JP2013138292A

JP2013138292A - 電気機械変換器と電気音響変換器及びそれを用いた補聴器

Info

Publication number: JP2013138292A
Application number: JP2011287449A
Authority: JP
Inventors: Fumitaka Funahashi; 史考舟橋; Yukushi Iwakura; 行志岩倉
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2013-07-11
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP5802547B2

Abstract

【課題】発生する振動の支点を電気機械変換器の中央にすると共に、長手方向の振動を低減することができる電気音響変換器を提供する。
【解決手段】駆動板２１及び駆動板２１の中央で固定され駆動板２１を保持するブリッジ部２４ａ，２４ｂとからなるアーマチュア４と、ヨーク１１，１２，１６，１７及び一対の永久磁石１３，１４，１８，１９からなり駆動板２１の両端部２１ａ，２１ｂに夫々設けられる直流磁界発生部２，３と、空芯コイル１５，２０とを備え、駆動板２１の両端部２１ａ，２１ｂを永久磁石１３，１４，１８，１９の間に形成される空隙に配設すると共に、駆動板２１を空芯コイル１５，２０の間隙に接触することなく貫通して配設し、空芯コイル１５，２０が発生する磁界により、駆動板２１の両端部２１ａ，２１ｂが互いに逆方向に振動する電気機械変換器と、駆動板２１の両端部２１ａ，２１ｂに夫々連結する振動板７，８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機械変換器と、電気機械変換器を利用した電気音響変換器及びそれを用いた補聴器に関する。

従来、バランストアーマチュア（Balanced armature）型の電気音響変換器（以下、電気音響変換器）１００は、図６に示すように、１つの駆動部１０１と１つの振動板１０２を有し、駆動部１０１には中央アーマチュア（以下、駆動板）１０３が設けられており、駆動するとこの駆動板１０３が曲げ部となる左端を支点にして振動し、この駆動板１０３の右端の動きをロッド部材１０４で振動板１０２に伝達し、振動板１０２が振動する。

このような単体の電気音響変換器１００では、駆動板１０３と振動板１０２の動く方向に対して、電気音響変換器１００は作用反作用により反対方向に動くため、電気音響変換器１００に振動が発生する。この電気音響変換器１００の振動により、例えば、補聴器に組込むと、ハウリングなどの原因となる。そこで、電気音響変換器に生じる振動を低減するために、２つの電気音響変換器を、振動板の動きが逆方向になるように組み合わせて構成したものが知られている。

また、特許文献１には、２つの接極子舌片（駆動板）が互いに平行になるように形成されており、夫々の接極子舌片の先部をＤＣ磁界用のマグネットの中間空隙に配置し、接極子の繋がっている側にＡＣ磁界用のコイルを配置することで、コイルに流れる電流によって、２つの接極子舌片が、夫々逆方向に動くようにし、振動板を動かす電磁変換器が開示されている。

特開２００１−１８６５９７号公報

しかし、２つの電気音響変換器を組み合わせる場合には、組み合わせる２つの電気音響変換器の感度を同程度に合わせなければならない。例えば、低域周波数（例えば、５００Ｈｚ以下）である所定の周波数で感度を合わせることで、２つの電気音響変換器の振幅と位相を同程度に揃えることができるので、低域周波数の振動を低減させることができるが、高域周波数（例えば、１ＫＨｚ以上）では、所定の周波数で感度を合わせても、夫々の電気音響変換器ごとに特有な特性（例えば、共振特性）となり、振幅と位相を合わせることが難しく、その振動を低減しきれない場合がある。

また、２つの電気音響変換器を組み合わせるので、サイズが大きくなってしまう。補聴器に組み込まれた場合には、振動の支点が電気音響変換器の長手方向の端となるので、２つの電気音響変換器全体が振子のような動きとなり、補聴器内での振動の影響を抑制し難い。更に、２つの電気音響変換器の長手方向では、駆動板の振動により、この駆動板の重心位置が長手方向に対して同方向に変化するため、長手方向に２台分の振動が生ずる。

