JP3205396U - ヨーク、内磁型ダイナミック型ドライバユニット、ヘッドフォン、スピーカーユニットおよびマイクロフォン - Google Patents

Abstract

【課題】部品の点数を減らして、また、磁気抵抗を減らすことで、ボイスコイルに交差させる磁束密度をより大きくし、さらに、ギャップの機械的寸法をより出しやすくするヨーク、内磁型ダイナミック型ドライバユニット、ヘッドフォン、スピーカーユニットおよびマイクロフォンを提供する。【解決手段】ヨーク３４は、側面部５２、底面部５１および底面部５３からなる円筒状に鉄材で形成されている。ヨーク３４の内側には、円柱状の空洞７１が形成されている。側面部５２、底面部５１および底面部５３は、つなぎ目なく一体に形成されている。底面部５１には、底面と同心であって、底面の径より小さい径の円形の孔６１が形成されている。底面部５３には、底面と同心であって、孔６１の径より小さい径の円形の孔６２が形成されている。【選択図】図７

Description

本考案はヨーク、内磁型ダイナミック型ドライバユニット、ヘッドフォン、スピーカーユニットおよびマイクロフォンに関し、特に、内磁型ダイナミック型ドライバユニットに用いるヨーク並びにこれを備えた内磁型ダイナミック型ドライバユニット、ヘッドフォン、スピーカーユニットおよびマイクロフォンに関する。

音楽や音声を聞くために、頭や耳に装着して用いるヘッドフォンが広く使われている。

ヘッドフォンに内蔵されて音を出力するドライバユニットには、ダイナミック型やコンデンサ型など各種の方式がある。さらに、ダイナミック型には、内磁型や外磁型がある。

図１は、従来の内磁型ダイナミック型のドライバユニット１０１の構成を説明する断面図である。ダイヤフラム１２１は、振動板であり、円盤状に形成されている。ボイスコイル１２２は、ダイヤフラム１２１に固定されている。マグネット１２３は、永久磁石である。ヨーク１２４およびポール１２５は、透磁率が比較的大きい鉄材により形成され、挟んでいるマグネット１２３で励磁された磁束を通す。ヨーク１２４およびポール１２５は、ヨーク１２４とポール１２５との隙間であるギャップに磁束を集中させ、このギャップに配置されるボイスコイル１２２と磁束とを交差させる。ボイスコイル１２２に音声信号の電流が流されると、フレミングの左手の法則により、音声信号に応じて、ダイヤフラム１２１が図１中の上下方向に振動する。ヨーク１２４は、バックカバー１３１およびトッププレート１３２からなる。バックカバー１３１は、ボトムプレートなどとも称される。

従来、円形の振動板と、振動板の駆動部と、を備えたドライバユニットと、このドライバユニットを内部に収容し、ドライバユニットにより、フロントチャンバと、リアチャンバとを分割形成するカバーとを備え、カバーの前面部の中心から耳の前方に偏倚した位置にスリットを形成するヘッドフォンが提案されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−４３７２号公報

フレミングの左手の法則から、ボイスコイルに交差する磁束密度が大きいと、ボイスコイルに流れる電流が同じでも、振動板の駆動力が大きくなる。ドライバユニットの感度を上げるには、ボイスコイルに交差させる磁束密度をより大きくする必要がある。

しかし、内磁型ダイナミック型のドライバユニット１０１のヨーク１２４は、バックカバー１３１およびトッププレート１３２の別個の２つの部材から組み立てられる。このため、バックカバー１３１とトッププレート１３２とのつなぎ目において、磁気抵抗が生じてしまう。

また、ヨーク１２４が、バックカバー１３１およびトッププレート１３２の別個の部材から組み立てられると、ポール１２５との隙間であるギャップの機械的寸法に誤差が生じやすい。機械的寸法が変化すると、磁気抵抗が変化し、磁束密度が変化してしまう。すなわち、感度にばらつきが生じやすい。

