JP2011228979A - 音響用動電型変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】振動板のサブドームに異常共振を発生させることなく、また、感度を低下させることなく、磁極とボイスコイルとの間の音響インピーダンスを低下させる。
【解決手段】ポールピース２２とリングヨーク２４との間に形成されている磁気ギャップ２５内に振動板１０のボイスコイル１３を振動可能に配置してなる音響用動電型変換器において、ポールピース２２を、ほぼＣ字状であって外周面が磁気ギャップ形成面で一部分に通気路２２３が形成されている複数枚のポールピースメンバー２２０の積層体とするとともに、リングヨークを、ほぼＣ字状であって内周面が磁気ギャップ形成面で一部分に通気路２４３が形成されている複数枚のリングヨークメンバー２４０の積層体とし、ポールピースメンバー２２０およびリングヨークメンバー２４０を、それぞれ隣接するメンバー同士の通気路２２３，２４３が重ならないように積層する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイスコイルを有する振動板と、そのボイスコイルが振動可能に配置される磁気ギャップを有する磁気回路部とを含む音響用動電型変換器に関し、さらに詳しく言えば、磁気ギャップを形成する磁極に関するものである。

動電型（ダイナミック型）ユニットでは、図７に模式的に示すように、永久磁石１の一方の極側に設けられるポールピース２と、永久磁石１の他方の極側に設けられるリングヨーク３の各磁極によって形成される磁気ギャップ４内に、振動板５に取り付けられているボイスコイル６が配置される。

そして、マイクロホンにおいては、音波によって振動するボイスコイル６の振動速度が信号出力となり、ヘッドホンもしくはスピーカでは、ボイスコイル６に流される電流によって振動板を振動させる駆動力が発生する。

図７は模式図であるため、磁気ギャップ４が幅広く描かれているが、実際には、ボイスコイル６とポールピース２との間の隙間は例えば０．１２ｍｍ程度、ボイスコイル６とリングヨーク３との間の隙間は例えば０．１８ｍｍ程度と狭いことから、磁極（ポールピース２，リングヨーク３）とボイスコイル６との間には、比較的大きな音響インピーダンス（音響質量と音響抵抗）が存在する。

この比較的大きな音響インピーダンスが、マイクロホンにおいては、指向周波数応答を劣化させ、ヘッドホンもしくはスピーカでは、周波数応答の劣化をもたらす。非特許文献１には、これを解決するための第１の方法と、第２の方法とが記載されている。

第１の方法は、ボイスコイル６とポールピース２との間の音響インピーダンスＺ４ａと、ボイスコイル６とリングヨーク３との間の音響インピーダンスＺ４ｂの等価抵抗分を大きくする方法である。

第２の方法は、ボイスコイル６によって２分されている振動板５の背面側の気室、すなわちセンタードーム５ａ側の背部気室Ｐと、サブドーム５ｂ側の背部気室Ｑとをインピーダンスの低い等価回路素子で短絡する方法で、これには、振動板５とボイスコイル６との接着部分に通気孔を数箇所に設ける方法と、磁極であるポールピース２とリングヨーク３の一部分を削って通気孔を形成する方法とがある。

「単一指向性ムービングコイルマイクロホンの設計と試作」ＮＨＫ技術研究，第１９巻第１号，７−８頁（昭和４２年）

しかしながら、上記第１の方法では、磁極２，３とボイスコイル６との隙間をきわめて狭くしなければならないため、磁極２，３とボイスコイル６とが接触するおそれがあり、現実的な解決策とは言えない。

それ故、第２の方法が好ましいが、振動板５とボイスコイル６との接着部分に通気孔を数箇所に設ける場合には、サブドーム５ｂのスチフネスが変化し、サブドーム５ｂの異常共振により指向周波数応答を損なうことがある。

