JP3639784B2 - 電気音響変換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号を音響に変換する電気音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の電気音響変換器として、たとえば特開平８−６５５８号公報に開示されたようなものが知られている。この特開平８−６５５８号公報に開示された電気音響変換器は、ケースを備えており、このケースの内部には、ベースと鉄心が一体固定されたポールピースが実装されている。鉄心の外周側にはコイルが配置されている。また、このコイルの外周側には間隔を存してマグネットが配置されている。コイルは、導線を鉄心に直接巻回する、あるいは、導線を空芯状に巻回したものを鉄心に装着することにより、鉄心の外周側に配置される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような構成の電気音響変換器においては、以下のような問題点を有していることが判明した。導線を鉄心に直接巻回する場合、金属である鉄心により導線（絶縁層）が傷付けられる惧れがある。また、導線を空芯状に巻回したものを鉄心に装着する場合においても、導線と鉄心とが擦れて、導線（絶縁層）が傷付けられる惧れがある。このように、導線（絶縁層）が傷付くと、鉄心と接触してショートが起こることになり、電気音響変換器の信頼性、耐久性を低下させる要因となる。
【０００４】
上述した導線の傷付き等の問題を解消するために、導線を巻回するボビン部を鉄心の外側に設けるという構成が考えられる。しかしながら、ボビン部を設けた場合、電気音響変換器の背面空間の容積が小さくなってしまい、音圧特性、特に低音域での音圧特性を低下させることになる。
【０００５】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、音圧特性の低下を抑制すると共に、コイルを構成する導線の傷付きを防いで信頼性、耐久性の低下を抑制することが可能な電気音響変換器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電気音響変換器は、鉄心とベースとを有するポールピースと、鉄心の外周を囲むように配置されたボビン部と、ボビン部に導線が巻回されることにより構成されるコイルと、コイルの外周側に配置されたマグネットと、を備え、ボビン部は、鉄心の周方向に複数分割されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明に係る電気音響変換器では、ボビン部に導線が巻回されることによりコイルが構成されるので、導線を巻回する際に導線（被覆層）が傷付くのを防ぐことができる。これにより、鉄心と傷付いた導線（コイル）とが接触してショートが起こるようなことはない。この結果、電気音響変換器の信頼性、耐久性の低下を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明に係る電気音響変換器では、ボビン部が鉄心の周方向に複数分割されているので、鉄心の周方向に見てボビン部が間欠的に配設されることになり、ボビン部の容積を小さくすることができる。これにより、電気音響変換器の背面空間の容積が小さくなるのを可能な限り抑制して、音圧特性の低下を抑制することができる。
【０００９】
また、上側ケースと、導線の端部が電気的に接続されるコイル側端子部が設けられた下側ケースとからなるケースを更に備え、ボビン部は、下側ケースに一体に形成されていることが好ましい。このように、上側ケースと、導線の端部が電気的に接続されるコイル側端子部が設けられた下側ケースとからなるケースを更に備え、ボビン部が下側ケースに一体に形成されることにより、ボビン部が下側ケースと一体に形成されるので、導線を巻回するための別部品が新たに増えるようなことはない。これにより、部品新設によるコストアップや工程増を伴うことなくボビン部を設けることができ、導線（被覆層）の傷付きを防ぎ得る構成を簡易且つ低コストで実現することができる。
【００１０】
また、ボビン部は、鉄心の外周を囲むように下側ケースから延びて形成されており、ボビン部により、鉄心が挟持されることが好ましい。このように、ボビン部が鉄心の外周を囲むように下側ケースから延びて形成され、ボビン部により鉄心が挟持されることにより、ポールピースが下側ケースから外れるのを防ぐことができる。
【００１１】
また、ベースは、下側ケースに載置され、ボビン部が挿通するための穴部を有していることが好ましい。このように、ベースが、下側ケースに載置されており、ボビン部が挿通するための穴部を有することにより、ベースをボビン部と干渉することなく下側ケースに容易に載置し得る構成を極めて簡易に実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明による電気音響変換器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付しており、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る電気音響変換器の全体の外観を示す斜視図であり、図２は、同じく電気音響変換器を示す断面図であり、図３は、同じく電気音響変換器の構成を示す分解斜視図である。
