JP2012104865A - Electromagnetic transducer - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、永久磁石と振動板とを組み合わせて、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。 The present invention relates to an electromagnetic transducer that reproduces sound from an audio signal by combining a permanent magnet and a diaphragm.
従来の電磁変換器は、永久磁石板と振動板とが対向するように配置されフレーム等の部材に挟み込まれるように覆われて、例えばスピーカ筐体に取り付けられる。 A conventional electromagnetic transducer is disposed so that a permanent magnet plate and a diaphragm are opposed to each other and covered so as to be sandwiched between members such as a frame, and is attached to, for example, a speaker housing.
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磁石部位(多極着磁パターンとも言う)を有している。また、振動板は、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に蛇行コイルパターンを形成したものである。振動板に形成された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電流が作用して振動板が振動する。この振動によって発生した音波は、永久磁石板およびフレームに穿孔された音放射孔を通して外部へ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、この振動によって振動板上に形成された蛇行コイルパターンの導体コイルが金属疲労で断線するのを防止する目的で、振動板を剛性付与部材で補強していた(例えば、特許文献2参照)。
The permanent magnet plate has strip-shaped magnet portions (also referred to as a multipolar magnetized pattern) alternately having different polarities at regular intervals. The diaphragm is formed by forming a meandering coil pattern at a position opposite to an interval at a boundary of different polarity of the permanent magnet plate, that is, a so-called magnetized neutral zone. When the current of the audio signal flows through the serpentine coil pattern formed on the diaphragm, the serpentine coil pattern and the multipolar magnetization pattern of the permanent magnet are electromagnetically coupled, and the current is applied to the serpentine coil pattern by Fleming's law. The diaphragm vibrates by acting. Sound waves generated by this vibration are radiated to the outside through sound emission holes drilled in the permanent magnet plate and the frame, and audio reproduction is performed (see, for example, Patent Document 1).
Further, the diaphragm is reinforced with a rigidity imparting member for the purpose of preventing the conductor coil of the meandering coil pattern formed on the diaphragm due to this vibration from being disconnected due to metal fatigue (for example, see Patent Document 2). .
また、従来から、上記の電磁変換器と同様の構成で、上記の永久磁石板に替えて長尺の棒状磁石で構成した「ガムーゾン型」と呼ばれる薄型スピーカが存在している。ガムーゾン型の薄型スピーカは、振動板の表裏を、交互に異なる極性の棒状磁石を並べた棒状磁石板で挟み、振動板を挟んで対向する棒状磁石の極を同一に配置した構成であり、その他の部材は上記の電磁変換器と同一の部材で構成される。
このような薄型スピーカは、ポリエステルまたはポリイミドから成る薄膜に銅またはアルミ箔を貼り付け、ボイスコイル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)。この構成の薄型スピーカは、オーディオ再生の音波発生動作も上記の電磁変換器と同じになる。
Conventionally, there is a thin speaker called “gummazon type” having a configuration similar to that of the above-described electromagnetic transducer and configured by a long bar-shaped magnet instead of the permanent magnet plate. The Gamson-type thin speaker has a configuration in which the front and back of the diaphragm are sandwiched between bar magnets with alternately arranged bar magnets, and the poles of the bar magnets facing each other across the diaphragm are the same. This member is composed of the same member as the electromagnetic transducer.
Such a thin speaker has a diaphragm formed by attaching copper or aluminum foil to a thin film made of polyester or polyimide and etching a voice coil pattern (see, for example, Non-Patent Document 1). The thin speaker having this configuration also has the same sound wave generation operation for audio reproduction as the electromagnetic transducer.
従来の電磁変換器は以上のように構成されているので、安価なスピーカを得るために振動板の片側表面のみに永久磁石板を配置した場合には、永久磁石板がない側のボイスコイル付近の磁束密度が小さくなるために音圧レベルも小さくなるという課題があった。
また、振動板基材が数十ミクロンの平たい薄膜構造であるために機械的強度が小さく、低い周波数でも固有共振が生じてしまった。共振が生じることにより、振動板の異常振動による異音、および振動板の振幅増大による振動板磁石当り音が発生するという課題があった。
Since conventional electromagnetic transducers are configured as described above, if a permanent magnet plate is placed only on one surface of the diaphragm to obtain an inexpensive speaker, the vicinity of the voice coil on the side without the permanent magnet plate There is a problem that the sound pressure level is also reduced because the magnetic flux density is reduced.
Further, since the diaphragm base material has a flat thin film structure of several tens of microns, the mechanical strength is small, and natural resonance occurs even at a low frequency. When resonance occurs, there is a problem that abnormal noise due to abnormal vibration of the diaphragm and noise per diaphragm magnet due to increase in amplitude of the diaphragm are generated.