本考案は、このような状況に鑑みてなされたものであり、部品の点数を減らして、また、磁気抵抗を減らすことで、ボイスコイルに交差させる磁束密度をより大きくし、さらに、ギャップの機械的寸法をより出しやすくするものである。

本考案の第１の側面のヨークは、振動して音を発生させるか、または音により振動させられる振動板に固定され前記振動板と共に振動するボイスコイルの巻線に交差させるように、磁石からの磁束を導くヨークであって、円柱状の空洞が内側に形成されている、側面の部分および２つの底面の部分からなる円筒状に鉄材で形成され、円筒状の側面の部分および２つの底面の部分がつなぎ目なく一体に形成され、一方の底面の部分には、底面と同心であって、底面の径より小さい径の円形の孔である第１の孔が形成され、他方の底面の部分には、底面と同心であって、前記第１の孔の径より小さい径の円形の孔である第２の孔が形成されている。

本考案の第１の側面のヨークにおいては、円筒状の側面の部分および２つの底面の部分がつなぎ目なく一体に形成されているので、ヨークをバックカバーおよびトッププレートの別個の２つの部材から組み立てる場合に比較して、磁気抵抗を減らすことができる。従って、ボイスコイルに交差させる磁束密度をより大きくすることができる。また、部品の点数が減ることになる。さらに、ヨークにおける第１の孔の位置が固定されているので、ポールの取り付け位置のみを管理すればよく、ギャップの機械的寸法をより出しやすくなる。

円筒状の側面の部分および２つの底面の部分は同じ材質で同じ厚さに形成することができる。この場合、ギャップの磁束密度の管理が容易になる。

本考案の第２の側面の内磁型ダイナミック型ドライバユニットは、本考案の第１の側面のヨークを備える。

本考案の第３の側面のヘッドフォンは、本考案の第１の側面のヨークを備える。

本考案の第４の側面のスピーカーユニットは、本考案の第１の側面のヨークを備える。

本考案の第５の側面のマイクロフォンは、本考案の第１の側面のヨークを備える。

以上のように、本考案によれば、部品の点数が減り、また、磁気抵抗が減ることで、ボイスコイルに交差させる磁束密度がより大きくなり、さらに、ギャップの機械的寸法がより出しやすくなる。

従来のドライバユニットの構成を説明する断面図である。 本考案に係るヘッドフォンの構成の一例を説明する分解図である。 本考案に係るドライバユニットの構成の例を説明する断面図である。 本考案に係るヨークの構造を説明する平面図である。 本考案に係るヨークの構造を説明する側面図である。 本考案に係るヨークの構造を説明する底面図である。 本考案に係るヨークの構造を説明する断面図である。

以下に本考案の実施の形態を説明するが、本考案の構成要件と、考案の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本考案をサポートする実施の形態が、考案の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、考案の詳細な説明中には記載されているが、本考案の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。

本考案の第１の側面のヨークは、振動して音を発生させるか、または音により振動させられる振動板に固定され前記振動板と共に振動するボイスコイルの巻線に交差させるように、磁石からの磁束を導くヨーク（例えば、図３のヨーク３４）であって、円柱状の空洞が内側に形成されている、側面の部分（例えば、図７の側面部５２）および２つの底面の部分（例えば、図７の底面部５１および底面部５３）からなる円筒状に鉄材で形成され、円筒状の側面の部分および２つの底面の部分がつなぎ目なく一体に形成され、一方の底面の部分（例えば、図７の底面部５１）には、底面と同心であって、底面の径より小さい径の円形の孔である第１の孔（例えば、図７の孔６１）が形成され、他方の底面の部分（例えば、図７の底面部５３）には、底面と同心であって、前記第１の孔の径より小さい径の円形の孔である第２の孔（例えば、図７の孔６２）が形成されている。

