JP2010278634A - 電磁変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】大きい音圧レベルで放射する音の指向性を広くして、音を広範囲に放射するようにした電磁変換器を提供する。
【解決手段】一対のフレーム１１，１２の端部間に配置したスペーサ３０と、スペーサ３０に形成された分割支持部３１とが、振動板４０を挟み込むと共に、振動板４０を分割して振動可能に支持し、分割した振動部４１毎に駆動させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば永久磁石と振動板を組み合わせて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、マグネット（永久磁石）とフレキシブル基板（振動板）とを組み合わせた電磁変換器は、様々な技術が提案されている。例えば、特許文献１に開示されている電磁変換器は、リアマグネット（背面永久磁石）およびフロントマグネット（前面永久磁石）と、これらを覆うケース（支持部材）とを備えている。永久磁石は、帯状の異なる磁極が、一定の間隔をおいて交互に形成された、いわゆる多極着磁パターンが形成されたものである。

また、振動板は、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ボイスコイルが形成されたフレキシブル基板である。振動板は、支持部材により厚み方向に全面で変位可能に支持されている。

振動板のボイスコイルに電流（音声信号）が流れると、ボイスコイルと永久磁石の多極着磁パターンが電磁的に作用し、フレミング左手の法則に従い、振動板としてのフレキシブル基板が音声振動を発生し、発生した音声振動は、永久磁石と支持部材とに開けられた音放射穴を通り外部に放射される。

このような電磁変換器では、大きな音圧を得るために、大きい面積の振動板を用いたり、複数の電磁変換器からなるスピーカ・アレイを用いている。

また、複数のスピーカ（電磁変換器）からなるスピーカ・アレイにおいて、各スピーカへの入力に対し、重み因子としてベッセル係数を使って重み付けをすることで、放射状に分布した音を得る技術（ベッセル・アレイの原理）が開示されている（非特許文献１、非特許文献２を参照）。

特開平９−３３１５９６号公報

サウンドシステムエンジニアリング，誠文堂新光 １９８９−１０ＡＥＳＰｒｅｐｒｉｎｔ２８４６「Effective Performance of Bessel Arrays」

一般的に、電磁変換器において振動板の面積を大きくすると音圧レベルが大きくなるが指向性が狭くなり、また、縦横比の大きい矩形状の電磁変換器は、寸法の小さい短手方向の指向性に比べて、寸法の大きい長手方向の指向性が鋭くなる。したがって、従来の電磁変換器の構成では、音圧レベルを大きくするため、大きい面積の振動板や縦横比の大きい矩形状の振動板を用いた場合、放射される音の指向性が狭くなり、音が広範囲に放射されないという課題があった。
また、従来のベッセル・アレイは、複数の電磁変換器毎の駆動力を変化させるため、単体の電磁変換器では実現できないという課題があった。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、大きい音圧レベルで放射する音の指向性を広くして、音を広範囲に放射するようにした電磁変換器を提供することを目的とする。
また、この発明は、ベッセル・アレイを単体の電磁変換器で実現することを目的とする。

この発明に係る電磁変換器は、組み合わせた際に中空を形成する一対のフレームと、一対のフレームの相対する内壁面に対向して配置された永久磁石と、ボイスコイルが形成され、永久磁石間に配置された振動板と、一対のフレームの端部間に配置され、振動板を挟み込むと共に、振動板を分割して振動可能に支持する分割支持部を有するスペーサとを備え、振動板を分割支持部により分割された振動部毎に駆動させるものである。

この発明に係る電磁変換器によれば、スペーサの分割支持部により振動板を複数に分割し、分割された振動部毎に振動板を駆動させるので、放射される音の指向性が狭くなることなく、大きい音圧レベルで放射する音の指向性を広くして、音を広範囲に放射することができる。

電磁変換器の構成例を示す図であり、（ａ）全体斜視図、（ｂ）分解斜視図、（ｃ）（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 フレキシブル基板に形成した７次のベッセル・アレイの重み因子を示す図。 この発明の電磁変換器１のマグネットの磁力を調整する例を示す図であり、（ａ）実施の形態１の一例、（ｂ）実施の形態２の一例、（ｃ）実施の形態３の一例、（ｄ）実施の形態４の一例、（ｅ）実施の形態５の一例、（ｆ）実施の形態６の一例である。 この発明の電磁変換器１のフレキシブル基板のボイスコイルで駆動力を調整するための例を示す図であり、（ａ）実施の形態７，８の構成例、（ｂ）実施の形態７の一例、（ｃ）実施の形態８の一例を示す図である。 ５次のベッセル・アレイの重み因子の例を示す図である。 ９次のベッセル・アレイの重み因子の例を示す図である。