【００１４】
電気音響変換器Ｔは、図１〜図３に示されるように、熱可塑性樹脂からなるケース１を有している。ケース１は上側ケース１１と下側ケース２１とを含んでおり、上側ケース１１と下側ケース２１とは、超音波溶着技術を用いることにより互いに接合、固定される。上側ケース１１は下面側が開口した略箱形状を呈している。上側ケース１１の上面部には放音口１２が形成されており、この放音口１２に連続して放音筒１３が設けられている。上側ケース１１には、超音波溶着機を当接させるための段部１４が形成されている。上側ケース１１と下側ケース２１とで画成される内部空間には、ポールピース３１、コイル４１、マグネット５１、共鳴板６１等が収容されている。
【００１５】
ポールピース３１は、下側ケース２１上に載置されている。このポールピース３１は、図４及び図５に示されるように、略円柱形状の鉄心３２と、金属材料（たとえば、パーマロイ等）からなるベース３３とを有している。鉄心３２は、ベース３３の中心位置にかしめられて一体固定されている。ベース３３の縁部の所定位置には、切り欠き部３４が形成されている。また、ベース３３の鉄心３２が固定される部分の周囲には、後述するボビン部２４を挿通するための穴部３５が複数（本実施形態においては、３箇所）形成されている。本実施形態においては、ベース３３の厚さは、０．６ｍｍ程度に設定されている。また、ベース３３上面からの鉄心３２の頂部までの長さ（鉄心３２の高さ）は、３．８ｍｍ程度に設定されている。
【００１６】
下側ケース２１の上面部には、図６及び図７に示されるように、ポールピース３１の載置位置を規定するための壁部２２と、ベース３３の切り欠き部３４と係合可能な突部２３と、コイル４１を構成するためのボビン部２４とが一体に形成されている。壁部２２には、上側ケース１１に形成された突部１５と係合可能な突部２５が形成されており、これらの突部１５，２５同士が係合することにより、上側ケース１１と下側ケース２１との位置決めが成されることになる。壁部２２及び突部２３の高さは、ベース３３の厚さよりも大きい値に設定されている。本実施形態においては、壁部２２の高さは、１．２ｍｍ程度に設定されており、突部２３の高さは、０．８ｍｍ程度に設定されている。
【００１７】
ボビン部２４は、鉄心３２の外周を囲むように下側ケース２１の上面部からケース１の内部空間に向けて延びて形成されており、鉄心３２の周方向に複数（本実施形態においては、３体）に分割されている。ボビン部２４は、基部２６と延出部２７とからなり、基部２６の高さは、ベース３３の厚さよりも大きい値（本実施形態においては、０．８５ｍｍ程度）に設定されている。延出部２７の長さは、下側ケース２１にポールピース３１を載置した状態で、鉄心３２の頂部側が延出部２７の端部から突出するような値（本実施形態においては、２．９５ｍｍ程度）に設定されている。また、ボビン部２４（基部２６）の内径は、鉄心３２の外径と略同等の値（本実施形態においては、２．２ｍｍ程度）に設定されている。
【００１８】
基部２６の鉄心３２側の面は、鉄心３２の外周に沿うように湾曲している。延出部２７の鉄心３２側の面及びその裏面（導線４２が巻回される側の面）も、鉄心３２の外周に沿うように湾曲している。基部２６の断面積は、延出部２７のものよりも大きい値に設定されている。これにより、ボビン部２４の機械的な強度が確保でき、下側ケース２１からボビン部２４が取れてしまうのを防ぐことが可能となる。
【００１９】
ポールピース３１（ベース３３）は、ベース３３の穴部３５にボビン部２４（延出部２７）を挿通して鉄心３２の外周にボビン部２４（延出部２７）を位置させた状態で、下側ケース２１の上方から押圧されることにより、下側ケース２１に嵌め込まれ、載置される。このとき、ベース３３の切り欠き部３４と下側ケース２１の突部２３とが係合することにより、下側ケース２１に対するポールピース３１の位置決めがなされる。ポールピース３１が下側ケース２１に嵌め込まれた状態では、ボビン部２４（基部２６）の内径が鉄心３２の外径と略同等の値に設定されているので、鉄心３２がボビン部２４により挟持されることになる。この結果、ポールピース３１が下側ケース２１から容易に外れることはない。
【００２０】
コイル４１は、図８及び図９にも示されるように、ボビン部２４の延出部２７に導線４２が巻回されることにより構成され、基部２６上に配設されることになる。本実施形態においては、導線４２として線径が６０μｍ程度の銅線を用いており、この銅線の外周には絶縁層が設けられている。コイル高さは、延出部２７の長さ以下の値（本実施形態においては、２．９ｍｍ程度）とされている。
【００２１】
ここで、基部２６の高さがベース３３の厚さよりも大きい値に設定されていることから、コイル４１とベース３３（ポールピース３１）とが当接するようなことはない。また、ボビン部２４（延出部２７）が鉄心３２の周方向に複数に分割されているので、鉄心３２の周方向に見てボビン部２４（延出部２７）が間欠的に配置されることになる。このため、導線４２をボビン部２４（延出部２７）に巻回する場合、分割された延出部２７間の位置においては、導線４２が直線的に巻回されることになる。