以下、本考案の一実施の形態を図２乃至図７を参照して説明する。図２は、本考案に係るヘッドフォンの構成の一例を説明する分解図である。

なお、図２は、ヘッドフォンの片側、いわゆる一方のチャンネルの構成を示す。ヘッドフォン１は、音楽や音声を聞くために、ユーザの頭や耳に装着され、アンプリファイアや音楽プレーヤなどから供給される音声の電気信号に応じて、ユーザの耳に放音する。ヘッドフォン１は、ドライバユニット１１、フレーム１２、筐体１３、イヤパッド１４、アーム１５、ヘッドバンド１６およびヘッドパッド１７を備える。ドライバユニット１１は、内磁型ダイナミック型ドライバユニットの一例であり、外部から音声の電気信号が入力されると、電気信号に応じた音声を出力する。ドライバユニット１１の構成は後述する。

フレーム１２は、ドライバユニット１１、筐体１３およびイヤパッド１４を支える骨組みである。フレーム１２は、マグネシウム合金、アルミニウム合金や鉄材、樹脂などによりリング状に形成されている。フレーム１２は、アーム１５によって支えられる。筐体１３は、ドライバユニット１１の背面側を覆い、ドライバユニット１１の背面から放出される音を遮音する。筐体１３は、樹脂、マグネシウム合金、アルミニウム合金または木材などにより椀状に形成されている。また、筐体１３の内面側には、ドライバユニット１１の駆動に必要な空間容積を確保するように、所定の容積の空洞が形成されている。

イヤパッド１４は、発泡ポリウレタン樹脂（スポンジ）および合成皮革などから円形または楕円のリング状に形成されている。イヤパッド１４は、ヘッドフォン１が装着された場合、ユーザの耳介（耳殻）を覆う。イヤパッド１４は、ドライバユニット１１から出力される音声の外部への漏れを防止するとともに、外部からの雑音を遮蔽する。

アーム１５は、マグネシウム合金、アルミニウム合金や鉄材または樹脂などでＹ字形状に形成される。アーム１５の一方の端部であって、分岐している側（Ｙ字状に開いている側）の端部は、所定の角度範囲で回動可能にフレーム１２を支える。アーム１５の他方の端部は、ヘッドバンド１６に支えられる。ヘッドバンド１６は、弾性を有する樹脂やアルミニウム合金、鉄材などで半円状に形成されている。ヘッドバンド１６は、ヘッドフォン１が装着された場合、ユーザの頭頂部を跨いで、ヘッドフォン１をユーザの頭に留める。ヘッドパッド１７は、発泡ポリウレタン樹脂（スポンジ）および合成皮革などからヘッドバンド１６を覆うように形成されている。ヘッドパッド１７は、ヘッドフォン１が装着された場合、ユーザの頭頂部への当たりを和らげる。

図３は、ドライバユニット１１の構成の例を説明する断面図である。ドライバユニット１１は、ダイヤフラム３１、フランジ３２、マグネット３３、ヨーク３４、ポール３５、コイル３７、およびダンパー３８を備える。

ダイヤフラム３１は、振動板の一例であり、全体として、円盤状に形成されている。より詳細には、ダイヤフラム３１の中心側は、円形の中心部分が盛り上がったドーム状に形成され、その外周側は、リング状であって、ドーナッツ型のトーラスのトーラス面状に形成されている。ダイヤフラム３１は、樹脂の薄板、アルミニウム合金、チタニウム合金若しくはマグネシウム合金などの金属の薄板、またはポリエステル、シルク若しくはケブラー（登録商標）などの織布から形成されている。ダイヤフラム３１の外周側は、柔軟な膜であるエッジを介して、フランジ３２の外周側に固定されている。

フランジ３２は、樹脂、ステンレス鋼、アルミニウム合金、チタニウム合金またはマグネシウム合金など、透磁率が比較的小さい、また、強度および剛性を得ることのできる素材により形成されている。フランジ３２は、全体として円盤状に形成されている。フランジ３２の中央部分は、円筒状に突出している。