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形態について、添付の図面に従って説明する。なお、この発明の実施の形態においては、矩形状の電磁変換器に適用した形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１の電磁変換器１の構成例を示す図である。図１（ａ）が組み立てられた電磁変換器１の全体を斜めから見た場合の全体斜視図であり、図１（ｂ）が電磁変換器１を分解して斜めから見た分解斜視図である。また、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断した場合の電磁変換器を示す断面図である。

図１（ａ）に示すように、電磁変換器１は、一定の間隔を空けて音放射穴１３を有し、磁性体からなるフレーム１０に覆われている。フレーム１０は、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とを組み合わせた際に中空の筺体構造となるように構成されており、フロントフレーム１１及びリアフレーム１２の間にはスペーサ３０が挟み込まれている。音放射穴１３は、フロントフレーム１１及びリアフレーム１２にそれぞれ一定の間隔をあけて形成されており、フレーム１０の内部で発生させたオーディオ振動を外部に放出させる。

図１（ｂ）に示すように、中空のフレーム１０の内部には、フロントフレーム１１とリアフレーム１２との端部間に挟まれるようにして、マグネット（永久磁石）２０、スペーサ３０、フレキシブル基板（振動板）４０が収容されている。

マグネット２０は、フロントマグネット２１及びリアマグネット２２から構成されており、複数の棒状の永久磁石を所定の間隙をあけて配置されている。フロントマグネット２１は、フロントフレーム１１の内壁面に接着固定され、リアマグネット２２は、リアフレーム１２の内壁面に接着固定されている。また、フロントマグネット２１とリアマグネット２２とは、対向する位置に配置される。

スペーサ３０は、フロントスペーサ３０ａ及びリアスペーサ３０ｂから構成されている。フロントスペーサ３０ａ及びリアスペーサ３０ｂには、分割支持部３１が設けられており、フロントスペーサ３０ａ及びリアスペーサ３０ｂは、分割支持部３１により複数の枠形状が形成されている。フロントスペーサ３０ａ及びリアスペーサ３０ｂの間には、フレキシブル基板４０が挟み込まれており、分割支持部３１によりフレキシブル基板４０を長手方向に区切って、振動可能に分割し支持している。

フレキシブル基板４０は、薄く柔軟な樹脂を矩形状に形成した基材４５で構成されており、基材４５の表面または両面には、蛇行形状の導体パターンからなるボイスコイル４６が形成されている。また、フレキシブル基板４０は、長手方向両端でフロントスペーサ３０ａ及びリアスペーサ３０ｂに挟み込まれるとともに、分割支持部３１によって後述する複数の振動部からなる分割振動部４１を形成しており、各分割振動部４１が振動可能に分割支持されている。

図１（ｃ）に示すように、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とを組み合わせた中空に収納されるフロントマグネット２１及びリアマグネット２２は、一定の間隔をおいて交互に異なる磁極となるように配置されており、フロントマグネット２１及びリアマグネット２２は、お互いの対向する極性が同極同士で配置されている。また、図１（ｃ）において、わかりやすくするため、分割支持部３１を破線で示している。分割支持部３１は、基材４５及びボイスコイル４６、すなわち、フレキシブル基板４０を挟み込んで支持している。
なお、フロントマグネット２１及びリアマグネット２２とフレキシブル基板４０との距離（ギャップ）は、フロントスペーサ３０ａ及びリアスペーサ３０ｂの高さを変えることで変更可能である。

電磁変換器１の動作について説明する。
フレキシブル基板４０のボイスコイル４６に電流（音声信号）が流れると、ボイスコイル４６とマグネット２０が電磁的に作用し、フレミングの左手の法則に従い、フレキシブル基板４０の分割振動部４１がそれぞれ音声振動を発生し、発生した音声振動は、フレーム１０にあけられた音放射穴１３を通り外部に放射される。

次に、分割振動部４１に適用されるベッセル・アレイの重み因子について説明する。
図２は、この発明の電磁変換器１に用いられるフレキシブル基板４０を平面から見た概略平面図である。なお、図２に示す符号（＋及び−）は、振動の位相（向き）を示しており、数値（０，０．５，１．０）は駆動力の比を示している。