【００２２】
下側ケース２１には、コイル４１側端子部としてのリード端子２８，２９が、いわゆる「インサート成形法」によって、一体化された状態で設けられている。コイル４１を構成する導線４２の端部は、図８及び図９に示されるように、下側ケース２１に形成された突部２３上を通して壁部２２に形成された切り欠き部３０からリード端子２８，２９のランド部２８ａ，２９ａ上に引き出され、この状態でランド部２８ａ，２９ａにハンダ付けされる。なお、壁部２２に形成された切り欠き部３０は、シリコーン材（図示せず）によりシールされる。
【００２３】
再び、図２及び図３を参照する。マグネット５１は、環状のプラスチックマグネットからなり、コイル４１の外周側にコイル４１との間に所定の間隙を存した状態で配置されている。マグネット５１は、ポールピース３１のベース３３に当接して載置されており、下側ケース２１の壁部２２に当接することによりその載置位置が規制される。
【００２４】
マグネット５１には、段部５２が形成されており、この段部１４には、共鳴板６１（振動板、又は弾性板ともいう）が載置されている。本実施形態においては、マグネット５１が共鳴板６１を支持する支持部材としても機能する。共鳴板６１の中央部には、付加質量としての磁片６２が備えられている。共鳴板６１は、マグネット５１の静磁界の作用により吸引状態にあり、マグネット５１側に引き付けられて固定状態となる。なお、共鳴板６１の上方への移動は、上側ケース１１の段部１４により規制されている。
【００２５】
共鳴板６１の背面側には背面空間Ａが形成される。また、共鳴板６１の上面側には、上側ケース１１を以って包囲された共鳴空間Ｂが形成される。この共鳴空間Ｂは、上側ケース１１に形成された放音筒１３、すなわち放音口１２を介して外気に開放されている。
【００２６】
次に、上述したように構成された電気音響変換器Ｔの動作について説明する。電気音響変換器Ｔにおいては、ベース３３、鉄心３２、共鳴板６１及びマグネット５１が磁気回路を形成し、マグネット５１による静磁界が共鳴板６１に作用し、着磁した共鳴板６１が鉄心３２側に引き付けられている。マグネット５１は、共鳴板６１に対してバイアス磁界として作用している。
【００２７】
このような静磁界が成す一方向の磁界に対し、リード端子２８，２９間に交流やパルス等の電気信号が加えられると、その信号電流がコイル４１に流れ、鉄心３２には電気信号に応じた振動磁界が発生する。この振動磁界の方向がマグネット５１の静磁界と反対方向になる区間で共鳴板６１は鉄心３２より離れる方向に振れ、静磁界と同一方向になる区間で鉄心３２側に引き付けられる。このような機械的な上下運動は、電気信号の周波数に依存し、その結果、共鳴板６１が振動し、空気を振動させる。この振動が共鳴空間Ｂで共振（共鳴）音響として増幅される。この音響は、主として放音口１２から外部に放出される。
【００２８】
上述したように、本実施形態においては、ボビン部２４（延出部２７）に導線４２が巻回されることによりコイル４１が構成されるので、導線４２を巻回する際に導線４２（被覆層）が傷付くのを防ぐことができる。これにより、鉄心３２と傷付いた導線４２（コイル４１）とが接触してショートが起こるようなことはない。この結果、本実施形態にあっては、電気音響変換器Ｔの信頼性、耐久性の低下を抑制することができる。
【００２９】
また、ボビン部２４（基部２６及び延出部２７）が鉄心３２の周方向に複数分割されているので、鉄心３２の周方向に見てボビン部２４（基部２６及び延出部２７）が間欠的に配設されることになり、ボビン部２４の容積を小さくすることができる。これにより、電気音響変換器Ｔにおける背面空間Ａの容積が小さくなるのを可能な限り抑制して、音圧特性の低下を抑制することができる。
【００３０】
また、分割されているボビン部２４（延出部２７）間の位置においては、導線４２が直線状に巻回されることになる。これにより、上側ケース１１と下側ケース２１とを超音波溶着するときのように、コイル４１に何らかの振動が伝わった場合においても、コイル４１がボビン部２４回りに揺動するのが規制されることになり、コイル４１の鉄心３２の中心軸方向への移動が抑制されて、コイル４１を構成する導線４２が傷付き、あるいは断線するのを防ぐことができる。
【００３１】
また、ケース１は、上側ケース１１と、リード端子２８，２９が設けられた下側ケース２１とからなり、ボビン部２４（基部２６及び延出部２７）が下側ケース２１と一体に形成されているので、ボビン部２４（基部２６及び延出部２７）と下側ケース２１（ケース１）とを一度に成形することができ、導線４２を巻回するための別部品が新たに増えるようなことはない。これにより、部品新設によるコストアップや工程増を伴うことなくボビン部２４を設けることができ、導線４２（被覆層）の傷付きを防ぎ得る構成を簡易且つ低コストで実現することができる。
【００３２】
