JP2011171781A - 電磁変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤を用いずに永久磁石を所定の位置に固定した電磁変換器を得る。
【解決手段】所定の間隔をあけて交互に異なる帯状の極性で並べられた永久磁石と、永久磁石に対向して配置され、蛇行コイルパターンが形成された振動膜と、振動膜の振動を外部に放射する放音孔を設けたフレームとを備えた電磁変換器において、フレームに嵌合され上記永久磁石を固定支持する磁石保持部を備え、帯状の永久磁石の両端部が磁石保持部に嵌め込まれて永久磁石が固定支持されるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、永久磁石と振動膜とを組み合わせてオーディオ信号から音声再生を行う電磁変換器に関するものである。

従来から、永久磁石板と振動膜とを組み合わせた電磁変換器は、永久磁石板と振動膜とを対向するように配置し、また永久磁石板と振動膜との間に緩衝材を配置したものがある。これらの永久磁石板、振動膜、及び緩衝部材はフレーム等の部材に挟み込まれるように覆われ、例えばスピーカ筐体に取り付けられる。
上記の永久磁石板は、一定の間隔をもって交互に異なる極性にした帯状の着磁部位（多極着磁パターンとも言う）を有している。また、振動膜は、永久磁石板の異なる極性の境界にある間隔に対向する位置、いわゆる着磁ニュートラルゾーンと称される部分に対向させて、電磁コイルとして作用する蛇行形状の導体パターン（蛇行コイルパターンとも言う）を当該振動膜の膜表面に設けたものである。
振動膜に形成されている蛇行コイルパターンにオーディオ信号の電流が流れると、蛇行コイルパターン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よって上記の蛇行コイルパターンに作用し振動膜が振動する。この振動によって発生した音波は、永久磁石板及びフレームに穿孔された放射音穴を通して放射されてオーディオ再生が行われる（例えば、特許文献１参照）。
また、このような振動によって振動膜上に形成された導体コイルが金属疲労で断線するのを防止する目的で、振動膜に剛性付与部材が設けられている（例えば、特許文献２参照）。
また、従来から上記の電磁変換器と同様な構成で上記の永久磁石板に替えて長尺の棒状磁石の構成になった「ガムーゾン形」と呼ばれる超薄型スピーカが存在している。この棒状磁石の同極を対向させて（Ｎ極とＮ極、又は、Ｓ極とＳ極）、棒状磁石と垂直な配列方向に交互に異なる極性を並べて配置する構成であり、他の部材は上記と同一のもので構成される。このような超薄型スピーカは、ポリエステルやポリイミドからなる薄膜に銅やアルミ箔を貼り付け、ボイスコイルのパターンをエッチングして構成された振動板を有している（例えば、非特許文献１参照）。この構成によれば、オーディオ再生の発音動作も上記の電磁変換器と同じになる。

特許第３１９２３７２号公報 国際公開ＷＯ２００３／０７３７８７号公報 山本武夫編著、スピーカー・システム，ラジオ技術社，1977年7月発行

しかしながら、従来のいずれの電磁変換器においても、鉄製筺体構造のフレームに永久磁石の互いに異なる磁極を所定の間隔を空けて接着剤などにより貼り付けられた電磁変換器である。
しかし、従来の電磁変換器は、鉄製筺体構造のフレームに焼結磁石を１つ１つ接着しなければならず、永久磁石の配置に精度が要求されるため、接着組立する際には正確な位置決めを行うために専用の治具などを用いなけばならないため作業効率が悪いという課題があった。また、棒状永久磁石の場合、個数が多く作業工程が複雑になり時間がかかることで高コストにな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、接着剤を使用せず、永久磁石が移動しないように、短時間でフレームに固定でき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、所定の間隔をあけて交互に異なる帯状の極性で並べられた永久磁石と、永久磁石に対向して配置され、蛇行コイルパターンが形成された振動膜と、振動膜の振動を外部に放射する放音孔を設けたフレームと、フレームに嵌合され上記永久磁石を固定支持する磁石保持部とを備えた電磁変換器において、帯状の永久磁石の両端部が磁石保持部に嵌め込まれて永久磁石が固定支持されるようにしたものである。