図２に示すように、フレキシブル基板４０は、フロントスペーサ３０ａ及びリアスペーサ３０ｂの分割支持部３１により、分割振動部４１として複数の振動部４１ａ〜４１ｇに分割されている。振動部４１ａ〜４１ｇは、例えばベッセル・アレイの重み因子に基づいて、振動部４１ａ〜４１ｇ毎に変化させた駆動力を有するように構成されている。

図２には、スペーサ３０の分割支持部３１によりフレキシブル基板４０を７分割した７次のベッセル・アレイの例を示している。分割振動部４１の重み因子は、ベッセル・アレイの原理に基づいて、振動部４１ａ（図２の最も左側）が−０．５、振動部４１ｂ（図２の左から２番目）が＋１．０、振動部４１ｃ（図２の左から３番目）が−１．０、振動部４１ｄ（中央）が０、振動部４１ｅ（図２の右から３番目）が＋１．０、振動部４１ｆ（図２の右から２番目）が＋１．０、振動部４１ｇ（図２の最も右側）が＋０．５と予め決められている。
この発明では、このベッセル・アレイの重み因子（以下、単に「重み因子」と述べる）に基づいて、マグネット２０の磁力を調整している。

次に、マグネット２０の磁力の調整方法について説明する。
図３は、この発明の電磁変換器１のマグネット２０の磁力を調整する例を示しており、図３（ａ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断した場合の電磁変換器１の一部断面図であり、実施の形態１のリアフレーム１２、リアマグネット２２及びフレキシブル基板４０を示している。

なお、図３において、Ｓ及びＮはリアマグネット２２の固定面と相対する面の極性を示しており、符号（＋及び−）は、振動の位相（向き）であり、数値（０，０．５，１．０）は駆動力の比である。
また、図３（ａ）では、リアフレーム１２、リアマグネット２２及びフレキシブル基板４０のみを示しているが、フロントフレーム１１及びフロントマグネット２０ａも同様の構成である。

図３（ａ）に示すように、リアマグネット２２は、両端に配置されたリアマグネット２２ａ，２２ｇの厚みが、リアマグネット２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆの厚みの略半分で形成されている。詳しくは、重み因子の数値が０．５の振動部４１ａ，４１ｇに対向する位置には、体積の小さいリアマグネット２２ａ，２２ｇを配置しており、重み因子の数値が１．０の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆに対向する位置には、体積の大きいリアマグネット２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆを配置しており、重み因子の数値が０の振動部４１ｄに対向する位置には、マグネットを配置しない。即ち、マグネットの磁力の大きさは体積の大きさに比例するため、重み因子に基づいて体積の大きさを調整したリアマグネット２２を振動部４１ａ〜４１ｇに対向する位置に配置することで振動部４１ａ〜４１ｇへ供給する磁力を調整している。

また、重み因子の符号が負（−）の振動部４１ａ，４１ｃに対向するリアマグネット２２ａ，２２ｃの極性はＳ極であり、重み因子の符号が正（＋）の振動部４１ｂ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇに対向するリアマグネット２２ｂ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇの極性はＮ極である。なお、重み因子の符号が負（−）と正（＋）の位置で異なる極性にする構成であれば良く、負（−）の振動部４１ａ，４１ｃに対向するリアマグネット２２の極性をＮ極として、重み因子の符号が正（＋）の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆに対向するリアマグネット２２の極性をＳ極としてもよい。

このようにマグネット２０の磁力を調整することで、駆動する際にフレキシブル基板４０は、符号（＋及び−）に基づいた向きの振動の位相となり、数値に基づいた大きさで駆動する。即ち、フレキシブル基板４０は、振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいて変化させた駆動力で駆動する。

以上のように、この実施の形態１によれば、フロントスペーサ３０ａ及びリアスペーサ３０ｂの分割支持部３１がフレキシブル基板４０を複数の振動部４１ａ〜４１ｇに分割し、複数の振動部４１ａ〜４１ｇ毎の駆動力を変化させるので、放射される音の指向性が狭くなることなく、大きい音圧レベルで放射する音の指向性を広くして、音を広範囲に放射することができる。

また、この実施の形態１によれば、振動部４１ａ〜４１ｇが、ベッセル・アレイの重み因子に基づいて、振動部４１ａ〜４１ｇ毎に変化させた駆動力を有するように構成されているので、ベッセル・アレイを単体の電磁変換器で実現できるという効果が得られる。