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、振動板の剛性が高く、かつ性能に優れた低コストの電磁変換器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a low-cost electromagnetic transducer in which the vibration plate has high rigidity and excellent performance.
この発明に係る電磁変換器は、表裏で極性が異なる帯状の永久磁石が複数、極性を交互にして所定間隔で固定されたフレームと、永久磁石のフレームに固定された面とは逆側の端面に接着された鉄板と、永久磁石および鉄板を覆うようにフレームに取り付けられ、所定間隔で固定された複数の永久磁石で構成される凹凸構造に対応した凹凸形状であり、凹凸形状の凹部は鉄板と同一の高さ位置にあって蛇行コイルパターンが成形されている振動板とを備えるようにしたものである。 The electromagnetic transducer according to the present invention includes a frame in which a plurality of strip-shaped permanent magnets having different polarities on the front and back sides are fixed at predetermined intervals with alternating polarities, and an end surface opposite to the surface fixed to the frame of the permanent magnet Is an uneven shape corresponding to an uneven structure composed of a plurality of permanent magnets attached to a frame so as to cover the permanent magnet and the iron plate, and fixed at a predetermined interval. And a diaphragm in which a meandering coil pattern is formed at the same height position.
この発明によれば、永久磁石の端面に鉄板を接着して磁束を集中させ、磁束が集中した高磁束密度位置に蛇行コイルパターンを配置することにより音圧レベルを高めることができ、かつ永久磁石を振動板片側のみに配置することにより低コスト化が可能となる。また、振動板を凹凸形状の立体構造にしたことにより、振動板の剛性を高めることができる。この結果、振動板の剛性が高く、かつ性能に優れた低コストの電磁変換器を得ることができる。 According to this invention, the sound pressure level can be increased by adhering the iron plate to the end face of the permanent magnet to concentrate the magnetic flux, and arranging the meandering coil pattern at the high magnetic flux density position where the magnetic flux is concentrated, and the permanent magnet It is possible to reduce the cost by disposing only on one side of the diaphragm. Moreover, the rigidity of the diaphragm can be increased by providing the diaphragm with a three-dimensional structure having an uneven shape. As a result, it is possible to obtain a low-cost electromagnetic transducer having high vibration plate rigidity and excellent performance.
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10の構成を示す外観斜視図であり、図1(a)は表面、図1(b)は裏面を示す。図2は、図1(a)に示すAA線に沿って切断した電磁変換器10の断面図であり、図3は裏面方向からみた振動板11の構成を示す斜視図である。図4は磁気回路を構成する要部のみを拡大した断面図である。なお、図1〜4は説明を簡単にするために誇張拡大して示したものであり、実際の縮尺とは異なる。ここでは説明の都合上、電磁変換器10の表裏面を図1(a),(b)のように特定するが、どの方向を表裏面としてもよい。
Embodiment 1 FIG.
1A and 1B are external perspective views showing the configuration of an
電磁変換器10は、振動板11、永久磁石13、フレーム15、鉄板16、および振動板表面材17から構成される。振動板11の周縁には振動板支持部12が接続され、この振動板支持部12の外周縁がフレーム15の開口面周縁に固着している。このように振動板支持部12を設けることにより、フレーム15の開口面を被覆した振動板11が上下方向に変位可能となる。
The
フレーム15の内壁面には、複数の帯状の永久磁石13が所定間隔のギャップを設けて平行に、振動板11に対して互い違いの極性が向くように固定されている。また、永久磁石13の振動板11に対向する端面には、帯状の鉄板16がそれぞれ接着されている。また、フレーム15の永久磁石13が固定されていない部分には、外部に開口した空気抜き孔14が一定の間隔で設けられている。
On the inner wall surface of the
