JP2013013021A - 電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な部品数および組立工数を少なくすることができる、いわゆるダイナミック型の電気音響変換器を得る。
【解決手段】永久磁石４が固着されたヨーク２を含む磁気回路構成部材によって円筒形状の磁気ギャップが形成され、振動板６に固着されて振動板６と一体的に振動するボイスコイル７が磁気ギャップに配置され、ヨーク２はフレーム１によって保持され、振動板６の外周縁部はフレーム１に固着され、ヨーク２とフレーム１との間には薄空気層が形成されている。薄空気層は、振動板６の背面側に形成されている空気室を適宜の音響抵抗をもって外部に連通させるダンパーとして動作する。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロホンや、ヘッドホンあるいはイヤホンなどに用いられる電気音響変換器に関するもので、特に、動電型またはダイナミック型といわれるムービングコイル型の電気音響変換器に関するものである。

マイクロホンや、ヘッドホンあるいはイヤホンなどに用いられる動電型またはダイナミック型電気音響変換器は、振動板と、この振動板に一体的に固着されたボイスコイルと、磁気回路構成部材と、これらの部品を保持するフレームを有してなる。磁気回路構成部材は円筒形状の磁気ギャップを形成していて、この磁気ギャップ内にボイスコイルが位置している。

図２は、導電型電気音響変換器の一般的な従来例を示している。図２において、符号１０１は電気音響変換器のフレームを示している。図２において左側が前、右側が後ろで、フレーム１０１は、円板の中央に後ろ側に向かって突出した円筒部１１１が一体に形成された形をしている。上記円筒部１１１の内周には、有底円筒形のヨーク１０２の円筒状周壁１２１の外周が、ヨーク１０２の開放端を前方に向けて嵌められ、接着などによってフレーム１０１に固着されている。ヨーク１０２の底部中央には孔１２３が開けられ、この孔１２３よりも半径方向外側にも適宜数の孔１２２が開けられている。

ヨーク１０２の底部の内面側には円板状の永久磁石１０４が固着されている。永久磁石１０４は中心孔１４１を有し、厚さ方向に着磁されている。永久磁石１０４の前面には円板状の磁極板１０５が接着などによって固着されている。磁極板１０５は中心孔１５１を有している。永久磁石１０４、磁極板１０５、ヨーク１０２で磁気回路を構成し、磁極板１０５の外周面と、ヨーク１０２の円筒状周壁１２１の内周面との間には、永久磁石１０４から出た磁束が横切る円筒形状の磁気ギャップが形成されている。

フレーム１０１には振動板１０６の外周縁部が固着されている。振動板１０６は、球面の一部を切り取った形のセンタードーム１６１と、センタードーム１６１の全周を囲みかつセンタードーム１６１に連続して形成された断面円弧状のサブドーム１６２を有してなる。フレーム１０１は外周縁に沿って円形の突堤１１４を有するとともに、突堤１１４よりも内方に、突堤１１４よりも低いすなわち突堤１１４よりも突出量の少ない円形の突堤１１５が形成されている。この突堤１１５の前面に振動板１０６のサブドーム１６２の外周縁部が固着されている。振動板１０２の外周縁部すなわちサブドーム１６２の外周縁部の前面にはプロテクタ１０８の外周縁部１８２が重ねられ、これら振動板１０５とサブドーム１６２の外周縁部は上記突堤１１４の前面に接着によって固着されている。プロテクタ１０８は、振動板１０６との対向面全面にわたり均等な間隔が生じるように、振動板１０６の形と同じ形をしており、振動板１０６に音波が出入りすることができる無数の孔１８１が形成されている。

振動板１０６のセンタードーム１６１とサブドーム１６２の境界をなす円形の稜線に沿ってボイスコイル１０７の一端が固着されている。ボイスコイル１０７は細い導電線が円筒状に巻かれたもので、上記のように振動板１０６に固着された状態で、前記磁気ギャップ内に、磁極板１０５にもヨーク１０２の円筒状周壁１２１にも接触することなく位置している。