さらに、この実施の形態１によれば、マグネット２０の体積及び極性の向きを調整し、振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいて、マグネット２０の極性及び磁力を調整しているので、振動部４１ａ〜４１ｇの駆動力を容易に調整することができるという効果が得られる。

実施の形態２．
実施の形態１では、重み因子に基づいて体積の大きさを変えたマグネット２０を配置する構成について説明したが、実施の形態２は、マグネット２０の材質を変えて磁力の調整を行う構成について説明する。
図３（ｂ）は、実施の形態２のリアフレーム１２、リアマグネット２２及びフレキシブル基板４０を示す電磁変換器１の一部断面図である。なお、実施の形態１と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３（ｂ）に示すように、リアマグネット２２は、両端に配置されたリアマグネット２２ａ，２２ｇが、リアマグネット２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆと異なる材質で構成されている。詳しくは、重み因子の数値が０．５の振動部４１ａ，４１ｇに対向する位置には、フェライトマグネットを配置しており、重み因子の数値が１．０の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆに対向する位置には、ネオジマグネットを配置しており、重み因子の数値が０の振動部４１ｄに対向する位置には、マグネットを配置しない。即ち、フェライトマグネットの磁力に比べ、ネオジマグネットの磁力が強いため、重み因子に基づいて異なる材質のリアマグネット２２を振動部４１ａ〜４１ｇに対向する位置に配置することで振動部４１ａ〜４１ｇへ供給する磁力を調整している。

なお、図３（ｂ）では、リアフレーム１２、リアマグネット２２及びフレキシブル基板４０のみを示しているが、フロントフレーム１１及びフロントマグネット２１も同様の構成である。

このようにマグネット２０の材質を変えて磁力を調整することで、駆動する際にフレキシブル基板４０は、符号（＋及び−）に基づいた向きの振動の位相となり、数値に基づいた大きさで駆動する。即ち、フレキシブル基板４０は、振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいて調整した駆動力で駆動する。したがって、単体の電磁変換器により、大きい音圧レベルで指向性の広い音を発生させることができる。

以上のように、この実施の形態２によれば、マグネット２０の材質を振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因数に基づいて調整することにより、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

また、この実施の形態２によれば、マグネット２０の材質を変化させるようにしたので、マグネット２０の体積の大きさを変化させること無く、フレキシブル基板４０に供給する磁力を調整することができる。

なお、実施の形態２では、磁力の強さを調整するために、異なる材質のマグネット２０を用いたが、着磁時に着磁電圧を変えた同じ材質のマグネット２０を用いた構成であってもよい。

実施の形態３．
実施の形態２においては、材質や着磁電圧を変えて磁力を調整したマグネット２０を用いる構成について説明したが、実施の形態３は、バックヨークとしてのフレーム１０の形状を変えて磁力を調整する構成について説明する。
図３（ｃ）は、実施の形態３のリアフレーム１２、リアマグネット２２及びフレキシブル基板４０を示す電磁変換器１の一部断面図である。なお、実施の形態１，２と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

なお、図３（ｃ）では、リアフレーム１２、リアマグネット２２及びフレキシブル基板４０のみを示しているが、フロントフレーム１１及びフロントマグネット２１も同様の構成である。

図３（ｃ）に示すように、リアフレーム１２は、リアマグネット２２ａ，２２ｇが固定されている位置の厚みが、リアマグネット２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆが固定されている位置の厚みよりも薄くなっている。詳しくは、リアフレーム１２は、重み因子の数値が０．５の振動部４１ａ，４１ｇに対向する位置の厚みが薄く形成され、重み因子の数値が１．０の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆに対向する位置の厚みが厚く形成されている。即ち、磁性体の透磁率により変化するバックヨークとしての作用力は、磁性体の体積の大きさに比例するため、重み因子に基づいて振動部４１ａ〜４１ｇ毎に厚みを変化させたリアフレーム１２を設けることで振動部４１ａ〜４１ｇに供給する磁力を調整している。
なお、フレーム１０の透磁率を変化させるために、フレーム１０の穴を増やす構成にしても良い。

このように重み因子に基づいてバックヨークとしてのフレーム１０の厚みを調整して、フレキシブル基板４０へ与える磁力を調整することで、駆動する際にフレキシブル基板４０は、符号（＋及び−）に基づいた向きの振動の位相となり、数値に基づいた大きさで駆動する。即ち、フレキシブル基板４０は、振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいて変化させた駆動力で駆動する。したがって、単体の電磁変換器により、大きい音圧レベルで指向性の広い音を発生させることができる。