特許文献１に記載の電磁変換器においては、２つの接極子舌片を精度よく平行にする部品加工や２つの接極子舌片とマグネットの位置出しなど、磁気的なバランスをとって組み立てることは非常に難しい。また、この電磁変換器の長手方向では、２つの接極子舌片の振動により、これら２つの接極子舌片の重心位置が共に長手方向で変化するため、その振動が生ずる。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気機械変換器に発生する振動の支点をその中央にすると共に、長手方向の振動を低減することで、この電気機械変換器を設けた電気音響変換器も同様な振動特性となり、補聴器に組み込んだ場合に、この電気音響変換器の中央を弾性体で保持することで、その振動を低減し易くすると共に、耐衝撃性を備えた電気音響変換器とそれを用いた補聴器を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、短冊状の平板からなる駆動板及びこの駆動板の中央で固定され駆動板を保持するブリッジ部材とからなるアーマチュアと、ヨーク及び一対の永久磁石からなり前記駆動板の両端部に夫々設けられる直流磁界発生部と、空芯コイルとを備え、前記駆動板の両端部を前記永久磁石の間に形成される空隙に配設すると共に、前記駆動板を前記空芯コイルの間隙に接触することなく貫通して配設し、前記空芯コイルが発生する磁界により、前記駆動板の両端が互いに逆方向に振動するものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電気機械変換器において、前記アーマチュアは、前記駆動板及び前記ブリッジ部材を一体とした平板である。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の電気機械変換器において、前記アーマチュアは、そのブリッジ側の両端に夫々第１固定部と第２固定部を設け、一体とした略王字形状をなす平板である。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の電気機械変換器において、前記ブリッジ部材が降伏応力の大きい金属部材で形成される。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の電気機械変換器と、前記駆動板の両端に夫々連結する振動板を備えるものである。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の電気音響変換器を、前記ブリッジ部材を固定する前記電気音響変換器外側側面の中央を弾性体で保持して組み込む補聴器である。

請求項１に係る発明によれば、２つの直流磁界発生部によるアーマチュアの駆動板の振動の支点が、アーマチュアのブリッジ部の位置であり、全体のほぼ中央にすることができる。また、長手方向に生じる振動は、中央となる支点に対して左右対称で逆向きになるので、低減される。

請求項２又は３に係る発明によれば、駆動板とブリッジ部材を一体の平板にすること又は第１固定部と第２固定部をさらに設けて一体の略王子形状をなす平板にすることで、加工が容易で部品点数を減らし、組み込みが容易なアーマチュアを形成することができると共に、従来の電気音響変換器と比べて、駆動板の曲げ加工がないので、耐衝撃性が増す。

請求項４に係る発明によれば、降伏応力の大きい金属のブリッジ部材でアーマチュアの駆動板を保持するので、落下などによる外的な衝撃に対して、ブリッジ部材がその影響を低減するので、駆動板の変形などによる位置ズレが低減され、耐衝撃性が向上する。

請求項５に係る発明によれば、電気音響変換器は、振動板の駆動方向に発生する振動の支点を中央とし、長手方向に生じる振動を低減することができると共に、耐衝撃性が向上する。

請求項６に係る発明によれば、補聴器に電気音響変換器を組み込む場合に、その電気音響変換器の外側側面の中央を弾性体で保持するので、補聴器内での電気音響変換器による振動の影響を容易に低減することができる。

本発明に係る電気音響変換器の第１実施の形態の説明図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はアーマチュアを示す図、（ｃ）は図（ｂ）のＡ−Ａ切断端面図本発明に係る電気音響変換器の第１実施の形態の作用説明図で、（ａ）は磁束の向きと力の方向を示す図、（ｂ）はアーマチュアにおける磁束の向きを示す図本発明に係る電気音響変換器の第１実施の形態の作用説明図本発明に係る電気音響変換器の第２実施の形態で平板部材からなるブリッジ部を用いた場合の説明図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はアーマチュアを示す図本発明に係る電気音響変換器の第２実施の形態で円筒部材からなるブリッジ部を用いた場合の説明図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はアーマチュアを示す図従来の電気音響変換器の一例を示す図