この発明の電磁変換器によれば、永久磁石の保持手段として、電磁変換器の厚み方向を保持する磁石保持手段を備えたので、永久磁石の配置の精度を向上させるとともに、工程を削減でき組立作業性が向上させることができる。

以下、この発明の実施の形態を、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、本発明の電磁変換器１０の構成を示す図であり、図１（ａ）は電磁変換器１０の外観を示す全体斜視図、図１（ｂ）は電磁変換器１０の構成を示す分解斜視図である。
図２は、本実施の形態１の電磁変換器１０の構造を示す図であり、図２（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図２（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図、図２（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、説明を簡易にするために実際の寸法とは異なるものもある。

電磁変換器１０は、振動膜１１、スペーサ（磁石保持手段）２１，２２、永久磁石３１，３２、フレーム４０から構成されており、フレーム４０の上側フレーム４１及び下側フレーム４２が、振動膜１１と永久磁石３１，３２とを覆うように構成されている。

振動膜１１は、薄い高分子樹脂シートからなる基材１１ａと、基材１１ａの表面に蛇行形状に形成された導体コイル（コイル）１１ｂとで構成されており、蛇行パターンからなる導体コイル１１ｂは金属箔をプレスやエッチングなどにより打ち抜いて形成されるものである。

スペーサ２１，２２は、例えばＰＯＭ（ポリアセタール）などの弾性のある樹脂材から形成されており、振動膜１１の両端を挟み込むように支持するとともに、永久磁石３１，３２同じ幅で各永久磁石３１，３２の長手端部を一定の間隔を空けて嵌め合わせられるように仕切りのある嵌合部２１ａが設けられている。

長尺寸法の永久磁石３１，３２は、磁性体粉（ネオジム粉、フェライト粉、サマリウム−コバルト粉等）とバインダー（プラスチック材料、ゴム材料等）とを混合し成形（射出成形等）した加工が容易なボンド磁石で成形され、着磁されている。着磁された帯状の永久磁石３１，３２は、振動膜１１に対向する面が交互に異なる磁極になるように配置されており（以下、多極着磁パターンともいう）、フレーム４０の振動膜１１に対向する面に接着剤等で所定の間隔を空けて固定されている。

フレーム４０は、例えば鉄などの金属からなる上側フレーム４１と下側フレーム４２とを重ね合わせた空洞の内部をもつ筺体構造であり、上側フレーム４１と下側フレーム４２との接合面は、振動膜１１の両端の一部を挟み込んで支持している。振動膜１１の導体コイル１１ｂに対向する位置には、外部に開口した放音孔４１ａ，４２ａが一定の間隔で設けられるとともに、押し込み（インデンティング）などの圧力加工により、ハーフピアス加工された突起部４１ｂ，４２ｂが設けられている。このハーフピアス加工された突起部４１ｂ，４２ｂによって帯状の永久磁石３１，３２は、電磁変換器１０の面方向（水平方向）の位置に位置決めされている。

ここで、振動膜１１の導体コイル１１ｂと永久磁石３１，３２とは、フレーム４０に固定された永久磁石３１，３２の所定の間隔に対向する位置に振動膜１１の導体コイル１１ｂが配置されるように形成されている。
また、振動膜１１の導体コイル１１ｂに対向するフレーム４０の位置に、放音孔４１ａ，４２ａとともにハーフピアス加工された突起部４１ｂ，４２ｂを設けているが、フレーム４０には、永久磁石３１，３２が配置される両端部分にも突起部４１ｂ，４２ｂが設けられている。
また、スペーサ２１，２２は、その弾性によりフレーム４０の内壁に挟み込まれて支持固定されている。
本発明の実施の形態１の電磁変換器１０は以上のように構成されている。