以上のように、この実施の形態３によれば、振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいてフレーム１０の厚みを調整したので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

また、この実施の形態３によれば、フレーム１０の厚みを変化させたので、マグネット２０自体の磁力を調整することなく、フレキシブル基板４０に供給する磁力を調整することができる。

実施の形態４．
実施の形態３では、フレーム１０の厚みを変えて透磁率を調整することで、フレキシブル基板４０へ与える磁力を調整する構成について説明したが、実施の形態４は、フレーム１０の材質を変えて透磁率を変える構成について説明する。

図３（ｄ）は、実施の形態４のリアフレーム１２、リアマグネット２２及びフレキシブル基板４０を示す電磁変換器１の一部断面図である。なお、実施の形態１〜３と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

なお、図３（ｄ）では、リアフレーム１２、リアマグネット２２及びフレキシブル基板４０のみを示しているが、フロントフレーム１１及びフロントマグネット２１も同様の構成である。

図３（ｄ）に示すように、リアフレーム１２は、リアマグネット２２ａ，２２ｇが固定されている位置の材質が、リアマグネット２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆが固定されている位置の材質とは異なっている。詳しくは、重み因子の数値が０．５の振動部４１ａ，４１ｇに対向する位置の材質が樹脂５０であり、重み因子の数値が１．０の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆに対向する位置の材質は、例えば鉄などの磁性体である。
即ち、透磁率により変化するバックヨークとしての作用力が磁性体の材質により異なるため、重み因子に基づいて振動部４１ａ〜４１ｇ毎に材質を変化させたリアフレーム１２を設けることで振動部４１ａ〜４１ｇに供給する磁力を調整している。

このように、実施の形態４の電磁変換器１によれば、振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいてフレーム１０の材質を調整して、フレキシブル基板４０へ与える磁力を調整するように構成したので、単体の電磁変換器１により、大きい音圧レベルで指向性の広い音を発生させることができる。

以上のように、この実施の形態４によれば、バックヨークとしてのフレーム１０の材質を振動部４１ａ〜４１ｇの重み因子に基づいて調整したので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

また、この実施の形態４によれば、フレーム１０の材質を変化させたので、フレーム１０の形状を変えることなく、フレキシブル基板４０に供給する磁力を調整することができる。

実施の形態５．
実施の形態１〜４では、フレーム１０又はマグネット２０の形状を変えて、フレキシブル基板４０に与える磁力を調整する構成について説明したが、実施の形態５は、対向するマグネット２０間の距離の大きさを変えてフレキシブル基板４０に与える磁力を調整する構成について説明する。

図３（ｅ）は、実施の形態５のフレーム１０、マグネット２０及びフレキシブル基板４０を示した電磁変換器１の一部断面図である。なお、図をわかりやすくするため、スペーサ３０を省略して示している。また、実施の形態１〜４と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３（ｅ）に示すように、フロントマグネット２１とリアマグネット２２との間隔（ギャップ）は、フロントマグネット２１及びリアマグネット２２の両端で大きくなっている。詳しくは、フロントマグネット２１とリアマグネット２２とのギャップは、重み因子の数値が０．５の振動部４１ａ，４１ｇに相当する位置のギャップＡが大きく、重み因子の数値が１．０の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆに相当する位置のギャップＢが小さくなるように構成されている。即ち、フロントマグネット２１とリアマグネット２２とのギャップが大きいと磁力が小さくなり、ギャップが小さいと磁力が大きくなるため、重み因子に基づいて、フロントマグネット２１とリアマグネット２２とのギャップの大きさを振動部４１ａ〜４１ｇ毎に調整して配置することで振動部４１ａ〜４１ｇに供給する磁力を調整している。

このように、実施の形態５の電磁変換器１によれば、重み因子に基づいてフロントマグネット２１とリアマグネット２２とのギャップの大きさを調整して、フレキシブル基板４０に与える磁力を調整するようにしたので、単体の電磁変換器１により、大きい音圧レベルで指向性の広い音を発生させることができる。

以上のように、この実施の形態５によれば、ギャップ振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいて、マグネット２０間のギャップの大きさを調整したので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

また、この実施の形態５によれば、マグネット２０間の距離の大きさを変化させたので、マグネット２０及びフレーム１０の厚みや材質を変えることなく、フレキシブル基板４０に供給する磁力を調整することができる。