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。本発明の第１実施の形態である電気音響変換器１は、図１に示すように、第１直流磁界発生部２、第２直流磁界発生部３、アーマチュア４、第１ロッド５、第２ロッド６、第１振動板７、第２振動板８、筐体９、音口１０、空芯コイル１５，２０、リード線（不図示）や端子板２９などからなる。

また、第１直流磁界発生部２、第２直流磁界発生部３、アーマチュア４、空芯コイル１５，２０で磁気回路（以下、電気機械変換器）を構成している。なお、ここでは空芯コイル１５，２０を設けたが、２つの空芯コイルは必須ではなく、どちらか１つの空芯コイルであってもよい。

第１直流磁界発生部２は、第１ヨーク１１、第２ヨーク１２、一対の永久磁石１３，１４からなる。同様に、第２直流磁界発生部３も、第１ヨーク１６、第２ヨーク１７、一対の永久磁石１８，１９からなる。ヨーク１１，１２，１６，１７は、夫々永久磁石１３，１４，１８，１９を囲むような形状に形成されている。材料としては、飽和磁束密度の高い軟磁性材料が望ましい。一般的には、ＰＢパーマロイ（４０〜５０％Ｎｉ−Ｆｅ）などが使用されている。

永久磁石１３，１４，１８，１９は、第１ヨーク１１，１６と第２ヨーク１２，１７の凹み部分に夫々接着剤などで取り付けられ、夫々の永久磁石の間となる空隙に直流磁界を発生させる。小型化にするには、ネオジム系やサマリウムコバルト系などの希土類磁石やアルニコ磁石などが用いられている。空芯コイル１５，２０には、熱融着タイプの銅線などが用いられている。

アーマチュア４は、図１（ｂ）に示すように、平板で略王字形状に形成され、平行に三本に並んだ短冊状の平板のうち中央に位置し両端が駆動するセンター駆動部２１（駆動板）、両側に位置し筐体に固定される第１固定部２２及び第２固定部２３、センター駆動部２１と第１固定部及び第２固定部をその中央で連結するブリッジ部２４ａ，２４ｂからなる。材料としては、飽和磁束密度の高い軟磁性材料が望ましい。一般的には、ＰＢパーマロイ（４０〜５０％Ｎｉ−Ｆｅ）などが使用されている。

アーマチュア４の第１固定部２２と第２固定部２３は、図１（ｃ）に示すように、夫々第１ヨーク１１，１６と第２ヨーク１２，１７の端部の間に配設される。空芯コイル１５，２０は、アーマチュア４のセンター駆動部２１を接触しないように貫通させ、ヨーク１１，１２，１６，１７に接着剤などで取り付けられ、主に交流磁界を発生させる。

第１ロッド５及び第２ロッド６は、アーマチュア４のセンター駆動部２１の両端部２１ａ，２１ｂの動きを上下の振動板７，８に伝えるための連結部材である。例えば、エッチングにより形成した平板部材や金属ワイヤーなどで形成される。

第１振動板７及び第２振動板８は、薄板のアルミニウム製の振動板の周囲に、コルゲーションを形成した高分子フィルムを設けて動き易くなるように形成されている。材料としては、アルミニウムの他にチタンなどの金属材料や合成樹脂など、所定の剛性を有するものが望ましい。振動板の構成はさまざまであり限定しない。振動板を上下どちらか一方に設けた構成とすることもできる。

筐体９は、図１（ｃ）に示すように、第１枠２５、第２枠２６、第１カバー２７、第２カバー２８からなる。第１枠２５と第２枠２６によりアーマチュア４の第１固定部２２と第２固定部２３を挟持した第１ヨーク１１，１６と第２ヨーク１２，１７を挟んでいる。第１枠２５と第２枠２６は、略四角形の枠体で、材料としては軟磁性材料が望ましい。上カバー２７と下カバー２８の材料も、軟磁性材料が望ましい。