次に電磁変換器１０の永久磁石３１，３２のフレーム４０への固定方法について説明する。
永久磁石３１は、振動膜１１に対向する面が交互に異なる磁極になるように上側フレーム４１の突起部４１ｂ間に配置すると、突起部４１ｂ間に挟み込まれた永久磁石３１はフレーム４１の面方向に位置決めされ、その磁力により上側フレーム４１に密着される。さらに永久磁石３１の帯状の両端とフレーム４１の内壁との間にスペーサ２１を嵌め込むことで、スペーサ２１とフレーム４１とが嵌め合わされて、永久磁石３１はその帯状の長手両端部分が電磁変換器１０の厚み方向に支持される。
また、永久磁石３２も永久磁石３１と同様にスペーサ２２とフレーム４２とにより電磁変換器１０の厚み方向に支持される。
このようにして、永久磁石３１，３２をフレーム４１，４２に固定させることができ、永久磁石３１，３２を固定したフレーム４１，４２が重ね合わせられ、図示しない係合部等により係合され、電磁変換器１０が製造される。

次に電磁変換器１０の動作について説明する。
上記の構成の電磁変換器１０において、振動膜１１の導体コイル１１ｂへスペーサ２１，２２を介して電流（オーディオ信号）が供給されると、この導体コイル１１ｂと永久磁石３１，３２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１１が変位して振動が発生する。この振動がフレーム４０内の空気を振動させフレーム４０の放音孔４１ａ，４２ａからオーディオ振動として放射される。

以上のように、実施の形態１の電磁変換器１０では、フレーム４０に設けた突起部４１ｂ，４２ｂがフレーム４０の面方向の位置決めを行い、スペーサ２１，２２が永久磁石３１，３２をフレーム４０の厚み方向に支持するようにしたことで、長尺寸法のボンド磁石などの永久磁石を接着剤を用いることなくフレーム４０に固定できるので、環境に配慮した簡易な構成にすることができるとともに、製造工程を削減でき生産性を向上させることができる。
また、永久磁石３１，３２がフレーム４１，４２とスペーサ２１，２２とにより正確に位置決めされ固定されているので、永久磁石３１，３２が抜け落ちることがなく長寿命の電磁変換器１０を簡易に製造することができる。

なお、本実施の形態１において、蛇行パターンからなる導体コイル１１ｂは振動膜１１の表面に形成されていると記載しているが、電気信号をより忠実にオーディオ振動として変換するために、振動膜１１の両面に導体コイル１１ｂを形成してもよい。
また、本実施の形態１において、着磁された帯状の永久磁石３１，３２を用いているが、フレーム４０に固定した後に着磁してもよく、また、所定の間隔で帯状に異なる磁極を交互に着磁している永久磁石板を用いてもよい。
また、本実施の形態１の電磁変換器１０の永久磁石３１，３２の固定方法において、突起部４１ｂ間、４２ｂ間に永久磁石３１、３２を嵌め込んでからスペーサ２１，２２をフレーム４０に嵌め込んで固定すると説明したが、先にスペーサ２１，２２へ永久磁石３１，３２の長手両端を嵌め込むようにしてもよい。

実施の形態２．
上記実施の形態１の電磁変換器１０では、フレーム４０にハーフピアス加工により設けた突起部４１ｂ，４２ｂがフレーム４０の面方向の位置決めを行うようにしたが、図３に示すようにスペーサ２１，２２と同様の樹脂を用いた非磁性体からなる突起部５１，５２を設けてもよい。

図３は、実施の形態２の電磁変換器の構成を示す断面図であり、図３（ａ）は図１の電磁変換器１０のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は図１の電磁変換器１０のＢ−Ｂ線断面図、図３（ｃ）は図１の電磁変換器１０のＣ−Ｃ線断面図である。なお、突起部５１，５２以外の構成は実施の形態１と同様であるので、同じ番号で示し説明を省略する。

突起部５１，５２は、実施の形態１の電磁変換器１０におけるハーフピアス加工を行った箇所と同じ箇所に穴を開け、その穴に弾性を有する樹脂材で角柱形状に成形した突起部５１，５２を嵌め込み、フレーム４０の筺体構造内面に突出させるように構成されている。