実施の形態６．
実施の形態５では、対向するマグネット２０間のギャップを変えて磁力を調整する構成について説明したが、実施の形態６は、マグネット２０の配置によって磁力を調整する構成について説明する。

図３（ｆ）は、実施の形態６のフレーム１０、マグネット２０及びフレキシブル基板４０を示した電磁変換器１の一部断面図である。なお、図をわかりやすくするため、スペーサ３０を省略して示している。なお、実施の形態１〜５と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３（ｆ）に示すように、マグネット２０は、フロントマグネット２１が両端で配置されていない。詳しくは、重み因子の数値が０．５の振動部４１ａ，４１ｇに対向する位置には、リアマグネット２２ａ，２２ｇのみを配置しており、重み因子の数値が１．０の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆに対向する位置には、フロントマグネット２１ｂ，２１ｃ，２１ｅ，２１ｆを配置するとともに、リアマグネット２２ｂ，２２ｃ，２２ｅ，２２ｆを配置しており、重み因子の数値が０の振動部４１ｄに対向する位置には、マグネットを配置しない。即ち、フロントマグネット２１とリアマグネット２２とを対向させると磁力が大きくなり、フロントマグネット２１又はリアマグネット２２のみであると磁力は小さいため、重み因子に基づいてマグネットの配置を変化させて、振動部４１ａ〜４１ｇへ供給する磁力を調整している。

このように、重み因子に基づいてマグネットの配置の有無を調整したので、例えば、マグネット２０を一方のフレーム１０のみに配置することで、フレキシブル基板４０に与える磁力を調整することができ、単体の電磁変換器１により、大きい音圧レベルで指向性の広い音を発生させることができる。

以上のように、この実施の形態６によれば、振動部４１ａ〜４１ｇの重み因子に基づいて、マグネット２０の配置を調整したので、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。

また、この実施の形態６によれば、マグネット２０の配置の有無を変化させたので、マグネット２０の使用量を少なくすることができる。

なお、実施の形態１〜６において、重み因子の数値が０の振動部４１ｄに対向する位置には、リアマグネット２２を配置しないと説明したが、磁化していないリアマグネット２２を配置するように構成しても良く、また、重み因子の数値が０の振動部４１ｄに相当するフレーム１０の音放射穴１３を塞いで、振動部４１ｄの振動による音を放射させないように構成しても良い。

また、実施の形態１〜６では、フロントマグネット２１及びリアマグネット２２の列数をそれぞれ２列としているが、１列の構成であっても２列以上の複数にした構成であってもよい。また、フロントフレーム１１及びリアフレーム１２でフレキシブル基板４０を挟んだ構造にしているが、片側のみ（フロントのみやリアのみ）のフレーム１０及びマグネット２０とする構成であっても良い。

実施の形態７．
実施の形態１〜６では、重み因子に基づいてフレキシブル基板４０に与える磁力を調整する構成について説明したが、フレキシブル基板４０に形成されるボイスコイル４６のパターンを変えた構成について説明する。

図４（ａ）は、電磁変換器１のフレキシブル基板４０に形成したボイスコイル４６のパターンを変える例を示す図である。なお、実施の形態１〜６と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４（ａ）に示すように、フレキシブル基板４０の各振動部４１ａ〜４１ｇには、基材４５上に蛇行形状の導体コイルからなるボイスコイル４６が形成されており、ボイスコイル４６は、フレキシブル基板４０に設けられたスルーホール４７によりフレキシブル基板４０の表裏で接続されている。

ボイスコイル４６は、マグネット２０間をマグネット２０の長手方向に沿って配置される部分と、マグネット２０を横切る部分とで蛇行形状を形成しており、例えば振動部４１ａから隣接するマグネット２０間を通って、隣接する振動部４１ｂへ配線される。また、重み因子が０に相当する位置の振動部４１ｄに形成したボイスコイル４６のパターンは、マグネット２０の中央部を通るように配置している。このように配置することによりマグネット２０の磁界がボイスコイル４６の水平方向には作用しない。よって、振動部４１ｄは、振動方向に駆動力が発生しない。