そして、枠２５，２６とカバー２７，２８により、第１直流磁界発生部２、第２直流磁界発生部３、アーマチュア４などで構成される電気機械変換器を覆うように筐体９を構成している。電気機械変換器からの漏えい磁束を低減するのであれば、筐体９の材料として透磁率の高い軟磁性材料を用いるとよい。例えば、ＰＣパーマロイ（７８％Ｎｉ−Ｆｅ）などである。

また、第１枠２５と第２カバー２７で第１振動板７の縁部を固定し、第２枠２６と第２カバー２８で第２振動板８の縁部を固定している。音口１０は、第１振動板７と第２振動板８の動きにより発する音を出力する。

以上のように構成された本発明の第１実施の形態である電気音響変換器１に組み込まれた電気機械変換器の作用について説明する。永久磁石１３，１４と永久磁石１８，１９は、同方向に磁化している。磁束の向きは、図２に示すように、矢印Ａ方向と矢印Ｂ方向で同じ方向である。永久磁石１３，１４による直流磁束と永久磁石１８，１９による直流磁束が、磁気的にバランスしている場合、見掛け上アーマチュア４のセンター駆動部２１には磁束が流れていないので、センター駆動部２１の両端部２１ａ，２１ｂは動かない。

そこで、空芯コイル１５，２０に電流を流すと、磁束がセンター部２１内で矢印Ｅ方向に流れることを想定する。第１直流磁界発生部２において、センター駆動部２１の上側では、永久磁石による直流磁束（上向きＡ方向）と空芯コイル１５，２０による磁束（上向きＣ方向）が足し合わさり、上側の磁束は強くなる。センター駆動部２１の下側では、永久磁石による直流磁束（上向きＡ方向）と空芯コイル１５，２０による磁束（下向きＤ方向）が打消し合い、下側の磁束は弱くなる。よって、センター駆動部２１の端部２１ａは上向き（矢印Ｆ）の力を受ける。

第１直流磁界発生部２の磁束は、見掛け上センター駆動部２１の端部２１ａ側→永久磁石１３，１４→ヨーク１１，１２からアーマチュア４の第１固定部２２（矢印Ｇ方向）または第２固定部２３（矢印Ｈ方向）を経由して第２直流磁界発生部３へ向かうことになる。

第２直流磁界発生部３では、磁束は矢印Ｉ，Ｊに示すように、ヨーク１６，１７→永久磁石１８，１９からセンター駆動部２１の端部２１ｂ側へ流れるので、上側の磁束は上向きＢ方向と下向きＩ方向で打消し合い弱くなり、下側の磁束は上向きＢ方向と上向きＪ方向で足し合わさり強くなるので、センター駆動部２１の端部２１ｂは下向き（矢印Ｋ）の力を受ける。従って、センター駆動部２１の端部２１ａと端部２１ｂは、互いに反対方向に動くことになる。

電気音響変換器１を駆動すると、電気機械変換器では、前記したように、センター駆動部２１の端部２１ａが上方向（矢印Ｆ）に動くとき、センター駆動部２１の端部２１ｂは下方向（矢印Ｋ）に動くことになる。また、センター駆動部２１の端部２１ａの重心が僅か左方向に動くとき、センター駆動部２１の端部２１ｂの重心は僅か右方向に動くことになる。

よって、図３に示すように、電気音響変換器全体としては、ほぼその中央を支点１ａとして矢印Ｌが上方向に動くとき、Ｍ方向は下方向に動くことになり、支点１ａは動かない状態で電気音響変換器の両側が振動することになる。また、センター駆動部２１の端部２１ａ，２１ｂの各重心がセンター駆動部２１の支点２１ｃに対して対称的に動くので、電気音響変換器の長手方向の振動は打消し合い、その振動は低減される。