円筒状に突出し空洞が形成されているフランジ３２の中央部分には、マグネット３３、ヨーク３４およびポール３５が収められている。マグネット３３は、いわゆる永久磁石であり、磁場を生じさせる。マグネット３３は、リング状に形成されている。例えば、マグネット３３は、ネオジウム磁石で形成されている。マグネット３３の円形の端部が、それぞれ、Ｎ極またはＳ極とされている。マグネット３３は、円筒状のヨーク３４の内側に格納される。ヨーク３４は、いわゆるアウターポールである。なお、ヨーク３４の形状の詳細は後述する。ポール３５は、いわゆるセンターポール（ポールピース）であり、円盤状に形成され、マグネット３３の円形の端部に接して、ヨーク３４の円形の開口部に配置される。

マグネット３３の円形の端部のうち、一方の端部が、円筒状のヨーク３４の内側に接し、他方の端部が円盤状のポール３５に接している。言い換えれば、マグネット３３のＮ極およびＳ極は、ヨーク３４およびポール３５によって挟まれることになる。

ヨーク３４の円形の開口部の径は、円盤状のポール３５の径よりも大きく、ヨーク３４の開口部の縁とポール３５の外周の縁との間には、ギャップ（間隙（空隙））３６が形成される。ギャップ３６には、ヨーク３４の開口部の縁またはポール３５の外周の縁に接触しないようにコイル３７が配置される。コイル３７は、いわゆるボイスコイルであり、巻線が円筒状に螺旋状に巻かれてなり、電流が流されると磁界を生じさせる。コイル３７は、接着剤などにより、ダイヤフラム３１に固定されている。コイル３７の巻線は、ヨーク３４の円形の開口部の縁とポール３５の外周の縁とに沿う方向に巻かれている。

ヨーク３４およびポール３５は、透磁率が比較的大きい鉄材により形成されている。従って、ギャップ３６には、マグネット３３で励磁された磁束が集中し、この磁束は、コイル３７の巻線と交差することになる。

ダンパー３８は、紙や樹脂などにより膜状に形成されて、ダイヤフラム３１とフランジ３２との間に配置されている。ダンパー３８は、ダイヤフラム３１の面に直交する方向の動きを妨げず、ダイヤフラム３１の面に沿う方向には動かないようにダイヤフラム３１に動きを規制する。また、ダンパー３８は、ダイヤフラム３１の固有振動を抑える。

フランジ３２、マグネット３３、ヨーク３４およびポール３５の中心部には、同じ径の孔が形成されている。フランジ３２、マグネット３３、ヨーク３４およびポール３５が重ねられた場合、この孔は、空気孔３９となり、ダイヤフラム３１の振動を妨げないように、ダイヤフラム３１の面のうち、ポール３５側の面で動かされる空気を逃がす。

次に、図４乃至図７を参照して、ヨーク３４の構造を説明する。図４乃至図７は、それぞれ、ヨーク３４の構造を説明する平面図、側面図、底面図、断面図である。なお、図７は、図４中のAA'線から見た断面図である。また、図５および図７のCC'線は、中心を示す中心線である。

なお、ダイヤフラム３１の振動する方向を上下方向として、図４乃至図７において、ヨーク３４に対して上下の方向をＺ軸で図示し、前後の方向をＹ軸で図示し、左右の方向をＸ軸で図示する。また、以下、Ｘ軸方向のうち、図４中の左側を単に左側と称し、Ｘ軸方向のうち、図４中の右側を単に右側と称する。さらに、以下、Ｙ軸方向のうち、図４中の下側を単に前側と称し、Ｙ軸方向のうち、図４中の上側を単に後側と称する。さらにまた、以下、Ｚ軸方向のうち、図４中の手前側を単に上側と称し、Ｚ軸方向のうち、図４中の奥側を単に下側と称する。なお、Ｚ軸方向を、単に上下方向とも称し、Ｘ軸およびＹ軸に平行な面に沿う方向を単に水平方向または横方向とも称する。