ボイスコイル４６において、重み因子の符号が負（−）に相当する位置の振動部４１ａ，４１ｃに形成したボイスコイル４６のパターンは、重み因子の符号が正（＋）に相当する位置の振動部４１ｂ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇに形成したボイスコイル４６のパターンとは反転するように形成されている。例えば、図４（ａ）に示すフレキシブル基板４０では、振動部４１ａのボイスコイル４６のパターンにより、図中上側で右から左へ、中央で左から右へ、下側で右から左へ電流が流れ、振動部４１ｂのボイスコイル４６のパターンにより、図中上側で左から右へ、中央で右から左へ、下側で左から右へ電流が流れる。このように、ボイスコイル４６のパターンを反転させて、ボイスコイル４６に流れる電流の方向を逆にすることで、振動部４１ａ，４１ｃの振動方向と振動部４１ｂ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇの振動方向とを調整している。よって、フロントマグネット２１及びリアマグネット２２の対向する極性の方向を同じ方向にした場合、ボイスコイル４６のパターンを調整することで、図示したようなマグネット２０の極性（Ｓ極及びＮ極）で配置した場合と同じ振動方向になる。即ち、振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいて、ボイスコイル４６のパターンを変化させ、フレキシブル基板４０の振動方向を調整している。

図４（ｂ）は、図４（ａ）のフレキシブル基板４０の各振動部４１ａ〜４１ｇの質量を変えた構成を示す図である。

図４（ｂ）に示すように、フレキシブル基板４０の両端の振動部４１ａ，４１ｇには、銅箔７０が貼り付けられている。詳しくは、重み因子の数値が０．５の振動部４１ａ，４１ｇには、銅箔７０が付加されており、重み因子の数値が１．０の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆには、付加されていない。銅箔７０により振動部４１ａ，４１ｇの質量は、重み因子の数値が１．０の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆの質量よりも略２倍に重くなっている。即ち、振動板としてのフレキシブル基板４０に錘を付加すると駆動力が抑制されるので、重み因子に基づいて振動部４１ａ〜４１ｇ毎に変化させた錘として銅箔７０を付加し、振動部４１ａ〜４１ｇへ供給する磁力を調整している。

このように、実施の形態７の電磁変換器１によれば、振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいて、ボイスコイル４６のパターンを調整すると共に、振動部４１ａ〜４１ｇの質量を調整するだけで、フレキシブル基板４０の駆動力を調整することができる。その結果、単体の電磁変換器１により、大きい音圧レベルで指向性の広い音を発生させることができる。

以上のように、この実施の形態７によれば、ボイスコイル４６のパターンを調整すると共に、振動部４１ａ〜４１ｇ毎に質量を調整することにより、上記実施の形態１と同様の効果が得られると共に、マグネット２０を調整することなく、振動部４１ａ〜４１ｇの質量を調整するだけで容易に振動部４１ａ〜４１ｇの駆動力を変化させることができるという効果が得られる。

実施の形態８．
実施の形態７では、振動部４１ａ〜４１ｇの質量を調整する構成について説明したが、実施の形態８は、ボイスコイル４６のパターン長により、駆動力を調整する構成について説明する。

図４（ｃ）は、フレキシブル基板４０の各振動部４１ａ〜４１ｇにおけるボイスコイル４６のパターン長を変えた構成を示す図である。なお、実施の形態１〜７と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図４（ｃ）に示すように、フレキシブル基板４０の両端の振動部４１ａ，４１ｇには、マグネット２０間に相当する位置のみにボイスコイル４６のパターンが１本形成されており、振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆには、マグネット２０の間及びその両外側にボイスコイル４６が３本形成されている。詳しくは、重み因子の数値が０．５の振動部４１ａ，４１ｇには、ボイスコイル４６のパターン長が短く形成され、重み因子の数値が１．０の振動部４１ｂ，４１ｃ，４１ｅ，４１ｆは、ボイスコイル４６のパターン長が長く形成されている。即ち、ボイスコイル４６が長く形成されているほうが、電圧の印加する面積や磁力のかかる面積が増え、駆動力が大きくなるため、重み因子の数値によって変化させたボイスコイル４６のパターン長をフレキシブル基板４０に形成することにより、振動部４１ａ〜４１ｇへ供給する磁力を調整している。

このように実施の形態８の電磁変換器１によれば、重み因子に基づいて、振動部４１ａ〜４１ｇに形成されたボイスコイル４６のパターン長を、重み因子の数値が大きい場合に長く、重み因子の数値が小さい場合に短く調整することにより、駆動力を調整させることができる。その結果、単体の電磁変換器１によって、大きい音圧レベルで指向性の広い音を発生させることができる。