また、磁極であるポールピース２とリングヨーク３の一部分を削って通気孔を形成する場合には、その分、感度が低下してしまう、という別の問題が生ずる。

したがって、本発明の課題は、振動板のサブドームに異常共振を発生させることなく、また、感度を低下させることなく、磁極とボイスコイルとの間の音響インピーダンスを低下させることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、ボイスコイルを有する振動板と、永久磁石の一方の極側に接続されるポールピースおよび上記永久磁石の他方の極側に接続され上記ポールピースの周りに配置されるリングヨークを有する磁気回路部とを含み、上記ポールピースと上記リングヨークとの間で所定幅の磁気ギャップが形成され、上記振動板のボイスコイルが上記磁気ギャップ内に振動可能に配置されている音響用動電型変換器において、上記ポールピースが、ほぼＣ字状であって外周面が上記磁気ギャップ形成面で一部分に通気路が形成されている複数枚のポールピースメンバーの積層体からなり、上記リングヨークが、ほぼＣ字状であって内周面が上記磁気ギャップ形成面で一部分に通気路が形成されている複数枚のリングヨークメンバーの積層体からなり、上記ポールピースメンバーおよび上記リングヨークメンバーは、それぞれ隣接するメンバー同士の上記通気路が重ならないように積層されていることを特徴としている。

本発明の好ましい態様によれば、上記各ポールピースメンバーおよび上記各リングヨークメンバーは、それぞれ同一構成であり、隣接するメンバーが周方向に所定角度ずつずらされて積層される。

また、上記ポールピースメンバーと上記リングヨークメンバーは、それらの通気路同士が向き合わないように配置されることが好ましい。

また、上記各リングヨークメンバーの外周面側には、他の上記リングヨークメンバーの上記通気路と重なる位置に溝が形成されることが好ましい。

本発明によれば、各磁極（ポールピースとリングヨーク）は、磁気ギャップを形成する円筒面を維持しながら、その磁気ギャップの形成面には、各メンバーに設けられている通気路による通気孔ができるため、振動板のサブドームに異常共振を発生させることなく、また、感度を低下させることなく、磁極とボイスコイルとの間の音響インピーダンスを低下させて、マイクロホンにおいては指向周波数応答の劣化、ヘッドホンもしくはスピーカでは、周波数応答の劣化を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るダイナミックマイクロホンユニットを示す断面図。 ポールピースを構成するポールピースメンバーを示す平面図。 リングヨークを構成するリングヨークメンバーを示す平面図。 （ａ）〜（ｄ）上記ポールピースメンバーの積層順序を説明するための斜視図。 （ａ）〜（ｄ）上記リングヨークメンバーの積層順序を説明するための斜視図。 本発明の他の実施形態に係るダイナミックマイクロホンユニットを示す断面図。 音響用動電型変換器の基本的な形態を示す模式図。

次に、図１ないし図６により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、ヘッドホンやスピーカの各駆動ユニットにも適用可能であるが、ここで説明する実施形態は、ダイナミックマイクロホンユニットについてのものである。

図１を参照して、この実施形態に係るダイナミックマイクロホンユニット（以下、「マイクロホンユニット」と言うことがある。）は、基本的な構成として、振動板１０と、磁気回路部２０と、ユニットホルダ３０と、レゾネータ４０とを備える。

振動板１０は、センタードーム１１と、センタードーム１１の周りに一体に連設されたサブドーム１２とを有し、センタードーム１１とサブドーム１２との境界部分にボイスコイル１３が接着材等により固着されている。サブドーム１２はエッジと呼ばれることもある。

磁気回路部２０は、円盤状に形成され、その板厚方向に着磁された永久磁石２１と、永久磁石２１の一方の極側に磁気的に接続されたポールピース２２と、永久磁石２１の他方の極側に磁気的に接続された皿形状のヨーク本体２３と、ヨーク本体２３の開口部側に設けられ、ポールピース２２の周りに配置されたリングヨーク２４とを備え、ポールピース２２とリングヨーク２４とが磁極となって、それらの間に磁気ギャップ２５が形成されている。

ユニットホルダ３０は円筒体からなり、その一端側（図１において上端側）で磁気回路部２０のヨーク本体２３側を支持する。ユニットホルダ３０は、その後端側（図１において下端側）に所定容積の後部空気室３１を備えている。

また、ユニットホルダ３０の一端側には、拡径されたフランジ部３３が設けられ、このフランジ部３３にて振動板１０のサブドーム１２の周縁部が支持される。これによって、ボイスコイル１３が磁気ギャップ２５内に振動可能に配置される。このマイクロホンユニットは単一指向性であるため、フランジ部３３には後部音響端子３２が形成されている。

レゾネータ４０は、振動板１０の前面側を覆うようにしてユニットホルダ３０のフランジ部３３に被せられる。レゾネータ４０は、前部音響端子４１を備えている。

本発明によると、ポールピース２２とリングヨーク２４は、ともに複数枚の磁性金属板の積層体からなる。図２と図３に、この実施形態で用いられる積層体要素としてのポールピースメンバー２２０とリングヨークメンバー２４０を示す。