例えば、図１に示すように、音口を電気音響変換器の長手方向の端に設けて補聴器（不図示）に組込んだ場合に、この電気音響変換器全体の中央を弾性体等で保持すれば、補聴器内での振動の影響を容易に低減することができる。また、音口を電気音響変換器の長手方向の中央に設けて補聴器に組み込めば、より効果がある。

次に、本発明の第２実施の形態である電気音響変換器３１は、図４に示すように、第１直流磁界発生部２、第２直流磁界発生部３、アーマチュア３２、第１ロッド５、第２ロッド６、第１振動板７、第２振動板８、筐体９、音口１０、空芯コイル１５，２０、リード線（不図示）や端子板２９などからなる。なお、電気機械変換器は第１直流磁界発生部２、第２直流磁界発生部３、アーマチュア３２、空芯コイル１５，２０で構成されており、電気音響変換器３１は、アーマチュア３２以外の構成要素は、電気音響変換器１における同符号の構成要素と同様なので説明を省略する。

アーマチュア３２は、短冊状の平板に形成された駆動板３３と第１固定部材３４と第２固定部材３５と、これらを接続する平板で矩形状の平板ブリッジ部材３６からなる。平板ブリッジ部材３６は、駆動板３３と第１固定部材３４と第２固定部材３５の片面または両面に溶接などで固定される。図４は平板ブリッジ部材３６を両面に固定した場合を示す。

駆動板３３と第１固定部材３４と第２固定部材３５の材料としては、飽和磁束密度の高い軟磁性材料が望ましい。一般的には、ＰＢパーマロイ（４０〜５０％Ｎｉ−Ｆｅ）などが使用されている。また、平板ブリッジ部材３６の材料としては、大きく変形しても復元可能な超弾性合金（例えば、ニッケル−チタン合金）や降伏応力が大きな金属材料が望ましい。なお、金属材料に限らず、所望な物性を有するものであればよい。

このような材料を用いれば、電気音響変換器が落下などによる衝撃を受けた場合に、平板ブリッジ部材３６により衝撃の影響を低減するので、アーマチュア３２の駆動板３３の位置ズレによる感度低下などを低減することができる。

アーマチュア４のブリッジ部２４ａ，２４ｂを無くして平板ブリッジ部材３６を設けた構造のアーマチュア３２の場合には、第１枠２５と第２枠２６を磁気回路部（電気機械変換器）の一部として用いることができる。そのため、第１枠２５と第２枠２６がアーマチュア３２の第１固定部材３４と第２固定部材３５の代わりとなるので、アーマチュア３２の第１固定部材３４と第２固定部材３５は不要となる。

その場合には、第１直流磁界発生部２の磁束は、見掛け上駆動板３３の端部３３ａ側→永久磁石１３，１４→ヨーク１１，１２から第１枠２５または第２枠２６を経由して第２直流磁界発生部３へ向かうことになる。

第２直流磁界発生部３では、磁束はヨーク１６，１７→永久磁石１８，１９から駆動板３３の端部３３ｂ側へ流れる。従って、電気音響変換器１と同様に、駆動板３３の端部３３ａと端部３３ｂは、互いに反対方向に動くことになる。

このように、アーマチュア４のブリッジ部２４ａ，２４ｂを無くした構造で、平板ブリッジ部材３６によりアーマチュア３２の駆動板３３を保持して、外的な衝撃に対する駆動板３３の位置ズレ・変形などを抑制することにより、電気音響変換器３１の耐衝撃性を向上することができる。

駆動板３３と第１固定部材３４及び第２固定部材３５、または駆動板３３と第１枠２５及び第２枠２６とを接続する平板ブリッジ部材３６には磁束を通す必要がないため、所望の形状で、さまざまな部品構成が可能である。

例えば、図５は矩形状の平板部材からなる平板ブリッジ部材３６の代わりに超弾性合金製の円筒部材からなる一対の円筒ブリッジ部材４０，４０で駆動板３３と第１固定部材３４及び第２固定部材３５を接続した場合を示す。なお、超弾性合金製の円筒部材の代わりにピアノ線などの円柱部材を用いることもできる。