この突起部５１，５２に帯状の永久磁石３１，３２を挟み込むことにより、フレーム４０の面方向の配置を位置決めすることができる。

なお、本実施の形態２において、突起部５１，５２はフレーム４０に設けた穴に嵌め込んだだけとしたが、アウトサート成形を施して樹脂材からなる突起部５１，５２をフレームに固定するように形成してもよい。

以上のように、実施の形態２の電磁変換器１０によれば、電磁変換器１０の面方向の位置決めを行う樹脂材からなる突起部５１，５２をフレーム４０に設け、電磁変換器１０の厚み方向を支持するスペーサ２１，２２を設けたので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明の実施の形態１，２の電磁変換器１０においては、フレーム４０に突起部４１ｂ，４２ｂ，５１，５２を設けて面方向の位置決めを行うように構成したが、突起部４１ｂ，４２ｂ，５１，５２に限らず、永久磁石３１，３２の面方向の位置決めできるような溝を設けてもよい。
また、本発明の永久磁石３１，３２は、フレーム長手方向に長い帯状磁石で構成していることを示しているが、導体コイル１１ｂと永久磁石３１，３２とで振動膜１１を振動させる構成であればフレーム短手方向に長い帯状の永久磁石で構成するものでもよい。
また、本発明の電磁変換器１０におけるスペーサ２１，２２がフレーム４０の内壁に挟み込まれて支持固定されると説明したが、スペーサ２１，２２とフレーム４０とを嵌め込んで固定するため、スペーサ２１，２２の外周の一部に図示しない係合爪部及びフレーム４０の上下のフレーム４１，４２に図示しない係合受部が設けられて、嵌め込んだ際に両者が係合して固定されるように構成されるものであってもよい。
また、本発明の実施の形態で示した各図は、わかりやすく説明するために誇張拡大して示しており、各構成の厚み等の関係は実際とは異なるものもある。

この発明の電磁変換器１０の（ａ）外観を示す斜視図及び（ｂ）構造を示す分解斜視図である。 実施の形態１の電磁変換器１０の（ａ）Ａ−Ａ線断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ線断面図、（ｃ）Ｃ−Ｃ線断面図である。 実施の形態２の電磁変換器１０の（ａ）Ａ−Ａ線断面図、（ｂ）Ｂ−Ｂ線断面図、（ｃ）Ｃ−Ｃ線断面図である。

符号の説明

１０ 電磁変換器、１１ 振動膜、１１ａ 基材、１１ｂ 導体コイル（コイル）、２１，２２ スペーサ（磁石保持手段）、２１ａ，２２ａ 係合部、３１，３２ 永久磁石、４０ フレーム、４１ 上側フレーム（フレーム）、４１ａ，４２ａ 放音孔、４１ｂ，４２ｂ，５１，５２ 突起部、４２ 下側フレーム（フレーム）。

Claims (5)

1. 所定の間隔をあけて交互に異なる帯状の極性で並べられた永久磁石と、
   上記永久磁石に対向して配置され、蛇行コイルパターンが形成された振動膜と、
   上記振動膜の振動を外部に放射する放音孔を設けたフレームとを備えた電磁変換器において、
   上記フレームに嵌合され上記永久磁石を固定支持する磁石保持部を備え、
   上記帯状の永久磁石の両端部が上記磁石保持部に嵌め込まれて上記永久磁石が固定支持されることを特徴とする電磁変換器。
2. フレームは、振動膜に対向する面に形成された複数の突起部を備え、
   該複数の突起部間に帯状の永久磁石を嵌め込んで面方向の位置決めを行うことを特徴とする請求項1記載の電磁変換器。
3. 突起部は、放音孔に隣接して設けられた押圧加工されたハーフピアスからなることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。
4. 突起部は、放音孔に隣接して設けた穴に非磁性体で形成されることを特徴とする請求項２記載の電磁変換器。
5. 突起部は、アウトサート成形された樹脂材であることを特徴とする請求項４記載の電磁変換器。

Images