以上のように、この実施の形態８によれば、上記実施の形態７と同様の効果が得られると共に、振動部４１ａ〜４１ｇ毎の重み因子に基づいて、ボイスコイル４６のパターン長を調整したので、フレキシブル基板４０の質量を変化させること無く、ボイスコイル４６のパターンを調整するだけで容易に調整することができるという効果が得られる。

なお、以上のように説明した実施の形態１〜８を組み合わせて磁力や駆動力を調整することにより、単体の電磁変換器１で、音圧レベルが大きく、指向性も広い音を発生させることができる。

また、以上の発明の実施の形態では７次のベッセルの重み因子で説明したが、異なる次数のベッセル・アレイで構成しても良い。例えば、図５に示すように、５次のベッセル・アレイの重み因子が＋０．５、＋１．０，＋１．０，−１．０，＋０．５に並べて構成されるものでも良く、図６に示すように、９次のベッセル・アレイの重み因子が+０．５、−１．０、＋１．０，０，−１．０，０，＋１．０，＋１．０，＋０．５に並べて構成されるものでも良い。

１ 電磁変換器、１０ フレーム、１１ フロントフレーム（フレーム）、１２ リアフレーム（フレーム）、１３ 音放射穴、２０ マグネット（永久磁石）、２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ フロントマグネット（永久磁石）、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ リアマグネット（永久磁石）、３０ スペーサ、３０ａ フロントスペーサ、３０ｂ リアスペーサ、３１ 分割支持部、４０ フレキシブル基板（振動板）、４１ 分割振動部、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ，４１ｅ，４１ｆ，４１ｇ 振動部、４５ 基材、４６ ボイスコイル、５０ 樹脂、７０ 銅箔。

Claims (10)

1. 組み合わせた際に中空を形成する一対のフレームと、
   上記一対のフレームの相対する内壁面に対向して配置された永久磁石と、
   ボイスコイルが形成され、上記永久磁石間に配置された振動板と、
   上記一対のフレームの端部間に配置され、上記振動板を挟み込むと共に、上記振動板を分割して振動可能に支持する分割支持部を有するスペーサとを備え、
   上記振動板を上記分割支持部により分割された振動部毎に駆動させることを特徴とする電磁変換器。
2. 上記振動板の振動部をベッセル・アレイの重み因子に基づいて駆動させることを特徴とする請求項１記載の電磁変換器。
3. 対向して配置された上記永久磁石の磁極の向きを調整すると共に、
   上記永久磁石を上記振動板の振動部に対応して長手方向に分割し、
   上記分割した永久磁石の体積を調整することによって上記振動板を上記振動部毎に駆動させることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。
4. 対向して配置された上記永久磁石の磁極の向きを調整すると共に、
   上記永久磁石を上記振動板の振動部に対応して長手方向に分割し、
   上記分割した永久磁石の材質を調整することによって上記振動板を上記振動部毎に駆動させることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。
5. 対向して配置された上記永久磁石の磁極の向きを調整すると共に、
   上記永久磁石を上記振動板の振動部に対応して長手方向に分割し、
   上記分割した永久磁石が配置された上記フレームの厚みを調整することによって上記振動板を上記振動部毎に駆動させることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。
6. 対向して配置された上記永久磁石の磁極の向きを調整すると共に、
   上記永久磁石を上記振動板の振動部に対応して長手方向に分割し、
   上記分割した永久磁石が配置された上記フレームの材質を調整することによって上記振動板を上記振動部毎に駆動させることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。
7. 対向して配置された上記永久磁石の磁極の向きを調整すると共に、
   上記永久磁石を上記振動板の振動部に対応して長手方向に分割し、
   上記対向する永久磁石間のギャップの大きさを調整することによって上記振動板を上記振動部毎に駆動させることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。
8. 対向して配置された上記永久磁石の磁極の向きを調整すると共に、
   上記永久磁石を上記振動板の振動部に対応して長手方向に分割し、
   上記分割した永久磁石の配置を調整することによって上記振動板を上記振動部毎に駆動させることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。
9. 上記振動板に形成されたボイスコイルのパターンを調整すると共に、
   上記振動板の振動部毎に質量を調整することによって上記振動板を上記振動部毎に駆動させることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。
10. 上記振動板に形成されたボイスコイルのパターンを調整すると共に、
    上記振動板の振動部毎に上記ボイスコイルのパターン長を調整することによって上記振動板を上記振動部毎に駆動させることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。

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