振動板１０６が音波を受けて振動し、あるいはボイスコイル１０７に駆動信号が入力されてボイスコイル１０７に駆動力が働くと、ボイスコイル１０７も振動しあるいは移動する。振動板１０６は前述のようにセンタードーム１６１とサブドーム１６２からなり、外周縁部がフレーム１０１に固着されているため、センタードーム１６１は前後方向に振動あるいは移動し、振動板１０６とともにボイスコイル１０７もその中心軸線方向に平行移動する。マイクロホンの場合は、音波を受けて振動板１０６とともにボイスコイル１０７が前後方向に振動し、前記磁気ギャップ内の磁束を横切ることによって上記音波に対応した電気信号を生成し、音声信号として出力される。ヘッドホンあるいはイヤホンの場合は、音声信号がボイスコイル１０７に入力されると、ボイスコイル１０７に流れる音声信号と上記磁気ギャップ内の磁束との電磁力によりボイスコイル１０７に駆動力が発生し、この駆動力により振動板１０６が振動して上記音声信号に対応した音波が発せられる。

振動板１０６のセンタードーム１６１はボイスコイル１０７とともに前後方向に平行移動するように、センタードーム１６１の周囲がサブドーム１６２につながっている。また、サブドーム１６２は振動板１０６に復元力を与えており、この復元力が振動板１０６のスチフネスとなっている。ボイスコイル１０７の内周側と外周側には、前記磁気ギャップ内において円筒形状の音波の通路が形成されている。磁気ギャップ内の磁束とボイスコイル１０７との協働による磁気変換効率を高めるために、磁気ギャップは狭く設計され、磁気ギャップ内の磁束密度を高めている。したがって、ボイスコイル１０７の内外の上記円筒形状の音波の通路は、音響抵抗および音響質量として動作する。

上記音響質量と、センタードーム１６１の背面側に形成されている空気室あるいはサブドーム１６２の背面側に形成されている空気室の音響容量が共振する。そのため、センタードーム１６１およびサブドーム１６２の背面に連通する上記磁気ギャップを、ヨーク１０２の内周面と永久磁石１０４の外周面で形成される円筒形状の空間、およびフレーム１０２に開けられている孔１２２を経て外部に連通させている。また、上記孔１２２を音響抵抗１２６で塞ぎ、上に述べた空間を音響的に外部空間に接続している。磁極板１０５、永久磁石１０４、ヨーク１０２には、同じ径の中心孔１５１，１４１，１２３が開けられていて、これらの孔によってセンタードーム１６１の背面側の空間を外部に連通させるとともに、ヨーク１０２の中心孔１２３を塞ぐ音響抵抗１２５で上記空間を音響的に外部空間に接続している。サブドーム１６２の背面側の空間もフレーム１０１に開けられている孔１１３によって外部に連通していて、孔１１３を塞ぐ音響抵抗１２７で上記空間を音響的に外部空間に接続している。

図２に示す電気音響変換器はヘッドホンのドライバユニットに適した構成になっているが、ダイナミック型のマイクロホンであっても、ボイスコイルと磁極板の外周面およびヨークの内周面との間で形成される隙間の音響質量と、振動板１０６の背面側空気室で作られる音響容量のリアクタンスによる指向周波数応答の劣化を防止する必要がある。そこで、ダイナミック型のマイクロホンの場合も、図２に示す例と同様に、サブドームの空気室のダンパーｒｓ，ボイスコイルが配置されている空気室のダンパーｒｍ，センタードームの空気室のダンパーｒｃとして機能する音響抵抗材料を貼り付けている。

本発明に関連のある技術を記載した文献として、特許文献１がある。特許文献１記載の発明は、前部音響端子と後部音響端子間に、磁気ギャップと、ボイスコイルを有する振動板が配置されている単一指向性ダイナミックマイクロホンにおいて、後部音響端子が、ユニット筐体の軸線方向に沿って形成された所定長さの薄空気層からなる音響抵抗を備えていることを特徴とするものである。後部音響端子に対して並列に音響抵抗を持たせるに当たり、音響抵抗材によることなく、音響抵抗を適宜設定できるようにすることを目的としている。