図２を参照して、ポールピースメンバー２２０は、中央部分に円形の開口部２２２を有する磁性材料からなる座金状の孔明き円板体２２１を備え、この円板体２２１の一部分に半径方向に沿って一つの通気路２２３を形成してほぼＣ字状とした形態からなる。

図３を参照して、リングヨークメンバー２４０も同様に、中央部分に円形の開口部２４２を有する磁性材料からなる座金状の孔明き円板体２４１を備え、この円板体２４１の一部分に半径方向に沿って一つの通気路２４３を形成してほぼＣ字状とした形態からなるが、開口部２４２の内径は、所定の磁気ギャップが生ずるようにして、その内部にポールピースメンバー２２０が配置される大きさである。

この実施形態において、ポールピース２２とリングヨーク２４は、ともに４層（４枚構成）の積層体からなるため、ポールピースメンバー２２０の開口部２２２の内周面には、通気路２２３の位置から反時計方向周りに９０度間隔で３つの溝２２４ａ，２２４ｂ，２２４ｃが形成されている。

これに対して、リングヨークメンバー２４０の外周面には、通気路２４３の位置から時計方向周りに９０度間隔で３つの溝２４４ａ，２４４ｂ，２４４ｃが形成されている。

次に、図４を参照して、ポールピースメンバー２２０の積層の仕方の一例について説明する。４枚のポールピースメンバー２２０を積層するが、各ポールピースメンバー２２０には同じものが用いられてよいため、図４（ａ）を１層目，図４（ｄ）を４層目として、説明の便宜上、１層〜４層の各ポールピースメンバーを２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄとする。

基本的には、隣接するポールピースメンバー２２０の通気路２２３同士が重ならないようにする。そのため、この実施形態では、図４（ａ）の１層目のポールピースメンバー２２０ａの通気路２２３を図において右向きとすると、図４（ｂ）の２層目のポールピースメンバー２２０ｂの通気路２２３は、１層目の通気路２２３から反時計方向に９０度ずらして図において上向きとする。

同様に、図４（ｃ）の３層目のポールピースメンバー２２０ｃの通気路２２３は、２層目の通気路２２３からさらに反時計方向に９０度ずらして図において左向きとし、図４（ｄ）の４層目のポールピースメンバー２２０ｄの通気路２２３は、３層目の通気路２２３からさらに反時計方向に９０度ずらして図において下向きとする。

このように積層することにより、積層されたポールピース２２には、各層ごとに９０度ずつずらされた位置に通気路２２３による４つの通気孔が設けられ、これら通気路２２３による４つの通気孔と開口部２２２とにより、ボイスコイル１３とポールピース２２との間の隙間と、センタードーム１１の背部気室Ｐとの間の音響インピーダンス（音響質量と音響抵抗）が低くなる。

次に、図５を参照して、リングヨークメンバー２４０の積層の仕方の一例について説明する。４枚のリングヨークメンバー２４０を積層するが、各リングヨークメンバー２４０には同じものが用いられてよいため、図５（ａ）を１層目，図５（ｄ）を４層目として、説明の便宜上、１層〜４層の各リングヨークメンバーを２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄとする。

基本的には、隣接するリングヨークメンバー２４０の通気路２４３同士が重ならないようにし、また、リングヨークメンバー２４０の通気路２４３が同じ層のポールピースメンバー２２０側の通気路２２３と向かい合わないようにする。

そのため、この実施形態では、図５（ａ）の１層目のリングヨークメンバー２４０ａの通気路２４３を図において左向きとし、図５（ｂ）の２層目のリングヨークメンバー２４０ｂの通気路２４３は、１層目の通気路２４３から反時計方向に９０度ずらして図において下向きとする。

同様に、図５（ｃ）の３層目のリングヨークメンバー２４０ｃの通気路２４３は、２層目の通気路２４３からさらに反時計方向に９０度ずらして図において右向きとし、図５（ｄ）の５層目のリングヨークメンバー２４０ｄの通気路２４３は、３層目の通気路２２３からさらに反時計方向に９０度ずらして図において上向きとする。