電気音響変換器３１を駆動すると、磁気回路部（電気機械変換器）では、前記したように、駆動板３３の端部３３ａが上方向に動くとき、駆動板３３の端部３３ｂは下方向に動くことになる。また、駆動板３３の端部３３ａの重心が僅か左方向に動くとき、駆動板３３の端部３３ｂの重心は僅か右方向に動くことになる。

よって、電気音響変換器１と同様に、電気音響変換器３１全体としては、ほぼその中央を支点として振動することになる。また、駆動板３３の端部３３ａ，３３ｂの各重心が駆動板３３の支点に対して対称的に動くので、電気音響変換器１と同様に、電気音響変換器３１の長手方向の振動は打消し合い、その振動は低減される。

例えば、補聴器（不図示）に電気音響変換器３１を組込んだ場合に、ブリッジ部材を固定しているこの電気音響変換器の外側面の中央を弾性体等で保持すれば、補聴器内での振動の影響を容易に低減することができる。なお、ここでは電気機械変換器を電気音響変換器に用いたが、例えば髭を剃る振動式シェーバーなどを含め多様な振動源として用いることができる。

本発明によれば、アーマチュアの駆動板の振動の支点が、アーマチュアのブリッジ部の位置であり、全体のほぼ中央にすることができ、長手方向に生じる振動は、中央となる支点に対して左右対象で逆向きになるので、低減された電気機械変換器を提供することができる。また、この電気機械変換器を設けた電気音響変換器を提供することができると共に、この電気音響変換器を補聴器に組み込めば、補聴器内での電気音響変換器による振動の影響を容易に低減する補聴器を提供することができる。

１，３１…電気音響変換器、２…第１直流磁界発生部、３…第２直流磁界発生部、４，３２…アーマチュア、５…第１ロッド、６…第２ロッド、７…第１振動板、８…第２振動板、９…筐体、１０…音口、１１，１６…第１ヨーク、１２，１７…第２ヨーク、１３，１４，１８，１９…永久磁石、１５，２０…空芯コイル、２１…センター駆動部（駆動板）、２１ａ，２１ｂ，３３ａ，３３ｂ…端部、２２…第１固定部、２３…第２固定部、２４ａ，２４ｂ…ブリッジ部、２５…第１枠、２６…第２枠、２７…第１カバー、２８…第２カバー、３３…駆動板、３４…第１固定部材、３５…第２固定部材、３６…平板ブリッジ部材，４０…円筒ブリッジ部材。

Claims

短冊状の平板からなる駆動板及びこの駆動板の中央で固定され駆動板を保持するブリッジ部材とからなるアーマチュアと、ヨーク及び一対の永久磁石からなり前記駆動板の両端部に夫々設けられる直流磁界発生部と、空芯コイルとを備え、前記駆動板の両端部を前記永久磁石の間に形成される空隙に配設すると共に、前記駆動板を前記空芯コイルの間隙に接触することなく貫通して配設し、前記空芯コイルが発生する磁界により、前記駆動板の両端が互いに逆方向に振動することを特徴とする電気機械変換器。
請求項１に記載の電気機械変換器において、前記アーマチュアは、前記駆動板及び前記ブリッジ部材を一体とした平板であることを特徴とする電気機械変換器。
請求項２に記載の電気機械変換器において、前記アーマチュアは、そのブリッジ側の両端に夫々第１固定部と第２固定部を設け、一体とした略王字形状をなす平板であることを特徴とする電気機械変換器。
請求項１に記載の電気機械変換器において、前記ブリッジ部材が降伏応力の大きい金属部材で形成されることを特徴とする電気機械変換器。
請求項１乃至４のいずれかに記載の電気機械変換器と、前記駆動板の両端に夫々連結する振動板を備えることを特徴とする電気音響変換器。
請求項５に記載の電気音響変換器を、前記ブリッジ部材を固定する前記電気音響変換器の外側側面の中央を弾性体で保持して組み込むことを特徴とする補聴器。