特開平１０−３３６７９１号公報

図２に示す従来のダイナミック型電気音響変換器によれば、ボイスコイル１０７が配置されている磁気ギャップの音響質量と、センタードーム１６１およびサブドーム１６２の背面側空気室の音響容量との共振を防止するために、上記磁気ギャップを外部に連通させ、さらに、外部に連通させる孔に音響抵抗材を張り付けて上記磁気ギャップを外部空間と音響的に接続している。しかし、上記音響抵抗材は適宜の音響抵抗値を備えている必要があるとともに、複数個所に貼り付ける必要があり、電気音響変換器として必要な部品数が多くなり、組立工数も増大する難点がある。

本発明は、上記従来の電気音響変換器の問題点を解消すること、すなわち、必要な部品数および組立工数を少なくすることができる、いわゆるダイナミック型の電気音響変換器を提供することを目的とする。

なお、特許文献１記載の発明によれば、音響抵抗材によることなく、音響抵抗を適宜設定できるようにする、という点に限れば、本願発明の構成の一部に共通する点がある。しかし、特許文献１記載の発明は、後部音響端子に対して並列に適宜の音響抵抗を持たせるものであるのに対し、本願発明は、磁気ギャップの音響質量と、振動板の背面側空気室の音響容量との共振を防止するために、上記磁気ギャップを外部に連通させるに当たり、ダンパーとしての音響抵抗材を使用しなくても適宜のダンパーとしての効果を持たせることを可能にしたものであって、特許文献１記載の発明とは、目的およびこの目的を達成するための手段が異なる。

本発明は、
永久磁石とこの永久磁石が固着されたヨークを含む磁気回路構成部材によって円筒形状の磁気ギャップが形成され、振動板に固着されて上記振動板と一体的に振動するボイスコイルが上記磁気ギャップに配置されている電気音響変換器であって、
上記ヨークはフレームによって保持され、
上記振動板の外周縁部は上記フレームに固着され、
上記ヨークと上記フレームとの間には薄空気層が形成され、
上記薄空気層は、上記振動板の背面側に形成されている空気室を適宜の音響抵抗をもって外部に連通させるダンパーとして動作する、
ことを最も主要な特徴とする。

振動板の背面側の空気室は、磁気ギャップと薄空気層を経て外部に連通している。上記薄空気層は適宜の音響抵抗値を持ち、振動板の振動に対して適度のダンパーとして動作するため、磁気ギャップの音響質量と振動板の背面側の空気室の音響容量との共振を抑制することができる。上記共振を抑制するための音響抵抗材を付加する必要がなく、部品数および組立工数を少なくすることができる。

本発明に係る電気音響変換器の実施例を示す縦断面図である。 従来の電気音響変換器の例を示す縦断面図である。

以下、本発明に係る電気音響変換器の実施例を、図１を参照しながら説明する。

図１において、符号１は電気音響変換器のフレームを示している。図１において左側が前、右側が後ろすなわち背面側である。フレーム１は、円板の中央を後ろ側に向かって絞り成形した形に突出させることにより、円筒部１１と、底部１２が一体に形成されている。上記円筒部１１の内周には、有底円筒形のヨーク２の円筒状周壁２１の外周が、ヨーク２の開放端を前方に向けて嵌められている。

ヨーク２の外側面とフレーム１の内側面との間にはスペーサ１６，１７が介在していて、これによって、ヨーク２とフレーム１との間で空気が流通することができる薄空気層が形成されている。この薄空気層は、後で詳細に説明する振動板６の背面側に形成されている空気室を、適宜の音響抵抗をもって外部に連通させるダンパーとして動作する。上記スペーサ１６はフレーム１の円筒部１１の内側面に、上記スペーサ１７はフレーム１の底部１２の内側面に形成されている。ヨーク２とフレーム１は適宜の固着手段によって互いに固着されている。フレーム１の底部１２には、上記薄空気層を外部に開放するための開口１３が形成されている。フレーム１は例えば樹脂の一体成形によって製作することができる。図示の実施例では、上記スペーサ１６，１７はともに半球形の突起としてフレーム１とともに一体成形されている。スペーサ１６，１７は適宜数が不連続で形成されることにより、振動板６の背面側に形成されている空気室を外部に連通させる上記薄空気層が形成されている。