ヨーク３４は、SUYPO（純鉄）、SPCC若しくはSPCD（冷間圧延軟鉄）、SPHC若しくはSPHD（熱間圧延軟鉄）または電磁軟鉄などの、透磁率が比較的大きい鉄材で形成されている。ヨーク３４は、底面が円形である筒状に形成されている。すなわち、ヨーク３４は、円筒状に形成されている。円形の底面の中心は、図５および図７のCC'線で示される。

ヨーク３４は、円筒の上側の底面の部分に当たる底面部５１、円筒の側面の部分に当たる側面部５２および円筒の下側の底面の部分に当たる底面部５３からなる。すなわち、ヨーク３４は、底面部５１、側面部５２および底面部５３からなる円筒状に形成されている。

底面部５１、側面部５２および底面部５３は、つなぎ目なく一体に形成されている。すなわち、底面部５１、側面部５２および底面部５３は、別体の部品から構成されてなく、また、接着や溶着、圧接、溶接などで繋ぎ合わされていない。このようにすることで、ヨーク３４の各部位の透磁率が変化しない。底面部５１、側面部５２および底面部５３は、同じ材質で同じ厚さに形成されている。

ヨーク３４の内側には、円柱状の空洞７１が形成されている。

また、ヨーク３４の外形は、円柱状に形成され、ヨーク３４の内側には、外形と相似の円柱状の空洞７１が形成されているとも言える。

このように、ヨーク３４は、中空の円柱状に形成されていると言うこともできる。すなわち、ヨーク３４は、円柱状の中空部である空洞７１が内部に形成されている円柱と言うこともできる。

底面部５１には、円形の孔６１が形成されている。孔６１の中心は、ヨーク３４の円形の底面の中心と一致している。ヨーク３４がドライバユニット１１に組み付けられた場合、孔６１の縁は、ポール３５の外周の縁との間に、ギャップ３６を形成する。

底面部５３には、円形の孔６２が形成されている。孔６２の中心は、ヨーク３４の円形の底面の中心と一致している。ヨーク３４がドライバユニット１１に組み付けられた場合、孔６２は、空気孔３９を形成する。

孔６１の径は、リング状のマグネット３３の外径より大きく、孔６２の径は、マグネット３３の内側の穴の径と同じなので、孔６２の径は、孔６１の径より小さいことになる。

すなわち、底面部５１には、円筒の底面と同心であって、円筒の底面の径より小さい径の円形の孔６１が形成されている。底面部５３には、円筒の底面と同心であって、孔６１の径より小さい径の円形の孔６２が形成されている。

ヨーク３４は、切削加工、プレス加工、絞り加工などにより加工され形成される。

例えば、まず、ヨーク３４は、切削加工により円柱状に削り出される。そして、孔６２が削られて開口され、底面部５１側から孔６１が削られ、孔６１および孔６２からミルが挿入されて、ヨーク３４の内部が削られて、空洞７１が形成される。

また、例えば、まず、ヨーク３４は、プレス加工により、２つの底面が開いている円筒状に形成される。さらに、プレス加工により、円筒状に形成されたヨーク３４の端部の一方は、側面と直交するように円形の底面の中心に向かって、側面から均等の長さだけ延ばされる。このようにして、底面部５１に孔６１が形成される。また、プレス加工により、円筒状に形成されたヨーク３４の端部の他方も、側面と直交するように円形の底面の中心に向かって、側面から均等の長さだけ延ばされる。このようにして、底面部５３に孔６２が形成される。この場合、孔６１および孔６２は、一連の工程で同時に形成することもできる。

さらに例えば、２つの底面が開いている円筒状に形成されたヨーク３４の端部を、絞り加工により、側面と直交するように円形の底面の中心に向かって、側面から均等の長さだけ延ばして、底面部５１に孔６１を形成し、底面部５３に孔６２を形成することもできる。

さらにまた、ヨーク３４は、プレス加工または絞り加工によって、タイヤ状（特に、自動車のタイヤと同様の形状）または太鼓状に形成してから、孔６１および孔６２を切削して、形成することもできる。