振動板11の基材となる振動板基材11aは、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の熱可塑性フィルムからなる。この振動板基材11aの表裏面には、銅、アルミ箔等のボイスコイル11bが蛇行形状に形成されている。振動板基材11aは、ボイスコイル11bが形成された部分を振動板基準面11dとすると、この振動板基準面11dから突出した凸形状の振動板凸部11cが形成されている。このように振動板11を凹凸形状に立体構造化することにより、振動板11の剛性を向上させて共振発生を抑制することができる。なお、この振動板基準面11dは、電磁変換器10を組み立てると鉄板16と同一の高さ位置になるように位置合わせされている。
The
また、振動板11の振動板凸部11c側表面には、アルミ、高分子材等の軽量かつ剛性の大きい部材からなる振動板表面材17が貼り付けられている。凹凸形状の振動板11をハニカムコア材として用い、そこへ振動板表面材17を貼り付けて略ハニカムパネルにすることによって、高剛性の振動板11を得ることができ、共振発生を抑制することができる。なお、振動板表面材17を貼り付けず、振動板11を単独で用いてもかまわない。
Further, a
ここで、振動板11の成形方法を説明する。先ず、平面状の振動板基材11aの表裏面に、蛇行形状に銅、アルミ箔等を貼り付けて、またはエッチングしてボイスコイル11bを形成する。そして、ボイスコイル11bの貼り付け箇所を基準にして、熱プレス、真空成形等によって振動板基材11aに振動板凸部11cを形成する。即ち、基準にした箇所はそのまま振動板基準面11dとなり、ボイスコイル11bが貼り付けられていない部分が突出して振動板凸部11cとなる。よって、伸び率の異なるボイスコイル11bと振動板基材11aとを貼り合わせているにもかかわらず、一体で成形することができ、かつ、振動板基材11aが破断することもない。なお、振動板凸部11cの振動板基準面11dからの突出高さは、振動板支持部12に支持された振動板11が振動して上下変位したときに永久磁石13に接触しない程度とする。
Here, a method for forming the
次に、電磁変換器10の動作原理について説明する。振動板11のボイスコイル11b周辺では、鉄板16が接着された永久磁石13のN極から出る磁束がボイスコイル11bを横切って、異なる永久磁石13のS極へ至る。振動板11のボイスコイル11bに外部から電流(オーディオ信号)が供給されると、ボイスコイル11bを流れる電流と永久磁石13の着磁パターン(磁束密度)が電磁的に結合し、フレミングの法則に従って駆動力が発生する。発生した駆動力によって、振動板支持部12によって変位可能に支持されている振動板11が振動する。永久磁石13の端面には鉄板16が接着されているため、鉄板16が磁極を作り、N極からS極へ直線的に進む部分(図4に示すB線)に磁束密度が集中する。本実施の形態では、永久磁石間の磁気ギャップにおいて磁束密度が最大になるB線の高さ位置(高磁束密度位置)にボイスコイル11bを配置するため、ボイスコイル11bを横切る磁束が大きくなり、音圧レベルを向上させることができる。
Next, the operation principle of the
以上のように、実施の形態1によれば、振動板凸部11cを成形することにより振動板11を凹凸形状にしたので、剛性が向上し、共振発生を抑制することができる。また、振動板11の振動板凸部11c表面側に振動板表面材17を貼り付けて略ハニカムパネル状に構成したので、軽量のまま、剛性をさらに向上させることができる。
さらに、ボイスコイル11bを成形した振動板基準面11dを基準にして振動板11を凹凸形状に立体成形するので、振動板基材11aとボイスコイル11bの伸び率が異なるにもかかわらず振動板基材11aが破断することがなく、精度の高い成形を実現することができる。
As described above, according to the first embodiment, since the
Further, since the
また、永久磁石13の端面に鉄板16を接着して磁束を集中させ、磁束が集中した高磁束密度位置にボイスコイル11bを配置することにより音圧レベルを高めることができる。音圧レベルが向上するため、振動板11の片側表面のみに永久磁石13を配置して永久磁石の数量を半減させることも可能となり、低コスト化を図ることができる。
Further, the sound pressure level can be increased by adhering the
10 電磁変換器、11 振動板、11a 振動板基材、11b ボイスコイル、11c 振動板凸部、11d 振動板基準面、12 振動板支持部、13 永久磁石、14 空気抜き孔、15 フレーム、16 鉄板、17 振動板表面材。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記永久磁石の前記フレームに固定された面とは逆側の端面に接着された鉄板と、
前記永久磁石および前記鉄板を覆うように前記フレームに取り付けられ、前記所定間隔で固定された複数の前記永久磁石で構成される凹凸構造に対応した凹凸形状であり、前記凹凸形状の凹部は前記鉄板と同一の高さ位置にあって蛇行コイルパターンが成形されている振動板とを備えた電磁変換器。 A plurality of strip-shaped permanent magnets with different polarities on the front and back, a frame in which the polarities are alternately fixed and fixed at predetermined intervals,
An iron plate bonded to the end surface opposite to the surface fixed to the frame of the permanent magnet;
The concavo-convex shape is a concavo-convex shape corresponding to the concavo-convex structure composed of the plurality of permanent magnets attached to the frame so as to cover the permanent magnet and the iron plate, and the concavo-convex concave portion is the iron plate And a diaphragm in which a meandering coil pattern is formed at the same height position.
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