スペーサ１６，１７の形状は任意で、振動板６の背面側に形成されている空気室を外部に連通させる上記薄空気層が形成されていれば、線状の突起であってもよい。また、ヨーク２の外側面側に突状のスペーサを一体に形成することによってヨーク２とフレーム１との間に薄空気層を形成してもよい。
ヨーク２とフレーム１との間に薄空気層を形成するためにスペーサを用いることを必須とするものではない。例えば、振動板の背面側の空気室を、フレーム１の開口１３を介してフレームの外部に連通させる適宜数の溝を、ヨーク２の外周またはフレーム１の内周に設け、上記溝で薄空気層を形成してもよい。

ヨーク２の底部中央には孔２３が開けられ、この孔２３よりも半径方向外側にも適宜数の孔２２が開けられている。ヨーク２の底部の内面側には円板状の永久磁石４が固着されている。永久磁石４は中心孔４１を有し、厚さ方向に着磁されている。永久磁石４の前面には円板状の磁極板５が接着などによって固着されている。磁極板５は中心孔５１を有している。永久磁石４、磁極板５、ヨーク２で磁気回路を構成し、磁極板５の外周面と、ヨーク２の円筒状周壁２１の内周面との間には、永久磁石４から出た磁束が横切る円筒形状の磁気ギャップが形成されている。

フレーム１には振動板６の外周縁部が固着されている。振動板６は、球面の一部を切り取った形のセンタードーム６１と、センタードーム６１の全周を囲みかつセンタードーム６１に連続して形成された断面円弧状のサブドーム６２を有してなる。フレーム１は外周縁に沿って円形の突堤１４を有するとともに、突堤１４よりも内方に、突堤１４よりも低いすなわち突堤１４よりも突出量の少ない円形の突堤１５が形成されている。この突堤１５の前面に振動板６のサブドーム６２の外周縁部が固着されている。振動板２の外周縁部すなわちサブドーム６２の外周縁部の前面にはプロテクタ８の外周縁部８２が重ねられ、これら振動板５とサブドーム６２の外周縁部は上記突堤１４の前面に接着によって固着されている。プロテクタ８は、振動板６との対向面全面にわたり均等な間隔が生じるように、振動板６の形と同じ形をしており、振動板６に音波が出入りすることができる無数の孔８１が形成されている。

振動板６のセンタードーム６１とサブドーム６２の境界をなす円形の稜線に沿ってボイスコイル７の一端が固着されている。ボイスコイル７は細い導電線が円筒状に巻かれたもので、上記のように振動板６に固着された状態で、前記磁気ギャップ内に、磁極板５にもヨーク２の円筒状周壁２１にも接触することなく位置している。

振動板６が音波を受けて振動し、あるいはボイスコイル７に駆動信号が入力されてボイスコイル７に駆動力が働くと、ボイスコイル７も振動しあるいは移動する。振動板６は前述のようにセンタードーム６１とサブドーム６２からなり、外周縁部がフレーム１に固着されているため、センタードーム６１は前後方向に振動あるいは移動し、振動板６とともにボイスコイル７もその中心軸線方向に平行移動する。マイクロホンの場合は、音波を受けて振動板６とともにボイスコイル７が前後方向に振動し、前記磁気ギャップ内の磁束を横切ることによって上記音波に対応した電気信号を生成し、音声信号として出力される。ヘッドホンあるいはイヤホンの場合は、音声信号がボイスコイル７に入力されると、ボイスコイル７に流れる音声信号と上記磁気ギャップ内の磁束との電磁力によりボイスコイル７に駆動力が発生し、この駆動力により振動板６が振動して上記音声信号に対応した音波が発せられる。

振動板６のセンタードーム６１はボイスコイル７とともに前後方向に平行移動するように、センタードーム６１の周囲がサブドーム６２につながっている。また、サブドーム６２は振動板６に復元力を与えており、この復元力が振動板６のスチフネスとなっている。ボイスコイル７の内周側と外周側には、前記磁気ギャップ内において円筒形状の音波の通路が形成されている。磁気ギャップ内の磁束とボイスコイル７との協働による磁気変換効率を高めるために、磁気ギャップは狭く設計され、磁気ギャップ内の磁束密度を高めている。したがって、ボイスコイル７の内外の上記円筒形状の音波の通路は、音響抵抗および音響質量として動作する。