なお、ヨーク３４を備えるドライバユニット１１は、ツイータやスコーカなどのスピーカーユニットとして用いることもできる。

また、ヨーク３４は、ドライバユニット１１の構造と同様の構造のダイナミック型マイクロフォンにも採用できる。ドライバユニット１１のダイヤフラム３１が音声により振動すれば、コイル３７に起電力が生じるので、これを音声信号として取り出すことができる。すなわち、ドライバユニット１１の構造と同じ構造のダイナミック型マイクロフォンにヨーク３４を採用した場合、ヨーク３４は、音により振動させられる振動板に固定され振動板と共に振動するボイスコイルの巻線に交差させるように、磁石からの磁束を導く。

このように、ヨーク３４は、振動して音を発生させるか、または音により振動させられるダイヤフラム３１に固定されダイヤフラム３１と共に振動するコイル３７の巻線に交差させるように、マグネット３３からの磁束を導く。ヨーク３４は、側面部５２、底面部５１および底面部５３からなる円筒状に鉄材で形成されている。ヨーク３４の内側には、円柱状の空洞７１が形成されている。側面部５２、底面部５１および底面部５３は、つなぎ目なく一体に形成されている。底面部５１には、底面と同心であって、底面の径より小さい径の円形の孔６１が形成されている。底面部５３には、底面と同心であって、孔６１の径より小さい径の円形の孔６２が形成されている。

側面部５２、底面部５１および底面部５３は、つなぎ目なく一体に形成されているので、ヨークをバックカバーおよびトッププレートの別個の２つの部材から組み立てる場合に比較して、磁気抵抗を減らすことができる。従って、ボイスコイルであるコイル３７に交差させる磁束密度をより大きくすることができる。また、部品の点数が減ることになる。従って、ドライバユニット１１の組み立てがより容易になる。さらに、ヨーク３４における孔６１の位置が固定されているので、ポール３５の取り付け位置のみを管理すればよく、ギャップの一例であるギャップ３６の機械的寸法をより出しやすくなる。

側面部５２、底面部５１および底面部５３は、同じ材質で同じ厚さに形成されている。この場合、ギャップ３６の磁束密度の管理が容易になる。

ドライバユニット１１は、ヨーク３４を備える。

ヘッドフォン１は、ヨーク３４を備える。

また、本考案の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１ ヘッドフォン， １１ ドライバユニット， １２ フレーム， １３ 筐体， １４ イヤパッド， １５ アーム， １６ ヘッドバンド， １７ ヘッドパッド， ３１ ダイヤフラム， ３２ フランジ， ３３ マグネット， ３４ ヨーク， ３５ ポール，３６ ギャップ， ３７ コイル， ３８ ダンパー， ３９ 空気孔， ５１ 底面部， ５２ 側面部， ５３ 底面部， ６１ 孔， ６２ 孔， ７１ 空洞

Claims (6)

1. 振動して音を発生させるか、または音により振動させられる振動板に固定され前記振動板と共に振動するボイスコイルの巻線に交差させるように、磁石からの磁束を導くヨークにおいて、
   円柱状の空洞が内側に形成されている、側面の部分および２つの底面の部分からなる円筒状に鉄材で形成され、
   円筒状の側面の部分および２つの底面の部分がつなぎ目なく一体に形成され、
   一方の底面の部分には、底面と同心であって、底面の径より小さい径の円形の孔である第１の孔が形成され、
   他方の底面の部分には、底面と同心であって、前記第１の孔の径より小さい径の円形の孔である第２の孔が形成されている
   ヨーク。
2. 請求項１に記載のヨークにおいて、
   円筒状の側面の部分および２つの底面の部分は同じ材質で同じ厚さに形成されている
   ヨーク。
3. 請求項１に記載のヨークを備える内磁型ダイナミック型ドライバユニット。
4. 請求項１に記載のヨークを備えるヘッドフォン。
5. 請求項１に記載のヨークを備えるスピーカーユニット。
6. 請求項１に記載のヨークを備えるマイクロフォン。