このように積層することにより、積層されたリングヨーク２４には、各層ごとに９０度ずつずらされた位置に通気路２４３による４つの通気孔が設けられることになる。

また、リングヨーク２４の外周面側には、例えば１層目の通気路２４３の位置には２層目の溝２２４ａ，３層目の２２４ｂ，４層目の２４４ｃが重なり、２層目の通気路２４３の位置には１層目の溝２２４ｃ，３層目の２２４ａ，４層目の２４４ｂが重なる、というように、一つの層の通気路２４３に対して他の３つの層の溝が重なって一連の通気溝が形成されることになる。

上記のようにして形成される通気路２４３による４つの通気孔と、リングヨーク２４の外周面側の通気溝とにより、ボイスコイル１３とリングヨーク２４との間の隙間と、サブドーム１２の背部気室Ｑとの間の音響インピーダンス（音響質量と音響抵抗）低くなる。

このように、本発明によれば、磁極（ポールピース２２とリングヨーク２４）とボイスコイル１３との間の音響インピーダンスが低くなることから、指向周波数応答の劣化を防止することができる。

また、ポールピース２２側，リングヨーク２４側ともに、隣接する層の通気路同士が重ならなく、また、ポールピース２２側とリングヨーク２４側とで、同じ層の通気路同士が向かい合わないようにすることにより、感度が低下することもない。

また、上記従来技術にように、振動板１０とボイスコイル１３との接着部分に通気孔を設ける必要もないため、サブドーム１２に異常共振が発生することもない。

さらには、ポールピースメンバー２２０，リングヨークメンバー２４０ともに、磁性金属板のプレス加工により安価に作成できるため、既存のユニットのポールピース，リングヨークと容易に置き換えることができる。

なお、上記実施形態では、ポールピースメンバー２２０，リングヨークメンバー２４０ともに、それらの通気路２２３，２４３を９０度ずつずらすようにしているが、図６に示すように、例えば１層目と４層目の各通気路２２３，２４３を同じ向きとしてもよい。

１０ 振動板
１１ センタードーム
１２ サブドーム
１３ ボイスコイル
２０ 磁気回路部
２１ 永久磁石
２２ ポールピース
２２０（２２０ａ〜２２０ｄ） ポールピースメンバー
２２１ 孔明き円板体
２２２ 開口部
２２３ 通気路
２４ リングヨーク
２４０（２４０ａ〜２４０ｄ） リングヨークメンバー
２４１ 孔明き円板体
２４２ 開口部
２４３ 通気路
２４４ａ〜２４４ｃ 溝
３０ ユニットホルダ
３１ 後部空気室
３２ 後部音響端子
３３ フランジ部
４０ レゾネータ
４１ 前部音響端子
Ｐ センタードームの背部気室
Ｑ サブドームの背部気室

Claims (4)

1. ボイスコイルを有する振動板と、永久磁石の一方の極側に接続されるポールピースおよび上記永久磁石の他方の極側に接続され上記ポールピースの周りに配置されるリングヨークを有する磁気回路部とを含み、上記ポールピースと上記リングヨークとの間で所定幅の磁気ギャップが形成され、上記振動板のボイスコイルが上記磁気ギャップ内に振動可能に配置されている音響用動電型変換器において、
   上記ポールピースが、ほぼＣ字状であって外周面が上記磁気ギャップ形成面で一部分に通気路が形成されている複数枚のポールピースメンバーの積層体からなり、上記リングヨークが、ほぼＣ字状であって内周面が上記磁気ギャップ形成面で一部分に通気路が形成されている複数枚のリングヨークメンバーの積層体からなり、
   上記ポールピースメンバーおよび上記リングヨークメンバーは、それぞれ隣接するメンバー同士の上記通気路が重ならないように積層されていることを特徴とする音響用動電型変換器。
2. 上記各ポールピースメンバーおよび上記各リングヨークメンバーは、それぞれ同一構成であり、隣接するメンバーが周方向に所定角度ずつずらされて積層されていることを特徴とする請求項１に記載の音響用動電型変換器。
3. 上記ポールピースメンバーと上記リングヨークメンバーは、それらの通気路同士が向き合わないように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の音響用動電型変換器。
4. 上記各リングヨークメンバーの外周面側には、他の上記リングヨークメンバーの上記通気路と重なる位置に溝が形成されていることを特徴とする請求項１，２または３に記載の音響用動電型変換器。
   

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