上記音響質量と、センタードーム６１の背面側に形成されている空気室あるいはサブドーム６２の背面側に形成されている空気室の音響容量が共振する。そのため、センタードーム６１およびサブドーム６２の背面に連通する上記磁気ギャップを、ヨーク２の内周面と永久磁石４の外周面で形成される円筒形状の空間、およびフレーム２に開けられている孔２２を経て外部に連通させている。また、前述のように、ヨーク２の外側面と、この外側面が嵌るフレーム１の内側面との間にスペーサ１６，１７を介在させて薄空気層を形成している。この薄空気層とフレーム１の開口１３を介して、振動板６の背面側に形成されている空気室が、適宜の音響抵抗をもって外部に連通し、上記薄空気層が振動板６の動きに対するダンパーとして動作し、上記共振が抑制されるようになっている。

また、磁極板５、永久磁石４、ヨーク２には、同じ径の中心孔５１，４１，２３が開けられていて、これらの孔によって振動板６のセンタードーム６１の背面側空間を、薄空気層を経て上記外部に連通させている。

このように、本発明に係る電気音響変換器の実施例によれば、ヨーク２の外側面とフレーム１の内側面との間に薄空気層を形成し、この薄空気層をダンパーとして動作させているため、ダンパーとして動作させるための音響抵抗材を用いる必要がなく、部品数の低減及び組立工数の低減を図ることができる。

なお、フレーム１に形成されている開口１３に音響抵抗材を取り付けることによって、ヨーク２とフレーム１との間の薄空気層の音響抵抗を調整可能としてもよい。この場合に使用する音響抵抗材は、上記薄空気層の音響抵抗を調整するためのものであるから、少数の音響抵抗材で足り、また、音響抵抗をより細かく調整することができる。よって、上記音響抵抗材を使用しても、本発明の効果が阻害されるものではないし、より優れた効果を得ることができる。

１ フレーム
２ ヨーク
４ 永久磁石
５ 磁極板
６ 振動板
７ ボイスコイル
１１ 円筒部
１３ 開口
１６ スペーサ
１７ スペーサ
２１ 円筒状周壁
６１ メインドーム
６２ サブドーム

Claims (8)

1. 永久磁石とこの永久磁石が固着されたヨークを含む磁気回路構成部材によって円筒形状の磁気ギャップが形成され、振動板に固着されて上記振動板と一体的に振動するボイスコイルが上記磁気ギャップに配置されている電気音響変換器であって、
   上記ヨークはフレームによって保持され、
   上記振動板の外周縁部は上記フレームに固着され、
   上記ヨークと上記フレームとの間には薄空気層が形成され、
   上記薄空気層は、上記振動板の背面側に形成されている空気室を適宜の音響抵抗をもって外部に連通させるダンパーとして動作する電気音響変換器。
2. ヨークとフレームとの間の薄空気層は、フレームに形成されている開口を経て外部に開放されている請求項１記載の電気音響変換器。
3. ヨークとフレームとの間の薄空気層と磁気ギャップが連通している請求項１または２記載の電気音響変換器。
4. フレームは、円筒部とこの円筒部に続く底部を有し、上記円筒部と底部の内面側に突状のスペーサが一体に形成されていることによってヨークと上記フレームとの間に薄空気層が形成されている請求項１、２または３記載の電気音響変換器。
5. ヨークの外側面に突状のスペーサが一体に形成されていることによってヨークと上記フレームとの間に薄空気層が形成されている請求項１、２または３記載の電気音響変換器。
6. ヨークの外周またはフレームの内周に、適宜数の溝が形成されていて、上記溝が薄空気層を形成している請求項１、２または３記載の電気音響変換器。
7. フレームに形成されている開口に音響抵抗材を取り付けることによって、ヨークとフレームとの間の薄空気層の音響抵抗の調整が可能である請求項２記載の電気音響変換器。
8. スペーサは、不連続で形成されることにより、振動板の背面側に形成されている空気室を外部に連通させる薄空気層が形成されている請求項４または５記載の電気音響変換器。
   

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