また、ボビン部２４（基部２６及び延出部２７）は、鉄心３２の外周を囲むように下側ケース２１から延びて形成されており、このボビン部２４により、鉄心３２が挟持されるので、ポールピース３１が下側ケース２１から外れるのを簡易な構成で防ぐことができる。
【００３３】
また、ポールピース３１のベース３３はボビン部２４（基部２６及び延出部２７）が挿通するための穴部３５を有しているので、ポールピース３１を下側ケース２１に嵌め込んで載置する際に、ボビン部２４（基部２６及び延出部２７）とベース３３とが干渉することはない。これにより、ポールピース３１を下側ケース２１に対して容易に載置し得る構成を極めて簡易に実現することができる。
【００３４】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、上述した数値や各構成要素の形状等（たとえば、ボビン部２４の形状、分割数）も適宜変更して設定することができる。また、本実施形態においては、ボビン部２４を基部２６と延出部２７とで構成するようにしているが、これに限られることなく、延出部２７に相当する部分のみで構成するようにしてもよい。
【００３５】
また、本実施形態においては、ボビン部２４を下側ケース２１（ケース１）と一体に形成しているが、これに限られるものではない。たとえば、ボビン部２４を下側ケース２１（ケース１）と別体に設け、下側ケース２１に接着等により取付け、固定するようにしてもよい。
【００３６】
また、本実施形態においては、ポールピース３１を下側ケース２１に嵌め込んで載置するように構成しているが、これに限られるものではない。たとえば、ポールピース３１を、リード端子２８，２９と同様に、インサート成形法によって下側ケース２１に一体化して設けるように構成してもよい。この場合には、ボビン部２４は、ポールピース３１の鉄心３２の外周を被覆するように形成されることになる。
【００３７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、音圧特性の低下を抑制すると共に、コイルを構成する導線の傷付きを防いで信頼性、耐久性の低下を抑制することが可能な電気音響変換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電気音響変換器の全体の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電気音響変換器を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電気音響変換器の構成を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電気音響変換器に含まれる、ポールピースの平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電気音響変換器に含まれる、ポールピースの斜視図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電気音響変換器に含まれる、下側ケースの平面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る電気音響変換器に含まれる、下側ケースの斜視図である。
【図８】本発明の実施形態に係る電気音響変換器において、ボビン部に導線を巻回してコイルを構成した状態を示す平面図である。
【図９】本発明の実施形態に係る電気音響変換器において、ボビン部に導線を巻回してコイルを構成した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｔ…電気音響変換器、１…ケース、１１…上側ケース、２１…下側ケース、２４…ボビン部、２６…基部、２７…延出部、２８，２９…リード端子、３１…ポールピース、３２…鉄心、３３…ベース、４１…コイル、４２…導線、５１…マグネット、６１…共鳴板、６２…磁片。

Claims (4)

1. 鉄心とベースとを有するポールピースと、
   前記鉄心の外周を囲むように配置されたボビン部と、
   前記ボビン部に導線が巻回されることにより構成されるコイルと、
   前記コイルの外周側に配置されたマグネットと、を備え、
   前記ボビン部は、前記鉄心の周方向に複数分割されていることを特徴とする電気音響変換器。
2. 上側ケースと、前記導線の端部が電気的に接続されるコイル側端子部が設けられた下側ケースとからなるケースを更に備え、
   前記ボビン部は、前記下側ケースに一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。
3. 前記ボビン部は、前記鉄心の外周を囲むように前記下側ケースから延びて形成されており、
   前記ボビン部により、前記鉄心が挟持されることを特徴とする請求項２に記載の電気音響変換器。
4. 前記ベースは、前記下側ケースに載置され、前記ボビン部が挿通するための穴部を有していることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の電気音響変換器。

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