磁石に固定されることを特徴とする請求項１記載の電磁変換器。
3. 前記ヨークは、前記永久磁石間とのギャップを正確に保つため、押し出し成形により成形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. 前記振動膜の前面には、前記振動膜の分割共振を制動するための凹部が形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項記載の電磁変換器。

Images